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1、10申请公布号CN104103477A43申请公布日20141015CN104103477A21申请号201410138310X22申请日2014040861/809,24620130405US13/916,31820130612USH01J37/02200601H01J37/305200601H01L21/306520060171申请人朗姆研究公司地址美国加利福尼亚州72发明人哈梅特辛格索斯藤利尔瓦希德瓦赫迪亚历克斯帕特森莫妮卡泰特斯高里卡马尔斯74专利代理机构上海胜康律师事务所31263代理人李献忠54发明名称用于半导体制造的内部等离子体格栅57摘要本文所公开的实施方式涉及用于半导体制造的。
2、内部等离子体格栅，具体涉及蚀刻半导体衬底的改进的方法和装置。等离子体格栅组件被定位在反应室中以将所述室分成上部和下部子室。等离子体格栅组件可以包括具有特定的高宽比的槽的一个或多个等离子体格栅，从而允许某些物质从上部子室通到下部子室。在使用多个等离子体格栅的情况下，一个或多个格栅可以是可移动的，允许至少在所述下部子室维持等离子体条件的延续性。在某些情况下，在上部子室中产生电子离子等离子体。通过格栅到下部子室的电子当它们通过时受到冷却。在某些情况下，这导致在下部子室中的离子离子等离子体。30优先权数据51INTCL权利要求书3页说明书17页附图11页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请。
3、权利要求书3页说明书17页附图11页10申请公布号CN104103477ACN104103477A1/3页21一种用于在衬底上蚀刻特征的装置，所述装置包括室，其限定能提供等离子体的内部；衬底支架，其用于在蚀刻过程中支撑在所述室中的衬底；等离子体发生器，其用于在所述室内产生等离子体；以及格栅组件，其将所述等离子体室的所述内部分成靠近所述等离子体发生器的上部子室和靠近所述衬底支架的下部子室，其中所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少约1/6，其中，所述格栅组件包括两个或多个格栅，该格栅包括多个槽，该多个槽在所述等离子体在所述室中产生时基本上防止在所述格栅中形成感应电流。2根据权利要求1所述的。
4、装置，其还包括控制器，该控制器被设计或配置为在使得在所述上部子室产生上部区域等离子体和在所述下部子室中产生下部区域等离子体的条件下在所述室中产生所述等离子体，其中，所述下部区域等离子体中的有效电子温度为约1EV或更低，并且小于所述上部区域等离子体中的有效电子温度，以及其中，所述下部区域等离子体中的电子密度为约5109厘米3或更低，并且小于所述上部区域等离子体中的电子密度。3根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被进一步设计或配置成施加偏置到所述格栅组件。4根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被进一步设计或配置成施加偏置到所述衬底支架。5根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被进一。
5、步设计或配置为将蚀刻剂气体输送到所述室。6根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被进一步设计或配置为在所述等离子体蚀刻所述衬底的同时在所述室中提供小于约2000毫乇的压强。7根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被进一步设计或配置为在下部子室中产生离子离子等离子体。8根据权利要求1所述的装置，其中，所述格栅组件中的至少一个格栅具有介于约1和50毫米之间的平均厚度。9根据权利要求8所述的装置，其中，所述格栅组件中的每个格栅的厚度的总和是介于约250毫米之间。10根据权利要求1所述的装置，其中，所述格栅组件中的至少一个格栅中的所述多个槽是径向定向或大致径向定向的。11根据权利要求1所述的装。
