利用离子阻隔板产生等离子体的方法和设备与流程

本公开内容总体上涉及用于半导体处理腔室中的等离子体增强处理的设备和方法。具体而言，本公开内容的实施例涉及具有离子阻隔板的电容耦合等离子体(ccp)腔室，该离子阻隔板被偏压(bias)以减轻和/或消除离子阻隔板孔和处理间隙中的点亮(light-up)。

背景技术：

1、许多半导体处理涉及使用等离子体来增强膜及其沉积。等离子体产生期间的“点亮”会导致膜中的不均匀性，从而影响晶片的整体品质和产量。在等离子体增强沉积处理中，接地的离子阻隔板孔中的点亮会导致功率(power)外泄到离子阻隔板下方且在晶片顶表面上方的处理空间或间隙中，从而导致处理间隙中的局部化等离子体，而不利地影响处理不均匀性，尤其是在晶片的边缘区域中。此外，等离子体点亮会导致o形环侵蚀，以及随后的污染，例如来自氟(f)的污染。因此，可以限制处理的操作窗(window)以避免对于给定离子阻隔板的等离子体点亮状况。

2、一些解决点亮问题的解决方案包括使用具有较小孔和/或较大厚度的离子阻隔板，但这可能会导致处理期间的其他限制，例如原子层沉积所需的自由基的传导(conductance)降低以及相应地降低膜沉积速率。而且，这样的硬件选择在操作期间是固定的，而没有机会调整。此外，一些解决方案包括使用较低的功率来防止孔点亮，这会带来有限的操作窗。

3、通常，本技术领域中对于减轻和/或消除等离子体处理期间的点亮及在操作期间提供调整条件的机会有持续的需求。

技术实现思路

1、一个或多个实施例针对在半导体处理腔室中产生等离子体的方法。施加射频(rf)功率以在该处理腔室的等离子体区域中产生等离子体，该处理腔室包括：喷头、离子阻隔板和基板，且该等离子体区域由该喷头的前表面和该离子阻隔板的背表面界定。对该离子阻隔板施加偏压，使得该处理腔室中没有点亮(no light-up)。

2、其他实施例关于在半导体处理腔室中等离子体的方法。对该处理腔室的喷头施加射频(rf)功率以在该处理腔室的等离子体区域中产生等离子体，该处理腔室包括：该喷头、离子阻隔板和基板，该等离子体区域由该喷头的前表面和该离子阻隔板的背表面界定。将包括直流(dc)或低频射频(lfrf)的偏压施加到该离子阻隔板。调制该偏压以在该处理腔室中实现没有点亮的状况。

3、进一步的实施例针对非易失性计算机可读取介质。非易失性计算机可读取介质包括指令。当指令由处理腔室的控制器执行时，处理腔室施行以下操作：对该处理腔室的喷头施加射频(rf)功率以在该处理腔室的等离子体区域中产生等离子体，该处理腔室包括：该喷头、离子阻隔板和基板，该等离子体区域由该喷头的前表面和该离子阻隔板的背表面界定；将包括直流(dc)或低频射频(lfrf)的偏压施加到该离子阻隔板；及调制该偏压以在该处理腔室中实现没有点亮的状况。

技术特征：

1.一种在半导体处理腔室中产生等离子体的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述偏压对于将所述等离子体的离子电学地限制在所述等离子体区域中是有效的。

3.根据权利要求1所述的方法，包括：通过评估点亮或没有点亮的状况及调整所述偏压来动态地调谐所述偏压。

4.根据权利要求1所述的方法，其中区域性地施加所述偏压。

5.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述偏压的步骤包括：在±50v至±200v的范围内输送所述离子阻隔板的直流(dc)偏压。

6.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述偏压的步骤包括：以100khz至500khz的范围的频率在大于或等于2w到小于或等于50w的范围内输送所述离子阻隔板的低频射频(lfrf)偏压。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在以400w至2500w的功率范围操作的原子层沉积(ald)处理期间产生所述等离子体，且所述方法进一步包括：在所述基板上沉积膜。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子阻隔板包括开口，所述开口具有在大于或等于20密耳(0.5mm)到小于或等于0.5英寸(12.7mm)的所述范围内的尺寸，及/或具有在大于或等于0.5mm至小于或等于50mm的范围内的厚度。

9.一种在半导体处理腔室中产生等离子体的方法，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中调制所述偏压包括：通过评估点亮或没有点亮的状况及调整所述偏压来动态地调谐所述偏压。

11.根据权利要求9所述的方法，其中区域性地施加所述偏压。

12.根据权利要求9所述的方法，其中施加所述偏压的步骤包括：在±50v至±200v的范围内输送所述离子阻隔板的直流(dc)偏压。

13.根据权利要求9所述的方法，其中施加所述偏压的步骤包括：以100khz至500khz的范围的频率在大于或等于2w到小于或等于50w的范围内输送所述离子阻隔板的低频射频(lfrf)偏压。

14.根据权利要求9所述的方法，其中是在以400w至2500w的功率范围操作的原子层沉积(ald)处理期间产生所述等离子体，且所述方法进一步包括在所述基板上沉积膜。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述离子阻隔板包括开口，所述开口具有在大于或等于20密耳(0.5mm)到小于或等于0.5英寸(12.7mm)的所述范围内的尺寸，及/或具有在大于或等于0.5mm至小于或等于50mm的范围内的厚度。

16.一种包括指令的非易失性计算机可读取介质，当处理腔室的控制器执行所述等指令时，所述指令使所述处理腔室施行以下操作：

17.根据权利要求16所述的非易失性计算机可读取介质，其中区域性地施加所述偏压。

18.根据权利要求16所述的非易失性计算机可读取介质，其中调制所述偏压包括：通过评估点亮或没有点亮的状况及调整所述偏压来动态地调谐所述偏压。

19.根据权利要求16所述的非易失性计算机可读取介质，其中施加所述偏压包括：在±50v至±200v的范围内输送所述离子阻隔板的直流(dc)偏压。

20.根据权利要求16所述的非易失性计算机可读取介质，其中施加所述偏压包括：以100khz至500khz的范围的频率在大于或等于2w到小于或等于50w的范围内输送所述离子阻隔板的低频射频(lfrf)偏压。

技术总结
在半导体处理腔室中产生等离子体的方法，包括：施加射频(RF)功率以在该处理腔室的等离子体区域中产生等离子体，该处理腔室包括：喷头、离子阻隔板和基板，且该等离子体区域由该喷头的前表面和该离子阻隔板的背表面界定；及对该离子阻隔板施加偏压，使得该处理腔室中没有点亮。某些方法进一步包括：通过评估点亮或没有点亮的状况及调整该偏压来动态地调谐该偏压。某些方法进一步包括：区域性地施加偏压。

技术研发人员：卡洛·贝拉,李晓璞,T·塔纳卡
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10