用于等离子体均匀性调谐的多射频阻抗控制制造技术

本发明专利技术提供了一种用于等离子体均匀性调谐的多射频阻抗控制，具体提供了用于处理晶片的电路、方法、室、系统、和计算机程序。晶片处理装置包括在处理室内的上电极和下电极；第一、第二、第三、和第四射频（RF）功率源；和一个或多个谐振电路。第一、第二、和第三RF功率源被耦合到所述下电极。所述上电极可以耦合到第四RF功率源、电气接地，或所述一个或多个谐振电路。被耦合在所述上电极和电气接地之间的多个谐振电路中的每一个包括调谐元件，该调谐元件能操作以通过谐振电路改变频率相关的阻抗。所述晶片处理装置被配置为选择用于晶片处理操作的RF功率源，以及到所述上电极的连接件，以提供用于晶片的等离子体和蚀刻均匀性。

【技术实现步骤摘要】
用于等离子体均匀性调谐的多射频阻抗控制相关申请的交叉引用本申请主题涉及于2011年11月21日申请的，名称为“TRIODEREACTORDESIGNWITHMULTIPLERADIOFREQUENCYPOWERS”的美国专利申请No.13/301,725，其所有内容通过引用并入本文。
本专利技术的实施方式涉及晶片处理装置，更具体地涉及用于处理在晶片处理装置中的晶片的装置、方法、以及计算机程序。
技术介绍
集成电路的制造包括插入含有掺杂的硅区域的硅衬底（晶片）到化学反应性的等离子体中，其中亚微米级的器件特征（例如，晶体管、电容器等）被蚀刻在表面上。一旦制造了第一层后，在该第一层之上构建一些绝缘（电介质）层，其中孔（也称为通孔）和沟槽被蚀刻到用于放置导电互连件的材料中。目前在半导体晶片制造中使用的等离子体处理系统依赖于高度相互依存的控制参数来控制传递到晶片上的自由基分离、自由基通量、离子能量、以及离子通量。例如，目前的等离子体处理系统尝试通过在晶片的存在下控制产生的单个的等离子体来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，化学解离和自由基形成与离子产生和等离子体密度耦合，并往往不会为实现所需的等离子体处理条件而协同作用。一些半导体处理设备可用于很广泛的应用范围。然而，这些应用中的每个的要求可能有很大差异，并且让没有足够的控制以配置晶片处理工艺（例如，以控制室中的等离子体化学物）的相同的处理设备适应所有的应用是困难的。缺乏室中的离子能量的控制限制了所需的处理化学物的控制。如果控制是不足够的，可能会导致晶片上的非均匀沉积以及非均匀蚀刻。在这种背景下，出现了这些实施方式。
技术实现思路
本公开的实施方式提供了用于处理晶片的电路、方法、系统和计算机程序。应当理解的是，这些实施方式可以以多种方式实现，例如工艺、装置、系统、设备或在计算机可读介质上的方法。下面将描述若干实施方式。在一种实施方式中，晶片处理装置包括处理室的上电极和下电极、第一射频（RF）功率源、第二RF功率源、第三RF功率源、第四RF功率源，和一个或多个谐振电路。所述第一、第二和第三RF功率源与所述下电极耦合。所述上电极可以耦合到第四RF功率源、电气接地，或该一个或多个谐振电路。该一个或多个谐振电路中的每个在与所述下电极耦合的RF功率源的频率中的一个频率下谐振。在一种实施方式中，第一谐振器耦合在所述上电极和电气接地之间，第一谐振电路包括调谐元件，该调谐元件能操作以改变所述第一谐振电路的频率相关的阻抗。所述晶片处理装置可以被配置为选择用于晶片处理操作的RF功率源，以及到上电极的连接件，以提供用于晶片的等离子体和蚀刻均匀性。在另一实施方式中，晶片处理装置包括处理室的上电极和下电极、第一射频（RF）功率源、第二RF功率源、第三RF功率源、第四RF功率源，第一谐振电路、第一开关、第二开关和第三开关。所述第一、第二、和第三RF功率源耦合到所述下电极。此外，所述第一开关能操作以使所述上电极与所述第四RF功率源耦合，所述第二开关能操作以使所述上电极与所述第一谐振电路耦合，且所述第三开关能操作以使所述上电极与第一电压耦合。