利用二次等離子體注入的等離子體蝕刻系統及方法技術方案

本申請公開了利用二次等離子體注入的等離子體蝕刻系統及方法。一種等離子體處理裝置包括：第一等離子體源；第一平面電極；氣體分配設備；等離子體阻擋篩網；以及工件卡盤。所述第一等離子體源產生第一等離子體產物，所述第一等離子體產物從所述第一等離子體源離開，穿過所述第一平面電極中的第一孔隙。所述第一等離子體產物繼續穿過所述氣體分配設備中的第二孔隙。所述等離子體阻擋篩網包括具有第四孔隙的第三板，并且面對所述氣體分配設備，使得所述第一等離子體產物穿過所述多個第四孔隙。所述工件卡盤面對所述等離子體阻擋篩網的第二側，從而在所述等離子體阻擋篩網與所述工件卡盤之間限定工藝腔室。所述第四孔隙具有足夠小的大小，以便阻擋所述工藝腔室中產生的等離子體到達所述氣體分配設備。

Plasma etching system and method using two plasma implantation

A plasma etching system and method using two plasma implantation is disclosed herein. A plasma processing apparatus includes: a first plasma source; a first planar electrode; a gas distribution device; a plasma barrier screen; and a work chuck. The first plasma source generates a first plasma product, leaving the first plasma product from the first plasma source and passing through the first pore in the first planar electrode. The first plasma product continues to pass through the second pores in the gas distribution device. The plasma barrier screen includes a third board having fourth pores and faces the gas distribution device so that the first plasma product passes through the plurality of fourth pores. The work chuck faces the second side of the plasma barrier screen so as to define a process chamber between the plasma barrier screen and the workpiece chuck. The fourth pores are sufficiently small in size to prevent the plasma generated in the process chamber from reaching the gas distribution device.

【技術實現步驟摘要】
利用二次等離子體注入的等離子體蝕刻系統及方法
本公開涉及等離子體處理系統。
技術介紹
在等離子體處理中，等離子體形成電離和/或能量激發物質，以與可為例如半導體晶片的工件相互作用。為了形成和/或維持等離子體，一個或多個射頻(RF)和/或微波發生器通常產生振蕩電場和/或磁場。在一些晶片處理系統中，等離子體是在與所處理的一個或多個晶片相同的位置中產生的；在其他情況下，等離子體在一個位置中產生，并移動至晶片受處理的另一位置。所產生的等離子體通常包含高能和/或高腐蝕性物質和/或高能電子，使得產生它們的設備有時因與高能物質和/或電子接觸發生劣化。例如，暴露于高能物質和/或電子的材料可能被蝕刻和/或濺射，從而產生經蝕刻和/或經濺射的材料，所述蝕刻和/或濺射材料可繞各種表面移動并且可反應或沉積在各種表面上。
