使反应器中压强脉冲与射频调节协调的系统、方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了使反应器中压强脉冲与射频调节协调的系统、方法及设备。具体而言，一种等离子体处理系统和方法包括处理室及包括在其中的等离子体处理体积。所述等离子体处理体积比所述处理室的体积小。所述等离子体处理体积由顶电极、与所述顶电极的表面相对的衬底支撑表面以及包括至少一个出口的等离子体约束结构限定。传导控制结构能活动地设置成靠近所述至少一个出口并且能控制流过所述至少一个出口的流出流在第一流率与第二流率之间，其中所述传导控制结构控制所述出口流率，并且至少一个射频源和至少一个工艺气体流率在等离子体处理期间与所述控制器所设置的选定的处理状态对应地进行调节。
【专利说明】使反应器中压强脉冲与射频调节协调的系统、方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及等离子体蚀刻处理，并且更具体地讲，涉及用于控制等离子体蚀刻处理的方法和系统。
【背景技术】
[0002]半导体装置的尺寸被压缩到越来越小以允许每个晶片具有更多的器件，从而具有更高的性能。随着半导体装置的尺寸变小，在以高产率形成更小、更密集封装的器件所需的处理技术上出现了新的挑战。这些处理要求需要精确控制等离子体化学成分(自由基、中性物质和离子)以满足模具以及半导体晶片蚀刻要求。
[0003]图1是典型的窄间隙等离子体处理室100的简化示意图的侧视图。工艺气体102注入通过等离子体处理室100的顶部108的大致中心位置104。工艺气体102注入到限定在待处理的半导体晶片101上方的等离子体处理体积110中。半导体晶片101被支撑在晶片支架106上。
[0004]工艺气体102在大致径向方向112上穿过等离子体处理体积110朝着在等离子体处理体积外围的等离子体约束结构114流动。在外围114通过外围出口 116抽出工艺气体102和等离子体处理副产物到一个或多个真空泵118。
[0005]典型的等离子体处理以固定的工艺气体102的压强和流量进行。固定的工艺气体102的压强和流量通常产生径向压强分布。举例来说，在等离子体处理体积110的每个对应部分120、122、124、126的压强P1、P2和P3会由于对流和其他原因而发生变化。
[0006]需要一种系统、方法和装置，用于动态改变并控制工艺气体的外围传导性以便在等离子体处理体积110中引起压强的快速变化。
【发明内容】
[0007]广义上讲，本发明通过提供用于动态改变并控制工艺气体的外围传导以便在等离子体处理体积中引起压强的快速变化的一种系统、方法和装置来满足这些需求。应当理解，本发明可以用多种方式实施，包括用方法、设备、系统、计算机可读介质或装置。以下描述本发明的若干创造性实施方式。
[0008]一个实施方式提供了包括处理室及包括在处理室中的等离子体处理体积的一种等离子体处理系统和方法。所述等离子体处理体积比所述处理室的体积小。所述等离子体处理体积由顶电极、与所述顶电极的表面相对的衬底支撑表面以及包括至少一个出口的等离子体约束结构限定。传导控制结构能活动地设置成靠近所述至少一个出口并且能控制流过所述至少一个出口的出口流在第一流率与第二流率之间，其中在等离子体处理期间，对应于所述控制器所设置的选定的处理状态，所述传导控制结构控制所述出口流率，并且对至少一个射频源进行调节和对至少一个工艺气体流率进行调节。
[0009]另一个实施方式提供了一种对室的等离子体处理体积中的压强进行原位调节的方法，所述等离子体处理体积限定在顶电极的表面、衬底支架的支撑表面与等离子体约束结构所限定的外区之间。所述等离子体约束结构包括至少一个出口。所述方法包括:注入至少一种处理气体到所述等离子体处理体积中；在所述等离子体处理体积内形成等离子体；并且于在所述等离子体处理体积中形成所述等离子体的时间段期间调节压强并且调节施加在所述等离子体处理体积上的压强和射频信号。所述调节所述压强受到以下各项的至少一种的控制:从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第一出口流，所述第一出口流流过从所述至少一个出口出来的受到限制的流动通路，或者从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第二出口流，所述第二出口流大于所述第一出口流，其中相比于所述第一出口流，所述第二出口流流过受到较少限制的从所述至少一个出口出来的流动通路。
[0010]又另一个实施方式提供了一种室，包括:衬底支架；顶电极；设置成包围所述衬底支架的约束结构，使得等离子体处理体积被限定在所述衬底支架、所述顶电极与所述约束结构之间。至少一个射频源与所述衬底支架和所述顶电极的至少一个连接上。所述约束结构包括包围所述衬底支架的多个出口。传导控制结构设置在所述等离子体处理体积之外并且靠近所述多个出口，所述传导控制结构具有定位致动器，所述定位致动器提供所述传导控制结构在第一位置与第二位置之间的运动，所述第一位置使所述传导控制结构放置成紧邻所述多个出口并且所述第二位置使所述传导控制结构放置在远离所述多个出口的位置。至少一个射频源可以进行调节以对应于所述传导控制结构的第一位置和第二位置。流入所述等离子体处理体积的气流也可以进行调节以对应于所述传导控制结构的第一位置和第二位置。
[0011]更具体而言，在一个方面，本发明提供了一种等离子体处理系统，其包括:
处理室；
与所述处理室连接上的至少一种气源；
连接到所述处理室和所述至少一种气源上的控制器；
所述处理室包括:
设置在所述处理室的顶部内的顶电极；
设置成与所述顶电极相对的衬底支架；
具有比所述处理室的体积小的体积的等离子体处理体积，所述等离子体处理体积由以下各项限定:
所述顶电极的表面；
衬底支架的与所述顶电极的所述表面相对的支撑面；以及
由等离子体约束结构限定的外周，所述等离子体约束结构包括至少一个出口 ；
与所述衬底支架或所述顶电极中的至少一个连接上的至少一个射频源；以及能活动地设置成靠近所述至少一个出口的传导控制结构，其中所述传导控制结构当设置在第一位置时限制流过所述至少一个出口的出口流为第一流率，并且其中所述传导控制结构当设置在第二位置时增大流过所述至少一个出口的出口流到第二流率，其中所述传导控制结构在等离子体处理期间与所述控制器所设置的选定的处理状态对应地在所述第一位置与所述第二位置之间移动，并且其中在所述等离子体处理期间与所述控制器所设置的所述选定的处理状态对应地调节所述至少一个射频源
[0012]在一个方面，所述至少一个射频源的所述调节可以与所述选定的处理状态基本上同相。
[0013]在一个方面，所述至少一个射频源的所述调节可以与所述选定的处理状态的相位基本上相差180度。
[0014]在一个方面，所述至少一个射频源的所述调节可以滞后于所述选定的处理状态。
[0015]在一个方面，所述至少一个射频源的所述调节领先于所述选定的处理状态。
[0016]在一个方面，所述至少一个射频源可以包括具有约27MHz的输出的高频射频源。
[0017]在一个方面，所述至少一个射频源可以包括具有约60MHz的输出的高频射频源。
[0018]在一个方面，所述至少一个射频源可以包括具有大于约27MHz的输出的高频射频源以及具有约2MHz的输出的低频射频源。
[0019]在一个方面，所述控制器可以使流入所述处理体积的所述至少一种气源的流入速率与所述传导控制结构的运动以及所述至少一个射频源的调节协调。
