用于等離子體蝕刻室中的離子銑削的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于等離子體蝕刻室中的離子銑削的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。具體而言，提供了一種在等離子體蝕刻系統(tǒng)中執(zhí)行離子銑削的系統(tǒng)和方法，該等離子體蝕刻系統(tǒng)包含等離子體蝕刻室、耦接至等離子體蝕刻室的多個(gè)處理氣體源、射頻偏置源和控制器。等離子體蝕刻室包含襯底支持件。襯底支持件是非樞轉(zhuǎn)且非旋轉(zhuǎn)的襯底支持件。襯底支持件能夠支持在襯底支持件的頂面上處理的襯底，而不使用機(jī)械夾持器件。等離子體蝕刻室還包含設(shè)置成與襯底支持件的頂面相對(duì)的上電極。射頻偏置源耦接至襯底支持件?？刂破黢罱又恋入x子體蝕刻室、多個(gè)處理氣體源和射頻偏置源?？刂破靼鎯?chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于執(zhí)行等離子體蝕刻室中的離子銑削處理的邏輯。
【專利說明】用于等離子體蝕刻室中的離子銑削的系統(tǒng)、方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體制造，更具體而言，涉及用于在等離子體蝕刻室中執(zhí)行離子銑削(mi 11)操作的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]蝕刻(etch)很多材料經(jīng)常會(huì)形成非易失性蝕刻處理副產(chǎn)品。舉例而言，對(duì)材料的薄膜堆疊進(jìn)行蝕刻來在磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)和電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)構(gòu)造和器件中形成特征。非易失性蝕刻處理副產(chǎn)品能在特征的側(cè)壁上形成沉積物。側(cè)壁沉積物會(huì)導(dǎo)致器件畸形，諸如縮短了有源器件以及其他畸形。
[0003]離子銑削被用于去除在各種非易失性材料層中蝕刻的特征的側(cè)壁上的非易失性蝕刻處理副產(chǎn)品沉積物。離子銑削將離子導(dǎo)向特征的側(cè)壁上，以去除蝕刻副產(chǎn)品沉積物。
[0004]典型的離子銑削是無效的，因?yàn)樘卣鞒叽绲膶挾茸兊眯∮?00nm和/或特征深度對(duì)寬度(深寬)比超過1:1。因此，需要一種對(duì)于特征尺寸的寬度小于200nm和/或特征深寬比超過1:1有效的離子銑削處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]大致而言，本發(fā)明通過提供可以適用于等離子體蝕刻室中的半導(dǎo)體襯底的離子銑削系統(tǒng)和方法，滿足了這些需要。應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以以大量方式實(shí)現(xiàn)，包含作為工藝、設(shè)備、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、或者器件實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的若干創(chuàng)造性實(shí)施方式如下所述。
[0006]一個(gè)實(shí)施方式提供一種在等離子體蝕刻系統(tǒng)中執(zhí)行的離子銑削的系統(tǒng)和方法，等離子體蝕刻系統(tǒng)包含等離子體蝕刻室、耦接至等離子體蝕刻室的多個(gè)處理氣體源、射頻偏置源和控制器。等離子體蝕刻室包含襯底支持件。襯底支持件是非樞轉(zhuǎn)(non-pivoting)且非旋轉(zhuǎn)的襯底支持件。襯底支持件能夠?qū)⒋幚淼囊r底支持在襯底支持件的頂面上，而不使用機(jī)械夾持器件。等離子體蝕刻室還包含設(shè)置成與襯底支持件的頂面相對(duì)的上電極。射頻偏置源耦接至襯底支持件?？刂破黢罱又恋入x子體蝕刻室、多個(gè)處理氣體源和射頻偏置源?？刂破靼鎯?chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于執(zhí)行等離子體蝕刻室中的離子銑削處理的邏輯。
