專(zhuān)利名稱(chēng)：：控制等離子密度分布的設(shè)備和方法控制等離子密度分布的設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
[OOOl]半導(dǎo)體晶片("晶片")制造往往包括將晶片暴露于等離子以允許等離子的反應(yīng)性成分修改該晶片的表面，例如，從該晶片表面的未保護(hù)的區(qū)域去除材料。從該等離子制造工藝產(chǎn)生的晶片特性依賴(lài)于工藝條件，包括縱貫該晶片表面的等離子密度分布。應(yīng)當(dāng)理解的是不同晶片處理過(guò)程中等離子密度分布的差異將導(dǎo)致不同的晶片表面特性。因此，不同晶片之間處理結(jié)果的漂移可能由等離子密度分布的變化導(dǎo)致。另外，因?yàn)樵摰入x子和該晶片表面特定部分之間的反應(yīng)的量與該晶片表面特定部分之上的等離子密度成正比，等離子密度分布的變化會(huì)導(dǎo)致從中間至邊緣的晶片均一性問(wèn)題。這種中間至邊緣的晶片均一性問(wèn)題會(huì)對(duì)每個(gè)晶片的模片產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。晶片制造的一些目標(biāo)包括優(yōu)化每個(gè)晶片的才莫片產(chǎn)量以及以盡可能相同的方式將每個(gè)晶片制造為共同的類(lèi)型晶片。為了滿(mǎn)足這些目標(biāo)，期望能夠控制縱貫單個(gè)晶片以及在共同類(lèi)型的不同晶片之間的特征的均一性。先前的等離子處理技術(shù)試圖通過(guò)補(bǔ)償該晶片表面之上不受控制的等離子密度分布而以直接的方式控制晶片均一性。通過(guò)控制各種工藝參數(shù)來(lái)提供這樣的補(bǔ)償，如反應(yīng)氣體流量和晶片溫度，這些參數(shù)影響該等離子和該晶片之間的反應(yīng)，而不是直接控制該晶片表面之上的等離子密度分布。需要一種解決方案以能夠更直接的控制該晶片表面之上的等離子密度分布，從而可以更直接的方式控制晶片均一性。
發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)實(shí)施方式中，/>開(kāi)一種用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處J里系統(tǒng)。該系統(tǒng)包4舌射頻(RF)功率源和連4妻到該RF功率源的匹配網(wǎng)絡(luò)。傳輸電極連接到該匹配網(wǎng)絡(luò)并且限定為將RF功率傳輸?shù)皆谌莘e內(nèi)將要生成的等離子。多個(gè)RF功率傳輸路徑從該RF功率源經(jīng)過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)、傳輸電極、該等離子延伸到多個(gè)回路電才及。該系統(tǒng)還包括多個(gè)調(diào)諧元件，分別設(shè)置在該多個(gè)RF功率傳輸^4圣內(nèi)。該多個(gè)調(diào)諧元件的每個(gè)限定為調(diào)節(jié)將要通過(guò)設(shè)有該調(diào)諧元件的RF功率傳輸3各徑傳I敘的RF功率的量。在該等離子處理系統(tǒng)運(yùn)4亍過(guò)程中，在特定RF功率傳輸;洛徑附近的等離子密度與通過(guò)該特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量成正比。在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開(kāi)一種用于相對(duì)基片控制等離子密度分布的方法。該方法包括將RF功率施加到反應(yīng)氣體以在該基片的頂部表面上生成等離子。該方法還包括控制經(jīng)過(guò)多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量。該RF功率傳輸路徑貫穿相對(duì)于該基片頂部表面的該等離子在空間上分散?？刂平?jīng)過(guò)該特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量使得在該特定RF功率傳輸路徑附近的等離子密度能夠成比例地控制。在另一個(gè)實(shí)施方式中，/>開(kāi)一種用于相對(duì)基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括等離子處理室，在該室中將RF功率施加到反應(yīng)氣體以在該基片的頂部表面生成等離子。該系統(tǒng)還包括用于產(chǎn)生RF功率的RF功率源。還提供匹配網(wǎng)絡(luò)，用于匹配將要4是供到該等離子處理室的RF功率的阻抗。在該系統(tǒng)中，多個(gè)RF功率傳豐I^各徑乂人該RF功率源經(jīng)過(guò)該匹配網(wǎng)絡(luò)、該傳輸電才及和該等離子延伸到多個(gè)回路電極。沿特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量與該特定RF功率傳輸^各徑附近內(nèi)的等離子密度成正比。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)RF功率調(diào)諧元件，其分別設(shè)置于該多個(gè)RF功率傳舉lj^各徑內(nèi)。每個(gè)RF功率調(diào)i皆元4牛能夠調(diào)節(jié)沿i殳有該調(diào)i皆元^f牛的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。另夕卜，該系統(tǒng)包括計(jì)算系統(tǒng)，限定為接受來(lái)自該等離子室的等離子密度分布監(jiān)測(cè)信號(hào)。