本发明专利技术涉及一种通过根据数个等离子体参数的预期值来控制数个腔室参数在等离子体反应器腔室中处理晶圆的方法。该方法包括将Ｍ等离子体参数的一组Ｍ个预期值同时转换为各个Ｎ个腔室参数的一组Ｎ值。该Ｍ个等离子体参数选自包括晶圆电压、离子密度、刻蚀速率、晶圆电流、刻蚀选择性、离子能量和离子质量的组。该Ｎ个腔室参数选自包括源功率、偏置功率、腔室压力、内磁铁线圈电流、外磁铁线圈电流、内区气体流速、外区气体流速、内区气体组成、外区气体组成的组，其中Ｍ和Ｎ是整数。该方法进一步包括将所述Ｎ个腔室参数设定为一组Ｎ个值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过根据数个等离子体参数的预期值来控制数个腔室参 数在等离子体反应器腔室中处理晶圆的方法。
技术介绍
在微电子电路制造中使用的等离子体反应器可以刻蚀或沉积半导体衬底 上的薄膜层。在等离子体反应性离子刻蚀工艺中，刻蚀速率、离子密度。晶圆 电压和晶圆电流是控制刻蚀选择性、晶圆加热、刻蚀条纹、离子轰击损伤、刻 蚀终止、特征尺寸和其他效果的关键。所述控制随着特征尺寸减小和器件密度 增加而变得越来越重要。主要的问题在于用于测量刻蚀速率、离子密度、晶圆 电压和晶圆电流的现有技术趋于非常不精确(就晶圆电压来说)或者在总结处 理时必须通过检查测试工件或晶圆来执行(就刻蚀速率来说)。似乎没有精确 的技术来实时测量这些参数(即，在晶圆处理期间)。因此，在处理当前 工件之前必须基于通过处理腔室中的其他工件而获得的先前结果选择等离子 体反应器控制参数(源功率、偏置功率、腔室压力、气体流速等)。-段己经 选择每个反应器控制参数的目标值以实现预期刻蚀速率或预期晶圆电压或预 期离子密度，在整个工艺步骤期间目标值必须保持相同，并且所有的努力为了 保持所选的目标值。如果例如，其中一个控制参数的所选目标值不预期地导致 偏移所需处理参数(例如，刻蚀速率)，直到当前工件已经被处理并随后检查 后才将发现所述误差，由此由于该误差而不能保留当前工件或晶圆。因此，工 业通常在材料和时间上受到大量损失。相关的问题在于等离子体工艺发展和设计落后且低效，原因在于源功率、 偏置功率、腔室压力等的反应器控制参数的优选目标值的发现依赖于长期的反 复试验方法。诸多反应器控制参数的目标值选择(例如，源功率、偏置功率、 腔室压力等)以实现在特定晶圆电流下(以控制晶圆加热)以及在特定晶圆电 压下(以控制离子碰撞损伤)和特定离子密度(以控制刻蚀选择性，例如)的特定刻蚀速率是多重问题。为获得工艺参数的预期目标值，不同反应器控制参 数之间的相互依赖或独立不为人所知，反复试验过程以找到反应器控制参数 (源功率、偏置功率、腔室压力)的最佳目标值复杂且耗时。因此，在无耗时 的反复试验过程下不可能优化或改变工艺参数的f:〗标值(例如，刻蚀速率，等)。 因此，实时等离子体工艺控制或管理看起来不可能。
技术实现思路
本专利技术涉及一种通过根据数个等离子体参数来控制数个腔室参数的处理等离子体反应器中的晶圆的方法。该方法包括将M个等离子体参数的一组M 个预期值同时转换为各个N个腔室参数的一组N个值。M个等离子体参数选 自包括晶圆电压、离子密度、刻蚀速率、晶圆电流、刻蚀选择性、离—f能量和 离子质量的组。N个腔室参数选自包括源功率、偏置功率、腔室压力、内磁铁 线圈电流、外磁铁线圈电流、内区气体流速、外区气体流速、内区气体组成、 外区气体组成的组。该方法进一歩包括将N个腔室参数设定为一组N个值。