為減少不均勻性的集成可控制性陣列裝置的製作方法

2023-06-02 01:09:46

專利名稱：為減少不均勻性的集成可控制性陣列裝置的製作方法
為減少不均勻性的集成可控制性陣列裝置
背景技術：
[第1段]等離子處理系統被長時間用於處理基片以生產半導體器件。在基片處
理過程中，室的條件被密切地監視和仔細地控制以產生有助於生產精密的半導體器件的處 理環境。總而言之，製造商需要創造一個處理環境，其中條件是均勻的以處理基片。[第2段]不幸的是，在基片處理過程中存在於處理室內的某些條件會導致不均勻 性。為了便於討論，圖1示出了基片處理環境100的簡化的方框圖。基片106設置在處理 室104內的靜電卡盤(ESC) 108上。功率被傳送入處理室104。例如，射頻(RF)功率110通 過靜電卡盤被供給處理室104。在處理室104內，RF電與氣體相互作用以生產等離子114， 該氣體通過氣體傳送系統102傳送進處理室104，該等離子與基片106相互作用而生產出刻 蝕過的半導體產品。[第3段]理想地，為了提供均勻的處理基片106的處理環境，處理室104內的條 件(尤其是縱貫基片106)是均勻的。然而，由於處理室104的設計，處理室內的條件通常 是不均勻的。例如，氣體的徑向流動會導致氣體在整個處理室內的不均勻分配。再例如，由 於泵112通常設置在遠離基片中心的地方，所以廢氣會不均勻地從處理室106抽出。因而， 廢氣會被從基片的中心向下至邊緣而抽出。結果，氣體在整個基片的表面不均勻分配。例 如，朝向基片的邊緣氣體密度可能更小。[第4段] 一種可用於產生更均勻處理環境的方法可以是使用變壓器耦合等離子 (TCP)源來實施。圖2示出了一個使用TCP源的處理環境200簡化的方框圖。通常，TCP源 產生一個電感環境。那麼，採用一組天線202而非電極來向處理環境傳送功率。
[第5段]在TCP源內，等離子206生成為環形形狀(dough皿tsh即e)以形成一個 環形的處理區域。該環形的處理區域在基片208的上方產生了徑向擴散分布。然而，即時 帶有徑向擴散分布，條件也可能不很均勻。更大的環形處理區域可以產生更均勻的處理環 境；然而，更大的環形處理區域需要處理室相當大以及介電窗更大。因而，與這種裝置相關 的花費在經濟上是不可行的並且其工程設計也會相當困難。

發明內容
[第6段]在一具體實施方式
中，本發明涉及一種在等離子處理環境中使等離子均 勻以便於基片處理的集成可控制性陣列裝置。該裝置包括電子元件陣列。該裝置還包括氣 體噴射器陣列，其中該電子元件陣列和該氣體噴射器陣列布置為產生多個等離子區域，該 多個等離子區域的每個等離子區域大體上相似。該裝置進一步包括泵陣列，其中該泵陣列 中的單個(individual)泵被散布於該電子元件陣列和該氣體噴射器陣列中。該泵陣列配 置為便於局部去除廢棄以在等離子處理環境中維持均勻的等離子區域。
[第7段]上述概要只涉及這裡所公開的本發明許多實施例的一個並且不是為了 限制本發明的範圍，這裡在權利要求中闡述該範圍。本發明的這些和其他特徵在下面對本 發明的詳細說明中結合附圖更詳細的描述。


[第8段]在附圖中，本發明作為示例而不是作為限制來說明，其中類似的參考標 號指出相似的元件，其中[第9段]圖l示出了基片處理環境的簡化方框圖。
[第10段]圖2示出了 TCP源內處理環境的簡化方框圖。[第11段]圖3示出，在本發明的一個具體實施方式
中，說明集成可控制性陣列裝 置的俯視圖的簡圖。[第12段]圖4示出了 ，在本發明的具體實施方式
中，說明集成可控制性陣列裝置 的截面圖的簡圖。[第13段]圖5示出了 ，在本發明的具體實施方式
中，具有同中心構造的集成可控 制性陣列裝置的一個實施例。
具體實施例方式[第14段]本發明根據附圖以一些具體實施方式
進行詳細說明。在以下描述中， 為了徹底了解本發明，提供了大量具體細節。然而，在沒有一些或所有這些具體細節的情況 下，本發明可以被實施，對本領域的技術人員是顯而易見的。在其它實施例中，為了不會不 必要地混淆本發明，熟知的工藝步驟和/或結構沒有詳細描述。[第15段]在下文中描述了不同的具體實施方式
，包括方法和技術。需要注意的 是本發明還可以包括計算機可讀介質的產品，執行本發明技術的具體實施方式
的計算機可 讀指令存儲在計算機可讀介質上。計算機可讀介質包括，例如，半導體、磁性的、光磁的、光 的或計算機可讀介質的其它形式來存儲計算機可讀代碼。進一步地，本發明還包括實施本 發明的具體實施方式
的機構。該機構包括迴路(專用的和/或可編程的)，以執行關於本發 明的具體實施方式
