双室结构的脉冲等离子体室制造技术

本发明专利技术提供了用于在双室结构的脉冲等离子体室中处理半导体衬底的系统、方法和计算机程序。晶片处理装置具有由板分隔的上室和下室，该板流体连接上室至下室，该晶片处理装置包括连续波(CW)控制器、脉冲控制器，以及系统控制器。CW控制器能操作以设置用于与所述上室中的上电极耦合的第一射频(RF)功率源的电压和频率。脉冲控制器能操作以设置用于由耦合到所述下室中的下电极的第二RF功率源产生的脉冲RF信号的电压、频率、接通期间的持续时间，以及断开期间的持续时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了用于在双室结构的脉冲等离子体室中处理半导体衬底的系统、方法和计算机程序。晶片处理装置具有由板分隔的上室和下室，该板流体连接上室至下室，该晶片处理装置包括连续波(CW)控制器、脉冲控制器，以及系统控制器。CW控制器能操作以设置用于与所述上室中的上电极耦合的第一射频(RF)功率源的电压和频率。脉冲控制器能操作以设置用于由耦合到所述下室中的下电极的第二RF功率源产生的脉冲RF信号的电压、频率、接通期间的持续时间，以及断开期间的持续时间。【专利说明】双室结构的脉冲等离子体室
本专利技术涉及用于电介质蚀刻半导体器件的方法、系统和计算机程序，并且更具体地，涉及用于在双模块电容耦合等离子体(CCP)室中电介质蚀刻半导体器件的方法、系统和计算机程序。
技术介绍
集成电路的制造包括将含有掺杂硅的区域的硅衬底(晶片)浸入化学反应性等离子体，其中亚微米器件的特性(例如，晶体管、电容器等)被蚀刻在表面上。一旦制造了第一层，在所述第一层的顶部上建立一些绝缘(介电)层，其中的孔，也称为过孔，以及沟槽被蚀刻到材料中用于放置导电互连件。SiO2是在半导体制造中使用的常用的电介质。用于SiO2蚀刻的等离子体通常包括碳氟化合物气体，例如四氟化碳CF4和八氟环丁烷(C-C4F8),以及氩(Ar)和氧(O2)气体。词语等离子体是用来指其中组分原子和分子已被部分或完全电离的那些气体。由于获得的低离解速率有利于在表面上较大的钝化分子和高离子能量，因此电容性射频(RF)功率耦合通常用于激发并维持等离子体。为了获得朝向硅衬底的离子能量和离子通量的独立控制，有时使用双频电容性放电(DF-CCP )。在半导体晶片制造中目前所使用的等离子体处理系统依赖于高度相互依赖的控制参数来控制传递到晶片的自由基分离、自由基通量、离子能量和离子通量。例如，目前的等离子体处理系统试图通过控制在晶片的存在下产生的单个的等离子体实现必要的自由基分离、自由基通量、离子能量和离子通量。不幸的是，化学离解和自由基形成耦合于离子产生和等离子体密度并经常不协同工作以实现期望的等离子体处理条件。一些半导体加工设备采用脉冲RF功率源。当等离子体关断时在RF断开(OFF)期间目前的脉冲RF等离子体技术不提供对余辉等离子体的控制。典型地，在RF断开期间，等离子体电位崩塌以及电子向室的壁逃逸。在余辉中，电子密度下降且负离子密度增加。然后离子也向壁逃逸。带电物质动力学决定了室内部的电荷的分布，因此，决定了它的蚀刻性能，但不幸的是这些动力学和带电物质的通量大多是不受控制的。余辉期间可用的唯一控制是频率的调制和占空比。脉冲等离子体技术的另一个问题是当RF功率开通时等离子体再点燃。如果等离子体和余辉在RF断开期间完全熄灭，则再激发等离子体需要高的RF电压水平。此外，RF问题会有麻烦，特别是当在低的气体压强下操作时。正是在这样的背景下出现实施方式。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供了用于在双室结构的脉冲等离子体室中处理半导体衬底的系统、方法和计算机程序。应当理解，本专利技术可以多种方式实现，例如，在计算机可读介质上的方法、装置、系统、设备。下面将描述若干本专利技术的实施方式。在一种实施方式中，晶片处理装置具有由板分隔的上室和下室，该板流体连接上室至下室，该晶片处理装置包括连续波(CW)控制器、脉冲控制器、以及系统控制器。CW控制器能操作以设置用于与所述上室的上电极耦合的第一射频(RF)功率源的电压和频率。脉冲控制器能操作以设置用于由耦合到所述下室的下电极的第二 RF功率源产生的脉冲RF信号的电压、频率、接通期间(ON-period)的持续时间，以及断开期间(OFF-period)的持续时间。此外，系统控制器能操作以设置CW控制器和脉冲控制器的参数来调节在室的操作过程中从上室通过板到下室的物质的流量。物质的流量有助于在断开期间的余辉过程中负离子密度控制，并有助于在接通期间过程中下室中的等离子体的再激发。