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1、10申请公布号CN102004500A43申请公布日20110406CN102004500ACN102004500A21申请号201010247286522申请日20100730102009008021620090828KRG05D7/06200601C23F1/08200601C23F1/1220060171申请人显示器生产服务株式会社地址韩国京畿道水原市灵通区灵通洞9581番地梦帕大厦4层72发明人高诚庸金珉植李炳日文熙锡李洸旼金起铉李元默74专利代理机构广州弘邦专利商标事务所有限公司44236代理人张钇斌54发明名称蚀刻气体的控制系统57摘要本发明涉及一种蚀刻气体的控制系统。所述的控制系。
2、统包括一个质量流动控制单元，一个流率控制单元和一个调节气体控制单元。所述的质量流动控制单元控制输入到内室中的蚀刻气体的质量流动。所述的流率控制单元将蚀刻气体输配给与质量流动控制单元相连、并安装在内室中的一个顶部气体注射器和一个侧部气体注射器。所述的调节气体控制单元向质量流动控制单元和流率控制单元输配并补充一种外加气体和调节气体，这些气体能调节内室中等离子体的离子密度和分布。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图2页CN102004513A1/2页21一种蚀刻气体的控制系统，其特征在于包括一个质量流量控制单元，它控制那些输入到内室。
3、中的蚀刻气体的质量流量；一个流率控制单元，它将蚀刻气体输配给一个顶部气体注射器和一个侧部气体注射器，其中这两个注射器分别与质量流量控制单元相连，并均安装在内室中；和一个调节气体控制单元，它将一种外加气体和调节气体分别输配补充给质量流量控制单元和流率控制单元，其中所述的外加气体和调节气体会控制内室中等离子体的离子密度和分布。2如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的流率控制单元包括一个流率控制器和一个气体输配管，其中所述的气体输配管包括若干个输出管；从输出管一侧分支出来、并分别与顶部气体注射器的中部喷嘴和侧部喷嘴相连的第一和第二补充管；和从输出管另一侧分支出来、并分别与顶部气体注射器和侧部气体注。
4、射器的侧部喷嘴相连的第三和第四补充管。3如权利要求2所述的系统，其特征在于所述的第二和第三补充管与一个第五补充管连成一体后与顶部气体注射器的侧部喷嘴相连。4如权利要求2所述的系统，其特征在于第一、第二、第三和第四补充管以及质量流量控制单元中设置的输出管均安装了开关阀门。5如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的调节气体控制单元包括一个向质量流量控制单元补充外加气体的外加气体补充器；和一个向流率控制器补充调节气体的调节气体补充器。6如权利要求5所述的系统，其特征在于所述的调节气体控制单元包括若干个调节气体流动控制器，它们会分别补充一种或多种不同的调节气体。7如权利要求5所述的系统，其特征在于所述。
5、的调节气体补充器包括一个补充等离子体活性气体的第一调节气体流量控制器；和一个补充外加蚀刻气体的第二调节气体流量控制器。8如权利要求7所述的系统，其特征在于所述的外加气体补充器通过一根第六补充管与质量流量控制单元的输出管相连，所述的第一调节气体流量控制器和第二调节气体流量控制器通过一根第七补充管与气体输配管相连。9如权利要求8所述的系统，其特征在于所述的流率控制单元包括一个流率控制器和一个气体输配管，其中所述的气体输配管包括若干根输出管；从输出管一侧分支出来、并分别与顶部气体注射器的中部喷嘴和侧部喷嘴相连的第一和第二补充管；和从输出管另一侧分支出来、并分别与侧部喷嘴和侧部气体注射器相连的第三和第。
