用于半導(dǎo)體處理的電子束增強(qiáng)解耦源的制作方法
【專利摘要】半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)包括處理室和限定為在所述處理室中支撐襯底的襯底支撐件。該系統(tǒng)還包括限定為與所述處理室分隔的等離子體室。所述等離子體室被限定來(lái)產(chǎn)生等離子體。該系統(tǒng)還包括流體連接所述等離子體室和所述處理室的多個(gè)流體傳輸通路。所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體室供應(yīng)到所述處理室。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于將電子注入到所述處理室中的電子注入設(shè)備以控制所述處理室內(nèi)的電子能量分布以便進(jìn)而控制所述處理室內(nèi)的離子對(duì)自由基的密度比例。在一實(shí)施方式中，電子束源被限定來(lái)在所述襯底支撐件之上且跨越所述襯底支撐件傳送電子束穿過(guò)所述處理室。
【專利說(shuō)明】用于半導(dǎo)體處理的電子束增強(qiáng)解耦源
【背景技術(shù)】
[0001]由于不能分別控制等離子體中的離子和自由基的濃度，用于半導(dǎo)體器件制造中薄膜處理的等離子體源往往不能達(dá)到用于干法蝕刻的最理想條件。例如，在一些應(yīng)用中，用于等離子體蝕刻的理想條件可通過(guò)增加等離子體中的離子濃度同時(shí)使自由基濃度維持在恒定水平而達(dá)到。但是，這種自由基濃度與離子濃度的獨(dú)立控制不能使用通常用于薄膜處理的常規(guī)等離子體源達(dá)到。在這種背景下，提出了本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括處理室和限定為在所述處理室中支撐襯底的襯底支撐件。該系統(tǒng)還包括限定為與所述處理室分隔的等離子體室。所述等離子體室被限定來(lái)產(chǎn)生等離子體。該系統(tǒng)還包括流體連接所述等離子體室和所述處理室的多個(gè)流體傳輸通路。所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體室供應(yīng)到所述處理室。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括電子束源，該電子束源被限定來(lái)產(chǎn)生電子束并在所述襯底支撐件之上且跨越所述襯底支撐件傳送所述電子束穿過(guò)所述處理室。
[0003]在一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于處理半導(dǎo)體襯底的方法。該方法包括用于將襯底放置在暴露于處理區(qū)域的襯底支撐件上的操作。該方法還包括用于在與所述處理區(qū)域分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域中產(chǎn)生等離子體的操作。該方法還包括用于將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域供應(yīng)到所述處理區(qū)域的操作。該方法進(jìn)一步包括用于將電子注入到所述襯底之上的所述處理區(qū)域中的操作，其中所注入的所述電子修改所述處理區(qū)域中的離子密度從而影響所述襯底的處理。
[0004]在一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括處理室和限定為在所述處理室中支撐襯底的襯底支撐件。該系統(tǒng)還包括限定為與所述處理室分隔的等離子體室。所述等離子體室被限定來(lái)產(chǎn)生等離子體。該系統(tǒng)還包括流體連接所述等離子體室和所述處理室的多個(gè)流體傳輸通路。所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體室供應(yīng)到所述處理室。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述處理室內(nèi)與所述襯底支撐件分開(kāi)的電極。電源被電連接到所述電極。所述電源被限定來(lái)供應(yīng)電功率給所述電極以便從所述電極釋放電子到所述處理室中。
[0005]在一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法。該方法包括用于將襯底放置在暴露于處理區(qū)域的襯底支撐件上的操作。該方法還包括用于在與所述處理區(qū)域分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域中產(chǎn)生等離子體的操作。該方法還包括用于將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域供應(yīng)到所述處理區(qū)域的操作。該方法進(jìn)一步包括用于將功率供應(yīng)到設(shè)置在所述處理區(qū)域內(nèi)與所述襯底支撐件分開(kāi)的一或多個(gè)電極的操作。供應(yīng)到所述一或多個(gè)電極的所述功率將電子從所述一或多個(gè)電極注入到所述處理區(qū)域中以便修改所述處理區(qū)域中的離子密度從而影響所述襯底的處理。
