本發(fā)明涉及帶電粒子源領(lǐng)域，包括用于直接蝕刻和沉積的等離子體源、用于離子射束沉積和蝕刻的寬束離子源以及用于表面改性的電子源。

背景技術(shù)：

1、圖1示出離子射束蝕刻（ibe）系統(tǒng)。在ibe工藝中，將晶片180放置在離子源105的前面。晶片180的至少一個(gè)表面可以暴露于射束130。離子源105可以包括等離子體室110和離子引出柵格系統(tǒng)150。離子引出柵格系統(tǒng)150包括多個(gè)導(dǎo)電板，在該多個(gè)導(dǎo)電板中具有從板到板對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)孔。柵格系統(tǒng)150引出并幫助準(zhǔn)直從板的每個(gè)孔出來(lái)的離子小射束，并形成基本上準(zhǔn)直的離子射束130。等離子體源中的等離子體可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的方法產(chǎn)生，包括直流（dc）和射頻（rf）感應(yīng)耦合等離子體（icp）線圈160。從離子源105引出的離子的能量由施加到柵格系統(tǒng)150的電壓限定。

2、電子源230可以放置在離子引出柵格系統(tǒng)150與晶片載物臺(tái)之間，以防止撞擊離子在晶片上的電荷損傷。晶片180放置在晶片載物臺(tái)140上。載物臺(tái)140可以使晶片圍繞中心軸線220旋轉(zhuǎn)。在蝕刻工藝的至少一部分中，載物臺(tái)140可以使晶片180相對(duì)于離子射束130傾斜。通過(guò)傾斜晶片180，來(lái)自射束130的離子可以相對(duì)于晶片表面以任何角度被引導(dǎo)?？梢杂胕be工藝蝕刻任何固體材料?？梢栽诰d物臺(tái)140上規(guī)定，在蝕刻工藝期間冷卻晶片180，以防止對(duì)晶片180上的裝置的熱損傷。晶片180也可以被加熱到特定溫度以增強(qiáng)離子射束蝕刻工藝。

3、典型的晶片180可以包括許多裝置，并且可以用光致抗蝕劑掩?；蚱渌愋偷难谀８采w?？梢岳秒x子射束曝光來(lái)處理裝置，以蝕刻晶片180上的裝置的所需形狀。裝置的期望形狀可以通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些工藝參數(shù)例如是：蝕刻期間的晶片傾斜角，蝕刻持續(xù)時(shí)間，射束能量，射束電流，光致抗蝕劑掩模側(cè)壁角度，晶片溫度等。當(dāng)裝置由多層材料制成并且通常需要在預(yù)定層處的精確的蝕刻端點(diǎn)時(shí)，端點(diǎn)檢測(cè)器240可以放置在晶片180的視線中。

4、預(yù)期被蝕刻的晶片180上的裝置示出類似的形狀（例如，側(cè)壁輪廓等）。然而，根據(jù)裝置在晶片180上的位置，裝置可以示出不同的形狀。特定類型的形狀差異的一個(gè)示例被稱為內(nèi)部不對(duì)稱性和外部不對(duì)稱性。圖2a至圖2c示出了在離子射束蝕刻之后裝置的內(nèi)部（ib）側(cè)191和裝置的外部（ob）側(cè)192的不對(duì)稱性的示意性表示。不對(duì)稱性可以被量化為在一側(cè)α上與相對(duì)側(cè)β的側(cè)壁角度差。圖2a示出了對(duì)稱蝕刻。圖2b和圖2c示出了不對(duì)稱蝕刻。

5、在離子射束蝕刻中裝置的ib側(cè)191及ob側(cè)192的不對(duì)稱性通常與晶片180的傾斜具有特定關(guān)系。該關(guān)系在圖3a至圖3b中示出。圖3a是被蝕刻的晶片180的俯視圖。傾斜軸線沿著晶片的對(duì)角線延伸，如關(guān)于晶片俯視圖所示出的。在圖3a中，晶片180被從垂直于紙面的方向撞擊到晶片180上的離子射束蝕刻。圖3b是圖3a的沿著垂直于傾斜軸線的晶片對(duì)角線的截面圖。在圖3b中，晶片的橫截面、傾斜軸線的方向沿著晶片的中部延伸，并且垂直于紙的平面。在朝向晶片180的頂部和底部定位的裝置上可以看到裝置的ib側(cè)191和裝置的ob側(cè)192之間的不對(duì)稱性。裝置離傾斜軸線越遠(yuǎn)，該不對(duì)稱性變得越明顯，并且隨著傾斜角增加，例如，晶片180越進(jìn)一步遠(yuǎn)離入射束的法向入射角傾斜。