該計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)一步限定為生成控制信號(hào)并且傳輸J會(huì)該RF功率調(diào)諧元件以調(diào)節(jié)每個(gè)RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子密度。該計(jì)算系統(tǒng)控制該RF功率調(diào)諧元件，從而使在該基片頂部表面之上的等離子密度分布保持為與目標(biāo)等離子密度分布一致。從下面結(jié)合附圖、作為本發(fā)明示例說(shuō)明的描述中，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見(jiàn)。圖1A是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)的圖解；圖1B是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的等離子處理系統(tǒng)的RF功率發(fā)生和傳#餘元件的圖解；圖2A是示出依照本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的RF功率傳輸路徑的圖解，這個(gè)路徑受到控制以提供放射狀增加的等離子密度分布；圖2B是示出依照本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的RF功率傳輸路徑的圖解，這個(gè)路徑受到控制以提供放射狀增加的等離子密度分布；圖3是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于控制相對(duì)基片的等離子密度分布的系統(tǒng)的圖解；圖5是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于控制與基片有關(guān)的等離子密度分布的方法的流程圖。具體實(shí)施方式在下面的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域的4支術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，本發(fā)明可不利用這些具體細(xì)節(jié)的一些或全部來(lái)實(shí)施。在有的情況中，/>知的工藝操:作沒(méi)有詳細(xì)描述以避免不必要的混淆本發(fā)明。圖1A是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包4舌等離子處理室("室")101,其中可生成暴露于基片104的等離子109。應(yīng)當(dāng)理解，該基片104可代表半導(dǎo)體晶片或者任何其他類(lèi)型的在其中形成電子元件的基片。該室101包括下部電才及103和上部電才及105。在運(yùn)4亍過(guò)程中，由RF功率源117產(chǎn)生射頻(RF)功率并且通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)115經(jīng)由連才妄件118和127傳llT至該下部電4及103。應(yīng)當(dāng)理解，該匹配網(wǎng)全備115限定在下部電才及103^妄受的RF功率經(jīng)過(guò)該室101容積傳flT到該上部電招_105，該上部電極接地，并且傳輸?shù)轿挥谠撓虏侩姌O103周邊的外側(cè)的4妄地?cái)U(kuò)展部107。在運(yùn)行過(guò)程中，反應(yīng)氣體以可控的方式4是供到該室101容積。該RF功率,人該下部電纟及103經(jīng)過(guò)該室101容積，即經(jīng)過(guò)該反應(yīng)氣體，傳llr到該上部電才及105,而JU妄地?cái)U(kuò)展部107用來(lái)將該反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)換為等離子109。該等離子109在室IOI特定位置的密度與傳輸通過(guò)該室101內(nèi)該特定位置的RF功率的量成101內(nèi)特定部分位置的RF功率的增加會(huì)導(dǎo)致在室101內(nèi)該特定位置的等離子109密度增加，反之亦然。一組限制環(huán)llli殳置在該室101內(nèi)以圍繞該基片104之上的、在該下部和上部電才及103/105的容積。該限制環(huán)lll用來(lái)將等離子109限制在該基片104之上的容積內(nèi)。另外，一些實(shí)施方式允許該限制環(huán)lll在運(yùn)行過(guò)程中可控地移動(dòng)，從而以朝向或者離開(kāi)該基片104之上的容積的方向，調(diào)節(jié)不同限制環(huán)111之間的反應(yīng)氣體流。[OOIO]應(yīng)當(dāng)理解的是該等離子處理室IOI和系統(tǒng)100包括許多其它特征和部件，在這里面沒(méi)有描述以避免不必要地混淆本發(fā)明。本發(fā)明主要涉及通過(guò)控制經(jīng)過(guò)該室101的RF功率傳輸路徑來(lái)控制該室101內(nèi)的等離子109密度的空間變化。通過(guò)控制該室101內(nèi)等離子109密度的空間變化，可以控制該等離子109與該基片104之間反應(yīng)量的空間變化。更具體地，通過(guò)控制等離子109密度在該基片104的特定區(qū)域之上增加，該等離子109和該基片104特定區(qū)域之間的反應(yīng)量將增加，反之亦然。