[0006]在一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括處理室和限定為在所述處理室中支撐襯底的襯底支撐件。該系統(tǒng)還包括限定為與所述處理室分隔的等離子體室。所述等離子體室被限定來(lái)產(chǎn)生等離子體。該系統(tǒng)還包括流體連接所述等離子體室和所述處理室的多個(gè)流體傳輸通路。所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體室供應(yīng)到所述處理室。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括限定來(lái)傳送功率給所述多個(gè)流體傳輸通路的多個(gè)功率傳送部件，以便在所述多個(gè)流體傳輸通路內(nèi)產(chǎn)生補(bǔ)充性等離子體。所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述補(bǔ)充性等離子體的反應(yīng)性成分供應(yīng)到所述處理室。
[0007]在一實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于處理半導(dǎo)體襯底的方法。該方法包括用于將襯底放置在暴露于處理區(qū)域的襯底支撐件上的操作。該方法還包括用于在與所述處理區(qū)域分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域中產(chǎn)生等離子體的操作。該方法還包括用于將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域通過(guò)多個(gè)流體傳輸通路供應(yīng)到所述處理區(qū)域中的操作，其中所述等離子體的所述反應(yīng)性成分影響所述襯底的處理。該方法進(jìn)一步包括用于在所述多個(gè)流體傳輸通路中產(chǎn)生補(bǔ)充性等離子體的操作。該方法還包括用于將所述補(bǔ)充性等離子體的反應(yīng)性成分從所述多個(gè)流體傳輸通路供應(yīng)到所述處理區(qū)域中的操作，其中所述補(bǔ)充性等離子體的所述反應(yīng)性成分影響所述襯底的處理。
[0008]從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的以示例方式闡述本發(fā)明的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更加顯而易見(jiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了使用被限定為與襯底處理室分隔的等離子體室的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化視圖。
[0010]圖2根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了作為管孔直徑的函數(shù)的為在襯底處理室中獲得l.0Ellcc—1的離子密度所需的離子源區(qū)域中的離子密度的圖形，其中管子代表離子源區(qū)域和襯底處理室之間的運(yùn)送裝置。
[0011]圖3A根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了等離子體驅(qū)動(dòng)的襯底處理系統(tǒng)的垂直截面。
[0012]圖3B根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了圖3A中涉及的A-A水平截面視圖。
[0013]圖3C根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了圖3B的水平截面視圖的變化例，其中整個(gè)頂板上流體傳輸通路之間的間隔減小。
[0014]圖3D根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了圖3B的水平截面視圖的變化例，其中整個(gè)頂板上流體傳輸通路之間的間隔增加。
[0015]圖3E根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了圖3B的水平截面視圖的變化例，其中整個(gè)頂板上流體傳輸通路之間的間隔不一致。
[0016]圖3F根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了系統(tǒng)的構(gòu)造中的襯底支撐件的俯視圖，其中電子束源被限定為在共同的方向上、在襯底支撐件之上并跨越襯底支撐件輸送多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束穿過(guò)襯底處理區(qū)域。
[0017]圖3G根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了系統(tǒng)的構(gòu)造中的襯底支撐件的俯視圖，其中多個(gè)電子束源被限定為在各自的多個(gè)方向上、在襯底支撐件之上并跨越襯底支撐件輸送多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束穿過(guò)襯底處理區(qū)域。
[0018]圖3H根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了針對(duì)圖3G的多個(gè)電子束源的操作的離散的(rasterized)時(shí)間序列。
[0019]圖4A根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了限定作為中空陰極設(shè)備的示例性電子束源。
