用于等離子體腔室中的快速且可重復(fù)的等離子體點(diǎn)燃和調(diào)諧的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的諸實(shí)施例總體涉及基板處理系統(tǒng)，更具體而言，涉及用于在等離子體腔室中的快速且可重復(fù)的等離子體點(diǎn)燃和調(diào)諧的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路制造中，使用等離子體腔室來處理基板。等離子體腔室一般而言是耦合至射頻(RF)源以在基板處理期間提供能量，從而點(diǎn)燃等離子體和/或維持等離子體。為了有效地將RF能量耦合至該腔室，在該RF源與該等離子體腔室之間連接匹配網(wǎng)絡(luò)(也稱為可調(diào)諧匹配電路或匹配箱)。
[0003]用于在等離子體腔室中點(diǎn)燃等離子體(即，使等離子體打火)或跨等離子體轉(zhuǎn)換進(jìn)行調(diào)諧的先前技術(shù)包括使用具有機(jī)動(dòng)化可變電容器的匹配箱來點(diǎn)燃等離子體。然而，發(fā)明人已經(jīng)觀察到，由于電容器步進(jìn)電機(jī)的慢速度(例如，在0.5秒至2.0秒的范圍內(nèi))，此方法可能是慢的。此外，此方法經(jīng)受差的可重復(fù)性。具體來說，發(fā)明人已經(jīng)觀察到，在需要高電壓來點(diǎn)燃等離子體的等離子體腔室中，使用匹配箱可能無法達(dá)到那些高電壓。取決于匹配箱特性，匹配電容器位置的軌跡可能錯(cuò)過該高壓點(diǎn)，或可能以變化的延遲到達(dá)該高電壓點(diǎn)。
[0004]用于點(diǎn)燃等離子體或跨等離子體轉(zhuǎn)換來調(diào)諧的另一種技術(shù)是使用RF功率生成器的掃頻以在等離子體腔室中達(dá)到高電壓，從而輔助等離子體打火。發(fā)明人已經(jīng)觀察到，雖然此方法可以迅速點(diǎn)燃等離子體(〈0.5秒)，但生成器頻率的變化可能導(dǎo)致晶片上工藝結(jié)果的變化以及導(dǎo)致RF測(cè)量結(jié)果的變化。
[0005]因此，發(fā)明人相信，本領(lǐng)域中需要用于在等離子體腔室中的快速且可重復(fù)的等離子體點(diǎn)燃和/或跨等離子體轉(zhuǎn)換進(jìn)行調(diào)諧的改進(jìn)的方法與設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的諸實(shí)施例包括用于在工藝腔室中使用經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)耦合至該工藝腔室的RF電源來進(jìn)行的等離子體處理的方法與設(shè)備。在一些實(shí)施例中，一種用于在工藝腔室中進(jìn)行等離子體處理的設(shè)備可以包括:第一 RF電源，所述第一 RF電源具有頻率調(diào)諧；第一匹配網(wǎng)絡(luò)，所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)耦合至所述第一 RF電源；以及控制器，所述控制器用于控制所述第一 RF電源與所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)，其中，所述控制器經(jīng)配置以:通過以下方式中的至少一種來發(fā)起等離子體轉(zhuǎn)換:指示所述RF電源將RF功率提供給所述工藝腔室；指示所述RF電源改變傳送至所述工藝腔室的RF功率的等級(jí)；或改變所述工藝腔室中的壓力，其中，所述RF電源以第一頻率操作，并且所述匹配網(wǎng)絡(luò)處于保持模式；在第一時(shí)期期間，指示所述RF電源將所述第一頻率調(diào)整為第二頻率以點(diǎn)燃所述等離子體；在第二時(shí)期期間，指示所述RF電源將所述第二頻率調(diào)整為已知的第三頻率，同時(shí)維持所述等離子體；以及將所述匹配網(wǎng)絡(luò)的操作模式改變?yōu)樽詣?dòng)調(diào)諧模式以減小由所述RF電源提供的RF功率的反射功率。
[0007]在一些實(shí)施例中，該方法包括:通過以下方式中的至少一種來發(fā)起等離子體轉(zhuǎn)換:將RF功率提供給工藝腔室；改變傳送至所述工藝腔室的RF功率的等級(jí)；或改變所述工藝腔室中的壓力，其中，所述RF電源以第一頻率操作，并且所述匹配網(wǎng)絡(luò)處于保持模式；在第一時(shí)期期間，使用所述RF電源將所述RF電源將所述第一頻率調(diào)整為第二頻率以點(diǎn)燃所述等離子體；在第二時(shí)期期間，使用所述RF電源將所述第二頻率調(diào)整為已知的第三頻率，同時(shí)維持所述等離子體；以及將所述匹配網(wǎng)絡(luò)的操作模式改變?yōu)樽詣?dòng)調(diào)諧模式以減小由所述RF電源提供的RF功率的反射功率。
[0008]在一些實(shí)施例中，一種用于在工藝腔室中進(jìn)行等離子體處理的系統(tǒng)可以包括:工藝腔室，所述工藝腔室具有天線組件與基板支撐基座；第一匹配網(wǎng)絡(luò)，所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)耦合至所述天線組件；
