專利名稱：應(yīng)用等離子體密度梯度來產(chǎn)生粒子流的裝置和方法
本申請涉及1997年10月15日申請、申請?zhí)枮?0/061,857的美國臨時申請，并要求該申請作為本申請的優(yōu)先權(quán)。在此以引用的方式將該臨時申請的內(nèi)容結(jié)合在本申請中。
本發(fā)明涉及一種在等離子體處理室中提供粒子流的系統(tǒng)，具體地說涉及一種提供用于處理基片的活性粒子流和/或高能粒子流的系統(tǒng)。本方法和系統(tǒng)優(yōu)選用于多重(poly)蝕刻或金屬蝕刻。
在許多電子設(shè)備和固態(tài)制造方法中，應(yīng)用電能或非電能的氣體粒子來處理基片，比如半導(dǎo)體晶片。在一種實施方案中，通過在粒子源中的一種氣體中產(chǎn)生的等離子體輸送粒子，該粒子源是由電感性的或電容性的耦合元件提供能量。附

圖1所示為等離子體處理系統(tǒng)的一種實例，其包括電感性等離子體耦合元件，即螺旋射頻(RF)線圈104。在美國專利US 5,234,529(授予給Wayne L.Johnson，即本申請的發(fā)明人)中公開了一種公知的電感等離子體產(chǎn)生系統(tǒng)。在此以引用的方式將該專利的內(nèi)容結(jié)合在本申請中。
如附圖1所示，通過氣體入口112將氣體輸送到處理室102中。具有輸出阻抗Rs的RF電源110給等離子體耦合元件(即，RF線圈104)輸送RF功率，在處理室102的特定區(qū)域(等離子體產(chǎn)生區(qū)108)中等離子體耦合元件依次將氣體電離并將其激發(fā)到等離子態(tài)。另外可以有選擇性地通過阻抗匹配網(wǎng)落(MN)將RF能量耦合到等離子體耦合元件。所得的等離子體產(chǎn)生帶電粒子(即，離子和電子)和中性粒子(中性原子或分子)。在一些結(jié)構(gòu)中，通過對安裝有基片(例如，晶片106)的吸盤施加電壓來加速粒子。在粒子源114的出口120處發(fā)射出經(jīng)過加速的粒子。應(yīng)用這些粒子處理基片106或使基片106便于處理。例如，該粒子可用于離子輔助淀積(IAD)或活性離子蝕刻(RIE)。
附圖2示意地表示一種淀積系統(tǒng)實例，在該系統(tǒng)中，通過從膜淀積源202(即，蒸發(fā)源或濺射源)中提供“加原子”206(即，為形成膜被淀積或“增加”的原子)。在基片比如晶片106上淀積膜304。在淀積過程中來自粒子源114的高能粒子流208直接流向基片106，粒子208與加原子206碰撞，由此給加原子供應(yīng)能量。高能離子208增加了加原子206的能量，因此加原子206在基片106的表面上具有更高的流動性。因此，加原子206更可能沉積并附著在低能量的區(qū)域(即，在薄膜304中的固體材料中的有空隙的位置)。增加加原子206的能量有利于生產(chǎn)更高質(zhì)量的薄膜。例如，薄膜具有更高的密度、更大的晶粒和更少的缺陷。更高的密度的膜具有如下的優(yōu)點(a)更高的傳導(dǎo)性(如果是導(dǎo)體材料)，和(b)相對于時間傳導(dǎo)率更穩(wěn)定。通過這種方法生產(chǎn)的電介質(zhì)薄膜具有更接近于固體密度電介質(zhì)常數(shù)的電介質(zhì)常數(shù)，并增加了電介質(zhì)材料的強度。
雖然能夠通過提高基片的溫度來增加加原子的能量，但提高基片的溫度對于IAD法并不是很需要的。實際上，離子轟擊(其給每加原子平均增加1電子伏特(eV)的能量)具有的效果相當于增加基片的溫度大約200℃所達到的效果。通過對加原子供應(yīng)附加的能量還能夠進一步增加IAD的效果。
然而，增加太多的能量可能在處理的基片上帶來嚴重的缺陷。如果應(yīng)用很高能量的原子，可能損壞薄膜。例如，常規(guī)的IAD離子源提供具有幾千電子伏特的離子。應(yīng)用這種高能離子的缺點是它能夠引起在薄膜內(nèi)注入離子。離子的注入使處理氣體(例如，應(yīng)用氬氣來提供離子)吸收，這就使膜的質(zhì)量變差。有如下原因使膜的質(zhì)量變差(1)降低了膜的密度，(2)降低了在薄膜中的材料的顆粒大小，或(3)在膜中引入了其它缺陷。此外，增加深深地注入的粒子對所需的流動性并沒有貢獻。
活化離子蝕刻能夠用作制造電子電路的平版印刷工藝的一部分。在微芯片制造-半導(dǎo)體加工實用指導(dǎo)(Microchip Fabrication-APractical Guide to Semiconductor Processing，由Peter Van Zant著，McGraw-Hill，Inc.出版)中描述了一種RIE方法。這里以引用的方式將Van Zant的第二和第三版中的內(nèi)容結(jié)合在本申請中。由于穿過基片的水平面(即，在x和y方向)的結(jié)構(gòu)變得更加緊密，并且結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，增加附加的金屬層(即，在z方向)。這種變化就要求處理觸點間隙，以及需要改變高度并要求更大的深寬比。涉及這些問題的描述在題為“互相連通孔的挑戰(zhàn)填充小且縱橫比高的接觸孔”的文章(“The Interconnect ChallengeFilling Small，High Aspect RatioContact Holes”，Semiconductor International雜志，1994年8月出版)中討論過。這里以引用的方式將該文章的內(nèi)容結(jié)合在本申請中。
在公知的活化離子蝕刻系統(tǒng)中，首先在基片上使要蝕刻的薄膜材料生長(例如，通過氧化)或淀積(例如，通過濺射或蒸發(fā))。在薄膜上淀積抗蝕劑層，并顯影成所需的結(jié)構(gòu)圖案以形成一種蝕刻掩模，即得到如附圖3A所示的結(jié)構(gòu)。然后應(yīng)用在粒子源內(nèi)的等離子體產(chǎn)生的離子1602A對基片(例如，晶片)進行處理，以腐蝕薄膜。在腐蝕發(fā)生的區(qū)域中的晶片暴露出來，由此在基片上形成了帶有結(jié)構(gòu)圖案的薄膜。然后除去抗蝕劑308(例如，通過應(yīng)用一種氧化物等離子體)，脫離出一光禿的、構(gòu)造有結(jié)構(gòu)圖案的薄膜。附圖3A描述了在基片本體302上包括膜304的基片的處理過程。通過來自常規(guī)的粒子源的加速離子流1602A對薄膜302進行蝕刻，以形成窄的小孔或狹槽1606。當在進行蝕刻時，電子1604被吸引并附著到抗蝕劑層308，由此使離子束1602A散開，而側(cè)面的腐蝕引起小孔1606不希望地加寬。此外，上述的側(cè)面腐蝕還能夠造成實心特征比如導(dǎo)電性跡線變窄。