[0007]多個(gè)處理氣體源可以包含混合器且包含氦源、氖源、氬源、氙源和氪源中的至少2個(gè)。存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于執(zhí)行等離子體蝕刻室中的離子銑削處理的邏輯可以包含:存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向等離子體蝕刻室注入離子銑削處理氣體的所選擇的組合的邏輯；存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于產(chǎn)生具有選擇的離子角分布的離子銑削等離子體的邏輯；以及存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于使在襯底中形成的特征的至少一個(gè)側(cè)壁上的沉積物揮發(fā)的邏輯。存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向所述等離子體蝕刻室注入離子銑削處理氣體的所選擇的組合的邏輯可以包含:存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于確定在襯底中形成的特征的至少一個(gè)側(cè)壁上的多個(gè)沉積物中的至少一個(gè)的位置的邏輯。
[0008]存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向所述等離子體蝕刻室注入離子銑削處理氣體的所選擇的組合的邏輯可以包含:存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于選擇介于約60毫托與約300毫托之間的離子銑削操作壓強(qiáng)的邏輯。
[0009]存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向等離子體蝕刻室注入離子銑削處理氣體的所選擇的組合的邏輯可以包含:存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于選擇離子銑削處理氣體的質(zhì)量的比率的邏輯。
[0010]離子角分布包含介于相對(duì)于襯底的表面的垂線的約O度至相對(duì)于襯底的表面的垂線的約50度的范圍。射頻偏置源具有介于約200kHz與約2MHz之間的輸出頻率。
[0011]另一個(gè)實(shí)施方式提供一種離子銑削的方法，包含:將襯底置于等離子體蝕刻室；向襯底實(shí)施等離子體蝕刻處理；結(jié)束等離子體蝕刻處理；向等離子體蝕刻室注入離子銑削處理氣體的選擇的組合；產(chǎn)生具有選擇的離子角分布的離子銑削等離子體；以及使在襯底中形成的特征的至少一個(gè)側(cè)壁上的至少一個(gè)沉積物揮發(fā)。
[0012]根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的、以示例的方式示出本發(fā)明的原理的下面的具體說明可以得知本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]本發(fā)明通過結(jié)合附圖的下面的具體說明變得容易理解。
[0014]圖1A是典型的離子銑削室系統(tǒng)。
[0015]圖1B是在半導(dǎo)體襯底的表面上的一個(gè)或多個(gè)層中蝕刻的特征的詳細(xì)的側(cè)視圖。
[0016]圖1C是在半導(dǎo)體襯底的表面中蝕刻的特征的詳細(xì)的側(cè)視圖。
[0017]圖2A是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、不同質(zhì)量的惰性氣體離子能量的圖線。
[0018]圖2B是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、能夠執(zhí)行離子銑削的等離子體室系統(tǒng)。
[0019]圖2C是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在半導(dǎo)體襯底的表面中蝕刻的特征的詳細(xì)的側(cè)視圖。
[0020]圖3是示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、在原位離子銑削處理中執(zhí)行的方法操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在說明可以適用于等離子體蝕刻室中的半導(dǎo)體襯底的離子銑削系統(tǒng)和方法的若干示例性實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見，本發(fā)明可以不用本文記載的一些或者所有的具體細(xì)節(jié)而被付諸實(shí)踐。本文說明的離子銑削處理對(duì)于寬度小于200納米的特征是有效的，并可以原位適用在使用標(biāo)準(zhǔn)靜電卡盤來保持半導(dǎo)體襯底的等離子體蝕刻室中。
[0022]離子銑削(milling)處理通常跟隨等離子體蝕刻處理。等離子體蝕刻處理經(jīng)常在蝕刻的特征的多側(cè)上沉積蝕刻殘留物和副產(chǎn)品。離子銑削去除蝕刻的特征的多側(cè)上的蝕刻殘留物和副廣品。
