软脉冲调制的制作方法
【技术领域】
[0001]—种用于从晶片蚀刻材料或沉积材料到晶片上的系统包括用于产生射频(RF)信号的发生器和等离子体室。晶片位于等离子体室中。发生器供给RF信号至等离子体室以蚀刻晶片或沉积材料到晶片上。
【背景技术】
[0002]对蚀刻或沉积的控制增加晶片产量、节约成本、并减少蚀刻晶片上的材料的时间或沉积材料到晶片上的时间。然而，控制蚀刻或沉积是困难的。
[0003]正是在这样的背景下，提出了本公开中所描述的实施方式。
【发明内容】
[0004]本公开涉及用于软脉冲调制的系统和方法。
[0005]在多种实施方式中，其中的一种方法包括减小等离子体的阻抗相对于时间的变化率，例如，减少了 dZ/dt的，其中Z是等离子体阻抗，而t是时间，等等。阻抗的变化率突然增加或减少导致等离子体的不稳定性，该不稳定性导致对蚀刻工件或在工件上沉积材料缺乏控制。阻抗变化率是通过提供具有统计测量结果的射频(RF)信号到等离子体室减小的，该统计测量结果进一步具有正斜率或负斜率。例如，对比具有突然增加或减少的均方根(RMS)值的RF信号，具有至等离子体室的在一定时间段逐渐地增加或减少的均方根(RMS)值的RF信号。正斜率或负斜率的提供使得能对等离子体的阻抗的变化进行控制。对该阻抗变化的控制使得能对蚀刻或沉积过程进行控制。
[0006]在一些实施方式中，一种用于软脉冲调制的系统包括:主射频(RF)发生器，其用于在第一状态期间产生主RF信号的第一部分以及在第二状态期间产生所述主RF信号的第二部分。所述主RF信号是正弦信号。系统还包括:阻抗匹配电路，其通过RF电缆耦合到所述主RF发生器以修改所述主RF信号，从而产生经修改的RF信号。所述等离子体室用于基于所述经修改的RF信号产生等离子体。所述第一部分的统计测量结果具有正或负斜率。
[0007]在多种实施方式中，一种方法包括:在第一状态期间产生主射频(RF)信号的第一部分以及在第二状态期间产生所述主RF信号的第二部分。该方法还包括:基于所述主RF信号使负载的阻抗与源匹配，以产生经修改的射频信号。所述源包括射频发生器和RF电缆。所述负载包括RF传输线和等离子体室。该方法包括接收所述经修改的射频信号以在所述等离子体室中产生等离子体。所述第一部分的统计测量结果具有正斜率或负斜率。
[0008]在一些实施方式中，一种等离子体系统包括:第一射频(RF)发生器，其用于在第一状态期间产生第一 RF信号的第一部分以及在第二状态期间产生所述第一 RF信号的第二部分。所述第一 RF信号是正弦信号。所述第一 RF发生器被耦合到与所述等离子体室耦合的阻抗匹配电路。所述第一 RF信号的所述第一部分的统计测量结果具有正斜率或负斜率。
[0009]上述实施方式的一些优点包括控制等离子体室内的等离子体的阻抗的变化率。通过控制从数字脉冲信号的一种状态向数字脉冲信号的另一种状态的转变期间的统计测量结果的斜率来控制变化率。斜率被控制为是正的或负的。在一些实施方式中，斜率是非零的和有限的持续脉冲信号的一个周期的至少一定时间段。通过控制斜率，等离子体阻抗的变化被控制以控制处理工件的蚀刻速率或沉积速率或处理速率。
[0010]本文中描述的实施方式中的一些的其它优点包括向处理器提供与等离子体系统相关联的参数的反馈，参数如，流率、压力、间隙等。处理器基于反馈确定延迟是否是要被添加到被提供给RF发生器的脉冲信号。反馈用于使等离子体系统的机械部件的响应时间与该等离子体系统的电气部件的响应时间同步。
[0011]从下面的详细描述，结合附图，其它方面将变得显而易见。
【附图说明】
[0012]根据下面的描述，结合附图，可最好地理解本公开内容的各种实施方式。
[0013]图1A根据本公开内容的多种实施方式示出了图解第一变量的软脉冲调制的曲线图。
[0014]图1B根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第一变量的软脉冲调制的曲线图。
[0015]图1C-1根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第一变量的软脉冲调制的曲线图。
[0016]图1C-2根据本公开内容的一些实施方式示出了图解与脉冲信号的三种状态同步的第一变量的软脉冲调制的曲线图。
[0017]图1D-1根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第一变量的软脉冲调制的较多的曲线图。
