[发明专利]离子对离子等离子体原子层蚀刻工艺及反应器

权利要求书

1.一种电子束等离子体反应器，包括：

(1)上方等离子体腔室，包括：

侧壁；

顶电极支架；

顶电极，其与所述顶电极支架热耦合，并具有顶电极表面，

RF源功率发生器，其耦合至所述顶电极或耦合至所述顶电极支架或耦合至所述上方等离子体腔室的内部，其中所述RF源功率发生器被配置为施加功率，所述功率在所述上方等离子体腔室内产生等离子体从而造成所述顶电极的内部表面的离子撞击，以使得二次电子由所述顶电极发射以形成电子束，所述电子束具有垂直于所述顶电极的所述内部表面的电子束方向；

第一气体分配器，用于向所述上方等离子体腔室供应第一气体；

电网滤波器，其面向所述顶电极表面；以及

(2)下方等离子体腔室，所述电网滤波器将所述上方等离子体腔室与所述下方等离子体腔室分开，所述电网滤波器被配置为使得所述电子束的至少一部分传播通过所述电网滤波器并进入所述下方等离子体腔室内，所述电网滤波器包括多个开口，且其中所述开口被配置为防止至少一部分电子和来自所述上方等离子体腔室内的所述等离子体的等离子体离子通过所述电网滤波器流动，以使得与电子和来自所述上方等离子体腔室内的所述等离子体的等离子体离子相比，所述开口优先使来自所述电子束的二次电子通过，所述下方等离子体腔室包括：

真空腔室主体，其环绕处理区域，以及

工件支撑底座，其包括电气绝缘的静电夹盘；

第二气体分配器，用于向所述下方等离子体腔室供应第二带负电工艺气体；

其中所述RF源功率发生器被配置为施加功率，并且所述开口被配置为使所述电子束的一部分通过以使得所述二次电子撞击所述下方等离子体腔室内的所述带负电工艺气体，以在所述下方等离子体腔室内形成等离子体，所述下方等离子体腔室内的等离子体具有比所述上方等离子体腔室内的等离子体低的电子温度并且提供带负电的离子对离子等离子体。

2.如权利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括偏置电压发生器，其耦合至所述工件支撑底座。

3.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述顶电极包括硅、碳、碳化硅、氧化硅、氧化铝、氧化钇、氧化锆之一。

4.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述RF源功率发生器包括具有第一频率的第一RF功率发生器以及具有第二频率的第二RF功率发生器。

5.如权利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括折叠共振腔，其耦合在所述RF源功率发生器与所述顶电极之间。

6.如权利要求1所述的等离子体反应器，其中所述电网滤波器包括面向彼此的第一与第二电网，所述等离子体反应器进一步包括加速电压源，所述加速电压源耦合至所述第一与第二电网之一。

7.如权利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括在所述上方与下方等离子体腔室之一附近的第一电磁铁或永久磁铁。

8.如权利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括：

在所述侧壁中的窗口；

绕着所述窗口的线圈天线；及

耦合至所述线圈天线的RF发生器。

9.一种在电子束等离子体反应器中处理工件的方法，所述方法包括：

通过电网滤波器将所述反应器的腔室划分为上方腔室与下方腔室，并将工件支撑在所述下方腔室中且所述工件的表面沿着轴面向所述电网滤波器；

将气体供应至所述上方腔室内；

将RF源功率耦合至所述上方腔室内或耦合至所述上方腔室的顶电极或耦合至电极支架，以在所述上方等离子体腔室内产生等离子体，所述等离子体造成所述顶电极的内部表面的离子撞击，以使得二次电子由所述顶电极发射以形成具有对应于所述轴的射束传播方向的电子束；

允许所述电子束的至少一部分从所述上方腔室流动至所述下方腔室，同时防止至少一部分电子与来自所述上方腔室内的所述等离子体的等离子体离子流动至所述下方腔室；以及

允许所述电子束于所述下方腔室中产生等离子体。