TWI692010B - 氣體噴射系統及對基板施加殘留物移除氣體的方法 - Google Patents
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Abstract
一種離子束裝置的氣體噴射系統，所述氣體噴射系統包
括：提取板；提取孔，形成於提取板中以允許離子束通過；第一氣體分配器，可移除地固定至提取孔的第一側上的提取板，第一氣體分配器中形成有氣體孔口；第二氣體分配器，可移除地固定至提取孔的與第一側相對的第二側上的提取板，第二氣體分配器中形成有氣體孔口；第一氣體導管，在第一氣體分配器與安裝至提取板的氣體歧管之間延伸貫穿提取板；及第二氣體導管，在第二氣體分配器與氣體歧管之間延伸貫穿提取板；以及被連接至氣體歧管的殘留物移除氣體源。本發明亦提供一種對基板施加殘留物移除氣體的方法。
Description
本發明的實施例涉及離子束裝置領域，且更具體而言涉及一種用於將殘留物移除氣體噴射至離子束裝置的處理室內的設備以及方法。
為了在半導體晶片或其他基板上生成所期望的表面特徵，可將具有規定能量的離子束以預先確定的圖案投射至所述基板的表面上，以將所述所期望的特徵「蝕刻」至所述基板中。在此蝕刻製程中，所述基板可在與由離子源投射至基板上的離子束橫切的方向上被機械地驅動或「掃描」。
舉例而言，若沿水平面朝垂直定向的基板投射離子束，則所述基板可在垂直方向上、及/或在與所述被投射的離子束垂直的橫向方向上被掃描。因此，所述基板的整個表面可被暴露至所述離子束。
以離子束蝕刻基板會生成呈濺射原子形式的殘留物，所述殘留物自所述基板的被蝕刻表面移去並重新沉積於所述基板的另一部分上。若不被移除，則此殘留物可對已完成的基板的品質產生不利影響。為了移除所
述殘留物，可在蝕刻基板之前、期間、及/或之後，將所述基板暴露至例如甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、或異丙醇(isopropanol)等各種「殘留物移除氣體」。這些殘留物移除氣體可與自基板的被蝕刻表面濺射出的原子發生反應而形成揮發性分子。可接著利用真空泵等將這些揮發性分子抽空。
傳統上，殘留物移除氣體經由位置與正在被處理的基板鄰近的「淋浴頭(shower head)」結構被導入至離子束裝置的處理室(process chamber)中。為了為所述基板及所述離子束設備的元件提供充分的間隙，所述淋浴頭通常位於距所述基板某一距離處。因此，所述淋浴頭的存在需要使處理室顯著大於原本所需要者。此外，由於所述淋浴頭位於距基板顯著的距離處，因此由所述淋浴頭放出的殘留物移除氣體在漂移至與所述基板接觸之前擴散至處理室的很大部分。所述殘留物移除氣體中的很大部分在到達所述基板的表面之前被自所述處理室移除，從而導致所述殘留物移除氣體的低效及無效遞送。
有鑒於這些及其他考慮，本發明的改進可為有用的。
提供本發明內容是為了以簡明的形式介紹一系列概念。本發明內容並非旨在識別所主張的標的物的關鍵特徵或基本特徵，也並非旨在說明確定所主張的標的物的範圍。
根據本發明的離子束裝置的氣體噴射系統的示例性實施例可包括：提取板；提取孔，形成於所述提取板中以允許離子束通過所述提取板；以及氣體分配器，可移除地固定至所述提取板，所述氣體分配器中形成有
氣體孔口。
根據本發明的離子束裝置的氣體噴射系統的另一示例性實施例可包括：提取板；提取孔，形成於所述提取板中以使離子束能夠通過所述提取板；第一氣體分配器，在所述提取孔的第一側上可移除地固定至所述提取板，第一氣體分配器中形成有氣體孔口；第二氣體分配器，在所述提取孔的與第一側相對的第二側上可移除地固定至所述提取板，第二氣體分配器中形成有氣體孔口；第一氣體導管，在第一氣體分配器與安裝至所述提取板的氣體歧管之間延伸貫穿所述提取板；及第二氣體導管，在第二氣體分配器與氣體歧管之間延伸貫穿所述提取板；以及氣體源，連接成與所述氣體歧管流體連通，所述氣體源含有殘留物移除氣體。
根據本發明實施例的用於對基板施加殘留物移除氣體的方法的示例性實施例可包括：在離子束裝置的提取板的前面掃描所述基板；自氣體源對所述提取板供應所述殘留物移除氣體；以及自可移除地安裝至所述提取板的氣體分配器中的氣體孔口放出所述殘留物移除氣體。
100:裝置
102:電漿室
104:電漿
106:處理室
108、188:氣體源
114:電漿電源
115、215:氣體噴射系統
116:偏壓供應源
118、218:提取板
120:離子束
122:基板
124:基板平臺
125、126:箭頭
128:加熱器
140、240:提取孔
162:平面
