[发明专利]使用电不对称效应控制等离子体处理空间的系统和方法

说明书

本发明涉及使用电不对称效应控制等离子体处理空间的系统和方法。公开了用于在晶片上启用等离子体的膜沉积的系统和方法，其中使用多个频率的射频信号产生等离子体并且其中控制在多个频率的射频信号之间的相位角关系。在该系统中，提供了基座以支撑晶片。等离子体产生区域形成在所述基座上方。电极邻近所述等离子体产生区域设置，以使得射频信号能传输到所述等离子体产生区域中。射频电源向所述电极提供不同频率的多个射频信号。所述不同频率中的最低频率是基本频率，并且所述不同频率中的大于所述基本频率的每个频率是所述基本频率的偶次谐波。所述射频电源对所述多个射频信号中的每一个之间的相位角关系提供可变控制。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造。

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，使得工艺气体被激发并转变成期望的等离子体来产生等离子体。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、等离子体产生区域内的压强、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的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，在没有不利影响等离子体处理的执行的情况下，减轻和/或控制等离子体处理中等离子体团的形成是有意义的。正是在这种背景下产生了本发明。

发明内容

在一示例性实施方式中，公开了一种用于执行等离子体处理以在晶片上沉积膜的方法。所述方法包括将所述晶片定位在基座的暴露于等离子体产生区域的顶表面上。所述方法还包括向所述等离子体产生区域提供工艺气体组合物。所述工艺气体组合物包括氧气和至少一种轰击气体。所述方法还包括产生至少两种不同频率的射频信号，其中所述至少两种不同频率中的最低频率是基本频率，并且其中具有大于所述基本频率的频率的每个射频信号与所述基本频率的射频信号处于偶次谐波关系，并且其中具有大于所述基本频率的频率的每个射频信号与所述基本频率的所述射频信号处于固定的相位关系。所述方法还包括将所产生的所述射频信号提供给电极以传输到所述等离子体产生区域内，使得所述射频信号在所述等离子体产生区域内将所述工艺气体组合物转变成等离子体，其中所述等离子体导致所述膜在所述晶片上沉积。所述方法还包括调整所述至少两种不同频率中的每一种的射频信号之间的相位角关系，以控制沉积在所述晶片上的所述膜的参数。