通过rf脉冲形状进行离子能量控制的制作方法_3

文档序号:9922807阅读:来源:国知局
提供到IMC 2040IMC 204接收来自x、y和z MHzRF产生器的RF脉冲信号,并结合RF脉冲信号以产生修改的RF信号208(图2),所述RF信号208是脉冲ig号O
[0097]虽然结合RF脉冲信号,IMC204将连接到IMC 204的输出的负载的阻抗与连接到IMC 204的输入的源的阻抗匹配,以产生修改的RF信号208。源的例子包括x、y和z RF产生器和将RF产生器与IMC 204耦合的RF缆线。负载的例子包括RF传输线212(图2)和等离子体室206(图2)。修改的RF信号208由頂C 204经由RF传输线212提供至卡盘215(图2)。
[0098]每次修改的RF信号208从頂C 204被供给到卡盘215,在上电极和卡盘215之间经由上电极中的气体入口供给工艺气体(例如,含氧气体、含氟气体、含碳和氟的气体,等)。含氧气体的实例包括氧气,含氟气体的例子包括四氟甲烷(CF4)、六氟化硫(SF6)、六氟乙烷(C2F6)、C4F6气体、C4F3气体、C3F8气体,等。当工艺气体和修改的RF信号208两者都被提供到等离子体室206时,等离子体被产生或保持在等离子体室206内。
[0099]在一些实施方式中,RF产生器的每个功率控制器是RF产生器的DSP的一部分。例如,RF产生器302的功率控制器PWRSO和PWRSl是由RF产生器302的DSP执行的计算机代码的一部分。
[0100]应当注意的是,在各种实施方式中,RF产生器302包括状态SO的自动频率调谐器(AFT)(在本文中被称为AFTS0)和状态SI的另一AFT(在本文中被称为AFTS1) ASP经由主机系统210的通信装置和RF产生器302的通信装置接收状态SI的一个或多个频率和与状态SI的频率相关联的定时,并接收来自处理器214的状态SO的一个或多个频率和与状态SO的频率相关联的定时。DSP区分状态SI的一个或多个频率与状态SO的一个或多个频率。DSP提供与状态SO的频率相关联的一个或多个频率和定时给AFTSO,并提供与状态SI的频率相关联的一个或多个频率和定时给AFTSl ^FTSl经由驱动器驱动RF功率源304以实现状态SI的频率和定时,AFTSO经由驱动器驱动RF功率源304以实现状态SO的频率和定时。RF功率源304产生具有与状态S0相关联的频率和定时并具有与状态SI相关联的频率和定时的RF脉冲信号。[0101 ] 在各种实施方式中,RF产生器的每个AFT是RF产生器的DSP的一部分。例如,RF产生器302的AFTSO和AFTSl是由RF产生器302的DSP执行的计算机代码的一部分。
[0102]在一些实施方式中,除了上升时间斜坡和下降时间斜坡以外,上升时间斜坡的形状和/或下降时间斜坡的形状由处理器214从用户通过输入装置接收。例如,经由输入装置从用户接收指示上升过渡斜坡具有弯曲的形状(例如,正弦曲线形状、指数形状,等等)或直的形状(例如,线的形状等)以及用于实现从状态SO到状态SI的上升过渡的时间段的信号。在这个例子中,经由输入装置从用户接收指示下降过渡斜坡具有弯曲的形状(例如,正弦曲线形状、指数形状,等等)或直的形状以及用于实现从状态SI到状态SO的下降过渡和时间段的信号。基于过渡的形状、过渡的时间段以及时钟信号的工作周期,处理器214以与上面描述的方式类似的方式确定功率量和定时。
[0103]图3D是说明方形脉冲信号356的过渡时间的变化以产生等离子体室206(图2)内的低能离子的曲线图360的实施方式。曲线图360描绘了 RF脉冲信号的功率与时间t的关系。处理器214(图2)设置(例如,确定、识别,等)RF产生器302(图3A)的脉冲频率。例如,RF产生器302的脉冲频率被设置成产生方形脉冲信号356或RF脉冲信号354。应当注意的是,RF脉冲信号354和356的脉冲频率是相同的。方形脉冲信号356的脉冲频率是RF脉冲信号356的包络ENVl在低功率电平(例如,PLVLl,等)和高功率电平(例如,PLVL2,等)之间切换的频率。例如,方形脉冲信号356的脉冲频率是时刻TO和时刻t0之差的倒数。包络ENVl具有正弦信号的性质并在状态SI期间形成方形脉冲信号356的一部分。
[0104]高功率电平LVLl具有大于低功率电平LVL2的功率量的功率量。高功率电平被限定在具有上升过渡RTl和下降过渡FTl的包络ENVl之间。上升过渡RTl是从低功率电平PLVLl到高功率电平PLVL2的过渡。下降过渡FTI是从高功率电平PLVL2到低功率电平PLVLI的过渡。
[0105]在一些实施方式中,RF产生器302的脉冲频率作为信号经由输入装置接收,用于由处理器214设置。例如,用户经由输入设备选择在主机系统210的显示装置上所显示的图形用户界面上的图标或标志,以提供指示脉冲频率的信号。显示装置的示例包括发光二极管显示器、液晶显示器、阴极射线管显示器,和等离子体显示器等。
[0106]此外,处理器214设置用于修改方形脉冲信号356的斜坡参数,例如,确定方形脉冲信号356的角度的变化的参数,用于确定方形脉冲信号356的上升过渡或下降过度的角度的减少的参数,等。在一些实施方式中,斜坡参数以信号的形式经由输入设备接收,用于由处理器214设置。例如,用户经由输入设备选择在主机系统210的显示装置上所显示的图形用户界面上的图标或标志,以提供指示斜坡参数的信号。设置斜坡参数用于实现RF脉冲信号354的包络ENV2的上升过渡RT2和下降过渡FT2。在状态SI期间包络ENV2具有正弦信号的性质,并形成RF脉冲信号354的一部分。上升过渡RT2是从低功率电平PLVLl到高功率电平PLVL2的过渡。下降过渡FT2是从高功率电平PLVL2到低功率电平PLVLI的过渡。