[0020]圖4B根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了導(dǎo)電網(wǎng)格的正視圖。
[0021]圖5A根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了等離子體驅(qū)動(dòng)襯底處理系統(tǒng)的變化例，其設(shè)置有DC偏置表面電子束源。
[0022]圖5B根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了電極的特寫(xiě)示圖。
[0023]圖6A根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了等離子體驅(qū)動(dòng)襯底處理系統(tǒng)的變化例，其設(shè)置有平面DC偏置表面電子束源。
[0024]圖6B根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了平面電極的特寫(xiě)示圖。
[0025]圖7根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了等離子體驅(qū)動(dòng)襯底處理系統(tǒng)的變化例，其利用流體傳輸通路作為補(bǔ)充性離子產(chǎn)生區(qū)域。
[0026]圖8根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了用于處理半導(dǎo)體襯底的方法的流程圖。
[0027]圖9根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了用于處理半導(dǎo)體襯底的方法的流程圖。
[0028]圖10根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了用于處理半導(dǎo)體襯底的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在下面的描述中，許多具體細(xì)節(jié)被闡述以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。但顯而易見(jiàn)的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下被實(shí)施。另一方面，公知的工藝操作沒(méi)有被詳細(xì)描述以免不必要地模糊本發(fā)明。
[0030]由于不能分別調(diào)節(jié)等離子體中的離子和自由基的濃度，用于薄膜半導(dǎo)體處理的等離子體源往往不能達(dá)到用于干法蝕刻的最理想條件。在許多應(yīng)用中，用于等離子體蝕刻的理想條件可通過(guò)增加離子濃度同時(shí)使自由基濃度維持在大體上恒定的水平而達(dá)到。然而，通過(guò)用于薄膜處理的常規(guī)等離子體源實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)在最好的情況下也是困難的。
[0031]提供對(duì)半導(dǎo)體處理等離子體中的離子濃度和自由基濃度的分開(kāi)控制的構(gòu)思在本文中是指提供解耦的離子/自由基等離子體源。一種用于提供解耦的離子/自由基等離子體源的構(gòu)思是從分開(kāi)的等離子體源注入自由基和離子。在各種實(shí)施方式中，這些分開(kāi)的等離子體源可以是在空間上分離的或者是在時(shí)間上分離的，即限定為在不同的時(shí)間主要產(chǎn)生離子或主要產(chǎn)生自由基。利用空間分離、時(shí)間分離、或它們的組合的解耦離子/自由基等離子體源的示例在2011年5月10日提交的、名稱為“Semiconductor Processing SystemHaving Multiple Decoupled Plasma Sources”的共同待決的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/104，923中有記載。
[0032]因等離子體室和襯底處理室的環(huán)境要求(B卩，壓強(qiáng)、溫度、氣體組分、氣體流率、電源)之間的不同，依賴等離子體的自由基種類來(lái)提供對(duì)半導(dǎo)體襯底的一些處理的等離子體驅(qū)動(dòng)襯底處理系統(tǒng)可在與襯底處理室分離的等離子體室中產(chǎn)生等離子體。圖1根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式示出了使用被限定為與襯底處理室103分隔的等離子體室101的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化視圖。在系統(tǒng)100中，等離子體產(chǎn)生室101通過(guò)若干流體傳輸通路105流體地連接到襯底處理室103。以這種方式，產(chǎn)生在等離子體產(chǎn)生室101內(nèi)的等離子體的反應(yīng)性組分移動(dòng)穿過(guò)流體傳輸通路105進(jìn)入襯底處理室103，如箭頭107所示。在一實(shí)施方式中，流體傳輸通路105中的一些被限定為包括可激勵(lì)區(qū)域，所述可激勵(lì)區(qū)域限定來(lái)產(chǎn)生補(bǔ)充性電子(supplemental electron generation)以增加對(duì)等離子體產(chǎn)生室355的離子萃取。一經(jīng)進(jìn)入襯底處理室103,等離子體的反應(yīng)性組分(reactive species)與襯底109相互作用以便以指定方式處理襯底109。
