CN101653048B - Rf供电电极上的dc电压控制的方法和设备 - Google Patents

Rf供电电极上的dc电压控制的方法和设备 Download PDF

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Abstract

在等离子处理室中，提供一种用于处理基片的方法。该方法包括将该基片支撑在配置有上电极(UE)和下电极(LE)的等离子处理室，将至少一个射频电源配置为在该UE和该LE之间引发等离子，以及提供导电耦合环，该导电耦合环耦接于该LE以提供导电路径。该方法进一步包括提供面向等离子基片边缘(PFSP)环，该PFSP环设在该导电耦合环上方。该方法又进一步包括将该PFSP环耦接于经过RF滤波器的直流(DC)接地、经过该RF滤波器和可变电阻的该DC接地、经过该RF滤波器的正DC电源和经过该RF滤波器的负DC电源的至少一个以控制等离子处理参数。

Description

RF供电电极上的DC电压控制的方法和设备
背景技术
[段1]等离子处理的进步促进了半导体产业的发展。半导体产业是高度竞争的市场。制造企业能够在不同的处理条件下处理基片的能力可使制造企业具有对竞争者的优势。因此，制造企业花费专门的时间和资源来发现方法和/或装置，用以提高基片处理。
[段2]可用来执行基片处理的通常的处理系统可以是不对称多频电容耦合处理系统。该处理系统建立为能够在一定范围处理参数下处理。然而，近些年，所处理的器件的类型已经变得更加精密并且需要更多的工艺控制。一个示例，所处理的器件变得更小，并且需要更精确的处理。
[段3]考虑到在半导体产业中保持竞争力的需要，对于电容耦合等离子处理系统的能力的增强是极其需要的。
发明内容
[段4]在一个实施例中，本发明涉及一种在等离子处理室中处理基片的方法。该方法包括将该基片支撑在配置有上电极和下电极的等离子处理室中。该方法还包括将至少一个射频(RF)电源配置为在该上电极和该下电极之间引发等离子。该方法进一步包括提供导电耦合环。该导电耦合环耦接于该下电极以提供导电路径。该方法还又包括提供等离子面向基片边缘(PFSP)环，该PFSP环设在该导电耦合环上方。该方法又进一步包括将该PFSP环耦接于经过RF滤波器的直流(DC)接地、经过该RF滤波器和可变电阻的该DC接地、经过该RF滤波器的正DC电源和经过该RF滤波器的负DC电源的至少一个以控制等离子处理参数。
[段5]上面的概述只涉及此处公开的许多本发明的实施例的一个，并且不是为了限制本发明的范围，这个范围在这里的权利要求中阐述。本发明的这些和其他特征将在下面的具体描述中结合附图更详细地说明。
附图说明
[段6]在附图中，本发明作为示例而不是作为限制来说明，其中类似的参考标号指出相似的元件，其中：
[段7]图1示出按照本发明的一个实施例电容耦合等离子处理系统的简图，该系统配置有设计为增强对该等离子处理系统控制的部件。
[段8]图2示出按照本发明的一个实施例电容耦合等离子处理系统的简图，该系统配置有设计为增强对该等离子处理系统控制的部件。
[段9]图3示出按照一个实施例表示数据的图表，示出测得电势与PFSP环(例如，热边缘环)上的DC偏置的函数。
[段10]图4示出按照本发明一个实施例表示数据的图表，说明沿该基片半径的离子饱和电流密度。
[段11]图5示出按照本发明一个实施例表示数据的图表，示出离子饱和电流密度与该基片上DC偏置的函数。
[段12]图6示出按照本发明一个实施例表示对于2MHz基准电路该模拟DC电势结果与该PFSP环DC电势的函数的数据的图表。
[段13]图7示出按照本发明一个实施例表示对于27MHz基准电路该模拟DC电势结果与PFSP DC电势的函数的数据的图表。
[段14]图8示出在本发明一个实施例中多频电容耦合等离子处理系统800，配置有设计为增强对该等离子处理系统控制的部件。
具体实施方式
[段15]现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描述本发明。在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。
[段16]这里描述了各种实施例，包括方法和技术。应当记住，本发明还覆盖包括计算机可读介质的制造品，在该介质上存储有用于实施该创新性技术的实施例的计算机可读指令。该计算机可读介质可包括，例如，半导体、光磁、光学或其他形式的用于存储计算机可读代码的计算机可读介质。进而，本发明还覆盖执行本发明的设备或系统。这种设备包括专用和/或可编程电路以执行与本发明实施例有关的操作。这种设备的示例包括适当编程的通用目的计算机和/或专用计算装置，并且包括计算机/计算装置和适于与本发明实施例有关的各种操作的专用/可编程电路的组合。
[段17]按照本发明的实施例，提供配置等离子处理系统以增强对等离子处理参数控制的方法和装置。本发明的实施例包括采用面向等离子基片边缘(PFSP)环，其耦接至DC控制模块以使能够对参数进行更多控制。利用更精密的控制，可扩展该等离子处理系统的工艺范畴以允许可超出传统的处理参数处理基片。
[段18]在一个实施例中，该等离子处理系统可配置为包括导电耦合环以提供面向等离子基片边缘环和DC控制模块之间的导电路径。在一个实施例中，DC控制模块可包括开关、正DC电源、负DC电源以及连接至DC接地的可变电阻。通过提供导电路径，等离子处理参数(例如，平均离子能量和/或等离子密度)可由DC控制模块控制。
