专利名称：：蚀刻气体控制系统的制作方法
技术领域：
：本发明有关一种半导体积体电路制程中的蚀刻处理所使用的蚀刻设备蚀刻气体控制系统。本发明尤其有关一种蚀刻气体控制系统，其中于一晶圆安装容室的顶部与侧部安装多个气体注射器，用以从晶圆顶部方向及侧向供应蚀刻气体；交叉连接与配置多数气体供应管，用以供应蚀刻气体与辅助气体至该等气体注射器；并选择性地以不同方式控制蚀刻气体注入与供应至容室的气量与流量；藉此控制容室内部蚀刻气体的离子密度与分布，并改进晶圆表面的蚀刻率与蚀刻均匀度。
背景技术：
：通常，半导体积体电路器件的电路为复结构(complexstructure),亦即，经由选择性去除一晶圆的局部表面，而在该表面上形成所需类型的超精细结构，或在该晶圆上淀积一薄膜。制作一层薄膜须经过数种制程，诸如清洗过程、淀积过程、光刻(photolithography)过程、镀层处理、蚀刻处理等等。在各种制程中，蚀刻处理是利用化学反应根据所需从一晶圆表面去除一目标区域；进行时，是使用一气体注射器将一蚀刻气体(CF,、Cl2、HBr等)注入一内部置有晶圆的容室。经由蚀刻处理，可选择性地去除一基底上未受光阻材料(photoresist,亦称光刻胶)覆盖的部份，以于基底上形成一精细的电路图形(circuitpattern)。其中所覆盖的光阻材料是光刻过程中形成作为蚀刻遮罩(mask)的光阻图形(photoresistpattern)。因此，整个晶圆表面必须维持相同的蚀刻速率并形成直角状的蚀刻区，以形成与光阻图形相同的薄膜图形(thin-filmpattern)。然而，在蚀刻处理期间，由于蚀刻速度会因化学反应而不同，因此造成局部过度蚀刻的发生，使整个晶圆表面的蚀刻率不一致，或者电浆内的离子散射(scatteringofions)导致光阻材料下方的薄膜内出现基烛现象(undercutphenomenon)。为了解决此问题，习知的蚀刻气体控制装置是在蚀刻设备一容室顶部安装一气体注射器，并经由与一气体供应单元连接的流量比控制器(flowratiocontroller,FRC)，将蚀刻气体供应至该气体注射器。藉此，可以控制供应至容室内部的蚀刻气体气量，并执行蚀刻。然而，习知的蚀刻气体控制装置有以下问题。第一，蚀刻气体是经由气体注射器注入与供应，而气体注射器仅安装于容室顶部，位于容室内部，且蚀刻气体是由与气体供应管连接的流量比控制器控制其气量。因此，对于具有宽广表面的12"(300mm)大尺寸晶圆而言，要提供最佳蚀刻率与蚀刻均匀度时，将有所限制。第二，无法独立控制辅助性气体(auxiliarygas)，诸如氩气(Ar)、氦气(He)、及氤气(Xe)、电衆活化气体；此外，也无法以不同方式控制蚀刻气体的气量与流量。因此，无法在容室内保持最理想的蚀刻气体离子密度或分布。
发明内容本发明典型实施例的一层面是解决至少前述问题及/或缺点，并至少提供下述优点。因此，本发明典型实施例的一层面是提供一种蚀刻气体控制系统，其中是在一晶圆安装容室的侧壁及顶部安装多个气体注射器，并选择性地以不同方式控制从晶圆顶部方向及侧向注入的蚀刻气体的气量与流量。本发明典型实施例的另一层面是提供一种蚀刻气体控制系统，其中包括一可以独立控制的辅助气体供应单元，并以交叉连接与配置多数气体供应管，用以供应蚀刻气体与辅助气体，更以不同方式控制蚀刻气体与辅助气体的气量与流量，藉此控制容室内的蚀刻气体离子密度与分布，并使晶圆表面的蚀刻率与蚀刻均匀度最佳化。根据本发明的一层面，其中提供一蚀刻气体控制系统。该系统包括一气体注射器、一气体供应管、一流量比控制器、及一气体供应单元。气体注射器是安装在一容室内，并于该容室内部供应气体。该容室内是安装有一晶圆。气体注射器包括一顶部注射器及一侧部注射器。顶部注射器是安装在容室顶部，并从晶圆顶部方向供应气体；侧部注射器是安装在容室的一侧部，并从晶圆的侧向供应气体。气体供应管是与气体注射器连接，并供应气体至气体注射器。流量比控制器与气体供应管连接，并控制气体的供应。气体供应单元则供应气体至流量比控制器。气体供应管可包括一第一供应管与一第二供应管，分别与顶部注射器及侧部注射器连接。