專利名稱：控制等離子密度分布的設(shè)備和方法
控制等離子密度分布的設(shè)備和方法本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2006年12月8日，申請(qǐng)?zhí)枮?00680047507. 6，發(fā)明名稱為“控 制等離子密度分布的設(shè)備和方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片(“晶片”)制造往往包括將晶片暴露于等離子以允許等離子的反應(yīng)性 成分修改該晶片的表面，例如，從該晶片表面的未保護(hù)的區(qū)域去除材料。從該等離子制造工 藝產(chǎn)生的晶片特性依賴于工藝條件，包括縱貫該晶片表面的等離子密度分布。應(yīng)當(dāng)理解的 是不同晶片處理過(guò)程中等離子密度分布的差異將導(dǎo)致不同的晶片表面特性。因此，不同晶 片之間處理結(jié)果的漂移可能由等離子密度分布的變化導(dǎo)致。另外，因?yàn)樵摰入x子和該晶片 表面特定部分之間的反應(yīng)的量與該晶片表面特定部分之上的等離子密度成正比，等離子密 度分布的變化會(huì)導(dǎo)致從中間至邊緣的晶片均一性問(wèn)題。這種中間至邊緣的晶片均一性問(wèn)題 會(huì)對(duì)每個(gè)晶片的模片產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。晶片制造的一些目標(biāo)包括優(yōu)化每個(gè)晶片的模片產(chǎn)量以及以盡可能相同的方式將 每個(gè)晶片制造為共同的類型晶片。為了滿足這些目標(biāo)，期望能夠控制縱貫單個(gè)晶片以及在 共同類型的不同晶片之間的特征的均一性。先前的等離子處理技術(shù)試圖通過(guò)補(bǔ)償該晶片表 面之上不受控制的等離子密度分布而以直接的方式控制晶片均一性。通過(guò)控制各種工藝參 數(shù)來(lái)提供這樣的補(bǔ)償，如反應(yīng)氣體流量和晶片溫度，這些參數(shù)影響該等離子和該晶片之間 的反應(yīng)，而不是直接控制該晶片表面之上的等離子密度分布。需要一種解決方案以能夠更 直接的控制該晶片表面之上的等離子密度分布，從而可以更直接的方式控制晶片均一性。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方式中，公開一種用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包 括射頻(RF)功率源和連接到該RF功率源的匹配網(wǎng)絡(luò)。傳輸電極連接到該匹配網(wǎng)絡(luò)并且限 定為將RF功率傳輸?shù)皆谌莘e內(nèi)將要生成的等離子。多個(gè)RF功率傳輸路徑從該RF功率源 經(jīng)過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)、傳輸電極、該等離子延伸到多個(gè)回路電極。該系統(tǒng)還包括多個(gè)調(diào)諧元件，分 別設(shè)置在該多個(gè)RF功率傳輸路徑內(nèi)。該多個(gè)調(diào)諧元件的每個(gè)限定為調(diào)節(jié)將要通過(guò)設(shè)有該 調(diào)諧元件的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。在該等離子處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在特 定RF功率傳輸路徑附近的等離子密度與通過(guò)該特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量 成正比。在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開一種用于相對(duì)基片控制等離子密度分布的方法。該方 法包括將RF功率施加到反應(yīng)氣體以在該基片的頂部表面上生成等離子。該方法還包括控 制經(jīng)過(guò)多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量。該RF功率傳輸路徑貫穿相對(duì)于 該基片頂部表面的該等離子在空間上分散?？刂平?jīng)過(guò)該特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功 率的量使得在該特定RF功率傳輸路徑附近的等離子密度能夠成比例地控制。在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開一種用于相對(duì)基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)。該系 統(tǒng)包括等離子處理室，在該室中將RF功率施加到反應(yīng)氣體以在該基片的頂部表面生成等
