原子层刻蚀机的制作方法

本技术涉及原子层刻蚀，特别涉及一种原子层刻蚀机。

背景技术：

1、原子层刻蚀(ale)是一种能够精密控制被去除的材料量的先进技术。实现这一技术的一大关键在于将刻蚀工艺分为两个步骤：改性(步骤a)和去除(步骤b)。第一步(步骤a)对表面层进行改性处理，使其在第二步(步骤b)中能够被轻易去除。每次循环只去除薄薄一层材料，可重复循环直至达到期望的深度。

2、实现原子层刻蚀的关键在于精准调控去除步骤的离子束能量。现有的能量调控方式通常是对离子发生器本身进行调节(如调节功率、气压等)，但上述方式所生产的离子束距离衬底较远，离子束并不能精准运动到衬底需要清除的表面。因此，如何精准调控运动到衬底表面的离子束成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的实施例提供一种原子层刻蚀机，精准调控衬底表面离子或中性粒子的能量，实现离子束的精准调控。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例公开了如下技术方案：

3、一方面，提供了一种原子层刻蚀机，包括：腔室；离子源装置，用于在所述腔室内的整个区域中形成离子束；以及设置在所述腔室内并用于承载衬底的承载平台；其中，所述离子源装置包括：射频离子源；以及

4、多级栅网，设置在所述腔室内，多级栅网设置有相对的输入端和输出端，所述输入端对准所述射频离子源，输出端对准所述承载平台的所述衬底。

5、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述离子源装置还包括射频中和器，所述射频中和器用于在所述腔室内的整个区域中形成中和粒子束，所述中和粒子束对应所述离子束。

6、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述射频中和器包括第二射频线圈和第二放电室，所述第二射频线圈设置在所述第二放电室内。

7、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述射频离子源包括壳体，设置在所述壳体内的第一放电室和第一射频线圈，以及用于从所述壳体外部向所述第一放电室内导入放电气体的导气结构；所述多级栅网的输入端对准所述第一放电室。

8、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述离子源装置还包括射频电源，所述射频电源与所述第一射频线圈电连接。

9、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述离子源装置还包括射频匹配网络和匹配器，所述射频匹配网络的输入端通过匹配器与所述射频电源电连接，所述射频匹配网络的输出端与所述第一射频线圈一端电连接，所述第一射频线圈的另一端接地。

10、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述多级栅网包括依次设置在所述腔室内的屏栅极、加速栅和减速栅，所述屏栅极用于引出正离子，所述加速栅用于加速正离子，所述减速栅用于减速正离子，所述屏栅极设为所述输入端，所述减速栅设为所述输出端；或所述多级栅网包括依次设置在所述腔室内的屏栅极和加速栅，所述屏栅极设为所述输入端，所述加速栅设为所述输出端。

11、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述离子源装置还包括第一电源和第二电源，所述第一电源与所述屏栅极电连接，所述第二电源与所述加速栅电连接。

12、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述腔室还包括设置在所述腔室内的保护结构，所述保护结构位于所述多级栅网和所述承载平台的所述衬底之间。

13、除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述腔室包括进气结构，所述进气结构用于从所述腔室外部向所述腔室室内导入刻蚀气体。

14、上述技术方案中的原子层刻蚀机具有如下优点或有益效果：1、因射频离子源射出等离子体，多级栅网引出从射频离子源射出的等离子体并形成离子束，离子束的能量大小、射出速度和方向得到改变，以使离子束精准运动至承载平台所承载的衬底，比常规远程离子束运动到衬底的方式，更加适合于ale反应的精准调控需求，实现离子束的精准调控，加快ale反应速度。

15、2、承载平台也能够配合离子束，对其所承载衬底进行角度调整，进而使离子束精准对衬底进行原子层刻蚀。具体地，承载平台承载衬底并能带动衬底做平移、旋转或倾斜运动，使衬底动起来，不必再拘泥于现有技术中的离子束发

16、生与衬底距离固定的局限，进而根据离子束所构成的能量分布区域，并结合硅5衬底所需要精准调控的能量范畴，使硅衬底配合离子束在不同时刻出现在离子

17、场不同位置，进而进一步实现对衬底精准地原子层刻蚀。

技术特征：

1.一种原子层刻蚀机，其特征在于，包括：腔室(1)；离子源装置(2)，用于在所述腔室(1)内的整个区域中形成离子束；以及设置在所述腔室(1)内并用于承载衬底的承载平台(3)；其中，所述离子源装置(2)包括：

2.如权利要求1所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述离子源装置(2)还包括射频中和器(27)，所述射频中和器(27)用于在所述腔室(1)内的整个区域中形成中和粒子束，所述中和粒子束对应所述离子束。

3.如权利要求2所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述射频中和器(27)包括第二射频线圈(271)和第二放电室(272)，所述第二射频线圈(271)设置在所述第二放电室(272)内。

4.如权利要求1所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述射频离子源(21)包括壳体(211)，设置在所述壳体(211)内的第一放电室(212)和第一射频线圈(213)，以及用于从所述壳体(211)外部向所述第一放电室(212)内导入放电气体的导气结构(214)；所述多级栅网(22)的所述输入端对准所述第一放电室(212)。

5.如权利要求4所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述离子源装置(2)还包括射频电源(23)，所述射频电源(23)与所述第一射频线圈(213)电连接。

6.如权利要求5所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述离子源装置(2)还包括射频匹配网络(24)和匹配器，所述射频匹配网络(24)的输入端通过匹配器与所述射频电源(23)电连接，所述射频匹配网络(24)的输出端与所述第一射频线圈(213)一端电连接，所述第一射频线圈(213)的另一端接地。

7.如权利要求1所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述多级栅网(22)包括依次设置在所述腔室(1)内的屏栅极(221)、加速栅(222)和减速栅(223)，所述屏栅极(221)用于引出正离子，所述加速栅(222)用于加速正离子，所述减速栅(223)用于减速正离子，所述屏栅极(221)设为所述输入端，所述减速栅(223)设为所述输出端；

8.如权利要求7所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述离子源装置(2)还包括第一电源(25)和第二电源(26)，所述第一电源(25)与所述屏栅极(221)电连接，所述第二电源(26)与所述加速栅(222)电连接。

9.如权利要求1所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述腔室(1)包括设置在所述腔室(1)内的保护结构(11)，所述保护结构(11)位于所述多级栅网(22)和所述承载平台(3)的所述衬底之间。

10.如权利要求1所述的原子层刻蚀机，其特征在于，所述腔室(1)包括进气结构(12)，所述进气结构(12)用于从所述腔室(1)外部向所述腔室(1)室内导入刻蚀气体。

技术总结
本技术的实施例公开了一种原子层刻蚀机，包括：腔室；离子源装置，用于在腔室内的整个区域中形成离子束；以及设置在腔室内并用于承载衬底的承载平台；其中，离子源装置包括：射频离子源；以及多级栅网，设置在腔室内，多级栅网设置有相对的输入端和输出端，输入端对准射频离子源，输出端对准承载平台的衬底。根据本技术，实现离子束的精准调控。

技术研发人员：张洪国,刘磊,唐继远
受保护的技术使用者：江苏鹏举半导体设备技术有限公司
技术研发日：20230106
技术公布日：2024/1/12