由于常規(guī)的活化粒子源生產(chǎn)具有能量為幾千eV離子，能夠減少蝕刻方法的蝕刻選擇性(即，在生長的或淀積的膜的蝕刻過程中蝕刻工序?qū)刮g劑產(chǎn)生的不希望的腐蝕)。在嚴重的情況下，高能粒子能夠侵蝕抗蝕劑到足夠使其暴露，并對薄膜的不希望腐蝕部分進行不希望的腐蝕。經(jīng)常地侵蝕在部件特征邊沿附近的抗蝕劑，造成特征的尺寸相對于其預(yù)定尺寸減小了。因此，這就降低了包含有較小特征的高分辨率的圖案的可制造性。此外，高能粒子還能夠被注入到基片本體中或在蝕刻的薄膜之下的更低層的膜中，由此降低了基片本體或更低層的膜的電特性。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選用于多重和金屬蝕刻方法中，當在電介質(zhì)材料比如二氧化硅中要腐蝕出較大的縱橫比的孔時，存在類似的問題。在如下的專利中都進一步討論了腐蝕較大的縱橫比的孔的方法Gupta等人的題為“等離子體蝕刻方法”(Plasma Etch Process)的美國專利US5,468,339(在該專利中描述了孔的縱橫比為10∶1)，Gupta等人的題為“較大選擇性的高縱橫比氧化蝕刻方法及其應(yīng)用該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品”(Highly Selective High Aspect Ratio Oxide Etch Method andProducts Made by the Process)的美國專利US5,468,340，Wylie的題為“具有自動調(diào)準且高濃度攙雜的集電極區(qū)和基極連接區(qū)的雙極晶體管”(Bipolar Transistor with a Self-Aligned Heavily Doped CollectorRegion and Base Link Regions)的美國專利US5,428,243(在該專利中描述了同時蝕刻不同深度的孔)以及在Cox等人的題為“在半導(dǎo)體中形成深的豎直溝槽的活性離子蝕刻化學(xué)處理”(Reactive Ion EtchChemistry for Providing Deep Vertical Trenches in SemiconductorSubstrates)的美國專利US4,717,448中。所有這些專利的內(nèi)容都以引用的方式結(jié)合在本申請中。
關(guān)于離子源的相對更近一些的進一步信息來源是專業(yè)期刊Reviewof Scientific Instruments(Vol.61 No.1，Part II，1990年1月)。此外，Kaufman(美國專利US3,156,090)描述了一種用作離子火箭發(fā)動機的雙柵極離子源，其包括中和器細絲。Ikeda等人(美國專利US4,243,1981)描述了一種平行平面蝕刻裝置，在該裝置中第一電極包括一金屬網(wǎng)，而第二電極是一金屬板。目標物放在網(wǎng)狀電極的外面。某些等離子體“從網(wǎng)狀電極的網(wǎng)孔中漏下來”，并與目標物相接觸。Harper和Kaufman(美國專利US4,259,145)描述了一種單引出柵(single extraction grid)，以形成離子能量在10至100eV范圍內(nèi)的離子束。Cuomo和Harper(美國專利US4,351,712)描述了一種與Harper和Kaufman所描述的離子源類似的離子源，該離子束的離子能量范圍在30和180eV之間。Ono和Mastsuo(美國專利US4,450,032)描述了一種類似于噴淋頭的離子源。其加速電壓范圍為200至1000伏特。Mastsuo和Ono(美國專利US4,492,620)描述了一種描述在美國專利US4,450,031中所述的裝置的改進裝置，該改進裝置經(jīng)改進后其加速電壓可低至100V。Keller和Coultas(美國專利US5,206,516)應(yīng)用三電極減速器透鏡以從極大的能量束中得到25eV的離子束。
Pigache在“電離層等離子體的實驗室模擬技術(shù)”(A LaboratorySimulation of the Ionospheric Plasma，發(fā)表于AIAA，Journ.11(2)，pp.129-30(1973))中描述一種等離子體風(fēng)洞，其包括單柵極20eV的離子源。在Aston等人的“雙柵極加速器系統(tǒng)的離子束的發(fā)散特性”(Ion Beam Divergence Characteristics of Two-Grid AcceleratorSystem，AIAA，Journ.16(5)，pp.516-24(1978))的文章報道了關(guān)于“雙柵極加速器系統(tǒng)的綜合研究”。Bollinger在“用于半導(dǎo)體制造方法的離子銑削”(Ion Milling for Semiconductor Production Process，發(fā)表于Solid State Tchnology，pp.66-70，(1977))中討論了在早期通常物件中的半導(dǎo)體處理中的離子銑削。Harper等人在“低能量的離子束蝕刻”(Low Energy Ion Beam Etching，發(fā)表于J Electrochem SocSolid State，128(5)，pp.1077-83，(1981))中描述了離子束能量小于100eV的單柵極離子源。Kaufman等人在“用于離子研磨工序的離子源”(Ion Sources for Ion Machining Operations，發(fā)表于AIAA，Journ.15(6)，pp.843-47(1977))中描述將離子源用于工業(yè)碾磨。Kauman在“在濺射中應(yīng)用的離子束源技術(shù)”(Technology of Ion BeamSources Used in Sputtering發(fā)表于J.Vac.Sci.Technology，15(2)，pp.272-6，(1978))中將離子束用于濺射。Kaufman在“寬束粒子源”(Broad-Beam Ion Sources，發(fā)表于Rev.Sci.Instrum.，61(1)，pp.，230-5，(1990))中討論了寬束離子源技術(shù)。不管帶有柵極還是沒有柵極的離子源都已經(jīng)考慮過。
