减少晶片斜面边缘等离子体处理的电弧发生的制作方法

本实施方案涉及半导体晶片处理设备工具和处理，并且更具体地，涉及用于在斜面边缘等离子体处理期间减少晶片中的电弧发生的方法。

背景技术：

1、当在处理室中的衬底上沉积薄膜时，一些半导体处理系统可以使用等离子体。通常，衬底被放置在处理室中的衬底支撑件上，引入气体，并且提供射频(rf)功率以产生等离子体。

2、在斜面边缘处理中，可以处理晶片的边缘以在边缘上沉积膜或去除边缘上的膜。根据在主要晶片表面区域上执行的工艺，可以在边缘上沉积膜，以保护边缘免受腐蚀性化学物质和工艺的影响。在斜面边缘蚀刻的情况下，通常会去除边缘上形成的材料堆积和/或膜。斜面边缘蚀刻也称为斜面边缘清洁，因为去除斜面边缘的材料以防止斜面边缘材料剥落，这可能会重新沉积在晶片表面上并导致缺陷。

3、尽管斜面边缘处理是众所周知的并且广泛用于半导体处理中，但是电弧问题已经开始出现。由于斜面边缘处理用于在晶片边缘沉积膜并且从晶片边缘清洁斜面材料，因此这类工艺往往会产生电荷积聚。在斜面边缘处理中，rf功率通常由连续波(cw)rf发生器提供，以增加能够实现足够沉积效率或足够蚀刻速率的功率量。具体而言，cwrf发生器用于斜面边缘处理，因为所述工艺针对边缘，并且相信与等离子体处理相比，升高的功率电平对边缘的损害较小，晶片表面具有高度工程化的特征几何形状和材料。

4、不幸的是，使用cwrf发生器输送功率会导致晶片边缘大量积聚电荷，这往往会累积。这种电荷的积聚然后导致与边缘附近的晶片表面上形成的金属材料产生电弧。已发现对边缘附近的晶片表面造成的损坏会导致设备缺陷，并且还可能导致产量下降。

5、发明正是在这种情况下产生的。

技术实现思路

1、用于在斜面等离子体室中处理晶片的斜面边缘的方法和系统。该方法包括接收用于斜面等离子体室的发生器的脉冲模式设置。该方法包括识别脉冲模式的占空比，该占空比定义在由发生器输送的每个功率周期期间的接通(on)时间和关断(off)时间。该方法包括计算或访问对发生器的输入功率设置的补偿因子。补偿因子被配置为将增量功率添加到输入功率设置以解决归因于在脉冲模式下运行的占空比的功率损失。该方法被配置为在具有占空比的脉冲模式下运行发生器。发生器被配置为产生输入功率，该输入功率包括增量功率以在斜面等离子体室中实现有效功率以实现目标斜面处理吞吐量，同时减少导致电弧损坏的电荷积聚。

2、在另一个实施方案中，提供了一种用于在等离子体室中操作斜面边缘工艺的方法。该方法包括在等离子体室的下电极上方提供晶片。等离子体室具有设置在下电极上方的绝缘板。绝缘板被设置在与晶片的顶表面分离的一定距离处，以减少在晶片的顶表面上方的等离子体形成。等离子体室包括围绕下电极的外部下电极和围绕绝缘板的外部上电极。晶片的边缘设置在外部上电极和外部下电极之间。该方法包括将射频(rf)发生器连接到下电极，同时外部上电极和外部底部电极连接到地电位。该方法包括将rf功率发生器设置为以脉冲模式运行。脉冲模式被配置为提供大于约70％设置且小于约99％设置的占空比。在一些实施方案中，占空比的范围可以在10％设置到约99％设置之间。增加的功率电平被设置用于占空比的设置。增加的功率电平被配置为抵消与通过连续波(cw)rf功率发生器的cw模式相比在所述脉冲模式下蚀刻速率的降低。

3、在一个实施方案中，在所述脉冲模式期间，该方法包括增加rf功率发生器的脉冲频率设置。rf功率发生器的增加的功率电平和增加的占空比设置起到为所述斜面边缘工艺提供有效功率的作用，所述有效功率近似于为通过连续波(cw)rf功率发生器进行的功率传输的cw模式提供的功率。