此外，因?yàn)檎麄€(gè)基片104上所限定的特4正的均一性，即整個(gè)基片104等離子處理結(jié)果的均一性，依賴(lài)于等離子與基片的反應(yīng)量，這個(gè)反應(yīng)量是該基片104表面上的位置的函數(shù)，所以，整個(gè)基片104上所限定的特;f正的均一性可通過(guò)控制該基片104之上等離子109密度的空間變化來(lái)直接控制。所以，通過(guò)控制經(jīng)過(guò)該室101的RF功率傳輸^各徑，可以直4妄控制整個(gè)基片104上所限定的特;f正的均一'1"生。圖1B是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的等離子處理系統(tǒng)100的RF功率發(fā)生和傳^^部件。如關(guān)于圖1A所描述的，該等離子處理系統(tǒng)100包:fe該室101、該下部電才及103、該上部電4及105、該^妄;l也擴(kuò)展部107和該限制環(huán)111。為了Y更于i兌明，該基片104未在圖1B中示出。然而，關(guān)于圖1B以及這里提供的余下的描述，應(yīng)當(dāng)理解的是該基片104支撐在該下部電極103上，在該等離子處理過(guò)程中暴露于該等離子109。在圖1B的實(shí)施方式中，該RF功率源117有三個(gè)獨(dú)立的RF功率源117A-117C表示，形成這些功率源以分別產(chǎn)生頻率在60MHz、27MHz以及2MHz的RF功率。應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施方式中，該RF功率源117可限定為產(chǎn)生與圖1B的示例性實(shí)施方式中所表示的頻率數(shù)量或者頻率值不同的RF功率。并且，應(yīng)當(dāng)理解在運(yùn)行過(guò)程中，根才居所必需滿(mǎn)足的工藝要求，不同的RF功率源117A-117C可以不同的組合來(lái)運(yùn)行。另外，該RF功率源117A-117C的每個(gè)可在特定的等離子處理過(guò)程中關(guān)閉。由該RF功率源117A-117C產(chǎn)生的RF功率通過(guò)該匹配網(wǎng)紹^115經(jīng)由連4妄件127傳llr至該下部電才及103。該匹配網(wǎng)纟各115包4舌許多電阻元件125A-125E和電容元件123A-123D,其每個(gè)可調(diào)節(jié)以為傳輸特定RF功率源而l是供所要求的阻抗匹配。乂人該RF功率源117A延伸到該連4妄件127的RF傳輸;咯徑還包^"可調(diào)節(jié)電容元件C1。從該RF功率源117B延伸到該連接件127的RF傳輸路徑還包括可調(diào)節(jié)電容元件C2。,人該RF功率源117C延伸到連4妄件127的RF傳^^各徑還包4舌可調(diào)節(jié)電容元件C3。另夕卜，乂人該匹配網(wǎng)絡(luò)115延伸到該下部電才及103的RF傳輸路徑，即，沿該連接件127的路徑，包括可調(diào)節(jié)電感元件L2和L3。可調(diào)節(jié)電容元件C4和C5也連4妄在乂人該匹配網(wǎng)絡(luò)115延伸到該下部電才及103的RF傳輸J各徑和接^也電^f立之間。將乂人該RF功率源117A-117C到達(dá)該下部電才及103的RF功率再?gòu)脑撓虏侩姌O103經(jīng)過(guò)該室容積傳輸?shù)皆撌覂?nèi)一個(gè)或多個(gè)接地部件，如該上部電4及105或者該4妄地?cái)U(kuò)展部107。因此，該下部電才及103限定為傳豐俞電才及，而4妄;也部件，即，上部電才及105和接地?cái)U(kuò)展部107限定為回路電極。當(dāng)RF功率傳輸經(jīng)過(guò)反應(yīng)氣體時(shí)，生成等離子109。該等離子109電容分別耦合于該下部電才及103、該上部電才及105和該4妄i也擴(kuò)展部，如由電容113A-113C所示。在運(yùn)4亍中，4妄;也回3各限定為乂人該室101壁至基準(zhǔn)4妻地電位。在一個(gè)實(shí)施方式中，在乂人該室IOI延伸到該基準(zhǔn)接地電位的接地回路中l(wèi)是供可調(diào)節(jié)電感Ll。而且，在一個(gè)實(shí)施方式中，在該下部電才及103和上面才是到的該4妄地回路之間建立可調(diào)節(jié)的電容C6。應(yīng)當(dāng)理解因?yàn)閭鬏擱F功率，各種可調(diào)節(jié)電感元件L1、L2、L3以及各種可調(diào)節(jié)電容元件C1、C2、C3、C4、C5、C6由多個(gè)部4牛限定，這些部^f牛在RF范圍內(nèi)^是供相應(yīng)的電感或電容歲文果。在運(yùn)4亍過(guò)程中，各種可調(diào)節(jié)電感元件L1、L2、L3和多個(gè)可調(diào)節(jié)電容元件C1、C2、C3、C4、C5、C6可設(shè)置為控制經(jīng)過(guò)該室101內(nèi)部容積的RF傳輸^各徑。多個(gè)可調(diào)節(jié)電感元件L1、L2、L3和多個(gè)可調(diào)節(jié)電容元4牛C1、C2、C3、C4、C5、C6總-爾為調(diào)i皆元4牛。在運(yùn)行過(guò)程中，可控制每個(gè)調(diào)諧元件以控制經(jīng)過(guò)設(shè)有該調(diào)諧元件的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。所以，因?yàn)榫植康入x子密度正比于傳輸?shù)木植縍F功率，各種調(diào)諧元件可用來(lái)相對(duì)于基片操縱等離子密度分布。更特別地，各種調(diào)諧元件可用來(lái)局部增加或者減少該基片之上沿該基片中間延伸到該基片邊緣的方向不同位置的等離子密度。對(duì)該等離子密度分布這樣的操縱也影響在該基片之上的等離子的形狀。