本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造。

背景技術(shù)：

許多現(xiàn)代半導(dǎo)體芯片制造工藝包括產(chǎn)生等離子體，來(lái)自等離子體的離子和/或自由基成分用于直接或間接影響暴露于等離子體的晶片表面上的變化。例如，各種基于等離子體的工藝可用于從晶片表面蝕刻材料，將材料沉積到晶片表面上，或修改已存在于晶片表面上的材料。通常通過(guò)向受控環(huán)境中的工藝氣體施加射頻(rf)功率來(lái)產(chǎn)生等離子體，使得工藝氣體被激發(fā)并轉(zhuǎn)變成期望的等離子體。等離子體的特性受許多工藝參數(shù)影響，所述工藝參數(shù)包括但不限于工藝氣體的材料組成、工藝氣體的流速、等離子體產(chǎn)生區(qū)域和周圍結(jié)構(gòu)的幾何特征、工藝氣體和周圍材料的溫度、施加的rf功率的頻率和幅值、以及施加的將等離子體的帶電成分朝向晶片吸引的偏置等。

然而，在一些等離子體工藝中，上述工藝參數(shù)可能不能提供對(duì)所有等離子體特性和行為的充分控制。具體地，在一些等離子體工藝中，在等離子體內(nèi)可能發(fā)生稱為“等離子體團(tuán)(plasmoid)”的不穩(wěn)定性，其中所述等離子體團(tuán)的特征在于由較大體積的正常密度等離子體包圍的小區(qū)域的較大密度等離子體。等離子體團(tuán)的形成可導(dǎo)致晶片上的處理結(jié)果的不均勻性。因此，減輕和/或控制等離子體團(tuán)的形成是有意義的。正是在這種背景下產(chǎn)生了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一示例性實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于晶片的等離子體處理的方法。該方法包括：將晶片定位在晶片支撐裝置上。所述晶片支撐裝置位于電極下方，使得在晶片和電極之間存在等離子體產(chǎn)生區(qū)域。該方法包括：將第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域，以在等離子體處理操作的多個(gè)連續(xù)等離子體處理循環(huán)期間在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體。該方法包括：基于將所述第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域來(lái)檢測(cè)所述等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的形成。該方法包括：在檢測(cè)到所述等離子體不穩(wěn)定性的形成之后，將第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域以在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生所述等離子體。提供所述第二信號(hào)頻率的所述射頻信號(hào)來(lái)代替所述第一信號(hào)頻率的所述射頻信號(hào)。所述第二信號(hào)頻率大于所述第一信號(hào)頻率。所述第二信號(hào)頻率導(dǎo)致所述等離子體內(nèi)的離子能量的減少以及來(lái)自所述晶片的由離子與所述晶片的相互作用導(dǎo)致的二次電子發(fā)射的相應(yīng)減少。

在一示例性實(shí)施方式中，一種方法被公開(kāi)用于對(duì)晶片執(zhí)行等離子體處理。該方法包括：將晶片定位在晶片支撐裝置上。所述晶片支撐裝置位于電極下方，使得在所述晶片和所述電極之間存在等離子體產(chǎn)生區(qū)域。該方法包括：將具有大于13.56兆赫的信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述電極，以在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體。所述信號(hào)頻率使所述等離子體內(nèi)的離子能量保持足夠低，以維持來(lái)自所述晶片的由離子與晶片的相互作用導(dǎo)致的可接受量的二次電子發(fā)射。來(lái)自所述晶片的所述可接受量的二次電子發(fā)射足夠低，以防止在所述等離子體內(nèi)形成二次電子誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種用于晶片的等離子體處理的方法，其包括：

將晶片定位在晶片支撐裝置上，所述晶片支撐裝置位于電極下方，使得在所述晶片和所述電極之間存在等離子體產(chǎn)生區(qū)域；

在等離子體處理操作的多個(gè)連續(xù)等離子體處理循環(huán)期間將第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域，以在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體；

基于將所述第一信號(hào)頻率的所述射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域來(lái)檢測(cè)所述等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的形成；以及

在檢測(cè)到所述等離子體不穩(wěn)定性的形成之后，將第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域以在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生所述等離子體，提供所述第二信號(hào)頻率的所述射頻信號(hào)來(lái)代替所述第一信號(hào)頻率的所述射頻信號(hào)，所述第二信號(hào)頻率大于所述第一信號(hào)頻率，所述第二信號(hào)頻率導(dǎo)致所述等離子體內(nèi)的離子能量的減少以及來(lái)自所述晶片的由離子與所述晶片的相互作用導(dǎo)致的二次電子發(fā)射的相應(yīng)減少。

2.根據(jù)條款1所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述等離子體不穩(wěn)定性是等離子體團(tuán)，其特征在于較高密度的等離子體的區(qū)域由較大體積的正常密度的等離子體包圍。

3.根據(jù)條款1所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述等離子體不穩(wěn)定性導(dǎo)致所述晶片上的所沉積的膜厚度的不均勻性。

4.根據(jù)條款1所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述等離子體處理操作是原子層沉積工藝。

5.根據(jù)條款1所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述等離子體處理操作是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。

6.根據(jù)條款1所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述第一信號(hào)頻率為13.56兆赫。

7.根據(jù)條款6所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述第二信號(hào)頻率在從所述第一信號(hào)頻率延伸到約60兆赫的范圍內(nèi)。

8.根據(jù)條款6所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述第二信號(hào)頻率為27.12兆赫。

9.根據(jù)條款1所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中檢測(cè)在所述等離子體內(nèi)所述等離子體不穩(wěn)定性的形成在所述等離子體處理操作期間進(jìn)行。

10.根據(jù)條款9所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中將所述第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域包括向所述電極提供所述第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)，并且其中所述等離子體不穩(wěn)定性的形成通過(guò)測(cè)量所述電極上的射頻參數(shù)來(lái)檢測(cè)。

11.根據(jù)條款10所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中所述射頻參數(shù)是射頻電壓、射頻電流、射頻阻抗、射頻信號(hào)相位角和射頻功率中的一個(gè)或多個(gè)。

12.根據(jù)條款9所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中通過(guò)測(cè)量來(lái)自所述等離子體的光發(fā)射來(lái)檢測(cè)所述等離子體不穩(wěn)定性的形成。

13.根據(jù)條款9所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中將所述第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域在與檢測(cè)到所述等離子體不穩(wěn)定性的形成的等離子體處理操作相同的等離子體處理操作期間進(jìn)行。

14.根據(jù)條款1所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中檢測(cè)在所述等離子體內(nèi)的所述等離子體不穩(wěn)定性的形成在所述等離子體處理操作之后進(jìn)行。

15.根據(jù)條款14所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中檢測(cè)所述等離子體內(nèi)的所述等離子體不穩(wěn)定性的形成通過(guò)測(cè)量所述晶片上的沉積的膜厚度的不均勻性來(lái)進(jìn)行。

16.根據(jù)條款14所述的用于晶片的等離子體處理的方法，其中將所述第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域在與檢測(cè)到所述等離子體不穩(wěn)定性的形成的等離子體處理操作不同的等離子體處理操作期間進(jìn)行。

17.一種用于對(duì)晶片執(zhí)行等離子體處理的方法，其包括：

將晶片定位在晶片支撐裝置上，所述晶片支撐裝置位于電極下方，使得在所述晶片和所述電極之間存在等離子體產(chǎn)生區(qū)域；以及

將具有大于13.56兆赫的信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給所述電極，以在所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體，所述信號(hào)頻率使所述等離子體內(nèi)的離子能量保持足夠低，以維持來(lái)自所述晶片的由離子與所述晶片的相互作用導(dǎo)致的可接受量的二次電子發(fā)射，其中來(lái)自所述晶片的所述可接受量的二次電子發(fā)射足夠低，以防止在所述等離子體內(nèi)形成二次電子誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性。

18.根據(jù)條款17所述的用于對(duì)晶片執(zhí)行等離子體處理的方法，其中所述等離子體處理是原子層沉積工藝或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。

19.根據(jù)條款17所述的用于對(duì)晶片執(zhí)行等離子體處理的方法，其中所述等離子體不穩(wěn)定性是等離子體團(tuán)，其特征在于較高密度的等離子體的區(qū)域由較大體積的正常密度的等離子體包圍。

20.根據(jù)條款17所述的用于對(duì)晶片執(zhí)行等離子體處理的方法，其中所述

信號(hào)頻率在從13.56兆赫延伸到約60兆赫的范圍內(nèi)。

從通過(guò)示例示出本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中并結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。

附圖說(shuō)明

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的晶片處理系統(tǒng)。

圖1b示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的晶片處理系統(tǒng)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的包括四個(gè)處理站的多站式處理工具的俯視圖。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的與入站裝載鎖和出站裝載鎖接口的多站式處理工具的實(shí)施方式的示意圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的被配置為接收晶片以進(jìn)行沉積處理的基座的示例。

圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的基座的豎直截面圖。

圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中參考的區(qū)域501的近視圖。

圖5c也示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中參考的區(qū)域501的近視圖。

圖5d也示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中參考的區(qū)域503的近視圖。

圖5e也示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中參考的區(qū)域503的近視圖。

圖5f示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的對(duì)應(yīng)于如圖5a所示的參考視圖a-a的導(dǎo)電層的俯視圖。

圖5g示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的對(duì)應(yīng)于圖5a中所示的參考視圖a-a的導(dǎo)電層的俯視圖。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的從dc電源通過(guò)室的dc電流的示意圖。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的從dc電源通過(guò)室的dc電流的替代示意圖。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于對(duì)晶片進(jìn)行等離子體處理的方法的流程圖。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在示例性等離子體工藝中比較使用較低rf頻率(例如13.56mhz)和較高rf頻率(例如27.12mhz)的各個(gè)方面的圖表。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在示例性等離子體工藝中對(duì)于所施加的13.56mhz和27.12mhz的rf頻率，預(yù)測(cè)的歸一化離子能量通量與rf功率的函數(shù)關(guān)系曲線圖。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在示例等離子體工藝中針對(duì)13.56mhz和27.12mhz的rf頻率的無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口的圖表。

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在13.56mhz和27.12mhz的rf信號(hào)頻率下，在示例性等離子體工藝中的歸一化濕法蝕刻速率與用于不同工藝氣體流率的rf功率(瓦特)的函數(shù)關(guān)系曲線圖。

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于對(duì)晶片執(zhí)行等離子體處理的方法的流程圖。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于晶片的等離子體處理的方法的流程圖。

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)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，沒(méi)有詳細(xì)描述公知的處理操作，以免不必要地模糊本發(fā)明。

膜的沉積可在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)系統(tǒng)中實(shí)施。pecvd系統(tǒng)可以采用許多不同的形式。pecvd系統(tǒng)包括容納一個(gè)或多個(gè)晶片并且適于晶片處理的(有時(shí)包括多個(gè)站的)一個(gè)或多個(gè)室或“反應(yīng)器”。每個(gè)室可容納一個(gè)或多個(gè)晶片以進(jìn)行處理。一個(gè)或多個(gè)室將晶片保持在限定的一個(gè)或多個(gè)位置(在該位置內(nèi)有或沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，例如旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)或其它攪動(dòng))。在處理期間，經(jīng)歷沉積的晶片可以在反應(yīng)室內(nèi)從一個(gè)站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)站。當(dāng)然，膜沉積可以完全在單個(gè)站處發(fā)生，或者膜的任何部分可以在任何數(shù)目的站處沉積。在處理期間，每個(gè)晶片通過(guò)基座、晶片卡盤和/或其它晶片保持裝置保持在適當(dāng)位置。對(duì)于某些操作，裝置可以包括加熱器(例如加熱板)以加熱晶片。

在示例實(shí)施方式中，本文所使用的術(shù)語(yǔ)晶片是指半導(dǎo)體晶片。此外，在各種實(shí)施方式中，本文所提及的晶片可以在形式、形狀和/或尺寸上變化。例如，在一些實(shí)施方式中，本文提到的晶片可以對(duì)應(yīng)于200mm(毫米)半導(dǎo)體晶片、300mm半導(dǎo)體晶片或450mm半導(dǎo)體晶片。此外，在一些實(shí)施方式中，本文所涉及的晶片可以對(duì)應(yīng)于非圓形襯底(諸如用于平板顯示器的矩形襯底等其它形狀)。

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于處理晶片101的晶片處理系統(tǒng)100。該系統(tǒng)包括具有下室部分102b和上室部分102a的室102。中心柱141被配置為支撐由導(dǎo)電材料形成的基座140。根據(jù)rf方向控制模塊250的設(shè)置，導(dǎo)電基座140被連接以通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)106從rf電源104接收rf信號(hào)。此外，在圖1a的晶片處理系統(tǒng)100中，根據(jù)rf方向控制模塊250的設(shè)置，噴頭電極150被配置并連接以通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)106從rf電源104接收rf信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，rf方向控制模塊250被配置為將從rf電源104經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)106傳輸?shù)膔f信號(hào)導(dǎo)向噴頭電極150或基座140。此外，rf方向控制模塊250被配置為將噴頭電極150和基座140中的當(dāng)前不接收rf信號(hào)的任何一個(gè)電連接到參考接地電位。以這種方式，在給定時(shí)間，rf方向控制模塊250操作以確保在基座140電連接到參考接地電位時(shí)噴頭電極150將從rf電源104接收rf信號(hào)，或者在噴頭電極150電連接到參考接地電位時(shí)基座140將從rf電源104接收rf信號(hào)。

rf電源104由控制模塊110(例如，控制器)控制?？刂颇K110被配置為通過(guò)執(zhí)行處理輸入和控制指令/程序108來(lái)操作晶片處理系統(tǒng)100。處理輸入和控制指令/程序108可以包括工藝配方，所述工藝配方具有用于諸如功率電平、定時(shí)參數(shù)、工藝氣體、晶片101的機(jī)械運(yùn)動(dòng)之類的參數(shù)的指令，以在晶片101上沉積或形成薄膜。

在一些實(shí)施方式中，中心柱141可以包括由升降銷控制件122控制的升降銷。升降銷用于從基座140提升晶片101以使得端部執(zhí)行器能拾取晶片101，以及用于在被端部執(zhí)行器放置之后降低晶片101。晶片處理系統(tǒng)100還包括連接到工藝氣體供應(yīng)源114(例如，來(lái)自設(shè)施的氣體化學(xué)物質(zhì)供應(yīng)源)的氣體供應(yīng)系統(tǒng)112。根據(jù)正在執(zhí)行的處理，控制模塊110控制工藝氣體114經(jīng)由氣體供應(yīng)系統(tǒng)112的輸送。所選擇的工藝氣體然后流入噴頭電極150中并且分布在限定在噴頭電極150和放置在基座140上的晶片101之間的處理體積中。

此外，工藝氣體可以是或不是預(yù)混合的?？梢栽跉怏w供應(yīng)系統(tǒng)112內(nèi)采用適當(dāng)?shù)拈y門和質(zhì)量流量控制機(jī)構(gòu)，以確保在工藝的沉積和等離子體處理階段期間輸送正確的工藝氣體。工藝氣體離開(kāi)處理體積并流過(guò)排氣出口143。真空泵(例如尤其一級(jí)或兩級(jí)機(jī)械干式泵等)將工藝氣體從處理體積中抽出并通過(guò)閉環(huán)反饋控制的流量限制裝置(例如，節(jié)流閥或擺動(dòng)閥)在處理體積中保持適當(dāng)?shù)牡蛪骸?/p>

還示出了環(huán)繞基座140的外部區(qū)域的承載環(huán)200。承載環(huán)200被配置為在將晶片101往返基座140輸送期間支撐晶片101。承載環(huán)200被配置為位于承載環(huán)支撐區(qū)域上，其是基座140的中心的晶片支撐區(qū)域下的臺(tái)階。承載環(huán)200具有環(huán)形盤結(jié)構(gòu)，并且包括其盤結(jié)構(gòu)的外邊緣側(cè)(例如外半徑)，以及其盤結(jié)構(gòu)的最靠近晶片101所處位置的晶片邊緣側(cè)(例如內(nèi)半徑)。承載環(huán)200的晶片邊緣側(cè)包括多個(gè)接觸支撐結(jié)構(gòu)，所述接觸支撐結(jié)構(gòu)被配置為當(dāng)承載環(huán)200被蜘蛛叉180提升時(shí)提升晶片101。承載環(huán)200因此與晶片101一起被提升，并且例如能在多站系統(tǒng)中被旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)站。由控制模塊110產(chǎn)生承載環(huán)升降和/或旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)124，以控制蜘蛛叉180升降和/或旋轉(zhuǎn)承載環(huán)200的操作。

在一些實(shí)施方式中，電絕緣層507設(shè)置在基座140的頂表面上，而導(dǎo)電層509設(shè)置在電絕緣層507上。導(dǎo)電層509被配置為支撐晶片101。此外，在這些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層可以經(jīng)由低通濾波器525電連接到直流(dc)電源521的正極端子。dc電源521還被連接以被控制模塊110控制。因此，在一些實(shí)施方式中，根據(jù)由處理輸入和控制指令/程序108提供并且由控制模塊110執(zhí)行的規(guī)定的配方，電流可以從dc電源521經(jīng)由低通濾波器525傳輸?shù)綄?dǎo)電層509。

