专利名称：用于气体分配系统的包括具有不同流量系数的阀门的气体切换部分的制作方法
用于气体分配系统的包括具有不同流量系数的阀门
的气体切换部分
背景技术：
半导体结构在等离子处理设备中处理，等离子处理设备包括等 离子处理室、将处理气体冲是供入该室的气体源和由该处理气体产生 等离子的能量源。在这样的设备中，通过包括干蚀刻工艺、沉积工
艺(如金属、电介质和半导体的化学气相沉积(CVD)、物理气相 沉积或者等离子增强化学气相沉积(PECVD)和抗蚀剂剥离工艺) 的技术处理半导体结构。不同的处理气体用于这些处理技术，以及 处理不同材神牛的半导体结构。
发明内容
提供一种可操作以向真空室(如等离子处理室)提供选择的气 体的气体分配系统。这些可以是蚀刻气体成分和/或沉积气体成分。 该气体分配系统的实施方式具有快速气体切才灸能力，由此允许该系 统在短时间内转换向该真空室提供的气体。气体切换可优选地在每 种气体不出现不希望的压力波动或流动不稳定的情况下完成。该气 体分配系统的一些实施方式可向该真空室的内部的不同区域j是供 选择的包括不同气体化学制剂和/或流率的气流。
冲是供一种用于气体分配系统的气体切换部分的实施方式，该系 统用于将处理气体才是供到等离子处理室，该气体切换部分包4舌第一 气体通道，适于与第一气体管线和该等离子处理室流体连通；第二 气体通道，适于与该第一气体管线和旁通管线流体连通；沿该第一气体通道的第一快速切换阀门，可才喿作以打开和关闭该第一气体通
道，该第一快速切换阀门具有第一流量系凄t;和沿该第二气体通道
的第二快速切换阀门，可才喿作以打开和关闭该第二气体通道，该第 二快速切换阀门具有不同于该第 一流量系数的第二流量系数，从而 当气流通过关闭该第 一快速切换阀门以及打开该第二快速切换阀 门而从该第 一 气体通道切换到该第二气体通道，或通过关闭该第二 气体通道并且打开该第一气体通道而从该第二气体通道切换到该 第 一气体通道时，该第 一快速切换阀门的入口压力基本上等于该第 二快速切4灸阀门的入口压力。
才是供用于该气体分配系统的气体切换部分的另一个实施方式， 该系统将气体提供到包括具有中央和边缘区域的气体分配构件的 等离子处理室，这两个区域彼此流动隔开。该气体切换系统包括第 一气体通道，适于与第一气体管线和该等离子处理室的气体分配构
件的边缘区域流体连通；第二气体通道，适于与该第一气体管线和 旁通管线流体连通；第三气体通道，适于与第二气体管线和该气体 分配构件的中央区域流体连通；第四气体通道，适于与该第二气体 管线和该旁通管线流体连通；第五气体通道，适于与第三气体管线 和该中央区域流体连通；第六气体通道，适于与该第三气体管线和 该旁通管线流体连通；第七气体通道，适于与第四气体管线和该边 缘区域流体连通；第八气体通道，适于与该第四气体管线和该旁通 管线流体连通；分别沿该第一和第二气体通道的第一和第二快速切 换阀门，该第一快速切才灸阀门可操:作以打开和关闭该第一气体通道 并且具有第一流量系数，该第二快速切换阀门可操作以打开和关闭 该第二气体通道并且具有不同于该第 一流量系数的第二流量系数， 从而当将气流从该第一气体通道切换到该第二气体通道或,人该第 二气体通道切:換到该第 一气体通道时，该第 一快速切4奐阀门的入口 压力基本上等于该第二快速切换阀门的入口压力；分别沿该第三和
第四气体通道的第三和第四快速切:换阀门，该第三快速切换阀门可操作以打开和关闭该第三气体通道，并且具有第三流量系数，该第 四快速切换阀门可操作以打开和关闭该第四气体通道，并且具有不 同于该第三流量系数的第四流量系数，/人而当气流/人该第三气体通 道切:狭到该第四气体通道或从该第四气体通道切换到该第三气体 通道时，该第三快速切换阀门的入口压力基本上等于该第四快速切 换阀门的入口压力；分别沿该第五和第六气体通道的第五和第六快 速切^换阀门，该第五快速切4奐阀门可才喿作以打开和关闭该第一气体 通道，并且具有第五流量系凄t ，该第六快速切4灸阀门可才喿作以打开 和关闭该第六气体通道，并且具有不同于该第五流量系数的第六流 量系从而当气流/人该第五气体通道切换到该第六气体通道或乂人 该第六气体通道切换到该第五气体通道时，该第五快速切换阀门的 入口压力基本上等于该第六快速切换阀门的入口压力；和分别沿该 第七和第八气体通道的第七和第八快速切换阀门，该第七快速切换 阀门可操作以打开和关闭该第七气体通道，并且具有第七流量系 数，该第八快速切换阀门可4喿作以打开和关闭该第八气体通道，并 且具有不同于该第七流量系数的第八流量系数，从而当气流从该第
七气体通道切换到该第八气体通道或乂人该第八气体通道切换到该 第七气体通道时，该第八快速切换阀门的入口压力基本上等于该第 七快速切4吳阀门的入口压力。
提供一种在包括喷头电极的等离子处理室中处理半导体基片
的方法，该喷头电才及包4舌中央和边纟彖区i或。该方法的实施方式包招「
a)将第一处理气体l是供到该喷头电^l总成的中央和边缘区域，同 时将第二处理气体转移到旁通管线，其中该等离子处理室包含半导
体基片，其包括至少一个层以及覆盖在该层上的图案化抗蚀剂才备 才莫；b)由第一处理气体产生第一等离子以及(i)在该层中蚀刻至 少一个特征或(ii)在该掩模上形成聚合物沉积；c)切换该第一和 第二处理气体的流动从而将该第二处理气体一是供到该喷头电才及总 成的中央和边缘区域而将该第 一处理气体转移到该旁通管线；d )由该第二处理气体产生第二等离子以及(iii)在该层中蚀刻至少一
个特;f正或(iv)在该层和该掩一莫上形成聚合物沉积；e)切换该第一 和第二处理气体的流动乂人而将该第 一 处理气体冲是供入该等离子处
理室而将该第二处理气体转移到该旁通管线；以及f)将a) -e)对 该基片重复多次。
还提供一种制造用于将处理气体提供到等离子处理室的气体 分配系统的气体切换部分的方法。该方法的实施方式包括沿适于与 第一气体管线和该等离子处理室流体连通的第一气体通道设置第 一快速切换阀门；沿适于与该第一气体管线和旁通管线流体连通的 第二气体通道i殳置第二快速切换阀门；以及调节该第一快速切换阀 门的第 一流量系数和/或调节该第二快速切换阀门的第二流量系数， 从而该第 一和第二流量系教:>波此不同，并且当气流,人该第 一 气体通 道切换到该第二气体通道或从该第二气体通道切换到该第一气体 通道时，该第 一快速切4灸阀门的入口压力基本上等于该第二快速切 才灸阀门的入口压力。
图1是该气体分配系统的优选实施方式可用于的等离子处理设 备的示范实施方式的剖视图。
图2说明该气体分配系统的优选实施方式。
图3描述该气体分配系统的气体供应部分的优选实施方式。
图4描述该气体分配系统的流量控制部分的优选实施方式。
图5描述该气体分配系统的气体+刀才灸部分的第一4尤选实施方式。图6描述该气体分配系统的该气体切换部分的第二优选实施方式。
具体实施例方式
用于处理半导体材料的等离子处理"i殳备，如在半导体基片(例 如硅晶片)上形成的器件，包括等离子处理室和气体分配系统，其 将处理气体提供入该等离子处理室。在等离子处理过程中，该气体 分配系统可纵贯基片表面将气体分配至单个区(区域)或多个区(区 域)。该气体分配系统可包括流量控制器以控制相同处理气体或不 同处理气体，或该相同或不同气体混合物到这些区域的流率，从而 允许在过程中调节气体流量和气体组成在整个基片上的 一致性。
尽管与单区系统相比，多区气体分配系统可4是供改进的流量控 制，但是期望4是供这样一种具有允许可在短时间内改变该气体组成 和/或该气体流量的基片处理才喿作的装置的多区系统。
