对径向蚀刻均匀度的主动控制制造技术

描述了主动控制径向蚀刻均匀度的系统和方法。所述方法包含产生具有基频的射频(RF)信号以及产生具有谐波频率的另一RF信号。控制该另一RF信号的谐波频率、或相位、或参数水平、或其组合以控制等离子体室内的RF等离子体鞘的谐波，从而实现径向蚀刻均匀度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对径向蚀刻均匀度的主动控制
本公开涉及主动控制径向蚀刻均匀度的系统和方法。
技术介绍
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。等离子体工具总体上包括射频(RF)产生器、阻抗匹配电路和等离子体室。RF产生器产生RF信号，该RF信号被提供给阻抗匹配电路。阻抗匹配电路接收RF信号以输出被提供给等离子体室的射频信号。通过将射频信号与处理气体一起提供时产生的等离子体，在等离子体室内对晶片进行处理。例如，根据射频信号在等离子体室内蚀刻晶片。当蚀刻晶片时，存在蚀刻晶片的非均匀度。本公开的实施方案就是在该背景下产生的。
技术实现思路
本公开的实施方案提供了用于主动控制径向蚀刻均匀度的系统、设备、方法和计算机程序。应理解，本专利技术的实施方案可以各种方式实现，例如以处理、设备、系统、装置、或计算机可读介质上的方法实现。下面将说明一些实施方案。径向蚀刻均匀度发生在等离子体蚀刻设备中，如平行板电容耦合等离子体设备中。局部的中央、半径中点、边缘或极边缘的等离子体不均匀性会在晶片表面各处产生蚀刻率不均匀性。蚀刻率不均匀性的实例包含中央峰值不均匀性、W形不均匀性、以及M形不均匀性。在各种射频(RF)驱动频率、各种处理间隙以及各种气体压力下都观察到蚀刻率不均匀性。因其本质，在等离子体蚀刻设备内产生的等离子体会产生RF驱动频率的多个谐波。某些较高阶次的谐波会在等离子体中产生驻波，导致晶片表面各处的蚀刻率不均匀性。由于驻波，难以通过调整处理参数如等离子体蚀刻设备的卡盘与上电极之间的处理间隙、RF功率比、气体中央重量输送以及等离子体蚀刻设备内的压力来增加径向蚀刻均匀度。在一些实施方案中，本文所述的系统和方法通过控制谐波提供径向等离子体均匀度的主动控制。为了提供主动控制，除了主高频RF源之外，在RF产生器内提供额外的RF电源。额外的RF电源提供相位可调整或相位相对于基频锁定的高RF谐波功率信号。高RF谐波功率信号的功率大小、频率和相位被最优化以减少在晶片表面处的等离子体中的驻波效应，从而增加径向蚀刻均匀度。在多种实施方案中，主高频RF源将基础驱动频率以及与基础驱动频率相关的相位供给至额外的RF源。额外的RF源产生具有可针对与基础驱动频率相关的相位调整的相位的在两倍基础驱动频率处的RF功率、在三倍基础驱动频率处的RF功率、在四倍基础驱动频率处的RF功率等。通过控制额外RF源的相位与控制额外RF源的功率电平，可控制等离子体内的电磁波的形状、等离子体的等离子体鞘的径向形状以及晶片表面处的径向等离子体密度，以调整晶片表面各处的蚀刻率均匀度，从而增加径向蚀刻均匀度。在若干实施方案中，描述了一种用于控制径向蚀刻均匀度的方法。所述方法包含：产生具有基频与第一相位的第一射频(RF)信号。所述方法还包含：分别基于所述基频与所述第一相位产生具有(n-1)次谐波频率与第二相位的第二RF信号。应注意n为大于2的整数。所述方法还包含：分别基于所述基频与所述第一相位产生具有n次谐波频率与第三相位的第三RF信号。所述方法还包含：通过RF匹配装置接收所述第一、所述第二、以及所述第三RF信号。所述方法还包含：通过所述RF匹配装置将经修改的RF信号输出至等离子体室的电极以在蚀刻操作期间控制在衬底的表面各处的所述径向蚀刻均匀度。在一些实施方案中，描述了一种用于控制径向蚀刻均匀度的系统。所述系统包含：第一RF产生器，其被配置成产生具有基频与第一相位的第一RF信号。所述系统还包括：第二RF产生器，其被配置成分别基于所述基频与所述第一相位产生具有(n-1)次谐波频率与第二相位的第二RF信号。所述系统包括：第三RF产生器，其被配置成分别基于所述基频与所述第一相位产生具有n次谐波频率与第三相位的第三RF信号。所述系统还包括：RF匹配装置，其耦合至所述第一、所述第二、以及所述第三RF产生器，以接收所述第一、所述第二、以及所述第三RF信号，以及将经修改的RF信号输出。所述经修改的RF信号用于在等离子体室内的蚀刻操作期间控制在衬底的表面各处的所述径向蚀刻均匀度。在多种实施方案中，描述了一种系统。所述系统包含第一控制器，其被配置成控制第一RF电源以产生具有基频与第一相位的第一RF信号。所述系统还包含第二控制器，其被配置成控制第二RF电源以分别基于所述基频与所述第一相位产生具有(n-1)次谐波频率与第二相位的第二RF信号。