[0023]典型的離子蝕刻處理要求將半導(dǎo)體襯底從等離子體蝕刻室移動(dòng)至分離的、專門的離子銑削室。將半導(dǎo)體襯底從等離子體蝕刻室移動(dòng)至離子銑削室需要大量時(shí)間，還要求專用的離子銑削室。圖1A是典型的離子銑削室系統(tǒng)100。
[0024]離子銑削室101包含特殊的可動(dòng)的卡盤104、頂部電極105、偏置源112、處理氣體源116和控制器114。偏置源112耦接至卡盤104?？刂破?14耦接至離子銑削室101中的儀器(未示出)，以監(jiān)控并控制離子銑削室中的處理?？刂破?14還耦接至偏置源112和處理氣體源116，以控制并監(jiān)控器其各自的操作。
[0025]卡盤104包含機(jī)械夾持104A，其用于將半導(dǎo)體襯底102緊固到卡盤。機(jī)械夾持104A可能損傷半導(dǎo)體襯底102的邊緣區(qū)域。機(jī)械夾持104A還會(huì)干擾邊緣區(qū)域的離子銑削處理?？ūP104可以沿2個(gè)軸移動(dòng)。卡盤104可以在由箭頭107示出的方向圍繞旋轉(zhuǎn)軸105B旋轉(zhuǎn)。卡盤104還可以在支點(diǎn)支持件105上圍繞支點(diǎn)105A樞轉(zhuǎn)(pivot)，如箭頭106所示。
[0026]離子銑削室101在相對(duì)低的壓強(qiáng)、例如約小于60毫托下操作。離子銑削室101將來自單個(gè)的處理氣體源116的單個(gè)的處理氣體離子化，以便生成都具有同等質(zhì)量的離子110。同等質(zhì)量的離子110然后通過多個(gè)電子?xùn)鸥?08來加速離子，并以實(shí)質(zhì)平行的路徑生成朝向半導(dǎo)體襯底102的表面102A的離子流。
[0027]由于密度低，離子化的氣體的相對(duì)低的壓強(qiáng)使離子110的碰撞最小化。缺少碰撞幫助維持了從柵格108到半導(dǎo)體襯底102的表面102A實(shí)質(zhì)上直的離子流路徑。
[0028]圖1B是在半導(dǎo)體襯底102的表面102A上的一個(gè)或多個(gè)層中蝕刻的特征122的詳細(xì)的側(cè)視圖。一個(gè)或多個(gè)層可以包含半導(dǎo)體襯底102的表面102A上的金屬層Mx。金屬層Mx可以包含一個(gè)或多個(gè)金屬以及金屬的組合。典型的金屬包含銅、鎢、鈷、鐵、鉬、銥、錳、鎂、銣、鋁、鉭和其他金屬以及金屬的組合。特征122具有大于約200nm的寬度Wl，小于或者等于Wl的深度Dl，因此，具有約1:1的深寬比。
[0029]特征122在各特征側(cè)壁122B、122A上具有示例性蝕刻殘留物118A、118B。當(dāng)卡盤104對(duì)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上垂直于離子流110的表面102A時(shí)，離子流能撞擊特征122的底122C并與其相互作用。隨著卡盤104沿方向106樞轉(zhuǎn)和/或沿方向107旋轉(zhuǎn)，表面102A的位置成相應(yīng)的角，使得離子流110’、110”可以撞擊各特征側(cè)壁1228、1224上的蝕刻殘留物118八、1188并與其相互作用，因此使蝕刻殘留物揮發(fā)。揮發(fā)的蝕刻殘留物然后可以從離子銑削室101抽出。
[0030]圖1C是在半導(dǎo)體襯底102的表面102A中蝕刻的特征124的詳細(xì)的側(cè)視圖。特征124具有小于約200nm的寬度W2，大于W2的深度D1，因此，具有大于約1:1 (例如1.5:1、2:1、3:1、5:1、10:1或以上)的深寬比。寬度W2實(shí)質(zhì)上可以小于200nm。舉例而言，寬度W2可以小于約60nm。
[0031]特征124在各特征側(cè)壁124B、124A上具有蝕刻殘留物118A’、118B’。當(dāng)卡盤104對(duì)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上垂直于離子流110的表面102A時(shí)，離子流可以撞擊特征124的底124C并與其相互作用，類似于上述圖1B中所說明的。
[0032]然而，隨著卡盤104沿方向106樞轉(zhuǎn)和/或沿方向107旋轉(zhuǎn)，表面102A的位置成相應(yīng)的角，使得離子流110’、110”無法撞擊各特征側(cè)壁122BU22A上的蝕刻殘留物118A’、118B’并無法與其相互作用，因?yàn)轫斆?02A干擾離子流110’和110”，形成阻斷離子路徑110A’、110A”的一部分的阻障物。作為結(jié)果，離子流110’和110”對(duì)于使蝕刻殘留物118A’、118B’揮發(fā)是無效的。