[段19]在一个示例，等离子处理参数可通过将PFSP环经过RF滤波器耦接至接地来控制。在另一示例中，等离子处理参数还可通过将PFSP环经过RF滤波器和可变电阻耦接至接地来控制。在又一示例中，等离子处理参数还可通过将PFSP环经过RF滤波器耦接至正DC电压源来控制。在又一示例中，等离子处理参数可通过将PFSP环经过RF滤波器耦接至负的DC电压源来控制。
[段20]在另一实施例中，该等离子处理系统可配置为包括DC导电耦合环以提供面向等离子基片边缘(PFSP)环(不限于热边缘环)和DC控制模块之间的DC导电路径，而不会消除该等离子处理系统的产生与该热边缘环的RF电导耦合的能力。
[段21]在另一实施例中，该等离子处理系可配置为提供DC导电路径同时保持产生RF电导耦合的能力。可通过RF耦合环将RF电导耦合配置为将静电卡盘耦合于热边缘环。为了获得DC电导耦合而不消除RF电导耦合，应用额外的环(如DC导电耦合环和PFSP环)以提供该DC导电路径。在一个实施例中，该PFSP环可以是任何类型的可以在该基片的边缘上的面向等离子环。
[段22]参照附图和下面的讨论可以更好地理解本发明的特征和优点。
[段23]图1示出按照本发明的一个实施例电容耦合等离子处理系统100的简图，该系统配置有设计为增强对该等离子处理系统控制的部件。等离子处理系统100可是单频、双频或三频电容放电系统。在一个示例，射频(RF)可包括，但不限于，2、27和60MHz。
[段24]等离子处理系统100可以不对称，因为接地的上电极104的直径可与基片106和/或静电卡盘108的直径不同(例如，更大)。于是，在等离子处理期间接地的上电极104的直流电压(Vdc)测得的电势不同于基片106。在一个示例，该接地的上电极104的Vdc可为零，相反该基片106的Vdc倾向于为负。
[段25]等离子处理系统100还可配置为包括接地的上电极104和下电极(如静电卡盘108)，该下电极设在下部本体110上方，该本体通常为铝。静电卡盘108可由铝构成，在该铝板的表面上具有陶瓷介电层。
[段26]等离子处理系统100还可包括射频(RF)发生器112，以经过下部本体110将RF偏置功率提供至静电卡盘108。通常，RF功率112可与气体(未示于简图)相互作用以在上电极104和静电卡盘108之间引发等离子102。等离子102可蚀刻和/或沉积材料到基片106上以产生电子器件。
[段27]等离子处理系统100还可包括耦合环114。在一个实施例中，布置在耦合环114上方的是面向等离子基片边缘(PFSP)环116，该PFSP环可设置在该基片边缘面向等离子102。PFSP环116可包括，但不限于，热边缘环。PFSP环116可用于为下层的部件(如耦合环114)提供保护免受等离子102的离子的损害。PFSP环116还可用来将该等离子的离子聚焦在基片的边缘以在电容耦合等离子处理系统中的等离子处理期间保持工艺一致性。
[段28]现有技术中，该耦合环可由RF导电材料构成，如石英，以使得静电卡盘108和PFSP环116之间能够RF耦合。与现有技术相反，耦合环114可由DC导电材料构成，如铝，以提供在PFSP环116和下部本体110之间的DC耦合。在一个示例，耦合环114可提供导电路径，其使得电流能够从上电极104、经过等离子102、经过PFSP环116、经过下部本体110、经过RF滤波器128流至DC控制模块160。通过使能够DC耦合，可利用外部DC控制模块160建立DC电流路径。
[段29]在一个实施例中，DC控制模块160可包括开关130、正DC电源136、负DC电源134和DC接地132。可变电阻131可配置为连接DC接地132以便改变该DC电流路径的电阻。
[段30]沿前面提到的导电路径驱动电流可通过不同的实现方式来获得。
[段31]DC控制模块160可用来控制多个等离子处理参数。在一个实施例中，可通过将带有RF滤波器128的下部本体10耦接至DC控制模块160的开关130以连接至DC接地132而沿前面所述的经过PFSP环116的导电路径驱动电流。RF滤波器128通常用来提供对不希望的谐波RF能量的衰减而不引入对DC电源的损失。不希望的谐波RF能量通常在等离子放电时产生，并可由RF滤波器128保持为不会返回该DC电源。
[段32]开关130通常用来在多个不同DC外部电源之间选择。在一个示例，当开关130打开，就不存在到外部DC控制模块的电流路径。所以，如前面提到的该基片DC偏置电压(Vdc)将由于不对称的板而倾向于相对于该等离子为负。然而，当开关130关闭且该电路接地时，该基片DC偏置倾向于由负变为零。
[段33]在关闭开关130以使得PFSP环116上的电压朝向接地时，该等离子电压电势(Vpl)和基片DC偏置(Vdc)可以改变。尽管不希望受限于理论，但是发明人相信至该基片的平均离子能量(Emean)可通过方程1与Vpl和Vdc产生联系：
Emean＝Vpl-Vdc    方程1
[段34]通常，电容耦合等离子处理系统中的至基片的平均离子能量可通过在等离子处理室中建立的电势差确定。在一个示例，在关闭具有至DC接地路径的电流时，至基片106的平均离子能量倾向于根据Vpl和Vdc的值的具体变化而改变。
[段35]此外，当开关130关闭并且利用PFSP环116建立至接地的DC电流路径时，该等离子密度倾向于增加。有利的方式是，等离子密度的增加倾向于是全局性的。如这里所使用的词语，全局性指的是等离子密度一致增加，不仅在整个基片而且超出该基片边缘。于是，在基片边缘，等离子密度不会倾向于降低。通常，该等离子密度需要在该基片的整个表面上方保持基本上恒定，以便保持工艺一致性和垂直蚀刻形貌。
