專利名稱：半導(dǎo)體襯底的密度可變等離子體處理的制作方法
半導(dǎo)體襯底的密度可變等離子體處理
相關(guān)申請的交叉參考本申請要求2010年12月22日提交的、申請?zhí)枮?2/976，391、名稱為“VARIABLE-DENSITY PLASMA PROCESSING OF SEMICONDUCTOR SUBSTRATES”的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容出于全部目的作為參考并入本文。
背景技術(shù)：
許多半導(dǎo)體襯底處理工具在處理過程中使用等離子體。在一些等離子體輔助的處理工具中，等離子體可在襯底的邊緣造成不均勻的處理，導(dǎo)致襯底厚度的不均勻性。圖案化有這種厚度不均勻性的膜是困難的，因?yàn)楣饪坦ぞ唠y以將圖案精確地轉(zhuǎn)印到不均勻的膜上。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本文所描述的各種實(shí)施方式涉及產(chǎn)生密度可變的等離子體，該等離子體在等離子體區(qū)域的外側(cè)部分(outer portion)比在等離子體區(qū)域的內(nèi)側(cè)部分(innerportion)具有更大的等離子體密度。例如，在一實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底處理站包括噴頭(showerhead)和襯底架(substrate holder),所述噴頭包括噴頭電極,所述襯底架包括臺面(mesa)，所述臺面包括被構(gòu)造來支撐襯底的臺面表面，其中所述襯底架被設(shè)置在所述噴頭的下方。所述襯底架包括設(shè)置在所述襯底架的內(nèi)側(cè)區(qū)域(inner region)中的內(nèi)電極和設(shè)置在所述襯底架的外側(cè)區(qū)域(outer region)中的外電極。所述處理站還包括被配置來在位于所述噴頭和所述襯底架之間的等離子體區(qū)域中生成等離子體的等離子體發(fā)生器，以及被配置來控制所述等離子體發(fā)生器、所述內(nèi)電極、所述外電極和所述噴頭電極以通過使所述外電極耦合于所述內(nèi) 電極和所述噴頭電極中的一者來實(shí)現(xiàn)所述等離子體區(qū)域的外側(cè)部分中的等離子體密度大于所述等離子體區(qū)域的內(nèi)側(cè)部分中的等離子體密度的控制器。提供發(fā)明內(nèi)容是用來以簡化的形式介紹精選出來的構(gòu)思，這些構(gòu)思在下面具體實(shí)施方式
部分會(huì)作進(jìn)一步描述。提供發(fā)明內(nèi)容的目的不是要標(biāo)識所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不是要用來限定所要求保護(hù)的主題的范圍。此外，所要求保護(hù)的主題并不受限于解決本公開的任意部分中所述的任意缺點(diǎn)或全部缺點(diǎn)的實(shí)施方式。


圖1示意性地示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的示例半導(dǎo)體襯底處理站。圖2示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的襯底架的剖面立體頂視圖。圖3示出了圖2中所示的襯底架的立體底視圖。圖4示出了圖2和3中所示的襯底架的剖面?zhèn)纫晥D。圖5示出了圖4中所示的襯底架的部分5的特寫橫截面視圖。圖6示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的和襯底架一起使用的示例電極組。圖7示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的和襯底架一起使用的另一示例電極組。
圖8示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的和襯底架一起使用的另一示例電極組。圖9示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的和襯底架一起使用的另一示例電極組。圖10示出了闡釋通過在半導(dǎo)體襯底處理站中生成密度可變等離子體來處理半導(dǎo)體襯底的方法的實(shí)施方式的流程圖。圖11示意性地示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的另一示例處理站。圖12根據(jù)本公開的實(shí)施方式示出了說明電容控制電路的調(diào)節(jié)和分配給內(nèi)電極和外電極的功率的量之間的關(guān)系的圖形。圖13根據(jù)本公開的實(shí)施方式示出了說明電極功率供應(yīng)、處理站壓強(qiáng)和密度可變等離子體的電流密度之間的關(guān)系的圖形。圖14根據(jù)本公開的實(shí)施方式示出了說明電極功率供應(yīng)、處理站壓強(qiáng)和密度可變等離子體的電流密度之間的關(guān)系的另一圖形。圖15示意性地示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的另一示例處理站。圖16根據(jù)本公開的實(shí)施方式示出了說明電流密度和功率分配之間的關(guān)系的圖形和表格。圖17示意性地示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的另一示例處理站。圖18示意性地示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的另一示例處理站。圖19示出了說明根據(jù)本公開的實(shí)施方式的多個(gè)處理站電極配置的徑向電流密度分布(profile)的圖形。圖20示意性地示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的另一示例處理站。圖21示意性地示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的示例多站處理工具。
具體實(shí)施例方式用于等離子體輔助半導(dǎo)體襯底處理站(例如，等離子體蝕刻工具和/或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工具)的等離子體可通過利用兩個(gè)電容耦合板將射頻(RF)場施加到低壓氣體來生成。所述板之間的氣體通過RF場的離子化點(diǎn)燃等離子體，在等離子體放電區(qū)域中產(chǎn)生自由電子。這些電子被RF場加速且可與氣相反應(yīng)物分子碰撞。這些電子與反應(yīng)物分子的碰撞可形成參與襯底處理的基團(tuán)種類。在一些實(shí)施例中，等離子體區(qū)域可被形成在襯底表面正上方。在一非限制性的實(shí)施例中，由等離子體生成的反應(yīng)物基團(tuán)可在襯底上沉積膜側(cè)。在另一非限制性的實(shí)施例中，由等離子體生成的蝕刻劑基團(tuán)可蝕刻襯底表面。等離子體放電區(qū)域由在等離子體的邊界處形成的鞘圍繞。在一些等離子體輔助處理工具(包括但不限于上述的沉積工具和蝕刻工具)中，鞘的位置和等離子體密度的大小(magnitude)可導(dǎo)致襯底的邊緣附近的不均勻處理,造成襯底范圍內(nèi)(within-substrate)的厚度不均勻性。例如，根據(jù)工藝條件，襯底可具有凸面不均勻性或凹面不均勻性。圖案化具有厚度不均勻性的膜會(huì)是困難的。例如，下游的光刻工具會(huì)難以將圖案精確地轉(zhuǎn)印到不均勻的膜上。過去避免工藝不均勻性的方法是使用工藝專用的硬件，所述工藝專用硬件可能不兼容 于不同工藝。