CN111566793A - 各向异性图案蚀刻和处理的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

讨论了提供各向异性离子束以蚀刻和处理衬底的方法和设备。在一个实施方案中，一种用于处理衬底的系统包括室、卡盘组件、离子源和栅格系统。离子源包括连接室和离子源两者的栅格系统，并包括多个孔，通过这些孔从离子源提取离子以形成离子束。多个孔的尺寸沿轴变化，使得离子束的离子密度也沿轴变化。多个孔的密度沿轴变化，使得离子束的离子密度也沿轴变化。在一些实施方案中，可单独限定子束或多个子束的能量以调整束能量密度。

Description

各向异性图案蚀刻和处理的方法和设备
技术领域
本发明实施方案涉及用于改善在半导体制造室上的蚀刻的方法、系统和程序，并且更具体地涉及用于在高倾斜角蚀刻处理中改善离子束蚀刻均匀性的方法、系统和计算机程序。
背景技术
在半导体制造中，通常重复进行蚀刻处理。如本领域技术人员所公知的，存在两种类型的蚀刻处理：湿蚀刻和干蚀刻。干蚀刻的一种类型是使用感应耦合等离子体(ICP)蚀刻设备进行的等离子体蚀刻。
等离子体包含各种类型的自由基以及正离子和负离子。各种自由基、正离子和负离子的化学反应用于蚀刻衬底的特征、表面和材料。
期望的是对于相对于离子束的方向高度倾斜的衬底进行均匀的离子束蚀刻。在这种情况下，出现了实施方案。
发明内容
提出了用于控制入射到衬底上的离子束的离子束密度的梯度的方法、设备、系统和计算机程序。应当理解，可以以多种方式来实现本发明实施方案，所述方式例如方法、设备、系统、装置或计算机可读介质上的计算机程序。下面描述若干实施方案。
在一个实施方案中，一种用于处理衬底的系统包括室、卡盘组件、离子源和栅格系统。卡盘组件包括衬底支撑件、用于使衬底支撑件倾斜的倾斜组件以及用于使衬底支撑件旋转的旋转组件。离子源朝向衬底支撑件定向地定位，并且被配置为在激励等离子体时产生离子。栅格系统与室和离子源两者都连接，并包括多个孔，通过这些孔从离子源提取离子以形成离子束。多个孔的尺寸沿轴变化，使得离子束的离子密度也沿轴变化。
在一个实施方案中，一种用于处理衬底的系统包括室、卡盘组件、离子源和栅格系统。卡盘组件包括衬底支撑件、用于使衬底支撑件倾斜的倾斜组件以及用于使衬底支撑件旋转的旋转组件。离子源朝向衬底支撑件定向地定位，并且被配置为在激励等离子体时产生离子。栅格系统与室和离子源两者都连接，并包括多个孔，通过这些孔从离子源提取离子以形成离子束。多个孔的密度沿轴变化，使得离子束的离子密度也沿轴变化。
在一个实施方案中，一种用于处理衬底的系统包括室、卡盘组件、离子源和栅格系统。卡盘组件包括衬底支撑件、用于使衬底支撑件倾斜的倾斜组件以及用于使衬底支撑件旋转的旋转组件。离子源朝向衬底支撑件定向地定位，并且被配置为在激励等离子体时产生离子。栅格系统与室和离子源两者都连接，并且包括孔阵列，孔阵列用于从离子源中提取离子并且用于形成离子束。栅格系统被定位成使得离子束朝向衬底支撑件被引导到室内。栅格系统由y轴竖直限定，并且由x轴水平限定。栅格系统可以是平坦的。此外，栅格系统由多个部分限定，所述多个部分的电压能单独限定或单独受控。所产生的离子束相对于其束横截面具有能量密度，该能量密度由栅格系统的多个部分的各自的电压限定。结果，预期该实施方案能够通过单独控制多个部分的各自的电压来相对于束横截面限定任何数量的能量密度梯度。
通过结合附图的以下详细描述，其他方面将变得显而易见。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解实施方案。
图1A是示出根据一个实施方案的用于蚀刻操作的等离子体处理系统的示意性横截面图。
图1B示出了根据一个实施方案的在操作期间的室。
图2示出了根据一个实施方案的被配置用于进行离子束蚀刻的衬底w的各种特征。
图3示出了根据一个实施方案的在旋转180°之前和之后的衬底w。
图4A和4B示出了根据一个实施方案的利用各向同性离子束对高度倾斜的衬底进行离子束蚀刻的示意图。
图5A和5B示出了根据一个实施方案的使用各向异性离子束对高度倾斜的衬底进行离子束蚀刻的示意图。
图6示出了根据一个实施方案的可以与本文所讨论的各种实施方案一起使用的栅格系统的剖视图。
图7A-7C示出了由具有不同提取孔密度的部分所限定的栅格系统的实施方案，从而使得能够产生在整个轴上具有离子密度梯度的各向异性离子束。
图8A-8C示出了由具有不同提取孔尺寸的部分限定的栅格系统的实施方案，其使得能够产生在整个轴上具有离子密度梯度的各向异性离子束。
图9A-9D示出了由被施加有不同电压的部分所限定的栅格系统的实施方案，所述栅格系统使得能够产生在一个或多个轴上具有离子密度梯度的各向异性离子束。
图10示出了具有截面磁场的感应耦合等离子体离子源的附加实施方案，该截面磁场可用于产生具有离子密度梯度的各向异性离子束。
图11A和11B示出了利用离子源通过离子束蚀刻对衬底进行处理的方法的总体流程，该离子源具有可针对电压局部控制的截面栅格。
具体实施方式
实施方案提供各向异性离子束，其用于离子束蚀刻或铣削或溅射衬底。在一些实施方案中，各向异性离子束可用于蚀刻倾斜的衬底。离子束蚀刻期间的高衬底倾斜度使得能进行侧壁图案蚀刻以及抑制竖直蚀刻。例如，在高倾斜离子束蚀刻(IBE)配置中，因为使蚀刻角度更多地朝向水平方向(例如，侧壁)并且在竖直方向(例如图案的高度)较少，所以可以抑制对沉积在衬底顶部上的光致抗蚀剂的蚀刻。
在一些实施方案中，衬底可以相对于用于竖直蚀刻的衬底角度倾斜10-89°。即，可以使衬底倾斜，使得与衬底的平面正交的轴相对于离子束的方向成10-89°的角度。在离子束蚀刻期间的高倾斜配置下，衬底可能经历在衬底上的不同位置处的不同的离子密度和/或能量密度。衬底的更靠近感应耦合等离子体(ICP)源倾斜的区域比远离ICP源倾斜的区域会经历较高的离子密度。
通常，由于离子束的发散，因此离子束的离子密度(和能量密度)随着距ICP源的距离增大而减小。例如，使用栅格从ICP源中提取的离子不会遵循完全平行的轨迹。这导致离子束发散。而且，由栅格从等离子体源中提取的(正)离子由于其相似的电荷而趋向于受到排斥。这也导致离子束发散。
由于离子束的这种发散，倾斜的衬底在离子束蚀刻过程中的在距离上更靠近ICP源倾斜的区域将比远离ICP离子源倾斜的区域经历较高的能量密度。这在蚀刻中产生“位置偏差”，其中，衬底的更靠近ICP源倾斜的区域由于较高的离子束能量密度(例如，离子密度和/或离子能量)而具有较高的蚀刻速率。