[段36]在又一实施例中，DC控制模块160可用于通过将带有RF滤波器128的下部本体110耦接至可变电阻131以连接至DC接地132来驱动电流经过PFSP环116。在关闭开关130时，流经该电路路径的电流可通过改变可变电阻131的值来调节以影响该基片和等离子处的电压电势。因此，浮点和接地之间的平均离子能量和等离子密度值还可以调节，即，精细调谐。
[段37]考虑这种情况，例如，其中开关130关闭并与正DC电压偏置134接触。在一个实施例中，可通过将带有RF滤波器128的下部本体110耦接于正DC电压偏置136而驱动电流经过PFSP环116。对于偏置DC电压136的限制可以是该等离子电势。通过增加偏置DC电压136，该基片和该等离子的电压电势可增加，该等离子密度可增加，以及该平均离子能量可降低超过该基态。
[段38]考虑这种情况，例如，其中开关130关闭并且与负DC电压偏置134接触。在一个实施例中，可通过将带有RF滤波器128的下部本体110耦接于负DC电压偏置134而驱动电流经过PFSP环116。对该负DC电压偏置值的限制可基于该基片DC偏置。通过控制该负DC电压偏置134，该基片和该等离子的电压电势可降低。通过降低该等离子电势，可提高保持受限制等离子的能力。另外，通过控制该负DC电压偏置134，等离子密度可降低而该平均离子能量可增加。
[段39]如图1所示，对该等离子处理参数的增强的控制可通过操作该DC控制模块实现。所以，具有不对称板的电容耦合等离子处理系统现在能够执行更细密的基片处理，这种处理超出了传统的等离子处理范畴。另外，制造企业的持有成本可最小化，因为这些实施例的实现相对简单并且不贵。
[段40]图2示出按照本发明的一个实施例电容耦合等离子处理系统200的简图，该系统配置有设计为增强对该等离子处理系统控制的部件。注意，图2示出的实现方式在图1的等离子处理系统100上在图1的线150右侧具有额外元件。
[段41]等离子处理系统200可包括底部绝缘体218，其通常由石英制成。设在该底部绝缘体218顶部上的是底部绝缘体盖220，其也由石英制成。耦接到该底部绝缘体盖220的是底部接地扩展部222。该底部接地扩展部222通常由铝制成并接地。设在该底部接地扩展部222上方的是覆盖环224，其通常由石英制成。
[段42]多频电容耦合等离子处理系统200还包括多个限制环(226A、226B、226C和226D)。该限制环226A-226D起到在等离子处理期间将等离子限制在等离子室内的作用。
[段43]等离子处理系统200还可从图1所述的实施例获益。通过给等离子处理系统200配置至DC控制模块的导电路径，该电容耦合等离子处理系统现在能够执行更精密的基片处理，这些处理超出传统的等离子处理范畴。
[段44]如上面所讨论的，电容耦合等离子处理系统中至基片的平均离子能量可由等离子处理室中建立的该电势确定。这些电势可包括，但不限于，通电或外部偏置的电极的等离子电势、漂浮电势和/或电势。图3示出，按照一个实施例，表示数据的图300，示出测得电势与PFSP环(例如，热边缘环)上的DC偏置的函数。关于图1和图3讨论图3以便于理解。
[段45]该纵轴示出测得电势(单位为电压(V))，该横轴示出该PFSP环上不同的DC偏置电压(V)设置。沿着该横轴，示出该PFSP环上该DC偏置的四个不同条件(302、304、306和308)。
[段46]在图表300上标出的是三条曲线(310，312，和314)。曲线310示出该基片DC偏置(Vdc)的一个示例。曲线312示出该等离子电势(Vpl)的一个示例。曲线314示出该基片上平均离子能量(Emean)的示例。
[段47]考虑这种情况，例如，其中可通过RF发生器112施加双频RF功率，如2和27MHz。处理期间，开关130打开。图表300上，开关130的打开状态示为状态线302。当开关130打开，基片106可具有负DC偏置电压(Vdc)，如曲线310所示。另外，等离子102的电压电势(Vpl)比该基片DC偏置电压(Vdc)高，如曲线312所示。由于该电容耦合等离子处理系统的不对称性，该等离子电压电势(Vpl)倾向于高于基片DC偏置电压(Vdc)(如分别由曲线312和310所示)，在状态线302。
[段48]当开关130关闭，例如，当在导电耦合环114和下部本体110之间建立电导电流路径至外部DC控制模块160时，PFSP环116变得接地。在图表300上，PFSP环116的接地状态可示为状态线304。由于基片106和等离子102两者都沿该电导电流路径存在，该基片DC偏置(Vdc)和该等离子电压电势(Vpl)在DC电流路径接地时会增加。在一个示例，该基片DC偏置(Vdc)会从负电势增加到大约零的电势。如可见的，曲线310示出随着该基片DC偏置(Vdc)从负电势增加到大约零而增加。类似地，曲线312也示出增加。然而，该增加并不陡，因为该等离子电压电势的变化小于该基片DC偏置电压的变化。
[段49]如前面提到的，电容耦合等离子处理系统中的平均离子能量可由在处理室中建立的电势差确定。在一个示例，当开关130打开，Vdc倾向于为负。然而，当开关130关闭以及该电路接地时，该基片DC偏置倾向于从负变为零。因为等离子电压电势的增加小于基片DC偏置电压的增加，该基片处的平均离子能量Emean倾向于降低。如可见，曲线314示出该基片106处平均离子能量的降低。
