[发明专利]离子对离子等离子体原子层蚀刻工艺及反应器

说明书

一种具有高架电子束源的反应器，能够产生用于执行原子层蚀刻工艺的离子对离子等离子体。

相关申请的交叉引用

本申请主张由Kenneth S.Collins等人于2015年3月17日所提交的、名称为“离子对离子等离子体原子层蚀刻工艺及反应器”的美国专利申请S/N.14/660,531的优先权。

技术领域

本公开涉及一种利用高架电子束源处理诸如半导体芯片之类的工件的等离子体反应器。

背景技术

用于处理工件的等离子体源可以具有一种电子束源，其具有横向于该等离子体反应器的圆柱对称轴的射束路径。这种横向布置可将非对称性引入处理中，对于这种情况在该反应器中可能需要特殊特征以避免这种非对称性。

需要一种具有电子束等离子体源的等离子体反应器，其中不存在固有的非对称性。

发明内容

电子束等离子体反应器包括：(1)上方等离子体腔室，其包括：(a)侧壁、(b)顶电极支架，包括电气绝缘静电夹盘与耦合至所述顶电极支架的热控制设备、(c)顶电极，其与所述顶电极支架热耦合并具有顶电极表面、(d)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腔室的内部，以及DC夹持电压源，该DC夹持电压源耦合至所述电气绝缘静电夹盘、(e)气体分配器，以及(f)电网滤波器，其面向所述顶电极表面。该电子束等离子体反应器进一步包括：(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，所述下方等离子体腔室包括：(a)真空腔室主体，其环绕工艺区域，以及(b)工件支撑底座，其包括电气绝缘静电夹盘与耦合至所述工件支撑底座的热控制设备，并具有面向所述电网滤波器的工件支撑表面。

在一个实施例中，该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。

在一个实施例中，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。

在一个实施例中，所述RF源功率发生器包括具有特高频(VHF)的第一RF功率发生器以及具有VHF以下频率的第二RF功率发生器。

在一个实施例中，所述电网滤波器是导电的，其中所述电网滤波器为以下之一：(a)电气浮置、或(b)处于固定电位。

该等离子体反应器的一个实施例进一步包括折叠共振腔，其耦合于所述第一RF源功率发生器与所述顶电极之间。在一个实施例中，所述折叠共振腔与所述侧壁同轴。

在一个实施例中，所述RF源功率发生器包括具有第一VHF频率的较低VHF频率发生器以及具有第二VHF频率的较高VHF频率发生器，该第二VHF频率大于所述第一VHF频率。

在一个实施例中，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，其连接至所述第一与第二电网之一。

一个实施例进一步包括第一磁铁，其相邻于所述上方与下方腔室之一，每一个成形为圆形并设置在绕着所述腔室的相应轴向位置处。在后者的实施例中，该反应器进一步包括第二磁铁，所述第一与第二磁铁相邻于所述上方与下方腔室中的相应一个，所述第一与第二磁铁成形为圆形并设置在绕着所述腔室的相应轴向位置处，其中所述第一与第二磁铁产生以下各者中的至少一者：(a)尖牙形场，其在所述上方腔室主要为轴向，而在所述下方腔室主要为径向，或(b)轴向场。在后者的具体实施例中，该反应器进一步包括第三磁铁，其中所述第一与第二磁铁在所述上方腔室处产生具有尖牙(cusp)平面的第一尖牙形场，而所述第二与第三磁铁在所述下方腔室处产生具有尖牙平面的第二尖牙形场。

在一个实施例中，该反应器进一步包括磁铁，其在所述下方腔室中具有于横向方向中的磁场。