[0033]在一實(shí)施方式中，此處所用的術(shù)語(yǔ)“襯底”是指半導(dǎo)體晶片。但是，應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施方式中，此處所用的術(shù)語(yǔ)“襯底”可指由藍(lán)寶石、GaN、GaAs或SiC、或者其它襯底材料制成的襯底，且可包括玻璃板/襯底、金屬箔、金屬片、聚合物材料、或者類似物。此外，在各種實(shí)施方式中，此處所涉及的“襯底”在形式、形狀、和/或尺寸上可以變化。例如，在一些實(shí)施方式中，此處所涉及的“襯底”可對(duì)應(yīng)于200_ (毫米)半導(dǎo)體晶片、300_半導(dǎo)體晶片、或者450_半導(dǎo)體晶片。此外，在一些實(shí)施方式中，此處所涉及的“襯底”可對(duì)應(yīng)于非圓形的襯底，尤其比如用于平板顯示器的矩形襯底，或者類似形狀。本文所涉及的“襯底”在各種示例性實(shí)施方式的附圖中被表示為襯底109。
[0034]在大多數(shù)等離子體處理應(yīng)用中，希望的是使用等離子體的離子組分和自由基組分二者來(lái)處理襯底109。因?yàn)樽杂苫M分是電中性的，所以自由基組分可結(jié)合工藝氣體流從等離子體產(chǎn)生室101移動(dòng)穿過(guò)流體傳輸通路105到達(dá)襯底處理室103。然而，因?yàn)殡x子組分是帶電的且可在接觸材料表面時(shí)被電中和，所以難以實(shí)現(xiàn)離子從等離子體產(chǎn)生室101受控且高效地傳送穿過(guò)流體傳輸通路105到達(dá)襯底處理室103。
[0035]應(yīng)當(dāng)知道，離子從遠(yuǎn)程源到襯底處理區(qū)域的注入可能是有問(wèn)題的。如前所述，如果離子源與襯底處理區(qū)域在空間上是分離的，則離子必須被傳輸穿過(guò)離子源和襯底處理區(qū)域之間的運(yùn)送裝置。在不同的實(shí)施方式中，所述運(yùn)送裝置可以許多不同的方式限定。例如，在一實(shí)施方式中，離子源被產(chǎn)生在與襯底處理室物理分離的室中并由管道陣列限定運(yùn)送裝置。在另一實(shí)施方式中，用于產(chǎn)生離子源的室通過(guò)板組件與襯底處理室分離，并由若干穿過(guò)所述板組件形成的通孔來(lái)限定運(yùn)送裝置。應(yīng)當(dāng)理解，運(yùn)送裝置的上述實(shí)施例僅僅是以示例方式提供。在其它實(shí)施方式中，運(yùn)送裝置可以其它方式限定，只要運(yùn)送裝置提供在離子/自由基源(即，等離子體)被產(chǎn)生的區(qū)域和襯底處理區(qū)域之間的一或多個(gè)流體傳輸通路即可。
[0036]在最好的情況下，在輔助襯底處理室(secondary substrate processingchamber)中可達(dá)到的離子通量是離子源區(qū)域中的離子密度和博姆速率(Bohm velocity)的乘積，其中，博姆速率代表在離子源區(qū)域中的表面鞘的邊緣處的離子速度。表面鞘代表與離子源等離子體接觸且在電場(chǎng)面前的材料表面的前面的區(qū)域。然后，每單位時(shí)間襯底處理室可獲得的離子總數(shù)是離子源區(qū)域中(即，等離子體產(chǎn)生室中)的離子通量乘以離子源區(qū)域和襯底處理室之間的運(yùn)送裝置(流體傳輸通路)的總流道面積的乘積。
[0037]存在平衡方程，其中，因從離子源區(qū)域注入的離子而導(dǎo)致的到等離子體處理室中的壁的額外的離子通量等于從離子源區(qū)域穿過(guò)運(yùn)送裝置而注入的離子能量，該平衡方程如下:
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng),其包括: 處理室； 限定為在所述處理室中支撐襯底的襯底支撐件； 限定為與所述處理室分隔的等離子體室，所述等離子體室被限定來(lái)產(chǎn)生等離子體； 流體連接所述等離子體室和所述處理室的多個(gè)流體傳輸通路，所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體室供應(yīng)到所述處理室；以及 電子束源，其被限定來(lái)產(chǎn)生電子束并在所述襯底支撐件之上且跨越所述襯底支撐件傳送所述電子束穿過(guò)所述處理室。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電子束源被限定為沿著與限定來(lái)支撐所述襯底的所述襯底支撐件的表面實(shí)質(zhì)上平行的軌道輸送所述電子束。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電子束源被限定為在共同的方向上、在所述襯底支撐件之上并跨越所述襯底支撐件輸送多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束穿過(guò)所述處理室。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電子束源被限定為在各自的多個(gè)方向上、在所述襯底支撐件之上并跨越所述襯底支撐件輸送多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束穿過(guò)所述處理室。
