DE102013106931A1

DE102013106931A1 - Plasmasystem, Spannvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102013106931A1
Application number: DE102013106931.2A
Authority: DE
Inventors: Manfred Engelhardt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2014-01-09
Also published as: US9530618B2; US10043683B2; US20140011356A1; US20170076962A1

Abstract

Eine Spannvorrichtung (220), ein eine Spannungsvorrichtung (220) enthaltendes System und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung werden offenbart. In einer Ausführungsform enthält die Spannvorrichtung (220) ein erstes leitendes Gebiet (222), das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem ersten HF-Leistungsgenerator gekoppelt zu werden, ein zweites leitendes Gebiet (224), das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem zweiten HF-Leistungsgenerator gekoppelt zu werden, und ein isoliertes Gebiet (223), das das erste leitende Gebiet (222) vom zweiten leitenden Gebiet (224) elektrisch isoliert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Plasmasystem, eine Spannvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.
Ein typisches (Parallelplatten-)RIE-System besteht aus einer zylindrischen Vakuumkammer mit einer im unteren Teil der Kammer befindlichen Spannvorrichtung. Die Waferplatte ist vom Rest der Kammer elektrisch isoliert. Gas tritt durch kleine Einlässe im Oberteil der Kammer ein und tritt zum Vakuumpumpensystem durch den Boden aus.
Eine weitere Art von RIE-System ist ein induktiv gekoppeltes Plasma(ICP)-RIE. Im ICP-RIE-System wird das Plasma durch ein HF-angetriebenes magnetisches Feld erzeugt. Sehr hohe Plasmadichten können erreicht werden, obwohl Ätzprofile eher mehr isotrop sind.
Eine Kombination von Parallelplatten- und induktiv-gekoppeltes-Plasma-RIE-System ist möglich. Im kombinierten System wird das ICP als Ionenquelle hoher Dichte genutzt, was die Ätzrate erhöht, während ein getrenntes HF-Bias auf den Siliziumwafer auf der Spannvorrichtung angelegt wird, um gerichtete elektrische Felder in der Nähe des Siliciumwafers zu erzeugen, so dass mehr anisotrope Ätzprofile erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Spannvorrichtung ein erstes leitendes Gebiet auf, das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem ersten HF-Leistungsgenerator gekoppelt zu werden, ein zweites leitendes Gebiet, das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem zweiten HF-Leistungsgenerator gekoppelt zu werden, und ein isoliertes Gebiet, das das erste leitende Gebiet vom zweiten leitenden Gebiet elektrisch isoliert.
In einer Ausgestaltung kann das erste leitende Gebiet ein inneres Gebiet der Spannvorrichtung sein und das zweite leitende Gebiet kann ein äußeres Gebiet der Spannvorrichtung sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das erste leitende Gebiet scheibenförmig sein und das zweite leitende Gebiet kann ein konzentrischer Ring sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die Spannvorrichtung ferner aufweisen ein drittes leitendes Gebiet, das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem dritten HF-Leistungssignal gekoppelt zu werden; und ein zweites isoliertes Gebiet, das das zweite leitende Gebiet vom dritten leitenden Gebiet elektrisch isoliert.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein System bereitgestellt, aufweisend: eine Plasmakammer; eine in der Plasmakammer befindliche erste Elektrode; und eine in der Plasmakammer befindliche zweite Elektrode, die dazu ausgeführt ist, ein Werkstück aufzunehmen, wobei die zweite Elektrode ein erstes leitendes Gebiet und ein vom ersten leitenden Gebiet elektrisch isoliertes, zweites leitendes Gebiet aufweist, wobei das erste leitende Gebiet dazu ausgeführt ist, eine erste HF-Leistung zu empfangen, und das zweite leitende Gebiet dazu ausgeführt ist, eine zweite HF-Leistung zu empfangen.
In einer Ausgestaltung kann sich die erste HF-Leistung von der zweiten HF-Leistung unterscheiden.
In noch einer Ausgestaltung kann das erste leitende Gebiet weiter dazu ausgeführt sein, auf eine erste Temperatur eingestellt zu werden, und das zweite leitende Gebiet kann weiter dazu ausgeführt sein, auf eine zweite Temperatur eingestellt zu werden.