6、在理想的離子源和柵格系統(tǒng)中，所有小射束將是完全準(zhǔn)直的，離子不會(huì)從預(yù)期方向發(fā)散。在這樣的系統(tǒng)中，在晶片180上蝕刻的所有特征將是完全對(duì)稱的。實(shí)際的離子射束蝕刻系統(tǒng)具有非零射束發(fā)散。

7、實(shí)際上，離子源產(chǎn)生離子射束，該離子射束是具有有限非零射束發(fā)散的小射束的集合，如圖4所示。小射束發(fā)散131如圖中所示。該小射束發(fā)散的結(jié)果是，隨著晶片傾斜遠(yuǎn)離法向射束入射，在晶片180的靠近離子源的一側(cè)將有更強(qiáng)烈的蝕刻，并且在晶片180的遠(yuǎn)離離子源的一側(cè)上將具有較不強(qiáng)烈的蝕刻。通過(guò)使晶片180圍繞軸線220旋轉(zhuǎn)，可以使晶片180的無(wú)特征區(qū)域中的蝕刻深度更均勻。然而，晶片180上的裝置通常由三維特征而非平坦表面制成。在晶片180上的三維特征上，晶片180遠(yuǎn)離法向射束入射的傾斜并結(jié)合射束發(fā)散的效果在于，晶片180上的裝置的內(nèi)部側(cè)191將經(jīng)歷與裝置的外部側(cè)192不同的射束曝光量。當(dāng)裝置的位置遠(yuǎn)離晶片180的傾斜軸線時(shí)，且隨著傾斜角遠(yuǎn)離法向射束入射而增加，此內(nèi)部側(cè)不對(duì)稱性及外部側(cè)不對(duì)稱性變得更顯著。

8、跨越射束平移（例如，掃描）晶片180可以解決該裝置的內(nèi)部側(cè)191與該裝置的外部側(cè)192之間的不對(duì)稱性。在圖5中，雙端箭頭550標(biāo)記的區(qū)域是晶片的發(fā)生離子射束暴露的區(qū)域。晶片平移的單個(gè)實(shí)例是，在晶片的所有區(qū)域都在550所示區(qū)域之外的任何點(diǎn)處開(kāi)始平移，將晶片穿過(guò)由550表示的區(qū)域的平移路徑視為一次掃描。在圖7中，通過(guò)引入物理射束塊171和172來(lái)限定發(fā)生離子射束暴露的區(qū)域550。

9、在一些實(shí)施例中，晶片180在平移期間的路徑被定義為掃描路徑。對(duì)于至少一次掃描，掃描路徑可以在與傾斜晶片表面的平面平行（或幾乎平行）的平面內(nèi)。對(duì)于至少一次掃描，晶片平移的掃描路徑可以是線性的。對(duì)于至少一次掃描，晶片平移的路徑可以是非線性的（例如，彎曲的）。對(duì)于至少一次掃描，掃描路徑可以平行于傾斜晶片180。對(duì)于至少一次掃描，晶片傾斜可以在掃描路徑期間是恒定的。對(duì)于至少一次掃描，晶片傾斜可以沿著掃描的路徑變化。對(duì)于至少一次掃描，掃描路徑可以在掃描中在至少一個(gè)點(diǎn)期間與晶片180平行。對(duì)于至少一次掃描，掃描路徑可以在掃描期間在所有點(diǎn)處與晶片180平行。對(duì)于至少一次掃描，掃描路徑可以在與晶片180不同的平面中。對(duì)于所有掃描，掃描路徑可以在與傾斜晶片表面的平面平行（或幾乎平行）的平面內(nèi)。對(duì)于所有掃描，晶片平移的掃描路徑可以是線性的。對(duì)于所有掃描，晶片平移的路徑可以是非線性的（例如，彎曲的）。對(duì)于所有掃描，掃描路徑可以平行于傾斜的晶片180。對(duì)于所有掃描，晶片傾斜可以在掃描路徑期間是恒定的。對(duì)于所有掃描，晶片傾斜可以沿著掃描路徑變化。對(duì)于所有掃描，掃描路徑可以在掃描中在至少一個(gè)點(diǎn)期間與晶片180平行。對(duì)于所有掃描，掃描路徑可以在掃描期間在所有點(diǎn)處與晶片180平行。對(duì)于所有掃描，掃描路徑可以在與晶片180不同的平面中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)實(shí)施例，本公開(kāi)涉及在離子射束蝕刻工藝中使用不對(duì)稱掃描速度，來(lái)校正晶片上的裝置結(jié)構(gòu)的內(nèi)部側(cè)和外部側(cè)之間的蝕刻的不對(duì)稱性，同時(shí)保持整個(gè)晶片上的蝕刻的總體均勻性。

