控制開關(guān)模式離子能量分布系統(tǒng)的方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)案件和優(yōu)先權(quán)
[0002] 此申請(qǐng)是2011年7月28日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o. 13/193,299的部分繼續(xù)申 請(qǐng)和2010年8月29日提交的非臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o. 12/870,837的部分繼續(xù)申請(qǐng)。申 請(qǐng)?zhí)朜o. 13/193, 299和No. 12/870, 837的細(xì)節(jié)W其全文引用方式并入本申請(qǐng)中用于所有適 合的目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開內(nèi)容大體上設(shè)及等離子體處理。具體而言，本發(fā)明設(shè)及等離子體輔助蝕刻、 沉積、和/或其它等離子體輔助工藝的方法和裝置，但不限于此。
【背景技術(shù)】
[0004] 很多類型的半導(dǎo)體器件是利用基于等離子體的蝕刻技術(shù)制造的。如果導(dǎo)體被蝕 亥IJ，則可W將相對(duì)于地的負(fù)電壓施加到導(dǎo)電襯底，W便在襯底導(dǎo)體的表面兩端創(chuàng)建基本上 一致的負(fù)電壓，其將帶正電的離子吸引向?qū)w，并且結(jié)果，碰撞導(dǎo)體的正離子基本上具有相 同的能量。
[0005] 然而，如果襯底是電介質(zhì)，則不變化的電壓對(duì)在襯底的表面兩端的電壓不起作用。 但是AC電壓（例如，高頻）可W施加到導(dǎo)電板（卡盤），W使得AC區(qū)域在襯底的表面感應(yīng) 出電壓。在AC周期的正半周期期間，襯底吸引相對(duì)于正離子的質(zhì)量為輕的電子；從而在正 半周期內(nèi)很多電子會(huì)被吸引到襯底的表面。結(jié)果，襯底的表面將會(huì)帶負(fù)電，該使得離子將吸 引到帶負(fù)電的表面。并且當(dāng)離子撞擊襯底的表面時(shí)，撞擊將材料從襯底的表面逐出，完成了 蝕刻。
[0006] 在許多情況下，期望有窄離子能量分布，但是將正弦波施加到襯底會(huì)感應(yīng)出寬的 離子能量分布，該限制了等離子體處理執(zhí)行期望的蝕刻輪廓的能力。已知的實(shí)現(xiàn)窄離子能 量分布技術(shù)很昂貴、效率低、難W控制并且可能不利地影響等離子體密度。結(jié)果，該些已知 的技術(shù)沒(méi)用被商業(yè)化所采用。相應(yīng)地，需要一種系統(tǒng)和方法來(lái)解決目前技術(shù)的不足并且提 供其它新穎和創(chuàng)造性的特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]W下概括了附圖中所示出的本公開內(nèi)容的示范性實(shí)施例。在【具體實(shí)施方式】部分中 將更全面地描述該些和其它實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，不存在將本發(fā)明限制于
【發(fā)明內(nèi)容】
部分 或【具體實(shí)施方式】部分中所描述的形式的意圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員可W認(rèn)識(shí)到，有許多會(huì)落入 如權(quán)利要求中所表達(dá)的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改、等同和替代結(jié)構(gòu)。
[0008] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明可W表征為一種用于建立一個(gè)或多個(gè)等離子體銷層電壓 的方法。所述方法可W包括向等離子體室的襯底支撐部提供經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)。所述 襯底支撐部可W禪合到被配置為用于在等離子體中進(jìn)行處理的襯底。同樣，所述經(jīng)修改的 周期電壓函數(shù)可W包括由離子電流補(bǔ)償Ic修改的周期電壓函數(shù)。所述經(jīng)修改的周期電壓 函數(shù)可w包括脈沖和所述脈沖之間的部分。同樣，所述脈沖可w是所述周期電壓函數(shù)的函 數(shù)，并且所述脈沖之間的部分的斜率可W是所述離子電流補(bǔ)償Ic的函數(shù)。所述方法還可W 包括存取至少表示所述襯底支撐部的電容的有效電容值Cl。所述方法最終可W識(shí)別將產(chǎn)生 到達(dá)所述襯底的表面的離子的所定義的離子能量分布函數(shù)的所述離子電流補(bǔ)償Ic的值， 其中，所述識(shí)別是所述有效電容Cl和所述脈沖之間的所述部分的斜率dVuMt的函數(shù)。