附图说明图1示出了等离子体反应器和用于其的测量仪器；图2示出了由测量仪器应用的等离子体反应器的电学模型；图3示出了图1的测量仪器的结构；图4示出了图3的测量仪器的输入相处理器；图5示出了图3的测量仪器中的传输线转换处理器；图6示出了图3的测量仪器中的网格到地转换处理器；图7示出图3的测量仪器中的网格到晶圆的转换处理器；图8示出图3的测量仪器中的组合转换处理器；图9示出用于包括图3的测量仪器的等离子体反应器的工艺反馈控制系统；图IO示出工艺反馈控制系统的替代实施方式；图11示出图3的测量仪器、恒定等高线产生器和在系统中与等离子体反 应器连接的工艺设定点控制器；图12、13和14示出由图11的系统产生的恒定性能参数值的不同等高线;图15示出在恒定参数值的不同曲线的交叉处找到最优操作点的方法； 图16示出图11的系统中的工艺设定点控制器；图17、 18和19示出通过图11的系统中的等高会 制器执行的各个操作；图20示出在100mT的腔室压力下恒定晶圆电压 和恒定离子密度的等高线的覆盖图21示出在30mT的腔室压力下恒定晶圆电压、 和恒定离子密度的等高线的覆盖图22示出在70mT的腔室压力下恒定晶圆电压、 和恒定离子密度的等高线的覆盖图23示出在150mT的腔室压力下恒定晶圆电压-和恒定离子密度的等高线的覆盖图24示出在200mT的腔室压力下恒定晶圆电压， 和恒定离子密度的等高线的覆盖图25示出在250mT的腔室压力下恒定晶圆电压、 和恒定离子密度的等高线的覆盖图26示出根据本专利技术的进一步实施方式的等离子体反应器的方框简化图27-32示出用于构造对于源功率、偏置功率和腔室压力的变量的不同等 离子体参数的单独可变函数的过程；图27描述用于构造不同等离子体参数的单独可变函数的过程，其中变量 是等离子体源功率的腔室参数；图28描述用于构造不同等离子体参数的单独可变函数的过程，其中变量 是等离子体偏置功率的腔室参数；图29描述用于构造不同等离子体参数的单独可变函数的过程，其中变量 是腔室压力的腔室参数；图30描述用于构造不同等离子体参数的单独可变函数的过程，其中变量 是内磁铁线圈电流的腔室参数；图31描述用于构造不同等离子体参数的单独可变函数的过程，其中变量 是外磁铁线圈电流的腔室参数；戋产生器的工艺设定点控 、恒定刻蚀速率的等高线 恒定刻蚀速率的等高线 恒定刻蚀速率的等高线 、恒定刻蚀速率的等高线 ,恒定刻蚀速率的等高线 ,恒定刻蚀速率的等高线图32描述用于构造不同等离子体参数的单独可变函数的过程，其中变量 是气体流速或气体组成的腔室参数;图33-36描述四个等离子体参数的恒定值的等高线(即，表面)从具有源 功率、偏置功率和腔室压力的大小的三维控制空间的图27-32的单独可变函数 而产生的实施例；图33描述用于在三维控制空间中产生对于晶圆电压的等离子体参数的恒 定值的等高线的过程；图34描述用于在三维控制空间中产生对于刻蚀速率的等离子体参数的恒 定值的等高线的过程；图35描述用于在三维控制空间中产生对于等离子体离子密度的等离子体 参数的恒定值的等高线的过程；图36描述用于在三维控制空间中产生对于晶圆电流的等离子体参数的恒 定值的等高线的过程；图37描述使用图33-36的恒定值的等高线来控制三个等离子体参数的过程；图38描述图37的过程中三维控制空间中的恒定值的等高线的相交；图39是对应图38的三维控制空间图，但对于仅指定恒定值的两个等高线并因此沿曲线相交的不受限制的情形下，图39说明沿相交的曲线变化腔室参数的方法；图40-43描述四个等离子体参数的恒定等高线(即，表面)由在具有源功 率、偏置功率、气体流速(或组成)和磁铁线圈电流的大小和思维控制空间中 的图27-32的单独可变函数产生的实施例；图40描述用于在三维控制空间中产生晶圆电压的等离子体参数的恒定值 的等高线的过程；图41描述用于在三维控制空间中产生刻蚀速率的等离子体参数的恒定值 的等高线的过程；图42描述用于在三维控制空间中产生晶圆电压的等离子体参数的恒定值 的等高线的过程；图43描述用于在三维控制空间中产生晶圆电流的等离子体参数的恒定值 的等高线的过程；图44描述使用图40-43的恒定值的等高线控制四个等离子体参数的过程;图45描述图44的不受限制类型的过程，其中在四维控制空间中通过沿轨 