才是供气体分配系统，用于向室l是供不同气体组成和/或流率。在 伊c选实施方式，该气体分配系统适于与真空室内部流体连通，如等 离子处理i殳备的等离子处理室，并4是供在处理才乘作过程中向该真空 室提供不同气体化学制剂和/或气体流率的能力。该等离子处理设备 可以是低密度、中等密度或高密度等离子反应器，包括能量源，其
使用RF能量、微波、磁场等以产生等离子。例如，该高密度等离子 可在变压器耦合的等离子(TCP )反应器中产生，其也称为电感 等离子反应器，电子回旋加速器共振(ECR)等离子反应器，电容 式放电反应器等。该气体分配系统的实施方式可用于的示范性等离 子反应器包括ExelanTM等离子反应器，如2300 Excelan顶等离子反应 器，可从^f立于Fremont， Califomia的Lam Research Corporation《寻至l]。 在等离子蚀刻过程期间，可向结合电4及和静电卡盘基片支撑件施加 多种频率。或者，在双频等离子反应器中，不同的频率可施加到该基片支撑件和电极上，如喷头电极，其与该基片隔开以便形成等离 子生成区。
该气体分配系统的一个伊O选实施方式一夸第一气体经由单个区 域或多个区域4是供入该真空室(如等离子处理室)的内部，优选地 至少经由临近待处理基片暴露的表面的气体分配构件的中央和边 缘区域。在该等离子处理室中该中央和边^彖区域互相径向隔开，并 JM尤选i也流动隔离。该气体分配系统可同时向真空室旁通管线4争移 不同于该第一气体的第二气体。该旁通管线可与真空泵等流体连 通。在一个优选实施方式，该第一气体是第一处理气体和该第二气 体是不同处理气体。例如，该第一气体可以是蚀刻气体化学制剂或 沉积气体化学制剂，以及该第二气体可以是不同蚀刻气体化学制剂 或沉积气体化学制剂。该气体分配系统可同时^是供该第一气体分别 到该中央和边缘区域的不同的可控的流率，同时将该第二气体转向 该旁通管线，并且反之亦然。通过将这些气体中的一个转向该旁通 管线，可以在4豆时间内实^L供应到该真空室的气体的4争:换。
该气体分配系统包括切换装置，其允许短时间内在供应到包括 单个区域或多个区域的真空室的第 一和第二气体之间的气体切换 或气体转换。对于多区域系统，该气体分配系统可将该第一气体提 供到该中央和边缘区域，同时将该第二气体转移到该旁通管线，然 后在短时间内切换该气体分配，从而将该第二气体4是供到该中央和 边纟彖区域而将该第 一 气体转移到该旁通管线。该气体分配系统可交 替地将该第 一和第二气体冲是供入该真空室的内部，每次持续所需的 时间，以允许在4吏用不同气体化学制剂的不同处理操作之间快速转 换，例如，处理半导体器件的方法的交替步骤。在优选实施方式中， 这些方法步骤可以是不同蚀刻步骤，例如，脉沖蚀刻和沉积步骤， 较快的蚀刻步骤，如主蚀刻，和相对较慢的蚀刻步骤，如过蚀刻步骤；蚀刻步骤和材料沉积步骤；或不同材料沉积步骤，其将不同材 谇牛沉积到基片上。
在该气体分配系统的优选实施方式中，在真空室内限制区内的 气体组成的容积，优选地是等离子限制区域，可以由在短时间内引 入该该真空室的另一气体组成替换(即，纟皮沖4卓)。这样的气体替 换通过在该气体分配系统中提供具有快速切换能力的阀门可以优
选i也在ls以内完成，更^尤选;也在大约200ms以内。对于用于处理 200mm或300mm晶片的等离子处理室，该等离子限制区域可具有大 约1 /2升到大约4升的容积。该等离子限制区域可以由 一堆限制环形 成，如公开在共有美国专利N0.5，534,751中的部件，通过引用其整 体而将其结合在这里。
图l描述了该气体分配系统的实施方式100可以用于的示范性 半导体材料等离子处理设备IO。该设备10包括真空室或等离子处理 室12,其具有包含基片支撑件14的内部，在等离子处理期间基片16 支撑在该支撑件上。该基片支撑件14包括夹紧装置，优选地是静电 卡盘18,其可操作以在处理期间将该基片16夹紧在该基片支撑件 14。该基片可以由聚焦环和/或边缘环，接地扩展部或其他部件围绕， 如在共有美国专利申请公开No.US2003/0029567中公开的部件，通
过引用其整体而将其结合在这里。
在优选实施方式中，该等离子处理室12包括等离子限制区域， 对于处理200mm或300mm晶片，该区域具有大约l/2升到大约4升， 优选地大约1升到大约3升。例如，该等离子处理室12可包^^舌限制环 布置(如在共有美国专利No.5，534，751中公开的)以形成该等离子 限制区域。该气体分配系统可在小于大约l秒的时间内，优选地小 于大约200ms内，用另一种气体耳又K该等离子限制区域这些体积气 体，而基本上没有反向扩散。该限制片几构可限制从该等离子容积到 该等离子处理室12的内部在该等离子容积之外的部分的流体连通。该基片16可包括基底材料，如娃晶片；该基底材料上的待处理 (例如蚀刻)材料的中间层；和该中间层上的掩pf莫层。该中间层可 以是导电的、不导电的或半导电的材料。该掩模层可以是图案化的 光刻胶材料，其具有开口图案，用于在该中间层和/或一个或多个其 他层中蚀刻需要的特征，例如，孔，过孔和/或沟槽。该基片可包括 该基层和该掩模层之间的导电、不导电或半导电的材料的额外的 层，取决于该基底材料上形成的半导体器件的类型。
可以被处理的示范性的介电材料是，例如，掺杂硅氧化物，如 氟化硅氧化物；非纟参杂硅氧化物，如二氧化-圭；^走涂^皮璃；珪酸盐 玻璃；掺杂或非一参杂热硅氧化物；和纟参杂或非掺杂TEOS沉积硅氧 化物。该介电材料可以是低k材料，其具有选择的k值。这样的介电 材料可覆盖在导电或半导电层，如多晶硅；金属，如铝、铜、钛、 钨、钼及其合金；氮化物，如氮化钬；以及金属硅化物，如硅化钛、 石圭化鴒和石圭化钼。
图1示出的示范性等离子处理设备10包括喷头电极总成，其具 有形成该等离子室壁的支撑板20和连接到该支撑板的喷头22。挡板 总成位于该喷头22和该支撑板20之间以均 一地将处理气体分配到 该喷头的背面28。该挡才反总成可包4舌一个或多个挡纟反。在该实施方 式中，该挡板总成包括挡板30A、 30B和30C。在该挡板S0A、 30B 和30C之间；以及在该挡^反30C和喷头22之间形成开》文的集气室 (plenum )48A、 48B和48C。该挡板30A、 30B和30C和喷头22包括 贯通通道(through passage),用于将处理气体流入等离子处理室12 的内4，。
在该实施方式中，该板20和该挡4反30A之间的集气室以及该挡 板30A、 30B和30C之间的集气室48A、 48B和48C通过密封件38A、 38B、 38C和38D (如O形环)分为中央区域42和边缘区域46。该中 央区域42和边缘区域46可以由气体分配系统100提供具有各自不同气体化学制剂和/或流率的处理气体，优选地在控制器500的控制下。
气体由中央区域气源40提供进入该中央区域42 ，以及气体是由边缘 区域气源44^是供进入环形通道44a然后进入该边纟彖区域46 。该处理 气体流过该挡板30A、 30B和30C以及该喷头22的通道并且进入该等 离子处理室12的内部。该处理气体在该等离子处理室12中^皮电源激 发为等离子状态，如RF源驱动电极22,或该基片支撑件14内的电源 驱动电极。当向该等离子处理室12内提供不同气体组成时，施加到 该电才及22的RF功率可以变化，优选地在小于大约ls的时间内，更优 选地小于大约200ms。
在其他优选实施方式中，该等离子处理设备10可包括气体喷射 器系统，用于将处理气体喷射入该等离子处理室。例如，该气体喷 射器系统可具有如共有美国专利申请^厶开No.2001/0010257、美国专 利申讳-7^开No.2003/0070620、美国专利No.6,013,155或美国专利 No.6,270，862所披露的结构，其每个通过引用其整体结合在这里。 该气体喷射器系统可包括喷射器，其将处理气体l是供到等离子处理 室的不同区J^或。
