频率调制射频电源以控制等离子体不稳定性的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及频率调制射频电源以控制等离子体不稳定性的系统和方法。将晶片定位在电极下方的晶片支撑装置上，使得在晶片和电极之间存在等离子体产生区域。将第一信号频率的射频信号提供给等离子体产生区域，以在等离子体产生区域内产生等离子体。基于将第一信号频率的射频信号提供给等离子体产生区域来检测等离子体内的等离子体不稳定性的形成。在检测到等离子体不稳定性形成之后，将第二信号频率的射频信号提供给等离子体产生区域来代替第一信号频率的射频信号以产生等离子体。第二信号频率大于第一信号频率，并被设定为导致等离子体内的离子能量的减少以及来自晶片的由离子与晶片的相互作用导致的二次电子发射的相应减少。

System and method for frequency modulation of radio frequency power supply to control plasma instability

The present invention relates to a system and method for frequency modulation of radio frequency power to control plasma instability. The wafer is positioned on the wafer support device below the electrode so that a plasma producing region is formed between the wafer and the electrode. A radio frequency signal of the first signal frequency is supplied to the plasma generating region to generate a plasma within the plasma generating region. The formation of plasma instabilities in the plasma is detected based on the radio frequency signal of the first signal frequency to the plasma generation region. Upon detection of the formation of plasma instabilities, the radio-frequency signal of the second signal frequency is supplied to the plasma producing region to replace the radio-frequency signal of the first signal frequency to generate a plasma. The second signal frequency is greater than the first frequency signal, and is set to reduce the ion energy in the plasma and from the wafer caused by the interaction of ions with wafer two electron emission reduced.