[0020]在一个方面，所述等离子体约束结构中的所述至少一个出口可以形成在所述等离子体约束结构的大致水平的部分中。
[0021]在一个方面，所述等离子体约束结构中的所述至少一个出口可以形成在所述等离子体约束结构的大致垂直的部分中。
[0022]在一个方面，本发明提供了一种对室的等离子体处理体积中的压强进行原位调节的方法，所述等离子体处理体积限定在顶电极的表面、衬底支架的支撑表面与等离子体约束结构所限定的外区之间，所述等离子体约束结构包括至少一个出口，所述方法包括:注入至少一种处理气体到所述等离子体处理体积中；在所述等离子体处理体积内形成等离子体；并且于在所述等离子体处理体积中形成所述等离子体的时间段期间调节压强并且调节与所述等离子体处理体积连接上的至少一个射频源，所述压强的所述调节受到以下各项的至少一种的控制:从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第一出口流，所述第一出口流流过从所述至少一个出口出来的受到限制的流动通路，或者从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第二出口流，所述第二出口流大于所述第一出口流，其中相比于所述第一出口流，所述第二出口流流过受到较少限制的从所述至少一个出口出来的流动通路。
[0023]在该方法的一个方面，形成所述等离子体的所述时间段可以与具有一个或多个预定压强设置点和射频调节设置点的处理配方对应。
[0024]在该方法的一个方面，所述预定压强设置点中的每个可以对应于所述第一出口流或所述第二出口流或在所述第一出口流与所述第二出口流之间的出口流之一。
[0025]在该方法的一个方面，所述等离子体处理体积中的压强在对所述传导通路的限制增大时增大，并且所述等离子体处理体积中的压强在对所述传导通路的限制减小时减小。
[0026]在该方法的一个方面，所述至少一个射频源的所述调节可以与所述选定的处理状态基本上同相。
[0027]在该方法的一个方面，所述至少一个射频源的所述调节可以与所述选定的处理状态的相位基本上相差180度。
[0028]在该方法的一个方面，所述至少一个射频源的所述调节可以滞后于所述选定的处理状态。
[0029]在该方法的一个方面，所述至少一个射频源的所述调节可以领先于所述选定的处理状态。
[0030]在一个方面，本发明提供了一种室，其包括:衬底支架；顶电极；与所述衬底支架或所述顶电极中的至少一个连接上的至少一个射频源；设置成包围所述衬底支架的约束结构，使得等离子体处理体积被限定在所述衬底支架、所述顶电极与所述约束结构之间，所述约束结构包括包围所述衬底支架的多个出口 ；以及传导控制结构，所述传导控制结构设置在所述等离子体处理体积之外并且靠近所述多个出口，所述传导控制结构具有定位致动器，所述定位致动器提供所述传导控制结构在第一位置与第二位置之间的运动，所述第一位置使所述传导控制结构放置成紧邻所述多个出口并且所述第二位置使所述传导控制结构放置在远离所述多个出口的位置，并且其中所述至少一个射频源与所述第一位置和所述第二位置对应地进行调节。
[0031]在一个方面，该室可以进一步包括:控制器，所述控制器与所述定位致动器通信以在等离子体处理配方的一个或多个处理状态期间引导所述传导控制结构的运动。
[0032]在进一步包含控制器的该室的一个方面，所述控制器可以与在所述等离子体处理配方期间引导处理气体进入所述等离子体处理室中的气源通信，使得所述控制器在所述第一位置与所述第二位置之间或者在所述等离子体处理配方所限定的第一和第二位置之间调节所述传导控制结构。
[0033]结合附图，从以示例方式说明本发明的原理的以下详细描述会明白本发明的其他方面和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]结合附图，通过以下详细描述将容易理解本发明。
[0035]图1是典型的窄间隙等离子体处理室的简化示意图的侧视图。
[0036]图2A和图2B是根据本发明的一个实施方式的小体积等离子体处理室系统的示意图。
[0037]图3A至图3D是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统的示意图。
[0038]图3E是根据本发明的一个实施方式的传导控制结构和等离子体约束结构的详细首1J视图。
[0039]图3F是根据本发明的一个实施方式的传导控制结构302和等离子体约束结构的详细透视图。
[0040]图4A和图4B是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统的示意图。
[0041]图5A和图5B是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统的简化剖视图。
[0042]图5C和图是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统中的等离子体约束结构的面对底部或大致水平部分的一部分的详细视图。
[0043]图5E至图5G是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统的简化剖视图。
[0044]图6是根据本发明的一个实施方式的传导控制结构的分解图。
[0045]图7是示出了根据本发明的一个实施方式的改变等离子体处理体积内的压强的方法操作的流程图。
[0046]图8A是根据本发明的实施方式的等离子体处理体积内的多个压强循环的图形表
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[0047]图SB是根据本发明的实施方式的等离子体处理体积内的多个压强循环的图形表示的部分的详细视图。
[0048]图SC是根据本发明的实施方式的压强变化速率的图示。
[0049]图9A至图9F图示了根据本发明的实施方式的穿过等离子体处理体积的压强波传播。
[0050]图10是根据本发明的实施方式的离子和中性物质通量密度的图示。
[0051]图1lA是现有技术的恒定压强的蚀刻工艺结果的系列的照片。
[0052]图1lB根据本发明的实施方式将恒压蚀刻过程与脉冲压强蚀刻过程进行比较。
[0053]图12A是示出了根据本发明的实施方式的压强和侧面时刻的关系的曲线图。
[0054]图12B是根据本发明的实施方式的高深宽比接触特征的简化示意图。
[0055]图13是根据本发明的实施方式的计算机系统的简化示意图。
[0056]图14A是根据本发明的实施方式的电子、离子、自由基的衰减率的图示。
[0057]图14B是根据本发明的实施方式的压强脉冲和射频调节的多个时间序列的图示。
[0058]图15A是根据本发明的实施方式的单独气体调节的曲线图。
[0059]图15B是根据本发明的实施方式的气体和射频调节的曲线图。
[0060]图16是根据本发明的实施方式的气体和射频调节的曲线的一部分的详细视图。
[0061]图17是根据本发明的实施方式的气体和射频调节的曲线的一部分的更详细的视图。
[0062]图18是示出了根据本发明的一个实施方式的在改变等离子体处理体积内的压强并且调节其中的至少一种射频源中执行的方法操作的流程图。
【具体实施方式】
[0063]现在描述用于动态改变并控制工艺气体的外围传导以便在等离子体处理体积中引起压强的快速变化的一种系统、方法和装置。本领域的技术人员将会明白，在没有某些或全部在本文阐述的具体细节的情况下可以实施本发明。
