利用等離子體點源的陣列處理工件的等離子體反應器制造技術

公開了一種利用等離子體點源的陣列處理工件的等離子體反應器。一種等離子體源，由等離子體點源的陣列組成，該等離子體源對用戶界定的區域在空間上和時間上控制帶電粒子和自由基的產生。

【技術實現步驟摘要】
本申請要求由KartikRamaswamy等人于2015年9月28日提出的、標題為“利用等離子體點源的陣列處理工件的等離子體反應器(APLASMAREACTORFORPROCESSINGAWORKPIECEWITHANARRAYOFPLASMAPOINTSURFACES)”的美國申請No.14/867,240的優先權權益。
本公開關于諸如半導體晶片的工件的等離子體處理，以及工藝不均勻性的降低。
技術介紹
在傳統的等離子體處理中，處理過的晶片可能由于不同的蝕刻環境而遭受不均勻應力造成的局部不均勻性、不均勻的膜組成物(對于沉積工藝)、不均勻的CD(特征的臨界尺寸)。這可能是由于引入的晶片之間的差異或處理腔室的特性中的差異(例如，在轉盤式處理腔室中，旋轉的晶片經歷前緣和后緣的自由基停留時間差異或不同的局部溫度)。
技術實現思路
一種等離子體反應器，包含：處理腔室以及在該處理腔室中的工件支座，該腔室包含面對該工件支座的下頂板；覆蓋在該下頂板上方并面對該下頂板的上頂板以及覆蓋在該上頂板上方的氣體分配器；在該上頂板與下頂板之間界定多個空腔的多個腔壁，該氣體分配器包含至該多個空腔中的相應空腔的多個氣流路徑；在該下頂板中與該多個空腔中的相應空腔對齊的多個出口孔；以及鄰接該多個空腔中的相應空腔的相應功率施加器、電源、耦接到該等功率施加器中的相應功率施加器的多個功率導體、以及耦接在該電源與該多個功率導體之間的功率分配器。在一個實施例中，該多個腔壁包含電介質腔壁。在進一步的實施例中，該電源包含RF發電機，且其中該等相應功率施加器中的每個功率施加器由該多個腔壁中的對應腔壁與該多個空腔中的對應空腔的內部分隔。在一個實施例中，該功率施加器包含電極以用于將RF功率電容地耦合到該多個空腔中的對應空腔中。在此實施例中，每個電極都可以圍繞該多個空腔中的對應空腔的一部分。在另一個實施例中，該功率施加器包含線圈天線以用于將RF功率感應地耦合到該多個空腔中的對應空腔中。在此實施例中，該線圈天線可以包含導體，該導體盤繞該多個空腔中的對應空腔的一部分。在又進一步的實施例中，該電源為直流發電機，該等功率施加器中的每個功率施加器皆包含用于直流放電的電極，且其中該等電介質腔壁中的每個腔壁皆配置成使對應的電極暴露于該多個空腔中的對應空腔的內部。在一個實施例中，該功率分配器包含耦接在該發電機的輸出與該等功率導體中的相應功率導體之間的多個開關。在一個實施例中，該等離子體反應器進一步包含處理器，該處理器依據用戶定義的指令單獨地控制該多個開關。在一個實施例中，該等離子體反應器進一步包含工藝氣源和氣體分配器，該氣體分配器包含多個閥，該多個閥耦接在該工藝氣源與該多個空腔中的相應空腔之間。該工藝氣源可以包含不同氣體物種的多個氣源，其中該多個閥中的相應閥耦接在該多個氣源中的相應氣源與該多個空腔中的相應空腔之間。在一個實施例中，該等離子體反應器進一步包含處理器，該處理器依據用戶定義的指令單獨地控制該多個閥。在一個實施例中，該等離子體反應器進一步包含遠程等離子體源，該遠程等離子體源被耦接以將等離子體副產物遞送到該多個空腔。在一個實施例中，該處理腔室進一步包含圓柱形側壁，該反應器進一步包含感應耦合的等離子體源，該感應耦合的等離子體源包含線圈天線及RF發電機，該線圈天線纏繞該圓柱形側壁，該RF發電機通過阻抗匹配耦接到該線圈天線。