圖1b示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的被配置為在晶片101上執(zhí)行原子層沉積(ald)工藝(例如，ald氧化物工藝)的晶片處理系統(tǒng)100a。在圖1b中示出了相對(duì)于圖1a描述的部件相似的部件。具體地，晶片處理系統(tǒng)100a也包括上室部分102a、下室部分102b、控制模塊110、rf電源104、匹配網(wǎng)絡(luò)106、導(dǎo)電層509、dc電源521、低通濾波器525、承載環(huán)200和蜘蛛叉180。在晶片處理系統(tǒng)100a中，基座140a被配置為包括電介質(zhì)體251。在一些實(shí)施方式中，電介質(zhì)體251直接固定到柱141。并且在一些實(shí)施方式中，電介質(zhì)體251由固定到柱141的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)252支撐。導(dǎo)電層509直接設(shè)置在基座140a的電介質(zhì)體251的頂表面上。

在一些實(shí)施方式中，加熱元件253(例如電阻加熱元件)與基座140a的電介質(zhì)體251一起布置。加熱元件253連接到加熱器電源255，加熱器電源255又連接到控制模塊110。在一些實(shí)施方式中，加熱元件253存在時(shí)，加熱器電源255可以根據(jù)規(guī)定的配方操作，規(guī)定的配方由處理輸入和控制指令/程序108提供并且由控制模塊110執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)理解，溫度測(cè)量裝置可以安裝在基座140a上/內(nèi)和/或基座140a周圍的其他位置處，以向控制模塊110提供溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，從而使得能夠操作在控制模塊110和加熱器電源255之間的閉環(huán)溫度反饋控制電路。

基座140a的電介質(zhì)體251包括rf電極254，根據(jù)rf方向控制模塊250的設(shè)置，rf電極254被配置并連接以通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)106從rf電源104接收rf信號(hào)。此外，在圖1b的晶片處理系統(tǒng)100a中，根據(jù)rf方向控制模塊250的設(shè)置，噴頭電極150a被配置和連接以通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)106從rf電源104接收rf信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，rf方向控制模塊250被配置為將從rf電源104經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)106輸送的rf信號(hào)引導(dǎo)到噴頭電極150a或rf電極254。此外，rf方向控制模塊250被配置為將噴頭電極150a和rf電極254中的當(dāng)前沒(méi)有接收rf信號(hào)的任一個(gè)電連接到參考接地電位。以這種方式，在給定時(shí)間，rf方向控制模塊250操作以確保在rf電極254電連接到參考接地電位的同時(shí)噴頭電極150a將從rf電源104接收rf信號(hào)，或者在噴頭電極150a電連接到參考接地電位的同時(shí)rf電極254將從rf電源104接收rf信號(hào)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的包括四個(gè)處理站的多站式處理工具300的俯視圖。該俯視圖是下室部分102b的視圖(例如，為了說(shuō)明，移除了上室部分102a)。四個(gè)處理站由蜘蛛叉180訪問(wèn)。每個(gè)蛛狀叉180或叉包括第一和第二臂，每個(gè)臂圍繞基座140/140a的每一側(cè)的一部分定位。使用接合和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)220的蜘蛛叉180被配置為以同時(shí)的方式從處理站(即，從承載環(huán)200的下表面)提升和舉起承載環(huán)200，然后在降低承載環(huán)200(其中承載環(huán)中的至少一個(gè)支撐晶片101)之前旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)或多個(gè)站的距離，使得可以在相應(yīng)的晶片101上進(jìn)行進(jìn)一步的等離子體加工、處理和/或膜沉積。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的與入站裝載鎖302和出站裝載鎖304接口的多站式處理工具300的實(shí)施方式的示意圖。機(jī)械手306在大氣壓力下被配置為將晶片101從通過(guò)箱308裝載的盒經(jīng)由大氣端口310移動(dòng)到入站裝載鎖302中。入站裝載鎖302耦合到真空源/泵，使得當(dāng)大氣端口310關(guān)閉時(shí)，入站裝載鎖302可以被抽空。入口裝載鎖302還包括與處理室102接口的室傳送端口316。因此，當(dāng)室傳送端口316打開(kāi)時(shí)，另一個(gè)機(jī)械手312可將晶片從入站裝載鎖302移動(dòng)到第一處理站的基座140/140a以進(jìn)行處理。

所示的處理室102包括四個(gè)處理站，在圖3所示的示例性實(shí)施方式中編號(hào)為1至4。在一些實(shí)施方式中，處理室102可以被配置為保持低壓環(huán)境，使得可以使用承載環(huán)200在處理站1-4之間傳送晶片而不經(jīng)歷真空中斷和/或空氣暴露。圖3中描繪的每個(gè)處理站1-4包括基座140/140a和噴頭電極150/150a以及相關(guān)的工藝氣體供應(yīng)連接件。而且，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，處理室102可以包括少于四個(gè)處理站或多于四個(gè)處理站。

圖3還示出了用于在處理室102內(nèi)傳送晶片的蜘蛛叉180。如上所述，蜘蛛叉180旋轉(zhuǎn)并且能夠?qū)⒕瑥囊粋€(gè)處理站傳送到另一個(gè)處理站。該傳送通過(guò)以下方式發(fā)生：使蜘蛛叉180能夠從外部下表面提升承載環(huán)200，從而提升晶片101，并且將晶片101和承載環(huán)200一起旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)處理站。在一種配置中，蜘蛛叉180由陶瓷材料制成，以在處理期間承受高水平的熱量。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的被配置為接收晶片101以進(jìn)行諸如原子層沉積(ald)工藝之類的沉積工藝的基座140/140a的示例?；?40/140a包括位于基座140/140a的中心頂表面上的導(dǎo)電層509，其中中心頂表面由從基座140/140a的中心軸線420延伸到限定中心頂表面邊緣的頂表面直徑422的圓形區(qū)域限定。導(dǎo)電層509包括分布在整個(gè)導(dǎo)電層509上并且被配置為支撐晶片101的多個(gè)晶片支撐件404a、404b、404c、404d、404e和404f。晶片支撐件水平由當(dāng)晶片101位于晶片支撐件404a、404b、404c、404d、404e和404f上時(shí)晶片101的底表面的豎直位置限定。在圖4的示例中，圍繞導(dǎo)電層509的外圍對(duì)稱地分布有六個(gè)晶片支撐件404a、404b、404c、404d、404e和404f。然而，在其他實(shí)施方式中，在導(dǎo)電層509上可以存在任何數(shù)量的晶片支撐件，并且晶片支撐件可以以任何合適的布置分布在導(dǎo)電層509上以在沉積工藝操作期間支撐晶片101。圖4還示出了被配置成容納升降銷的凹部406a、406b和406c。升降銷可以用于從晶片支撐件404a、404b、404c、404d、404e和404f提升晶片101，以允許通過(guò)端部執(zhí)行器接合晶片101。

在一些實(shí)施方式中，每個(gè)晶片支撐件404a、404b、404c、404d、404e和404f限定最小接觸區(qū)域結(jié)構(gòu)(mca)。當(dāng)需要高精度或公差和/或希望最小的物理接觸以減少缺陷風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，mca用于改善表面之間的精確配合。系統(tǒng)中的其它表面也可以包括mca，例如在承載環(huán)200支撐件上方，以及在承載環(huán)200的內(nèi)部晶片支撐區(qū)域上方。

基座140/140a還包括從基座140/140a的頂表面直徑422延伸到環(huán)形表面410的外徑424的環(huán)形表面410。環(huán)形表面410限定圍繞導(dǎo)電層509的環(huán)形區(qū)域，但是在從導(dǎo)電層509向下的臺(tái)階處。也就是說(shuō)，環(huán)形表面410的豎直位置低于導(dǎo)電層509的豎直位置。多個(gè)承載環(huán)支撐件412a、412b和412c基本上位于/沿著環(huán)形表面410的邊緣(外徑)，并且相對(duì)于環(huán)形表面410對(duì)稱地分布。在一些實(shí)施方式中，承載環(huán)支撐件可以限定用于支撐承載環(huán)200的mca。在一些實(shí)施方式中，承載環(huán)支撐件412a、412b和412c延伸超過(guò)環(huán)形表面410的外徑424，而在其它實(shí)施方式中，承載環(huán)支撐件412a、412b和412c不延伸超過(guò)環(huán)形表面410的外徑424。在一些實(shí)施方式中，承載環(huán)支撐件412a、412b和412c的頂表面具有略高于環(huán)形表面410的高度的高度，使得當(dāng)承載環(huán)200擱置在承載環(huán)支撐件412a、412b和412c上時(shí)，承載環(huán)200被支撐在環(huán)形表面410上方預(yù)定距離處。每個(gè)承載環(huán)支撐件412a、412b和412c可包括凹部(例如，承載環(huán)支撐件412a的凹部413)，當(dāng)承載環(huán)200由承載環(huán)支撐件412a、412b和412c支撐時(shí)，從承載環(huán)200的下側(cè)突出的延伸部安置在凹部中。承載環(huán)延伸部與承載環(huán)支撐件412a、412b和412c中的凹部(413)的配合提供承載環(huán)200的安全定位，并防止承載環(huán)200在安放在承載環(huán)支撐件412a、412b和412c上時(shí)移動(dòng)。