170a、270a:第一凹槽
170b、270b:第二凹槽
172a、272a:第一氣體分配器
172b、272b:第二氣體分配器
174a、174b、176a、176b:安裝孔
177a、277a、177b、277b:氣體孔口
178a:第一細長氣體出口通道
178b:第二細長氣體出口通道
180a、280a:第一氣體導管
180b、280b:第二氣體導管
182:氣體歧管
184:出口
186:氣體供應管線
192:表面
194a:第一氣體分配器
194b:第二氣體分配器
196a、196b:氣體孔口
197:驅動機構
198:控制器
199:支撐臂
274a、274b、276a、276b:安裝孔
278a:第一氣體出口通道
278b:第二氣體出口通道
282a:第一氣體歧管
282b:第二氣體歧管
284a:第一出口
284b:第二出口
286a:第一氣體供應管線
286b:第二氣體供應管線
288a:第一氣體源
288b:第二氣體源
300、310、320、330、340、350、360:方塊
L:長度
W:寬度
X、Y:軸
作為實例，將參照附圖闡述所公開設備的各種實施例，在附圖中：
圖1說明根據本發明離子束裝置的示例性實施例的側剖視圖。
圖2說明根據本發明氣體噴射系統的示例性實施例的分解立體圖。
圖3說明根據本發明氣體噴射系統的替代實施例的分解立體
圖。
圖4說明根據本發明另一替代氣體噴射系統的示例性實施例的分解立體圖。
圖5說明採用本發明離子束裝置及氣體噴射系統對基板施加殘留物移除氣體的示例性方法的流程圖。
以下，將參照其中示出某些實施例的附圖來更充分地闡述本發明實施例。本發明的標的物可被實施為諸多不同形式且不應被視為僅限於本文所提出的實施例。提供這些實施例是為了使本公開內容將通徹及完整，且將對所屬領域中的技術人員充分地傳達所述標的物的範圍。在圖式中，通篇中相同的編號指代相同的元件。
本發明實施例提供一種處理基板的新穎系統及方法，且具體而言，一種處理基板表面(例如，自基板表面移除被蝕刻的殘留材料)的新穎系統及方法。在特定實施例中，公開具有集成氣體分配器的提取板，所述提取板用於在蝕刻基板表面之前、期間、及/或之後，與基板表面緊密接近地放出一或多種殘留物移除氣體。
圖1繪示根據本發明示例性實施例的離子束裝置100(以下稱為「裝置100」)。裝置100可包括電漿室102。電漿室102可如圖所示容納電漿104。裝置100還可包括處理室106。裝置100可包括至少一個氣體源108以向電漿室102提供工作氣體(在下文中闡述)。裝置100可還包括電源(power source)(示出為電漿電源114)，以產生用於點燃並維持電漿104
的電力。電漿電源114可為射頻電源(RF power source)、感應耦合電漿(inductively coupled plasma，ICP)源、電容耦合電漿(capacitively coupled plasma，CCP)源、螺旋波源(helicon source)、電子迴旋共振(electron cyclotron resonance，ECR)源、間接受熱式陰極(indirectly heated cathode，IHC)源、輝光放電(glow discharge)源、或所屬領域中的技術人員所知的其他電漿源。裝置100可還包括如下文進一步闡述的用於將殘留物移除氣體導入至處理室106內的氣體噴射系統115。裝置100可還包括耦合至電漿室102的偏壓供應源(bias supply)116。
偏壓供應源116可用以在電漿室102與安置於處理室106中的基板平臺(substrate stage)124之間產生電壓差。在圖1所示的實施例中，在將處理室106及基板平臺124保持於地電位的同時，偏壓供應源116可對電漿室102相對於地電位施加正偏壓。當電漿104存在於電漿室102中、且偏壓供應源116對電漿室102相對於地電位施加正偏壓時，可自電漿104提取包含正離子的離子束120。在裝置100的其他實施例中，可將電漿室102保持於地電位且可對基板122及基板平臺124相對於地電位施加正偏壓。
離子束120可經由提取板118提取，且可被引導入處理室106內保持於基板平臺124上的基板122。在各種實施例中，基板平臺124可相對於提取板118移動。舉例而言，基板平臺124可在平行於笛卡爾坐標系的Z軸的方向上移動，如由箭頭125所指示示出。這樣，基板122的表面與提取板118之間的距離可有所變化。在各種實施例中，基板平臺124可用以在平行於基板122的平面162的方向上相對於提取板118掃描基板122。舉