[0064]一种提出的系统和方法提供了一种小的等离子体处理体积，该小的等离子体处理体积被限定为在有待处理的表面、等离子体约束结构的顶面以及等离子体约束结构的外周之间的体积。与通过改变整个处理室的压强而实现压强改变相比，在等离子体约束结构的外周附近的一个或多个点使用气体传导控制机构能够局部、快速地改变等离子体处理体积内的压强。
[0065]在工艺气体和副产物的外围传导引入气体传导变化可以通过在待处理表面(例如，晶片表面)上方的等离子体处理体积中产生快速变化的压强来实现。一种方法是使用传导控制环控制流出等离子体处理体积的气体流率(例如，工艺气体和等离子体副产物)。通过传导控制环可以在大致完全限制流与大致完全未限制流之间变化来更多地限制或更少地限制流过等离子体约束结构中的至少一部分出口的输出流，从而改变晶片上方的等离子体处理体积内的压强。更多或更少地限制等离子体约束结构中的出口可以通过变动、移动或旋转等离子体约束结构外围的成组的出口周围或附近的传导控制环的至少一部分。
[0066]可以用传导控制环的变动、移动或旋转速度分布来选择传导分布。传导控制环的受控运动可以是直线的或者可以相对于等离子体约束结构的外围的出口旋转。传导控制环的控制运动的时间曲线可以相对于时间在等离子体处理体积内提供对应的压强调节。
[0067]等离子体处理体积的压强变化可以改变或调节几个参数，包括离子与中性物质的比值、离子能量、IEDF和IADF。在低压时，进入晶片表面上方的等离子体壳层(电压降)的离子之间的碰撞较少。离子碰撞减少导致更多的离子在与等离子体壳层大致垂直的方向上从等离子体壳层出来并且到达有待处理的衬底表面上。因此，离子碰撞减少提高了离子进入待处理衬底的表面上存在的任何特征的方向性。
[0068]另外，由于压强发生变化，有效等离子体密度以及面积比也发生变化。改变有效等离子体密度和/或面积比同样改变了从低离子能量比率到高离子能量比率的离子能量分布函数(IEDF)。离子能量分布函数可以进行调节以影响等离子体处理体积内处理的等离子体处理性能。
[0069]举例来说，精确控制离子与中性物质的通量是在蚀刻期间用于维持良好的掩模分布的一个重要的工作参数。在蚀刻期间良好的掩模分布直接影响最终蚀刻轮廓的质量。
[0070]等离子体处理体积中的快速压强脉冲还可以与射频功率传输和/或工艺气体化学调节和/或晶片温度同步，以提供来进一步根据不同的工艺化学过程增强对离子与中性物质通量的所需的控制，从而满足下一代蚀刻工艺的需求。等离子体处理体积内的压强脉冲还可以给待蚀刻的特征提供等离子体化学过程控制，因此提供提高的选择性、轮廓控制和径向均匀性。
[0071]图2A和图2B是根据本发明的一个实施方式的小体积等离子体处理室系统200的示意图。小体积的等离子体处理室系统200包括处理室201、一个或多个气源102、一个或多个射频源117AU17B以及与处理室和气源连接上的控制器119。处理室201由内壁201A至201D限定，并且包括用于支撑衬底101的衬底支架106。
[0072]处理室201还包括等离子体处理体积110。等离子体处理体积110由等离子体处理室的顶部108的内表面108A(例如，与射频源117B连接上的顶电极的表面)、衬底支架106 (例如，与射频源117A连接上的底电极)的表面106AU06B (如果不存在衬底101)或者表面106A和衬底101的表面101A(当存在衬底时)限定。等离子体处理体积110通常小于处理室201的总体积的约10%。等离子体约束结构114限定等离子体处理体积110的外周。
[0073]等离子体约束结构114包括多个出口 116。定位致动器207连接到传导控制结构202上以在出口 116上施加所需程度的限制。通过将传导控制结构202放置成紧邻出口116，可以大致完全限制出口 116以最小化流过出口的气体输出流，如图2A所示。受到限制的出口 116限制工艺气体和等离子体副产物117流出等离子体处理体积110的流量，并且因此只在等离子体处理体积110的有限体积内产生增大的压强。
[0074]当出口 116受到限制时，等离子体处理体积110内的压强能够以高达每10ms约20毫托的速率增大。在许多等离子体处理中，等离子体处理体积110中较小的压强增大，小至约5毫托的压强增大，可以是足以产生所需效果的压增大变化。受到限制的出口 116可以在等离子体处理体积110内产生增大的压增大，约50毫托或更大，从而允许更多时间。
[0075]举例来说，如果只需要5毫托的压强增大，那么在等离子体处理体积110内只需要限制出口 116约25ms，这是增大20毫托的压强所需的时间的约25%。可替代地，如果需要40毫托的压强增大，那么在等离子体处理体积110内需要限制出口 116约200ms，这是增大20毫托的压强所需的时间的约200%。
[0076]可替代地，如图2B所示，当定位致动器207使传导控制结构202远离出口 116移动足够的距离Λ I时，出口 116可以大致完全不受限制，其中距离Λ I在约0.25mm至约25mm之间(SP，在约0.01英寸与约1.0英寸之间)，并且更具体地讲,在约0.25mm至约12.5mm之间(即，在约0.01英寸与约0.5英寸之间)。
[0077]大致完全不受限制的出口 116可以更自由地允许工艺气体和等离子体副产物117朝着真空泵118流动。当大致完全不受限制时，出口 116可以在等离子体处理体积110内产生以高达每10ms约20毫托的速率的压强减小。传导控制结构202可以远离出口 116移动大于或小于距离Al的任意所需的距离，从而对流过出口的出口流提供对应选择的限制量。
[0078]调节出口 116的出口流的限制量可以用于以约1Hz的频率对应地调节只是等离子体处理体积110内的压强增大和减小。当等离子体处理体积110内的压强发生变化时，处理室201内的在等离子体处理体积110外部的剩余部分的压强大致保持恒定。
[0079]应当理解，上述实例仅仅是示例性实施方式，并且不同结构和控制方案的传导控制结构202和等离子体约束结构114在等离子体处理体积110内具有对应的不同压强速率的增大和减小，从而与端口 116的开启和关闭对应。
[0080]图3A至图3D是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统300的示意图。小体积等离子体处理室系统300大致类似于上述图2A和图2B所示的小体积等离子体处理室系统200。主要区别是多个出口 116’移动到等离子体约束结构114的外周。因此，传导控制结构302位于接近出口 116’的位置。
[0081]可操作地，小体积等离子体处理室系统300大致类似于小体积等离子体处理室系统200。举例来说，移动传导控制结构302来选择流过出口 116’的出口流的限制量并且对应地调节等离子体处理体积110内的压强。如图3A所示，传导控制结构302大致完全限制流过出口 116’的出口流。如图3B所示，传导控制结构302在方向304A上垂直移动以部分地不限制和部分地限制流过出口 116’的出口流。
[0082]如图3C所示，传导控制结构302在方向304A上垂直移动以大致完全不限制流过出口 116’的出口流。如图3D所示，传导控制结构302在方向304C上水平移动距离Λ2以形成开口 316，以便减少对流过出口 116’的出口流的限制。
