相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年3月28日提交的美國臨時申請no.62/314,059的權益。上述申請的全部公開內容通過引用并入本文。

本公開涉及襯底處理系統(tǒng)，更具體地涉及具有射頻(rf)供電的法拉第屏蔽件的包括線圈的襯底處理系統(tǒng)。

背景技術：

這里提供的背景描述是為了一般地呈現本公開的上下文的目的。在該背景技術部分中描述的程度上的目前提名的發(fā)明人的工作和在申請時可能無資格另外作為現有技術的描述的方面既未清楚地，也未隱含地被承認作為針對本公開的現有技術。

襯底處理系統(tǒng)通常用于蝕刻諸如半導體晶片等襯底上的薄膜。蝕刻通常包括濕化學蝕刻或干蝕刻?？梢允褂猛ㄟ^電感耦合等離子體(icp)產生的等離子體進行干蝕刻。電感耦合等離子體可以由布置在處理室外部的與電介質窗相鄰的線圈產生。在處理室內流動的工藝氣體被點燃以產生等離子體。

微機電(mems)器件具有廣泛的應用，包括汽車、工業(yè)、生物醫(yī)學和信息處理。對于這些和其他應用的先進微機電(mems)設備的需求不斷增長。先進的mems器件尺寸更小，精度更高，響應時間更快。mems器件中的運動由靜電或機械結構驅動。將壓電膜與mems器件集成提供了優(yōu)點，包括增強的性能，溫度穩(wěn)定性等。

壓電薄膜通常包括wurtzite或perovski晶體結構。例如，pervoski鋯鈦酸鉛(pzt)膜在mems器件中使用時具有高壓電系數和機電耦合性能。在蝕刻pzt膜期間，非揮發(fā)性副產物沉積在電介質窗和處理室內的其它表面上。非揮發(fā)性副產物會導致工藝隨時間漂移并降低蝕刻工藝的重復性。為了降低成本，該工藝應該具有高的平均清洗間隔時間(mtbc)以及快速室恢復。

技術實現要素：

襯底處理系統(tǒng)包括處理室，處理室包括電介質窗和布置在其中以支撐襯底的襯底支撐件。線圈被布置在處理室的外部且與電介質窗相鄰。法拉第屏蔽件布置在線圈和電介質窗之間。rf發(fā)生器被配置為向線圈提供rf功率。

在其它特征中，電容器連接到線圈和法拉第屏蔽件中的一個以調節(jié)沿著線圈的電壓駐波的位置。調諧電路設置在rf發(fā)生器和線圈之間。調諧電路包括：第一可變電容器，其包括第一端以及第二端，該第一端連接到rf發(fā)生器；第二可變電容器，其包括連接到第一可變電容器的第二端的第一端；以及第三可變電容器，其包括第一端和第二端。第三可變電容器的第一端連接到第一可變電容器的第二端和第二可變電容器的第一端，并且第三可變電容器的第二端連接到線圈。

在其它特征中，線圈包括第一端和第二端。調諧電路連接到第一端。第二端連接法拉第屏蔽件。第二端對應于線圈的中心抽頭。電容器包括連接到所述第二端的一端和連接到固定參考電位的相對端。

在其它特征中，線圈包括第一端和第二端。調諧電路連接到線圈的第一端。線圈通過雜散電容耦合到法拉第屏蔽件。

在其他特征中，第一電容器包括連接到法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

在其他特征中，第一電容器包括連接到線圈的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

在其他特征中，第一電容器包括連接到法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端。第二電容器包括連接到線圈的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

在其它特征中，線圈包括第一端和第二端。調諧電路連接到線圈的第一端。線圈的第二端連接到法拉第屏蔽件。線圈通過雜散電容耦合到法拉第屏蔽件。

在其他特征中，第二端對應于線圈的中心抽頭。電容器包括連接到第二端的一端和連接到固定參考電位的相對端。

在其他特征中，電容器包括連接到法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

在其他特征中，第一電容器包括連接到第二端的一端和連接到固定參考電位的相對端。第二電容器包括連接到法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

在其他特征中，法拉第屏蔽件包括絲網。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種襯底處理系統(tǒng)，其包括：

