[发明专利]使用磁性元件的蚀刻和等离子体均匀性控制

说明书

提出了用于使用磁场控制蚀刻速率和等离子体均匀性的方法、系统、设备和计算机程序。一种半导体衬底处理设备包括真空室，该真空室包括用于使用电容耦合等离子体(CCP)处理衬底的处理区。该设备进一步包括磁场传感器，其被配置为检测表示与真空室相关联的残余磁场的信号。至少一个磁场源被配置为生成通过真空室的处理区的一个或多个补充磁场。磁场控制器被耦合到磁场传感器和至少一个磁场源。磁场控制器被配置为调整一个或多个补充磁场的至少一个特性，从而使一个或多个补充磁场将残余磁场减小到预定值。

优先权要求

本申请要求于2020年1月30日提交的美国专利申请序列号62/968,044的优先权权益，该美国专利申请通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本文公开的主题总体上涉及用于使用在半导体制造中使用的电容耦合等离子体(CCP)中的磁场来控制蚀刻速率和等离子体均匀性的方法、系统和机器可读存储介质。

背景技术

半导体衬底处理设备用于通过包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、脉冲沉积层(PDL)、等离子体增强脉冲沉积层(PEPDL)和抗蚀剂去除的技术来处理半导体衬底。一种类型的半导体衬底处理设备是使用CCP的等离子体处理设备，其包括含有上电极和下电极的真空室，其中在电极之间施加射频(RF)功率以将处理气体激发成等离子体以在反应室中处理半导体衬底。

在半导体衬底处理设备中，例如用于制造衬底的基于CCP的真空室，在衬底中心处的蚀刻均匀性和离子倾斜受到已显示出对弱磁场的敏感性的等离子体密度均匀性的影响。例如，基于CCP的真空室中的等离子体密度均匀性可以受到与磁化室组件相关联的磁场(其可与5-10高斯的磁场强度相关联)以及包括地球磁场(其可具有0.25–0.65高斯的磁场强度)或其他环境磁场(其可具有0.4–0.5高斯的磁场强度)在内的其他外部磁场的影响。

目前，控制等离子体均匀性，特别是在衬底中心处的等离子体均匀性，是一个挑战。改变室内接地电极的尺寸、气体和化学物质流或传输的射频(RF)的频率含量是用于控制均匀性的主要因素。然而，处理室组件的磁化以及暴露于外部磁场影响等离子体密度均匀性，并且在制造位置内的室与室之间以及在不同制造位置处的室之间变化很大。本公开尤其寻求解决与用于等离子体密度均匀性的常规技术相关联的缺点。

本文提供的背景描述是为了概括地呈现本公开的上下文。应当注意，呈现本节中描述的信息是为了向本领域技术人员提供以下公开主题的一些背景，并且不应被视为承认的现有技术。更具体地，本背景部分中描述的本发明人的工作，以及在申请时可能另外不符合现有技术条件的描述方面，既不明确也不暗示承认为对抗本公开的现有技术。

发明内容

提出了用于使用在半导体制造中使用的CCP中使用磁场来控制蚀刻速率和等离子体均匀性的方法、系统和计算机程序。一个一般方面包括一种半导体衬底处理设备。该设备包括带有用于使用电容耦合等离子体(CCP)处理衬底的处理区的真空室。该设备进一步包括磁场传感器，其被配置为检测表示与真空室相关联的残余磁场的信号。磁场传感器可以在真空室内或真空室的外部(例如，在围绕真空室的屏蔽内或在这种屏蔽外)。残余磁场可以是在真空室内部或真空室外部(例如，在围绕真空室的屏蔽结构内或在该屏蔽结构外部)检测到的场。该设备进一步包括至少一个磁场源，其被配置为生成通过真空室的处理区的一个或多个补充磁场。该设备进一步包括耦合到磁场传感器和至少一个磁场源的磁场控制器。磁场控制器被配置为调整一个或多个补充磁场的至少一个特性，使一个或多个补充磁场将残余磁场减小到预定值。