利用二次等离子体注入的等离子体蚀刻系统及方法技术方案

本申请公开了利用二次等离子体注入的等离子体蚀刻系统及方法。一种等离子体处理装置包括：第一等离子体源；第一平面电极；气体分配设备；等离子体阻挡筛网；以及工件卡盘。所述第一等离子体源产生第一等离子体产物，所述第一等离子体产物从所述第一等离子体源离开，穿过所述第一平面电极中的第一孔隙。所述第一等离子体产物继续穿过所述气体分配设备中的第二孔隙。所述等离子体阻挡筛网包括具有第四孔隙的第三板，并且面对所述气体分配设备，使得所述第一等离子体产物穿过所述多个第四孔隙。所述工件卡盘面对所述等离子体阻挡筛网的第二侧，从而在所述等离子体阻挡筛网与所述工件卡盘之间限定工艺腔室。所述第四孔隙具有足够小的大小，以便阻挡所述工艺腔室中产生的等离子体到达所述气体分配设备。

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.

【技术实现步骤摘要】
利用二次等离子体注入的等离子体蚀刻系统及方法
本公开涉及等离子体处理系统。
技术介绍
在等离子体处理中，等离子体形成电离和/或能量激发物质，以与可为例如半导体晶片的工件相互作用。为了形成和/或维持等离子体，一个或多个射频(RF)和/或微波发生器通常产生振荡电场和/或磁场。在一些晶片处理系统中，等离子体是在与所处理的一个或多个晶片相同的位置中产生的；在其他情况下，等离子体在一个位置中产生，并移动至晶片受处理的另一位置。所产生的等离子体通常包含高能和/或高腐蚀性物质和/或高能电子，使得产生它们的设备有时因与高能物质和/或电子接触发生劣化。例如，暴露于高能物质和/或电子的材料可能被蚀刻和/或溅射，从而产生经蚀刻和/或经溅射的材料，所述蚀刻和/或溅射材料可绕各种表面移动并且可反应或沉积在各种表面上。
技术实现思路
在一个实施方式中，一种用于等离子体处理的装置包括：第一等离子体源；第一平面电极；气体分配设备；等离子体阻挡筛网；以及工件卡盘。所述第一等离子体源产生第一等离子体产物。所述第一平面电极包括限定从其中穿过的多个第一孔隙的第一板，所述第一平面电极的第一侧设置为相对于所述第一等离子体源，使得所述第一等离子体产物从所述第一等离子体源离开，穿过所述多个第一孔隙到达所述第一平面电极的第二侧。所述气体分配设备包括限定从其中穿过的多个第二孔隙的第二板，所述气体分配设备的第一侧设置为面对所述第一平面电极的第二侧，使得所述第一等离子体产物继续穿过所述多个第二孔隙到达所述气体分配设备的第二侧。所述等离子体阻挡筛网包括限定从其中穿过的多个第四孔隙的第三板，所述等离子体阻挡筛网的第一侧设置为面对所述气体分配设备的第二侧，使得所述第一等离子体产物穿过所述多个第四孔隙到达所述等离子体阻挡筛网的第二侧。所述工件卡盘面对所述等离子体阻挡筛网的第二侧，使得在所述等离子体阻挡筛网与所述工件卡盘之间限定工艺腔室。所述第四孔隙具有足够小的大小，以便阻挡所述工艺腔室中产生的等离子体到达所述气体分配设备。在一个实施方式中，等离子体处理腔室包括工件保持器和平面电极。所述平面电极跨其中心区域限定以一定厚度分开的平行且相对的第一平面表面和第二平面表面。第二平面表面设置为面对所述工件夹具工件保持器。所述平面电极限定从其中穿过的多个孔隙。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轴以及垂直于所述孔轴的第一孔隙较短侧向尺寸，所述第一孔隙部分从所述第一平面表面延伸穿过所述厚度的至少一半。所述第二孔隙部分限定第二孔隙较短侧向尺寸，所述第二孔隙较短侧向尺寸小于所述第一孔隙较短侧向尺寸，并且从所述第二平面表面延伸穿过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轴向邻接，以将所述孔隙形成为从所述第一平面表面至所述第二平面表面的连续孔隙。在一个实施方式中，用于等离子体处理的装置包括：气源；第一平面电极；第二平面电极；第一电源；等离子体阻挡筛网；工件卡盘；以及第二电源。所述第一平面电极包括限定从其中穿过的多个第一孔隙的第一板，所述第一平面电极的第一侧设置为相对于所述气源，使得来自于所述气源的气体穿过所述多个第一孔隙到达所述第一平面电极的第二侧。所述第二平面电极包括限定从其中穿过的多个第二孔隙的第二板，所述第二平面电极的第一侧设置为面对所述第一平面电极的第二侧。所述第一电源将射频(RF)功率耦合在所述第一平面电极和所述第二平面电极上。第一等离子体是用所述气体在所述第一平面电极与所述第二平面电极之间产生的，并且来自于所述第一等离子体的第一等离子体产物通过所述多个第二孔隙到达所述第二平面电极的第二侧。所述等离子体阻挡筛网包括限定从其中穿过的多个第三孔隙的第三板，所述等离子体阻挡筛网的第一侧设置为面对所述第二平面电极的第二侧，使得所述第一等离子体产物穿过所述多个第三孔隙到达所述等离子体阻挡筛网的第二侧。