气体供应单元可包括一用以供应蚀刻气体的蚀刻气体供应单元，与一用以供应辅助气体的辅助气体供应单元。辅助气体供应单元可包括一质流控制器(massflowcontroller,MFC)及一开/关阀，用以独立控制辅助气体。顶部注射器可包括一朝前向喷射气体的内喷嘴，及一朝侧向喷射气体的外喷嘴。第一供应管可与内喷嘴连接。第二供应管上可安装一第一歧管；第一歧管可将一第三供应管及一第四供应管分别连接至外喷嘴与侧部注射器。第一、第二、第三、及第四供应管各自具有开/关阀，用以开启与关闭气体路径。第一供应管上可安装一第二歧管，位于其开/关阀与流量比控制器之间。第三供应管上可安装一第三歧管，位于其开/关阔与顶部注射器之间。第一与第三供应管之间可安装一连接管，此连接管并可连接第二歧管与第三歧管。连接管上可具有一开/关阀，用以开启与关闭气体路径。第一供应管上可安装一第五歧管，位于其开/关阀与顶部注射器之间。另可安装一第五供应管，用以连接质流控制器与第五歧管。第五供应管上可安装一第四歧管。第三供应管上可安装一第六歧管，位于第三供应管的第三歧管与顶部注射器之间。另可安装一第六供应管，用以连接第四歧管与第六歧管。第四供应管上可安装一第七歧管，位于其开/关阀与侧部注射器之间。第五供应管上可进而再安装一第七供应管，用以连接第四歧管与第七歧管。第六供应管及第五供应管位于第四歧管与第五歧管间的一段，可以各包括一开/关阀。第七供应管可包括一开/关阀，用以开启与关闭气体路径。第五供应管可进而包括一开/关阀，用以开启与关闭位于辅助气体供应单元的质流控制器与第四歧管间的气体路径。配合附图参阅详细说明，将可清晰了解本发明上述及其他目的、特征与优点。附图包括图1为一概要图，显示根据本发明一典型实施例的蚀刻气体控制系统；图2为一配置图，显示根据本发明一典型实施例的蚀刻气体控制系统中的气体供应管；图3为一配置图，显示图2所示的气体供应单元进而包括一辅助气体供应单元的状态；图4为一剖视图，显示图2及图3所示蚀刻气体控制系统的气体注射器；图5为一配置图，显示图4所示气体供应管上各安装一开/关阀；图6为一配置图，显示根据本发明典型实施例的蚀刻气体控制系统中，在一第一供应管与一第三供应管之间设一连接管；图7为一配置图，显示用以连接图6所示辅助气体供应单元与一顶部注射器的气体供应管；图8为一配置图，显示图7所示的辅助气体供应单元进而与一侧部注射器连接；以及图9为一配置图，显示图8中与辅助气体供应单元连接的气体供应管上各安装一开/关阀。在所有图中，相同的参考标号是指称相同元件、特征与结构。具体实施例方式现在参照附图详细说明本发明若干典型实施例。以下说明中，为求简明，己省略习知功能与架构的详细说明。图1为一概要图，显示根据本发明一典型实施例的蚀刻气体控制系统。如图1所示，该蚀刻气体控制系统包括一气体注射器20，一气体供应管50，一流量比控制器(FRC)70，及一气体供应单元60。气体注射器20将蚀刻气体注入一容室1内部；容室1内安装一晶圆。气体注射器20包括一安装于容室1顶部中央的顶部注射器10，及一安装于容室1一侧部的侧部注射器25。侧部注射器25可为多数，以便沿容室1的侧部外周缘依一间距安装。气体供应管50包括一第一供应管30及一第二供应管40。第一及第二供应管30、40各于一气体供应端分别连接于顶部注射器10及侧部注射器25，并于另一端连接于流量比控制器70。流量比控制器70与气体供应单元60连接，从气体供应单元60导入气体，并经由第一供应管30与第二供应管40将导入的气体分别供应至顶部注射器10与侧部注射器25。流量比控制器70可改变供应至顶部注射器10与侧部注射器25的气量，藉此以不同方式控制与供应气体。图2为一配置图，显示根据本发明一典型实施例的蚀刻气体控制系统中的气体供应管。图3为一配置图，显示图2所示的气体供应单元进而包括一辅助气体供应单元的状态。图4为一剖视图，显示图2及图3所示蚀刻气体控制系统的气体注射器。如图4所示，顶部注射器10包括一内侧进气孔11、一内喷嘴13、一外侧进气孔15、及一外喷嘴17。内侧进气孔11是设于顶部注射器IO的中央部位。内喷嘴13是设在内侧进气孔11下部，成贯穿样态。