例如，一些過去的方法包括在襯底邊緣提供惰性陶瓷材料以抑制等離子體的一部分、使用具有不均勻分布的孔的等離子體氣體分配噴頭、以及使用盤形襯底支撐表面以跨越(across)襯底調(diào)節(jié)RF耦合。因此，可以理解的是，在工藝之間(比如，在蝕刻和沉積之間、在不同的工藝化學(xué)物質(zhì)之間，等等)改變工具會(huì)牽涉到噴頭的更換和/或襯底支撐件的更換。這些更換除了與改變工藝相關(guān)的停工期的費(fèi)用，還可導(dǎo)致更高的消耗性部件的損耗。因此，本文所公開的各種實(shí)施方式涉及在半導(dǎo)體襯底處理站中使用多個(gè)電極形成、調(diào)節(jié)和控制密度可變等離子體以縱貫襯底表面調(diào)節(jié)等離子體密度。例如，在一實(shí)施方式中，密度可變等離子體可被調(diào)節(jié)和控制來實(shí)現(xiàn)靠近襯底邊緣的等離子體區(qū)域的外側(cè)部分中的等離子體密度大于遠(yuǎn)離襯底邊緣的等離子體區(qū)域的內(nèi)側(cè)部分中的等離子體密度。因此，可以理解的是，本文所記載的一些實(shí)施方式可被用來避免或減少在半導(dǎo)體襯底處理站的處理過程中的襯底范圍內(nèi)的不均勻性，而本文所記載的另一些實(shí)施方式可被用來減緩或補(bǔ)償在處理站的處理過程中引入(incoming)襯底范圍內(nèi)的不均勻性。進(jìn)一步地，本文所公開的各種實(shí)施方式涉及控制和調(diào)節(jié)密度可變等離子體以在等離子體被點(diǎn)燃時(shí)和/或在等離子體被熄滅時(shí)引導(dǎo)飄浮顆粒遠(yuǎn)離襯底表面。如前所述，在處理過程中，等離子體可被形成于襯底表面上方，這可提供更大的等離子體密度并提高襯底處理速度。然而，因各種沉積和蝕刻反應(yīng)可能在等離子體內(nèi)形成小顆粒。這些小顆粒電氣“飄浮”使得電子和離子電流在顆粒表面上保持平衡。由于電子通常比離子具有更高的遷移率，所以顆粒會(huì)變得帶負(fù)電荷。因此，這些顆粒會(huì)被困在等離子體鞘邊界，在等離子體鞘邊界，來自中性物質(zhì)和電離物質(zhì)的正對沉積表面的分子拖曳力平衡正對等離子體放電區(qū)域的靜電力。熄滅等離子體消滅了可導(dǎo)致顆粒落在襯底表面上的靜電力。分布于襯底表面的顆?？沙尸F(xiàn)為界面粗糙度缺陷或界面形態(tài)缺陷并可最終降低器件的性能和可靠性。減輕由等離子體產(chǎn)生的顆粒引起的缺陷的一些方法包括使反應(yīng)器環(huán)境的泵送和清洗交替。但是，這些方法可能非常耗費(fèi)時(shí)間且會(huì)降低工具的吞吐率。因此，引導(dǎo)飄浮的顆粒遠(yuǎn)離襯底表面可有助于避免這樣的問題。圖1示意性地示出了半導(dǎo)體襯底處理站100的一個(gè)實(shí)施方式，半導(dǎo)體襯底處理站100包括用于在處理過程中在襯底186周圍維持低壓環(huán)境的真空室102。真空室102與排氣管134和壓強(qiáng)控制閥130流體連接。

半導(dǎo)體襯底處理站100還包括用于在處理過程中將工藝氣體分配給密度可變等離子體區(qū)域118和襯底186的氣體分配噴頭104，以及用于在處理過程中支撐襯底186的襯底架110。如圖1中所示，噴頭104包括多個(gè)孔106，經(jīng)由一或多個(gè)工藝氣體供氣管108接收的各種工藝氣體穿過孔106在真空室102內(nèi)進(jìn)行分配。雖然噴頭104在圖1中顯示為單充氣室(plenum)噴頭，但是在一些實(shí)施方式中，也可具有雙充氣室或多充氣室的配置以在噴頭104內(nèi)隔離可能不兼容的工藝氣體以免互相反應(yīng)。此外，雖然孔106在圖1中顯示為具有一致的徑向分布，但是應(yīng)當(dāng)知道的是，在一些實(shí)施方式中，可以使用孔106的任何合適的徑向和/或有方位角的分布卻不會(huì)背離本公開的范圍。在圖1所描繪的實(shí)施方式中，噴頭104的形成噴頭電極105的部分被示為與等離子體發(fā)生器124電氣連接。等離子體發(fā)生器124由等離子體發(fā)生器控制器125控制。在一些實(shí)施方式中，等離子體發(fā)生器控制器125可包括一或多個(gè)各種匹配電路(其在一些實(shí)施方式中可包括抽頭相位(tap-phase)電路)、配電網(wǎng)絡(luò)和電容控制器(如下所述)，使得在等離子體條件下，由等離子體發(fā)生器124供應(yīng)給噴頭電極105的功率可與襯底架110中所提供的外電極(容后討論)耦合，從而在襯底186的表面的上方形成包括內(nèi)側(cè)部分119和外側(cè)部分117的密度可變等離子體區(qū)域118。雖然圖1中所示的示例噴頭電極105與等離子體發(fā)生器124電氣連接，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施方式中(容后討論)，噴頭電極105可以電氣接地。此外，雖然圖1中所示的示例噴頭電極105整體形成噴頭104的一部分，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施方式中，噴頭電極105可以與噴頭104分離。在所述實(shí)施方式中，襯底架110被設(shè)置在噴頭104的下方，使得襯底186在處理過程中被直接暴露于密度可變等離子體區(qū)域118。在圖1所示的實(shí)施例中，襯底架110被配置來將襯底186保持在臺面140上，臺面140包括介電材料且由柱(column) 142支撐。在一些實(shí)施方式中，襯底架110可與加熱器116熱耦合以在處理過程中將熱量提供給襯底186。襯底架110還可被機(jī)械地或流體地耦合到旋轉(zhuǎn)單元和/或升降單元(未圖示)以分別為襯底架110提供相對于噴頭104的旋轉(zhuǎn)調(diào)整和/或高度調(diào)整。如圖1中所示，臺面140 (描繪于圖1中的橫截面中)包括設(shè)置在臺面140的外側(cè)區(qū)域122中的至少一個(gè)外電極114和設(shè)置在臺面140的內(nèi)側(cè)區(qū)域120中的至少一個(gè)內(nèi)電極112。如下面更詳細(xì)描述的，等離子體控制器125可控制等離子體發(fā)生器124、噴頭電極105、內(nèi)電極112和外電極114以實(shí)現(xiàn)密度可變等離子體118的外側(cè)部分117中的等離子體密度大于內(nèi)側(cè)部分119中的等離子體密度。例如，在一些實(shí)施方式中，等離子體控制器125可控制等離子體發(fā)生器124以發(fā)動(dòng)(power)噴頭電極105和/或內(nèi)電極112和/或外電極114從而生成密度可變等離子體118。雖然臺面140的外側(cè)區(qū)域122和內(nèi)側(cè)區(qū)域120沒有被描繪為與密度可變等離子體118的外側(cè)部分117和內(nèi)側(cè)部分119對齊，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施方式中，內(nèi)側(cè)區(qū)域120和內(nèi)側(cè)部分119可以大體上對齊，而外側(cè)區(qū)域122和外側(cè)部分117可以大體上對齊。在圖1所描繪的實(shí)施方式中，外電極114的左手邊部分和右手邊部分通過導(dǎo)電臂113電氣連接。如圖1中所示，外電極114是與等離子體發(fā)生器124電氣連接的單一電極。