Tsuchimoto(美國專利US4,123,316)公開了一種等離子體處理器，在該等離子體處理器中經(jīng)過等離子體輸出口從等離子體產(chǎn)生室擴散進等離子體處理室中。從等離子體輸出口到目標晶片的距離小于殘留在處理室中的氣體的平均自由路徑。在淀積過程中，在等離子體發(fā)生室中的等離子體和目標晶片之間的電壓差僅有幾伏特。Tsuchimoto在“Plasma Stream Transport Method…”(J.Vac.Sci.Technology，15(1)，pp.70-3，(1978))中描述了一種等離子源，具有熱速度的等離子體從該等離子源中流出到目標上。并且通過同軸磁場對等離子體流進行限制。Tsuchimoto在后來的題為“Plasma Stream TransportMethod…”(15(5)，pp.1730-3，(1978))的文章中進一步考慮了在前一篇文章(15(1))中所描述的等離子體流的中和。Tsuchimoto又在題為“Operation Modes and Its Optical Measurements of PlasmaStream Transport…”(17(6)，pp.1336-40，(1980))的文章中進一步給出了補充的細節(jié)內(nèi)容。Cuomo and Kaufman(美國專利US4,451,890)描述了一種霍爾(Hall)離子發(fā)生器，其能夠產(chǎn)生自中和的低能量、高強度離子束。陽極-陰極間的電壓差在30至50伏特之間。
Lee等人(美國專利US4,652,795)公開了通過較大的孔徑使等離子體傳出到等離子體發(fā)生室的外面。陽極和陰極的電壓可以單獨變化。Sekiguchi和Mito(美國專利US4,664,747)描述了一種RF或微波等離子體發(fā)生器，在該發(fā)生器中將來自等離子體的輻射和/或活性品類的等離子體施加到設(shè)置在等離子體放電空間的外面的目標上?？梢詰?yīng)用網(wǎng)狀引出電極，但也可以考慮應(yīng)用沒有引出電極的結(jié)構(gòu)。Zarowin和Bollinger(美國專利US5,290,382)描述了一種電感應(yīng)地激發(fā)的RF或微波耦合等離子體發(fā)生器，該發(fā)生器具有一個出口通道，等離子體從等離子體室通過該出口通道朝下流到晶片。一種“交互式凸緣”提供一與晶片分離的表面以消耗活性種類的等離子體，由此控制離子束有效的橫截面。
Chen等人(美國專利US5,469,955)公開了一種多腔室裝置，通過該裝置可以產(chǎn)生中性粒子束。在RF等離子體發(fā)生室中產(chǎn)生等離子體，在其下游，通過較大的孔徑散射進靜止的等離子體室。在第三室中產(chǎn)生偽中性束。可能產(chǎn)生這樣的粒子能量“在該粒子能量以下能夠使在半導(dǎo)體材料中晶格損壞”。Moslehi在“Formation of MOS Gates byRapid Thermal/Microwave Remote Plasma Process…”(IEEEElectron Letters，EDL 8(9)，pp.421-4，(1987))中描述了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中在微波腔中產(chǎn)生等離子體。遠微波等離子體允許有選擇性地、可控制地產(chǎn)生特定種類的等離子體。
Rogoff(美國專利US4,090,856)首先通過有選擇地在部分有界域中電離一種同位素來分離同位素。帶電的同位素朝外殼壁進行雙極擴散。在邊界附近富集在所需的同位素上的氣體基本在壁處被中和，然后從剩余的混合物中分離出來。Chen(美國專利US4,297,191)和Bridges(美國專利US4,545,878和US4,563,258)所述的類似。
因此，人們一直需要一種能夠提供具有較低的能量的離子和中性的粒子的裝置和方法。具體地說，為了在處理基片時既不損壞晶片本身而且也不損壞在晶片上的薄膜，人們需要一種能夠提供能量遠小于1000eV的粒子流的裝置和方法。
本發(fā)明一個目的是提供一種系統(tǒng)和方法，其能夠提供用于處理晶片的低能量的粒子束。
依據(jù)本發(fā)明的一個方面，應(yīng)用具有密度梯度的等離子體來加速離子。具體地說，依據(jù)本發(fā)明將粒子源構(gòu)造成能夠產(chǎn)生具有所需能量以及所需的速度和/或選擇性的離子。如果所選擇的離子的速度足夠低，并且在所處理的基片和粒子源之間的距離足夠大，則在離子撞擊到基片之前離子有足夠的時間與自由電子(即，不受原子約束的電子)復(fù)合，因此，產(chǎn)生了加速的(即帶有能量的)中性粒子。這種復(fù)合過程發(fā)生在處理系統(tǒng)的電荷交換區(qū)域中。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點，通過將非均勻磁場施加到等離子體上產(chǎn)生等離子體密度梯度。由于等離子體密度np取決于所施加到等離子體的磁場，因此可以應(yīng)用具有梯度的磁場來產(chǎn)生具有密度梯度的等離子體。等離子體的密度梯度產(chǎn)生電場，由此在如下之間產(chǎn)生電壓(1)離子產(chǎn)生的地方和(2)離子源的離子出口。反過來這種電壓又加速離子。離子的能量取決于由等離子體密度梯度產(chǎn)生的電場所感應(yīng)的電壓。當帶電離子與中性離子碰撞時，在電荷交換過程中傳遞能量。
依據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)點，給等離子體施加非均勻RF功率，由此產(chǎn)生非均勻的等離子體密度np，其反過來又產(chǎn)生電場(和與電場相聯(lián)系的電壓)以加速離子。
本發(fā)明的另一個目的為降低在RF源和在等離子體中的離子之間的耦合效應(yīng)。通過RF屏蔽降低耦合，離子更容易直接被引導(dǎo)到處理區(qū)域中。這就使得能夠均勻地處理更大的晶片。同樣地，通過產(chǎn)生一種密度梯度也能夠產(chǎn)生粒子加速度而不必應(yīng)用偏壓吸盤。這種改變簡化了系統(tǒng)，即減少了在施加到RF線圈上的第一RF源和施加到吸盤上的第二RF源之間的協(xié)同控制量。這種簡化降低了整個系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明應(yīng)用等離子體的密度梯度來提供一種能夠用于處理基片的粒子流。該系統(tǒng)應(yīng)用一種低能量、高密度(即，每體積單元的粒子數(shù)目很大)的粒子流處理基片與應(yīng)用高能量、低密度的粒子流處理基片具有相同的效果。此外，高密度流比高能量低密度粒子流產(chǎn)生更小的損壞。因此，本發(fā)明克服了在常規(guī)系統(tǒng)中的缺陷，并且十分有利，即，提高了淀積膜的質(zhì)量。更具體地說，(1)改善了表面波度形態(tài)(即，形成更少的小丘)，(2)在導(dǎo)電層中能夠得到更高且更穩(wěn)定的導(dǎo)電率，和(3)能夠降低電遷移效應(yīng)。此外，在蝕刻薄膜過程中能夠減小對基片的損壞，由此產(chǎn)生更少的設(shè)備缺陷。因此能夠提高生產(chǎn)量，并減低生產(chǎn)成本。
