用于半導(dǎo)體制造的內(nèi)部等離子體格柵的制作方法
【專利摘要】本文所公開的實(shí)施方式涉及用于半導(dǎo)體制造的內(nèi)部等離子體格柵，具體涉及蝕刻半導(dǎo)體襯底的改進(jìn)的方法和裝置。等離子體格柵被定位在反應(yīng)室中以將所述室分成上部和下部子室。等離子體格柵可以具有特定的高寬比的槽，從而允許某些物質(zhì)從上部子室通到下部子室。在某些情況下，在上部子室中產(chǎn)生電子-離子等離子體。通過格柵到下部子室的電子當(dāng)它們通過時(shí)被冷卻。在某些情況下，這導(dǎo)致在下部子室中的離子-離子等離子體。下部子室的等離子體與上部子室中的等離子體相比具有較低的電子密度，較低的電子有效溫度和較高的負(fù)離子：正離子比率。該公開的實(shí)施方式可能會導(dǎo)致具有良好的中心到邊緣的均勻性、選擇性、輪廓角和Iso/密加載的蝕刻工藝。
【專利說明】用于半導(dǎo)體制造的內(nèi)部等離子體格柵 相關(guān)申請的交叉引用 本申請要求于2013年6月12日提交的，名稱為"INTERNAL PLASMA GRID FOR SEMICONDUCTOR FABRICATION"的美國專利申請No. 14/082, 009的優(yōu)先權(quán)，該專利申 請 No. 14/082, 009 要求于 2013 年 4 月 5 日提交的，名稱為 "INTERNAL PLASMA GRID FOR SEMICONDUCTOR FABRICATION"的美國臨時(shí)申請No. 61/809, 246的優(yōu)先權(quán)，每一個(gè)其全部內(nèi) 容通過引用并入本文，并用于所有目的。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及用于半導(dǎo)體制造的內(nèi)部等 離子體格柵。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體生產(chǎn)中經(jīng)常采用的一個(gè)操作是蝕刻操作。在蝕刻操作中，從部分制造的 集成電路部分地或全部地去除一種或多種材料。等離子體蝕刻被經(jīng)常使用，特別是在涉及 的幾何形狀是小的，使用高高寬比的，或者需要精確圖案轉(zhuǎn)移的情況下。
[0003] 通常，等離子體包含電子、正離子和負(fù)離子、和一些自由基。自由基、正離子和負(fù)離 子與襯底相互作用以蝕刻在襯底上的特征、表面和材料。在蝕刻處理過程中，室線圈執(zhí)行與 在變壓器中的初級線圈的功能類似的功能，而等離子體執(zhí)行與在變壓器中的次級線圈的功 能類似的功能。
[0004] 隨著從平面晶體管結(jié)構(gòu)發(fā)展到3D晶體管結(jié)構(gòu)(如邏輯器件的FinFET柵結(jié)構(gòu))，等 離子體蝕刻工藝需要越來越精確和均勻以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)物。除其他因素外，等離子體蝕刻 工藝尤其應(yīng)具有良好的選擇性、輪廓角、Iso/密加載、和整體均勻性。
[0005] 蝕刻工藝在被蝕刻的材料和保留的材料之間具有良好的選擇性是有益處的。在 FinFET柵極結(jié)構(gòu)的背景下，這意味著應(yīng)該有被蝕刻的柵極對其它暴露部件(如氮化硅掩模） 的良好的選擇性。輪廓角被測量為最近蝕刻(大致垂直)的側(cè)壁與水平面之間的夾角。在許 多應(yīng)用中，理想的輪廓角為90度，產(chǎn)生垂直蝕刻開口。有時(shí)，局部晶片上的特征密度可影響 蝕刻工藝。例如，其中特征是致密的晶片區(qū)域與其中特征是較隔離的晶片的區(qū)域相比可有 所不同地蝕刻(例如，蝕刻更快、更慢、更各向同性、更各向異性等)。由于特征密度的變化產(chǎn) 生的差異被稱為Ι/D加載。在制造過程中將這些差異最小化是有益處的。除了滿足這些和 潛在的其它器件特定的要求，蝕刻工藝往往還需要在襯底的整個(gè)表面一致地執(zhí)行(例如，從 半導(dǎo)體晶片的中心到邊緣蝕刻特性應(yīng)該是一致的)。
[0006] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在蝕刻先進(jìn)的結(jié)構(gòu)(如FinFET柵極)時(shí)難以實(shí)現(xiàn)多個(gè)目的，例如上面那些 所闡述的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本文公開的是用于在半導(dǎo)體器件的制造過程中蝕刻半導(dǎo)體襯底和在其上形成的 層的各種方法和裝置。本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)方面提供了用于蝕刻襯底上的特征的裝 置。所述裝置可包括：室，其限定可以提供等離子體的內(nèi)部；襯底支架，其用于在蝕刻過程 中支撐在所述室中的襯底；等離子體發(fā)生器，其用于在所述室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；以及格柵， 其將所述等離子體室的所述內(nèi)部分成靠近所述等離子體發(fā)生器的上部子室和靠近所述襯 底支架的下部子室，其中所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少約1/6,并且其 中，所述格柵包括基本上徑向向外地延伸的多個(gè)槽，該多個(gè)槽在所述等離子體在所述室中 產(chǎn)生時(shí)基本上防止在所述格柵中形成感應(yīng)電流。
[0008] 該裝置還可以包括控制器，該控制器被設(shè)計(jì)或配置為在導(dǎo)致在所述上部子室產(chǎn)生 上部區(qū)域等離子體和在所述下部子室中產(chǎn)生下部區(qū)域等離子體的條件下在所述室中產(chǎn)生 所述等離子體，其中，所述下部區(qū)域等離子體中的有效電子溫度為約leV或更低，并且低于 所述上部區(qū)域等離子體中的有效電子溫度，并且其中，所述下部區(qū)域等離子體中的電子密 度為約5 X 109厘米3或更低，并且低于所述上部區(qū)域等離子體中的電子密度。所述控制器 可被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成施加偏置到格柵和/或所述襯底支架。所述控制器還可被設(shè)計(jì) 或配置為將蝕刻劑氣體輸送到所述室。在一些情況下，所述控制器被設(shè)計(jì)或配置為在所述 等離子體蝕刻所述襯底的同時(shí)在所述室中提供小于約2000毫乇的壓強(qiáng)。但是，在一些情 況下，所述控制器被設(shè)計(jì)或配置為在蝕刻過程中在所述室中提供較小的壓強(qiáng)，例如小于約 200毫乇的壓強(qiáng)。在其他情況下，所述控制器可被設(shè)計(jì)或配置為在所述反應(yīng)室中保持介于 約1-20毫乇之間的壓強(qiáng)，或介于5-20毫乇之間的壓強(qiáng)。所述控制器還可被設(shè)計(jì)或配置為 在下部子室中產(chǎn)生離子-離子等離子體的條件的組合。
[0009] 在某些實(shí)施方式中，格柵可以具有介于約1-50毫米之間，或介于約5-20毫米之間 的平均厚度。所述格柵中的槽通常具有在介于約〇. 3-5之間，介于約0. 5-2之間，或介于約 1-4之間的高寬比。所述槽通常布置成使得它們徑向向外地延伸。方位角相鄰槽有時(shí)分隔 至少約15度。在這些或其它情況下，方位角相鄰槽可以分隔不超過約60度，例如不超過約 50度。
[0010] 在某些實(shí)施方式中的等離子體發(fā)生器包括設(shè)置在室的天花板上方的線圈。在一些 實(shí)施方式中，襯底支架是靜電卡盤。各種其它元件可被包括在裝置中。例如，該裝置還可以 包括處理氣體入口。此外，該裝置可以包括真空連接件。
[0011] 在公開的實(shí)施方式的另一個(gè)方面，提供了一種用于處理半導(dǎo)體襯底的系統(tǒng)。該系 統(tǒng)可包括真空傳輸模塊；在所述真空傳輸模塊中的智能機(jī)械；連接到所述真空傳輸模塊的 多個(gè)站；以及具有處理器的控制器；其中，所述多個(gè)站中的至少一個(gè)包括限定可以提供等 離子體的內(nèi)部室；襯底支架，其用于在蝕刻過程中支撐在所述室中的所述襯底；等離子發(fā) 生器，其用于在所述室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；以及格柵，其將所述等離子體室的所述內(nèi)部分成靠 近所述等離子體發(fā)生器的上部子室和靠近所述襯底支架的下部子室；其中所述上部子室的 高度是所述下部子室的高度的至少約1/6 ;并且其中，所述格柵包括基本上徑向向外地延 伸的多個(gè)槽，該多個(gè)槽在所述等離子體在所述室中產(chǎn)生時(shí)基本上防止在所述格柵中形成感 應(yīng)電流。
[0012] 在各種實(shí)施方式中，所述站與所述真空傳輸模塊中的面（facets)接口。在每個(gè)面 中可以有多個(gè)傳感器。
[0013] 在本文中的實(shí)施方式的另一個(gè)方面，公開了與半導(dǎo)體蝕刻裝置一起使用的格柵， 該格柵包括具有與用于半導(dǎo)體器件制造的標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體襯底的直徑基本上相同的直徑的 板；以及在板中基本徑向向外延伸的多個(gè)槽，以在當(dāng)該板被暴露于等離子體時(shí)基本上防止 在所述板中形成感應(yīng)電流；其中所述槽的高寬比是介于約0. 3-5之間。