[0083]图3E是根据本发明的一个实施方式的传导控制结构202和302和等离子体约束结构114的详细剖视图。等离子体约束结构114包括面对底部部分114A上的许多出口 116以及外围部分114B上的许多出口 116’。传导控制结构202和302连接到定位致动器207上并且可以移动靠近出口 116、116’(如图所示)以限制流过出口的出口流，或者移动远离出口从而大致完全不限制流过出口的出口流，如此前讨论的图2A至图3D所示。
[0084]图3F是根据本发明的一个实施方式的传导控制结构302和等离子体约束结构114的详细透视图。等离子体约束结构114在面对底部部分114A上包括许多径向狭槽形状的出口 116"。狭槽形状的出口 116"从内部114A’朝着外围部分114B向外延伸。
[0085]图4A和图4B至图是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统400的示意图。小体积等离子体处理室系统400大致类似于上述图2A和图2B所述的小体积等离子体处理室系统200。主要区别是多个出口 116’形成在等离子体约束结构114的外围114A的对应的等离子体约束环402之间。如图4A所示，等离子体约束环402被压合在一起或者封闭，因此将出口 116’大致完全限制或封闭。
[0086]在操作上，小体积等离子体处理室系统400大致类似于小体积等离子体处理室系统200。举例来说，分开等离子体约束环402就减小了对流过出口 116’的出口流的限制，因为增大了出口的宽度W1。在对应方向404A、404B上分开和压合等离子体约束环402可以对应地调节等离子体处理体积110内的压强。
[0087]图5A和图5B是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统500的简化剖视图。图5C和图是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统500中的等离子体约束结构114的面对底部或大致水平部分114A的一部分的详细视图。
[0088]小体积等离子体处理室系统500大致类似于上述图2A和图2B所述的小体积等离子体处理室系统200。主要区别是通过在旋转方向504A或504B上移动传导控制结构202使出口 116对齐或部分对齐传导控制结构中的对应开口 516来增大或减小对流过多个出口116的出口流。
[0089]定位致动器207’能移动或变动，或者在旋转方向504A和504B上转动传导控制结构202。如图5A和图5C所示，出口 116没有对齐传导控制结构中的对应开口 516，并且因此流过端口的出口流大致完全受限。如图5B和所示，出口 116与传导控制结构中的对应开口 516对齐，并且因此出口开启并且大致完全不受限制。应当理解，出口 116可以部分对齐传导控制结构中的对应开口 516，并且因此可以在大致完全不受限制与大致完全受限制之间调节流过出口的出口流。
[0090]图5E至图5G是根据本发明的一个实施方式的可选的小体积等离子体处理室系统550的简化剖视图。小体积等离子体处理室系统550大致类似于上述图5A至图所示的小体积等离子体处理室系统500。主要区别是在任意一个时间限制或不限制只流过多个出口 116、116，、116”、116”，的一部分的出口流。
[0091]举例来说，如图5E所示，所有的出口 116、116’、116”、116”’基本全部受到限制。传导控制结构202中的开口 516以虚线示出偏移，因为开口与出口 116不对齐。
[0092]参照图5F，开口 516发生偏移从而与出口 116对齐，并且因此只是流过出口 116的出口流基本完全不受限制，而流过剩余的出口 116’、116”、116”’的出口流保持基本完全受到限制。当只有流过出口 116的出口流基本不受限制时，工艺气体和等离子体副产物可以在方向502上朝着出口 116流动。工艺气体和等离子体副产物不在方向502’、502”、502”，上流动，因为流过对应端口 116’、116”、116”’的出口流基本完全受到限制。
[0093]参照图5G，开口 516发生偏移从而与出口 116’对齐，并且因此只是流过出口 116’的出口流基本完全不受限制，而剩余的出口 116、116”、116" ’保持基本完全受到限制。当只有出口 116’的出口流不受限制时，工艺气体和等离子体副产物可以在方向502’上朝着不受限制的出口 116’流动。工艺气体和等离子体副产物无法在方向502、502”、502" ’上流动，因为对应的出口 116、116”、116" ’基本完全受到限制。
[0094]传导控制结构202可以进一步移动以开启选定的出口 116、116’、116”、116”’。应当理解，虽然出口 116、116’、116”、116”’的每个部分与等离子体约束结构114的大约四分之一对应，但是应当理解，可以选择传导控制结构202中开口 516的数量、形状和定位来限制或不限制流过数量少到出口 116、116’、116”、116”’中的单独一个出口的出口流。
[0095]对只流过出口 116、116’、116”、116”’的选定部分的出口流进行控制使得系统550能非对称地且定向性地选择流过待处理晶片101的表面的等离子体和处理气体流。举例来说，如果在与出口 116"对应的晶片表面的区域中需要较大浓度的等离子体处理，那么可以增大工艺气体的浓度并且将工艺气体输入到等离子体处理体积110中，并且流过出口116"的出口流基本完全不受限制从而在方向502”上流动。类似地，可以减小工艺气体的浓度并且输入工艺气体到等离子体处理体积110中，并且导致在方向502”上流动的出口116"基本完全受到限制，从而减小与出口 116"对应的晶片的表面区域中的等离子体处理速率。
[0096]仅开启出口 116、116’、116”、116”’的选定部分同样允许工艺气体、等离子体和副产物的压强和浓度的非对称、非径向分布。可以操纵非径向分布，以在一定程度上减小等离子体处理室中常见的径向等离子体处理的非均匀效果。
[0097]图6是根据本发明的一个实施方式的传导控制结构602的分解图。传导控制结构602在某些方面类似于如上所述的传导控制结构202，然而，出口 116"形成在等离子体约束结构114的基本垂直的外周114B上。传导控制结构602在对应的、基本垂直部分602B包括至少一些开口 616。
[0098]传导控制结构602的直径Dl稍微比等离子体约束结构114的直径D2宽。在操作中，等离子体约束结构114会嵌套在传导控制结构602中。传导控制结构602可以通过定位致动器207’在方向604A和604B上旋转或移动，从而使至少一个开口 616与至少一个出口 116’对齐，进而增大或减小对流过出口的出口流的限制。
[0099]虽然图示为开口 616绕着传导控制结构602大致均匀分布，但是应当理解开口 616可以绕着传导控制结构602不均匀分布。可替代地，开口 616可以只是包括在一个或多个径向部分618A、618B或传导控制结构602外围的区段中，类似于上述图5E至图5G所述的等离子体处理室系统550，并且因此在待处理晶片101的表面上提供非对称的且定向选择的等离子体流和处理气体流。
[0100]还应当理解，传导控制结构602还可以包括大致水平部分602A中的开口 616。大致水平部分602A中的开口 616与等离子体约束结构114的大致水平部分114A中的出口116对应，如此前的附图所示。
