低温蚀刻方法和等离子体蚀刻设备
阅读：278发布：2020-05-11
专利汇可以提供低温蚀刻方法和等离子体蚀刻设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种低温蚀刻方法包括：冷却其上设置有晶片的 基座 ；通过从通过气体分配单元供应的气体产生 等离子体 来蚀刻晶片；以及通过所述气体分配单元将加热的惰性气体注入到腔室中。，下面是低温蚀刻方法和等离子体蚀刻设备专利的具体信息内容。
1.一种低温蚀刻方法，所述方法包括：
冷却腔室中的基座，其中，晶片设置在所述基座上；
通过从通过气体分配单元供应的气体产生等离子体来蚀刻所述晶片；以及通过所述气体分配单元将加热的惰性气体注入到所述腔室中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述基座的冷却包括：将所述基座冷却至-100℃或更低的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述晶片的蚀刻与所述加热的惰性气体的注入之间，将所述晶片升高以与所述基座间隔开。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在注入所述加热的惰性气体之前，当所述晶片已经升高时将所述等离子体保持在所述腔室中达预定时间。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在将所述等离子体保持在所述腔室中与所述加热的惰性气体的注入之间，从所述腔室中排出所述等离子体。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，当所述晶片已经升高时，执行所述加热的惰性气体的注入。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：在所述晶片的蚀刻之后，升高所述腔室中的压力，其中，所述加热的惰性气体的注入是在升高后的压力下执行的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述加热的惰性气体的注入，直到所述晶片达到10℃至30℃的范围中的温度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热的惰性气体的注入执行10秒至1分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热的惰性气体的温度在50℃至100℃的范围中。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热的惰性气体选自He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶片的蚀刻包括：使用高频功率从含氟气体产生所述等离子体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述含氟气体选自SF6、CF4及其组合中的一种。
14.一种低温蚀刻方法，所述方法包括：
将晶片设置在腔室中的基座上；
使用冷却器将所述基座冷却至-100℃或更低；
通过从气体分配单元供应的气体产生等离子体来蚀刻所述晶片；
将经蚀刻的晶片升高以与所述基座间隔开；以及
通过所述气体分配单元将加热的惰性气体注入到所述腔室中。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：在注入所述加热的惰性气体之前，当经蚀刻的晶片已经升高时,将所述等离子体保持在所述腔室中达1分钟至3分钟。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：在将所述等离子体保持在所述腔室中与所述加热的惰性气体的注入之间，从所述腔室中排出所述等离子体。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述加热的惰性气体的温度在50℃至100℃的范围中，并且所述加热的惰性气体的注入执行10秒或更久。