。該機構的實施例包括一般用途的計算機和/或適當編程的專用的計算 裝置，且包括計算機/計算裝置的結合和適用於關於本發明具體實施方式
的不同任務的專 用的/可編程迴路。[第16段]在本發明的一個方面，發明人在此認識到為了達到更均勻的處理，需要 可控制性。如在此討論的，可控制性指徑向和/或角向控制的局部均勻性控制。為了實現 可控制性，實現多個元件的陣列。[第17段]在現有技術中，IC製造商試圖通過控制影響處理室條件的不同的參數 (例如，氣流、廢棄、RF能量分配等)來控制均勻性。 一個例子中，IC製造商採用Drytec真 空三極體機器來控制進入處理室的功率傳送。Drytec真空三極體機器包括三個電極，中間 電極為多個小電極的陣列。可控制通過該中間電極的功率流。然而，即使使用Drytec真空 三極體機器，由於Drytec三極體機器不提供其它參數的局部傳送，如氣流和廢氣，不均勻 性仍然是一個問題。[第18段]如前所述，傳統的等離子系統被設置為具有單個用於傳送氣體進入處 理室的氣體噴射器和單個用於清除廢氣的泵。IC製造商操縱這些參數以試圖創造一個更 均勻的處理環境。在一個示例中，工藝工程師控制氣流的速度以試圖產生更均勻的氣體分 配。操縱不同的參數以產生更均勻的等離子是繁重且耗時的過程，並往往要求高精確，以及 涉及平衡許多彼此衝突的不均勻性源，同時維持需要的刻蝕速率、刻蝕輪廓、選擇比和其它參數。[第19段]根據本發明的具體實施方式
，提供集成可控制性陣列裝置來使能夠在 基片處理過程中進行局部控制。本發明的具體實施方式
通過建立獨立控制的處理區域組而 提供可操作性。[第20段]本發明的一個具體實施方式
中，集成可控制性陣列裝置包括多種構造。 在一個具體實施方式
中，該構造可以是對稱模式以提供更均勻的處理環境。構造的例子包 括，但不限於，長方形模式、圓形模式、六角形模式等。[第21段]本發明的一個具體實施方式
中，集成可控制性陣列裝置包括電子元件 陣列、氣體噴射器陣列和/或泵陣列，它們散布於彼此之間以產生獨立控制的處理區域組。 考慮到這種情況，其中，例如，通過電子元件陣列傳送功率以及通過氣體噴射器陣列將氣體 噴射入該處理室。該電子元件和氣體噴射器陣列以便於在基片上方產生多個自相似的小等 離子區域的方式設置。因此，創建縱貫基片的均勻處理環境所需要的功率和/或氣體的量 可局部控制。[第22段]進一步地，在一個具體實施方式
中，為了維持處理環境的均勻條件，泵 陣列或一個或多個泵(每個都具有與歧管相連的多個泵埠)可散布於該電子元件/氣體 噴射器陣列中以便於廢氣的局部清除。每一埠可以是固定的或可控制的(如，通過一個 閥門)。與現有技術不同的是，通過使泵設置於與氣體噴射器密切相近的位置，氣體可以被 局部地抽入和抽出，而不是通常從基片的上方或下方的位置向外放射狀地抽出。而且，泵的 速度可以獨立控制，使能根據每個小等離子區域的需要來調整廢氣流。
[第23段]本發明的特徵和優點根據附圖和下面的討論將被更好地理解。
[第24段]圖3示出了在本發明的一個具體實施方式
中說明集成可控制性陣列裝 置的俯視圖的簡圖。集成可控制性陣列裝置300包括具有電子元件對陣列的介電板302，如 一對電子元件304和306，其內置於介電板302中。在一個具體實施方式
中，該電子元件對 陣列可以是一對電容元件(例如，平行板)。在另一個具體實施方式
中，該電子元件對陣列 可以是一對電感元件(例如，天線)。該電子元件對陣列可以被布置成多個構造，例如階梯 布置。在一個實施例中，每個電子元件對布置為推拉式布置以產生平衡的功率布局。
[第25段]散布於該電子元件對陣列中的是多個氣體噴射器陣列，氣體可以從此 傳送進處理室。在一個實施例中，電子元件對306包括氣體噴射器陣列(如，308、310、312 等)。通過使該氣體噴射器陣列散布於該電子元件對陣列之間，傳送入處理室的氣體和功率 的量可在基片處理過程獨立控制。[第26段]在現有技術中，由於基片的性質和由於處理室(如，邊緣環)的構造， 等離子朝向基片邊緣趨向於更不均勻。由於現有技術的結構不包括氣體噴管陣列，工藝工 程師不能夠局部控制傳送入處理室的特定區域的氣體的量。利用電子元件對和/或氣體噴 射器對陣列，可執行控制以引導功率和/或氣體流進入處理室的特定區域。在一個實施例 中，氣體噴射器310周圍的處理區域(如基片邊緣)比氣體噴射器312周圍的處理區域(如 基片中心)需要更多的氣體和/或功率。利用該集成可控制性陣列裝置，可控制氣體和/ 或功率流以產生更為均勻的處理環境。[第27段]在一個具體實施方式
中， 一組泵被分散於集成可控制性陣列裝置中。 在一個實施例中，一組泵被設置在電子元件對陣列之間。在一個具體實施方式
中，這組泵可
