半导体处理工具中的RF电流测量制造技术

提供了一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法。该方法包括：a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；b)将RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据被调节以减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；c)调谐所述RF功率的频率，其中，调谐所述频率包括：i)测量所述等离子体的电流，ii)根据(i)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及iii)调节所述RF功率的所述频率；以及d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体处理工具中的RF电流测量相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月23日提交的名称为“RFCURRENTMEASUREMENTINSEMICONDUCTORPROCESSINGTOOL”的USSN62/634,725的优先权和利益，该申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术介绍
半导体器件制造涉及在半导体处理反应器中处理半导体晶片。典型的工艺包括在晶片上沉积和去除(即，蚀刻)材料。在商业规模的制造中，每个晶片包含要制造的特定半导体器件的许多副本，并且需要许多晶片来实现器件的所需要的体积。半导体处理操作的商业可行性很大程度上取决于工艺条件的晶片内均匀性和晶片与晶片之间的重复性。因此，努力确保给定晶片的每个部分和每个被处理的晶片都暴露于相同的处理条件。处理条件的变化会导致沉积和蚀刻速率的变化，从而导致整个工艺和产品的变化无法接受。
技术实现思路
一个或多个计算机的系统可以配置为通过在系统上安装软件、固件、硬件或它们的组合来执行特定的操作或动作，该软件、固件、硬件或它们的组合在操作中导致系统执行这些动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括指令来执行特定的操作或动作，所述指令在由数据处理装置执行时使该装置执行这些动作。一个总体方面包括一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；b)将RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据被调节以减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；c)调谐所述RF功率的频率，其中，调谐所述频率包括：i)测量所述等离子体的电流，ii)根据(I)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及iii)调节所述RF功率的所述频率；以及d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述方法其中所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述方法其中，i)包括：a)测量在电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向处理室以产生和维持等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体的所述电流。所述方法其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfl表示。所述方法其中，所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上。所述方法其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pf的电容值。所述方法其中，所述电感性元件具有小于或等于约610nh的电感值。所述方法其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子体的所述RF功率频率下所述电感性元件的阻抗z确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电流传感器的谐振频率ωres来确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定在包含谐振频率ωres的频率范围内的所述电流传感器的阻抗z来确定。所述方法其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电感性元件的电感值L和所述电容性元件的电容值c来确定。所述方法其中，所述RF功率频率是约56MHz的频率。所述方法其中，将所述RF功率频率修改为经调节的RF功率频率，并且进一步地，其中，使用第二线性比例因子，以所述电流传感器在所述经调节的RF功率频率下来重复i)。所述方法其中，所述电容性元件具有电容值c＝Ea/d，其中E是介电常数，a是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。一个总体的方面包括一种用于等离子体辅助的半导体沉积的装置，所述装置包括：多个处理站，其中所述处理站中的每一个包括至少一个晶片支撑件并且被配置为接收至少一个衬底，并且其中所述多个处理站在室内；功率源，其被配置为向所述室提供RF功率以产生并维持等离子体；电流传感器，其被配置为测量等离子体电流；RF频率调谐器，其被配置为调谐RF功率频率；一个或多个RF功率调节器，其被配置为调节被分配给所述多个处理站的所述RF功率，从而减少站与站之间的变化；以及一个或多个控制器，其中所述一个或多个控制器、所述功率源、所述电流传感器、所述RF频率调谐器和所述RF功率调节器通信连接，并且所述控制器被配置为：调谐所述RF功率频率，其中，调谐所述RF功率频率包括：i)使用所述电流传感器通过以下方式确定所述等离子体电流：a)测量在所述电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向所述室以产生和维持等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的所述RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体电流；ii)根据(i)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及iii)通过所述RF频率调谐器调节所述RF功率的频率，以及iv)当在每个处理站执行半导体处理操作时，指示所述一个或多个RF功率调节器调节分配给每个站的所述RF功率，以减少站与站之间的变化。该方面的其他实施方案包括相应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，各自被配置为执行所述方法的动作。实现方式可以包括下述特征中的一个或多个。所述装置其中所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。所述装置其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfl表示。所述装置其中，所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上。所述装置其中，所述电容性元件具有电容值c＝Ea/d，其中E是介电常数，a是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。所述装置其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pf的电容值。所述装置其中，所述电感性元件具有小于或等于约610nh的电感值。所述装置其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子体的所述RF功率频率下所述电流传感器的阻抗z确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电流传感器的谐振频率ωres来确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定在包含谐振频率ωres的频率范围内的所述电流传感器的阻抗z来确定。所述装置其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电感性元件的电感值l和所述电容性元件的电容值c来确定。一个总体方面包括一种在处理室中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：a)测量在电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：/na)在所述多个站中的每个站处提供衬底；/nb)将RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据被调节以减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；/nc)调谐所述RF功率的频率，其中，调谐所述频率包括：/ni)测量所述等离子体的电流，/nii)根据(i)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及/niii)调节所述RF功率的所述频率；以及/nd)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 US 62/634,7251.一种在处理室中的多个站中进行等离子体辅助的半导体处理的方法，该方法包括：
a)在所述多个站中的每个站处提供衬底；
b)将RF功率分配给多个站，从而在所述站内产生等离子体，其中，根据被调节以减小站与站之间的变化的RF功率参数来分配所述RF功率；
c)调谐所述RF功率的频率，其中，调谐所述频率包括：
i)测量所述等离子体的电流，
ii)根据(i)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及
iii)调节所述RF功率的所述频率；以及
d)在每个站处在所述衬底上执行半导体处理操作。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，i)包括：
a)测量在电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向所述处理室以产生和维持所述等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及
b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体的所述电流。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfL表示。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上。