結(jié)合附圖下面進行更詳細的描述，對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，將會對本發(fā)明的有更完整的理解，并對本發(fā)明的許多優(yōu)點將會更清楚。
圖1所示為一種電感驅(qū)動的等離子體系統(tǒng)實例的示意圖；圖2一種離子輔助淀積(IAD)系統(tǒng)的示意圖；圖3A和3B所示分別為應(yīng)用高能離子和中性高能粒子形成薄膜結(jié)構(gòu)圖案的蝕刻過程的示意圖；圖4所示為依據(jù)本發(fā)明的等離子體處理系統(tǒng)的第一實施例的示意圖，該系統(tǒng)包括產(chǎn)生磁場梯度的磁場電感線圈；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備示意圖，該設(shè)備產(chǎn)生具有密度梯度的等離子體以加速粒子；圖6A所示為依據(jù)本發(fā)明的單磁場線圈的磁場模式示意圖；圖6B所示為由具有相反方向流動的電流的雙線圈產(chǎn)生的磁場模式示意圖；圖6C所示為由兩對線圈產(chǎn)生的磁場模式的示意圖，其中在一對線圈中的電流方向與在第二對中的方向相反；圖6D所示為依據(jù)本發(fā)明的永磁體的磁場模式的示意圖，其包括一調(diào)整線圈；圖7所示為等離子體電壓相對于等離子體的密度實例曲線圖；圖8說明依據(jù)本發(fā)明的等離子體處理系統(tǒng)的第二實施例的示意圖，該系統(tǒng)包括產(chǎn)生密度梯度的導(dǎo)電屏蔽元件；圖9所示為在導(dǎo)電屏蔽元件中的等離子體密度相對于槽的寬度曲線；圖10A說明了依據(jù)本發(fā)明具有用于產(chǎn)生等離子體密度梯度的錐形槽的導(dǎo)電屏蔽元件的實例的示意圖；圖10B說明了依據(jù)本發(fā)明具有用于產(chǎn)生等離子體密度梯度的非線性錐形槽的導(dǎo)電屏蔽元件的實例的示意圖；圖10C說明了依據(jù)本發(fā)明具有用于產(chǎn)生等離子體密度梯度的可調(diào)錐形槽的導(dǎo)電屏蔽元件的實例的示意圖；圖11A為沿著導(dǎo)電屏蔽元件的均勻?qū)挾鹊牟鄣入x子體密度相對于位置的實例曲線；圖11B為沿著導(dǎo)電屏蔽元件的槽等離子體密度相對于位置的實例曲線圖，其中槽非線性逐漸變小以產(chǎn)生均勻的等離子體密度；和圖11C為依據(jù)本發(fā)明的沿著導(dǎo)電屏蔽元件的逐漸變小的槽等離子體密度相對于位置的實例曲線圖，其導(dǎo)電屏蔽元件產(chǎn)生在一個方向上產(chǎn)生等離子體密度梯度。
現(xiàn)在參考附圖，在視圖中相同的參考標號表示在幾幅視圖中相同或相應(yīng)的部件。附圖4為說明依據(jù)本發(fā)明的處理等離子體的處理系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)與參考附圖1所描述的常規(guī)系統(tǒng)類似，其包括氣體入口112、被RF線圈104圍繞的處理室102和RF源110。該系統(tǒng)進一步包括一控制器802，其用于控制兩個電流源808A和808B以將可控制的電流施加到DC線圈504A和504B。處理室總體上包括兩個區(qū)域等離子體產(chǎn)生區(qū)108和電荷交換區(qū)109。在等離子體產(chǎn)生區(qū)108中產(chǎn)生的離子與在電荷交換區(qū)109中的自由電子復(fù)合以產(chǎn)生中性的粒子。在一種變型實例中，電荷交換區(qū)109能夠使帶電的離子與中性原子(通常為相同元素的中性原子)交換電荷。為產(chǎn)生高能粒子流，激發(fā)等離子體并建立壓力梯度以迫使高能粒子朝要處理的晶片或基片運動。然而，大多數(shù)的粒子加速度是由DC線圈504A和504B產(chǎn)生的磁場生產(chǎn)的。通過使處理室102更長些，能夠產(chǎn)生更高能量的粒子，因為高能粒子流能夠被加速更長的一段距離(并由此被加速更長的時間)。為滿足不同的處理要求可以改變等離子體產(chǎn)生區(qū)108和電荷交換區(qū)109的長度以提供不同能量的高能粒子。
在附圖4的系統(tǒng)中可以應(yīng)用附圖2的粒子源114，以將其構(gòu)造為一種高能粒子加速淀積(EPAD)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，薄膜淀積源202供應(yīng)“加原子”206(即，被淀積或被“加”到基片比如晶片106上的原子)以生產(chǎn)膜304。當膜304增長時粒子源114給它供應(yīng)高能粒子208，以提供具有附加能量的加原子206，由此增加它們在晶片106和/或薄膜304上的表面遷移率。增加加原子的表面遷移率就提高了膜304的質(zhì)量。高能粒子208可以是加速的離子、加速的中性粒子或這兩種類型的粒子的結(jié)合。此外，在某些情況下，依據(jù)處理要求如果優(yōu)選的高能粒子不與加原子206和/或膜304反應(yīng)，則對于提供給粒子源114的氣體混合物優(yōu)選包含非活性(即，惰性)氣體(例如，氬氣)。
對于EPAD系統(tǒng)，產(chǎn)生低能量中性粒子的粒子源114優(yōu)于常規(guī)的粒子源，因為它能夠提供比由常規(guī)的粒子源產(chǎn)生的粒子能量更低的粒子。因此這種低能量的粒子源能夠減少可能由注入的高能量的離子和/或中性粒子引起的損壞程度。由于本發(fā)明的粒子源114能夠提供十分低的能量的粒子(例如，每加原子低于100eV)，因此本發(fā)明的加速粒子208比高能粒子更不易于注入到薄膜304中。低能量的粒子源114有利于EPAD和/或IAD(例如，更高的密度、更大的粒度和更小的缺陷)，而同時避免了將大量的離子注入到薄膜中。此外，一些公知的系統(tǒng)要求用于給基片夾具施加偏壓以加速粒子的附加RF源，而本發(fā)明的粒子源應(yīng)用密度梯度加速粒子，因此可以省去如下兩項(1)附加RF源和(2)用于將RF源耦合到基片夾具的匹配網(wǎng)絡(luò)電路。此外，通過應(yīng)用具有低能量的粒子，離子在到達被處理的基片之前有更多的時間來與自由電子復(fù)合。因此，被加速的離子的絕大部分為中性粒子，這些中性粒子與離子相比，對薄膜或基片產(chǎn)生的損壞更小。
