用于高深宽比蚀刻的等离子体蚀刻工具的制作方法

背景技术：

1、等离子体蚀刻处理常用于半导体装置的制造过程中。越来越多的半导体装置根据越来越狭窄的设计规则确定尺寸。特征尺寸逐渐减小，且越来越多的特征被装载于单一晶片上以产生更高密度的结构。随着装置特征缩小且结构的密度增加，使得受蚀刻的特征的深宽比增加。有效蚀刻高深宽比(har)特征对于满足许多半导体装置的设计要求而言是至关重要的。

2、这里提供的背景技术是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

技术实现思路

1、本文提供了一种等离子体蚀刻设备。该等离子体蚀刻设备包含：等离子体产生源；离子化空间，其与所述等离子体产生源耦合，且被配置成产生离子；第一格栅，其位于所述离子化空间与所述等离子体产生源之间；加速空间，其与所述离子化空间耦合，且被配置成将所述离子输送至所述加速空间中的衬底；衬底支撑件，其用于在所述加速空间中支撑所述衬底，其中所述衬底支撑件被配置成被偏置；以及控制器。所述控制器被配置有用于执行以下操作的指令：经由将反应性物质导入所述离子化空间中并且施加正偏置至所述衬底支撑件以使所述反应性物质的负离子在所述加速空间中加速至所述衬底；以及经由将非反应性物质导入所述离子化空间中并且施加负偏置至所述衬底支撑件以使所述非反应性物质的正离子在所述加速空间中加速至所述衬底。

2、在一些实现方案中，所述负偏置的绝对值显著大于所述正偏置。在一些实现方案中，所述正偏置介于约0.5v至约10v之间，且所述负偏置介于约-50kv至约-1kv之间。在一些实现方案中，所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：当使所述反应性物质的所述负离子加速时在所述等离子体产生源中点燃等离子体；以及当使所述非反应性物质的所述正离子加速时使所述等离子体产生源中的等离子体熄灭。在一些实现方案中，所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：对于使所述反应性物质的所述负离子加速而言，将电子从所述等离子体提取至所述离子化空间，以在所述离子化空间中使所述反应性物质离子化并且形成所述反应性物质的所述负离子。在一些实现方案中，所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：对于使所述非反应性物质的所述正离子加速而言，使亚稳态物质从所述等离子体扩散至所述离子化空间，以在所述离子化空间中使所述非反应性物质离子化并且形成所述非反应性物质的所述正离子。在一些实现方案中，所述等离子体蚀刻设备包括第二格栅，其位于所述离子化空间与所述加速空间之间。在所述离子化空间中的压强大于所述加速空间中的压强。

3、另一方面涉及一种等离子体蚀刻设备。所述等离子体蚀刻设备包含：等离子体产生源；离子化空间，其与所述等离子体产生源耦合，且被配置成产生离子；第一格栅，其位于所述离子化空间与所述等离子体产生源之间；加速空间，其与所述离子化空间耦合，且被配置成将所述离子输送至所述加速空间中的衬底；衬底支撑件，其用于在所述加速空间中支撑所述衬底，其中所述衬底支撑件被配置成被偏置；以及控制器。所述控制器被配置有用于执行以下操作的指令：将反应性物质和非反应性物质导入至所述离子化空间；在所述等离子体产生源中点燃等离子体；当所述等离子体被点燃时将正偏置施加至所述衬底支撑件，以使所述反应性物质离子化并且形成所述反应性物质的负离子，且使所述反应性物质的所述负离子加速至所述衬底；使所述等离子体产生源中的所述等离子体熄灭；以及当所述等离子体熄灭时将负偏置施加至所述衬底支撑件，以使所述非反应性物质离子化并且形成所述非反应性物质的正离子，且使所述非反应性物质的所述正离子加速至所述衬底。