在一些實(shí)施方案中，承載環(huán)支撐件412a、412b和412c的頂表面與環(huán)形表面410齊平。在其他實(shí)施方案中，沒(méi)有與環(huán)形表面410分開(kāi)限定的承載環(huán)支撐件，使得承載環(huán)200可以直接放置在環(huán)形表面410上，并且使得在承載環(huán)200和環(huán)形表面410之間不存在間隙。在這種實(shí)施方案中，承載環(huán)200和環(huán)形表面410之間的路徑被封閉，從而阻止前體材料經(jīng)由此路徑到達(dá)晶片101的背側(cè)/下側(cè)。

在圖4的示例性實(shí)施方式中，存在沿著環(huán)形表面410的外邊緣區(qū)域?qū)ΨQ地定位的三個(gè)承載環(huán)支撐件412a、412b和412c。然而，在其他實(shí)施方案中，可以存在分布在沿著基座140/140a的環(huán)形表面410的任何位置處的三個(gè)以上承載環(huán)支撐件，以將承載環(huán)200支撐在穩(wěn)定的靜止構(gòu)造中。

當(dāng)晶片101由晶片支撐件404a、404b、404c、404d、404e和404f支撐時(shí)，并且當(dāng)承載環(huán)200由承載環(huán)支撐件412a、412b和412c支撐時(shí)，晶片101的邊緣區(qū)域設(shè)置在承載環(huán)200的內(nèi)部部分上。一般來(lái)說(shuō)，晶片101的邊緣區(qū)域從晶片101的外邊緣向內(nèi)延伸約2毫米(mm)至約5mm。從而在晶片101的邊緣區(qū)域和承載環(huán)200的內(nèi)部部分之間限定豎直間隔。在一些實(shí)施方式中，該豎直間隔為約0.001英寸至約0.010英寸?？梢钥刂瞥休d環(huán)200在環(huán)形表面410上方的預(yù)定距離處的支撐件以及晶片101的邊緣區(qū)域和承載環(huán)200的內(nèi)部部分之間的豎直間隔，以限制在晶片101的邊緣區(qū)域中的晶片101的背側(cè)/下側(cè)上的沉積。

用于沉積薄膜或處理晶片表面的一些等離子體在從工藝觀點(diǎn)來(lái)看是優(yōu)選的條件下是不穩(wěn)定的。作為示例，在1至3托壓強(qiáng)范圍內(nèi)以及在高rf功率(>200w每300mm直徑的晶片處理站)下操作的ar/o2電容耦合等離子體(ccp)放電顯示等離子體內(nèi)的不穩(wěn)定性。一種這樣的等離子體不穩(wěn)定性，在本文中稱為“等離子體團(tuán)”，其特征在于由較大體積的正常密度等離子體包圍小區(qū)域的較高密度(較亮)等離子體。當(dāng)形成等離子體團(tuán)時(shí)，由于膜與對(duì)應(yīng)于等離子體團(tuán)的局部高密度等離子體的相互作用，所沉積的膜在等離子體團(tuán)附近局部致密化，這導(dǎo)致膜均勻性降低。等離子體團(tuán)在晶片101上的空間分布可以在處理之間以及在給定處理內(nèi)變化。此外，等離子體團(tuán)可以在給定的處理期間在晶片101上移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解，等離子體團(tuán)例如通過(guò)改變晶片101上不同位置處的沉積膜的厚度而導(dǎo)致晶片101上的工藝均勻性的降低。由等離子體團(tuán)引起的膜厚度的不均勻性可以是膜總厚度的約1％至2％，這種不均勻性在需要超平坦膜輪廓的一些應(yīng)用中可能是顯著的。

在示例膜沉積工藝期間，執(zhí)行操作以施加單層前體氣體，而不施加任何rf功率。前體氣體粘附到晶片101。在一些實(shí)施方式中，前體氣體包括硅以使得能夠在晶片上形成氧化硅。然后執(zhí)行操作以將前體氣體從晶片101上方的處理體積沖走，從而在晶片101上留下前體氣體的單層。然后在晶片101上執(zhí)行氧化工藝。在氧化工藝中，工藝氣體流入晶片101上方的處理體積中，并且將rf功率施加到工藝氣體以在處理體積內(nèi)產(chǎn)生等離子體。等離子體驅(qū)動(dòng)晶片101上的氧化反應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，工藝氣體將包含氧氣加上一種或多種其它轟擊氣體(例如氬等)，其中轟擊氣體提供等離子體的充分致密化。轟擊氣體是有效地使沉積膜致密化的氣體。使沉積膜致密化的轟擊氣體是能夠有效地將能量轉(zhuǎn)移到沉積膜的那些氣體。在一些實(shí)施方式中，轟擊氣體是單原子惰性氣體，例如氬等，其不與沉積膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且缺乏振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)分子模式。例如，在示例性工藝中，工藝氣體混合物可以包括約5％至約20％的氧氣，其余工藝氣體混合物是氬氣。并且，在其他示例工藝中，工藝氣體混合物中的氧氣與轟擊氣體的百分比可以小于5％或大于20％。

在氧化工藝中，當(dāng)在晶片101上形成特定厚度的膜時(shí)，等離子體團(tuán)可以開(kāi)始出現(xiàn)在晶片101上。等離子體團(tuán)的數(shù)量和尺寸與工藝氣體混合物中的轟擊工藝氣體(例如氬)的量具有直接的相關(guān)性。因此，減少工藝氣體混合物中的轟擊工藝氣體的量可用于降低等離子體團(tuán)的強(qiáng)度。然而，較高百分比的轟擊工藝氣體通常也是必要的，以提供足夠的等離子體密度以確保適當(dāng)?shù)哪ば纬?。另外，需要大量的rf功率來(lái)產(chǎn)生等離子體，因?yàn)槿绻麤](méi)有施加足夠的rf功率，則等離子體密度將不足。然而，增加施加的rf功率導(dǎo)致形成更多的等離子體團(tuán)。一些工藝應(yīng)用使用約300w的施加的rf功率每300mm直徑的晶片處理站。然而，其他工藝應(yīng)用可能需要更高的rf功率，例如400w，或甚至更高，每300mm直徑的晶片處理站。

鑒于前述，抑制等離子體團(tuán)形成的一種方法是降低施加的rf功率和/或增加氣體混合物內(nèi)的氧氣濃度。更具體地，較低的工藝功率(即，較低的所施加的rf功率)或工藝氣體中(相對(duì)于氧氣)較低的轟擊氣體(通常為氬)濃度導(dǎo)致較低的等離子體密度，從而抑制等離子體團(tuán)的形成。不幸的是，從沉積膜質(zhì)量的角度來(lái)看，這些條件不是優(yōu)選的。例如，當(dāng)在較低工藝功率或工藝氣體內(nèi)的較低轟擊氣體濃度下來(lái)自等離子體的離子轟擊不足時(shí)，膜質(zhì)量下降。因此，通過(guò)降低工藝功率和/或降低工藝氣體中的轟擊氣體濃度(例如氬濃度)可能不總是能夠在抑制等離子體團(tuán)形成的同時(shí)保持沉積膜質(zhì)量。

本文公開(kāi)了通過(guò)調(diào)節(jié)晶片101的電勢(shì)來(lái)防止/抑制等離子體不穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施方式中，將低正dc偏置施加到晶片101的背側(cè)/下側(cè)。該低正dc偏置在抑制等離子體團(tuán)的形成方面是有效的。本文公開(kāi)的用于抑制和/或防止等離子體不穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法不需要改變其它工藝條件，例如工藝氣體流速、壓力和/或施加的rf功率。

圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖1a的基座140的豎直截面圖。在一些實(shí)施方式中，基座140由導(dǎo)電材料(例如鋁等材料)形成。在一些實(shí)施方式中，基座140包括加熱裝置505，例如電阻加熱器?；?40包括頂表面502。電絕緣層507設(shè)置在基座140的頂表面502上。電絕緣層507由介電材料形成，該介電材料與在晶片101的處理中使用的材料兼容并且在晶片101的處理期間對(duì)于熱膨脹是穩(wěn)定的。在各種實(shí)施方式中，在晶片101的處理期間，基座140可暴露于延伸至高達(dá)約100攝氏度(℃)的范圍內(nèi)的溫度、或暴露于約20℃延伸至約100℃的范圍內(nèi)的溫度、或暴露于延伸至高達(dá)約50℃的范圍內(nèi)的溫度、或暴露于延伸至高達(dá)約250℃的范圍內(nèi)的溫度。