18.一种等离子体蚀刻设备，包括：
基座，具有用于握持晶片的静电卡盘并设有冷却剂通道；
气体分配单元，设有朝向所述基座的喷嘴；
冷却器，将冷却剂供应到所述冷却剂通道中以冷却所述基座；
第一气体供应源，通过所述气体分配单元供应含氟气体；
电源单元，用于从所供应的含氟气体产生等离子体；以及
第二气体供应源，通过所述气体分配单元供应加热的惰性气体。
19.根据权利要求18所述的等离子体蚀刻设备，其中，所述冷却器被配置为将所述基座冷却至-100℃或更低的温度。
20.根据权利要求18所述的等离子体蚀刻设备，其中，所述基座包括：提升销钉，被配置为提升所述晶片以与所述静电卡盘间隔开。
低温蚀刻方法和等离子体蚀刻设备
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
背景技术
[0005] 最近，等离子体蚀刻过程可以在低温下执行，以形成具有高纵横比的结构，或者在使用光致抗蚀剂膜作为蚀刻掩模来蚀刻晶片时确保高选择性。当晶片在低温下的等离子体蚀刻之后暴露于室温环境时，异物和/或水分可能吸附在晶片的表面上，从而由于冷阱效应而导致晶片上的污染或缺陷。
发明内容
[0006] 本发明构思的一个方面提供了一种低温蚀刻方法和在其中使用的等离子体蚀刻设备，并且该方法能够在蚀刻之后快速升高物体(例如，晶片)的温度。
[0007] 根据本发明构思的一个方面，一种低温蚀刻方法包括：冷却腔室中的其上设置有晶片的基座；通过从通过气体分配单元供应的气体产生等离子体来蚀刻晶片；以及通过所述气体分配单元将加热的惰性气体注入到所述腔室中。
[0008] 根据本发明构思的一个方面，一种低温蚀刻方法包括：将晶片设置在腔室中的基座上；使用冷却器(即，低温冷却器)将所述基座冷却至约-100℃或更低；通过从气体分配单元供应的气体产生等离子体来蚀刻晶片；将经蚀刻的晶片升高以与所述基座间隔开；以及通过所述气体分配单元将加热的惰性气体注入到所述腔室中。
[0009] 根据本发明构思的一个方面，等离子体蚀刻设备包括：基座，具有用于握持(hold)晶片的静电卡盘并设有冷却剂通道；气体分配单元，设有朝向所述基座的喷嘴；冷却器，将冷却剂供应到所述冷却剂通道中以冷却所述基座；第一气体供应源，通过所述气体分配单元供应含氟气体；电源单元，用于从所供应的含氟气体产生等离子体；以及第二气体供应源，通过所述气体分配单元供应加热的惰性气体。附图说明
[0010] 根据结合附图给出的以下具体实施方式，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面和特征，在附图中：
[0011] 图1是示出根据本发明构思的示例实施例的等离子体蚀刻系统的示意图；
[0012] 图2是示出根据本发明构思的示例实施例的等离子体蚀刻设备(在蚀刻过程期间)的纵向截面图；
[0013] 图3是示出根据本发明构思的示例实施例的等离子体蚀刻设备(在加热过程期间)的纵向截面图；
[0014] 图4是示出根据本发明构思的示例实施例的在低温蚀刻过程期间被光致抗蚀剂覆盖的半导体层的截面的示意图；
[0015] 图5是示出根据本发明构思的示例实施例的低温蚀刻方法的过程的流程图；
[0016] 图6至图9是分别示出根据本发明构思的示例实施例的执行低温蚀刻方法的关键过程的等离子体蚀刻设备的操作状态的纵向截面图；以及
[0017] 图10是示出根据本发明构思的示例实施例的在低温蚀刻方法中根据过程时间(通过关键过程)的晶片温度的曲线图。
[0018] 由于图1至图10中的附图旨在说明目的，因此附图中的元件不必按比例绘制。例如，为了清楚起见，可以放大或夸大一些元件。
具体实施方式
[0019] 在下文中，将参照附图描述本发明构思的示例实施例。
