控制等离子体处理室中的蚀刻工艺的方位角均匀性制造技术

提供了一种用于控制等离子体处理室中的蚀刻工艺的方位角均匀性的装置、系统和方法。在一个实施方式中，等离子体处理装置可以包括等离子体处理室和布置在所述等离子体处理室之上的RF罩。介电窗可以将等离子体处理室和RF罩分开。装置可以包括布置在介电窗之上的等离子体生成线圈。等离子体生成线圈能够进行操作以在被激励时在等离子体处理室中生成电感耦合等离子体。装置还包括布置在RF罩内接近等离子体生成线圈的至少一部分的导电表面。导电表面被布置成在等离子体生成线圈被激励时在导电表面与等离子体生成线圈之间生成方位角可变电感耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求本申请要求序列号为62/135,437的美国临时专利申请的优先权权益，出于各种目的通过引用将该申请合并到本文中。
本公开内容涉及使用等离子体源处理衬底。
技术介绍
等离子体处理被广泛用在半导体工业中，以用于半导体晶片和其他衬底的沉积、蚀刻、抗蚀剂移除和相关处理。通常将等离子体源(例如，微波、ECR、感应的等)用于等离子体处理以产生用于处理衬底的高密度等离子体和活性组分。由于生成来自原料气的工艺化学以及以高或低的蚀刻速率提供各向同性或高各向异性的蚀刻的RF等离子体源的能力，所以可以将RF等离子体源用于现代等离子体蚀刻应用中。等离子体处理工具能够在非常不同的气体中和在非常不同的条件(气流、气压等)下维持稳定的等离子体并且可以提供对于等离子体密度、等离子体分布(profile)和离子能量的独立控制。针对跨例如整个半导体晶片、在蚀刻室(和/或蚀刻头部(etchhead))中从晶片到晶片、跨工具从蚀刻室到蚀刻室、跨加工设施从蚀刻工具到蚀刻工具或者对于世界各地的每个加工设施的工艺等效性的要求可以导致针对半导体晶片和其他衬底的处理中的等离子体工艺均匀性的严格的要求。结果，许多等离子体处理工具具有用于补偿气流、等离子体密度和其他等离子体工艺参数的不均匀性的工艺控制。为了满足针对径向工艺均匀性的严格的处理要求，一些制造商采用了各种方法和系统，诸如用于等离子体径向分布控制的多区域电容耦合等离子体(CCP)源或者多线圈电感耦合等离子体(ICP)源、具有多个径向温度区域和多次注气的静电卡盘等。为了实现方位角方向的均匀性，一些制造商设计并且建造等离子体室、等离子体生成部件(例如，线圈、电极)、静电卡盘(ESC)、注气和排气、聚焦环和其他尽可能对称的部件以匹配半导体晶片或其他衬底的对称性。为此，通过将一些电力元件(例如，电容器)放置在主RF罩之外、附加围绕物之内来使它们不受天线和等离子体的影响。还以高的精度来控制晶片布置。此外，取决于工具的位置，地球的磁场也可以影响方位角均匀性。例如，在一些情况下，如果不同工具面向不同方向，地球的磁场可以影响同一房间中的不同工具的方位角工艺均匀性。一些制造商利用磁屏蔽来包裹室以减小这些影响。在许多情况下，较高的均匀性要求导致等离子体处理工具的较高的成本。例如，与3％的不均匀性要求相比，1％的不均匀性要求会需要更多的设计工作、附加控制元件、对部件及其组件的更精确的制造等。然而，在工艺工具的设计、制造和/或装配中会出现缺陷。设计中的瑕疵会导致系统性不均匀性。制造的部件中的瑕疵会导致系统性和随机(例如，一个工具至另一个)不均匀性。装配中的瑕疵会导致随机不均匀性。当对工具进行装配并且将所有部件放置在它们的位置时，这些不均匀性被组合在一起，并且在最坏的情况下这些不均匀性彼此相加而非彼此补偿。可以通过使用可用的控制“旋钮”(电力、ESC区域的温度、工艺时间等)对工艺进行调整来补偿大部分产生的径向不均匀性，但是不存在用于沿方位角方向调整工艺的控制“旋钮”。所以如果方位角不均匀性或方位角头接头(head-to-head)的不匹配超过可接受的界限，则解决其的唯一方式是识别并且替换对方位角不均匀性具有最大贡献的部件。该过程会是昂贵和耗时的，从而导致增加的最终生产成本和增加的工具价格。在一些情况下，被替换的部件可能根本不是坏的部件并且在与其他不同部件组合的情况下工具的总体不均匀性可以低于该界限。