技術實現思路
在一個實施方式中，一種用于等離子體處理的裝置包括：第一等離子體源；第一平面電極；氣體分配設備；等離子體阻擋篩網；以及工件卡盤。所述第一等離子體源產生第一等離子體產物。所述第一平面電極包括限定從其中穿過的多個第一孔隙的第一板，所述第一平面電極的第一側設置為相對于所述第一等離子體源，使得所述第一等離子體產物從所述第一等離子體源離開，穿過所述多個第一孔隙到達所述第一平面電極的第二側。所述氣體分配設備包括限定從其中穿過的多個第二孔隙的第二板，所述氣體分配設備的第一側設置為面對所述第一平面電極的第二側，使得所述第一等離子體產物繼續穿過所述多個第二孔隙到達所述氣體分配設備的第二側。所述等離子體阻擋篩網包括限定從其中穿過的多個第四孔隙的第三板，所述等離子體阻擋篩網的第一側設置為面對所述氣體分配設備的第二側，使得所述第一等離子體產物穿過所述多個第四孔隙到達所述等離子體阻擋篩網的第二側。所述工件卡盤面對所述等離子體阻擋篩網的第二側，使得在所述等離子體阻擋篩網與所述工件卡盤之間限定工藝腔室。所述第四孔隙具有足夠小的大小，以便阻擋所述工藝腔室中產生的等離子體到達所述氣體分配設備。在一個實施方式中，等離子體處理腔室包括工件保持器和平面電極。所述平面電極跨其中心區域限定以一定厚度分開的平行且相對的第一平面表面和第二平面表面。第二平面表面設置為面對所述工件夾具工件保持器。所述平面電極限定從其中穿過的多個孔隙。所述孔隙中的每者以第一孔隙部分和第二孔隙部分表征。所述第一孔隙部分限定孔軸以及垂直于所述孔軸的第一孔隙較短側向尺寸，所述第一孔隙部分從所述第一平面表面延伸穿過所述厚度的至少一半。所述第二孔隙部分限定第二孔隙較短側向尺寸，所述第二孔隙較短側向尺寸小于所述第一孔隙較短側向尺寸，并且從所述第二平面表面延伸穿過所述厚度的不到一半。所述第一孔隙部分和所述第二孔隙部分軸向鄰接，以將所述孔隙形成為從所述第一平面表面至所述第二平面表面的連續孔隙。在一個實施方式中，用于等離子體處理的裝置包括：氣源；第一平面電極；第二平面電極；第一電源；等離子體阻擋篩網；工件卡盤；以及第二電源。所述第一平面電極包括限定從其中穿過的多個第一孔隙的第一板，所述第一平面電極的第一側設置為相對于所述氣源，使得來自于所述氣源的氣體穿過所述多個第一孔隙到達所述第一平面電極的第二側。所述第二平面電極包括限定從其中穿過的多個第二孔隙的第二板，所述第二平面電極的第一側設置為面對所述第一平面電極的第二側。所述第一電源將射頻(RF)功率耦合在所述第一平面電極和所述第二平面電極上。第一等離子體是用所述氣體在所述第一平面電極與所述第二平面電極之間產生的，并且來自于所述第一等離子體的第一等離子體產物通過所述多個第二孔隙到達所述第二平面電極的第二側。所述等離子體阻擋篩網包括限定從其中穿過的多個第三孔隙的第三板，所述等離子體阻擋篩網的第一側設置為面對所述第二平面電極的第二側，使得所述第一等離子體產物穿過所述多個第三孔隙到達所述等離子體阻擋篩網的第二側。所述工件卡盤面對所述等離子體阻擋篩網的第二側，從而在所述等離子體阻擋篩網與所述工件卡盤之間限定工藝腔室。所述第二電源將射頻(RF)功率耦合在所述等離子體阻擋篩網和所述工件卡盤上，從而會用所述氣體在所述等離子體阻擋篩網和所述工件卡盤之間產生第二等離子體。附圖簡述參考與下文所簡述的附圖結合的以下具體實施方式，可理解本公開，其中相同元件符號在若干附圖中指示類似部件。應當注意，出于清楚例示目的，附圖中的某些元件可不按比例來繪制。特定物項實例可用后綴有括號內的第二數字的數字指稱(例如，等離子體阻擋篩網270(1)、270(2)等等)，而未后綴短劃線的數字是指任何此類物項(例如，等離子體阻擋篩網270)。在示出多個物項的情況下，為了清楚例示，僅對一些實例加上標簽。圖1示意性地示出根據一個實施方式的等離子體處理系統的主要元件。圖2以截面圖示意性地示出根據一個實施方式的等離子體處理系統的主要元件。圖3示出根據一個實施方式的作為圖2的等離子體處理系統的部分的等離子體阻擋篩網的一部分。圖4示出根據一個實施方式的另一等離子體阻擋篩網的一部分。圖5是根據一個實施方式的對與等離子體阻擋篩網的第二孔隙部分的較短側向尺寸的選擇有關的數據建模的圖。