[0018]图1D-2根据本公开内容的一些实施方式示出了图解与脉冲信号的三种状态同步的第一变量的软脉冲调制的较多的曲线图。
[0019]图1E根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第一变量的软脉冲调制的另外的曲线图。
[0020]图1F根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第一变量的软脉冲调制的曲线图。
[0021]图2A根据本公开内容的多种实施方式示出了图解第二变量的软脉冲调制的曲线图。
[0022]图2B根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第二变量的软脉冲调制的曲线图。
[0023]图2C-1根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第二变量的软脉冲调制的曲线图。
[0024]图2C-2根据本公开内容的一些实施方式示出了图解与脉冲信号的三种状态同步的第二变量的软脉冲调制的曲线图。
[0025]图2D-1根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第二变量的软脉冲调制的较多的曲线图。
[0026]图2D-2根据本公开内容的一些实施方式示出了图解与脉冲信号的三种状态同步的第二变量的软脉冲调制的较多的曲线图。
[0027]图2E根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第二变量的软脉冲调制的另外的曲线图。
[0028]图2F根据本公开内容的一些实施方式示出了图解第二变量的软脉冲调制的曲线图。
[0029]图3是根据各种本公开内容的实施方式所示的示图，其图解了图1A至IF和图2A至2F中的每一个曲线图描绘的由射频(RF)发生器产生的正弦信号的统计测量结果。
[0030]图4是根据本公开内容的一些实施方式的示图，其用于图解:RF信号由RF发生器产生以实现图1A至IF中的曲线图中的任何一个所显示的第一变量并且同步实现图2A至2F中的曲线图中的任何一个所显示的第二变量。
[0031]图5根据本公开内容的几个实施方式示出了图解多个曲线图之间的相似性的多个曲线图。
[0032]图6A是根据本公开内容的一些实施方式用于使用来自主机系统的数字脉冲信号执行软脉冲调制的等离子体系统的示图。
[0033]图6B是根据本公开内容的一些实施方式所示的等离子体系统的示图，其用于图解:通过使用相位延迟电路并通过从主机系统接收数字脉冲信号而将软脉冲调制应用到多个变量。
[0034]图7是根据本公开内容的多种实施方式所示的等离子体系统的示图，其图解使用主RF发生器以产生数字脉冲信号，并图解使用相位延迟电路以用于执行软脉冲调制。
[0035]图8是根据本公开内容的多种实施方式所示的等离子体系统的示图，其图解:使用反馈系统以确定用于提供数字脉冲信号的下一种状态的时间。
[0036]图9是根据本公开内容的多种实施方式所示的用于产生三种状态的三态脉冲信号的示图。
[0037]图10是根据本公开内容的多种实施方式所示的曲线图，其示出了与脉冲信号同步的第一变量和第二个变量。
【具体实施方式】
[0038]以下实施方式描述了用于执行软脉冲调制的系统和方法。
[0039]图1A示出了曲线图al、a2、a3、a4的图解第一变量(如变量I等)或者第一参数(如参数I等)的软脉冲调制的实施方式。曲线图al至a4中的每个描绘了均方根(RMS)值与时间t的关系曲线，均方根(RMS)值是第一变量的实施例。第一变量的实施例包括射频(RF)发生器的功率、功率的倒数、RF发生器的电压、RF发生器的电流、电压的倒数、电流的倒数、RF发生器的频率、以及频率的倒数。第一参数的实施例包括等离子体室的上电极和卡盘之间的间隙、等离子体室内的压力、以及一种或多种工艺气体流入等离子体室的流率。上电极、卡盘、等离子体室以及一种或多种工艺气体在下面进一步描述。
[0040]在一些实施方式中，RF发生器的功率是由RF发生器生成并供给的RF信号的功率。在多种实施方式中，RF发生器的功率是从等离子体室朝向RF发生器反射的信号的功率。
[0041]在一些实施方式中，RF发生器的功率是由RF发生器输送的RF功率。例如，所输送的RF功率是由RF发生器所供应的RF信号的RF功率和从等离子体室朝向RF发生器反射回的RF信号的RF功率之间的差。
[0042]在多种实施方式中，RF发生器的电流是由RF发生器生成并供应的RF信号的电流。在多种实施方式中，RF发生器的电流是从等离子体室朝向RF发生器反射的信号的电流。
[0043]在一些实施方式中，RF发生器的电流是由RF发生器输送的电流。例如，所输送的电流是由RF发生器所供应的RF信号的电流和从等离子体室朝向RF发生器反射回的RF信号的电流之间的差。
[0044]在若干实施方式中，RF发生器的电压是由RF发生器生成并供应的RF信号的电压。在多种实施方式中，RF发生器的电压是从等离子体室朝向RF发生器反射的信号的电压。
[0045]在一些实施方式中，RF发生器的电压是由RF发生器输送的电压。例如，所输送的电压是由RF发生器所供应的RF信号的电压和从等离子体室朝向RF发生器反射回的RF信号的电压之间的差。
[0046]在若干实施方式中，RF发生器的频率是由RF发生器生成并供应的RF信号的频率。在多种实施方式中，RF发生器的频率是从等离子体室朝向RF发生器反射的信号的频率。
[0047]在一些实施方式中，RF发生器的频率是由RF发生器输送的频率。例如，所输送的RF信号的频率是由RF发生器所供应的RF信号的频率和从等离子体室朝向RF发生器反射回的RF信号的频率之间的差。
[0048]均方根值具有状态SO和状态SI。状态SO和SI周期性重新出现。每种状态均与RF发生器的功率、RF发生器的频率、RF发生器的电流、RF发生器的电压、等离子体室中的压力、上电极和卡盘之间的间隙、以及等离子体室中的一种或多种工艺气体的流率的组合相关联。例如，在状态SO期间，使用频率、功率、压力、间隙、以及化学品的流率的第一组合，而在状态SI期间，使用频率、功率、压力、间隙、以及化学品的流率的第二组合。在一些实施方式中，化学品包括一种或多种工艺气体。进一步举例而言，在第一组合中，使用第一频率值、功率、压力、间隙、以及化学品的流率，而在第二组合中，使用第二频率值、与第一组合相比的相同大小的功率、相同大小的压力、相同大小的间隙、以及相同化学品的相同流率。作为另一示例，在第一组合中，使用第一频率值、第一功率值、压力、间隙、以及化学品的流率，而在第二组合中，使用第二频率值、第二功率值、与第一组合相比的相同大小的压力、相同大小的间隙、以及相同化学品的相同流率。在一些实施方式中，等离子体室中的压力是晶片区域压力(WAP)。
[0049]在多种实施方式中，当时钟信号(例如，脉冲信号等)从高状态脉冲调制到低状态时，产生状态S0，而当时钟信号从低状态脉冲调制到高状态时，生成状态SI。在状态SO期间，时钟信号处于低状态，而在状态SI期间，时钟信号处于高状态。在一些实施方式中，时钟信号具有50%的占空比。在多种实施方式中，所述时钟信号具有不同于50%的占空比，例如，10%、20%、60%、80%的占空比，等等。例如，状态SO在时钟周期的10%发生，而状态SI在时钟周期剩下的90%发生。在一些实施方式中，时钟信号是由时钟源(例如，晶体振荡器、处理器等)产生。
[0050]在若干实施方式中，在状态SO期间，时钟信号处于高状态，而在状态SI期间，时钟信号处于低状态。
[0051]在一些实施方式中，不是使用RMS值，而是将任何其它统计测量结果(例如，平均值、或峰至峰幅值、或零至峰幅值、或者中间值，等等)使用作为在曲线图中的变量并对应于时间t绘制。
[0052]曲线图al表示阳性锯齿波形，其在状态SO期间，具有恒定值，例如，成组的幅值Al，等等，在状态SI期间，在负的线性斜率内倾斜上升以具有成组的幅值A2并在状态SI结束时降回至恒定值。该降回至恒定值是在从状态SI到状态SO的转变期间。
[0053]在一些实施方式中，在状态SO期间，在工件上执行与在状态SI期间执行的处理操作不同的处理操作。例如，在状态SI期间，蚀刻工件，而在状态SO期间，将材料沉积在工件上。下面进一步描述工件。
[0054]在多种实施方式中，在状态SI期间，等离子体室中的等离子体的离子能量大于蚀刻速率阈值以在状态SI期间最大化工件的蚀刻以及以增大蚀刻速率与沉积速率的比率。此外，在状态SO期间，等离子体室中的等离子体的离子能量小于蚀刻速率阈值以在状态SO期间最小化工件的蚀刻以及以减小蚀刻速率与沉积速率的比率。