在一些實(shí)施方式中，電絕緣層507由陶瓷材料形成，例如陶瓷板或陶瓷涂層。在一些實(shí)施方式中，電絕緣層507通過(guò)陽(yáng)極氧化基座140的頂表面502而形成。在一些實(shí)施方式中，電絕緣層507具有在垂直于基座140的頂表面502的方向上測(cè)得的豎直厚度，該豎直厚度在延伸直至約1毫米(mm)的范圍內(nèi)、或在延伸直至約100微米的范圍內(nèi)、或在約10微米延伸至約50微米的范圍內(nèi)、或約30微米。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，在垂直于基座140的頂表面502的方向上測(cè)得的電絕緣層507的豎直厚度可以不同于上述范圍和值。電絕緣層507的豎直厚度被限定為確保電流不流過(guò)電絕緣層507到達(dá)基座140。

導(dǎo)電層509設(shè)置在電絕緣層507上。導(dǎo)電層509被配置為支撐晶片101。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509形成為具有垂直于基座140的頂表面502的方向上測(cè)得的豎直厚度，該豎直厚度在延伸直至約1mm的范圍內(nèi)、或在延伸直至約0.25英寸的范圍內(nèi)、或在延伸直至約0.5英寸的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施方式中，在垂直于基座140的頂表面502的方向上測(cè)得的導(dǎo)電層509的豎直厚度可以不同于上述范圍和值。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509形成為實(shí)心板。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509形成為層壓膜。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509形成為噴涂金屬涂層。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509由鋁形成。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509可以由基本上任何類型的導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料與在晶片101的處理中使用的材料兼容，并且在晶片101的處理期間關(guān)于熱膨脹是穩(wěn)定的。

在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509包括被配置為接觸和支撐晶片101的mca511的分布。在這些實(shí)施方式中，mca511由導(dǎo)電材料形成，以使得電流能夠從導(dǎo)電層509傳輸?shù)骄?01。在一些實(shí)施方式中，mca511由與導(dǎo)電層509相同的材料形成。在一些實(shí)施方式中，mca511由與導(dǎo)電層509不同的材料形成，只要mca511由導(dǎo)電材料形成即可。在一些實(shí)施方式中，mca511與導(dǎo)電層509一體形成。在一些實(shí)施方式中，mca511被物理地附接到導(dǎo)電層509。在一些實(shí)施方式中，mca511被配置為具有接觸晶片101的背側(cè)/下側(cè)的圓形頂表面。在一些實(shí)施方式中，mca511被配置為具有接觸晶片101的背側(cè)/下側(cè)的基本平坦的頂表面。

導(dǎo)電層509通過(guò)延伸穿過(guò)低通濾波器525的電連接件523電連接到dc電源521。低通濾波器525防止rf信號(hào)進(jìn)入和損壞dc電源521。dc電源521的正極端子連接到電連接件523，使得直流電流經(jīng)由電連接件523(包括經(jīng)由低通濾波器525)流到導(dǎo)電層509，然后經(jīng)由晶片101流入位于晶片101上方的處理體積內(nèi)的等離子體。dc電源521的負(fù)極端子連接到室內(nèi)的電流返回結(jié)構(gòu)，以提供完整的電路。在各種實(shí)施方式中，電連接件523可以以不同的方式(例如，通過(guò)焊接連接、釬焊連接、壓縮連接、螺紋連接等)連接到導(dǎo)電層509。形成電連接件523和/或與導(dǎo)電層509的接觸的電導(dǎo)體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電絕緣結(jié)構(gòu)527與基座140電絕緣。另外，如果基座140包括加熱裝置505，例如電阻加熱器，則電絕緣結(jié)構(gòu)527被形成為使加熱裝置505與電連接件523電絕緣。

另外，在一些實(shí)施方式中，基座140內(nèi)的升降銷中的至少一個(gè)由導(dǎo)電材料形成，并且被配置為在基座140內(nèi)縮回到其向下位置時(shí)電接觸導(dǎo)電層509，并且通過(guò)電連接件523和低通濾波器525電連接到dc電源521。在這些實(shí)施方式中，代替或者除了在導(dǎo)電層509和電連接件523之間形成永久接觸之外，至少一個(gè)dc供電的升降銷可用于提供與導(dǎo)電層509的電連接。

圖5a還示出了承載環(huán)200，承載環(huán)200位于承載環(huán)支撐表面513上方的基座140的外部區(qū)域中。承載環(huán)200可以包括多個(gè)延伸部515，延伸部515固定承載環(huán)200以防止承載環(huán)200在晶片101的處理期間偏移。延伸部515被配置為位于承載環(huán)支撐件412a、412b和412c中，如圖4a所示。圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中參考的區(qū)域501的近視圖。圖5c也示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中參考的區(qū)域501的近視圖。在圖5c的示例性實(shí)施方式中，基座140包括保持器結(jié)構(gòu)142，保持器結(jié)構(gòu)142被配置為從基座140的頂表面502向上延伸，并且被配置為圍繞其中形成電絕緣層507和導(dǎo)電層509的區(qū)域。此外，在圖5c的示例性實(shí)施方式中，電絕緣層507形成為沿保持器結(jié)構(gòu)142的內(nèi)表面向上延伸，以在保持器結(jié)構(gòu)142和導(dǎo)電層509之間提供電絕緣。

圖5d還示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中所參考的區(qū)域503的近視圖。在圖5d的示例性實(shí)施方式中，電連接件512被示為形成在導(dǎo)電層509和電連接件523之間。在各種實(shí)施方式中，電連接件523可以是焊接連接件、釬焊連接件、壓縮連接件、螺紋連接件等。圖5e也示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖5a中所參考的區(qū)域503的近視圖。在圖5e的示例性實(shí)施方式中，電連接件512形成為導(dǎo)電層509和電連接件523之間的較寬的襯墊型結(jié)構(gòu)。在圖5e的示例性實(shí)施方式中，電絕緣層507形成為環(huán)繞電連接件523。

在操作期間，dc電源521可以被操作以引起dc電流從dc電源521經(jīng)由電連接件523(包括經(jīng)由低通濾波器525)流到導(dǎo)電層509，經(jīng)由支撐晶片101的mca511，經(jīng)由晶片101流到覆蓋晶片101的等離子體，并且經(jīng)由等離子體流到與等離子體接觸的導(dǎo)電返回結(jié)構(gòu)。由dc電流引起的晶片101附近的正電荷用于排斥覆蓋在晶片101上的等離子體內(nèi)的帶正電荷的離子，這用于抑制晶片101表面處的等離子體團(tuán)的形成。在一些實(shí)施方式中，從dc電源521傳輸?shù)膁c電流在延伸直至100毫安(ma)的范圍內(nèi)、或在從約30ma延伸至約70ma的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施方式中，從dc電源521傳輸?shù)膁c電流可以不同于上述范圍和值。在一些實(shí)施方式中，由dc電源521施加到電連接件523的電壓在延伸直至約+30伏(v)的范圍內(nèi)、或在從約-10v延伸至約+50v的范圍內(nèi)、或在從約+20v延伸至約+40v延伸的范圍內(nèi)，或在從約+10v延伸至約+30v的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施方式中，由dc電源521施加的電壓可以不同于上述范圍和值。

因?yàn)閺膁c電源521供應(yīng)的dc電流經(jīng)由mca511流到晶片101，所以mca511的空間布置可能對(duì)從晶片101流到等離子體的dc電流的空間分布具有影響并且進(jìn)而對(duì)晶片101上的等離子體團(tuán)形成的抑制具有空間效應(yīng)。圖5f示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的對(duì)應(yīng)于圖5a中標(biāo)識(shí)的參考視圖a-a的導(dǎo)電層509的俯視圖。在圖5f的示例性實(shí)施方式中，mca511(對(duì)應(yīng)于由511表示的小圓圈(典型的))以基本上均勻的方式分布在整個(gè)導(dǎo)電層509上，以便以基本均勻的空間布置接觸晶片101的背側(cè)/下側(cè)。mca511的空間布置可以用于在不同的空間區(qū)域中增加/減少到晶片101的電導(dǎo)，并且由此提供對(duì)等離子體團(tuán)抑制的空間控制。例如，在一些實(shí)施方式中，可以在預(yù)期較高的等離子體團(tuán)形成的位置處提供更多的mca511，以便增加在這些位置處通過(guò)晶片101的dc電流的流動(dòng)。