In noch einer Ausgestaltung kann das System ferner aufweisen einen ersten HF-Leistungsgenerator, der dazu ausgeführt ist, die erste HF-Leistung zu erzeugen, und einen zweiten HF-Leistungsgenerator, der dazu ausgeführt ist, die zweite HF-Leistung zu erzeugen.
In noch einer Ausgestaltung können die erste HF-Leistung und die zweite HF-Leistung jeweils ungefähr 500 W bis 1000 W sein.
In noch einer Ausgestaltung können eine erste Frequenz der ersten HF-Leistung und eine zweite Frequenz der zweiten HF-Leistung phasenstarr sein.
In noch einer Ausgestaltung können die erste Frequenz der ersten HF-Leistung und die zweite Frequenz der zweiten HF-Leistung von einem gemeinsamen Lokaloszillator getrieben werden.
In noch einer Ausgestaltung können der erste HF-Leistungsgenerator und der zweite HF-Leistungsgenerator ein kombinierter Leistungsgenerator mit einem Leistungsteiler sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt, aufweisend: das Platzieren eines Werkstücks auf einer Spannvorrichtung, wobei sich die Spannvorrichtung in einer Plasmakammer befindet; das Anlegen eines ersten Leistungssignals auf ein erstes leitendes Gebiet der Spannvorrichtung, wobei das erste Leistungssignal eine erste Leistungssignaleigenschaft aufweist; das Anlegen eines zweiten Leistungssignals auf ein zweites leitendes Gebiet der Spannvorrichtung, wobei das zweite Leistungssignal eine von der ersten Leistungssignaleigenschaft unterschiedliche zweite Leistungssignaleigenschaft aufweist; das Ätzen des Werkstücks oder das Abscheiden eines Materials auf das Werkstück, während die ersten und zweiten Leistungssignale angelegt werden; und das Entfernen des Werkstücks von der Spannvorrichtung.
In einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen das Verstellen des ersten Leistungssignals, wenn eine Ätzrate oder eine Abscheidungsrate sich um mehr als einen Schwellenwert unterscheiden.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen das Erhöhen des ersten Leistungssignals, wenn eine Ätzrate oder eine Abscheidungsrate in einem ersten Gebiet des Werkstücks niedriger ist, wobei das erste Gebiet des Werkstücks mit dem ersten leitenden Gebiet der Spannvorrichtung übereinstimmt.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen das Anlegen einer ersten Temperatur im ersten leitenden Gebiet der Spannvorrichtung und das Anlegen einer zweiten Temperatur im zweiten leitenden Gebiet der Spannvorrichtung.
In noch einer Ausgestaltung kann das Anlegen des ersten Leistungssignals das Anlegen einer ersten Leistung zwischen 500 W und 1000 W aufweisen und das Anlegen des zweiten Leistungssignals kann das Anlegen einer zweiten Leistung zwischen 500 W und 1000 W aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Ätzen des Werkstücks das Ätzen einer auf einem Halbleitersubstrat angeordneten leitenden Materialschicht aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Werkstück ein Halbleitersubstrat aufweisen und das Ätzen des Werkstücks oder das Abscheiden eines Materials kann das Ätzen einer auf dem Halbleitersubstrat angeordneten, nicht leitenden Materialschicht aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Werkstück ein Halbleitersubstrat aufweisen und das Ätzen des Werkstücks oder das Abscheiden eines Materials kann das Ätzen einer auf dem Halbleitersubstrat angeordneten, nicht leitenden Materialschicht aufweisen.
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
Es zeigen
1 ein Ätzsystem mit einer herkömmlichen Wafer-Spannvorrichtung;
2 ein Ätzsystem mit einer Ausführungsform einer Wafer-Spannvorrichtung;
3 ein Ätzsystem mit einer Ausführungsform einer Wafer-Spannvorrichtung;
4 ein Ätzsystem mit einer weiteren Ausführungsform einer Warfer-Spannvorrichtung;
5 eine Ausführungsform einer Draufsicht auf eine Wafer-Spannvorrichtung; und
6 ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.
