之間的匹配網(wǎng)絡(luò)A ;也包含了施加于基片臺4上的射頻功率源B，這個射頻功率源B通過匹配網(wǎng)絡(luò)B和基片臺4連接，并且射頻功率源B被脈沖信號發(fā)射器B產(chǎn)生的脈沖信號調(diào)制。
[0019]圖2是另一種脈沖調(diào)制基片偏置射頻功率源的功率施加方式。其中包含了等離子體放電腔室1，放電線圈2，石英窗3，基片臺4，進氣口 5和出氣口 6 ;還包含了施加于放電線圈2上的射頻功率源A和放置于射頻功率源A和放電線圈2之間的匹配網(wǎng)絡(luò)A，并且射頻功率源A被脈沖信號發(fā)生器A產(chǎn)生的脈沖信號調(diào)制；也包含了施加于基片臺4上的射頻功率源B，這個射頻功率源B通過匹配網(wǎng)絡(luò)B和基片臺4連接，并且射頻功率源B被脈沖信號發(fā)射器B產(chǎn)生的脈沖信號調(diào)制。
[0020]圖3是一種線圈射頻功率源連續(xù)波形和基片偏置射頻功率源進行脈沖調(diào)制的波形示意圖。線圈射頻功率源信號7是圖1和圖2中展示的射頻功率源A產(chǎn)生的射頻信號，基片偏置射頻功率源信號8是圖1和圖2中射頻功率源B產(chǎn)生的射頻信號，基片射頻功率源脈沖調(diào)制信號9是由圖1和圖2中脈沖信號發(fā)生器B產(chǎn)生的脈沖信號，調(diào)制后的基片射頻功率源射頻信號10是將基片偏置射頻功率源脈沖調(diào)制信號9對基片脈沖調(diào)制射頻信號8進彳丁調(diào)制后的波形。
[0021]圖4是一種線圈射頻功率源和基片偏置射頻功率源同時進行脈沖調(diào)制的波形示意圖。線圈射頻功率源信號7是圖1和圖2中展示的射頻功率源A產(chǎn)生的射頻信號，基片偏置射頻功率源信號8是圖1和圖2中射頻功率源B產(chǎn)生的射頻信號，基片射頻功率源脈沖調(diào)制信號9是由圖1和圖2中脈沖信號發(fā)生器B產(chǎn)生的脈沖信號，調(diào)制后的基片射頻功率源射頻信號10是將基片偏置射頻功率源脈沖調(diào)制信號9對基片脈沖調(diào)制射頻信號8進行調(diào)制后的波形，線圈射頻功率源脈沖調(diào)制信號11對線圈射頻功率源信號7進行調(diào)制后產(chǎn)生調(diào)制后的線圈射頻功率源射頻信號12。其中基片射頻功率源脈沖調(diào)制信號9和線圈射頻功率源脈沖充調(diào)制信號11的相位差為Φ。
[0022]實施方案中，基片射頻功率源脈沖調(diào)制信號9的上升沿t大于零小于DXT (D為脈沖信號占空比，T為脈沖周期)。通過調(diào)節(jié)t的大小可以調(diào)整轟擊到基片臺4上的離子能量，從而達到在脈沖放電初期減少高能離子轟擊材料造成的損傷。優(yōu)選的線圈射頻功率源信號7的頻率為13.56MHz ο優(yōu)選的基片偏置射頻功率源射頻信號8頻率為2MHz，13.56MHz，60MHz中的一種，基片偏置射頻功率源脈沖調(diào)制信號9的脈沖頻率為10Hz至100kHz，基片偏置射頻功率源的脈沖調(diào)制信號9的占空比為10%至95%。線圈射頻功率源脈沖調(diào)制信號11和基片偏置射頻功率源脈沖調(diào)制信號9之間存在相位差Φ。Φ的值為O ( Φ〈360°，可以根據(jù)工藝的需要調(diào)制Φ的值，以期獲得更加良好的結(jié)果，其具體的實施方式參考圖2。
[0023]實施方案如圖1中所示，由于線圈射頻功率源A是連續(xù)波功率耦合到等離子體腔室中，因此主等離子體區(qū)的等離子體狀態(tài)是穩(wěn)定的。在刻蝕過程中，對線圈射頻功率源A也進行脈沖調(diào)制(如圖2所示)，主等離子體的狀態(tài)就是脈沖調(diào)制等離子體，這樣的脈沖調(diào)制等離子體有其特有的性質(zhì)，其特征不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