[0020] 图1是示出根据本发明构思的示例实施例的等离子体蚀刻系统的示意图。
[0021] 参照图1，根据本示例实施例的等离子体蚀刻系统1000可以包括装载端口100、传送模块200、处理模块400和控制单元600(图2中所示)。
[0022] 装载端口100可以包括多个端口100A、100B和100C，每个端口分别具有其中储存有多个晶片的容器。处理模块400可以包括装载锁定腔室420、传送腔室450和处理腔室490。处理模块400可以包括一个或多个处理腔室490。作为示例，图1中示出了五个处理腔室490，但是本发明构思不限于此。
[0023] 在本示例实施例中采用的一些或所有处理腔室490可以是用于等离子体蚀刻的腔室，例如，处理腔室490中的至少一个可以对应于在图2和图3中所示的等离子体蚀刻设备500中包括的腔室590。根据需要，处理腔室490的另一部分可以包括用于执行其他处理过程(例如清洁或沉积)的腔室。
[0024] 传送模块200可以被配置为在装载端口100和处理模块400之间传送晶片W。传送模块200可以具有与外部空间分离的内部空间，并且可以包括用于将晶片传送到内部空间的传送机器人260。传送模块200中的传送机器人260可以包括：臂，可在水平方向和垂直方向上移动；以及旋转板，其中，所述臂固定在旋转板上，并且旋转板是可旋转的。传送模块200中的传送机器人260可以从装载端口100的容器移除晶片W并将晶片传送到处理模块400，或者可以从处理模块400移除晶片并将晶片W传送到装载端口100的容器。
[0025] 通过设置在传送腔室450和传送模块200之间的装载锁定腔室420来执行晶片W从传送模块200到传送腔室450的传送。装载锁定腔室420被配置为将内部空间减压到真空状态或将内部空间从真空状态加压。作为示例，在图1中示出一个装载锁定腔室420，但是本发明构思不限于此。例如，等离子体蚀刻系统1000可以包括：两个或更多个装载锁定腔室420，用于将晶片W传送进传送腔室450和传送出传送腔室450。传送腔室450可以具有可连接到装载锁定腔室420和处理腔室490的内部空间，并且可以包括传送机器人460，传送机器人460被配置为在内部空间中传送晶片W。作为示例，在图1中示出一个传送腔室450，但是本发明构思不限于此。例如，等离子体蚀刻系统1000可以包括两个或更多个传送腔室450，每个传送腔室450用于在一个装载锁定腔室420和一个处理腔室490之间或者在两个处理腔室490之间传送晶片W。传送腔室450可以保持在高真空条件下或者用于在等离子体蚀刻系统1000内传送晶片W的任何其他合适的压力条件下。
[0026] 等离子体蚀刻可以在本示例实施例中采用的处理腔室490中在低温或超低温(例如，约-100℃或更低)下执行。在低温下的等离子体蚀刻之后，晶片W的温度显著降低。因此，当晶片W在没有加热的情况下卸载时，由于冷阱效应的原理，周围的水分或异物被吸附在处于超低温状态的晶片W上，使得晶片W可能被污染或导致缺陷。本文中，冷阱效应指的是周围空气中的水分和/或异物通过晶片W的表面上的低温凝结而被吸附。例如，在将处于低温的经等离子体蚀刻的晶片W从处理腔室490传送到传送腔室450、或者将晶片W传送到装载锁定腔室420以便取出到外部的过程中，可能发生严重的污染。
[0027] 为了防止由于冷阱效应而污染晶片W，本发明构思提供了一种使用气体分配系统将加热的惰性气体注入蚀刻过程腔室(例如，原位)以在低温下的等离子体蚀刻之后快速升高晶片W的温度的方法。
[0028] 在下文中，将参照图2和图3详细描述根据本发明构思的示例实施例的低温下的等离子体蚀刻方法。
[0029] 图2和图3是示出根据本发明构思的示例实施例的等离子体蚀刻设备500的纵向截面图，并且具体地，图2和图3分别示出在低温下的等离子体蚀刻过程和加热过程期间包括在等离子体蚀刻设备500中的处理腔室590的内部操作状态。图2和图3中所示的等离子体蚀刻设备500可以被理解为与图1中所示的等离子体蚀刻系统1000的处理腔室490对应的部分。