Die Herstellung und Verwendung derzeit bevorzugter Ausführungsformen wird im Folgenden ausführlich erörtert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte liefert, die in einer großen Vielzahl spezifischer Kontexte verkörpert werden können. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich spezifische Wege zum Herstellen und Verwenden der Erfindung und beschränken nicht den Schutzbereich der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext, nämlich kapazitiv gekoppelte Plasmasysteme beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Plasmasysteme, Ätzsysteme, Abscheidungssysteme oder Reinigungssysteme angewandt werden. Zudem kann die vorliegende Erfindung auf irgendein Plasmaätzwerkzeug, plasmaunterstütztes Abscheidungswerkzeug, plasmaunterstütztes Reinigungswerkzeug oder Plasma-Dotierungswerkzeug angewandt werden, wo die Spannvorrichtung oder Warfer-Spannvorrichtung angetrieben wird, z. B. an einen HF-Leistungsgenerator angeschlossen ist.
1 zeigt ein herkömmliches kapazitiv-gekoppeltes-Plasma-(CCP)-System 100. Das System weist eine obere Elektrode 110 und eine untere Elektrode 120 auf. Die untere Elektrode 120 kann eine Warfer-Spannvorrichtung sein. Das CCP-System wird durch eine einzige Hochfrequenz-(HF)-Leistungsversorgung 130 angetrieben. Die untere Elektrode 120 ist typischerweise mittels eines Kopplungskondensators 140 relativ zur Masse isoliert. Während des Betriebs wird ein Warfer 150 auf die Warfer-Spannvorrichtung 120 platziert, ein elektrisches Feld wird zwischen den zwei Elektroden angelegt und der Warfer 150 wird mittels des CCP-Systems 100 geätzt.
Ein Problem eines herkömmlichen kapazitiv-gekoppelten-Plasma-Systems ist, dass es keine gleichmäßigen Ätzraten oder gleichmäßigen Abscheidungsraten über dem gesamten Wafer bereitstellt. Zum Beispiel kann der Wafer in einem mittleren Bereich des Wafers, wo Chips Nachbarchips auf allen Seiten haben, anders geätzt werden, oder ein Material kann anders abgeschieden werden, als in einem Randbereich des Wafers, wo Chips nicht Nachbarchips auf allen Seiten haben.
Daher wird in der Technik ein Plasmasystem benötigt, in welchem die Abscheidungsraten eines Materials oder die Ätzraten des Wafers gleichmäßiger über den gesamten Wafer sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung stellt eine Stückelung einer Wafer-Spannvorrichtung in ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet bereit, wobei das erste Gebiet mit einem ersten HF-Generator und das zweite Gebiet mit einem zweiten HF-Generator gekoppelt sind. Eine Ausführungsform der Erfindung stellt eine Stückelung einer Wafer-Spannvorrichtung in ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet bereit, wobei das erste Gebiet dazu ausgeführt ist, eine erste HF-Leistung zu empfangen, und wobei das zweite Gebiet dazu ausgeführt ist, eine zweite HF-Leistung zu empfangen. Es kann vorteilhaft sein, dass das Anlegen von verschiedenen HF-Leistungen die Gleichmäßigkeit der Abscheidungsraten von Materialien oder Ätzraten des Wafers im Plasmaabscheidungssystem verbessert.
2 zeigt eine Ausführungsform einer Plasmakammer oder eines Plasmasystems 200. Eine erste Elektrode 210 ist in einem oberen Teil der Kammer 200 angeordnet und eine zweite Elektrode oder Wafer-Spannvorrichtung 220 ist in einem unteren Teil der Kammer 200 angeordnet. Die Wafer-Spannvorrichtung 220 weist ein erstes oder inneres Gebiet 222 und ein zweites oder äußeres Gebiet 224 auf. Das erste Gebiet 222 kann scheibenförmig sein, Alternativ kann das erste Gebiet 222 andere geeignete geometrische Formen aufweisen. Das zweite Gebiet 224 kann ringförmig oder rahmenartig geformt sein oder kann ein die Scheibe umfassender konzentrischer Ring sein. Alternativ kann das zweite Gebiet 224 andere geeignete geometrische Formen aufweisen. Ein Werkstück 250 kann sich auf der Wafer-Spannvorrichtung 220 befinden.
Die Wafer-Spannvorrichtung 220 weist ferner ein isolierendes Gebiet 223 auf, das das erste Gebiet 222 vom zweiten Gebiet 224 elektrisch isoliert. Das isolierende Gebiet 223 kann ein Isolationsmaterial, z. B. ein dielektrisches Material, Luft oder Keramik, aufweisen.