外侧进气孔15是沿内侧进气孔11周缘设置，并与内侧进气孔11相隔一距离。外喷嘴17是设在外侧进气孔15下部，成贯穿样态，并沿一侧向注射气体。内喷嘴13及外喷嘴17可设置为多数。此外，内喷嘴13与外喷嘴17可设为朝一预定方向倾斜。同时，外喷嘴17可为多数，并沿外侧进气孔15的外周缘彼此间隔。顶部注射器10包括二密封盖12、16，分别与内侧进气孔11及外侧进气孔15的上部耦接。第一供应管30是耦接于内侧进气孔11上部的密封盖12，使气体可以供应至顶部注射器10的内侧进气孔11。如图2所示，第二供应管40上可安装一第一歧管42，以便从第二供应管40分支出一第三供应管45及一第四供应管48。第三供应管45是耦接于外侧进气孔15上部的密封盖16，使气体可以供应至顶部注射器10的外侧进气孔15。第四供应管48是连接于侧部注射器25。如图3所示，气体供应单元60包括一蚀刻气体供应单元61以供应蚀刻气体，及一辅助气体供应单元65以供应辅助气体。辅助气体可活化容室l内的电浆状态。蚀刻气体供应单元61与辅助气体供应单元65各自与流量比控制器70连接，作为气体供应源。辅助气体供应单元65并与质流控制器(MFC)66及一开/关阀68连接。因为流量控制器70可依比例控制对第一供应管30及第二供应管40供应的蚀刻气体量，因此可以用不同的方式控制对顶部注射器10内、外喷嘴13、17及侧部注射器25供应的蚀刻气体气量。辅助气体是使用质流控制器66与开/关阀69独立控制的，并供应至流量比控制器70。因此，辅助气体可与蚀刻气体混合。图5为一配置图，显示图4所示的第一、第三、及第四气体供应管30、45、48上各安装一开/关阀39、46、49。请参照图5，开/关阀39、46、49分别阻断或导通对顶部注射器10内、外喷嘴13、17及侧部注射器25供应的蚀刻气体与辅助气体混合气。因此，开/关阀39、46、49可以选择性地控制供应至容室1内部的气体气量与流量。图6为一配置图，显示根据本发明典型实施例的蚀刻气体控制系统中，以一连接管连接第一供应管与第三供应管。如图6所示，第一供应管30上安装一第二歧管32，其位于流量比控制器70与开/关阀39之间。第三供应管45上安装一第三歧管92，其位于顶部注射器10与开/关阀46之间。第二歧管32与第三歧管92之间进而设一连接管90，连接第一供应管30与第三供应管45。因此，独立供应气体的第一及第三供应管30、45经由连接管90的连通，不但可以使第一及第三供应管30、45上分别安装的开/关阀39、46在容室1内部的供应气体间改变对顶部注射器10内、外喷嘴13、17的供气流量，并可用不同方式控制供气量。利用连接管90上安装的开/关阀99，可以阻断气体流量。图7显示另一实例的配置图，其中更增设一气体供应管用以连接蚀刻气体控制系统中的辅助气体供应单元与顶部注射器。如图7所示，辅助气体供应单元65所设的质流控制器66与开/关阀69之间，安装一第八歧管62。第一供应管30上安装一第五歧管103，其位于开/关阀39与顶部注射器10之间。第八歧管62与第五歧管103之间则设一第五供应管100，用以连接质流控制器66与第一供应管30。第五供应管100上安装一第四歧管102。第三供应管45的开/关阀46与顶部注射器10之间安装一第六歧管112。第四歧管102与第六歧管112之间设一第六供应管110,用以连接第五供应管100与第三供应管45。因此，辅助气体(亦即电浆活化气体)可由质流控制器66独立控制，并直接供应至第一供应管30与第三供应管45而不与流量比控制器70中的蚀刻气体混合。藉此，在质流控制器66的独立控制下，辅助气体可以只供应至顶部注射器10的内、外喷嘴13、17。图8为一配置图，显示图7所示的第五供应管与第四供应管彼此连接的状态。图9为一配置图，显示与图8所示辅助气体供应单元连接的第五、第六供应管及一第七气体供应管上，各安装一开/关阀。如图8及图9所示，第四供应管48的开/关阀49与侧部注射器25之间，安装一第七歧管122。第五供应管100上进而设一第七供应管120，用以连接第四歧管102与第七歧管122。因此，辅助气体可由质流控制器66独立控制，并供应至侧部注射器25及顶部注射器10。