[0033]圖2A是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、不同質(zhì)量的惰性氣體離子能量的圖線200?；谄妙l率，導(dǎo)致離子和能量的雙峰分布。氦離子在He圖線中示出。氬離子在Ar圖線中示出。氙離子在Xe圖線中示出。也可以使用其他惰性氣體(即諸如氖、氪的稀有氣體)，但示出氦、氬和氙來例解本發(fā)明的原理。
[0034]參考Xe圖線，離子能量的Xe峰值201在較低的偏置頻率(例如在約200kHz和約2MHz之間)下具有相對(duì)大的間隔距離SI。間隔距離SI比在大于約2MHz的偏置頻率下寬。Xe圖線的區(qū)域202中的低能量Xe離子比Xe圖線的其他部分中的Xe離子具有更寬的分布角。隨著Xe離子的能量增大，接近Xe峰值201，分布角變得更窄或者接近直線。
[0035]參考Ar圖線，離子能量的Ar峰值203在較低的偏置頻率(例如在約200kHz和約2MHz之間)下具有相對(duì)大的間隔距離S2。間隔距離S2比在大于約2MHz的偏置頻率下寬。Ar圖線的區(qū)域204中的低能量Ar離子比Ar圖線的其他部分中的Ar離子具有更寬的分布角。隨著Ar離子的能量增大，接近Ar峰值203，分布角變得更窄或者接近直線。
[0036]參考He圖線，離子能量的He峰值205在較低的偏置頻率(例如在約200kHz和約2MHz之間)下具有相對(duì)大的間隔距離S3。間隔距離S3比在大于約2MHz的偏置頻率下寬。He圖線的區(qū)域206中的低能量He離子比He圖線的其他部分中的He離子具有更寬的分布角。隨著He離子的能量增大，接近He峰值205，分布角變得更窄或者接近直線。
[0037]圖2B是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、能夠執(zhí)行離子銑削的等離子體室系統(tǒng)230。等離子體室系統(tǒng)230包含裝載在腔室外部的頂部電極235。頂部電極線圈235設(shè)置在電介質(zhì)(典型地為石英)電極窗口 233上。等離子體室231耦接至包含多個(gè)處理氣體源236A-D以及混合、流動(dòng)和壓強(qiáng)控制的多個(gè)處理氣體源236。多個(gè)處理氣體源236通過氣體提供線239A、239B，耦接至氣體注入器237A、237B。
[0038]在等離子體室231中，卡盤242不同于上述樞轉(zhuǎn)和/或可旋轉(zhuǎn)的卡盤104，因?yàn)榭ūP242可以是固定的，且非樞轉(zhuǎn)以及非旋轉(zhuǎn)的?？ūP242被卡盤支持件243支持?？ūP242不需要機(jī)械夾持104A，因?yàn)榭ūP242是非樞轉(zhuǎn)且非旋轉(zhuǎn)的。作為結(jié)果，缺少機(jī)械夾持104A消除了損傷襯底102的邊緣的可能性，還消除了機(jī)械夾持104A干擾襯底的表面102A的機(jī)械夾持附近或者下方的邊緣的離子處理的傾向。
[0039]再次參考圖2A和2B，Xe、Ar和He圖線示出了能量越低，分布角越寬。作為結(jié)果，可以用較低能量的離子濺射掉并去除在特征的側(cè)壁上的非易失性側(cè)壁沉積物，而不需要可動(dòng)的卡盤104或者機(jī)械夾持104A。
[0040]不同離子的質(zhì)量的差異也會(huì)影響分布角。舉例而言，較輕的離子比較重的離子具有更窄范圍的分布角。例如，He圖線示出了氦離子具有至襯底表面102A的垂線(O度)的任一側(cè)為約15度的相對(duì)窄范圍的分布角。類似地，Ar圖線示出了氬離子比氦離子具有稍微更寬范圍的分布角，因?yàn)闅咫x子從約27度至襯底表面102A的垂線的任一側(cè)變化。類似地，Xe圖線示出了氙離子比氦離子或氬離子具有稍微更寬范圍的分布角，由于氙離子從約45度至襯底表面102A的垂線的任一側(cè)變化。
[0041]由于圖2B所示的碰撞相互作用256，不同離子的質(zhì)量的差異也會(huì)影響分布角。不同質(zhì)量離子可能碰撞并彼此偏轉(zhuǎn)，從而進(jìn)一步增大分布角。
[0042]惰性氣體的選擇混合物(He、Ne、Ar、Kr ,Xe)可以被用于創(chuàng)造有效的離子銑削等離子體240。所產(chǎn)生的惰性氣體離子具有不同的質(zhì)量和不同的總動(dòng)量橫截面，所以經(jīng)由等離子體鞘(plasma sheath)的相應(yīng)傳輸次數(shù)不同。由于該效果，由惰性氣體構(gòu)成的離子統(tǒng)削等離子體240與被用于上述圖1A-1C中說明的離子銑削處理的單個(gè)的離子源相比，在離子能量和在連續(xù)體上的角分布擴(kuò)散中展現(xiàn)出更寬的擴(kuò)散。
[0043]離子銑削等離子體240中的更寬的角分布的惰性氣體離子的選擇混合物可以被用來接觸特征側(cè)壁124AU24B，以有效濺射蝕刻副產(chǎn)品118A’、118B’，而不需要專門的樞軸卡盤104或者機(jī)械夾持104A。