2、根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明涉及在離子射束蝕刻工藝中使用不對(duì)稱掃描速度，以在晶片上的裝置的內(nèi)部側(cè)與外部側(cè)之間產(chǎn)生蝕刻的夸大不對(duì)稱性，同時(shí)維持整個(gè)晶片上的蝕刻的總體均勻性。

3、根據(jù)另一實(shí)施例，本公開(kāi)涉及使用對(duì)稱速度掃描，即使在離子射束系統(tǒng)配置有小離子源和小柵格時(shí)，也能控制內(nèi)部側(cè)和外部側(cè)的不對(duì)稱性。在沒(méi)有不對(duì)稱速度掃描的情況下，離子源和柵格的橫向尺寸將需要大于晶片直徑之和，即投射在掃描平面上的小射束發(fā)散的兩倍，并且離子射束密度將需要在橫向尺寸上高度均勻。

4、根據(jù)另一實(shí)施例，本公開(kāi)涉及使用不對(duì)稱速度掃描與對(duì)稱速度掃描相結(jié)合，來(lái)解決內(nèi)部側(cè)和外部側(cè)不對(duì)稱性以及晶片蝕刻均勻性，其中完成蝕刻工藝所需的掃描次數(shù)可以是單次掃描或多次掃描。

5、根據(jù)另一實(shí)施例，本公開(kāi)涉及一種工藝，其中掃描運(yùn)動(dòng)可以是晶片中心在離子射束上的直線線性運(yùn)動(dòng)，或者可以包括與直線的微小偏差，諸如晶片中心跨離子射束的彎曲運(yùn)動(dòng)路徑。

6、根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明涉及晶片的不對(duì)稱速度掃描運(yùn)動(dòng)的替代方案，其中當(dāng)晶片在離子射束上移動(dòng)時(shí)，離子射束電流或離子射束電壓被調(diào)制。當(dāng)晶片中心在掃描的遠(yuǎn)側(cè)上掃描超過(guò)離子源的中間平面時(shí)，晶片可能會(huì)暴露于較大射束電流或較高射束電壓。

7、根據(jù)另一實(shí)施例，本公開(kāi)涉及一種通過(guò)調(diào)制掃描路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的不對(duì)稱速度分布掃描的替代方案，使得在晶片已經(jīng)穿過(guò)離子源的中間平面之后，晶片在掃描的遠(yuǎn)側(cè)上花費(fèi)更多時(shí)間暴露于離子射束。

8、根據(jù)另一實(shí)施例，本公開(kāi)涉及一種通過(guò)相對(duì)于離子源和柵格的中間平面以不對(duì)稱的方式放置射束塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的跨離子射束對(duì)晶片的不對(duì)稱速度掃描的替代方案，使得即使在掃描的對(duì)稱速度分布的情況下，晶片在掃描的遠(yuǎn)側(cè)上也會(huì)花費(fèi)更多時(shí)間暴露于離子射束。

9、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種在晶片蝕刻工藝期間校正不對(duì)稱性的方法，其中該方法包括：從等離子體源產(chǎn)生等離子體，該等離子體源包括等離子體室和離子引出柵格系統(tǒng)，該離子引出柵格系統(tǒng)被配置為從該等離子體產(chǎn)生離子射束，該離子射束具有中心軸線；將晶片支撐在載物臺(tái)上；沿著掃描路徑相對(duì)于離子射束掃描晶片；以及根據(jù)該晶片的位置修改所施加的射束通量。