所述工件卡盘面对所述等离子体阻挡筛网的第二侧，从而在所述等离子体阻挡筛网与所述工件卡盘之间限定工艺腔室。所述第二电源将射频(RF)功率耦合在所述等离子体阻挡筛网和所述工件卡盘上，从而会用所述气体在所述等离子体阻挡筛网和所述工件卡盘之间产生第二等离子体。附图简述参考与下文所简述的附图结合的以下具体实施方式，可理解本公开，其中相同元件符号在若干附图中指示类似部件。应当注意，出于清楚例示目的，附图中的某些元件可不按比例来绘制。特定物项实例可用后缀有括号内的第二数字的数字指称(例如，等离子体阻挡筛网270(1)、270(2)等等)，而未后缀短划线的数字是指任何此类物项(例如，等离子体阻挡筛网270)。在示出多个物项的情况下，为了清楚例示，仅对一些实例加上标签。图1示意性地示出根据一个实施方式的等离子体处理系统的主要元件。图2以截面图示意性地示出根据一个实施方式的等离子体处理系统的主要元件。图3示出根据一个实施方式的作为图2的等离子体处理系统的部分的等离子体阻挡筛网的一部分。图4示出根据一个实施方式的另一等离子体阻挡筛网的一部分。图5是根据一个实施方式的对与等离子体阻挡筛网的第二孔隙部分的较短侧向尺寸的选择有关的数据建模的图。图6以放大图示意性地示出图2中指出的区域。图7以截面图示意性地示出根据一个实施方式的另一等离子体处理系统的主要元件。另外实施方式以及特征在以下描述中部分阐明，并且部分在查阅本说明书后将对技术人员为部分显而易见的，或者可通过本专利技术的实践来了解。本专利技术的特征以及优点可借助于本说明书中描述的器械、组合和方法来实现和达成。具体实施方式图1示意性地示出根据一个实施方式的等离子体处理系统100的主要元件。系统100被描绘为单晶片半导体晶片等离子体处理系统，但是对本领域中的技术人员将显而易见的是，本文的技术和原理也适用于任何类型等离子体产生系统(例如，不一定处理晶片或半导体的系统)。处理系统100包括用于晶片接口115、用户接口120、等离子体处理单元130、控制器140、一个或多个电源150和一个或多个射频(RF)发生器165的外壳110。处理系统100由各种设施支持，所述设施可包括气体155、外部电源170、真空160和任选地其他物质。为了清楚例示，并未示出处理系统100内的内部管道和电连接。处理系统100被示为所谓的间接等离子体处理系统，所述间接等离子体处理系统在第一位置处产生等离子体并将等离子体和/或等离子体产物(例如，离子、分子碎片、带电物质等等)引向发生处理的第二位置。因此，在图1中，等离子体处理单元130包括等离子体源132，它为工艺腔室134供应等离子体和/或等离子体产物。工艺腔室134包括一个或多个工件保持器135，晶片接口115将工件50(例如，半导体晶片，然而，也可以是不同类型工件)放在所述工件保持器上，以待处理。在操作中，将气体155引入到等离子体源132中，并且RF发生器165中的至少一者供应功率以在等离子体源132内点燃第一等离子体。在等离子体源132内，可存在有施加RF功率并产生等离子体的多个区域。等离子体和/或等离子体产物从等离子体源132穿过扩散器板137到工艺腔室134。可将另外的气体添加到工艺腔室134中的等离子体和/或等离子体产物，还可在工艺腔室134内提供RF功率来产生另一等离子体。在工艺腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：第一等离子体源，所述第一等离子体源产生第一等离子体产物；第一平面电极，所述第一平面电极包括限定从其中穿过的多个第一孔隙的第一板，所述第一平面电极的第一侧设置为相对于所述第一等离子体源，使得所述第一等离子体产物从所述第一等离子体源离开，穿过所述多个第一孔隙到达所述第一平面电极的第二侧；气体分配设备，所述气体分配设备包括限定从其中穿过的多个第二孔隙的第二板，所述气体分配设备的第一侧设置为面对所述第一平面电极的第二侧，使得所述第一等离子体产物继续穿过所述多个第二孔隙到达所述气体分配设备的第二侧；等离子体阻挡筛网，所述等离子体阻挡筛网包括限定从其中穿过的多个第四孔隙的第三板，所述等离子体阻挡筛网的第一侧设置为面对所述气体分配设备的第二侧，使得所述第一等离子体产物穿过所述多个第四孔隙到达所述等离子体阻挡筛网的第二侧；以及卡盘，所述卡盘面对所述等离子体阻挡筛网的所述第二侧，所述等离子体阻挡筛网与所述卡盘在其间限定工艺腔室；其中所述第四孔隙具有足够小的大小，以便阻挡所述工艺腔室中产生的等离子体到达所述气体分配设备。

【技术特征摘要】