在一個實施例中，一種等離子體反應器包含：處理腔室以及在該處理腔室中的工件支座；覆蓋在該工件支座上方的氣體分配器；在該氣體分配器下方界定多個空腔的多個腔壁，該氣體分配器包含至該多個空腔中的相應空腔的多個氣流路徑；鄰接該多個空腔中的相應空腔的相應功率施加器、電源、耦接到該等功率施加器中的相應功率施加器的多個功率導體、以及耦接在該電源與該多個功率導體之間的功率分配器；以及工藝氣源和氣體分配器，該氣體分配器包含多個閥，該多個閥耦接在該工藝氣源與該多個空腔中的相應空腔之間。在進一步的實施例中，一種在等離子體反應器中處理工件的方法，該等離子體反應器包含等離子體點源的陣列，該等離子體點源的陣列分布在該工件的表面上方，所述方法包含以下步驟：在該工件上進行等離子體工藝；觀察橫跨該工件的該表面的工藝速率的空間分布中的不均勻性；以及通過進行以下步驟中的至少一者來降低該不均勻性：(a)調整該等離子體點源的陣列之中的等離子體源功率級的分配，或(b)調整該等離子體點源的陣列之中的氣流的分配。附圖說明因此，為了可以詳細理解所得的本專利技術的示例性實施例的方式，可參照在所附附圖中示出的本專利技術實施例得出以上簡要概述的本專利技術的更具體的描述。應當理解的是，本文中未討論某些眾所周知的工藝，以免模糊本專利技術。圖1A為具有等離子體點源的陣列的第一實施例的簡化圖。圖1B為圖1A的實施例中的等離子體點源的放大平面圖。圖2A和圖2B繪示等離子體點源的陣列的不同布置。圖3繪示其中等離子體點源采用等離子體直流放電的實施例。圖4繪示其中等離子體點源采用感應耦合的實施例。圖5繪示圖1A的實施例采用遠程等離子體源的變型。圖6繪示圖4的實施例采用遠程等離子體源的變型。圖7繪示圖1A的實施例除了等離子體點源的陣列以外還具有腔室寬的感應耦合源的變型。為了便于理解，已在可能處使用相同的附圖標記來指附圖共有的相同元件。構思的是，可以將一個實施例的元件和特征有益地并入其他實施例中而無需進一步詳述。然而，應注意的是，附圖僅示出本專利技術的示例性實施例，因此不應被視為限制本專利技術的范圍，因本專利技術可認可其他等同有效的實施例。具體實施方式介紹：等離子體源由大量的或一個陣列的單獨受控的局部等離子體點源組成，這允許在用戶界定的區域上在空間和時間上控制帶電粒子物種(電子、負和正離子)和自由基。使用能夠在空間和時間上控制的等離子體源能夠校正局部的不均勻性。這可以通過在產生帶電粒子和自由基的不同等離子體點源中啟動或關閉等離子體產生來實現。替代地或另外地，這可以通過改變至不同等離子體點源的工藝氣流來實現。例如，氣流可以被啟動或關閉和/或可以改變用于每個等離子體點源的氣體混合物。使用者可以選擇在局部等離子體點源中被離子化或分解的氣體。使用者可以進一步選擇放電的時間或持續時間。人們可以通過在不同的同時局部氣體放電中并行操作不同的氣體化學過程(空間控制)或通過在同一局部放電中局部交替氣體化學過程來改變局部放電化學過程。人們可以使整個工件(晶片)經受恒定的負直流偏壓、但局部吸引離子來布植、或蝕刻或沉積?？梢詫⒌入x子體點源的陣列與傳統非局部等離子體源(諸如電容耦合的大電極等離子體源或感應耦合的等離子體源)組合，并實時校正等離子體生成中的局部不均勻性?？梢詫⒌入x子體點源的陣列與遠程等離子體源(例如遠程自由基源)組合。自由基處理步驟之后可以接著等離子體處理步驟，在等離子體處理步驟中人們可以改變成分和局部停留時間。過去的解決方案通過改變經過基板支座中的局部加熱元件的電流而著重于溫度的局部變化。