[发明专利]扫描离子束蚀刻

说明书

本公开提供一种在晶片蚀刻或沉积工艺期间校正不对称的方法，包括：‑从等离子体源105产生等离子体，所述等离子体源包括等离子体腔室110和离子提取栅格系统150，所述离子提取栅格系统被配置成从所述等离子体产生离子束，所述离子束具有中心轴；‑在载物台140上支撑晶片180；‑沿着扫描路径500‑510相对于所述离子束扫描所述晶片；以及‑根据所述晶片的位置修改所施加的射束通量。具体地，本公开提供一种在扫描离子束蚀刻工艺中调整扫描的不对称速率以校正所述晶片上的器件结构的内侧和外侧之间的蚀刻不对称同时保持跨全晶片的总体蚀刻均匀性的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月3日提交的美国专利申请第62/666,324号的权益，该申请的内容以全文引用的形式并入本文。

关于联邦政府赞助的研究或研发的声明

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技术领域

本公开涉及带电粒子源的领域，这些带电粒子源包括用于直接蚀刻和沉积的等离子体源、用于离子束沉积和蚀刻的宽束离子源以及用于表面改性的电子源。

背景技术

图1图示了离子束蚀刻(IBE)系统。在IBE工艺中，晶片180被放置在离子源105的前面。晶片180的至少一个表面可以暴露于射束130。离子源105可以包括等离子体腔室110和离子提取栅格系统150。离子提取栅格系统150包括多个导电板，多个导电板中具有板至板对准的多个孔。栅格系统150提取并帮助准直从板的孔中的每一个中出来的离子子束(beamlets)，并形成基本准直的离子束130。等离子体源中的等离子体可以通过本领域中已知的方法生成，包括直流(DC)和射频(RF)感应耦合等离子体(ICP)线圈160。从离子源105提取的离子的能量由施加到栅格系统150的电压限定。

可以将电子源230放置在离子提取栅格系统150与晶片载物台之间，以防止由于晶片上的撞击离子而造成的电荷损坏。晶片180被放置在晶片载物台140上。载物台140可以使晶片绕中心轴220旋转。对于蚀刻工艺的至少一部分，载物台140可以使晶片180相对于离子束130倾斜。通过使晶片180倾斜，可以将来自射束130的离子相对于晶片表面以任何角度定向。任何固体材料都可以用IBE工艺进行蚀刻。可以在晶片载物台140上进行准备以在蚀刻工艺期间冷却晶片180，以防止对晶片180上的器件造成热损坏。晶片180也可以被加热到特定温度以增强离子束蚀刻工艺。

典型的晶片180可以包括许多器件，并且可以被光刻胶掩模或其它类型的掩模覆盖。可以用离子束暴露来处理器件，以在晶片180上蚀刻器件的期望形状。可以通过调整工艺参数来实现器件的期望形状，这些工艺参数包括例如：蚀刻期间的晶片倾斜角度、蚀刻持续时间、射束能量、射束电流、光刻胶掩膜侧壁角度、晶片温度等。在器件由多层材料制成并且通常期望蚀刻在预定层处的精确端点时，可以将端点检测器240放置在晶片180的视线内。

预期被蚀刻的晶片180上的器件示出相似的形状(例如，侧壁轮廓等)。然而，取决于器件在晶片180上的位置，器件可以示出不同的形状。特定类型的形状差异的一个示例称为内侧和外侧不对称。图2a至2c示出了离子束蚀刻之后的器件的内侧(IB)侧191和器件的外侧(OB)侧192的不对称的示意性表示。可以将不对称性量化为一侧α与相对侧β上的侧壁角度差。图2a示出了对称蚀刻。图2b和图2c示出了不对称蚀刻。