技术领域

本发明涉及集成电路、 微电子机械系统（MEMS )、 太阳能等薄膜及体材 料表面工艺的微细加工技术领域， 特别涉及一种产生中性粒子束装置及方法。 背景技术

产品集成度高、 精细化、 高效率、 低成本一直是集成电路等微细加工制 造业发展的直接动力。 自 1970年以来，器件制造首先开始使用等离子体� �艺， 这使得等离子体工艺技术成为大规模集成电路 （LSI )等工业领域微细加工的 关键技术。 目前， 刻蚀、 离子注入、 清洗、 沉积等等离子体工艺技术， 广泛 地应用在超大规模集成电路的制造工艺中。 等离子体工艺技术， 主要用于 Si0 ₂ 、 Si _x N _y 等介质薄膜、 Si、 GaAs等半导体薄膜和 Al、 Cu等金属薄膜的微 细加工， 该技术是唯一能有效的精确控制各种材料尺寸 到亚微米级尺寸大小， 且具有极高重复性的工艺技术。

然而， 随着器件特征尺寸的缩小， 在亚微米级尺寸以下的微细加工中， 等离子体工艺技术， 须要解决加工材料和器件损伤的课题。 特别是刻蚀工艺 存在一系列的问题。 等离子体刻蚀工艺， 须要解决高均匀性、 高选择比和深 宽比的同时， 满足高刻蚀率、 较低损伤的要求， 在此过程中， 容易产生静电 损伤、 离子轰击损伤、 紫外光和 X光子造成的辐照损伤、 电子阴影效应等主 要问题。

等离子体损伤等问题， 会影响刻蚀精度及器件性能， 造成原子位移、 非 定域晶格、 悬空键， 以及阈值电压漂移、 跨导退化、 结漏电增加等现象。 这 些问题随着器件特征尺寸的减小变得愈加突出 ，特别是在 10nm以下的精确刻 蚀极为困难。 因此， 集成电路的精细化对工艺与设备提出了更高的 要求， 而 传统的等离子体工艺设备， 难以满足进一步精细化加工的要求。

中性粒子工艺技术是一种可以解决微细加工中 材料与器件损伤等问题的 方法。 该技术采用生成中性粒子束的方法， 很好解决了等离子体刻蚀中静电 损伤， 减弱了辐照损伤等问题， 提高了工艺精度和器件性能， 满足集成电路 制造中不断精细化的要求。 发明内容 本发明的目的之一是提供一种解决等离子体刻 蚀中静电损伤的问题， 减 弱加工过程中产生的辐照损伤的产生中性粒子 束装置及方法。

根据本发明的一个方面， 提供一种产生中性粒子束装置， 包括： 射频电源、 平面螺旋型射频线圏、 反应腔体、 放置芯片的载片台、 法拉 第屏蔽栅、 等离子源、 上网板及中网板， 所述射频电源与所述平面螺旋型射 频线圏连接， 所述法拉第屏蔽栅上方设置有所述平面螺旋型 射频线圏， 所述 上网板、 等离子源和所述载片台设置在所述反应腔体内 部， 所述上网板设置 在所述等离子源上方， 所述等离子源和所述载片台之间设置有中网板 ， 所述 中网板、 上网板分别连接一直流偏压， 载片台连接一个射频偏压。

进一步地， 所述平面螺旋型射频线圏是螺旋形状或呈环状 。

进一步地， 所述平面螺旋型射频线圏的截面为矩形， 其宽和高分别为 0 ~ 100mm, 管状直径为 0 ~ 50mm, 壁厚为 0 ~ 10mm。

进一步地， 所述射频电源频率范围 0 ~ 100GHz、 功率范围 0 ~ 100000W、 电压 0 ~ lOOOOOVo

进一步地， 所述直流偏压电压范围 0 ~ +10000V, -10000 ~ 0V; 所述直流 偏压的电流范围 0 ~ 100A; 所述直流偏压的功率范围 0 ~ 10000W。

进一步地， 所述中网板设置有网孔。

进一步地， 所述网孔的直径为 0.1 ~ 50mm ; 所述中网板的直径为 20-5000mm。

进一步地， 所述装置底部的排气口位于底部中心。

进一步地， 所述上网板、 中网板的材料采用石墨、 碳纤维、 碳化硅或钼。 根据本发明的另一个方面， 提供一种中性粒子束的控制方法包括： 在所述上网板加载一直流偏压， 使离子加速；