例而言，如圖1所示，基板平臺124可平行於Y軸而垂直移動，如箭頭126所指示。如圖1中所進一步示出，基板平臺124可包括用於加熱基板122的加熱器128。
根據本發明的各種實施例，裝置100的氣體源108可對電漿室102供應用於產生電漿104的一或多種原料氣體(feed gas)。這些原料氣體可包括氖氣(neon gas)、氙氣(xenon gas)、及氬氣(argon gas)。已發現自由上述惰性氣體中的一或多者形成的電漿中提取的離子束可有效地蝕刻包括矽在內的各種基板材料。
參照圖2，其示出說明裝置100的示例性氣體噴射系統115的分解圖。氣體噴射系統115可包括提取板118，所述提取板118具有貫穿其而形成的提取孔140以允許離子束120(圖1)通過。提取孔140可具有沿X軸的寬度W及沿Y軸的長度L，其中W大於L。在某些實例中，W可具有在150mm至300mm範圍內的或更大的值，而L可具有在3mm至30mm範圍內的值。在此上下文中，本發明的各實施例並不受限制。因此，離子束120(圖1)可作為束寬度大於束長度的帶狀束經由提取孔140而被提取。
提取板118可設置有第一細長空腔或第一凹槽170a及第二細長空腔或第二凹槽170b，所述第一細長空腔或第一凹槽170a及第二細長空腔或第二凹槽170b形成於提取板118的前表面中、提取孔140的相對的兩側上(例如，提取孔140的上方及下方，如圖2所示)。第一凹槽170a及第二凹槽170b可適以分別接納大小及形狀與其相似的第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b。第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b可以緊密間隙的形式分別配合於第一凹槽170a及第二凹槽170b內並與其形
成配合嚙合，且可由機械固定件(未示出)可移除地固定至提取板118，所述機械固定件延伸貫穿分別形成於第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b中的一對安裝孔174a與安裝孔174b以及形成於第一凹槽170a及第二凹槽170b中的一對安裝孔176a與安裝孔176b。第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b可分別設置有第一多個氣體孔口177a及第二多個氣體孔口177b，以放出一或多種殘留物移除氣體至處理室106(圖1所示)內，如下文所進一步闡述。
第一凹槽170a及第二凹槽170b可分別設置有形成於其中的第一細長氣體出口通道178a及第二細長氣體出口通道178b。第一細長氣體出口通道178a及第二細長氣體出口通道178b可被連接成分別與延伸貫穿提取板118內部的第一氣體導管180a及第二氣體導管180b流體連通。氣體歧管182可安裝至所述提取板的後部且可具有與第一氣體導管180a及第二氣體導管180b流體連通的出口184。氣體供應管線186可連接至氣體歧管182，以自加壓氣體源188對氣體歧管182供應殘留物移除氣體(下文闡述)。上述各種結合部中的某些或全部(包括第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b分別與其第一凹槽170a及第二凹槽170b的結合部、第一氣體導管180a及第二氣體導管180b與氣體歧管182的結合部、以及氣體歧管182與氣體供應管線186的結合部)可設置有各種密封件或密封配置(未示出)以提供流體密封性連接。
氣體源188可含有一或多種殘留物移除氣體，選擇所述一或多種殘留物移除氣體是由於其能夠與來自基板122(圖1)的被蝕刻表面192的濺射原子發生反應，以形成用於自裝置100(圖1)的處理室106後續移除
的揮發性分子。這些殘留物移除氣體可包括且並不限於：甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮(acetone)、一氧化碳、二氧化碳、氨氣(ammonia)、一氧化二氮(nitrous oxide)、乙二醇(ethylene glycol)、氯氣(chlorine)、氟氣(fluorine)、三氟化氮(nitrogen trifluoride)、及氰化氫(hydrogen cyanide)。