附圖2的粒子源114可以用于在附圖3A中所示的活性蝕刻方法。依據(jù)本發(fā)明，通過將薄膜304暴露在由粒子源114產(chǎn)生的高能中性粒子流1602C中進行腐蝕，以露出部分基片本體302。將氣體混合物輸送給粒子源114，該氣體混合物優(yōu)選包含活性氣體(例如，Cl)。這種方法兼具有離子束蝕刻和等離子體蝕刻的優(yōu)點，并且能夠提供一種具有較好的選擇比的活性離子蝕刻系統(tǒng)。
與一些公知的粒子源相比，由于本發(fā)明的離子源產(chǎn)生更低能量的粒子，因此其對膜304、基片本體302以及抗蝕劑308造成更小的損壞。通過將加原子的能量保持在越低，電路性能老化越慢，因此提高了高分辨率的圖案的可制造性。此外，依據(jù)本發(fā)明，如附圖3B所示，中性粒子1602C尤其對提高平版印刷工藝的蝕刻步驟的分辯率很有利。被抗蝕劑所吸引的電子1604并不能使中性粒子束(即，中性原子和/或中性分子)散開。因此，在膜304上蝕刻的結(jié)構(gòu)圖案更接近于對應(yīng)的抗蝕劑308的結(jié)構(gòu)圖案。這就使得能夠蝕刻比在常規(guī)系統(tǒng)中能夠蝕刻的特征更小的特征，同時側(cè)面腐蝕更少。這對于增加電路密度和降低設(shè)備尺寸很有利。增加密度能夠在每晶片上提供更多的電路，因此降低了電路成本。
附圖5所示為附圖4中的粒子源114的詳細圖。依據(jù)本發(fā)明的一個實施例應(yīng)用加速粒子源520提供處理基片106的粒子。在本實施例中，通過連接到一個或多個氣體箱的一個或多個管道輸送氣體混合物(活性氣體或惰性氣體)，并通過在注入極板506上的孔514輸入進源520。通過電感等離子體耦合元件104將來自RF發(fā)生器(未示)的RF功率耦合到源520中，在本實施例中電感等離子體耦合元件104為螺旋形線圈。RF功率在等離子體產(chǎn)生區(qū)108中產(chǎn)生等離子體。DC電磁線圈504(即，電磁體)產(chǎn)生DC磁場，該DC磁場在靠近注入極板506附近很強，而在靠近輸出口120附近很弱。更具體地說，DC電磁線圈504中通過電流I，產(chǎn)生的磁場模式與在附圖6所示的模式類似。
如圖6A所示，在越靠近線圈504附近的區(qū)域磁場越強。由于用這種強度分布趨勢的磁場來俘獲電子，因此在磁場越強的區(qū)域等離子體越密。因此，由于DC電磁線圈產(chǎn)生的磁場具有梯度(即，從附圖5中的注入極板506到出口120磁場強度不斷下降)，等離子體在靠近注入極板506附近聚集更多，而在靠近輸出口120附近聚集很少(即，從注入極板506到出口120等離子體密度梯度為負梯度)。
在等離子體內(nèi)的電勢(即，電壓)取決于等離子體中等離子體的狀況，比如等離子體密度np(即，每單元體積中的離子-電子對的數(shù)量)、用于產(chǎn)生等離子體的特定氣體混合物、所施加的磁場和所施加的電場。通過公知的雙極性擴散過程等離子體與容納它的室的壁相互作用，在該室中電子被吸引到壁的表面并附著在表面上，反過來，又將離子吸引到該表面上。離子一旦到達表面就與可得到的電子復(fù)合而形成中性粒子(即，中性原子或中性分子)。例如，取決于是否有更多的電子或更多的正離子附著在表面上，該表面具有盡負或正表面電荷。因此，在附圖5的源520的內(nèi)表面上產(chǎn)生了電場，由此產(chǎn)生了電壓，例如，該電壓取決于局部的等離子體密度。結(jié)果，在源520內(nèi)和在其附近的等離子體密度梯度在注入極板506和基片106之間產(chǎn)生了電壓差，由此在基片106的方向上加速離子。
附圖7直觀地說明了一種等離子體電壓V和等離子體密度np的關(guān)系的實例曲線。在該圖中，當?shù)入x子體密度增加時，等離子體電壓V首先隨著等離子體密度np的增加而減小，直到達到一最小值，然后在一個較高的等離子體密度值時開始增加。由于電壓V取決于np，所以等離子體密度梯度產(chǎn)生的電場能夠用于加速離子。
在附圖5所示的實施例中，線圈504產(chǎn)生的DC磁場能夠在等離子體產(chǎn)生區(qū)108中的靠近注入極板506附近的區(qū)域中產(chǎn)生的等離子體密度更高(例如，附圖7的np2)，而在等離子體產(chǎn)生區(qū)108中的靠近陰極508(其接地)附近的區(qū)域中產(chǎn)生等離子體密度更低(例如，附圖7的npc)，因此在注入極板506處存在較高的電壓(例如，附圖7的V2)，而在陰極508上存在較低的電壓(例如，在附圖7中的VC，其為0)。因此，注入極板506成為具有與陰極508的電壓相比為正電壓的自偏壓(即，實現(xiàn)了環(huán)繞其周圍的等離子體電壓)。因此注入極板506具有陽極的作用。此外，由于在等離子體產(chǎn)生區(qū)108外的點上等離子體密度進一步降低，在基片106附近的等離子體密度(例如，np1)低于在陰極508附近的等離子體密度(例如，npc)。因此，依據(jù)這種實施例，相對于陰極508基片106為負自偏壓(例如，在附圖7中V＝V1)。從而，正離子在從等離子體區(qū)域108到基片106被加速，以處理基片(例如，蝕刻在基片上薄膜或促進IAD處理)。在本實施例中，雖然在靠近基片106附近的等離子體密度np1在基片附近產(chǎn)生的電壓V1低于在陰極508和注入極板/陽極506附近的產(chǎn)生的電壓(Vc，V2)，但可以理解的是，在其它情況下，事實上仍然很低的等離子體密度(例如，在附圖7中的np3)也能夠產(chǎn)生很高的電壓(例如，V3)，這一電壓能夠用于朝基片加速負離子。
通過提供附加DC線圈(即，電磁鐵)能夠增強由單個DC線圈比如附圖5的線圈504產(chǎn)生的磁場梯度，在該附加DC線圈中電流流動的方位角方向與在第一個線圈中的電流的方位角方向相反。在附圖6B中說明了這種結(jié)構(gòu)的一種實施例，其包括具有在一個方位角方向上流動的電流I1的第一線圈504A和具有在相反方位角方向上流動的電流I2的第二線圈504B。這兩個線圈504A和504B彼此同軸地設(shè)置，并間隔距離d。這種結(jié)構(gòu)(通常稱為“補償線圈”)采用相反方向流動的電流。在附圖6B所示的這種實施例中，在比較靠近線圈504A的區(qū)域中的磁場B的方向朝上，而在比較靠近線圈504B的區(qū)域中的磁場B的方向朝下。大致在線圈504A和504B之間的中間，尤其是在I和I接近相等的情況下，在最小磁場幅值區(qū)域602中磁場被抵消。在一種變型實施例中，可以應(yīng)用赫姆霍茲(Helmholtz)線圈(在其兩個線圈中的電流以相同的方向流動)來產(chǎn)生一種交替的磁場結(jié)構(gòu)。
