[发明专利]使用静态磁场的等离子体均匀性控制

说明书

提供了一种对晶片进行等离子体处理的系统，其包括：室，其被配置为接收晶片以进行等离子体处理并且具有限定等离子体处理区域的内部，在所述等离子体处理区域中提供等离子体以对所述晶片进行所述等离子体处理；第一磁性线圈，其被设置在所述室上方并以垂直于所述晶片的表面平面且穿过所述晶片的近似中心的轴为中心；第一直流电源，其被配置为在所述等离子体处理期间将第一直流电流施加到所述第一磁性线圈，所施加的所述第一直流电流在所述等离子体处理区域中产生减少所述等离子体不均匀性的磁场。

技术领域

本公开涉及半导体器件制造。

背景技术

等离子蚀刻工艺通常用于在半导体晶片上制造半导体器件。在等离子体蚀刻工艺中，包括制造中的半导体器件的半导体晶片暴露于等离子体处理体积内产生的等离子体。等离子体与半导体晶片上的材料相互作用，以便从半导体晶片上去除材料和/或改性材料以使它们能够随后从半导体晶片上去除。可以使用特定的反应物气体产生等离子体，该反应物气体将导致等离子体的成分与要从半导体晶片去除/改性的材料相互作用，而不会与晶片上不被去除/改性的其他材料显著相互作用。等离子体是通过使用射频信号为特定的反应气体提供能量而产生的。这些射频信号通过包含反应物气体的等离子体处理体积传输，同时半导体晶片保持暴露于等离子体处理体积。射频信号通过等离子体处理体积的传输路径会影响等离子体如何在等离子体处理体积内产生。例如，反应物气体可以在等离子体处理体积的传输大量射频信号功率的区域中更大程度地被激励，从而导致整个等离子体处理体积的等离子体特性的空间不均匀性。等离子体特性的空间不均匀性可以表现为离子密度、离子能量和/或反应成分密度以及其他等离子体特性的空间不均匀性。等离子体特性的空间不均匀性会相应地导致半导体晶片上等离子体处理结果的空间不均匀性。因此，射频信号通过等离子体处理空间的传输方式会影响半导体晶片上等离子体处理结果的均匀性。本公开正是在这种背景下产生的。

发明内容

广义上讲，本公开的实施方案提供了用于使用静磁场控制等离子体均匀性的方法和系统。

在一些实施方案中，提供了一种对晶片进行等离子体处理的系统，其包括：室，其被配置为接收晶片以进行等离子体处理并且具有限定等离子体处理区域的内部，在所述等离子体处理区域中提供等离子体以对所述晶片进行所述等离子体处理；第一磁性线圈，其被设置在所述室上方并以垂直于所述晶片的表面平面且穿过所述晶片的近似中心的轴为中心；第一直流电源，其被配置为在所述等离子体处理期间将第一直流电流施加到所述第一磁性线圈，所施加的所述第一直流电流在所述等离子体处理区域中产生减少所述等离子体不均匀性的磁场。

在一些实施方案中，所述磁场被配置为基本上竖直穿过所述等离子体处理区域的中心区域。

在一些实施方案中，穿过所述等离子体处理区域的所述中心区域的磁场具有小于大约10高斯的强度。

在一些实施方案中，所述磁场被配置为降低由所述等离子体处理执行的蚀刻的径向不均匀性。

在一些实施方案中，所述第一磁性线圈的形状基本上是环形的。

在一些实施方案中，所述第一磁性线圈沿着平行于所述晶片的所述表面平面的水平平面定向。

在一些实施方案中，所述第一磁性线圈的内径在约15到20英寸的范围内。

在一些实施方案中，所述第一磁性线圈包括多匝磁线。

在一些实施方案中，所述系统还包括：第二磁性线圈，其被设置在所述室上方，所述第二磁性线圈与所述第一磁性线圈同心；第二直流电源，其被配置为在所述等离子体处理期间将第二直流电流施加到所述第二磁性线圈，所施加的所述第二直流电流有助于在所述等离子体处理区域中产生减少所述等离子体不均匀性的所述磁场。

在一些实施方案中，所述第二磁性线圈基本上沿与所述第一磁性线圈相同的水平平面定向。

在一些实施方案中，所述第一直流电流和所述第二直流电流被配置为具有相同的幅值或不同的幅值。