在所述中网板加载一直流偏压， 使所述离子加速向所述中网板运动， 从 而将离子进行电中和， 形成中性粒子束。

进一步地， 该方法还包括在载片台上， 加载射频偏压电源， 调节待处理 芯片表面中性粒子的密度分布。

根据本发明提供的产生中性粒子束装置及方法 ， 解决了等离子体刻蚀中 静电损伤的问题， 减弱了加工过程中产生的辐照损伤， 提高了工艺精度和器 件性能， 可满足集成电路制造中不断精细化低损伤的要 求。 附图说明 图 1是本发明实施例提供的产生中性粒子束装置� �

本发明目的、 功能及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。 具体实施方式

如图 1 所示， 本发明实施例提供的产生中性粒子束装置， 其包括石英盖 板 101、 反应腔体 102、 芯片 104的载片台 103、 平面螺旋型射频线圏 122、 射频电源 121、 直流电源 124、 125、 上网板 127、 中网板 123、 法拉第屏蔽栅 126、 偏压电源 128、 等离子源 131、 进气口 111及排气口 112。 射频电源 121 与平面螺旋型射频线圏 122连接。 法拉第屏蔽栅 126上方设置有平面螺旋型 射频线圏 122。 上网板 127设置在等离子源上方。 等离子源 131和载片台 103 之间设置有中网板 123。 中网板 123、 上网板 127分别连接一直流偏压。 载片 台 103连接一个射频偏压电源 128。

上网板 127、 中网板 123的材料可采用石墨、 碳纤维碳化硅或钼等材料。 其中， 射频电源 121 具有脉沖调整功能， 可以调节脉沖频率、 控制等离 子体的形成时间， 以及粒子密度、 调节中性化率和中性粒子密度分布。 射频 电源频率范围 0 ~ 100GHz、 功率范围 0 ~ 100000W、 电压 0 ~ 100000V。

直流电源 124 和直流电源 125 产生直流偏压， 直流偏压电压范围 0 ~ +10000V, -10000 ~ 0V; 直流偏压的电流范围 0 ~ 100A; 所述直流偏压的功率 范围 0 ~ 10000W。 在中网板 123加上偏压电源作用是， 由于有一定的等离子 体中带电离子穿过小孔时未被中性化， 偏压电源调节中性粒子束中未被中性 化的离子。

中网板 123 上有非常多的网孔， 离子通过网孔时， 促使离子中和， 提高 中性化效率。 网孔的直径为 0.1-50mm。 优选的， 网孔的直径为 0.1-3mm。

在一定真空条件下， 工艺气体从进气口 111进入反应腔体 102上部后， 在平面螺旋型射频线圏 122上加载射频功率， 通过法拉第屏蔽栅 126, 使工艺 气体在射频电源 121的激发下， 在反应腔体 102上部产生等离子体 131。在等 离子体气氛中产生有离子、 游离基、 分子、 原子等。 正负离子通过加载在上 网板 127上的直流电源 124产生的直流偏压进行加速， 通过中网板 123增加 能量并实现离子中性化， 调节直流偏压的正负电极， 可以使不同极性的离子 中性化。

当中网板 123上加有正的电压时， 反应腔体 102负离子会在电场的作用 下加速向网板运动， 并在运动中增加能量。 当离子运动到石墨网板的小孔中 时， 会与孔壁发生碰撞获得电子， 进行电中和， 形成中性粒子束 132。 中性粒 子束对放在载片台 103上的芯片 104进行处理， 实现刻蚀作用。 排气口 112 的抽速（抽速范围在 100-5000 L/s ), 直接影响离子中性化的条件和中性粒子 运动的速度。

根据本发明提供的产生中性粒子束装置及方法 ， 有效解决了等离子体刻 蚀中静电损伤的问题， 减弱了加工过程中产生的辐照损伤， 提高了工艺精度 和器件性能， 可满足集成电路制造中不断精细化低损伤的要 求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式， 但本发明的实施方式并不受上述 实施例的限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下 所作的改变、 修饰、 替代、 组合、 筒化， 均应为等效的置换方式， 都包含在本发明的保护 范围之内。