[0101]图7是示出了根据本发明的一个实施方式的改变等离子体处理体积110内的压强的方法操作700的流程图。在操作705中，流过等离子体约束结构114中的至少一个出口 116、116’的出口流基本完全不受限制。通过移动对应的传导控制结构202、302、402、502、602以便使等离子体约束结构114中的至少一个出口 116、116’对齐或形成对应的开口216、316、516和/或616，可以基本完全不限制流过至少一个出口 116、116’的出口流。
[0102]在操作710中，一种或多种处理气体被注入到等离子体处理体积110中。在操作715中，工艺气体102在至少一个大致径向方向112上穿过等离子体处理体积110朝着等离子体处理体积外围的等离子体约束结构114中的一个或多个出口 116、116’流动。
[0103]在操作720中，通过从对应的射频源117BU17A施加射频信号到顶电极108或衬底支架(例如，底电极)106的至少一个而在等离子体处理体积110中形成等离子体。工艺气体102的流使等离子体产生的离子、自由基和中性物质分散。
[0104]在操作725中，等离子体处理体积110中的压强增大。通过基本完全限制流过至少一个出口 116、116’的一部分的出口流可以增大等离子体处理体积110中的压强。通过移动传导控制结构202、302、402、502和602以限制或阻塞至少一个出口可以基本完全限制流过至少一个出口 116、116’的出口流，如上述图所示。
[0105]等离子体处理体积110中的压强可以以高达约30毫托/10ms的速率增大。通过改变从工艺气体源102到等离子体处理体积110中的工艺气体的流率也可以控制压强增大的量。
[0106]如上所述，小至约5毫托的压强变化，增大亦或减小，会造成显著的工艺变化，因为等离子体化学成分会发生相应变化。举例来说，虽有等离子体处理体积110中的压强变化，但离子、自由基和中性物质的比率以及等离子体密度发生变化。
[0107]由于压强达到所需的设定值，射频源117AU17B之一或两者可以任选地保持恒定，可以调节、减小、启用或禁用工作状态以同样允许进一步选择等离子体中的离子、自由基和中性物质的比率。
[0108]在操作730中，等离子体处理体积110中的压强减小。通过减小对流过出口 116、116’中的至少一部分的出口流的限制可以降低等离子体处理体积110中的压强。通过移动传导控制结构202、302、402、502、602以对齐或形成开口从而对应于出口 116、116’可以增大(例如，更少地限制)流过出口 116、116’的出口流。减少对流过出口 116、116’的出口流的限制使得工艺气体和等离子体副产物能朝着等离子体处理室201的出口和流出端口(例如，真空泵)流动。等离子体处理体积110中的压强能够以高达约20毫托/10ms的速率减小。随着传导控制结构的运动，可以在约I毫托/10ms至约20毫托/10ms之间选择压强的变化速率。对于例如图3F和图5A至图6所示的旋转式构造，传导变化甚至可以比20毫托/10ms更快。等离子体处理体积110中的压强降低使得等离子体副产物从等离子体处理体积的中心区120移除。因此，可以减少或消除等离子体处理的一些径向不均匀效果。
[0109]如上所述，处理气体的非对称流使用非对称的排气的不均一性,例如,只流过出口116、116’的选定部分或区段的基本完全不受限制的出口流，能够以对应的非对称的模式使蚀刻速率发生变化。流过出口的非对称的出口流可以绕着待处理表面选择性地运动以抵消径向非均匀性。
[0110]随着压强达到所需的设定值，射频源117AU17B之一或两者可以任选地保持恒定，可以调节、减小、启用或禁用工作状态以进一步选择或控制等离子体中的离子、自由基和中性物质的比率。
[0111]在操作735中，如果在等离子体处理体积110中不需要额外的压强循环，那么方法操作可以结束。可替代地，如果在等离子体处理体积110中需要额外的压强循环，那么方法操作可以继续进行上述操作725中。
[0112]图8A是根据本发明的实施方式的等离子体处理体积110内的多个压强循环的图形表示800。图SB是根据本发明的实施方式的等离子体处理体积110内的多个压强循环的图形表示800的部分830的详细视图。如上所述，等离子体处理体积110内的压强可以以约1Hz或更大的频率变化，具体取决于所需的压强变化和可行的压强变化频率。压强变化的每个循环可以通过关闭端口 116、116’并且打开端口的循环来完成。上述多个实施方式的传导控制结构202、302、402、502、602可以通过在基本完全不受限制的位置和基本完全受到限制的位置以及在完全受到限制与完全不受限制之间的多个位置的端口 116、116’循环，从而提供所需循环的压强变化。举例来说，定位致动器207可以在方向204A和204B上改变传动控制机构202。类似地，传导控制结构502和602能够以大致连续的速率旋转或行进以在等离子体处理体积110中提供所需循环和速率的压强变化。还可以选择从工艺气体源102流入等离子体处理体积110中的工艺气体的流率以增大或减小等离子体处理体积内的压强。
[0113]参照图8A和图8B，图示出控制信号曲线图810叠加在等离子体处理体积110内的压强的压强曲线图820上。控制信号曲线图810示出控制信号增大和减小对流过出口 116、116’的出口流的限制。水平轴示出了以秒为单位的时间。在约3.15秒的时间，控制信号基本完全限制流过出口 116、116’的出口流。在约3.2秒的时间，压强开始从约20毫托逐渐增大到3.3秒时间的约90毫托。
[0114]参照图8B，水平轴示出了以秒为单位的时间。在第32秒末尾，压强开始从20毫托变化，并且在第33秒末尾，压强上升到约90毫托。压强每秒变化70毫托或每100ms变化70毫托。图SB示出了由于缺少快速压强测量仪器的时间延迟误差。然而，实际压强变化与传导控制结构的位置变化成比例，使得压强的实际变化速率是约70毫托/500ms，如图8C所示。
[0115]压强维持在约90毫托。在约3.36秒的时间，控制信号变化以减小对流过出口 116、116’的出口流的限制。在约3.37秒的时间，压强开始减小以在约3.5秒的时间到达约20毫托。压强稳定在约20毫托，直到控制信号在约3.6秒的时间增大对流过出口 116、116’的出口流的限制。然后重复循环。
[0116]图SC是根据本发明的实施方式的压强变化速率的图示850。如图所示，等离子体处理体积110中的压强变化速率是约17毫托/100ms。因此允许以在约1Hz的频率下达17毫托的压强变化循环。
[0117]图9A至图9F图示了根据本发明的实施方式的穿过等离子体处理体积110的压强波传播。从图9A开始，等离子体处理体积110被加压到增大的压强，因为出口 116的出口流被封闭。流过出口 116的出口流被充分限制足够的时间以大致均匀地加压等离子体处理体积110，使得等离子体处理体积的每个对应部分120、122、124、126具有相等的压强。
[0118]在时间Tl，当流过出口 116的出口流基本完全不受限制时，如图9B所示，由于等离子体处理体积110的最外部分126中的压强减小到与等离子体处理体积外部的处理室201的剩余部分的压强大致相同，因此工艺气体和副产物被从中心部分120并且朝着出口排出。部分124中的压强稍微减小。
[0119]在时间T2，在Tl之后的短时间内，如图9C所示，从中心部分120并且朝着出口排出更多的工艺气体和副产物。部分122和124中的压强均稍微减小。