[0014] 當(dāng)所述格柵放置在半導(dǎo)體蝕刻裝置的處理室中時(shí)，將所述處理室分成上部子室和 下部子室，并且暴露于在所述上部子室中產(chǎn)生的等離子體，運(yùn)行所述格柵以在所述下部子 室保持至多為上部子室的上部電子密度的約ι/ll的下部電子密度。在一些實(shí)施方式中，所 述格柵可以運(yùn)行，以維持至多為所述上部電子密度的約1/101的所述下部電子密度。在許 多情況下，標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體襯底的直徑為約200毫米、300毫米或450毫米。方位角相鄰槽可 以分隔至少約10°。所述方位角相鄰槽也可以分隔不超過約60°。在一些實(shí)施方式中，所 述格柵是由金屬制成的。在其他情況下，所述格柵由絕緣材料制成。在某些情況下，所述格 柵可以包括金屬和絕緣材料。
[0015] 在本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)方面中，提供了一種用于在襯底上蝕刻特征的方 法，所述方法包括：提供所述襯底到在包括等離子體發(fā)生器和格柵的室中的襯底支架，所述 格柵將所述等離子體室的內(nèi)部分成靠近所述等離子體發(fā)生器的上部子室和靠近所述襯底 支架的下部子室，其中所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少約1/6 ;在導(dǎo)致 在所述上部子室中產(chǎn)生上部區(qū)域等離子體和在所述下部子室產(chǎn)生下部區(qū)域等離子體的條 件下在所述室中產(chǎn)生等離子體；通過所述下部區(qū)域等離子體與所述襯底的相互作用在所述 襯底中蝕刻所述特征，其中所述下部區(qū)域等離子體中的有效電子溫度為約leV或更低，并 且低于所述上部區(qū)域等離子體中的有效電子溫度，并且其中，所述下部區(qū)域等離子體中的 電子密度為約5 X 109厘米3或更低，并且低于所述上部區(qū)域等離子體中的電子密度。
[0016] 在某些情況下，在產(chǎn)生所述等離子體時(shí)在所述格柵中基本上沒有電流產(chǎn)生。該方 法還可包括施加偏置到格柵，和/或施加偏置到所述襯底支架。在某些實(shí)施方式中，所述方 法還包括提供蝕刻氣體到所述室中。蝕刻可以在小于約2000毫乇的室壓強(qiáng)下進(jìn)行，且在一 些情況下，在介于約1-200毫乇之間，或介于約1-20毫乇之間，或介于約5-20毫乇之間的 室壓強(qiáng)下進(jìn)行蝕刻。如本文所述，下部區(qū)域等離子體可以是離子-離子等離子體。
[0017] 這些和其他特征將在下面參照有關(guān)的附圖進(jìn)行說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明公開的某些實(shí)施方式的用于蝕刻操作的等離子體處理系 統(tǒng)的示意性剖面圖。
[0019] 圖2A是根據(jù)本發(fā)明公開的某些實(shí)施方式的格柵結(jié)構(gòu)的簡化俯視圖。
[0020] 圖2B是根據(jù)本發(fā)明公開的某些實(shí)施方式的格柵結(jié)構(gòu)的圖片。
[0021] 圖3A-3C示出了由于蝕刻副產(chǎn)物的離解出現(xiàn)的一些問題。
[0022] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的多站集群工具。
[0023] 圖5A-5B示出了根據(jù)高壓常規(guī)技術(shù)（5A)和根據(jù)一實(shí)施方式的使用等離子體格柵 (5B)的已被蝕刻的FinFET結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。
[0024] 圖6A-6B示出了根據(jù)低壓常規(guī)技術(shù)（6A)和根據(jù)本公開的實(shí)施方式的使用等離子 格柵（6B)蝕刻的特征的SEM圖像。
[0025] 圖7示出了沒有使用等離子體格柵的情況下根據(jù)各種方案的已被蝕刻的特征的 各種SEM圖像。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 在本說明中，術(shù)語"半導(dǎo)體晶片"、"晶片"、"襯底"、"晶片襯底"，以及"部分制造的 集成電路"可互換使用。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語"部分制造的集成電路" 可以是指在半導(dǎo)體晶片上的集成電路制造的不同階段中的任何階段期間的半導(dǎo)體晶片上 的器件。下面的詳細(xì)描述的前提為本發(fā)明是在晶片上實(shí)現(xiàn)的。示例性的工件(有時(shí)稱為標(biāo) 準(zhǔn)半導(dǎo)體襯底）包括200、300和450毫米直徑的半導(dǎo)體襯底。然而，本發(fā)明并不局限于此。 工件可以以各種形狀、尺寸和材料形成。
[0027] 在下面的描述中，為了提供對本發(fā)明的全面理解，闡述了多個(gè)具體的細(xì)節(jié)。然而， 可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下來實(shí)施本發(fā)明。在其它情形下，為了避 免不必要地使本發(fā)明變得不清楚，未詳細(xì)描述公知的處理操作。盡管所公開的實(shí)施方式將 結(jié)合具體的實(shí)施方式來描述，但應(yīng)當(dāng)理解的是，并不打算限制本公開的實(shí)施方式。
[0028] 公開了一種在半導(dǎo)體器件的制造過程中蝕刻半導(dǎo)體襯底和在其上形成的層所使 用的裝置。該裝置由在其中進(jìn)行蝕刻的室限定。在某些實(shí)施方式中，所述室包括平坦的窗， 通常是平坦的勵磁線圈，和用于在蝕刻期間支持所述半導(dǎo)體襯底的基座或卡盤。當(dāng)然，本發(fā) 明并不限于任何特定類型的等離子體源。除了平面的勵磁線圈外，還可以使用圓頂形和板 形等離子體源。源包括感應(yīng)耦合等離子體源、電容耦合等離子體源、以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員 已知的其他等離子體源。本文中的實(shí)施方式利用定位在室中將室分成兩個(gè)子室的格柵。在 操作過程中，每個(gè)子室包含具有不同性質(zhì)的等離子體。等離子體主要或者專門在上部子室 中產(chǎn)生，并且某些物質(zhì)能夠通過格柵未受影響地進(jìn)入下部子室。格柵具有穿透格柵的厚度 的槽。在某些實(shí)施方案中，這些槽大致徑向向外地延伸。如本文所用的，"大致徑向向外地 延伸"是指所討論的特征具有至少一些徑向分量。換言之，整個(gè)特征不需要整體徑向定向， 只要有大體沿中心到邊緣的方向延伸的特征的一些部分即可。此外，所謂"中心到邊緣的方 向"定義為包括準(zhǔn)確的中心到邊緣的方向的周圍的角度范圍(例如，在準(zhǔn)確的中心到邊緣的 方向的約20度內(nèi)）。
[0029] 格柵可以包含穿透格柵的厚度的多個(gè)徑向槽。格柵和槽被設(shè)計(jì)成使得高能電子的 僅僅小部分可穿過格柵，并且由于圍繞格柵的鞘，有效地阻止低能電子穿過格柵。較高能量 的電子一般在穿過格柵并進(jìn)入下部子室成為較低能量的"較冷"電子。而高能電子可以有 足夠的能量來穿過格柵，這些電子中的許多以使它們與格柵碰撞并失去能量的角度接近格 柵。通過格柵的高能電子沒有足夠的能量匯集以維持格柵下方的等離子體，因?yàn)樗鼈儸F(xiàn)在 與激勵源隔離。在下部室中熱電子變冷的機(jī)制包括與格柵碰撞，電子與格柵下方的中性物 質(zhì)碰撞，以及從格柵下方的電子去除激勵源。因此，格柵可以具有在下部子室產(chǎn)生具有低 電子密度（?)和低平均有效電子溫度（?；)的等離子體的功能。在格柵上方，所述等離子體 通常是傳統(tǒng)的電子-離子等離子體，其中，很大部分的帶負(fù)電荷的物質(zhì)是電子。在格柵下 方，等離子體含有負(fù)離子的比例要高得多，實(shí)際上等離子體可以是離子-離子等離子體。離 子-離子等離子體的某些特征描述如下。通常，相比于電子-離子等離子體，離子-離子等 離子體包含顯著更高比例的帶負(fù)電荷的物質(zhì)，該帶負(fù)電荷的物質(zhì)是離子(而不是電子)。 反應(yīng)器內(nèi)格柵的定位
[0030] 格柵被定位在等離子體室的內(nèi)部，從而將室分成上部子室和下部子室。適合于改 裝以包括如本文所述的格柵的室的例子是來自加利福尼亞州，弗里蒙特的Lam Research Corporation的Kiyo Reactor。就上下文而言，可以參考在下面進(jìn)一步描述的圖1考慮下面 的描述。在某些實(shí)施方案中，格柵定位在反應(yīng)室的內(nèi)部的基底上方的約1-6英寸之間，或襯 底支撐(如基座）上方約1-6英寸之間(例如，約1. 5-3英寸之間)。在這些或其它實(shí)施方案 中，格柵可以定位在反應(yīng)室的內(nèi)部的天花板（Ceiling)下方約1-6英寸之間(例如，約1.5-3 英寸之間）處。天花板通常配備有電介質(zhì)窗。