图2示出一个优选实施方式，其中该气体分配系统100包括互相 流体连通的气体供应部分200 、流量控制部分300和气体切换部分 400。该气体分配系统100优选地还包括控制器500 (图l ),以控制 通信连4妾该控制器以控制该气体供应部分200 ，流量控制部分300和 气体切换部分400的运行。
在该气体分配系统100中，该气体供应部分200可经由各自的第 一和第二气体管线235 、 245向该流量控制部分300^是供不同气体，
如第一和第二处理气体。该第一和第二气体可具有互相不同《且成和
/或气体;;危率。该流量控制部分300可操作以控制流率，以及可选地还调节可 提供到该切换部分400的不同气体的组成。该流量控制部分300可分 别经由通道324、 326和364、 366向该切换部分400^是供不同流率和/ 或化学制剂的该第一和第二气体。另外，提供至该等离子处理室12 的该第一气体和/或第二气体的流率和/或化学制剂(同时其它气体 转移到旁通管线50，其可以与真空泵系统流体连通，如在涡4仑泵和 低真空泵之间)对于该中央区域42和该边缘区域46可以不同。所以， 该流量控制部分300可在整个基片16提供所需的气体流量和/或气体 化学制剂，由此增强基片处理均一性。
在该气体分配系统IOO中，该切才奐部分400可以才喿作以在短时间 内从该第 一气体切换到该第二气体以允许在单个区域或多个区域 (例如，该中央区域42和该边缘区域46)内由该第二气体替换该第一 气体，而同时将该第一气体转移到该旁通管线，或者，反之亦然。 该气体切换部分400优选地可在该第一和第二气体间切换，而每个 气体流动不会出现不希望的压力波动和流动不稳定性。如果需要， 该气体分配系统100可4吏该第 一和第二气体〗呆持基本上恒定的连续 的体积流率通过该等离子处理室12。
图3示出该气体分配系统100的该气体供应部分200的优选实施 方式。图3中描述的气体供应部分200在共有美国申请/>开 No.2005/0241763中描述，通过引用其整体而结合在这里。该气体供 应部分200优选地连^妾到该控制器500以控制流量控制组件的运行， 如阀门和流量控制器，以控制可以由该气体供应部分200提供的两 种或多种气体的组成。在该实施方式中，该气体供应部分200包才舌 多个气体源202、 204、 206、 208、 210、 212、 214和216,每个与该 第一气体管线235和该第二气体管线245流体连通。〗象这样，该气体 供应部分200可向该等离子处理室12提供许多所需的不同气体混合 物。包括在该气体分配系统IOO中的多个气体源不限于任何特定数量的气体源，但是优选地包括至少两个不同的气体源。该气体供应
部分200可包括多于或少于八个图3所示的包括在该实施方式中的 气体源。例如，该气体供应部分200可包^舌两个、三个、四个、五 个、十个、十二个、十六个或更多气体源。可以由各自气体源提供 的不同气体包4舌单一气体，如02、 Ar、 H2、 Cl2、 N2等，以及气态 氟碳化合物和/或氟代烃化合物，如CF4、 CH3F等。在一个优选实施 方式中，该等离子处理室是蚀刻室和该气体源202-216可4是供Ar、 02、 N2、 Cl2、 CH3、 CF4、 C4F8和CEbF或CHF3 (以其任何适合的顺 序)。由各自气体源202-216提供的特定气体可以基于将在该等离子 处理室12中执行的所需的工艺而选4奪，例如，特定的干蚀刻和/或材 料沉积工艺。该气体供应部分200可提供关于气体选4奪的广泛的灵 活性，提供这些气体用于执行蚀刻工艺和/或材料沉积工艺。
该气体供应部分200优选地还包括至少 一个调谐气体源以调节 该气体组成。该调-谐气体可以是，例如02，惰性气体，如氩气，或 反应性气体，如氟碳化合物或氟代烃气体，例如，C4F8。在图3所示 的实施方式中，该气体供应部分200包括第 一调i皆气体源218和第二 调-谐气体源219。如下面所述的，该第一调i皆气体源218和第二调i皆 气体源219可4是供调谐气体以调节一是供到该气体切换部分400的该 第一和/或第二气体的组成。
在图3所示的该气体供应部分200的实施方式中，流量控制装置 240优选地设在分另U与该气体源202、 204、 206、 208、 210、 212、 214和216流体连通的气体通道222、 224、 226、 228、 230、 232、 234
和236的每个中，以及还在分别与该第一调-谐气体源218和该第二调 谐气体源219流体连通的气体通道242、 244中。该流量控制装置240 可操作以控制由相关的气体源202-216和218、 219提供的气体的流
量。该流量控制装置240优选地是质量流量控制器(MFC)。在图3所示的实施方式中，阀门250、 252沿该气体通道设在该 气体源202-216的下游。该阀门250、 252可以有选择地打开或关闭， 优选地在该控制器500的控制下，以允许不同气体混合物流到该第 一气体管线235和/或该第二气体管线245。例如，通过打开与该气体 源202-216的一个或多个关联的阀门252 (同时保持与该气体源 202-216其余的相关联的阀门252关闭)，第一气体混合物可以提供到 该第一气体管线235。类似地，通过打开与别的气体源202-216的一 个或者多个关联的阀门250 (同时保持与该气体源202-216其余的相 关联的阀门250关闭)，第二气体混合物可以提供到该第二气体管线 245。因此，该第一和第二气体的各种不同的混合物和质量流率可 以通过该气体供应部分200可控才喿作而l是供到该第 一气体管线235 和该第二气体管线245。
在一个优选实施方式中，该气体供应部分200可才喿作以^是供该 第一和第二气体分别经由该第一气体管线235和该第二气体管线 245连续的流动。该第 一气体或该第二气体流到该等离子处理室12 而另 一种气体转移到该旁通管线。该旁通管线可以连4^到真空泵 等。通过该第一和第二气体的连续流动，该气体分配系统100可实 现提供入该等离子处理室的处理气体的快速转换。
图4示出该气体分配系统100的该流量控制部分300的优选实施 方式。图4中描述的流量控制部分300在美国申请公开No.10/835,175 中描述。该流量控制部分300包括第一流量控制部分305,其与来自 该气体供应部分200的该第 一气体管线235流体连通，和第二流量控 制部分315,其与来自该气体供应部分200的该第二气体管线245流 体连通。该流量控制部分300可操作以控制分别提供到该中央区域 42和边缘区域46的该第 一气体的比率，而该第二气体转移到该旁通 管线，以及控制分别提供到该中央区域42和边缘区域"的该第二气 体的比率，而该第一气体转移到该旁通管线。该第一流量控制部分305将在该第 一气体管线"5引入的该第 一气体流分为两个单独的 该第一气体出口流，以及该第二流量控制部分315将在该第二气体 管线245引入的该第二气体分为两个单独的该第二气体出口流。该 第 一流量控制部分305包括经由该切换系统400分另，j与该中央区域 42和边缘区域46流体连通的第一和第二气体通道324、 326，和该第 二流量控制部分315包括经由该切换系统400分别与该中央区域42 和边》彖区域46流体连通的第 一和第二气体通道364 、 366。