在另一实施方式中，用于在晶片处理装置中处理晶片的方法包括设置用于通过耦合到所述上室中的上电极的第一 RF功率源产生的连续的射频(RF)信号的第一参数的操作，该晶片处理装置具有由板分隔的上室和下室，该板流体连接上室至下室。所述第一参数包括第一电压和第一频率。此外，该方法包括设置用于通过耦合到所述下室的下电极的第二 RF功率源产生的脉冲RF信号的第二参数的操作。所述第二参数包括第二电压，第二频率，接通期间的持续时间，以及断开期间的持续时间。连续的RF信号被施加到所述上电极，且所述脉冲RF信号被施加到所述下电极。设置所述第一参数和所述第二参数来调节在室的操作期间从上室到下室的物质的流量。物质的流量有助于在断开期间的余辉过程中负离子密度控制，并有助于在接通期间过程中下室中的等离子体的再激发。在又一实施方式中，具有由板分隔的上室和下室的晶片处理装置包括CW控制器、脉冲控制器和系统控制器，该板将上室流体连接至下室。CW控制器能操作以设置用于耦合到所述上室中的上电极的第一射频(RF)功率源的第一参数，且所述脉冲控制器能操作以设置用于耦合到所述下室中的下电极的第二 RF功率源产生的第二脉冲RF信号的第二参数。所述脉冲控制器进一步能操作以设置用于通过耦合到所述下电极的第三RF功率源产生的第三脉冲RF信号的第三参数。此外，系统控制器能操作以传输所述第一、第二和第三参数来调节在室的操作过程中从所述上室穿过所述板到所述下室的物质的流量。物质的流量有助于在断开期间的余辉过程中负离子密度控制，并有助于在接通期间过程中下室中的等离子体的再激发。结合附图，根据下面的详细描述，其它方面将变得显而易见。【专利附图】【附图说明】参考以下描述结合附图可以最好地理解本专利技术。图1显示了根据一种实施方式的蚀刻室。图2示出了根据一种实施方式的脉冲等离子体室的运转状态。图3示出了根据一种实施方式的RF功率的频率和室压强对等离子体密度的影响。图4示出了根据本专利技术的一种实施方式的具有两个室的半导体晶片处理装置。图5显示了根据本专利技术的一种实施方式的半导体晶片处理装置。图6示出了根据本专利技术一种实施方式的具有上部等离子体和下部等离子体的图5的室。图7示出了根据一种实施方式的归一化的离子通量作为板厚度的函数。图8示出了根据本专利技术的一种实施方式的用于操作半导体晶片处理装置的算法的流程。图9示出了根据本专利技术的一种实施方式的用于处理晶片的算法的流程。图10是用于实施本专利技术的实施方式的计算机系统的简化示意图。【具体实施方式】下面的实施方式提供了用于在双室结构的脉冲等离子体室中处理半导体衬底的系统、方法和计算机程序。但应明白，本实施方式可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，公知的处理操作未被详细描述，以免不必要使本实施方式不清楚。图1显示了根据一种实施方式的蚀刻室。激励两个电极之间的电场是获得在蚀刻室中RF气体放电的方法之一。当在电极之间施加振荡电压时，获得的放电被称为电容耦合等离子体(CCP)放电。可以利用稳定的原料气体以获得通过由电子-中性物质碰撞引起的各种分子的离解产生的各种各样的化学反应性的副产物来产生等离子体。蚀刻的化学方面涉及中性气体分子以及它们离解的副产物与待蚀刻表面的分子的反应，以及产生挥发性分子，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有由板分隔的上室和下室的晶片处理装置，该板将所述上室流体连接到所述下室，该晶片处理装置包括：连续波（CW）控制器，其能操作以设置用于耦合到所述上室中的上电极的第一射频（RF）功率源的电压和频率；脉冲控制器，其能操作以设置用于通过耦合到所述下室中的下电极的第二RF功率源产生的脉冲RF信号的电压、频率、接通期间的持续时间，以及断开期间的持续时间；以及系统控制器，其能操作以设置用于所述CW控制器和所述脉冲控制器的参数来调节在所述室的操作过程中从所述上室通过所述板到所述下室的物质的流量，其中所述物质的流量有助于在断开期间的余辉过程中负离子蚀刻以及中和在所述晶片表面上的过量正电荷，并有助于在所述接通期间的过程中再激发所述下室中的等离子体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【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·丁德萨，埃里克·赫德森，安德鲁·D·贝利三世，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US