Das erste Gebiet 222 ist über einen ersten Gleichspannungsisolator 242 mit einem elektrischen Potenzial wie zum Beispiel Masse (GND) elektrisch verbunden und das zweite Gebiet 224 ist über einen zweiten Spannungsisolator 244 mit einem elektrischen Potenzial wie zum Beispiel Masse (GND) elektrisch verbunden. Der erste Gleichspannungsisolator 242 und der zweite Spannungsisolator können Koppelkapazitäten oder andere Gleichspannungsisolatorvorrichtungen wie zum Beispiel ein galvanischer Isolator sein. Die erste Koppelkapazität 242 und die zweite Koppelkapazität 244 können gleich oder verschieden sein. Die erste Koppelkapazität 242 und die zweite Koppelkapazität 244 können Teil eines eine Rückkopplungsschleife enthaltenden, vollautomatischen Anpassungsnetzwerks sein. Die Koppelkapazitäten 242, 244 sind typischerweise gleich. Die Koppelkapazitäten 242, 244 können in manchen Ausführungsformen verschieden sein, wenn die Leistungsanforderungen der zwei Gebiete sehr verschieden sind.
Das erste Gebiet 222 ist mit einem ersten HF-Leistungsgenerator RF_i 232 elektrisch verbunden und das zweite Gebiet 224 ist mit einem zweiten HF-Leistungsgenerator RF_o 234 elektrisch verbunden. Der erste HF-Leistungsgenerator 232 und der zweite HF-Leistungsgenerator 234 können HF-Leistungsgeneratoren sein. Der Leistungsgenerator kann im Hochfrequenz-(HF)-Spektrum arbeiten, z. B. im Bereich von ungefähr 3 MHz bis ungefähr 300 GHz. Der erste HF-Leistungsgenerator RF_i 232 kann ein erstes Leistungssignal mit einer ersten Leistungssignaleigenschaft erzeugen. Die erste Leistungssignaleigenschaft weist eine erste Leistung, eine erste Frequenz und/oder eine erste Phase auf. Der zweite HF-Leistungsgenerator RF_o 234 kann ein zweites Leistungssignal mit einer zweiten Leistungssignaleigenschaft erzeugen. Die zweite Leistungssignaleigenschaft weist eine zweite Leistung, eine zweite Frequenz und/oder eine zweite Phase auf. In einer Ausführungsform haben das erster Leistungssignal und das zweite Leistungssignal die gleiche Frequenz und die gleiche Phase, aber verschiedene Leistungen.
Der erste Leistungsgenerator RF_i 232 kann eine Ausgangsleistung zwischen 100 W und 2000 W oder, alternativ, eine Ausgangsgröße zwischen 500 W und 1000 W aufweisen. Der zweite Leistungsgenerator RF_o 234 kann eine Ausgangsleistung zwischen 300 W und 2000 W oder, alternativ, eine Ausgangsgröße zwischen 500 W und 1000 W aufweisen. Der erste Leistungsgenerator RF_i 232 und der zweite Leistungsgenerator RF_o 234 können die gleiche Ausgangsleistung oder verschiedene Ausgangsleistungen aufweisen. Der erste Leistungsgenerator RF_i 232 kann eine höhere Ausgangsleistung als der zweite Leistungsgenerator RF_o 234 aufweisen. Alternativ kann der zweite Leistungsgenerator RF_o 234 eine höhere Ausgangsleistung als der erste Leistungsgenerator RF_i 232 aufweisen. zum Beispiel kann die Ausgangsleistung des ersten Leistungsgenerators RF_i 232 80–90% der Ausgangsleistung des zweiten Leistungsgenerators RF_o 234 sein. Alternativ kann die Ausgangsleistung des zweiten Leistungsgenerators RF_o 234 80–90% der Ausgangsleistung des ersten Leistungsgenerators RF_i 232 sein.
In einer Ausführungsform ist das erste Gebiet 222 dazu ausgeführt, auf eine erste Temperatur erhitzt zu werden, und das zweite Gebiet 224 ist dazu ausgeführt, auf eine zweite Temperatur erhitzt zu werden. Das erste Gebiet 222 kann auf eine höhere Temperatur als das zweite Gebiet 224 erhitzt werden. Alternativ kann das zweite Gebiet 224 auf eine höhere Temperatur als das erste Gebiet 222 erhitzt werden. Zum Beispiel kann das erste Gebiet 222 der Wafer-Spannvorrichtung 220 mit einem ersten Heizgerät und das zweite Gebiet 224 kann mit einem zweiten Heizgerät verbunden werden.