[0031] 在某些實(shí)施方式中，上部和下部子室的高度大致相同(例如，在約5%內(nèi)），而在其 它實(shí)施方式中，這些高度可以更加明顯地不同。上室的高度與下室的高度的比率（hu/hi)，也 被稱為子室高度比，可以介于約0. 1-10之間，或介于約0.2-5之間。在一些實(shí)施方式中，子 室高度比大于約1/6。
[0032] 格柵不應(yīng)該被定位在太靠近晶片的位置，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致在晶片的表面產(chǎn)生格柵 的印記（printing)。換言之，在處理后格柵中的槽的圖案可不希望地出現(xiàn)在晶片的表面，造 成所述襯底表面上嚴(yán)重的蝕刻非均勻性。對于許多應(yīng)用，從襯底的頂部到格柵有至少約1 英寸的分離距離是足夠的。 格柵設(shè)計(jì)
[0033] 格柵是具有槽的相對薄的片材。另外，在一些實(shí)施方式中，槽可以包括其他形狀的 孔或穿孔。因此，該格柵包括孔和槽的組合。格柵結(jié)構(gòu)的非限制性例子示于圖2A-2B。格柵 中所包含的材料可以是絕緣體、導(dǎo)體、或它們的某種組合。在某些實(shí)施方案中，格柵包含一 種或多種材料，材料包括但不限于，金屬、金屬合金（如不銹鋼、鋁、鈦）、陶瓷、硅、碳化硅、 氮化硅、和它們的組合。該材料可以或可以不被陽極氧化或者可以或可以不以其他方式鈍 化以用于例如抗腐蝕。在一些情況下，格柵可以包括絕緣材料，例如陶瓷、玻璃、能夠經(jīng)受惡 劣的等離子體環(huán)境的魯棒聚合物、或任何這些材料的復(fù)合物。在一實(shí)施方式中，格柵是由具 有陶瓷涂層的金屬材料制成的。也可使用其它涂層。在被蝕刻層是揮發(fā)性的情況下使用涂 層格柵是特別有利的。在某些實(shí)施方案中，格柵可以涂覆有純涂層，例如，純涂層包括但不 限于，￥ 2〇3、￥&、￥八6、氮化鈦、或〇6〇2。此外，格柵可以接地、浮置或偏置。在一些實(shí)施方案 中，接地的格柵充當(dāng)陰極的增強(qiáng)的偏置電流回路。
[0034] 當(dāng)格柵接地時(shí)，格柵通常跨越室的整個(gè)橫截面。當(dāng)格柵被偏置時(shí)，在格柵和最近的 接地表面之間可以保持約5厘米或更大的間距。在所述室是圓形的(如從上方觀察時(shí))情況 下，格柵也將是圓形的。這允許格柵有效地將該反應(yīng)室分成兩個(gè)子室。在某些設(shè)計(jì)中，格柵 的圓形形狀是通過襯底的幾何形狀限定的，而襯底通常是圓形的。眾所周知，晶片通常以例 如200毫米、300毫米、450毫米等各種尺寸提供。根據(jù)室內(nèi)進(jìn)行的蝕刻操作，對于正方形或 其它多邊形的襯底或更小的襯底，其他形狀也是可能的。因此，格柵的橫截面可以具有各種 形狀。平的平坦格柵橫截面適用于某些實(shí)施方式。然而，盤形、圓頂形、振蕩狀(例如，正弦、 方波、V形形狀)、傾斜等格柵橫截面適用于其它實(shí)施方式。通過任何的橫截面輪廓的槽或 孔將具有如本文別處所述的特性(包括高寬比)。
[0035] 格柵的平均厚度可以為介于約1-50毫米之間，優(yōu)選介于約5-20毫米之間。如果 格柵太厚，則它可能無法正常工作(例如，它可能阻擋太多的物質(zhì)通過，有太大的質(zhì)量，占用 反應(yīng)室中太多的空間等)。如果格柵過薄，則它可能不能夠承受等離子體處理，并可能需要 被相當(dāng)頻繁地更換。如下所述，由于槽的高度由格柵的厚度限制，因此格柵的厚度還受到在 格柵中的所需的高寬比的限制。
[0036] 在一些實(shí)施方式中，格柵作為上游和下游等離子體之間的隔板，其中下游等離子 體存在于下部子室并可以富有自由基。在這種方式中，配備有格柵的等離子體室可以產(chǎn)生 與用現(xiàn)有的遠(yuǎn)程等離子體工具(例如可從Novellus System，現(xiàn)在的加利福尼亞，弗里蒙特 的Lam Research Corporation獲得的GAMMA?平臺工具）實(shí)現(xiàn)的結(jié)果類似的結(jié)果。在針對 此目的操作時(shí)，格柵可以是相對厚的，例如，約20-50毫米厚。
[0037] 在某些實(shí)施方式中，格柵包括在特定的實(shí)施方式中的具有長而薄的形狀的槽。槽 從格柵的中心向外徑向延伸。槽具有高度、寬度和長度(在圖2A明確標(biāo)記了寬度和長度)。 槽高度是沿垂直于該格柵的面的軸線測量的，并且該高度通常等于格柵的厚度。在槽的徑 向范圍，槽的寬度可以是可變的或恒定的。在某些情況下，槽可以是扇形（即，朝向中心較薄 和朝向格柵的邊緣較厚)。在各種實(shí)施方式中，槽從格柵的中心向外沿縱向（即徑向）延伸。 在一些實(shí)施方式中，槽的寬度不大于約25mm。槽的長度圍繞格柵的方位角范圍可以是可變 的或恒定的。徑向槽的角度間隔圍繞格柵可以是可變的或恒定的。
[0038] 如果槽沒有存在于格柵中，則在等離子體產(chǎn)生期間在格柵中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。該 電流將基本圓形地圍繞格柵流動或?qū)⑿纬删植繙u流，并且將導(dǎo)致功耗的增加。但是，槽的存 在防止形成這種寄生電流，從而節(jié)省功耗并導(dǎo)致更有效的處理。具有例如基本上為圓形的 孔之類形狀的開口對防止電流的形成不太有效。然而，如上所提到的，圓形的開口可以與帶 槽的開口結(jié)合使用。
[0039] 槽的高寬比被定義為槽的高度與它的寬度（h/w)的比。通常，當(dāng)垂直于槽的縱向 (通常徑向)取橫截面時(shí)，高寬比的幾何形狀會是可見的。因?yàn)椴鄣膶挾瓤梢允强勺兊?，所?高寬比可以類似地是可變的。在某些實(shí)施方式中，槽的高寬比為介于約0.3-5之間，或介于 約1-4之間，或介于約0.5-2之間。在許多實(shí)施方式中，相比于上部子室，具有這些高寬比 的格柵減小在下部子室的電子密度和有效電子溫度。如所提到的，相信，由于許多熱電子與 格柵碰撞，因而隨著電子中的至少部分穿過槽，有效電子溫度降低。另外，下部子室中的有 效電子溫度與上部子室的相比是降低的，因?yàn)樵谙虏孔邮抑械碾娮颖桓駯牌帘危虼瞬唤?jīng) 受等離子體的線圈(或其他的等離子體源）的感應(yīng)加熱。
[0040] 當(dāng)孔與槽一起使用時(shí)，這些孔可以用于與槽同樣的用途。因此，它們通常具有如上 所述的高寬比。在一些實(shí)施方式中，孔的直徑在約0.05英寸至約0.2英寸的范圍內(nèi)。它們 穿透格柵的整個(gè)厚度。
[0041] 由格柵提供的額外的好處在于它可以中和來自主噴射器的對流影響。這允許更均 勻的氣體流動到晶片的表面上。在晶片和上部室中的氣體噴射器之間的格柵的存在可以顯 著降低從氣體噴射器輸送出的任何氣體的對流影響，因?yàn)楦駯艜_亂氣流，并在晶片導(dǎo)致 更加擴(kuò)散性的流動狀態(tài)。
[0042] 在一些實(shí)施方式中，格柵包含氣體傳輸孔。在這樣的實(shí)施方式中，格柵可以用作上 部和/或下部子室的噴頭的額外目的。在這些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)通道可以被包括在 一個(gè)或多個(gè)格柵中。這些通道可以從入口（或多個(gè)入口）饋送氣體，并傳送該氣體到格柵中 的多個(gè)出口孔。出口孔可以形成氣體分布噴頭，該噴頭傳送處理氣體到上部和下部子室中 的一者或兩者。
[0043] 在一些實(shí)施方案中，格柵具有區(qū)域，如含有用于允許探測裝置通過格柵布置的特 征的中心區(qū)域。可提供探測裝置以探測操作期間與所述等離子體處理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的工藝 參數(shù)。探測過程可以包括光發(fā)射端點(diǎn)檢測、干涉端點(diǎn)檢測（interferometeric endpoint detection)、等離子體密度測量、離子密度測量和其他指標(biāo)的探測操作。在某些實(shí)施方式 中，格柵的中心區(qū)域是開放的。在其它實(shí)施方式中，格柵的中心區(qū)域包含光學(xué)透明的材料 (例如，石英、藍(lán)寶石等)，以允許光傳輸通過格柵。
[0044] 在某些實(shí)施方式中，對于300mm晶片蝕刻機(jī)優(yōu)選可以在格柵中在格柵的外邊緣附 近約每15毫米至40毫米具有槽。這分別對應(yīng)于由約18°，或約48°分隔的方位角相鄰槽。 因此，在某些實(shí)施方式中，方位角相鄰槽分隔至少約10°，或至少約15°。在這些或其它實(shí) 施方式中，方位角相鄰槽分隔不超過約40°，或不超過約50°，或不超過約60°。
[0045] 在各種實(shí)施方式中，格柵在等離子體的形成中不發(fā)揮重要作用。然而，格柵可以在 限制電子-離子等離子體到上部子室和過濾出輸送到下部子室的物質(zhì)中發(fā)揮作用。 等離子體性質(zhì)
[0046] 格柵有效地將室等離子體分成兩個(gè)區(qū)域：鄰近所述線圈（或其他等離子體產(chǎn)生機(jī) 構(gòu))用于產(chǎn)生等離子體的上部區(qū)域和鄰近所述襯底支架的下部區(qū)域。在各種實(shí)施方式中，在 上部區(qū)域中的等離子體中含有相對"熱"的、高能量的電子。通常，該等離子體的特征為電 子-離子等離子體。在各種實(shí)施方式中，在下部區(qū)域中的等離子體中含有相對"冷"的、低 能量的電子。通常，這個(gè)下部區(qū)域等離子體的特征為離子-離子等離子體。
