本发明涉及一种具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,更详细地讲,所涉及的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室调节具备于腔室的侧面且以形成向下涡旋运动(downward swirl motion)的方式喷射气体的侧气体进给器的设计,从而在腔室内部能够保持均匀的蚀刻速率(etch rate)。
背景技术:
1、一般来讲,在制造半导体的工艺中,确保均匀性非常重要,在半导体的制造工艺中的蚀刻(etching)工艺中可以确保或调节半导体的均匀性。
2、半导体的蚀刻工艺可以在等离子体腔室内部进行。等离子体腔室可以在内部的反应空间内形成等离子体,并利用上述等离子体执行半导体的蚀刻工艺。
3、在等离子体腔室的上部具备用于形成等离子体的等离子体源,作为等离子体源的典型例子,有电容耦合等离子体(ccp;capacitively coupled plasma)源和电感耦合等离子体(icp;inductively coupled plasma)源等。
4、在蚀刻工艺中,等离子体腔室内部的气体分布会是用于保持均匀的蚀刻速率(etch rate)的重要因素。一般来讲,为了保持均匀的蚀刻速率,在使用电容耦合等离子体源的腔室中使用淋浴头设计(shower head design),在使用电感耦合等离子体的腔室中使用底部气体进给器(bgf,bottom gas feed)或中心气体进给器(cgf,center gas feed)或侧气体进给器(sgf,side gas feed)。
5、电感耦合等离子体(icp)虽然能够比电容耦合等离子体(ccp)增加蚀刻速率(etchrate),但在电感耦合等离子体(icp)的情况下存在选择比(selectivity)低、工艺复现性(process repeatability)不良的问题。
6、另外,在从电感耦合等离子体(icp)向等离子体腔室内部喷射的气体由重分子组成的情况下,若通过中心气体进给器则存在难以保持均匀的蚀刻速率的问题。具体地讲,在使用中心气体进给器的情况下,由于重分子而导致z方向(腔室的下部方向)速度增加,因此,虽然能够提高蚀刻速率,但存在蚀刻速率均匀度变差的问题。
技术实现思路
1、技术问题
2、本发明旨在解决上述的问题,更详细地讲,本发明涉及一种具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其调节具备于腔室的侧面且以形成向下涡旋运动(downwardswirl motion)的方式喷射气体的侧气体进给器的设计,从而在腔室内部能够保持均匀的蚀刻速率(etch rate)。
3、解决问题方案
4、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室是一种为了蚀刻晶片而形成等离子体的等离子体腔室,其特征在于,包括:壳体,其具备上述晶片所安置的安置部;第一涡旋运动侧气体进给器,其具备于上述壳体的侧面,且向上述壳体的内部喷射气体;以及第二涡旋运动侧气体进给器,其具备于上述壳体的侧面,且向上述壳体的内部喷射气体,上述第一涡旋运动侧气体进给器和上述第二涡旋运动侧气体进给器沿着上述壳体的壁面喷射气体,上述第一涡旋运动侧气体进给器在沿着与上述安置部所形成的平面平行的方向延伸的平面上喷射气体,上述第二涡旋运动侧气体进给器相对于沿着与上述安置部所形成的平面平行的方向延伸的平面形成角度并喷射气体。
5、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其从上述第一涡旋运动侧气体进给器和上述第二涡旋运动侧气体进给器喷射的气体可以在上述壳体内形成向下涡旋运动(downward swirl motion)并向上述晶片喷射。
6、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,对于在上述第二涡旋运动侧气体进给器具备于上述壳体的位置形成沿着与上述安置部所形成的平面平行的方向延伸的平面并以上述平面与上述壳体的中心线相交的点为原点的圆柱坐标系(r,θ,z),从上述第二涡旋运动侧气体进给器喷射的气体的速度vo可以由vo=(0,vθ,vz)(vz≠0)表示。
7、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,对于在上述第一涡旋运动侧气体进给器具备于上述壳体的位置形成沿着与上述安置部所形成的平面平行的方向延伸的平面并以上述平面与上述壳体的中心线相交的点为原点的圆柱坐标系(r,θ,z),从上述第一涡旋运动侧气体进给器喷射的气体的速度vo可以由vo=(0,vθ,0)表示。
8、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其从上述第一涡旋运动侧气体进给器和上述第二涡旋运动侧气体进给器喷射的气体可以包含氟碳(fluorocarbon)系列cxfy的气体、氟代烃(fluorohydrocarbon)系列cxhyfz的气体、sf6、c3f6o、ar、o2、n2中的一种以上气体。
9、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其从上述第二涡旋运动侧气体进给器喷射的气体可以包含具有比从上述第一涡旋运动侧气体进给器喷射的气体重的分子量的气体。
10、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其上述第二涡旋运动侧气体进给器在上述壳体中所设置的位置可以设置在比上述第一涡旋运动侧气体进给器在上述壳体中所设置的位置更靠近上部的位置。
