通过DC偏压调制的颗粒产生抑制器制造技术

本公开的实施例总体上涉及用于减少处理腔室中的颗粒产生的设备与方法。在一个实施例中，该方法总体上包括：在通电的顶部电极与接地的底部电极之间产生等离子体，其中该顶部电极平行于该底部电极；以及在膜沉积工艺期间对通电的顶部电极施加恒定为零的DC偏压电压，以最小化该通电的顶部电极与等离子体之间的电位差和/或该接地的底部电极与等离子体之间的电位差。最小化等离子体与电极之间的电位差减少颗粒产生，因为减小了这些电极的鞘区域中的离子的加速，且最小化离子与这些电极上的保护性涂覆层的碰撞力。因此，减少了基板表面上的颗粒产生。

【技术实现步骤摘要】
通过DC偏压调制的颗粒产生抑制器本申请是申请日为2014年10月15日、申请号为201480065285.5、题为“通过DC偏压调制的颗粒产生抑制器”的分案申请。
本公开的实施例总体上涉及用于减少处理腔室中的颗粒产生的设备与方法。
技术介绍
在半导体器件的制造中，等离子体腔室通常用于执行各种制造工艺，诸如蚀刻、化学气相沉积(CVD)与溅射。通常，当处理气体的混合物持续流入腔室中且电源将气体激发到等离子体状态时，真空泵维持腔室内的非常低的压强。工艺气体混合物的组成被选择成实行期望的制造工艺。已经观察到，传统的等离子体处理腔室设计之一(其中在位于气体分配板的上的两个平行电极之间产生等离子体)会由于对电极的离子轰击而导致基板表面上的不想要的颗粒污染。在需要较高的RF输入功率(例如，超过550W)的沉积工艺中，一旦已创建等离子体，高的自感应的负DC偏压就自然地建立在通电的电极处。等离子体与自感应的负DC偏压之间的电位差在通电的电极处或附近形成鞘(sheath)电压。此鞘电压导致等离子体内的正离子朝向通电的电极加速，导致对通电的电极的离子轰击。在通电的电极包括保护性涂覆层的情况中，保护性涂覆层的一部分会由于离子轰击而剥落并且污染基板表面。虽然可使用较低的输入功率来产生等离子体(并且因此减少颗粒污染)，但是将降低膜沉积速率，这进而会降低工艺生产率。因此，本领域中需要一种设备与工艺，可以有效地减少基板表面上的污染颗粒的产生并且维持高工艺生产率(即使是利用高等离子体功率)，而不会显著增加处理或硬件成本。
技术实现思路
本公开的实施例总体上涉及用于减少处理腔室中的颗粒产生的设备与方法。在一个实施例中，提供了用于减少处理腔室中的颗粒产生的方法。该方法包括：在顶部电极与底部电极之间产生等离子体，其中该顶部电极基本上平行于该底部电极；以及在膜沉积工艺期间对该顶部电极施加恒定为零的DC偏压电压。在另一实施例中，提供了用于减少处理腔室中的颗粒产生的方法。该方法包括：在顶部电极与底部电极之间产生等离子体，其中该顶部电极基本上平行于该底部电极；监测在该顶部电极处产生的DC偏压电压以获得DC偏压反馈信号；基于该DC偏压反馈信号来控制在该顶部电极处的DC偏压电压极性，以在膜沉积工艺期间调整该顶部电极与该等离子体之间的电位差和/或该底部电极与该等离子体之间的电位差。在又另一实施例中，提供了一种用于处理基板的设备。该设备包括：腔室主体；盖组件，该盖组件设置在该腔室主体上方，该盖组件包括顶部电极与底部电极，该底部电极定位成基本上平行于该顶部电极；气体分配板，该气体分配板设置在基板处理区域与该盖组件之间；以及基板支撑件，该基板支撑件设置在该腔室主体内，该基板支撑件支撑该基板处理区域中的基板，其中该顶部电极电连接至射频(RF)电源与DC偏压调制配置，且该DC偏压调制配置配置成在膜沉积工艺期间以恒定为零的DC偏压电压来操作该顶部电极。附图说明因此，为了可详细地理解本专利技术的上述特征的方式，可通过参照实施例对上文中简要概述的本公开进行更特定的描述这些实施例中的一些在附图中示出。然而，注意到，附图仅示出本公开的典型实施例，因此此附图不被视为限制本公开的范围，因为本公开可承认其他等效的实施例。图1是根据本公开的实施例的可用于处理半导体基板的处理腔室的示意性横剖面视图。图2示出根据本公开案的实施例的DC偏压方案(1)-(5)的颗粒测量。图3示出根据本公开的实施例的DC偏压方案(6)-(9)的颗粒测量。图4是示出根据本公开的实施例以不同的DC偏压电压在第一电极(FP)与第二电极(SMD)上测量到的离子能量变化的示图。图5描绘根据本公开的实施例的示出耦接至DC偏压调制配置的盖组件的图1的处理腔室的示意性横剖面视图。为了促进理解，已经在任何可能的地方使用相同的附图标记来表示附图中共同的相同组件。可构想到，实施例中公开的元件可有利地用于其他实施例中而不用具体详述。具体实施方式本公开的实施例总体上涉及用于减少处理腔室中的颗粒产生的设备与方法。该方法总体上包括：在顶部电极与底部电极之间产生等离子体，以及对该顶部电极施加零DC偏压电压，以使得在膜沉积工艺期间利用恒定为零的DC偏压电压来操作该顶部电极。在另一实施例中，提供了一种用于处理基板的设备。该设备总体上包括盖组件，盖组件设置在腔室主体的上方。盖组件具有通电的顶部电极与接地的底部电极(设置成平行于通电的顶部电极)，在其之间界定等离子体容积。低通滤波器设置在盖组件与RF电源之间并且配置成将DC偏压引导至地，以使得在膜沉积工艺期间以恒定为零的DC偏压电压来操作顶部电极(RF热的)。对顶部电极施加零DC偏压电压最小化通电的顶部电极与等离子体之间的电位差或接地的底部电极与等离子体之间的电位差，否则由于对通电的顶部电极或接地的底部电极上的保护性涂覆层的离子轰击，该电位差会导致基板表面上的颗粒污染。下面讨论本公开的细节与各种实施方式。示例性腔室硬件图1是根据本公开的实施例的可用于处理半导体基板130的处理腔室100的示意性横剖面视图。处理腔室100对于执行热工艺或基于等离子体的工艺会特别有用。处理腔室100总体上包括：腔室主体102；盖组件104，盖组件104设置在腔室主体102上方；以及基板支撑组件106，基板支撑组件106部分地设置在腔室主体102内。盖组件104设置在基板处理区域152(在其中设置有基板130)的上方，并且通过气体分配板134与任选的阻隔板132与基板处理区域152分隔。阻隔板132(若有使用)与气体分配板134中的每一个具有相应的通孔133、135以允许等离子体从盖组件104传递至基板处理区域152。真空系统可用于从处理腔室100移除气体。真空系统包括真空泵108，真空泵108耦接至真空口110，真空口110设置在腔室主体102中。处理腔室100可附加地包括控制器136以用于控制处理腔室100内的工艺。盖组件104包括相对地设置在第二电极114上方的第一电极112。第一电极112与第二电极114形成一对平行的电极。第一与第二电极112、114可由高度掺杂的硅或金属(诸如，铝、不锈钢等)制成。第一与第二电极112、114可涂覆有保护层，保护层包括氧化铝或氧化钇。在一个实施例中，第一电极112可包括两个层叠的部件116、118，其中部件116的一部分可形成由部件118围绕的截头圆锥形。层叠的部件116、118与支撑层叠的部件116、118的第二电极114在其之间界定等离子体容积或腔120。若需要的话，层叠的部件116、118可建构为单个集成的单元。在任一情况中，第一电极112可与第二电极114分隔，在其之间具有绝缘构件。在一个实施例中，第一电极112分别连接至射频(RF)电源122与DC偏压调制配置150。RF电源122可以以大约400kHz与大约60MHz之间的频率在大约0W与大约3000W之间操作。在一个示例中，RF电源122以13.56MHz的频率操作。DC偏压调制配置150可包括DC电源124、耦接至DC电源124的RF滤波器126以及功率控制器144。RF滤波器126配置成防止RF信号(例如，来自RF电源122的信号)进入并损伤DC电源124。功率控制器144耦接至DC电源124并且配置成基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在处理腔室中处理基板的方法，包括：通过在工艺期间对第一电极施加射频(RF)功率来在所述处理腔室的所述第一电极和第二电极之间产生等离子体，其中所述第一电极和所述第二电极设置在具有基板支撑表面的基板支撑件上方并且与所述基板支撑件相对；以及在所述工艺期间对所述第一电极施加恒定为零的DC偏压电压。