[0120]在时间T3，在T2之后的短时间内，如图9D所示，从中心部分120并且朝着出口排出更多的工艺气体和副产物。部分120、122和124中的压强均稍微减小。
[0121]在时间T4，在T3之后的短时间内，如图9Ε所示，从中心部分120并且朝着出口排出更多的工艺气体和副产物。部分120、122和124中的压强均再次稍微减小。
[0122]在时间Τ5，在Τ4之后的短时间内，如图9F所示，从中心部分120并且朝着出口排出更多的工艺气体和副产物。等离子体处理体积110的部分120、122和124中的压强减小到与等离子体处理体积外部的处理室201的剩余部分的压强大致相同。
[0123]等离子体处理体积110中的压强变化确定等离子体中的离子、自由基和中性物质的比率。图10是根据本发明的实施方式的离子和中性物质通量密度的图示1000。离子通量密度曲线1010是在约2毫托与约20毫托之间的压强范围内大致恒定的密度，例如，约4.5。中性物质通量密度曲线1020在小于约I X 114至大于约6.5 X 114的密度宽泛地变化。中性物质通量密度随着压强变化基本呈线性下降。
[0124]如图10所示，从5毫托至15毫托的变化会具有大致相同的离子通量密度。相比之下，中性物质通量密度会从约I变化到约4，S卩，在15毫托的高压的密度是在5毫托的低压的密度的4倍高。因此，这种10毫托的压强操作或压强调节给离子通量密度提供仅仅非常有限的选择，同时给中性物质通量密度提供宽泛的选择。然后，通过等离子体处理体积110的对应压强可以选择不同比率的蚀刻性能。
[0125]图1lA是现有技术的恒定压强的蚀刻工艺结果的1100系列的照片。第一视图1110是以恒定的12毫托执行的第一蚀刻过程。当更宽更平坦的底部是非常优选的结果时，每个特征1112具有锥形形状，特征的下部几乎形成点。详细视图1114示出了在特征的中间深度的可接受的轮廓。优选的特征轮廓在特征的全部深度会具有特征的中间深度的可接受的轮廓(例如，光滑、平行的侧边)。
[0126]第二视图1120是以恒定的40毫托执行的第二蚀刻过程。每个特征1122比特征1112具有锥度较小的锥形，然而在中间深度轮廓1124形成了不可取的条纹类型的不均匀性。第三视图1130是以恒定的70毫托执行的第三蚀刻过程。每个特征1132与特征1112具有锥度类似的锥形，然而在中间深度轮廓1134还形成了不可取的条纹类型的不均匀性。
[0127]图1lB将根据本发明的实施方式的恒压蚀刻过程1120与脉冲压强蚀刻过程1150进行比较。脉冲压强蚀刻过程1150使等离子体处理体积110内的蚀刻压强在约12毫托至约70毫托之间变化。脉冲压强蚀刻过程1150得到与40毫托的恒压蚀刻过程1120类似的改善的轮廓，而且消除了详细视图1154所示的不可取的条纹，并且以进一步使特征1152的下部成方形。
[0128]图12Α是示出了根据本发明的实施方式的压强和侧面蚀刻的关系的曲线图1200。图12Β是根据本发明的实施方式的高深宽比接触特征的简化示意图1250。在形成例如用于形成DRAM器件的高深宽比接触(HARC)的蚀刻过程中，由于关键尺寸(即，特征F1、F1的宽度Fw)变小并且特征F1、F2之间的间距P减小(即，特征更紧密地间隔开)，因而在特征的开口或顶端附近产生不可取的侧向蚀刻。
[0129]侧向蚀刻向特征F1、F2的侧壁蚀刻以形成碗形侧壁1260。如果侧向蚀刻进行太快，那么碗形侧壁1260会在相邻的特征Fl与F2之间的区域1262中形成孔，并且因此在两个相邻的特征之间形成短路。因此，需要最小化侧向蚀刻，同时还要改善底部轮廓并且相比于特征F2的较小深度Fd2加大特征Fl的深度Fdl。
[0130]图12A中所示的图形1200图示了工作压强和侧壁碗1260以及特征F1、F2的下端的深度和轮廓的效果。在低压下，由于低压下存在的离子密度减小，更少的离子1252、1254偏离其他离子。因此，在低压时，离子1252、1254进入特征F1、F2的方向性得到增强，并且更多的离子到达特征的底部以执行所需的定向蚀刻。另外，由于更多的离子1252、1254进入特征，因此更少的离子偏离掩模层1256以撞击侧壁而产生侧壁碗1260(例如，不可取的侧向蚀刻)。
[0131]在蚀刻处理期间，会产生聚合物(例如，根据使用的蚀刻工艺化学成分的碳氟化合物类或烃基聚合物)。聚合物具有高粘附系数并且易于在特征F1、F2的顶部或开口附近形成聚合物沉积1270。在选定的蚀刻化学成分中，聚合物沉积1270具有低粘附系数，并且因此不会粘附到特征Fl的侧面上。增加衬底101的温度还可以减小表面活动性，并且因此基本上防止形成聚合物沉积1270。来自等离子体的高能离子也可以去除聚合物沉积1270。去除聚合物沉积1270的还有的另一种方法是在主蚀刻处理之间分别执行氧或氟自由基蚀亥Ij，例如，通过注入O2或NF3进行。
[0132]图13是根据本发明的实施方式的计算机系统1300的简化示意图。计算机系统1300是示例性计算机系统，例如，可以包括在如上所述的控制器119中。应当理解，本文所述的方法可以用数字处理系统来执行，例如，可以用常规的通用计算机系统来执行。被设计或编程为执行唯一一种功能的专用计算机可以作为替代方式使用。计算机系统包括通过总线1310连接到随机存取存储器(RAM) 1328、只读存储器(ROM) 1312和大容量存储设备1314的中央处理器(CPU) 1304。相位控制程序1308存放在随机存取存储器(RAM) 1328中，但是也可以存放在大容量存储器1314或R0M1312中。
[0133]大容量存储设备1314表示持久性数据存储装置，例如，硬盘驱动器或固定光盘驱动器，可以是本地的或远程的。网络接口 1330经过网络1332提供连接，从而允许与其他设备进行通信。应当理解，CPU 1304可以实施为通用处理器、专用处理器或特殊编程的逻辑器件。输出/输出(I/O)接口提供与其他外设的通信，并且通过总线1310与CPU 1304、RAM1328,ROM 1312和大容量存储设备1314连接上。样品外设包括显示器1318、键盘1322、光标控制器1324、移动介质设备1334等。
[0134]显不器1318被配置成显不上述用户界面。键盘1322、光标控制器1324、移动介质设备1334和其他外设连接到I/O接口 1320上，以便将命令选项的信息通信至CPU 1304。应当理解，传输到外部设备以及从外部设备传输的数据可以通过I/O接口 1320进行通信。这些实施方式还可以在分布式计算环境中实施，其中通过经由有线或无线网络联接的远程处理设备执行任务。
同步压强变化和偏压控制
[0135]改变等离子体处理体积110的压强可以操纵如上所述的电子、离子、自由基和中性物质的比率。调节(即，在O与全功率之间改变功率)一个或多个射频源117AU17B也可以操纵电子、离子、自由基随时间变化的比率。图14A是根据本发明的实施方式的电子、离子、自由基的衰减率的图示1400。在TO时间，一个或多个射频源117AU17B处于稳定状态，并且示出了各个水平的电子1402、离子1404和自由基1406。图示1400并未按照比例绘制，因为给定的工艺配方中的电子1402、离子1404和自由基1406的水平可以是或不是图示的彼此相对的水平。还应该指出的是，图示的时间比例不是线性的，因为在水平轴上以折断线表示。
[0136]在时间Tl，调节射频源117A、117B中的一个或多个。为了简化说明，调节的射频源117A、117B减小到接近零输出功率，但是应当理解，输出功率可以减小到在时间TO的值与零输出功率之间的某一值。
[0137]等离子体处理体积110中存在的电子1402的量从稳定状态水平1402A衰减到时间Tl+约50微秒处的接近零。等离子体处理体积110中存在的离子1404的量以慢更多的速率衰减，在时间Tl+约200微秒处接近零。等离子体处理体积110中存在的自由基1406的量还以更慢的速率衰减，在Tl时间+约500微秒处接近零。
[0138]由于不同的衰减速率，反应物随着时间的变化而变化。举例来说，在时间T0，示出了稳定状态水平1402A、1404A、1406A。在时间T2，也就是在Tl+约50微秒处之后的某一时间，基本上所有的电子1402都流失，而离子1404和自由基1406的量也基本上等于对应的稳定状态水平1404A、1406A。类似地，在时间T3，也就是在Tl+约200微秒处之后的某一时间，基本上所有的电子1402和所有的离子1404都衰减到大约零，而自由基1406的量仍然非常高，并且在一些情况下可以基本上等于自由基稳定状态水平1406A。由于反应物质的比率在时间TO、T2和T3变化，所以在对应的时间TO、T2和T3可以更有效地进行不同的处理。
[0139]在时间TO、T2和T3的不同处理的插入实例。
[0140]图14B是根据本发明的实施方式的压强脉冲和射频调节的多个时间序列1420至1470的图示。在时序图1420中，射频功率调节与工艺气体流的相位相差大约180度。因此，在时间Tl，射频功率增大并且工艺气体流减小。这个时序图1420可以称为相位相差180度，射频功率调节就会与气流调节同步。所得的发光示踪1422表明氩气(800nm波长)的踪迹与浓度和射频功率两者成比例。由于仪器误差，因此这些时序图示出了同步的射频功率与工艺气体调节偏离微小的时间。
[0141]在时序图1430中，射频功率调节与工艺气体流的相位相差大约200度。因此，在时间Tl，射频功率增大并且在Tl之后延迟约20度，并且工艺气体流减小。这个时序图1430可以称为相位相差180度，射频功率调节领先气流调节。所得的发光示踪1432表明氩气(800nm波长)的踪迹与浓度和射频功率两者成比例。上升沿峰值表示射频脉冲滞后气体脉冲。下降沿峰值表示射频脉冲领先气体脉冲。OES示出了第一工艺气体混合物到第二工艺气体混合物的实际过渡时间，同时与射频脉冲和工艺气体混合物同步。
[0142]在时序图1440中，射频功率调节与工艺气体流的相位相差大约160度。因此，在Tl之前约20度的时间，工艺气体流减小，并且在时间Tl，射频功率增大。这个时序图1440可以称为相位相差180度，气流调节领先射频功率调节。所得的发光示踪1442表明氩气(800nm波长)的踪迹与浓度和射频功率两者成比例。上升沿峰值表示射频脉冲滞后气体脉冲。下降沿峰值表示射频脉冲领先气体脉冲。
[0143]在时序图1450中，射频功率调节与工艺气体大致同相。因此，在时间Tl，射频功率增大并且工艺气体流增大。这个时序图1450可以称为同相，射频功率调节与气流调节同步。所得的发光示踪1452表明氧气(770nm波长)的踪迹与浓度和射频功率两者成比例。
[0144]在时序图1460中，射频功率调节与工艺气体流的相位相差大约20度。因此，在时间Tl，射频功率增大，并且在Tl+约20度的时间，工艺气体流增大。这个时序图1440可以称为同相，射频功率调节领先气流调节。所得的发光示踪1462表明氧气(770nm波长)的踪迹与浓度和射频功率两者成比例。台阶表明此时射频功率与气体脉冲不同步。
[0145]在时序图1470中，射频功率调节与工艺气体流的相位相差大约-20度。因此，在Tl之前约20度的时间，工艺气体流增大，并且在时间Tl，射频功率增大。这个时序图1470可以称为同相，气流调节领先射频功率调节。所得的发光示踪1472表明氧气(770nm波长)的踪迹与浓度和射频功率两者成比例。台阶表明此时射频功率与气体脉冲不同步。
[0146]图15A是根据本发明的实施方式的单独气体调节的曲线图1500。曲线图1500包括第一射频曲线1502，第一射频曲线1502可以是27MHz或60MHz或类似的高频。曲线图1500还包括第二射频曲线1504，第二射频曲线1504可以是低频，例如，2MHz或类似的低频。曲线1512示出了等离子体处理体积110的压强。曲线1514示出了注入到等离子体处理体积110中的氩气(800nm波长)的发光频谱。曲线1516示出了注入到等离子体处理体积110中的氧气(770nm波长)的发光频谱。由于没有调节射频信号1502、1504，因此在OES曲线1514,1516中没有示出峰值。
[0147]图15B是根据本发明的实施方式的气体和射频调节的曲线图1550。图16是根据本发明的实施方式的气体和射频调节的曲线1550的一部分1600的详细视图。图17是根据本发明的实施方式的气体和射频调节的曲线1600的一部分1700的更详细的视图。氩气调节曲线1514与RF21504的相位相差180度，而氧气调节曲线1512与RF2的调节同相。上升沿峰值1552表示射频脉冲滞后气体脉冲。下降沿峰值1554表示射频脉冲领先气体脉冲。气体和射频调节的对应变化有助于形成高宽深比接触(HARC)、3D和蚀刻处理。
[0148]图18是示出了根据本发明的实施方式的改变等离子体处理体积110内的压强并且调节其中的至少一种射频源的方法操作1800的流程图。在操作1805中，流过等离子体约束结构114中的至少一个出口 116、116’的出口流基本完全不受限制。通过移动对应的传导控制结构202、302、402、502、602以便使至少一个出口对齐或形成对应的开口 216、316、516和/或616，可以基本完全限制流过等离子体约束结构114中的至少一个出口 116、116’的出口流。
[0149]在操作1810中，一种或多种处理气体被注入到等离子体处理体积110中。在操作1815中，工艺气体102在至少一个方向112上穿过等离子体处理体积110朝着等离子体处理体积外围的等离子体约束结构114中的一个或多个出口 116、116’流动。
[0150]在操作1820中，通过从对应的射频源117BU17A施加射频信号到顶电极108或衬底支架106(例如，底电极)中的至少一个而在等离子体处理体积110中形成等离子体。工艺气体102的流使等离子体产生的离子、自由基和中性物质分散。
[0151]在操作1825中，等离子体处理体积110中的压强增大。通过基本完全限制流过至少一个出口 116、116’的至少一部分的出口流可以增大等离子体处理体积110中的压强，上文有更加详细的描述。
[0152]在操作1830中，随着压强达到所需的设定值，射频源117AU17B之一或两者可以调节、减小、启用或禁用工作状态以同样允许进一步选择等离子体中的离子、自由基和中性物质的比率。
[0153]在操作1835中，等离子体处理体积110中的压强减小。通过减小对流过出口 116、116’的至少一部分的出口流的限制可以减小等离子体处理体积110中的压强，上文有更加详细的描述。
[0154]在操作1840中，随着压强达到所需的设定值，射频源117AU17B之一或两者可以调节、减小、启用或禁用工作状态以进一步选择或控制等离子体中的离子、自由基和中性物质的比率。
[0155]在操作1845中，如果在等离子体处理体积110中不需要额外的压强和/或射频调节循环，那么方法操作可以结束。可替代地，如果在等离子体处理体积110中需要额外的压强和/或射频调节循环，那么方法操作可以继续进行上述操作1825中。
