用于控制等离子体边缘区域的系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了用于控制等离子体边缘区域的系统和方法。所述系统之一包括上电极和下电极。该系统还包括上电极延伸部和下电极延伸部。所述等离子体边缘区域的至少一部分形成在所述上电极延伸部和所述下电极延伸部之间。该系统包括电路以控制所述上电极延伸部处的射频信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制等离子体边缘区域的系统和方法
本文所描述的各种实施方式涉及用于控制等离子体边缘区域的系统和方法。
技术介绍
将等离子体激发场施加到真空室的区域以等离子体处理工件是已知的。通常通过该室中的一对上下电极或者该室中的一个电极和位于该室外部的线圈将等离子体激发场供应到该区域。处理区域形成在上电极和下电极之间。处理区域耦合到被所述场转变成处理等离子体的气体。工件通常是半导体晶片，或者介电板，而等离子体被用于在工件上形成集成电路特征。真空室中的等离子体通常干法蚀刻工件，但在一些情况下会导致材料沉积在工件上。随着工件的尺寸持续增大且随着处理区域的尺寸持续增大，对等离子体处理工件的各种参数的精确控制的需求增大。在该背景下提出了本公开的各种实施方式。
技术实现思路
随着等离子体产生系统的等离子体室内的工件和/或处理区域的尺寸增大，控制等离子体边缘区域的等离子体变得重要。在一实施方式中，等离子体边缘区域形成在等离子体产生装置的上电极延伸部和等离子体产生装置的下电极延伸部之间。对等离子体边缘区域中的等离子体的这种控制通过控制施加到等离子体边缘区域的RF信号的电压幅度来实现。等离子体边缘区域内的等离子体的密度利用对该RF信号的电压幅度的控制进行控制。在一实施方式中，描述了一种用于控制等离子体边缘区域的系统。该系统包括用于产生电场的上电极和用于产生所述电场的下电极。该系统进一步包括围绕所述上电极的一部分的一或多个上绝缘环以及围绕所述下电极的一部分的下绝缘环。该系统还包括围绕所述一或多个上绝缘环的一部分的上电极延伸部以及围绕所述下绝缘环的一部分的下电极延伸部。等离子体中心区域的至少一部分形成在所述上电极和所述下电极之间。此外，所述等离子体边缘区域的至少一部分形成在所述上电极延伸部和所述下电极延伸部之间。该系统进一步包括用于产生施加到所述上电极延伸部的第一射频信号的控制电路。在一些实施方式中，所述等离子体边缘区域位于工件的周界之外，该工件的一部分在所述等离子体中心区域中。在一些实施方式中，当所述上电极延伸部与所述控制电路的无源元件耦合时，所述上电极与接地装置耦合。此外，在所述上电极延伸部与所述控制电路的某有源元件或另一有源元件耦合时，所述上电极与所述控制电路的所述某有源元件耦合。在另一实施方式中，描述了一种用于控制等离子体边缘区域的系统。该系统包括用于产生施加到上电极延伸部的第一射频信号的控制电路。所述上电极延伸部不是(otherthan)等离子体室的上电极。所述等离子体边缘区域形成在所述等离子体室的所述上电极延伸部和下电极延伸部之间。在各种实施方式中，所述控制电路包括有源元件或无源元件。所述无源元件在所述上电极与接地装置耦合时与所述上电极延伸部耦合。此外，所述有源元件在其与所述上电极延伸部耦合时或在不同的有源元件与所述上电极延伸部耦合时与所述上电极耦合。在一些实施方式中，描述了一种用于控制等离子体边缘区域的方法。该方法包括通过上电极延伸部接收与等离子体边缘区域的耦合(coupling)。所述等离子体边缘区域位于等离子体区域内。所述等离子体边缘区域位于上电极延伸部和下电极延伸部之间。所述等离子体区域包括形成在上电极和下电极之间的等离子体中心区域。该方法进一步包括产生射频信号并将所述射频信号施加到所述上电极延伸部。所述射频信号的施加包括施加从有源元件在所述上电极从相同的该有源元件或者不同的有源元件接收功率时产生的射频信号。此外，当所述上电极与接地装置耦合时，所述射频信号的施加包括施加受无源元件控制的射频信号。从接下来的附图，结合附随的详细描述，本文所描述的系统和各种方法的优点会变得显而易见。附图说明图1A是根据本专利技术一实施方式的用于产生等离子体的系统的一部分的视图。图1B是根据本专利技术一实施方式的图1的系统的其余部分的视图。图2是根据本专利技术一实施方式的用于控制RF信号的电压的系统的俯视图，该RF信号提供到等离子体的部分的顶鞘。图3是根据本专利技术一实施方式的图1的系统的包括控制电路的部分的全貌图。图4是根据本专利技术另一实施方式的图1的系统的包括控制电路的部分的全貌图。图5是根据本专利技术另一实施方式的图1的系统的包括控制电路的部分的全貌图。图6是根据本专利技术另一实施方式的图1的系统的包括控制电路的部分的全貌图。图7是根据本专利技术另一实施方式的图1的系统的包括控制电路的部分的全貌图。图8示出了根据本专利技术另一实施方式的图示在类似于上电极延伸部和下电极延伸部的电极处接收的RF信号之间的锁相和所述RF信号的相位的相位差以及图示在电容有所改变的顶鞘处接收的RF信号的电压幅度的变化的不同图形。图9示出了根据本专利技术另一实施方式的图示当施加到上电极延伸部和下电极延伸部的RF信号同相时上电极延伸部和下电极延伸部之间的电子的运动的不同图形。