蚀刻设备和使用该蚀刻设备的蚀刻方法技术

提供了一种蚀刻设备和蚀刻方法。所述蚀刻方法包括：将基底装载到工艺腔室中，其中，工艺腔室包括第一腔室部和第二腔室部，并且基底被装载到第二腔室部中；将高密度气体等离子体供应到第一腔室部；使用高密度气体等离子体的至少一部分将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部；将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面；以及将偏压施加到基底以加速超低电子温度等离子体的离子和电子中的至少一种，以与基底碰撞。以与基底碰撞。以与基底碰撞。

【技术实现步骤摘要】
蚀刻设备和使用该蚀刻设备的蚀刻方法
[0001]该专利申请要求2022年5月30日提交的第10
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2022
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0065827号韩国专利申请以及2022年10月05日提交的第10
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2022
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0127017号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。


[0002]本公开在这里涉及一种蚀刻设备和蚀刻方法，更具体地，涉及一种使用超低电子温度等离子体的蚀刻设备和蚀刻方法。

技术介绍

[0003]等离子体是由正离子、负离子、电子、激发原子、分子和高化学活性自由基构成的离子化气体，并且因为在电学和热学上具有与普通气体的性质非常不同的性质也被称为材料的第四种状态。由于这种等离子体包含离子化气体，因此使用电场或磁场将等离子体加速或等离子体进行化学反应以在晶圆或基底上执行清洁、蚀刻或沉积，并且因此在半导体制造工艺中非常有用。
[0004]最近，在半导体制造工艺中，正在使用产生高密度气体等离子体的等离子体产生装置。产生等离子体的等离子体模块的代表性示例包括各种等离子体模块，诸如使用射频的电容耦合等离子体(CCP)模块、电感耦合等离子体(ICP)模块等。
[0005]在使用等离子体的蚀刻工艺中，由于顺序地执行吸附自由基的吸附工艺和解吸蚀刻靶的解吸工艺，并且在吸附工艺和解吸工艺中使用的气体的类型彼此不同，因此还会在两个工艺之间执行“吹扫工艺”。