4離子。該系統(tǒng)還包括用于產(chǎn)生RF功率的RF功率源。還提供匹配網(wǎng)絡(luò)，用于匹配將要提供 到該等離子處理室的RF功率的阻抗。在該系統(tǒng)中，多個(gè)RF功率傳輸路徑從該RF功率源經(jīng) 過(guò)該匹配網(wǎng)絡(luò)、該傳輸電極和該等離子延伸到多個(gè)回路電極。沿特定RF功率傳輸路徑傳輸 的RF功率的量與該特定RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子密度成正比。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括 多個(gè)RF功率調(diào)諧元件，其分別設(shè)置于該多個(gè)RF功率傳輸路徑內(nèi)。每個(gè)RF功率調(diào)諧元件能 夠調(diào)節(jié)沿設(shè)有該調(diào)諧元件的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。另外，該系統(tǒng)包括計(jì)算 系統(tǒng)，限定為接受來(lái)自該等離子室的等離子密度分布監(jiān)測(cè)信號(hào)。該計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)一步限定為 生成控制信號(hào)并且傳輸給該RF功率調(diào)諧元件以調(diào)節(jié)每個(gè)RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子 密度。該計(jì)算系統(tǒng)控制該RF功率調(diào)諧元件，從而使在該基片頂部表面之上的等離子密度分 布保持為與目標(biāo)等離子密度分布一致。從下面結(jié)合附圖、作為本發(fā)明示例說(shuō)明的描述中，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將更 加顯而易見。


圖IA是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體晶片處理的等 離子處理系統(tǒng)的圖解；圖IB是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的等離子處理系統(tǒng)的RF功率 發(fā)生和傳輸元件的圖解；圖2A是示出依照本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的RF功率傳輸路徑 的圖解，這個(gè)路徑受到控制以提供放射狀增加的等離子密度分布；圖2B是示出依照本發(fā)明 一個(gè)示例性實(shí)施方式的RF功率傳輸路徑的圖解，這個(gè)路徑受到控制以提供放射狀增加的 等離子密度分布；圖3是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于控制相對(duì)基片的等離子密度 分布的系統(tǒng)的圖解；圖4是示出作為可調(diào)電容元件Cl設(shè)定值的函數(shù)的示例等離子工藝的結(jié) 果的圖解；以及圖5是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于控制與基片有關(guān)的等離子密度 分布的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，本發(fā)明可不利用這些具體細(xì)節(jié)的一些或全部來(lái)實(shí)施。在有的情況 中，公知的工藝操作沒(méi)有詳細(xì)描述以避免不必要的混淆本發(fā)明。圖IA是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng) 100。該系統(tǒng)100包括等離子處理室(“室〃)101，其中可生成暴露于基片104的等離子 109。應(yīng)當(dāng)理解，該基片104可代表半導(dǎo)體晶片或者任何其他類型的在其中形成電子元件的 基片。該室101包括下部電極103和上部電極105。在運(yùn)行過(guò)程中，由RF功率源117產(chǎn)生 射頻(RF)功率并且通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)115經(jīng)由連接件118和127傳輸至該下部電極103。應(yīng)當(dāng) 理解，該匹配網(wǎng)絡(luò)115限定為提供恰當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ湟源_保功率恰當(dāng)?shù)貜脑?17傳輸至負(fù)載。 該在下部電極103接受的RF功率經(jīng)過(guò)該室101容積傳輸?shù)皆撋喜侩姌O105，該上部電極接 地，并且傳輸?shù)轿挥谠撓虏侩姌O103周邊的外側(cè)的接地?cái)U(kuò)展部107。在運(yùn)行過(guò)程中，反應(yīng)氣體以可控的方式提供到該室101容積。該RF功率從該下部 電極103經(jīng)過(guò)該室101容積，即經(jīng)過(guò)該反應(yīng)氣體，傳輸?shù)皆撋喜侩姌O105，而且接地?cái)U(kuò)展部 107用來(lái)將該反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)換為等離子109。該等離子109在室101特定位置的密度與傳輸 通過(guò)該室101內(nèi)該特定位置的RF功率的量成正比。