6、四补充管，其中所述的第二和第三补充管与第五补充管连成一体后与侧部喷嘴相连，并且权利要求书CN102004500ACN102004513A2/2页3其中所述的第七补充管安装了一个分支点D，该分支点D安装了多根分别与第一、第四和第五补充管相连的分支管。10如权利要求9所述的系统，其特征在于分别在第一调节气体流量控制器、第二调节气体流量控制器和分支管中设置的输出管均安装了开关阀门。11如权利要求8所述的系统，其特征在于所述的第六补充管安装了一个分支点C，此外该第六补充管还设有一根连接管，该连接管连接了分支点C和第七补充管。12如权利要求11所述的系统，其特征在于分别从分支点C和连接管中分支出来的第六。
7、补充管安装了开关阀门。13如权利要求7所述的系统，其特征在于所述的活性气体是氧气O2或氮气N2。权利要求书CN102004500ACN102004513A1/7页4蚀刻气体的控制系统发明背景技术领域0001本发明涉及一种等离子体蚀刻装置中的蚀刻气体的控制系统。本发明尤其涉及一种蚀刻气体的控制系统，它不仅可以提高晶片表面的蚀刻率和蚀刻均匀性，还可以建立一个调节气体控制系统如一个外加气体控制SGC系统，由于该系统可以独立控制并选择性地提供外加气体和调节气体，这些气体能控制等离子体的均匀性或者输配给顶部气体注射器和侧部气体注射器，因此该控制系统可以在晶片的中心和边缘部位之间控制一个临界尺寸CD的差异。
8、。背景技术0002半导体集成电路IC器件通常能选择性的去除某部分晶片或晶片上的薄膜，因此能在表层形成预定形状的超微结构，从而形成一个复杂结构的电路。同时，可以用各种制造方法，如如漂洗工艺、深积工艺、光刻工艺、电镀工艺、蚀刻工艺等来完成薄膜的制造。0003在各种方法中，蚀刻方法能够通过气体注射器向晶片上安装的内室中注入一种蚀刻气体如四氟化碳CF4，氯气CL2，溴化氢HBR等，然后在晶片表面发生等离子体反应，从而去除预定的材料。该蚀刻方法是一个使用一种光刻胶作为一种掩盖剂以光刻胶模式，在基板上形成瞬间电路来选择性地去除部分，而不是完全覆盖。0004因此最重要的是使整个底板表面保持相同的蚀刻率，同时。
9、垂直地形成一个蚀刻剖面形状，从而以光刻胶中形成的光刻胶模式相同的模式来形成一种薄膜。0005但是化学和物理反应会使蚀刻方法中有不同的蚀刻速度，因此无法在晶片表面形成均匀的蚀刻率或CD。0006为了解决这个问题，现有技术是在蚀刻设备的内室顶部安装一个气体注射器，对蚀刻方法中的蚀刻气体补充实现控制，其中蚀刻气体是通过一个流率控制器构件来补充到气体注射器中，该流率控制器构件可以控制那些输入到内室中的蚀刻气体数量和输配。0007此外，这些气体注射器是分别安装在内室的顶部和侧部，它们选择性地控制蚀刻气体的注入数量和流动，从而控制蚀刻气体的离子密度和蚀刻气体的密度，实现对晶片蚀刻均匀性的控制。0008但是。
10、，传统的蚀刻设备具有下述问题。0009首先，蚀刻设备无法在新开发的12英寸300MM大尺寸晶片上产生均匀的蚀刻率。0010其次，蚀刻设备不能单独地控制一种外加气体如氩气AR、氦气HE和氙气XE等，这种外加气体通常是一种能控制蚀刻气体稀释或残留时间的惰性气体。0011再次，由于没有一种独立调节气体补充方式来瞬时地控制蚀刻气体的离子密度或分布，因此所述的蚀刻设备既不能完全保证蚀刻的均匀性，也不能校正晶片中心部分和边缘部分之间的CD差异，也不能人为地形成一种CD差异。说明书CN102004500ACN102004513A2/7页5发明概述0012本发明的一个优选实施方面是解决至少一个上述问题和/或缺。
11、点，提供至少一种下述优点。因此，本发明的一个优选实施方面是提供一种蚀刻气体的控制系统，它可以向一个顶部气体注射器和侧部气体注射品中独立地控制并选择性地提供一种外加气体和调节气体，由于这些气体能够控制内室中的等离子体均匀性，因此所述的控制系统能控制晶片表面的蚀刻率和蚀刻均匀性。0013本发明的另一个优选实施方面是提供一种蚀刻气体的控制系统，它可以选择性地有差别地控制外加气体和调节气体注入量和输入途径，由于这些气体可以控制内室中等离子体的离子密度和输配，因此该控制系统可以调节晶片表面的中心部分和边缘部分之间产生的临界尺寸CD差异，也可以人为地形成的CD差异。0014如本发明一方面所述地公开了一种蚀。