6以是泵陣歹lj (314a、314b、316a、316b、316d、318a、318b、318c、318d、318e、320a、320b、320c、 322a和322b)或一個或多個泵，每一個都帶有多個連接於歧管的泵埠 。每一個埠可以 是固定的或可控制的(例如，通過閥門)。通過使這組泵位於與該氣體噴射器陣列緊密靠近 的位置，廢氣會以產生更均勻處理環境的方式從處理室中清除。在現有技術中，一個泵被設 置在靠近基片邊緣的位置，導致廢氣從基片上向外和向下被排出，因而產生基片邊緣的氣 體密度較小的處理環境。然而，利用一組泵，泵的速度可局部控制以使得能夠單獨控制清除 的廢氣的量，因而維持處理環境內氣體平衡。在一個實施例中，由於處理室的固有特性，氣 體密度在基片的邊緣趨向於更小。那麼，為了減少從邊緣被清除的氣體的量，基片邊緣附近 區域的泵相比於基片中心處的泵以更低的速度抽吸。[第28段]圖4示出了在本發明的一個具體實施方式
中，說明集成可控制性陣列 裝置400的截面圖的簡圖。考慮到這種情況，例如，其中，基片402正在被處理。功率(如， RF功率、微波功率等)通過天線陣列(通過天線404、406、408和410)被傳送入處理室。在 該天線陣列中散布氣體噴射器陣列(412、414、416和418)，氣體從該噴射器陣列被傳送入 該處理環境中以與功率相互作用產生等離子。相似地，泵陣列(428、430、432、434和436) 可散布在該天線陣列中。[第29段]利用集成可控制性陣列裝置，提供了可控制性，由此使功率流、氣流和 廢氣流能夠被局部控制。換句話說，功率流、氣流和廢氣流可調整，從而在基片402的不同 區域(450、452、454和456)上方提供均勻的處理環境，以使得能夠更精確和準確處理該基 片。[第30段]如前所述，集成可控制性陣列裝置可以為不同的構造。圖5示出了，在 本發明的一個具體實施方式
中，具有同心構造的集成可控制性陣列裝置的一個實施例。集 成可控制性陣列裝置500包括布置為具有中心的同心圓的電子元件陣列(如，502、504、506 等)。散布於電子元件陣列中的是氣體噴射器陣列(如，508、510、512等)和泵陣列(如， 514、516、518等)。可控制性可通過局部調整功率流、氣流和廢氣流來實現。利用集成可控 制性陣列裝置，這些陣列的每個組件可獨立調整以產生縱貫基片表面的自相似的小等離子 區域。[第31段]從前面可以認識到，本發明的具體實施方式
可以使集成局部控制裝置
能有效產生一個更為均勻的基片處理環境。通過實現集成可控制性陣列裝置，可控制性可
用於在處理室內引導功率流、氣流和廢氣流。利用可控制性，提供局部控制產生一個更均勻
的處理環境。因此，基片上的不同區域是自相似的，使基片的處理更為精確、準確和均勻。因
而，利用一個更為均勻的處理環境，由於產生更少的廢品，可以實現總成本的降低。[第32段]從前面可以認識到，在一個具體實施方式
中，該電子元件陣列是自相
似陣列。換而言之，該電子元件陣列使能夠局部控制等離子以縱貫基片產生相同的工藝條
件。在另一個具體實施方式
中，有意識地操縱條件以在基片的不同部分產生不同的工藝條
件。在這種情況下，在現有技術中常見的不均勻性問題(如基片邊緣經受與基片中心不同
的等離子)可通過局部控制補償來解決。而且，如果知道輸入的基片的不均勻性(例如，通
過光刻)，可以調節局部控制從而輸出的基片會比輸入的基片更為均勻。[第33段]在邊緣可能仍存在殘餘的不均勻性。這種不均勻性會被限制於靠近邊
緣設置的元件的刻度長度且可通過其他技術解決。
[第34段]儘管本發明描述了幾個優選的實施方式，但是存在落入本發明範圍內 的改變、置換和等效替換。儘管在此提供不同的實施例，這些實施例意在說明性的而非關於 本發明的限制。[第35段]而且，在此為了方便而提供了標題和摘要，且不應被用於限制權利要求 的範圍。進一步地，說明書摘要以相當簡短的形式書寫且為了方便而在此提供，因此不應當 用來限制權利要求所述的整個發明。如果術語"組"在此使用，這個術語意在具有其數學意 義上的通常理解，涵蓋零個、一個或多於一個的元件。還應當注意的是有許多實現本發明的 方法和裝置的替換方式。所以，意在將所附的權利要求書解釋為包括所有落入本發明的主 旨和範圍內的這樣的改變、替換和等效。
權利要求
一種在等離子處理環境中管理等離子均勻性以便於處理基片的集成可控制性陣列裝置，包括電子元件陣列；氣體噴射器陣列，其中所述電子元件陣列和所述氣體噴射器陣列布置為產生多個等離子區域，所述多個等離子區域的每一個等離子區域是大體上相似的；和泵陣列，所述泵陣列的單個泵散布於所述電子元件陣列和所述氣體噴射器陣列之間，所述泵陣列被設置為便於廢氣的局部清除以在所述等離子處理環境中維持均勻的等離子區域。