在附圖6C中說明了依據(jù)本發(fā)明的補償線圈的一種實施例。這種結(jié)構(gòu)包括調(diào)整線圈(trimming coil)606A和606B以及線圈504A和504B。調(diào)整線圈606A和606B可以用到由補償線圈產(chǎn)生的微調(diào)磁場B中。例如，由于四個線圈606A、606B、504A和504B的磁場在最小磁場幅值區(qū)域602中磁場被相互抵消，可以通過改變流經(jīng)一個或多個線圈中的電流來移動最小磁場幅值區(qū)域的位置。更具體地說，可以改變輸送到調(diào)整線圈606A和606B中的一個或兩個線圈中電流，而同時保持在每個線圈504A和504B中的電流恒定。
依據(jù)本發(fā)明的這種特征的其它優(yōu)點，如在附圖6D中所示，通過永磁體610產(chǎn)生磁場B，這種永磁體610可以替代在附圖6A中的線圈504或在附圖6B中的線圈504A和504B中的至少一個線圈。此外，如在附圖6D中所示，應(yīng)用一個或多個永磁體產(chǎn)生磁場梯度的結(jié)構(gòu)可以進一步包括一個調(diào)整線圈606以允許調(diào)整由至少一個永磁體610產(chǎn)生的磁場。附圖6D所示的永磁體610有一北極N和南極S。在這種實施例中，設(shè)置北極使其近似地朝著調(diào)整線圈606?？商鎿Q地，設(shè)置南極使其近似地朝著調(diào)整線圈606。
附圖8所示為依據(jù)本發(fā)明的等離子體處理系統(tǒng)的一變型實施例的示意圖。這種實施例將附圖4所示的實施例中的DC線圈504A和504B替換為導(dǎo)電屏蔽元件(或靜電屏蔽)804。導(dǎo)電屏蔽元件804屏蔽了等離子體產(chǎn)生區(qū)108的部分區(qū)域，由此降低了由導(dǎo)電屏蔽元件804包圍的區(qū)域中的等離子體的密度。在本實施例中，導(dǎo)電屏蔽元件804為在頂端和底端開口的中空圓柱體。導(dǎo)電屏蔽元件804的高度由對晶片106的進行的處理類型決定。通過降低耦合到等離子體產(chǎn)生區(qū)108的底部部分中RF功率大小，而同時不大幅度地改變耦合到等離子體產(chǎn)生區(qū)的上部部分中的RF功率值，導(dǎo)電屏蔽元件804在等離子體中產(chǎn)生密度梯度。如圖所示，在等離子體產(chǎn)生區(qū)108的上部產(chǎn)生的密度比在等離子體產(chǎn)生區(qū)108的下部產(chǎn)生的密度更高。因此，從等離子體產(chǎn)生區(qū)108的頂部到底部產(chǎn)生了電壓，由此朝粒子源114的出口120加速離子。將加速的離子以及加速的離子經(jīng)復(fù)合而產(chǎn)生的加速中性粒子用于處理基片106，該基片106通過基片夾具814(例如，一種靜電夾具)保持住或固定到其上。雖然附圖8所示的導(dǎo)電屏蔽元件804包圍了等離子體產(chǎn)生區(qū)108的底部部分，可替換的是，依據(jù)本發(fā)明導(dǎo)電屏蔽元件804也可以包圍等離子體產(chǎn)生區(qū)108的頂部部分，由此使在等離子體產(chǎn)生區(qū)的下部部分的產(chǎn)生的等離子體密度更高，而在等離子體產(chǎn)生區(qū)的上部部分的產(chǎn)生的等離子體密度更低。如果在等離子體的上部部分或下部部分中產(chǎn)生了較高密度，則從上部到下部要么存在正極性電壓要么存在負極性電壓。例如，如附圖7所示，下部等離子體密度(例如，np3)能夠產(chǎn)生比由更高的等離子體密度(例如，np1)產(chǎn)生的電壓(例如，V1)更高的電壓(例如，V3)。作為一種變型，更高的等離子體密度(例如，np2)也能夠產(chǎn)生比由更低的等離子體密度(例如，np1)產(chǎn)生的電壓(例如，V1)更高的電壓(例如，V2)。
此外，依據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)電屏蔽元件804可以具有一個或多個的狹槽以阻斷由RF功率在導(dǎo)電屏蔽元件中感應(yīng)出的環(huán)電流，并且能夠在感應(yīng)等離子體耦合元件和等離子體之間產(chǎn)生電容耦合。狹槽可以用于調(diào)整耦合到等離子體的RF功率的大小，由此能夠調(diào)整特定部分的等離子體密度np。如附圖9所示，靠近狹槽附近的等離子體密度np隨著狹槽的寬度增加而增加。此外，在等離子體內(nèi)的等離子體密度可以不均勻，并且可以通過如附圖10A-10C所示的狹槽的形狀來改變這種不均勻性。
例如，如附圖10A所示，寬度均勻的狹槽1002產(chǎn)生等離子體密度np，該密度np隨著沿槽的的位置x變化。在這種情況下，在槽1002的端部附近(x＝x1和x＝x2)np較低。非均勻的寬度的槽1002在等離子體部分內(nèi)部能夠產(chǎn)生均勻的等離子體密度np，如附圖10B所示，該附圖描繪了相對于沿著狹槽的位置x狹槽的等離子體密度np分布。在附圖10B所示的實施例中，在槽的中心附近等離子體密度np相對均勻，僅在靠近槽的邊緣變得不均勻。可替換的是，為了在一個方向上產(chǎn)生等離子體的密度梯度，提供一種如附圖10C所示的逐漸變細的槽。在該圖中所示的這種實施例中，在狹槽1002的較寬的部分附近的等離子體密度np較高，而在槽的較窄的部分附近較低。
這種如附圖10C所示的逐漸變細的槽可以作為導(dǎo)電屏蔽元件804的一個特征，如附圖11A所示。在附圖8所示的粒子源114中可以應(yīng)用這種導(dǎo)電屏蔽元件804以產(chǎn)生等離子體密度梯度。附圖11A所示的屏蔽件804要足夠長以整個包圍住等離子體產(chǎn)生區(qū)108，而同時仍然能夠由狹槽1002的逐漸變細的幾何形狀產(chǎn)生等離子體密度梯度。在另一個實施例中，屏蔽件804更短。附圖11B所示的導(dǎo)電屏蔽元件804具有狹槽1102，該槽1102具有狐線形變細部分。根據(jù)所需的等離子體密度的分布，形成各種不同的槽1102的幾何形狀。
