[發明專利]控制開關模式離子能量分布系統的方法

有效

• 申請號: 201380056068.5
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN104756238B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: V·布勞克;D·J·霍夫曼;D·卡特
• 申請（專利權）人: 先進能源工業公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H05H1/24
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 陳松濤,王英

相關案件和優先權

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的細節以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

本公開內容大體上涉及等離子體處理。具體而言，本發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

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。如果導體被蝕刻，則可以將相對于地的負電壓施加到導電襯底，以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。

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)可以施加到導電板(卡盤)，以使得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，這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。

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，這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、難以控制并且可能不利地影響等離子體密度。結果，這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

以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這些和其它實施例。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。本領域技術人員可以認識到，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。

根據一個實施例，本發明可以表征為一種用于建立一個或多個等離子體鞘層電壓的方法。所述方法可以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。所述襯底支撐部可以耦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以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以包括脈沖和所述脈沖之間的部分。同樣，所述脈沖可以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以是所述離子電流補償Ic的函數。所述方法還可以包括存取至少表示所述襯底支撐部的電容的有效電容值C₁。所述方法最終可以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C₁和所述脈沖之間的所述部分的斜率dV₀/dt的函數。

根據另一個實施例，本發明可以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以產生電壓數據點。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，所述方法可以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。

根據又一實施例，本發明可以表征為一種用以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。所述方法可以另外包括將所述至少兩個電壓的斜率計算為dV/dt。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，以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，以使得所述斜率接近所述參考斜率。