控制等离子密度分布的设备和方法技术

多个RF功率传输路径限定为从RF功率源经过匹配网络、传输电极和该等离子延伸到多个回路电极。多个调谐元件分别设置在该多个RF功率传输路径内。每个调谐元件限定为调节将经过设有该调谐元件的该RF功率传输路径传输的RF功率的量。特定RF功率传输路径附近内的等离子密度与经过该特定RF功率传输路径传输的RF功率成正比。所以，对经过该RF功率传输路径传输的RF功率的调节，如该调谐元件所做的，能够控制整个基片的等离子密度分布。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2006年12月8日，申请号为200680047507. 6，专利技术名称为“控 制等离子密度分布的设备和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
半导体晶片(“晶片”)制造往往包括将晶片暴露于等离子以允许等离子的反应性 成分修改该晶片的表面，例如，从该晶片表面的未保护的区域去除材料。从该等离子制造工 艺产生的晶片特性依赖于工艺条件，包括纵贯该晶片表面的等离子密度分布。应当理解的 是不同晶片处理过程中等离子密度分布的差异将导致不同的晶片表面特性。因此，不同晶 片之间处理结果的漂移可能由等离子密度分布的变化导致。另外，因为该等离子和该晶片 表面特定部分之间的反应的量与该晶片表面特定部分之上的等离子密度成正比，等离子密 度分布的变化会导致从中间至边缘的晶片均一性问题。这种中间至边缘的晶片均一性问题 会对每个晶片的模片产量产生不利影响。晶片制造的一些目标包括优化每个晶片的模片产量以及以尽可能相同的方式将 每个晶片制造为共同的类型晶片。为了满足这些目标，期望能够控制纵贯单个晶片以及在 共同类型的不同晶片之间的特征的均一性。先前的等离子处理技术试图通过补偿该晶片表 面之上不受控制的等离子密度分布而以直接的方式控制晶片均一性。通过控制各种工艺参 数来提供这样的补偿，如反应气体流量和晶片温度，这些参数影响该等离子和该晶片之间 的反应，而不是直接控制该晶片表面之上的等离子密度分布。需要一种解决方案以能够更 直接的控制该晶片表面之上的等离子密度分布，从而可以更直接的方式控制晶片均一性。
技术实现思路
在一个实施方式中，公开一种用于半导体晶片处理的等离子处理系统。该系统包 括射频(RF)功率源和连接到该RF功率源的匹配网络。传输电极连接到该匹配网络并且限 定为将RF功率传输到在容积内将要生成的等离子。多个RF功率传输路径从该RF功率源 经过匹配网络、传输电极、该等离子延伸到多个回路电极。该系统还包括多个调谐元件，分 别设置在该多个RF功率传输路径内。该多个调谐元件的每个限定为调节将要通过设有该 调谐元件的RF功率传输路径传输的RF功率的量。在该等离子处理系统运行过程中，在特 定RF功率传输路径附近的等离子密度与通过该特定RF功率传输路径传输的RF功率的量 成正比。在另一个实施方式中，公开一种用于相对基片控制等离子密度分布的方法。该方 法包括将RF功率施加到反应气体以在该基片的顶部表面上生成等离子。该方法还包括控 制经过多个RF功率传输路径的每个传输的RF功率的量。该RF功率传输路径贯穿相对于 该基片顶部表面的该等离子在空间上分散。控制经过该特定RF功率传输路径传输的RF功 率的量使得在该特定RF功率传输路径附近的等离子密度能够成比例地控制。在另一个实施方式中，公开一种用于相对基片控制等离子密度分布的系统。该系 统包括等离子处理室，在该室中将RF功率施加到反应气体以在该基片的顶部表面生成等4离子。该系统还包括用于产生RF功率的RF功率源。还提供匹配网络，用于匹配将要提供 到该等离子处理室的RF功率的阻抗。在该系统中，多个RF功率传输路径从该RF功率源经 过该匹配网络、该传输电极和该等离子延伸到多个回路电极。沿特定RF功率传输路径传输 的RF功率的量与该特定RF功率传输路径附近内的等离子密度成正比。该系统进一步包括 多个RF功率调谐元件，其分别设置于该多个RF功率传输路径内。每个RF功率调谐元件能 够调节沿设有该调谐元件的RF功率传输路径传输的RF功率的量。另外，该系统包括计算 系统，限定为接受来自该等离子室的等离子密度分布监测信号。该计算系统进一步限定为 生成控制信号并且传输给该RF功率调谐元件以调节每个RF功率传输路径附近内的等离子 密度。