本發(fā)明涉及半導體，具體涉及一種等離子體處理裝置及其刻蝕方法。

背景技術(shù)：

1、隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，對數(shù)據(jù)存儲的需求呈現(xiàn)幾何數(shù)量級的增長。為滿足這一需求，存儲芯片的技術(shù)在samsung、hynix、micron、toshiba等大廠的推動下由2d?nand轉(zhuǎn)型為存儲密度更高、但結(jié)構(gòu)更為復雜的3dnand。3d?nand由多層堆棧形成，隨著器件集成度的日益提高，3d?nand的堆棧層數(shù)也隨之增加，作為字線和觸點的特征區(qū)即凹陷結(jié)構(gòu)的深度亦日益增加。目前3d?nand主流的堆棧層數(shù)為128層，其對應(yīng)的凹陷結(jié)構(gòu)具有很高的深寬比(har)，高深寬比設(shè)計的凹陷結(jié)構(gòu)可以突破平面上的容量限制，但也大大增加了蝕刻凹陷結(jié)構(gòu)的困難程度，在工藝和設(shè)備方面均帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2、眾所周知，正常的一個基片從硅片到最后的封裝需要上千道工藝流程，多重工藝流程在處理過程中產(chǎn)生了不可避免的復雜性。其中，在基片上刻蝕的凹陷結(jié)構(gòu)為多重工藝流程的基礎(chǔ)，凹陷結(jié)構(gòu)的刻蝕質(zhì)量對后續(xù)的自對準多重圖案成品器件的質(zhì)量至關(guān)重要。但是現(xiàn)有的凹陷結(jié)構(gòu)的刻蝕仍面臨諸多問題，例如隨著凹陷結(jié)構(gòu)深寬比的增加，刻蝕所需的峰值功率越來越高，使得腔室內(nèi)部防擊穿設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)越來越大，另外隨著刻蝕深度的加深，凹陷結(jié)構(gòu)的加工效果難以保證。在實際應(yīng)用中，多種因素都會影響著凹陷結(jié)構(gòu)的刻蝕，進而影響后續(xù)多重圖案成品器件的形成，降低器件生產(chǎn)良品率，影響集成電路的產(chǎn)量與制備規(guī)模等。因此，需要對現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)方式進行改進。

3、可以理解的是，上述陳述僅提供與本發(fā)明有關(guān)的背景技術(shù)，而并不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于前述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體處理裝置及其刻蝕方法，該等離子體處理裝置在特定時刻通過磁場元件調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域中的帶電粒子的分布和運動方向，可實現(xiàn)對工藝過程的精確控制，該裝置不僅可約束入射離子的散射，提高進入凹陷結(jié)構(gòu)的離子的準直性，在同等功率強度的情況下可提升刻蝕凹陷結(jié)構(gòu)的能力，其還可以增加對工藝氣體的解離能力，從而增加在凹陷結(jié)構(gòu)的電荷中和能力，有效地控制微觀過程中深孔底部的正離子殘留，以便后續(xù)工藝的推進，有助于使形成的凹陷結(jié)構(gòu)具有更好的垂直截面和底部圓度，進而獲得理想的刻蝕形貌。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種等離子體處理裝置，其包含一真空反應(yīng)腔，所述真空反應(yīng)腔內(nèi)包含：

4、下電極，其包含用于承載基片的承載面；

5、上電極，其與所述下電極相對設(shè)置，所述上電極具有向腔內(nèi)引入工藝氣體的氣體噴淋頭，所述上電極與所述下電極之間形成反應(yīng)區(qū)域；

6、磁場元件，其環(huán)繞所述反應(yīng)區(qū)域設(shè)置，所述磁場元件被配置為產(chǎn)生磁場以調(diào)節(jié)所述反應(yīng)區(qū)域中的帶電粒子，其中，所述磁場包含垂直于所述承載面的磁場和傾斜于所述氣體噴淋頭的下表面的發(fā)散性磁場。

7、可選的，所述磁場元件包含：

8、第一磁場元件，其圍繞所述反應(yīng)區(qū)域的下部，可以產(chǎn)生垂直于所述承載面的磁場；

9、第二磁場元件，其圍繞所述反應(yīng)區(qū)域的上部，可以產(chǎn)生傾斜于所述氣體噴淋頭的下表面的發(fā)散性磁場。

10、可選的，所述第一磁場元件包括多個沿豎直排列的具有相同內(nèi)徑的線圈，所述第二磁場元件包括多個沿豎直方向排列的且內(nèi)徑由下到上逐漸增大的線圈。

11、可選的，所述第二磁場元件的豎向截面中，多個線圈的排列方向與豎直線之間有夾角α，所述夾角α的范圍為0°<α<90°。

12、可選的，還包含：

13、控制器，其與所述第一磁場元件和所述第二磁場元件連接，所述控制器向所述第一磁場元件和第二磁場元件中通入脈沖電流，可使所述第一磁場元件和所述第二磁場元件的電流的高電位交替變化。

