用于改善晶片蚀刻不均匀性的系统和方法
【专利说明】用于改善晶片蚀刻不均匀性的系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2014年2月19日提交的美国临时申请N0.61/941，778的权益。通过引用将前述申请的整个公开内容并入本文中。
技术领域
[0002]本发明涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及使用变压器耦合等离子体蚀刻衬底的衬底处理系统和方法。
【背景技术】
[0003]这里提供的背景描述是为了总体上描述本公开的背景的目的。当前列明的发明人的在该【背景技术】部分中在某种程度上描述的工作以及说明书中的在提交时不能作为现有技术的方面既不明确也不暗示地承认其作为针对本公开的现有技术。
[0004]衬底处理系统通常用于沉积和蚀刻诸如半导体晶片之类的衬底上的薄膜。蚀刻的实施例包括湿法化学蚀刻和干法蚀刻。使用由感应耦合等离子体产生的等离子体执行一些干法蚀刻。感应耦合等离子体可通过变压器耦合等离子体(TCP)线圈产生。
[0005]在半导体晶片内的蚀刻速率(ER)残余非均匀性会通过由TCP线圈产生的磁通中的非均匀性引起。非均匀性会通过因TCP线圈上形成的一个或多个节点而导致的局部线圈电流的增加引起。包括TCP线圈的大多数电感耦合等离子体系统依靠线圈和室顶端对称性来消除磁通的非均匀性。然而，由于线圈和非对称的周边硬件内的电压节点，因此完美的对称是非常难以实现的。
【发明内容】
[0006]本部分提供本公开的总体概述，而不是本公开的整个范围的全面披露，也不是本公开的所有特征的全面披露。
[0007]一种衬底处理系统包括:处理室，其包括介电窗和用于在处理期间支撑衬底的底座。气体供给系统向所述处理室供给气体。线圈邻近所述介电窗布置在所述处理室外侧。射频(RF)源供给RF信号至所述线圈以在所述处理室内产生射频等离子体。N个通量衰减区段邻近所述线圈以间隔开的模式布置，其中，N是大于I的整数。
[0008]在另一些特征中，所述N个通量衰减区段被布置在所述线圈和所述介电窗之间。
[0009]在另一些特征中，所述N个通量衰减区段相邻于所述线圈的径向外边缘布置。
[0010]在另一些特征中，充气室布置在所述线圈和所述介电窗之间。所述N个通量衰减区段从所述充气室径向向外突出。气体供应源在操作期间提供气体至所述充气室。
[0011]在另一些特征中，所述N个通量衰减区段以360/N度的间隔间隔开。
[0012]在另一些特征中，所述线圈包括被卷绕在第二线圈的至少部分内的第一线圈。所述第一线圈的相对端被设置成相隔180度，并且所述第二线圈的相对端被设置成相隔180度。N等于4，所述N个通量衰减区段以90度的间隔间隔开，并且N个通量衰减区段相对于所述第一线圈和所述第二线圈的相对端旋转30-60度。
[0013]在另一些特征中，所述N个通量衰减区段由聚四氟乙烯、玻璃填充的聚四氟乙烯、聚苯砜、或聚醚醚酮中的至少一种制成。
[0014]在另一些特征中，环状部分围绕所述线圈布置。所述N个通量衰减区段在所述线圈和所述介电窗之间从所述环状部分径向向内延伸。
[0015]在另一些特征中，变压器耦合电容调谐电路含有至少一个电容器。所述变压器耦合电容调谐电路连接在所述RF源与所述线圈之间。
[0016]一种用于操作衬底处理系统的方法包括:提供一种处理室，该处理室包括介电窗和用于支撑衬底的底座；邻近所述介电窗布置线圈；邻近所述线圈以间隔开的模式布置N个通量衰减区段，其中，N是大于I的整数；供给气体到所述处理室；以及供给RF信号到所述线圈以在所述处理室内产生RF等离子体。
[0017]所述N个通量衰减区段被布置在所述线圈和所述介电窗之间。
[0018]在另一些特征中，所述N个通量衰减区段相邻于所述线圈的径向外边缘布置。
