[发明专利]用于去除表面层而不损失基片的中等压力等离子体系统

权利要求书

1.一种用于在制造过程中选择性地从工件去除表面层的设备，包括：

用于限定大气至亚大气环境且其内接收工件的处理室；

用于生成等离子体的等离子体施加器，等离子体施加器包括：

反应剂处理气体加压供应源；

与所述的反应剂处理气体加压供应源流体连通的等离子体放电管；

用于将电磁功率引导向所述的等离子体放电管以在其内生成等离子体的电磁功率源；和

位于所述的等离子体放电管端部处以用于在向该工件的方向将该等离子体气体喷射到所述的处理室内的喷嘴开口；和

包括管道的冷却系统，该管道围绕所述的等离子体放电管以用于通过该等离子体放电管循环气态冷却剂，因此该管道绕所述的等离子体放电管形成了冷却通道，

机械定位系统，所述的机械定位系统包括用于将工件接收和维持在其上的卡盘，以便该卡盘相对于所述的喷嘴扫描所述工件，使得所述的工件的表面层暴露于所述的等离子体，

其中所述的机械定位系统包括多个用于扫描所述的工件表面的机电式平移台，所述的平移台可运行使得所述的卡盘可以以大于2.5倍重力加速度的加速度而加速，且以大于100cm/s的线性速度定位。

2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括用于将电磁功率传送到所述的等离子体放电管的波导。

3.根据权利要求2所述的设备，进一步包括用于将电磁功率包含在所述的等离子体施加器内的微波捕集器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中反应剂处理气体包括O₂、H₂、H₂O、N₂或它们的组合。

5.根据权利要求1所述的设备，其中反应剂处理气体包括O₂、H₂、H₂O、N₂或它们的组合，且其中所述的反应剂处理气体不包括氟。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述的等离子体放电管由石英或其他电磁不敏感的陶瓷材料制成。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述的冷却系统具有为所述的电磁功率源在至少2.5kW的功率消耗或至少1.5kW/cm³的功率密度下的运行提供的热力学性能。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述的电磁功率源以100kHz至2.45GHz之间的频率运行。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述的喷嘴和工件之间的距离大于2mm且小于20mm。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述的多个机电式平移台布置为根据笛卡尔坐标或极坐标来定位。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述的卡盘进一步包括在其表面上的热学材料层，所述的热学材料层具有绝热或导热的特征，以修改所述的卡盘和工件之间的接触热导。

12.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

用于去除工件和将工件引入到所述的卡盘上的装置，其中所述的处理室内的压力相对于环境压力处于升高的状态，而所述的等离子体施加器维持运行，因此消除了对于为所述的处理室内的每个待处理的工件熄灭和再点燃等离子体的需要。

13.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

用于通过由处理氛围或真空施加的力或通过静电力而将工件夹紧在所述的卡盘上的装置。

14.一种用于在半导体制造过程中从晶片选择性地去除表面层的方法，包括如下步骤：

将晶片引入到限定了大气到亚大气处理环境的处理室内；

将流过等离子体放电管的反应剂处理气体暴露于由电磁功率源提供的表面波放电，以生成流过所述的等离子体放电管的激活的反应剂气体；

将激活的反应剂气体喷射到所述的室内和晶片的表面上，以此选择性地去除了晶片的表面层而大体上不损失基片材料；

通过晶片相对于喷射的反应剂气体以第一速度的相对运动来扫描晶片，由此使得植入的光致抗蚀剂壳对气体可渗透。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括通过绕所述的等离子体放电管形成冷却通道且使气态冷却剂循环通过所述的冷却通道来对所述的等离子体放电管进行冷却的步骤。