技术实现思路

[0006]本公开提供了一种蚀刻方法和蚀刻设备，其中，在解决了对基底的特定材料层造成物理损坏和电气损坏的局限性的同时，在蚀刻工艺中省略了吹扫工艺，从而减少工艺时间。
[0007]本公开还提供了一种蚀刻方法和蚀刻设备，其中，在其中执行蚀刻工艺的等离子体腔室中产生超低电子温度等离子体，以更快速地进行吸附工艺，从而减少工艺时间。
[0008]本专利技术的目的不限于上述目的，而是本领域技术人员从下面的描述中将清楚地理解这里未描述的其他目的。
[0009]专利技术构思的实施例提供了一种蚀刻设备，该蚀刻设备包括：第一腔室部，在第一腔室部中产生高密度气体等离子体；第二腔室部，在第二腔室部中产生超低电子温度等离子体；基底，设置在第二腔室部中，并且施加到基底的电压是可调整的(能够调整的)；以及多个栅格，在第一腔室部与第二腔室部之间，其中，多个栅格被构造为：使多个栅格的电位低于超低电子温度等离子体的电位，使得高能电子穿过栅格并且低能电子被栅格阻挡，基底上的等离子体电位小于第一腔室部的等离子体电位，并且调整施加到多个栅格的电压，以加速电子或离子或者阻挡电子或离子(加速或者阻挡电子或离子)。
[0010]在专利技术构思的实施例中，一种蚀刻方法包括：将基底装载到工艺腔室中，其中，工艺腔室包括第一腔室部和第二腔室部，并且基底被装载到第二腔室部中；将高密度气体等离子体供应到第一腔室部；使用高密度气体等离子体的至少一部分将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部；将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面；以及将偏压施加到基底以加速超低电子温度等离子体的离子和电子中的至少一种，以与基底碰撞。
[0011]在专利技术构思的实施例中，一种蚀刻方法包括：将基底装载到工艺腔室中，其中，工艺腔室包括第一腔室部和第二腔室部，并且第一栅格、第二栅格和第三栅格设置在第一腔室部与第二腔室部之间；将高密度气体等离子体供应到第一腔室部；通过第一栅格阻挡高密度气体等离子体的低能电子和负离子；通过第二栅格阻挡高密度气体等离子体的正离子；通过第一栅格与第二栅格之间的电位差加速高密度气体等离子体的高能电子；通过第三栅格阻挡第二腔室部的超低电子温度等离子体向第一腔室部移动；使高密度气体等离子体的高能电子穿过第一栅格、第二栅格和第三栅格以与第二腔室部的中性气体碰撞，从而产生超低电子温度等离子体；将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面上；以及将偏压施加到基底以加速超低电子温度等离子体的离子和电子中的至少一种，以与基底碰撞。
[0012]其他实施例的具体内容包括在详细描述和附图中。
附图说明
[0013]包括附图以提供对专利技术构思的进一步理解，并且附图被并入该说明书中并构成该说明书的一部分。附图示出了专利技术构思的实施例，并且与描述一起用于解释专利技术构思的原理。在附图中：
[0014]图1是根据实施例的蚀刻设备的剖视图；
[0015]图2是示出根据实施例的图1的部分P的放大图；
[0016]图3是根据实施例的蚀刻设备的放大图；
[0017]图4是根据实施例的蚀刻设备的放大图；
[0018]图5A是示出根据实施例的蚀刻方法的流程图；
[0019]图5B是示出根据实施例的蚀刻方法的流程图；
[0020]图5C是示出根据实施例的蚀刻方法的流程图；
[0021]图5D是示出根据实施例的蚀刻方法的流程图；
[0022]图6A和图6B是示出根据实施例的使用超低电子温度等离子体的蚀刻方法的示例的视图；以及
[0023]图7是示出根据实施例的蚀刻方法的流程图。
具体实施方式
[0024]在下文中，将参照附图详细描述专利技术构思的实施例。
[0025]在专利技术构思的实施例中提出了一种用于在半导体元件的制造期间蚀刻半导体基底和形成在半导体基底上的层的方法和设备。
[0026]例如，在蚀刻中，在将自由基吸附到蚀刻靶材料的表面上(吸附工艺)之后，离子或电子可以与吸附有自由基的蚀刻靶材料碰撞，以被去除(解吸工艺)。然后，可以重复地执行
上述工艺，从而以原子单位逐步蚀刻待处理的层(在下文中，被称为处理层)。
[0027]在蚀刻中，可以使用离子轰击对蚀刻靶给予物理冲击。在这种情况下，可以使用具有约1.0eV或更低的非常低的电子温度的等离子体(超低电子温度等离子体)。在使用离子的蚀刻中，当在基底上产生超低电子温度等离子体时，可以在基底上产生非常低的鞘层电位(sheath potential)。在这种情况下，可以降低用于轰击基底的能量，因此，离子轰击不会对表面产生不必要的影响。在超低电子温度等离子体中，电子温度可以是低的，因此，不会发生若干不必要的化学反应。当在超低电子温度等离子体中将脉冲电压施加到基底时，可以快速地执行蚀刻工艺而不会由于离子轰击而损坏基底。
[0028]在下文中，在专利技术构思的实施例中，当处理层被解吸时，由于使用超低电子温度等离子体，因此可以使蚀刻靶材料的结构变形最小化，并且也由于在等离子体内快速地执行吸附，因此可以减少吸附时间以减少工艺时间并使电特性的变化最小化。
[0029]图1是根据实施例的蚀刻设备的剖视图。
[0030]参照图1，提供了蚀刻设备1。蚀刻设备1可以蚀刻各种靶。例如，蚀刻设备1可以蚀刻基底或掩模。也就是说，蚀刻设备1可以是用于蚀刻基底或掩模的一个表面以在该一个表面上形成图案的设备。
[0031]蚀刻设备1可以包括工艺腔室CB、栅格(grid)GR、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蚀刻设备，所述蚀刻设备包括：第一腔室部，在第一腔室部中产生高密度气体等离子体；第二腔室部，在第二腔室部中产生超低电子温度等离子体；基底，设置在第二腔室部中，并且施加到基底的电压是可调整的；以及多个栅格，在第一腔室部与第二腔室部之间，其中，所述多个栅格被构造为：使所述多个栅格的电位低于超低电子温度等离子体的电位，使得高能电子穿过栅格并且低能电子被栅格阻挡，基底上的等离子体电位小于第一腔室部的等离子体电位，并且调整施加到所述多个栅格的电压以加速电子或离子或者阻挡电子或离子。2.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，调整施加到基底的电压以调节入射到基底上的离子或电子的能量。3.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，将脉冲电压施加到基底以省略吹扫工艺。4.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，超低电子温度等离子体包括具有1.0eV或更低的电子温度的电子。5.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，将0V的偏压施加到基底，使得自由基被吸附到基底上。6.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，所述多个栅格包括：第一栅格，被构造为阻挡低能电子；以及第二栅格，被构造成加速电子，其中，电子通过第一栅格的电位与第二栅格的电位之间的差来加速。7.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，所述多个栅格包括：第一栅格，被构造为阻挡低能电子和负离子；第二栅格，被构造为阻挡正离子且加速电子；以及第三栅格，被构造为阻挡第二腔室部的超低电子温度等离子体被引入到第一腔室部中。8.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，超低电子温度等离子体的电位与基底的电位之间的差小于超低电子温度等离子体的电子温度的十倍。9.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中，超低电子温度等离子体的电位与基底的电位之间的差为5.0V或更小。10.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，基底被构造为通过基底的至少一部分施加0V的偏压，以在基底的表面上吸附自由基。11.一种蚀刻方法，所述蚀刻方法包括以下步骤：将基底装载到工艺腔室中，其中，工艺腔室包括第一腔室部和第二腔室部，并且基底被装载到第二腔室部中；将高密度气体等离子体供应到第一腔室部；使用高密度气体等离子体的至少一部分将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部；将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面；以及将偏压施加到基底以加速超低电子温度等离子体的离子和电子中的至少一种，以与基底碰撞。
12.如权利要求11所述的蚀刻方法，其中，将超低电子温度等离子体供应到第二腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑进旭，郑智原，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：