本文描述的實施例添加到現有的解決方案，并實現局部化學過程，并且影響帶電粒子和自由基的產生，而不是只依賴溫度來加速反應。實施例：圖1A和圖1B描繪具有使用RF頻率電容耦合的多個等離子體點源90的實施例。點源90可被布置成各種配置，諸如圓形(圖2A)或派形(圖2B)。圖1A本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種等離子體反應器，包含：處理腔室和在所述處理腔室中的工件支座，所述腔室包含面對所述工件支座的下頂板；覆蓋在所述下頂板上方的并且面對所述下頂板的上頂板和覆蓋在所述上頂板上方的氣體分配器；在所述上頂板與所述下頂板之間界定多個空腔的多個腔壁，所述氣體分配器包含至所述多個空腔中的相應空腔的多個氣流路徑；在所述下頂板中與所述多個空腔中的相應空腔對齊的多個出口孔；鄰接所述多個空腔中的相應空腔的相應功率施加器、電源、耦接到所述功率施加器中的相應功率施加器的多個功率導體，以及耦接在所述電源與所述多個功率導體之間的功率分配器。

【技術特征摘要】
2015.09.28 US 14/867,2401.一種等離子體反應器，包含：處理腔室和在所述處理腔室中的工件支座，所述腔室包含面對所述工件支座的下頂板；覆蓋在所述下頂板上方的并且面對所述下頂板的上頂板和覆蓋在所述上頂板上方的氣體分配器；在所述上頂板與所述下頂板之間界定多個空腔的多個腔壁，所述氣體分配器包含至所述多個空腔中的相應空腔的多個氣流路徑；在所述下頂板中與所述多個空腔中的相應空腔對齊的多個出口孔；鄰接所述多個空腔中的相應空腔的相應功率施加器、電源、耦接到所述功率施加器中的相應功率施加器的多個功率導體，以及耦接在所述電源與所述多個功率導體之間的功率分配器。2.如權利要求1所述的等離子體反應器，其中所述多個腔壁包含電介質腔壁。3.如權利要求1所述的等離子體反應器，其中所述電源包含RF發電機，并且其中所述相應功率施加器中的每個功率施加器由所述多個腔壁中的對應腔壁與所述多個空腔中的對應空腔的內部分隔。4.如權利要求3所述的等離子體反應器，其中所述功率施加器包含電極，用于將RF功率電容耦合到所述多個空腔中的對應空腔中。5.如權利要求4所述的等離子體反應器，其中所述電極圍繞所述多個空腔中的對應空腔的一部分。6.如權利要求3所述的等離子體反應器，其中所述功率施加器包含線圈天線，用于將RF功率感應耦合到所述多個空腔中的對應空腔中。7.如權利要求6所述的等離子體反應器，其中所述線圈天線包含一導體，所述導體盤繞所述多個空腔中的對應空腔的一部分。8.如權利要求1所述的等離子體反應器，其中所述電源為直流發電機，所述功率施加器中的每個功率施加器包含用于直流放電的電極，并且其中所述腔壁中的每個腔壁配置成使對應的電極暴露于所述多個空腔中的對應空腔的內部。9.如權利要求1所述的等離子體反應器，其中所述功率分配器包含耦接在所述電源的輸出與所述功率導體中的相應功率導體之間的多個開關。10.如權利要求9所述的等離子體反應器，進一步包含處理器，所述處理器依據用戶定義的指令單獨地控制所述多個開關。11.如權利要求1所述的等離子體反應器，進一步包含：工藝氣源和氣體分配器，所述氣體分配器包含多個閥，所述多個閥耦接在所述工藝氣源與所述多個空腔中的相應空腔之間。12.如權利要求11所述的等離子體反應器，其中所述工藝氣源包含不同氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K·拉馬斯瓦米，L·王，S·萊恩，Y·楊，S·D·耐馬尼，P·戈帕爾拉迦，
申請(專利權)人：應用材料公司，
類型：發明
國別省市：美國;US