[0107]斜坡参数限定,相比于上升过渡RTl的上升速率,上升过渡RT2的上升速率缩减。上升速率的缩减使上升过渡RT2的上升时间相比于上升过渡RTI的上升时间增加。例如,上升时间,例如,时刻12和t O之间的时间大于上升时间,例如,在时刻t O或大约在时刻t O的上升时间,等。斜坡参数进一步限定,相比于下降过渡FTl的下降速率,下降过渡FT2的下降速率的缩减。下降速率的缩减使下降过渡FT2的下降时间比下降过渡FTl的下降时间增加。例如,下降时间,例如,时刻t6和t4之间的时间大于下降时间,例如,在时刻t6或大约在时刻t6的下降时间,等。上升速率和下降速率的缩减使在高功率电平PLVL2下的包络ENV2的减小的脉冲宽度PWl成形。脉冲宽度PWl相比于方形脉冲信号356的脉冲宽度PW3减小。
[0108]此外,在RF脉冲信号354的脉冲频率期间,高功率电平PLVL2相比于低功率电平PLVLl具有较短的持续时间。例如,在低功率电平PLVLl期间,脉冲宽度PWl小于RF脉冲信号354的脉冲宽度PW5。
[0109]RF脉冲信号354被提供给等离子体室206的下电极。当RF脉冲信号354被提供给下电极时,在上升过渡RT2和下降过渡FT2期间出现低能离子的增加。此外,在包络ENV2的减小的脉冲宽度PWl期间产生高离子能量。
[0110]在一些实施方式中,处理器214设置(例如,确定、识别,等等)RF脉冲信号(例如,正弦RF脉冲信号、钟形RF脉冲信号、指数RF脉冲信号,等等)的形状。RF脉冲信号的形状包括RF脉冲信号的上升过渡的形状、下降过渡的形状,和/或上升过渡和下降过渡渡之间的恒稳态的形状。在一些实施方式中,RF脉冲信号的形状经由输入设备被接收作为信号。例如,用户通过输入装置选择主机系统210的显示设备上所显示的图形用户界面上的图标或标志以提供关于RF脉冲信号的形状的信号。
[0111]应当注意的是,RF脉冲信号354具有不同于包络ENV2的频率的射频。例如,该射频是正弦波信号的频率并大于所述正弦信号的包络ENV2的频率。
[0112]图4A-4U是说明RF脉冲信号的包络的各种形状的曲线图的实施方式。例如,在图4A中,其绘出了RF脉冲信号402的功率或电压与时间t的关系曲线图,RF脉冲信号402的包络具有多边形形状。RF脉冲信号的包络的实例包括RF脉冲信号的幅度。RF脉冲信号40 2是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。
[0113]如图所示,RF脉冲信号402是RF脉冲信号402’的包络,其具有正弦形状并由RF产生器302(图3A)产生。同样地,本文描述的RF脉冲信号(例如,RF脉冲信号352、RF脉冲信号354、RF脉冲信号356,(图3C)等)是由RF产生器302所产生的对应的正弦RF脉冲信号的包络。
[0114]在状态SI期间RF脉冲信号402的上升过渡斜坡Al大于在状态SI期间RF脉冲信号402的下降过渡的斜坡BI。上升过渡斜坡Al的上升时间小于下降过渡斜坡BI的下降时间。
[0115]在状态SI期间上升过渡斜坡Al小于方形脉冲信号的基本上无穷大斜坡404,在状态SI期间下降过渡斜坡BI小于方形脉冲信号的基本上无穷大斜坡406。在衬底叠层100(图1)的处理期间,斜坡的降低有助于产生低能离子而减少高能离子,在图4A中用“X”等示出。
[0116]此外,斜坡Al不与斜坡BI相交。
[0117]图4B绘制RF脉冲信号408的功率或电压,其中,上升过渡斜坡Cl大于下降过渡斜坡Dl oRF脉冲信号408是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。在状态SI期间RF脉冲信号408的上升时间大于RF脉冲信号408的下降时间。
[0118]此外,斜坡Cl不相交于斜坡Dl。另外,RF脉冲信号408的状态SI的恒稳态SS2的时间段小于方形脉冲信号的状态SI的恒稳态SSl的时间段。
[0119]图4C是RF脉冲信号410的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号410是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号410的上升过渡斜坡EI小于RF脉冲信号410的下降过渡斜坡FI。在RF脉冲信号410的状态SI期间,斜坡EI小于方形脉冲信号的斜坡404,而斜坡FI小于斜坡406以减少由“x”表示的高能量离子的量而增加低能离子的量。
[0120]此外,斜坡El相交于斜坡Fl。
[0121]图4D是RF脉冲信号412的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号412是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号412的上升过渡斜坡Gl大于RF脉冲信号412的下降过渡斜坡Hl。
[0122]此外,斜坡Gl相交于斜坡Hl。
[0123]图4E是RF脉冲信号414的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号414是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号414的上升过渡斜坡Il小于在RF脉冲信号414的下降时间期间的基本上无穷大斜坡J1。而且,下降过渡斜坡Jl与斜坡406相同或基本类似,斜坡406基本上是无穷大的。
[0124]图4F是RF脉冲信号416的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号416是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。在RF脉冲信号416的上升过渡期间的基本上无穷大斜坡Kl大于RF脉冲信号416的下降过渡斜坡LI。