Die Wafer-Spannvorrichtung 220 kann mehr als zwei Gebiete umfassen, d. h. eine Mehrzahl von Gebieten, die alle voneinander isoliert sind. Zum Beispiel kann die Wafer-Spannvorrichtung 220 ein zusätzliches drittes Gebiet aufweisen, In einer Ausführungsform ist das dritte Gebiet ein konzentrischer Ring oder ein ringförmiges drittes Gebiet, das seitlich neben dem zweiten Gebiet 224 angeordnet ist. Das dritte Gebiet ist durch ein zweites isolierendes Gebiet vom zweiten Gebiet 224 isoliert. Das zweite isolierende Gebiet kann das gleiche Material wie oder ein anderes Material als das erste isolierende Gebiet 223 aufweisen. Das dritte Gebiet ist über eine Koppelkapazität und einen dritten HF-Leistungsgenerator mit einem elektrischen Potenzial wie Masse elektrisch verbunden. In einer Ausführungsform ist die dritte Region dazu ausgeführt, auf eine dritte Temperatur erhitzt zu werden.
Die Ausführungsform von 3 zeigt eine eine Wafer-Spannvorrichtung 220 aufweisende Plasmakammer. Die Wafer-Spannvorrichtung 220 in 3 weist die gleichen oder ähnliche Bauteile wie die in 2 auf. Das erste Gebiet 222 und das zweite Gebiet 224 werden jeweils durch jeweils einen ersten Leistungsgenerator 232 und einen zweiten Leistungsgenerator 234 mit Leistung versorgt. Der erste Leistungsgenerator 232 und der zweite Leistungsgenerator 234 sind mit einem gemeinsamen Lokaloszillator (LO) 237 verbunden. Der LO 237 kann ein abstimmbarer Oszillator sein. Der LO 237 steuert den ersten Leistungsgenerator 232 und den zweiten Leistungsgenerator 234 an, indem er die gleiche Frequenz und die gleiche Phase für beide Generatoren bereitstellt. In einer Ausführungsform sind der erste Leistungsgenerator 232 und der zweite Leistungsgenerator 234 lediglich Verstärker, die die vom LO 237 empfangene Leistung verstärken. Der erste Verstärker (erste Leistungsgenerator) kann das LO-237-Signal auf eine andere Leistung als der zweite Verstärker (zweite Leistungsgenerator) verstärken. In der Ausführungsform, in der die Wafer-Spannvorrichtung 220 eine Mehrzahl von Gebieten aufweisen kann und jedes Gebiet elektrisch mit einem Leistungsgenerator verbunden ist, wird jeder Leistungsgenerator mit dem gemeinsamen Lokaloszillator (LO) 237 verbunden.
Die Ausführungsform in 4 zeigt eine eine Wafer-Spannvorrichtung 220 aufweisende Plasmakammer. Die Wafer-Spannvorrichtung 220 in 4 weist die gleichen oder ähnliche Bauteile wie die in 2 auf. Die Wafer-Spannvorrichtung 220 weist ein erstes Gebiet 222 und ein zweites Gebiet 224 auf. Das erste Gebiet 222 der Wafer-Spannvorrichtung 220 und das zweite Gebiet 224 der Wafer-Spannvorrichtung 220 sind jeweils an den gleichen Leistungsgenerator 230 gekoppelt. In einer Ausführungsform kann der Leistungsgenerator 230 einen Leistungsteiler aufweisen. Der Leistungsteiler kann die Leistung des Leistungsgenerators 230 so teilen, dass ein erster Anteil an Leistung an das erste Gebiet 222 gelenkt wird und dass ein zweiter Anteil an Leistung an das zweite Gebiet 224 gelenkt wird. Zum Beispiel kann der Leistungsteiler die Leistung in einem 50:50 Verhältnis, in einem 60:40 Verhältnis oder in einem 40:60 Verhältnis teilen. Für die Ausführungsform mit einer Mehrzahl von Gebieten kann der Leistungsteiler die Leistung in andere Verhältnisse teilen.