在一些实施方案中，可以旋转衬底以补偿由于蚀刻的位置偏差引起的蚀刻速率的非均匀性。然而，即使旋转时，蚀刻速率的某些不对称也可能发生。例如，即使当衬底连续旋转时，面对衬底中心的侧壁(例如，竖直表面)也将始终经历较小的离子束能量密度。相反，即使当旋转衬底时，面对衬底的周边或外周的侧壁也将始终经历较大的离子束能量密度。结果，蚀刻速率的不对称将存在，具体取决于图案的给定侧壁是面对衬底的中心还是周边。侧壁蚀刻速率的这种不对称性可以被称为“方向性偏差”，其是面对周边或外周的侧壁的偏差。尽管方向性偏差即使让衬底旋转(例如，对于面对周边的侧壁的蚀刻偏差)是明显的，但是，旋转可以控制蚀刻的一些位置偏差。
面对周边的偏差随着远离衬底中心的径向距离变大而更明显。例如，与更靠近衬底中心的区域相比，更径向地远离衬底中心的区域将经历更大的面对周边的偏差。
由于所提供的对离子束密度梯度的改进，因此，本文所构想的实施方案还能够进行一维水平蚀刻，如将在下面进一步详细讨论的。由于多种原因，水平蚀刻(例如，在平坦衬底的x轴和y轴上的蚀刻)是有利的。优点之一包括在不减小沉积在衬底顶部上的光致抗蚀剂或其他掩模层的高度的情况下蚀刻诸如侧壁之类的竖直特征。
例如，在一维蚀刻中，一次仅沿一个轴进行对衬底的蚀刻或铣削。例如，可以首先在-y方向上蚀刻衬底。然后，在将衬底旋转180°之后，然后可以在+y方向上对衬底进行蚀刻。对于一维蚀刻，蚀刻速率的偏差也将是明显的，具体取决于侧壁的方向性。即，面对衬底的中心线(例如，面对线y＝0，其中衬底的平面由中心为(0，0)的x轴和y轴限定)的侧壁与背离中心线(例如，面对线y＝±∞)的侧壁相比，将以较低的速率被蚀刻，即使两个侧壁实际上位于衬底上的相同位置也如此。这是因为在高倾斜应用期间，在面向内倾斜的侧壁(例如，面对y＝0的侧壁)与面向外的侧壁(例如，面对y＝±∞的侧壁)相比，始终在离离子源的更大的距离处被蚀刻。
这里构想的实施方案是用于各向异性离子束构造的，其提供具有沿着离子束的横截面的一个或多个轴限定的可控离子束能量密度梯度的各向异性离子束。如本文所使用的，各向异性离子束是在一个或多个轴上具有不均匀或不均化的能量密度的离子束。设想各向异性离子束将通过在衬底上产生均匀的离子束能量密度或通过产生不均匀的离子束能量密度来实现，以提高整个衬底上离子束刻蚀的均匀性，从而补偿先前处理步骤的非均匀性，或预先调整(preempt)在一个或多个将来的步骤中的预测的非均匀性。
可以通过限定离子束横截面的整个一个或多个轴的离子密度和/或离子能量的梯度来控制设想的离子束能量密度梯度。可以通过使用下面讨论的栅格系统的实施方案来控制离子密度和/或离子能量(在本文中统称为离子束能量密度)的梯度。在高倾斜离子束蚀刻应用下，具有离子束能量密度梯度的所得各向异性离子束能够在整个衬底轴上提供蚀刻速率均匀性。这里构想的实施方案还改善了蚀刻的位置偏差和/或方向性偏差。例如，某些实施方案改善了方向偏置，使得对于在衬底连续旋转以及在衬底没有连续旋转下的离子束蚀刻，在面对衬底的中心的侧壁和面对衬底的周边的侧壁之间的蚀刻速率的对称性更大。
对于一维蚀刻(衬底不连续旋转，而是周期性旋转180°)，此处构想的实施方案相对于面向内的侧壁改善了面向外的侧壁的蚀刻偏差。换句话说，这里构想的各向异性离子束的实施方案可以改善在衬底连续旋转下的离子束蚀刻应用以及在衬底没有连续旋转下的一维蚀刻的应用两者。
预期离子束的各向异性可以通过以下方式来实现：控制随ICP源的栅格的y轴(或任意限定的轴)而变化的离子束密度，以产生朝向y轴一端的能量密度较大而朝向另一端的能量密度较小的离子束梯度。在一个实施方案中，梯度使得随着y较不正(less positive)，离子束密度较大(例如，梯度与y轴成反比，或者能量密度随着y坐标的增大而减小)。在该实施方案中，衬底的更靠近ICP源倾斜的区域将经历与远离ICP源倾斜的区域相似的离子束密度。因此，将改善整个衬底的y轴的蚀刻速率的均匀性。而且，由于离子束密度的梯度，面对周边的偏差也将得到改善。
以下实施方案描述了用于控制离子束密度的梯度以对高度倾斜的衬底进行离子束蚀刻的方法、设备、系统和计算机程序。显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或所有的情况下实践本发明实施方案。在其他情况下，没有详细描述众所周知的处理操作，以免不必要地使本发明实施方案不清楚。
图1A是示出根据一个实施方案的用于蚀刻操作的等离子体处理系统的示意性截面图。该系统包括载运衬底112的运输模块110、闸阀和离子束室114。衬底112通过衬底加载154进入室，当衬底进入离子室时衬底112处于水平位置。室包括卡盘组件115和倾斜致动器136。卡盘组件115包括衬底支撑件116。在一些实施方案中，在室内还存在介电窗106(未示出)。衬底支撑件116可以是用于支撑衬底112的静电卡盘。
倾斜致动器136在衬底已经被加载之后使卡盘组件倾斜，以便在衬底处于倾斜位置时执行对衬底的处理。如上所述，可通过倾斜致动器136和卡盘115将衬底倾斜直至接近90°，以相对于离子束的方向对侧壁进行水平蚀刻。即，卡盘115和衬底支撑件116可以从装载位置倾斜近180°。在图1A中还示出了旋转器117，该旋转器可以被实现为使衬底绕其中心旋转。
设施104连接至卡盘组件以向衬底支撑件提供电力，或在操作期间提供液体或气体以冷却衬底。离子源腔134产生用于处理衬底的等离子体。在一些实施方案中，内部法拉第屏蔽件(未示出)设置在离子束室114内部。在一些实施方案中，离子源腔134包括连接至匹配电路102的变压器耦合等离子体(TCP)线圈。
进一步示出了偏置RF发生器120，其可以由一个或多个发生器限定。如果提供了多个发生器，则可以使用不同的频率来实现各种调谐特性。偏置匹配器118耦合在RF发生器120与限定衬底支撑件116的组件的导电板之间。衬底支撑件116还包括静电电极，以使得能够对衬底进行夹持和去夹持。广泛地，可以提供滤波器和直流钳位电源。还可以提供用于将衬底从衬底支撑件116上提起的其他控制系统。
气体源128包括可通过歧管122混合的多个气体源。该气体源包括一种或多种反应物气体(在本文中也称为主气体)和一种或多种调节气体。反应物气体是用于蚀刻的活性气体，并且反应物气体是对衬底进行蚀刻所需的物质的来源。反应物气体的示例包括Cl2、HBr和SF6，但是也可以使用其他反应物气体。应当理解，可以提供多个气体供应源以向室供应不同的气体，以用于各种类型的操作，例如，对衬底的处理操作、无衬底的自动清洁操作以及其他操作。
真空泵130连接到离子束室114，以在操作性等离子体处理期间能够进行真空压力控制和从室中去除气态副产物。阀126设置在排放口124和真空泵130之间，以控制施加到室的真空抽吸量。尽管未示出，但一个或多个真空设备也向离子源腔134提供真空。