[0047] 等離子體可在上部子室主要或?qū)ｉT產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)施方式中，感應(yīng)耦合等離子體 在上部子室通過使電流運(yùn)行通過位于所述上部子室的上方的線圈來產(chǎn)生。可以使用單個(gè)線 圈或多個(gè)線圈。在其它實(shí)施方式中，例如，使用VHFCCP源產(chǎn)生電容耦合等離子體。由于格 柵的存在，在上部子室中的等離子體將具有與下部子室中的等離子體明顯不同的特征。
[0048] 在許多實(shí)施方式中，上部區(qū)域等離子體是常規(guī)的電子-離子等離子體。在這種類 型的等離子體中，大多數(shù)正電荷的物質(zhì)是正離子，大多數(shù)帶負(fù)電荷的物質(zhì)是電子。雖然存 在負(fù)離子，但它們只以相對較低的濃度出現(xiàn)。與此相反，在下部子室的等離子體通常是離 子-離子等離子體。相比于電子-離子等離子體，離子-離子等離子體具有更大比例的為 負(fù)離子的帶負(fù)電荷物質(zhì)，以及較小比例的為電子的帶負(fù)電荷物質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，正離 子的濃度與電子的濃度的比率(有時(shí)也被稱為正離子與電子的比率，1^/?)在離子-離子等 離子體中是約2或更大，并且在某些情況下是約5或更大，或甚至是約10或更大。在某些 情況下，在下部等離子體中的正離子與電子的比率比上部等離子體中的正離子與電子的比 率大至少約2倍(例如，至少大5倍)。
[0049] 兩種等離子體之間的相關(guān)的差異在于上部區(qū)域等離子體具有顯著更高的電子 密度。例如，在下部區(qū)域中的等離子體的電子密度可為約5X109cnT3或更低(例如，約 IX 109cnT3或更低)。這些范圍特別適用于電子陰性處理氣體。上部區(qū)域等離子體可以具有 比下部區(qū)域等離子體的電子密度高至少約10倍(例如,至少約100倍，或至少約1000倍)的 電子密度。在某些情況下，在電子密度比負(fù)離子密度和正離子密度小至少一個(gè)數(shù)量級的情 況下，下部子室具有離子-離子等離子體。在特定的下部子室等離子體的例子中，電子密度 (Ne)為約10 8cnT3,正離子密度（Ni+)為約109cnT3,負(fù)離子密度（Ni_)為約10 9cnT3。
[0050] 上部和下部區(qū)域的等離子體之間的另外的差異在于下部區(qū)域等離子體通常具有 較高的負(fù)離子與正離子的比率。因?yàn)樯喜繀^(qū)域電子-離子等離子體通常主要含有正離子和 電子，具有相對較少的負(fù)離子，所以負(fù)離子：正離子比率就會是低的。下部區(qū)域等離子體中 的負(fù)離子：正離子比率可以是介于約0. 5-1 (例如介于約0. 8-0. 95)之間。
[0051] 下部區(qū)域等離子體中的電子的濃度相對低的一個(gè)可能的非限制性的解釋的是存 在于下部區(qū)域中的電子(例如，從上部區(qū)域通過格柵到下部區(qū)域中的電子）由于與氣體分子 非彈性碰撞，一般不會通過射頻場加熱并迅速失去能量，從而導(dǎo)致低的有效電子溫度。這些 低能量的電子(相比于上部區(qū)域等離子體中的高能電子）更容易與中性物質(zhì)相互作用以產(chǎn) 生負(fù)離子。電子必須具有相對低的能量以附著到中性物質(zhì)，并形成負(fù)離子。由于高能電子 當(dāng)與中性物質(zhì)碰撞時(shí)可"推開"另一電子而不是結(jié)合以形成負(fù)離子，所以負(fù)離子的產(chǎn)生不會 發(fā)生。
[0052] 如所指出的，在上部區(qū)域等離子體中有效電子溫度大于下部區(qū)域等離子體中有效 電子溫度。電子通過在格柵中的槽時(shí)會被冷卻。通常情況下，下部區(qū)域等離子體中的有效 電子溫度為約leV或更低。在某些情況下，下部區(qū)域等離子體中的有效電子溫度可為介于 約0. Ι-leV之間(例如，介于約0. 2-0. 9eV之間）。以電子伏特計(jì)量，在上部區(qū)域等離子體中 有效電子溫度可以比在下部區(qū)域等離子體中有效電子溫度大至少約2倍(例如，大至少約3 倍)。在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，上部區(qū)域等離子體具有約2. 5eV的有效電子溫度，下部區(qū) 域等離子體具有約〇. 8eV的有效電子溫度。在各種實(shí)施方式中，有效電子溫度中的這種差 異全部或部分地因格柵的存在而產(chǎn)生。
[0053] 不受任何特定的理論或機(jī)制限定，格柵的作用可進(jìn)行如下解釋。格柵可以部分地 屏蔽下部子室，使得在其中的帶電物質(zhì)不直接暴露于來自等離子體線圈的功率。此外，在格 柵中的槽的特定的高寬比使高能電子的一部分在穿過槽時(shí)與格柵碰撞。這在兩個(gè)等離子體 區(qū)域中產(chǎn)生兩種性質(zhì)不同的等離子體。
[0054] 上部和下部區(qū)域的等離子體的另一顯著特征在于它們的等離子體電位。在上部室 中的等離子體電位通常比在下部室中的等離子體電位較高。例如，上部等離子體中的等離 子體電位可為介于約8-35V之間(例如，介于約10-20V之間)，而下部等離子體中的等離子 體電位可為介于約0. 4-10V之間(例如，介于約0. 5-3V之間）。等離子體電位中的差異會發(fā) 生是因?yàn)橄虏孔邮抑须娮拥哪芰枯^低，所以下部區(qū)域等離子體并不需要是正的以防止電子 離開它。
[0055] 進(jìn)一步，兩種等離子體通常具有不同的能量分布函數(shù)(例如，離子能量分布函數(shù)和 電子能量分布函數(shù))。電子和離子的能量分布函數(shù)兩者在下部等離子體中較窄，在上部等離 子體中較寬。通過使用格柵，而無需使用采用波形發(fā)生器的復(fù)雜的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)非常窄的 離子能量分布函數(shù)。例如，下部等離子體的離子能量分布函數(shù)可以具有僅約5V的全寬半 峰。因此，負(fù)電流可以從負(fù)離子引出，負(fù)離子到達(dá)襯底表面以保持電中性(而不是用于這一 目的的電子)。這提供了獨(dú)特的蝕刻機(jī)理。
[0056] 下部區(qū)域等離子體中的自由基濃度可以在約1 %的總中性物質(zhì)密度至約70%的 總中性物質(zhì)密度之間，或約10%至約70%的總中性物質(zhì)密度之間，或約10%至約50%的總 中性物質(zhì)密度之間的范圍內(nèi)。
[0057] 在蝕刻操作過程中該室壓強(qiáng)可以低于約2000毫乇，例如介于約1-2000毫乇之間 (例如，介于約2-200毫乇之間）。在一個(gè)特定例子中，室壓強(qiáng)保持在約20毫乇或低于約20 毫乇。當(dāng)采用具有約0. 5eV或更低的有效電子溫度和/或約5 X 108cnT3或更低的電子密度 的下部區(qū)域等離子體時(shí)，這些壓強(qiáng)是特別有效的。當(dāng)采用下部區(qū)域離子-離子等離子體時(shí)， 這些壓強(qiáng)特別有效。
[0058] 相信，離子-離子等離子體為半導(dǎo)體處理提供某些益處。例如，在離子-離子等離 子體中蝕刻的部分制造的半導(dǎo)體器件顯示非常良好的選擇性、輪廓角、Iso/密（Ι/D)加載， 和在整個(gè)被蝕刻的襯底的表面的整體均勻性。現(xiàn)有技術(shù)無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)所有這些益處(即，例 如，工藝設(shè)計(jì)師們必須在實(shí)現(xiàn)良好的整體蝕刻均勻性及其他益處之間進(jìn)行選擇)。因此，本 文的實(shí)施方式代表蝕刻方法的顯著進(jìn)步。
[0059] 圖3A-3C示出了在分解被蝕刻的特征上的蝕刻副產(chǎn)物的效果。首先，圖3A示出了 其上沉積有三個(gè)層的襯底。底部層303表示柵極氧化物，中間層305表示多晶硅，和頂層 307 (顯示為三個(gè)獨(dú)立的塊)表示硬掩模。相信，在常規(guī)的蝕刻工藝中，存在于該室的等離子 體部分地作用以解離蝕刻副產(chǎn)物310,如圖3B所示。機(jī)制可包括離子輔助化學(xué)蝕刻，由正 離子309部分地代表。這些副產(chǎn)物310通常是揮發(fā)性成分(例如，SiBr 4)，其在合適的條件 下從襯底清除。然而，當(dāng)通常為電子-離子等離子體的高有效電子溫度的等離子體接觸晶 片時(shí)，在等離子體中的高能電子可與揮發(fā)性副產(chǎn)物310反應(yīng)而導(dǎo)致它們離解成物理-化學(xué) "粘性"離解產(chǎn)物312 (例如，SiBr2)。如圖3B所示，這些離解產(chǎn)物會附著到襯底，經(jīng)常附著 到被蝕刻的特征的側(cè)壁，并導(dǎo)致蝕刻工藝以非垂直或以其他不期望的方式發(fā)生，如圖3C所 示。此離解產(chǎn)物的附著/再沉積導(dǎo)致產(chǎn)生非垂直蝕刻的本地加載效應(yīng)。