5.如權(quán)利要求4 所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電子束源被限定為循序輸送所述多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 設(shè)置在所述襯底支撐件的周界之外且在所述襯底支撐件之上的多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格，所述多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格被電連接到電源以便以獨(dú)立受控的方式將受控的電壓電平施加給所述多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格中的每一個(gè)。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電子束源被限定作為設(shè)置在所述襯底支撐件的周界之外且在所述襯底支撐件之上的中空陰極，所述中空陰極具有朝向所述襯底支撐件之上的所述處理室的區(qū)域的出口，且 其中所述多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格中的給定的一個(gè)被設(shè)置在所述中空陰極的所述出口和所述襯底支撐件之上的所述處理室的所述區(qū)域之間以促進(jìn)從所述中空陰極萃取電子。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格中的另一個(gè)被設(shè)置為與在所述襯底支撐件對(duì)面的所述中空陰極的所述出口相對(duì)以提供用于待由所述中空陰極輸送的所述電子束的電壑。
9.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 連接到所述多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格的加熱器以控制所述多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)格的溫度。
10.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 與所述中空陰極的內(nèi)部區(qū)域流體連通的氣體源，所述氣體源被限定來(lái)供應(yīng)工藝氣體到所述中空陰極的所述內(nèi)部區(qū)域；以及 與所述中空陰極的所述內(nèi)部區(qū)域中的一或多個(gè)功率傳送部件電連接的電源，所述電源被限定來(lái)供應(yīng)直流功率、射頻功率、或者直流功率和射頻功率的組合到所述中空陰極的所述內(nèi)部區(qū)域中的所述一或多個(gè)功率傳送部件以實(shí)現(xiàn)在所述中空陰極的所述內(nèi)部區(qū)域中所述工藝氣體至等離子體的轉(zhuǎn)變。
11.一種用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其包括: 將襯底放置在暴露于處理區(qū)域的襯底支撐件上； 在與所述處理區(qū)域分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域中產(chǎn)生等離子體； 將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域供應(yīng)到所述處理區(qū)域；以及 將電子注入到所述襯底之上的所述處理區(qū)域中，其中所注入的所述電子修改所述處理區(qū)域中的離子密度從而影響所述襯底的處理。
12.如權(quán)利要求11所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中將電子注入到所述處理區(qū)域中包括沿著與所述襯底的上表面實(shí)質(zhì)上平行的軌道傳送電子束。
13.如權(quán)利要求12所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述電子束的所述軌道以線性方式從在所述襯底支撐件的外圍之外且在所述襯底支撐件之上的第一位置延伸到在所述襯底支撐件的所述外圍之外且在所述襯底支撐件之上的第二位置。
14.如權(quán)利要求13所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其進(jìn)一步包括: 將正電荷施加到在第二位置處的導(dǎo)電網(wǎng)格使得所述導(dǎo)電網(wǎng)格充當(dāng)用于沿著所述軌道傳送的所述電子束的電壑。
15.如權(quán)利要求11所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述電子以脈沖方式注入到所述處理區(qū)域中。
16.如權(quán)利要求11所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中將電子注入到所述處理區(qū)域中包括在所述襯底的上表面之上并跨越所述襯底的上表面?zhèn)魉投鄠€(gè)在空間上分開(kāi)的電子束穿過(guò)所述處理室。
17.如權(quán)利要求16所述的用`于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束中的每一個(gè)在共同的方向上被傳送使得所述多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束以實(shí)質(zhì)上平行的方式在所述襯底的所述上表面之上并跨越所述襯底的所述上表面進(jìn)行傳送。