然而，在包括多個(gè)外電極1 14的一些實(shí)施方式中，外電極114的第一組中的一或多個(gè)可以與外電極114的第二組中的一或多個(gè)電氣隔離，使得所述第一組和第二組可作為電氣獨(dú)立的外電極區(qū)域進(jìn)行控制，所述外電極區(qū)域中的一或多個(gè)可接收來自等離子體發(fā)生器124的功率。內(nèi)電極112被設(shè)置在臺面140中且通過形成臺面140的介電材料的層或者以任何其它合適的方式與外電極114隔開。在圖1所不的實(shí)施例中，內(nèi)電極112電氣接地(未圖示)。然而，在下面討論的一些實(shí)施方式中，內(nèi)電極112可被電氣連接到等離子體發(fā)生器124。如圖1中所示，內(nèi)電極112是設(shè)置在襯底186下方的單一電極。但是，在其它實(shí)施方式中，臺面140可包括多個(gè)內(nèi)電極112，第一組內(nèi)電極與第二組內(nèi)電極電氣隔離使得它們可作為電氣獨(dú)立的內(nèi)電極區(qū)域進(jìn)行控制。圖2和3示意性分別地示出了襯底架110的剖面立體頂視圖和襯底架110的立體底視圖。圖4示出了沿著圖2中所示的剖平面剖開的襯底架110的剖面?zhèn)纫晥D。如圖2中所示，臺面140包括被構(gòu)造來支撐襯底186的頂面202。臺面140包括從頂面202突出的多個(gè)凸起接觸點(diǎn)212，當(dāng)襯底被擱在襯底架110上時(shí)，凸起接觸點(diǎn)212接觸襯底186的背面，臺面140包括多個(gè)升降銷孔210，升降銷211 (在圖3中示出)可從升降銷孔210出來以提高和降低襯底186使得末端執(zhí)行器或槳狀物可在襯底轉(zhuǎn)移操作期間在頂面202和襯底186的背面之間通過。臺面140可具有任何合適的尺寸。在用于支撐300mm的硅晶片的一個(gè)實(shí)施例中，臺面140具有大約12. 75英寸的直徑。可選地，在一些實(shí)施方式中，比如在圖2所示的實(shí)施例中，臺面140可包括圍繞臺面140的全部或部分的凸起邊緣204，使得凸起邊緣204的內(nèi)唇206和頂面202限定晶片袋207 (wafer pocket)。在包括晶片袋207的一個(gè)實(shí)施例中，襯底186的邊緣和唇206之間的公差可以是大約1. 5mm，從凸起邊緣204的頂面到頂面202所測得的凸起邊緣204的高度可以是大約1. 27mm,晶片袋207的直徑可以是大約11. 9英寸。另外地 或替代地，在包括晶片袋207的一些實(shí)施方式中，一或多個(gè)間隙(未圖示)可被包括在凸起邊緣204中。在一實(shí)施例中，可圍繞凸起邊緣204設(shè)置四個(gè)對稱地間隔2英寸的間隙。頂面202由合適的介電材料制成以防止襯底186和包括在臺面140中的電極之間的直接的電氣連接。在一些實(shí)施例中，臺面140和頂面202可由諸如氮化鋁之類的在制造過程中可被壓緊和燒結(jié)的陶瓷材料制成。替代地，應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施方式中，頂面202、以及臺面140的各部分可由不同的介電材料(例如，具有相似的熱膨脹系數(shù)的材料)制成，所述不同的介電材料被適當(dāng)?shù)亟M合或結(jié)合在一起。臺面140由柱142支撐。在圖2和3所示的實(shí)施例中，臺面140和柱142是整體的基架件，但是應(yīng)當(dāng)知道的是，在一些實(shí)施方式中，臺面140和柱142可由分離件適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合形成基架件。柱142包括被配置來與直通線軸218 (feedthrough spool)和軸環(huán)216緊密嚙合的凸緣221。在軸環(huán)216的推動(dòng)下，墊圈222抵靠直通線軸218的互補(bǔ)嚙合面密封凸緣221，使得一旦被密封，柱142的內(nèi)部便可被維持在相較真空室102的真空環(huán)境而言相對較高的壓強(qiáng)(例如，環(huán)境壓強(qiáng))。多個(gè)螺栓223被提供來將直通線軸218固定到軸環(huán)216，但是應(yīng)當(dāng)知道的是，可以使用任何合適的連接件用于抵靠直通線軸218的互補(bǔ)嚙合面密封凸緣221卻不會(huì)背離本公開的范圍。直通線軸218被配置來在外部電源和內(nèi)電極總線230、外電極總線232以及包括在柱142內(nèi)的加熱器總線240之間提供電氣連接。圖2和4示出了在內(nèi)電極連接點(diǎn)231被電氣連接到內(nèi)電極總線230的內(nèi)電極112。圖3示出了被配置來在外電極連接點(diǎn)233電氣連接外電極114和外電極總線232的多個(gè)導(dǎo)電臂113，但是應(yīng)當(dāng)知道的是，在一些實(shí)施方式中，單一導(dǎo)電臂113可連接外電極連接點(diǎn)233和外電極114。外電極總線232和內(nèi)電極總線230終止于電極總線連接250，其可包括合適的介電材料252以將所述總線與直通線軸218電氣隔離。類似地，加熱器總線240可通過合適的介電材料(未圖示)與直通線軸218電氣隔離。如圖2和3中所示，直通線軸218包括被配置來將直通線軸218與真空室102的互補(bǔ)部分對準(zhǔn)的一或多個(gè)定位銷224。雖然在圖2和3中未示出，但是應(yīng)當(dāng)知道的是，在一些實(shí)施方式中，直通線軸218在被安裝到真空室102中時(shí)可被配置為抵靠真空室102密封。圖5示意性地示出了圖4的標(biāo)示部分“5”的特寫橫截面視圖。如圖5中所示，內(nèi)電極112被設(shè)置在稍低于頂面202的平面的平面中，以便介電材料層將內(nèi)電極與頂面隔開。在一實(shí)施例中，內(nèi)電極112可位于頂面202下方大約O. 05英寸處。圖5示出了外電極114被設(shè)置在臺面140的外側(cè)區(qū)域中且在稍低于內(nèi)電極112的平面的平面中，以便介電材料層將內(nèi)電極與外電極隔開。在一實(shí)施例中，外電極114可位于頂面202下方大約O. 10英寸處。此外，如圖4和5中所示，外電極114的內(nèi)徑大于內(nèi)電極112的最大直徑，使得在內(nèi)電極112和外電極114之間有水平間隙，以及上述垂直間隙。在一實(shí)施例中，外電極114的內(nèi)徑可超過內(nèi)電極112的最大直徑大約5_。上述水平間隙和垂直間隙可將內(nèi)電極112和外電極114隔開以避免所述電極之間的電弧，同時(shí)允許所述電極之間的預(yù)定量的耦合。這些間隙可基于各個(gè)電極的預(yù)定功率范圍和介電材料的介電擊穿值并其它考慮來配置。垂直間隙還可在內(nèi)電極112和導(dǎo)電臂113之間提供合適的間隔，但是應(yīng)當(dāng)知道的是，導(dǎo)電臂113的部分可被設(shè)置在相對于外電極114離內(nèi)電極112更深的地方。內(nèi)電極112、外電極114和導(dǎo)電臂113可用任意導(dǎo)電材料制造。導(dǎo)電材料的一個(gè)非限制性的實(shí)施例是鋁。進(jìn)一步地，內(nèi)電極112、外電極114和導(dǎo)電臂113可以任何合適的方式進(jìn)行制造。在一實(shí)施例中，它們可由在制造過程中嵌入臺面140的金屬網(wǎng)制成。在另一實(shí)施例中，它們可通過在臺面140的制造過程中光刻圖案化金屬膜來制造。如圖2-5中所示，內(nèi)電極112的所述實(shí)施方式包括單一的、大體上盤形的電極，而外電極114是單一的、大 體上環(huán)形的電極。更具體地，圖2-5中所示的實(shí)施例示出了內(nèi)電極的幾何中心與臺面表面的幾何中心以及與外電極的幾何中心是同中心的。但是，可以理解的是，任何合適的互補(bǔ)形狀的電極組可在不背離本公開的范圍的情況下被用于任何合適的裝置中。因此，可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，內(nèi)電極和外電極可被配置來提供密度可變等離子體區(qū)域118內(nèi)的等離子體密度的徑向控制和方位控制。例如，圖6-9示意性地分別示出了內(nèi)電極112和外電極114的各種互補(bǔ)形狀的電極組600、700、800和900。圖6中所示的電極組600描繪了內(nèi)電極112和外電極114 (類似于圖2-5中所示的)的一種構(gòu)造，這提供了對密度可變等離子體區(qū)域的徑向控制。徑向的等離子體密度的控制可以為在徑向方向上調(diào)整等離子體處理參數(shù)提供一種方法。舉例來說，等離子體密度的徑向控制可提供對凹形和環(huán)形等離子體的控制，這可以為生成凹形等離子體和環(huán)形等離子體提供一種途徑。因此，在一實(shí)施例中，通過在半導(dǎo)體襯底處理站100的具體實(shí)施例處進(jìn)行處理的過程中生成凹形等離子體，源自上游工具的襯底的一般在晶片襯底內(nèi)凸出的厚度不均勻性可被部分或全部抵消。在另一實(shí)施例中，在半導(dǎo)體襯底處理站100的具體實(shí)施例處進(jìn)行處理的襯底可被處理為先行抵消下游工具的已知的不均勻性圖案特征。此外，圖7的電極組700可針對星形互補(bǔ)電極組提供對等離子體密度的徑向控制。圖8的電極組800包括多個(gè)外電極114，而圖9的電極組900包括多個(gè)內(nèi)電極112和多個(gè)外電極114，二者中的任何一者均可提供密度可變等離子體區(qū)域118的徑向控制和方位控制。通過提供等離子體密度的方位控制和徑向控制，楔形等離子體可被生成，潛在地提供了一種途徑以在處理過程中生成楔形等離子體，這可被用來抵消與上游工具和/或下游工具相關(guān)聯(lián)的厚度不均勻性?？梢岳斫獾氖?，上述硬件可被用來生成跨越襯底的密度可變等離子體。圖10示出了闡釋通過在半導(dǎo)體襯底處理站中生成密度可變等離子體來處理半導(dǎo)體襯底的方法1000的實(shí)施方式的流程圖。然而，可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，方法1000中的各部分可以以不同的順序排列，可以被省略，或者可以進(jìn)行增補(bǔ)卻不會(huì)背離本公開的范圍。在1002，方法1000包括將襯底置于襯底架上。在1004，方法1000包括將等離子體氣體供應(yīng)給半導(dǎo)體襯底處理站。在1006，方法1000包括通過在1008將外電極耦合于內(nèi)電極和噴頭電極中的一者來生成密度可變等離子體。在一些實(shí)施方式中，可以通過從一或多個(gè)等離子體發(fā)生器分配功率給從外電極、內(nèi)電極和噴頭電極中選定的兩個(gè)電極同時(shí)第三電極電氣接地來實(shí)現(xiàn)外電極和第二電極的耦合。圖11示意性地示出了包括具有與內(nèi)電極112耦合的外電極114的襯底架110的處理站1100的實(shí)施方式。圖11中所示的示例處理站1100包括高頻等離子體發(fā)生器1102(high-frequency plasma generator)、低步頁等離子體發(fā)生器 1104(low-frequency plasmagenerator)和噴頭電極105。在一些實(shí)施方式中，高頻等離子體發(fā)生器1102可產(chǎn)生在30瓦特到5000瓦特之間的功率電平的2MHz到60MHz之間的頻率。進(jìn)一步地，在一些實(shí)施方式中，低頻等離子體發(fā)生器1104可產(chǎn)生IKHz到2MHz之間的頻率和30瓦特到5000瓦特之間的功率電平。雖然圖11示出了高頻等離子體發(fā)生器和低頻等離子體發(fā)生器二者，但是可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，可以只使用一種類型的等離子體發(fā)生器(例如，只有高頻等離子體發(fā)生器1102或者只有低頻等離子體發(fā)生器1104)卻不會(huì)背離本公開的范圍。在圖11所描繪的實(shí)施例中，高頻等離子體發(fā)生器1102電氣連接到被配置來匹配高頻等離子體發(fā)生器1102的阻抗的匹配電路1106和被配置來分配功率給供給內(nèi)電極和外電極的功率支路的分配電路1110。在圖11所示的實(shí)施例中，分配電路1110包括LC電路。低頻等離子體發(fā)生器1104電氣連接到被配置來提供匹配阻抗(在一些實(shí)施方式中，大約50歐姆)的低頻匹配電路1108，并電氣連接到分配電路1110?？蛇x的電纜1114 (例如，一些實(shí)施方式中的同軸電纜)被包括來將分配電路和/或匹配電路連接到各自的電極。在分支點(diǎn)1116，來自分配電路1110的功率在進(jìn)給功率給內(nèi)電極112的內(nèi)電極功率支路1118和進(jìn)給功率給外電極114的外電極功率支路1120之間分派。繼續(xù)參考 圖10，方法1000包括在1010，設(shè)置供應(yīng)功率給外電極和第二電極中的一者的電路的阻抗使得密度可變等離子體的外側(cè)部分的等離子體密度大于密度可變等離子體的內(nèi)側(cè)部分的等離子體密度。在圖11所示的實(shí)施方式中，等離子體發(fā)生器被電氣連接到內(nèi)電極112和外電極114，噴頭電極被電氣接地，使得當(dāng)功率被施加到內(nèi)電極112和外電極114時(shí),各自的電場互相稱合。稱合的度的控制由電氣連接于提供功率給外電極114的支路的電容控制器1112來提供。如圖11中所示，電容控制器1112提供對供應(yīng)給外電極114的功率的電容控制和調(diào)節(jié)。在一非限制性的實(shí)施例中，電容控制器1112可在大約40pF到大約600pF的范圍內(nèi)提供對電容的調(diào)節(jié)，但是可以理解的是，其它范圍也可能是恰當(dāng)?shù)?，具體取決于電極阻抗和供電能力。進(jìn)一步地，在圖11所示的實(shí)施例中，在電容控制器1112改變外電極功率支路1120的阻抗可以改變的外電極功率支路1120中的高頻等離子體功率的數(shù)量比低頻等離子體功率的數(shù)量更大。然而，可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，電容控制器1112可被配置來以任何合適的方式改變供應(yīng)給外電極功率支路1120的高頻和/或低頻等離子體功率。圖12示出了說明供應(yīng)功率給外電極和第二電極中的一者的電容控制電路的調(diào)節(jié)和分配給外電極(曲線1204)和內(nèi)電極(曲線1202)的功率的量之間的關(guān)系的圖形1200。在圖12所示的實(shí)施例中，電容控制器被任意地反復(fù)調(diào)節(jié)以演示電極之間的功率分派。因?yàn)樵搶?shí)施例中使用單個(gè)等離子體發(fā)生器，所以圖12示出了供應(yīng)給外電極的功率的增加導(dǎo)致供應(yīng)給內(nèi)電極的功率的相應(yīng)減少。但是，可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，兩或更多的等離子體發(fā)生器可被連接到不同電極使得對供應(yīng)給一個(gè)電極的功率的調(diào)節(jié)不會(huì)影響供應(yīng)給另一電極的功率(下面將更詳細(xì)地討論)。局部等離子體密度可用等離子體探針來測量，等離子體探針采取在給定電壓從等離子體中提取的離子電流的一定數(shù)量作為樣本。在一些等離子體中，較高的離子電流可以與較高的等離子體密度相關(guān)聯(lián)，而較低的離子電流可以與較低的等離子體密度相關(guān)聯(lián)。圖13和14分別示出了說明作為襯底半徑的函數(shù)的探針離子電流密度之間的示例關(guān)系的圖形1300和1400。在圖13和14所示的實(shí)施方式中，Omm被定義為襯底的中心，而150mm是300毫米襯底的邊緣。如圖13和14中所示，探針離子電流密度隨著供應(yīng)給外電極的功率從大約OW (如圖13中所示)增加到大約35-41W (如圖14中所示)以及隨著供應(yīng)給內(nèi)電極的功率從大約160-170W減少到大約111-115W而改變。如前所述，可以理解的是，探針離子電流密度可被用來估算等離子體密度；因此，圖13和14示出了增加給外電極的功率增加密度可變等離子體的外側(cè)部分中的等離子體密度。繼續(xù)參考圖10，在一些實(shí)施方式中，方法1000可包括在1012，設(shè)置處理站壓強(qiáng)使得密度可變等離子體的外側(cè)部分的等離子體密度大于密度可變等離子體的內(nèi)側(cè)部分的等離子體密度。在一些實(shí)施方式中，等離子體密度分布可作為處理站壓強(qiáng)的函數(shù)來變化。圖13和14也示出了增加處理站內(nèi)的壓強(qiáng)一從大約I托(曲線1302和1402)到大約2托(曲線1304和1404)到大約4托(曲線1306和1406)——對徑向電流分布的影響。從而，可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)處理站壓強(qiáng)和改變供應(yīng)給外電極和第二電極中的一者的功率可進(jìn)一步調(diào)節(jié)密度可變等離子體的外側(cè)部分中的密度可變等離子體的密度?？梢岳斫獾氖?，在一些實(shí)施方式中，其它處理站參數(shù)可被調(diào)節(jié)或控制以調(diào)節(jié)或維持密度可變等離子體內(nèi)的等離子體密度分布。這種處理站 參數(shù)的非限制性實(shí)施例包括工藝氣體成分(即，進(jìn)給給處理站的氣體混合物的成分，包括各種稀釋液、等離子體和活性氣體)、工藝氣體總流率、處理站溫度(例如，處理站中等離子體放電區(qū)域附近的各種表面的溫度)。繼續(xù)參考圖10，方法1000包括在1014，用密度可變等離子體處理襯底。例如，在一些實(shí)施方式中，處理襯底可包括使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)在襯底上沉積膜。在另一實(shí)施例中，在一些實(shí)施方式中，處理襯底可包括使用等離子體激活(plasma-activated)干法蝕刻技術(shù)在襯底上蝕刻膜。如上所述，提供密度可變等離子體可提供緩解具體工藝的不均勻性圖案的方法，包括針對處理站的那些方法和針對上下游處理工具那些方法。因此，在一些實(shí)施方式中，弓丨入襯底(incoming substrate)的襯底范圍內(nèi)的不均勻性輪廓在處理之后會(huì)相對較平坦。這可為后續(xù)的光刻步驟提供相對較平坦的襯底表面。從而，在一些實(shí)施方式中，方法1000可包括在1016，設(shè)置密度可變等離子體的形狀以抵消襯底范圍內(nèi)的不均勻性。另外地或替代地，在一些實(shí)施方式中，方法1000可包括在1018，設(shè)置密度可變等離子體的形狀為凸形、環(huán)形和楔形中的一者。例如，如果上游處理工具在襯底上生成凸形厚度輪廓，則后續(xù)的利用密度可變等離子體的PECVD處理可在襯底邊緣附近沉積額外的膜以抵消該凸形輪廓。這可導(dǎo)致在光刻軌道工具被旋涂于襯底上的光致抗蝕劑的相對更均勻的覆蓋和顯影以及在步進(jìn)操作上的更均勻的暴露。在1020，方法1000包括熄滅密度可變等離子體。如前所述，在一些等離子體工藝中，小顆粒電氣飄浮在等離子體中。熄滅等離子體就消除了這種顆粒的表面上的可導(dǎo)致顆粒落在襯底表面上的靜電力。因此，在一些實(shí)施方式中，方法1000包括在1022，熄滅密度可變等離子體使得密度可變等離子體的內(nèi)側(cè)部分中的密度可變等離子體先于密度可變等離子體的外側(cè)部分中的密度可變等離子體被熄滅。這可導(dǎo)致小顆粒隨著等離子體鞘從等離子體的內(nèi)側(cè)部分退卻而被帶走，潛在地避免了等離子體消失過程中襯底表面的引起缺陷的裝飾(decoration)。一旦等離子體被熄滅,方法1000可包括在1024,從襯底架移除襯底。可以理解的是，方法1000可結(jié)合任何合適的功率供應(yīng)配置和電極配置來使用，包括上述的配置，也包括下面將更詳細(xì)描述的各種其它實(shí)施方式。舉例來說，在一些實(shí)施方式中，與外電極電氣連接的功率支路的電容和/或阻抗可被調(diào)節(jié)來平衡外電極的阻抗和第二電極(即，內(nèi)電極或噴頭電極)的阻抗。這可提供各個(gè)功率支路之間的電流平衡和/或功率平衡，從而可提供比圖11所示的實(shí)施例更穩(wěn)定的等離子體。圖15示意性地示出了具有類似于圖11的處理站1100的電極配置的電極配置的示例處理站1500。然而，不同于圖11中的所示的實(shí)施例，處理站1500包括雙支路分配電路1510，其中每一個(gè)支路被配置來從分支點(diǎn)1116接收功率并將功率分配給內(nèi)電極功率支路1118和外電極功率支路1120。進(jìn)一步地，在圖15所示的實(shí)施例中，電容控制器1112被配置來改變供應(yīng)給外電極功率支路1120的高頻等離子體功率數(shù)量以及低頻等離子體功率數(shù)量二者。但是，可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，電容控制器1112可被配置來以任何合適的方式改變供應(yīng)給外電極功率支路1120的高頻和/或低頻等離子體功率。圖16示出了說明使用類似于圖15的處理站1500的處理站配置的實(shí)施方式在大約2托的壓強(qiáng)下的三個(gè)不同功率分配方案(參見圖16的表1610中所示的曲線1602、1604和1606)的徑向方向上的等離子體探針電流密度分布的圖形1600。如圖16中所示，給外電極供應(yīng)更多功率就在徑向剖面的外緣提供了更高的電流密度。在一些實(shí)施方式中，密度可變等離子體的外側(cè)部分的等離子體密度大于密度可變等離子體的內(nèi)側(cè)部分的等離子體密度的密度可變等離子體可利用如下配置來生成只要外電極與選自內(nèi)電極和噴頭電 極中的一者的第二電極耦合，噴頭電極便被發(fā)動(dòng)(power)且內(nèi)電極和外電極中的一者被電氣接地。作為一個(gè)實(shí)施例，圖17示意性地示出了處理站1700。在圖17所示的實(shí)施例中，噴頭電極105和外電極114被電氣耦合于高頻等離子體發(fā)生器1102和低頻等離子體發(fā)生器1104，而內(nèi)電極112被電氣接地。如圖17中所示，電容控制器1112被提供來調(diào)節(jié)外電極114和噴頭電極105之間的耦合。作為另一個(gè)實(shí)施例，圖18示意性地示出了處理站1800，其中高頻等離子體發(fā)生器1102和低頻等離子體發(fā)生器1104被電氣耦合于噴頭電極105和內(nèi)電極112，而外電極114被電氣接地。在圖18所示的實(shí)施例中，電容控制器1112被提供來調(diào)節(jié)內(nèi)電極112使得外電極114與內(nèi)電極112耦合。圖19示出了說明針對憑借由處理站1700所示的配置生成的密度可變等離子體(曲線1902)和憑借由處理站1800所示的配置生成的密度可變等離子體(曲線1904)的徑向電流密度分布的圖形1900。雖然每一種配置均可被調(diào)整來提供在等離子體的外側(cè)區(qū)域比在等離子體的內(nèi)側(cè)區(qū)域具有更大等離子體密度的密度可變等離子體，但是從圖19中所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)看來，可以知道的是，相對于間接發(fā)動(dòng)的外電極(比如圖18中所示的實(shí)施例)，直接發(fā)動(dòng)外電極(如圖17中所示的實(shí)施例)可在徑向分布的邊緣提供相對較高的電流密度。
雖然上述示例耦合配置均針對在兩或更多電極之間分割高頻等離子體功率和低頻等離子體功率二者，但可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，可以只有高頻等離子體功率和低頻等離子體功率中的一者被分割。例如，在同時(shí)使用兩個(gè)射頻源來生成等離子體的一些實(shí)施方式中，在外電極和第二電極之間可以只有高頻功率被分割，而低頻功率可以只被供應(yīng)給外電極和第二電極中的一者。這可以為密度可變等離子體的預(yù)定區(qū)域內(nèi)的等離子體能量和/或密度提供調(diào)諧能力。例如，在一些等離子體條件下，低頻RF源可被用來控制離子能量，而高頻RF源可被用來控制等離子體密度。因此，在一種方案中，低頻等離子體功率可被唯一地供應(yīng)給內(nèi)電極，而高頻等離子體能量可被供應(yīng)給內(nèi)電極和外電極二者。這可在等離子體的內(nèi)側(cè)區(qū)域中導(dǎo)致額外的離子轟擊，而在等離子體的外側(cè)區(qū)域中提供額外的等離子體密度。應(yīng)當(dāng)知道的是，上述示例方法是非限制性的。例如，在另一實(shí)施方式中，低頻功率可在外電極和內(nèi)電極之間被分割，而高頻等離子體功率被提供給外電極。雖然上述示例的功率供應(yīng)配置針對將等離子體功率從單個(gè)等離子體發(fā)生器供應(yīng)給兩個(gè)電極，但可以理解的是，一些實(shí)施方式可提供多個(gè)等離子體發(fā)生器。如前所述，多個(gè)等離子體發(fā)生器可提供對各種電極的大體上獨(dú)立的控制。例如，在一些實(shí)施方式中，處理站可包括兩或更多個(gè)等離子體發(fā)生器，每一個(gè)發(fā)生器被電氣連接到不同的電極。圖20示意性地示出了具有兩個(gè)高頻等離子體發(fā)生器1102和兩個(gè)低頻等離子體發(fā)生器1104的處理站2000。如圖20中所示，高頻等離子體發(fā)生器1102彼此鎖相，低頻等離子體發(fā)生器1104也彼此鎖相。進(jìn)一步地，同步匹配網(wǎng)絡(luò)電路2020被提供來提供快速的同步時(shí)間(在一非限制性實(shí)施例中，快于5毫秒)以及阻尼等離子體源之間的功率振蕩。另外地或替代地，在一些實(shí)施方式中，同步匹配網(wǎng)絡(luò)電路2020可包括頻率調(diào)諧電路，所述頻率調(diào)諧電路被配置來使第一對發(fā)生器(例如，高頻等離子體發(fā)生器1102A和低頻等離子體發(fā)生器1104A)與第二對發(fā)生器(例如，高頻等離子體發(fā)生器1102B和低頻等離子體發(fā)生器1104B)的固定阻抗匹配。

雖然上面的硬件描述涉及單個(gè)處理站，但可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，處理工具中可包括兩或更多個(gè)處理站。在一些這樣的實(shí)施方式中，各種工藝輸入(例如，工藝氣體、等離子體功率、加熱器功率，等等)的控制和/或提供可從共享源分配給包括在處理工具中的多個(gè)處理站。例如，在一些實(shí)施方式中，共享的等離子體發(fā)生器可將等離子體功率供應(yīng)給兩或更多個(gè)處理站。在另一實(shí)施例中，共享的氣體分配歧管可將工藝氣體供應(yīng)給兩或更多個(gè)處理站。圖21示出了具有入站加載鎖2102和出站加載鎖2104的多站處理工具2100的實(shí)施方式的示意圖。機(jī)械手2106在大氣壓強(qiáng)下被配置來將襯底從通過艙(pod) 2108加載的盒(cassette)經(jīng)由大氣端口 2110移動(dòng)到入站加載鎖2102中。入站加載鎖2102被耦合到真空源(未圖示)使得當(dāng)大氣端口 2110被關(guān)閉時(shí)，入站加載鎖2102可被抽空。入站加載鎖2102還包括與處理室2114連接的室傳輸端口 2116。因此，當(dāng)室傳輸端口 2116被打開時(shí)，另一機(jī)械手(未圖示)可將襯底從入站加載鎖2102移動(dòng)到第一處理站的基架以進(jìn)行處理。在一些實(shí)施方式中，入站加載鎖2102可被連接到被配置來將等離子體供應(yīng)給加載鎖的遠(yuǎn)程等離子體源(未圖示)。這可將遠(yuǎn)程等離子體處理提供給位于入站加載鎖2102中的襯底。另外地或替代地，在一些實(shí)施方式中，入站加載鎖2102可包括被配置來加熱襯底的加熱器(未圖示)。這可除去位于入站加載鎖2102中的襯底上所吸收的水分和氣體。雖然圖21中所描繪的實(shí)施方式包括加載鎖，但可以理解的是，在一些實(shí)施方式中，襯底可以直接進(jìn)入到處理站中。在圖21所示的實(shí)施方式中，所描繪的處理室2114包括四個(gè)處理站，編號從I到
4。在一些實(shí)施方式中，處理室2114可被配置為保持低壓環(huán)境使得襯底可在處理站之間進(jìn)行傳遞而無需經(jīng)歷真空中斷(vacuum break)和/或空氣暴露(air exposure)。圖21中所示的每一個(gè)處理站包括處理站襯底架(針對站1，在110示出)和工藝氣體輸送線入口。在一些實(shí)施方式中，一或多個(gè)處理站襯底架110可被加熱。在一些實(shí)施方式中，每一個(gè)處理站可具有不同用途或者多個(gè)用途。例如，處理站在PECVD或CVD模式之間、或者在各種蝕刻模式之間、或者在沉積和蝕刻模式之間可以是可切換的。另外地或替代地，在一些實(shí)施方式中，處理室2114可包括一或多對匹配的沉積和蝕刻處理站，使得膜可在相同的處理室中被沉積和蝕刻。在另一實(shí)施例中，處理站在用于兩或更多種膜類型的沉積工藝之間可以是可切換的，使得不同膜類型的堆層可在相同的處理室中被沉積。雖然所述處理室2114包括四個(gè)站，但可以理解的是，根據(jù)本公開的處理室可具有任何合適數(shù)量的站。例如，在一些實(shí)施方式中，處理室可具有五或更多個(gè)站，而在其它的實(shí)施方式中，處理室可具有三或更少的站。圖21還描繪了用于在處理室2114內(nèi)傳遞襯底的襯底搬運(yùn)系統(tǒng)2190。在一些實(shí)施方式中，襯底搬運(yùn)系統(tǒng)2190可被配置來在各種處理站之間和/或在處理站和加載鎖之間傳遞襯底?？梢岳斫獾氖?，可用采用任何合適的襯底搬運(yùn)系統(tǒng)。非限制性的實(shí)施例包括襯底傳送圓盤和襯底搬運(yùn)機(jī)械手。圖21還描繪了用于控制處理工具2100的工藝條件和硬件狀態(tài)的系統(tǒng)控制器2150的實(shí)施方式。例如，在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器2150可包括用于控制上述硬件(例如，包含空心陰極磁控管和平面磁控管的等離子體發(fā)生器、等離子體控制器和功率分配電路、襯底架加熱器控制器、質(zhì)量流量控制器、壓強(qiáng)控制設(shè)備，等等)的實(shí)施方式的指令以執(zhí)行上述方法的實(shí)施方式。