【技术实现步骤摘要】
频率调制射频电源以控制等离子体不稳定性的系统和方法
本专利技术涉及半导体器件制造。
技术介绍
许多现代半导体芯片制造工艺包括产生等离子体，来自等离子体的离子和/或自由基成分用于直接或间接影响暴露于等离子体的晶片表面上的变化。例如，各种基于等离子体的工艺可用于从晶片表面蚀刻材料，将材料沉积到晶片表面上，或修改已存在于晶片表面上的材料。通常通过向受控环境中的工艺气体施加射频(RF)功率来产生等离子体，使得工艺气体被激发并转变成期望的等离子体。等离子体的特性受许多工艺参数影响，所述工艺参数包括但不限于工艺气体的材料组成、工艺气体的流速、等离子体产生区域和周围结构的几何特征、工艺气体和周围材料的温度、施加的RF功率的频率和幅值、以及施加的将等离子体的带电成分朝向晶片吸引的偏置等。然而，在一些等离子体工艺中，上述工艺参数可能不能提供对所有等离子体特性和行为的充分控制。具体地，在一些等离子体工艺中，在等离子体内可能发生称为“等离子体团(plasmoid)”的不稳定性，其中所述等离子体团的特征在于由较大体积的正常密度等离子体包围的小区域的较大密度等离子体。等离子体团的形成可导致晶片上的处理结果的不均匀性。因此，减轻和/或控制等离子体团的形成是有意义的。正是在这种背景下产生了本专利技术。
技术实现思路
在一示例性实施方式中，公开了一种用于晶片的等离子体处理的方法。该方法包括：将晶片定位在晶片支撑装置上。所述晶片支撑装置位于电极下方，使得在晶片和电极之间存在等离子体产生区域。该方法包括：将第一信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域，以在等离子体处理操作的多个连续等离子体处理循环期间在所述等离子体产生区域内产生等离子体。该方法包括：基于将所述第一信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域来检测所述等离子体内的等离子体不稳定性的形成。该方法包括：在检测到所述等离子体不稳定性的形成之后，将第二信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域以在所述等离子体产生区域内产生所述等离子体。提供所述第二信号频率的所述射频信号来代替所述第一信号频率的所述射频信号。所述第二信号频率大于所述第一信号频率。所述第二信号频率导致所述等离子体内的离子能量的减少以及来自所述晶片的由离子与所述晶片的相互作用导致的二次电子发射的相应减少。在一示例性实施方式中，一种方法被公开用于对晶片执行等离子体处理。该方法包括：将晶片定位在晶片支撑装置上。所述晶片支撑装置位于电极下方，使得在所述晶片和所述电极之间存在等离子体产生区域。该方法包括：将具有大于13.56兆赫的信号频率的射频信号提供给所述电极，以在所述等离子体产生区域内产生等离子体。所述信号频率使所述等离子体内的离子能量保持足够低，以维持来自所述晶片的由离子与晶片的相互作用导致的可接受量的二次电子发射。来自所述晶片的所述可接受量的二次电子发射足够低，以防止在所述等离子体内形成二次电子诱导的不稳定性。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种用于晶片的等离子体处理的方法，其包括：将晶片定位在晶片支撑装置上，所述晶片支撑装置位于电极下方，使得在所述晶片和所述电极之间存在等离子体产生区域；在等离子体处理操作的多个连续等离子体处理循环期间将第一信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域，以在所述等离子体产生区域内产生等离子体；基于将所述第一信号频率的所述射频信号提供给所述等离子体产生区域来检测所述等离子体内的等离子体不稳定性的形成；以及在检测到所述等离子体不稳定性的形成之后，将第二信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域以在所述等离子体产生区域内产生所述等离子体，提供所述第二信号频率的所述射频信号来代替所述第一信号频率的所述射频信号，所述第二信号频率大于所述第一信号频率，所述第二信号频率导致所述等离子体内的离子能量的减少以及来自所述晶片的由离子与所述晶片的相互作用导致的二次电子发射的相应减少。2.根据条款1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述等离子体不稳定性是等离子体团，其特征在于较高密度的等离子体的区域由较大体积的正常密度的等离子体包围。3.根据条款1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述等离子体不稳定性导致所述晶片上的所沉积的膜厚度的不均匀性。4.根据条款1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述等离子体处理操作是原子层沉积工艺。5.根据条款1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述等离子体处理操作是等离子体增强化学气相沉积工艺。6.根据条款1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述第一信号频率为13.56兆赫。7.根据条款6所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述第二信号频率在从所述第一信号频率延伸到约60兆赫的范围内。8.根据条款6所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述第二信号频率为27.12兆赫。9.根据条款1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中检测在所述等离子体内所述等离子体不稳定性的形成在所述等离子体处理操作期间进行。10.根据条款9所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中将所述第一信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域包括向所述电极提供所述第一信号频率的射频信号，并且其中所述等离子体不稳定性的形成通过测量所述电极上的射频参数来检测。11.根据条款10所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述射频参数是射频电压、射频电流、射频阻抗、射频信号相位角和射频功率中的一个或多个。12.根据条款9所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中通过测量来自所述等离子体的光发射来检测所述等离子体不稳定性的形成。13.根据条款9所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中将所述第二信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域在与检测到所述等离子体不稳定性的形成的等离子体处理操作相同的等离子体处理操作期间进行。14.根据条款1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中检测在所述等离子体内的所述等离子体不稳定性的形成在所述等离子体处理操作之后进行。15.根据条款14所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中检测所述等离子体内的所述等离子体不稳定性的形成通过测量所述晶片上的沉积的膜厚度的不均匀性来进行。16.根据条款14所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中将所述第二信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域在与检测到所述等离子体不稳定性的形成的等离子体处理操作不同的等离子体处理操作期间进行。17.一种用于对晶片执行等离子体处理的方法，其包括：将晶片定位在晶片支撑装置上，所述晶片支撑装置位于电极下方，使得在所述晶片和所述电极之间存在等离子体产生区域；以及将具有大于13.56兆赫的信号频率的射频信号提供给所述电极，以在所述等离子体产生区域内产生等离子体，所述信号频率使所述等离子体内的离子能量保持足够低，以维持来自所述晶片的由离子与所述晶片的相互作用导致的可接受量的二次电子发射，其中来自所述晶片的所述可接受量的二次电子发射足够低，以防止在所述等离子体内形成二次电子诱导的不稳定性。18.根据条款17所述的用于对晶片执行等离子体处理的方法，其中所述等离子体处理是原子层沉积工艺或等离子体增强化学气相沉积工艺。19.根据条款17所述的用于对晶片执行等离子体处理的方法，其中所述等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于晶片的等离子体处理的方法，其包括：将晶片定位在晶片支撑装置上，所述晶片支撑装置位于电极下方，使得在所述晶片和所述电极之间存在等离子体产生区域；在等离子体处理操作的多个连续等离子体处理循环期间将第一信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域，以在所述等离子体产生区域内产生等离子体；基于将所述第一信号频率的所述射频信号提供给所述等离子体产生区域来检测所述等离子体内的等离子体不稳定性的形成；以及在检测到所述等离子体不稳定性的形成之后，将第二信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域以在所述等离子体产生区域内产生所述等离子体，提供所述第二信号频率的所述射频信号来代替所述第一信号频率的所述射频信号，所述第二信号频率大于所述第一信号频率，所述第二信号频率导致所述等离子体内的离子能量的减少以及来自所述晶片的由离子与所述晶片的相互作用导致的二次电子发射的相应减少。

【技术特征摘要】
2015.11.17 US 62/256,682;2016.04.04 US 15/089,9601.一种用于晶片的等离子体处理的方法，其包括：将晶片定位在晶片支撑装置上，所述晶片支撑装置位于电极下方，使得在所述晶片和所述电极之间存在等离子体产生区域；在等离子体处理操作的多个连续等离子体处理循环期间将第一信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域，以在所述等离子体产生区域内产生等离子体；基于将所述第一信号频率的所述射频信号提供给所述等离子体产生区域来检测所述等离子体内的等离子体不稳定性的形成；以及在检测到所述等离子体不稳定性的形成之后，将第二信号频率的射频信号提供给所述等离子体产生区域以在所述等离子体产生区域内产生所述等离子体，提供所述第二信号频率的所述射频信号来代替所述第一信号频率的所述射频信号，所述第二信号频率大于所述第一信号频率，所述第二信号频率导致所述等离子体内的离子能量的减少以及来自所述晶片的由离子与所述晶片的相互作用导致的二次电子发射的相应减少。2.根据权利要求1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述等离子体不稳定性是等离子体团，其特征在于较高密度的等离子体的区域由较大体积的正常密度的等离子体包围。3.根据权利要求1所述的用于晶片的等离子体处理的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊斯达克·卡里姆，崎山幸则，亚思万斯·兰吉内尼，爱德华·奥古斯蒂尼克，道格拉斯·凯尔，拉梅什·钱德拉赛卡兰，阿德里安·拉瓦伊，卡尔·利泽，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US