18.如權(quán)利要求16所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束中的不同電子束在不同的時(shí)間被傳送使得電子遍及暴露于所述襯底的所述處理區(qū)域以平均時(shí)間的實(shí)質(zhì)上均勻的方式被注入。
19.如權(quán)利要求16所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束在不同的多個(gè)方向上在所述襯底的所述上表面之上并跨越所述襯底的所述上表面且與所述襯底的所述上表面實(shí)質(zhì)上平行地進(jìn)行傳送。
20.如權(quán)利要求11所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述多個(gè)在空間上分開(kāi)的電子束中的不同電子束在不同的時(shí)間被傳送使得電子遍及暴露于所述襯底的所述處理區(qū)域以平均時(shí)間的實(shí)質(zhì)上均勻的方式被注入。
21.—種半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng),其包括: 處理室； 限定為在所述處理室中支撐襯底的襯底支撐件； 限定為與所述處理室分隔的等離子體室，所述等離子體室被限定來(lái)產(chǎn)生等離子體； 流體連接所述等離子體室和所述處理室的多個(gè)流體傳輸通路，所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體室供應(yīng)到所述處理室； 設(shè)置在所述處理室內(nèi)與所述襯底支撐件分開(kāi)的電極；以及 電連接到所述電極的電源，所述電源被限定來(lái)供應(yīng)電功率給所述電極以便從所述電極釋放電子到所述處理室中。
22.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電極被限定作為在所述處理室內(nèi)被設(shè)置所述襯底支撐件的周界之外且在所述襯底支撐件之上的導(dǎo)電帶。
23.如權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)電帶被形成為界定所述襯底支撐件的所述周界的連續(xù)結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 絕緣構(gòu)件，其被形成和設(shè)置在所述電極周圍以使所述電極與所述處理室的周邊結(jié)構(gòu)電絕緣。
25.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電極被限定為在所述處理室內(nèi)被設(shè)置在所述襯底支撐件之上的平面導(dǎo)電段。
26.如權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 設(shè)置在所述襯底支撐件之上的頂板組件以便將所述等離子體室與所述處理室分開(kāi)，其中所述多個(gè)流體傳輸通路被限定在所述頂板組件內(nèi)，其中所述平面導(dǎo)電段被限定在所述頂板組件的在面朝所述襯底支撐件的方向上的底面上。
27.如權(quán)利要求26所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 絕緣構(gòu)件，其被形成和設(shè)置在所述平面導(dǎo)電段和所述頂板組件之間以使所述平面導(dǎo)電段與所述頂板組件以及所述處理室的周邊結(jié)構(gòu)電絕緣。
28.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電源被限定來(lái)供應(yīng)直流功率、射頻功率、或者直流功率和射頻功率的組合給所述電極。
29.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電源被限定來(lái)以脈沖方式或者連續(xù)方式供應(yīng)功率給所述電極。
30.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述電極包括在所述處理室內(nèi)被設(shè)置在所述支撐件的周界之外且在所述襯底支撐件之上的導(dǎo)電帶和在所述處理室內(nèi)被設(shè)置在所述襯底支撐件之上的平面導(dǎo)電段二者。
31.一種用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其包括: 將襯底放置在暴露于處理區(qū)域的襯底支撐件上； 在與所述處理區(qū)域分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域中產(chǎn)生等離子體； 將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域供應(yīng)到所述處理區(qū)域；以及 將功率供應(yīng)到設(shè)置在所述處理區(qū)域內(nèi)與所述襯底支撐件分開(kāi)的一或多個(gè)電極，其中供應(yīng)到所述一或多個(gè)電極的所述功率將電子從所述一或多個(gè)電極注入到所述處理區(qū)域中以便修改所述處理區(qū)域中的離子密度從而影響所述襯底的處理。
32.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述一或多個(gè)電極包括暴露于所述處理區(qū)域設(shè)置在所述襯底支撐件的周界之外且在所述襯底支撐件之上的導(dǎo)電帶。