[0030] 参照图2和图3，根据本发明构思的示例实施例的等离子体蚀刻设备500包括腔室590、设置成面对腔室590的内侧部分的气体分配单元530以及设置在腔室590中的基座550。
[0031] 等离子体蚀刻设备500可以是电容耦合等离子体蚀刻设备。例如，等离子体蚀刻设备500可以是多频电容耦合等离子体蚀刻设备。等离子体蚀刻设备500可以是单频、双频、三频或更多频率的电容耦合等离子体蚀刻设备，其中每个频率的频率为从约100kHz至约80MHz。
[0032] 腔室590可以提供用于执行等离子体蚀刻过程的封闭空间。腔室590可以根据基板的形状、尺寸等设置成各种形式。腔室590可以包括金属和绝缘体中的至少一种。
[0033] 基座550设置在腔室590的下部，并且用作用于在蚀刻过程中握持晶片W的支撑件。优选地，腔室590是单晶片腔室，但是可以配置用于批量操作。基座550可以包括支撑件555和设置在支撑件555的上表面上的静电卡盘551。静电卡盘551可以被配置为使用库仑力静电吸附晶片W。例如，静电卡盘551可以包括陶瓷层，在其间插入有电极。支撑件555可以包括金属。
[0034] 在本示例实施例中采用的基座550可以包括提升组件560，提升销钉(pin)565设置在提升组件560中。提升销钉565可以被配置为穿透基座550并且可以提升设置在基座550上的晶片W或者降低晶片以与静电卡盘551接触。
[0035] 冷却剂通道557形成在本示例实施例中采用的支撑件555中。冷却剂通道557可以被配置为使冷却剂通过连接到冷却器(即，低温冷却器)540的管542在支撑件555内循环。通过冷却剂的循环，可以将设置在基座550上的晶片W冷却到期望的温度。例如，基座550可以具有用于握持晶片W的静电卡盘551，并且可以设置有冷却剂通道557，冷却器540可以向冷却剂通道557供应用于冷却基座550的冷却剂，从而将晶片冷却至低温或超低温(例如，约-100℃或更低)。
[0036] 在等离子体蚀刻设备500中，气体分配单元530和基座550可以分别用作上电极和下电极。用于供电的电源单元570连接到基座550。电源单元570提供用于产生等离子体的高频功率。腔室590可以在上电极和下电极之间提供封闭的等离子体形成空间，用于执行等离子体蚀刻过程。例如，电源单元570可以在上电极和下电极之间提供电压差，电压差可以在封闭的等离子体形成空间中产生电磁场，然后，封闭的等离子体形成空间之间的蚀刻气体可以被电离以形成等离子体。
[0037] 如图2所示，安装在腔室590的上部的气体分配单元530可以接地。然而，本发明构思不限于此。例如，在本发明构思的示例实施例中，气体分配单元530可以连接到直流(DC)电源，使得施加恒定的DC电压。
[0038] 气体分配单元530包括连接到第一气体供应源510和第二气体供应源520的管的气体注入端口531，并且从气体注入端口531供应的气体可以通过多个喷射孔535朝向放置在基座550上的晶片W喷射。第一气体供应源510和第二气体供应源520的流率可以分别通过阀515和525控制，阀515和525由控制单元600操作。备选地，气体分配单元530可以包括一个或多个喷嘴，其用于将从第一气体供应源510或第二气体供应源520供应的气体朝向放置在基座550上的晶片W喷射。
[0039] 第一气体供应源510可以被设置为供应用于产生等离子体的气体。第一气体供应源510可以供应含氟气体。例如，含氟气体可以包括选自例如四氟化碳(CF4)、六氟丁二烯(C4F6)、八氟环丁烷(C4F8)、三氟甲烷(CHF3)和六氟化硫(SF6)中的至少一种。具体地，在低温下的等离子体蚀刻过程中，可以使用诸如CF4和SF6的富氟气体。将参照图4对此进行详细描述。
