[发明专利]差动泵送反应气体喷射器

说明书

本文提供了一种差动泵送反应气体喷射器，具体提供了一种可用于从表面去除材料的工艺，该工艺为离子蚀刻。在某些情况下，离子蚀刻涉及输送离子和反应气体两者到衬底。所公开的实施方式允许以局部高压强的方式输送反应气体到衬底，而将在衬底的局部高压强输送区之外的部分保持低得多的压强。低压强是通过下列方式来实现的：将高压强反应物输送限制在小区域，并当过量的反应物和副产物离开该小区域时以及在过量的反应物和副产物进入较大的衬底处理区之前抽吸走它们。所公开的技术可以用于提高产量，同时使存在于衬底处理区中的离子和其他物质之间的有害的碰撞降低到最小程度。

本申请是申请号为201510494523.0、申请日为2015年8月12日、发明名称为“差动泵送反应气体喷射器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及差动泵送反应气体喷射器。

背景技术

半导体器件的制造典型地包括一系列操作，其中各种材料被沉积到半导体衬底上以及从半导体衬底上去除。用于材料去除的一种技术是离子束蚀刻，离子束蚀刻包括输送离子到衬底的表面从而以各向异性的方式从表面物理地和/或化学地去除原子和化合物。撞击离子撞击衬底表面并通过动量传递(和在反应性离子蚀刻的情况下通过反应)来去除材料。

发明内容

本文的某些实施方式涉及用于执行离子束蚀刻以从衬底的表面去除材料的方法和装置。在各种情况下，喷射头可以用于在局部高压强下输送反应物，而在喷射头的外部在较大的衬底处理区域中保持较低的压强。低压强可以通过在喷射头的局部高压强反应输送区域的周边或邻接区域施加真空压强来保持。该处理方案允许用高压强局部反应物输送进行低压强离子束处理，从而减少处理时间并提高产量。

在本文的实施方式的一个方面，提供了一种用于从半导体衬底去除材料的装置。所述装置可包括：反应室；衬底支撑件，其用于支撑在所述反应室中的所述衬底；离子源，其配置成将离子朝所述衬底支撑件输送；喷射头，其用于当所述衬底被定位在所述衬底支撑件上时提供反应物至所述衬底的表面，所述喷射头包括：朝向衬底的区，该朝向衬底的区包括(i)反应物输送管道的反应物出口区，和(ii)耦合到真空管道的抽吸区；以及移动机构，其用于使所述喷射头相对于所述衬底支撑件移动。

反应物输送管道可以被配置为与来自反应物源的管线耦合。同样地，所述真空管道可以被配置为将管线耦合至真空泵。所述喷射头的所述朝向衬底的区可以包括所述反应物输送管道的末端和所述真空管道的末端，并且在某些情况下，所述末端可以是基本上共面的。所述离子源通常包括用于产生等离子体的等离子体发生器。在各种不同的情况下，所述离子源还包括用于从所述等离子体提取离子并引导所述离子朝向所述衬底支撑件的电极。在一些情况下，使用两个电极。在其他情况下，使用三个电极。在某些情况下，使用四个或更多个电极。

在某些实施方式中，所述衬底支撑件、喷射头、和/或移动机构可以被配置为当所述衬底被定位在衬底支撑件上时保持所述喷射头和所述衬底的表面之间的间隔距离。所述间隔距离可以是约1cm或更小，例如约10mm或更小，或约5mm或更小，或约2mm或更小，或约1mm或更小。也可使用其它间隔距离。在一些情况下，所述间隔距离可以通过来自距离传感器的反馈来主动地控制。

所述抽吸区通常邻接所述反应物出口区。在一些实施方式中，所述抽吸区包围或基本包围所述反应物出口区。在某些情况下，第二抽吸区可耦合到所述真空管道。第二抽吸区通常邻接所述抽吸区。在某些情况下，第二抽吸区包围或基本上包围所述抽吸区。通过使用一个或多个邻接和/或包围所述反应物出口区的抽吸区，过量的反应物气体可以在这些反应物逸出到较大的衬底处理区之前从室(通过抽吸区)去除，其中所述反应物可不希望地碰撞离子束中的离子。