离子束室114还将在约0.1mTorr(mT)至约1mTorr(mT)之间的范围内的真空条件下操作。离子源腔134可以在约1mT至约10mT范围内的真空条件下操作，但是可以使用其他规格。尽管没有全部具体示出，但是离子束室114通常在设施安装到洁净室或制造设备中时耦合到设施。设施包括提供处理气体、真空、温度控制和环境颗粒控制的管道装置。
提供了可编程控制器108，以用于控制离子束室114及其相关部件的操作。概括地说，控制器108可以被编程为执行由配方限定的室操作。给定的配方可以指定用于操作的各种参数，例如对TCP线圈施加的功率、进入室的气体流量以及施加的真空。应当理解，定时、持续时间、幅值或任何其他可调参数或可控特征可以由配方限定，并且可以由控制器执行以控制离子束室114及其相关部件的操作。另外，一系列配方可以被编程到控制器108中。
图1B示出了根据一个实施方案的在操作期间的室。在一实施方案中，衬底112被加载到衬底支撑件116中，并且在衬底被加载之后，位置致动器将衬底支撑件116旋转100°-179°，以在等离子体被点燃之前将衬底支撑件116和衬底112置于倾斜位置。倾斜位置由角度θ限定，该角度可能在10°到接近90°之间。在一些实施方案中，倾斜角θ为约85°。离子源腔134在竖直方向上设置在室的侧面。
图2示出了可用于高倾斜离子束蚀刻处理的衬底200的各种特征。虽然衬底200被示为圆形晶片，但是其他形状与这里提供的方法和系统兼容。衬底200由x轴和y轴限定，其中衬底200的中心202被限定在衬底轴的x＝0和y＝0处。除了衬底轴之外，还限定了衬底200的平面的x轴和y轴。当衬底处于“默认”方位时，衬底200的y轴与平面的y轴的方向相同。衬底200的这种方位因此可以被称为默认方位，或者y＝0°时的方位。当衬底200绕其中心旋转180°时，可以认为衬底200处于旋转方位，或者衬底200的y轴相对于衬底200所在平面的y轴为180°。也就是说，该旋转方位处于y＝-180°或y＝+180°时的位置。
衬底包括“顶部”和“底部”以供参考。顶部206是指与衬底200的坐标相关联的在极坐标中为(φ＝0，r＝r)的点或区域，而衬底208的底部208与坐标(φ＝180°，r＝r)相关。衬底200的另外的特征包括半径210和周边204。半径210可以在约20mm至约1000mm之间，或者在约100mm至约250mm之间的任何位置。
图2示出了衬底200，其包括第一图案201和第二图案203。第一图案201也被示出为具有面对中心的边缘201a和面对周边的边缘201b。如本文所使用的，边缘可以指的是由竖直蚀刻导致的侧壁或与衬底200的平面不平行的任何表面。第二图案203也被示出为具有面对中心的边缘203a和面对周边的边缘203b。图2还示出了衬底200的剖视图。
图3示出了在旋转180°之前和之后的衬底w。在非旋转方位中，衬底的Y轴与平面的二维空间的y轴共线(Y＝0°)。另外，在非旋转位置，在平面的二维空间内，衬底顶部206的坐标为(0，+r)，且衬底底部的坐标为(0，-r)。
在经旋转的方位，衬底绕其中心旋转180°，以使衬底的Y轴指向平面的二维空间的-y方向(Y＝180°)。另外，一旦旋转衬底，则衬底顶部与平面的二维空间内的坐标(0，-r)相关联，并且衬底底部与平面的二维空间内的坐标(0，+r)相关联。
图4示出了根据一个实施方案的在高倾斜施加期间对衬底400进行离子束蚀刻处理的图。衬底400通过衬底支撑件402和卡盘406保持在适当位置。卡盘406被示出为具有用于随后的180°旋转的旋转轴404。在所示的实施方案中，衬底400处于非旋转方位，并且在离子束蚀刻步骤期间(例如，在约0.1秒或更短至约100秒或更长之间的任何时间)保持在非旋转方位(例如，Y＝0°)的合适位置。
为了说明性目的，衬底400被示出以约45°的倾斜角θ倾斜。如上所述，可以想到的是，衬底可以倾斜到85°并且甚至超过85°。
图4示出了感应耦合等离子体(ICP)离子源408，其产生等离子体416和用于离子束424的相关离子。ICP离子源408包括由石英或氧化铝等制成的室410、静电屏蔽件412和用于产生RF场的射频(RF)线圈天线414。气体420被馈送到室中并且经受RF线圈天线414的RF场的磁场处理，该磁场激励气体内的电子足以使气体原子电离，从而产生并维持等离子体416。在一些实施方案中，气体420可以包括诸如Ar、Xe、Ne或Kr之类的稀有气体或其他气体。
ICP离子源408还显示为包括栅格418，该栅格418用于从等离子体416提取离子并以限定的能量和方向推动它们以产生离子束424。离子束424被显示为被朝向衬底支撑件402和衬底400引导到离子束室114。栅格418可以包括两个或三个或更多个具有限定的孔图案以及用于产生离子束424的电压的单独的栅格。栅格418的各个孔产生与其他离子子束准直以形成离子束424的单个的离子子束。单个的子束的特征可在于子束电流，该子束电流是指每单位时间通过孔的离子数。单个的子束的特征还在于子束能量密度，子束能量密度是指每单位面积由子束所承载的能量的量。
发散422(未按比例绘制)被显示为与离子束424相关联。如上所述，发散422可描述各个离子轨迹之间和各个子束之间的不完全准直，以及在离子束424内的离子所经受的排斥力。在图4A所示的实施方案中，离子束424是各向同性离子束。即，离子束424在离子束424的横截面的任何方向上的离子束能量密度没有显著变化。离子束424的这种各向同性由指向栅格418外并朝向衬底400的箭头的相等间隔和均匀密度表示。
离子束424被显示为以等于约90°减去倾斜角θ的入射角与衬底400的表面接触。随着倾斜角θ增加到大约85°，如在一些实施方案中可能有的情况，离子束在衬底400上的入射角变得接近约5°。在其他实施方案中，入射角可以接近90°。
同样，由ICP离子源408和栅格418产生的离子束424在离子束横截面上显示为大致各向同性。因此，离子束的各向同性可以通过离子束的各向同性离子密度和离子束的各向同性离子能量密度来限定。然而，由于发散422，衬底400的各个区域经历的离子密度将取决于其距ICP离子源408的距离。例如，更靠近ICP离子源408倾斜的区域401将经历大于远离ICP离子源408倾斜的区域403的离子束能量密度。曲线426示出了衬底400的Y坐标与所经历的离子密度之间的近似关系。随着倾斜角θ增加到更接近90°，朝向区域401(例如，更靠近ICP离子源408的区域)的离子密度偏差甚至更加明显。
由于入射在衬底400上的离子束能量密度不均匀，因此衬底400的不均匀蚀刻速率将出现。例如，区域401的蚀刻速度将大于区域403。