所述系统包含第三RF控制器，其被配置成控制第三RF电源以分别基于所述基频与所述第一相位产生具有n次谐波频率与第三相位的第三RF信号。所述第一、所述第二、所述第三RF信号被配置成被供给至RF匹配装置并且被修改以产生多个经修改的信号，所述多个经修改的信号被组合以产生经修改的RF信号。本文所述的系统和方法的某些优点包含在蚀刻操作期间控制衬底表面各处的径向蚀刻均匀度。径向蚀刻均匀度是通过控制等离子体室内的等离子体的谐波而进行控制的。谐波是通过产生具有谐波频率的RF信号并调整RF信号的谐波频率、或相位、或参数水平或其组合而进行调整的。通过调整谐波可实现对径向蚀刻均匀度的控制。根据下文结合附图的详细说明，其他方面将变得显而易见。附图说明参考下面结合附图的说明将最好地了解本专利技术的实施方案。图1A是一种系统的实施方案的图，其示出了对衬底表面各处的径向蚀刻均匀度的控制。图1B是一个实施方案的图，其示出了图1A的射频(RF)信号的基频、图1A的另一RF信号的二次谐波频率以及图1A的又一RF信号的三次谐波频率。图2是一种系统的实施方案的图，其示出了多个连续波RF信号的生成。图3A是一种系统的实施方案的图，其示出了等离子体室内的等离子体的谐波的多状态控制。图3B显示了多个多状态RF信号的实施方案，该多个多状态RF信号与时钟信号的多个状态同步地在多个参数水平之间交替。图4是一种系统的实施方案的图，其示出了控制一连续波RF信号的参数水平、相位和基频，另一连续波RF信号的参数水平、相位和基频，以及又一连续波RF信号的参数水平、相位和基频。图5是一种系统的实施方案的图，其示出了控制一多状态RF信号的参数水平、相位和基频，另一多状态RF信号的参数水平、相位和基频，以及又一多状态RF信号的参数水平、相位和基频。图6是一种系统的实施方案的图，其示出了控制RF匹配装置内的一或多个可变组件以将一RF信号的(n-1)次谐波频率及另一RF信号的n次谐波频率锁定至又一RF信号的基频、将一RF信号在(n-1)次谐波频率处的相位及另一RF信号在n次谐波频率处的相位锁定至又一RF信号在基频处的相位、以及将一RF信号在(n-1)次谐波频率处的参数水平及另一RF信号在n次谐波频率处的参数水平锁定至又一RF信号在基频处的参数水平。图7是一个实施方案的图，其示出了蚀刻衬底的蚀刻率相对于衬底半径的关系以提供沿着衬底半径的径向蚀刻均匀度的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制径向蚀刻均匀度的方法，其包含：/n产生具有基频与第一相位的第一射频(RF)信号；/n分别基于所述基频与所述第一相位产生具有(n-1)次谐波频率与第二相位的第二RF信号，其中n为大于2的整数；/n分别基于所述基频与所述第一相位产生具有n次谐波频率与第三相位的第三RF信号；/n通过RF匹配装置接收所述第一、所述第二、以及所述第三RF信号；以及/n通过所述RF匹配装置将经修改的RF信号输出至等离子体室的电极以在蚀刻操作期间控制在衬底的表面各处的所述径向蚀刻均匀度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180618 US 16/011,4421.一种用于控制径向蚀刻均匀度的方法，其包含：
产生具有基频与第一相位的第一射频(RF)信号；
分别基于所述基频与所述第一相位产生具有(n-1)次谐波频率与第二相位的第二RF信号，其中n为大于2的整数；
分别基于所述基频与所述第一相位产生具有n次谐波频率与第三相位的第三RF信号；
通过RF匹配装置接收所述第一、所述第二、以及所述第三RF信号；以及
通过所述RF匹配装置将经修改的RF信号输出至等离子体室的电极以在蚀刻操作期间控制在衬底的表面各处的所述径向蚀刻均匀度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一RF信号是高频RF信号，所述方法还包含：
产生低频RF信号；以及
通过所述RF匹配装置接收所述低频RF信号，其中所述经修改的RF信号基于所述第一、所述第二、所述第三RF信号以及所述低频RF信号输出。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述(n-1)次谐波频率被所述基频锁定，并且所述n次谐波频率被所述基频锁定，其中所述第二相位被所述第一相位锁定，并且所述第三相位被所述第一相位锁定，其中所述第一RF信号具有第一参数水平，所述第二RF信号具有第二参数水平，而所述第三RF信号具有第三参数水平，其中所述第二参数水平被所述第一参数水平锁定，并且所述第三参数水平被所述第一参数水平锁定。