在一种实施方式中，所述第一电压是电气接地的。在又一实施方式中，一种用于处理晶片处理装置中的晶片的方法，所述晶片处理装置包括处理室的上电极和下电极，所述方法包括接收用于处理所述晶片的配方的操作，以及根据所述配方启用或禁用第一射频（RF）功率、第二射频功率、第三射频功率和第四射频功率中的每个的操作。所述第一、第二和第三功率与所述下电极耦合。而且，根据所述配方设置第一开关的位置以使所述上电极与所述第四射频功率耦合或解耦，以及根据所述配方设置第二开关的位置以使所述上电极与所述第一谐振电路耦合或解耦。所述方法进一步包括根据所述配方设置第三开关的位置以使所述上电极与电气接地耦合或解耦的操作，以及处理所述晶片的操作。从下面的结合附图进行的详细描述中，本专利技术的其它方面会变得显而易见。附图说明参考以下的结合附图进行的描述，可以最好地理解本专利技术的实施方式。图1示出了根据一种实施方式的蚀刻室。图2A-2E示出了具有一个或多个谐振电路的蚀刻室的一些实施方式。图3A示出了根据一种实施方式的谐振电路。图3B示出了用于计算根据一种实施方式的谐振电路的阻抗的公式。图4A-4C显示了与根据一种实施方式的具有60MHz的谐振电路的处理装置的性能有关的图表。图5A-5B显示了与根据一种实施方式的具有2MHz的谐振电路的处理装置的性能有关的图表。图6A-6B显示了与根据一种实施方式的具有27MHz的谐振电路的处理装置的性能有关的图表。图7示出了根据一种实施方式的半导体晶片处理装置。图8A-8B显示了根据一种实施方式的用于处理包括处理室的上电极和下电极的晶片处理装置中的晶片的算法流程。图9是用于执行本文所描述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描述了用于处理晶片处理装置中的晶片的装置、方法和计算机程序。本公开的实施方式使用了在三极管反应器配置中的多达四个不同的RF功率，以及一个或多个耦合到上电极的谐振电路。显而易见，在没有一些或所有的这些具体细节的情况下，也可以实施本实施方式。在其他情况下，不详细描述公知的处理操作，以便不会不必要地使本专利技术的实施方式不清楚。图1示出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得到蚀刻室中的射频气体放电的方法之一。当在电极之间施加振荡电压时，得到的放电被称为电容耦合等离子体（CCP）放电。利用稳定的原料气体可以产生等离子体，以获得由电子-中性物质的碰撞所造成的各种分子的离解产生的广泛的化学反应副产物。蚀刻的化学方面涉及中性气体分子及它们解离的副产物与要被蚀刻的表面的分子的反应，并产生可以被抽走的挥发性分子。当产生等离子体时，正离子从等离子体被加速穿过将等离子体从壁分离的空间电荷鞘（sheath），以用足够的能量撞击晶片表面，从而从晶片的表面去除材料。这就是所谓的离子轰击或离子溅射。然而，一些工业等离子体不产生有足够的能量的以通过纯物理手段有效地蚀刻表面的离子。在一种实施方式中，由于它们的各向异性和选择性蚀刻能力，碳氟化合物气体（如CF4和C-C4F8）用于电介质蚀刻工艺，但这里描述的原理可以应用于其它产生等离子体的气体。碳氟化合物气体容易解离成较小的分子和原子的基团。这些化学反应的副产物蚀刻掉介电材料，在一种实施方式中，对于低k器件该介电材料可以是SiO2或SiOCH。图1的室示出了具有上电极104和下电极108的处理室。上电极104可以接地或耦合到RF发生器120，且下电极108通过匹配网络114被耦合到RF发生器118。RF发生器118以1、2、或3个RF频率提供RF功率。根据用于特定操作的室的结构，可以开启或关闭第一、第二、或第三RF频率中的任一个。在图1所示的实施方式中，RF发生器118提供2MHz、27MHz和60MHz的频率，但也可以是其它频率。图1中的室包括在上电极104上以输入气体到室中的气体喷头，和允许气体从该室被抽出的穿孔的限制环112。