圖5g示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的對(duì)應(yīng)于如圖5a所示的參考視圖a-a的導(dǎo)電層509的俯視圖。在圖5g的示例性實(shí)施方式中，mca511的空間密度朝向?qū)щ妼?09的外徑周邊增加。因此，圖5g的示例性實(shí)施方式中的mca511的空間布置可以用于其中增加的等離子體團(tuán)形成預(yù)期在晶片101的外徑區(qū)域附近這樣的處理應(yīng)用中。應(yīng)當(dāng)理解，提供圖5f和5g的示例實(shí)施方式中描繪的mca511空間布置是用于描述的目的，并且不代表mca511在導(dǎo)電層509上的所有可能的空間布置。在其他實(shí)施方式中，mca511可以具有基本上任何空間布置，該空間布置提供對(duì)晶片101的足夠的結(jié)構(gòu)支撐，并且提供從導(dǎo)電層509流到晶片101的dc電流的合適分布。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的從dc電源521流經(jīng)室102的dc電流的示意圖。圖6示出了噴頭電極150/150a，其被連接以通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)106從rf電源104接收rf信號(hào)，以在覆蓋晶片101的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體601。在圖6的示例性實(shí)施方式中，噴頭電極150/150a連接到dc電源521的返回端(負(fù)極端子)，如電連接件605所示，其中dc電源521的返回端(負(fù)極端子)電連接到參考接地電位。以這種方式，dc電流(i)從dc電源521通過(guò)低通濾波器525流到導(dǎo)電層509，如電連接件523所示，并且通過(guò)mca511流到晶片101，并且穿過(guò)晶片101流到等離子體601，并且通過(guò)等離子體601流到噴頭電極150/150a，并且從噴頭電極150/150a通過(guò)電連接件605流到直流電源521的返回端(負(fù)極端子)。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的從dc電源521流經(jīng)室102的dc電流的替代示意圖。圖7的示例性實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于低壓處理應(yīng)用，其中等離子體601接觸室102的壁。在圖7的示例性實(shí)施方式中，室102的壁用作從直流電源521流出的直流電流(i)的返回電極。更具體地，室102的壁經(jīng)由電連接件701電連接到直流電源521的返回端(負(fù)極端子)。在操作期間，dc電流(i)從dc電源521經(jīng)由低通濾波器525流到導(dǎo)電層509，如電連接件523所示，并且通過(guò)mca511流到晶片101，并且通過(guò)晶片101流到等離子體601，并且通過(guò)等離子體601流到室102的壁，并且從室102的壁經(jīng)由電連接件701流到dc電源521的返回端(負(fù)極端子)。

如上所述，在各種晶片101處理應(yīng)用中，晶片101被裝載到諸如沉積站之類的處理站上，并且被放置在基座140/140a的導(dǎo)電層509上。晶片101由與導(dǎo)電層509電連接的成組的導(dǎo)電銷/結(jié)構(gòu)(例如mca511)支撐。然后，從外部dc電源521經(jīng)由導(dǎo)電層509以及經(jīng)由導(dǎo)電銷/結(jié)構(gòu)(例如經(jīng)由mca511)將dc電壓施加到晶片101。所施加的dc電壓用于減小入射在晶片101上的等離子體內(nèi)的(正)離子的能量通量。來(lái)自等離子體的高能粒子可從沉積在晶片101上的膜材料中噴射二次電子。這些二次電子在通過(guò)等離子體鞘拉入體等離子體時(shí)可被加速到高能量。這些加速的電子可以形成高密度、不穩(wěn)定的等離子體的區(qū)域，例如等離子體團(tuán)。當(dāng)放電與特定表面(例如，具有特定組成和厚度的膜)相互作用時(shí)，在富氬氣體混合物中觀察到這種行為。為了改變晶片電位，所施加的dc電壓產(chǎn)生非零的dc電流流動(dòng)。沒(méi)有dc電流的非零流動(dòng)，外部dc電壓的施加可能是無(wú)效的，這是由于等離子體能用相反符號(hào)的電荷遮蔽晶片101表面電荷從而恢復(fù)晶片101的浮動(dòng)電位。

應(yīng)當(dāng)理解，本文公開(kāi)的用于抑制等離子體不穩(wěn)定性(例如等離子體團(tuán))的系統(tǒng)和方法向處理系統(tǒng)增加了最小擾動(dòng)。施加到晶片101的背側(cè)/下側(cè)的dc偏置用作工藝調(diào)整參數(shù)，其可以被調(diào)整以消除等離子體團(tuán)，同時(shí)對(duì)放電和工藝具有最小的影響。在向晶片101的背側(cè)/下側(cè)施加dc偏置時(shí)，流速、壓力、rf功率和其它參數(shù)可以保持不變。

將dc偏置施加到晶片101的晶片背側(cè)/下側(cè)是不常見(jiàn)的。在一些情況下，可將dc偏置施加到rf供電電極，例如施加到噴頭電極150/150a，以調(diào)制全局等離子體結(jié)構(gòu)。然而，向噴頭電極150/150a施加dc偏置不會(huì)抑制等離子體團(tuán)，因?yàn)閐c電流主要在噴頭電極150/150a和室102的壁之間流動(dòng)，而對(duì)等離子體到晶片的界面具有最小的影響。與向噴頭電極150/150a施加dc偏置相反，本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法建立與晶片101的背側(cè)/下側(cè)的dc電連接。并且，在一些實(shí)施方式中，與晶片101的背側(cè)/下側(cè)的dc電連接通過(guò)在晶片101的背側(cè)/下側(cè)空間分布的多個(gè)導(dǎo)電晶片支撐結(jié)構(gòu)(例如，mca511)建立。這些多個(gè)導(dǎo)電晶片支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與晶片101的低電阻接觸，并將dc電流傳導(dǎo)到晶片101，以便改變晶片101的電位。一般來(lái)說(shuō)，用于增加晶片101的電位的各種方法可以用于減少等離子體團(tuán)形成的可能性。在替代實(shí)施方式中，與使晶片101處于浮動(dòng)電位相反，甚至晶片101的dc接地可用于減少一些等離子體不穩(wěn)定性。這種替代實(shí)施方式可以被認(rèn)為是具有零電壓的dc偏置的特殊情況。

鑒于前述內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)理解，本文公開(kāi)了一種用于在等離子體處理操作期間支撐晶片的裝置。該裝置包括被構(gòu)造為具有底表面和頂表面的基座140/140a。該裝置還包括被配置為在基座140/140a的底表面的中心區(qū)域處支撐基座140/140a的柱141。在一些實(shí)施方式中，柱141被配置成旋轉(zhuǎn)。并且，在這些實(shí)施方式中，柱141固定到基座140/140a，使得柱141的旋轉(zhuǎn)引起基座140/140a的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。該裝置包括設(shè)置在基座140/140a的頂表面上的電絕緣層507。在一些實(shí)施方式中，電絕緣層507與基座一體形成，如圖1b所示。該裝置還包括設(shè)置在電絕緣層507的頂表面上的導(dǎo)電層509。該裝置還包括分布在導(dǎo)電層509上的至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511。至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511中的每一個(gè)由導(dǎo)電材料形成并且被固定成與導(dǎo)電層509電接觸。至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511被配置為與晶片101的底表面配合以物理地支撐晶片101并電連接到晶片101。該裝置還包括從導(dǎo)電層509延伸到基座140/140a外部的位置的電連接件523。電連接件523電連接到直流電源521的正極端子。

在一些實(shí)施方式中，電絕緣層507具有在垂直于基座140/140a的頂表面的方向上測(cè)得的豎直厚度，該豎直厚度至少足夠大以防止電流從導(dǎo)電層509流向位于電絕緣層507下方的基座140/140a內(nèi)的導(dǎo)電材料。在一些實(shí)施方式中，電絕緣層507具有在垂直于基座140/140a的頂表面的方向上測(cè)得的豎直厚度，該豎直厚度在延伸直至約1000微米的范圍內(nèi)、或在延伸直至約100微米的范圍內(nèi)、或在約10微米延伸至約50微米的范圍內(nèi)、或約30微米。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，在垂直于基座140/140a的頂表面的方向上測(cè)得的電絕緣層507的豎直厚度可以不同于上述范圍和值。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509具有在垂直于基座140/140a的頂表面的方向上測(cè)得的豎直厚度，該豎直厚度在延伸至大約1毫米的范圍內(nèi)、或在延伸至大約7毫米的范圍內(nèi)、或在延伸至約13毫米的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，在垂直于基座140/140a的頂表面的方向上測(cè)得的導(dǎo)電層509的豎直厚度可以不同于上述范圍和值。在各種實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509形成為板、或?qū)訅耗せ驀娡客繉印?/p>

在一些實(shí)施方式中，例如，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511以基本均勻的方式分布在導(dǎo)電層509上，如圖5f所示。在一些實(shí)施方式中，例如，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511以不均勻的方式分布在導(dǎo)電層509上，如圖5g所示。在一些實(shí)施方式中，與導(dǎo)電層509的中心區(qū)域附近相比，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511中的更多數(shù)量位于導(dǎo)電層509的外圍區(qū)域附近。

在一些實(shí)施方式中，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511和導(dǎo)電層509都由相同的材料形成。并且，在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)電層509由與形成至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511的材料不同的材料形成，其中至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511由導(dǎo)電材料形成。在一些實(shí)施方式中，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511和導(dǎo)電層509都形成為單個(gè)整體結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511被附接到導(dǎo)電層509。此外，在一些實(shí)施方式中，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511中的每一個(gè)被配置為具有圓形頂表面以與晶片101的底表面配合。