此外，對(duì)該等離子密度分布這樣的操:縱直4妄影響在乂人該基片中間延伸到該基片邊緣的各種徑向位置的等離子與基片反應(yīng)，并因此影響所產(chǎn)生的基片的均一性。圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的被控制以提供徑向增加的等離子密度分布的RF功率傳輸路徑的圖解。在圖2A的示例實(shí)施方式中，控制從該下部電4及103(傳輸電才及)書(shū)f生到該接地?cái)U(kuò)展部107(回^各電極)的RF功率傳輸路徑(RP1)以傳輸比其他乂人下部電4及103延伸到該上部電才及105的RF傳llT路徑所傳^r的更多的RF功率。所以，沿該RF功率傳輸^各徑(RP1)傳輸?shù)脑黾酉蚱渫鈬牡入x子密度相對(duì)于該基片的內(nèi)部區(qū)域，在該基片的外部區(qū)域發(fā)生更多的等離子與基片的反應(yīng)。圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的被控制以提供徑向增加的等離子密度分布的RF功率傳輸路徑。在圖2B的實(shí)施方式中，控制/人該下部電才及103(傳llr電才及)延伸至該上部電才及105(回3各電才及)的RF功率傳llT^各徑(rp2)以傳l餘比乂人下部電才及103延伸至該接地?cái)U(kuò)展部107的RF傳輸路徑所傳輸?shù)母嗟腞F功率。所以，沿該RF功率傳豐lr;洛徑(rp2)傳llr的增加的RF功率在該下部電才及103之上并且朝向其中間的等離子密度大于在該下部電才及103之上并且朝向其外圍的等離子密度。所以，相對(duì)于該基片的外部區(qū)域，在該基片的內(nèi)部區(qū)域發(fā)生更多的等離子與基片的反應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解在圖2A和2B中描述的RF功率傳輸路徑控制描繪了如何通過(guò)本發(fā)明操縱該等離子密度分布的簡(jiǎn)化的極端例子。此外，應(yīng)當(dāng)理解，可控制在不同RF傳輸路徑內(nèi)的調(diào)諧元件，如本發(fā)明所才是供的，以相對(duì)于該基片以實(shí)質(zhì)上任何可以-接受的方式操:縱該等離子密度分布。為了增強(qiáng)操縱該等離子密度分布的靈活性，相對(duì)于傳輸電4及在該容積(在該容積內(nèi)將生成等離子)周?chē)鷌殳置不同回^各電才及，，/人而不同RF功率傳舉lj^各徑相乂t該傳llr電才及并因此相對(duì)由該傳豐俞電才及支撐的該基片而在空間上分布。如下面關(guān)于圖3更詳細(xì)描述的，圖1A-2B的等離子處理系統(tǒng)100可進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，限定為控制這些不同的調(diào)諧元件，因此能夠控制經(jīng)過(guò)這些空間分布的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以控制該RF功率傳輸J各徑乂人而目相對(duì)于該傳輸電極建立目標(biāo)等離子密度分布。另外，指示存在的等離子密度分布的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)可用來(lái)確定維持該室內(nèi)目標(biāo)等離子密度分布所必需的調(diào)諧元件的調(diào)節(jié)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)恰當(dāng)限定的計(jì)量元件(metrology)獲耳又和傳l俞這些控制信號(hào)，該計(jì)量元件在容積(在其中生成等離子)的許多空間上分散設(shè)置。圖3是示出才艮據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)300的圖解。該系統(tǒng)300包括該等離子室101、該匹配網(wǎng)絡(luò)115和該RF功率源117,如分別關(guān)于圖1A-2B所描述的。如先前描述的，i午多RF功率傳^]^各^圣/人該RF功率源117經(jīng)過(guò)該匹配網(wǎng)絡(luò)115、經(jīng)過(guò)該室101內(nèi)的傳舉敘電才及、經(jīng)過(guò)該室101內(nèi)的等離子延伸到該室101內(nèi)許多空間上分散的回路電極。沿特定RF功率傳豐俞;洛徑傳舉^的RF功率的量直4妄影響該特定RF功率傳lll^各徑附近內(nèi)的等離子密度。并且，許多RF功率調(diào)諧元件分別設(shè)置在該多個(gè)RF功率傳輸^各徑內(nèi)。能夠揭:縱每個(gè)調(diào)i皆元件以調(diào)節(jié)沿i殳有該調(diào)i皆元件的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。另外，該系統(tǒng)300包括計(jì)算系統(tǒng)301,限定為接受來(lái)自該等離子室101的等離子密度監(jiān)測(cè)信號(hào)，如箭頭303所示。該計(jì)算系統(tǒng)限定為生成控制信號(hào)并傳輸至沿不同RF功率傳輸^各徑的各個(gè)調(diào)諧元件。這些控制信號(hào)用來(lái)控制這些不同的調(diào)諧元件，乂人而調(diào)節(jié)在對(duì)應(yīng)的RF功率傳輸路徑附近的等離子密度以將在該基片上的等離子密度分布保持為符合存儲(chǔ)在計(jì)算系統(tǒng)301的目標(biāo)等離子密度分布。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供計(jì)量元件用于直接測(cè)量在該基片頂部表面上各個(gè)空間上分散的位置的等離子密度。