控制開關模式離子能量分布系統的方法
【專利說明】
[0001] 相關案件和優先權
[0002] 此申請是2011年7月28日提交的美國專利申請號No. 13/193,299的部分繼續申 請和2010年8月29日提交的非臨時美國專利申請號No. 12/870,837的部分繼續申請。申 請號No. 13/193, 299和No. 12/870, 837的細節W其全文引用方式并入本申請中用于所有適 合的目的。
技術領域
[0003] 本公開內容大體上設及等離子體處理。具體而言，本發明設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】
[0004] 很多類型的半導體器件是利用基于等離子體的蝕刻技術制造的。如果導體被蝕 亥IJ，則可W將相對于地的負電壓施加到導電襯底，W便在襯底導體的表面兩端創建基本上 一致的負電壓，其將帶正電的離子吸引向導體，并且結果，碰撞導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，則不變化的電壓對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施加到導電板（卡盤），W使得AC區域在襯底的表面感應 出電壓。在AC周期的正半周期期間，襯底吸引相對于正離子的質量為輕的電子；從而在正 半周期內很多電子會被吸引到襯底的表面。結果，襯底的表面將會帶負電，該使得離子將吸 引到帶負電的表面。并且當離子撞擊襯底的表面時，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感應出寬的 離子能量分布，該限制了等離子體處理執行期望的蝕刻輪廓的能力。已知的實現窄離子能 量分布技術很昂貴、效率低、難W控制并且可能不利地影響等離子體密度。結果，該些已知 的技術沒用被商業化所采用。相應地，需要一種系統和方法來解決目前技術的不足并且提 供其它新穎和創造性的特征。

【發明內容】

[0007]W下概括了附圖中所示出的本公開內容的示范性實施例。在【具體實施方式】部分中 將更全面地描述該些和其它實施例。然而，應當理解，不存在將本發明限制于
【發明內容】
部分 或【具體實施方式】部分中所描述的形式的意圖。本領域技術人員可W認識到，有許多會落入 如權利要求中所表達的本發明的精神和范圍內的修改、等同和替代結構。
[0008] 根據一個實施例，本發明可W表征為一種用于建立一個或多個等離子體銷層電壓 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修改的周期電壓函數。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行處理的襯底。同樣，所述經修改的 周期電壓函數可W包括由離子電流補償Ic修改的周期電壓函數。所述經修改的周期電壓 函數可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的函 數，并且所述脈沖之間的部分的斜率可W是所述離子電流補償Ic的函數。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識別將產生 到達所述襯底的表面的離子的所定義的離子能量分布函數的所述離子電流補償Ic的值， 其中，所述識別是所述有效電容Cl和所述脈沖之間的所述部分的斜率dVuMt的函數。
[0009] 根據另一個實施例，本發明可W描述為一種用于對等離子體進行偏置從而在等離 子體處理室內的襯底的表面處實現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償修改的周期電壓函數的經修改的周期電壓函數。所述方法還可包 括對所述經修改的周期電壓函數的至少一個循環進行采樣W產生電壓數據點。所述方法還 可包括根據所述電壓數據點來估算所述襯底表面處的第一離子能量的數值。同樣，所述方 法可W包括調節所述經修改的周期電壓函數，直到所述第一離子能量等于所述定義的離子 能量。
[0010] 根據又一實施例，本發明可W表征為一種用W實現離子能量分布函數寬度的方 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修改的周期電壓函數。所述方 法還可包括在第一時刻和在第二時刻從所述非正弦波形采樣至少兩個電壓。所述方法可W 另外包括將所述至少兩個電壓的斜率計算為dv/化。同樣，所述方法可包括將所述斜率與已 知的參考斜率進行比較，W便與離子能量分布函數寬度相對應。最終，所述方法可包括調節 所述經修改的周期電壓函數，W使得所述斜率接近所述參考斜率。
[0011] 本公開內容的另一方面可表征為一種裝置，包括電源、離子電流補償部件和控制 器。所述電源可提供周期電壓函數，所述周期電壓函數具有脈沖和所述脈沖之間的部分。 所述離子電流補償部件可W修改所述脈沖之間的所述部分的斜率，W形成經修改的周期電 壓函數。所述經修改的周期電壓函數可W被配置為用于提供到襯底支撐部，W用于在等離 子體處理室中進行處理。所述控制器可W禪合到所述開關模式電源和所述離子電流補償部 件。所述控制器還可W被配置為識別所述離子電流補償的數值，如果向所述襯底支撐部提 供所述離子電流補償，將產生到達所述襯底的表面的離子的定義的離子能量分布函數。