12、刻气体的控制系统。所述的系统包括一个质量流量控制单元、一个流率控制单元和一个调节气体控制单元。所述的质量流量控制单元用于控制输入到内室中的蚀刻气体的质量流量。所述的流率控制单元将蚀刻气体均匀地送给均安装在内室中、并与质量流量控制单元相连的一个顶部气体注射器和一个侧部气体注射器。所述的调节气体控制单元分别向质量流量控制单元和流率控制单元均匀地输送并补充一种外加气体和调节气体，而这些气体用于控制内室中等离子体的离子密度和输配。0015所述的流率控制单元包括一个流率控制器和一个气体输配管。所述的气体输配管包括若干个输出管、从输出管一侧分支出来并分别与顶部气体注射器的中部喷嘴和侧部喷嘴相连的第一和第二。
13、补充管、从输出管的另一侧分支出来并分别与侧部喷嘴和侧部气体注射器相连的第二和第四补充管。0016第二和第三补充管一起与一个第五补充管连成一体后与侧部喷嘴相连。0017质量流量控制单元中的多个输出管和第一、第二、第三和第四补充管均安装了开/关阀门。0018所述的调节气体控制单元包括一个向质量流量控制单元补充一种外加气体的外加气体补充器和一个向流率控制器补充一种调节气体的调节气体补充器。0019所述的调节气体控制单元包括若干个分别补充一个或多个不同调节气体的调节气体流量控制器。0020所述的调节气体补充器包括一种补充等离子体活性气体的第一调节气体流量控制器和一种补充某补充蚀刻气体的第二调节气体流量。
14、控制器。0021所述的外加气体补充器通过第六补充管与质量流量控制器的输出管相连，所述的第一调节气体流量控制器和第二调节气体流量控制器通过第七补充管与气体输配管相连。0022所述的流率控制单元包括一个流率控制器和一个气体输配管。所述的气体输配管包括若干个输出管，多个从输出管一侧分支出并分别与顶部气体注射器的中部喷嘴和侧部喷嘴相连的第一和第二补充管，多个从输出管另一侧分支出并分别与侧部喷嘴和侧部气体注射器相连的第二和第三补充管。所述的第二和第三补充管与第五补充管连成一体后与侧部喷嘴连接。所述的第七补充管安装了一个分支点D，该分支点安装了多根分别与第一、第四和第五补充管相连的分支管。0023第一调节。
15、气体流量控制器和第二调节气体流量控制器的输出管及分支管均安装说明书CN102004500ACN102004513A3/7页6了开/关阀门。0024所述的第六补充管安装了一个分支点C，该分支点上有一根与分支点C和第七补充管均相连的连接管。0025分别从分支点C和连接管上分支出的第六补充管安装了开/关阀门。0026所述的活性气体可以是O2或N2气体。附图说明0027下面将结合附图进一步详细说明本发明的上述以及其它目的、特征和优点，其中0028图1设有顶部气体注射器和侧部气体注射器的等离子体蚀刻装置的剖视图；0029图2是本发明所述一种蚀刻气体的控制系统的结构示意图；0030图3是不同情况下晶片的蚀。
16、刻率表，其中包括通入氧气O2、一种活性气体或未通入气体，以及从另一种不同的途径通入O2；0031图4是不同情况下晶片的蚀刻率表，其中包括通入四氟化碳CF4、一种补充蚀刻气体或未通入气体，以及从另一种不同的途径通入CF4。0032在这些附图中，同样的附图标记代表同样的元素、特征和结构。发明的详细说明0033下面将结合附图具体说明本发明的优选实施例。为了使下述说明更简洁，将会在说明中省略其中公知的结构和构造。0034对本发明的具体描述将结合附图完成。0035图1设有顶部气体注射器和侧部气体注射器的等离子体蚀刻装置的剖视图。图2是本发明所述一种蚀刻气体的控制系统的结构示意图。0036如图1所示，等离。
