经碰撞谐振能转移到能量吸附气体调整等离子体的VUV发射制造技术

本发明专利技术涉及经碰撞谐振能转移到能量吸附气体调整等离子体的VUV发射。公开了在半导体处理室中调整来自等离子体的真空紫外(VUV)辐射的发射的方法。所述方法可包括在处理室中产生等离子体，所述等离子体包括VUV发射物气体和碰撞能量吸收物气体，以及通过改变所述等离子体中的VUV发射物气体与碰撞能量吸收物气体的浓度比来调整来自所述等离子体的VUV辐射的发射。在一些实施方式中，所述VUV发射物气体可以是氦而所述碰撞能量吸收物气体可以是氖，且在一些这样的实施方式中，调整VUV发射可包括使氦和/或氖按一定比例流入所述处理室中以改变所述等离子体中的氦与氖的浓度比。此外，本发明专利技术还公开了执行上述方法的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体领域，更具体涉及经碰撞谐振能转移到能量吸附气体调整等离子体的VUV发射。
技术介绍
随着半导体工业中的器件和特征尺寸不断缩小，并随着3D器件结构(例如英特尔的三栅极晶体管架构)在集成电路(IC)设计中变得越来越普遍，沉积薄共形膜(相对于下层结构的形状(即使不是平坦的)具有均匀厚度的材料膜)的能力将越来越重要。原子层沉积(ALD)是一种膜形成技术，由于ALD的单个周期只沉积薄薄的单层材料(厚度受到一或多种膜前体反应剂的量的限制)，所以ALD非常适于共形膜的沉积，所述膜前体反应剂可在膜形成化学反应本身之前吸附到衬底表面上(即，形成吸附受限层)。接着，多个“ALD周期”可被用于累积所希望的厚度的膜，且由于每个层是薄的和共形的，所以得到的膜大体上与下层器件结构的形状一致。类似地，原子层蚀刻(ALE)是一种类似于ALD的吸附介导的蚀刻技术，由于其涉及蚀刻剂的吸附受限层的反应，因此ALE可被用于可控地并选择性地以高精度水平蚀刻硅衬底，但是，与ALD一样，通常需要多个“ALE周期”来完成希望的衬底蚀刻量。因为ALD和ALE往往是等离子体激活的工艺，所以在许多周期的整个进程控制等离子体(用于激活ALD中的膜形成反应或ALE中的蚀刻反应)的特征会是非常重要的。
技术实现思路
本文公开了在半导体处理室中调整来自等离子体的真空紫外(VUV)辐射的发射的方法。所述方法可包括在处理室中产生等离子体，所述等离子体包括VUV发射物气体和碰撞能量吸收物气体，以及通过改变所述等离子体中的VUV发射物气体与碰撞能量吸收物气体的浓度比来调整来自所述等离子体的VUV辐射的发射。在一些实施方式中，所述VUV发射物气体是氦，而在一些实施方式中，所述碰撞能量吸收物气体是氖。在一些实施方式中，调整来自所述等离子体的VUV辐射的发射可包括使氦和/或氖按一定比例流入所述处理室中以便改变所述等离子体中的氦与氖的浓度比。在一些实施方式中，所述方法可进一步包括测量所述等离子体和/或所述衬底的性质以及响应于测得的所述性质设置氦和/或氖到所述处理室中的流。在某些实施方式中，测得的所述性质可以是来自所述等离子体的激活状态的物质的发射带(anemissionband)的发射强度。在某些实施方式中，测得的所述性质可以是用测量工具测得的半导体衬底的所蚀刻的特征的轮廓，所述特征已在所述处理室中被蚀刻。在一些实施方式中，其VUV发射被调整的等离子体是电容耦合等离子体。此外，本文还公开了半导体处理装置，在该半导体处理装置中，VUV发射等离子体被产生且其VUV发射被调整。所述装置可包括处理室、等离子体发生器、被配置用于使氦和氖流入所述处理室中的一或多个气流入口以及用于控制所述装置的操作的控制器。在一些实施方式中，所述控制器可包括机器可读指令，所述机器可读指令用于操作所述等离子体发生器以在所述处理室中产生VUV发射等离子体，所述等离子体包括氦和氖，以及操作所述一或多个气流入口以通过使氦和/或氖按一定比例流入所述处理室中以便改变所述等离子体中的氦与氖的浓度比来调整来自所述等离子体的VUV辐射的发射。在一些实施方式中，所述装置可进一步包括光检测器，且所述控制器的机器可读指令可进一步包括用于以下事项的指令：操作所述光检测器以测量所述等离子体的发射带的发射强度，以及操作所述一或多个气流入口以响应于测得的所述发射强度设置氦和/或氖到所述处理室中的流率。在一些实施方式中，所述一或多个气流入口可进一步被配置用于使蚀刻剂气体流入所述处理室中，且所述装置可进一步包括真空泵、至所述真空泵的阀控制的导管。在某些这样的实施方式中，所述控制器的机器可读指令可进一步包括用于操作所述一或多个气流入口以使蚀刻剂气体流入所述处理室中的指令，以及用于设置所述处理室中的条件使得所述蚀刻剂吸附到所述半导体衬底的表面上形成蚀刻剂的吸附受限层的指令。所述控制器的机器可读指令可进一步包括用于以下事项的指令：操作所述阀控制的导管和真空泵以从围绕所吸附的所述蚀刻剂的体积去除未吸附和/或解吸的蚀刻剂，以及，在蚀刻剂的吸附以及未吸附和/或解吸的蚀刻剂的去除之后，操作所述等离子体发生器以在所述半导体衬底上蚀刻特征。在一些实施方式中，所述装置可进一步包括用于测量半导体衬底的特征的蚀刻轮廓的测量工具。在某些这样的实施方式中，所述控制器可进一步包括用于以下事项的指令：操作所述测量工具以测量在所述半导体衬底上的所蚀刻的特征的蚀刻轮廓，以及操作所述一或多个气流入口以响应于测得的所述蚀刻轮廓设置氦和/或氖到所述处理室中的流率。附图说明图1示意性地示出了用于蚀刻半导体衬底的表面的原子层蚀刻(ALE)方法。图2给出了氦气和氖的能级图，其图解了氖的激发态与氦的激发态在能量方面排列，因此可诱导从氦到氖的谐振能量转移。图3描绘了来自具有大约1英寸的小室间隙的电容耦合等离子体(CCP)反应器中产生的氦-氖等离子体的氖的632.8nm线的发射强度。