預期存在其中提取板118設置有比上述更大或更小數目的氣體分配器(及分別對應的凹槽與氣體導管)的氣體噴射系統115的實施例。舉例而言，提取板118的第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b中的一者可被省略。在其他實施例中，提取板118可包括位於提取孔140的上方及/或下方的多個氣體分配器。在其他實施例中，提取板118可包括位於與提取孔140水準地鄰近的一或多個氣體分配器。在其他實施例中，第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b可被形成為提取板118的成一體的、相接的、不可移除的部分。
預期存在氣體噴射系統115的進一步實施例，其中第一凹槽170a及第二凹槽170b形成於提取板118的後表面(在圖中不可見)中，且其中第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b被安置於並固定於提取板118的後部中的所述第一凹槽170a及第二凹槽170b內，由此使鄰近提取板118的前部安置的基板暴露至較少的硬體元件(例如，機械固定件)且由此相對於圖2所繪示的實施例而言所述硬體元件產生的污染物較少。
在裝置100的運行(例如，如圖1所示對安置於基板平臺124上的基板122進行蝕刻)期間，可以上述方式對基板平臺124相對於提取板118進行掃描。舉例而言，可對基板平臺124相對於提取板118進行垂直掃描，以將基板122暴露至經由提取孔140投射的離子束120。當這樣掃描基
板平臺124時，由氣體源188供應的殘留物移除氣體可經由氣體供應管線186及氣體歧管182而可控制地供給至提取板118的第一氣體導管180a及第二氣體導管180b(圖2)。所述殘留物移除氣體可接著經由第一氣體導管180a及第二氣體導管180b流動至第一凹槽170a及第二凹槽170b(圖2)中的第一氣體出口通道178a及第二氣體出口通道178b，隨後所述殘留物移除氣體可經過第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b的氣體孔口177a及氣體孔口177b並可自氣體孔口177a及氣體孔口177b放出。因此，所述殘留物移除氣體可被直接噴至基板122的移動表面192上，且隨著所述殘留物移除氣體被施加至表面192，表面192被定位成緊密接近(例如，5毫米-25毫米)氣體孔口177a及氣體孔口177b。
由於氣體孔口177a及氣體孔口177b與基板122的表面192之間的距離相對短，因此相對於傳統淋浴頭氣體遞送系統，氣體噴射系統115可以較低流速及較高壓力對表面192施加殘留物移除氣體，其中殘留物移除氣體在距基板顯著的距離(例如，25毫米-200毫米)處被導入至處理室內且在被動地沉降在基板的表面上之前能夠在整個處理室中擴散。因此，當被表面192接收時，自氣體噴射系統115的氣體孔口177a及氣體孔口177b放出的殘留物移除氣體相對地集中且不擴散，從而產生較高的表面覆蓋率及較高的氣體表面碰撞率，且因此相對於傳統淋浴頭氣體遞送系統，更有效及更高效地施加殘留物移除氣體。因此，相對於傳統淋浴頭氣體遞送系統，在殘留物移除氣體的效力提高的同時，處理基板所必需的殘留物移除氣體的總量可得到減少。
此外，由於在處理室106中不需要單獨的淋浴頭結構，因此處理
室106可被製作得較小，且與採用傳統淋浴頭氣體遞送系統的離子束裝置相比，裝置100可因此具有較小的形狀因數。再者，由於殘留物移除氣體是以集中射流的形式自氣體孔口177a及氣體孔口177b直接放出至基板122的表面192上，因此在蝕刻基板122之前、期間、及/或之後，可以精准、有針對性的方式對表面192施加殘留物移除氣體。在一個實例中，殘留物移除氣體可以各個單獨射流的形式自第一氣體分配器172a的氣體孔口177a放出，所述各個單獨射流可在與表面192接觸之前，略微擴散且彼此交疊以共同地形成自提取孔140的下方放出的單個刀片狀或單個帶狀的殘留物移除氣體。第二氣體分配器172b中的氣體孔口177b可以相似的方式放出殘留物移除氣體以形成自提取孔140的上方放出的刀片狀或帶狀的殘留物移除氣體。因此，若基板平臺124在蝕刻製程中從定位於提取孔140下方的基板122開始而向上垂直地掃描基板122，則自第一氣體分配器172a中的氣體孔口177a放出的殘留物移除氣體可在表面192暴露至離子束120之前被施加至基板122的表面192，且自第二氣體分配器172b中的氣體孔口177b放出的殘留物移除氣體可在表面192暴露至離子束120之後被施加至基板122的表面192。
