動態(tài)電極等離子體系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實施例涉及使用離子進行襯底處理的領(lǐng)域。更明確地說，本發(fā)明的實施例涉及用于將離子束提供到襯底的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的基于等離子體的處理系統(tǒng)包含襯底在其中保持固定同時浸漬在包圍襯底的等離子體中的設(shè)備，以及在鄰近于等離子體腔室或等離子體源的處理腔室中使用襯底的掃描的設(shè)備。后一種類型的設(shè)備促進使用相對緊湊的離子或等離子體源，這是因為在給定時間，僅襯底的一部分需要暴露到來自等離子體的離子。舉例來說，一些配置使用等離子體腔室，其中長方形提取組裝件用于提取具有細長橫截面的離子束。
[0003]為了將整個襯底暴露到來自等離子體源的離子，沿著給定方向鄰近于提取組裝件而掃描襯底。在任何情況下，由提取組裝件的大小和形狀界定的襯底的一部分暴露到具有細長橫截面的離子束，所述離子束可與正處理的襯底一樣寬、比所述襯底寬或比所述襯底窄。這種做法的優(yōu)點在于暴露部分沿著掃描襯底的方向僅需窄達幾厘米乃至幾毫米。以這種方式，可使用至少沿著一個方向具有小于正暴露的襯底的尺寸的等離子體(離子)源，這可允許處理大襯底而不需要使用匹配或超過襯底大小的等離子體源。
[0004]然而，在這些等離子體系統(tǒng)中，處理腔室可顯著大于等離子體源腔室以便適應(yīng)襯底掃描。這對等離子體處理系統(tǒng)的各種組件(包含處理腔室外殼組件、掃描驅(qū)動器、栗和其它組件)造成負擔。隨著襯底擴大到較大的大小，預(yù)期到這些組件中有一些或全部伴隨著擴大。這進一步對等離子體處理設(shè)備制造商和工具使用者(例如，可使用這些系統(tǒng)的半導體制造商、太陽電池制造商和其它裝置制造商)造成負擔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供此
【發(fā)明內(nèi)容】
以按簡化形式介紹概念的選擇，下文在實施方式中進一步描述所述概念。此
【發(fā)明內(nèi)容】
不希望確定所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不希望輔助確定所要求保護的主題的范圍。
[0006]本揭示的實施例涉及用于使用等離子體或其它緊湊離子源進行離子處理的方法和系統(tǒng)。在一個實施例中，一種用于處理襯底的系統(tǒng)包含:等離子體腔室，用于在其中產(chǎn)生等離子體。所述系統(tǒng)還包含:處理腔室，用于容納所述襯底，其中所述處理腔室鄰近于所述等離子體腔室。所述系統(tǒng)還包含:可旋轉(zhuǎn)引出電極，設(shè)置在所述等離子體腔室與所述襯底之間，其中所述可旋轉(zhuǎn)引出電極經(jīng)配置以從所述等離子體提取離子束，且還經(jīng)配置以通過繞引出電極軸旋轉(zhuǎn)來使所述離子束在所述襯底上方掃描，而不需要所述襯底的移動。
[0007]在另一實施例中，一種處理襯底的方法包含:在等離子體腔室中產(chǎn)生等離子體;將襯底置于襯底固持器上，以使得襯底表面面向所述等離子體腔室；以及通過在使可旋轉(zhuǎn)引出電極旋轉(zhuǎn)的同時以所述可旋轉(zhuǎn)引出電極從所述等離子體腔室提取離子束來使所述離子束跨越所述襯底而掃描。
【附圖說明】
[0008]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的示范性處理系統(tǒng)的示意性描繪。
[0009]圖2A為根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一示范性處理系統(tǒng)的第一配置的示意性描繪。
[0010]圖2B為圖2A的處理系統(tǒng)的第二配置的示意性描繪。
[0011]圖3描繪圖2A的處理系統(tǒng)的操作的一種情況。
[0012]圖4描繪圖2A的處理系統(tǒng)的操作的另一情況。
[0013]圖5A和圖5B呈現(xiàn)根據(jù)各種實施例的使用可旋轉(zhuǎn)提取孔徑來使離子束在襯底上方掃描的幾何結(jié)構(gòu)的細節(jié)。
[0014]圖5C描繪示范性提取板；
[0015]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一示范性處理系統(tǒng)的示意性描繪。
[OO16 ]圖7A描繪圖6的處理系統(tǒng)的操作的一種情況。
[0017]圖7B描繪圖6的處理系統(tǒng)的操作的另一情況。
[0018]圖8A描繪在使用本發(fā)明的實施例的可旋轉(zhuǎn)引出電極的第一情況下的離子束幾何結(jié)構(gòu)的細節(jié)。
[0019]圖SB描繪在使用圖8A的可旋轉(zhuǎn)引出電極的第二情況下的離子束幾何結(jié)構(gòu)的細節(jié)。
[0020]圖9A和圖9B呈現(xiàn)根據(jù)額外實施例的使用可旋轉(zhuǎn)提取孔徑來使離子束在襯底上方掃描的幾何結(jié)構(gòu)的細節(jié)。
[0021]圖10呈現(xiàn)根據(jù)各種實施例的使用可旋轉(zhuǎn)提取孔徑而暴露到脈沖化離子的圖案化襯底的幾何結(jié)構(gòu)的細節(jié)。
【具體實施方式】