系統(tǒng)控制器2150可包括一或更多內(nèi)存設(shè)備2156、一或更多海量存儲設(shè)備2154以及一或更多處理器2152。處理器2152可包括CPU或計(jì)算器、模擬輸入/輸出連接(connection)和/或數(shù)字輸入/輸出連接、步進(jìn)馬達(dá)控制器板，等等。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器2150可控制處理工具2100的所有的活動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制器2150執(zhí)行機(jī)器可讀的系統(tǒng)控制軟件2158，系統(tǒng)控制軟件2158被存儲在海量存儲設(shè)備2154或其它合適的機(jī)器可讀介質(zhì)中、被載入內(nèi)存設(shè)備2156中并在處理器2152上被執(zhí)行。系統(tǒng)控制軟件2158可包括用于控制由處理工具2100執(zhí)行的特定工藝的時(shí)序、氣體混合物、室壓強(qiáng)和/或站壓強(qiáng)、室溫和/或站溫、襯底溫度、目標(biāo)功率電平、RF功率電平、襯底基架、卡盤位置和/或基座(susceptor)位置、以及其它參數(shù)的指令。系統(tǒng)控制軟件2158可以以任何合適的方式被配置。例如，可以編寫各種處理工具部件的子程序或控制目標(biāo)以控制處理工具部件的操作從而執(zhí)行各種處理工具的工藝。系統(tǒng)控制軟件2158可以以任何合適的計(jì)算機(jī)可讀程序語言進(jìn)行編碼。在一些實(shí)施方式中 ，系統(tǒng)控制軟件2158可包括用于控制上述各種參數(shù)的輸入/輸出控制(IOC)排序指令。例如，密度可變等離子體的每一個(gè)階段可包括由系統(tǒng)控制器2150執(zhí)行的一或多個(gè)指令。用于為密度可變等離子體工藝階段設(shè)置工藝條件的指令可被包括在相應(yīng)的密度可變等離子體配方階段中。在一些實(shí)施方式中，密度可變等離子體PECVD配方階段可按順序排列，使得用于密度可變等離子體工藝階段的所有指令可在該工藝階段被同時(shí)執(zhí)行。在一些實(shí)施方式中，可以采用存儲在與系統(tǒng)控制器2150相關(guān)的海量存儲設(shè)備2154和/或內(nèi)存設(shè)備2156上的其它計(jì)算機(jī)軟件和/或程序。用于該目的的程序?qū)嵤├虺绦蚨伟ㄒr底定位程序、工藝氣體控制程序、壓強(qiáng)控制程序、加熱器控制程序和等離子體控制程序。襯底定位程序可包括用于用來將襯底加載到處理站襯底架110上以及控制襯底和處理工具2100的其它部件之間的間距的處理工具部件的程序代碼。工藝氣體控制程序可包括用于控制氣體成分和流率以及可選地用于在沉積之前使氣體流入一或多個(gè)處理站以穩(wěn)定處理站中的壓強(qiáng)的代碼。壓強(qiáng)控制程序可包括用于通過調(diào)節(jié)例如處理站的排氣系統(tǒng)中的節(jié)流閥、進(jìn)入處理站的氣流等來控制處理站中的壓強(qiáng)的代碼。加熱器控制程序可包括用于控制給用來加熱襯底的加熱單元的電流的代碼。替代地，加熱器控制程序可以控制給襯底的傳熱氣體(比如氦氣)的傳送。等離子體控制程序可包括用于設(shè)置應(yīng)用到一或多個(gè)處理站中的處理電極的RF功率電平的代碼。在一些實(shí)施方式中，可具有關(guān)聯(lián)于系統(tǒng)控制器2150的用戶界面。所述用戶界面可包括顯示屏、裝置和/或工藝條件的圖形軟件顯示、以及用戶輸入設(shè)備(比如，定點(diǎn)設(shè)備、鍵盤、觸摸屏、麥克風(fēng)，等等)。在一些實(shí)施方式中，由系統(tǒng)控制器2150調(diào)整的參數(shù)可涉及工藝條件。非限制性的實(shí)施例包括工藝氣體成分和 流率、溫度、壓強(qiáng)、等離子體條件(比如RF偏置功率電平)、壓強(qiáng)、溫度，等等。這些參數(shù)可以以可利用用戶界面輸入的配方的形式提供給用戶。用于監(jiān)控工藝的信號可從各種處理工具傳感器通過系統(tǒng)控制器2150的模擬和/或數(shù)字輸入連接來提供。用于控制工藝的信號可通過處理工具2100的模擬和數(shù)字輸出連接被輸出。可被監(jiān)控的處理工具傳感器的非限制性實(shí)施例包括質(zhì)量流量控制器、壓強(qiáng)傳感器(比如壓力計(jì))、熱電偶，等等。適當(dāng)程序化的反饋和控制算法可結(jié)合來自這些傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行使用以保持工藝條件。系統(tǒng)控制器2150可提供用于實(shí)施上述沉積工藝的程序指令。所述程序指令可控制各種工藝參數(shù)，比如DC功率電平、RF偏置功率電平、壓強(qiáng)、溫度，等等。所述指令可控制參數(shù)以按照本文所述的各種實(shí)施方式來操縱膜堆層(film stacks)的原位沉積。前述各種硬件和方法的實(shí)施方式可結(jié)合光刻圖案化工具或工藝被用于例如半導(dǎo)體器件、顯示器、LED、光伏板等的生產(chǎn)或制造。雖然不一定，但一般而言，這樣的工具/工藝會(huì)在通用制造設(shè)備中被聯(lián)合使用或管理。膜的光刻圖案化通常包括下述步驟中的一些或全部，每個(gè)步驟使用許多可能的工具(1)利用旋涂或噴涂工具將光致抗蝕劑施加到工件(即襯底)上；(2)利用熱板或爐子或其它合適的固化工具固化光致抗蝕劑；(3)利用諸如步進(jìn)式晶片曝光器之類的工具將光致抗蝕劑暴露于可見光或UV光或X光；(4)顯影該抗蝕劑以便利用諸如濕法清洗臺或噴射顯影器之類的工具選擇性地去除抗蝕劑從而將其圖案化；(5)利用干法或等離子體輔助蝕刻工具將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)印到底層膜或工件中；以及(6)利用諸如RF或微波等離子體抗蝕劑剝離器之類的工具移除該抗蝕劑。在一些實(shí)施方式中，可灰化硬掩模層(比如非晶碳層)和其它合適的硬掩模(比如抗反射層)可在施加光致抗蝕劑之前被沉積。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的配置和/或方法在本質(zhì)上是示例性的，且這些具體的實(shí)施方式或?qū)嵤├荒芤暈橄拗?，因?yàn)楸姸嗟淖兓强尚械?。本文所述的具體程序或方法可代表任意數(shù)量的處理策略中的一種或多種。就其本身而言，所述各種行動(dòng)可按所述順序、按其它順序、平行地、或者按照所省略的其它情況來執(zhí)行。同樣地，也可改變上述工藝的順序。 本公開的主題包括此處所公開的各種工藝、系統(tǒng)和配置、以及其它特征、功能、操作、和/或性質(zhì)的所有的具備新穎性和創(chuàng)造性的組合和子組合(subcombination),及其任意和所有的等同方式。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體襯底處理站，其包括 包括噴頭電極的噴頭； 包括臺面的襯底架，所述臺面包括被構(gòu)造來支撐襯底的臺面表面，所述襯底架被設(shè)置在所述噴頭的下方，且所述襯底架包括設(shè)置在所述襯底架的內(nèi)側(cè)區(qū)域中的內(nèi)電極和設(shè)置在所述襯底架的外側(cè)區(qū)域中的外電極； 等離子體發(fā)生器，其被配置來在位于所述噴頭和所述襯底架之間的等離子體區(qū)域中生成等離子體；以及 控制器，其包括存儲在存儲器中并能夠由處理器執(zhí)行以控制控制所述等離子體發(fā)生器、所述內(nèi)電極、所述外電極和所述噴頭電極從而通過使所述外電極耦合于從所述內(nèi)電極和所述噴頭電極中的一者選定的第二電極來實(shí)現(xiàn)所述等離子體區(qū)域的外側(cè)部分中的等離子體密度大于所述等離子體區(qū)域的內(nèi)側(cè)部分中的等離子體密度的指令。