此外，鑒于前述，應(yīng)當(dāng)理解，本文公開(kāi)了用于對(duì)晶片進(jìn)行等離子體處理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有正極端子和負(fù)極端子的直流電源521。該系統(tǒng)還包括具有輸入連接件和輸出連接件的低通濾波器電路，例如低通濾波器525，其中低通濾波器電路525的輸入連接件電連接到直流電源521的正極端子。該系統(tǒng)還包括晶片支撐裝置，晶片支撐裝置包括分布為物理接觸并支撐晶片101的底表面的至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511。至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511中的每一個(gè)由導(dǎo)電材料形成。并且，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511中的每一個(gè)電連接到低通濾波器電路525的輸出連接件。

在一些實(shí)施方式中，晶片支撐裝置包括導(dǎo)電層509，其中至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)511物理地和電連接到導(dǎo)電層509，并且導(dǎo)電層509電連接到低通濾波器電路525的輸出連接件。此外，在一些實(shí)施方式中，晶片支撐裝置包括被配置為具有底表面和頂表面的基座140/140a。并且，晶片支撐裝置包括設(shè)置在導(dǎo)電層509下面的電絕緣層507。并且，在一些實(shí)施方式中，晶片支撐裝置包括柱141，柱141被配置為在基座140/140a的底表面的中心區(qū)域處支撐基座140/140a。在一些實(shí)施方式中，柱141被配置成旋轉(zhuǎn)，柱141固定到基座140/140a，使得柱141的旋轉(zhuǎn)引起基座140/140a的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。

該系統(tǒng)還包括例如位于晶片支撐裝置上方的電極，例如噴頭電極150/150a。等離子體產(chǎn)生區(qū)域位于電極150/150a和晶片支撐裝置之間。該系統(tǒng)還包括被連接以向電極150/150a傳送射頻功率的射頻電源104。該系統(tǒng)還具有直流電源521的負(fù)極端子，負(fù)極端子電連接到暴露于等離子體產(chǎn)生區(qū)域的至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，例如圖6所示，暴露于等離子體產(chǎn)生區(qū)域的至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是電極150/150a。在一些實(shí)施方式中，例如圖7所示，暴露于等離子體產(chǎn)生區(qū)域的至少一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是室102的壁，室102中設(shè)置有電極150/150a和晶片支撐裝置。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于對(duì)晶片進(jìn)行等離子體處理的方法的流程圖。該方法包括操作801，操作801用于將晶片(101)放置在被分布以物理接觸并支撐晶片(101)的底表面的至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)(511)上。至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)(511)中的每一個(gè)由導(dǎo)電材料形成。此外，至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)(511)中的每一個(gè)電連接到直流電源(521)的正極端子。

該方法還包括操作803，操作803用于提供從覆蓋晶片(101)的等離子體產(chǎn)生區(qū)域到直流電源(521)的負(fù)極端子的電流返回路徑。在一些實(shí)施方式中，例如圖6所示，例如，從等離子體產(chǎn)生區(qū)域經(jīng)由電極(例如噴頭電極150/150a)以及從電極(150/150a)到直流電源(521)的負(fù)極端子來(lái)提供電流返回路徑。在一些實(shí)施方式中，例如如圖7所示，例如，從等離子體產(chǎn)生區(qū)域經(jīng)由其中形成等離子體產(chǎn)生區(qū)域的室(102)的壁以及從室(102)的壁到直流電源(521)的負(fù)極端子來(lái)提供電流返回路徑。

該方法還包括用于在覆蓋晶片(101)的等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體(601)的操作805。在一些實(shí)施方式中，在操作805中在等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體(601)包括向覆蓋等離子體產(chǎn)生區(qū)域的電極(例如噴頭電極150/150a)供應(yīng)射頻功率。該方法還包括操作807，操作807用于操作直流電源(521)以驅(qū)動(dòng)通過(guò)所述至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)(511)、以及從所述至少三個(gè)支撐結(jié)構(gòu)(511)通過(guò)晶片(101)、以及從晶片(101)通過(guò)等離子體(601)，以及從等離子體(601)通過(guò)電流返回路徑到達(dá)直流電源(521)的負(fù)極端子的電流。在操作807中的驅(qū)動(dòng)電流與在操作805中的產(chǎn)生等離子體(601)一起執(zhí)行。

在一些實(shí)施方式中，操作807包括操作直流電源(521)以產(chǎn)生電流，該電流在延伸直至約100毫安的范圍內(nèi)、或者從約30毫安延伸至約70毫安的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施方式中，從dc電源521傳輸?shù)膁c電流可以不同于上述范圍和值。在一些實(shí)施方式中，操作807包括操作直流電源(521)以產(chǎn)生電壓，該電壓在延伸直至約+30伏特的范圍內(nèi)、或在從約-10伏特延伸至約+50伏特的范圍內(nèi)、或在從約+20伏特延伸到約+40伏特的范圍內(nèi)、或在從約+10伏特延伸到約+30伏特的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施方式中，由dc電源521施加的電壓可以不同于上述范圍和值。

許多pecvd/ald等離子體工藝使用以13.56mhz的頻率提供的rf功率。來(lái)自等離子體的以13.56mhz的頻率施加的rf功率沖擊晶片的離子的能量分布會(huì)是寬的。來(lái)自等離子體的轟擊晶片的高能離子可導(dǎo)致來(lái)自晶片表面的較高速率的二次電子發(fā)射。在富氬工藝中，來(lái)自晶片表面的二次電子發(fā)射可以引發(fā)和維持等離子體團(tuán)的形成。此外，等離子體團(tuán)可以在利用除了氬之外的相對(duì)重的工藝氣體的其他類型的等離子體工藝操作中形成。為了抑制等離子體團(tuán)形成，可以降低rf功率和/或可以降低工藝氣體混合物中較重的工藝氣體濃度。但是，當(dāng)工藝氣體離子的能量通量降低時(shí)，沉積膜質(zhì)量(例如，濕法/干法蝕刻速率)降低。結(jié)果，使用頻率為13.56mhz的rf功率的等離子體增強(qiáng)沉積工藝可能不能提供足夠?qū)挼墓に嚧翱趤?lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)等離子體團(tuán)的處理(無(wú)等離子體不穩(wěn)定性)和所需的膜質(zhì)量(即，低濕法/干法蝕刻速率)兩者。

因?yàn)榈入x子體不穩(wěn)定性可以通過(guò)轟擊晶片的高能量離子來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以本文公開(kāi)了用于減少離子能量并隨后減少?gòu)木砻娈a(chǎn)生二次電子的方法。該方法包括使用較高的rf頻率(例如，27.12mhz)以實(shí)現(xiàn)離子能量的減少，同時(shí)保持入射在晶片表面上的足夠高的離子通量。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在示例等離子體工藝中比較使用較低rf頻率(例如13.56mhz)和較高rf頻率(例如27.12mhz)的各個(gè)方面的圖表。

圖9的比較基于針對(duì)每個(gè)rf頻率維持向等離子體輸送固定量的rf功率。如圖9所示，較高rf頻率的等離子體活化導(dǎo)致較高的等離子體密度和較低的鞘電勢(shì)。由于撞擊晶片的離子的能量近似等于鞘電勢(shì)和離子電荷的乘積，所以鞘電勢(shì)的降低導(dǎo)致較低的離子能量。在通過(guò)高能離子與晶片表面的碰撞而從晶片表面發(fā)射的足夠的二次電子通量缺少的情況下，等離子體不穩(wěn)定性(例如等離子體團(tuán))被快速淬滅和/或不會(huì)形成。

本文公開(kāi)了使用高于13.56mhz的rf頻率以減少入射在晶片上的離子能量通量并由此抑制等離子體不穩(wěn)定性(例如等離子體團(tuán))的形成的方法。在一些實(shí)施方式中，使用27.12mhz的rf頻率來(lái)產(chǎn)生等離子體。然而，在一些實(shí)施方式中，可以使用除27.12mhz之外的并大于13.56mhz的rf頻率來(lái)產(chǎn)生等離子體。在一些實(shí)施方式中，所施加的rf頻率可以高得多，例如60mhz或甚至更高。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在示例性等離子體工藝中對(duì)于所施加的13.56mhz和27.12mhz的rf頻率，預(yù)測(cè)的歸一化離子能量通量與rf功率的函數(shù)關(guān)系曲線圖。如圖9和10所示，當(dāng)rf頻率從13.56mhz增加到27.12mhz時(shí)，離子的能量減小，而離子通量增大。這種效應(yīng)歸因于電子加熱的效率的提高以及等離子體電勢(shì)的下降，電勢(shì)的下降對(duì)應(yīng)于所施加的rf電壓的減小。較低的離子能量減少來(lái)自晶片表面的二次電子的發(fā)射，從而抑制等離子體不穩(wěn)定性(例如等離子體團(tuán))的形成。

