控制開(kāi)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)以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(kāi)內(nèi)容大體上涉及等離子體處理。具體而言，本發(fā)明涉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，則可以將相對(duì)于地的負(fù)電壓施加到導(dǎo)電襯底，以便在襯底導(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）可以施加到導(dǎo)電板（卡盤），以使得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，這使得離子將吸 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，這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、難以控制并且可能不利地影響等離子體密度。結(jié)果，這些已知 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] 以下概括了附圖中所示出的本公開(kāi)內(nèi)容的示范性實(shí)施例。在【具體實(shí)施方式】部分中 將更全面地描述這些和其它實(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)人員可以認(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)明可表征為一種用于向電氣節(jié)點(diǎn)提供經(jīng)修改的周期電壓函 數(shù)的裝置，所述電氣節(jié)點(diǎn)被配置為用于耦合到等離子體處理室的襯底支撐部。所述裝置可 包括電源、離子電流補(bǔ)償部件和控制器。所述電源可向所述電氣節(jié)點(diǎn)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)償部件可提供離子電流 補(bǔ)償，以便修改所述脈沖之間的所述部分的斜率，因此形成經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)。所述控 制器可與所述開(kāi)關(guān)模式電源和所述離子電流補(bǔ)償部件進(jìn)行通信，并且被配置為識(shí)別所述離 子電流補(bǔ)償?shù)臄?shù)值，如果向所述電氣節(jié)點(diǎn)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)。
[0009] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明可描述為一種用于向電氣節(jié)點(diǎn)提供經(jīng)修改的周期電壓 函數(shù)的方法，所述電氣節(jié)點(diǎn)被配置為用于電氣耦合到等離子體處理室的襯底支撐部。所述 方法可包括向所述電氣節(jié)點(diǎn)提供離子電流補(bǔ)償I c。所述方法可還包含向所述電氣節(jié)點(diǎn)提供 周期電壓函數(shù)，所述周期電壓函數(shù)由所述離子電流補(bǔ)償L修改，以便形成所述經(jīng)修改的周 期電壓函數(shù)。所述方法可還包括向所述電氣節(jié)點(diǎn)提供所述經(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)具有脈沖和所述脈沖之間的部分。所述方法可還包括存取至少表示所 述襯底支撐部的電容的有效電容值C 1。同時(shí)，所述方法可包括確定所述經(jīng)修改的周期電壓 函數(shù)的所述脈沖之間的所述部分的斜率dL/dt。最終，所述方法可包含識(shí)別將產(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)的所述離子電流補(bǔ)償I。的數(shù)值，其中，所 述識(shí)別是所述有效電容C 1和所述脈沖之間的所述部分的所述斜率V Vdt的函數(shù)。
[0010] 根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明可表征為一種包括施加、采樣、估算和調(diào)節(jié)步驟的方 法。舉例來(lái)說(shuō)，所述方法可包括向電氣節(jié)點(diǎn)施加經(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)包括由離子電流補(bǔ)償修改的周期電壓函數(shù)。所述電氣節(jié)點(diǎn)可被配置為用于耦合到 襯底支撐部，所述襯底支撐部耦合到等離子體處理室中的襯底。所述方法可還包括對(duì)所述 經(jīng)修改周期電壓函數(shù)的至少一個(gè)循環(huán)進(jìn)行采樣，以便產(chǎn)生電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)。所述方法可還包含 估算到達(dá)所述襯底的表面的離子的第一離子能量的數(shù)值，所述估算基于所述電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)。 最后，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)，直到所述第一離子能量等于所述 定義的離子能量。
[0011] 本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)方面可表征為一種包括提供、采樣、計(jì)算、比較和調(diào)節(jié)操作的 方法。首先，所述方法可向電氣節(jié)點(diǎn)提供經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)，其中，所述電氣節(jié)點(diǎn)被配 置為用于耦合到等離子體處理室的襯底支撐部。所述方法可還在第一時(shí)刻并且在第二時(shí)刻 從所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)采樣至少兩個(gè)電壓。另外，所述方法可將所述至少兩個(gè)電壓 的斜率計(jì)算為dV/dt。所述方法可還將所述斜率與已知參考斜率進(jìn)行比較，以便與離子能量 分布函數(shù)寬度相對(duì)應(yīng)。最終，所述方法可調(diào)節(jié)所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)，以使得所述斜率 接近所述參考斜率。
[0012] 本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)方面可表征為一種非暫時(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，以便執(zhí)行用于識(shí)別定義的離子電流補(bǔ)償I。的方法。所述方法可包 括：考慮到具有第一數(shù)值的所述離子電流補(bǔ)償V倩況下，對(duì)經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)進(jìn)行采 樣。所述方法可還包含：考慮到具有第二數(shù)值的所述離子電流補(bǔ)償I彳倩況下，對(duì)經(jīng)修改的周 期電壓函數(shù)進(jìn)行采樣。同樣，所述方法可存取針對(duì)所述等離子體處理室的有效電容C 1。所 述方法可還基于所述第一采樣和所述第二采樣來(lái)確定所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的斜率 dV/dt。最后，所述方法可包括計(jì)算使得以下等式為真的所述離子電流補(bǔ)償I。的第三數(shù)值：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于向電氣節(jié)點(diǎn)提供經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的裝置，所述電氣節(jié)點(diǎn)被配置為用 于耦合到等離子體處理室的襯底支撐部，所述裝置包括： 電源，所述電源向所述電氣節(jié)點(diǎn)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； 離子電流補(bǔ)償部件，所述離子電流補(bǔ)償部件提供離子電流補(bǔ)償，以便修改所述脈沖之 間的所述部分的斜率，因此形成經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)；以及 控制器，所述控制器與所述開(kāi)關(guān)模式電源和所述離子電流補(bǔ)償部件進(jìn)行通信，并且被 配置為識(shí)別所述離子電流補(bǔ)償?shù)臄?shù)值，如果向所述電氣節(jié)點(diǎn)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)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電源是開(kāi)關(guān)模式電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述開(kāi)關(guān)模式電源包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)部件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器從所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)采樣 兩個(gè)或更多個(gè)電壓，并且計(jì)算所述兩個(gè)或更多個(gè)電壓的斜率dV/dt。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，基于從所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的在所述經(jīng) 修改的周期電壓函數(shù)的脈沖之間的部分采樣的兩個(gè)或更多個(gè)電壓來(lái)計(jì)算所述斜率dV/dt。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為在第一時(shí)間調(diào)節(jié)所述開(kāi)關(guān) 模式電源電壓，以便建立到達(dá)所述襯底的所述表面的第一組離子的平均離子能量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為在第二時(shí)刻調(diào)節(jié)所述開(kāi)關(guān) 模式電源電壓，以便建立到達(dá)所述襯底的所述表面的第二組離子的平均離子能量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述開(kāi)關(guān)模式電源被配置為調(diào)節(jié)所述經(jīng)修改的 周期電壓函數(shù)的電壓階躍，以便建立到達(dá)所述襯底的所述表面的所述第一組離子的所述平 均離子能量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述開(kāi)關(guān)模式電源被配置為調(diào)節(jié)所述經(jīng)修改的 周期電壓函數(shù)的峰-峰電壓，以便建立到達(dá)所述襯底的所述表面的所述第一組離子的所述 平均離子能量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)部件的開(kāi)關(guān)進(jìn)行定時(shí)， 從而影響所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的在所述經(jīng)修改的周期電壓函數(shù)的所述脈