蚀刻设备和使用该蚀刻设备的蚀刻方法

本公开在这里涉及一种蚀刻设备和蚀刻方法，更具体地，涉及一种使用超低电子温度等离子体的蚀刻设备和蚀刻方法。

背景技术：

1、等离子体是由正离子、负离子、电子、激发原子、分子和高化学活性自由基构成的离子化气体，并且因为在电学和热学上具有与普通气体的性质非常不同的性质也被称为材料的第四种状态。由于这种等离子体包含离子化气体，因此使用电场或磁场将等离子体加速或等离子体进行化学反应以在晶圆或基底上执行清洁、蚀刻或沉积，并且因此在半导体制造工艺中非常有用。

2、最近，在半导体制造工艺中，正在使用产生高密度气体等离子体的等离子体产生装置。产生等离子体的等离子体模块的代表性示例包括各种等离子体模块，诸如使用射频的电容耦合等离子体(ccp)模块、电感耦合等离子体(icp)模块等。

3、在使用等离子体的蚀刻工艺中，由于顺序地执行吸附自由基的吸附工艺和解吸蚀刻靶的解吸工艺，并且在吸附工艺和解吸工艺中使用的气体的类型彼此不同，因此还会在两个工艺之间执行“吹扫工艺”。

技术实现思路

1、本公开提供了一种蚀刻方法和蚀刻设备，其中，在解决了对基底的特定材料层造成物理损坏和电气损坏的局限性的同时，在蚀刻工艺中省略了吹扫工艺，从而减少工艺时间。

2、本公开还提供了一种蚀刻方法和蚀刻设备，其中，在其中执行蚀刻工艺的等离子体腔室中产生超低电子温度等离子体，以更快速地进行吸附工艺，从而减少工艺时间。

3、本发明的目的不限于上述目的，而是本领域技术人员从下面的描述中将清楚地理解这里未描述的其他目的。

4、发明构思的实施例提供了一种蚀刻设备，该蚀刻设备包括：第一腔室部，在第一腔室部中产生高密度气体等离子体；第二腔室部，在第二腔室部中产生超低电子温度等离子体；基底，设置在第二腔室部中，并且施加到基底的电压是可调整的(能够调整的)；以及多个栅格，在第一腔室部与第二腔室部之间，其中，多个栅格被构造为：使多个栅格的电位低于超低电子温度等离子体的电位，使得高能电子穿过栅格并且低能电子被栅格阻挡，基底上的等离子体电位小于第一腔室部的等离子体电位，并且调整施加到多个栅格的电压，以加速电子或离子或者阻挡电子或离子(加速或者阻挡电子或离子)。

5、在发明构思的实施例中，一种蚀刻方法包括：将基底装载到工艺腔室中，其中，工艺腔室包括第一腔室部和第二腔室部，并且基底被装载到第二腔室部中；将高密度气体等离子体供应到第一腔室部；使用高密度气体等离子体的至少一部分将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部；将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面；以及将偏压施加到基底以加速超低电子温度等离子体的离子和电子中的至少一种，以与基底碰撞。

6、在发明构思的实施例中，一种蚀刻方法包括：将基底装载到工艺腔室中，其中，工艺腔室包括第一腔室部和第二腔室部，并且第一栅格、第二栅格和第三栅格设置在第一腔室部与第二腔室部之间；将高密度气体等离子体供应到第一腔室部；通过第一栅格阻挡高密度气体等离子体的低能电子和负离子；通过第二栅格阻挡高密度气体等离子体的正离子；通过第一栅格与第二栅格之间的电位差加速高密度气体等离子体的高能电子；通过第三栅格阻挡第二腔室部的超低电子温度等离子体向第一腔室部移动；使高密度气体等离子体的高能电子穿过第一栅格、第二栅格和第三栅格以与第二腔室部的中性气体碰撞，从而产生超低电子温度等离子体；将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面上；以及将偏压施加到基底以加速超低电子温度等离子体的离子和电子中的至少一种，以与基底碰撞。

7、其他实施例的具体内容包括在详细描述和附图中。

技术特征：

1.一种蚀刻设备，所述蚀刻设备包括：

2.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，调整施加到基底的电压以调节入射到基底上的离子或电子的能量。

3.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，将脉冲电压施加到基底以省略吹扫工艺。

4.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，超低电子温度等离子体包括具有1.0ev或更低的电子温度的电子。

5.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，将0v的偏压施加到基底，使得自由基被吸附到基底上。

6.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，所述多个栅格包括：

7.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，所述多个栅格包括：

8.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，超低电子温度等离子体的电位与基底的电位之间的差小于超低电子温度等离子体的电子温度的十倍。

9.如权利要求8所述的蚀刻设备，其中，超低电子温度等离子体的电位与基底的电位之间的差为5.0v或更小。

10.如权利要求1所述的蚀刻设备，其中，基底被构造为通过基底的至少一部分施加0v的偏压，以在基底的表面上吸附自由基。

11.一种蚀刻方法，所述蚀刻方法包括以下步骤：

12.如权利要求11所述的蚀刻方法，其中，将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部的步骤包括：

13.如权利要求11所述的蚀刻方法，其中，将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部的步骤包括：

14.如权利要求11所述的蚀刻方法，其中，第一栅格、第二栅格和第三栅格设置在第一腔室部与第二腔室部之间，并且

15.如权利要求11所述的蚀刻方法，其中，将偏压施加到基底的步骤包括施加脉冲电压。

16.如权利要求14所述的蚀刻方法，其中，将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部的步骤还包括：通过第一栅格的电位与第二栅格的电位之间的差来加速高密度气体等离子体的高能电子。

17.如权利要求11所述的蚀刻方法，其中，包含在超低电子温度等离子体中的电子包括具有1.0ev或更低的电子温度的电子。

18.如权利要求11所述的蚀刻方法，其中，将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面上的步骤包括：通过基底的至少一部分施加0v的偏压。

19.如权利要求16所述的蚀刻方法，其中，第一栅格与第二栅格之间的电位差为5.0v或更小。

20.一种蚀刻方法，所述蚀刻方法包括：

技术总结
提供了一种蚀刻设备和蚀刻方法。所述蚀刻方法包括：将基底装载到工艺腔室中，其中，工艺腔室包括第一腔室部和第二腔室部，并且基底被装载到第二腔室部中；将高密度气体等离子体供应到第一腔室部；使用高密度气体等离子体的至少一部分将超低电子温度等离子体供应到第二腔室部；将超低电子温度等离子体的自由基吸附到基底的表面；以及将偏压施加到基底以加速超低电子温度等离子体的离子和电子中的至少一种，以与基底碰撞。

技术研发人员：郑进旭,郑智原
受保护的技术使用者：汉阳大学校产学协力团
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15