6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pF的电容值。


7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电感性元件具有小于或等于约610nH的电感值。


8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述电容性元件具有电容值C＝εA/d，其中ε是介电常数，A是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。


9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子体的所述RF功率频率下所述电感性元件的阻抗Z确定。


10.根据权利要求3或9所述的方法，其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电流传感器的谐振频率ωres来确定。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述线性比例因子部分地通过确定在包含谐振频率ωres的频率范围内的所述电流传感器的阻抗Z来确定。


12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述线性比例因子部分地通过确定所述电感性元件的电感值L和所述电容性元件的电容值C来确定。


13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述RF功率频率是约13.56MHz的频率。


14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述RF功率频率修改为经调节的RF功率频率，并且进一步地，其中，使用第二线性比例因子，以所述电流传感器在所述经调节的RF功率频率下来重复i)。


15.一种用于等离子体辅助的半导体沉积的装置，所述装置包括：
多个处理站，其中所述处理站中的每一个包括至少一个晶片支撑件并且被配置为接收至少一个衬底，并且其中所述多个处理站在室内；
功率源，其被配置为向所述室提供RF功率以产生并维持等离子体；
电流传感器，其被配置为测量等离子体电流；
RF频率调谐器，其被配置为调谐RF功率频率；
一个或多个RF功率调节器，其被配置为调节被分配给所述多个处理站的所述RF功率，从而减少站与站之间的变化；以及
一个或多个控制器，其中所述一个或多个控制器、所述功率源、所述电流传感器、所述RF频率调谐器和所述RF功率调节器通信连接，并且所述控制器被配置为：
调谐所述RF功率频率，其中，调谐所述RF功率频率包括：
i)使用所述电流传感器通过以下方式确定所述等离子体电流：
a)测量在所述电流传感器中的电感性元件两端的电压，该电感性元件与所述电流传感器中的电容性元件电气并联，该电感性元件相对于流向所述室以产生和维持所述等离子体的等离子体电流呈电气串联；以及
b)部分地基于通过应用相关于所述等离子体的所述RF功率频率的线性比例因子，将所测得的在所述电感性元件两端的所述电压转换为所述等离子体电流；
ii)根据(i)中所测得的所述电流确定所述RF功率的所述频率的变化，以及
iii)通过所述RF频率调谐器调节所述RF功率的频率，以及
iv)当在每个处理站执行半导体处理操作时，指示所述一个或多个RF功率调节器调节分配给每个站的所述RF功率，以减少站与站之间的变化。


16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述半导体处理操作是以下操作中的一种：沉积、蚀刻、剥离或清洁薄膜。


17.根据权利要求16所述的装置，其中，部分地基于I＝V/2πfL，将在所述等离子体的所述RF功率频率(f)下的所测得的在所述电感性元件(L)两端的所述电压(V)转换为所述等离子体的所述电流(I)，其中所述线性比例因子由1/2πfL表示。


18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述电容性元件和所述电感性元件被集成在印刷电路板上。


19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述电容性元件具有小于或等于约0.017pF的电容值。


20.根据权利要求15所述的装置，其中，所述电感性元件具有小于或等于约610nH的电感值。


21.根据权利要求18所述的装置，其中，所述电容性元件具有电容值C＝εA/d，其中ε是介电常数，A是所述电容性元件的面积，并且d是所述电容性元件的电极之间的距离。


22.根据权利要求15所述的装置，其中，所述线性比例因子部分地由在所述等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏尼尔·卡普尔，托马斯·弗雷德里克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US