[0044]離子銑削等離子體240中的惰性氣體的選擇混合物允許在標(biāo)準(zhǔn)蝕刻處理室231中，使用標(biāo)準(zhǔn)的非旋轉(zhuǎn)的、非樞轉(zhuǎn)的靜電卡盤242執(zhí)行離子銑削處理。因此，離子銑削處理可以原位適用在等離子體蝕刻處理室231中，不需要將襯底102從等離子體室移動(dòng)至分離的離子銑削室101。
[0045]應(yīng)該理解的是，盡管離子銑削等離子體240中的惰性氣體的選擇混合物允許在標(biāo)準(zhǔn)蝕刻處理室231中執(zhí)行離子銑削處理，但是離子銑削等離子體240中的惰性氣體的選擇混合物還可以被用于如上所述的具有旋轉(zhuǎn)和/或樞轉(zhuǎn)的卡盤104的離子銑削室。
[0046]如上所述，離子銑削處理的效率通過在靜電卡盤242中使用較低的偏置RF頻率(例如在約200KHz至約2MHz之間)而增強(qiáng)。較低的RF頻率使得RF震蕩時(shí)間期間相當(dāng)于經(jīng)由等離子體鞘的離子傳輸時(shí)間，從而增大了具有較寬擴(kuò)散的角分布的、帶有較低能量離子的離子能量分布的分裂(split)。
[0047]離子銑削等離子體240還可以在比通常小于約60毫托的壓強(qiáng)較高的壓強(qiáng)下使用，因?yàn)樵龃蟮膲簭?qiáng)導(dǎo)致離子110、252、254中增多的碰撞256。舉例而言，離子銑削等離子體240可以具有介于約60毫托與約300毫托之間的壓強(qiáng)。
[0048]盡管本文說明了使用惰性氣體和混合物，但應(yīng)該理解的是C0/CH4和CH4/02可以與一個(gè)或多個(gè)惰性氣體組合一起使用。將惰性氣體與co/ch4、co/h2、CO、H2和ch4/o2混合可以改善蝕刻處理的有效性。
[0049]控制器234包含存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的軟件和邏輯234A。軟件和邏輯234A包含控制等離子體室系統(tǒng)230的各種操作參數(shù)(溫度、偏置、壓強(qiáng)、流率、處理混合氣體等)的邏輯和操作系統(tǒng)。
[0050]圖2C是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的、在半導(dǎo)體襯底102的表面102A中蝕刻的特征124的詳細(xì)的側(cè)視圖。處理氣體、壓強(qiáng)、偏置頻率和電壓的選擇混合允許離子流252和254撞擊沉積物118A’、118B’并與其相互作用。
[0051]低壓強(qiáng)(例如約60毫托)和/或輕質(zhì)量的離子(氦、氖)或者單個(gè)的處理氣體離子趨向于跟隨實(shí)質(zhì)垂直于襯底的表面102A的離子流110。作為結(jié)果，較輕質(zhì)量的離子(氦、氖)或者單個(gè)的處理氣體離子能撞擊特征的底124C并與其相互作用。
[0052]增大操作壓強(qiáng)和/或增大略微較重質(zhì)量離子(Ar、Kr、Xe)的比率也會(huì)產(chǎn)生離子流254，與襯底的表面102A的垂線呈角254A。作為結(jié)果，新增的、略微較重質(zhì)量的離子能撞擊特征的底124C附近的沉積物118B’并與其相互作用。
[0053]進(jìn)一步增大操作壓強(qiáng)和/或進(jìn)一步增大略微較重質(zhì)量的離子(Ar、Kr、Xe)的比率也會(huì)產(chǎn)生離子流252，與襯底的表面102A的垂線呈角252A。作為結(jié)果，新增的、壓強(qiáng)和/或增大的略微較重質(zhì)量的離子的比率能撞擊接近表面102A的沉積物118A’并與其相互作用。
[0054]應(yīng)該理解的是，角分布的離子流110、252、254是從基本垂直的離子流110到離垂線高達(dá)約50度的離子流252的連續(xù)體，并且離子流254在連續(xù)體的中間。角分布通過操作壓強(qiáng)和處理氣體的不同質(zhì)量的比率確定。[0055]圖3是示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的、在原位離子銑削處理中執(zhí)行的方法操作300的流程圖。本文示出的操作是示例性的，應(yīng)該理解的是一些操作可以具有子操作，在其他實(shí)例中，本文說明的某些操作可能不包含在示出的操作中。考慮到這一點(diǎn)，現(xiàn)在說明方法和操作300。
[0056]在操作305中，將襯底102放置在等離子體蝕刻室231中，并固定至卡盤242。在操作310中，對(duì)等離子體蝕刻室231中的襯底102實(shí)施等離子體蝕刻處理。等離子體蝕刻處理可以包含可以在等離子體蝕刻室231內(nèi)進(jìn)行的多個(gè)處理和子處理。
[0057]等離子體蝕刻處理在操作315結(jié)束。結(jié)束等離子體蝕刻處理可以包含清洗并排空等離子體蝕刻室231。