[0125]图4G是RF脉冲信号418的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号418是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号418的下降过渡期间的基本上无穷大斜坡NI大于RF脉冲信号418的上升过渡斜坡Ml。应当注意的是,状态SI的上升时间期间的RF脉冲信号418的形状是弯曲的,例如,正弦形,等等。例如,在RF脉冲信号418的上升时间期间斜坡Ml是变化的(例如,不恒定,等)。
[0126]图4H是RF脉冲信号420的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号420是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号420的上升过渡期间的基本上无穷大斜坡01大于RF脉冲信号420的下降过渡斜坡P1。应当注意的是,状态SI的下降时间期间RF脉冲信号420的形状是弯曲的,例如,正弦形,等等。例如,在RF脉冲信号420的下降时间期间斜坡Pl是变化的(例如,不恒定,等)。
[0127]图41是RF脉冲信号422的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号422是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。上升过渡斜坡Ql与RF脉冲信号422的下降过渡斜坡Rl是相反的(例如,具有相反的方向,等)并具有相同的幅度。在上升和下降时间两者期间,RF脉冲信号422是弯曲的,例如,正弦形,等。例如,斜坡Ql和Rl都是变化的。此外,斜坡Ql相交于斜坡Rl。
[0128]图4J是RF脉冲信号424的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号424是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。上升过渡斜坡SI与RF脉冲信号424的下降过渡斜坡Tl相反(例如,具有相反的方向,等)并具有相同的幅度。在上升和下降时间两者期间,RF脉冲信号424的是弯曲的,例如,钟形,指数形,等。例如,斜坡SI和Tl都是变化的。此外,斜坡SI相交于斜坡Tl。
[0129]图4K是RF脉冲信号426的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号426是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号426的下降过渡期间的基本上无穷大斜坡Vl大于RF脉冲信号426的上升过渡斜坡U1。应当注意的是,在状态SI的上升时间期间RF脉冲信号426的形状是弯曲的,例如,钟形,指数形,等等。例如,在RF脉冲信号426的上升时间期间斜坡Ul是变化的,例如,不恒定,等。在斜坡Ul和Vl之间在状态SI期间存在恒稳态。
[0130]图4L是RF脉冲信号428的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号428是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号428的上升过渡期间的基本上无穷大斜坡Wl大于RF脉冲信号428的下降过渡斜坡XI。应当注意的是,状态SI的下降时间期间的RF脉冲信号428的形状是弯曲的,例如,钟形,指数形,等等。例如,在RF脉冲信号428的下降时间期间斜坡Xl是变化的,例如,不恒定的,等等。在斜坡Wl和Xl之间在状态SI期间存在恒稳态。
[0131]图4M是RF脉冲信号430的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号430是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号430的上升过渡斜坡YI相比于RF脉冲信号430的下降过渡斜坡ZI在幅度上是相同的,但方向相反。斜坡Yl小于方形脉冲信号的斜坡404,而斜坡Zl小于方形脉冲信号的斜坡406,以在RF脉冲信号430的状态SI期间减少高能离子的量和增加低能离子的量。斜坡Yl和Zl都形成直线或大致直线。
[0132]此外,斜坡Yl相交于斜坡Zl。
[0133]图4N是RF脉冲信号432的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号432是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。RF脉冲信号432的上升过渡期间的基本上无穷大斜坡A2大于RF脉冲信号432的下降过渡斜坡B2。
[0134]图40是RF脉冲信号434的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号434是由RF产生器302(图3A)产生的RF脉冲信号的例子。在RF脉冲信号434的下降过渡期间的基本上无穷大斜坡D2大于RF脉冲信号434的上升过渡斜坡C2。
[0135]图4P是RF脉冲信号436的功率或电压与时间t的关系曲线图的实施方式的示意图。RF脉冲信号436是由RF产生器302(图3A)
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