[0055]在一些实施方式中，出现状态SI或状态SO的时间段大于状态SI和SO的总时间段的5%。
[0056]参考曲线图a2，在状态SO期间，曲线图a2在状态SO的一部分期间具有有负斜率的正弦形状，并且在状态SO的其余部分期间下降到恒定值。此外，在状态SI期间，曲线图a2在状态SI的一部分期间具有恒定值，然后在状态SI的其余部分期间变为具有正斜率的正弦形。曲线图a2为正弦形的，但正弦曲线在正弦曲线的底部被钳位。在出现具有负斜率的正弦曲线的时间段的部分以及出现具有正斜率的连续正弦曲线的时间段的部分期间钳位曲线图a2。此外，曲线图a2在状态SO期间具有成组的幅值A3，而在状态SI期间，具有成组的幅值A4。
[0057]曲线图a3在状态SO期间有负的线性斜率，而在状态SI期间有正的线性斜率。此夕卜，曲线图a3在状态SO期间具有成组的幅值A5，而在状态SI期间具有成组的幅值A6。
[0058]将曲线图a4被钳位成在状态SO的一部分期间具有零斜率，而在状态SO的其余部分期间具有负的正弦斜率。此外，曲线图a4在状态SI的一部分期间具有正的正弦斜率，并被钳位成在状态SI的其余部分期间具有零斜率。除了正弦曲线被钳位在正弦曲线的顶部夕卜，曲线图a4为正弦形的。曲线图a4在状态SO期间具有成组的幅值A7并且在状态SI期间具有成组的幅值A8。
[0059]图1B示出了附加的曲线图a5、a6和a7的实施方式以说明软脉冲调制。曲线图a5至a7中的每个描绘了 RMS值与时间t的关系曲线，RMS值是第一个变量的实施例。曲线图a5在状态SO期间具有恒定值，例如，成组的幅值A9，而在状态SO期间具有零斜率。此外，曲线图a5将其RMS值从状态SO时的低值增加到状态SI时的高值。曲线图a5在状态SI期间具有成组的幅值A10。曲线图a5在状态SI期间具有负的线性斜率，在状态SI结束时到达状态SO的恒定值。曲线图a5在本文中称为负锯齿波形。
[0060]曲线图a6为正弦状。曲线图a6在状态SO期间具有负的正弦斜率，而在状态SI期间具有正的正弦斜率。曲线图a6在状态SO期间具有成组的幅值All，而在状态SI期间具有成组的幅值A12。
[0061]曲线图a7是在正弦曲线的顶部和底部钳位的正弦曲线。曲线图a7在状态SO的第一部分期间具有零斜率，并在状态SO的第二部分期间具有负的正弦斜率，并且在状态SO的其余的第三部分期间具有零斜率。此外，曲线图a7在状态SI的第一部分期间具有零斜率，并在状态SI的第二部分期间具有正的正弦斜率，并且在状态SI的其余的第三部分期间具有零斜率。曲线图a7在状态SO期间具有成组的幅值A13，而在状态SI期间具有成组的幅值A14。
[0062]图1C-1显示曲线图a8和a9的实施方式来说明软脉冲调制。曲线图a8和a9中的每个描绘了 RMS值与时间t的关系曲线，RMS值是第一变量的实施例。曲线图a8在状态SO期间具有有零斜率的恒定值，并且在状态SO之后以弯曲的方式转变至状态SI期间的正的线性斜率。此外，曲线图a8在状态SI期间继续正的线性斜率，并且在从状态SI到状态SO的转变期间回落到状态SO的恒定值。曲线图a8在状态SO期间具有成组的幅值A15，而在状态SI期间具有成组的幅值A16。应当指出，在组A15中所有幅值都是相同的，例如，处于恒定的幅值。
[0063]曲线图a9在状态SO的时间段的一部分期间具有负的线性斜率，而在状态SO的时间段的其余部分期间具有有零斜率的恒定值。在状态SI期间，曲线图a9将其RMS值从低值增大到高值，并具有按指数规律渐增的弯曲正斜率。曲线图a9在状态SO期间具有成组的幅值A17，而在状态SI期间具有成组的幅值A18。
[0064]图1C-2示出了曲线图a8和a9的实施方式以图解与三种状态S2、S3和S4同步的软脉冲调制。在状态S2期间，曲线图a8具有相同的幅值。此外，在状态S3期间，曲线图a8从状态S2的幅值转变到具有正的弯曲斜率的幅值。此外，在状态S4期间，曲线图a8从正的弯曲斜率转变到正的线性斜率。例如，在从状态S3到状态S4的转变期间，在曲线图a8中的斜率没有变化。又例如，在从状态S3到状态S4的转变期间，在曲线图a8中存在斜率的最小变化，例如，在预先确定的范围内的斜率变化，等等。又例如，在从状态S3到状态S4的转变期间，在曲线图a8中存在斜率的连续性。在从状态S4到状态S2的转变期间，曲线图a8转变回至状态S2的幅值。
[0065]在状态