2015.08.27 US 14/838,0861.一种等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：第一等离子体源，所述第一等离子体源产生第一等离子体产物；第一平面电极，所述第一平面电极包括限定从其中穿过的多个第一孔隙的第一板，所述第一平面电极的第一侧设置为相对于所述第一等离子体源，使得所述第一等离子体产物从所述第一等离子体源离开，穿过所述多个第一孔隙到达所述第一平面电极的第二侧；气体分配设备，所述气体分配设备包括限定从其中穿过的多个第二孔隙的第二板，所述气体分配设备的第一侧设置为面对所述第一平面电极的第二侧，使得所述第一等离子体产物继续穿过所述多个第二孔隙到达所述气体分配设备的第二侧；等离子体阻挡筛网，所述等离子体阻挡筛网包括限定从其中穿过的多个第四孔隙的第三板，所述等离子体阻挡筛网的第一侧设置为面对所述气体分配设备的第二侧，使得所述第一等离子体产物穿过所述多个第四孔隙到达所述等离子体阻挡筛网的第二侧；以及卡盘，所述卡盘面对所述等离子体阻挡筛网的所述第二侧，所述等离子体阻挡筛网与所述卡盘在其间限定工艺腔室；其中所述第四孔隙具有足够小的大小，以便阻挡所述工艺腔室中产生的等离子体到达所述气体分配设备。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子体阻挡筛网所限定的所述第四孔隙中的每一个的特征为：第一孔隙部分，所述第一孔隙部分从所述等离子体阻挡筛网的所述第一侧延伸，并且限定孔轴以及垂直于所述孔轴的第一孔隙较短侧向尺寸，以及第二孔隙部分，所述第二孔隙部分从所述等离子体阻挡筛网的所述第二侧延伸，并且限定约0.05英寸或更小的第二孔隙较短侧向尺寸，并且所述第二孔隙较短侧向尺寸小于所述第一孔隙较短侧向尺寸；其中所述第一孔隙部分和所述第二孔隙部分轴向邻接，以从所述等离子体阻挡筛网的所述第一侧延伸到所述第二侧，从而形成所述第四孔隙。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述等离子体阻挡筛网在所述等离子体阻挡筛网面对着所述卡盘的区域内限定每平方英寸至少10个所述第四孔隙。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第二孔隙部分限定其邻接所述第一孔隙部分处的所述第二孔隙较短侧向尺寸；所述第二孔隙部分的至少一部分从所述孔轴向外朝所述第二侧张开；并且至少所述等离子体阻挡筛网的所述第二侧、以及所述第二孔隙部分的表面包括陶瓷涂层。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少所述等离子体阻挡筛网被保持为电接地的，并且围绕所述工艺腔室的周边与支撑结构电连接；并且所述卡盘可切换地连接至射频(RF)功率源或从射频(RF)功率源脱离，使得当连接所述RF功率源时，在所述工艺腔室内产生所述等离子体。6.根据权利要求5所述的装置，其进一步包括陶瓷环，所述陶瓷环围绕所述工艺腔室的所述周边设置，使得所述陶瓷环插置在所述卡盘与所述支撑结构之间。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述等离子体阻挡网筛中的部分以及所述陶瓷环设置在所述支撑结构的一部分的顶部，并且所述陶瓷环的厚度受控制以在所述陶瓷环与所述等离子体阻挡网筛之间提供间隙。8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述陶瓷环包含具有在0.0001至0.1的范围内的损耗角正切值的材料。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体分配设备还进一步限定气体通道，所述气体通道从所述气体分配设备周边延伸到限定在所述气体分配设备的所述第二侧而不在所述气体分配设备的所述第一侧的多个第三孔隙，使得引入所述气体通道中的工艺气体出现在所述气体分配设备的所述第二侧上。10.一种等离子体处理腔室，所述等离子体处理腔室包括：工件保持器；以及平面电极；所述平面电极跨其中心区域限定以一定厚度分开的平行且相对的第一平面表面和第二平面表面，所述第二平面表面设置为面对所述工件夹具工件保持器，所述平面电极限定从其中穿过的多个孔隙，其中所述孔隙中的每者的特征为：第一孔隙部分，所述第一孔隙部分限定孔轴以及垂直于所述孔轴的第一孔隙较短侧向尺寸，所述第一孔隙部分从所述第一平面表面延伸穿过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：限定第二孔隙较短侧向尺寸，所述第二孔隙较短侧向尺寸小于所述第一孔隙较短侧向尺寸，并且从所述第二平面表面延伸穿过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轴向邻接，以使所述孔隙为从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·Q·特兰，S·朴，Z·翁，D·卢博米尔斯基，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US