17、子体蚀刻装置包括一个其中设有等离子体反应间隔的内室200，一个安装在内室200顶部中间的顶部气体注射器210和一个安装在内室200侧部的侧部气体注射器220。0037一个晶片300置于一个平台230的上表面，该平台安装在内室200的中间。0038所述的顶部气体注射器210和侧部气体注射器220向内室200中注入一种蚀刻气体。0039所述的顶部气体注射器210包括一个向下喷入蚀刻气体的中部喷嘴和一个侧向喷入蚀刻气体的侧部喷嘴。因此，所述的顶部气体注射器210同时向内室200的中部和侧向方向上喷入蚀刻气体。所述的侧部气体注射器220是沿晶体300侧向地注入蚀刻气体。0040因此，由于同时向晶片30。
18、0的上面和侧向上喷入蚀刻气体，因此等离子体状态的离子密度或分布就比仅安装上部气体注射器210的情况更均匀。0041如图2所示，本发明所述的蚀刻气体的控制系统包括一个质量流量控制单元10，一个流率控制单元40和一个调节气体控制单元70。0042所述的质量流量控制单元10控制向内室200补充的蚀刻气体的质量流量，它包括一个质量流量控制器MFC11和一个输出管12。0043所述的质量流量控制器11通过一根气体输入管15与蚀刻气体的气体补充装置说明书CN102004500ACN102004513A4/7页7图中未显示相连，同时还通过输出管12与流率控制单元40中的流率控制器FRC20相连。所以，气体补。
19、充装置向所述的质量流量控制器11内通入蚀刻气体，而质量流量控制器向流率控制器20输入一个适宜的质量流量。0044所述的蚀刻气体通常可以是一种如溴化氢HBR、氯气CL2、四氟化碳CF4、八氟化四碳C4F8、六氟1，3丁二烯C4F6、三氟甲烷CHF3、二氟甲烷CH2F2和六氟化硫SF6等等。0045多个质量流量控制器11可以并联地安装在质量流量控制单元10，它们选择性地提供各种不同的主蚀刻气体。分别与质量流量控制器11相连的气体输入管15和输出管12均安装了开/关阀门180和110，从而可以控制蚀刻气体的补充与否。0046因此，所述的量流动控制单元10可以使用相应的质量流量控制器11和开/关阀门1。
20、10实现选择性地向流率控制器40补充一种不同的蚀刻气体。0047所述的流率控制器40包括流率控制器20和气体输配管30。0048所述的流率控制器20向安装在内室200中的顶部气体注射器210和侧部气体注射器220内输配补充一种主蚀刻气体，并且流率控制器20还与质量流量控制单元10的输出管12相连。0049因此，所述的质量流量控制器11可以通过输出管12向流率控制器40内通往一种蚀刻气体，而流率控制器40可以通过气体输配管30向顶部气体注射器210和侧部气体注射器220补充其所通入的蚀刻气体。这时，所述的流率控制单元40差异性地控制那些分别输配补充到顶部气体注射器210和侧部气体注射器220中的。
21、蚀刻气体量。0050所述的气体输配管30包括两根输出管32，其中每一根都安装在流率控制器20中，此外所述的气体输配管30还包括第一、第二、第三、第四和第五补充管33、3435、36和37。0051所述的两根输出管32分别形成分支点A和B，因此它们分支出第一、第二、第三和第四补充管33、3435和36。0052所述的第一补充管33与顶部气体注射器210的中部喷嘴相连。所述的第二和第三补充管34和35与顶部气体注射器210的侧部喷嘴相连。第四补充管36与侧部气体注射器220相连。0053因此，一种蚀刻气体流过第一补充管33，然后通过顶部气体注射器210的中部喷嘴向下注入到内室200的中部。顶部气体。
22、注射器210的侧部喷嘴将流过第二和第三补充管34和35的蚀刻气体侧向地注入到内室200中。侧部气体注射器220将流过第四补充管36的蚀刻气体从内室200的侧部注入到晶片300的中部。0054所述的第二和第三补充管34和35与第五补充管37连成一体后与顶部气体注射器210的侧部喷嘴相连。0055第一、第二、第三和第四补充管33、3435和36中分别安装了开/关阀门120、121、122和123。0056因此，所述的流率控制单元40可以向顶部气体注射器210和侧部气体注射器220输配并补充一种合适量的蚀刻气体，并可以选择性地打开开/关阀门120、121、122和123来完成对流过第一、第二、第三和。