4.根据权利要求1所述的方法，其还包含：
测量与所述RF匹配装置相关的参数以产生电信号；
分析所述电信号内的数据以识别测得的基频、测得的(n-1)次谐波频率、以及测得的n次谐波频率；
计算所述测得的(n-1)次谐波频率与所述测得的基频之间的第一差异；
计算所述测得的n次谐波频率与所述测得的基频之间的第二差异；
比较所述第一差异与第一预定阈值以及所述第二差异与第二预定阈值中的至少一者；
响应于判断出所述第一差异大于所述第一预定阈值，修改所述第一RF信号的所述基频和所述第二RF信号的所述(n-1)次谐波频率中的至少一者；以及
响应于判断出所述第二差异大于所述第二预定阈值，修改所述第一RF信号的所述基频和所述第三RF信号的所述n次谐波频率中的至少一者。


5.根据权利要求1所述的方法，其还包含：
测量与所述RF匹配装置相关的参数以产生电信号；
分析所述电信号内的数据以识别测得的基频处的相位、测得的(n-1)次谐波频率处的相位、以及测得的n次谐波频率处的相位；
计算所述测得的(n-1)次谐波频率处的相位与所述测得的基频处的相位之间的第一差异；
计算所述测得的n次谐波频率处的相位与所述测得的基频处的相位之间的第二差异；
比较所述第一差异与第一预定阈值以及所述第二差异与第二预定阈值中的至少一者；
响应于判断出所述第一差异大于所述第一预定阈值，修改所述第一RF信号的所述第一相位和所述第二RF信号的所述第二相位中的至少一者；以及
响应于判断出所述第二差异大于所述第二预定阈值，修改所述第一RF信号的所述第一相位和所述第三RF信号的所述第三相位中的至少一者。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一RF信号具有第一参数水平，所述第二RF信号具有第二参数水平，而所述第三RF信号具有第三参数水平，所述方法还包含：
测量与所述RF匹配装置相关的参数以产生电信号；
分析所述电信号内的数据以识别测得的基频处的参数水平、测得的(n-1)次谐波频率处的参数水平、以及测得的n次谐波频率处的参数水平；
计算所述测得的(n-1)次谐波频率处的参数水平与所述测得的基频处的参数水平之间的第一差异；
计算所述测得的n次谐波频率处的参数水平与所述测得的基频处的参数水平之间的第二差异；
比较所述第一差异与第一预定阈值以及所述第二差异与第二预定阈值中的至少一者；
响应于判断出所述第一差异大于所述第一预定阈值，修改所述第一RF信号的所述第一参数水平和所述第二RF信号的所述第二参数水平中的至少一者；以及
响应于判断出所述第二差异大于所述第二预定阈值，修改所述第一RF信号的所述第一参数水平和所述第三RF信号的所述第三参数水平中的至少一者。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述(n-1)次谐波频率是二次谐波频率，而所述n次谐波频率是三次谐波频率。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一RF信号、所述第二RF信号以及所述第三RF信号中的至少一者是连续波信号。