在一个优选的布置中，该第 一流量控制部分305和该第二流量 控制部分315的每个包括至少两个流量限制器。每个流量限制器优 选地对于通过它的气体流量具有固定的约束尺寸。该流量限制器优 选地是孔。该流量限制器限制气体流量并且在该气体通道位于这些 孔的上游并靠近这些孔的区域内保持近似恒定的气体压力。该第一 流量控制部分305和该第二流量控制部分315的每个优选地包括网 孔，例如两个、三个、四个、五个或更多孔，每个优选地具有不同 的截面约束尺寸，例如，不同的直径或不同的截面积。这些孔的约 束尺寸小于该气体分配系统100的气体流动^各径的其他部分的截面 积。这些孔优选地是音速孔。这些气体流优选地运行在该流量控制 部分300内的关4建流动体制，从而该给定孔的流导由其约束尺寸和 入口气压单独确定。随着该孔的流导增加，穿过该孔以实现给定的
穿过该孔的流率的压降减'J 、。
在图4所示的实施方式中，该第一和第二流量4空制部分305、 315 每个包4舌五个孑l330、 332、 334、 336牙口338。 1"列^口，这些孑匕330、 332、 334、 336和338可分别具有相关的约束尺寸，例如一个， 一个半， 两个，三个和三个的直径。因此，当气体流经过至少两个孔336和 338出现时，这些孔具有大约同一总的流导。或者，多达全部四个 孔330-336可以打开以冲是供与该孑L338的流导相比不同比率的孔 330-336总的流导，以便将不同比率的该第 一气体流量和该第二气体流量才是供到该中央区i或42和该边乡彖区i或46。 乂十于流量控制部分305, 阀门320与气体通道324、 326、 331和333流体连通，使得到达该中 央区域42和该边缘区域46的第 一 气体流量和该第二气体流量可能 的比率的数量翻 一倍，由此减小在该系统所需要的孔330-338的数 量。流量控制部分315具有同样的结构以由此减少在该系统中所需 的孑L330-338的数量。
另一个实施方式可包括不同数量的孔，例如总共两个孔；包括 该孑L338和替代该多个孔330-336的第二孔。例如，该第二孔可具有 与该孔338相同的约束尺寸。在这样的实施方式，4是供到该中央区 域42和该边缘区域46的该第 一 气体和/或第二气体的流量比大约为 1 L
阀门320优选地设在各个孔330-338的每个的上游以控制到这些 孔的该第一和第二气体的流量。例如，在该第一流量控制部分305 和/或该第二流量控制部分315中，该一个或者多个阀门320可以打开 以允许该第 一 气体和/或第二气体流到 一个或多个相关的孔 330-336,而另一个阀门320打开以允许该第一气体和/或该第二气体 ^L至'」i亥孑L338。
在该第一流量控制部分305中，这些孔330-336与该气体通道322 流体连通。该气体通道322分为第一和第二气体通道324、 326,其 与该气体切换部分流体连通。 一对阀门320i殳在该第一和第二气体 通道324 、 326中以允许控制经过该第 一 流量控制部分305的孔 330-336的 一个或多个流到该中央区域42和/或该边缘区域46的第一 气体的流量。在另一个实施方式，这一对阀门320沿该气体通道324 i殳置，326可以由单个四通阀替代。
在该第一流量控制部分305中，该孔338沿该气体通道31SH殳置。 该气体通道319分成气体通道331、 333,其分别与该第一和第二气体通道324、 326流体连通。 一对阀门320设在该气体通道331、 333 中以控制经过该孔338流到该第 一和第二气体通道324 、 326的该第 一气体的流量。在另一个实施方式，沿该气体通道331、 333设置的 这一对阀门320可以由单个四通阀替代。
在该第二流量控制部分315中， 一对阀门320沿该第一和第二气 体通道364、 366设置以控制经过这些孔330-336的一个或者多个流到 该等离子处理室的该中央区i或42和该边*彖区i或46的该第二气体的 流量。在另一实施方式，沿该气体通道364、 366i殳置的这一对阀门 320可以由单个四通阀^办4、。
在该第二流量控制部分315,该孔338沿该气体通道359布置。 该气体通道359分成气体通道372、 374，其分別与该第一和第二气 体通道364、 366流体连通。 一对阀门32(H殳在该气体通道372、 374 中以控制经过该孔338流到该第一和/或第二气体通道364、 366的该 第二气体的流量。在另一个实施方式，沿该气体通道372、 374设置 的这一对阀门320可以由单个四通阀。
这些孔330-338包括在该流量控制部分300中，以便当该气体分 配系统100^)夸流入该等离子处理室12的气体由该第 一气体变为该第 二气体时，防止压力波动和该气体流量的流动不稳、定，反之亦然。
在该实施方式中图4所示的，该第一调i皆气体源218的气体通道 242(图3 )布置为将该第一调谐气体提供到该第一流量控制部分305 的该第 一 气体通道324和/或第二气体通道326以调节该第 一气体组 成。该第二调谐气体源219的气体通道244 (图3)布置为将该第二 调谐气体^是供到该第二流量控制部分315的该第 一气体通道364和/ 或第二气体通道366以调节该第二气体组成。该第一和第二调谐气 体可以是相同的调谐气体或不同的调谐气体。一个流量控制装置340,优选地为MFC,沿该气体通道242设置。 阀门320沿该气体通道337、 339设置以分别控制该第一调谐气体进 入该气体通道326、 324的流量。在另一个实施方式，沿该气体通道 337、 339设置的这一对阀门320可以由单个四通阀替代。
流量控制装置340,优选地为MFC,沿该气体通道244布置。阀 门320沿该气体通道376、 378"i殳置以分别控制该第二调谐气体进入 该气体通道366、 364的流量。在另一备选实施方式，沿该气体通道 376、 378i殳置的一只于岡门320可以由单个四通阔*# 。
在图4所示的该流量控制部分300的实施方式中，该第 一 流量控 制部分305和该第二流量控制部分315包括设置在同样构造中的同 才羊的组4牛。然而，在该气体分配系统100的别的伊乙选实施方式中， 该第 一和第二流量控制部分305 ， 315可具有4皮此不同的组件和/或不 同的构造。例如，该第一和第二流量控制部分305， 315可包括不同 数目的具有4皮此不同约束尺寸的孔和/或多个孔。例如，该第一和第 二流量控制部分305， 315可包括多种调谐气体。
在该气体分配系统100中，该气体切4奐部分400与该流量控制部 分300，以及与该真空室的内部和该第一和第二气体流到的该旁通 管线流体连通。该气体切换部分400的第 一优选实施方式在图5中描 述。该气体切换部分400可交替将第 一和第二气体提供到该等离子 处理室12的该中央区域42和该边*彖区域46 。该气体切4灸部分400与 该第 一 流量控制部分305的该第 一 气体通道324和该第二气体通道 326，以及与该第二流量控制部分315的该第 一气体通道364和该第 二气体通道366流体连通。
该第 一 流量控制部分305的该第 一 气体通道324分为气体通道 448、 450;该第一流量控制部分305的该第二气体通道326分为气体 通道442、 444;该第二流量控制部分315的该第一气体通道364分为气体通道452、 454;以及该第二流量控制部分315的该第二气体通 道366分为气体通道4S6， 458。在该实施方式中，该气体通道442与 该等离子室12的该边*彖区域46流体连通，该气体通道448与等离子 处理室12的该中央区域42流体连通，并且该气体通道444提供旁通 管线。该气体通道456与到该边缘区域46的该气体通道442流体连 通。该气体通道452与到该中央区i或42的该气体通道448流体连通。 该气体通道450 、 454和458与到该旁通管线的该气体通道444流体连 通。