Eine Ausführungsform kann ein System mit mehr als zwei Gebieten oder Zonen, wie zum Beispiel drei oder vier Gebieten, aufweisen, die mit mehr als zwei HF-Generatoren, wie zum Beispiel drei oder vier HF-Generatoren, über mehr als zwei Kondensatoren, wie zum Beispiel drei oder vier Kondensatoren, verbunden sind.
5 zeigt eine Draufsicht auf eine Wafer-Spannvorrichtung 220. Die Wafer-Spannvorrichtung 220 weist ein erstes Gebiet 222 und ein zweites Gebiet 224 auf. Das erste Gebiet 222 ist vom zweiten Gebiet 224 mittels eines isolierenden Gebiets 223 isoliert. Das erste Gebiet 222 ist scheibenförmig und das zweite Gebiet ist ringförmig. Das isolierende Gebiet 223 sorgt für einen konzentrischen Abstand zwischen dem scheibenförmig Gebiet 222 und dem ringförmigen Gebiet 224.
Das erste Gebiet 222 kann eine erste Distanz d₁ zwischen einem Mittelpunkt des ersten Gebiets und einem Punkt am Rand des ersten Gebiets 222 aufweisen. Das zweite Gebiet 224 kann eine zweite Distanz d₂ zwischen einem Punkt am inneren Umfang und einem Punkt am äußeren Umfang aufweisen. In einem Beispiel können die erste Distanz d₁ und die zweite Distanz d₂ gleich sein. Alternativ können die erste Distanz d₁ und die zweite Distanz d₂ verschieden sein. Die erste Distanz und die zweite Distanz können Radien sein.
Die Wafer-Spannvorrichtung 220 weist ein isolierendes Gebiet 223 zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet auf. Das isolierende Gebiet 223 kann ein Isolationsmaterial, z. B. ein dielektrisches Material, Luft oder Keramik, aufweisen. Das Isolationsgebiet 223 kann für einen gleichmäßigen Abstand zwischen dem ersten Gebiet 222 und dem zweiten Gebiet 224 sorgen.
In der Ausführungsform mit mehr als zwei Gebieten haben das erste, zweite und dritte Gebiet alle die gleichen Distanzen. Alternativ haben das erste, zweite und dritte Gebiet verschiedene Distanzen. Zum Beispiel ist die erste Distanz größer als die zweite Distanz und die zweite Distanz größer als dritte Distanz.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. In Schritt 302 wird ein Werkstück auf die Spannvorrichtung oder Wafer-Spannvorrichtung in der Plasmakammer platziert. Das Werkstück kann einen Wafer, ein Substrat oder andere Träger aufweisen. Zum Beispiel kann der Wafer ein Halbleitersubstrat wie z. B. ein Siliciumsubstrat, ein Germaniumsubstrat oder ein gemischtes Halbleitersubstrat wie z. B. SiGe, InP, GaAs oder Ähnliches, aufweisen. Der Wafer kann ein Bulk-Substrat oder Silizium auf Isolator (SOI) aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann der Wafer eine Materialschicht oder eine Mehrzahl von Materialschichten auf dem Substrat aufweisen. Die Materialschicht kann eine leitende Schicht, wie ein Metall, oder eine nichtleitende Schicht, wie ein Oxid oder ein Nitrid, sein. Der Wafer liegt über dem ersten Gebiet der Spannvorrichtung und zumindest einem Teil des zweiten Gebiets der Spannvorrichtung.
Eine erste HF-Leistung wird von einem ersten HF-Generator im ersten Gebiet der Spannvorrichtung (Schritt 304) und eine zweite HF-Leistung wird von einem zweiten HF-Generator im zweiten Gebiet der Spannvorrichtung (Schritt 306) erzeugt. Beide HF-Generatoren liefern bevorzugt, aber nicht unbedingt, die gleiche Frequenz (z. B. 13,56 MHz) und sind bevorzugt, aber nicht unbedingt, phasenstarr. Je nach Vorgang können die HF-Leistung im ersten Gebiet und die HF-Leistung im zweiten Gebiet gleich oder verschieden sein. Zum Beispiel, wenn die Ätzraten oder Abscheidungsraten im ersten Gebiet des Wafers (ohne Leistungsanpassung) niedriger sind als im zweiten Gebiet des Wafers, wird die HF-Leistung des ersten Gebiets auf einen höheren Wert als die HF-Leistung des zweiten Gebiets gesetzt. Umgekehrt, wenn die Ätzraten oder Abscheidungsraten im ersten Gebiet des Wafers (ohne Leistungsanpassung) höher sind als im zweiten Gebiet des Wafers, wird die HF-Leistung des zweiten Gebiets auf einen höheren Wert als die HF-Leistung des ersten Gebiets gesetzt.