线或曲线变化参数仅控制三个等离子体参数，其中三本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种根据数个等离子体参数的预期值来控制等离子体反应器的数个腔室参数的方法，包括：将Ｍ个等离子体参数的一组Ｍ个预期值同时转换为各个Ｎ个腔室参数的一组Ｎ个值，其中该Ｍ个等离子体参数选自包括晶圆电压、离子密度、刻蚀速率、晶圆电流、刻蚀选择性、离子能量和离子质量的组，该Ｎ个腔室参数选自包括源功率、偏置功率、腔室压力、内磁铁线圈电流、外磁铁线圈电流、内区气体流速、外区气体流速、内区气体组成、外区气体组成的组，其中Ｍ和Ｎ是整数；以及将所述Ｎ个腔室参数设定为一组Ｎ个值。
【技术特征摘要】
US 2006-12-11 11/609,0241.一种根据数个等离子体参数的预期值来控制等离子体反应器的数个腔室参数的方法，包括将M个等离子体参数的一组M个预期值同时转换为各个N个腔室参数的一组N个值，其中该M个等离子体参数选自包括晶圆电压、离子密度、刻蚀速率、晶圆电流、刻蚀选择性、离子能量和离子质量的组，该N个腔室参数选自包括源功率、偏置功率、腔室压力、内磁铁线圈电流、外磁铁线圈电流、内区气体流速、外区气体流速、内区气体组成、外区气体组成的组，其中M和N是整数；以及将所述N个腔室参数设定为一组N个值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转换步骤包括a. 对于每个所述腔室参数，以较小的速率改变(ramping)所述一个腔室 参数的级别同时采样输入至所述晶圆支撑基座的RF偏置功率下的RF电学参 数以及由所述RF电学参数的每个采样计算数个等离子体参数的值，并存储具 有所述一个腔室参数的对应级别的所述值作为相应的腔室参数数据；b. 对于每个所述腔室参数，从对应的腔室参数数据推导出具有作为独立 变量的所述一个腔室参数的所述数个等离子体参数每个的单独可变函数；c. 由所述函数的组合，构造限定所述所述腔室参数的同时值的表面，每 个单独表面对应所述数个等离子体参数其中之一的各个恒定值，并存储所述表 面。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述转换歩骤进一步包括 a.对于每个所述数个等离子体参数，提取对应所述一个等离子体参数的预期值的恒定值的相关表面，并确定限定所述腔室参数的N个值的相关表面 的交叉。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，构造限定所有所述腔室参 数的同时值的表面的步骤包括对所述数个等离子体参数的每个执行以下步骤将取决于各个腔室参数的单独可变函数组合为具有所述腔室参数的数个 变量的单独的复合函数。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，构造限定所有所述腔室参数的同时值的表面的步骤进一步包括对所述数个等离子体参数的每个执行以 下步骤设定所述复合函数等于所述各个等离子体参数的连续值。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，构造限定所有所述腔室参 数的同时值的表面的步骤进一步包括对所述数个等离子体参数的每个执行以 下步骤用每个所述连续值，解得限定源功率、偏置功率和腔室压力的一组同时值 的表面，...
【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔J霍夫曼，埃兹拉罗伯特古德，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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