[0009] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明可W描述為一種用于對(duì)等離子體進(jìn)行偏置從而在等離 子體處理室內(nèi)的襯底的表面處實(shí)現(xiàn)定義的離子能量的方法。所述方法可包括向襯底支撐部 施加包括由離子電流補(bǔ)償修改的周期電壓函數(shù)的經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)。所述方法還可包 括對(duì)所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的至少一個(gè)循環(huán)進(jìn)行采樣W產(chǎn)生電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)。所述方法還 可包括根據(jù)所述電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)估算所述襯底表面處的第一離子能量的數(shù)值。同樣，所述方 法可W包括調(diào)節(jié)所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)，直到所述第一離子能量等于所述定義的離子 能量。
[0010] 根據(jù)又一實(shí)施例，本發(fā)明可W表征為一種用W實(shí)現(xiàn)離子能量分布函數(shù)寬度的方 法。所述方法可包括向等離子體處理室的襯底支撐部提供經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)。所述方 法還可包括在第一時(shí)刻和在第二時(shí)刻從所述非正弦波形采樣至少兩個(gè)電壓。所述方法可W 另外包括將所述至少兩個(gè)電壓的斜率計(jì)算為dv/化。同樣，所述方法可包括將所述斜率與已 知的參考斜率進(jìn)行比較，W便與離子能量分布函數(shù)寬度相對(duì)應(yīng)。最終，所述方法可包括調(diào)節(jié) 所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)，W使得所述斜率接近所述參考斜率。
[0011] 本公開內(nèi)容的另一方面可表征為一種裝置，包括電源、離子電流補(bǔ)償部件和控制 器。所述電源可提供周期電壓函數(shù)，所述周期電壓函數(shù)具有脈沖和所述脈沖之間的部分。 所述離子電流補(bǔ)償部件可W修改所述脈沖之間的所述部分的斜率，W形成經(jīng)修改的周期電 壓函數(shù)。所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)可W被配置為用于提供到襯底支撐部，W用于在等離 子體處理室中進(jìn)行處理。所述控制器可W禪合到所述開關(guān)模式電源和所述離子電流補(bǔ)償部 件。所述控制器還可W被配置為識(shí)別所述離子電流補(bǔ)償?shù)臄?shù)值，如果向所述襯底支撐部提 供所述離子電流補(bǔ)償，將產(chǎn)生到達(dá)所述襯底的表面的離子的定義的離子能量分布函數(shù)。
[0012] 本公開內(nèi)容的又一方面可W表征為一種非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其 編碼有處理器可讀指令，W便執(zhí)行用于監(jiān)控被配置為處理襯底的等離子體的離子電流的方 法。所述方法可W包括；考慮到具有第一數(shù)值的離子電流補(bǔ)償情況下，對(duì)經(jīng)修改的周期電壓 函數(shù)進(jìn)行采樣，并且考慮到具有第二數(shù)值的所述離子電流補(bǔ)償情況下，對(duì)所述經(jīng)修改的周 期電壓函數(shù)進(jìn)行采樣。所述方法還可包括基于所述第一采樣和所述第二采樣來(lái)確定作為時(shí) 間的函數(shù)的所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的斜率。所述方法還基于所述第一采樣和所述第二 采樣來(lái)確定作為時(shí)間的函數(shù)的所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的斜率。所述方法最終可包括基 于所述斜率來(lái)計(jì)算所述離子電流補(bǔ)償?shù)牡?數(shù)值，在所述第=數(shù)值處，所述襯底上的恒定 電壓將在所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的至少一個(gè)周期內(nèi)存在。