6、置，其中，所述多个槽其方位角相邻槽分隔至少约15度。12根据权利要求1所述的装置，其中，在所述格栅组件的至少一个格栅中的所述多个槽具有介于约0015之间的高宽比。13根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个槽其方位角相邻槽分隔不超过约60度。14根据权利要求1所述的装置，其中，所述格栅组件包括第一格栅和第二格栅。15根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一格栅和所述第二格栅具有基本上相权利要求书CN104103477A2/3页3同的槽图案。16根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一格栅和所述第二格栅具有彼此不同的槽图案。17根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一格栅和所述第二格栅中的。
7、至少一个能绕垂直于所述衬底支架的上表面的轴旋转。18根据权利要求17所述的装置，其中，所述第一格栅和所述第二格栅具有允许在所述下部子室中的等离子体条件被径向调节的槽图案。19根据权利要求14中所述的装置，其中，所述第一格栅和所述第二格栅中的至少一个是能移动的，使得所述第一格栅和第二格栅之间的距离是可变的。20根据权利要求1所述的装置，其中，所述格栅组件中的至少一个格栅包括一个或多个用于传送气体的入口。21根据权利要求1所述的装置，其中，所述衬底支架是静电卡盘。22根据权利要求1所述的装置，其还包括处理气体入口。23一种用于在衬底上蚀刻特征的方法，所述方法包括提供所述衬底到在包括等离子体发生器和。
8、格栅组件的室中的衬底支架，所述格栅组件将所述等离子体室的内部分成靠近所述等离子体发生器的上部子室和靠近所述衬底支架的下部子室，其中，所述格栅组件包括至少两个格栅，并且其中所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少约1/6；在导致在所述上部子室中产生上部区域等离子体和在所述下部子室产生下部区域等离子体的条件下在所述室中产生等离子体；以及通过所述下部区域等离子体与所述衬底的相互作用在所述衬底中蚀刻所述特征，其中，所述下部区域等离子体中的有效电子温度为约1EV或更低，并且小于所述上部区域等离子体中的有效电子温度，以及其中，所述下部区域等离子体中的电子密度为约5109厘米3或更低，并且小于所述上部区。
9、域等离子体中的电子密度。24根据权利要求23所述的方法，其进一步包括施加偏置到所述格栅组件。25根据权利要求23所述的方法，其进一步包括施加偏置到所述衬底支架。26根据权利要求23所述的方法，其中，所述下部区域等离子体是离子离子等离子体。27根据权利要求23所述的方法，其还包括使所述格栅组件中的至少一个格栅绕垂直于所述衬底支架的上表面的轴线旋转。28根据权利要求23所述的方法，其还包括改变在所述格栅组件中的所述格栅之间的距离。29根据权利要求23的方法，其中，不同的处理气体被提供给上部和下部子室。30根据权利要求23所述的方法，其中，在产生所述等离子体时在所述格栅组件中基本上没有电流产生。31。
10、根据权利要求23所述的方法，其还包括提供蚀刻剂气体到所述室。32根据权利要求23所述的方法，其中，在小于约2000毫乇的室压强下进行所述蚀刻。33根据权利要求23所述的方法，其还包括将所述格栅组件中的所述至少一个格栅相权利要求书CN104103477A3/3页4对于所述格栅组件中的至少一个其它格栅移动，其中，移动所述至少一个格栅改变穿过所述格栅组件并进入所述下部子室的离子和中性物质的相对量。权利要求书CN104103477A1/17页5用于半导体制造的内部等离子体格栅相关申请的交叉引用本申请要求于2013年6月12日提交的，名称为“INTERNALPLASMAGRIDFORSEMICONDUC。
11、TORFABRICATION”的美国专利申请NO13/916,318的优先权，该专利申请NO13/916,318要求于2013年4月5日提交的，名称为“INTERNALPLASMAGRIDFORSEMICONDUCTORFABRICATION”的美国临时申请NO61/809,246的优先权，每一个其全部内容通过引用并入本文，并用于所有目的。技术领域0001本发明总体上涉及半导体制造技术领域，更具体地涉及用于半导体制造的内部等离子体格栅。背景技术0002在半导体生产中经常采用的一个操作是蚀刻操作。在蚀刻操作中，从部分制造的集成电路部分地或全部地去除一种或多种材料。等离子体蚀刻被经常使用，特别是在。