處理室，其包括電介質窗和布置在其中以支撐襯底的襯底支撐件；

線圈，其布置在所述處理室的外部與所述電介質窗相鄰；

法拉第屏蔽件，其布置在所述線圈和所述電介質窗之間；以及

rf發(fā)生器，其被配置為向所述線圈提供rf功率。

2.根據條款1所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括連接到所述線圈和所述法拉第屏蔽件中的一個以改變沿著所述線圈的電壓駐波的位置的電容器。

3.根據條款1所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括布置在所述rf發(fā)生器和所述線圈之間的調諧電路。

4.根據條款3所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述調諧電路包括：

第一可變電容器，其包括第一端和第二端，該第一端連接到所述rf發(fā)生器；

第二可變電容器，其包括連接到所述第一可變電容器的所述第二端的第一端；以及

第三可變電容器，其包括第一端和第二端，其中所述第三可變電容器的所述第一端連接到所述第一可變電容器的所述第二端和所述第二可變電容器的所述第一端，并且所述第三可變電容器的所述第二端連接到線圈。

5.根據條款3所述的襯底處理系統(tǒng)，其中：

所述線圈包括第一端和第二端；

所述調諧電路連接到所述第一端；以及

所述第二端連接到所述法拉第屏蔽件。

6.根據條款5所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第二端對應于所述線圈的中心抽頭。

7.根據條款5所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括電容器，所述電容器包括連接到所述第二端的一端和連接到固定參考電位的相對端。

8.根據條款3所述的襯底處理系統(tǒng)，其中：

所述線圈包括第一端和第二端；

所述調諧電路連接到所述線圈的所述第一端；以及

所述線圈通過雜散電容耦合到所述法拉第屏蔽件。

9.根據條款8所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括第一電容器，所述第一電容器包括連接到所述法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

10.根據條款8所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括第一電容器，所述第一電容器包括連接到所述線圈的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

11.根據條款8所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括：

第一電容器，其包括連接到法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端；以及

第二電容器，其包括連接到所述線圈的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

12.根據條款3所述的襯底處理系統(tǒng)，其中：

所述線圈包括第一端和第二端；

所述調諧電路連接到所述線圈的所述第一端；

所述線圈的所述第二端連接到所述法拉第屏蔽件；以及

所述線圈通過雜散電容耦合到所述法拉第屏蔽件。

13.根據條款12所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第二端對應于所述線圈的中心抽頭。

14.根據條款12所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括電容器，所述電容器包括連接到所述第二端的一端和連接到固定參考電位的相對端。

15.根據條款12所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括電容器，所述電容器包括連接到所述法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

