用于等离子体加工的方法和装置制造方法及图纸

在实施例中，一种等离子体加工系统包括真空室、被配置为对要加工的衬底进行固持的衬底固持器，其中，该衬底固持器设置在该真空室中。该系统进一步包括设置在该衬底固持器的外围区域上方的电子源，该电子源被配置为朝向该衬底固持器的外围区域生成电子束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于等离子体加工的方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月30日提交的美国临时申请号62/724,865和于2018年12月17日提交的美国临时申请号16/221,918的权益，这些美国临时申请特此通过援引并入本文。
本专利技术总体上涉及等离子体加工，并且在具体实施例中涉及一种用于等离子体加工的方法和装置。
技术介绍
近几十年来，等离子体加工在许多行业中得到了广泛应用。例如，等离子体工艺通常用于对材料的沉积或去除，包括对在微电子电路、平板显示器或其他显示器、太阳能电池、微机电系统等的制造中所采用的薄层的沉积或刻蚀。半导体器件的制造涉及包括在衬底上形成、图案化和去除多个材料层的一系列技术。为了实现当前和下一代半导体器件的物理和电气规格，对于各种图案化工艺，期望能够在维持结构完整性的同时减小特征尺寸的加工流程。从历史上看，已经利用微细加工在一个平面上创建晶体管，并在上方形成接线/金属化层，并且因此，这被表征为二维(2D)电路或2D制作。虽然微缩(Scaling)工作已经极大地增加了2D电路中每单位面积的晶体管数量，但是随着微缩进入纳米级半导体器件制作节点，微缩工作也将面临更大的挑战。随着器件结构的致密化和竖直发展，对精确材料加工的期望变得越来越迫切。在等离子体工艺中，选择性、轮廓控制、膜保形性和均匀性之间的权衡可能难以管理。因此，期望将加工条件隔离和控制为对于刻蚀和沉积方案最佳的设备和技术，以便精确地操纵材料并且满足先进的微缩挑战。对于每一代半导体技术，不仅必须使得能够精确地操纵材料，而且还必须在整个半导体晶圆上维持足够的均匀性。特别地，边缘处的特征必须与晶圆中心处的特征在外观和功能上相似。如果整个晶圆上的这种变化太大，则必须丢弃在晶圆边缘处形成的芯片，从而大大降低了工艺良品率。等离子体工艺通常用于制造半导体器件。例如，等离子体刻蚀和等离子体沉积是半导体器件制作期间的常见工艺步骤。由于在半导体制造时使用的晶圆尺寸较大，例如，300mm，因此在等离子体加工期间控制整个晶圆变化是具有挑战性的。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种等离子体加工系统包括真空室、被配置为对要加工的衬底进行固持的衬底固持器，其中，该衬底固持器设置在该真空室中。该系统进一步包括设置在该衬底固持器的外围区域上方的电子源，该电子源被配置为朝向该衬底固持器的外围区域生成电子束。根据本专利技术的替代性实施例，一种加工方法包括将要加工的衬底放置在衬底固持器上，该衬底固持器设置在真空室内，其中，该衬底包括被外围区域包围的中心区域。将包括弹道电子的电子束从电子源朝向该外围区域引导。根据本专利技术的替代性实施例，一种等离子体系统的电子生成装置包括围绕中心部分设置的边缘电极部分。该边缘电极部分包括大于该中心部分的直径的内径、小于该内径的厚度、设置在该内径与外径之间的第一导电区域、以及用于将直流(DC)电源耦合到该第一导电区域的第一电耦合部件。该边缘电极部分还包括外表面，该外表面被配置为暴露于该等离子体系统的等离子体并且被配置为生成电子。附图说明为了更完整地理解本专利技术和其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：图1是包括DC偏置边缘电极的等离子体加工装置的实施例的示意图；图2是表面上的示例性电子刺激化学反应的图示；图3是半导体晶圆上的示例性最边缘区域的图示；图4A是在半导体晶圆的中心部分中对孔进行刻蚀的示例性图示；图4B是在半导体晶圆的最边缘区域中对孔进行刻蚀的示例性图示；图4C是在存在电子束的情况下在半导体晶圆的最边缘部分中对孔进行刻蚀的示例性图示；图5是包括边缘电极的上电极组件的实施例的平面图图示；图6是包括边缘电极和中心电极的上电极组件的替代性实施例的平面图图示；图7是包括边缘电极和中心电极的上电极组件的另一实施例的平面图图示；图8是其中边缘电极受掩模保护的经掩蔽的上电极组件的实施例的示意性正视截面图；图9展示了受电介质保护的边缘电极的电子束的示例性动态；图10是包括边缘电极和中心电极的受保护的上电极组件的实施例的示意性正视截面图；图11A是对等离子体加工装置中的边缘电极、中心电极和衬底固持器的独立偏置的示意性图示；图11B是等离子体加工装置中的边缘电极、中心电极和衬底固持器的偏置配置的一些实施例的表；图12是等离子体加工装置的实施例的示意图，该等离子体加工装置通过上电极组件进行气体供应并且包括DC偏置边缘电极；图13是包括边缘电极和中心电极以及用于气体供应的导管的上电极组件的实施例的平面图图示；图14是包括边缘电极和中心电极以及用于气体供应的导管的受保护的上电极组件的实施例的示意性正视截面图；以及图15是包括在主等离子体真空室外部的电子源的等离子体系统的实施例的示意性图示。除非另外指示，否则不同图中的对应数字和符号通常指代对应的部分。绘制图以清楚地展示实施例的相关方面，并且这些图不一定按比例绘制。此外，各个图中的气体导管的数量、尺寸和位置并非反映在实际中气体导管的数量、尺寸和位置，而仅旨在说明相关概念。具体实施方式为了提高等离子体加工期间的制造良品率，本专利技术的实施例披露了一种等离子体加工工具和方法，在该方法中，在覆盖晶圆外围区域的电极组件的外围区域中选择性地生成电子束。在等离子体加工期间可以选择性地同时或依次地施加电子束，以改变该外围区域中晶圆表面的反应性，这有助于减轻晶圆的中心区域中的器件与晶圆的外围区域中的器件之间的变化。将使用图1至图3来描述实施例等离子体加工装置。将使用图4A至图4C来讨论加工工具的说明性应用。将使用图5至图8以及图10来描述可以在图1的等离子体工具中使用的上电极组件的实施例。将使用图12来描述另一实施例等离子体加工装置。将使用图13至图14来描述可以在图12的等离子体工具中使用的上电极组件的实施例。将使用图15来描述电子源在主等离子体真空室外部的实施例。图1是包括DC偏置边缘电极的等离子体加工装置的实施例的示意图。在该实施例中，等离子体加工装置100包括加工室105(例如，真空室)、气体输入系统110、衬底固持器115和上电极组件120以及线圈125。气体输入系统110将工艺气体提供到加工室105中。气体输入系统110可以包括多个输入，并且可以将不同的气体输入到加工室105中。在实施例中，向线圈125施加射频(RF)偏置，从而在加工室105的区域130中生成电感耦合等离子体(ICP)。在其他实施例中，等离子体可以被生成为电容耦合等离子体(CCP)、微波等离子体或通过其他方法生成的等离子体。工件或衬底135(例如，半导体晶圆)可以放置在衬底固持器115上。在实施例中，可以通过匹配网络137向衬底固持器115和衬底135施加RF偏置。另外，可以在衬底135周围放置聚焦环139。在一些实施例中，等离子体工艺可以是刻蚀工艺，诸如反应离子刻蚀(RIE)工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体加工系统，包括：/n真空室；/n衬底固持器，该衬底固持器被配置为对要加工的衬底进行固持并且设置在该真空室中；以及/n设置在该衬底固持器的外围区域上方的电子源，该电子源被配置为朝向该衬底固持器的外围区域生成电子束。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180830 US 62/724,865;20181217 US 16/221,9181.一种等离子体加工系统，包括：
真空室；
衬底固持器，该衬底固持器被配置为对要加工的衬底进行固持并且设置在该真空室中；以及
设置在该衬底固持器的外围区域上方的电子源，该电子源被配置为朝向该衬底固持器的外围区域生成电子束。