[0019]在另一些特征中，所述方法包括将充气室布置在所述线圈和所述介电窗之间。所述N个通量衰减区段以间隔开的模式从所述充气室径向向外突出。所述方法包括在操作期间提供气体至所述充气室。所述方法包括以360/N度的间隔使所述N个通量衰减区段间隔开。
[0020]在另一些特征中，所述线圈包括被卷绕在第二线圈的至少部分内的第一线圈。所述方法包括:将第一线圈的相对端布置成相隔180度以及将第二线圈的相对端布置成相隔180 度。
[0021]在另一些特征中，N等于4，并且所述方法还包括:以90度的间隔使所述N个通量衰减区段间隔；以及使所述N个通量衰减区段相对于所述第一线圈和所述第二线圈的相对端旋转30-60度。
[0022]在另一些特征中，所述N个通量衰减区段由聚四氟乙烯、玻璃填充的聚四氟乙烯中的至少一种制成。
[0023]在另一些特征中，所述方法还包括:围绕所述线圈布置环状部分。所述N个通量衰减区段在所述线圈和所述介电窗之间从所述环状部分径向向内延伸。
[0024]在另一些特征中，所述方法还包括将所述变压器耦合电容调谐电路连接在所述线圈与产生RF信号的所述RF源之间。
[0025]根据本发明提供的描述，适用性的其它方面将变得显而易见。在本
【发明内容】
中的描述和具体实施例意在仅用于说明的目的，而并非意在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0026]根据详细描述和附图，本发明将被更充分地理解，其中:
[0027]图1是用于根据本公开的蚀刻衬底的衬底处理系统的一个实施例的功能框图。
[0028]图2是变压器耦合等离子体线圈和具有根据本公开的通量衰减区段或突出部的气体充气室的一个实施例的平面图；
[0029]图3是具有根据本公开的通量衰减区段或突出部的气体充气室的一个实施例的透视图；以及
[0030]图4-12是具有根据本公开的通量衰减区段或突出部的气体充气室的其他实施例的侧剖视图。
[0031 ] 在附图中，参考标号可重复使用以标识相似和/或相同的元件。
【具体实施方式】
[0032]现在参考图1，示出了根据本公开的衬底处理系统10的一个实施例。衬底处理系统10包括连接到与TCP线圈16连接的变压器耦合电容调谐(TCCT)电路14的RF源12。TCCT电路14通常包括一个或多个固定或可变电容器15。在共同转让的Long等人的美国公开N0.2013/0135058中示出和描绘了 TCCT电路14的一个实施例，该专利文献其全部内容通过引用并入本发明。TCP线圈16可以包括成对的线圈或内线圈对和外线圈对。
[0033]具有N个通量衰减区段的气体充气室20被布置在TCP线圈16和介电窗24之间。如下面将要描述的，在气体充气室20上的通量衰减区段在TCP线圈16的选定部分和介电窗24之间延伸，并且不存在于TCP线圈16的其它部分和介电窗24之间。通量衰减区段82补偿TCP线圈16的磁通分布。由于TCP线圈16上电流节点的形成，因而该补偿使磁通方面的增加衰减。该增加可以由正被电容器端接的TCP线圈16引起，该电容器如在TCCT电路14中的电容器。换言之，通量衰减区段清除TCP线圈通量中的一些，其结果是来自TCP线圈16的磁通分布更均匀。这导致等离子体均匀性的改善。其结果是，在衬底上的高蚀刻速率的位置将减少，从而将改善衬底的均匀性。
[0034]介电窗24沿处理室28的一侧布置。处理室28还包括支撑衬底34的底座32。底座32可以包括静电卡盘、机械卡盘或其它类型的卡盘。等离子体40在处理室28内部产生。等离子体40蚀刻衬底34的暴露表面。RF源50和偏置匹配电路52可被用于在操作期间使底座32偏置。
[0035]一种气体输送系统56可以用于提供气体混合物至处理室28。气体输送系统56可包括:处理气体源57 ;计量系统58，如阀和质量流量控制器；以及歧管59。气体输送系统60可以用于经由阀61以提供气体62到气体充气室20。该气体可包括被用于冷却TCP线圈16和介电窗24的致冷气体。加热器64可以用于将底座32加热到预定的温度。排气