[0024]總上所述，本發(fā)明通過調(diào)整基片偏置射頻功率源脈沖調(diào)制信號9的上升沿的時間t，可以減少刻蝕過程中高能離子對基片材料的損傷。尤其是在芯片刻蝕溝槽小于22nm線寬的溝槽刻蝕中，溝槽底部的氧化硅層只有十幾個納米甚至是幾個納米，能量高的離子能夠擊穿氧化硅層，導(dǎo)致刻蝕器件的損傷甚至是報廢。因此本發(fā)明使得材料在刻蝕過程中能夠得到更加精確的控制和更加安全的刻蝕過程。這為22nm及以下的刻蝕工藝中應(yīng)用脈沖調(diào)制基片偏置射頻功率源提供了有力的幫助。
【主權(quán)項】
1.一種減少基片材料受高能離子轟擊損傷的方法，等離子體放電腔室(I)具有線圈射頻功率源信號(7)和基片偏置射頻功率源信號(8)，通過改變基片偏置射頻功率源信號(8)的脈沖調(diào)制信號的上升沿，減少在基片材料刻蝕過程中脈沖調(diào)制偏置射頻功率源初期產(chǎn)生的高能離子對基片上材料的損傷，其特征在于，所述方法包含如下步驟: (a)產(chǎn)生一個脈沖上升沿的時間為t的脈沖信號，t小于DXT且大于零，其中D為脈沖的占空比，T為整個脈沖的周期； (b)使用步驟(a)產(chǎn)生的脈沖信號調(diào)制基片偏置射頻功率源的功率，使調(diào)制后的基片偏置射頻功率源信號具有t的上升時間； 其中基片偏置射頻功率源信號(8)的射頻頻率為2MHz至60MHz，脈沖信號的頻率范圍是100 Hz至100 kHz，脈沖信號的占空比是10%至95%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少基片材料受高能離子轟擊損傷的方法，其特征在于，所述線圈射頻功率源信號(7)的頻率為12 MHz至14 MMHz03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少基片材料受高能離子轟擊損傷的方法，其特征在于，所述線圈射頻功率源信號(7)被頻率為100 Hz至100 KHz的方波脈沖信號調(diào)制，調(diào)制后的線圈射頻源功率信號(7)與所述基片偏置射頻功率源信號(8)同步或者不同步。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種減少基片材料受高能離子轟擊損傷的方法，其特征在于，所述線圈射頻功率源信號(7)的脈沖調(diào)制信號，其脈沖頻率和所述基片偏置射頻功率源信號(8)的脈沖調(diào)制信號的頻率相同或者小于所述基片偏置射頻功率源信號(8)的脈沖調(diào)制信號頻率或者大于所述基片偏置射頻功率源信號(8)的脈沖頻率。
【專利摘要】一種減少基片材料受高能離子轟擊損傷的方法，屬于等離子體刻蝕領(lǐng)域。該方法包括預(yù)先設(shè)置一個脈沖調(diào)制信號，脈沖上升沿時間t,t小于D×T(D為脈沖的占空比，T為脈沖的周期)；然后將此信號作為調(diào)制信號對基片偏置射頻功率源進行脈沖調(diào)制，獲得一個具有上升沿為t的射頻調(diào)制功率。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有減少脈沖調(diào)制基片偏置電壓初期的高能離子轟擊材料造成的損傷，保護基片材料在刻蝕過程中的安全性，使得刻蝕器件獲得更加良好的性能。同時，根據(jù)刻蝕需要的不同偏壓參數(shù)，可以選擇合適的t值，使之能夠適用于各種基片材料的刻蝕要求。同時也可以和不同的線圈射頻功率源的放電模式進行組合，使之能夠適應(yīng)于不同的等離子體放電條件。
【IPC分類】H01J37/32, H01L21/3065
【公開號】CN105070627
【申請?zhí)枴緾N201510414721
【發(fā)明人】劉巍, 高飛, 王友年
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月15日