12、涉及的几何形状是小的，使用高高宽比的，或者需要精确图案转移的情况下。0003通常，等离子体包含电子、正离子和负离子、和一些自由基。自由基、正离子和负离子与衬底相互作用以蚀刻在衬底上的特征、表面和材料。在用感应耦合等离子体源进行的蚀刻中，室线圈执行与在变压器中的初级线圈的功能类似的功能，而等离子体执行与在变压器中的次级线圈的功能类似的功能。0004随着从平面结构发展到3D晶体管结构如逻辑器件的FINFET栅结构，等离子体蚀刻工艺需要越来越精确和均匀以生产优质的产物。除其他因素外，等离子体蚀刻工艺尤其应具有良好的选择性、轮廓角、ISO/密加载、和整体均匀性。0005蚀刻工艺在被蚀刻的材料和保留的材。
13、料之间具有良好的选择性是有益处的。在FINFET栅极结构的背景下，这意味着应该有被蚀刻的栅极对其它暴露部件如氮化硅掩模的良好的选择性。轮廓角被测量为最近蚀刻大致垂直的侧壁与水平面之间的夹角。在许多应用中，理想的轮廓角为90度，产生垂直蚀刻台阶或开口。有时，局部晶片上的特征密度可影响蚀刻工艺。例如，其中特征是致密的晶片区域与其中特征是较隔离的晶片的区域相比可有所不同地蚀刻例如，蚀刻更快、更慢、更各向同性、更各向异性等。由于特征密度的变化产生的差异被称为ISO/密加载I/D加载。在制造过程中将这些差异最小化是有益处的。除了满足这些和潜在的其它器件特定的要求外，蚀刻工艺往往还需要在衬底的整个表面一致。
14、地执行例如，从半导体晶片的中心到边缘蚀刻条件和结果应该是一致的。0006已经发现在蚀刻先进的结构如FINFET栅极时难以实现多个目的，例如上面那些所阐述的目的。发明内容说明书CN104103477A2/17页60007本文公开的是在半导体器件的制造过程中蚀刻半导体衬底和在其上形成的层中使用的装置。本发明的实施方式的一个方面提供了用于在衬底上蚀刻特征的装置。所述装置可包括室，其限定其中可以提供等离子体的内部；衬底支架，其用于在蚀刻过程中支撑在所述室中的衬底；等离子体发生器，其用于在所述室内产生等离子体；以及格栅组件，其将所述等离子体室的所述内部分成靠近所述等离子体发生器的上部子室和靠近所述衬底支。
15、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约1/6，并且其中，所述格栅组件包括两个或多个格栅，该格栅包括多个槽，该多个槽在所述等离子体在所述室中产生时基本上防止在所述格栅中形成感应电流。0008该装置还可以包括控制器，该控制器被设计或配置为在导致在所述上部子室产生上部区域等离子体和在所述下部子室中产生下部区域等离子体的条件下在所述室中产生所述等离子体。在一些实施方式中，所述下部区域等离子体中的有效电子温度为约1EV或更低，并且小于所述上部区域等离子体中的有效电子温度。在一些实施方式中，所述下部区域等离子体中的电子密度为约5109厘米3或更低，并且小于所述上部区域等离子体中的。
16、电子密度。所述控制器可被进一步设计或配置成施加偏置到所述格栅组件中的一个或多个格栅和/或所述衬底支架。所述控制器还可被设计或配置为将蚀刻剂气体输送到所述室。在一些情况下，所述控制器被进一步设计或配置为在所述等离子体蚀刻所述衬底的同时在所述室中提供小于约2000毫乇的压强。但是，在一些情况下，所述控制器被设计或配置为在蚀刻过程中在所述室中提供较小的压强，例如小于约200毫乇的压强。在其他情况下，所述控制器可被设计或配置为在所述反应室中保持介于约120毫乇之间的压强，或介于520毫乇之间的压强。所述控制器还可被设计或配置为在所述装置内提供在下部子室中产生离子离子等离子体的条件的组合。0009在某些。
17、实施方式中，格栅组件中的至少一个格栅可以具有介于约150毫米之间，或介于约520毫米之间的平均厚度。在某些实施方式中，组件中的格栅的厚度的总和为介于约2至50毫米之间。在某些情况下，所述槽是径向定向或大致径向定向的。在所述格栅组件的至少一个格栅中的所述槽具有介于约0015之间的高宽比。在一些实施方式中，槽的高宽比在介于约035之间，介于约052之间，或介于约14之间。槽通常布置成使得它们大致径向向外地延伸。方位角相邻槽有时分隔至少约15度。在这些或其它情况下，方位角相邻槽可以分隔不超过约60度。0010在某些实施方式中的等离子体发生器包括设置在室的顶棚上的线圈。在一些实施方式中，衬底支架是静电。
18、卡盘。各种其它元件可被包括在装置中。例如，该装置还可以包括处理气体入口。此外，该装置可以包括真空连接件。0011在特定实施方式中，等离子体格栅组件包括第一格栅和第二格栅。所述第一和第二格栅可以具有基本上相同的槽图案，或它们可以具有不同的槽形状和/或两个格栅之间不同的布局。所述第一和第二格栅中的至少一个可相对于另一格栅旋转。该旋转可绕垂直于所述衬底支架的上表面的轴旋转而发生。在某些实施方式中，所述第一和第二栅极可具有允许在所述下部子室中的等离子体条件径向调节的槽图案。在这些或其它实施方案中，至少一个格栅可以是可移动的，使得所述第一和第二格栅之间的距离是可变的。在某些实施方式中组件槽的高宽比可介于。