這些直接測(cè)量得到的等離子密度表示從該室IOI提供到該計(jì)算系統(tǒng)301的監(jiān)測(cè)信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供計(jì)量元件以測(cè)量縱貫該基片頂部表面各個(gè)空間上分散的位置的偏置電壓。這些測(cè)得的偏置電壓表示從該室IOI提供到該計(jì)算系統(tǒng)301的監(jiān)測(cè)信號(hào)。該計(jì)算系統(tǒng)301包括所測(cè)得的該基片上的偏置電壓和該基片之上的等離子密度之間的相互關(guān)系。該計(jì)算系統(tǒng)301限定為使用接收到的偏置電壓和相互關(guān)系來(lái)確定在該基片頂部表面上存在的等離子密度分布。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，提供對(duì)應(yīng)目標(biāo)等離子密度分布所需的縱貫該基片的偏置電壓分布作為該計(jì)算系統(tǒng)301的輸入。該計(jì)算系統(tǒng)301監(jiān)測(cè)該基片上的偏置電壓以確定所需要的偏置電壓分布是否存在于該基片上。該計(jì)算系統(tǒng)301傳輸適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧元件控制信號(hào)來(lái)按需調(diào)節(jié)該RF功率傳輸^各徑，以將測(cè)得的該基片上的偏置電壓分布與所需偏置分布匹配。如果在整個(gè)基片上保持所需的偏置電壓分布，在該基片上的等離子密度分布將對(duì)應(yīng)于該目標(biāo)等離子密度分布。如先前所提到的，該RF功率傳I俞3各徑內(nèi)不同的調(diào)諧元4牛既可以是可調(diào)節(jié)電容元件也可以是可調(diào)節(jié)電感元件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解可以通過(guò)該RF傳輸通道內(nèi)的物理結(jié)構(gòu)來(lái)^是供RF功率傳輸中的電容和電感效應(yīng)。因此，才喿縱該RF傳輸通道內(nèi)的物理結(jié)構(gòu)可用來(lái)?yè)?縱由這些物理結(jié)構(gòu)^是供的對(duì)應(yīng)的電容或電感效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，由該計(jì)算系統(tǒng)301產(chǎn)生和傳輸?shù)脑撜{(diào)諧元件控制信號(hào)發(fā)送到伺服機(jī)構(gòu)，這些伺服機(jī)構(gòu)限定為視情況以機(jī)械方式調(diào)節(jié)在不同的RF傳輸3各徑內(nèi)的可調(diào)節(jié)電容元件或可調(diào)節(jié)電感元件的物理結(jié)構(gòu)。為了說(shuō)明本發(fā)明的可操作性，執(zhí)行示例的等離子工藝，其中圖1B的該可調(diào)節(jié)電容元件C1是變化的，而其他的調(diào)諧元件基本保持為恒定值。應(yīng)當(dāng)理解，在這個(gè)示例等離子工藝中使用的特定的工藝和調(diào){皆元<牛_沒(méi)置是<叉<又為了i兌明的目的而選擇的。在實(shí)際的實(shí)施中，本發(fā)明可以用在實(shí)質(zhì)上不受限制的工藝窗口中，其中各種處理參tt，例如壓力、氣體混合物、氣體流率、偏置、調(diào)諧元件-沒(méi)置等，可以設(shè)為任何適于所執(zhí)行的特定等離子工藝的值。并且，還應(yīng)當(dāng)理解在實(shí)際的實(shí)施中，作為不同調(diào)i皆元件函凄t的等離子工藝的結(jié)果，例如蝕刻率、均一性等，將依賴(lài)于其他處理參數(shù)設(shè)置的整體效果。表l表示在該示例的等離子工藝過(guò);f呈中應(yīng)用的各種工藝參數(shù)和調(diào)諧元件設(shè)置。在表1中，不同的調(diào)諧元件由它們各自先前在圖1B中表示的參考標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。在該示例等離子工藝過(guò)程中，該阻抗匹配電容123A-123D和電阻125A-125E^殳置為才是供合適的阻抗匹配，從而所產(chǎn)生的RF功率能夠順利地通過(guò)該等離子傳輸而沒(méi)有反向的反射和干擾。圖4是示出作為該可調(diào)節(jié)電容元件C1設(shè)定值的函數(shù)的該示例等離子工藝的結(jié)果的圖解。在圖4中，整個(gè)測(cè)試晶片上的平均蝕刻率由曲線(xiàn)401表示。纟從貫該測(cè)試晶片的3-西4各瑪(three-sigma)均一'I"生由曲線(xiàn)403表示。該測(cè)試晶片中間的蝕刻率由曲線(xiàn)405表示。根據(jù)作為該調(diào)諧元件(Cl)電容的函數(shù)的平均蝕刻率、均一'性和中間蝕刻率的變4匕，應(yīng)當(dāng)理解可以調(diào)節(jié)該調(diào)i皆元件(Cl)以影響整個(gè)晶片的蝕刻率結(jié)果。所以，該示例等離子工藝說(shuō)明如何通過(guò)調(diào)節(jié)特定調(diào)諧元件而控制該等離子密度分布，從而控制通過(guò)對(duì)應(yīng)RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。表l。示例等離子處理設(shè)置<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>圖5是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法的流程圖的圖解。