33.如權(quán)利要求32所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述導(dǎo)電帶被形成為界定所述襯底支撐件的所述周界的連續(xù)結(jié)構(gòu)。
34.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述一或多個(gè)電極包括暴露于所述處理區(qū)域設(shè)置在所述襯底支撐件之上的平面導(dǎo)電段。
35.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述一或多個(gè)電極包括暴露于所述處理區(qū)域設(shè)置在所述襯底支撐件的周界之外且在所述襯底支撐件之上的導(dǎo)電帶和暴露于所述處理區(qū)域設(shè)置在所述襯底支撐件之上的平面導(dǎo)電段二者。
36.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中將功率供應(yīng)到一或多個(gè)電極包括將直流功率、射頻功率、或者直流功率和射頻功率的組合供應(yīng)到所述一或多個(gè)電極。
37.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述功率以脈沖方式供應(yīng)到一或多個(gè)電極。
38.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述功率以連續(xù)方式供應(yīng)到一或多個(gè)電極。
39.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中將功率供應(yīng)到一或多個(gè)電極包括使所述一或多個(gè)電極上的電荷的極性交變。
40.如權(quán)利要求31所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其進(jìn)一步包括: 跨越所述處理區(qū)域從所述襯底支撐件施加偏置電壓以便吸引因所注入的所述電子而產(chǎn)生的離子朝向所述襯底支撐件上的所述襯底。
41.一種半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng),其包括: 處理室； 限定為在所述處理室中支撐襯底的襯底支撐件； 限定為與所述處理室分隔的等離子體室，所述等離子體室被限定來(lái)產(chǎn)生等離子體； 流體連接所述等離子體室和所述處理室的多個(gè)流體傳輸通路，所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體室供應(yīng)到所述處理室；以及 多個(gè)功率傳送部件，其被限定來(lái)傳送功率給所述多個(gè)流體傳輸通路以便在所述多個(gè)流體傳輸通路內(nèi)產(chǎn)生補(bǔ)充性等離子體，所述多個(gè)流體傳輸通路被限定來(lái)將所述補(bǔ)充性等離子體的反應(yīng)性成分供應(yīng)到所述處理室。
42.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述多個(gè)功率傳送部件包括被設(shè)置的暴露于所述多個(gè)流體傳輸通路中的每一個(gè)的內(nèi)部的一或多個(gè)電極。
43.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述多個(gè)功率傳送部件包括設(shè)置來(lái)在所述多個(gè)流體傳輸通路中的每一個(gè)的內(nèi)部中感生電流的一或多個(gè)線圈。
44.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述多個(gè)功率傳送部件包括設(shè)置來(lái)將激光能量引導(dǎo)到所述多個(gè)流體傳輸通路中的每一個(gè)的內(nèi)部中的一或多個(gè)激光器。
45.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述多個(gè)功率傳送部件包括限定來(lái)產(chǎn)生電子束并傳送所述電子束穿過(guò)所述多個(gè)流體傳輸通路的電子束源。
46.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 與所述多個(gè)功率傳送部件中的每一個(gè)電連接的電源，所述電源被限定來(lái)供應(yīng)直流功率、射頻功率、或者直流功率和射頻功率的組合到所述多個(gè)功率傳送部件中的每一個(gè)。
47.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其中所述多個(gè)流體傳輸通路被限定作為穿流式中空陰極、穿流式電容耦合區(qū)域、穿流式電感耦合區(qū)域、穿流式磁控管驅(qū)動(dòng)區(qū)域、穿流式激光驅(qū)動(dòng)區(qū)域、或者它們的組合。
48.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 與所述多個(gè)流體傳輸通路中的每一個(gè)的內(nèi)部流體連通的工藝氣體源，所述工藝氣體源被限定來(lái)供應(yīng)工藝氣體到所述多個(gè)流體傳輸通路中的每一個(gè)的所述內(nèi)部，用于產(chǎn)生所述補(bǔ)充性等離子體。
49.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 電極，其被設(shè)置在所述等離子體室中以驅(qū)使帶電組分從所述等離子體室穿過(guò)多個(gè)流體傳輸通路到達(dá)所述處理室。