所以，經(jīng)過(guò)該室101內(nèi)特定部分位置的 RF功率的增加會(huì)導(dǎo)致在室101內(nèi)該特定位置的等離子109密度增加，反之亦然。一組限制 環(huán)111設(shè)置在該室101內(nèi)以圍繞該基片104之上的、在該下部和上部電極103/105的容積。該限制環(huán)111用來(lái)將等離子109限制在該基片104之上的容積內(nèi)。另外，一些實(shí)施方式允 許該限制環(huán)111在運(yùn)行過(guò)程中可控地移動(dòng)，從而以朝向或者離開該基片104之上的容積的 方向，調(diào)節(jié)不同限制環(huán)111之間的反應(yīng)氣體流。應(yīng)當(dāng)理解的是該等離子處理室101和系統(tǒng)100包括許多其它特征和部件，在這里 面沒(méi)有描述以避免不必要地混淆本發(fā)明。本發(fā)明主要涉及通過(guò)控制經(jīng)過(guò)該室101的RF功 率傳輸路徑來(lái)控制該室101內(nèi)的等離子109密度的空間變化。通過(guò)控制該室101內(nèi)等離子 109密度的空間變化，可以控制該等離子109與該基片104之間反應(yīng)量的空間變化。更具 體地，通過(guò)控制等離子109密度在該基片104的特定區(qū)域之上增加，該等離子109和該基片 104特定區(qū)域之間的反應(yīng)量將增加，反之亦然。此外，因?yàn)檎麄€(gè)基片104上所限定的特征的 均一性，即整個(gè)基片104等離子處理結(jié)果的均一性，依賴于等離子與基片的反應(yīng)量，這個(gè)反 應(yīng)量是該基片104表面上的位置的函數(shù)，所以，整個(gè)基片104上所限定的特征的均一性可通 過(guò)控制該基片104之上等離子109密度的空間變化來(lái)直接控制。所以，通過(guò)控制經(jīng)過(guò)該室 101的RF功率傳輸路徑，可以直接控制整個(gè)基片104上所限定的特征的均一性。圖IB是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的等離子處理系統(tǒng)100的RF功率發(fā)生和傳 輸部件。如關(guān)于圖IA所描述的，該等離子處理系統(tǒng)100包括該室101、該下部電極103、該 上部電極105、該接地?cái)U(kuò)展部107和該限制環(huán)111。為了便于說(shuō)明，該基片104未在圖IB中 示出。然而，關(guān)于圖IB以及這里提供的余下的描述，應(yīng)當(dāng)理解的是該基片104支撐在該下 部電極103上，在該等離子處理過(guò)程中暴露于該等離子109。在圖IB的實(shí)施方式中，該RF功率源117有三個(gè)獨(dú)立的RF功率源117A-117C表示， 形成這些功率源以分別產(chǎn)生頻率在60MHz、27MHz以及2MHz的RF功率。應(yīng)當(dāng)理解，在其它 實(shí)施方式中，該RF功率源117可限定為產(chǎn)生與圖IB的示例性實(shí)施方式中所表示的頻率數(shù) 量或者頻率值不同的RF功率。并且，應(yīng)當(dāng)理解在運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)所必需滿足的工藝要求， 不同的RF功率源117A-117C可以不同的組合來(lái)運(yùn)行。另外，該RF功率源117A-117C的每 個(gè)可在特定的等離子處理過(guò)程中關(guān)閉。由該RF功率源117A-117C產(chǎn)生的RF功率通過(guò)該匹配網(wǎng)絡(luò)115經(jīng)由連接件 127傳輸至該下部電極103。該匹配網(wǎng)絡(luò)115包括許多電阻元件125A-125E和電容元件 123A-123D，其每個(gè)可調(diào)節(jié)以為傳輸特定RF功率源而提供所要求的阻抗匹配。從該RF功 率源117A延伸到該連接件127的RF傳輸路徑還包括可調(diào)節(jié)電容元件Cl。從該RF功率源 117B延伸到該連接件127的RF傳輸路徑還包括可調(diào)節(jié)電容元件C2。從該RF功率源117C 延伸到連接件127的RF傳輸路徑還包括可調(diào)節(jié)電容元件C3。另外，從該匹配網(wǎng)絡(luò)115延伸 到該下部電極103的RF傳輸路徑，即，沿該連接件127的路徑，包括可調(diào)節(jié)電感元件L2和 L3?？烧{(diào)節(jié)電容元件C4和C5也連接在從該匹配網(wǎng)絡(luò)115延伸到該下部電極103的RF傳 輸路徑和接地電位之間。將從該RF功率源117A-117C到達(dá)該下部電極103的RF功率再?gòu)脑撓虏侩姌O103 經(jīng)過(guò)該室容積傳輸?shù)皆撌覂?nèi)一個(gè)或多個(gè)接地部件，如該上部電極105或者該接地?cái)U(kuò)展部 107。因此，該下部電極103限定為傳輸電極，而接地部件，即，上部電極105和接地?cái)U(kuò)展部 107限定為回路電極。當(dāng)RF功率傳輸經(jīng)過(guò)反應(yīng)氣體時(shí)，生成等離子109。該等離子109電 容分別耦合于該下部電極103、該上部電極105和該接地?cái)U(kuò)展部，如由電容113A-113C所示。 