該方法包括向反應(yīng)氣體^是供RF功率的才喿作501,以在該基片的頂部表面之上產(chǎn)生等離子。在一個(gè)實(shí)施方式中，向該反應(yīng)氣體才是供多個(gè)頻率的RF功率。例如，施加高頻RF功率以產(chǎn)生等離子密度，以及可施加低頻RF功率以在整個(gè)基片上產(chǎn)生偏置。該方法還包括用于控制通過(guò)多個(gè)RF功率傳輸;洛徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量的揭:作503，其中該RF功率傳輸^各徑相對(duì)于該基片的頂部表面在整個(gè)等離子中在空間上分布?？刂平?jīng)過(guò)特定的RF功率傳輸^各徑傳輸?shù)腞F功率的量4吏得在該特定RF功率傳li^各徑附近內(nèi)的等離子密度可成比例地控制。在向該反應(yīng)氣體施力。多頻率RF功率的實(shí)施方式中，該多頻率的RF功率的每個(gè)可通過(guò)該RF功率傳輸3各徑的每個(gè)獨(dú)立地控制。在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)通過(guò)不同的RF功率傳輸路徑的RF功率的量的控制通過(guò)控制在不同的RF功率傳輸路徑的每個(gè)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)調(diào)諧元件來(lái)執(zhí)行。如先前所描述的，每個(gè)調(diào)諧元件可以是i殳在RF功率傳輸^各徑內(nèi)的可調(diào)節(jié)電容元件或者可調(diào)節(jié)電感元件。該方法進(jìn)一步包4舌在該基片頂部表面之上在不同的空間上分散的位置測(cè)量等離子密度的操作505。在一個(gè)實(shí)施方式中，直接測(cè)量該等離子密度。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在縱貫該基片的不同的分散的位置測(cè)量偏置電壓。將該測(cè)得的偏置電壓與在基片的頂部表面之上的各自的等離子密度相關(guān)聯(lián)。在操作507中，該測(cè)得的等離子密度與相對(duì)該基片頂部表面限定的目標(biāo)等離子密度分布對(duì)比。然后執(zhí)行操作509以根據(jù)要求確定對(duì)所控制的經(jīng)過(guò)每個(gè)RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量的調(diào)節(jié)量，從而使得由測(cè)得的等離子密度表示的等離子密度分布基本上與該目標(biāo)等離子密度分布匹配。應(yīng)當(dāng)理解控制經(jīng)過(guò)每個(gè)RF功率傳輸;洛徑傳^r的RF功率是自動(dòng)執(zhí)4亍的，以保持該實(shí)際的等離子密度分布和該目標(biāo)等離子密度分布之間基本匹配。本發(fā)明的該RF功率傳輸調(diào)諧元件使得能夠控制許多工藝中的基片的均一性，這些工藝隨著工藝參數(shù)(如功率、壓力和處理氣體)的變化而變化。更特別地，本發(fā)明在經(jīng)過(guò)該等離子的RF功率傳輸路徑內(nèi)提供多個(gè)調(diào)諧元件以影響在該基片之上等離子密度分布的變化，并因此影響整個(gè)基片的均一性的變化。并且，由本發(fā)明提供的該等離子密度控制能力為工藝發(fā)展提供了比以別的方式受到均一性約束的方法更寬的窗口。另外，通過(guò)正確的等離子監(jiān)測(cè)和對(duì)不同的調(diào)諧元件的控制，可以控制晶片與晶片間的工藝均一性并且更容易進(jìn)行工具匹配。盡管這個(gè)發(fā)明已經(jīng)根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明，但是可以理解的是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀前面的說(shuō)明并研究附圖之后將會(huì)認(rèn)識(shí)到其各種改變、增加、替換和等同方式。所以，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)包括所有這些改變、增加、替換和等同物，因?yàn)樗鼈兟淙氡景l(fā)明的主旨和范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)，包括射頻(RF)功率源；匹配網(wǎng)絡(luò)，連接到該RF功率源；傳輸電極，連接到該匹配網(wǎng)絡(luò)，其中該傳輸電極限定為將RF功率傳輸?shù)綄⒃谌莘e內(nèi)產(chǎn)生的等離子；多個(gè)RF功率傳輸路徑，其從該RF功率源經(jīng)過(guò)該匹配網(wǎng)絡(luò)、該傳輸電極和該等離子延伸到多個(gè)回路電極；以及多個(gè)調(diào)諧元件，分別設(shè)置在該多個(gè)RF功率傳輸路徑內(nèi)，該多個(gè)調(diào)諧元件的每個(gè)限定為調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)設(shè)有該調(diào)諧元件的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量，在該等離子處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，特定RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子密度與經(jīng)過(guò)該特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量呈正比。