控制开关模式离子能量分布系统的方法
【专利说明】
[0001] 相关案件和优先权
[0002] 此申请是2011年7月28日提交的美国专利申请号No. 13/193,299的部分继续申 请和2010年8月29日提交的非临时美国专利申请号No. 12/870,837的部分继续申请。申 请号No. 13/193, 299和No. 12/870, 837的细节以其全文引用方式并入本申请中用于所有适 合的目的。
技术领域
[0003] 本公开内容大体上涉及等离子体处理。具体而言，本发明涉及等离子体辅助蚀刻、 沉积、和/或其它等离子体辅助工艺的方法和装置，但不限于此。
【背景技术】
[0004] 很多类型的半导体器件是利用基于等离子体的蚀刻技术制造的。如果导体被蚀 亥IJ，则可以将相对于地的负电压施加到导电衬底，以便在衬底导体的表面两端创建基本上 一致的负电压，其将带正电的离子吸引向导体，并且结果，碰撞导体的正离子基本上具有相 同的能量。
[0005] 然而，如果衬底是电介质，则不变化的电压对在衬底的表面两端的电压不起作用。 但是AC电压（例如，高频）可以施加到导电板（卡盘），以使得AC区域在衬底的表面感应 出电压。在AC周期的正半周期期间，衬底吸引相对于正离子的质量为轻的电子；从而在正 半周期内很多电子会被吸引到衬底的表面。结果，衬底的表面将会带负电，这使得离子将吸 引到带负电的表面。并且当离子撞击衬底的表面时，撞击将材料从衬底的表面逐出，完成了 蚀刻。
[0006] 在许多情况下，期望有窄离子能量分布，但是将正弦波施加到衬底会感应出宽的 离子能量分布，这限制了等离子体处理执行期望的蚀刻轮廓的能力。已知的实现窄离子能 量分布技术很昂贵、效率低、难以控制并且可能不利地影响等离子体密度。结果，这些已知 的技术没用被商业化所采用。相应地，需要一种系统和方法来解决目前技术的不足并且提 供其它新颖和创造性的特征。
【发明内容】
[0007] 以下概括了附图中所示出的本公开内容的示范性实施例。在【具体实施方式】部分中 将更全面地描述这些和其它实施例。然而，应当理解，不存在将本发明限制于
【发明内容】
部分 或【具体实施方式】部分中所描述的形式的意图。本领域技术人员可以认识到，有许多会落入 如权利要求中所表达的本发明的精神和范围内的修改、等同和替代结构。
[0008] 根据一个实施例，本发明可表征为一种用于向电气节点提供经修改的周期电压函 数的装置，所述电气节点被配置为用于耦合到等离子体处理室的衬底支撑部。所述装置可 包括电源、离子电流补偿部件和控制器。所述电源可向所述电气节点提供周期电压函数，所 述周期电压函数具有脉冲和所述脉冲之间的部分。所述离子电流补偿部件可提供离子电流 补偿，以便修改所述脉冲之间的所述部分的斜率，因此形成经修改的周期电压函数。所述控 制器可与所述开关模式电源和所述离子电流补偿部件进行通信，并且被配置为识别所述离 子电流补偿的数值，如果向所述电气节点提供所述离子电流补偿，将产生到达所述衬底的 表面的离子的定义的离子能量分布函数。
[0009] 根据另一个实施例，本发明可描述为一种用于向电气节点提供经修改的周期电压 函数的方法，所述电气节点被配置为用于电气耦合到等离子体处理室的衬底支撑部。所述 方法可包括向所述电气节点提供离子电流补偿I c。所述方法可还包含向所述电气节点提供 周期电压函数，所述周期电压函数由所述离子电流补偿L修改，以便形成所述经修改的周 期电压函数。所述方法可还包括向所述电气节点提供所述经修改的周期电压函数，所述经 修改的周期电压函数具有脉冲和所述脉冲之间的部分。所述方法可还包括存取至少表示所 述衬底支撑部的电容的有效电容值C 1。同时，所述方法可包括确定所述经修改的周期电压 函数的所述脉冲之间的所述部分的斜率dL/dt。最终，所述方法可包含识别将产生到达所 述衬底的表面的离子的定义的离子能量分布函数的所述离子电流补偿I。的数值，其中，所 述识别是所述有效电容C 1和所述脉冲之间的所述部分的所述斜率V Vdt的函数。
[0010] 根据又一个实施例，本发明可表征为一种包括施加、采样、估算和调节步骤的方 法。举例来说，所述方法可包括向电气节点施加经修改的周期电压函数，所述经修改的周期 电压函数包括由离子电流补偿修改的周期电压函数。所述电气节点可被配置为用于耦合到 衬底支撑部，所述衬底支撑部耦合到等离子体处理室中的衬底。所述方法可还包括对所述 经修改周期电压函数的至少一个循环进行采样，以便产生电压数据点。所述方法可还包含 估算到达所述衬底的表面的离子的第一离子能量的数值，所述估算基于所述电压数据点。 最后，所述方法可包括调节所述经修改的周期电压函数，直到所述第一离子能量等于所述 定义的离子能量。