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在示例等離子體工藝中用于13.56mhz和27.12mhz的rf頻率的無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口的圖表。對(duì)應(yīng)于圖11的圖表的等離子體工藝在從約1托至約3托的范圍內(nèi)的壓強(qiáng)下進(jìn)行。此外，利用在氬氣流中混合的約10％-40％的o2進(jìn)行對(duì)應(yīng)于圖11的圖表的等離子體工藝。對(duì)于每個(gè)頻率，該圖表顯示了等離子體團(tuán)的形成是否隨o2流率(以標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘(sccm))和rf功率(以瓦特(w))而變化地發(fā)生。在圖11中，對(duì)于給定的o2流率和rf功率，詞語(yǔ)“否”表示沒(méi)有發(fā)生等離子體團(tuán)的形成。此外，在圖11中，對(duì)于給定的o2流率和rf功率，詞語(yǔ)“是”表示發(fā)生了等離子體團(tuán)的形成。如圖11所示，隨著rf頻率從13.56mhz增大到27.12mhz，無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口顯著擴(kuò)大。例如，在1500sccm的o2流率下和在13.56mhz的rf頻率下，沒(méi)有提供無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口的rf功率。然而，在1500sccm的o2流率下和在rf頻率為27.12mhz的情況下，無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口擴(kuò)大到包括從約250w到約600w的rf功率范圍。而且，在o2流率范圍從約3000sccm延伸到約8000sccm內(nèi)，從13.56mhz的rf頻率改變到27.12mhz的rf頻率使無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口擴(kuò)展到包括從約250w延伸到約500w的rf功率范圍。因此，圖11表明，就工藝氣體流率和rf功率而言，通過(guò)增大rf頻率，可以擴(kuò)展無(wú)等離子體的工藝窗口。

圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的在13.56mhz和27.12mhz的rf信號(hào)頻率下，在示例性等離子體工藝中的歸一化濕法蝕刻速率與用于不同工藝氣體流率的rf功率(瓦特)的函數(shù)關(guān)系曲線圖。圖12還顯示了對(duì)于27.12mhz的較高rf信號(hào)頻率的關(guān)于濕法蝕刻速率和rf功率以及工藝氣體流率的無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口。如圖12所示，在與具有13.56mhz的較低rf信號(hào)頻率相比，具有27.12mhz的較高rf信號(hào)頻率時(shí)，關(guān)于濕法蝕刻速率和rf功率以及工藝氣體流率的無(wú)等離子體團(tuán)的工藝窗口顯著地加寬。

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于對(duì)晶片執(zhí)行等離子體工藝的方法的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解，圖13的方法可以使用圖1a/1b的晶片處理系統(tǒng)100/100a來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，等離子體工藝是原子層沉積工藝。在一些實(shí)施例中，等離子體工藝是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。該方法包括用于將晶片(101)定位在晶片支撐裝置(140/140a)上的操作1501。晶片支撐裝置(140/140a)定位于電極(150/150a)的下方，使得在晶片(101)和電極(150/150a)之間存在等離子體產(chǎn)生區(qū)域。該方法還包括用于將具有大于13.56兆赫的信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給電極(150/150a)以在等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體的操作1503。大于13.56兆赫的信號(hào)頻率保持等離子體中的離子能量足夠低，以保持由離子與晶片的相互作用導(dǎo)致的來(lái)自晶片的可接受量的二次電子發(fā)射。來(lái)自晶片的可接受的二次電子發(fā)射量足夠低，以防止在等離子體內(nèi)形成二次電子誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性。在一些實(shí)施方式中，等離子體不穩(wěn)定性是等離子體團(tuán)，其特征在于較高密度的等離子體的區(qū)域被較大體積的正常密度等離子體包圍。在一些實(shí)施方式中，信號(hào)頻率在從13.56兆赫延伸到約60兆赫的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，信號(hào)頻率為27.12兆赫。

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的用于晶片的等離子體處理的方法的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解，圖14的方法可以使用圖1a/1b的晶片處理系統(tǒng)100/100a來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，等離子體工藝是原子層沉積工藝。在一些實(shí)施方式中，等離子體工藝是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝。該方法包括用于將晶片(101)定位在晶片支撐裝置(140/140a)上的操作1601。晶片支撐裝置(140/140a)定位于電極(150/150a)的下方，使得在晶片(101)和電極(150/150a)之間存在等離子體產(chǎn)生區(qū)域。該方法還包括操作1603，其用于在等離子體處理操作的多個(gè)連續(xù)等離子體處理循環(huán)期間向等離子體產(chǎn)生區(qū)域提供第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)，以在等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體。

該方法還包括用于基于將第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給等離子體產(chǎn)生區(qū)域來(lái)檢測(cè)等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的形成的操作1605。在一些實(shí)施方式中，等離子體不穩(wěn)定性是等離子體團(tuán)，其特征在于較高密度的等離子體的區(qū)域被較大體積的正常密度的等離子體包圍。在一些實(shí)施方式中，等離子體不穩(wěn)定性導(dǎo)致晶片上的沉積膜厚度的不均勻性。

該方法還包括操作1607，其用于在操作1605中檢測(cè)到形成等離子體不穩(wěn)定性之后，向等離子體產(chǎn)生區(qū)域提供第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)，以在等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體。在操作1607中，提供第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)以代替第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)。第二信號(hào)頻率大于第一信號(hào)頻率。第二信號(hào)頻率導(dǎo)致等離子體內(nèi)的離子能量的減少以及由離子與晶片的相互作用導(dǎo)致的來(lái)自晶片的二次電子發(fā)射的相應(yīng)減少。在一些實(shí)施方式中，第一信號(hào)頻率為13.56兆赫。在一些實(shí)施方式中，第二信號(hào)頻率在從第一信號(hào)頻率延伸到約60兆赫的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，第一信號(hào)頻率為13.56兆赫，而第二信號(hào)頻率為27.12兆赫。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，第一信號(hào)頻率可以小于13.56兆赫或大于13.56兆赫，并且第二信號(hào)頻率可以小于27.12兆赫或大于27.12兆赫。

在一些實(shí)施方式中，在操作1605中檢測(cè)等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的形成發(fā)生在等離子體處理操作期間。在這些實(shí)施方式的一些中，操作1603包括向電極提供第一信號(hào)頻率的射頻信號(hào)，其中在操作1605中通過(guò)測(cè)量電極上的射頻參數(shù)來(lái)檢測(cè)等離子體不穩(wěn)定性的形成。在一些實(shí)施方式中，射頻參數(shù)是射頻電壓、射頻電流、射頻阻抗、射頻信號(hào)相位角和射頻功率中的一個(gè)或多個(gè)。此外，在其中在操作1605中的等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的檢測(cè)發(fā)生在等離子體處理操作期間這樣的一些實(shí)施方式中，通過(guò)測(cè)量來(lái)自等離子體的光學(xué)發(fā)射來(lái)檢測(cè)等離子體不穩(wěn)定性的形成。另外，在操作1605中的等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的檢測(cè)發(fā)生在等離子體處理操作期間這樣的一些實(shí)施方式中，在操作1607中將第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給等離子體產(chǎn)生區(qū)域發(fā)生在與檢測(cè)到等離子體不穩(wěn)定性的形成的等離子體處理操作相同的等離子體處理操作期間。

在一些實(shí)施方式中，在操作1605中檢測(cè)等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的形成在等離子體處理操作之后發(fā)生。在這些實(shí)施方式中的一些中，在操作1605中檢測(cè)等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性的形成通過(guò)測(cè)量晶片上的所沉積的膜厚度的不均勻性來(lái)完成。此外，在操作1605中的檢測(cè)等離子體內(nèi)的等離子體不穩(wěn)定性發(fā)生在等離子體處理操作之后這樣的一些實(shí)施方式中，在操作1607中將第二信號(hào)頻率的射頻信號(hào)提供給等離子體產(chǎn)生區(qū)域發(fā)生在與檢測(cè)到等離子體不穩(wěn)定性的形成的等離子體處理操作不同的等離子體處理操作期間。

本文公開(kāi)的用于使用較高頻率的射頻信號(hào)以產(chǎn)生等離子體的方法被提供來(lái)抑制等離子體不穩(wěn)定性(例如等離子體團(tuán))的形成，并被提供來(lái)維持膜質(zhì)量，例如用于維持足夠低的濕法/干法蝕刻速率。同時(shí)抑制等離子體團(tuán)形成和維持膜質(zhì)量的能力是本文公開(kāi)的使用較高頻率的射頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生等離子體的方法的明顯的結(jié)果。因此，應(yīng)當(dāng)理解，使用用于產(chǎn)生等離子體的較高頻率的射頻信號(hào)對(duì)于在基于等離子體的沉積工藝期間的等離子體團(tuán)抑制而言打開(kāi)了新的工藝窗口。

雖然為了清楚理解的目的，前述發(fā)明已經(jīng)在一些細(xì)節(jié)進(jìn)行了描述，但明顯的是，某些變化和修改可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的，并且本發(fā)明并不限于本文所給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所描述的實(shí)施方式的范圍和等同方案內(nèi)進(jìn)行修改。