[0058]在操作320中，啟動(dòng)離子銑削處理。啟動(dòng)離子銑削處理包含向等離子體蝕刻室231注入選擇組合的離子銑削處理氣體。選擇組合的離子銑削處理氣體會(huì)包含具有不同質(zhì)量的氣體，以便形成具有不同分布角的離子流。
[0059]不同離子銑削處理氣體的組合的比率通過特征側(cè)壁124A、124B上的沉積物118A’、118B’的位置來確定。舉例而言，如果沉積物118A’、118B’位于更接近特征124的底124C，那么可以使用更加較輕質(zhì)量的氣體(例如氦、氖等)，因?yàn)檩^輕質(zhì)量的氣體趨向于產(chǎn)生具有約10至約15度的窄角分布離子鉆流(ion drilling streams)的離子鉆等離子體。如果沉積物118A’、118B’位于更接近頂面102A，那么可以使用更加較重質(zhì)量的氣體(例如氬、氙等)，因?yàn)檩^重質(zhì)量的氣體趨向于產(chǎn)生具有高達(dá)約50度角分布的較寬角分布的離子鉆流的離子鉆等離子體。
[0060]類似地，可以選擇處理壓強(qiáng)來選擇離子鉆流的期望的角分布。舉例而言，較低的壓強(qiáng)(例如約60毫托)會(huì)產(chǎn)生較窄的角分布離子鉆流，因?yàn)殡x子的碰撞減少了。相反地，較高的壓強(qiáng)(例如約150毫托至約300毫托)會(huì)產(chǎn)生較寬的角分布離子鉆流，因?yàn)殡x子的碰撞增多。處理氣體的處理壓強(qiáng)和選擇混合可以被組合用于選擇期望的角分布離子鉆流。
[0061]在操作325中，產(chǎn)生離子銑削等離子體。如上所述，離子銑削等離子體具有選擇的離子角分布。沉積物118A’、118B’在操作330中揮發(fā)。揮發(fā)的沉積物然后可以從處理室231抽出，并且方法操作可以結(jié)束。
[0062]考慮到上述實(shí)施方式，應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以采用涉及存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的各種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的操作。這些操作是需要物理量的物理處理的操作。通常，盡管不一定，這些量采取能夠存儲(chǔ)、傳送、合并、比較、以及其他操縱的電或者磁信號(hào)的形式。此外，所執(zhí)行的操縱經(jīng)常以諸如生成、識(shí)別、確定、或者比較這樣的術(shù)語提到。
[0063]形成本發(fā)明的一部分的本文說明的任何操作是有用的機(jī)器操作。本發(fā)明另外涉及用于執(zhí)行這些操作的設(shè)備或者裝置。裝置可以是基于所要求的目的而特殊組成的，諸如特殊用途計(jì)算機(jī)。當(dāng)定義為特殊用途計(jì)算機(jī)時(shí)，該計(jì)算機(jī)還可以執(zhí)行并非特殊用途的一部分的其他處理、程序執(zhí)行或者例程，但仍然能夠?yàn)榱颂厥庥猛径僮?。替代地，操作可以通過由存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、緩存中的或者通過網(wǎng)絡(luò)獲得的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序選擇性激活或配置的通用計(jì)算機(jī)處理。當(dāng)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)獲得時(shí)，該數(shù)據(jù)可以由網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)(例如云計(jì)算資源)處理。
[0064]本發(fā)明還可以實(shí)施作為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，該數(shù)據(jù)之后可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包含硬盤驅(qū)動(dòng)器、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、⑶ROM、⑶-R、CD-RW、DVD、Flash、磁帶、和其他光學(xué)和非光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可以分布在網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便以分布式方式存儲(chǔ)并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼。