23、第四补充管33、3435和36的蚀刻气体输入途径实现多种控制。0057此外，所述的流率控制单元40使用流率控制器20来选择性地控制那些补充给第说明书CN102004500ACN102004513A5/7页8一、第二、第三和第四补充管33、3435和36的蚀刻气体量，于是就可以对那些从顶部气体注射器210和侧部气体注射器220的中部喷嘴和侧部喷嘴中注入的蚀刻气体量实现多种控制。0058所述的调节气体控制单元70与质量流量控制单元10和流率控制单元40相连，并向质量流量控制单元10和流率控制单元40中补充一种外加气体和调节气体。所述的调节气体控制单元70包括一种外加气体补充器如一种外加气体控制器S。
24、GC50和一种调节气体补充器60。0059所述的外加气体补充器50补充一种外加气体，该外加气体可以控制蚀刻气体的稀释或存留时间。在此，所述的外加气体可以是一种惰性气体，如氩气AR、氦气HE、氙气XE等。0060所述的外加气体补充器50可以安装一种质量流量控制器10来控制适宜量外加气体的补充与否。0061所述的外加气体补充器50通过第六补充管56与质量流量控制器10的输出管12相连。此外，第六补充管56中安装了一个开/关阀门130来控制外加气体的补充与否。0062因此，所述的外加气体补充器50可以通过第六补充管56将一种外加气体与一种蚀刻气体混合在一起，并将这种混合气体补充给流率控制器20。所述。
25、的蚀刻气体和外加气体混合后可以分别通过流率控制器20和气体输配管30输配补充到顶部气体注射器210和侧部气体注射器220中。0063所述的调节气体补充器60与气体输配管30相连来补充一种等离子活性气体或补充蚀刻气体。所述的调节气体补充器60包括一个第一调节气体流量控制器如一个SGC61和一个第二调节气体流量控制器65。0064但是，所述的调节气体补充器60不仅限于所述的第一调节气体流量控制器61和第二调节气体流量控制器65，它还可以包括若干个调节气体流量控制器，这些控制器可以分别提供不同的活性气体或补充蚀刻气体。0065所述的第一调节气体流量控制器61通过一根输出管62与一个第七补充管67相连。
26、，通过第七补充管67向气体输配管30提供一种活性气体O2或N2。0066此时，所述的活性气体在气体输配管30中与蚀刻气体发生混合，并补充给顶部气体注射器210和侧部气体注射器220中，因此将内室200中的蚀刻气体补充激活为等离子体，同时还控制了这些等离子体的离子密度或分布，从而提高了蚀刻率。0067在此，所述的第一调节气体流量控制器61中的输出管62安装了一个开/关阀门160，来控制活性气体的补充与否。0068所述的第二调节气体流量控制器65额外地补充了一种补充蚀刻气体来提高蚀刻率。所述的第二调节气体流量控制器65通过一根输出管66与第七补充管67相连，从而通过第七补充管67与气体输配管30补。
27、充所述的补充蚀刻气体。0069输出管66中可以安装一个开/关阀门170。0070所述的第七补充管67与流率控制单元40的气体输配管30相连，从而将一种活性气体或一种补充蚀刻气体补充给顶部气体注射器210或侧部气体注射器220。所述的第七补充管67安装了一个分支点D，形成了若干个分支管68。此外，分支管68还分别与所述的气体输配管30的第一、第四和第五补充管33、36和37相连。说明书CN102004500ACN102004513A6/7页90071此外，多根分支管68中还分别安装了开/关阀门140。0072因此，所述的第七补充管67通过分支管68，以及第一、第四和第五补充管33、36和37向顶。