[0009]第一 RF源，所述第一 RF源耦合至所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)；第二匹配網(wǎng)絡(luò)，所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)耦合至所述基板支撐基座；第二 RF源，所述第二 RF源耦合至所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)；控制器，所述控制器用于控制所述第一 RF源、所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)、所述第二 RF源與所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)，其中，所述控制器經(jīng)配置以:指示所述第一RF源將RF功率提供給所述工藝腔室，其中，所述第一源以一第一頻率操作，并且所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)處于保持模式；在第一時(shí)期期間，指示所述第一 RF源將所述第一頻率調(diào)整為第二頻率以點(diǎn)燃所述等離子體；在第二時(shí)間期間，指示所述第一 RF源將所述第二頻率調(diào)整為已知的第三頻率，同時(shí)維持所述等離子體；以及將所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)的操作模式改變?yōu)樽詣?dòng)調(diào)諧模式以減小由所述第一 RF源提供的RF功率的反射功率。
[0010]在以下“【具體實(shí)施方式】”中提供其他和進(jìn)一步的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0011]因此，為了詳細(xì)地理解本公開的上述特征的方式，可參考諸實(shí)施例來進(jìn)行對(duì)上文中簡(jiǎn)要概述的本公開的諸實(shí)施例的更具體的描述，在所附附圖中示出這些實(shí)施例中的一些。然而，要注意的是，這些所附附圖僅示出本公開的典型實(shí)施例，并且因此不視為限制本公開的范圍，因?yàn)楸竟_可以允許其他等效的實(shí)施例。
[0012]圖1是根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖2是適于結(jié)合本公開的一些實(shí)施例來使用的示例性匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0014]圖3是示出根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的匹配網(wǎng)絡(luò)與RF生成器的時(shí)序特征的示意性圖表。
[0015]圖4是示出由根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的匹配網(wǎng)絡(luò)與RF生成器提供的頻率的時(shí)序圖的不意性圖表。
[0016]圖5描繪用于在工藝腔室中點(diǎn)燃等離子體并減小反射功率的方法的流程圖。
[0017]為了促進(jìn)理解，在可能的情況下，已經(jīng)使用完全相同的附圖標(biāo)記來指定各附圖所共有的完全相同的元件。各附圖不是按比例來繪制的，并且可能為了清楚而進(jìn)行簡(jiǎn)化。構(gòu)想了在不需要進(jìn)一步敘述的情況下就可將一個(gè)實(shí)施例中的元件和特征有益地合并進(jìn)其他實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本公開的諸實(shí)施例包含用于在工藝腔室中點(diǎn)燃等離子體和/或跨等離子體轉(zhuǎn)換來減少反射功率的方法與設(shè)備。本公開的示例性實(shí)施例提供組合了機(jī)械式匹配網(wǎng)絡(luò)與具有一組時(shí)序規(guī)則的可變頻率RF功率生成器的方法與設(shè)備。通過以適合的順序與時(shí)序來操作這兩個(gè)調(diào)諧技術(shù)，快速且可重復(fù)的等離子體點(diǎn)燃和/或調(diào)諧是可能的，并且具有可重復(fù)的結(jié)束頻率和等離子體分布。在一些實(shí)施例中，用于快速且可重復(fù)的等離子體點(diǎn)燃和/或調(diào)諧的組合系統(tǒng)在晶片上工藝結(jié)果的輪到輪(run-to-run)與晶片到晶片(wafer-to_wafer)可重復(fù)性方面可促進(jìn)更好的工藝性能。本公開的實(shí)施例提供為結(jié)合動(dòng)態(tài)匹配網(wǎng)絡(luò)而使用具有頻率調(diào)諧(也稱為頻率掃描)的RF生成器提供允許可重復(fù)且穩(wěn)定的操作窗口的步驟。由于在例如蝕刻工藝期間點(diǎn)燃等離子體和/或?qū)ο到y(tǒng)調(diào)諧所需的時(shí)間是關(guān)鍵的，因此這些步驟的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，能在小于約0.5秒之內(nèi)點(diǎn)燃并調(diào)諧等離子體，進(jìn)而使基板暴露于不穩(wěn)定的等離子體或未受良好控制的等離子體的時(shí)間最小化。雖然以下描述可能針對(duì)于某些工藝、RF頻率與RF功率，但是可利用本文中提供的教導(dǎo)以為其他工藝、其他頻率與其他功率等級(jí)帶來優(yōu)勢(shì)。
[0019]圖1是等離子體增強(qiáng)的基板處理系統(tǒng)