放大视图432和334分别示出了相对于衬底400的区域403和区域401处的水平蚀刻的离子束能量密度的表示。箭头的数量或密度用于表示局部入射在区域401和403处的离子束的能量密度。放大视图432显示远离ICP源408倾斜的区域403中的特征430。特征430被显示为包括面对中心的侧壁430a和面对周边的侧壁430b。放大视图434是针对更靠近ICP源408倾斜的区域401，该区域401具有特征428，该特征428具有面对中心的侧壁428a和面对周边的侧壁428b。
在对衬底400进行的离子束蚀刻期间(无旋转)，由于特征430位于远离ICP源408倾斜的区域403中，因此特征430被显示为经历相对较小的离子束能量密度424b。相比之下，由于特征428在更靠近ICP离子源408倾斜的区域401中，因此特征428被显示为经历相对较大的离子束能量密度424a。还应当注意，在离子束蚀刻期间，在没有旋转衬底400的情况下，在当前不蚀刻不面对ICP离子源408的侧壁的同时蚀刻面对ICP离子源408的侧壁。例如，特征430的面对中心的侧壁430a被蚀刻，而特征428的面对周边的侧壁428b被离子束424蚀刻。在此步骤中，未蚀刻面对周边的侧壁430b和面对中心的侧壁428a，但是可以在旋转衬底400之后，在随后的步骤中对其进行蚀刻。
图4B示出了在衬底已经旋转180°(例如，Y＝180°)之后进行离子束蚀刻期间的图4A的衬底。预期在180°旋转期间，离子束被关闭或被抑制。结果，仅执行在+y和－y方向的蚀刻。在图4B中区域401被显示为远离ICP离子源408倾斜，而在图4A中区域401被显示为更靠近ICP离子源408倾斜。同样地，在图4B中区域403被显示为更靠近ICP离子源408倾斜，而在图4A中区域403被显示为远离ICP离子源408倾斜。结果，区域401的在旋转之前经历了相对较大的离子束能量密度的特征现在在旋转之后经历了较小的离子束能量密度。同样，区域403的在旋转之前经历相对较小的离子束密度的特征现在在旋转之后经历相对较大的离子束密度。
因此，旋转衬底400可以更均匀地分布在具有变化的Y坐标的区域处所经历的离子束能量密度(例如，提高位置偏置蚀刻速率)。例如，通过旋转衬底400，可以使区域401所经历的平均离子束能量密度类似于区域403所经历的平均离子束能量密度。这假定与旋转之前和旋转之后的蚀刻相关联的时间量是大致相同的。
然而，涉及旋转的离子束蚀刻可能未必会改善蚀刻速率的方向性偏差。例如，即使在旋转的情况下，水平蚀刻的平均离子束能量密度(或总离子通量)也存在偏差，这取决于特定的侧壁是否面对衬底400的中心(或衬底的中心线)或特定的侧壁是否面对衬底400的周边(或线y＝±∞)。
例如，放大视图434显示了已旋转到180°方位和0°初始方位的区域401。在0°的方位上(例如，在旋转之前)，特征428在其面对周边的侧壁428b上经历了由较大数量的虚线箭头表示的相对较大的离子束能量密度424a。在旋转之后，特征428在其中心向侧壁428a处经历了由较小数量的实心箭头表示的相对较小的离子能量束密度424b。
放大视图432显示了从先前的180°方位旋转到0°方位的区域401。如图4A所示(例如，在旋转之前)，特征428在其面对中心的侧壁430a上经历了相对较小的离子束能量密度424b(相对较少的虚线箭头)。旋转之后，特征430在其面对周边的侧壁上经历了较大的离子束密度424a(较大数量的实心箭头)。
结果，尽管可以使区域401和403在衬底400旋转之后都经历相似的平均离子束密度(或总离子通量)，但是离子束能量密度(或总离子通量)却没有在具有不同方向性的侧壁之间均匀分布。也就是说，特征的面对中心的侧壁将比面对周边的侧壁经历来自离子束的始终较小的离子束能量密度(或总离子通量)。离子束能量密度的这种方向性偏差导致与面对中心的侧壁相比的面对周边的侧壁的蚀刻和蚀刻速率的方向性偏差。对于更接近衬底周边的特征，方向性偏差可能更为突出，而对于更接近衬底中心的特征，则方向性偏向可能不那么突出。
图5A示出了使用各向异性离子束504对衬底500进行离子束蚀刻，该各向异性离子束504具有沿y轴限定的离子束能量密度梯度。离子束能量密度的梯度由箭头的密度表示。离子束504的具有较密集间隔的箭头的区域表示较高的离子束能量密度，而离子束504的具有较不密集间隔的箭头的区域表示较低的离子束能量密度。
例如，由栅格502启用的各向异性离子束504在负y方向上具有较高的能量密度，而在正y方向上具有较低的能量密度。结果，衬底500所经历的离子束能量密度在其表面上是均匀的。曲线506示出了栅格502能够实现的在衬底500的y轴上的离子束能量密度的目标均匀性。因此，例如，更靠近ICP离子源408倾斜(例如，以0°定位)的区域501经历与远离ICP离子源408倾斜的区域503(例如，以180°定位)相似的离子束密度。
展开图510显示区域503中的特征514。展开图512显示区域501中的特征516。特征514的面对中心的侧壁514a和特征516的面对周边的侧壁516b经历的离子束能量密度被显示为相似，尽管特征514比特征516距ICP离子源408更远。
图5B示出了在将衬底500旋转180°之后用各向异性离子束504处理的图5A的衬底500。如上所述，某些实施方案在旋转期间可能没有离子束蚀刻。即，仅当衬底处于非旋转(例如，Y＝0°)或旋转(例如，Y＝180°)方位时才发生离子束蚀刻。结果，在一些实施方案中，离子束蚀刻将在+y或-y方向上发生。
在将衬底500旋转180°之后，区域501现在被定位在180°，而区域503现在被定位在0°。展开图512示出了区域501的特征514，其首先在旋转之前在0°位置被离子束处理，并且在旋转之后在180°方位被处理。再次，特征514的面对中心的侧壁514a经历的离子束能量密度被显示为类似于特征516的面对周边的侧壁516b经历的离子束能量密度。因此，即使在衬底500上更靠近ICP离子源408倾斜或远离ICP离子源408倾斜的位置之间也可以使平均离子束能量密度(或总离子通量)均匀。这证明了对蚀刻位置偏差的改善。
此外，特征514被显示为在其面对中心的侧壁514a上经历与在旋转之前其面对周边的侧壁514b上经历的离子束能量密度(虚线)相似的离子束能量密度(实线)。同样，展开图510中的特征516被显示为在其面对周边的侧壁516b上经历与在其面对中心的侧壁516a上经历的离子束密度(虚线)相似的离子束密度(实线)。结果，由于各向同性离子束刻蚀，不再存在如图4B所示的朝向面对周边的侧壁的离子束密度偏差。这表明改善了蚀刻的方向性偏差。注意，特征514和515是代表性的，并且出于说明性目的而示出，并且未按比例绘制。此外，在衬底500上可以存在任何数量的用于蚀刻的特征。
图6示出了示例性栅格600的剖视图，该栅格可用于从ICP离子源中提取离子并推进离子以产生离子束。栅格600被示出为包括屏筛604部分、加速器606部分和减速器608部分。屏筛604(也称为屏蔽件)相对于地面设置为正电位VB，而加速器606设置为负电位VA，并且减速器608设置为接地。屏筛604的电压VB通常确定离子束能量。