14、可選的，所述第一磁場元件和第二磁場元件中具有脈沖電流，所述第一磁場元件包含內(nèi)環(huán)線圈和外環(huán)線圈，所述內(nèi)環(huán)線圈的內(nèi)徑小于外環(huán)線圈的內(nèi)徑，所述外環(huán)線圈的電流的高電位與所述第二磁場元件的電流的高電位同步變化，所述內(nèi)環(huán)線圈的電流的高電位與所述第二磁場元件的電流的高電位交替變化。

15、可選的，還包含：

16、升降環(huán)，其包圍所述反應(yīng)區(qū)域，所述磁場元件設(shè)置在所述升降環(huán)內(nèi)。

17、可選的，還包含：

18、偏置射頻電源，其用于向腔內(nèi)施加偏置射頻功率；

19、源射頻電源，其用于向腔內(nèi)施加源射頻功率；

20、所述偏置射頻電源、第一磁場元件中的電流和第二磁場元件中的電流為脈沖模式，所述第一磁場元件中的電流的高電位與所述偏置射頻電源輸出的電流的高電位同步變化，所述第二磁場元件中的電流的高電位與所述偏置射頻電源輸出的電流的高電位交替變化。

21、可選的，一種前述的等離子體處理裝置的刻蝕方法，所述方法包含：

22、向真空反應(yīng)腔中通入所需的工藝氣體；

23、執(zhí)行刻蝕過程，其包括：向腔內(nèi)施加脈沖模式的源射頻形成等離子體，施加脈沖模式的偏置射頻加速帶電粒子向基片運動，通過磁場元件調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域中的帶電粒子分布和運動方向；

24、其中，刻蝕過程包含多個刻蝕周期，所述刻蝕周期包含：

25、第一刻蝕階段：所述源射頻和偏置射頻的功率處于高電位，對基片進行刻蝕；

26、第二刻蝕階段：所述源射頻和偏置射頻的功率處于低電位，中和基片上所帶電荷。

27、可選的，所述磁場元件包含：

28、第一磁場元件，其用于產(chǎn)生垂直于所述承載面的磁場；

29、第二磁場元件，其用于產(chǎn)生傾斜于所述氣體噴淋頭的下表面的發(fā)散性磁場；

30、刻蝕過程中，向所述第一磁場元件和第二磁場元件通入脈沖電流。

31、可選的，所述第一刻蝕階段中，向所述第一磁場元件通入處于高電位的電流。

32、可選的，所述第一磁場元件中的電流處于高電位時的電流值范圍為：大于0a且小于或等于200a。

33、可選的，所述第二刻蝕階段中，向第二磁場元件通入處于高電位的電流。

34、可選的，所述第二磁場元件中的電流處于高電位時的電流值范圍為：大于0a且小于或等于200a。

35、可選的，所述第一刻蝕階段中，向所述第二磁場元件通入處于低電位的電流。

36、可選的，所述第二磁場元件中的電流處于低電位時的電流值范圍為：大于或等于0a且小于200a。

37、可選的，所述第二刻蝕階段中，向所述第一磁場元件通入處于低電位的電流。

38、可選的，所述第一磁場元件中的電流處于低電位時的電流值范圍為：大于或等于0a且小于200a。

39、可選的，在所述第二刻蝕階段，所述第一磁場元件中的電流處于高電位。

40、可選的，同一刻蝕周期內(nèi)，第二刻蝕階段的時間長于第一刻蝕階段的時間。

41、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

42、本發(fā)明的一種等離子體處理裝置及其刻蝕方法中，該等離子體處理裝置包含的磁場元件可產(chǎn)生垂直于基片的磁場和傾斜于氣體噴淋頭下表面的發(fā)散性磁場，在特定時刻通過磁場元件提供的特定磁場可調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域中的帶電粒子的分布和運動方向，實現(xiàn)對工藝過程的精確控制。該裝置不僅可約束入射離子的散射，提高進入凹陷結(jié)構(gòu)的離子的準直性，以在不提高功率峰值的情況下提升刻蝕高深寬比結(jié)構(gòu)的能力，其還可以增加對工藝氣體的解離能力，從而增加在凹陷結(jié)構(gòu)的電荷中和能力。