19、约015之间。0012在本发明的实施方式的另一个方面中，提供了一种用于在衬底上蚀刻特征的方说明书CN104103477A3/17页7法，所述方法包括提供所述衬底到在包括等离子体发生器和格栅组件的室中的衬底支架，所述格栅组件将所述等离子体室的内部分成靠近所述等离子体发生器的上部子室和靠近所述衬底支架的下部子室，其中，所述格栅组件包括至少两个格栅，并且其中所述上部子室的高度是所述下部子室的高度的至少约1/6；在导致在所述上部子室中产生上部区域等离子体和在所述下部子室产生下部区域等离子体的条件下在所述室中产生等离子体；通过所述下部区域等离子体与所述衬底的相互作用在所述衬底中蚀刻所述特征。在所述方法的。
20、一些中，所述下部区域等离子体中的有效电子温度为约1EV或更低，并且小于所述上部区域等离子体中的有效电子温度。在一些实施方式中，所述下部区域等离子体的电子密度为约5109厘米3或更低，并且小于所述上部区域等离子体中的电子密度。0013在某些情况下，在产生所述等离子体时在所述格栅组件中基本上没有电流产生。该方法还可包括施加偏置到格栅，和/或施加偏置到衬底支架。在某些实施方式中，所述方法还包括提供蚀刻气体到所述室中。蚀刻可以在小于约2000毫乇的室压强下进行，且在一些情况下，在介于约1200毫乇之间，或介于约120毫乇之间，或介于约520毫乇之间的室压强下进行蚀刻。如本文所述，下部区域等离子体可以是。
21、离子离子等离子体。0014该方法还可以包括旋转格栅组件中的至少一个格栅。在这些或其它实施方式中，所述方法还可以包括改变格栅之间的沿在格栅组件中的中心轴线的距离。通常，但不一定，例如在开始蚀刻部分制造的半导体器件或其它结构中的特定的层之前执行这些旋转和/或平移调节。但是，在某些实施方式中，也可以在蚀刻过程期间作出这些调节。0015这些和其他特征将在下面参照有关的附图进行说明。附图说明0016图1是示出根据本发明公开的某些实施方式的用于蚀刻操作的等离子体处理系统的示意性剖面图。0017图2A是根据本发明公开的某些实施方式的格栅结构的简化俯视图。0018图2B是根据本发明公开的某些实施方式的格栅结构。
22、的图片。0019图3A3B示出了可用于径向调节在下部子室中的等离子体条件的成对的等离子体格栅。0020图3C3D示出了根据本发明的一实施方式的具有C形槽的成对的等离子体格栅。0021图3E3F示出了在所述板的孔对准图3E，以及在所述孔未对准图3F的情况下的双板格栅组件的横截面图。0022图4示出了根据本发明一实施方式的具有定位在可移动的等离子体格栅上的固定的等离子体格栅的处理室的简化示意图。0023图5示出了根据本发明一实施方式的具有在固定的等离子体格栅上的可移动的等离子格栅的处理室的简化示意图。0024图6A6C示出了由于蚀刻副产物离解出现的某些问题。0025图7A7B示出了根据高压常规技术。
23、7A和根据一实施方式的使用等离子体格栅7B的已被蚀刻的FINFET结构的扫描电子显微镜SEM图像。0026图8A8B示出了根据低压常规技术8A和根据本公开的实施方式的使用等离子格栅8B蚀刻的特征的SEM图像。说明书CN104103477A4/17页80027图9示出了没有使用等离子体格栅的情况下根据各种方案的已被蚀刻的特征的各种SEM图像。具体实施方式0028在本说明中，术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”，以及“部分制造的集成电路”可互换使用。本领域的普通技术人员应当理解的是，术语“部分制造的集成电路”可以是指在半导体晶片上的集成电路制造的不同阶段中的任何阶段期间的半导体晶片。
24、上的器件。下面的详细描述的前提为本发明是在晶片上实现的。然而，本发明并不局限于此。工件可以以各种形状、尺寸和材料形成。0029在下面的描述中，为了提供对本发明的全面理解，阐述了多个具体的细节。然而，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下来实施本发明。在其它情形下，为了避免不必要地使本发明变得不清楚，未详细描述公知的处理操作。尽管所公开的实施方式将结合具体的实施方式来描述，但应当理解的是，并不打算限制本公开的实施方式。0030公开了一种在半导体器件的制造过程中蚀刻半导体衬底和在其上形成的层所使用的装置。该装置由在其中进行蚀刻的室限定。在某些实施方式中，所述室包括平坦的窗，通常是平坦的励磁线。