2.如权利要求1所述的系统，其中，该电子源包括耦合到直流(DC)供应节点的边缘电极。


3.如权利要求2所述的系统，其中，该边缘电极的内半径与该边缘电极的宽度之比在10:1到150:1之间变化。


4.如权利要求2所述的系统，其中，该边缘电极被电介质材料覆盖。


5.如权利要求2所述的系统，进一步包括设置在该衬底固持器的中心区域上方的中心电极，该中心电极设置在该边缘电极内。


6.如权利要求5所述的系统，其中，该中心电极包括掺杂的半导体材料。


7.如权利要求1所述的系统，其中，该系统被配置为使用电感工艺或电容工艺在该真空室内生成等离子体。


8.如权利要求1所述的系统，其中，该电子源包括被配置为耦合到外部电子源的出口。


9.一种使用如权利要求1所述的系统对半导体衬底进行加工的方法，该方法包括：
将该半导体衬底放置在该衬底固持器上方；以及
在该真空室中对该半导体衬底进行加工。


10.一种加工方法，包括：
将要加工的衬底放置在衬底固持器上，该衬底固持器设置在真空室内，该衬底包括被外围区域包围的中心区域；以及
将包括弹道电子的电子束从电子源朝向该外围区域引导。


11.如权利要求10所述的方法，其中，引导该电子束包括对设置在该外围区域上方的边缘电极施加第一直流脉冲。


12.如权利要求10所述的方法，其中，该电子源包括设置在该外围区域上方的边缘电极和设置在该中心区域上方的中心电极。


13.如权利要求12所述的方法，其中，引导该电子束包括：
在该边缘电极上施加直流脉冲序列、在该中心电极上施加高频偏置并在该衬底固持器上施加低频偏置；
在该边缘电极上施加第一直流脉冲序列、在该中心电极上施加高频偏置和第二直流脉冲序列并在该衬底固持器上施加低频偏置；
在该边缘电极上施加第一直流脉冲序列、在该中心电极上施加高频偏置和第二直流脉冲序列并在该衬底固持器上施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·文特泽克，阿洛科·兰詹，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP