專利名稱：等離子體均勻性的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文一般地涉及半導(dǎo)體和/或光電器件的制造，并且更加特別地涉及用于在半導(dǎo)體器件的制造中改善襯底上薄膜的蝕刻或沉積均勻性的方法和設(shè)備。本文討論的是等離子體均勻性。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路和光電器件的制造中，有多個其中要在襯底上構(gòu)圖或沉積材料層的過程。該材料的蝕刻或沉積速率通常對于工藝的成功和晶體管的正確功能以及集成電路中或?qū)τ诩晒鈱W(xué)部件的互連至關(guān)重要。為保證較高的芯片產(chǎn)量，這些速率必須緊密控制且在整個晶片區(qū)域上保持均勻。通常，該蝕刻或沉積是在其中通過感耦源產(chǎn)生等離子的反應(yīng)器中完成。
在這樣的反應(yīng)器中在每個晶片上蝕刻、沉積速率或沉積薄膜性質(zhì)的均勻性依賴于保持其反應(yīng)要素、離子和基團對于晶片流量的良好均勻性。這就要求從感應(yīng)天線到等離子體的功率沉積的特定分布。依賴于反應(yīng)器形狀和氣體壓力的這種分布使得離子和中性反應(yīng)組分的產(chǎn)生速率在晶片上近似于常數(shù)。這些速率為氣體密度和電子能量分布的函數(shù)，且其必須在空間上相當均勻。感耦等離子體源中的等離子體電子的能量由一個或一些激勵線圈產(chǎn)生的射頻電場提供。這種線圈經(jīng)常按照非軸對稱的方式或徑向分布地為源中的等離子體提供E-M能量，使得在鄰近晶片的等離子體中存在角向或徑向相關(guān)的(分別的)非均勻性。需要消除這兩種非均勻性從而使等離子體的性質(zhì)和蝕刻或CVD沉積速率均勻。
對于源中的等離子體的RF功率的感耦通常使用近似螺旋纏繞在軸對稱真空容器周圍的RF線圈來完成。在由RF功率源激勵時，此線圈在源體積中產(chǎn)生RF磁場和電場，如果沒有靜電屏蔽的話。在感應(yīng)電場(由改變磁通量產(chǎn)生)能有效為電子提供能量和維持等離子體時，靜電場(由線圈上RF電勢引起)并非必要且會使得等離子電勢調(diào)整。此靜電場使得鞘電勢控制變差、電荷對半導(dǎo)體和光電器件有損傷，并易于容器材料濺射到襯底上。為減少這些問題，可以在RF線圈與真空容器之間設(shè)置槽形靜電屏(例如見授予Savas的美國專利No.5,534,231，且其在此作為參考引入)。這種屏可以明顯降低并不期望的從來自線圈的傳導(dǎo)位移電流到等離子體中的靜電場，該靜電場導(dǎo)致了等離子體電勢調(diào)整和其它上述不期望的效果?？梢耘c感耦等離子體源一同使用任何形式的靜電屏，但是對會穿透屏的RF功率，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)槽形靜電屏是一種有效的方式。
靜電屏，除了其已知的對于工藝控制和避免金屬污染的優(yōu)點以外，目前沒有發(fā)現(xiàn)具有對于感耦等離子體源中等離子進行控制的潛力。申請人迄今未發(fā)現(xiàn)任何使用靜電屏控制等離子體均勻性或使用感耦等離子體的工藝的嘗試。
參照圖1，其示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)截圓錐形靜電屏101，其具有纏繞在屏周圍并具有分布在其周邊附近的均勻間隔槽103的等離子體發(fā)生線圈102。在屏101內(nèi)為等離子體容器104。槽103延伸在線圈上下，使得磁場更有效地穿透。這種屏實際上總是對稱于規(guī)則間隔的固定寬度的槽。因此，這種屏構(gòu)造對于等離子體非均勻性，無論是角向還是徑向的效果很小或沒有。
通常，該等離子體源中的大多數(shù)頑固非均勻性為徑向非均勻性。至此，將這種類型的等離子體非均勻性降低到較低水平的通常方式是使用較大的等離子源直徑。為了實現(xiàn)對于半導(dǎo)體的蝕刻或CVD系統(tǒng)所需的很小百分比的非均勻性，等離子體源通常為待處理晶片直徑的近乎兩倍。一般，等離子體源的直徑為14英寸至16英寸來為8英寸的晶片提供適當?shù)木鶆蛐?，無論是屏蔽了的還是沒有屏蔽的。不幸的是，這種較大的源易于需要成比例的因而較大的晶片傳輸室，這使得蝕刻/CVD系統(tǒng)更加昂貴且要求成比例的更多的非常昂貴的半導(dǎo)體制造廠(Fab)場地空間。這顯示出目前的情形，與必要的工藝均勻性一致，而不顧出于經(jīng)濟原因應(yīng)使蝕刻/CVD室的等離子體源盡可能小的事實。
已經(jīng)生產(chǎn)出具有良好徑向均勻性的較小尺寸的源，但僅限于操作的壓力和功率范圍較小。由于源的形狀對于等離子體密度的徑向變化有很強的影響，可以明確對某些窄源條件可最優(yōu)化其均勻性。然而，該源則無法用于處理基本不同的壓力和功率水平的情況。
獲得這種結(jié)果是因為氣體壓強會強烈影響源中的高能電子的輸運且由此影響了離子化速率的分布。等離子體源能夠用于各種不同壓強和氣體成分的能力對于IC Fab中工藝的多用性非常有價值。然而，較小的源的經(jīng)濟優(yōu)勢充分，且因此期望發(fā)現(xiàn)一種方法以使這種小源能靈活用于可以實現(xiàn)均勻等離子體密度的條件。
源中等離子體密度的角向非均勻性對于用于等離子體產(chǎn)生的高RF頻率或非螺旋激勵線圈構(gòu)造有重要意義。在高RF頻率的情況下，這是由于RF電流的變化是線圈上位置的函數(shù)。13.56MHz的頻率用于14英寸等離子體源通常導(dǎo)致激勵線圈上RF電流幅度約10％的變化至20％以上的變化。因此，角向非均勻性可能足夠大，且這將導(dǎo)致傳送到等離子體上的功率的角向變化。這種功率注入的角向變化將導(dǎo)致類似類型的等離子體密度非均勻性，其大小將依賴于源中氣體的壓強及其尺寸。然而，將這種高頻用于激勵源提供了一些益處，因為發(fā)電機和匹配網(wǎng)絡(luò)易于理解并且它是ISM標準頻率。因為，期望有一種有效方式來補償來自多圈激勵線圈的功率注入的非軸向?qū)ΨQ。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出靜電屏中槽的密度和槽的尺寸經(jīng)常是軸向?qū)ΨQ的，且因為向感耦等離子體中功率注入的不對稱，無法減輕或降低角向非均勻性。例如，授予Johnson的美國專利No.5,234,529利用沿軸向變化的槽長和位置來調(diào)整形成在筒狀源中的等離子體的軸向位置，但假定軸向?qū)ΨQ，以及等離子體有適當(均勻)徑向密度。在Johnson的專利中，通過雙部件結(jié)構(gòu)的屏產(chǎn)生的變化長度的槽僅用于直接設(shè)置在RF線圈與等離子體室之間的筒狀的屏。Johnson清楚地教導(dǎo)了這種屏的變化性可以用于調(diào)整晶片上的等離子體位置的目的。具體而言，Johnson教導(dǎo)是用槽形狀的調(diào)整僅用于調(diào)整等離子體的位置而根本不是等離子體的形狀。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中仍有這樣一個尚未滿足的需要，即降低或消除等離子體角向非均勻性從而增強制造工藝中高頻或非軸對稱感耦源的價值。另外，期望提供均勻、可調(diào)整的徑向等離子體參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在用于通過向其實施等離子體相關(guān)工藝而對處理對象進行處理的系統(tǒng)中，介紹一種設(shè)備和方法。在本發(fā)明的一個方面中，在處理室中實現(xiàn)更均勻的等離子體和工藝，用于使用一種感耦等離子體源在反應(yīng)室內(nèi)處理處理對象的處理表面，該感耦等離子體源利用具有均勻間隔的槽的有槽靜電屏，在處理表面處產(chǎn)生非對稱等離子體密度圖案。有槽靜電屏按照補償所述非對稱等離子體密度圖案的方式調(diào)整從而在所述處理表面提供調(diào)整的等離子體密度圖案。在一個特征下，在調(diào)整的屏中的調(diào)整的槽密度圖案形成為，使得鄰近表現(xiàn)出低等離子體密度的第一區(qū)域的調(diào)整的槽圖案的第一部分具有比整體調(diào)整的槽圖案的平均有效孔大的增大的有效孔，從而在第一區(qū)域中形成調(diào)整的等離子體密度其大于減小的離子體密度。在另一特征下，通過在整體先前均勻槽圖案內(nèi)非對稱地展寬槽而提供增大的有效孔。
在本發(fā)明的另一方面中，介紹一種設(shè)備和方法，其具有處理室，該處理室使用感耦等離子體源，該感耦等離子體源使用給定的靜電屏在其中的處理對象的處理表面上產(chǎn)生具有給定徑向變化特性的等離子體密度。按照在處理表面上產(chǎn)生與給定的徑向變化特性不同的調(diào)整徑向變化特性的方式來構(gòu)造靜電屏裝置以取代給定的靜電屏。在一個特征下，靜電屏裝置在處理表面上產(chǎn)生比給定的徑向變化特性更加固定的調(diào)整徑向變化特性。在另一個特征下，感耦等離子體源限定了對稱軸，且靜電屏裝置構(gòu)造為包括延伸通過關(guān)于所述對稱軸的半徑范圍的形狀。在又一特征下，靜電屏裝置包括至少第一內(nèi)屏部件和第二外屏部件。內(nèi)屏部件限定第一開孔圖案而外屏部件限定第二開孔圖案。外屏部件套在內(nèi)屏部件附近。外屏部件相對內(nèi)屏部件旋轉(zhuǎn)，使得第一開孔圖案與第二開孔圖案按照在處理表面上提供調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式配合。在再一特征下，旋轉(zhuǎn)裝置感應(yīng)調(diào)整徑向變化特性并響應(yīng)于調(diào)整徑向變化特性的感應(yīng)值而旋轉(zhuǎn)內(nèi)屏部件和外屏部件其中之一。在進一步的特征下，靜電屏裝置構(gòu)造為使得每個內(nèi)屏部件和外屏部件都為截圓錐形的構(gòu)造。內(nèi)屏部件包括內(nèi)屏側(cè)壁而外屏部件包括外屏側(cè)壁，使得內(nèi)屏側(cè)壁與外屏側(cè)壁彼此相鄰。在另一特征下，靜電屏裝置包括至少第一屏部件和第二屏部件。第一屏部件限定第一開孔圖案，支撐第二屏部件相對于第一屏部件以按照在處理表面上產(chǎn)生調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式線性移動。


通過結(jié)合以下簡要介紹的附圖參照下述詳細說明可以理解本發(fā)明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)靜電屏組件和等離子體源的示意透視圖，其在此示出用于說明形成在屏組件中的均勻且等間隔的槽；圖2為本發(fā)明的筒狀靜電屏的示意透視圖，其在其周邊具有非均勻的槽分布，用于以相當有利的方式校正角向非均勻性；圖3a為等高線圖，示出了使用具有均勻的槽分布的傳統(tǒng)靜電屏在晶片表面上產(chǎn)生的蝕刻速率，圖3a的等高線圖展示出了明顯的角向非均勻性；圖3b為另一等高線圖，示出了使用調(diào)整的靜電屏在晶片表面上產(chǎn)生的蝕刻速率，其替換了用于產(chǎn)生圖3a的等高線圖的系統(tǒng)中的傳統(tǒng)屏，并具有非均勻的槽密度分布，與圖3a的圖相比較，圖3b的等高線圖展示出了對于角向非均勻性的明顯的校正；圖4為示出本發(fā)明的靜電屏組件的一個實施例的示意透視圖，其在每個槽中具有一個放大區(qū)域，用于調(diào)整徑向非均勻性；圖5為粒子密度對徑向距離(即晶片邊緣與晶片中心的徑向距離)的雙曲線圖，一條曲線用傳統(tǒng)的靜電屏產(chǎn)生，而另一條曲線使用具有調(diào)整的槽從而極大改善徑向均勻性的調(diào)整靜電屏產(chǎn)生；圖6a為示出用于控制優(yōu)化徑向均勻性所用的多部件靜電屏組件的一個部件的旋轉(zhuǎn)位置的工藝的一種實施方式的流程圖；圖6b為示出用于控制多部件靜電屏組件的一個部件相對于用于優(yōu)化徑向均勻性的組件的其他部件的空間相對關(guān)系的工藝的一種實施方式的流程圖；圖7a為作為靜電屏組件一個部件的內(nèi)屏部件的局部示意正視圖，其限定多個隔開的槽，但僅示出該些槽中的一個；圖7b至7d為圖7a的內(nèi)屏部件的局部示意正視圖，外屏部件(僅部分示出)設(shè)置在內(nèi)屏部件附近，從而展示如何可以通過內(nèi)外屏部件彼此之間的相對旋轉(zhuǎn)來改變有效的孔；圖7e至7g為圖7a的內(nèi)屏部件的局部示意正視圖，不同的外屏部件(僅部分示出)設(shè)置在內(nèi)屏部件附近，從而展示如何可以通過內(nèi)外屏部件彼此之間的相對旋轉(zhuǎn)來改變有效的孔，從而產(chǎn)生有效孔位置的連續(xù)改變；圖8a和8b示出了屏部件的局部示意正視圖，其中形成了各種示例性的槽的形狀，用于減速RF穿透；圖9a至9c為兩件式靜電屏組件的示意透視圖，在此示出用于說明該組件的整體構(gòu)造和磁體控制板與該組件的其余部分彼此隔開地活動從而改變RF磁場穿透的方式；圖10a為具有內(nèi)外截圓錐形屏部件的兩件式靜電屏組件的示意透視圖，其每一件限定了不同的槽形狀，其與一個屏部件相對于另一個屏部件的旋轉(zhuǎn)協(xié)作，方式為改變由屏部件所限定的有效孔的整體圖案中每一個的形狀和面積；圖10b至10d為示出圖10a的部分內(nèi)外屏部件的示意正視圖，示出了內(nèi)外屏部件處于不同相對位置時的一個有效孔，從而展示出按照此相當有利的方式可以獲得的幾種有效孔構(gòu)造；圖10e至10g為示出圖10a的內(nèi)屏部件及調(diào)整的外屏部件的一部分的示意正視圖，其再次示出了內(nèi)外屏部件處于不同相對位置時的一個有效孔，從而展示出按照此相當有利的方式可以獲得的幾種有效孔構(gòu)造；圖11a為另一種兩件式靜電屏組件的示意透視圖，在此示出用于說明該組件的整體構(gòu)造，其具有帶槽的截圓錐形內(nèi)屏部件和構(gòu)造為主要嚙合內(nèi)屏部件頂部從而以內(nèi)外屏部件之間的相對旋轉(zhuǎn)改變RF磁場穿透的帶槽的截圓錐形外屏部件；圖11b至11d為圖11a的屏組件頂部的示意平面圖，在此示出用于說明利用內(nèi)外屏部件之間的相對旋轉(zhuǎn)可以獲得少許的各種有效孔構(gòu)造；圖12a為具有與圖11a所示組件的內(nèi)屏組件類似的內(nèi)屏組件的兩件式靜電屏組件的示意透視圖，但其磁體控制板類似于圖9a至9c所示組件的磁體控制板，而磁體控制板與內(nèi)屏隔開，從而提供充分的RF磁場穿透；以及圖12b至12c為圖12a的兩件式靜電屏組件的示意透視圖，分別示出了相對于內(nèi)屏部件處于中間位置和位于內(nèi)屏部件上的磁體控制板。
具體實施例方式
提出以下介紹在于使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠獲得和使用本發(fā)明，并以專利申請及其要求的文本提出。對于所述實施例的各種改動對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，且此處的一般原理可以應(yīng)用于其它實施方式。因此，本發(fā)明不應(yīng)限于所示的實施例，而是應(yīng)該符合與此處介紹的原理和特征相一致的最寬范圍。
如此處所介紹的和在本發(fā)明的研發(fā)期間經(jīng)驗驗證的，通過插在線圈與感耦等離子體中的等離子體容器之間的靜電屏的槽的位置和尺寸的適當變化，可以調(diào)整注入等離子體源的功率的分布。因此，可以充分改善等離子體的空間均勻性和由此導(dǎo)致的對等離子體進行的工藝的空間均勻性。該工藝包括，例如，沉積工藝、蝕刻工藝和基本任何將平坦工作面暴露于等離子體的工藝。由于使等離子體密度更加均勻還將使得能夠改善例如將該感耦等離子體用于IC制造時蝕刻/剝離的均勻性，因此這是十分重要的。一般而言，預(yù)期兩種類型的密度改善(1)具有角向非均勻性的密度分布的改善，以及(2)徑向密度非均勻性的改善。將介紹以單件式的屏按固定方式調(diào)整徑向和角向非均勻性兩者，以及通過使用其中一個部件相對于另一個移動的兩件或多件式的屏進行自動和可變地調(diào)整。
本申請公開了使用高導(dǎo)電率材料(諸如金屬)制成的具有通常至少近似垂直于線圈繞組和平行于源的壁走向的槽的靜電屏。這種縱向的槽布置已經(jīng)幾乎普遍地用于如上引入的Savas的專利和Johnson的專利介紹的現(xiàn)有技術(shù)中。將進一步介紹，本公開與現(xiàn)有技術(shù)的差別在于使用源周圍的可變槽密度或沿圓周方向改變槽的長度或?qū)挾葟亩档蚏F E-M場的角向或徑向非均勻性和由此改善晶片蝕刻/剝離的均勻性。
角向密度調(diào)整已經(jīng)在前面介紹了圖1，現(xiàn)在將參照剩余的附圖，其中類似的附圖標記在各個附圖中始終表示類似的項目。另外，附圖本質(zhì)上是是以示意的方式為增強讀者理解的方式展示的，而不是用于限制。另外，附圖并非按比例的，且諸如例如上、下、左、右、頂和底的術(shù)語僅用于說明目的，且不是應(yīng)被理解為對操作的取向構(gòu)成限制。
現(xiàn)在看圖2，其示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的且概括性地由附圖標記200表示的裝置的一個實施例。裝置200包括由2圈RF感應(yīng)線圈202圍繞的圓筒形靜電屏201。形成在屏中的多個槽通常垂直于RF感應(yīng)線圈的方向走向。區(qū)域203在右側(cè)示出(在圖中觀察)，槽的密度較低，而左側(cè)所示的區(qū)域槽的密度較高。此屏用于校正帶均勻的槽的屏的等離子體系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有非均的等離子體密度和處理速率，其中右側(cè)的等離子體密度高于平均值而左側(cè)的等離子體密度低于平均值。即，在未調(diào)整的系統(tǒng)中出現(xiàn)角向非均勻性。這通過使用帶非均勻的槽的屏來校正，其在右側(cè)具有較少的槽從而降低RF功率穿透和該處的等離子體密度而在左側(cè)具有較多的槽從而提高RF功率穿透和該處的等離子體密度。在此典型實施例中，屏中的槽可以在軸向?qū)ΨQ的等離子體源的側(cè)面周圍以變化的間隔(密度)分布。槽的密度的相對增加或減少可以用于為蝕刻或沉積工藝改善等離子體的角向非均勻性。
若源具有圓頂?shù)男螤?對稱軸有效地在北極)，則槽基本平行于經(jīng)線。在該實施例中，激勵線圈可以按照大致螺旋的方式纏繞在圓頂?shù)牟糠只蛉恐車?，使得RF電流基本為角向。槽的方向因此垂直于關(guān)于對稱軸的角向或圓周方向。槽可以至少部分地在由線圈覆蓋的區(qū)域下延伸。若槽延伸完全通過由線圈覆蓋的圓頂區(qū)域(線圈區(qū)域上下)則可以實現(xiàn)向等離子體中更大的功率傳輸效率。若源為圓筒形，則槽將純粹沿軸向方向。
圖2用于示出可變槽密度的概念，其中等離子體源為圓筒形，盡管該概念可以用于任何源的形狀。槽可以在由線圈覆蓋的區(qū)域下軸向延伸并優(yōu)選上下延伸超出線圈區(qū)域，如圖所示。改善均勻性的方法首先在于確定具有均勻間隔的槽的屏的等離子密度分布。隨后可以改變槽的密度，使得槽在發(fā)現(xiàn)等離子密度較低的區(qū)域間隔更密及/或在密度相對高的區(qū)域間隔更寬。由此，具有更高槽密度的區(qū)域傳輸更多的功率，并提高局部的等離子體密度，而再分布槽后具有較高密度的區(qū)域接受較少的功率并由此降低等離子體密度。
參照圖3a和3b，蝕刻的非均勻性描繪在晶片220上，其中等高線222顯示相等的蝕刻速率的等值線。該些等值線從一條等值線到下一條以相等的蝕刻速率變化分開。用相同的源產(chǎn)生兩附圖的蝕刻圖案。圖3a示出了具有均勻的槽的屏的蝕刻速率圖。顯然，RF功率到等離子體中的穿透對于均勻的屏是角向不均勻的，且蝕刻速率一側(cè)比另一側(cè)明顯更高。在鄰近高密度的區(qū)域改變槽的密度至初始值的一半后，蝕刻速率圖改變而表現(xiàn)如圖3b所示。這種槽密度的改變通常展示在圖2的屏裝置200的右側(cè)區(qū)域其槽間隔與左側(cè)的槽相比更大。通常，槽的密度在低蝕刻速率的區(qū)域附近增大并在高蝕刻速率的區(qū)域附近降低，從而調(diào)整并使得蝕刻速率更加均勻。比較圖3a和3b所示的蝕刻圖案，說明角向均勻性得到明顯改善。顯然，降低槽密度改變了靠近等離子體中心并由此是晶片的中心的最大密度區(qū)域。
由于E-M向等離子體中的穿透也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)是槽的寬度或長度的單調(diào)增函數(shù)，本發(fā)明提供了等離子體密度的調(diào)整，從而通過改變源的周邊周圍的槽的寬度(或長度)而變得更加均勻。在這種情況中，槽間的中心到中心的距離保持不變而寬度/長度變化，由此，較多的功率注入到槽較寬(槽可以形成為僅在其長度的一部分上較寬，其可以集中在槽的端部從而最小化靜電場穿透)或較長(密度較低)的區(qū)域中，而較少的功率注入到槽較窄或較短(密度已經(jīng)很高)的區(qū)域。
這些方法，單獨或組合地，可以完全調(diào)整等離子體的角向非均勻性，并由此使等離子體密度(以及蝕刻速率或CVD特性)關(guān)于源的對稱軸軸對稱。這種技術(shù)依靠槽特性的角向變化，其中槽通常是垂直于角向方向伸長的。
徑向密度調(diào)整有一類降低等離子體的徑向非均勻性的且甚至是自動進行的槽調(diào)整。在一個實施例中，這應(yīng)用到其中線圈鄰近帶槽的靜電屏的等離子體源。通常有兩種方法來完成密度的徑向調(diào)整。第一，可以在一端或另一端延長或縮短槽，或者第二，可以在比另一端更靠近地在一端附近(或在一端)或沿其整個長度改變槽的寬度。
現(xiàn)在參照圖4，根據(jù)本發(fā)明制造的圓錐形屏裝置概括性地由附圖標記400表示。屏裝置400包括具有纏繞在屏周圍的等離子體發(fā)生線圈402和在其周圍分布的均勻間隔槽403的靜電屏401。在屏內(nèi)為等離子體容器404。槽403延伸于線圈匝的上下，從而使磁場更有效地穿透。槽限定為在下/外端具有擴大部分或擴大孔405，從而允許磁場穿透。經(jīng)驗證實擴大部分405起到了增加等離子體外圍密度的作用，并由此增加了晶片外周處的蝕刻速率?？?05具有降低等離子體容器下部的等離子體和增加等離子體容器外緣處的RF穿透同時相對降低等離子體容器中心處的RF穿透的效果，由此改變等離子體的徑向均勻性，以及在此環(huán)境下處理的晶片的徑向蝕刻或沉積均勻性。應(yīng)理解，槽的擴大部分的形狀可以按各種方式調(diào)整，同時仍提供此處所述的優(yōu)點。根據(jù)本公開中和所附權(quán)利要求中始終介紹的調(diào)整屏部件，期望在某些情況下原始的屏部件可以被改變，例如，通過展寬諸如槽的孔或通過形成新的孔，同時在其它情況下，可能必須提供新的/調(diào)整的屏部件，例如，在孔的現(xiàn)有設(shè)置與待形成的孔的期望調(diào)整圖案無法兼容交疊時。
圖5示出了具有另一種形式的待介紹調(diào)整屏的等離子體源的實測離子密度，其與使用均勻屏展示的離子密度相比較。離子密度的繪制是相對從晶片的外緣至晶片中心沿徑向測量的距離。使用截圓錐形的屏構(gòu)造，如圖4所示。使用未調(diào)整的屏的離子密度由附圖標記420表示，而通過調(diào)整的屏提供的調(diào)整的離子密度由附圖標記422表示。曲線420(顯示為實線)在具有靜電屏的源中產(chǎn)生，該靜電屏帶有延伸在源頂部上的槽。即，圖4所示延伸在線圈402上方。在遮擋了槽的最靠近源的軸的部分(圖中所示槽403的頂部)，中心的密度降低，如圖5中的虛線422所示。注意，在比較該些曲線時，等離子體邊緣處(因此，在晶片的外緣處)的密度幾乎未改變，表示在該處在等離子體中的功率沉積基本未改變?？梢园凑杖魏芜m當?shù)姆绞秸趽醪?，諸如，例如通過使用金屬蓋。在另一實施例中，可以朝向和從靜電屏上向外移動傳導(dǎo)材料制成的磁場控制板，其中控制板可控地移動，參照附圖中后續(xù)的一些可見。
在自動等離子體調(diào)整實施中，可以使用傳感器而應(yīng)用實時輸入，傳感體測量晶片表面處的參數(shù)，諸如在晶片表面的特定位置處的蝕刻和/或沉積速率。例如，可以使用反光計測量特定材料的沉積和蝕刻速率。另外，可以使用任何適合的發(fā)光技術(shù)在局部間隔的位置測量蝕刻和/或沉積速率，用于確定均勻性?？梢栽谠撟詣訉嵤┓绞街惺褂酶鞣N馬達和控制裝置。
圖6a和6b示出了用于操作兩件式靜電屏組件的自動控制方案。圖6a特別示出了用于操作可旋轉(zhuǎn)屏部件、通常由附圖標記440表示的方法。利用此控制方案，旋轉(zhuǎn)組件的外或頂屏從而通過由獨立的屏組件每一個中的開口的兩個重疊圖案的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的所得的槽的形狀或尺寸(即，有效孔)的變化來改變射頻RF到等離子體容器中的穿透，如后續(xù)附圖中的一些所示。步驟442，執(zhí)行顯示均勻性的適當?shù)臏y量。步驟443確定均勻性測量結(jié)果是否可以接受。若均勻性可以接受，步驟444將屏保持在其當前位置。若均勻性在要求的公差范圍之外，步驟446比較晶片中心的均勻性(例如，蝕刻速率或沉積速率)與晶片邊緣的均勻性。若晶片中心的處理速度低，步驟447沿著增加晶片中心處理速度的方向旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)屏部分。在本示例中，該方向指示為逆時針。旋轉(zhuǎn)取向的改變?yōu)閺闹行牡竭吘壍奶幚硭俣炔罨虻入x子體密度差的函數(shù)。另一方面，若晶片中心的處理速度相對于晶片邊緣的處理速度高，步驟448沿著相反的方向(在本示例中為順時針方向)旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)屏部分，從而降低晶片中心的處理速度。全部過程可以按適合的方式在晶片的整個處理過程中始終重復(fù)。
圖6b示出了用于操作可以分開從而影響徑向均勻性的屏部件的控制方案。利用此控制方案，升起組件的外或頂屏從而通過由兩個分開的屏部件之間間隙的變化導(dǎo)致的所得槽的形狀或尺寸的變化來改變到等離子體容器中的徑向RF的穿透，如參照后續(xù)附圖中的一些所進一步介紹的。該技術(shù)采用了前面參照圖6a介紹的大部分步驟，這些步驟基本按相同的方式排列。然而，步驟447被步驟449替代，后者增加屏部件的間隔從而增加相對晶片中心的處理速度，而步驟450減小屏部件的間隔從而降低相對晶片中心的處理速度。
屏裝置的兩部件之間距離的變化改變了晶片中心相對于晶片邊緣的處理速度。
或者，可以采用其中在處理表面上進行離線測量來確定均勻性參數(shù)的方法。其后，可以進行調(diào)整從而按期望的方式諸如提高均勻性來影響處理。
在朝向槽的一端比另一端遮擋或展寬槽的情況下，穿透屏的RF E-M輻射的空間分布會改變。遮擋或展寬槽由于等離子體中吸收的功率的分布的改變而改變了徑向等離子體產(chǎn)生的分布。這隨后導(dǎo)致了電子加熱的分布變化，結(jié)果是，改變了離子化速度、等離子體密度和蝕刻速度的徑向分布。
在一個實施例中，等離子體源的頂部可以是源的中心孔高于屏的最上邊緣的截圓錐形。(類似于圖4中的源)。在此情況下，在屏中的槽在底部(距離軸更遠)延長或展寬時，允許等離子體更大半徑處或跨過等離子體更大半徑的E-M輻射穿透增加。若，另一方面，槽在更靠近反應(yīng)器中心軸的位置縮窄或完全遮擋，由于在外徑處有更大的功率注入，會使得晶片邊緣處的等離子體密度相對于晶片中心處增加。為了使等離子體更均勻，屏中的這后一變化將補償朝向中心更高的未調(diào)整等離子體密度，增加邊緣處的密度和蝕刻速度并導(dǎo)致更加均勻的蝕刻/剝離工藝。
在本發(fā)明的另一實施例中，屏可以由兩個部件構(gòu)成，一個相對于給定的槽構(gòu)造固定，而第二個至少部分與互補于第一部件的槽圖案交疊。該圖案，例如，可以包括第一部件中固定寬度的槽和第二部件中相同的中心對中心角間距的三角槽。由于第二部件制成為相對于第一部件旋轉(zhuǎn)，槽的長度改變，且進入等離子體的功率的徑向分布改變，導(dǎo)致等離子體密度和蝕刻速度分布的變化。
圖7a至7d示意性地示出了一實施例的工作，該實施例具有內(nèi)屏部件452和外屏部件453，其每一個僅部分地示出。這種多件式的屏裝置，與單件式的屏類似，可以使用諸如鋁或銅的任何適合金屬并使用諸如機械加工、碾壓和焊接的任何適合的金屬成形技術(shù)形成。這些附圖顯示出旋轉(zhuǎn)兩件式靜電屏組件的外屏怎樣改變有效槽的相對于RF感應(yīng)線圈的位置的高度(僅部分地示出)。即使僅示出一個槽的裝置，將可以理解可以在相同的屏組件內(nèi)形成任何數(shù)量的槽。圖7a示出了內(nèi)屏部件452和感應(yīng)線圈454，而沒有外屏部件，用于相對于外屏部件清楚地顯示這些特征。內(nèi)屏限定了內(nèi)屏槽456。圖7b額外示出了與內(nèi)屏部件452交疊的外屏部件453的截面。交錯的孔圖案458由外屏部件453的此截面限定。內(nèi)外屏的結(jié)合導(dǎo)致限定了從內(nèi)屏槽456的最下端向上延伸的有效開口/孔460?？梢钥吹剑瑑蓚€屏部件的相對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致有效開口的垂直移動。
圖7c示出了旋轉(zhuǎn)兩件式靜電屏組件的外屏怎樣改變槽相對于RF感應(yīng)線圈位置的高度。具體而言，內(nèi)外屏位置相結(jié)合限定出長度近似等于圖7a中有效孔460長度的有效開口460’，而其向上移動使得相對于感應(yīng)線圈454確定中心。此改變，與槽的相對位置的任何其它該類改變類似，改變了徑向等離子體密度，這導(dǎo)致對蝕刻或沉積工藝均勻性的影響。
圖7d示出了內(nèi)屏452與外屏453之間旋轉(zhuǎn)關(guān)系的進一步改變，從而產(chǎn)生以與圖7a中的有效孔460的位置相對于感應(yīng)線圈454相反的量向上移動的有效孔460”。槽相對位置的此改變將改變進入相關(guān)等離子體容器(未示出)中的徑向RF場穿透，并對將導(dǎo)致影響蝕刻或沉積工藝徑向均勻性的徑向等離子體密度產(chǎn)生相應(yīng)影響。
再參照圖7a至7d，固定長度的孔可以以相當有利的方式沿著未調(diào)整的槽的長度移動。有效槽的相對高度的改變可以使用如下說明中所示的概念，為遞增的或連續(xù)的。另一開口圖案可以用于實現(xiàn)相對于兩個屏部件的旋轉(zhuǎn)RF穿透改變的不同速度。應(yīng)理解，就此介紹而言，此改變可以用于各種方式。例如，外屏453可以限定對應(yīng)于槽456全長度的槽，用于與其對準從而選擇性地提供此全長度的有效孔。作為另一示例，可以交換內(nèi)外屏的圖案。
在圖7e至7g中，圖7b至7d的外屏453已經(jīng)以調(diào)整的外屏462替代，僅示出其限定外屏孔464的一段。此外屏孔為典型的連續(xù)幾何形狀，而非階梯狀邊緣，從而在內(nèi)外屏部件移動從而改變其相對位置時產(chǎn)生了關(guān)于孔的長度和垂直位置中之一或兩者的有效孔的連續(xù)變化。圖7e示出了內(nèi)屏孔456與外屏孔464之間的對準其聯(lián)合限定出從槽456的最下端向上延伸并具有整體平行四邊形形狀的有效孔466。圖7f和7g示出了一個屏部件相對于另一個屏部件進一步旋轉(zhuǎn)下有效孔466的不同位置。因此，有效孔的位置可以按照連續(xù)的方式改變，從而改變有效孔相對于RF感應(yīng)線圈454位置的高度。即，本實施例提供了槽位置的連續(xù)調(diào)整以及改變未調(diào)整槽456端部附近的上下有效孔的有效長度的能力。這種槽相對位置的改變將改變RF場到相關(guān)等離子體容器(未示出)中的徑向穿透，并將對徑向等離子體密度產(chǎn)生相應(yīng)影響，而徑向等離子體密度將對蝕刻或沉積工藝的徑向均勻性產(chǎn)生影響?？墒褂枚喾N其它的開口圖案來實現(xiàn)RF穿透改變相對于兩個屏部件旋轉(zhuǎn)的不同速度。利用所掌握的本公開，可以容易地進行所有這些調(diào)整。
圖8a示出了具有各種不同形狀的形成在其中的槽的屏部件470，從而起到大多數(shù)為不對稱的多種不同槽形狀中一些的示例的作用，其可以用于緩和RF到相關(guān)等離子體容器(未示出)中的穿透。每種形狀(通常與相同或類似形狀的其它槽使用)將得出到相關(guān)等離子體容器中的不同徑向RF穿透，由此每種形狀將在諸如壓強、功率、氣體類型、氣體流速和偏壓的等離子體工藝參數(shù)上影響所得的等離子體密度和徑向均勻性。注意，這些形狀可以用于一件式的屏，或者與其它適合的形狀配合用于兩件式的屏。
圖8b再次示出了具有形成于其中的另外多種不同形狀的槽的屏部件470，從而起到多種對稱槽形狀中一些的示例，其可以用于緩和RF到相關(guān)等離子體容器(未示出)中的穿透。同樣，每種形狀將得出到相關(guān)等離子體容器中的不同徑向RF穿透，由此每種形狀將在一些等離子體工藝參數(shù)上影響所得的等離子體密度和徑向均勻性。同樣注意，這些形狀可以用于一件式的屏，或者與其它適合的形狀配合用于兩件式的屏。
注意，圖8a和8b中的形狀在其作為屏的一部分時將影響徑向非均勻性，其中該屏構(gòu)造為包括延伸通過關(guān)于等離子體源的對稱軸的半徑范圍的形狀。作為非限制性的示例，屏可以是圓錐形、截圓錐形、梯形(截面)或圓頂形。在這些情況下，場將在容器的下部區(qū)域增強。顯然，這些形狀可以倒置從而增強容器上部的場。
現(xiàn)在注意圖9a，其示出了本發(fā)明的靜電屏裝置的另一實施例，其一般由附圖標記500表示。裝置500包括磁場控制板502其可以相對于設(shè)置在等離子體源(未示出)周圍的帶槽截圓錐形屏部件504旋轉(zhuǎn)。舉升馬達506通過軸508連接于控制板502，用于相對于屏部件504移動控制板。注意，可以基于圖6a至6b及其上述相關(guān)介紹方便地應(yīng)用自動控制。
圖9a示出了至少設(shè)置在屏部件504附近的板502，使得控制板更像“帽子”，而圖9b和9c用于顯示移動到與屏部件分開的位置的板502。使用該相對移動，RF場到相關(guān)等離子體容器中心的穿透受到了磁場控制板與靜電屏之間間隔距離的改變的影響。該間隙可以是零或者可以很大。間隔很大(圖9c)時，與磁場控制板的距離“d”，磁場以比間隙小時更高的相對密度在屏部件502中心處穿透到容器中。這由于屏與控制板之間容器頂部處(屏部件)較大的開口面積導(dǎo)致，而可以穿透較大的場密度。利用最低位置處的控制板(圖9a)，在該處屏與控制板之間的間隔為零，能夠以較小的阻礙穿透到容器的中心的磁場線現(xiàn)在完全受阻。結(jié)果，等離子體密度在容器的外徑處，由此是在晶片(未示出)的外徑處相對更高。這種改變磁通量密度的能力允許對徑向蝕刻或沉積均勻性的控制。
仍參照圖9a至9c，屏裝置的底部通常為有槽部分，且感應(yīng)線圈的最大部分可以鄰近該底部，盡管這并非必要。下部的槽可以足夠長，其一路延伸至底屏部件的頂部，如圖所示，盡管這不是必要的。該裝置的頂部(即磁控制板)通常槽較少，且足夠厚，使得其不會允許磁通量穿透其中。同樣，在去除或明顯垂直升起屏的此頂部時，其允許大量的磁通量進入源的中心并通過等離子體。中心處增加的場穿透增加了E-M功率注入和該處的等離子體密度，并由此增加了晶片中心的相對蝕刻/剝離速度。這種屏頂部可以向上移動從而讓更多的功率穿透到中心或向下移動從而讓更少的功率穿透其中。
在使用圖9a至9c的實施例時，使用屏組件外的圓圈示意性示出的感應(yīng)線圈454(僅在圖9a中示出，盡管可以理解該線圈在其余附圖中也是存在的)，以及屏裝置500可以構(gòu)造為使得在屏的控制板502鄰近等離子體源時，等離子體密度(和蝕刻速度)在低氣壓下均勻。在增大源中的氣壓時，密度和蝕刻速度在更靠近等離子體中心部分的位置降低。在此較高壓強的情況下，屏的頂部則升起一定距離，使得更多的功率在靠近等離子體中心處耦合。若恰當?shù)貥?gòu)造屏，等離子體密度和蝕刻速度還可以在中心升高并使得基本等于邊緣處的。由此，屏頂部的移動成為一種調(diào)整功率注入徑向分布從而補償降低的電子熱傳輸并使等離子體保持均勻的方式。實施此實施例時，可以預(yù)先確定屏頂部的精確尺寸，而源的構(gòu)造應(yīng)使得頂部的移動能讓等離子密度和蝕刻速度在壓強的期望范圍下更加均勻。
參照圖10a至10d，本發(fā)明的靜電屏組件的又一實施例一般由附圖標記600表示。組件600通過該組件兩個不同部件的相對旋轉(zhuǎn)改變了RF場到等離子體容器(未示出)中的穿透。雖然可以移動兩個部件，但保持一個部件靜止并且僅移動另一個部件會更加方便。屏組件600由限定多個矩形槽604的靜止的內(nèi)屏602和限定多個梯形孔608的可旋轉(zhuǎn)的外屏606構(gòu)成。這種旋轉(zhuǎn)使用通過軸609b可旋轉(zhuǎn)地連接于外屏606的馬達609a來實現(xiàn)，用于如箭頭609c所示地旋轉(zhuǎn)。馬達609a可以使用適合的控制器609d控制。這種控制裝置易于實施且可以用于為任何需要旋轉(zhuǎn)控制的實施例提供旋轉(zhuǎn)控制。微小的調(diào)整提供了其中采用直線而非旋轉(zhuǎn)移動的控制。注意，適合形狀的“槽”(一般地說，開口)可以用于與適合形狀的“孔”組合，且本圖示無意成為限制。
圖10b至10d是在相對旋轉(zhuǎn)的情況下，沿不限數(shù)量的相互取向中的三個，通過示出部分的分別包括一個槽604和一個孔608的內(nèi)屏602和外屏606的放大圖說明了屏裝置600的操作。在此附圖中，有效孔的頂部高度和寬度是可以調(diào)整的。圖10b示出了為矩形但比內(nèi)屏部件的槽604更窄的有效孔610，而該有效孔的長度相對于槽604沒有改變。圖10c示出了有效孔610’，其中上延伸部分相對于槽604縮窄。圖10d示出了有效孔610”不僅上延伸部分縮窄，且其高度與槽604相比也減小了。因此，有效孔尺寸相對于RF感應(yīng)線圈(未示出)的固定位置減小或增大，且提供有效孔的固定底部位置，由此改變RF到相關(guān)等離子體容器(未示出)的穿透。也可以在屏中使用其它開口從而形成不同的RF穿透密度。
圖10e至10g示出了使用調(diào)整的外屏部件606’的屏裝置600。基本上圖10a至10d的孔608倒置，并在圖10e至10g中使用附圖標記608’表示。因此，有效孔610’的最上延伸部分保留，而有效孔的最下延伸部分可以減少寬度或有效孔可以進一步地縮短。即，槽的底部位置相對于RF感應(yīng)線圈(未示出)的固定位置減小或增大，且提供固定的槽頂部位置，由此改變RF到相關(guān)等離子體容器(未示出)的穿透。具體而言，圖10e示出了具有槽604全長但寬度減小的有效孔620。圖10f示出了具有縮窄的下部的有效孔620’，而圖10g示出了具有進一步縮窄的下部的有效孔620”。如上所述，可以使用其它開口從而形成不同的RF穿透密度。
再次考慮上述Johnson的發(fā)明，僅教導(dǎo)了圓筒形的屏。用于改變等離子體徑向均勻性的本發(fā)明的相當有利的兩件式帶槽屏不是圓筒形屏。本發(fā)明承認具有涵蓋相對于系統(tǒng)對稱軸半徑范圍的形狀的屏(即部分錐面、平坦頂部、或圓頂表面)是很有利的。利用這種類型的屏，槽的可變性能夠產(chǎn)生到等離子體中的功率注入的徑向分布的變化。這種功率注入分布的變化導(dǎo)致了等離子體徑向密度分布的變化。
圖11a示出了圖10a所示靜電屏實施例的調(diào)整形態(tài)，一般由附圖標記700表示。本附圖示出了兩件式的靜電屏組件，由此通過兩件式靜電屏組件的頂部704按箭頭702所示地旋轉(zhuǎn)控制RF到相關(guān)等離子體容器(未示出)中的穿透。該組件還包括底部706其具有限定出上外圍的側(cè)壁708和由其向內(nèi)延伸并與側(cè)壁708的上外圍鄰接的頂壁710。感應(yīng)線圈454示意性地示出并設(shè)置為鄰近側(cè)壁708。注意，頂部704示為與底部706分開是為說明清楚的目的，且待如箭頭711所指朝向其工作位置移動。側(cè)壁708與頂壁710配合在屏組件的底部706中限定出多個隔開的槽712。然而，在此示例中，槽712的每一個限定為具有與屏組件底部的最下邊緣隔開的最下端714。槽712是連續(xù)的并朝向其中心延伸到頂壁710。每個槽712具有整體成楔形的構(gòu)造。
仍參照圖11a，屏實施例700的頂部704包括大致平坦的中心板狀部件716和外圍向下延伸的緣718。頂部704限定多個楔形的槽720，其選擇性地可旋轉(zhuǎn)地能夠與屏組件底部中的槽712的最上部對準。本附圖示出了對準從而允許最大RF場穿透的屏的頂部。同樣，頂屏部分顯示為由底部提升起來，僅是出于示范槽圖案在兩個屏部件中對準的目的。
結(jié)合附圖11a參照圖11b至11d，其每一個附圖包括頂和底屏部件旋轉(zhuǎn)到不同相對位置的屏組件700的示意平面圖。注意，出于簡單的目的僅示意性示出了屏部件的最上平坦部分。圖11b中，頂屏部分中的槽720基本與底屏部分中的槽712對準。由此，屏組件的兩個部件對準從而完全開放屏組件頂部上的槽，由此在整個組件的頂部限定相對較大的有效孔。圖11c中，排列兩個屏部分，從而部分地封閉屏組件頂上的槽，由此減小整個屏組件頂上722’所示的有效孔的相對尺寸。圖11d中，兩個屏部分旋轉(zhuǎn)對準，使得屏組件頂上的有效孔完全封閉，由此到相關(guān)等離子體容器(未示出)中心的RF穿透最小化。
參照圖12a，根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的靜電屏組件一般由附圖標記800表示。組件800類似于圖9a至9c的屏組件500，除了本介紹為簡潔的目的而限制的少數(shù)不同。具體而言，屏組件800包括基本與圖11a至11d的底屏部分706相同的底屏部分802。磁控制板804按照改變屏組件頂部的RF場穿透的方式以圖9a至9c所示的方式移動。此移動由雙箭頭806表示。圖12b示出了相對于底屏部分802處于中間位置的控制板804，而圖12c示出了位于底屏部分802上的控制板804。
雖然本公開介紹了對等離子體密度的調(diào)整其按照在確定低密度區(qū)域后然后通過增加鄰近該區(qū)域的有效屏孔來增加該區(qū)域中的等離子體密度，其對于有效減小具有較高等離子體密度的區(qū)域附近的有效屏孔同樣有效。任何一種方式產(chǎn)生了同樣的概念結(jié)果。
寬泛地概括，本文公開了使用具有均勻間隔的槽的有槽靜電屏形成更均勻的等離子體的實施方式，用于使用在處理表面產(chǎn)生非對稱的等離子體密度圖案的感耦等離子體源處理處理對象。該有槽靜電屏按照補償非對稱等離子體密度的方式調(diào)整，從而在處理表面提供調(diào)整的等離子體密度。介紹了徑向更加均勻的等離子體工藝，其中按照提供在處理表面上產(chǎn)生調(diào)整的徑向變化特征的方式構(gòu)造靜電屏裝置取代給定的靜電屏。感耦等離子體源限定了對稱軸，而靜電屏裝置構(gòu)造為包括延伸通過關(guān)于對稱軸半徑范圍的形狀。
盡管上述實體實施例已經(jīng)示出為具有特定各自傾向的各種部件，應(yīng)理解，本發(fā)明可以采用各種具體構(gòu)造，其中各個部件設(shè)置在各個位置和相互取向。另外，此處介紹的方法可以按多種方式調(diào)整，例如通過重排順序、調(diào)整和重新組合各個步驟。因此，顯然此處公開的裝置和相關(guān)方法可以用各種不同的構(gòu)造和以多種不同的方式調(diào)整，且本發(fā)明可以以多種其它具體形式實施而不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。因此，本示例和方法應(yīng)視作說明性的而非限制性的，本發(fā)明不限于此處給出的細節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于在處理室中產(chǎn)生更均勻的等離子體和處理的方法，用于利用具有均勻間隔的槽的有槽靜電屏，使用在處理表面處產(chǎn)生非對稱等離子體密度圖案的感耦等離子體源，在反應(yīng)室內(nèi)處理處理對象的處理表面，所述方法包括步驟按照補償所述非對稱等離子體密度圖案從而在所述處理表面提供調(diào)整的等離子體密度圖案的方式調(diào)整所述有槽靜電屏。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中非對稱等離子體密度圖案包括具有低于非對稱等離子體密度圖案平均等離子體密度的低等離子體密度的第一區(qū)域，且其中調(diào)整所述屏的步驟包括在所述調(diào)整的屏中形成調(diào)整的槽圖案使得調(diào)整的槽圖案鄰近所述第一區(qū)域的第一部分包括比整體調(diào)整槽圖案的平均有效孔更大的增大有效孔，從而在所述第一區(qū)域中建立比所述低等離子體密度更大的調(diào)整等離子體密度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中非對稱等離子體密度圖案包括具有低于非對稱等離子體密度圖案平均等離子體密度的低等離子體密度的第一區(qū)域，且其中調(diào)整所述屏的步驟包括在調(diào)整的屏中形成開口的調(diào)整圖案使得開口的調(diào)整圖案鄰近所述第一區(qū)域第一部分包括比開口的調(diào)整圖案的平均有效孔更大的增大有效孔，從而在所述第一區(qū)域中建立比所述低等離子體密度更大的調(diào)整等離子體密度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，包括其中所述有槽靜電屏的所述均勻間隔的槽沿圓周在有槽靜電屏的周圍限定出均勻的槽密度而每個槽限定相等面積的槽開口，且其中所述調(diào)整的屏鄰近所述第一區(qū)域的所述槽的槽密度大于該均勻的槽密度。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述有槽靜電屏的所述均勻間隔的槽沿圓周在有槽靜電屏的周圍限定出均勻的槽密度而每個槽限定未調(diào)整的、相等面積的槽開口，且其中所述調(diào)整的屏包括鄰近所述第一區(qū)域的槽設(shè)置，所述槽設(shè)置由至少一個調(diào)整槽構(gòu)成，所述調(diào)整槽具有調(diào)整槽開口其限定了鄰近所述第一區(qū)域并大于所述未調(diào)整面積的調(diào)整面積。
6.在使用在處理對象的處理表面上產(chǎn)生具有給定徑向變化特性的等離子體密度的感耦等離子體源的處理室中，在該處理室內(nèi)使用給定靜電屏，一種方法包括步驟按照在所述處理表面上產(chǎn)生與所述給定徑向變化特性不同的調(diào)整徑向變化特性的方式構(gòu)造靜電屏裝置以取代所述給定的靜電屏。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，包括使用靜電屏裝置在所述處理表面上產(chǎn)生比給定徑向變化特性更恒定的所述調(diào)整徑向變化特性的步驟。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述感耦等離子體源限定了對稱抽，且所述靜電屏裝置構(gòu)造為包括至少一側(cè)壁裝置其具有延伸通過關(guān)于所述對稱軸的半徑范圍的形狀。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，包括形成所述靜電屏裝置從而包括由多個伸長的調(diào)整槽構(gòu)成的調(diào)整槽裝置，其每一個包括在所述側(cè)壁中延伸通過至少所述半徑范圍的一部分的長度，且其每一個包括至少部分地沿所述長度變化的寬度，用于產(chǎn)生所述調(diào)整徑向變化特性。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述靜電屏裝置至少整體為圓錐形構(gòu)造。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述靜電屏裝置至少整體為截圓錐形構(gòu)造。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述靜電屏裝置至少整體為圓頂形構(gòu)造。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述靜電屏裝置包括設(shè)置為與所述對稱軸交叉的板狀上表面。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中構(gòu)造步驟包括設(shè)置所述靜電屏裝置從而包括至少第一內(nèi)屏部件和第二外屏部件，所述內(nèi)屏部件限定第一開孔圖案而所述外屏部件限定第二開孔圖案，以及在內(nèi)屏部件外側(cè)且鄰近內(nèi)屏部件支撐外屏部件并使外屏部件相對內(nèi)屏部件旋轉(zhuǎn)，使得第一開孔圖案與第二開孔圖案按照在所述處理表面上提供所述調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式配合。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，包括用于感應(yīng)調(diào)整徑向變化特性并響應(yīng)調(diào)整徑向變化特性的感應(yīng)值而旋轉(zhuǎn)內(nèi)屏部件和外屏部件中之一的旋轉(zhuǎn)裝置。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述靜電屏裝置構(gòu)造為使得每個內(nèi)屏部件和外屏部件都為截圓錐形的構(gòu)造，所述內(nèi)屏部件包括內(nèi)屏側(cè)壁而所述外屏部件包括外屏側(cè)壁，使得內(nèi)屏側(cè)壁與外屏側(cè)壁彼此相鄰。
17.如權(quán)利要求8所述的方法，其中構(gòu)造步驟包括設(shè)置所述靜電屏裝置從而包括至少第一屏部件和第二屏部件，所述第一屏部件限定第一開孔圖案，以及在第一屏部件外側(cè)支撐所述第二屏部件，用于按照在所述處理表面上提供所述調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式相對第一屏部件線性移動。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一屏部件為具有窄端的截圓錐形構(gòu)造，支撐所述第二屏部件用于朝向或遠離第一屏部件的窄端移動。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，包括形成具有通孔的所述窄端，且所述第二屏部件朝向或遠離所述通孔移動。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中第一屏部件的截圓錐形構(gòu)造包括具有上周緣的圓錐側(cè)壁和具有連接于圓錐側(cè)壁的上周緣的外周緣的頂壁。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述圓錐側(cè)壁和所述頂壁配合限定出按照連續(xù)的方式從圓錐側(cè)壁到頂壁的整體開孔圖案。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，包括形成所述整體開孔圖案為楔形孔的沿圓周的排列，其每一個限定為具有在圓錐側(cè)壁中的基部邊緣和在所述頂壁中的頂點。
23.如權(quán)利要求8所述的方法，其中構(gòu)造步驟包括設(shè)置所述靜電屏裝置從而包括至少第一屏部件和第二屏部件，所述第一屏部件限定第一開孔圖案而所述第二屏部件限定第二開孔圖案，以及在第一屏部件外側(cè)支撐所述第二屏部件，用于關(guān)于對稱軸并相對于第一屏部件的旋轉(zhuǎn)移動，該旋轉(zhuǎn)移動按照通過使第二屏部件相對第一屏部件旋轉(zhuǎn)而在所述處理表面上產(chǎn)生所述調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一屏部件為具有圓錐側(cè)壁和由上表面封閉的窄端的截圓錐形構(gòu)造，且所述圓錐側(cè)壁和所述上表面配合限定出所述第一開孔圖案為按連續(xù)的方式從圓錐側(cè)壁到上表面中的多個間隔的開口，且所述第二屏部件形成為包括按照與第一屏部件的所述上表面對置的關(guān)系設(shè)置的主表面，所述主表面限定有多個槽，作為第二開孔圖案，與限定在第一屏部件上表面限定的所述間隔的開口互補，并且設(shè)置第二屏部件用于關(guān)于所述對稱軸旋轉(zhuǎn)，使得第二屏部件相對于第一屏部件的旋轉(zhuǎn)調(diào)整所述徑向變化特性。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中第一開孔圖案的所述間隔開口和第二開孔圖案的所述槽每個構(gòu)造為楔形，使得第一屏部件中的每個開口包括圓錐側(cè)壁中的基部邊緣和所述上表面中的頂點。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，包括形成所述第二屏部件從而包括從所述主表面的最外邊緣延伸出來與第一屏部件的所述圓錐側(cè)壁成對置關(guān)系的裙擺，而所述第二開孔圖案的至少一部分限定在所述裙擺中。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用半導(dǎo)體晶片作為所述處理對象。
28.在包括處理室的處理系統(tǒng)中，一種用于在所述處理室內(nèi)產(chǎn)生更均勻的等離子體和處理的設(shè)備，所述處理室用于使用感耦等離子體源處理其中具有處理表面的對象，所述感耦等離子體源使用給定的靜電屏在處理表面上產(chǎn)生非對稱的等離子體密度，所述裝置包括調(diào)整的靜電屏裝置，用于取代所述給定的靜電屏，使得調(diào)整的靜電屏裝置補償處理表面處的所述非對稱等離子體密度圖案從而在所述晶片上提供調(diào)整的等離子體密度圖案。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中非對稱等離子體密度圖案包括具有低于非對稱等離子體密度圖案平均等離子體密度的低等離子體密度的第一區(qū)域，且其中所述調(diào)整的靜電屏包括調(diào)整的槽圖案使得調(diào)整的槽圖案鄰近所述第一區(qū)域的第一部分包括比整體調(diào)整槽圖案的平均有效孔更大的增大有效孔，從而在所述第一區(qū)域中形成比所述低等離子體密度更大的調(diào)整等離子體密度。
30.在一系統(tǒng)中具有一處理室其使用在處理對象的處理表面上產(chǎn)生具有給定徑向變化特性的等離子體密度的感耦等離子體源并在該處理室內(nèi)使用給定靜電屏，一種設(shè)備包括靜電屏裝置，用于取代所述給定的靜電屏，從而在處理表面上產(chǎn)生與所述給定的徑向變化特性不同的調(diào)整的徑向變化特性。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述靜電屏裝置構(gòu)造為在所述處理表面上產(chǎn)生比給定的徑向變化特性更恒定的調(diào)整的徑向變化特性。