[段50]操作(例如，精细调谐)该基片和/或等离子的电压电势值(如曲线310和312所示)。在一个实施例中，可变电阻131可沿该电导电流路径设置以控制该电阻值，由此控制该电压电势。结果，也可控制该基片处的平均离子能量(如曲线314所示)。
[段51]在一个示例，状态线306和308分别示出PFSP环116上正120伏特和正200伏特的DC偏置。曲线310示出从状态线304至状态线306基片DC偏置稍微增加，其中对PFSP环116的DC偏置是大约120V。曲线310开始达到平稳状态，随着其接近状态线308(其中DC偏置电压为大约200V)DC偏置电压进一步增加。PFSP 116上该偏置DC电压的上限可以是该等离子电势。
[段52]类似地，曲线312示出等离子电势稍微增加，以及在状态线306和308处等离子电势分别继续处于平稳状态。因此，该基片的平均离子能量，如图3的曲线314所示，表现出数值上最低程度降低并且继续保持平稳状态。
[段53]如从图3可见，图表300示出该DC控制模块的实现方式可增强对该处理环境的参数的控制，如该基片的DC偏置、该等离子电势和该基片的平均离子能量。在一个示例，通过控制至该PFSP环的DC电压，可影响该基片和/或该等离子的电压电势。并且，该基片的平均离子能量可通过配置在该电流路径中的可变电阻精细调谐浮点和接地之间的电势来控制。此外，该DC效应可持续并且随着PFSP环的正DC偏置接近限制(即，等离子电势)而达到平稳状态。
[段54]图4示出，按照本发明一个实施例，表述数据的图表400，说明沿该基片半径的离子饱和电流密度。该纵轴示出离子饱和电流密度，Jsat，单位为毫安每平方厘米(mA/cm2)。该横轴示出距基片中心的距离，单位为毫米(mm)。沿该横轴，该基片的中心是半径大约为零的地方。在一个示例，对于300mm直径基片，该基片的边缘是半径为大约150mm的地方。
[段55]图表400可包括曲线402和404。曲线402示出贯穿该基片的离子通量(即，等离子密度)的示例，其中该开关打开(即，没有至该DC控制模块的电流路径)。曲线404示出贯穿该基片的离子通量的示例，其中该开关关闭并存在至该DC控制模块的电流路径。
[段56]考虑这种情况，例如，其中在等离子处理期间，开关关闭。结果，贯穿该基片的等离子密度会在整个基片上不一致地增加，如曲线402和404所示。如前面提到的，这个增加是全局性的增加，即该等离子密度贯穿该基片以及超出该基片边缘不一致地增加。
[段57]图5示出按照本发明一个实施例表示数据的图表500，示出该离子饱和电流密度与该基片上的DC偏置的函数。该纵轴示出离子饱和电流密度，Jsat，单位为毫安每平方厘米(mA/cm2)。该横轴示出基片DC偏置，单位为电压(V)。
[段58]在一个实施例中，曲线502示出当至DC控制模块电流路径从浮点到接地时等离子密度增加。浮点至接地之间的该等离子密度值可利用配置在该DC接地的电流路径中的可变电阻来控制。另外，曲线502示出该离子饱和电流随着正电压DC偏置增加而增加，例如，+120V、+200V和+250V，并且效果由于等离子电势的限制而逐渐呈平稳状态。
[段59]通常，随着DC电势增加高于漂浮电势，DC鞘倾向于在该接地电极处产生。这里所采用的术语，漂浮电势指的是不对称电容耦合等离子处理系统内表面的电势，该系统没有外部偏置或接地。对着该基片的DC鞘的存在倾向于捕获高能次级电子。因为相对高的用于高能离子电离的截面，高能次级电子的捕获倾向于导致等离子密度增加。因此，贯穿该基片的等离子密度可通过控制对该基片的DC偏置来操作。
[段60]图6示出按照本发明一个实施例表示对于2MHz基准电路该模拟DC电势结果与该PFSP环DC电势的函数的数据的图表600。
[段61]该纵轴示出模拟DC电势，单位为电压(V)。该横轴示出该PFSP环上不同的DC偏置电压(V)设置。三条曲线610、612和614作为示例示出。曲线610示出该基片DC偏置(Vdc)的示例。曲线612示出该等离子电势(Vpl)的示例。曲线614示出该基片处的平均离子能量(Emean)的示例。
[段62]曲线614示出电路模型的分析结果，预测对于2MHz激发频率由从浮点至接地以及高达大约200V的DC电势直接控制该基片处平均离子能量。在该限制之上，该模型预测该平均离子能量的均化效应。对影响平均离子能量的DC电势的限制可能是由该等离子电势导致的。此外，该模型预测基片DC偏置(即，曲线610)和等离子电势(即，曲线612)结果在整个范围上跟随该PFSP DC电势。这些模型预测在图6中示出结果，其基本上与图3中的测得结果一致。
[段63]图7示出，按照本发明一个实施例表示对于27MHz基准电路该模拟DC电势结果与PFSP DC电势的函数的数据的图表700。
[段64]该纵轴示出模拟DC电势，单位为电压(V)。该横轴示出该PFSP环上不同DC偏置电压(V)设置。三条曲线(710、712和714)在图表700上示出。曲线710示出该基片DC偏置(Vdc)的示例。曲线712示出该等离子电势(Vpl)的示例。曲线714示出该基片处的平均离子能量(Emean)的示例。
[段65]曲线714示出电路模型的分析结果，预测对于27MHz激发频率在整个范围上DC电势对该基片处平均离子能量无直接控制。然而，该模型预测基片DC偏置(即，曲线710)和等离子电势(即，曲线712)结果在整个范围上跟随该PFSP DC电势。
[段66]在一个实施例中，对于低RF频率和高RF频率，该电路模型预测示出该基片DC偏置和该等离子电势结果在整个范围上跟随PFSP DC电势。然而，该基片处平均离子能量的降低与PFSP DC电势的函数主要由低频(例如，2MHz)激发贡献。因此，来自图3的示出利用双频RF功率(即，2和27MHz)控制平均离子能量的测得结果主要由低频(例如，2MHz)贡献。
[段67]除了前面提到的如图1、2A和2B中讨论的方法和设备之外，可以提供别的实施例，其中PFSP环(不限于热边缘环)可用来产生从该上电极至该DC控制模块的DC路径。图8示出在本发明一个实施例中多频电容耦合等离子处理系统800，其配置有设计用于增强对该等离子处理系统控制的部件。等离子处理系统800可配置为包括接地的上电极804、基片806、静电卡盘808、下部本体810、RF电源812、石英耦合环814、热边缘环816、覆盖环820、底部绝缘体818、底部接地扩展部822、覆盖环824、多个限制环(826A、826B、826C和826D)、RF滤波器828、DC控制模块860、开关830、可变电阻831、外部DC接地832、外部负DC偏置834和外部正DC偏置836。
[段68]考虑这种情况，例如，其中制造商想增强对等离子处理参数(如电压电势、等离子密度等)控制而不从现有电容耦合等离子处理系统中排除元件，如热边缘环816和石英耦合环814。在一个实施例中，添加DC导电耦合环842和PFSP环844以提供DC导电路径。在一个示例，耦合环842可提供导电路径，其使得电流能够从上电极804、经过等离子802、经过PFSP环844、经过下部本体810、经过RF滤波器828至DC控制模块860。DC导电耦合环842可由铝制成，PFSP环844可由硅制成。因此，导电耦合环842和PFSP环844的增加可为制造商提供另外一种通过使用外部DC功率控制离子能量和/或等离子密度的实现方式，而不用牺牲该基片边缘附近工艺一致性。
[段69]如可以从前面所述实施例认识到的，可将等离子处理系统转变为提供增强的对等离子处理参数的控制。于是，通过将基片处理扩展到机械限制和高度不对称电容耦合等离子处理系统的传统的等离子处理范畴之外，制造企业能够更好地在高度竞争的市场中保持位置。另外，最小化制造企业的持有成本，因为新部件的实现相当简单并且不贵。
[段70]尽管根据多个优选实施例描述本发明，但是有落入本发明范围内的改变、置换和等同方式。并且，这里为了方便提供主题、概要和摘要，在此其不应当用来解释权利要求的范围。还应当注意，有许多实现本发明的方法和设备的替代方式。尽管在此提供多个不同的示例，然而，意图是这些示例是说明性的而不是对本发明的限制。所以，意图是下面所附权利要求解释为包括所有这些落入本发明主旨和范围内的改变、置换和等同方式。

Claims (7)

1.一种在等离子处理系统中处理基片的方法，包括：
提供至少上电极、下电极、围绕所述下电极至少一部分的边环、由RF导电材料形成并置于所述边环下方的RF耦合环、围绕所述边环的至少一部分的边缘环以及由直流导电材料形成并置于所述边缘环下方的导电耦合环；
将至少一个射频电源配置为在所述上电极和所述下电极之间引发等离子以便当所述基片置于所述下电极上方时来处理所述基片；
使用所述导电耦合环和所述边缘环来提供耦合于至少所述等离子的导电路径，其中所述边缘环大体覆盖和保护所述导电耦合环免受等离子损害；和
将所述边缘环电耦接于经过射频滤波器的直流接地、经过所述射频滤波器和可变电阻的所述直流接地、经过所述射频滤波器的正直流电源以及经过所述射频滤波器的负直流电源的至少一个以控制等离子处理参数。
2.根据权利要求1所述的一种在等离子处理系统中处理基片的方法，其中所述导电耦合环由铝制成。
3.根据权利要求1所述的一种在等离子处理系统中处理基片的方法，其中所述边缘环由硅制成。
4.根据权利要求1所述的一种在等离子处理系统中处理基片的方法，其中所述射频电源具有大约2MHz的射频频率。
5.根据权利要求1所述的一种在等离子处理系统中处理基片的方法，其中所述射频电源具有大约27MHz的射频频率。
6.根据权利要求1所述的一种在等离子处理系统中处理基片的方法，其中所述射频电源具有大约60MHz的射频频率。
7.根据权利要求1所述的一种在等离子处理系统中处理基片的方法，其中所述等离子处理系统是电容耦合等离子处理系统。
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7988816B2 (en) * 2004-06-21 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
US7572737B1 (en) * 2006-06-30 2009-08-11 Lam Research Corporation Apparatus and methods for adjusting an edge ring potential substrate processing
US8563619B2 (en) * 2007-06-28 2013-10-22 Lam Research Corporation Methods and arrangements for plasma processing system with tunable capacitance
US8540844B2 (en) * 2008-12-19 2013-09-24 Lam Research Corporation Plasma confinement structures in plasma processing systems
US8869741B2 (en) * 2008-12-19 2014-10-28 Lam Research Corporation Methods and apparatus for dual confinement and ultra-high pressure in an adjustable gap plasma chamber
US20110011534A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Rajinder Dhindsa Apparatus for adjusting an edge ring potential during substrate processing
WO2011039793A1 (ja) * 2009-09-29 2011-04-07 株式会社 東芝 基板処理装置
SG170717A1 (en) * 2009-11-02 2011-05-30 Lam Res Corp Hot edge ring with sloped upper surface
US9194045B2 (en) * 2012-04-03 2015-11-24 Novellus Systems, Inc. Continuous plasma and RF bias to regulate damage in a substrate processing system
US20140273538A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Tokyo Electron Limited Non-ambipolar electric pressure plasma uniformity control
CN104217914B (zh) * 2013-05-31 2016-12-28 中微半导体设备(上海)有限公司 等离子体处理装置
US9145607B2 (en) 2013-10-22 2015-09-29 Lam Research Corporation Tandem source activation for cyclical deposition of films
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
SG10202002601QA (en) 2014-10-17 2020-05-28 Applied Materials Inc Cmp pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
JP6424120B2 (ja) * 2015-03-23 2018-11-14 東京エレクトロン株式会社 電源システム、プラズマ処理装置及び電源制御方法
US10593574B2 (en) 2015-11-06 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
US9852889B1 (en) * 2016-06-22 2017-12-26 Lam Research Corporation Systems and methods for controlling directionality of ions in an edge region by using an electrode within a coupling ring
KR20180072917A (ko) * 2016-12-21 2018-07-02 삼성전자주식회사 유전체 윈도우, 그를 포함하는 플라즈마 장치, 및 그의 제조 방법
JP6321311B1 (ja) * 2017-04-04 2018-05-09 堺ディスプレイプロダクト株式会社 蒸着装置、蒸着方法及び有機ｅｌ表示装置の製造方法
US20180323042A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 Applied Materials, Inc. Method to modulate the wafer edge sheath in a plasma processing chamber
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
CN107779845A (zh) * 2017-10-30 2018-03-09 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 化学气相沉积设备及成膜方法
AT520558B1 (de) * 2017-11-27 2019-05-15 Avl List Gmbh Rekursives, zeitreihenbasiertes Verfahren zur Zustandsermittlung eines elektrochemischen Reaktors
JP6932070B2 (ja) * 2017-11-29 2021-09-08 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリング及び半導体製造装置