[0065]應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，由上述附圖中的操作代表的指令不要求以示出的順序執(zhí)行，由操作代表的所有處理可能不是實(shí)踐本發(fā)明所需要的。此外，在任何上述附圖中說明的處理還可以在存儲(chǔ)在RAM、R0M、或者硬盤驅(qū)動(dòng)器中的任何一個(gè)或者其組合中的軟件中實(shí)現(xiàn)。
[0066]盡管出于清楚理解目的，已詳細(xì)說明了本發(fā)明，但可以知曉的是在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行某些改變和修改。從而，所提供的實(shí)施方式被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明不限于本文給出的細(xì)節(jié)，可以在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)以及等同范圍內(nèi)修改。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體蝕刻系統(tǒng)，其包括: 等離子體蝕刻室，其包含: 襯底支持件，所述襯底支持件是非樞轉(zhuǎn)且非旋轉(zhuǎn)的襯底支持件，所述襯底支持件能夠?qū)⒋幚淼囊r底支持在所述襯底支持件的頂面上，而不使用機(jī)械夾持器件；以及上電極，其被設(shè)置成與所述襯底支持件的所述頂面相對(duì)； 多個(gè)處理氣體源，其耦接至所述等離子體蝕刻室； 射頻偏置源，其耦接至所述襯底支持件；以及 控制器，其耦接至所述等離子體蝕刻室、所述多個(gè)處理氣體源和所述射頻偏置源，所述控制器包含存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于執(zhí)行所述等離子體蝕刻室中的離子銑削處理的邏輯。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)處理氣體源包含混合器，且進(jìn)一步由氦源、氖源、氬源、氙源和氪源中的至少2個(gè)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于執(zhí)行所述等離子體蝕刻室中的離子銑削處理的所述邏輯包含: 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向所述等離子體蝕刻室注入多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合的邏輯； 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于產(chǎn)生具有選擇的離子角分布的離子銑削等離子體的邏輯；以及 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于使在所述襯底中形成的特征的至少一個(gè)側(cè)壁上的多個(gè)沉積物中的至少一個(gè)揮發(fā)的邏輯。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向所述等離子體蝕刻室注入所述多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合的所述邏輯包含:存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于確定在所述襯底中形成的所述特征的所述至少一個(gè)側(cè)壁上的所述多個(gè)沉積物中的至少一個(gè)的位置的邏輯。
5.如權(quán)利要求3所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向所述等離子體蝕刻室注入所述多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合的所述邏輯包含:存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于選擇離子銑削操作壓強(qiáng)的邏輯。
6.如權(quán)利要求5所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，所述離子銑削操作壓強(qiáng)在約60毫托與約300毫托之間。
7.如權(quán)利要求4所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向所述等離子體蝕刻室注入所述多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合的所述邏輯包含:存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于選擇所述多個(gè)離子銑削處理氣體的質(zhì)量的比率的邏輯。