在運(yùn)行中，接地回路限定為從該室101壁至基準(zhǔn)接地電位。在一個(gè)實(shí)施方式中，在從該室101延伸到該基準(zhǔn)接地電位的接地回路中提供可調(diào)節(jié)電感Li。而且，在一個(gè)實(shí)施方式中，在 該下部電極103和上面提到的該接地回路之間建立可調(diào)節(jié)的電容C6。應(yīng)當(dāng)理解因?yàn)閭鬏?RF功率，各種可調(diào)節(jié)電感元件Li、L2、L3以及各種可調(diào)節(jié)電容元件C1、C2、C3、C4、C5、C6由 多個(gè)部件限定，這些部件在RF范圍內(nèi)提供相應(yīng)的電感或電容效果。在運(yùn)行過(guò)程中，各種可調(diào)節(jié)電感元件Ll、L2、L3和多個(gè)可調(diào)節(jié)電容元件Cl、C2、C3、 C4、C5、C6可設(shè)置為控制經(jīng)過(guò)該室101內(nèi)部容積的RF傳輸路徑。多個(gè)可調(diào)節(jié)電感元件Li、 L2、L3和多個(gè)可調(diào)節(jié)電容元件Cl、C2、C3、C4、C5、C6總稱為調(diào)諧元件。在運(yùn)行過(guò)程中，可控 制每個(gè)調(diào)諧元件以控制經(jīng)過(guò)設(shè)有該調(diào)諧元件的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。所 以，因?yàn)榫植康入x子密度正比于傳輸?shù)木植縍F功率，各種調(diào)諧元件可用來(lái)相對(duì)于基片操縱 等離子密度分布。更特別地，各種調(diào)諧元件可用來(lái)局部增加或者減少該基片之上沿該基片 中間延伸到該基片邊緣的方向不同位置的等離子密度。對(duì)該等離子密度分布這樣的操縱也 影響在該基片之上的等離子的形狀。此外，對(duì)該等離子密度分布這樣的操縱直接影響在從 該基片中間延伸到該基片邊緣的各種徑向位置的等離子與基片反應(yīng)，并因此影響所產(chǎn)生的 基片的均一性。圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的被控制以提供徑向增加的等離子密 度分布的RF功率傳輸路徑的圖解。在圖2A的示例實(shí)施方式中，控制從該下部電極103(傳 輸電極)衍生到該接地?cái)U(kuò)展部107(回路電極)的RF功率傳輸路徑(RPl)以傳輸比其他從 下部電極103延伸到該上部電極105的RF傳輸路徑所傳輸?shù)母嗟腞F功率。所以，沿該 RF功率傳輸路徑(RPl)傳輸?shù)脑黾拥腞F功率導(dǎo)致在該下部電極103之上并且朝向其外圍 的等離子密度大于在該下部電極103之上并且朝向其中間的等離子密度。所以，相對(duì)于該 基片的內(nèi)部區(qū)域，在該基片的外部區(qū)域發(fā)生更多的等離子與基片的反應(yīng)。圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的被控制以提供徑向增加的等離子 密度分布的RF功率傳輸路徑。在圖2B的實(shí)施方式中，控制從該下部電極103(傳輸電極) 延伸至該上部電極105(回路電極)的RF功率傳輸路徑(RP》以傳輸比從下部電極103延 伸至該接地?cái)U(kuò)展部107的RF傳輸路徑所傳輸?shù)母嗟腞F功率。所以，沿該RF功率傳輸路 徑(RP2)傳輸?shù)脑黾拥腞F功率在該下部電極103之上并且朝向其中間的等離子密度大于 在該下部電極103之上并且朝向其外圍的等離子密度。所以，相對(duì)于該基片的外部區(qū)域，在 該基片的內(nèi)部區(qū)域發(fā)生更多的等離子與基片的反應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解在圖2A和2B中描述的RF功率傳輸路徑控制描繪了如何通過(guò)本發(fā)明操 縱該等離子密度分布的簡(jiǎn)化的極端例子。此外，應(yīng)當(dāng)理解，可控制在不同RF傳輸路徑內(nèi)的 調(diào)諧元件，如本發(fā)明所提供的，以相對(duì)于該基片以實(shí)質(zhì)上任何可以接受的方式操縱該等離 子密度分布。為了增強(qiáng)操縱該等離子密度分布的靈活性，相對(duì)于傳輸電極在該容積(在該 容積內(nèi)將生成等離子)周圍設(shè)置不同回路電極，，從而不同RF功率傳輸路徑相對(duì)該傳輸電 極并因此相對(duì)由該傳輸電極支撐的該基片而在空間上分布。如下面關(guān)于圖3更詳細(xì)描述的，圖1A-2B的等離子處理系統(tǒng)100可進(jìn)一步包括控 制系統(tǒng)，限定為控制這些不同的調(diào)諧元件，因此能夠控制經(jīng)過(guò)這些空間分布的RF功率傳輸 路徑傳輸?shù)腞F功率。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以控制該RF功率傳輸路徑從而目相對(duì)于該傳 輸電極建立目標(biāo)等離子密度分布。