此外，不仅可由质流控制器66独立控制辅助气体，并可利用第五、第六、及第七供应管100、110、120上分别安装的开/关阀109、119、129，以不同方式控制供往顶部注射器IO内、外喷嘴13、17及侧部注射器25的辅助气体气量与流量，藉此选择性地供应辅助气体。第八歧管62与第四歧管102之间更安装一开/关阀(图中未示)，可协力阻断供应至第五、第六、及第七供应管100、110、120的辅助气体。现在参照以下表1说明本发明蚀刻气体控制系统中，蚀刻气体与辅助气体供应控制的实例。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表1显示利用流量比控制器70及各气体供应管上安装的开/关阀39、46、49、69、99、109、119、129，选择性地供应蚀刻气体与辅助气体至顶部注射器10内、外喷嘴13、17及侧部注射器25的20种典型的分配状态。流量比控制器70可控制并以不同比例的速率将气体供应单元60所导出的气体供应至第一供应管30及第二供应管40。亦即，假定导出气体总量等于IO，那么可用1:9的比率将气体供应至第一供应管30与第二供应管40，或用2:8的比率将气体供应至第一供应管30与第二供应管40。因此，可以将依照不同比例控制的气量供应至第一供应管30与第二供应管40。在表1所示的20种分配状态中，"开"代表开/关阀39、46、49、69、99、109、119、129为开启状态，因此可供应蚀刻气体与辅助气体。没有字的空格代表开/关阀39、46、49、69、99、109、119、129为关闭状态，表示无任何气体流通。例如，以下说明20种分配状态中的第1、2、及9三种分配。表1的第1种分配状态代表第一供应管30与第三供应管45为开启；第四、第五、第六、第七供应管及连接管90为关闭。在此状态时，蚀刻气体经由第一供应管30供应至顶部注射器10的内喷嘴13，并经由第二及第三供应管40、45供应至外喷嘴17。因此，仅有蚀刻气体供应至顶部注射器10的内、外喷嘴13、17,而未供应辅助气体。此时，可以利用流量比控制器70依比例控制供应至第一及第二供应管30、40的气量，藉此以不同方式控制供应至顶部注射器10内、外喷嘴13、17的气量。表1的第2种分配状态代表仅有第一、第四供应管30、48及连接管90为开启。一半蚀刻气体是经由第一供应管30供应至内喷嘴13。另一半则经由开启的连接管90供应至外喷嘴17。供应至第二供应管40的气体是经由第四供应管48直接供应至侧部注射器25。第2种分配状态与第1种分配状态相同的是，供应至第一及第二供应管30、40的气量，也可以利用流量比控制器70作不同的控制。表1的第9种分配状态代表仅有第三及第五供应管45、100为开启。因此，蚀刻气体仅经由第二及第三供应管40、45供应至顶部注射器10的外喷嘴17。辅助气体则仅经由第五供应管100供应至顶部注射器10的内喷嘴13。蚀刻气体与辅助气体的气量可分别使用流量比控制器70与质流控制器66来控制。因此，如表1所示，本发明可用多种不同方式控制分别供应至顶部注射器10内、外喷嘴13、17及侧部注射器25的蚀刻气体与辅助气体的气量与流量。藉此，本发明建立的环境可使容室1内部的气体保持最理想的离子密度或分布，在晶圆5表面提供最理想的蚀刻率、蚀刻均匀度、及蚀刻区段，并改进晶圆5品质，使失败率减至最低。如上所述，藉由供应蚀刻气体至容室侧部及顶部、使用不同方式经由彼此连接与配置的气体供应管控制蚀刻气体与辅助气体的气量与流量、控制容室内部蚀刻气体与辅助气体的离子密度与分布、及形成最佳蚀刻条件，本发明可具有改进晶圆表面蚀刻率与蚀刻均匀度、并使失败率减至最低的效用。此外，藉由提供容室内部最佳蚀刻条件与预防基蚀现象(亦即，光阻材料下方的薄膜形成非必要的蚀刻现象)，本发明亦具有形成直角状蚀刻区段、形成与光阻图形相同的薄膜图形、以及改进半导体积体电路性能等效用。以上虽是参照本发明的一较佳实施例显示与说明本发明，但熟悉此类技术的人士当可理解，其形式与细节可以作不同变化而不脱离所附权利要求定义的本发明精神与范围。