10、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面，提供一種在晶片蝕刻工藝期間校正不對(duì)稱性的方法，其中該方法包括：從等離子體源產(chǎn)生等離子體，該等離子體源包括等離子體室及離子引出柵格系統(tǒng)，該離子引出柵格系統(tǒng)被配置為從該等離子體產(chǎn)生離子射束，該離子射束具有中心軸線；將晶片支撐在載物臺(tái)上，包括以下各者中的至少一者：在蝕刻工藝的至少一部分期間，使載物臺(tái)圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)并相對(duì)于離子射束傾斜該載物臺(tái)；根據(jù)掃描速度函數(shù)沿著掃描路徑相對(duì)于離子射束掃描晶片；以及在該晶片沿著掃描路徑行進(jìn)時(shí)通過(guò)改變掃描速度函數(shù)，而根據(jù)晶片的位置修改所施加的射束通量。

11、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面，提供一種在晶片蝕刻工藝期間校正不對(duì)稱性的方法，其中該方法包括：從等離子體源產(chǎn)生等離子體，該等離子體源包括等離子體室和離子引出柵格系統(tǒng)，該離子引出柵格系統(tǒng)被配置為從等離子體產(chǎn)生離子射束，該離子射束具有中心軸線；在載物臺(tái)上支撐晶片；沿著掃描路徑相對(duì)于該離子射束掃描該晶片，該掃描路徑包括根據(jù)掃出速度函數(shù)從該離子射束的第一端到該離子射束的第二端的掃出路徑以及根據(jù)回掃速度函數(shù)從該離子射束的第二端到該離子射束的第一端的回掃路徑，其中該掃出速度函數(shù)和該回掃速度函數(shù)中的一者隨時(shí)間變化，并且根據(jù)該晶片的位置修改所施加的射束通量。

12、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面，提供一種在晶片沉積工藝期間校正不對(duì)稱性的方法，其中該方法包括：從等離子體源產(chǎn)生等離子體，該等離子體源包括等離子體室和離子引出柵格系統(tǒng)，該離子引出柵格系統(tǒng)被配置為從等離子體產(chǎn)生離子射束，該離子射束具有中心軸線；將晶片支撐在載物臺(tái)上；沿著掃描路徑相對(duì)于該離子射束掃描晶片；以及根據(jù)晶片的位置修改所施加的射束通量。

13、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面，在具有真空腔室、載物臺(tái)上的晶片、靶材料、離子射束源的離子射束濺射系統(tǒng)中，在所述離子射束濺射系統(tǒng)中在所述晶片上沉積均勻?yàn)R射材料層的方法，包括以下步驟：從離子射束源產(chǎn)生離子；將所產(chǎn)生的離子引導(dǎo)到靶材料上，由此靶材料的一部分作為沉積羽流的一部分朝向所述晶片濺射；在沉積區(qū)內(nèi)將晶片暴露于沉積羽流；以及沿著相對(duì)于該沉積羽流的掃描路徑跨越該沉積區(qū)掃描晶片，其中晶片的掃描速度隨著晶片沿著掃描路徑行進(jìn)而改變，其中掃描速度隨著晶片暴露于沉積羽流的面積減小而減小。

14、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一方面，在具有真空腔室、載物臺(tái)上的晶片、靶材料、離子射束源的離子射束濺射系統(tǒng)中，在所述離子射束濺射系統(tǒng)中在所述晶片上沉積均勻材料層的方法，包括以下步驟：從離子射束源產(chǎn)生離子；將所產(chǎn)生的離子引導(dǎo)到靶材料上，由此靶材料的一部分作為沉積羽流的一部分朝向所述晶片濺射；在沉積區(qū)內(nèi)將該晶片暴露于沉積羽流；以及根據(jù)掃描速度函數(shù)沿著相對(duì)于沉積羽流的掃描路徑跨越該沉積區(qū)掃描晶片，其中晶片的掃描速度隨著晶片沿著該掃描路徑行進(jìn)而改變，其中掃描速度隨著晶片暴露于該沉積羽流的面積減小而減小。

15、本公開(kāi)的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中顯而易見(jiàn)，或者可以通過(guò)實(shí)踐本文公開(kāi)的原理來(lái)學(xué)習(xí)。本公開(kāi)的特征和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)在所附權(quán)利要求中特別指出的器械和組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。本公開(kāi)的這些特征和其它特征將從以下描述和所附權(quán)利要求變得更加顯而易見(jiàn)，或者可以通過(guò)實(shí)踐本文闡述的原理來(lái)學(xué)習(xí)。