第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b可自提取板118中其分別對應的第一凹槽170a及第二凹槽170b方便地移除(例如，通過移除機械固定件)，以利於裝設氣體孔口的形狀、大小、及/或構型與第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b的氣體孔口177a及氣體孔口177b的形狀、大小、及/或構型不同的替代氣體分配器。舉例而言，參照圖3，具有分別對應的第一多個氣體孔口196a及第二多個氣體孔口196b的第一氣體
分配器194a及第二氣體分配器194b可被裝設於提取板118的第一凹槽170a及第二凹槽170b中，其中氣體孔口196a及氣體孔口196b間隔更為緊密且位置相對於第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b(圖2)的氣體孔口177a及氣體孔口177b更靠近第一氣體分配器194a及第二氣體分配器194b的縱向中心，其中氣體孔口177a及氣體孔口177b間隔相對更寬且在第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b上相對更加散佈。在另一實例中，氣體孔口196a及氣體孔口196b中的某些或全部可為細長槽(elongated slot)。在期望將殘留物移除氣體有針對性地施加至基板的特定區域的各種情況下，這些氣體孔口替代構型可為有益的。
再次參照圖1，裝置100可包括可操作地連接至氣體源188的控制器198，以用於以預先確定(例如，預先程式化)的方式控制殘留物移除氣體向提取板118的遞送。舉例而言，控制器198可被可操作地連接至在掃描基板122期間驅動基板平臺124(經由支撐臂199)的驅動機構197，且控制器198可被程式設計用以對殘留物移除氣體向提取板118的遞送(且因此殘留物移除氣體自氣體孔口177a及氣體孔口177b的放出)與基板平臺124的位置及移動進行協調，從而以所期望的方式將殘留物移除氣體遞送至基板122。在一個實例中，控制器198可控制殘留物移除氣體被遞送至提取板118的速率，以改變自氣體孔口177a及氣體孔口177b放出的殘留物移除氣體的壓力。
參照圖4，其示出說明根據本發明實施例的示例性替代氣體噴射系統215的分解圖。氣體噴射系統215可相似於上述氣體噴射系統115，且可代替氣體噴射系統115而被實作於裝置100(圖1)中。氣體噴射系統215
可適以可控制地放出兩種不同的殘留物移除氣體至處理室106內，其中所述殘留物移除氣體可被彼此分離且彼此獨立地放出，如以下將更詳細地闡述。
氣體噴射系統215可包括提取板218，所述提取板218具有貫穿其形成的提取孔240以使離子束能夠通過。提取孔240可具有沿X軸的寬度W及沿Y軸的長度L，其中W大於L。在某些實例中，W可具有在150mm至300mm範圍內的或更大的值，而L可具有在3mm至30mm範圍內的值。在此上下文中，本發明的各實施例並不受限制。因此，離子束可作為束寬度大於束長度的帶狀束經由提取孔240而被提取。
提取板218可設置有第一細長空腔或第一凹槽270a及第二細長空腔或第二凹槽270b，所述第一細長空腔或第一凹槽270a及第二細長空腔或第二凹槽270b形成於提取板218的前表面中、提取孔240的相對的兩側上(例如，提取孔240的上方及下方，如圖4所示)。第一凹槽270a及第二凹槽270b可適以分別接納大小及形狀與其相似的第一氣體分配器272a及第二氣體分配器272b。第一氣體分配器272a及第二氣體分配器272b可以緊密間隙的形式分別配合於第一凹槽270a及第二凹槽270b內並與其形成配合嚙合，且可由機械固定件(未示出)而被可移除地固定至提取板218，所述機械固定件延伸貫穿分別形成於第一氣體分配器272a及第二氣體分配器272b中的一對安裝孔274a與安裝孔274b以及形成於第一凹槽270a及第二凹槽270b中的一對安裝孔276a與安裝孔276b。第一氣體分配器272a及第二氣體分配器272b可分別設置有第一多個氣體孔口277a及第二多個氣體孔口277b，以放出一或多種殘留物移除氣體至處理室內，如下文所進一
步闡述。
第一凹槽270a及第二凹槽270b可設置有分別形成於其中的細長的第一氣體出口通道278a及細長的第二氣體出口通道278b。第一氣體出口通道278a可被連接成與延伸貫穿提取板218內部的第一氣體導管280a流體連通。第一氣體歧管282a可安裝至提取板218的後部且可具有與第一氣體導管280a流體連通的第一出口284a。第一氣體供應管線286a可連接至第一氣體歧管282a，以自經加壓的第一氣體源288a對第一氣體歧管282a供應第一殘留物移除氣體。相似地，第二氣體出口通道278b可被連接成與延伸貫穿提取板218內部的第二氣體導管280b流體連通。第二氣體歧管282b可安裝至提取板218的後部且可具有與第二氣體導管280b流體連通的第二出口284b。第二氣體供應管線286b可連接至第二氣體歧管282b，以自經加壓的第二氣體源288b對第二氣體歧管282b供應第二殘留物移除氣體。