28、部气体注射器210和侧部气体注射器220选择性地补充一种活性气体或补充蚀刻气体来作为一种调节气体。0073所述的第六补充管56是设置在外加气体补充器50中，它通过一根连接管80与第七补充管67相连，其中所述的连接管80中安装了开/关阀门150。0074因此，所述的外加气体补充管50关闭了连接管80的开/关阀门150后，一种外加气体与一种蚀刻气体进行混合并通过流率控制器20被补充。或者是，所述的外加气体补充器50关闭了第六补充管56开/关阀门130，打开连接管80的开/关阀门150，一种外加气体就与一种活性气体或补充蚀刻气体进行混合并通过第七补充管67补充给气体输配管30。0075因此，本发明即。
29、可以将一种外加气体与一种主蚀刻气体混合，并通过流率控制器20和气体输配管30将这种混合气体补充给顶部气体注射器210和侧部气体注射器220；又可以将一种外加气体与一种活性气体或补充蚀刻气体混合，并通过第七补充管67和气体输配管30补充该混合气体。此外，本发明还可以选择性地打开或关闭分支管68的开/关阀门140来独立控制外加气体和调节气体，从而可以选择性地向每个顶部气体注射器210和侧部气体注射器220补充所述的外加气体和调节气体。0076下面将结合附图3和4说明本发明一个优选实施例的实验结果。0077图3是不同情况下晶片的蚀刻率表E/R，其中包括通入氧气O2、一种活性气体或未通入气体，以及选择。
30、性地从另一种不同的途径通入O2。图4是不同情况下的蚀刻率表，其中包括未通入四氟化碳CF4以及选择性地从另一种不同的途径通入CF4。0078图3和图4中，纵轴代表与晶片300边缘部分147和147之间的中点0相比，偏左或偏右的位置，而横轴代表在晶片上处于对应于纵轴所示位置处的蚀刻率E/R。0079如图3所示，E代表未补充活性气体O2，晶片300中部和边缘部分的蚀刻率没有太大差别。与之不同的是，F代表活性气体O2流过第七补充管67和分支管68，然后通过第一补充管33补充给顶部气体注射器210的中部喷嘴，此时晶片300中部部分的蚀刻率高于晶片300的边缘部分。0080此外，如图所示，G代表第五补充管。
31、37将活性气体O2补充给顶部气体注射器210的侧部喷嘴，而H代表第四补充管36将活性气体O2补充给侧部气体注射器220，此时晶片300边缘部分的蚀刻率高于晶片300的中部部分。0081如图4所示，当通入一种补充蚀刻气体CF4，而不是以如图3所示实施例一样的相同途径通入活性气体O2时，也会在晶片300中部部分和边缘部分之间产生与如图3中图表所示趋势一样的蚀刻率差别。0082即活性气体O2激活了那些在内室200中处于喷嘴位置处的等离子体后，就会提高蚀刻率。所述的补充蚀刻气体CF4增加了喷嘴位置处的等离子体的离子密度，于是就相应提高了蚀刻率。0083因此，本发明使用一个调节气体控制单元来选择性地控制。
32、补充气体、活性气体和外加蚀刻气体的补充与否，从而可以对有差异地控制调节气体的喷入量和流动，并控制预定位置处的等离子体的离子密度或分布，控制晶片300中部部分和边缘部分的蚀刻率。这说明书CN102004500ACN102004513A7/7页10样本发明就可以控制晶片300表面的蚀刻率和蚀刻均匀度，此外本发明还可以调整中部部分和边缘部分之间产生的CD差异，或人为地控制CD差异。0084如上所述，本发明的第一效果是通过对外加气体或调节气体的喷入量和输入途径进行差异化控制，来控制内室中等离子体的离子密度或分布，达到形成最佳蚀刻条件的目的，从而可以提高晶片表面的蚀刻率和蚀刻均匀度，减小晶片的错误率。本发明的第二效果是可以在晶片尺寸很大的情况下，也能确保晶片中部和边缘部分的蚀刻均匀度，同时还能调整CD差异或人为地形成CD差异，从而提高整个方法的效率。0085虽然本发明已经公开描述了某些优选的实施例，但应理解为只要不违背和超出权利要求所规定的本发明的原理和范围，本领域的技术人员就可以对其进行各种变化。说明书CN102004500ACN102004513A1/2页11图1图2说明书附图CN102004500ACN102004513A2/2页12图3图4说明书附图CN102004500A。