JP7055040B2 (ja) 2018-03-07 2022-04-15 東京エレクトロン株式会社 被処理体の載置装置及び処理装置
JP6846384B2 (ja) * 2018-06-12 2021-03-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の高周波電源を制御する方法
KR20210021936A (ko) * 2018-06-22 2021-03-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 에칭 방법
WO2020014113A1 (en) * 2018-07-09 2020-01-16 Lam Research Corporation Radio frequency (rf) signal source supplying rf plasma generator and remote plasma generator
JP7299970B2 (ja) 2018-09-04 2023-06-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 改良型研磨パッドのための配合物
WO2020068107A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Lam Research Corporation Systems and methods for optimizing power delivery to an electrode of a plasma chamber
JP7455825B2 (ja) 2018-11-09 2024-03-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 処理チャンバ用の高周波フィルタシステム
US11289310B2 (en) * 2018-11-21 2022-03-29 Applied Materials, Inc. Circuits for edge ring control in shaped DC pulsed plasma process device
CN111383887A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 江苏鲁汶仪器有限公司 一种改善等离子体刻蚀均匀性的装置及方法
KR102256216B1 (ko) * 2019-06-27 2021-05-26 세메스 주식회사 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법
KR102214333B1 (ko) 2019-06-27 2021-02-10 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TW202234461A (zh) * 2020-05-01 2022-09-01 日商東京威力科創股份有限公司 蝕刻裝置及蝕刻方法
KR20220013046A (ko) * 2020-07-24 2022-02-04 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858471A (en) * 1994-04-08 1999-01-12 Genus, Inc. Selective plasma deposition
TW469534B (en) * 1999-02-23 2001-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing method and apparatus
CN1444257A (zh) * 2002-02-08 2003-09-24 安内华株式会社 射频等离子体处理方法和射频等离子体处理系统
CN1581445A (zh) * 2003-08-01 2005-02-16 东京毅力科创株式会社 等离子体蚀刻方法和等离子体处理装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5825742B2 (ja) 1979-12-22 1983-05-30 富士通株式会社 プラズマエッチング処理方法及び処理装置
JPS61139685A (ja) 1984-12-10 1986-06-26 Tokuda Seisakusho Ltd 高周波プラズマエツチング装置
JPH07254588A (ja) 1994-03-16 1995-10-03 Toshiba Corp プラズマ表面処理装置
JPH07263427A (ja) 1994-03-25 1995-10-13 Nippon Soken Inc プラズマエッチング方法
JPH09120957A (ja) 1995-08-23 1997-05-06 Fujitsu Ltd プラズマ装置及びプラズマ処理方法
US6054013A (en) 1996-02-02 2000-04-25 Applied Materials, Inc. Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density