16.根據條款12所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括：

第一電容器，其包括連接到所述第二端的一端和連接到固定參考電位的相對端，

第二電容器，其包括連接到所述法拉第屏蔽件的第一端和連接到固定參考電位的第二端。

17.根據條款1所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述法拉第屏蔽件包括絲網。

根據詳細描述、權利要求書和附圖，本公開的其它應用領域將變得顯而易見。詳細描述和具體示例僅旨在用于說明的目的，并且不旨在限制本公開的范圍。

附圖說明

根據詳細描述和附圖將更充分地理解本公開，其中：

圖1a是根據本公開的襯底處理系統(tǒng)的示例的功能框圖；

圖1b是示出法拉第屏蔽件的示例的平面圖；

圖2a根據現有技術示出了在沒有rf供電的法拉第屏蔽件的情況下在線圈上的電壓駐波的示例以及處理室的窗口上的相應的沉積和濺射的示例；

圖2b根據現有技術示出了沒有法拉第屏蔽件的情況下電壓駐波作為沿著線圈的距離的函數的示例的曲線圖；

圖3a示出了根據本公開的在蝕刻期間在具有rf供電的法拉第屏蔽件的情況下由線圈產生的磁場和感應電流的示例；

圖3b示出了根據本公開的在具有rf供電的法拉第屏蔽件的情況下使用線圈的在蝕刻期間的離子能量的示例；

圖4a是根據本公開的線圈、調諧電路和rf供電的法拉第屏蔽件的示例的電氣原理圖和功能框圖；

圖4b是示出圖4a的電壓駐波的曲線圖；

圖5是根據本公開的線圈、調諧電路和rf供電的法拉第屏蔽件的另一示例的電氣原理圖和功能框圖；

圖6a是根據本公開的線圈、調諧電路和rf供電的法拉第屏蔽件的另一示例的電氣原理圖和功能框圖；和

圖6b是示出圖6a的電壓駐波的曲線圖。

在附圖中，可以重復使用附圖標記來標識相似和/或相同的元件。

具體實施方式

現在參考圖1a，示出了根據本公開的襯底處理系統(tǒng)10的示例。襯底處理系統(tǒng)10包括rf發(fā)生器11。在一些示例中，rf發(fā)生器11包括rf源12和調諧電路13。調諧電路13將rf源12的輸出調諧到期望的頻率和/或期望的相位并且匹配線圈16的阻抗。在一些示例中，盡管rf源12的輸出是50歐姆，但是可以使用其他值。雖然示出單個線圈，但可以使用多個線圈。

在一些示例中，rf供電的法拉第屏蔽件20可以布置在線圈16和電介質窗24之間。rf供電的法拉第屏蔽件20可以連接到線圈16上的抽頭上。在圖1b中，rf供電的法拉第屏蔽件20包括布置成鄰近電介質窗24的導電材料網。

電介質窗24沿著處理室28的一側布置。處理室28進一步包括襯底支撐件(或基座)32。在處理期間，襯底34布置在襯底支撐件32上。襯底支撐件32可以包括靜電卡盤(esc)、機械卡盤或其它類型的卡盤。工藝氣體被供應到處理室28，并且等離子體40在處理室28的內部產生。等離子體40蝕刻襯底34的暴露表面。在一些示例中，可以使用rf源50和偏置匹配電路52以在操作期間偏置襯底支撐件32以進一步控制離子能量。

氣體輸送系統(tǒng)56可以用于將蝕刻氣體混合物供應到處理室28。氣體輸送系統(tǒng)56可以包括蝕刻氣體和惰性氣體源57、氣體計量系統(tǒng)58(例如閥和質量流量控制器)和歧管59。在一些實例中，工藝氣體包括蝕刻氣體混合物。在一些示例中，蝕刻氣體包括pzt蝕刻氣體混合物。加熱器/冷卻器64可用于將襯底支撐件32加熱/冷卻至預定溫度。排放系統(tǒng)65包括閥66和泵67，以通過清出或抽排來從處理室28除去反應物。

控制器54可用于控制蝕刻工藝?？刂破?4監(jiān)控系統(tǒng)參數并控制氣體混合物的輸送，激勵、維持和熄滅等離子體，去除反應物，提供冷卻氣體等。另外，如下面詳細描述的那樣，控制器54可以控制rf發(fā)生器11、rf源50和偏置匹配電路52等的多種方面。

現在參考圖2a和2b，線圈上的電壓駐波(vsw)被示出為針對不使用rf供電的法拉第屏蔽件20的應用的線圈長度的函數。在圖2a中，入射在電介質窗上的離子具有隨著線圈上的電壓駐波的幅度而變化的能量。結果，電介質窗的濺射發(fā)生在對應于電壓駐波的高電壓大小的線圈的位置。電介質窗上的沉積發(fā)生在對應于電壓駐波的低電壓幅度的線圈的位置。換句話說，pzt蝕刻的副產物將沉積在電介質窗上。在圖2b中示出了沒有法拉第屏蔽件的沿著線圈的示例性電壓分布?？梢岳斫猓B接rf供電的法拉第屏蔽件20將改變線圈16上的電壓駐波。

現在參見圖3a和3b，示出了具有rf供電的法拉第屏蔽件20的線圈的操作。在圖3a中，線圈16和rf供電的法拉第屏蔽件20感應磁場和感應電流，如圖所示的。在圖3b中，與圖2a和2b中的離子的可變能量相反，離子具有在整個電介質窗24上的基本上均勻的離子能量。