具体地说，在4个不同的室的压强(对应于4个不同的氖分压)下，相对于流入CCP反应器中的氦流量，描绘了氖的632.8nm的发射强度。图4描绘了来自具有大约6英寸的大室间隙的电感耦合等离子体(ICP)反应器中产生的氦-氖等离子体的氖的632.8nm线的发射强度。具体地说，在4个不同的室的压强(对应于4个不同的氖分压)下，相对于流入ICP反应器中的氦流量，描绘了氖的632.8nm的发射强度。图5是采用真空紫外光辐射调节和/或控制过程的原子层蚀刻(ALE)的流程图。图6A-图6C是适合于实现本文描述的各种方法的ALE的电容耦合等离子体(CCP)反应器的示意图。图7是适合于实现本文描述的各种ALE工艺的电感耦合等离子体(ICP)反应器的示意图。图8是适合于实现本文描述的各种ALE处理的衬底处理群集工具的示意图。具体实施方式在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本专利技术的全面理解。然而，本专利技术可以在没有这些具体细节中的一些或所有的情况下实施。在其它实例中，未详细描述公知的方法操作以免不必要地使所公开的创造性方面难以理解。尽管将会结合特定实施方式描述本专利技术，但是应当理解，这些特定实施方式并不旨在限制本专利技术所公开的专利技术构思的范围。原子层蚀刻技术和操作现在描述用于在部分制造的半导体衬底的表面上所蚀刻的特征的蚀刻技术、操作、方法等。在一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体处理室中调整来自等离子体的真空紫外(VUV)辐射的发射的方法，所述方法包括：在所述处理室中产生等离子体，所述等离子体包括VUV发射物气体和碰撞能量吸收物气体，所述等离子体发射VUV辐射；以及通过改变所述等离子体中的所述VUV发射物气体与碰撞能量吸收物气体的浓度比来调整来自所述等离子体的VUV辐射的发射。

【技术特征摘要】
2014.11.12 US 14/539,1211.一种在半导体处理室中调整来自等离子体的真空紫外(VUV)辐射的
发射的方法，所述方法包括：
在所述处理室中产生等离子体，所述等离子体包括VUV发射物气体和
碰撞能量吸收物气体，所述等离子体发射VUV辐射；以及
通过改变所述等离子体中的所述VUV发射物气体与碰撞能量吸收物气
体的浓度比来调整来自所述等离子体的VUV辐射的发射。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述VUV发射物气体是氦。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述碰撞能量吸收物气体是氖。
4.如权利要求3所述的方法，其中调整来自所述等离子体的VUV辐射
的发射包括使氦和/或氖按一定比例流入所述处理室中以改变所述等离子体中
的氦与氖的浓度比。
5.如权利要求4所述的方法，其中来自所述等离子体的VUV辐射的发射
通过使氦流入所述处理室中以提高所述等离子体中的氦与氖的比例来调高。
6.如权利要求4所述的方法，其中来自所述等离子体的VUV辐射的发射
通过使氖流入所述处理室中以降低所述等离子体中的氦与氖的比例来调低。
7.如权利要求4所述的方法，其进一步包括：
测量所述等离子体和/或所述衬底的性质；以及
响应于测得的所述性质设置氦和/或氖到所述处理室中的流。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述性质是来自所述等离子体的激活状
态的物质的发射带的发射强度。
9.如权利要求8所述的方法，其中所测得的所述发射带是氖的集中在
632.8nm的发射带。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述性质是用测量工具测得的半导体衬
底的所蚀刻的特征的轮廓，所述特征已在所述处理室中被蚀刻。
11.如权利要求10所述的方法，其中响应于所述所蚀刻的特征的侧壁的测
得的弯曲而减小氦的流和/或增大氖的流。
12.如权利要求1-11中任一项所的方法，其中所述等离子体是电容耦合等
离子体。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述半导体处理室是电容耦合等离子
体反应器的一部分，所述等离子体在所述半导体处理室中被产生，所述反应
器具有上板，所述反应器被配置使得所述上板和所述衬底之间的间隙在约
1.5cm和2.5cm之间。
14.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述等离子体是电感耦合
等离子体，其中所述半导体处理室是电感耦合等离子体反应器的一部分，所
述等离子体在所述半导体处理室中被产生，所述电感耦合等离子体反应器具
有间隙区，所述等离子体在所述间隙区中被产生，且其中所述反应器包括位
于所述间隙区内的提供一定结构的一或多个部件，氖原子能对着所述结构碰
撞并被碰撞去激励。
15.如权利要求14所述的方法，其中提供用于氖的去激励的所述结构的所
述一或多个部件包括成组的同心圆筒，所述成组的同心圆筒被定位成它们的
中心轴与所述衬底的平面垂直。
16.一种在半导体衬底的表面上蚀刻特征的方法，所述方法包括：
(a)将蚀刻剂吸附到半导体衬底的表面上使得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·菲舍尔，索斯藤·利尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US