[0040] 在本示例实施例中采用的第二气体供应源520可以包括惰性气体。惰性气体可以被提供为用于加热冷却的晶片W的加热气体。作为由气体分配单元530测量的标准，惰性气体的温度可以在从约50℃至约100℃的范围内。例如，惰性气体可以包括选自例如氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)中的至少一种。除了具有加热冷却的晶片W的能力之外，加热的惰性气体还能够为冷却的晶片W提供没有水分和污染的清洁环境。
[0041] 排放端口582形成在腔室590的底表面中。腔室590的内部可以由排放装置580通过排放端口582排放，并且腔室590的内部可以被减压以保持在期望的真空度。例如，排放装置580可以包括真空泵(例如，旋转泵、涡轮分子泵等)以将腔室590的内部抽空到预定的真空水平。在腔室590的侧壁上，设置有被配置为打开和关闭腔室590的内部空间的门505。门505可以连接到腔室590的内部空间和图1中所示的传送腔室450。晶片W可以通过门505被带入或移出腔室590。
[0042] 等离子体蚀刻设备500可以包括控制整个操作的控制单元600。控制单元600可以包括CPU 610、诸如只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)的存储器620、以及温度控制单元650。具体地，温度控制单元650可以被配置为通过连接到冷却器540和第二气体供应源520来分别控制用于低温下的等离子体蚀刻的温度和用于加热晶片W的惰性气体的温度。CPU 610可以根据存储在存储器620中的各种方案来执行期望的过程，诸如低温下的等离子体蚀刻或晶片加热过程。存储在存储器620中的方案可以包括诸如过程时间、压力、高频功率或电压、供应气体的流率、腔室590的温度、冷却器540的温度、第二气体供应源520的温度等的信息。
[0043] 如图2所示，设置在基座550上的晶片W通过库仑力吸附到静电卡盘551并保持吸附。然后，可以通过产生用于蚀刻的等离子体在晶片W上执行低温下的等离子体蚀刻过程，其中基座550被冷却器540冷却。
[0044] 用于产生等离子体的气体(G1+G2)可以从第一气体供应源510注入到气体分配单元530中，通过气体分配单元530喷射到腔室590中，并且可以向腔室590供应高频功率，因此，可以从气体分配单元530和腔室590内的基座550之间的气体(G1+G2)产生等离子体。可以通过产生的等离子体对吸附到静电卡盘551的晶片W执行等离子体蚀刻过程。用于产生等离子体的气体可以包括但不限于：含氟气体G1和含氢气体G2(比如H2)。
[0045] 等离子体蚀刻过程可以作为低温蚀刻过程执行。通过使用图案化的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模来确保蚀刻晶片的高选择性并且与钝化气体同时地操作蚀刻气体，可以将低温蚀刻过程用于形成具有高纵横比的精细半导体结构。
[0047] 在低温(例如，约-100℃或更低)下，可以确保高蚀刻选择性，使得光致抗蚀剂的厚度可以保持较薄，并且可以稳定地引入使用极紫外(EUV)的光刻过程。例如，当在蚀刻硅层中执行低温蚀刻过程时，当过程温度降低时，硅层蚀刻速率增加并且光致抗蚀剂蚀刻速率降低，尤其是降低到约-100℃或更低。因此，在等离子体蚀刻过程中可以产生硅层相对于光致抗蚀剂的高蚀刻选择性，并且当过程温度降至约-100℃或更低时，可以实现硅层中具有高纵横比的精细图案。
[0048] 为了在光刻过程中形成更精细的图案，可以使用波长比现有ArF短的EUV作为曝光光源。然而，当EUV用作曝光光源时，可需要使用具有比之前更薄的厚度的光致抗蚀剂720(如图4所示)。然而，在使用薄的光致抗蚀剂720作为蚀刻掩模的等离子体蚀刻过程中，半导体层710的蚀刻速率应显著高于光致抗蚀剂720的蚀刻速率。换句话说，需要足够高的蚀刻选择性。通过在低温(例如，约-100℃或更低)下执行等离子体蚀刻过程可以确保高蚀刻选择性。