25、圈，和用于在蚀刻期间支持所述半导体衬底的基座或卡盘。当然，本发明并不限于任何特定类型的等离子体源。除了平面的励磁线圈外，还可以使用圆顶形和板形等离子体源。源包括感应耦合等离子体源、电容耦合等离子体源、以及本领域的技术人员已知的其他等离子体源。本文中的实施方式利用定位在室中将室分成两个子室的格栅。在各种实施方式中，两个或更多个堆叠的格栅的集合有时被称为“格栅组件”。在操作过程中，每个子室包含具有不同性质的等离子体。等离子体主要或者专门在上部子室中产生，并且某些物质能够通过格栅或格栅组件未受影响地进入下部子室。格栅具有穿透格栅的厚度的槽。在某些实施方案中，这些槽大致径向向外地延伸。如本文所用的，“。
26、大致径向向外地延伸”是指所讨论的特征具有至少一些径向分量。换言之，整个特征不需要整体径向定向，只要有大体沿中心到边缘的方向延伸的特征的一些部分即可。此外，所谓“中心到边缘的方向”定义为包括准确的中心到边缘的方向的周围的角度范围例如，在准确的中心到边缘的方向的约20度内。0031格栅或格栅组件可以包含穿透格栅的厚度的多个径向槽。格栅和槽被设计成使得在上部子室中的高能电子的仅仅部分可穿过格栅。总的来说，较高能量的电子一般在穿过格栅并进入下部子室成为较低能量的“较冷”电子。而高能电子可以有足够的能量来穿过格栅，这些电子中的许多以使它们与格栅碰撞并失去能量的角度接近格栅。通过格栅的高能电子没有足够的能。
27、量汇集以维持格栅下方的等离子体，因为它们现在与激励源隔离。在下部室中热电子变冷的机制包括与格栅碰撞，与格栅下方的中性物质碰撞，以及相对于格栅上方的激励源屏蔽格栅下方的电子。因此，格栅可以在下部子室产生具有低电子密度NE和低平均有效电子温度TE的等离子体。在格栅或格栅组件上方，所述等离子体通常是传统的电子离子等离子体，其中，很大部分的带负电荷的物质是电子。在格栅或格栅组件下方，等离子体含有负离子的比例要高得多，实际上等离子体可以是离子离子等离子体。离子离子等离子体的某些特征描述如下。通常，相比于电子离子等离子体，离子离子等离子体包含显著更高比例的带负电荷的物质，该带负电荷的物质是离子而不是电子。。
28、说明书CN104103477A5/17页9反应器内格栅的定位0032格栅或格栅组件被定位在等离子体室的内部，从而将室分成上部子室和下部子室。适合于改装以包括如本文所述的格栅的室的例子是来自加利福尼亚州，弗里蒙特的LAMRESEARCHCORPORATION的KIYOREACTOR。就上下文而言，可以参考在下面进一步描述的图1考虑下面的描述。在某些实施方案中，格栅定位在反应室的内部的基底上方的约16英寸之间，或衬底支撑如基座上方约16英寸之间例如，约153英寸之间。在这些或其它实施方案中，格栅可以定位在反应室的内部的天花板CEILING下方约16英寸之间例如，约153英寸之间处。天花板通常配备有。
29、电介质窗。0033在某些实施方式中，上部和下部子室的高度大致相同例如，在约5内，而在其它实施方式中，这些高度可以更加明显地不同。上室的高度与下室的高度的比率HU/H1，也被称为子室高度比，可以介于约0110之间，或介于约025之间。在一些实施方式中，子室高度比大于约1/6。0034格栅不应该被定位在太靠近晶片的位置，因为这可能导致在晶片的表面产生格栅的印记PRINTING。换言之，在处理后格栅中的槽的图案会不希望地出现在晶片的表面，造成所述衬底表面上严重的蚀刻非均匀性。对于许多应用，从衬底的顶部到格栅有至少约1英寸的分离距离是足够的。格栅设计0035各种设计可以用来实现格栅。在一些实施方式中，。
30、格栅是具有槽的相当简单的薄片材料，槽通常为圆形孔，或允许一些电子从上部子室传递到下部子室的其他穿孔。在其它实施方式中，格栅可以由具有多个部件的更复杂的格栅组件组成。例如，格栅组件可以具有多个格栅、支撑元件和/或运动产生元件。0036在一个简单的实施方案中，格栅是具有槽的相对薄的片材。另外，在一些实施方式中，格栅可以包括孔。因此，该格栅包括孔和槽的组合。格栅结构的非限制性例子示于图2A2B和3A3D。格栅中所包含的材料可以是绝缘体、导体、或它们的某种组合。在某些实施方案中，格栅包含一种或多种材料，材料包括但不限于，金属、金属合金如不锈钢、铝、钛、陶瓷、硅、碳化硅、氮化硅、和它们的组合。该材料可以。
31、或可以不被阳极氧化或者可以或可以不以其他方式钝化以用于例如抗腐蚀。在一个实施方式中，格栅是由具有陶瓷涂层的金属材料制成的。也可使用其它涂层。在被蚀刻层是挥发性的情况下使用涂层格栅是特别有利的。在某些实施方案中，格栅可以涂覆有纯涂层，例如，纯涂层包括但不限于，Y2O3、YF3、YAG、氮化钛、或CEO2。此外，格栅可以接地、浮置或偏置。在一些实施方案中，接地的格栅充当阴极的增强的偏置电流回路。0037格栅通常跨越室的整个水平横截面。在所述室是圆形的如从上方观察时情况下，格栅也将是圆形的。这允许格栅有效地将该反应室分成两个子室。在某些设计中，格栅的圆形形状是通过衬底的几何形状限定的，而衬底通常是圆。