主要符号名称列表1容室5晶圆10顶部注射器11内侧进气孔12密封盖13内喷嘴15外侧进气孔16密封盖17外喷嘴20气体注射器25侧部注射器30第一供应管32第二歧管39开/关阀40第二供应管42第一歧管45第三供应管46开/关阀48第四供应管49开/关阀50气体供应管60气体供应单元61蚀刻气体供应单元62第八歧管65辅助气体供应单元66质流控制器69开/关阀70流量比控制器90连接管92第三歧管99开/关阀100第五供应管102第四歧管103第五歧管109开/关阀110第六供应管112第六歧管119开/关阀120第七供应管122第七歧管129开/关阀权利要求1.一种蚀刻气体控制系统，其包括一气体注射器，安装于一容室内，用以供应气体至该容室内部；该容室中安装有一晶圆；该气体注射器包括一顶部注射器，安装在该容室的顶部，并从晶圆顶部方向供应气体；及一侧部注射器，安装在该容室一侧部，并从晶圆一侧向供应气体；一气体供应管，与该气体注射器连接并供应气体至该气体注射器；一流量比控制器，与该气体供应管连接，并控制气体的供应；及一气体供应单元，供应气体至该流量比控制器。2.如权利要求1所述的蚀刻气体控制系统，其中，该气体供应管包括一第一供应管及一第二供应管，分别与该顶部注射器及该侧部注射器连接。3.如权利要求1或2所述的蚀刻气体控制系统，其中，该气体供应单元包括一蚀刻气体供应单元，用以供应蚀刻气体；及一辅助气体供应单元，用以供应辅助气体；其中，该辅助气体供应单元包括一质流控制器及一开/关阀，用以独立控制辅助气体。4.如权利要求3所述的蚀刻气体控制系统，其中，该顶部注射器包括一内喷嘴，可朝一前向喷射气体；及一外喷嘴，可朝一侧向喷射气体；其中，该第一供应管与该内喷嘴连接；以及其中，该第二供应管上安装一第一歧管，可将一第三供应管及一第四供应管分别连接至该外喷嘴及该侧部注射器。5.如权利要求4所述的蚀刻气体控制系统，其中，该第一、第三、及第四供应管各具有一开/关阀，用以开启与关闭一气体路径。6.如权利要求5所述的蚀刻气体控制系统，其中，该第一供应管上安装一第二歧管，位于其开/关阀与该流量比控制器之间；其中，该第三供应管上安装一第三歧管，位于其开/关阀与该顶部注射器之间；以及其中，该第一及第三供应管之间安装一连接管，用以连接第二歧管与第三歧管。7.如权利要求6所述的蚀刻气体控制系统，其中，该连接管具有一开/关阀，用以开启与关闭一气体路径。8.如权利要求7所述的蚀刻气体控制系统，其中，该第一供应管上安装一第五歧管，位于其开/关阀与该顶部注射器之间；其中，进而安装一第五供应管，用以连接该质流控制器与该第五歧管；其中，该第五供应管上安装一第四歧管；其中，该第三供应管上安装一第六歧管，位于第三供应管的第三歧管与该顶部注射器之间；以及其中，进而安装一第六供应管，用以连接第四歧管与第六歧管。9.如权利要求8所述的蚀刻气体控制系统，其中，该第四供应管上安装一第七歧管，位于其开/关阀与该侧部注射器之间；以及其中，该第五供应管上进而安装一第七供应管，用以连接第四歧管与第七歧管。10.如权利要求9所述的蚀刻气体控制系统，其中，该第六供应管及该第五供应管位于第四歧管与第五歧管间的区段，是各自包括一开/关阀。11.如权利要求10所述的蚀刻气体控制系统，其中，该第七供应管包括一开/关阀，用以开启与关闭一气体路径。12.如权利要求11所述的蚀刻气体控制系统，其中，该第五供应管进而包括一开/关阀，用以开启与关闭该辅助气体供应单元质流控制器与该第四歧管间的气体路径。全文摘要本发明提供一蚀刻气体控制系统，此系统包括一气体注射器、一气体供应管、一流量比控制器、及一气体供应单元。该气体注射器安装在一容室内，并供应气体至容室内部。该气体注射器包括一安装于容室顶部的顶部注射器，及一安装于容室一侧的侧部注射器。该气体供应管与该气体注射器连接，并供应气体至该气体注射器。该流量比控制器与该气体供应管连接，并控制气体的供应。该气体供应单元则供应气体至该流量比控制器。文档编号H01L21/306GK101299406SQ200810095599公开日2008年11月5日申请日期2008年4月29日优先权日2007年5月4日发明者朴根周,李元默,李炳日,蔡焕国,金起铉申请人:显示器生产服务株式会社