阀门440沿该气体通道442、 444、 448、 450、 452、 454、 456和
458的每个布置。该阀门440可以有选4奪地打开和关闭，优选地在该 控制器500的控制下，以将该第一或第二气体提供到该室，而同时 将另一气体转移到该旁通管线。
例如，为了将该第 一 气体提供到该等离子处理室12的该中央区 域42和该边缘区域46，并将该第二气体转移到该旁通管线，沿该气 体通道442、 448禾口454、 458的阔门440打开，而^亥沿it气体通道444、 450详口452、 456的岡门440关闭。为了 士刀才灸i亥气5充，,人而^l寻i亥第二气 体提供到该等离子处理室12的该中央区域42和该边缘区域46 ，而将 该第一气体转移到该旁通管线，沿该气体通道444、 450和452、 456 的阀门440打开，而该沿该气体通道442、 448和454、 458的阀门440 关闭。换句话说，第一组阀门440打开并且第二组阀门440关闭以将 该第 一气体才是供到该等离子处理室12,然后该同的第 一组阀门关 闭并且同样的第二组阀门440打开以将气流改变为将该第二气体提 供到该等离子处理室。
在该气体切换部分400中，该阀门440是快速切换阀门。如这里 所-使用的，词语"快速切换阀门，，意思是阀门在净皮驱动以打开或关 闭后可以在短时间内打开或关闭的，优选地小于大约100ms,如小 于大约50ms或小于10ms。用于在该气体切换部分400使用的合适的"快速切换阀门"Swagelol^ALD气动薄膜阀门，可从位于Solon, Ohio的Swagelok乂A司4寻到。
该快速的Swagelok ALD阀门是空气推动的。该气体切换部分 400优选地包括用于控制这些阀门打开和关闭的控制系统。在一个 实施方式中，该控制系统包>^快速的控制阀(电,兹阀)以收集来自 该控制器500的信号并且将气动空气发送到快速切换阀门。该快速 切换阀门受该快速的控制阀控制活动。该控制阀通常需要小于5ms, 例如大约2ms,以及该快速切换阀门通常需要大约1 Oms ，例如大约 6ms或更少，总的时间小于大约10ms,如大约8ms来4妄受该"^空制^f言 号直到驱动该快速切换阀门。该快速切换阀门的动作时间可依赖于 包括4是供气动空气的流动通道的长度和大小以及气压源压力的因 素而变化。该气压源压力可以例如这样选4奪，即该快速切换阀门以 大约相同的速度打开和闭合，其可防止在打开和关闭过程中阀门对 之间的瞬时上游压力波动。
该气压空气供应系统可具有合适的结构。在一个实施方式中， 该供应系统可包4^f诸气器，其可才喿作以在阀门动作的全部持续时间 内将该气压源压力保持在选择的范围内，例如，从大约80到85psig。 该供应系统可包括上游止回阀和调节器以将储存器压力与其他与 系统有关的该气压源压力下降隔离。该"储存器容积可以基于快速切 换阀门动作过程中的压降量和回填至调节器i殳定压力值的时间量 来选择。
该气体切换部分400可将该第 一气体4是供到例如该真空室的内 部，同时将该第二气体转移到该旁通管线，然后，优选地在该控制 器500控制下，快速切换这些气流并且将该第二气体提供到该真空 室同时将该第 一气体转移到该旁通管线。在切换气体之前提供到该 真空的该第 一 气体或第二气体的时间量可以由该控制器5OO控制。
如上面解释的，该气体分配系统100可以用于包括等离子限制区域的等离子处理室以在小于大约ls的时间内替换大约1/2升到大约4升 的气体容积，更优选地小于大约200ms，以稳定该系统。
该气体切换系统的阀门440具有阀门流量系数Cv,其表示该阀 门对流动的阻力。该流量系数Cv在标准ANSI/ISA-S75.02 ( 1996 )中 详细i兌明，并可以由SEMI (半导体i殳备工业，Semiconductor Equipmentlndustry )才示准F32中描述的测^式方法确定，才示题为"Test Method for Determination of Flow Coefficient for High Purity Shut off Valves"。对于给定的阀门440,随着该流量系数Cv增加，对于给定 的穿过该阀门440的压降，通过该阀门440的气体流率更高，即，增 加Cv使得该阀门更少地限制气体流动。
如上所述的，在图5所示的该气体切换系统400的实施方式中， 成对的阀门440设置为与该气体通道326、 324、 364和366的每个流 体连通。对于每一对阀门440, —个阀门440可以打开而另一阀门440 关闭以将处理气体流入该处理室，然后该阀门可以被切换至将气流 转移到该旁通管线。已经确定的是，为了将该气体^人该处理室稳、定 切换到该旁通管线，反之亦然，以及为了保持气体动力， 一对阀门 440的每个阀门440的入口压力理想地保持恒定。已经进一步确定的 是，该气体切换系统400的一对阀门440的每个阀门440的入口压力 可以通过调谐该阀门440各自的流量系数Cv而保持恒定，从而每对 阀门的两个阀门具有不匹配的Cv值。另外，已经确定的是，通过保 持该气体切换系统400—对阀门的每个阀门440的入口压力基本恒 定，优选地为恒定，以及在^是供该相同处理室出口 (中央或边缘区 域)的多对阀门440之间的入口压力基本恒定，或优选J4恒定，该 气体分配系统100的流量控制部分300有关的过程转换可以最小化， 以及优选地消除。例如，在一个优选实施方式中，沿气体通道442 和456的阀门440的入口压力近似相同(当到这些阀门的每个的流量 近似相等时)，以及沿气体通道448和452的阀门440的入口压力近似相同(当到这些阀门每个的流量近似相等时)。这种情况允许当切
换该流量控制部分305和315之间的气体流动时的平滑过渡。
例如，阀门440可具有工厂预设的Cv值，并且可以机械方式调 节(调谐)以将预设的Cv值变为调谐值。例如，在一个实施方式中， 该阀门440可以枳4成方式调节以减小该C/f直。也可以是，其他阀门 构造可以枳4戒方式调节以增力"亥C/f直。，按照该气体切4吳系统400的 一个优选实施方式，沿该气体通道442、 448、 452和456设置、与该 处理室流体连通的阀门440 (即，基准阀门)具有预"i殳的Cv值，以 及沿该气体通道444、 450、 454和458、与该旁通管线流体连通i殳置 的阀门440 (即调谐阀门)具有调谐的Cv值。在一个优选实施方式 中，沿该气体通道442、 448、 452和456"i殳置的阀门440预i殳的C/f直 具有来自制造商的正常的/>差为流量的大约+/-2%,理想地为流 量的大约+/-1%，以及沿该气体通道444、 450、 454和458i殳置的阀 门440的调谐Cv值具有来自制造商的正常的7>差为流量的大约 +/-2%,理想地为流量的大约+/-1%。这些阀门对的预设的和调谐的 Cv值是不匹配的，从而该气体切换系统400的一对阀门440的每个阀 门440的入口压力可以在切换过程中保持恒定，和提供相同处理室 出口的全部阀门对440的入口压力可以在图4所示的流量控制部分 305和315之间切换过程中保持恒定。在一个优选实施方式中，沿该 气体通道442、 448、 452和456设置的基准阀门可具有相同预设的Cv 值。在另一个优选实施方式中，该基准阀门可具有不同的预设Cv值。 在一个优选实施方式中，沿该气体通道444、 450、 454和458设置的 调谐阀门可具有该相同的调谐Cv值。在另一个优选实施方式中，该 调谐阀门可具有不同调谐Cv值。在一个优选实施方式中，每个该处 理室出口的流导足够4妻近，从而沿该气体通道442、 448、 452和456 设置、与该处理室流体连通的每个岡门440可具有相同的预设Cv值， 以及沿该气体通道444、 450、 454和458i殳置的、与该旁通管线流体连通的每个阀门440可具有相同的调谐Cv值，由此简化该气体切换