32、形的。众所周知，晶片通常以例如200毫米、300毫米、450毫米等各种尺寸提供。根据室内进行的蚀刻操作，对于正方形或其它多边形的衬底或更小的衬底，其他形状也是可能的。因此，格栅的横截面可以具有各种形状和尺寸。平的平坦格栅横截面适用于某些实施方式。然而，盘形、圆顶形、振荡状例如，正弦、方波、V形形状、倾斜等格栅横截面适用于其它实施方式。通过任何的横截面轮廓的槽或孔将具有特性包括如本文别处所述的高宽比。说明书CN104103477A6/17页100038格栅的平均厚度可以为介于约150毫米之间，优选介于约520毫米之间。如果格栅太厚，则它可能无法正常工作例如，它可能阻挡太多的物质通过，有太大的质量。
33、，占用反应室中太多的空间等。如果格栅过薄，则它可能不能够承受等离子体处理，并可能需要被相当频繁地更换。通常情况下，如下所述，由于槽的高度由格栅的厚度限制，因此格栅的厚度还受到在格栅中的所需的高宽比的限制。0039在一些实施方式中，格栅作为上游和下游等离子体之间的隔板，其中下游等离子体存在于下部子室并可以富有自由基。在这种方式中，配备有格栅的等离子体室可以产生类似于用现有的远程等离子体工具例如可从NOVELLUSSYSTEM，现在的加利福尼亚，弗里蒙特的LAMRESEARCHCORPORATION获得的GAMMATM平台工具实现的结果的结果。在针对此目的操作时，格栅可以是相对厚的，例如，约205。
34、0毫米厚。0040在某些实施方式中，格栅包括具有长而薄的形状的槽。槽从格栅的中心向外径向延伸。槽具有高度、宽度和长度在图2A明确标记了宽度和长度。槽高度是沿垂直于该格栅的面的轴线测量的即，在大多数操作配置中，槽高度垂直定向，并且该高度通常等于格栅的厚度。在槽的径向范围，槽的宽度可以是可变的或恒定的。在某些情况下，槽可以是扇形即，朝向中心较薄和朝向格栅的边缘较厚。在各种实施方式中，槽从格栅的中心向外沿纵向即径向延伸。在一些实施方式中，槽的宽度不大于约25MM。槽的长度围绕格栅的方位角范围可以是可变的或恒定的。径向槽的角度间隔围绕格栅可以是可变的或恒定的。0041如果槽没有存在于格栅中，则在等离子。
35、体产生期间在格栅中将产生感应电流。该电流将基本圆形地围绕格栅流动或将形成局部涡流，并且将导致功耗的增加。但是，槽的存在防止形成这种寄生电流，从而节省功耗并导致更有效的处理。具有例如基本上为圆形的孔之类形状的开口对防止电流的形成不太有效。然而，如所提到的，圆形的开口可以与带槽的开口结合使用。0042槽的高宽比被定义为槽的高度与它的宽度H/W的比。通常，当垂直于槽的纵向通常径向取横截面时，高宽比的几何形状会是可见的。因为槽的宽度可以是可变的，所以高宽比可以类似地是可变的。在某些实施方式中，槽的高宽比在整个格栅其可以是可变的或恒定的为介于约0015之间，或介于约035之间，或介于约14之间，或介于约。
36、052之间。在许多实施方式中，相比于上部子室，具有这些高宽比的格栅减小在下部子室的电子密度和有效电子温度。如所提到的，相信，由于许多热电子与格栅碰撞，因而随着电子中的至少部分穿过槽，有效电子温度降低。另外，下部子室中的有效电子温度与上部子室的相比是降低的，因为在下部子室中的电子被格栅屏蔽，因此不经受等离子体的线圈或其他的等离子体源的感应加热。0043当孔与槽一起使用时，这些孔可以用于与槽同样的用途。因此，它们通常具有如上所述的高宽比。在一些实施方式中，孔的直径在约005英寸至约02英寸的范围内。它们穿透格栅的整个厚度。0044由格栅提供的额外的好处在于它可以中和来自主喷射器的对流影响。这允许更。
37、均匀的气体流动到晶片的表面上。在晶片和上部室中的气体喷射器之间的格栅或格栅组件的存在可以显著降低从气体喷射器输送出的任何气体的对流影响，因为格栅会扰乱气流，并在晶片上导致更加扩散性的流动状态。说明书CN104103477A107/17页110045在一些实施方式中，格栅包含气体传输孔。在这样的实施方式中，格栅可以用作上部和/或下部子室的喷头的额外目的。在这些实施方式中，一个或多个通道可以被包括在一个或多个格栅中。这些通道可以从入口或多个入口馈送气体，并传送该气体到格栅中的多个出口孔。出口孔可以形成气体分布喷头，该喷头传送处理气体到上部和下部子室中的一者或两者。0046在一些实施方案中，格栅具有。