[0013] 本文中進(jìn)一步詳細(xì)描述該些實(shí)施例和其它實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 通過(guò)參照W下【具體實(shí)施方式】和附屬權(quán)利要求同時(shí)結(jié)合附圖，本發(fā)明的各個(gè)目的和 優(yōu)點(diǎn)和更完整的理解會(huì)顯而易見(jiàn)并且更易于理解，其中，遍及數(shù)個(gè)附圖，完全相同的附圖標(biāo) 記指代相同或類似的元件，并且在附圖中：
[0015] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的等離子體處理系統(tǒng)的框圖；
[0016] 圖2是示出了圖1中所示出的開關(guān)模式電源系統(tǒng)的示范性實(shí)施例的框圖；
[0017] 圖3是可用于實(shí)現(xiàn)參考圖2描述的開關(guān)模式偏置電源的部件的原理圖表示；
[0018] 圖4是示出了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形的時(shí)序圖；
[0019] 圖5是實(shí)現(xiàn)在特定離子能量處集中的離子能量分布的操作開關(guān)模式偏置電源的 單模式的圖形表示；
[0020] 圖6是示出了其中生成離子能量分布中的兩個(gè)分立的峰的操作的雙模態(tài)模式的 示圖；
[0021] 圖7A和圖7B是示出了等離子體中進(jìn)行的實(shí)際、直接離子能量測(cè)量的示圖；
[0022] 圖8是示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0023] 圖9A是示出由正弦調(diào)制函數(shù)調(diào)制的示范性周期電壓函數(shù)的示圖；
[0024] 圖9B是圖9A中所不出的周期電壓函數(shù)的一部分的分解圖；
[0025] 圖9C示出了由周期電壓函數(shù)的正弦調(diào)制得到的、基于時(shí)間平均的得到的離子能 量分布；
[002引 圖9D示出了當(dāng)周期電壓函數(shù)由正弦調(diào)制函數(shù)調(diào)制時(shí)得到的時(shí)間平均的IEDF的等 離子體中進(jìn)行的實(shí)際直接離子能量測(cè)量；
[0027]圖10A示出了由銀齒調(diào)制函數(shù)調(diào)制的周期電壓函數(shù)；
[002引圖10B是圖10A中所不出的周期電壓函數(shù)的一部分的分解圖；
[0029] 圖10C是示出了由圖10A和10B中的周期電壓函數(shù)的正弦調(diào)制得到的、基于時(shí)間 平均的所得到的離子能量的分布的示圖；
[0030] 圖11是在右列中示出IEDF函數(shù)并且在左列中示出相關(guān)聯(lián)的調(diào)制函數(shù)的示圖；
[0031] 圖12是示出了其中離子電流補(bǔ)償部件補(bǔ)償?shù)入x子體室內(nèi)的離子電流的實(shí)施例的 框圖；
[0032] 圖13是示出了示范性離子電流補(bǔ)償部件的圖示；
[0033] 圖14是示出了在圖13中所示出的節(jié)點(diǎn)Vo處的示范性電壓的示圖；
[0034] 圖15A-15C是響應(yīng)于補(bǔ)償電流在襯底或晶圓的表面處出現(xiàn)的電壓波形；
[0035] 圖16是可W實(shí)施為實(shí)現(xiàn)參考圖13所描述的電流源的電流源的示范性實(shí)施例；
[0036] 圖17A和17B是示出了本發(fā)明的其它實(shí)施例的框圖；
[0037] 圖18是示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0038] 圖19是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0039] 圖20是可結(jié)合參考圖1-19所描述的實(shí)施例使用的輸入?yún)?shù)和控制輸出的框圖；
[0040] 圖21是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0041] 圖22是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0042] 圖23是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0043] 圖24是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0044] 圖25是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0045] 圖26是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0046] 圖27是示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的框圖；
[0047] 圖28示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的方法；
[0048] 圖29示出了根據(jù)本