[发明专利]用于允许通过振幅调制增强离子能量的等离子体处理腔室的离子能量分布操纵的方法和设备

说明书

本文考虑用于增强离子能量的方法和设备。在一个实施例中，方法和装置包括控制器、具有经配置成处理晶片的对称等离子体源的工艺腔室、耦合至工艺腔室以产生等离子体密度的一个或多个特高频(VHF)源以及两个或更多个频率发生器，所述两个或更多个频率发生器相对于耦合至工艺腔室的底部电极的一个或多个VHF源产生低频，两个或更多个低频发生器经配置成耗散等离子体鞘中的能量，其中控制器控制一个或多个VHF源产生VHF信号且控制两个或更多个低频源产生两个或更多个低频信号。

技术领域

本文所公开的实施例总体上涉及用于等离子体辅助基板处理技术的方法和设备。

背景技术

在半导体制造工业中，在基板(诸如半导体晶片)上所蚀刻的特征的尺寸持续减小，且晶体管结构变得越来越复杂。例如，在垂直NAND存储器结构的情况下，垂直地(而不是横向地)形成晶体管链的趋势正在增长。因为必须制造非常高的深宽比孔以便制造触点或深沟槽从而才可铺设电路径的基础设施，所以这些垂直结构带来了它们自己独特的挑战。

这些高深宽比孔的蚀刻要求在充足的电源(离子通量)中使用高离子能量。在蚀刻的同时孔不弯曲或扭曲是重要的，且在不显著损失蚀刻速率的情况下，即使孔变深孔仍要保持一致也是重要的。通常使用的解决方案有几个问题。首先，现有解决方案通常施加频率至通过影响等离子体鞘来紧密耦合离子能量及离子通量的相同的驱动电极。作为一个实际问题，当需要较高的通量(较高的VHF)时，将所有频率耦合至相同的驱动电极需要越来越高的低频功率(由于离子能量的原因)。现有技术的第二个问题是传输至腔室和晶片承载基板的传输线上的热负荷过大。

因此，发明人已提供了用于等离子体处理的方法和设备，所述方法和设备使离子能量和离子通量去耦合并减少等离子体处理中传输线上的热负荷。

发明内容

本文提供用于使用低频离子能量增强的等离子体处理的方法和设备。在一些实施例中，用于增强离子能量的设备包括控制器、具有经配置成处理基板(例如晶片)的对称等离子体源的工艺腔室、耦合至工艺腔室以产生等离子体密度的一个或多个特高频(VHF)源、以及两个或更多个频率发生器，所述两个或更多个频率发生器相对于耦合至所述工艺腔室的底部电极的所述一个或多个VHF源产生低频，所述两个或更多个低频发生器经配置成耗散等离子体鞘中的能量，其中控制器控制一个或多个VHF源产生VHF信号且控制两个或更多个低频源产生两个或更多个低频信号。

在其他实施例中，一种用于使用低频离子能量增强的等离子体处理方法包括以下步骤：在工艺腔室中使用对称等离子体源处理晶片；提供比预定阈值小的两个或更多个频率以耗散等离子体鞘中的能量，所述频率被提供到工艺腔室的底部电极；向对称等离子体源提供一个或多个通量产生频率；和为偏置频率提供低阻抗DC接地。

下文描述其他和进一步的实施例。

附图简单说明

通过参考在附图中描绘的本公开内容的说明性实施例，可理解上文简要总结并于下文更详细论述的本公开内容的实施例。然而，附图仅示出本公开内容的典型实施例，且因此附图不被认为是对范围的限制，因为本公开文本可允许其他等效的实施例。

图1为根据本文所公开的示例性实施例的用于增强离子能量的工艺腔室的框图；

图2为根据本文所公开的示例性实施例的图1的工艺腔室的上部分的更详细的框图；

图3为根据本公开文本的示例性实施例的控制器的框图；

图4为根据本文所公开的示例性实施例的用于增强离子能量的方法的流程图；

图5描绘了可提供给本文所公开的工艺腔室的几个波形；

图6描绘了根据本文所公开的示例性实施例的离子能量分布；

图7示出了根据本文所公开的示例性实施例的离子能量分布的多个图；