【技术特征摘要】
2013.11.06 US 61/900,8381.一种用于在处理腔室中处理基板的方法，包括：通过在工艺期间对第一电极施加射频(RF)功率来在所述处理腔室的所述第一电极和第二电极之间产生等离子体，其中所述第一电极和所述第二电极设置在具有基板支撑表面的基板支撑件上方并且与所述基板支撑件相对；以及在所述工艺期间对所述第一电极施加恒定为零的DC偏压电压。2.如权利要求1所述的方法，其中所述RF功率从约0W至约3000W。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一电极和所述第二电极通过具有多个通孔的气体分配板与所述基板支撑件分隔。4.如权利要求1所述的方法，其中所述第二电极电连接至地。5.如权利要求1所述的方法，其中对所述第一电极施加恒定为零的DC偏压电压是由耦接至DC电源的功率控制器来控制的。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一电极和/或所述第二电极涂覆有保护层，所述保护层包括氧化铝或氧化钇。7.如权利要求1所述的方法，其中所述工艺使用包括蚀刻剂或离子化的活性基的工艺气体。8.一种用于在处理腔室中处理基板的方法，包括：通过对第一电极施加射频(RF)功率来在所述第一电极和第二电极之间产生等离子体，其中所述第一电极和所述第二电极设置在具有基板支撑表面的基板支撑件上方并且与所述基板支撑件相对；监测在所述第一电极处产生的DC偏压电压以获得DC偏压反馈信号；以及通过在基板处理工艺期间利用恒定为零的DC偏压电压操作所述第一电极，基于所述DC偏压反馈信号来控制所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：白宗薰，S·朴，陈兴隆，D·卢博米尔斯基，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US