在等离子体处理室中或在等离子体处理室附近影响等离子体和工艺均匀性的元件的数目非常大。这些部件可以包括例如注气和气体出口、线圈、具有偏压电极的基座以及静电卡盘(ESC)、RF罩、室壁和用于晶片传送的门、ESC馈送结构、来自地球的磁场以及来自结构——框架、螺钉、涡轮泵、冷却风扇的元件和其他元件的磁场。可以使得来自这些部件中的一些部件的对非对称性的贡献非常小。然而，不能绝对对称地制造诸如ESC和线圈的部件。例如，ESC可以具有以下复杂的结构：该复杂的结构具有若干电极、加热元件和冷却通道、不同层之间的接合等。线圈可以具有引线和从一匝至另一匝的过渡。可以通过增加引线的数目和将引线分散在周围(例如，相对于彼此120度取向的3个单匝线圈而不是1个3匝线圈，或者在相反侧具有引线的2个1.5匝线圈等)来减小与线圈引线相关联的不均匀性的大小。然而，这会导致附加成本并且可能不能提供改善的方位角均匀性。用于解决方位角不均匀性的一个方法是提供线圈作为整体关于晶片(和/或基座)的倾斜。然而，该解决方案并不实用，因为其会引起非常强的影响并且当方位角不均匀性已经较小时其不能用于精细调整。
技术实现思路
在以下描述中将部分地阐述或者根据描述可以认识到或者通过对实施方式的实践可以认识到本公开内容的实施方式的方面和优点。本公开内容的一个示例方面涉及一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置可以包括等离子体处理室、布置在等离子体处理室之上的RF罩以及将等离子体处理室和RF罩分开的介电窗。等离子体处理装置还可以包括布置在介电窗之上的等离子体生成线圈。等离子体生成线圈能够进行操作以在被激励时在等离子体处理室中生成电感耦合等离子体。等离子体处理装置可以包括被布置在RF罩内接近等离子体生成线圈的至少一部分的导电表面。导电表面可以被布置成在等离子体生成线圈被激励时在导电表面与等离子体生成线圈之间生成方位角可变电感耦合。本公开内容的另一示例实施方式涉及一种用于调整等离子体处理装置中的方位角工艺均匀性的方法。该方法可以包括使用等离子体蚀刻工艺在等离子体处理装置中处理半导体衬底。等离子体处理装置可以包括等离子体处理室、布置在等离子体处理室之上的RF罩、将等离子体处理室和RF罩分开的介电窗以及布置在介电窗之上的等离子体生成线圈。方法还可以包括分析与关联于等离子体蚀刻工艺的方位角分布相关联的数据。方法可以包括调整被布置在RF罩内接近等离子体生成线圈的至少一部分的导电表面以在导电表面与等离子体生成线圈之间生成方位角可变电感耦合。本公开内容的又一示例实施方式涉及一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置可以包括具有能够进行操作以限定工艺气体的内部的等离子体处理室、布置在等离子体处理室之上的RF罩以及介电窗。等离子体处理装置还可以包括能够进行操作以在被RF能量激励时在等离子体处理室中生成电感耦合等离子体的一个或更多个电感元件。等离子体处理装置可以包括被布置在RF罩内接近一个或更多个电感元件的至少一部分的一个或更多个导电表面。一个或更多个导电表面的至少一部分能够相对于一个或更多个电感元件移动以在一个或更多个电感元件被RF能量激励时在一个或更多个导电表面与一个或更多个电感元件之间生成一个或更多个方位角可变电感耦合。本公开内容的其他示例方面涉及用于控制等离子体蚀刻工艺中的方位角均匀性的系统、方法、设备和工艺。参照以下描述和所附权利要求将会变得更好地理解各个实施方式的上述及其他特征、方面和优点。被合并并且构成本说明书(specification)的一部分的附图图示本公开内容的实施方式，并且连同说明书(description)一起用于说明相关原理。