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)，其中該傳輸電極是下部電極，其上將支撐暴露于等離子的半導(dǎo)體晶片，并且每個(gè)回路電極連接到接地電位。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)，其中該多個(gè)調(diào)i皆元件包4舌可調(diào)節(jié)電容元件與可調(diào)節(jié)電感元4牛之一，或者可調(diào)節(jié)電容it/f牛和可調(diào)節(jié)電感it/f牛兩者。4.才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)，其中該RF功率源限定為產(chǎn)生多個(gè)固定頻率的RF功率。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)，其中該多個(gè)回路電極相對(duì)于該傳輸電極設(shè)置在將在其中產(chǎn)生等離子的該容積周?chē)?人而該多個(gè)RF功率傳輸^各徑相對(duì)于該傳輸電極空間分布。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包4舌控制系統(tǒng)，限定為控制該多個(gè)調(diào)諧元件以能夠控制經(jīng)過(guò)空間分布的RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率，乂人而在該等離子處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中相對(duì)于該傳輸電極建立特定的等離子密度分布。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于半導(dǎo)體晶片處理的等離子處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包4舌計(jì)量元件，定義為獲取指示相對(duì)于該傳，lr電纟及的既存等離子密度分布的控制信號(hào)，其中該控制系統(tǒng)限定為處理該控制信號(hào)以確定該多個(gè)調(diào)諧元件所需的調(diào)節(jié)量，/人而在該等離子處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，相對(duì)該傳輸電極保持該特定等離子密度分布。8.—種用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，包括向反應(yīng)氣體施加射頻(RF)功率以在該基片頂部表面之上產(chǎn)生等離子；以及控制經(jīng)過(guò)該多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量，其中該RF功率傳#^各徑相對(duì)于該基片的頂部表面貫穿該等離子在空間上散開(kāi)，其中控制經(jīng)過(guò)特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量使得該特定RF功率傳輸^各徑附近內(nèi)的等離子密度能夠成比例地控制。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，進(jìn)一步包4舌在基片頂部表面之上的多個(gè)空間上散開(kāi)的位置測(cè)量等離子密度；將該測(cè)得的等離子密度與相對(duì)于該基片頂部表面限定的目標(biāo)等離子密度分布對(duì)比；以及才艮據(jù)要求確定對(duì)所控制的經(jīng)過(guò)多個(gè)RF功率傳輸^各徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以-使由測(cè)得的等離子密度表示的等離子密度分布基本上匹配該目標(biāo)等離子密度分布。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中在基片頂部表面之上的多個(gè)空間上散開(kāi)的位置測(cè)量等離子密度包括在縱貫該基片的不同的位置測(cè)量存在于該基片上的偏置電壓，并且將該測(cè)得的偏置電壓與在該基片頂部表面上的各自的等離子密度相關(guān)聯(lián)。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中控制經(jīng)過(guò)該多個(gè)RF功率傳輸^各徑的每個(gè)傳ilr的RF功率的量自動(dòng)執(zhí)行以保持相對(duì)于該基片頂部表面的實(shí)際等離子密度分布和目標(biāo)等離子密度分布之間的大體匹配。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中控制經(jīng)過(guò)該多個(gè)RF功率傳輸路徑的每個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量通過(guò)控制該多個(gè)RF功率傳輸;洛徑的每個(gè)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)調(diào)i皆元4牛來(lái)才丸4亍，每個(gè)調(diào)i皆it/f牛是可調(diào)節(jié)電容it/f牛或者是可調(diào)節(jié)電感元件。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的方法，其中將多個(gè)固定頻率的RF功率施加到該反應(yīng)氣體，該多個(gè)固定頻率的RF功率的每個(gè)可通過(guò)該多個(gè)RF功率傳輸^各徑的每個(gè)獨(dú)立i也4空制。