2. 根據權利要求1所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電子元件陣列被布置在介電板上。
3. 根據權利要求2所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電子元件陣列是電子元件對陣列。
4. 根據權利要求3所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電子元件對陣列是電容元件對陣列。
5. 根據權利要求4所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電容元件對陣列是平行板對陣列。
6. 根據權利要求3所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電子元件對陣列是電感元件對陣列。
7. 根據權利要求6所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電感元件對陣列是天線對陣列。
8. 根據權利要求3所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電子元件陣列被布置為推拉式階梯裝置。
9. 根據權利要求1所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述集成可控制性陣列裝置具有對稱模式。
10. 根據權利要求9所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述集成可控制性陣列裝置具有同心構造。
11. 根據權利要求10所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述電子元件陣列被布置為具有中心的同心環，且被散布於所述電子元件陣列、所述氣體噴射器陣列的獨立個體和所述泵陣列的獨立個體之間。
12. 根據權利要求9所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述集成可控制性陣列裝置具有長方形構造。
13. 根據權利要求9所述的集成可控制性陣列裝置，其中所述集成可控制性陣列裝置具有六角形構造。
14. 一種處理基片過程中在等離子處理環境中提供可控制性的方法，包括通過控制經過電子元件陣列傳送入所述等離子處理環境中的功率來管理功率分配；在所述基片處理過程中引導氣流，所述引導包括控制經過氣體噴射器陣列流進所述等離子處理環境的氣流的量，所述氣體噴射器陣列的獨立個體被散布於所述電子元件陣列之間；和通過管理由泵陣列清除的廢氣的量而在所述基片處理過程中控制排氣，其中所述電子元件陣列、所述氣體噴射器陣列和所述泵陣列被布置為產生多個等離子區域，所述多個等離子區域的每一個等離子區域大體上相似，因此縱貫所述基片產生均勻的等離子區域。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中所述電子元件陣列被布置在介電板上。
16. 根據權利要求15所述的方法，其中所述電子元件陣列是電子元件對陣列。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中所述電子元件對陣列是電容元件對陣列。
18. 根據權利要求15所述的方法，其中所述電子元件對陣列是電感元件對陣列。
19. 根據權利要求15所述的方法，其中所述電子元件對陣列的獨立個體布置為推拉式階梯裝置。
20. 根據權利要求19所述的方法，其中所述電子元件陣列被布置為具有中心的同心環，且散布於所述電子元件陣列、所述氣體噴射器陣列和所述泵陣列之間。
全文摘要
提供了一種在等離子處理環境中管理等離子均勻性以便於處理基片的集成可控制性陣列裝置。該裝置包括電子元件陣列。該裝置還包括氣體噴射器陣列，其中該電子元件陣列和該氣體噴射器陣列設置為建立多個等離子區域，該多個等離子區域的每個等離子區域大體上相似。該裝置進一步包括泵陣列，其中該泵陣列的單個泵散布於該電子元件陣列和該氣體噴射器陣列中。該泵陣列配置為便於廢氣的局部移除以在等離子處理環境中維持一個均勻的等離子區域。
文檔編號H01L21/3065GK101720498SQ200880022243
公開日2010年6月2日 申請日期2008年6月25日 優先權日2007年6月29日
發明者尼爾·班傑明 申請人:朗姆研究公司