TW400395B - Device for etching or precipitation using a plasma - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7_五、發明説明（i ) 本發明係關於利用電漿進行蝕刻及澱積之裝置，設有 舉升要處理的基底之反應室，包括用於蝕入氣體至反應室 之石英玻璃氣體入口噴嘴及用以在氣體入口噴嘴內產生電 漿之電漿產生器。此外，發明關於應用於此裝置中的遮蔽 件。 使用一般的裝置，處理用以製造積體電路之半導體晶 圓。它們應用於一般所稱的下游蝕刻方法中，說明於「 Proze β technologie;Fertigungsverfahren fur integrierte MOS -Schaltungen(製程技術；用於MOS積體電路之製造方法）」 G. Schumicki and P. Seegebrecht, Springer Publishers (1991) 。根據下游蝕刻方法，氣體會饋入饋送管，饋送管係連接 至反應室，於反應室中配置有要被蝕刻的半導體晶圓。藉 由適當的電漿產生器，於饋送管內產生微波或HF電漿，於 其中產生長效反應粒子並經由饋送管饋送至要被蝕刻的晶 圓》選擇饋送管壁的材料，以致於儘可能多的離子會於傳 送路徑上復合。這是爲什麼適當材料的選擇有所限制。一 般而言，反應室及饋送管係由石英玻璃所構成。圖1顯示 已知的電漿蝕刻裝置。 根據已知的電漿蝕刻裝置，饋送管會曝露於反應離子 及自由基撞擊的連續機械及化學攻擊下。這將腐蝕壁材料 ，以致於在一定時間之後，需要更換饋送管。因此，需要 耗時及成本高的石英玻璃吹製。通常，整個反應室會與饋 送管一起更換。這也是耗時及高成本的。這特別導因於更 換之後所需的反應室中高純度氣氛中高真空的調整及保持 1^^^ m^i n^i ml .. Km i In n^i -*、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210'X297公釐） -4- 五、發明説明（2 ) ΑΊ B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 使用一般裝置以便將含S i 〇2之材料澱積於配置在反 應室中的基底上，將含矽氣體，例如矽甲烷或S i C 1 4氣 體，饋入饋送管。在此製程期間，發生於氣體饋送管2的 內壁上之沈澱物，僅能使用大量時間及金錢，方能移除。 本發明係提供簡單及低價的裝置，使用電漿以蝕刻及 澱積，可避免上述缺點且使用期限特別長。 根據本發明申請案開始處所述之裝置，遮蔽件會配置 於入口噴嘴的內壁與要產生的電漿之間。 根據此遮蔽件，會保護氣體入口噴嘴的內壁免於電漿 的反應離子及自由基的攻擊，及避免氣體入口噴嘴腐蝕。 遮蔽件係由可阻擋電漿產生器所激發的電漿及使電漿 的空間擴展儘可能小之非導電材料所構成。 此外，根據本發明之裝置，可依據非最佳離子產能之 其它準則，選取遮蔽件。舉例而言，可在其抗化學性及機 械濺射強度方面最佳化。因此，裝置及/或饋送管可取得 較長的使用壽命。 遮蔽件覆蓋至少電漿產生器的面積中之氣體入口噴嘴 內部以部份地遮蔽電漿’是必要的。遮蔽件也可以在反應 室的方向上延伸。 < 特別有利的是’在裝置的實施例中’係以可更換方式 安裝入口噴嘴中的遮蔽件。根據此實施例’可輕易地更換 耗損的遮蔽件。僅以機械方式將遮蔽件固持於入口噴嘴中 。根據遮蔽件的單純機械安裝裝置’進行更換時’並不需 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,、裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） -5- Α7 Β7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 要石英玻璃吹製’因此，僅需少些時間及成本。由於本實 施例之容易更換性’所以，無需設計具有高抗化學性及高 抗機械性等特性之遮蔽件。在所需的電漿特性上，將遮蔽 件最佳化。 此外，遮蔽件的容易更換性可使得裝置整體上具有較 大的變化性。遮蔽件之安裝可視入口噴嘴中所觀察到的電 漿及流體條件而有不同形式的安裝。此處，遮蔽件可設計 成具有不同的遮蔽件幾何形狀、配置及材料。這是根據發 明之裝置可特別良好地用於實驗目的之原因。 護套形式的遮蔽件可確保容易更換性。由於其簡單的 幾何形式，可以以低成本製造此遮蔽件。 ， 較佳的是，使用石英玻璃之遮蔽件。在入口噴嘴中的 電漿中所產生的粒子轉換成儘可能多的離子期間，儘可能 少的自由基會因爲與帶負電的石英玻璃壁表面碰撞而復合 。特別是具有縱向遮蔽件之情形，舉例而言，管狀。在電 漿污染儘可能低方面，已證明石英玻璃遮蔽件特別適用。 在製程產能上，此具有正面效果。 在裝置中，間隙位於遮蔽件與入口噴嘴的內壁之間， 已證明爲成功的裝置。可從間隙導入不同於電漿氣體之氣 體，舉例而言，氣體入口噴嘴內壁之保護氣體。 \ 有利的是，遮蔽件凸入至反應室中。如此配置及設計 之遮蔽件可引導電漿更接近反應室的中心’因此’可以顯 著地保護鄰近氣體入口噴嘴之反應室內壁免於電獎腐独。 