圖6以放大圖示意性地示出圖2中指出的區域。圖7以截面圖示意性地示出根據一個實施方式的另一等離子體處理系統的主要元件。另外實施方式以及特征在以下描述中部分闡明，并且部分在查閱本說明書后將對技術人員為部分顯而易見的，或者可通過本專利技術的實踐來了解。本專利技術的特征以及優點可借助于本說明書中描述的器械、組合和方法來實現和達成。具體實施方式圖1示意性地示出根據一個實施方式的等離子體處理系統100的主要元件。系統100被描繪為單晶片半導體晶片等離子體處理系統，但是對本領域中的技術人員將顯而易見的是，本文的技術和原理也適用于任何類型等離子體產生系統(例如，不一定處理晶片或半導體的系統)。處理系統100包括用于晶片接口115、用戶接口120、等離子體處理單元130、控制器140、一個或多個電源150和一個或多個射頻(RF)發生器165的外殼110。處理系統100由各種設施支持，所述設施可包括氣體155、外部電源170、真空160和任選地其他物質。為了清楚例示，并未示出處理系統100內的內部管道和電連接。處理系統100被示為所謂的間接等離子體處理系統，所述間接等離子體處理系統在第一位置處產生等離子體并將等離子體和/或等離子體產物(例如，離子、分子碎片、帶電物質等等)引向發生處理的第二位置。因此，在圖1中，等離子體處理單元130包括等離子體源132，它為工藝腔室134供應等離子體和/或等離子體產物。工藝腔室134包括一個或多個工件保持器135，晶片接口115將工件50(例如，半導體晶片，然而，也可以是不同類型工件)放在所述工件保持器上，以待處理。在操作中，將氣體155引入到等離子體源132中，并且RF發生器165中的至少一者供應功率以在等離子體源132內點燃第一等離子體。在等離子體源132內，可存在有施加RF功率并產生等離子體的多個區域。等離子體和/或等離子體產物從等離子體源132穿過擴散器板137到工藝腔室134。可將另外的氣體添加到工藝腔室134中的等離子體和/或等離子體產物，還可在工藝腔室134內提供RF功率來產生另一等離子體。在工藝腔室本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種等離子體處理裝置，所述等離子體處理裝置包括：第一等離子體源，所述第一等離子體源產生第一等離子體產物；第一平面電極，所述第一平面電極包括限定從其中穿過的多個第一孔隙的第一板，所述第一平面電極的第一側設置為相對于所述第一等離子體源，使得所述第一等離子體產物從所述第一等離子體源離開，穿過所述多個第一孔隙到達所述第一平面電極的第二側；氣體分配設備，所述氣體分配設備包括限定從其中穿過的多個第二孔隙的第二板，所述氣體分配設備的第一側設置為面對所述第一平面電極的第二側，使得所述第一等離子體產物繼續穿過所述多個第二孔隙到達所述氣體分配設備的第二側；等離子體阻擋篩網，所述等離子體阻擋篩網包括限定從其中穿過的多個第四孔隙的第三板，所述等離子體阻擋篩網的第一側設置為面對所述氣體分配設備的第二側，使得所述第一等離子體產物穿過所述多個第四孔隙到達所述等離子體阻擋篩網的第二側；以及卡盤，所述卡盤面對所述等離子體阻擋篩網的所述第二側，所述等離子體阻擋篩網與所述卡盤在其間限定工藝腔室；其中所述第四孔隙具有足夠小的大小，以便阻擋所述工藝腔室中產生的等離子體到達所述氣體分配設備。

【技術特征摘要】
2015.08.27 US 14/838,0861.一種等離子體處理裝置，所述等離子體處理裝置包括：第一等離子體源，所述第一等離子體源產生第一等離子體產物；第一平面電極，所述第一平面電極包括限定從其中穿過的多個第一孔隙的第一板，所述第一平面電極的第一側設置為相對于所述第一等離子體源，使得所述第一等離子體產物從所述第一等離子體源離開，穿過所述多個第一孔隙到達所述第一平面電極的第二側；氣體分配設備，所述氣體分配設備包括限定從其中穿過的多個第二孔隙的第二板，所述氣體分配設備的第一側設置為面對所述第一平面電極的第二側，使得所述第一等離子體產物繼續穿過所述多個第二孔隙到達所述氣體分配設備的第二側；等離子體阻擋篩網，所述等離子體阻擋篩網包括限定從其中穿過的多個第四孔隙的第三板，所述等離子體阻擋篩網的第一側設置為面對所述氣體分配設備的第二側，使得所述第一等離子體產物穿過所述多個第四孔隙到達所述等離子體阻擋篩網的第二側；以及卡盤，所述卡盤面對所述等離子體阻擋篩網的所述第二側，所述等離子體阻擋篩網與所述卡盤在其間限定工藝腔室；其中所述第四孔隙具有足夠小的大小，以便阻擋所述工藝腔室中產生的等離子體到達所述氣體分配設備。