栅格600还包括多个孔，其中示出了孔602。正离子通过栅格600中的孔602从等离子体中提取，并由加速器606加速，随后由减速器608减速。通过孔602提取的离子的最终能量将以屏筛604的电压VB为基础。
在支持创建具有沿着例如y轴的轴变化的能量密度梯度的各向异性离子束时，设想了许多改进的栅格。图7A-C、8A-C和9A-D所示的某些实施方案能够产生具有在离子束的横截面内变化的能量梯度的各向异性离子束。
例如，图7A示出了具有第一部分702和第二部分704的栅格700，其中与第二部分704相比，第一部分702与较小的孔密度相关联。孔密度是指在栅格中限定的孔的数量/单位面积。在相关图中，孔密度显示为取决于栅格的y坐标。另外，根据图7A-7C的实施方案，孔尺寸恒定而孔密度变化。此外，示出了在栅格的整个宽度上孔的密度是恒定的。宽度在沿y轴变化时限定了栅格所在的平面。因此，沿y轴或y方向变化的孔密度被认为是指栅格的宽度沿y轴变化。
根据一些实施方案，在孔密度和通过孔提取的所得离子束能量密度之间存在正相关。在一些实施方案中，增大孔密度预期将相应地增大所得离子束的离子密度。结果，栅格700将产生各向异性的离子束，该各向异性的离子束在负y方向上具有较大的离子密度，而在正y方向上具有较小的离子密度。
在图7B中，栅格706被显示为具有第一部分708、第二部分710和第三部分712。第三部分712的孔密度被显示为大于第二部分710的孔密度，第二部分710的孔密度又大于第一部分712的孔密度。预期由栅格706产生的所得离子束具有随着y变得更正(more positive)而减小的离子密度。例如，第一部分708产生的离子密度将小于第二部分710的离子密度，而第二部分710的离子密度又小于部分712的离子密度。如上所述，在孔密度和离子束密度之间存在正相关，其中，其他参数(例如孔尺寸)保持相似。
在图7C中，示出了栅格714具有n个部分。每个部分可以由不同的孔密度限定。可以设想，n可以是在2至约100或更大之间的任何数。曲线716中示出了孔密度与栅格的y轴之间的预期关系。例如，预期，孔密度可以随着y变得更正而线性减小。在其他实施方案中，孔密度可以随着y变得更正而以对数方式、指数方式或S形方式减小。在其他实施方案中，沿y轴的孔密度梯度将基于最优化技术和对所得各向异性离子束的调整来确定，并且可以采用图7C中未示出的关系。而且，相对于y轴的精确的孔密度梯度将取决于衬底的尺寸和衬底的倾斜角。例如，更明显的孔尺寸梯度可用于涉及衬底的较大倾斜量的离子束蚀刻应用。在多种实施方案中，孔密度的范围可以在小于10-3个孔/mm2到大于约103个孔/mm2之间。还应注意，图7A、7B或7C均未按比例绘制。
根据图8A-8C所示的实施方案，当孔尺寸沿y轴变化时，孔密度保持恒定。在多种实施方案中，在孔尺寸与所得离子束密度之间存在正相关。例如，较大的提取孔与较大的子束电流相关，这将导致较高的离子密度。结果，具有较大提取孔的栅格区域将比具有较小提取孔的栅格区域产生较大的离子束密度，而其他参数保持相似。图8A示出了栅格800，栅格800具有第一部分802和第二部分802，该第一部分802的孔小于第二部分802的孔。栅格800将产生离子束，由于第二部分804的孔尺寸比第一部分802的孔尺寸大，因此该离子束在离子束的下半部具有更大的离子密度，而在离子束的上半部具有较小的离子密度。
图8B示出了具有第一部分808、第二部分810和第三部分812的栅格806。孔密度被显示为在这三个部分上是恒定的。然而，第一部分808被显示为由比部分810小的孔尺寸来限定，该部分810又被显示为由比第三部分812小的孔尺寸来限定。结果，由栅格806产生的离子束在顶部三分之一的离子密度将小于在中间三分之一的离子密度，而在中间三分之一具有比底部三分之一小的离子密度。因此，由栅格806提取的离子束将在y方向上具有各向异性的离子密度，并且在y方向上具有离子束能量密度梯度。
图8C示出了栅格814，该栅格是图8A和8B中应用的原理的扩展。栅格814被显示为沿着y轴被分成n个部分。预期，n可以是在2到约100或更大之间的任何数，具体取决于各种实施方案。在一些实施方案中，n可以大于104。n个部分中的每个部分可以由不同的孔尺寸限定，使得孔尺寸随着y坐标的增大而减小。在多种实施方案中，随着y坐标的增大而减小的孔尺寸之间的关系可以通过线性减小、指数式减小、对数式减小或S形减小来描述。实际上，孔尺寸和y坐标之间的关系将取决于许多因素，并且可能不遵循图816中所示的关系之一。如上所述，各向异性离子束的目标梯度将取决于各种因素，包括取决于衬底的倾斜度、衬底的尺寸、等离子体源以及各种蚀刻参数。
要注意的是，图8A-8C均未按比例绘制。取而代之的是，出于说明性目的而绘制了图8A-8C，其示出了沿在离子束蚀刻期间提取和加速离子的栅格的y轴变化的孔尺寸如何实现各向异性离子束。还应注意，在栅格800、806和814的每一个中，可包括彼此上下堆叠的两个或三个分开的栅格。例如，前述栅格中的每一个被解释为例如包括电压为VB的屏筛栅格、电压为VA的加速器栅格以及接地的减速器栅格。在一些实施方案中，每个栅格在孔位置、孔尺寸和孔密度方面将共享相同的孔轮廓。
尽管图7A-7C显示了具有变化的孔密度的恒定孔尺寸，图8A-8C显示了具有恒定孔密度的可变孔尺寸，但是也预期将变化的孔密度和变化的孔尺寸组合使用以产生具有局部限定的离子束能量的所需离子束能量密度梯度。例如，在一些实施方案中，栅格可以具有随y增大而减小的孔尺寸和孔密度，但是孔尺寸或孔密度减小的速率或方式可以不同。
图9A-9D示出了具有被供应以不同电压的部分的栅格，其可以使离子束的能量密度能成为各向异性的。例如，栅格900被显示为包括处于电压V0的第一部分902、处于电压V1的第二部分904以及处于电压V2的第三部分906。预期通过操纵栅格900的屏筛栅格的电压(见图6)，可以控制与从相邻等离子体中提取的离子相关的能量。如上所述，提供给屏筛栅格的电压与电子束能量成正比。如果在栅格的某个区域中屏筛栅格的电压增大，则所得的束能量也会增大。降低屏筛栅格的电压会相应地降低束能量。
这里，预期离子源与分段栅格一起使用，这将使得能对电压进行局部操纵以控制所得的离子束能量密度梯度。在一些实施方案中，分段栅格可用于校正由先前和/或将来的处理步骤引起的衬底特征的非均匀性。结果，可以调整此处预期的分段栅格，以故意在衬底上引起不均匀蚀刻，以抵消或预先调整(preempt)先前或将来的不均匀制造处理，从而得到更均匀处理(蚀刻)的衬底。结果，除了在整个衬底上提供更均匀蚀刻的栅格之外，这里还构想了为衬底提供不均匀蚀刻的栅格。启用此处设想的某些栅格(图9A-9D)可以同时执行这两种操作。即，对于电压能够局部控制的分段栅格使得例如在一个处理步骤中在衬底的平面上能进行非均匀蚀刻，并且在不同的步骤中在衬底的平面上能进行均匀蚀刻。这是因为由于能够操纵分段栅格的每个部分的电压，所以这里构想的分段栅格能够在步骤之间传递具有不同截面轮廓的能量密度的离子束。