此方法在蝕刻裝置的使用期限上也具有正面的效果β n m —>^1 ί ^^^1 >^^1 ft^i K^i n^i Hal' 1^1 I - (¾ > :1 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 經濟部中央橾隼局負工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（4) 已證明其特別適用於在遠離地面對反應室的入口噴嘴 前側上配置密封件，遮蔽件係固定於密封件。裝置之本實 施例可使遮蔽件的更換特別容易。舉例而言，遮蔽件可藉 由插接座固定至密封件。 關於遮蔽件，根據本發明，在遮蔽件由內表面在熔化 製程中已平滑化之合成石英玻璃所製成，則可達成上述工 作。 已顯示，假使面對電漿之合成石英玻璃內表面在熔化 製程中己平滑化時，則電漿製成的遮蔽件受到要產生的電 漿之損傷特別小。面對電漿的遮蔽件表面的一部份以此方 式平滑化，即已足夠。舉例而言，可藉由諸如自熔化中拉 出或從預塑中拉出等一般熔化方法，在製造遮蔽件期間， 造成熔化製程期間之平滑化，或可藉由諸如火焰拋光之後 續熱拋光而取得平滑化。 在下述中，將以實施例及圖式，詳述本發明。圖式中 的圖形詳細顯示： 圖1係根據習知技藝之電漿乾蝕刻設備之剖面及 圖2係根據發明之電漿乾蝕刻設備之剖面。 圖3係根據本發明之電漿乾蝕刻設備之剖面，其中利 用一個密封件，遮蔽件即固定於此密封件上。 乂 符號說明 1 反應室 2 氣體入口噴嘴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公嫠） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝. A7 B7 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 線圈 流體方向 電漿 保護管 保護管一端之小部份 . 間隙 密封件 碟狀元件 保護管開口端 螺紋線 螺紋環 凹溝 0型環 圖1的剖面中所示之習知電漿乾蝕刻場包括石英玻璃 反應室1 ，石英玻璃製的氣體入口噴嘴2會進入其中。反 應室1及氣體入口噴嘴2係真空緊密地一起熔化。含氟腐 蝕氣體會饋入氣體噴嘴2，氣體噴嘴2係由高頻線圈3所 圍繞。在圖1中，以箭頭方向4標記流動方向。藉由線圈 3，在氣體入口噴嘴2內點發電漿5。電漿5中產生的粒 子經由氣體噴嘴2而導入反應室中，於其中，它們會用於 蝕刻半導體晶圓。半導體晶圓以及遠離地面對氣體入口噴 嘴2之反應室1的部份並未有助於瞭;解本發明，因而未顯 示於圖1中。

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本育) 装· .*7—訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-8 - Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 在圖2中根據發明之電漿乾蝕刻設備實施例圖示中， 與圖1中相同的參考數字，係用於代表看起來相同或相等 之乾蝕刻設備的元件或部份。請參考上述元件說明。 在根據發明之乾蝕刻設備中，保護管6係以可更換的 方式配置於氣體入口噴嘴2內且與其同軸。 保護管6係由合成方式製造的石英玻璃所構成。其係 藉由一般的拉管方法從熔化中拉製？因此，其表面特別平 滑。保護管6約2 0 0 mm長，其具有約2 0 mm的內徑及 約6 mm的壁厚。氣體入口噴嘴的壁厚約3 mm 〇間隙寬度 約1 mm的間隙8位於保護管6與氣體入口噴嘴2的內壁之 間。爲便於瞭解發明之必要特徵，圖2及2中的圖式並非 符合比例。 在實施例中，保護管6會於氣體入口噴嘴2的整個長 度上擴伸，並且以小部份7進入反應室1中。遠離地面對 反應室1之氣體入口噴嘴2的前側係由蓋（未顯示於圖2 中）密封。藉由插接座，保護管6會與此蓋連接。 保護管6會防止線圈3所產生的電漿5與氣體入口噴 嘴2的內壁接觸。因此，可避免電漿5的腐蝕氣體及離子 腐蝕氣體入口噴嘴2，特別是在直接電漿腐區中。由於保 護管6的高純度，所以，jfc蝕刻基本上不會造成反應室1 污染。 此外，保護管6會遮蔽反應室1與氣體入口噴嘴2的 連接區而與電漿5隔離。 只要保護管6損耗，則可將其更換。在實施例中，藉 — ！ IJ „ "ί 裝 ^ 1 訂 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙淮尺度適用t國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）· 9 - 經濟部中央橾準局負工消費合作社印装 400395 A7 B7 五、發明説明（7 ) 由將蓋輕易地移離氣體入口噴嘴2、從保護管6中拉出、 放鬆插接座及安裝新的保護管，即可完成更換。 以保護氣體（氬氣）沖洗間隙8 ’防止反應氣體或離 子對氣體入口噴嘴2的內表面產生化學攻擊，更有助於延 長根據本發明之乾鈾刻設備的使用壽命： 將圖2中所示的裝置應用於澱積含S i 〇2之材料至配 置於反應室中的基底上時，將諸如砍甲烷或S i C 1 4氣體 等含S i氣體饋入氣體入口噴嘴2 ’以取代含氟之腐蝕氣 體，或是加入於含氟之氣體。根據發明裝置之此應用，保 護管6可保護氣體入口噴嘴2免受電漿5中所產生的粒子 之化學攻擊。