例如，可以有選擇性地使槽1102(附圖11A和附圖11B)在屏蔽件804的頂部較窄，而在屏蔽的底部較寬，以便在屏蔽件的頂部產(chǎn)生較低的np值，而在屏蔽件的底部產(chǎn)生較高的np值。根據(jù)由槽的幾何形狀造成的特定的等離子體的密度分布的不同，從屏蔽804的頂部到底部存在正或負電壓，參考附圖7能夠很容易理解這一點。例如，如果在屏蔽的頂部等離子體密度為np2，在底部為np1(其小于np2)，則通過研究附圖所示的V-np曲線能夠很容易看出，從屏蔽的頂部到底部存在正電壓。然而，如果在屏蔽的頂部等離子體密度為np1，在底部為pn3(其小于np1)，則從屏蔽的頂部到底部存在負電壓。
依據(jù)本發(fā)明的這種特征的其它優(yōu)點，在一種可替換實施例中，如附圖11C所示，槽1102是可調(diào)整的。附圖11C所示的導(dǎo)電屏蔽元件804包括兩個獨立的部件804A和804B，它們可以彼此相對旋轉(zhuǎn)，由此能夠調(diào)整槽1102的尺寸和/或幾何形狀。這種結(jié)構(gòu)對于設(shè)計用于在各種不同的處理系統(tǒng)中的粒子源尤其有利。由于不同的處理要求不同的加速粒子密度和/或能量，而附圖11C所示的導(dǎo)電屏蔽元件804又允許可以調(diào)整粒子源以滿足特定的處理而不需要更換導(dǎo)電屏蔽元件804，所以它特別有優(yōu)越性。
雖然上述的討論根據(jù)朝氣體流動和粒子運動的方向垂直的方向的晶片106進行的，在沒有偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它取向也是可以的。此外，可以理解的是，雖然附圖4所示的系統(tǒng)包括與附圖6B所示的電磁鐵類似的一對電磁鐵504A和504B，依據(jù)本發(fā)明的處理系統(tǒng)也能夠包括調(diào)整線圈比如附圖6C所示的電磁體606A和606B。在一種變型實施例中，可以應(yīng)用一個或兩個線圈504A和504B替換一個或多個永磁體比如附圖6D所示的磁體610。
本發(fā)明的粒子源利用非均勻的磁場和/或非均勻RF功率來產(chǎn)生等離子體密度梯度，應(yīng)用這種等離子體密度梯度來產(chǎn)生比如用于處理基片的低能量的離子流和/或中性粒子流。低能量的加速粒子優(yōu)于由常規(guī)的粒子源產(chǎn)生的高能量的加速粒子，因為低能量的加速粒子對處理的基片產(chǎn)生更小的損壞。此外，由于由本發(fā)明的粒子源產(chǎn)生的粒子速度低于由常規(guī)系統(tǒng)產(chǎn)生的粒子速度，因此在離子撞擊到基片之前大部分離子有足夠多的時間來與電子復(fù)合而成為被加速的中性粒子。中性粒子的優(yōu)點不僅在于它比離子產(chǎn)生更小的損壞，還在于它更不容易被在蝕刻過程中附著在抗蝕劑層的電子分散開。這種分散效應(yīng)的降低提高了較小設(shè)備和電路的分辨率和可制造性。本發(fā)明的各種特征增加了等離子體處理的產(chǎn)量，降低了制造成本，并且使設(shè)備尺寸更小(由此改善了制造在基片上的電路的高速性能)。
很顯然，依據(jù)上述教導(dǎo)對本發(fā)明進行各種改進和變化是可能的。因此，可以理解的是，除了特別說明外在所附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生加速粒子的裝置，其包括室；在所說的室內(nèi)產(chǎn)生等離子體的等離子體發(fā)生器；和用于產(chǎn)生所說的等離子體的密度梯度從而加速粒子的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中用于產(chǎn)生所說的梯度的所說裝置包括用于在所說的室內(nèi)產(chǎn)生非均勻磁場以產(chǎn)生所說的梯度的磁體。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所說的磁體包括電磁體。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所說的電磁體包括第一導(dǎo)電線圈和與第一導(dǎo)電線圈同軸地設(shè)置的第二導(dǎo)電線圈，其中所說的第一導(dǎo)電線圈的第一電流在第一方位角方向流動，而所說的第二導(dǎo)電線圈的第二電流在與所說的第一方位角方向相反的第二方位角方向流動。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所說的磁體包括永磁體。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所說的等離子體發(fā)生器包括功率源；和從所說的功率源給在所說的室內(nèi)的所說的等離子體提供功率的等離子體耦合元件。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中進一步包括用于夾持由所說的裝置產(chǎn)生的加速粒子要處理的基片的基片夾具。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，進一步包括用于淀積膜的裝置，以便在所說的基片上淀積所說的膜的過程中由所說的裝置產(chǎn)生的加速粒子與所說的膜碰撞。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，進一步包括用于給所說的室提供活性氣體的裝置，以便產(chǎn)生對所說的基片的一部分進行活性地蝕刻的活性加速粒子。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中進一步包括使加速的離子與電子復(fù)合以產(chǎn)生加速的中性粒子的復(fù)合部分。
11.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所說的用于產(chǎn)生梯度的裝置包括用于相對于所說的等離子體的第二部分減少由所說的等離子體的第一部分到所說的等離子體耦合元件的耦合的導(dǎo)體屏蔽元件。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所說的導(dǎo)體屏蔽元件包括至少一個槽，其用于增加所說的等離子體的第二部分到所說的等離子體耦合元件的耦合。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所說的至少一個槽包括從所說的至少一個槽的一端到所說的至少一個槽的另一端寬度變化的錐形。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所說的至少一個槽包括從所說的至少一個槽的一端到所說的至少一個槽的另一端寬度非線性地變化的曲線錐形。