50.如權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 萃取網(wǎng)格，其被設(shè)置在所述處理室中以吸引帶電組分從所述流體傳輸通路進(jìn)入所述處理室中。
51.一種用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其包括: 將襯底放置在暴露于處理區(qū)域的襯底支撐件上； 在與所述處理區(qū)域分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域中產(chǎn)生等離子體； 將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域通過(guò)多個(gè)流體傳輸通路供應(yīng)到所述處理區(qū)域中，其中所述等離子體的所述反應(yīng)性成分影響所述襯底的處理； 在所述多個(gè)流體傳輸通路中產(chǎn)生補(bǔ)充性等離子體；以及 將所述補(bǔ)充性等離子體的反應(yīng)性成分從所述多個(gè)流體傳輸通路供應(yīng)到所述處理區(qū)域中，其中所述補(bǔ)充性等離子體的所述反應(yīng)性成分影響所述襯底的處理。
52.如權(quán)利要求51所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中產(chǎn)生所述補(bǔ)充性等離子體包括使所述多個(gè)流體傳輸通路作為穿流式中空陰極、穿流式電容耦合區(qū)域、穿流式電感耦合區(qū)域、穿流式磁控管驅(qū)動(dòng) 區(qū)域、穿流式激光驅(qū)動(dòng)區(qū)域、或者它們的組合操作。
53.如權(quán)利要求51所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中將所述補(bǔ)充性等離子體的反應(yīng)性成分從所述多個(gè)流體傳輸通路供應(yīng)到所述處理區(qū)域中包括操作設(shè)置在所述處理室內(nèi)的萃取網(wǎng)格以吸引帶電組分從所述多個(gè)流體傳輸通路進(jìn)入所述處理區(qū)域中。
54.如權(quán)利要求51所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中將所述等離子體的反應(yīng)性成分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域通過(guò)所述多個(gè)流體傳輸通路供應(yīng)到所述處理區(qū)域中包括操作設(shè)置在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域中的電極以驅(qū)使帶電組分從所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域穿過(guò)所述多個(gè)流體傳輸通路進(jìn)入所述處理區(qū)域中。
55.如權(quán)利要求51所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中在所述多個(gè)流體傳輸通路中產(chǎn)生所述補(bǔ)充性等離子體包括傳輸直流功率、射頻功率、或者直流功率和射頻功率的組合穿過(guò)所述多個(gè)流體傳輸通路。
56.如權(quán)利要求55所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法,其中所述功率以脈沖方式被傳輸穿過(guò)所述多個(gè)流體傳輸通路。
57.如權(quán)利要求55所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中所述功率以連續(xù)方式被傳輸穿過(guò)所述多個(gè)流體傳輸通路。
58.如權(quán)利要求51所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其中在所述多個(gè)流體傳輸通路中產(chǎn)生所述補(bǔ)充性等離子體包括將工藝氣體供應(yīng)到所述多個(gè)流體傳輸通路中的每一個(gè)的所述內(nèi)部。
59.如權(quán)利要求51所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其進(jìn)一步包括: 將電子注入到所述襯底之上的所述處理區(qū)域中，其中所注入的所述電子修改所述處理區(qū)域中的離子密度從而影響所述襯底的處理。
60.如權(quán)利要求51所述的用于處理半導(dǎo)體襯底的方法，其進(jìn)一步包括: 將功率供應(yīng)到設(shè)置在所述處理區(qū)域內(nèi)與所述襯底支撐件分開(kāi)的一或多個(gè)電極，其中供應(yīng)到所述一或多個(gè)電極的所述功率將電子從所述一或多個(gè)電極注入到所述處理區(qū)域中以便修改所述處理區(qū)域中的離 子密度從而影響所述襯底的處理。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103620729SQ201280018081
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月11日
【發(fā)明者】約翰·帕特里克·霍蘭, 彼得·L·G·溫特澤克, 哈梅特·辛格, 品川俊, 越石光 申請(qǐng)人:朗姆研究公司