現在參見圖4a和4b，示出了rf供電的法拉第屏蔽件20與線圈16的連接。在圖4a中，調諧電路13被示為包括可變電容器c1、c2和c3。可變電容器c1的一個端子連接到rf發(fā)生器11的輸出?？勺冸娙萜鱟1的另一個端子連接到可變電容器c2和c3的端子?？勺冸娙萜鱟2的另一個端子連接到諸如接地之類的固定參考電位。可變電容器c3的另一個端子連接到線圈16的一端。線圈16的相對端連接到可變電容器c4。rf供電的法拉第屏蔽件20還在線圈16的相對端之間的抽頭位置處連接到線圈16。rf供電的法拉第屏蔽件20的抽頭位置可以變化以實現最佳rf功率和/或變化vsw的位置。在線圈16和rf供電的法拉第屏蔽件20之間示出雜散電容cs。在圖4b中，示出了沿著線圈16的長度的電壓vpp。

現在參考圖5，示出了rf供電的法拉第屏蔽件20的另一示例。rf供電的法拉第屏蔽件20通過雜散電容cs耦合到線圈16。替代地，固定或可變電容器c6(未示出)可用于將rf供電的法拉第屏蔽件20耦合到線圈16。可變電容器c5可以用于調整rf供電的法拉第屏蔽件20的效果和/或調整vsw的位置。在一些示例中，可變電容器c5具有在8pf至650pf之間的范圍內的電容，但是可以使用其他值。

現在參考圖6a和6b，示出了rf供電的法拉第屏蔽件20的另一示例。在圖6a中，rf供電的法拉第屏蔽件20直接連接到線圈16的相對端之間的抽頭位置。rf供電的法拉第屏蔽件20還通過雜散電容cs耦合到線圈16。可變電容器c5連接到rf供電的法拉第屏蔽件20。在圖6b中，示出了沿對應于可變電容器c3的端子與對應于電容器c4的端子之間的線圈長度的電壓vpp。rf供電的法拉第屏蔽件20由線圈16上的rf電壓直接提供?？梢允褂每勺冸娙萜鱟5來調節(jié)vsw。

通過使用rf供電的法拉第屏蔽件，在蝕刻期間，電介質窗上的副產物沉積顯著減少。在一些示例中，蝕刻包括pzt蝕刻。由于rf供電的法拉第屏蔽件電壓降低，因此與電介質窗的rf耦合也減小。因此，工藝的性能和可重復性得到改善?？梢岳斫?，可變電容器可以是固定電容器，反之亦然。

前面的描述在本質上僅僅是說明性的并且不意在以任何方式限制本公開、其應用或用途。本公開的廣泛教導可以以各種形式來實現。因此，雖然本公開包括特定的實施例，但本公開的真實范圍不應被如此限制，因為一旦研究附圖、說明書和以下權利要求，其它的修改方案就會變得清楚。應當理解的是，方法中的一個或多個步驟可以以不同的順序(或同時)進行，而不會改變本公開的原理。此外，雖然各實施方式在上面描述為具有某些特征，但相對于本公開的任何實施方式所描述的這些特征中的任何一個或多個可以在任何其它實施方式中實現和/或結合任何其它實施方式中的特征，即使這種結合未明確說明也如此。換言之，所描述的實施方式不是相互排斥的，并且一個或多個實施方式相互的更換方案保持在本公開的范圍內。

在元件之間(例如，在模塊、電路元件、半導體層等等之間)的空間和功能關系使用各種術語描述，這些術語包括“連接”、“接合”、“耦合”、“相鄰”、“緊接”、“在……頂部”、“在……上面”、“在……下面”和“被設置”。除非明確地描述為“直接”，否則當第一和第二元件之間的關系在上述公開內容中描述時，這種關系可以是直接的關系，其中沒有其它中間元件存在于第一和第二元件之間，但也可以是間接的關系，其中一個或多個中間元件(或者在空間上或功能上)存在于第一和第二元件之間。如本文所用的，短語“a、b和c中的至少一個”應當解釋為意味著使用非排他邏輯“或”的邏輯(a或b或c)，并且不應當被解釋為是指“至少一個a，至少一個b，和至少一個c。

