产生中性粒子束装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种产生中性粒子束装置包括射频电源、平面螺旋型射频线圈、反应腔体、放置芯片的载片台、法拉第屏蔽栅、等离子源、上网板及中网板。还公开一种产生中性粒子束方法。根据本发明专利技术提供的产生中性粒子束装置及方法，解决了等离子体刻蚀中静电损伤的问题，减弱了加工过程中产生的辐照损伤，提高了工艺精度和器件性能，可满足集成电路制造中不断精细化低损伤的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路、微电子机械系统(MEMS)、太阳能等薄膜及体材料表面工艺的微细加工
，特别涉及一种。
技术介绍
产品集成度高、精细化、高效率、低成本一直是集成电路等微细加工制造业发展的直接动力。自1970年以来，器件制造首先开始使用等离子体工艺，这使得等离子体工艺技术成为大规模集成电路(LSI)等工业领域微细加工的关键技术。目前，刻蚀、离子注入、清洗、沉积等等离子体工艺技术，广泛地应用在超大规模集成电路的制造工艺中。等离子体工艺技术，主要用于Si02、SixNy等介质薄膜、Si、GaAs等半导体薄膜和Al、Cu等金属薄膜的微细加工，该技术是唯一能有效的精确控制各种材料尺寸到亚微米级尺寸大小，且具有极高重复性的工艺技术。然而，随着器件特征尺寸的缩小，在亚微米级尺寸以下的微细加工中，等离子体工艺技术，须要解决加工材料和器件损伤的课题。特别是刻蚀工艺存在一系列的问题。等离子体刻蚀工艺，须要解决高均勻性、高选择比和深宽比的同时，满足高刻蚀率、较低损伤的要求，在此过程中，容易产生静电损伤、离子轰击损伤、紫外光和X光子造成的辐照损伤、电子阴影效应等主要问题。等离子体损伤等问题，会影响刻蚀精度及器件性能，造成原子位移、非定域晶格、 悬空键，以及阈值电压漂移、跨导退化、结漏电增加等现象。这些问题随着器件特征尺寸的减小变得愈加突出，特别是在IOnm以下的精确刻蚀极为困难。因此，集成电路的精细化对工艺与设备提出了更高的要求，而传统的等离子体工艺设备，难以满足进一步精细化加工的要求。中性粒子工艺技术是一种可以解决微细加工中材料与器件损伤等问题的方法。该技术采用生成中性粒子束的方法，很好解决了等离子体刻蚀中静电损伤，减弱了辐照损伤等问题，提高了工艺精度和器件性能，满足集成电路制造中不断精细化的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种解决等离子体刻蚀中静电损伤的问题，减弱加工过程中产生的辐照损伤的。根据本专利技术的一个方面，提供一种产生中性粒子束装置，包括射频电源、平面螺旋型射频线圈、反应腔体、放置芯片的载片台、法拉第屏蔽栅、等离子源、上网板及中网板，所述射频电源与所述平面螺旋型射频线圈连接，所述法拉第屏蔽栅上方设置有所述平面螺旋型射频线圈，所述上网板、等离子源和所述载片台设置在所述反应腔体内部，所述上网板设置在所述等离子源上方，所述等离子源和所述载片台之间设置有中网板，所述中网板、上网板分别连接一直流偏压，载片台连接一个射频偏压。进一步地，所述平面螺旋型射频线圈是螺旋形状或呈环状。进一步地，所述平面螺旋型射频线圈的截面为矩形，其宽和高分别为0 100mm， 管状直径为0 50mm，壁厚为0 10mm。 进一步地，所述射频电源频率范围0 100GHz、功率范围0 100000W、电压0 100000V。进一步地，所述直流偏压电压范围0 +10000V，-10000 OV ；所述直流偏压的电流范围0 100A ；所述直流偏压的功率范围0 10000W。进一步地，所述中网板设置有网孔。进一步地，所述网孔的直径为0. 1 50mm ；所述中网板的直径为20-5000mm。进一步地，所述装置底部的排气口位于底部中心。进一步地，所述上网板、中网板的材料采用石墨、碳纤维、碳化硅或钼。根据本专利技术的另一个方面，提供一种中性粒子束的控制方法包括 在所述上网板加载一直流偏压，使离子加速；在所述中网板加载一直流偏压，使所述离子加速向所述中网板运动，从而将离子进行电中和，形成中性粒子束。进一步地，该方法还包括在载片台上，加载射频偏压电源，调节待处理芯片表面中性粒子的密度分布。