2.如權(quán)利要求1所述的處理站，其中所述內(nèi)電極的幾何中心與所述臺面表面的幾何中心以及與所述外電極的幾何中心是同中心的。
3.如權(quán)利要求1所述的處理站，其中由所述等離子體發(fā)生器供給的高頻功率在所述外電極和所述第二電極之間進(jìn)行分派，且其中由所述等離子體發(fā)生器供給的低頻功率只被供應(yīng)給所述外電極和所述第二電極中的一者。
4.如權(quán)利要求1所述的處理站，其中所述控制器被配置來改變電氣連接到所述外電極的功率支路的阻抗以影響所述外電極和所述第二電極之間的功率平衡。
5.如權(quán)利要求1所述的處理站，其中所述等離子體發(fā)生器是第一等離子體發(fā)生器，且進(jìn)一步包括與所述外電極和所述第二電極電氣通信的第二等離子體發(fā)生器，所述控制器被配置來控制所述外電極與所述第一等離子體發(fā)生器以及所述第二電極與所述第二等離子體發(fā)生器，所述第一等離子體發(fā)生器和所述第二等離子體發(fā)生器彼此鎖相。
6.如權(quán)利要求5所述的處理站，其進(jìn)一步包括被配置來匹配所述第一等離子體發(fā)生器和所述第二等離子體發(fā)生器各自的阻抗以阻尼所述外電極和所述第二電極之間的功率振蕩的同步匹配網(wǎng)絡(luò)電路。
7.如權(quán)利要求1所述的處理站，其進(jìn)一步包括被配置來將功率分派給與所述外電極電氣連接的第一功率支路以及與所述第二電極電氣連接的第二功率支路的雙支路分配電路。
8.一種用于半導(dǎo)體襯底處理站的襯底架，其包括 包括介電材料的臺面，所述臺面具有被構(gòu)造來支撐襯底的頂面； 設(shè)置在所述頂面下方第一平面中的內(nèi)電極；以及 設(shè)置在所述頂面下方第二平面中的外電極； 其中介電材料的第一層將所述內(nèi)電極和所述外電極隔開，且其中介電材料的第二層將所述內(nèi)電極與所述外電極二者都和所述頂面隔開。
9.如權(quán)利要求8所述的襯底架，其中所述內(nèi)電極的幾何中心與所述臺面的幾何中心以及與所述外電極的幾何中心是同中心的。
10.如權(quán)利要求9所述的襯底架，其中所述外電極是大體上環(huán)形的，其中所述內(nèi)電極是大體上盤形的，且其中所述外電極的內(nèi)徑大于所述內(nèi)電極的最大直徑。
11.如權(quán)利要求9所述的襯底架，其中所述內(nèi)電極具有小于所述襯底的最大尺寸的最大尺寸。
12.如權(quán)利要求8所述的襯底架，其中所述第二平面被設(shè)置在所述第一平面下方，且其中所述外電極通過導(dǎo)電臂電氣連接到外電極功率總線，所述導(dǎo)電臂通過介電材料與所述內(nèi)電極隔開。
13.如權(quán)利要求8所述的襯底架，其中所述介電材料包括氮化鋁，且其中所述外電極和所述內(nèi)電極各自包括鋁。
14.如權(quán)利要求8所述的襯底架，所述外電極是多個(gè)外電極中的一個(gè)，所述多個(gè)外電極中的一或多個(gè)與所述多個(gè)外電極中的其它外電極電氣隔離。
15.如權(quán)利要求8所述的襯底架，其中所述外電極和所述內(nèi)電極中的一或多者包括金屬網(wǎng)和光刻圖案化金屬膜中的一或多者，且所述介電材料包括壓緊的陶瓷。
16.如權(quán)利要求8所述的襯底架，其進(jìn)一步包括被連接到所述臺面的下面的柱，所述柱包括凸緣，所述凸緣被構(gòu)造來將所述襯底架密封地保留在真空環(huán)境中使得所述柱的內(nèi)部能夠維持高于所述真空環(huán)境的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)。
17.—種通過在半導(dǎo)體襯底處理站中生成密度可變等離子體來處理半導(dǎo)體襯底的方法，所述半導(dǎo)體襯底處理站包括用于將等離子體氣體分配給密度可變等離子體的噴頭、用于生成所述密度可變等離子體的等離子體發(fā)生器以及用于相對于所述噴頭支撐襯底以便將所述襯底暴露于所述密度可變等離子體的襯底架，所述方法包括 將等離子體氣體供應(yīng)給所述半導(dǎo)體襯底處理站； 通過以下步驟生成所述密度可變等離子體 使外電極I禹合于從內(nèi)電極和噴頭電極中的一者選定的第二電極，以及 設(shè)置將功率從所述等離子體發(fā)生器供應(yīng)給所述外電極和所述第二電極中的一者使得等離子體區(qū)域的外側(cè)部分的等離子體密度大于所述等離子體區(qū)域的內(nèi)側(cè)部分的等離子體密度的電路的阻抗；以及 用所述密度可變等離子體處理所述襯底。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括在處理所述襯底之后，通過調(diào)節(jié)由所述等離子體發(fā)生器供給的功率來熄滅所述密度可變等離子體，使得所述等離子體區(qū)域的所述內(nèi)側(cè)部分中的所述密度可變等離子體先于所述等離子體區(qū)域的所述外側(cè)部分中的所述密度可變等離子體被熄滅。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中用所述密度可變等離子體處理所述襯底包括設(shè)置所述電路的電容以設(shè)定所述密度可變等離子體的形狀從而在所述襯底的處理過程中實(shí)現(xiàn)對所述半導(dǎo)體襯底的襯底范圍內(nèi)的不均勻性輪廓的抵消，所述襯底范圍內(nèi)的不均勻性輪廓在半導(dǎo)體襯底處理工具處處理之前由所述半導(dǎo)體襯底呈現(xiàn)。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步包括 將光致抗蝕劑施加到所述襯底； 將所述光致抗蝕劑暴露于光中； 用圖案圖案化所述抗蝕劑并將所述圖案從所述抗蝕劑轉(zhuǎn)印到所述襯底；以及 從所述襯底選擇性地去除所述光致抗蝕劑。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于生成密度可變等離子體的方法和硬件。例如，在一實(shí)施方式中，處理站包括噴頭和襯底架，所述噴頭包括噴頭電極，所述襯底架包括被構(gòu)造來支撐襯底的臺面，其中所述襯底架被設(shè)置在所述噴頭的下方。所述襯底架包括設(shè)置在所述襯底架的內(nèi)側(cè)區(qū)域中的內(nèi)電極和設(shè)置在所述襯底架的外側(cè)區(qū)域中的外電極。所述處理站進(jìn)一步包括被配置來在位于所述噴頭和所述襯底架之間的等離子體區(qū)域中生成等離子體的等離子體發(fā)生器，以及被配置來控制所述等離子體發(fā)生器、所述內(nèi)電極、所述外電極和所述噴頭電極以實(shí)現(xiàn)所述等離子體區(qū)域的外側(cè)部分中的等離子體密度大于所述等離子體區(qū)域的內(nèi)側(cè)部分中的等離子體密度的控制器。
文檔編號H01L21/3065GK103069550SQ201180041077
公開日2013年4月24日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者凱文·詹寧斯, 穆罕默德·薩布里, 愛德華·奧古斯提尼亞克, 蘇尼爾·卡普爾, 道格拉斯·凱爾 申請人:諾發(fā)系統(tǒng)公司