Als nächstes, in Schritt 308, kann eine Materialschicht abgeschieden werden oder der Wafer wird mittels der zwei HF-Leistungen geätzt. Zum Beispiel wird ein Material auf dem Wafer abgeschieden, wodurch eine Materialschicht gebildet wird. Alternativ wird eine Struktur in eine Materialschicht auf dem Wafer geätzt oder eine Struktur wird in den Wafer geätzt, indem die zwei HF-Leistungen angelegt werden. Die Abscheidung des Materials oder das Ätzen des Wafers kann gegebenenfalls durch eine unabhängige Hitzeanpassung unterstützt werden, zum Beispiel indem eine erste Temperatur im ersten Gebiet und eine zweite Temperatur im zweiten Gebiet eingestellt wird, um die Gleichmäßigkeit des abgeschiedenen Materials oder die Gleichmäßigkeit des Ätzens weiter zu erhöhen.
Die verschiedenen HF-Leistungsniveaus wirken sich hauptsächlich auf die kinetische Energie der Ionen im Plasma über den Aufbau einer Self-Biasspannung in der Nähe des Wafers aus. In einer Ausführungsform wirken sich die verschiedenen HF-Leistungsniveaus weniger auf die Ionendichte im Plasma aus, als es mit HF-angetriebenen oberen Elektroden der Fall ist. Schlussendlich, bei Schritt 310, wird der verarbeitete Wafer von der Spannvorrichtung und der Plasmakammer entfernt.
Wenngleich die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben worden sind, versteht sich, dass daran verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.
Zudem soll der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, Herstellung, Materiezusammensetzung, Mittel, Verfahren und Schritte, die in der Patentschrift beschrieben sind, beschränkt sein. Wie der Durchschnittsfachmann anhand der Offenbarung der vorliegenden Erfindung ohne Weiteres versteht, können gemäß der vorliegenden Erfindung Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materiezusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, die gegenwärtig existieren oder später zu entwickeln sein werden, die im Wesentlichen die gleiche Funktion ausführen oder im Wesentlichen das gleiche Ergebnis wie die hierin beschriebenen entsprechenden Ausführungsformen erzielen, genutzt werden. Dementsprechend sollen die beigefügten Ansprüche innerhalb ihres Schutzbereichs solche Prozesse, Maschinen, Herstellung, Materiezusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte beinhalten.

Claims

Spannvorrichtung (220), aufweisend: • ein erstes leitendes Gebiet (222), das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem ersten HF-Leistungssignal gekoppelt zu werden; • ein zweites leitendes Gebiet (224), das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem zweiten HF-Leistungssignal gekoppelt zu werden; und • ein isoliertes Gebiet (223), das das erste leitende Gebiet (222) vom zweiten leitenden Gebiet (224) elektrisch isoliert.
Spannvorrichtung (220) gemäß Anspruch 1, wobei das erste leitende Gebiet (222) ein inneres Gebiet der Spannvorrichtung (220) ist und wobei das zweite leitende Gebiet (224) ein äußeres Gebiet der Spannvorrichtung (220) ist.
Spannvorrichtung (220) gemäß Anspruch 2, wobei das erste leitende Gebiet (222) scheibenförmig ist und wobei das zweite leitende Gebiet (224) ein konzentrischer Ring ist.
Spannvorrichtung (220) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: • ein drittes leitendes Gebiet, das dazu ausgebildet ist, kapazitiv mit einem dritten HF-Leistungssignal gekoppelt zu werden; und • ein zweites isoliertes Gebiet, das das zweite leitende Gebiet (224) vom dritten leitenden Gebiet elektrisch isoliert.
System, aufweisend: • eine Plasmakammer (200); • eine in der Plasmakammer (200) befindliche erste Elektrode (210); und • eine in der Plasmakammer (200) befindliche zweite Elektrode, die dazu ausgeführt ist, ein Werkstück (250) aufzunehmen, wobei die zweite Elektrode ein erstes leitendes Gebiet (222) und ein vom ersten leitenden Gebiet (222) elektrisch isoliertes, zweites leitendes Gebiet (224) aufweist, wobei das erste leitende Gebiet (222) dazu ausgeführt ist, eine erste HF-Leistung zu empfangen, und das zweite leitende Gebiet (224) dazu ausgeführt ist, eine zweite HF-Leistung zu empfangen.