4、在一些实现方案中，所述正偏置介于约0.5v至约10v之间，且其中所述负偏置介于约-50kv至约-1kv之间。在一些实现方案中，第二格栅位于所述离子化空间与所述加速空间之间，其中所述第一格栅被配置成被偏置，且所述第二格栅被配置成被偏置，其中所述离子化空间中的压强大于所述加速空间中的压强。在一些实现方案中，所述等离子体产生源是电感耦合式等离子体(icp)反应器或电容耦合式等离子体(ccp)反应器。在一些实现方案中，所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：重复且交替进行当所述等离子体被点燃时将所述正偏置施加至所述衬底支撑件和当所述等离子体熄灭时将所述负偏置施加至所述衬底支撑件的操作。

技术特征：

1.一种等离子体蚀刻设备，其包含：

2.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中所述离子化空间被配置成响应于所述衬底支撑件被正偏置而形成所述反应性气体的所述负离子。

3.根据权利要求2所述的等离子体蚀刻设备，其中所述离子化空间被配置成响应于所述等离子体产生源中的所述稀有气体的所述等离子体被熄灭而形成所述非反应性气体的所述正离子。

4.根据权利要求3所述的等离子体蚀刻设备，其中所述加速空间被配置成响应于所述衬底支撑件被正偏置而使所述反应性气体的所述负离子加速至所述衬底，并且其中所述加速空间被配置成响应于所述衬底支撑件被负偏置而使所述非反应性气体的所述正离子加速至所述衬底。

5.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中稀有气体源耦合到所述等离子体产生源且被配置成将所述稀有气体供应到所述等离子体产生源，其中所述稀有气体不同于所述非反应性气体。

6.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中所述第一格栅包括具有多个孔隙的导电板，其中所述第一格栅被配置成是偏置的。

7.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中所述第二格栅包括具有多个孔隙的导电板，其中所述第二格栅被配置成是偏置的。

8.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，还包括：

9.一种等离子体蚀刻设备，其包含：

10.根据权利要求9所述的等离子体蚀刻设备，还包括：

11.根据权利要求9所述的等离子体蚀刻设备，其中所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：

12.根据权利要求11所述的等离子体蚀刻设备，其中所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：

13.根据权利要求11所述的等离子体蚀刻设备，其中所述负偏置的绝对值显著大于所述正偏置。

14.根据权利要求9所述的等离子体蚀刻设备，其还包含：

15.一种蚀刻衬底上材料层的方法，所述方法包括：

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

17.根据权利要求16所述的方法，其中引入所述反应性物质和非反应性物质包括将所述反应性物质和非反应性物质引入与所述等离子体产生源耦合的离子化空间中。

18.根据权利要求17所述的方法，其中施加所述正偏置至所述衬底支撑件包括将所述反应性物质的所述负离子在耦合到所述离子化空间的加速空间中加速至所述衬底，并且其中施加所述负偏置至所述衬底支撑件包括将所述非反应性物质的所述正离子在所述加速空间中加速至所述衬底。

19.根据权利要求16所述的方法，其中将所述正偏置施加到所述衬底支撑件包括从所述稀有气体的所述等离子体提取电子以形成所述反应性物质的所述负离子。

20.根据权利要求16所述的方法，其中将所述负偏置施加至所述衬底包括使亚稳态物质从所述稀有气体的所述等离子体扩散，以形成所述非反应性物质的所述正离子。

技术总结利用等离子体蚀刻设备以蚀刻高深宽比特征，该等离子体蚀刻设备可以在使低能量的反应性物质的负离子加速与使高能量的惰性气体物质的正离子加速之间交替进行。该等离子体蚀刻设备可被分成至少两个区域，其将等离子体产生空间与离子化空间分隔开。在等离子体产生空间中点燃等离子体时，可通过离子化空间中的电子附着离子化而产生反应性物质的负离子。在等离子体产生空间中等离子体熄灭时，可通过离子化空间中的潘宁离子化而产生惰性气体物质的正离子。技术研发人员：索斯藤·利尔,伊凡·L·贝里三世,西奥多罗斯·帕纳戈普路斯受保护的技术使用者：朗姆研究公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2