当衬底106存在于室中时，硅聚焦环110位置邻近该衬底，使得在等离子体102的底表面处有均匀的RF场以用于晶片的表面上的均匀蚀刻。上电极104本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶片处理装置，其包括处理室的上电极和下电极，所述晶片处理装置包括：第一射频（RF）功率源，第二射频功率源，和第三射频功率源，所述第一、第二、和第三射频功率源与所述下电极耦合；第四射频功率源，其与所述上电极耦合；以及第一谐振电路，其耦合在所述上电极和电气接地之间，所述第一谐振电路包括能操作以改变所述第一谐振电路的频率相关的阻抗的调谐元件。

【技术特征摘要】
2012.03.28 US 13/433,0041.一种晶片处理装置，其包括处理室的上电极和下电极，所述晶片处理装置包括：第一射频(RF)功率源，第二射频功率源，和第三射频功率源，所述第一、第二、和第三射频功率源与所述下电极耦合；第四射频功率源，其与所述上电极耦合，其中杂散电容限定在地和所述上电极之间；以及第一谐振电路，其直接耦合于所述上电极并直接耦合于电气接地，其中所述第一谐振电路包括耦合于所述上电极的电感器，和可变电容器，所述可变电容器直接连接到电气接地和直接串联连接到所述电感器，所述可变电容器是能操作以改变所述第一谐振电路的频率相关阻抗的调谐元件，其中所述第一谐振电路的频率相关阻抗定义为在所述第一射频功率源的频率下呈现最大值，其中所述可变电容器被调谐以基于与所述可变电容器和所述电感器的组合并联耦合的所述杂散电容的阻抗设置所述第一谐振电路的所述频率相关阻抗。2.如权利要求1所述的装置，其进一步包括：第二谐振电路，其耦合在所述上电极和电气接地之间，其中所述第二谐振电路的频率相关阻抗定义为在所述第二射频功率源的频率下呈现最大值。3.如权利要求2所述的装置，其进一步包括：第三谐振电路，其耦合在所述上电极和电气接地之间，其中所述第三谐振电路的频率相关阻抗定义为在所述第三射频功率源的频率下呈现最大值。4.如权利要求1所述的装置，其进一步包括：系统控制器，其中，所述系统控制器能操作以在晶片处理操作期间设置所述第一、第二、第三、和第四射频功率中的每个为独立地开启或关闭的一个，且其中，所述系统控制器能操作以使所述第一谐振电路与所述上电极耦合或解耦。5.如权利要求4所述的装置，其中，所述系统控制器进一步能操作以使所述上电极与电气接地耦合或解耦。6.如权利要求1所述的装置，其中所述晶片处理装置根据包括以下配置的配置被配置：能设置为60MHz的频率的所述第一射频功率源；能设置为27MHz的频率的所述第二射频功率源；能设置为2MHz的频率的所述第三射频功率源；以及能设置为400KHz的频率的所述第四射频功率源。7.一种晶片处理装置，其包括处理室的上电极和下电极，所述晶片处理装置包括：第一射频(RF)功率源，第二射频功率源，第三射频功率源，和第四射频功率源，所述第一、第二、和第三射频功率源与所述下电极耦合，其中杂散电容限定在地和所述上电极之间；第一谐振电路，其直接耦合于所述上电极并直接耦合于电气接地，其中所述第一谐振电路包括耦合于所述上电极的电感器，和可变电容器，所述可变电容器直接连接到电气接地和直接串联连接到所述电感器，所述可变电容器是能操作以改变所述第一谐振电路的频率相关阻抗的调谐元件，其中所述第一谐振电路的频率相关阻抗定义为在所述第一射频功率源的频率下呈现最大值，其中所述可变电容器被调谐以基于与所述可变电容器和所述电感器的组合并联耦合的所述杂散电容的阻抗设置所述第一谐振电路的所述频率相关阻抗；以及第一开关、第二开...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·马拉什塔内夫，拉金德尔·丁德萨，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：