US5942039A (en) 1997-05-01 1999-08-24 Applied Materials, Inc. Self-cleaning focus ring
KR100258984B1 (ko) * 1997-12-24 2000-08-01 윤종용 건식 식각 장치
KR100292410B1 (ko) 1998-09-23 2001-06-01 윤종용 불순물 오염이 억제된 반도체 제조용 반응 챔버
JP4230029B2 (ja) * 1998-12-02 2009-02-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびエッチング方法
JP2000183038A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JP3417328B2 (ja) 1999-02-23 2003-06-16 松下電器産業株式会社 プラズマ処理方法及び装置
JP2001185542A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Hitachi Ltd プラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法
US6383931B1 (en) 2000-02-11 2002-05-07 Lam Research Corporation Convertible hot edge ring to improve low-K dielectric etch
TWI234417B (en) 2001-07-10 2005-06-11 Tokyo Electron Ltd Plasma procesor and plasma processing method
US7086347B2 (en) * 2002-05-06 2006-08-08 Lam Research Corporation Apparatus and methods for minimizing arcing in a plasma processing chamber
US20040027781A1 (en) 2002-08-12 2004-02-12 Hiroji Hanawa Low loss RF bias electrode for a plasma reactor with enhanced wafer edge RF coupling and highly efficient wafer cooling
CN100418187C (zh) * 2003-02-07 2008-09-10 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置、环形部件和等离子体处理方法
US7244336B2 (en) * 2003-12-17 2007-07-17 Lam Research Corporation Temperature controlled hot edge ring assembly for reducing plasma reactor etch rate drift
US7988816B2 (en) * 2004-06-21 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
US7951262B2 (en) 2004-06-21 2011-05-31 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
US7740737B2 (en) 2004-06-21 2010-06-22 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
US20060043067A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Lam Research Corporation Yttria insulator ring for use inside a plasma chamber
US7988814B2 (en) * 2006-03-17 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858471A (en) * 1994-04-08 1999-01-12 Genus, Inc. Selective plasma deposition
TW469534B (en) * 1999-02-23 2001-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing method and apparatus
CN1444257A (zh) * 2002-02-08 2003-09-24 安内华株式会社 射频等离子体处理方法和射频等离子体处理系统
CN1581445A (zh) * 2003-08-01 2005-02-16 东京毅力科创株式会社 等离子体蚀刻方法和等离子体处理装置

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Publication number Publication date
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