系统的调i皆。
每一对阀门440可具有相同或不同的Cy不匹配以为每个阀门对 的两个阔门提供恒定的入口压力状况。例如，在图5所示的该气体 切4灸系统400的实施方式中，每个阀门对可具有不同的Cv不匹配。
也就是，在一个实施方式中，该高Cv值和低Cv值之间的差对于每一
对阀门可以是相同的。在另一个实施方式中，该高和低CVf直对于不 同的阀门对可以不同，而该高和低Cv值的差对于每对阀门是相同
的。在另一个实施方式中，该高Cv值和^氐Cv值之间的差对于每对阀
门可以是不同。
如上所述的，在一个优选实施方式中，这些对阀门可包括具有 该相同预设的Cv值的阀门。在另一个优选实施方式中，这些对阀门 可包括具有不同预i殳的C^直的阀门。在这样的实施方式中，这些阀 门中的 一 个可以调谐为不匹配该Cv值以实现在切换过程中对于这 一对阀门的每个阀门恒定的入口压力。
参考沿该气体通道442和444设置的阀门对，在一个实施方式 中，沿该气体通道442设置、与该处理室流体连通的阀门440可具有 名义CVf直。沿该气体通道444设置、与该旁通管线流体连通的阀门 440可以调谐减d、其Cv值，乂人而由此增加这个阀门的入口压力以匹 配沿该气体通道442i殳置的阀门440。例如，在一个实施方式中，沿 该气体通道442设置的阀门440的Cv值可以为大约0.3的预设值，，而 沿该气体通道444设置的阀门可具有大约0.15的调谐值，从而这对阀 门的每个阀门440的入口压力可在切换过程中保持恒定。在该"0的 预设的Cv值高出期望值的情况下，可调谐阔门对的两个阀门440以 提供所需要的Cv不匹配。优选地，存在通过沿该气体通道444的阀 门440 (并且也通过与该旁通管线流体连通的其他阀门)的粘性临 界流量以避免回流，即，气体在与该气体流向相反的方向穿过该阀门分散。对于通过孔的粘性临界流量，出口压力的变化不会改变穿 过该孔的流量。通常，穿过与该处理室流体连通的阀门的压降相只于低。
在一个优选实施方式中，沿该气体通道444和4S8的阀门440可
具有相同的调谐Cv值，这是因为这两个阀门都与同一旁通管线流体 连通(即，相同的4非气口 )，以及沿该气体通道442和456的阀门440 与同一区i或流体连通(即，该相同的处理室传输出口 )并且具有相 同的预设Cv值。如果该气体切换系统400的关4建在这两个回^各之间 十分类似，这个情况通常是适用的。对于其他气体切换系统，其中 这两个回3各不具有十分类似的管件，沿该气体通道444和458的阀门 可具有彼此不同的调谐Cv值。在图5所示的该气体切换系统400中， 沿该气体通道450和454的阀门通常具有相同的调谐Cy值，这是因为 这些阀门与同一旁通管线流体连通，以及沿气体通道448、 452设置 的阀门与该处理室同 一区域流体连通并且具有相同的预设Cv值。
因此，在该气体切换系统400的实施方式中，这些阀门440的Cv 不匹配产生这才羊的情况，即这些》于阀门(例3o沿该气体通道442、 444设置的阀门)之间的入口压力当使用者将气流从一个阀门(例 如沿气体通道442设置的阀门440)切换到其他阀门(即沿气体通道 444设置的阀门)然后复原时是恒定的。尽管上面描述了沿该气体 通道i殳置、与该旁通管线流体连通的该阀门440的调谐，在其他实 施方式中，可以调i皆与该处理室流体连通的阀门440 (即，沿该气 体通道442、 448、 452和456设置的一个或多个阀门440 )以产生恒 定的入口气体压状况。也就是，在这样的实施方式中，对于每对阀 门，可以调节每个阀门以产生恒定的入口气体压力状况。另夕卜，因 为每对阀门是不匹配的，所以每个调谐阀门可具有相同的Cv设定， 或对于图5所示的不同对阀门440,可以有两个、三个或四个不同的Cv设定。这对阀门的没有调节的另 一 个阀门具有名义或预设的cv
用于调节 一个或多个预设阀门的流量系凄t以为该气体切换部 选4奪该等离子处理室的临界处理气体流量运4亍范围内的测试气流
(例如，在大约中间)。例如，该气流可以是大约500sccm的氩气。 使用例如该流量控制部分300的第 一流量控制部分305，，所选4奪的 气体流量以对该中央和边缘区域所需的加权值流到双气流分离器。 使用该气体切换部分400，来自该第一流量控制部分305的全部气流 通过沿气体通道442、 448、具有工厂预-没Cv值的阀门流到该处理室。 测量这些阀门的入口气体压力，如使用一个或多个电容压力计。使 用该气体切」換部分400，来自该第一流量控制部分305的全部气^fu之 后通过沿气体通道444、 450的、也具有工厂预:没Cv值的阀门440流 到该旁通管线。测量到这些阀门每个的入口气体压力。将到该等离 子处理室的流以及到该旁通管线的流的阀门入口压力与测得值相 比较。将沿该气体通道442、 448(至该处理室)的阀门或该阀门444、 450 (至旁通管)之一调节为较低的Cv值，取决于哪个岡门具有较 ^f氐测得入口压力。调节所选4奪的阀门，重新流入该测试气体并且重 新测量该入口压力，以及与这对阀门的另 一 个阀门的入口压力比 專交。可以重复这个过程直到获得所需的入口压力状况。该调节可以 通过为不同流量范围切:换气流而确定并且确定在该切才奐过禾呈中不 会发生处理室压力尖突或等离子泄露。
按照第二优选实施方式的气体切换部分WOO如图6所描述。在 这个实施方式中，该气体切换部分1400与第一气体通道405和第二 气体通道415流体连通。该第一和第二气体通道405、 415可以分别 是例如流量控制部分的第一气体出口和第二气体出口 ，不同于该图 4所示的流量控制部分300，其不包括中央和边缘区域气体出口 。该第一气体通道训5分为气体通道422、 424，以及该第二气体通道415 分为气体通道426、 428。该气体通道422和426与真空室的内部流体 连通，并且该气体通道424和428与旁通管线流体连通。阀门440沿 i亥气体通道422、 424详口426、 428的每个i殳置。
例如，为了将该第 一气体提供到该真空室并且同时将该第二气 体通到该旁通管线，沿该流体通道422和428的阀门440打开并且沿 该气体通道424和426的阀门440关闭。为了切换气流乂人而将该第二 气体提供到该真空室并且将该第 一气体转移到该旁通管线，沿该流 体通道424,口426的岡门4404丁开并且沿i亥:;克体通道422和428的网门 440阀门关闭。
在图6所示的该气体切换系统1400的实施方式中，沿气体通道 422和426的阀门引向同 一处理室出口 ，并且沿气体通道424和428的 阀门引向同一旁通管线。通常，沿气体通道424和428设置的阀门可 具有相同的调谐(减小的)Cv值，而沿气体通道422和426的阀门可 具有名义C^直。如上所述的，沿该气体通道422、 424禾口426、 428的 这些对阀门可具有不匹配的Cy值，从而该气体切换系统400的 一对 阀门440的每个阀门440的入口压力可以^f呆持恒定。