非均匀性可能是由于对衬底的处理的位置和/或方向性偏差以及与处理仪器相关的其他偏差所致。此外，非均匀性可以源自与沉积、去除或蚀刻或铣削或溅射、图案化或其他衬底处理操作有关的过程。
对于由先前的处理步骤引起的先前的非均匀性，预期可以测量和/或计算该非均匀性，以便确定将用于补偿该非均匀性的离子束能量密度的截面轮廓。在这样的实施方案中，所得的离子束能量密度梯度将使非均匀处理的衬底更加均匀。
在其他实施方案中，可以调整此处构想的分段栅格以故意在整个衬底上产生不均匀蚀刻速率，以便提前补偿未来的不均匀处理步骤。在这些实施方案中，可以预测将来的非均匀性以便确定离子束能量密度的横截面轮廓，该离子束能量密度的横截面轮廓将用于预先补偿将来的不均匀处理步骤。在这样的实施方案中，指定所得的离子束能量密度梯度以“故意”制造不均匀蚀刻的衬底，以匹配将来的不均匀过程，从而导致更均匀地处理的衬底。
因此，预期，第一部分902具有比第二部分904的电压较不正(less positive)的电压，第二部分904的电压又比第三部分906的电压较不正(less positive)(V0<V1<V2)。所得的离子束对于y中的束能量将是各向异性的。具体而言，所得的离子束的横截面将具有有较低的离子能量(例如，传播速度较慢的离子)的顶部三分之一、有较高的离子能量(例如传播速度较快的离子)的底部三分之一以及有介于中间的离子能量(介于离子速度中间)的中间三分之一。结果，诸如栅格900之类的栅格可以提供具有在y中的离子能量的梯度的各向异性离子束，从而可以为倾斜的衬底提供更均匀的蚀刻速率。注意，三个部分902、904和906中的每一个可以彼此电绝缘。
图9B示出了栅格908，其是图9A所示原理的扩展。栅极908包括n个部分，每个部分可以被提供有不同的电压。如上所述，被操纵的电压可以是屏筛电压VB。然而，在其他实施方案中，可以操纵加速器和减速器的电压来附加于或代替屏筛电压。在图9B中，预期每个部分的电压将随着y坐标的增大而减小。即，V1低于V2(比V2较不正)、V2低于V3、V3低于Vn-1、Vn-1低于Vn。预期n可以是介于2和大于约1000之间的任何数。电压和y轴之间的关系将取决于许多因素。在一些实施方案中，随着y坐标减小的电压增大可以是非线性的。在其他实施方案中，相对于y轴，电压的增大可以是线性的或准线性的。
图9C示出了具有径向限定的部分912、914和916的栅格910的实施方案。径向限定的部分912、914和916中的每个可具有不同的电压V0、V1和V2。由栅格910形成的所得离子束可以具有径向限定的能量梯度。例如，如果V0＞V1＞V2，则所得的离子束将具有随着径向距离增加而被偏置(例如减小)的离子能量梯度。例如，源自部分912的离子束的部分将具有比源自部分9016的离子束的部分大的能量。另一方面，如果对于栅格910，V0<V1<V2，则所得离子束将具有朝向栅格910的周边偏置的离子密度梯度。能够产生离子束能量密度的径向限定的能量梯度的诸如栅格910之类的栅格在倾斜衬底离子束蚀刻应用和非倾斜衬底离子束蚀刻应用中均可使用。
图9D示出了具有n个部分的阵列的栅格918。可以独立地控制每个部分的电压，从而提供跨x轴和y轴中的一或两者的电压梯度。栅格918进一步示出了设想栅格的电压如何被控制。预期可以局部控制任何特定区域的电压，以产生具有在x和y中可精细控制的能量梯度的各向异性离子束。将部分的数目n设想为在2与大约106之间或更多之间的任何数，具体取决于各种实施方案。
在一些实施方案中，预期部分的数目n可以等于提取孔的数量，使得每个孔可以具有可单独限定的电压(例如，屏筛电压)。结果，可以单独地限定从每个提取孔激发出的每个离子子束的子束能量。
还预期，可以通过具有不同孔尺寸和/或不同孔密度的部分来实现由具有不同电压的不同部分限定的栅格的使用。例如，栅格908可以被实现为使得由电压Vn限定的部分与比由电压Vn-1等等限定的部分大的提取孔尺寸和/或大的孔密度相关联。较大的孔尺寸和/或较大的孔密度可以补充较高的Vn电压，以增加存在于等离子体中的给定离子将具有穿过屏筛的允许轨迹的可能性。
预期图7A-7C、8A-8C和9A-9D所示的栅格实施方案是平坦的，并由y轴竖直限定且由x轴水平限定。在一些实施方案中，可以限定这些栅格的部分，使得它们在栅格系统的宽度上水平延伸。
图10示出了感应耦合等离子体离子源的另一实施方案，该感应耦合等离子体离子源具有由磁场部分B1、B2和B3提供的分段磁场，其可用于产生具有能量密度梯度的各向异性离子束。磁场部分B1、B2和B3可以是环形或半环形场的一部分，该环形或半环形场产生由磁性部分局部地限定的磁场。磁场部分可以设置在离子源的等离子体室内，等离子体室壁内或等离子体室外。在一个实施方案中，磁场部分B1、B2和B3可以朝向等离子体室的后侧布置。
所得的磁场在负y方向上比在正y方向上大。结果，产生的等离子体在负y方向上可以具有比在正y方向上大的电子密度。由于等离子体在负y方向上保持较高的电子密度，因此所得的离子束在负y方向上的能量密度将同样大于在正y方向上的能量密度。结果，可以产生各向异性的离子束，其在负y方向上具有较大的能量密度，而在正y方向上具有较小的密度。除了RF线圈天线之外，还可以实现由B1、B2和B3产生的截面磁场，以增强离子源内的局部磁场，例如朝向离子源的负y方向的局部磁场。
预期分段磁场可用于局部改变感应耦合等离子体离子源的等离子体所经历的磁场，以操纵所得离子束能量密度梯度。可以定位或配置分段磁场，使得离子源腔的某些区域比离子源腔的其他区域经历更大的磁场强度，以在该特定区域中产生更大程度的电离。结果，预期可以利用分段磁场来调节离子源，以局部地操纵磁场强度，从而可以控制所得离子束的能量密度梯度。
图11A示出了使用分段栅格的方法的总体流程，该分段栅格可被局部控制电压以实现对衬底的均匀蚀刻。该方法包括用于确定与衬底的一个或多个先前处理操作相关联的衬底处理的非均匀性的操作1100。先前的处理操作可以包括沉积步骤、蚀刻步骤或图案化步骤或其他衬底处理步骤中的一个或多个。该方法预期测量非均匀性、计算非均匀性或参考先前对非均匀性的测量。
取决于所确定的衬底处理的非均匀性，该方法构想了操作1110，该操作1110计算将补偿所确定的非均匀性的离子束横截面能量梯度。例如，可以确定离子束在其横截面上应当具有能量梯度，使得该横截面的一个区域由比另一区域大的能量密度限定，以便实现更大的均匀性。该方法的操作1120计算用于分段栅格的电压梯度规格，这将实现期望的离子束能量密度梯度。然后，该方法继续至操作1130，该操作1130用于向离子源的分段栅格提供计算出的电压梯度规格，以产生具有离子束能量密度梯度的离子束。