该计算系统控制该RF功率调谐元件，从而使在该基片顶部表面之上的等离子密度分 布保持为与目标等离子密度分布一致。从下面结合附图、作为本专利技术示例说明的描述中，本专利技术的其他方面和优点将更 加显而易见。附图说明图IA是示出依照本专利技术一个实施方式的用于半导体晶片处理的等 离子处理系统的图解；图IB是示出依照本专利技术一个实施方式的等离子处理系统的RF功率 发生和传输元件的图解；图2A是示出依照本专利技术一个示例性实施方式的RF功率传输路径 的图解，这个路径受到控制以提供放射状增加的等离子密度分布；图2B是示出依照本专利技术 一个示例性实施方式的RF功率传输路径的图解，这个路径受到控制以提供放射状增加的 等离子密度分布；图3是示出依照本专利技术一个实施方式的用于控制相对基片的等离子密度 分布的系统的图解；图4是示出作为可调电容元件Cl设定值的函数的示例等离子工艺的结 果的图解；以及图5是示出依照本专利技术一个实施方式的用于控制与基片有关的等离子密度 分布的方法的流程图。具体实施例方式在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的彻底理解。然而，对本领 域的技术人员来说，显然，本专利技术可不利用这些具体细节的一些或全部来实施。在有的情况 中，公知的工艺操作没有详细描述以避免不必要的混淆本专利技术。图IA是示出依照本专利技术一个实施方式的用于半导体晶片处理的等离子处理系统 100。该系统100包括等离子处理室(“室〃)101，其中可生成暴露于基片104的等离子 109。应当理解，该基片104可代表半导体晶片或者任何其他类型的在其中形成电子元件的 基片。该室101包括下部电极103和上部电极105。在运行过程中，由RF功率源117产生 射频(RF)功率并且通过匹配网络115经由连接件118和127传输至该下部电极103。应当 理解，该匹配网络115限定为提供恰当的阻抗匹配以确保功率恰当地从源117传输至负载。 该在下部电极103接受的RF功率经过该室101容积传输到该上部电极105，该上部电极接 地，并且传输到位于该下部电极103周边的外侧的接地扩展部107。在运行过程中，反应气体以可控的方式提供到该室101容积。该RF功率从该下部 电极103经过该室101容积，即经过该反应气体，传输到该上部电极105，而且接地扩展部 107用来将该反应气体转换为等离子109。该等离子109在室101特定位置的密度与传输 通过该室101内该特定位置的RF功率的量成正比。所以，经过该室101内特定部分位置的 RF功率的增加会导致在室101内该特定位置的等离子109密度增加，反之亦然。一组限制 环111设置在该室101内以围绕该基片104之上的、在该下部和上部电极103/105的容积。该限制环111用来将等离子109限制在该基片104之上的容积内。另外，一些实施方式允 许该限制环111在运行过程中可控地移动，从而以朝向或者离开该基片104之上的容积的 方向，调节不同限制环111之间的反应气体流。应当理解的是该等离子处理室101和系统100包括许多其它特征和部件，在这里 面没有描述以避免不必要地混淆本专利技术。本专利技术主要涉及通过控制经过该室101的RF功 率传输路径来控制该室101内的等离子109密度的空间变化。通过控制该室101内等离子 109密度的空间变化，可以控制该等离子109与该基片104之间反应量的空间变化。更具 体地，通过控制等离子109密度在该基片104的特定区域之上增加，该等离子109和该基片 104特定区域之间的反应量将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于相对于基片控制等离子密度分布的方法，包括：向反应气体施加射频（ＲＦ）功率以在该基片顶部表面之上产生等离子；以及控制经过该多个ＲＦ功率传输路径的每个传输的ＲＦ功率的量，其中该ＲＦ功率传输路径相对于该基片的顶部表面贯穿该等离子在空间上散开，其中控制经过特定ＲＦ功率传输路径传输的ＲＦ功率的量使得该特定ＲＦ功率传输路径附近内的等离子密度能够成比例地控制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉金德尔·德辛德萨，费利克斯·科扎克维奇，路民·李，戴夫·特拉塞尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US