上述各種結合部中的某些或全部(包括第一氣體分配器272a及第二氣體分配器272b分別與其第一凹槽270a及第二凹槽270b的結合部、第一氣體導管280a及第二氣體導管280b與第一氣體歧管282a及第二氣體歧管282b的結合部、以及第一氣體歧管282a及第二氣體歧管282b與第一氣體供應管線286a及第二氣體供應管線286b的結合部)可設置有各種密封件或密封配置(未示出)以提供流體密封性連接。
第一氣體源288a可含有第一殘留物移除氣體，選擇所述第一殘留物移除氣體是由於其能夠與來自基板的被蝕刻表面的濺射原子發生反應，以形成用於自處理室後續移除的揮發性分子。這些殘留物移除氣體可包括且並不限於：甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、一氧化碳、二氧化碳、氨
氣、一氧化二氮、乙二醇、氯氣、氟氣、三氟化氮、及氰化氫。第二氣體源288b可含有與第一氣體源288a中含有的殘留物移除氣體相同或不同的第二殘留物移除氣體。
可採用氣體噴射系統215在處理(例如，蝕刻)基板期間在第一點處對基板施加第一殘留物移除氣體並在處理期間在第二點處對基板施加第二殘留物移除氣體。舉例而言，若安置於提取板218前面的基板在蝕刻製程中從定位於提取孔240下方的所述基板開始被向上垂直地掃描，則自第一氣體分配器272a中的氣體孔口277a放出的第一殘留物移除氣體可在表面暴露至經由提取孔240提取的離子束之前被施加至所述基板的所述表面，且自第二氣體分配器272b中的氣體孔口277b放出的第二殘留物移除氣體可在所述表面暴露至所述離子束之後被施加至所述基板的所述表面。
在其中氣體噴射系統215取代裝置100(圖1)中的氣體噴射系統115的一個實例中，第一氣體源288a及第二氣體源288b可被可操作地連接至控制器198，且可由控制器198以預先確定(例如，預先程式化)的方式與由驅動機構197對基板平臺124的移動協調地執行在基板處理期間的不同點處對基板進行的第一殘留物移除氣體及第二殘留物移除氣體的上述施加。
參照圖5，其示出說明根據本發明實施例的示例性方法的流程圖。具體而言，所述方法是關於利用裝置100(圖1)在蝕刻基板之前、期間、及/或之後對基板施加一或多種殘留物移除氣體，其中相對於先前利用傳統淋浴頭氣體遞送系統所達成者，這種施加是以更有效及更高效的方式執行。將參照圖1至圖4中所示的裝置100、提取板118及提取板218對所述方法進行詳細闡述。
在圖5所示的示例性方法的方塊300處，可將基板122安置於基板平臺124上，使基板122的表面192平行於提取板118而定向且基板122的頂邊緣沿圖1所示的Y軸在第一氣體分配器的垂直下方定位。在所述方法的方塊310處，控制器198可命令驅動機構197(經由支撐臂199)開始向上垂直地掃描基板平臺124及基板122。
當在第一氣體分配器172a的前面掃描基板122時，在圖5所示的示例性方法的方塊320處，控制器198可命令氣體源188開始以上述方式對提取板118供應殘留物移除氣體，從而使所述殘留物移除氣體自第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b的氣體孔口177a及氣體孔口177b放出。因此，可在表面192被離子束120蝕刻前對基板122的表面192施加自第一氣體分配器172a的氣體孔口177a放出的殘留物移除氣體，其中表面192緊密接近(例如，5毫米-25毫米)氣體孔口177a而安置。作為另外一種選擇，若氣體噴射系統215(圖4)已取代裝置100中的氣體噴射系統115，則在圖5所示的示例性方法的方塊320處，控制器198可命令第一氣體源288a開始以上述方式對提取板218供應第一殘留物移除氣體，從而使第一殘留物移除氣體自第一氣體分配器272a的氣體孔口277a放出。因此，可在表面192被離子束120蝕刻前對基板122的表面192施加自第一氣體分配器272a的氣體孔口277a放出的第一殘留物移除氣體，其中表面192緊密接近(例如，5毫米-25毫米)氣體孔口277a而安置。
在圖5所示的示例性方法的方塊330處，驅動機構197可繼續向上垂直地掃描基板平臺124，其中基板122的表面192通過離子束120的上方且表面192的所期望的部分被離子束120蝕刻。當在第二氣體分配器172b