通过具有多个部分的分段栅格使得电压梯度成为可能，所述多个部分可以针对特定的期望电压单独限定。结果，可以通过这里提出的方法和系统来实现用于离子束蚀刻的任何数量的能量密度梯度。如上所述，在某些实施方案中，可以具有与在分段栅格上存在的孔的数量一样多的电压限定的部分。在这些实施方案中，针对分段栅格上的每个孔的每个子束可以针对子束能量单独地限定。在这些实施方案中，每个部分将具有一个离子提取孔，通过限定该特定部分的电压，来自该离子提取孔的所得子束的能量可单独限定。结果，预期，这里提出的方法和系统能够控制直至单个子束的束能量密度梯度。
在操作1140中，使具有非均匀性的衬底经受操作1140的离子束，从而补偿或匹配根据先前步骤确定的衬底非均匀性。因此，图11A所示的方法能够基于检测到或计算出的非均匀性来实现衬底均匀性。
图11B是一种方法的总体流程，该方法能够针对将来的处理步骤预测衬底处理中将来的非均匀性，并且可以针对当前步骤预先调整离子密度梯度以补偿或匹配未来处理步骤的该非均匀性。该方法包括用于预测与衬底的一个或多个未来处理操作相关联的衬底处理步骤的非均匀性的操作1150。预测为不均匀的衬底处理步骤可以用于沉积、干法或湿法蚀刻、铣削、溅射、图案化、光刻、注入等。预期本文提出的方法和系统能够补偿、预先处理或匹配来自上述任何处理的所得非均匀性。该预测可以参考来自先前序列的非均匀性数据，或者其可以基于处理步骤的顺序实时地预测期望发生的非均匀性的类型和程度。同样，这里预期的方法和系统设想解决由衬底上的特征的位置偏差和/或方向性偏差引起的非均匀性。
在下一步骤中，操作1160计算离子束横截面能量梯度，其将补偿、匹配、抵消或预先调整(pre-empt)预测的非均匀性，并且操作1170计算电压梯度规格，其将用于分段栅格的电压部分中的每一个。随后的操作，即操作1180，基于从操作1170计算出的电压梯度，将指定电压提供给分段栅格的电压部分中的每一个，以创建电压梯度。离子束将在其横截面上具有与操作1160的规范相对应的能量密度梯度。然后，操作1180使衬底经受指定的离子束。在这些实施方案中，可以对衬底进行离子束蚀刻，该离子束蚀刻被有意地制成为不均匀，以预先调整(pre-empt)将来的不均匀处理。结果，本文预期的方法和系统能够产生具有变化的能量密度梯度的精细调节的离子束，该离子束除了提供均匀的蚀刻之外，可用于特定的非均匀蚀刻以抵消过去和/或将来的非均匀处理步骤。如上所述，由于分段栅格的各个电压受控部分，单个分段栅格(例如图9A-9D所示的栅格)能够实现这些不同的不均匀的蚀刻步骤和均匀的蚀刻步骤。
用于控制以诸如图1a和1B所示的处理顺序的反应物输送，等离子体处理和其他处理的计算机程序可以用任何常规的计算机可读编程语言编写：例如，汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran或其他。处理器执行已编译的目标代码或脚本，以执行程序中标识的任务。
控制模块参数涉及处理条件，例如，过滤器压差、处理气体组成和流速、温度、压力、等离子体条件(例如RF功率水平和低频RF频率)、冷却气体压力和室壁温度。
可以以许多不同的方式设计或配置系统软件。例如，可以写入各种室部件子例程或控制对象，以控制执行本发明的沉积处理所需的室部件的操作。为此目的的程序或程序部分的示例包括衬底定位代码、处理气体控制代码、压力控制代码、加热器控制代码和等离子体控制代码。
考虑到以上实施方案，应当理解，实施方案可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。这些操作是需要物理操纵物理量的操作。形成实施方案的一部分的本文描述的任何操作都是有用的机器操作。实施方案还涉及用于执行这些操作的装置或设备。可以针对所需目的对设备进行特殊构造，例如专用计算机。当限定为专用计算机时，该计算机还可以执行不属于该专用目的的其他处理、程序执行或例程，同时仍然能够针对该专用目的进行操作。替代地，这些操作可以由通用计算机处理，该通用计算机由存储在计算机存储器、高速缓存中或通过网络获得的一个或多个计算机程序选择性地激活或配置。当通过网络获得数据时，该数据可以由网络(例如，计算资源的云)上的其他计算机处理。
一个或多个实施方案也可以被制造为计算机可读介质上的计算机可读代码。所述计算机可读介质是可以存储数据的任何数据存储设备，所述数据随后可以被计算机系统读取。计算机可读介质的示例包括硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带以及其他光学和非光学数据存储设备。该计算机可读介质可以包括分布在网络耦合的计算机系统上的计算机可读有形介质，从而以分布式方式存储和执行计算机可读代码。
尽管以特定顺序描述了方法操作，但是应该理解，其他内部管理操作可以在操作之间执行，或者可以对操作进行调整，使得它们在稍微不同的时间发生，或者可以分布在系统中，该系统允许在与处理相关联的各种间隔处发生处理操作，只要以期望的方式执行覆盖操作的处理。
尽管出于清楚理解的目的已经详细地描述了前述实施方案，但是显而易见的是，可以在所公开的实施方案的范围内进行某些改变和修改。应该注意的是，存在许多实现本发明实施方案的处理、系统和设备的替代方式。因此，本发明实施方案应被认为是说明性的而不是限制性的，并且实施方案不限于在此给出的细节。

Claims (22)

1.一种用于处理衬底的系统，其包括：
室；
布置在所述室中的卡盘组件，所述卡盘组件包括：
衬底支撑件；
倾斜组件，其用于使所述衬底支撑件倾斜；和
旋转组件，其用于使所述衬底支撑件旋转；
离子源，其耦合到所述室并且定向地朝向所述卡盘组件的所述衬底支撑件定位，其中所述离子源被配置为在激励等离子体时产生离子；和