该气体分配系统100的4尤选实施方式可以用于一夺不同的气体4匕 学制剂和/或流率4是供到该等离子处理室12以才丸行各种不同的蚀刻 和/或沉积工艺。例如，该气体分配系统100可爿寻处理气体^是供到等 离子处理室以在由覆盖的掩膜(如UV抗蚀剂掩膜)保护的硅氧化 物(如Si02)层中蚀刻特4i。该Si02层可以在半导体晶片(如石圭晶 片)上形成，该晶片具有200mm或300mm直径。这些特征可以是， 例如，过孔和/或沟槽。在这样的蚀刻工艺期间，需要在该掩膜的一 些部分上沉积聚合物以1^复纟奄膜中的条紋，例如，裂紋或裂缝，(即 填充这些条纟丈)，乂人而蚀刻在该Si02中的特4i具有它们所需的形状， 例如，具有圆形截面的过孔。如果不^f奮复条紋，它们会最终达到在该掩膜下面的层并且在蚀刻过程中实际上被传递到那个层。而且， 聚合物可以沉积在这些特征的侧壁上。
然而，已经确定的是沉积在侧壁和纟皮蚀刻4争4正底部的聚合物的 厚度影响蚀刻率。在各向异性时刻工艺中，沉积在该特4正底部的聚 合物在蚀刻过程中基本上一皮去除。然而，如果聚合物在该侧壁和/
或在该底部变得太厚，将降低Si02蚀刻率，并且可能^皮完全停止。
如果变得太厚，聚合物也可能从表面剥落。因此，优选地控制向该 等离子处理室内提供用于形成沉积在该掩膜和特征上的聚合物的
气体混合物的时间量以由此控制在该Si02层上形成的聚合物沉积物 的厚度，同时也提供对该掩膜充分的修复和保护。在蚀刻该Si02层 过程中，聚合物周期性地从该掩膜去除。因此，该聚合物是优选i也 在该Si02层的蚀刻时间之间沉积在该掩膜上以确保获得对该掩膜足 够的修复和保护。
该气体分配系统100可以向等离子处理室内4是供处理气体以蚀 刻被覆盖的掩膜(例如UV抗蚀剂掩膜)保护的SiO"其中控制沉积
在这些特征上的聚合物厚度以及^',复和^呆护该掩膜。该气体分配系
统100的气体切换部分可才喿作以允许将向该等离子处理室内3是供用
来蚀刻该Si02的第 一处理气体持续第 一时段，同时将用于形成该聚
合物沉积的第二气体混合物转移到旁通管线，然后快速切换气流， 从而向该等离子处理室内提供该第二气体混合物以形成该聚合物 沉积，而将该第一气体混合物转到该旁通管线。优选地，在小于l 秒的时间内用该第二气体混合物至少基本上替换提供到该等离子 处理室的等离子限制区域的第 一 气体混合物，更优选地小于大约
200ms。该等离子限制区域优选地具有大约1 /2升到大约4升的容积。
用来蚀刻Si02的第一气体混合物可包含，例如，氟石友化合物物
质(如C4Fs)、 02和氩气。0^8/02/氩气的流率可以是例如， 20/10/500sccm。用来形成聚合物沉积的第二气体混合物可包含例如，氟代烃物质，如CHsF和氩气。CH3F/氩气的流率可以是，例如，
15/500sccm。该第二气体混合物可选地还包^舌02。对于用于处理 200mm或300mm晶片的电容耦合等离子蚀刻反应器，室压可以是例 如，70-90mTorr。每次引入该室时，该第一气体混合物优选:l也流入 该等离子处理室大约5秒到大约20秒(同时将该第二气体转移到该 旁通管线)，以及每次引入该室时，该第二气体混合物伊C选;也流入 该等离子处理室大约1秒到大约3秒(同时将该第一气体转移到该旁 通管线)。在蚀刻基片上的Si02过程中，该蚀刻时间和/或该聚合物 沉积时间的长度可以在该优选的时间段内增加或减小。该聚合物沉 积优选地在蚀刻过程中达到小于大约IOO埃的最大厚度，其通常持 续长达3分钟。在蚀刻过程中，聚合物可以沉积在该掩爿莫上以z修复 条紋并且^是供掩膜保护。因此，优选地可以在该蚀刻工艺过程中保 持该纟奄膜中的开口的形状。
本发明根据多个优选实施方式进行描述。然而，对于本领域的 一支术人员，显然，以不同于如上所述的具体形式实i见本发明而不背 离本发明的主旨是可能的。这些优选实施方式是说明性的，并且不 应当以任何方式认为是限制性的。本发明的范围由所付权利要求给 出，而不是之前的说明，并且意图是在这里包含落入这些权利要求 范围内的全部变化和等同物。
权利要求
1.一种用于将处理气体提供到等离子处理室的气体分配系统的气体切换部分，该气体切换部分包括第一气体通道，适于与第一气体管线和该等离子处理室流体连通；第二气体通道，适于与该第一气体管线和旁通管线流体连通；沿该第一气体通道的第一快速切换阀门，可操作以打开和关闭该第一气体通道，该第一快速切换阀门具有第一流量系数；和沿该第二气体通道的第二快速切换阀门，可操作以打开和关闭该第二气体通道，该第二快速切换阀门具有不同于该第一流量系数的第二流量系数，从而当气流通过关闭该第一快速切换阀门并打开该第二快速切换阀门而从该第一气体通道切换到该第二气体通道，或通过关闭该第二快速切换阀门并打开该第一快速切换阀门而从该第二气体通道切换到该第一气体通道时，该第一快速切换阀门的入口压力基本上等于该第二快速切换阀门的入口压力。
2. 根据权利要求1所述的气体切换部分，其中该第一和第二快速 切换阀门适于被驱动(a)以打开该第一快速切换阀门和关闭 该第二快速切换阀门以将处理气体提供到该等离子处理室，以 及(b)关闭该第一快速切换阀门和打开该第二快速切换阀门 以将该处理气体转移到该旁通管线。
3. 根据权利要求2所述的气体切换部分，其中该第一和第二快速切:换阀门可以在#1驱动后在小于大约100ms或小于50ms的时间内打开和/或关闭。
4. 一种等离子处理设备，包括等离子处理室，其包4舌喷头电才及总成；和根据权利要求2的气体切换部分，其与该喷头电极总成 流体连通。
5. 根据权利要求4所述的等离子处理设备，进一步包括控制系 统，其可操作以控制该第一和第二快速切换阀门的打开和关 闭。
6. 根据权利要求5所述的等离子处理设备，进一步包括流量控制 部分，其包括与该第一和第二气体通道流体连通的第一气体管线。
7. 根据权利要求6所述的等离子处理设备，进一步包括气体供应 部分，其与该流量控制部分流体连通。
8. —种用于将气体提供到等离子处理室的气体分配系统的气体 切才灸部分，该室包^舌具有中央和边纟彖区i或的气体分配构^牛，这 两个区域;波此流动隔开，该气体切4奐部分包4舌第一气体通道，适于与第一气体管线和该等离子处理室 的气体分配构件的边缘区域流体连通；第二气体通道，适于与该第一气体管线和旁通管线流体 连通；第三气体通道，适于与第二气体管线和该气体分配构件 的中央区纟或沭u体连通；第四气体通道，适于与该第二气体管线和该旁通管线流体连通；第五气体通道，适于与第三气体管线和该中央区域流体 连通；第六气体通道，适于与该第三气体管线和该旁通管线流 体连通；第七气体通道，适于与第四气体管线和该边缘区域流体 连通；第八气体通道，适于与该第四气体管线和该旁通管线流 体连通；分别沿该第 一和第二气体通道的第 一和第二快速切换阀 门，该第 一快速切换阀门可操作以打开和关闭该第 一 气体通道 并且具有第 一流量系数，该第二快速切换阀门可操作以打开和 关闭该第二气体通道并且具有不同于该第 一流量系数的第二 流量系数，从而当气流通过关闭该第一快速切换阀门并打开该 第二快速切换阀门而从该第一气体通道切换到该第二气体通 道，或通过关闭该第二快速切换阀门并打开该第 一快速切换阀 门而从该第二气体通道切换到该第 一气体通道时，该第 一快速 切换阀门的入口压力基本上等于该第二快速切换阀门的入口 压力；分别沿该第三和第四气体通道的第三和第四快速切:換阀门，该第三快速切换阀门可操作以打开和关闭该第三气体通道 并具有第三流量系数，该第四快速切换阀门可操作以打开和关 闭该第四气体通道并具有不同于该第三流量系凄t的第四流量 系凄t，从而当气流通过关闭该第三快速切换阀门并打开该第四 快速切换阀门而从该第三气体通道切换到该第四气体通道，或 通过关闭该第四快速切换阀门并打开该第三快速切换阔门而从该第四气体通道切换到该第三气体通道时，该第三快速切换 阀门的入口压力基本上等于该第四快速切换阀门的入口压力；分别沿该第五和第六气体通道的第五和第六快速切换阀 门，该第五快速切换阀门可l喿作以打开和关闭该第五气体通道 并具有第五流量系数，该第六快速切换阀门可操作以打开和关 闭该第六气体通道并且具有不同于该第五流量系数的第六流 量系数，从而当气流通过关闭该第五快速切换阀门并打开该第 六快速切换阀门而从该第五气体通道切换到该第六气体通道， 或通过关闭该第六快速切换阀门并且打开该第五快速切换阀 门而/人该第六气体通道切」换到该第五气体通道时，该第五快速 切换阀门的入口压力基本上等于该第六快速切换阀门的入口 压力；和分别沿该第七和第八气体通道的第七和第/乂快速切换阀 门，该第七快速切换阀门可才喿作以打开和关闭该第七气体通道 并具有第七流量系数，该第八快速切换阀门可才喿作以打开和关闭该第八气体通道并具有不同于该第七流量系#:的第？