[0022]現(xiàn)將在下文中參考附圖更全面地描述本發(fā)明的實施例，附圖中繪示了各種實施例。然而，本揭示的主題的范圍可按許多不同形式體現(xiàn)且不應(yīng)視為限于本文中所闡述的實施例。而是，提供這些實施例以使得本揭示將為詳盡且完整的，且將向所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達主題的范圍。在圖式中，相同參考數(shù)字在全文中指相同元件。
[0023]本發(fā)明的實施例提供用于使用離子來處理襯底的新穎系統(tǒng)和設(shè)備。在各種實施例中，處理系統(tǒng)包含緊湊處理腔室，其中可使用離子束來處理整個襯底，而不需要所述襯底的平移移動。這減輕對用于適應(yīng)大的襯底的線性平移的線性襯底驅(qū)動機構(gòu)和較大處理腔室的需要。
[0024]圖1描繪可用于使用離子來處理襯底的示范性處理系統(tǒng)100。處理系統(tǒng)100包含容納襯底臺102的處理腔室101。襯底臺102包含支撐襯底124的襯底臺板103。鄰近于腔室壁105而設(shè)置了經(jīng)配置以產(chǎn)生離子的等離子體腔室(離子源腔室)104。氣體源(未圖示)可將氣態(tài)物質(zhì)提供到等離子體腔室104以在電力施加到等離子體腔室104時形成等離子體。在各種實施例中，等離子體腔室104的等離子體源(功率源)可為原位的或遠程的電感性耦合的等離子體源、電容性耦合的等離子體源、螺旋波源、微波源，或任何其它類型的等離子體源。在所展示的笛卡爾坐標系統(tǒng)的X-Y平面內(nèi)，等離子體腔室104可具有正方形形狀、長方形形狀、圓形形狀或其它形狀。在一些實施例中，功率源108可為通過電感性或電容性耦合而產(chǎn)生等離子體的射頻(RF)產(chǎn)生器。在此上下文中，所述實施例不受限制。此外，處理系統(tǒng)100包含偏壓源110，其操作詳述于下文中。
[0025]處理系統(tǒng)100和下文所揭示的那些其它實施例可用于執(zhí)行襯底的各種類型的離子處理，包含:對襯底進行離子注入;對襯底進行離子蝕刻，包含襯底的圖案化特征的蝕刻;將離子沉積到襯底上；以及其它工藝。在此上下文中，所述實施例不受限制。
[0026]如圖1中進一步展示，處理系統(tǒng)100包含可旋轉(zhuǎn)引出電極120，其設(shè)置在等離子體腔室104與襯底124之間?？尚D(zhuǎn)引出電極120經(jīng)配置以繞引出電極軸R旋轉(zhuǎn)，其中引出電極軸R在所展示的笛卡爾坐標系統(tǒng)中沿著X方向延伸。可旋轉(zhuǎn)引出電極120包含可在X方向上伸長的孔徑121。在這個實施例和此后諸圖中所揭示的其它實施例中，引出電極軸R可平行于腔室壁105的腔室壁表面107。
[0027]如關(guān)于此后諸圖詳述，可旋轉(zhuǎn)引出電極120可從等離子體腔室104提取離子以便通過孔徑121將離子束引導到襯底124。隨著可旋轉(zhuǎn)引出電極經(jīng)受旋轉(zhuǎn)，此離子束可跨越襯底124而掃描，而不需要襯底的移動(例如，沿著Y方向的平移移動)。在各種實施例中，可旋轉(zhuǎn)引出電極可具有曲線結(jié)構(gòu)(例如，圓柱形形狀)，且可如(例如)圖5A所說明沿著X方向而伸長。
[0028]在圖1的實施例中，可旋轉(zhuǎn)引出電極120至少部分設(shè)置在處理腔室101內(nèi)。在這種布置中，開口 122設(shè)置在等離子體腔室104中，以使得氣態(tài)物質(zhì)在等離子體腔室與可旋轉(zhuǎn)引出電極之間傳遞。這可促進在由可旋轉(zhuǎn)引出電極界定的空穴區(qū)域內(nèi)形成等離子體，如下文所論述。
[0029]現(xiàn)參看圖2A，展示具有可旋轉(zhuǎn)引出電極120的另一處理系統(tǒng)150的實施例。在這個實施例中，處理腔室106配備有可旋轉(zhuǎn)襯底臺112，其中可旋轉(zhuǎn)襯底臺112經(jīng)配置以將襯底124從圖2A所示的裝載位置移動到圖2B所示的處理位置。在所展示的實施例中，可旋轉(zhuǎn)襯底臺包含襯底臺板118和連接到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件114的徑向構(gòu)件或徑向部分116。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件114經(jīng)配置以繞軸Pl旋轉(zhuǎn)，其中軸Pl可平行于引出電極軸R。如圖2B所說明，襯底124的處理位置相對于裝載位置構(gòu)成九十度的旋轉(zhuǎn)。然而，其它配置是可能的，包含襯底裝載位置與處理位置之間的180度或270度旋轉(zhuǎn)。此外，僅涉及平移運動或旋轉(zhuǎn)運動與平移運動的組合以在裝載位置與處理位置之間變動襯底臺板的可移動襯底臺的配置是可能的。在此上下文中，所述實施例不受限制。
[0030]此外，在其它配置中，等離子體腔室可位于處理腔室的頂部上，以使得處理位置中的襯底面向上，或等離子體腔室可位于處理腔室之下，以使得處理位置中的襯底面向下。在此上下文中，所述實施例不受限制。在圖2A和圖2B所示的處理位置中，襯底124可按照各種方式固持到襯底臺板118。舉例來說，靜電卡盤、真空卡盤或機械夾持組件可用于固持襯底臺板118。在此上下文中，所述實施例不受限制。
[0031 ]圖2A和圖2B的實施例的特征在于整個襯底124可暴露到從等離子體腔室104提取的離子，而不需要執(zhí)行襯底124的任何平移運動。換句話說，襯底124可保持固定或可在暴露到離子期間僅繞其軸傾斜或旋轉(zhuǎn)。這允