8.如權(quán)利要求3所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，所述離子角分布包含介于相對(duì)于所述襯底的表面的垂線的約O度至相對(duì)于所述襯底的所述表面的垂線的約50度之間的范圍。
9.如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中，所述射頻偏置源具有介于約200kHz與約2MHz之間的輸出頻率。
10.一種離子銑削的方法，其包括: 將襯底置于等離子體蝕刻室； 向所述襯底實(shí)施等離子體蝕刻處理；結(jié)束所述等離子體蝕刻處理； 向所述等離子體蝕刻室注入多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合； 產(chǎn)生具有所選擇的離子角分布的離子銑削等離子體；以及 使在所述襯底中形成的特征的至少一個(gè)側(cè)壁上的多個(gè)沉積物中的至少一個(gè)揮發(fā)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，向所述等離子體蝕刻室注入所述多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合包含:確定在所述襯底中形成的所述特征的所述至少一個(gè)側(cè)壁上的所述多個(gè)沉積物中的至少一個(gè)的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，向所述等離子體蝕刻室注入所述多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合包含:選擇離子銑削操作壓強(qiáng)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述離子銑削操作壓強(qiáng)在約60毫托與約300毫托之間。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，向所述等離子體蝕刻室注入所述多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合包含:選擇所述多個(gè)離子銑削處理氣體的質(zhì)量的比率。
15.如權(quán)利要求10所述的方法,其中，所述離子角分布包含介于相對(duì)于所述襯底的表面的垂線的約O度至相對(duì)于所述襯底的表面的垂線的約50度之間的范圍。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，產(chǎn)生具有所選擇的離子角分布的所述離子銑削等離子體包含:施加具有介于約200kHz與約2MHz之間的頻率的射頻偏置。
17.一種等離子體蝕刻系統(tǒng)，其包括: 等離子體蝕刻室，其包含: 襯底支持件，所述襯底支持件是非樞轉(zhuǎn)且非旋轉(zhuǎn)的襯底支持件，所述襯底支持件能夠?qū)⒋幚硪r底支持在所述襯底支持件的頂面上，而不使用機(jī)械夾持器件；以及上電極，其被設(shè)置成與所述襯底支持件的所述頂面相對(duì)； 多個(gè)處理氣體源，其耦接至所述等離子體蝕刻室； 射頻偏置源，其耦接至所述襯底支持件；以及 控制器，其耦接至所述等離子體蝕刻室、所述多個(gè)處理氣體源和所述射頻偏置源，所述控制器包含存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于執(zhí)行所述等離子體蝕刻室中的離子銑削處理的邏輯，該邏輯包括: 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于向所述等離子體蝕刻室注入多個(gè)離子銑削處理氣體的所選擇的組合的邏輯，其包含: 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于選擇離子銑削操作壓強(qiáng)的邏輯；以及 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于選擇所述多個(gè)離子銑削處理氣體的質(zhì)量的比率的邏輯； 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于產(chǎn)生具有所選擇的離子角分布的離子銑削等離子體的邏輯；以及 存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的用于使在所述襯底中形成的特征的至少一個(gè)側(cè)壁上的多個(gè)沉積物中的至少一個(gè)揮發(fā)的邏輯。
【文檔編號(hào)】H01J37/305GK103996594SQ201410055842
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】喬迪普·古哈, 神內(nèi)佛霖, 韓俊熙, 亞倫·埃普勒 申請(qǐng)人:朗姆研究公司