另外，指示存在的等離子密度分布的一個(gè)或多個(gè)控制信 號(hào)可用來(lái)確定維持該室內(nèi)目標(biāo)等離子密度分布所必需的調(diào)諧元件的調(diào)節(jié)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)恰當(dāng)限定的計(jì)量元件(metrology)獲取和傳輸這些控制信號(hào)，該計(jì)量元件在容 積(在其中生成等離子)的許多空間上分散設(shè)置。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的 系統(tǒng)300的圖解。該系統(tǒng)300包括該等離子室101、該匹配網(wǎng)絡(luò)115和該RF功率源117，如 分別關(guān)于圖1A-2B所描述的。如先前描述的，許多RF功率傳輸路徑從該RF功率源117經(jīng) 過(guò)該匹配網(wǎng)絡(luò)115、經(jīng)過(guò)該室101內(nèi)的傳輸電極、經(jīng)過(guò)該室101內(nèi)的等離子延伸到該室101 內(nèi)許多空間上分散的回路電極。沿特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量直接影響該特 定RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子密度。并且，許多RF功率調(diào)諧元件分別設(shè)置在該多個(gè) RF功率傳輸路徑內(nèi)。能夠操縱每個(gè)調(diào)諧元件以調(diào)節(jié)沿設(shè)有該調(diào)諧元件的RF功率傳輸路徑 傳輸?shù)腞F功率的量。另外，該系統(tǒng)300包括計(jì)算系統(tǒng)301，限定為接受來(lái)自該等離子室101的等離子密 度監(jiān)測(cè)信號(hào)，如箭頭303所示。該計(jì)算系統(tǒng)限定為生成控制信號(hào)并傳輸至沿不同RF功率傳 輸路徑的各個(gè)調(diào)諧元件。這些控制信號(hào)用來(lái)控制這些不同的調(diào)諧元件，從而調(diào)節(jié)在對(duì)應(yīng)的 RF功率傳輸路徑附近的等離子密度以將在該基片上的等離子密度分布保持為符合存儲(chǔ)在 計(jì)算系統(tǒng)301的目標(biāo)等離子密度分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供計(jì)量元件用于直接測(cè)量在該基片頂部表面上各個(gè)空間上 分散的位置的等離子密度。這些直接測(cè)量得到的等離子密度表示從該室101提供到該計(jì)算 系統(tǒng)301的監(jiān)測(cè)信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供計(jì)量元件以測(cè)量縱貫該基片頂部表面各 個(gè)空間上分散的位置的偏置電壓。這些測(cè)得的偏置電壓表示從該室101提供到該計(jì)算系統(tǒng) 301的監(jiān)測(cè)信號(hào)。該計(jì)算系統(tǒng)301包括所測(cè)得的該基片上的偏置電壓和該基片之上的等離 子密度之間的相互關(guān)系。該計(jì)算系統(tǒng)301限定為使用接收到的偏置電壓和相互關(guān)系來(lái)確定 在該基片頂部表面上存在的等離子密度分布。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，提供對(duì)應(yīng)目標(biāo)等離 子密度分布所需的縱貫該基片的偏置電壓分布作為該計(jì)算系統(tǒng)301的輸入。該計(jì)算系統(tǒng) 301監(jiān)測(cè)該基片上的偏置電壓以確定所需要的偏置電壓分布是否存在于該基片上。該計(jì)算 系統(tǒng)301傳輸適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧元件控制信號(hào)來(lái)按需調(diào)節(jié)該RF功率傳輸路徑，以將測(cè)得的該基片 上的偏置電壓分布與所需偏置分布匹配。如果在整個(gè)基片上保持所需的偏置電壓分布，在 該基片上的等離子密度分布將對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)等離子密度分布。如先前所提到的，該RF功率傳輸路徑內(nèi)不同的調(diào)諧元件既可以是可調(diào)節(jié)電容元 件也可以是可調(diào)節(jié)電感元件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解可以通過(guò)該RF傳輸通道內(nèi)的物 理結(jié)構(gòu)來(lái)提供RF功率傳輸中的電容和電感效應(yīng)。因此，操縱該RF傳輸通道內(nèi)的物理結(jié)構(gòu)可 用來(lái)操縱由這些物理結(jié)構(gòu)提供的對(duì)應(yīng)的電容或電感效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，由該計(jì)算系 統(tǒng)301產(chǎn)生和傳輸?shù)脑撜{(diào)諧元件控制信號(hào)發(fā)送到伺服機(jī)構(gòu)，這些伺服機(jī)構(gòu)限定為視情況以 機(jī)械方式調(diào)節(jié)在不同的RF傳輸路徑內(nèi)的可調(diào)節(jié)電容元件或可調(diào)節(jié)電感元件的物理結(jié)構(gòu)。