附图说明在参照附图的说明书中阐述针对本领域一名普通技术人员的实施方式的详细讨论，在附图中：图1描绘了根据本公开内容的示例实施方式的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，包括：等离子体处理室；RF罩，其被布置在所述等离子体处理室之上；介电窗，其将所述等离子体处理室和所述RF罩分开；等离子体生成线圈，其被布置在所述介电窗之上，所述等离子体生成线圈能够进行操作以在被激励时在所述等离子体处理室中生成电感耦合等离子体；以及导电表面，其被布置在所述RF罩内接近所述等离子体生成线圈的至少一部分；其中，所述导电表面被布置成在所述等离子体生成线圈被激励时在所述导电表面与所述等离子体生成线圈之间生成方位角可变电感耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.19 US 62/135,4371.一种等离子体处理装置，包括：等离子体处理室；RF罩，其被布置在所述等离子体处理室之上；介电窗，其将所述等离子体处理室和所述RF罩分开；等离子体生成线圈，其被布置在所述介电窗之上，所述等离子体生成线圈能够进行操作以在被激励时在所述等离子体处理室中生成电感耦合等离子体；以及导电表面，其被布置在所述RF罩内接近所述等离子体生成线圈的至少一部分；其中，所述导电表面被布置成在所述等离子体生成线圈被激励时在所述导电表面与所述等离子体生成线圈之间生成方位角可变电感耦合。2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述导电表面与所述等离子体生成线圈之间的所述方位角可变电感耦合能够进行操作以对所述等离子体生成线圈与所述电感耦合等离子体之间的电感耦合产生非对称的干扰。3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述导电表面的第一方位角部分被定位成与所述等离子体生成线圈相距第一距离，以及所述导电表面的第二方位角部分被定位成与所述等离子体生成线圈相距第二距离，所述第二距离不同于所述第一距离。4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述导电表面的至少一部分相对于所述等离子体生成线圈能够移动。5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述导电表面被接地。6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述导电表面包括环形屏蔽。7.根据权利要求6所述的等离子体处理装置，其中，所述环形屏蔽的至少第一方位角部分以相对于所述环形屏蔽的第二方位角部分更接近所述等离子体生成线圈的方式被弯曲。8.根据权利要求6所述的等离子体处理装置，其中，所述环形屏蔽的中央部分相对于所述等离子体生成线圈是固定的。9.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其中，所述环形屏蔽的外围边缘的至少一部分能够朝所述等离子体生成线圈移动和远离所述等离子体生成线圈地移动。10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其中，所述外围边缘的所述至少一部分通过布置在所述RF罩的侧壁中的一个或更多个销被保持。11.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述导电表面包括被布置成仅接近所述等离子体生成线圈中的选择方位角部分的局部环形屏蔽。12.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，所述装置包括多个等离子体生成线圈。13.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其中，所述装置包括多个导电表面，每个导电表面与所述多个等离子体生成线圈中的至少一个相关联，每个导电表面被布置成在所述等离子体生成线圈被激励时在所述导电表面和与所述导电表面相关联的等离子体生成线圈之间生成方位角可...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔·纳戈尔尼，
申请(专利权)人：马特森技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US