38、区域，如含有用于允许探测装置通过格栅布置的特征的中心区域。可提供探测装置以探测操作期间与所述等离子体处理系统相关联的工艺参数。探测过程可以包括光发射端点检测、干涉端点检测INTERFEROMETERICENDPOINTDETECTION、等离子体密度测量、离子密度测量和其他指标的探测操作。在某些实施方式中，格栅的中心区域是开放的。在其它实施方式中，格栅的中心区域包含光学透明的材料例如，石英、蓝宝石等，以允许光传输通过格栅。0047在某些实施方式中，对于300MM晶片蚀刻机优选可以在格栅中在格栅的外边缘附近约每15毫米至40毫米具有槽。这分别对应于由约18，或约48分隔的方位角相邻槽。因此，在某。
39、些实施方式中，方位角相邻槽分隔至少约10，或至少约15。在这些或其它实施方式中，方位角相邻槽分隔不超过约40，或不超过约50，或不超过约60。0048在一些实施方式中，等离子体格栅可以包括嵌入在格栅中的冷却通道，并且这些冷却通道可以填充有流动或不流动的冷却剂材料。在某些实施方式中，所述冷却材料是流体，例如氦气或其它惰性气体，或液体，例如去离子水、工艺冷却水、氟惰性物FLUOROINERT、或制冷剂如全氟化碳、氢氟碳、氨和CO2。在这些或其它实施方式中，等离子体格栅可以包括嵌入的加热元件和/或温度测量装置。冷却通道和嵌入的加热器可以实现精确的温度控制，从而能对粒子与壁条件进行严密控制。在某些情况。
40、下，这种控制可用于调节下部区域等离子体中的条件。例如，如果等离子体格栅保持在较冷的温度下，则来自晶片的蚀刻副产物会优先沉积在格栅上，从而减少了在下部子室的蚀刻副产物的气相密度。替代地，格栅或格栅组件可以保持热的例如80以上，以减少在格栅上的沉积，并确保该室可保持相对清洁和/或减少在无晶片自动清洁WAC期间清洁室所需要的时间。0049在某些实施方式中可包括的另一个特征在于格栅可以用作将处理气体输送到上部和下部子室中的一者或两者的喷头。因此，格栅可以包含连接气体供给源与上部和/或下部子室的多个通道。该喷头的孔可被布置来使均匀的气体输送到子室。0050另外，在某些实施方式中，使用一个以上的气体供给源。
41、。例如，不同的处理气体可被输送到上部和下部子室通过一个或多个喷头型格栅或通过其它气体输送装置。在一个特定的实施方式中，惰性气体被输送到上部子室，而等离子体蚀刻的化学品传递到下部子室。在一些其它实施方式中，输送到上部子室中的气体是H2、N2、O2、NF3、或C4F8或其他氟碳物，但实施方式并不局限于此。在这些或其它实施方式中，输送到下部子室的气体可以是N2、CO2或CF4或其他氟碳物，但同样本实施方式并不局限于此。0051等离子体处理反应器允许在邻近工作衬底有宽范围的等离子体条件有时是有帮助的。这样的条件包括等离子体密度、等离子体中的有效电子温度、和等离子体中的电子与离子的比率。对于原位处理，在。
42、多个层在室中进行处理的情况下，可能需要改变每个层的处理条件。固定位置的格栅可以限制反应器的操作窗，例如如果针对在下部子室产生离子离子等离子体而优化格栅，则高的等离子体密度可能无法实现。因此，一些实施方式提说明书CN104103477A118/17页12供格栅和格栅组件，其中视线开阔区域的格栅线是可通过旋转及/或平移来调节的。0052在某些实施方式中，等离子体格栅相对于所述等离子体的线圈或其它等离子体源可以升高或降低。例如，这可通过安装格栅在可移动台上来实现。在一些实施方案中，垂直运动允许操作者或控制器改变在上部和下部区域中的等离子体中的有效电子温度、电子或等离子体密度、电子对离子的比率、自由基。
43、的浓度等。另外，由于自由基的浓度受等离子格栅的高度的影响，可移动等离子体格栅的使用允许其中在整个多阶段工艺中自由基的浓度是可调节的这样的工艺。由于自由基物质是化学反应性的且负离子具有与电子不同的蚀刻性质，因此这个参数特别有帮助于进行调节/控制以达到所期望的反应。0053此外，在一些实施方式中，多个等离子体格栅在反应室中以单个格栅组件的形式使用。在使用多个格栅的情况下，格栅的数量通常为介于约2至5之间。通常，在使用多个等离子体格栅的情况下，等离子体格栅中的至少一个相对于至少一个其他等离子格栅是能移动的。一般地，移动通过旋转或分离格栅在某些情况下，使用这两种类型的运动来完成。在格栅组件中使用可旋转。