[0049] 当形成诸如具有高纵横比的沟槽750的结构时，在等离子体蚀刻过程中可能产生不期望的轮廓。例如，如图4中的虚线所示，具有高纵横比的沟槽750倾向于具有弯曲形状B。为了防止这种情况，可以通过与蚀刻气体分开地供应钝化气体来形成用于保护蚀刻侧壁的钝化膜P。然而，当如本示例性实施例中那样将诸如CF4和/或SF6的富氟气体供应到等离子体蚀刻气体时，蚀刻气体也可以在约-100℃或者更低的低温下与钝化气体一起操作。换句话说，如图4所示，CF4和/或SF6可以作为钝化气体在超低温下与蚀刻气体一起执行，并且钝化膜P可以形成在沟槽750的内壁上，从而在与具有期望高的纵横比的沟槽750相同的结构中，可以容易地使轮廓更好。
[0050] 如图3所示，在等离子体蚀刻过程之后，执行加热晶片W的过程。在低温下的等离子体蚀刻过程之后，等离子体和反应物可以由排放装置580通过腔室590的底表面中的排放端口582从腔室590排出到外部。
[0051] 在约-100℃或更低的温度的环境中蚀刻的晶片W保持在显著低的温度(其相对较低的温度)。
[0052] 在腔室590中，晶片W的温度在短时间内升高到室温水平，以防止冷却的晶片W由于后续过程中的冷阱效应而被污染。例如，可以防止晶片W所暴露的周围空气中的水分和/或异物凝结在晶片W的表面上，晶片W现在被加热到室温。在本示例实施例中，加热的惰性气体IG用作加热手段。
[0053] 惰性气体IG可以通过气体分配单元530从供应惰性气体的第二气体供应源520供应到腔室590。例如，惰性气体IG可以是选自例如He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种惰性气体。例如，可以使用He或Ar。
[0054] 可以通过温度控制单元650将从第二气体供应源520供应的惰性气体IG加热到期望的温度水平。例如，加热的惰性气体IG的温度可以在从约50℃至约100℃的范围内。温度可以被理解为在气体分配单元530处测量的温度，尽管根据测量位置会略有不同。
[0055] 加热的惰性气体IG可以通过直接接触的方式通过气体分配单元530喷射到晶片W上，以加热晶片W。例如，从第二气体供应源520供应的在从约50℃至约100℃的温度范围内的加热的惰性气体IG可以通过多个喷射孔535或通过气体分配单元530的一个或多个喷嘴朝向放置在基座550上的晶片W喷射。在该过程中，可以将晶片W加热到期望的室温水平(从约10℃到约30℃)。根据惰性气体IG的温度和流率，升高温度的过程可以执行约10秒至约1分钟。
[0056] 在本示例实施例中，如图3所示，晶片W可以升高以与基座550间隔开，并且使用上述惰性气体IG的加热过程可以在晶片W升高的状态下执行。升高的晶片W可以与仍然处于低温的基座550分离，并且使得加热的惰性气体IG能够从前侧和后侧(即，上表面和下表面)加热升高的晶片W。
[0057] 升高所述晶片W的过程可以通过以下步骤来执行：将与吸附晶片W时的直流DC电压相反的直流DC电压施加到静电卡盘551，以在低温下的等离子体蚀刻过程之后对晶片W的电荷进行放电(也称为卸下(dechuck))；并且使用提升销钉565来提升晶片W。这样，由于晶片W基本上在整个表面(例如，包括晶片W的前侧和后侧)上被加热，晶片W的整个区域可以被快速加热到期望的室温，并且可以预期均匀的温度升高。
[0058] 图5是示出根据本发明构思的示例实施例的低温蚀刻方法的过程的流程图，并且图6至图9是分别示出根据本发明构思的示例实施例的执行低温蚀刻方法的关键过程的等离子体蚀刻设备的操作的纵向截面图。
[0059] 首先，参考图5和图6，本发明的低温下的蚀刻方法可以开始于将晶片W设置在腔室590中的基座550上的步骤(S810)。
[0060] 晶片W可以从传送腔室(图1中的450)传送到等离子体蚀刻设备的腔室590中，并且放置在基座550上的晶片W可以通过库仑力吸附到静电卡盘551上并且可以保持被吸附到静电卡盘551上。
[0061] 接下来，通过冷却器(图2的540)将基座550冷却至约-100℃或更低的温度(S820)，从通过气体分配单元530供应的气体产生等离子体，并蚀刻晶片W(S830)。