[0060] 使用格柵以減少鄰近被蝕刻的襯底的等離子體的有效電子溫度，從而減少了這些 不希望的影響。格柵可導(dǎo)致具有其相應(yīng)地減小的電子密度和有效電子溫度的離子-離子等 離子體的產(chǎn)生，從而減少這些不希望的影響。因?yàn)殡x子通常具有比電子顯著少的能量，所以 本實(shí)施方式的離子-離子等離子體中的離子不會引起此副產(chǎn)物的離解。雖然本實(shí)施方式可 以產(chǎn)生電子-離子等離子體，但這種高電子密度/高有效電子溫度等離子體可被限制于上 部子室。因此，蝕刻副產(chǎn)物往往只接觸下部等離子體，不接觸高的有效電子溫度的上部等離 子體。此外，盡管離子-離子等離子體中會存在一些電子，但這些電子通常具有低的?；并 因此通常不會有足夠的能量以使副產(chǎn)物離解。因此，蝕刻副產(chǎn)物不離解成導(dǎo)致"粘性"問題 的化合物。 晶片偏置
[0061] 在某些實(shí)施方案中，所述晶片在處理期間偏置。這是通過施加偏置到用于保持/ 支撐晶片的靜電卡盤來完成的。因?yàn)榫┞队谠谙虏孔邮抑械牡?；，低電子密度等離子 體(例如離子-離子等離子體)，偏置可以以捕獲/激勵離子-離子等離子體的獨(dú)特優(yōu)勢的 方式施加到該卡盤。另外，偏置可以以能夠避免電子-離子等離子體在下部子室形成的方 式被施加。例如，在沒有由卡盤偏置貢獻(xiàn)的功率下會形成離子-離子等離子體的情況下，偏 置可以具有適于防止形成電子-離子等離子體的頻率和功率。例如，RF偏置可具有20兆 赫以下的頻率，優(yōu)選地介于約100千赫至約13. 56兆赫之間，以減少由偏置功率施加到襯底 而產(chǎn)生的電子加熱的量。在一些實(shí)施方式中，偏置(無論頻率如何)在約1赫茲至約10千赫 的范圍內(nèi)，以介于約1%和99%之間的占空比施以脈沖。
[0062] 如上所述，在常規(guī)的電子-離子等離子體中，等離子體電位是相當(dāng)高的，并且是正 的。該等離子體電位有效地限制了電子逃逸出等離子體的能力。然而，下部區(qū)域等離子體 典型地具有非常規(guī)的低電子密度和溫度，因此僅需要低得多的等離子體電位，以有效地限 制其電子。低等離子體電位打開操作窗口，選擇性地允許負(fù)離子存在于離子-離子等離子 體中，以在偏置波形的正周期的過程中朝向晶片加速并撞擊晶片。在連續(xù)波等離子體中這 種蝕刻狀態(tài)在以前是無法獲得的。
[0063] 施加到靜電卡盤的偏置的頻率可以被設(shè)計(jì)來優(yōu)化離子-離子等離子體中的離子 (特別是但不完全是負(fù)離子）的形成和吸引力。
[0064] 施加到靜電卡盤的偏置功率電平可以被設(shè)計(jì)成防止在下部子室形成電子-離子 等離子體。在一些實(shí)施方式中，提供以偏置卡盤的功率是介于約3-300W之間，例如見介于 約5-150W之間。這可對應(yīng)于介于約0-500V之間的偏置電壓。
[0065] 在某些實(shí)施方式中，施加到靜電卡盤的偏置的頻率是在大約0. 1-15兆赫(例如， 在大約400千赫-13. 56兆赫之間）之間。在一個(gè)特定例子中，偏置為約8兆赫。這個(gè)頻率 可以是特別有幫助的，因?yàn)樗鼘?yīng)于離子傳輸頻率。雖然也可使用其它頻率，但可能不太有 效。例如，在約100千赫-1兆赫之間的頻率可在一定程度上工作，但與上面提到的較高頻 率相比會不太有效。關(guān)于施加到卡盤/晶片的偏置的另一個(gè)考慮因素是，如果偏置的頻率 過高，則偏置可作用以在下部子室形成電子-離子等離子體。為了避免這種情況，施加到靜 電卡盤的偏置的頻率應(yīng)小于約30兆赫。在某些實(shí)施方式中，偏置的頻率為介于約100千赫 和13兆赫之間。
[0066] 應(yīng)當(dāng)指出的是，在使用格柵以及適當(dāng)頻率的AC偏置施加到靜電卡盤/晶片的情況 下，在晶片上的等離子體鞘可以操作以交替地將負(fù)離子和正離子拉出等離子體，并使它們 加速朝向晶片的面。換句話說，等離子體鞘在正循環(huán)吸引負(fù)離子，然后在負(fù)循環(huán)吸引正離 子，并且這些循環(huán)隨著交流偏置重復(fù)。如上面所解釋的，在實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方式之前這個(gè)負(fù)離子 (對晶片）的吸引是不可能的，因?yàn)榈入x子體電位過高，從而壓過了相關(guān)的AC偏置半循環(huán)的 任何有吸引力的效果。
[0067] 如前所述，偏置可以以脈沖形式施加。然而，對于很多情況施以脈沖不是必須的。 本實(shí)施方式在整個(gè)蝕刻過程中在晶片上方實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的離子-離子等離子體。因此，卡盤 /晶片上的偏置不需要施以脈沖來實(shí)現(xiàn)本文所描述的益處。然而，在某些實(shí)施方式中，偏置 仍然可以以脈沖形式施加，例如以減少蝕刻速率或離子對襯底進(jìn)行轟擊的量，以增強(qiáng)對底 層蝕刻的選擇性。離子-離子等離子體中偏置脈沖通過在離子和自由基之間交替時(shí)增強(qiáng)選 擇性而特別有益處。換句話說，施以脈沖可區(qū)分到襯底表面的離子和自由基的通量(脈沖接 通：自由基+離子；脈沖關(guān)閉：僅自由基)。 工藝/應(yīng)用
[0068] 本文所公開的裝置和等離子體條件可以用來蝕刻任意的各種材料，如硅(包括多 晶硅、非晶硅、單晶硅和/或微晶硅)，金屬（包括但不限于氮化鈦、鎢、氮化鉭等)，氧化物和 氮化物(包括但不限于SiO、SiOC、SiN、SiON等)，有機(jī)物(包括但不限于光致抗蝕劑、無定形 碳等)，以及各種其他材料，包括但不限于，W、Pt、Ir、PtMn、PdCo、Co、CoFeB、CoFe、NiFe、W、 Ag、Cu、Mo、TaSn、Ge2Sb2Te2、InSbTe Ag--Ge-S、Cu--Te-S、IrMn、和 / 或 Ru。這個(gè)概念可以 擴(kuò)展到像 Ni0x、SrTi0x、鈣鈦礦（CaTi03)、ΡΚ：ΑΜη0 3、ΡΖΤ(ΡΒΖινχ--χ03)，、（SrBiTa)0 3 等材料。 該裝置可與在現(xiàn)今的制造設(shè)施中可用的任何氣體的組合(包括HBr、CO、NH3、CH30H等等）一 起使用。
[0069] 可以采用本文所公開的裝置和等離子體條件，以蝕刻在器件中的特征或在任何技 術(shù)節(jié)點(diǎn)處的其它結(jié)構(gòu)特征。在一些實(shí)施方式中，在20-10納米節(jié)點(diǎn)或超出20-10納米的節(jié) 點(diǎn)的制造過程中使用該蝕刻?？梢栽谇暗乐圃斐绦蚝秃蟮乐圃斐绦騼烧咧斑M(jìn)行蝕刻。蝕 刻可以提供優(yōu)異的垂直輪廓、材料選擇性、Ι/D加載，和/或小于約2%的晶片的中心到邊緣 的均勻性。合適的蝕刻應(yīng)用的一些例子包括淺溝槽隔離、柵極蝕刻、間隔層蝕刻、源極/漏 極槽蝕刻、氧化凹槽、和硬掩模開口蝕刻。 裝置
[0070] 本文描述的方法可以通過任何合適的裝置來執(zhí)行。一種合適的裝置包括由格柵結(jié) 構(gòu)分成上部子室和下部子室的室和用于提供和維持如本文所述的蝕刻條件的電子硬件。合 適的裝置還將包括具有指令的系統(tǒng)控制器，這些指令用于控制硬件來實(shí)現(xiàn)這些條件并用于 執(zhí)行適于應(yīng)用（如蝕刻FET的柵電極）的工藝操作的序列。在一些實(shí)施方式中，硬件可以包 括包含在處理工具中的一個(gè)或多個(gè)處理站。
[0071] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的感應(yīng)耦合等離子體蝕刻裝置 1〇〇的橫截面圖。感應(yīng)耦合等離子體蝕刻裝置1〇〇包括由室壁101和窗111結(jié)構(gòu)上定義的 總體蝕刻室。室壁101通常由不銹鋼或鋁制成。窗111通常由石英或其他介電材料制成。 內(nèi)部等離子體格柵150將總體蝕刻室分成上部子室102和下部子室103?？ūP117被定位 在下部子室103內(nèi)在底部內(nèi)表面附近。該卡盤117被配置為接收并保持在其上執(zhí)行蝕刻工 藝的半導(dǎo)體晶片（即，"晶片")119。該卡盤117可以是用于當(dāng)晶片存在時(shí)支撐該晶片的靜電 卡盤。在一些實(shí)施方式中，邊緣環(huán)(未示出）圍繞卡盤117,當(dāng)在卡盤117上存在晶片時(shí)，邊 緣環(huán)具有與晶片的上表面基本上共面的上表面。該卡盤117還包括靜電電極，以使所述晶 片能夠卡緊和釋放。可提供濾波器和DC鉗位功率源用于此目的。也可以提供其它的控制 系統(tǒng)，以抬高晶片使其離開卡盤117。該卡盤117可以利用RF功率源123充電。該RF功率 源123通過連接件127連接到匹配電路121。該匹配電路121通過連接件125連接到卡盤 117。在這種方式下，RF功率源123連接到卡盤117。
[0072] 線圈133位于窗111上方。線圈133是由導(dǎo)電材料制成的，并且包括至少一整匝。 在圖1中所示的示例性線圈133包括三匝。線圈133的橫截面用符號表示，具有"X"的線 圈旋轉(zhuǎn)地延伸進(jìn)入頁面，而具有" ?"的線圈旋轉(zhuǎn)地延伸出頁面。RF功率源141被配置為提 供RF功率至線圈133。在一般情況下，RF功率源141通過連接件145連接到匹配電路139。 該匹配電路139通過連接件143連接到線圈133。在這種方式下，RF功率源141被連接到 線圈133。可選的法拉第屏蔽149被定位在線圈133和窗111之間。以與線圈133隔開的 關(guān)系保持法拉第屏蔽149。法拉第屏蔽149被布置在緊鄰窗111的上方。線圈133、法拉第 屏蔽149和窗111各自配置為相互大致平行。法拉第屏蔽可以防止金屬或其他物質(zhì)沉積在 等離子體室的介電窗上。