[0156]在阅读上述实施方式之后，应当理解本发明可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的多种由计算机实施的操作。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。通常，虽然未必，这些物理量的形式是能够被存储、传输、组合、比较或者说是操作的电信号或磁信号。另外，所执行的操纵在术语上通常指的是例如产生、识别、确定或比较。
[0157]本文中所述的构成本发明的一部分的任意上述操作是可用的机械操作。本发明还涉及用于执行这些操作的装置或设备。设备还可以专门构造成用于所需目的，例如专用计算机。当限定为专用计算机时，计算机在能进行专用操作的同时还可以执行并非专用的一部分的其他处理、程序运行或子程序。可替代地，这些操作可以由存储在计算机内存、缓存中或通过网络获得的一个或多个计算机程序选择性地激活或配置的通用计算机来执行。当通过网络获得数据时，可以由网络上的其他计算机，例如，云计算资源来处理这些数据。本发明实施方式还可以被限定为将数据从一种状态转换成另一种状态的机器。转换的数据可以保存到存储器上然后由处理器来操纵。处理器因此将数据从一种事物转换成另一种事物。再者，这些方法可以由能够通过网络连接的一个或多个机器或处理器来处理。每个机器可以将数据从一种状态或事物转换成另一种状态或事物，并且还可以处理数据，保存数据在存储器上，通过网络传输数据，显示结果，或者将结果通信到另一个机器。
[0158]本发明还可以实施为计算机可读介质或逻辑电路上的计算机可读代码。计算机可读介质是可以存储数据的任意的数据存储硬件设备，这些数据随后可以被计算机系统读取。计算机可读介质的实例包括硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、⑶-ROM、⑶-R、⑶-RW、DVD、闪存、磁带以及其他的光学和非光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统上的计算机可读的有形介质，使得计算机可读的代码以分布方式存储和执行。
[0159]应当进一步认识到，上述附图中的操作所表示的指令并不需要按照图示的顺序执行，并且操作所代表的所有处理未必实施本发明。另外，上述任意的附图中描述的过程也可以实施为存储在RAM、ROM或硬盘驱动器中的任意一种或它们的组合中的软件。
[0160]尽管为了理解清楚的目的描述了上述发明的一些细节，但是应当认识到，在所附权利要求书的范围内可以进行某些变化和修改。因此，本发明应当看成是说明性的而不是限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围和等效形式内进行修改。
【权利要求】
1.一种等离子体处理系统，其包括: 处理室； 与所述处理室连接上的至少一种气源； 连接到所述处理室和所述至少一种气源上的控制器； 所述处理室包括: 设置在所述处理室的顶部内的顶电极； 设置成与所述顶电极相对的衬底支架； 具有比所述处理室的体积小的体积的等离子体处理体积，所述等离子体处理体积由以下各项限定: 所述顶电极的表面； 衬底支架的与所述顶电极的所述表面相对的支撑面；以及 由等离子体约束结构限定的外周，所述等离子体约束结构包括至少一个出口 ； 与所述衬底支架或所述顶电极中的至少一个连接上的至少一个射频源；以及能活动地设置成靠近所述至少一个出口的传导控制结构，其中所述传导控制结构当设置在第一位置时限制流过所述至少一个出口的出口流为第一流率，并且其中所述传导控制结构当设置在第二位置时增大流过所述至少一个出口的出口流到第二流率，其中所述传导控制结构在等离子体处理期间与所述控制器所设置的选定的处理状态对应地在所述第一位置与所述第二位置之间移动，并且其中在所述等离子体处理期间与所述控制器所设置的所述选定的处理状态对应地调节所述至少一个射频源。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个射频源的所述调节与所述选定的处理状态基本上同相。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个射频源的所述调节与所述选定的处理状态的相位基本上相差180度。
4.一种对室的等离子体处理体积中的压强进行原位调节的方法，所述等离子体处理体积限定在顶电极的表面、衬底支架的支撑表面与等离子体约束结构所限定的外区之间，所述等离子体约束结构包括至少一个出口，所述方法包括: 注入至少一种处理气体到所述等离子体处理体积中； 在所述等离子体处理体积内形成等离子体；并且 于在所述等离子体处理体积中形成所述等离子体的时间段期间调节压强并且调节与所述等离子体处理体积连接上的至少一个射频源，所述压强的所述调节受到以下各项的至少一种的控制: 从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第一出口流，所述第一出口流流过从所述至少一个出口出来的受到限制的流动通路，或者 从所述至少一个出口流出所述等离子体处理体积的第二出口流，所述第二出口流大于所述第一出口流，其中相比于所述第一出口流，所述第二出口流流过受到较少限制的从所述至少一个出口出来的流动通路。
5.根据权利要求4所述的方法，其中形成所述等离子体的所述时间段与具有一个或多个预定压强设置点和射频调节设置点的处理配方对应。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述预定压强设置点中的每个对应于所述第一出口流或所述第二出口流或在所述第一出口流与所述第二出口流之间的出口流之一。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述等离子体处理体积中的压强在对所述传导通路的限制增大时增大，并且所述等离子体处理体积中的压强在对所述传导通路的限制减小时减小。
8.一种室，包括: 衬底支架； 顶电极； 与所述衬底支架或所述顶电极中的至少一个连接上的至少一个射频源； 设置成包围所述衬底支架的约束结构，使得等离子体处理体积被限定在所述衬底支架、所述顶电极与所述约束结构之间，所述约束结构包括包围所述衬底支架的多个出口 ；以及 传导控制结构，所述传导控制结构设置在所述等离子体处理体积之外并且靠近所述多个出口，所述传导控制结构具有定位致动器，所述定位致动器提供所述传导控制结构在第一位置与第二位置之间的运动，所述第一位置使所述传导控制结构放置成紧邻所述多个出口并且所述第二位置使所述传导控制结构放置在远离所述多个出口的位置，并且其中所述至少一个射频源与所述第一位置和所述第二位置对应地进行调节。
9.根据权利要求8所述的室，其进一步包括: 控制器，所述控制器与所述定位致动器通信以在等离子体处理配方的一个或多个处理状态期间弓I导所述传导控制结构的运动。
10.根据权利要求9所述的室，其中所述控制器与在所述等离子体处理配方期间引导处理气体进入所述等离子体处理室中的气源通信，使得所述控制器在所述第一位置与所述第二位置之间或者在所述等离子体处理配方所限定的第一和第二位置之间调节所述传导控制结构。
【文档编号】H01L21/3065GK104425324SQ201410444122
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】拉金德尔·迪恩赛, 哈梅特·辛格 申请人:朗姆研究公司