[0062] 如图7所示，冷却剂从冷却器(图3中的540)供应并通过冷却剂通道557循环，并且基座550可以被冷却到期望的温度(例如，约-100℃或者更低)。同时，基座550上的晶片W也可以冷却到期望温度(例如，约-100℃或更低)。用于产生等离子体的气体EG通过气体分配单元530喷射到腔室590中，使得可以通过将高频功率供应到腔室590中从气体分配单元530和基座550之间的供应气体EG产生等离子体。可以在期望的低温(例如，约-100℃或更低)下通过产生的等离子体蚀刻晶片W。用于产生等离子体的气体EG可以包括含氟气体。例如，含氟气体可以包括选自例如CF4、C4F6、C4F8、CHF3和SF6中的至少一种。具体地，气体可以是CF4、SF6或其组合。然而，本发明构思不限于此。例如，除了含氟气体之外，用于产生等离子体的气体EG还可以包括选自例如氧气(O2)、氢气(H2)、氮气(N2)、氯气(Cl2)氩(Ar)、氦(He)、氨(NH3)、三氯化硼(BCl3)和溴化氢(HBr)中的一种或多种，。
[0063] 如上所述，通过使用光致抗蚀剂作为蚀刻掩模来确保晶片蚀刻中的高选择比并且与钝化气体同时地操作蚀刻气体，低温下的等离子体蚀刻过程可以用来形成具有高纵横比的精细半导体结构。
[0064] 接下来，将经蚀刻的晶片W升高，以与基座550间隔开(S840)。
[0065] 在低温下的等离子体蚀刻过程之后，将与吸附晶片W时的DC电压相反的DC电压施加到静电卡盘551，以对晶片W的电荷进行放电(如图8所示)，并且可以通过使用提升销钉565来执行提升晶片W。提升的晶片可以与处于低温的静电卡盘551分离。因此，可以暴露晶片W的下表面。在随后的使用惰性气体IG的加热过程中，注入到腔室590中的加热的惰性气体IG可以直接与晶片W的上表面和下表面接触。在这种情况下，加热具有较小质量的经提升的晶片W可以比在具有较大质量的基座550上加热晶片W更容易和更有效。因此，冷却的晶片W可以从低温快速加热到室温。
[0066] 然后，通过气体分配单元530将加热的惰性气体IG注入到腔室590中(S850)。
[0067] 如图9所示，加热的惰性气体IG可以通过气体分配单元530供应到腔室590，并且冷却的晶片W可以在短时间段内在腔室590内被加热到室温水平。加热的惰性气体IG可以具有从约50℃至约100℃的范围中的温度。例如，惰性气体IG可以是选自例如He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种惰性气体。在加热过程中加热的加热的惰性气体IG通过气体分配单元530喷射到晶片W上，并与晶片W直接接触。例如，加热的惰性气体IG可以与晶片W的上表面和下表面直接接触。因此，可以在短时间(例如，10秒或更久(例如，约10秒至约1分钟))内将晶片W加热至从约10℃至约30℃的范围中的温度。此外，由于晶片W几乎在整个表面上被加热，所以晶片W的整个区域可以被快速加热到期望的室温，并且可以预期均匀的温度升高。此外，除了具有加热冷却的晶片W的能力之外，加热的惰性气体IG还能够为冷却的晶片W提供没有水分和污染的清洁环境。
[0068] 如上所述，在低温或超低温下蚀刻晶片W之后，通过加热的惰性气体IG可以将晶片W的温度快速加热到室温，因此，可以有效地防止由于冷阱效应在晶片W表面上吸附异物和/或水分。
[0069] 通过使用提升销钉565提升晶片W，通过使加热的惰性气体IG与晶片W的上表面接触之外还与下表面接触，可以确保均匀且快速的温度升高。如上所述，通过解决由冷阱效应引起的问题，可以稳定地执行确保高蚀刻选择比的低温或超低温下的等离子体蚀刻过程。
[0070] 参考图10，可以更详细地解释处理晶片的过程和在处理晶片时改变温度的过程。图10是示出根据本发明构思的示例实施例的在低温蚀刻方法中根据过程时间(关键过程)的晶片温度(Twafer)的曲线图。