[0012] 本公開內容的又一方面可W表征為一種非暫時性的有形計算機可讀存儲介質，其 編碼有處理器可讀指令，W便執行用于監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；考慮到具有第一數值的離子電流補償情況下，對經修改的周期電壓 函數進行采樣，并且考慮到具有第二數值的所述離子電流補償情況下，對所述經修改的周 期電壓函數進行采樣。所述方法還可包括基于所述第一采樣和所述第二采樣來確定作為時 間的函數的所述經修改的周期電壓函數的斜率。所述方法還基于所述第一采樣和所述第二 采樣來確定作為時間的函數的所述經修改的周期電壓函數的斜率。所述方法最終可包括基 于所述斜率來計算所述離子電流補償的第=數值，在所述第=數值處，所述襯底上的恒定 電壓將在所述經修改的周期電壓函數的至少一個周期內存在。
[0013] 本文中進一步詳細描述該些實施例和其它實施例。
【附圖說明】
[0014] 通過參照W下【具體實施方式】和附屬權利要求同時結合附圖，本發明的各個目的和 優點和更完整的理解會顯而易見并且更易于理解，其中，遍及數個附圖，完全相同的附圖標 記指代相同或類似的元件，并且在附圖中：
[0015] 圖1示出了根據本發明的一個實施方式的等離子體處理系統的框圖；
[0016] 圖2是示出了圖1中所示出的開關模式電源系統的示范性實施例的框圖；
[0017] 圖3是可用于實現參考圖2描述的開關模式偏置電源的部件的原理圖表示；
[0018] 圖4是示出了兩個驅動信號波形的時序圖；
[0019] 圖5是實現在特定離子能量處集中的離子能量分布的操作開關模式偏置電源的 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分立的峰的操作的雙模態模式的 示圖；
[0021] 圖7A和圖7B是示出了等離子體中進行的實際、直接離子能量測量的示圖；
[0022] 圖8是示出了本發明的另一個實施例的框圖；
[0023] 圖9A是示出由正弦調制函數調制的示范性周期電壓函數的示圖；
[0024] 圖9B是圖9A中所不出的周期電壓函數的一部分的分解圖；
[0025] 圖9C示出了由周期電壓函數的正弦調制得到的、基于時間平均的得到的離子能 量分布；
[002引 圖9D示出了當周期電壓函數由正弦調制函數調制時得到的時間平均的IEDF的等 離子體中進行的實際直接離子能量測量；
[0027]圖10A示出了由銀齒調制函數調制的周期電壓函數；
[002引圖10B是圖10A中所不出的周期電壓函數的一部分的分解圖；
[0029] 圖10C是示出了由圖10A和10B中的周期電壓函數的正弦調制得到的、基于時間 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函數并且在左列中示出相關聯的調制函數的示圖；
[0031] 圖12是示出了其中離子電流補償部件補償等離子體室內的離子電流的實施例的 框圖；
[0032] 圖13是示出了示范性離子電流補償部件的圖示；
[0033] 圖14是示出了在圖13中所示出的節點Vo處的示范性電壓的示圖；
[0034] 圖15A-15C是響應于補償電流在襯底或晶圓的表面處出現的電壓波形；
[0035] 圖16是可W實施為實現參考圖13所描述的電流源的電流源的示范性實施例；
[0036] 圖17A和17B是示出了本發明的其它實施例的框圖；
[0037] 圖18是示出了本發明的另一個實施例的框圖；
[0038] 圖19是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0039] 圖20是可結合參考圖1-19所描述的實施例使用的輸入參數和控制輸出的框圖；
[0040] 圖21是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0041] 圖22是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0042] 圖23是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0043] 圖24是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0044] 圖25是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0045] 圖26是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0046] 圖27是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0047] 圖28示出了根據本公開內容的實施例的方法；
[0048] 圖29示出了根據本