在一侧与所述室连接并且在另一侧与所述离子源连接的栅格系统，所述栅格系统包括孔阵列，所述孔阵列用于从所述离子源中提取离子并且用于形成离子束，所述栅格系统被定位成使得所述离子束朝向所述衬底支撑件被引导到所述室内，所述栅格系统的所述孔阵列由y轴竖直限定并由x轴水平限定，其中，所述孔阵列由在所述y轴上竖直变化的孔尺寸限定，以便使得所述离子束具有在所述y轴上竖直限定的能量密度梯度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述孔阵列进一步由在x轴上没有水平变化的孔尺寸限定，使得所述离子束的特征在于没有水平变化的能量密度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述孔阵列的所述孔尺寸被限定为随着y坐标变得更正而减小，使得所述离子束的特征在于随着y坐标变得更正而减小的能量密度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述栅格系统由在所述栅格系统的宽度上水平延伸的多个部分限定，所述多个部分竖直地划分所述栅格系统，并且其中，每个部分限定每个部分内的多个孔的孔尺寸。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述栅格系统由第一部分和第二部分限定，所述第一部分在y轴上比所述第二部分更正，所述第一部分限定第一多个孔，并且所述第二部分限定第二多个孔，所述第二多个孔被限定为尺寸大于所述第一多个孔的尺寸。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述多个部分限定相应的孔尺寸，所述孔尺寸随着与所述多个部分中的每一个相关联的y坐标变得更正而减小。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，使所述衬底支撑件倾斜，使得所述衬底支撑件的第一区域比所述衬底支撑件的第二区域更靠近所述栅格系统，其中，所述衬底支撑件的所述第一区域和所述第二区域经历所述离子束的至少部分地由所述孔阵列导致的类似的能量密度，所述孔阵列通过竖直变化的孔尺寸限定。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述离子源还包括分段磁场系统，其引起磁场梯度，使得所述等离子体的特征在于，在负y方向上具有较高的电子密度，而在正y方向上具有较低的电子密度。
9.一种用于处理衬底的系统，其包括：
室；
布置在所述室中的卡盘组件，所述卡盘组件包括：
衬底支撑件；
倾斜组件，其用于使所述衬底支撑件倾斜；和
旋转组件，其用于使所述衬底支撑件旋转；
离子源，其耦合到所述室并且定向地朝向所述卡盘组件的所述衬底支撑件定位，其中所述离子源被配置为在激励等离子体时产生离子；和
在一侧与所述室连接并且在另一侧与所述离子源连接的栅格系统，所述栅格系统包括孔阵列，所述孔阵列用于从所述离子源中提取离子并且用于形成离子束，所述栅格系统被定位成使得所述离子束朝向所述衬底支撑件被引导到所述室内，所述栅格系统的所述孔阵列由y轴竖直限定并由x轴水平限定，其中，所述孔阵列由在所述y轴上竖直变化的孔密度限定，以便使得所述离子束具有在所述y轴上竖直限定的能量密度梯度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述孔阵列进一步由在x轴上没有水平变化的孔密度限定，使得所述离子束的特征在于没有水平变化的能量密度。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述孔阵列的所述孔密度被限定为随着y坐标变得更正而减小，使得所述离子束的特征在于能量密度随着y坐标变得更正而减小。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述栅格系统由在所述栅格系统的宽度上水平延伸的多个部分限定，所述多个部分竖直地划分所述栅格系统，并且其中，每个部分限定每个部分内的多个孔的孔密度。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述栅格系统由第一部分和第二部分限定，所述第一部分在y轴上比所述第二部分更正，所述第一部分限定第一多个孔，并且所述第二部分限定第二多个孔，所述第二多个孔被限定为具有在所述栅格系统中的比所述第一多个孔的密度大的密度。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个部分限定相应的孔密度，所述孔密度随着与所述多个部分中的每一个相关联的y坐标变得更正而减小。
15.根据权利要求9所述的系统，其中，使所述衬底支撑件倾斜，使得所述衬底支撑件的第一区域比所述衬底支撑件的第二区域更靠近所述栅格系统，其中，所述衬底支撑件的所述第一区域和所述第二区域经历所述离子束的至少部分地由所述孔阵列导致的类似的能量密度，所述孔阵列由竖直变化的孔密度限定。
16.根据权利要求9所述的系统，其中，所述离子源还包括分段磁场系统，其引起磁场梯度，使得所述等离子体的特征在于，在负y方向上具有较高的电子密度，而在正y方向上具有较低的电子密度。
17.一种用于处理衬底的系统，其包括：
室；
布置在所述室中的卡盘组件，所述卡盘组件包括：
衬底支撑件；
倾斜组件，其用于使所述衬底支撑件倾斜；和
旋转组件，其用于使所述衬底支撑件旋转；
离子源，其耦合到所述室并且定向地朝向所述卡盘组件的所述衬底支撑件定位，其中所述离子源被配置为在激励等离子体时产生离子；和
在一侧与所述室连接并且在另一侧与所述离子源连接的栅格系统，所述栅格系统包括孔阵列，所述孔阵列用于从所述离子源中提取离子并且用于形成离子束，所述栅格系统被定位成使得所述离子束朝向所述衬底支撑件被引导到所述室内，所述栅格系统由电压单独受控的多个部分限定，其中所述离子束的能量密度由所述栅格系统的所述多个部分各自的电压限定。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述栅格系统由y轴竖直限定，并且由x轴水平限定，并且其中，随着与所述部分中的每一个相关联的y坐标增大，使所述多个部分的所述各自的电压较不正，以便针对所述栅格系统产生电压梯度，所述栅格系统的所述电压梯度进一步导致所述离子束的所述能量密度随着y坐标的增大而减小。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，使所述衬底支撑件倾斜，使得所述衬底支撑件的第一区域比所述衬底支撑件的第二区域更靠近所述栅格系统，其中，所述衬底支撑件的所述第一区域和所述第二区域经历所述离子束的至少部分地由所述栅格系统的电压梯度引起的类似的能量密度。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述多个部分中的每个部分的所述各自的电压被实时地单独地控制。
21.根据权利要求17所述的系统，其中，所述栅格系统被配置为使得所述孔阵列中的每个孔与所述多个部分中的单个部分相关联，使得每个孔能针对电压单独地限定。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，每个孔与相应的子束相关联，其中，每个相应的子束能针对子束能量单独地限定。
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