[0071] 参照图10，将晶片装载到腔室中，设置在基座上，并由静电卡盘握持(①)。装载过程(①)可以在室温(例如，约25℃)下执行。
[0072] 接下来，在将晶片握持在静电卡盘上的同时，通过冷却器将基座冷却至约-100℃的低温，并且产生等离子体以执行低温蚀刻(②)。低温下的等离子体蚀刻过程(②)可以在低温(约-100℃或更低)下执行几分钟至几小时。
[0073] 接下来，作为卸下过程，释放来自静电卡盘的静电力，并且使用提升销钉来提升晶片以与静电卡盘分离(③)。在卸下过程(③)中，可以在晶片已经升高时将等离子体保持在腔室中达预定时间(例如，约1分钟至约3分钟)。在本过程(③)中，晶片仍可以处于冷却状态。
[0074] 接下来，可以从腔室排出等离子体，并且可以将加热的惰性气体注入到腔室中以将晶片加热到室温(例如，约25℃)(④)。在加热过程(④)中，由于加热的惰性气体在晶片已经升高的状态下被注入，所以可以完全加热包括晶片的前表面和底表面在内的晶片。结果，可以在短时间(例如，约10秒至约20秒)内在整个区域上均匀地加热处于低温的蚀刻晶片以达到室温(例如，约25℃)(④)。此外，通过提升经蚀刻的晶片，在没有基座排空来自提升的蚀刻晶片的热量的情况下，可以通过加热的惰性气体将提升的蚀刻晶片快速加热到室温(例如，约25℃)(④)。注入加热的惰性气体的步骤可以在腔室内的压力升高之后或同时进行。通过增加腔室中的压力，可以通过激活与惰性气体的接触来快速升高晶片的温度。
[0075] 当晶片的温度达到目标温度(例如，室温，约25℃)时，在蚀刻晶片的步骤之后，可以打开门(图2和图3中的505)以将晶片从腔室移出(例如，移入传送腔室中)(⑤)。
[0076] 如上所述，在低温(约-100℃或更低)下蚀刻的晶片的温度可以通过加热的惰性气体被快速加热到室温(例如，约25℃)，因此，可以有效地防止由于冷阱效应而在晶片表面上吸附异物和/或水分。
[0077] 另外，在没有额外设施的情况下，通过使用气体分配系统和包括作为现有设施的气体供应单元在内的提升组件，可以确保有效的加热，而不会显著延迟低温下的等离子体蚀刻过程的总时间。
[0078] 如上所述，根据本发明构思的示例实施例，蚀刻对象(具体地，晶片)的温度可以在低温或超低温下蚀刻之后通过加热的惰性气体被快速加热到室温，因此，可以有效地防止水分和/或异物被吸附在晶片表面上或者减轻由于冷阱效应引起的缺陷的产生。
[0079] 通过使用提升销钉来提升晶片，使加热的惰性气体与晶片的上表面和下表面接触，可以确保均匀和快速的温度升高。另外，通过提升晶片，在基座没有从晶片排空热量的情况下，可以通过加热的惰性气体快速加热提升的晶片以达到期望温度。这样，通过解决由冷阱效应引起的问题，可以稳定地执行确保高蚀刻选择性的在低温或超低温下的等离子体蚀刻过程。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 机械卡盘 | 2020-05-08 | 957 |
| 晶片的加工方法 | 2020-05-08 | 995 |
| 晶片的加工方法 | 2020-05-08 | 580 |
| 晶片的加工方法 | 2020-05-11 | 210 |
| 低温蚀刻方法和等离子体蚀刻设备 | 2020-05-11 | 278 |
| 静电卡盘 | 2020-05-11 | 371 |
| 加工装置和加工装置的控制方法 | 2020-05-12 | 641 |
| 用于在光电子模块上制造均匀的材料的层的晶片级方法 | 2020-05-08 | 943 |
| 静电卡盘装置 | 2020-05-08 | 990 |
| 卡盘工作台和晶片的加工方法 | 2020-05-08 | 815 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
晶片卡盘热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