[0073] 處理氣體可以通過位于上部室中的主噴射口 160和/或通過側(cè)噴射口（有時(shí)也被 稱為STG)170提供。未示出氣體排放口。也未示出連接到室101以使在操作等離子體處理 過程中能夠進(jìn)行真空度控制和從室除去氣態(tài)的副產(chǎn)物的泵。
[0074] 在裝置的操作中，一種或多種反應(yīng)物氣體可通過噴射口 160和/或170來提供。在 某些實(shí)施方式中，氣體可以僅通過主噴射口提供，或僅通過側(cè)噴射提供。在一些情況下，噴 射口可以由噴頭取代。法拉第屏蔽149和/或格柵150可以包括允許輸送處理氣體至該室 的內(nèi)部通道和孔。換句話說，法拉第屏蔽149和格柵150中的一者或兩者可以作為用于輸 送處理氣體的噴頭。
[0075] 射頻功率從RF功率源141施加到線圈133,以使RF電流流過線圈133。流過線圈 133的RF電流產(chǎn)生圍繞線圈133的電磁場。電磁場在上部子室102內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng) 電流作用于存在于上部子室102中的氣體，以在上部子室102中產(chǎn)生電子-離子等離子體。 內(nèi)部等離子格柵150限制在下部子室103中的熱電子的量。在各種實(shí)施方式中，該裝置被 設(shè)計(jì)和操作使得存在于所述下部子室中的等離子體是離子-離子等離子體。
[0076] 上部電子-離子等離子體和下部離子-離子等離子體兩者都會含有正離子和負(fù)離 子，但離子-離子等離子體會具有較大的比率的負(fù)離子：正離子。各種離子和自由基與晶片 119的物理和化學(xué)相互作用選擇性地蝕刻所述晶片的特征。通過排放口（未示出）從下部子 室去除揮發(fā)性蝕刻副產(chǎn)物。重要的是，這些揮發(fā)性副產(chǎn)物基本上不暴露于熱電子，因而它們 不容易被離解成非揮發(fā)性的"粘性"離解產(chǎn)物。
[0077] 通常情況下，本文所公開的卡盤在介于約30°C至約250°C之間的范圍內(nèi)的升高的 溫度下操作，優(yōu)選在約30-150°C的溫度下操作。該溫度將取決于蝕刻工藝操作和特定配方。 室101也可在介于約1毫乇和約95毫乇之間，或介于約5-20毫乇之間的范圍內(nèi)的壓強(qiáng)下 運(yùn)行。然而，如上所公開的，在一些實(shí)施方式中，壓強(qiáng)可以更高。
[0078] 雖然未示出，但室101通常連接到安裝在超凈間中的設(shè)備，或連接到制造設(shè)施。設(shè) 施包括提供處理氣體、真空度、溫度控制和環(huán)境顆?？刂频墓艿馈．?dāng)安裝在目標(biāo)制造設(shè)施中 時(shí)，這些設(shè)施被連接到室101。此外，室101可被耦合到傳送室，從而會使智能機(jī)械能夠采用 典型的自動化將半導(dǎo)體晶片傳送進(jìn)出室101。
[0079] 圖2A-2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的內(nèi)部等離子體格柵的例子。格柵可以具 有徑向向外延伸的槽。在圖2B的實(shí)施方式中，有三種類型的槽。三種槽的類型中的每種都 有不同的槽長度。如上所述，在圖2B中所示的槽具有適合于在下部子室中產(chǎn)生離子-離子 等離子體的高寬比。在圖2A所示的槽可以不是按比例繪制的。
[0080] 在各種實(shí)施方式中，半導(dǎo)體蝕刻裝置可集成到多站工具。多站工具可包括本文所 公開的多個(gè)等離子體蝕刻反應(yīng)器，并且可以包括用于執(zhí)行其它半導(dǎo)體制造工藝的附加的 站。多站集成處理工具及使用該工具的方法在于2006年2月8日提交的，名稱為"WAFER MOVEMENT CONTROL MACROS"的PCT 申請No. PCT/US2006/004625,以及于 2008年 5 月 7 日提交 的，名稱為 "DYNAMIC ALIGNMENT OF WAFERS USING COMPENSATION VALUES OBTAINED THROUGH A SERIES OF WAFER MOVEMENTS"的美國專利申請No. 12/116, 897中有進(jìn)一步討論和描述，每 一個(gè)在此通過引用整體并入本文。
[0081] 圖4描繪了示出與真空傳輸模塊38 (VTM)接口的各種模塊的典型的半導(dǎo)體工藝 集群架構(gòu)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，在多個(gè)存儲設(shè)備和處理模塊中用以"傳輸"晶片的傳 輸模塊的裝置經(jīng)常被稱為"集群工具架構(gòu)"系統(tǒng)。顯示在VTM38中的氣閘30,也稱為承載室 或傳輸模塊，具有四個(gè)處理模塊20a至20d，它們可以單獨(dú)優(yōu)化以執(zhí)行各種制造工藝。舉例 而言，可以實(shí)施處理模塊20a至20d來執(zhí)行襯底的蝕刻、沉積、離子注入、晶片清潔、濺射和 /或其他典型的半導(dǎo)體工藝。一個(gè)或多個(gè)襯底蝕刻處理模塊(任意的20a-20d)可如本文所 公開的那樣實(shí)現(xiàn)，即，具有將反應(yīng)室分成上部子室和下部子室的格柵結(jié)構(gòu)。當(dāng)通常討論氣閘 30或處理模塊20時(shí)，術(shù)語站有時(shí)將用于指氣閘或處理模塊。每個(gè)站都有將站與真空傳輸模 塊38接口的面36。在每個(gè)面內(nèi)，傳感器1-18用于檢測進(jìn)出各站時(shí)晶片26的通過。
[0082] 智能機(jī)械22將晶片26在站之間傳輸。在一個(gè)實(shí)施方式中，智能機(jī)械22具有一個(gè) 臂，而在另一實(shí)施方式中的智能機(jī)械22具有兩個(gè)臂，每個(gè)臂具有拾取用于運(yùn)輸?shù)木亩?部執(zhí)行器24。在大氣傳輸模塊40 (ATM)中，前端智能機(jī)械32用于從加載端口模塊（LPM) 42中的晶片盒或前開式晶片盒（F0UP) 34傳輸晶片到氣閘30。處理模塊20內(nèi)的模塊中心 28表示放置晶片26的理想位置。ATM40中的對準(zhǔn)器44用于對準(zhǔn)晶片。
[0083] 在一個(gè)示例性的處理方法中，晶片被放置在加載端口模塊42中的F0UP34中的一 個(gè)。前端智能機(jī)械32將晶片從F0UP34輸送到對準(zhǔn)器44,對準(zhǔn)器44允許晶片在被蝕刻之前 恰當(dāng)居中。對齊后，晶片通過前端智能機(jī)械32移到氣閘模塊30。因?yàn)闅忾l模塊具有匹配大 氣傳輸模塊和真空傳輸模塊之間的環(huán)境的能力，所以晶片能夠不被損壞地在這兩種壓強(qiáng)環(huán) 境之間移動。晶片由智能機(jī)械22從氣閘模塊30移動通過真空傳輸模塊38并進(jìn)入處理模 塊20a至20d中的一個(gè)。為了實(shí)現(xiàn)該晶片運(yùn)動，智能機(jī)械22使用在它的每一個(gè)臂上的末端 執(zhí)行器24。一旦晶片已經(jīng)被處理，晶片由智能機(jī)械22從處理模塊20a至20d移動到氣閘模 塊30。從這里，晶片可通過前端智能機(jī)械32被移動到F0UP34中的一個(gè)或?qū)?zhǔn)器44。
[0084] 應(yīng)當(dāng)指出的是，計(jì)算機(jī)控制晶片運(yùn)動可以是本地到集群架構(gòu)，或者可以位于制造 平臺的某處，或在遠(yuǎn)程位置中，并通過網(wǎng)絡(luò)連接到集群架構(gòu)。 系統(tǒng)控制器
[0085] 在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器(其可以包括一個(gè)或多個(gè)物理或邏輯控制器）控制 蝕刻室的操作的部分或全部。系統(tǒng)控制器可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲器器件和一個(gè)或多個(gè)處 理器。該處理器可以包括中央處理單元（CPU)或計(jì)算機(jī)、模擬和/或數(shù)字輸入/輸出接頭、 步進(jìn)電機(jī)控制器板，以及其他類似部件。在處理器上執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)合適的控制操作的指令。 這些指令可以被存儲在與控制器相關(guān)聯(lián)的存儲器器件上，或者它們可以在網(wǎng)絡(luò)上提供。在 某些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件。