的前面掃描基板122時，在所述示例性方法的方塊340處，可對基板122的表面192施加自第二氣體分配器172b的氣體孔口177b放出的殘留物移除氣體，其中表面192緊密接近(例如，5毫米-25毫米)氣體孔口177b而安置。因此，在表面192已被離子束120蝕刻之後，可對基板122的表面192施加所述殘留物移除氣體。作為另外一種選擇，若氣體噴射系統215(圖4)已取代裝置100中的氣體噴射系統115，則在圖5所示的示例性方法的方塊340處，當在第二氣體分配器272b的前面掃描基板122時，控制器198可命令第二氣體源開始以上述方式對提取板218供應第二殘留物移除氣體，其中第二殘留物移除氣體可相同於或可不同於第一殘留物移除氣體。因此，可自第二氣體分配器272b的氣體孔口277b放出第二殘留物移除氣體，且可在表面192已被離子束120蝕刻之後，對基板122的表面192施加第二殘留物移除氣體，其中表面192緊密接近(例如，5毫米-25毫米)氣體孔口277b而安置。
為了將提取板118修改成在後續蝕刻施加中(即，在上述的及在圖5中的方塊300、310、320、330、340中所提出的施加之後)使用，在圖5所示的示例性方法的方塊350處，可將提取板118的第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b自提取板118移除(例如，通過移除多個固定提取板118的第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b的機械固定件)。在示例性方法的方塊360處，可在提取板118中裝設一對替換氣體分配器(圖3)，所述一對替換氣體分配器具有與氣體分配器172a及氣體分配器172b的氣體孔口的配置不同的氣體孔口196a及氣體孔口196b。
因此，相對於採用傳統淋浴頭氣體遞送系統將殘留物移除氣體導
入至處理室內的離子束處理系統，上述用於將殘留物移除氣體導入至處理室內的裝置100及對應方法可提供諸多優點。舉例而言，一個此種優點為：由於氣體孔口177a及氣體孔口177b與正在進行處理的基板的表面之間的距離相對短，因此相對於傳統淋浴頭氣體遞送系統，氣體噴射系統115可以較低流速及較高壓力對表面192施加殘留物移除氣體。因此，當被基板表面接收時，自氣體噴射系統115的氣體孔口177a及氣體孔口177b放出的殘留物移除氣體相對地集中且不擴散，從而相對於傳統淋浴頭氣體遞送系統而言使殘留物移除氣體更有效及更高效地施加。因此，相對於傳統淋浴頭氣體遞送系統，在殘留物移除氣體的效力提高的同時，處理基板所必需的殘留物移除氣體的總量可得到減少。由氣體噴射系統115賦予的又一優點為：由於在裝置100的處理室106中不需要單獨的淋浴頭結構，因此處理室106可被製作得較小，且與採用傳統淋浴頭氣體遞送系統的離子束裝置相比，裝置100可因此具有較小的形狀因數(form factor)。由氣體噴射系統115賦予的又一優點為：由於殘留物移除氣體是以集中射流的形式自氣體孔口177a及氣體孔口177b直接放出至基板的表面上，因此在蝕刻所述基板之前、期間、及/或之後，可以精准、有針對性的方式對所述表面施加殘留物移除氣體。由氣體噴射系統115賦予的又一優點為：由於第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b由可移除的機械固定件固定至提取板118，因此第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b可自提取板118方便地移除，且可將氣體孔口的形狀、大小、及/或構型與第一氣體分配器172a及第二氣體分配器172b的氣體孔口不同的替用第一氣體分配器及第二氣體分配器裝設於提取板118中來更好地適合特定的應用。由氣體噴射系
統215賦予的又一優點為：可在處理之前立刻對基板表面施加第一殘留物移除氣體且可在處理之後立刻對基板表面施加第二殘留物移除氣體。
本發明的範圍不受本文所闡述的特定實施例的限制。實際上，除本文所闡述的該些實施例之外，對所屬領域中的普通技術人員而言，本發明的其他各種實施例及對本發明的潤飾可從以上說明及附圖顯而易見。因此，這些其他實施例及潤飾旨在落於本發明的範圍內。此外，儘管在本文中出於特定目的在特定環境中的特定實作方式的上下文中闡述了本發明，所屬領域中的普通技術人員將認識到其適用性並非僅限於此。可出於任何數目的目的在任何數目的環境中有益地實作本發明的實施例。因此，必須考慮到本文中所闡述的本發明的全部範圍及精神來看待以下提出的發明申請專利範圍。