14.一種用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)，包括等離子處理室，其中將射頻(RF)功率施加到反應(yīng)氣體以在基片的頂部表面之上產(chǎn)生等離子；RF功率源，用于產(chǎn)生該RF功率；匹配網(wǎng)絡(luò)，用于匹配將提供給該等離子處理室的RF功率的阻4元；多個(gè)RF功率傳輸^各徑，乂人該RF功率源經(jīng)過(guò)該匹配網(wǎng)纟備、傳輸電才及和該等離子延伸至多個(gè)回^各電才及，沿特定RF功率傳豐l^各徑傳llr的RF功率的量直纟妄影響該特定RF功率傳輸^各徑附近內(nèi)的等離子密度；多個(gè)RF功率調(diào)"i皆元^f牛，分別i殳置在該多個(gè)RF功率傳車(chē)lr3各徑內(nèi)，該多個(gè)RF功率調(diào)"i皆it/f牛的每個(gè)能夠調(diào)節(jié)沿該多個(gè)RF功率傳輸路徑的對(duì)應(yīng)一個(gè)傳輸?shù)腞F功率的量；以及計(jì)算系統(tǒng)，限定為接受來(lái)自該等離子室的等離子密度分布監(jiān)測(cè)信號(hào)，該計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)一步限定為生成控制信號(hào)并且傳輸至該多個(gè)RF功率調(diào)諧元件以調(diào)節(jié)每個(gè)RF功率傳輸;珞徑附近內(nèi)的等離子密度，以便在該基片頂部表面之上的等離子密度分布保持為與目標(biāo)等離子密度分布一致。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)，進(jìn)一步包4舌計(jì)量元件元件，限定為在該基片頂部表面之上的多個(gè)空間上散開(kāi)的位置直接測(cè)量存在的等離子密度，該測(cè)得的等離子密度代表該等離子密度分布監(jiān)測(cè)信號(hào)。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)，進(jìn)一步包4舌計(jì)量元件，限定為在縱貫該基片頂部表面的多個(gè)散開(kāi)的位置測(cè)量偏置電壓，該測(cè)得的偏置電壓代表該等離子密度分布監(jiān)測(cè)信號(hào)，該計(jì)算系統(tǒng)包括該基片上測(cè)4尋的偏置電壓與該基片上等離子密度之間的關(guān)系，該計(jì)算系統(tǒng)限定為4吏用4矣受到的測(cè)得的偏置電壓和相互關(guān)系來(lái)確定該基片頂部表面之上存在的等離子密度分布。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)，其中該多個(gè)調(diào)諧元件包括可調(diào)節(jié)電容元件與可調(diào)節(jié)電感元件之一，或者可調(diào)節(jié)電容元件和可調(diào)節(jié)電感元件兩者。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)，其中由該計(jì)算系統(tǒng)生成并傳輸?shù)亩鄠€(gè)該控制信號(hào)傳送到伺月良才幾構(gòu)，該伺月良才幾構(gòu)限定為以才幾才戒方式相應(yīng)地調(diào)節(jié)該多個(gè)RF功率調(diào)"i皆it/f牛。19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)，其中該傳輸電極是下部電極，其上將支撐暴露于該等離子的該基片，并且每個(gè)回路電極連接到接地電位。20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于相對(duì)于基片控制等離子密度分布的系統(tǒng)，其中該多個(gè)回路電極相對(duì)于該傳輸電極設(shè)置在該將在其中產(chǎn)生等離子的容積周?chē)?，從而該多個(gè)RF功率傳輸路徑相對(duì)于該傳輸電極空間分布。全文摘要多個(gè)RF功率傳輸路徑限定為從RF功率源經(jīng)過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)、傳輸電極和該等離子延伸到多個(gè)回路電極。多個(gè)調(diào)諧元件分別設(shè)置在該多個(gè)RF功率傳輸路徑內(nèi)。每個(gè)調(diào)諧元件限定為調(diào)節(jié)將經(jīng)過(guò)設(shè)有該調(diào)諧元件的該RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的量。特定RF功率傳輸路徑附近內(nèi)的等離子密度與經(jīng)過(guò)該特定RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率成正比。所以，對(duì)經(jīng)過(guò)該RF功率傳輸路徑傳輸?shù)腞F功率的調(diào)節(jié)，如該調(diào)諧元件所做的，能夠控制整個(gè)基片的等離子密度分布。文檔編號(hào)H01L21/683GK101542712SQ200680047507公開(kāi)日2009年9月23日申請(qǐng)日期2006年12月8日優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日發(fā)明者戴夫·特拉賽爾,拉金德?tīng)枴さ滦恋滤_,費(fèi)利克斯·科扎克維奇,路民·李申請(qǐng)人:朗姆研究公司