[0086] 系統(tǒng)控制軟件可包括用于控制應(yīng)用的計(jì)時(shí)和/或以下室操作條件中的任何一個(gè) 或多個(gè)的量級：氣體的混合物和/或組合物、室壓強(qiáng)、室溫度、晶片/晶片支架溫度、施加到 晶片上的偏置、施加到線圈或其它等離子體產(chǎn)生部件的頻率和功率、晶片位置、晶片的移動 速度和由工具執(zhí)行的特定工藝的其它參數(shù)。系統(tǒng)控制軟件可以以任何合適的方式配置。例 如，可以編寫各種處理工具組件的子程序或控制對象以用于控制處理工具組件執(zhí)行各種處 理工具處理所必須的操作?？梢砸匀魏魏线m的計(jì)算機(jī)可讀的編程語言編碼系統(tǒng)控制軟件。 [0087] 在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制軟件包括輸入/輸出控制（I0C)排序指令，其用于控 制上面描述的各種參數(shù)。例如，半導(dǎo)體制造工藝的各階段可以包括用于由系統(tǒng)控制器執(zhí)行 的一個(gè)或多個(gè)指令。例如，相應(yīng)的蝕刻配方階段可以包括用于設(shè)定蝕刻階段的處理?xiàng)l件的 指令。在一些實(shí)施方式中，配方階段可以依次排列，從而使得用于處理階段的所有指令與該 處理階段同步執(zhí)行。
[0088] 在一些實(shí)施方式中可以使用其它計(jì)算機(jī)軟件和/或程序。用于此目的的程序或部 分程序的例子包括：襯底定位程序、處理氣體組合物的控制程序、壓強(qiáng)控制程序、加熱器控 制程序、以及RF功率源控制程序。
[0089] 在一些情況下，控制器控制氣體的濃度、晶片運(yùn)動、和/或供應(yīng)到線圈和/或提供 到線圈和/或靜電卡盤的功率。該控制器可通過例如打開和關(guān)閉相應(yīng)的閥以產(chǎn)生提供所需 的適當(dāng)濃度的反應(yīng)物的一個(gè)或多個(gè)入口氣體流來控制氣體濃度。晶片移動可以通過例如引 導(dǎo)晶片定位系統(tǒng)如所需地移動來控制。格柵移動可以通過引導(dǎo)運(yùn)動產(chǎn)生元件(例如，旋轉(zhuǎn)致 動器、升降器和/或其它運(yùn)動產(chǎn)生部件)以如所需地定位格柵來進(jìn)行控制。可以控制提供到 線圈和/或卡盤的功率，以提供特定的RF功率電平，以在上部子室產(chǎn)生所需的電子-離子 等離子體以及在下部子室產(chǎn)生所需的離子-離子等離子體。此外，控制器可被配置成在使 得在下部子室不會形成電子-離子等離子體的條件下提供功率到靜電卡盤。換句話說，所 述控制器被配置為在下部子室維持離子-離子等離子體(或具有適當(dāng)?shù)偷挠行щ娮訙囟群?電子密度的至少一種等離子體)。該控制器基于傳感器輸出（例如，當(dāng)功率、電勢、壓強(qiáng)等達(dá) 到一定的閾值時(shí))，操作的定時(shí)(例如，在工藝中在特定的時(shí)間打開閥）或基于從用戶接收的 指令可以控制這些或其他方面。
[0090] 本文在上面所描述的各種硬件和方法可以與光刻圖案化工具或方法結(jié)合，例如， 用于半導(dǎo)體設(shè)備、顯示器、LED、光伏板等等的制造和生產(chǎn)。通常，但不是必定，這樣的工具/ 方法將在普通的制造設(shè)施中一起使用或操作。
[0091] 膜的光刻圖案化通常包括部分或所有的以下操作步驟，每一步驟用一些可行的工 具實(shí)施：（1)使用旋涂或噴涂工具在工件(例如上面形成有氮化硅膜的襯底）上施加光致 抗蝕劑；（2)使用熱板或爐或其他合適的固化工具固化光致抗蝕劑；（3)使用晶片步進(jìn)式 曝光機(jī)（wafer stepper)等工具將光致抗蝕劑在可見光或紫外線或X-射線下暴露；（4)使 用諸如濕法工作臺（wet bench)或噴涂顯影機(jī)等工具，對抗蝕劑進(jìn)行顯影，以便選擇性地 除去抗蝕劑，從而使其圖案化；（5)通過使用干法或等離子體輔助蝕刻工具，將抗蝕劑圖案 (resist pattern)轉(zhuǎn)移到下伏膜或工件上；和（6)使用諸如RF或微波等離子體抗蝕劑剝離 機(jī)（microwave plasma resist stripper)等工具，去除抗蝕劑。在一些實(shí)施方式中，可灰化 的硬掩模層(例如無定形碳層）和另一種合適的硬掩模(例如抗反射層）可在被施加光致抗 蝕劑之前沉積。
[0092] 應(yīng)該理解的是，本文所描述的配置和/或方法在本質(zhì)上是示例性的，并且這些特 定的實(shí)施方式或?qū)嵤├粦?yīng)被認(rèn)為具有限制意義，因?yàn)樵S多的變化是可能的。本文描述的 特定的例程或方法可表示任何數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或多個(gè)。因此，所說明的各種操作 可以以所示的序列、以其它的序列，并行地或在某些情況下刪減來執(zhí)行。同樣，可以改變上 述的處理的順序。
[0093] 本公開的主題包括本文所公開的各種處理、系統(tǒng)和裝置、以及其它特征、功能、操 作、和/或特性的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合，以及任何所有等同方案。 實(shí)驗(yàn)
[0094] 實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，目前公開的方法和裝置提供了對半導(dǎo)體襯底上部分制造的器件的改 進(jìn)蝕刻。當(dāng)使用等離子體格柵時(shí)，被蝕刻的產(chǎn)物表現(xiàn)出良好的選擇性、輪廓角、iso/密加載， 以及整體的蝕刻均勻性。
[0095] 圖5A-5B示出了根據(jù)高壓常規(guī)技術(shù)（5A)和根據(jù)本實(shí)施方式的使用等離子體格柵 (5B)的已被蝕刻的FinFET結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡（SEM)圖像。如圖5A所示，常規(guī)技術(shù)導(dǎo) 致在晶片的中心和邊緣之間的顯著非均勻性。例如，該特征的底部在所述晶片的中心比邊 緣明顯有更多蝕刻。這表明離解的副產(chǎn)物再沉積在靠近晶片的邊緣處比中心處更成問題。 該Ι/D加載量是大的，并且材料之間的選擇性差。Iso/密加載可以以多種方式加以考慮。 Iso/密蝕刻深度加載可以被計(jì)算為分離的特征(通常大的特征，例如對于具有500納米的 間隔的線）的蝕刻深度和密集的特征(通常小的特征，例如對于具有30納米的間隔的線）的 蝕刻深度之間的差異。Iso/密輪廓加載可以被計(jì)算為分離的特征的輪廓角和密集的特征的 輪廓角之間的差異。Iso/密加載也可指關(guān)鍵尺寸（CD)的比較。在這方面，Iso/密加載可 以被計(jì)算為對于分離的特征(底部CD-頂部CD)-對于密集的特征(底部CD-頂部CD)。除 非另有定義，Ι/D加載旨在指臨界尺寸的這種比較。
[0096] 相反，如圖5B所示，利用等離子體格柵顯著增加了中心到邊緣的均勻性。此外，1/ D加載量低得多，且選擇性得到改善。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在硅載體晶片上進(jìn)行的，該硅載體晶片減 薄到代表FinFET高度的厚度，并覆蓋有50%的SiN取樣以模擬全部圖案化的晶片的蝕刻。 該FinFET結(jié)構(gòu)被過度蝕刻了 65%，以盡量減少在輪廓中的錐度。
[0097] 圖6A-6B示出了根據(jù)低壓常規(guī)技術(shù)（6A)和根據(jù)本實(shí)施方式使用等離子格柵（6B) 蝕刻的特征的SEM圖像。常規(guī)技術(shù)表現(xiàn)出硅和氧化物之間的選擇性相對較差，蝕刻的特征 具有錐形輪廓，并且Ι/D加載性差。但是，如圖6B所示，等離子體格柵提供改進(jìn)的選擇性(無 限的選擇性)，更垂直的輪廓角，而且?guī)缀鯖]有Ι/D加載。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在從圖案化的晶片上 切下并放置在載體晶片的中心的芯片上執(zhí)行的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是硅載體晶片上進(jìn)行的，該硅載 體晶片減薄到代表FinFET高度的厚度，并覆蓋有50 %的SiN取樣以模擬全部圖案化的晶片 的蝕刻。
[0098] 圖7示出了不使用等離子體格柵的情況下根據(jù)各種方案的已被蝕刻的特征的各 種SEM圖像。使用兩種不同的壓強(qiáng)，以及四種不同的總流率。有效電子溫度（Te)隨壓強(qiáng)增 大而減小。停留時(shí)間隨著總流率的增大而減少。對于每個(gè)壓強(qiáng)，增大總流率改善蝕刻結(jié)果。 特別地，高流率的情況表現(xiàn)出更好的(更垂直）輪廓角和改進(jìn)的選擇性(更多的掩模剩余)。 然而，這些改進(jìn)由較差的Ι/D加載和較差的中心到邊緣的均勻性減弱。高流率的結(jié)果支持 這種看法：即某些副產(chǎn)物和/或離解的產(chǎn)物當(dāng)不以氣態(tài)形式清掃出時(shí)，可以附著到特征側(cè) 壁和/或底部以產(chǎn)生差的蝕刻結(jié)果，如圖3A-3C中所示。當(dāng)總流率較高時(shí)，這些副產(chǎn)物更有 效地從反應(yīng)室清掃出，并且不太可能造成蝕刻缺陷。