具体实施方式在接下来的描述中，许多具体细节被阐述以便提供对本专利技术的各种实施方式的透彻理解。但是，对本领域技术人员而言，显而易见的是，本专利技术的一些实施方式可在没有这些具体细节中的一些的情况下实施。另一方面，已知的工艺操作和实施细节没有被详细描述以免不必要地模糊本专利技术的实施方式。图1A是用于产生等离子体的系统102的一部分的实施方式的视图而图1B是系统102的其余部分的实施方式的视图。如图1B中所示，气体源103包括流过上电极组件105(见图1A)中的一或多个开口到包括等离子体中心区域和等离子体边缘区域的等离子体区域中的一或多种气体。在一实施方式中，C-罩125的内壁164形成等离子体区域的边缘以将等离子体约束在等离子体区域内。C-罩125由半导体制成且电接地。气体的示例包括氢气、氮气、氧气、氨气、三氟化氮气体以及氟化铵气体。应当注意，“接地”或“与接地电压耦合”在本文中可交换使用。此外，接地电压是零电压或非零参考电压。而且，在一些实施方式中，“与……耦合”表示与……电耦合。上电极组件105包括气体分配板101、上电极104、第一层119和第二层121。在各种实施方式中，第一层119是介电层，比如由氮化铝或其它介电材料制成的层。第一层119位于气体分配板101和第二层121之间。在一些实施方式中，上电极组件105包括任意数量的层。在一实施方式中，上电极组件105排除了第二层121。在一实施方式中，上电极104由诸如硅或碳化硅之类的半导体制成。在一实施方式中，第二层121是加热器，由金属制成，通过施加传导经由第一层119和气体分配板101加热上电极104。在一些实施方式中，第二层121接收来自AC电源(未图示)的交流电(AC)或来自DC电源(未图示)的直流电(DC)以产生热。此外，第二层121接地以提供来控制上电极104的温度。加热器和气体分配板的各种实施方式在美国专利No.7,712,434中进行了描述，该专利在此通过参考整体并入。工件93，比如晶片衬底，被置于下电极108的顶上。在一实施方式中，工件93具有大于下电极108的直径的直径。在一些实施方式中，工件93具有小于或等于下电极108的直径的直径。在一实施方式中，工件93包括涂在晶片衬底上的介电层，且该介电层的一部分被等离子体蚀刻掉。在一些实施方式中，材料层通过等离子体被沉积在工件93上。在各种实施方式中，工件93包括晶片以及该晶片中和/或该晶片上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制等离子体边缘区域的系统，其包括：用于产生电场的上电极；用于产生所述电场的下电极；围绕所述上电极的一部分的一或多个上绝缘环；围绕所述下电极的一部分的下绝缘环；围绕所述一或多个上绝缘环的一部分的上电极延伸部；围绕所述下绝缘环的一部分的下电极延伸部，其中等离子体中心区域的至少一部分形成在所述上电极和所述下电极之间，其中所述等离子体边缘区域的至少一部分形成在所述上电极延伸部和所述下电极延伸部之间，其中所述等离子体边缘区域位于工件的周界之外，所述工件的一部分置于所述等离子体中心区域内；以及用于产生施加到所述上电极延伸部的第一射频信号的控制电路，其中当所述上电极延伸部与所述控制电路的无源元件耦合时，所述上电极与接地装置耦合，其中当所述上电极延伸部与所述控制电路的某有源元件或另一有源元件耦合时，所述上电极与所述控制电路的所述某有源元件耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.22 US 61/563,021;2011.12.02 US 13/310,6731.一种用于控制等离子体边缘区域的系统，其包括：用于产生电场的上电极和下电极；围绕所述上电极的一部分的一或多个上绝缘环；围绕所述下电极的一部分的下绝缘环；围绕所述一或多个上绝缘环的一部分的上电极延伸部；围绕所述下绝缘环的一部分的下电极延伸部，其中等离子体中心区域的至少一部分形成在所述上电极和所述下电极之间，其中等离子体边缘区域的至少一部分形成在所述上电极延伸部、所述下电极延伸部和C-罩之间；以及控制电路，该控制电路具有电感器，该控制电路与所述上电极延伸部连接以用于控制施加到所述上电极延伸部的第一射频信号，其中所述上电极与接地装置耦合，并且所述上电极延伸部与可变电容器和电感器耦合，其中所述可变电容器与所述电感器并联耦合，其中所述可变电容器的电容被调节以使得所述等离子体边缘区域内的等离子体顶鞘的电位与所述等离子体边缘区域内的等离子体底鞘的电位同相。2.如权利要求1所述的系统，其中所述下电极经由组合器与多个射频源耦合，所述一或多个上绝缘环用于使所述上电极与所述上电极延伸部绝缘，而所述下绝缘环用于使所述下电极与所述下电极延伸部绝缘。3.如权利要求1所述的系统，其中所述等离子体顶鞘的电位与所述等离子体底鞘的电位同相以增加所述等离子体边缘区域的密度。4.如权利要求1所述的系统，其中所述可变电容器用于改变所述第一射频信号的振幅。5.如权利要求1所述的系统，其中所述控制电路包括多个无源滤波器元件。6.一种用于控制等...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·马拉赫塔诺夫，拉金德尔·迪恩赛，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US