4、在一个实施方案中，增大的脉冲频率用于在所述斜面边缘工艺期间减小围绕所述晶片的周边的电弧面积。

技术特征：

1.一种在等离子体室中操作斜面边缘工艺的方法，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中对于所述10％设置，所述rf功率发生器在周期的10％内处于接通状态并且在所述周期的90％期间处于关断状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外部上电极和所述外部下电极之间的电容耦合形成边缘等离子体，其促进在所述晶片的所述边缘处的沉积工艺或蚀刻工艺。

4.根据权利要求3所述的方法，其中对于所述蚀刻工艺，所述增加的功率电平被设置用于所述占空比的设置，所述增加的功率电平被配置为抵消与通过连续波(cw)rf功率发生器进行的功率传输的cw模式相比在所述脉冲模式下蚀刻速率的降低。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，随着占空比从所述99％设置降低，将所述rf功率发生器的所述功率电平设置为增加的功率电平使得能够耗散围绕所述晶片边缘的区域中的电荷，所述电荷的耗散减少导致围绕所述晶片边缘的所述区域中的金属材料产生电弧的电荷积聚。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述脉冲模式期间的所述占空比是介于所述约10％设置与所述约99％设置之间的百分比设置，并且所述占空比的所述百分比设置与相对于在通过连续波(cw)rf功率发生器进行的功率传输的cw模式期间的功率电平的预定的增加的功率电平相关。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述占空比的所述百分比设置使得能够耗散围绕所述晶片边缘的区域中的电荷，以减少在围绕所述晶片边缘的所述区域中引起电弧发生的电荷积聚。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述脉冲模式期间，其还包括，

9.根据权利要求1所述的方法，其还包括，

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述逐步提高的脉冲频率用于在所述斜面边缘工艺期间减小围绕所述晶片的周边的电弧面积。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述占空比设置连同在所述脉冲模式期间的所述增加的功率电平用于将有效功率传送到所述斜面边缘工艺作为使用所述cw模式传输的功率。

12.根据权利要求11所述的方法，其中使用所述cw模式传输的所述功率低于所述脉冲模式。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述占空比处于90％设置，使得所述rf功率发生器在周期的90％中处于接通状态并且在所述周期的10％期间处于关断状态。

14.一种在斜面等离子体室中处理晶片斜面边缘的方法，其还包括，

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述占空比大于约10％设置且小于约99％设置。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述脉冲模式能够使靠近所述晶片的所述斜面边缘的区域中的电荷耗散，以减少电荷积聚，所述电荷积聚导致在靠近所述斜面边缘的区域中的所述晶片的表面上的金属材料产生电弧。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述增量的功率与归因于将以所述脉冲模式运行的所述占空比的有效功率的增量损失相关。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，传感器耦合到所述斜面等离子体室以确定有效功率的所述增量损失并且限定为使用所述脉冲模式处理所述斜面边缘而选择的所述补偿因子。

19.一种用于在斜面等离子体室中处理晶片的斜面边缘的系统，其还包括，

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述脉冲模式能够使靠近所述晶片的所述斜面边缘的区域中的电荷耗散，以减少电荷积聚，所述电荷积聚导致在靠近所述斜面边缘的所述区域中的所述晶片的表面上的金属材料产生电弧。

技术总结
用于在斜面等离子体室中处理晶片的斜面边缘的方法和系统。该方法包括接收用于斜面等离子体室的RF发生器的脉冲模式设置。该方法包括识别脉冲模式的占空比，该占空比定义在由发生器输送的每个功率周期期间的接通(ON)时间和关断(OFF)时间。该方法包括计算或访问对发生器的输入RF功率设置的补偿因子。补偿因子被配置为将增量功率添加到输入功率设置以解决归因于在脉冲模式下运行的占空比的功率损失。该方法被配置为在具有占空比和脉冲频率的脉冲模式下运行发生器。发生器被配置为产生脉冲模式的输入功率，该输入功率包括增量功率以在斜面等离子体室中实现有效功率以实现目标斜面处理吞吐量，同时减少导致电弧损坏的电荷积聚。

技术研发人员：华雪锋,罗伟义,杰克·陈
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11