11、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其从上述第二涡旋运动侧气体进给器喷射的气体可以包含c4f8、c4f6、c3f8、c3f6、c2f6、sf6、c3f6o中的一种以上气体,从上述第一涡旋运动侧气体进给器喷射的气体可以包含cf4、chf3、ar、o2、n2中的一种以上气体。
12、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其进一步包括具备于上述壳体的上部且向上述壳体的内部喷射气体的中心气体进给器,从上述第一涡旋运动侧气体进给器和上述第二涡旋运动侧气体进给器喷射的气体可以包含具有比从上述中心气体进给器喷射的气体重的分子量的气体。
13、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其从上述中心气体进给器喷射的气体可以包含o2、n2、ar中的一种以上气体。
14、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其进一步包括向上述壳体的内部喷射气体的喷射运动侧气体进给器,上述喷射运动侧气体进给器可以将气体向安置于上述安置部的上述晶片的表面方向或上述晶片的表面的上部方向喷射。
15、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其从上述喷射运动侧气体进给器喷射的气体可以包含具有比从上述第一涡旋运动侧气体进给器喷射的气体和从上述第二涡旋运动侧气体进给器喷射的气体轻的分子量的气体。
16、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其从上述喷射运动侧气体进给器喷射的气体可以包含ar、o2、n2中的一种以上气体。
17、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其在上述壳体可以具备多个上述第一涡旋运动侧气体进给器和多个上述第二涡旋运动侧气体进给器,具备于上述壳体的多个上述第一涡旋运动侧气体进给器为了保持蚀刻均匀度而可以在上述安置部中相同的高度处具备3个以上,具备于上述壳体的多个上述第二涡旋运动侧气体进给器可以在上述安置部中相同的高度处具备3个以上。
18、旨在解决上述问题的本发明的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其在上述壳体的内部空间形成的上述等离子体可以包含离子和自由基,可以通过上述离子和上述自由基的协同效应(synergy effect)而蚀刻上述晶片。
19、发明效果
20、本发明涉及一种具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其调节具备于腔室的侧面且以形成向下涡旋运动(downward swirl motion)的方式喷射气体的侧气体进给器的设计,从而具有在腔室内部能够保持均匀的蚀刻速率(etch rate)的优点。
21、另外,本发明使用在沿着与安置部所形成的平面平行的方向延伸的平面上喷射气体的第一涡旋运动侧气体进给器和相对于沿着与安置部所形成的平面平行的方向延伸的平面形成角度并喷射气体的第二涡旋运动侧气体进给器,从而具有能够提高蚀刻速率并能够提高蚀刻速率均匀度的优点。
22、并且,本发明同时使用第一涡旋运动侧气体进给器、第二涡旋运动侧气体进给器、喷射运动侧气体进给器、中心气体进给器,并通过侧气体进给器喷射重分子气体,从而具有能够提高蚀刻速率(etch rate)的均匀度并能够提高蚀刻速率(etch rate)的优点。
1.一种具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,是为了蚀刻晶片而形成等离子体的等离子体腔室,所述具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室的特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
4.根据权利要求3所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
5.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
6.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
7.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
8.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
9.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
10.根据权利要求10所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
11.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
12.根据权利要求11所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
13.根据权利要求12所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
14.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,
15.根据权利要求1所述的具备涡旋运动侧气体进给器的等离子体腔室,其特征在于,