44、的格栅允许格栅的开口面积在处理晶片的过程中在不同工艺/晶片之间和在单个工艺/晶片内都可以很容易地改变。重要的是，在下部子室的有效电子温度和电子密度会是格栅开口面积的函数。0054在使用多个格栅的情况下，定义某些额外的参数是有帮助的。从上方观察，在一个格栅中的开口与在其它的格状中的开口对齐，从而形成通过等离子体格栅组件的无障碍的视线的情况下，组件槽或其它开口是组件的区域，如图3E所示。如图3F所示，在格栅中的槽/孔未对齐的情况下，没有无障碍的视线穿过格栅组件。关于图3EF，上部格栅302位于下部格栅304上方。每个格栅302和304下面的暗区是物质可以行进通过的开口区域。在一个具体实施方式中，下。
45、部格栅304下方的暗区是下部子室的上部。多个装配开口通常存在于单个的等离子体格栅组件中。组件开口的几何形状随着单独的格栅彼此相对移动而变化。例如，组件槽的宽度可以随着第一格栅相对于第二格栅旋转而变化。同样地，组件槽的高宽比，其定义为上格栅的顶部和下格栅的底部之间的总距离除以视线开口宽度，可以随着格栅彼此相对旋转或以其他方式移动而变化。在一些实施方式中，组件槽的高宽比可在约015之间的范围内。0055在槽是对齐的如从平行于该格栅的面的平面所看到的情况下，格栅组件开口面积定义为在格栅组件上的槽的总面积。如图3F所示，在槽未对齐的情况下，等离子体中的某些物质尤其带电荷的物质，如离子和电子基本上不通过。
46、到达下部子室。槽的这种未对齐的配置有效地增加了组件中的槽的高宽比，或在没有槽的重叠的情况下完全消除了组件槽，减少热电子从上部子室穿到下部子室的比例。然而，在如图3E中所示的槽对齐的情况下，等离子体物质可以穿过槽，如上所述。在一个例子中，使用两个相同的等离子体格栅，每一个具有约50的开口开槽面积。在这个例子中，格栅组件开口面积可以在0当单个等离子体格栅是完全不对齐的和约50当单个等离子体格栅准确地对准之间变化。在另一例子中，每个等离子体格栅具有约75的开口面积。在这种情况下，格栅组件开口面积可在介于约5075之间变化。通过改变格栅组件的开口面积，可以调节在下部子室的等离子体条件。例如，相对于当格。
47、栅装配开口面积较小的情况，当格栅组件开口面积较大时，下部区域等离子体中的有效电子温度较高，下部区域等离子体中的电子密度较高，下部区域等离子体中电子与离子的比率较高，以及下部区域等离子体中自由基的浓度较低。说明书CN104103477A129/17页130056使用多个格栅是特别有益的，因为它在单个处理站中的晶片上提供了宽的处理窗的等离子体密度和等离子体条件。处理具有多个层和/或多种类型的暴露材料的复杂结构时，这样做的好处是特别有帮助的。如所提到的，对于进行处理的每个层，经常需要改变处理条件。0057每个等离子格栅上的槽图案可以是相同的或与其它等离子体格栅上的槽图案不同。进一步，槽图案可以被设计。
48、为在晶片的特定区域提供开口区域。例如，槽可以被设计为使得在晶片的中心附近相对于所述晶片的边缘有更多开口区域或反之亦然。此外，这些槽可以设计成使得在工艺过程中的不同时间格栅组件的开口区域集中在晶片的不同部分。例如，槽可以被设计为使得在工艺将开始时格栅组件的开口区域集中在晶片的中心附近，并在工艺将结束时在晶片的边缘附近或反之亦然。此旋转允许例如气体流率、等离子体密度、等离子体类型例如，离子离子等离子体、以及有效电子温度等几个参数，能够在工艺过程中在晶片上径向调节。这个可调性可有利于在晶片的整个面产生均匀的蚀刻结果，也可特别有助于解决在处理过程中的中心到边缘可能出现的不均匀性。可用于等离子体格栅组件。
49、中的成对的电子格栅以实现这些径向调节效应的例子示于图3A3B。在这些图中，槽开口区域以灰色显示，格栅材料以白色显示。0058使用可分离的格栅允许控制和调节一定的距离。例如，可以调节的距离包括晶片和下格栅之间的距离，上部格栅和上部子室的顶部之间的距离，和/或所述格栅之间的距离。这些可变的距离相比于单个的固定格栅允许在晶片上方更广范围的电子温度和等离子体密度的调节。0059某些实施方案利用具有可移动的和固定的等离子体格栅两者的等离子体格栅组件。格栅可以接地或电浮置，并且可以通过支撑支架或连接到运动发生元件如旋转致动器或升降器的其他特征来支撑。在一些实施方式中，运动发生元件位于晶片和晶片支撑基座的下方，但也可以使用其它的配置。根据所支撑的格栅是否接地或电浮置，支撑支架可以是导电的或绝缘的。0060使固定格栅接地通常是有益的。当固定格栅被定位在可移动格栅的上方时，如图4所示，固定格栅的接地连接提供了从上部室的激励源流入到格栅的任何RF电流的良好接地路径。这在由ICP源激发的上部室且上部室的高度低于约5厘米或者在使用VHFCCP源产生上部区域等离子体的情况下可能是特别有帮助的。如图5所示，当固定格栅被定位在可移动格栅下方时，接地连接提供了较大的接地返回表面给下部区域等离子体中的偏置电流。这在蚀刻工艺的过程中在晶片上需要大的偏置电压例如，大于约100伏的情况下可能是。