15.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所說的用于產(chǎn)生所說的梯度的裝置包括相對于所說的等離子體的第二部分更接近所說的等離子體的第一部分地設(shè)置的導(dǎo)體屏蔽元件，其中所說的導(dǎo)體屏蔽元件與所說的第二部分相比減少了由所說的第一部分到所說的等離子體耦合元件的耦合。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，進一步包括用于淀積膜的裝置，以便在所說的基片上淀積所說的膜的過程中由所說的裝置產(chǎn)生的加速粒子與所說的膜碰撞。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，進一步包括用于給所說的室提供活性氣體的裝置，以便產(chǎn)生對所說的基片的一部分進行活性地蝕刻的活性加速粒子。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中進一步包括使加速的離子與電子復(fù)合以產(chǎn)生加速的中性粒子的復(fù)合部分。
19.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中進一步包括使加速的離子與電子復(fù)合以產(chǎn)生加速的中性粒子的復(fù)合段。
20.一種控制等離子體的方法，該方法包括如下步驟提供室；在所說的室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；產(chǎn)生所說的等離子體的密度梯度；和應(yīng)用所說的密度梯度加速粒子。
21.如權(quán)利要求20所說的方法，其中所說的產(chǎn)生梯度的步驟包括在所說的室內(nèi)產(chǎn)生非均勻磁場以產(chǎn)生用于加速粒子的所說的梯度。
22.如權(quán)利要求21所說的方法，其中所說的產(chǎn)生非均勻磁場的步驟包括提供電磁體；和向所說的電磁體提供電流。
23.如權(quán)利要求22所說的方法，其中所說的提供電磁體的步驟包括提供一第一導(dǎo)電線圈；和提供一第二導(dǎo)電線圈，其與所說的第一導(dǎo)電線圈同軸地設(shè)置；并且其中所說的提供電流的步驟包括在第一方位角方向向第一導(dǎo)電線圈提供電流；和在與所說的第一方位角方向相反的第二方位角方向上向所說的第二線圈提供電流。
24.如權(quán)利要求21所說的方法，其中所說的產(chǎn)生非均勻磁場的步驟包括提供一永磁體。
25.如權(quán)利要求20所說的方法，其中所說的產(chǎn)生等離子體的步驟包括提供等離子體耦合元件；和應(yīng)用所說的等離子體耦合元件在所說的室內(nèi)給所說的等離子體提供功率。
26.如權(quán)利要求20所說的方法，進一步包括提供一基片；和朝所說的基片加速粒子以處理所說的基片。
27.如權(quán)利要求26所說的方法，進一步包括在所說的基片上淀積膜，其中朝所說基片加速粒子的所說步驟與所說的淀積膜的步驟同時進行。
28.如權(quán)利要求26所說的方法，進一步包括應(yīng)用所說的加速粒子來活性地蝕刻所說基片的一部分。
29.如權(quán)利要求28所說的方法，進一步包括加速離子與電子復(fù)合以產(chǎn)生加速的中性粒子。
30.如權(quán)利要求25所說的方法，其中所說的產(chǎn)生密度梯度步驟包括與所說的等離子體的第二部分相比較所說的等離子體的第一部分與所說的等離子體耦合元件的耦合被減小。
31.如權(quán)利要求30所說的方法，其中所說的減少耦合步驟包括提供導(dǎo)體屏蔽元件；和形成穿透所說的導(dǎo)體屏蔽元件的至少一個槽，由此增加所說的等離子體的第二部分到所說的等離子體耦合元件的耦合。
32.如權(quán)利要求31所說的方法，其中所說的形成至少一個槽的步驟使所說的至少一個槽成錐形以從所說的至少一個槽的一端到所說的至少一個槽的另一端寬度變化。
33.如權(quán)利要求31所說的方法，其中所說的形成至少一個槽的步驟包括非線性地使所說的至少一個槽變窄，以從所說的至少一個槽的一端到所說的至少一個槽的另一端寬度非線性地變化，由此提供所說的具有曲線邊緣的至少一個槽。
34.如權(quán)利要求30所說的方法，其中所說的減少耦合的步驟包括提供導(dǎo)體屏蔽元件，該導(dǎo)體屏蔽元件相對于所說的等離子體的第二部分更接近所說的等離子體的第一部分地設(shè)置；和形成穿透所說的導(dǎo)體屏蔽元件的至少一個槽，以增加所說的等離子體的第二部分到所說的等離子體耦合元件的耦合。
35.如權(quán)利要求35所說的方法，進一步包括提供基片和朝所說的基片加速的粒子，由此處理所說的基片。
36.如權(quán)利要求30所說的方法，進一步包括在所說的基片上淀積膜，其中所說的朝所說的基片加速粒子的步驟與所說的淀積膜的步驟同時進行。
37.如權(quán)利要求35所說的方法，進一步包括應(yīng)用所說的加速粒子來活性地蝕刻所說基片的一部分。
38.如權(quán)利要求37所說的方法，進一步包括使加速離子與電子復(fù)合以產(chǎn)生加速的中性粒子。
39.如權(quán)利要求20所說的方法，進一步包括使加速離子與電子復(fù)合以產(chǎn)生加速的中性粒子。
全文摘要
一種裝置和方法,其應(yīng)用具有密度梯度的等離子體來加速離子,由此產(chǎn)生高能離子流和中性粒子流。通過給等離子體施加非均勻磁場或通過給等離子體提供非均勻RF功率來產(chǎn)生等離子體梯度。由于在等離子體內(nèi)的電壓(即,等離子體電勢)取決于等離子體密度,等離子體梯度在等離子體內(nèi)產(chǎn)生電場,該電場可以用于比如朝基片加速離子。這種技術(shù)產(chǎn)生的加速粒子比常規(guī)系統(tǒng)產(chǎn)生的加速粒子的能量低,由此對要處理的工件的損壞更小。此外,由于通過該裝置加速的離子速度比通過常規(guī)系統(tǒng)加速的離子的速度低,因此大部分離子在撞擊到正在處理的工件上之前有足夠的時間來與自由電子復(fù)合。由于中性粒子比離子產(chǎn)生的損壞更小,因此進一步減少加速粒子束引起的損壞量。因此,提高了產(chǎn)量,降低了生產(chǎn)成本,并且能夠提高印刷電路的分辨率,由此改善了性能并降低在基片上制造的電路的成本。
文檔編號B23K26/00GK1275938SQ98810182
公開日2000年12月6日 申請日期1998年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月15日
發(fā)明者懷恩·L·約漢遜 申請人:東京電子株式會社