為了說(shuō)明本發(fā)明的可操作性，執(zhí)行示例的等離子工藝，其中圖IB的該可調(diào)節(jié)電容 元件Cl是變化的，而其他的調(diào)諧元件基本保持為恒定值。應(yīng)當(dāng)理解，在這個(gè)示例等離子工 藝中使用的特定的工藝和調(diào)諧元件設(shè)置是僅僅為了說(shuō)明的目的而選擇的。在實(shí)際的實(shí)施 中，本發(fā)明可以用在實(shí)質(zhì)上不受限制的工藝窗口中，其中各種處理參數(shù)，例如壓力、氣體混 合物、氣體流率、偏置、調(diào)諧元件設(shè)置等，可以設(shè)為任何適于所執(zhí)行的特定等離子工藝的值。 并且，還應(yīng)當(dāng)理解在實(shí)際的實(shí)施中，作為不同調(diào)諧元件函數(shù)的等離子工藝的結(jié)果，例如蝕刻率、均一性等，將依賴于其他處理參數(shù)設(shè)置的整體效果。 表1表示在該示例的等離子工藝過(guò)程中應(yīng)用的各種工藝參數(shù)和調(diào)諧元件設(shè)置。在 表1中，不同的調(diào)諧元件由它們各自先前在圖IB中表示的參考標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。在該示例等離 子工藝過(guò)程中，該阻抗匹配電容123A-123D和電阻125A-125E設(shè)置為提供合適的阻抗匹配， 從而所產(chǎn)生的RF功率能夠順利地通過(guò)該等離子傳輸而沒(méi)有反向的反射和干擾。圖4是示出 作為該可調(diào)節(jié)電容元件Cl設(shè)定值的函數(shù)的該示例等離子工藝的結(jié)果的圖解。在圖4中，整 個(gè)測(cè)試晶片上的平均蝕刻率由曲線401表示?？v貫該測(cè)試晶片的3-西格瑪(three-sigma) 均一性由曲線403表示。該測(cè)試晶片中間的蝕刻率由曲線405表示。根據(jù)作為該調(diào)諧元件 (Cl)電容的函數(shù)的平均蝕刻率、均一性和中間蝕刻率的變化，應(yīng)當(dāng)理解可以調(diào)節(jié)該調(diào)諧元 件(Cl)以影響整個(gè)晶片的蝕刻率結(jié)果。所以，該示例等離子工藝說(shuō)明如何通過(guò)調(diào)節(jié)特定調(diào) 諧元件而控制該等離子密度分布，從而控制通過(guò)對(duì)應(yīng)RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。 表1.示例等離子處理設(shè)置
工藝參數(shù)/調(diào)諧元件設(shè)置值
權(quán)利要求
1.一種用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，包括向反應(yīng)氣體施加射頻(RF)功率以在該基片頂部表面之上產(chǎn)生等離子；以及控制經(jīng)過(guò)該多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量，其中該RF功率傳輸路 徑相對(duì)于該基片的頂部表面貫穿該等離子在空間上散開，其中控制經(jīng)過(guò)特定RF功率傳輸 路徑傳輸?shù)腞F功率的量使得該特定RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子密度能夠成比例地控 制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，進(jìn)一步包括在基片頂部表面之上的多個(gè)空間上散開的位置測(cè)量等離子密度；將該測(cè)得的等離子密度與相對(duì)于該基片頂部表面限定的目標(biāo)等離子密度分布對(duì)比；以及根據(jù)要求確定對(duì)所控制的經(jīng)過(guò)多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量的調(diào) 節(jié)，以使由測(cè)得的等離子密度表示的等離子密度分布基本上匹配該目標(biāo)等離子密度分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中在基片頂 部表面之上的多個(gè)空間上散開的位置測(cè)量等離子密度包括在該基片的不同的位置測(cè)量存 在于該基片上的偏置電壓，并且將該測(cè)得的偏置電壓與在該基片頂部表面上的各自的等離 子密度相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中控制經(jīng)過(guò) 該多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量自動(dòng)執(zhí)行以保持相對(duì)于該基片頂部表面 的實(shí)際等離子密度分布和目標(biāo)等離子密度分布之間的大體匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中控制經(jīng)過(guò) 該多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量通過(guò)控制該多個(gè)RF功率傳輸路徑的每 個(gè)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)調(diào)諧元件來(lái)執(zhí)行，每個(gè)調(diào)諧元件是可調(diào)節(jié)電容元件或者是可調(diào)節(jié)電感元 件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中將多個(gè)固 定頻率的RF功率施加到該反應(yīng)氣體，該多個(gè)固定頻率的RF功率的每個(gè)可通過(guò)該多個(gè)RF功 率傳輸路徑的每個(gè)獨(dú)立地控制。