根据本专利技术提供的，解决了等离子体刻蚀中静电损伤的问题，减弱了加工过程中产生的辐照损伤，提高了工艺精度和器件性能，可满足集成电路制造中不断精细化低损伤的要求。附图说明图1是本专利技术实施例提供的产生中性粒子束装置；本专利技术目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施例方式如图1所示，本专利技术实施例提供的产生中性粒子束装置，其包括石英盖板101、反应腔体102、芯片104的载片台103、平面螺旋型射频线圈122、射频电源121、直流电源124、 125、上网板127、中网板123、法拉第屏蔽栅126、偏压电源128、等离子源131、进气口 111 及排气口 112。射频电源121与平面螺旋型射频线圈122连接。法拉第屏蔽栅126上方设置有平面螺旋型射频线圈122。上网板127设置在等离子源上方。等离子源131和载片台 103之间设置有中网板123。中网板123、上网板127分别连接一直流偏压。载片台103连接一个射频偏压电源128。上网板127、中网板123的材料可采用石墨、碳纤维碳化硅或钼等材料。其中，射频电源121具有脉冲调整功能，可以调节脉冲频率、控制等离子体的形成时间，以及粒子密度、调节中性化率和中性粒子密度分布。射频电源频率范围0 100GHz、 功率范围0 100000W、电压0 100000V。直流电源124和直流电源125产生直流偏压，直流偏压电压范围0 +10000V, -10000 OV ；直流偏压的电流范围0 100A ；所述直流偏压的功率范围0 IOOOOff0在中网板123加上偏压电源作用是，由于有一定的等离子体中带电离子穿过小孔时未被中性化，偏压电源调节中性粒子束中未被中性化的离子。中网板123上有非常多的网孔，离子通过网孔时，促使离子中和，提高中性化效率。网孔的直径为0. l-50mm。优选的，网孔的直径为0. l_3mm。 在一定真空条件下，工艺气体从进气口 111进入反应腔体102上部后，在平面螺旋型射频线圈122上加载射频功率，通过法拉第屏蔽栅126，使工艺气体在射频电源121的激发下，在反应腔体102上部产生等离子体131。在等离子体气氛中产生有离子、游离基、分子、原子等。正负离子通过加载在上网板127上的直流电源124产生的直流偏压进行加速， 通过中网板123增加能量并实现离子中性化，调节直流偏压的正负电极，可以使不同极性的离子中性化。当中网板123上加有正的电压时，反应腔体102负离子会在电场的作用下加速向网板运动，并在运动中增加能量。当离子运动到石墨网板的小孔中时，会与孔壁发生碰撞获得电子，进行电中和，形成中性粒子束132。中性粒子束对放在载片台103上的芯片104进行处理，实现刻蚀作用。排气口 112的抽速(抽速范围在100-5000 L/s)，直接影响离子中性化的条件和中性粒子运动的速度。根据本专利技术提供的，有效解决了等离子体刻蚀中静电损伤的问题，减弱了加工过程中产生的辐照损伤，提高了工艺精度和器件性能，可满足集成电路制造中不断精细化低损伤的要求。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种产生中性粒子束装置，其特征在于，包括射频电源、平面螺旋型射频线圈、反应腔体、放置芯片的载片台、法拉第屏蔽栅、等离子源、上网板及中网板、直流电源，所述射频电源与所述平面螺旋型射频线圈连接，所述法拉第屏蔽栅上方设置有所述平面螺旋型射频线圈，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种产生中性粒子束装置，其特征在于，包括：射频电源、平面螺旋型射频线圈、反应腔体、放置芯片的载片台、法拉第屏蔽栅、等离子源、上网板及中网板、直流电源，所述射频电源与所述平面螺旋型射频线圈连接，所述法拉第屏蔽栅上方设置有所述平面螺旋型射频线圈，所述上网板、等离子源和所述载片台设置在所述反应腔体内部，所述上网板设置在所述等离子源上方，所述等离子源和所述载片台之间设置有中网板，所述中网板、上网板分别连接一直流偏压，载片台连接一个射频偏压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：席峰，李勇滔，李楠，张庆钊，夏洋，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11