[发明专利]对径向蚀刻均匀度的主动控制

说明书

描述了主动控制径向蚀刻均匀度的系统和方法。所述方法包含产生具有基频的射频(RF)信号以及产生具有谐波频率的另一RF信号。控制该另一RF信号的谐波频率、或相位、或参数水平、或其组合以控制等离子体室内的RF等离子体鞘的谐波，从而实现径向蚀刻均匀度。

技术领域

本公开涉及主动控制径向蚀刻均匀度的系统和方法。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

等离子体工具总体上包括射频(RF)产生器、阻抗匹配电路和等离子体室。RF产生器产生RF信号，该RF信号被提供给阻抗匹配电路。阻抗匹配电路接收RF信号以输出被提供给等离子体室的射频信号。通过将射频信号与处理气体一起提供时产生的等离子体，在等离子体室内对晶片进行处理。例如，根据射频信号在等离子体室内蚀刻晶片。当蚀刻晶片时，存在蚀刻晶片的非均匀度。

本公开的实施方案就是在该背景下产生的。

发明内容

本公开的实施方案提供了用于主动控制径向蚀刻均匀度的系统、设备、方法和计算机程序。应理解，本发明的实施方案可以各种方式实现，例如以处理、设备、系统、装置、或计算机可读介质上的方法实现。下面将说明一些实施方案。

径向蚀刻均匀度发生在等离子体蚀刻设备中，如平行板电容耦合等离子体设备中。局部的中央、半径中点、边缘或极边缘的等离子体不均匀性会在晶片表面各处产生蚀刻率不均匀性。蚀刻率不均匀性的实例包含中央峰值不均匀性、W形不均匀性、以及M形不均匀性。在各种射频(RF)驱动频率、各种处理间隙以及各种气体压力下都观察到蚀刻率不均匀性。因其本质，在等离子体蚀刻设备内产生的等离子体会产生RF驱动频率的多个谐波。某些较高阶次的谐波会在等离子体中产生驻波，导致晶片表面各处的蚀刻率不均匀性。由于驻波，难以通过调整处理参数如等离子体蚀刻设备的卡盘与上电极之间的处理间隙、RF功率比、气体中央重量输送以及等离子体蚀刻设备内的压力来增加径向蚀刻均匀度。

在一些实施方案中，本文所述的系统和方法通过控制谐波提供径向等离子体均匀度的主动控制。为了提供主动控制，除了主高频RF源之外，在RF产生器内提供额外的RF电源。额外的RF电源提供相位可调整或相位相对于基频锁定的高RF谐波功率信号。高RF谐波功率信号的功率大小、频率和相位被最优化以减少在晶片表面处的等离子体中的驻波效应，从而增加径向蚀刻均匀度。

在多种实施方案中，主高频RF源将基础驱动频率以及与基础驱动频率相关的相位供给至额外的RF源。额外的RF源产生具有可针对与基础驱动频率相关的相位调整的相位的在两倍基础驱动频率处的RF功率、在三倍基础驱动频率处的RF功率、在四倍基础驱动频率处的RF功率等。通过控制额外RF源的相位与控制额外RF源的功率电平，可控制等离子体内的电磁波的形状、等离子体的等离子体鞘的径向形状以及晶片表面处的径向等离子体密度，以调整晶片表面各处的蚀刻率均匀度，从而增加径向蚀刻均匀度。

在若干实施方案中，描述了一种用于控制径向蚀刻均匀度的方法。所述方法包含：产生具有基频与第一相位的第一射频(RF)信号。所述方法还包含：分别基于所述基频与所述第一相位产生具有(n-1)次谐波频率与第二相位的第二RF信号。应注意n为大于2的整数。所述方法还包含：分别基于所述基频与所述第一相位产生具有n次谐波频率与第三相位的第三RF信号。所述方法还包含：通过RF匹配装置接收所述第一、所述第二、以及所述第三RF信号。所述方法还包含：通过所述RF匹配装置将经修改的RF信号输出至等离子体室的电极以在蚀刻操作期间控制在衬底的表面各处的所述径向蚀刻均匀度。