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述等離子體阻擋篩網所限定的所述第四孔隙中的每一個的特征為：第一孔隙部分，所述第一孔隙部分從所述等離子體阻擋篩網的所述第一側延伸，并且限定孔軸以及垂直于所述孔軸的第一孔隙較短側向尺寸，以及第二孔隙部分，所述第二孔隙部分從所述等離子體阻擋篩網的所述第二側延伸，并且限定約0.05英寸或更小的第二孔隙較短側向尺寸，并且所述第二孔隙較短側向尺寸小于所述第一孔隙較短側向尺寸；其中所述第一孔隙部分和所述第二孔隙部分軸向鄰接，以從所述等離子體阻擋篩網的所述第一側延伸到所述第二側，從而形成所述第四孔隙。3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述等離子體阻擋篩網在所述等離子體阻擋篩網面對著所述卡盤的區域內限定每平方英寸至少10個所述第四孔隙。4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于：所述第二孔隙部分限定其鄰接所述第一孔隙部分處的所述第二孔隙較短側向尺寸；所述第二孔隙部分的至少一部分從所述孔軸向外朝所述第二側張開；并且至少所述等離子體阻擋篩網的所述第二側、以及所述第二孔隙部分的表面包括陶瓷涂層。5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，至少所述等離子體阻擋篩網被保持為電接地的，并且圍繞所述工藝腔室的周邊與支撐結構電連接；并且所述卡盤可切換地連接至射頻(RF)功率源或從射頻(RF)功率源脫離，使得當連接所述RF功率源時，在所述工藝腔室內產生所述等離子體。6.根據權利要求5所述的裝置，其進一步包括陶瓷環，所述陶瓷環圍繞所述工藝腔室的所述周邊設置，使得所述陶瓷環插置在所述卡盤與所述支撐結構之間。7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于：所述等離子體阻擋網篩中的部分以及所述陶瓷環設置在所述支撐結構的一部分的頂部，并且所述陶瓷環的厚度受控制以在所述陶瓷環與所述等離子體阻擋網篩之間提供間隙。8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述陶瓷環包含具有在0.0001至0.1的范圍內的損耗角正切值的材料。9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣體分配設備還進一步限定氣體通道，所述氣體通道從所述氣體分配設備周邊延伸到限定在所述氣體分配設備的所述第二側而不在所述氣體分配設備的所述第一側的多個第三孔隙，使得引入所述氣體通道中的工藝氣體出現在所述氣體分配設備的所述第二側上。10.一種等離子體處理腔室，所述等離子體處理腔室包括：工件保持器；以及平面電極；所述平面電極跨其中心區域限定以一定厚度分開的平行且相對的第一平面表面和第二平面表面，所述第二平面表面設置為面對所述工件夾具工件保持器，所述平面電極限定從其中穿過的多個孔隙，其中所述孔隙中的每者的特征為：第一孔隙部分，所述第一孔隙部分限定孔軸以及垂直于所述孔軸的第一孔隙較短側向尺寸，所述第一孔隙部分從所述第一平面表面延伸穿過所述厚度的至少一半，以及第二孔隙部分，所述第二孔隙部分：限定第二孔隙較短側向尺寸，所述第二孔隙較短側向尺寸小于所述第一孔隙較短側向尺寸，并且從所述第二平面表面延伸穿過所述厚度的不到一半；其中所述第一孔隙部分和所述第二孔隙部分軸向鄰接，以使所述孔隙為從所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：T·Q·特蘭，S·樸，Z·翁，D·盧博米爾斯基，
申請(專利權)人：應用材料公司，
類型：發明
國別省市：美國,US