\流量 系数，从而当气流通过关闭该第七快速切换阀门并且打开该第 八快速切换阀门而从该第七气体通道切换到该第八气体通道， 或通过关闭该第八快速切换阀门并且打开该第七快速切换阀 门而乂人该第/\气体通道切4奐到该第七气体通道时，该第/\快速 切换阀门的入口压力基本上等于该第七快速切换阀门的入口 压力。
9. 根据权利要求8所述的气体切换部分，其中该第一、第三、第六和第八快速切换阀门适于被驱动打 开，以及该第二、第四、第五和第七快速切换阀门适于^l驱动 关闭，以便将第一处理气体提供到该中央和边》彖区域，并将第 二处理气体转移到该旁通管线；以及该第二、第四、第五和第七快速切换阀门适于被驱动打 开，以及该第一、第三、第六和第八快速切换阀门适于被驱动 关闭，以便将该第二处理气体^是供到该中央和边缘区域，并将 该第一处理气体转移到该旁通管线。
10. 根据权利要求8所述的气体切换部分，其中该第一、第三、第五和第七流量系数基本上彼此相等，以及该第二、第四、第六 和第八流量系凌史基本上4皮此相等。
11. 根据权利要求8所述的气体切换部分，其中该第一和第二流量 系数的差基本上等于该第三和第四流量系数、该第五和第六流 量系数以及该第七和第八流量系数的差。
12. 根据权利要求8所述的气体切换部分，其中当到第 一和第七快速切换阀门的每个的气体的流量近似 相等时，该第 一快速切换阀门的入口压力近似等于该第七快速 切4奂阀门的入口压力；以及当到该第三和第五快速切换阀门的每个的气体的流量近 似相等时，该第三快速切换阀门的入口压力近似等于该第五快 速切4奂阀门的入口压力。
13. —种等离子处理设备，包括等离子处理室，其包4舌具有中央和边^彖区Jt或的喷头电扭^ 总成，这两个区域4皮此流动隔开；和才艮据权利要求9的气体切换部分，其与该喷头电才及总成 的中央和边^彖区域流体连通。
14. 根据权利要求13所述的等离子处理设备，进一步包括控制系统，其可操作以控制该第一、第二、第三和第四快速切换阀门 的打开和关闭。
15. 根据权利要求14所述的等离子处理设备，进一步包括流量控 制部分，其包括与该第 一和第二气体通道流体连通的第 一气体 管线、与该第三和第四气体通道流体连通的第二气体管线、与 该第五和第六气体通道流体连通的第三气体管线和与该第七 和第八气体通道流体连通的第四气体管线。
16. 才艮据权利要求15所述的等离子处理设备，进一步包括气体供 应部分，其与该流量控制部分流体连通。
17. 根据权利要求13所述的等离子处理设备，其中该等离子处理室具有大约1/2升到大约4升的内部容积；和该气体分配系统可操作以在小于大约ls的时间内基本上 将该等离子处理室的等离子限制区纟或中的该第 一 处理气体或 该第二处理气体替换为该第一处理气体或第二处理气体的另 一个。
18. —种在根据权利要求13的等离子处理设备中处理半导体基片 的方法，包4舌a )将第 一 处理气体提供到该喷头电极总成的中央和边缘 区域，同时将第二处理气体转移到旁通管线，该等离子处理室 包含半导体基片，其包括至少一个层以及覆盖在该层上的图案化抗蚀剂掩模；b)由第一处理气体产生第一等离子以及(i)在该层中蚀 刻至少一个特征或(ii)在该掩^t上形成聚合物沉积；c) 切纟灸该第一和第二处理气体的;;危动/人而^i夸该第二处理气体4是供到该喷头电极总成的中央和边*彖区域而将该第 一处 理气体转移到该旁通管线；d) 由该第二处理气体产生第二等离子以及(iii)在该层 中蚀刻至少一个特征或(iv)在该层和该掩模上形成聚合物沉积；e) 切4灸该第一和第二处理气体的;充动/人而爿寻该第一处理 气体提供入该等离子处理室而将该第二处理气体转移到该旁通管线；以及f) 将a) -e)对该基片重复多次。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中该等离子处理室包括等离 子限制区域，并且在该等离子限制区域中，该第一处理气体基 本上被该第二处理气体替换，以及在该等离子限制区域中，该 第二处理气体基本上被该第一处理气体替换，每个都在小于大 约ls的时间内发生。
20. 根据权利要求18所述的方法，其中该等离子限制区域具有大 约1/2升到大约4升的容积。
21. 根据权利要求18所述的方法，其中在将a)-e)对该基片重复 多次后，该聚合物沉积形成到小于100埃的最大厚度。
22. 根据权利要求18所述的方法，其中该第一等离子在该层中蚀 刻至少一个特征，以及该第二等离子在该层和该掩模上形成沉 积物，该沉积物小f复该掩才莫中的条紋。
23. 根据权利要求18所述的方法，其中该层是Si02;该掩模是UV抗蚀剂掩模；该第一处理气体包4舌C4F8、 02和氩气的混合物，并且该 第一等离子蚀刻该层；以及该第二处理气体包4舌CH3F、氩气的混合物以及可选:t也包 括02，并且该第二等离子在该特征和该4奄才莫上形成聚合物沉积。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中每次分别向该等离子处理 室内提供该第一和第二处理气体时，向该等离子处理室内提供 该第一处理气体大约5秒到大约20秒，以及向该等离子处理 室内纟是供该第二处理气体大约1秒到大约3秒。
25. 4艮据^^又利要求18所述的方法，其中将该第一处理气体和该第 二处理气体以不同流率^是供到该中央区域和该边缘区域。
26. —种制造用于将处理气体提供到等离子处理室的气体分配系 统的气体切4灸部分的方法，该方法包括沿适于与第 一 气体管线和该等离子处理室流体连通的第 一气体通道i殳置第一快速切换阀门；沿适于与该第一气体管线和旁通管线流体连通的第二气 体通道设置第二快速切换阀门；以及调节该第 一快速切换阀门的第 一流量系ft和/或调节该第 二快速切换阀门的第二流量系数，从而该第 一和第二流量系数 -波此不同，并且当气流/人该第一气体通道切4灸到该第二气体通 道或乂人该第二气体通道切换到该第一气体通道时，该第一快速 切换阀门的入口压力基本上等于该第二快速切换阀门的入口 压力。
全文摘要
提供一种用于将不同气体组成提供到室(如等离子处理设备的等离子处理室)的气体分配系统的气体切换系统。该室可包括多个区域，以及该气体切换部分可将不同的气体提供到该多个区域。该切换部分可切换一个或多个气体的流动，从而可以将一种气体提供到该室，而将另一种气体提供到旁通管线，并且然后切换该气流。
文档编号H01L21/306GK101496144SQ200780002304
公开日2009年7月29日 申请日期2007年1月3日 优先权日2006年1月11日
发明者迪安·J·拉松 申请人:朗姆研究公司