System gemäß Anspruch 5, wobei sich die erste HF-Leistung von der zweiten HF-Leistung unterscheidet.
System gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das erste leitende Gebiet (222) weiter dazu ausgeführt ist, auf eine erste Temperatur eingestellt zu werden, und das zweite leitende Gebiet (224) weiter dazu ausgeführt ist, auf eine zweite Temperatur eingestellt zu werden.
System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner aufweisend: einen ersten HF-Leistungsgenerator, der dazu ausgeführt ist, die erste HF-Leistung zu erzeugen, und einen zweiten HF-Leistungsgenerator, der dazu ausgeführt ist, die zweite HF-Leistung zu erzeugen.
System gemäß Anspruch 8, wobei die erste HF-Leistung und die zweite HF-Leistung jeweils ungefähr 500 W bis 1000 W sind.
System gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei eine erste Frequenz der ersten HF-Leistung und eine zweite Frequenz der zweiten HF-Leistung phasenstarr sind.
System gemäß Anspruch 10, wobei die erste Frequenz der ersten HF-Leistung und die zweite Frequenz der zweiten HF-Leistung von einem gemeinsamen Lokaloszillator getrieben werden.
System gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der erste HF-Leistungsgenerator und der zweite HF-Leistungsgenerator ein kombinierter Leistungsgenerator mit einem Leistungsteiler sind.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, aufweisend: • das Platzieren eines Werkstücks (250) auf einer Spannvorrichtung (220), wobei sich die Spannvorrichtung (220) in einer Plasmakammer (200) befindet; • das Anlegen eines ersten Leistungssignals auf ein erstes leitendes Gebiet (222) der Spannvorrichtung (220), wobei das erste Leistungssignal eine erste Leistungssignaleigenschaft aufweist; • das Anlegen eines zweiten Leistungssignals an ein zweites leitendes Gebiet (224) der Spannvorrichtung, wobei das zweite Leistungssignal eine von der ersten Leistungssignaleigenschaft unterschiedliche zweite Leistungssignaleigenschaft aufweist; • das Ätzen des Werkstücks (250) oder das Abscheiden eines Materials auf das Werkstück (250), während das erste und das zweite Leistungssignale angelegt werden; und • das Entfernen des Werkstücks (250) von der Spannvorrichtung (220).
Verfahren gemäß Anspruch 13, ferner aufweisend: das Verstellen des ersten Leistungssignals, wenn eine Ätzrate oder eine Abscheidungsrate sich um mehr als einen Schwellenwert unterscheiden.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, ferner aufweisend: das Erhöhen des ersten Leistungssignals, wenn eine Ätzrate oder eine Abscheidungsrate in einem ersten Gebiet des Werkstücks (250) niedriger ist, wobei das erste Gebiet des Werkstücks (250) mit dem ersten leitenden Gebiet (222) der Spannvorrichtung (220) übereinstimmt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, ferner aufweisend: das Anlegen einer ersten Temperatur im ersten leitenden Gebiet (222) der Spannvorrichtung (220) und das Anlegen einer zweiten Temperatur im zweiten leitenden Gebiet (224) der Spannvorrichtung (220).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Anlegen des ersten Leistungssignals das Anlegen einer ersten Leistung zwischen 500 W und 1000 W aufweist und wobei das Anlegen des zweiten Leistungssignals das Anlegen einer zweiten Leistung zwischen 500 W und 1000 W aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Ätzen des Werkstücks (250) das Ätzen einer auf einem Halbleitersubstrat angeordneten leitenden Materialschicht aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Werkstück (250) ein Halbleitersubstrat aufweist und wobei das Ätzen des Werkstücks (250) oder das Abscheiden eines Materials das Ätzen einer auf dem Halbleitersubstrat angeordneten, nicht leitenden Materialschicht aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Werkstück (250) ein Halbleitersubstrat aufweist und wobei das Ätzen des Werkstücks (250) oder das Abscheiden eines Materials das Ätzen einer auf dem Halbleitersubstrat angeordneten, nicht leitenden Materialschicht aufweist.