此外，保護管6可防阻沈澱發生於氣體入口 噴嘴2的內壁上。沈澱可能發生於保護管6內部而非氣體 入口噴嘴2上。在更換保護管6之後，可淸洗氣體入口噴 嘴2並移除沈澱。 參考圖3。氣體入口噴嘴2的前端以一個由石英玻璃 所製成的密封件9所覆蓋，此密封件9包括兩個主要的部 份，第一部份爲碟狀元件1 〇 ’係將保護管6遠離反應室 1的開口端1 1封住。此碟狀元件1 0係經熔融而緊密地 與保護管6相接，此由圖3之陰影線即可得知，該碟狀元 件1 0的外部圓柱表面具螺紋線12，而且有一個中心通 孔以作爲氣體入口。 密封件9的第二部份是一個與該碟狀元件10的螺紋 線1 2嚙合的螺紋環1 3。把此螺紋;環1 3栓緊，則0型 i 環1 5受壓而抵住氣體入口噴嘴2的外壁以及該碟狀元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠〉-1〇 _ ------------!--,裝-- IV (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 i i 400395 A7 B7 五、發明説明（8 ) 10。 氣體入口噴嘴2的自由端係以碟狀元件1〇的凹溝 1 4加以固定。此凹溝1 4的另一個功能在於穩定氣體入 口噴嘴2與保護管6之間的間隙8。 把螺紋環.1 3取出，則可將碟狀元.件1 〇及保護管6 移出，因此保護管6是以可更換的方式安裝於裝置內。 1..--Γ----„-1Γ·裝----^-I•丨訂------冰 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作杜印装 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS)M規格（210x297公釐）-11 -

Claims (1)

1. t；!; Ί 附件la第87102099號專利申請茱 ,Γ1：；：中雜明窨修正頁 民國88年|〇呈 六-範圍 r ^ 1 . 一種用於利用電漿進行蝕刻或澱積之裝置，設有 容收待處理基底之反應室，包括用於將氣體饋入至反應室 之石英玻璃氣體入口噴嘴及用以在氣體入口噴嘴內產生電 漿之電漿產生器，特徵爲在入口噴嘴的內壁與要產生的電 漿之間設置呈護套形式之遮蔽件。 2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該入口噴嘴 中的遮蔽件係以可更換方式安裝。 3 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該遮蔽件係 由石英玻璃所構成。 4 .如申請專利範圍第3項之裝置’其中該遮蔽件係 由合成石英玻璃所構成。 5 .如申請專利範圍第1或2項之裝置’其中在該遮 蔽件與該入口噴嘴的內壁之間設有間隙。 6.如申請專利範圍第1或2項之裝置’其中該遮蔽 件突入該反應室內。 7 .如申請專利範圍第1項之裝置’其中在該入口噴 嘴遠離該反應室的前側上配置密封件’該遮蔽件係固定至 該密封件。 8 .如申請專利範圍第4項之裝置’其中該遮蔽件係 由合成石英玻璃所構成’其內表面已於熔化製程期間平滑 化。 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-1 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I訂 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 t；!; Ί 附件la第87102099號專利申請茱 ,Γ1：；：中雜明窨修正頁 民國88年|〇呈 六-範圍 r ^ 1 . 一種用於利用電漿進行蝕刻或澱積之裝置，設有 容收待處理基底之反應室，包括用於將氣體饋入至反應室 之石英玻璃氣體入口噴嘴及用以在氣體入口噴嘴內產生電 漿之電漿產生器，特徵爲在入口噴嘴的內壁與要產生的電 漿之間設置呈護套形式之遮蔽件。 2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該入口噴嘴 中的遮蔽件係以可更換方式安裝。 3 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中該遮蔽件係 由石英玻璃所構成。 4 .如申請專利範圍第3項之裝置’其中該遮蔽件係 由合成石英玻璃所構成。 5 .如申請專利範圍第1或2項之裝置’其中在該遮 蔽件與該入口噴嘴的內壁之間設有間隙。 6.如申請專利範圍第1或2項之裝置’其中該遮蔽 件突入該反應室內。 7 .如申請專利範圍第1項之裝置’其中在該入口噴 嘴遠離該反應室的前側上配置密封件’該遮蔽件係固定至 該密封件。 8 .如申請專利範圍第4項之裝置’其中該遮蔽件係 由合成石英玻璃所構成’其內表面已於熔化製程期間平滑 化。 本紙張尺度適用中國國家揲準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-1 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I訂 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製