100:裝置
102:電漿室
104:電漿
106:處理室
108、188:氣體源
114:電漿電源
115:氣體噴射系統
116:偏壓供應源
118:提取板
120:離子束
122:基板
124:基板平臺
125、126:箭頭
128:加熱器
162:平面
177a、177b:氣體孔口
182:氣體歧管
186:氣體供應管線
192:表面
197:驅動機構
198:控制器
199:支撐臂
Claims (14)
- 一種氣體噴射系統，用於離子束裝置，所述氣體噴射系統包括：提取板，具有允許離子束通過所述提取板的提取孔；以及氣體分配器，安置於在所述提取板中所形成的凹槽內且可移除地耦合至所述提取板，所述氣體分配器中形成有氣體孔口，所述提取板具有延伸貫穿其內部的氣體導管，所述氣體導管與所述凹槽流體連通以向所述凹槽供應氣體。
- 如申請專利範圍第1項所述的氣體噴射系統，其中所述氣體導管在所述凹槽與安裝至所述提取板的氣體歧管之間延伸。
- 如申請專利範圍第1項所述的氣體噴射系統，其中所述氣體分配器是第一氣體分配器，且其中所述提取板還包括第二氣體分配器，所述第二氣體分配器中形成有氣體孔口。
- 如申請專利範圍第3項所述的氣體噴射系統，其中所述第一氣體分配器位於所述提取孔的第一側上，且所述第二氣體分配器位於所述提取孔的與所述第一側相對的第二側上。
- 如申請專利範圍第4項所述的氣體噴射系統，還包括第一氣體導管及第二氣體導管，所述第一氣體導管在所述第一氣體分配器與安裝至所述提取板的氣體歧管之間延伸貫穿所述提取板，所述第二氣體導管在所述第二氣體分配器與所述氣體歧管之間延伸貫穿所述提取板。
- 如申請專利範圍第5項所述的氣體噴射系統，還包括被連接成與所述氣體歧管流體連通的氣體源，所述氣體源含有殘留物移除氣體。
- 如申請專利範圍第4項所述的氣體噴射系統，還包括第一氣體導管及第二氣體導管，所述第一氣體導管在所述第一氣體分配器與安裝至所述提取板的第一氣體歧管之間延伸貫穿所述提取板，所述第二氣體導管在所述第二氣體分配器與安裝至所述提取板的第二氣體歧管之間延伸貫穿所述提取板。
- 如申請專利範圍第7項所述的氣體噴射系統，還包括被連接成與所述第一氣體歧管流體連通的第一氣體源、及被連接成與所述第二氣體歧管流體連通的第二氣體源，所述第一氣體源含有第一殘留物移除氣體，所述第二氣體源含有第二殘留物移除氣體。
- 一種對基板施加殘留物移除氣體的方法，所述對基板施加殘留物移除氣體的方法包括：在離子束裝置的提取板的前面掃描所述基板；自氣體源對所述提取板供應所述殘留物移除氣體；以及在所述提取板中自氣體分配器的氣體孔口放出所述殘留物移除氣體，所述氣體分配器安置於在所述提取板中所形成的凹槽內且可移除地耦合至所述提取板，所述提取板具有延伸貫穿其內部的氣體導管，所述氣體導管與所述凹槽流體連通以向所述凹槽供應氣體。
- 如申請專利範圍第9項所述的對基板施加殘留物移除氣體的方法，其中所述對基板施加殘留物移除氣體的方法還包括自所述氣體源對第二氣體分配器供應所述殘留物移除氣體，並自所述第二氣體分配器中的氣體孔口放出所述殘留物移除氣體，所述第二氣體分配器位於所述提取孔的與所述第一側相對的第二側上。
- 如申請專利範圍第9項所述的對基板施加殘留物移除氣體的方法，還包括控制器，所述控制器通過所述基板相對於所述提取板的移動而自動地協調所述殘留物移除氣體自所述氣體孔口的放出。
- 如申請專利範圍第9項所述的對基板施加殘留物移除氣體的方法，其中所述殘留物移除氣體是第一殘留物移除氣體，且所述氣體分配器是位於所述提取板的提取孔的第一側上的第一氣體分配器，所述對基板施加殘留物移除氣體的方法還包括自第二氣體源對第二氣體分配器供應第二殘留物移除氣體，並自所述第二氣體分配器中的氣體孔口放出所述第二殘留物移除氣體，所述第二氣體分配器位於所述提取孔的與所述第一側相對的第二側上。
- 如申請專利範圍第12項所述的對基板施加殘留物移除氣體的方法，還包括控制器，所述控制器通過所述基板相對於所述提取板的移動而自動地協調所述第一殘留物移除氣體自所述第 一氣體分配器的所述氣體孔口的放出以及所述第二殘留物移除氣體自所述第二氣體分配器的所述氣體孔口的放出。
- 如申請專利範圍第12項所述的對基板施加殘留物移除氣體的方法，還包括：在將所述基板的一部分暴露至經由所述提取孔提取的離子束之前將所述第一殘留物移除氣體放出至所述基板的所述一部分上，並在將所述一部分暴露至經由所述提取孔提取的所述離子束之後將所述第二殘留物移除氣體放出至所述一部分上。
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