7.一種用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，包括將射頻(RF)功率從傳輸電極傳輸?shù)椒磻?yīng)氣體、再到多個(gè)回路電極，借此從RF功率到該 反應(yīng)氣體的傳輸將該反應(yīng)氣體在基片的頂部表面轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子，由此建立從該傳輸電極到 該多個(gè)回路電極的多個(gè)RF功率傳輸路徑；以及控制該多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)內(nèi)的多個(gè)調(diào)諧元件以控制通過(guò)該多個(gè)RF功率傳輸 路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量，其中該多個(gè)調(diào)諧元件包括至少一個(gè)可調(diào)電容元件和至少 一個(gè)可調(diào)電感元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中該多個(gè)回 路電極電氣連接到基準(zhǔn)接地電勢(shì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中該RF功率 傳輸路徑相對(duì)該基片的頂部表面貫穿該等離子在空間上分散。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中控制特 定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率量使得在該特定RF功率傳輸路徑附近的等離子密度被按比例控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，控制從該傳 輸電極延伸到室壁的RF功率傳輸路徑的一部分內(nèi)的該至少一個(gè)可調(diào)電容元件的一個(gè)或多 個(gè)，其中室壁電氣連接到基準(zhǔn)接地電勢(shì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，控制從匹配 網(wǎng)絡(luò)延伸到該傳輸電極的RF功率傳輸路徑的一部分內(nèi)的該至少一個(gè)可調(diào)電容元件的一個(gè) 或多個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，控制從室壁 延伸到基準(zhǔn)接地電勢(shì)的RF功率傳輸路徑的該至少一個(gè)可調(diào)電感元件的一個(gè)或多個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，控制從匹配 網(wǎng)絡(luò)延伸到該傳輸電極的RF功率傳輸路徑的該至少一個(gè)可調(diào)電感元件的一個(gè)或多個(gè)。
全文摘要
多個(gè)RF功率傳輸路徑限定為從RF功率源經(jīng)過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)、傳輸電極和該等離子延伸到多個(gè)回路電極。多個(gè)調(diào)諧元件分別設(shè)置在該多個(gè)RF功率傳輸路徑內(nèi)。每個(gè)調(diào)諧元件限定為調(diào)節(jié)將經(jīng)過(guò)設(shè)有該調(diào)諧元件的該RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。特定RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子密度與經(jīng)過(guò)該特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率成正比。所以，對(duì)經(jīng)過(guò)該RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的調(diào)節(jié)，如該調(diào)諧元件所做的，能夠控制整個(gè)基片的等離子密度分布。
文檔編號(hào)H01J37/32GK102097273SQ20101060992
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者戴夫·特拉塞爾, 拉金德爾·德辛德薩, 費(fèi)利克斯·科扎克維奇, 路民·李 申請(qǐng)人:朗姆研究公司