在一些實現方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述實例的一部分。這種系統(tǒng)可以包括半導體處理設備，其包括一個或多個處理工具、一個或多個處理室、用于處理的一個或多個平臺和/或具體的處理組件(晶片基座、氣流系統(tǒng)等)。這些系統(tǒng)可以與用于控制它們在處理半導體晶片或襯底之前、期間和之后的操作的電子器件一體化。電子器件可以稱為“控制器”，該控制器可以控制一個或多個系統(tǒng)的多種元件或子部件。根據處理要求和/或系統(tǒng)的類型，控制器可以被編程以控制本文公開的任何工藝，包括控制處理氣體輸送、溫度設置(例如，加熱和/或冷卻)、壓強設置、真空設置、功率設置、射頻(rf)發(fā)生器設置、rf匹配電路設置、頻率設置、流速設置、流體輸送設置、位置及操作設置、晶片傳送進出工具和其他傳送工具和/或與具體系統(tǒng)連接或通過接口連接的裝載鎖。

概括地說，控制器可以定義為接收指令、發(fā)布指令、控制操作、啟用清洗操作、啟用端點測量等等的具有各種集成電路、邏輯、存儲器和/或軟件的電子器件。集成電路可以包括存儲程序指令的固件形式的芯片、數字信號處理器(dsp)、定義為專用集成電路(asic)的芯片和/或一個或多個微處理器或執(zhí)行程序指令(例如，軟件)的微控制器。程序指令可以是以多種單獨設置(或程序文件)的形式傳送到控制器的指令，該設置(或程序文件)定義用于在半導體晶片或系統(tǒng)上或針對半導體晶片或系統(tǒng)執(zhí)行特定處理的操作參數。在一些實施方式中，操作參數可以是由工藝工程師定義的用于在制備晶片的一個或多個(種)層、材料、金屬、氧化物、硅、二氧化硅、表面、電路和/或裸芯片期間完成一個或多個處理步驟的配方的一部分。

在一些實現方式中，控制器可以是與系統(tǒng)集成、耦接或者說是通過網絡連接系統(tǒng)或它們的組合的計算機的一部分或者與該計算機耦接。例如，控制器可以在“云端”或者是fab主機系統(tǒng)的全部或一部分，它們可以允許遠程訪問晶片處理。計算機可以啟用對系統(tǒng)的遠程訪問以監(jiān)測制造操作的當前進程，檢查過去的制造操作的歷史，檢查多個制造操作的趨勢或性能標準，以改變當前處理的參數，設置處理步驟以跟隨當前的處理或者開始新的工藝。在一些實例中，遠程計算機(例如，服務器)可以通過網絡給系統(tǒng)提供工藝配方，網絡可以包括本地網絡或互聯(lián)網。遠程計算機可以包括允許輸入或編程參數和/或設置的用戶界面，該參數和/或設置然后從遠程計算機傳送到系統(tǒng)。在一些實例中，控制器接收數據形式的指令，該指令指明在一個或多個操作期間將要執(zhí)行的每個處理步驟的參數。應當理解，參數可以針對將要執(zhí)行的工藝類型以及工具類型，控制器被配置成連接或控制該工具類型。因此，如上所述，控制器可以例如通過包括一個或多個分立的控制器而分布，這些分立的控制器通過網絡連接在一起并且朝著共同的目標(例如，本文所述的工藝和控制)工作。用于這些目的的分布式控制器的實例可以是與一個或多個遠程集成電路(例如，在平臺水平或作為遠程計算機的一部分)通信的室上的一個或多個集成電路，它們結合以控制室內的工藝。

示例性系統(tǒng)可以包括但不限于，等離子體蝕刻室或模塊、沉積室或模塊、旋轉清洗室或模塊、金屬電鍍室或模塊、清潔室或模塊、倒角邊緣蝕刻室或模塊、物理氣相沉積(pvd)室或模塊、化學氣相沉積(cvd)室或模塊、原子層沉積(ald)室或模塊、原子層蝕刻(ale)室或模塊、離子注入室或模塊、軌道室或模塊、以及在半導體晶片的制備和/或制造中可以關聯(lián)上或使用的任何其他的半導體處理系統(tǒng)。

如上所述，根據工具將要執(zhí)行的一個或多個工藝步驟，控制器可以與一個或多個其他的工具電路或模塊、其他工具組件、組合工具、其他工具界面、相鄰的工具、鄰接工具、位于整個工廠中的工具、主機、另一個控制器、或者將晶片的容器搬運到半導體制造工廠中的工具位置和/或裝載口以及從工具位置和/或裝載口搬運晶片的容器的材料搬運中使用的工具通信。