[发明专利]通过电测量检测等离子体不稳定性的系统和方法

说明书

本发明涉及通过电测量检测等离子体不稳定性的系统和方法。晶片放置在电极下方的晶片支撑装置上，使得在晶片和电极之间存在等离子体产生区域。向电极供应射频功率以在等离子体处理操作的多个连续的等离子体处理循环期间在等离子体产生区域内产生等离子体。连接到电极的至少一个电传感器在多个连续的等离子体处理循环中的每一个期间测量电极上的射频参数。针对多个连续的等离子体处理循环中的每一个确定在电极上测得的射频参数的值。确定在多个连续的等离子体处理循环期间在电极上测得的射频参数的值中是否存在任何指示性趋势或变化，其中指示性趋势或变化指示在等离子体处理操作期间等离子体不稳定性的形成。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造，并且更具体地涉及通过电测量检测等离子体不稳定性的系统和方法。

背景技术

许多现代半导体芯片制造工艺包括产生等离子体，来自等离子体的离子和/或自由基成分用于直接或间接影响暴露于等离子体的晶片表面上的变化。例如，各种基于等离子体的工艺可用于从晶片表面蚀刻材料，将材料沉积到晶片表面上，或修改已存在于晶片表面上的材料。通常通过向受控环境中的工艺气体施加射频（RF）功率来产生等离子体，使得工艺气体被激发并转变成期望的等离子体。等离子体的特性受许多工艺参数影响，所述工艺参数包括但不限于工艺气体的材料组成、工艺气体的流速、等离子体产生区域和周围结构的几何特征、工艺气体和周围材料的温度、施加的RF功率的频率和幅值、以及施加的将等离子体的带电成分朝向晶片吸引的偏置等。

然而，在一些等离子体工艺中，上述工艺参数可能不能提供对所有等离子体特性和行为的充分控制。具体地，在一些等离子体工艺中，在等离子体内可能发生称为“等离子体团（plasmoid）”的不稳定性，其中所述等离子体团的特征在于由较大体积的正常密度等离子体包围小区域的较大密度等离子体。等离子体团的形成可导致晶片上的处理结果的不均匀性。因此，检测等离子体团的形成是有意义的，以便实现减轻和/或校正作用。正是在这种背景下产生了本发明。

发明内容

在示例性实施方式中，公开了一种用于对晶片进行等离子体处理的方法。所述方法包括将晶片放置在晶片支撑装置上。所述晶片支撑装置位于电极下方，使得在所述晶片和所述电极之间存在等离子体产生区域。所述方法还包括向所述电极供应射频功率，以在等离子体处理操作的多个连续的等离子体处理循环期间在所述等离子体产生区域内产生等离子体。所述方法还包括操作连接到所述电极的至少一个电传感器，以在所述多个连续的等离子体处理循环中的每一个期间测量所述电极上的射频参数。所述方法还包括确定针对所述多个连续的等离子体处理循环中的每一个在所述电极上测得的所述射频参数的值。所述方法还包括确定在所述多个连续的等离子体处理循环期间在所述电极上测得的所述射频参数的所述值中是否存在指示性趋势或变化，其中所述指示性趋势或变化指示在所述等离子体处理操作期间等离子体不稳定性的形成。

在示例性实施方式中，公开了一种用于对晶片进行等离子体处理的系统。所述系统包括被配置为在等离子体处理操作期间支撑晶片的晶片支撑装置。所述系统还包括电极，所述电极位于所述晶片支撑装置上方以便在所述电极和所述晶片支撑装置之间形成等离子体产生区域。所述系统还包括被连接以向所述电极传送射频功率的射频电源。该系统还包括至少一个电传感器，所述至少一个电传感器连接到所述电极并且被配置为测量所述电极上的射频电压、所述电极上的射频电流、所述电极上的射频信号频率、所述电极上的射频信号频率、所述电极上的射频阻抗、所述电极上的射频相位角以及所述电极上的射频功率中的一个或多个。所述系统还包括电信号处理单元，所述电信号处理单元被连接以在所述等离子体处理操作期间从所述至少一个电传感器接收测量数据。所述电信号处理单元被配置为基于从所述至少一个电传感器接收到的所述测量数据来确定所述电极上存在的一个或多个射频参数的值。所述一个或多个射频参数包括射频电压、射频电流、射频信号频率、射频阻抗、射频相位角和射频功率。所述电信号处理单元还被配置为确定在所述射频参数中的一个或多个中是否存在指示性趋势或变化，其中所述指示性趋势或变化指示在所述等离子体处理操作期间等离子体不稳定性的形成。

具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：