[0011] 本公开内容的另一个方面可表征为一种包括提供、采样、计算、比较和调节操作的 方法。首先，所述方法可向电气节点提供经修改的周期电压函数，其中，所述电气节点被配 置为用于耦合到等离子体处理室的衬底支撑部。所述方法可还在第一时刻并且在第二时刻 从所述经修改的周期电压函数采样至少两个电压。另外，所述方法可将所述至少两个电压 的斜率计算为dV/dt。所述方法可还将所述斜率与已知参考斜率进行比较，以便与离子能量 分布函数宽度相对应。最终，所述方法可调节所述经修改的周期电压函数，以使得所述斜率 接近所述参考斜率。
[0012] 本公开内容的另一个方面可表征为一种非暂时性的有形计算机可读存储介质，其 编码有处理器可读指令，以便执行用于识别定义的离子电流补偿I。的方法。所述方法可包 括：考虑到具有第一数值的所述离子电流补偿V倩况下，对经修改的周期电压函数进行采 样。所述方法可还包含：考虑到具有第二数值的所述离子电流补偿I彳倩况下，对经修改的周 期电压函数进行采样。同样，所述方法可存取针对所述等离子体处理室的有效电容C 1。所 述方法可还基于所述第一采样和所述第二采样来确定所述经修改的周期电压函数的斜率 dV/dt。最后，所述方法可包括计算使得以下等式为真的所述离子电流补偿I。的第三数值：
【主权项】
1. 一种用于向电气节点提供经修改的周期电压函数的装置，所述电气节点被配置为用 于耦合到等离子体处理室的衬底支撑部，所述装置包括： 电源，所述电源向所述电气节点提供周期电压函数，所述周期电压函数具有脉冲和所 述脉冲之间的部分； 离子电流补偿部件，所述离子电流补偿部件提供离子电流补偿，以便修改所述脉冲之 间的所述部分的斜率，因此形成经修改的周期电压函数；以及 控制器，所述控制器与所述开关模式电源和所述离子电流补偿部件进行通信，并且被 配置为识别所述离子电流补偿的数值，如果向所述电气节点提供所述离子电流补偿，将产 生到达所述衬底的表面的离子的定义的离子能量分布函数。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述电源是开关模式电源。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中，所述开关模式电源包括一个或多个开关部件。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器从所述经修改的周期电压函数采样 两个或更多个电压，并且计算所述两个或更多个电压的斜率dV/dt。
5. 根据权利要求4所述的系统，其中，基于从所述经修改的周期电压函数的在所述经 修改的周期电压函数的脉冲之间的部分采样的两个或更多个电压来计算所述斜率dV/dt。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器被配置为在第一时间调节所述开关 模式电源电压，以便建立到达所述衬底的所述表面的第一组离子的平均离子能量。
7. 根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器被配置为在第二时刻调节所述开关 模式电源电压，以便建立到达所述衬底的所述表面的第二组离子的平均离子能量。
8. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述开关模式电源被配置为调节所述经修改的 周期电压函数的电压阶跃，以便建立到达所述衬底的所述表面的所述第一组离子的所述平 均离子能量。
9. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述开关模式电源被配置为调节所述经修改的 周期电压函数的峰-峰电压，以便建立到达所述衬底的所述表面的所述第一组离子的所述 平均离子能量。
10. 根据权利要求5所述的系统，其中，对所述一个或多个开关部件的开关进行定时， 从而影响所述经修改的周期电压函数的在所述经修改的周期电压函数的所述脉