9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一RF信号、所述第二RF信号以及所述第三RF信号中的至少一者是多状态RF信号。


10.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收所述第一、所述第二以及所述第三RF信号包含：在所述RF匹配装置的第一输入处接收所述第一RF信号，在所述RF匹配装置的第二输入处接收所述第二RF信号，以及在所述RF匹配装置的第三输入处接收所述第三RF信号。


11.一种用于控制径向蚀刻均匀度的系统，其包含：
第一射频(RF)产生器，其被配置成产生具有基频与第一相位的第一射频RF信号；
第二RF产生器，其被配置成分别基于所述基频与所述第一相位产生具有(n-1)次谐波频率与第二相位的第二RF信号，其中n为大于2的整数；
第三RF产生器，其被配置成分别基于所述基频与所述第一相位产生具有n次谐波频率与第三相位的第三RF信号；
RF匹配装置，其耦合至所述第一、所述第二、以及所述第三RF产生器，以接收所述第一、所述第二、以及所述第三RF信号，以及将经修改的RF信号输出，其中所述经修改的RF信号用于在等离子体室内的蚀刻操作期间控制在衬底的表面各处的所述径向蚀刻均匀度。


12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一、所述第二、以及所述第三RF产生器中的每一者都是高频RF产生器，所述系统还包含：
低频产生器，其被配置成产生低频RF信号，其中所述RF匹配装置被配置成接收所述低频RF信号，其中所述经修改的RF信号基于所述第一、所述第二、所述第三RF信号以及所述低频RF信号输出。


13.根据权利要求11所述的系统，其中所述(n-1)次谐波频率被所述基频锁定，并且所述n次谐波频率被所述基频锁定，其中所述第二相位被所述第一相位锁定，并且所述第三相位被所述第一相位锁定，其中所述第一RF信号具有第一参数水平，所述第二RF信号具有第二参数水平，而所述第三RF信号具有第三参数水平，其中所述第二参数水平被所述第一参数水平锁定，并且所述第三参数水平被所述第一参数水平锁定。


14.根据权利要求11所述的系统，其还包含：
参数传感器，其被配置成测量与所述RF匹配装置相关的参数以产生电信号；以及
处理器，其耦合至所述参数传感器以分析所述电信号内的数据以识别测得的基频、测得的(n-1)次谐波频率、以及测得的n次谐波频率，
其中所述处理器被配置成：
计算所述测得的(n-1)次谐波频率与所述测得的基频之间的第一差异，
计算所述测得的n次谐波频率与所述测得的基频之间的第二差异，
比较所述第一差异与第一预定阈值以判断所述第一差异是否大于所述第一预定阈值，并且响应于判断出所述第一差异大于所述第一预定阈值，修改所述第一RF信号的所述基频和所述第二RF信号的所述(n-1)次谐波频率中的至少一者；以及
比较所述第二差异与第二预定阈值以判断所述第二差异是否大于所述第二预定阈值，并且响应于判断出所述第二差异大于所述第二预定阈值，修改所述第一RF信号的所述基频和所述第三RF信号的所述n次谐波频率中的至少一者。


15.根据权利要求11所述的系统，其还包含：
参数传感器，其被配置成测量与所述RF匹配装置相关的参数以产生电信号；以及
处理器，其耦合至所述参数传感器以分析所述电信号内的数据以识别测得的基频处的相位、测得的(n-1)次谐波频率处的相位、以及测得的n次谐波频率处的相位，
其中所述处理器被配置成：
计算所述测得的(n-1)次谐波频率处的相位与所述测得的基频处的相位之间的第一差异，
计算所述测得的n次谐波频率处的相位与所述测得的基频处的相位之间的第二差异，
比较所述第一差异与第一预定阈值以判断所述第一差异是否大于所述第一预定阈值，以及
比较所述第二差异与第二预定阈值以判断所述第二差异是否大于所述第二预定阈值，
响应于判断出所述第一差异大于所述第一预定阈值，修改所述第一RF信号的所述第一相位和所述第二RF信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·马拉赫塔诺夫，菲力克斯·莱布·科扎克维奇，约翰·霍兰德，季兵，肯尼思·卢凯西，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US