[发明专利]用于高深宽比蚀刻的等离子体蚀刻工具

权利要求书

1.一种等离子体蚀刻设备，其包含：

等离子体产生源；

离子化空间，其与所述等离子体产生源耦合，且被配置成产生离子；

第一格栅，其位于所述离子化空间与所述等离子体产生源之间；

加速空间，其与所述离子化空间耦合，且被配置成将所述离子输送至所述加速空间中的衬底；

衬底支撑件，其用于在所述加速空间中支撑所述衬底，其中所述衬底支撑件被配置成被偏置；以及

控制器，其配置有用于执行以下操作的指令：

经由将反应性物质导入所述离子化空间中并且施加正偏置至所述衬底支撑件以使所述反应性物质的负离子在所述加速空间中加速至所述衬底；以及

经由将非反应性物质导入所述离子化空间中并且施加负偏置至所述衬底支撑件以使所述非反应性物质的正离子在所述加速空间中加速至所述衬底。

2.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中所述负偏置的绝对值显著大于所述正偏置。

3.根据权利要求2所述的等离子体蚀刻设备，其中所述正偏置介于约0.5V至约10V之间，且其中所述负偏置介于约-50kV至约-1kV之间。

4.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：

对于使所述反应性物质的所述负离子加速而言，在所述衬底的材料层上形成反应性层；以及

对于使所述非反应性物质的所述正离子加速而言，蚀刻所述衬底的所述材料层，其中所述材料层包含介电材料或导电材料。

5.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：

当使所述反应性物质的所述负离子加速时在所述等离子体产生源中点燃等离子体；以及

当使所述非反应性物质的所述正离子加速时使所述等离子体产生源中的等离子体熄灭。

6.根据权利要求5所述的等离子体蚀刻设备，其中所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：

对于使所述反应性物质的所述负离子加速而言，将电子从所述等离子体提取至所述离子化空间，以在所述离子化空间中使所述反应性物质离子化并且形成所述反应性物质的所述负离子。

7.根据权利要求5所述的等离子体蚀刻设备，其中所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：

对于使所述非反应性物质的所述正离子加速而言，使亚稳态物质从所述等离子体扩散至所述离子化空间，以在所述离子化空间中使所述非反应性物质离子化并且形成所述非反应性物质的所述正离子。

8.根据权利要求1所述的等离子体蚀刻设备，其中所述第一格栅被配置成被偏置或接地，且其中所述控制器被进一步配置有用于执行以下操作的指令：

对于使所述负离子加速而言，在所述第一格栅与所述衬底支撑件之间形成弱电场，以及

对于使所述正离子加速而言，在所述第一格栅与所述衬底支撑件之间形成强电场。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的等离子体蚀刻设备，其中所述衬底包含多个高深宽比特征，其具有至少10:1的深度比宽度的深宽比。

10.根据权利要求1-8中的任一项所述的等离子体蚀刻设备，其还包含：

第二格栅，其位于所述离子化空间与所述加速空间之间。

11.根据权利要求10所述的等离子体蚀刻设备，其中所述离子化空间中的压强大于所述加速空间中的压强。

12.根据权利要求10所述的等离子体蚀刻设备，其中所述第二格栅被配置成被偏置。

13.根据权利要求1-8中的任一项所述的等离子体蚀刻设备，其中所述等离子体产生源为电感耦合式等离子体(ICP)反应器或电容耦合式等离子体(CCP)反应器。