[〇〇99] 各種實(shí)驗(yàn)表明，使用等離子體格柵導(dǎo)致在蝕刻工藝中具有很好的選擇性、輪廓角、 Ι/D加載、以及中心到邊緣的均勻性。在某些情況下，選擇性（即Si的蝕刻速率：氧化物的 蝕刻速率）大于約10,或大于約100。事實(shí)上，在某些情況下通過使用等離子體格柵可以實(shí) 現(xiàn)無限的選擇性。在這些情況下，幾乎沒有蝕刻氧化物材料，并且在氧化物表面上甚至有可 能有少量的沉積物。在許多情況下所獲得的輪廓角基本上是垂直的(例如，在約89° )。在 某些實(shí)施方案中，Ι/D加載顯示為低于約2°。進(jìn)一步地，在各個(gè)實(shí)施方式中，該中心到邊緣 的均勻性小于約2nm。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于在襯底上蝕刻特征的裝置，所述裝置包括： 室，其限定能提供等離子體的內(nèi)部； 襯底支架，其用于在蝕刻過程中支撐在所述室中的襯底； 等離子體發(fā)生器，其用于在所述室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；以及 格柵，其將所述等離子體室的所述內(nèi)部分成靠近所述等離子體發(fā)生器的上部子室和靠 近所述襯底支架的下部子室， 其中所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少約1/6， 其中，所述格柵包括多個(gè)槽，該多個(gè)槽基本徑向向外延伸，該多個(gè)槽在所述等離子體在 所述室中產(chǎn)生時(shí)基本上防止在所述格柵中形成感應(yīng)電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括控制器，該控制器被設(shè)計(jì)或配置為在使得在 所述上部子室產(chǎn)生上部區(qū)域等離子體和在所述下部子室中產(chǎn)生下部區(qū)域等離子體的條件 下在所述室中產(chǎn)生所述等離子體， 其中，所述下部區(qū)域等離子體中的有效電子溫度為約leV或更低，并且低于所述上部 區(qū)域等離子體中的有效電子溫度，以及 其中，所述下部區(qū)域等離子體中的電子密度為約5 X 109厘米3或更低，并且低于所述 上部區(qū)域等離子體中的電子密度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成施加偏置到 所述格柵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置成施加偏置到 所述襯底支架。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置為將蝕刻劑氣 體輸送到所述室。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置為在所述等離 子體蝕刻所述襯底的同時(shí)在所述室中提供小于約2000毫乇的壓強(qiáng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制器被進(jìn)一步設(shè)計(jì)或配置為在所述下部 子室中產(chǎn)生離子-離子等離子體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述格柵具有介于約1和50毫米之間的平均厚 度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述格柵中的所述多個(gè)槽通常具有在介于約 0. 3-5之間的高寬比。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多個(gè)槽其方位角相鄰槽分隔不超過約60 度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述等離子發(fā)生器包括設(shè)置在所述室的天花板 上方的線圈。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述襯底支架是靜電卡盤。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括真空連接件。
14. 一種用于處理半導(dǎo)體襯底的系統(tǒng)，其包括 真空傳輸模塊； 在所述真空傳輸模塊中的智能機(jī)械； 接口到所述真空傳輸模塊中的面的多個(gè)處理模塊；以及 具有處理器的控制器； 其中，多個(gè)站中的至少一個(gè)包括： 室，其限定能提供等離子體的內(nèi)部； 襯底支架，其用于在蝕刻過程中支撐在所述室中的所述襯底； 等離子體發(fā)生器，其用于在所述室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；以及 格柵，其將所述等離子體室的所述內(nèi)部分成靠近所述等離子體發(fā)生器的上部子室和靠 近所述襯底支架的下部子室； 其中，所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少約1/6 ;以及 其中，所述格柵包括基本上徑向向外地延伸的多個(gè)槽，該多個(gè)槽在所述等離子體在所 述室中產(chǎn)生時(shí)基本上防止在所述格柵中形成感應(yīng)電流。
15. -種用于與半導(dǎo)體蝕刻裝置連接使用的格柵，其包括： 板，其具有與用于半導(dǎo)體器件制造的標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體襯底的直徑基本上相同的直徑； 在所述板中基本上徑向向外地延伸的多個(gè)槽，以在當(dāng)所述板暴露于等離子體時(shí)基本上 防止在所述板中形成感應(yīng)電流； 其中所述槽的高寬比是介于約〇. 3-5之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的格柵，其中所述格柵當(dāng)放置在半導(dǎo)體蝕刻裝置的處理室 中時(shí)，將所述處理室分成上部子室和下部子室，并且暴露于在所述上部子室中產(chǎn)生的等離 子體，所述格柵運(yùn)行以在所述下部子室保持至多為在上部子室中的上部電子密度的約1/11 的下部電子密度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的格柵，其中，所述格柵運(yùn)行以維持至多為所述上部電子密 度的約1/101的所述下部電子密度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的格柵，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體襯底的直徑為約300毫米或 450毫米。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的格柵，其中，方位角相鄰槽分隔至少約10°，且不超過約 60。。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的格柵，其中，所述格柵包括金屬。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的格柵，其中，所述格柵包括絕緣材料。
22. -種用于在襯底上蝕刻特征的方法，所述方法包括： 提供所述襯底到在包括等離子體發(fā)生器和格柵的室中的襯底支架，所述格柵將所述等 離子體室的內(nèi)部分成靠近所述等離子體發(fā)生器的上部子室和靠近所述襯底支架的下部子 室，其中所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少約1/6 ; 在導(dǎo)致在所述上部子室中產(chǎn)生上部區(qū)域等離子體和在所述下部子室中產(chǎn)生下部區(qū)域 等離子體的條件下在所述室中產(chǎn)生等離子體；以及 通過所述下部區(qū)域等離子體與所述襯底的相互作用在所述襯底中蝕刻所述特征， 其中，所述下部區(qū)域等離子體中的有效電子溫度為約leV或更低，并且低于所述上部 區(qū)域等離子體中的有效電子溫度，以及 其中，所述下部區(qū)域等離子體中的電子密度為約5X 109厘米3或更低，并且低于所述 上部區(qū)域等離子體中的電子密度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，在產(chǎn)生所述等離子體時(shí)在所述格柵中基本上 沒有電流產(chǎn)生。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包括施加偏置到所述格柵。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包括施加偏置到所述襯底支架。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括提供蝕刻劑氣體到所述室。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，在小于約2000毫乇的室壓強(qiáng)下進(jìn)行所述蝕 刻·
28. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述下部區(qū)域等離子體是離子-離子等離子 體。
【文檔編號】H01J37/305GK104103478SQ201410138510
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月5日
【發(fā)明者】亞歷克斯·帕特森, 哈梅特·辛格, 理查德·A·馬什, 索斯藤·利爾, 瓦希德·瓦赫迪, 吳英, 薩拉瓦納普里亞·西里拉曼 申請人:朗姆研究公司