32.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述感耦等離子體源限定了對稱軸，且所述靜電屏裝置包括至少側(cè)壁裝置其具有延伸通過關(guān)于所述對稱軸的半徑范圍的形狀。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述靜電屏裝置形成為包括調(diào)整的槽設(shè)置，其由多個伸長的調(diào)整槽形成，其每一個包括在所述側(cè)壁中延伸通過至少所述半徑范圍的一部分的長度，且其每一個包括至少部分地沿所述長度變化的寬度，用于產(chǎn)生所述調(diào)整徑向變化特性。
34.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述可調(diào)整的靜電屏裝置至少整體為圓錐形構(gòu)造。
35.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述可調(diào)整的靜電屏裝置至少整體為截圓錐形構(gòu)造。
36.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述可調(diào)整的靜電屏裝置至少整體為圓頂形構(gòu)造。
37.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述可調(diào)整的靜電屏裝置包括設(shè)置為與所述對稱軸交叉的板狀上表面。
38.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述靜電屏裝置從而包括至少第一內(nèi)屏部件和第二外屏部件，所述內(nèi)屏部件限定第一開孔圖案而所述外屏部件限定第二開孔圖案，以及外屏部件套在外屏部件附近，且支撐內(nèi)外屏部件用于彼此相對旋轉(zhuǎn)，使得第一開孔圖案與第二開孔圖案按照在所述處理表面上提供所述調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式配合。
39.如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，包括用于感應(yīng)調(diào)整徑向變化特性并用于響應(yīng)調(diào)整徑向變化特性的感應(yīng)值而旋轉(zhuǎn)內(nèi)屏部件和外屏部件中之一的旋轉(zhuǎn)裝置。
40.如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述靜電屏裝置構(gòu)造為使得每個內(nèi)屏部件和外屏部件都為截圓錐形的構(gòu)造，所述內(nèi)屏部件包括內(nèi)屏側(cè)壁而所述外屏部件包括外屏側(cè)壁，使得內(nèi)屏側(cè)壁與外屏側(cè)壁彼此相鄰。
41.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述靜電屏裝置包括至少第一屏部件和第二屏部件，所述第一屏部件限定第一開孔圖案，以及支撐所述第二屏部件，用于按照在所述處理表面上提供所述調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式相對第一屏部件線性移動。
42.如權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中所述第一屏部件為具有窄端的截圓錐形構(gòu)造，支撐所述第二屏部件用于朝向或遠離第一屏部件的窄端移動。
43.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中所述窄端形成有通孔，且所述第二屏部件朝向或遠離所述通孔移動。
44.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中第一屏部件的截圓錐形構(gòu)造包括具有上周緣的圓錐側(cè)壁和具有連接于圓錐側(cè)壁的上周緣的外周緣的頂壁。
45.如權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述圓錐側(cè)壁和所述頂壁配合限定出按照連續(xù)的方式從圓錐側(cè)壁到頂壁的整體開孔圖案。
46.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中所述整體開孔圖案形成為楔形孔的沿圓周的排列，其每一個限定為具有在圓錐側(cè)壁中的基部邊緣和在所述頂壁中的頂點。
47.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述靜電屏裝置包括至少第一屏部件和第二屏部件，所述第一屏部件限定第一開孔圖案而所述第二屏部件限定第二開孔圖案，以及在第一屏部件外側(cè)支撐所述第二屏部件，用于關(guān)于對稱軸并相對于第一屏部件旋轉(zhuǎn)移動，該旋轉(zhuǎn)移動按照通過使第二屏部件相對第一屏部件旋轉(zhuǎn)而在所述處理表面上產(chǎn)生所述調(diào)整徑向變化特性的范圍的方式。
48.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述第一屏部件為具有圓錐側(cè)壁和由上表面封閉的窄端的截圓錐形構(gòu)造，且所述圓錐側(cè)壁和所述上表面配合限定出所述第一開孔圖案為按連續(xù)的方式從圓錐側(cè)壁到上表面中的多個間隔的開口，且所述第二屏部件形成為包括按照與第一屏部件的所述上表面成對置的關(guān)系設(shè)置的主表面，所述主表面限定有多個槽，作為第二開孔圖案，與限定在第一屏部件上表面中的所述間隔的開口互補，從而第二屏部件相對第一屏部件的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生所述調(diào)整徑向變化特性。
49.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中所述孔和所述槽構(gòu)造為楔形，使得第一屏部件中的每個孔包括圓錐側(cè)壁中的基部邊緣和所述上表面中的頂點。
50.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，包括形成所述第二屏部件從而包括從所述主表面的最外邊緣延伸出來與第一屏部件的所述圓錐側(cè)壁成對置關(guān)系的裙擺，而所述第二開孔圖案的至少一部分限定在所述裙擺中。
51.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，包括使用半導(dǎo)體晶片作為所述處理對象。
全文摘要
實現(xiàn)一種更加均勻的等離子體工藝用于利用具有均勻間隔槽的靜電屏使用在處理表面上產(chǎn)生非對稱等離子體密度圖案的感耦等離子體源處理處理對象。有槽的靜電屏按照補償非對稱等離子體密度圖案從而在處理表面提供調(diào)整的等離子體密度圖案的方式調(diào)整。介紹一種更加均勻的徑向等離子體工藝，其中按照在處理表面上產(chǎn)生調(diào)整的徑向變化特性的方式構(gòu)造靜電屏裝置取代給定的靜電屏。該感耦等離子體源限定一對稱軸，且靜電屏裝置構(gòu)造為包括延伸通過關(guān)于該對稱軸的半徑范圍的形狀。
文檔編號C23F1/00GK1798864SQ200480014835
公開日2006年7月5日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者勒內(nèi)·喬治, 安德烈亞斯·卡達瓦尼克, 丹尼爾·J·迪瓦恩, 斯蒂芬·E·薩瓦斯, 約翰·扎賈克, 單宏清 申請人:馬特森技術(shù)公司