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在等离子体处理期间用于输送多个波形信号的设备与方法技术

技术编号:41766432 阅读:4 留言:0更新日期:2024-06-21 21:44
本公开的实施例总体涉及半导体器件制造工艺中使用的系统。更具体地,本文提供的实施例总体包含用于同步并且控制RF偏压信号和脉冲电压波形的输送向等离子体处理腔室内的一个或多个电极的输送的装置和方法。本公开的实施例包含将脉冲射频(RF)波形与脉冲电压(PV)波形同步的方法和装置,使得脉冲RF波形在PV波形的第一阶段期间开启并在第二阶段期间关闭。PV波形的第一阶段包含壳层崩溃阶段。PV波形的第二阶段包含离子电流阶段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】


技术介绍

1、可靠地制造高深宽比特征是下一代半导体器件的关键技术挑战中的一者。形成高深宽比特征的一种方法使用诸如反应离子蚀刻(rie)等离子体工艺之类的等离子体辅助蚀刻工艺在基板的材料层(诸如介电层)中形成高深宽比的开口。在典型的rie等离子体工艺中,在处理腔室中形成等离子体,并使等离子体的离子朝向基板的表面加速,以在设置在基板表面上形成的掩模层下方的材料层中形成开口。

2、典型的反应离子蚀刻(rie)等离子体处理腔室包含向功率电极提供rf电压的射频(rf)偏压产生器。在电容耦合气体放电中,用耦接至功率电极的射频(rf)产生器产生等离子体,所述功率电极设置在静电卡盘(esc)组件内或处理腔室的另一部分内。通常,rf匹配网络(“rf匹配”)调谐rf产生器提供的rf波形,以对50q的视在负载输送rf功率,从而最小化反射功率并最大化功率输送效率。如果负载的阻抗与源(例如rf产生器)的阻抗未适当匹配,则前向输送的rf波形的一部分可沿同一传输线以相反方向反射回。

3、多种等离子体工艺还利用dc电压脉冲方案对设置于正受到处理的基板上方的等离子体壳层加以控制。在操作期间,dc电压脉冲使所产生的等离子体壳层在包括厚等离子体壳层的状态与不存在等离子体壳层的状态之间切换。通常,dc脉冲技术被配置成输送频率大于50khz(诸如大于400khz)的电压脉冲。由dc脉冲电压波形的输送导致的等离子体壳层的切换使得等离子体负载随时间变化而有不同的阻抗值。已发现在等离子体处理期间同时提供的rf波形与dc脉冲电压波形之间的相互作用可导致不同的等离子体处理结果,这大部分是由于rf功率输送系统的rf匹配部分无法调整rf匹配点以考虑到等离子体负载阻抗值随时间的快速变化。常规的阻抗匹配部件和匹配过程无法跟上等离子体负载阻抗大小的快速变化,由此使得匹配找到不期望的匹配点,由于(1)rf信号的互调失真(imd)以及(2)所驱动rf频率的谐波中出现的不期望的高反射rf频率,所述匹配点通常导致产生实际输送至等离子体负载的不同量的rf频率。由rf与dc脉冲电压波形之间的相互作用产生的互调失真使得至少rf信号的振幅随时间变化。rf与dc脉冲电压波形之间的相互作用或互调导致额外的不期望的波形分量在不只处于相互作用信号(诸如rf或dc脉冲波形中的任一者)的谐波频率(即整数倍数)的频率下形成。功率输送系统中imd分量的产生将使输送至等离子体负载的实际前向rf功率降低。至少由于处理腔室功率输送配置的不可避免差异以及功率输送部件的差异,因此快速变化的等离子体负载阻抗值导致见于单个等离子体处理腔室中、见于单个处理系统上具有相似配置的处理腔室中、以及也见于半导体制造现场中不同等离子体处理系统中的具有相似配置的等离子体处理腔室中的等离子体处理结果的不期望差异。此外,由于相同或不同的处理腔室中的等离子体处理期间可产生的宽频率范围,因此大多数功率输送系统还不易考虑到所产生的imd分量,并由此将导致等离子体处理期间实际输送至等离子体负载的功率出现非预期的变化。

4、因此,本领域需要至少能够解决上文列出的这些问题的等离子体处理装置和偏压方法。


技术实现思路

1、本公开总体涉及等离子体处理的方法,所述方法包括对设置于基板支撑件中的电极施加电压波形,所述电压波形具有第一阶段和第二阶段,其中第一阶段包含壳层崩溃阶段,并且第二阶段包含离子电流阶段。方法进一步包括:对反应物质施加脉冲射频(rf)波形,以在处理腔室的处理区域中产生等离子体;以及使脉冲rf波形与电压波形同步,使得在所述阶段中的一者期间而不在另一者期间提供脉冲rf波形。在一个实施例中,在第二阶段期间而不在第一阶段期间提供脉冲rf波形。在另一实施例中,在第一阶段期间而不在第二阶段期间提供脉冲rf波形。

2、本公开总体涉及等离子体处理的方法,所述方法包括对设置于基板支撑件中的电极施加电压波形,所述电压波形具有第一阶段和第二阶段,其中第一阶段包含壳层崩溃阶段,并且第二阶段包含离子电流阶段。方法进一步包括:对反应物质施加脉冲射频(rf)波形,以在处理腔室的处理区域中产生等离子体;以及使脉冲rf波形与电压波形同步,使得在一个阶段期间而不在另一阶段期间提供脉冲rf波形。

3、本公开进一步包含等离子体处理系统,所述等离子体处理系统包含:耦接至第一电极的pv波形产生器;rf波形产生器,所述rf波形产生器耦接至等离子体处理系统的第二电极,其中rf波形产生器被配置成在处理区域内产生等离子体;阻抗匹配电路;以及控制器,所述控制器具有被配置成执行计算机可读指令的处理器,所述计算机可读指令使系统施加由pv波形产生器产生的pv波形,施加由rf波形产生器产生的rf波形,并将pv波形与rf波形同步。

4、本公开的实施例提供等离子体处理方法,所述方法包括:对设置于基板支撑件中的一个或多个电极施加脉冲电压波形,所述电压波形具有第一阶段和第二阶段;对一个或多个电极施加脉冲射频(rf)波形,以在处理腔室的处理区域中产生等离子体;以及将脉冲rf波形与脉冲电压波形的每个脉冲同步,使得仅在脉冲电压波形的每个脉冲的第二阶段的至少一部分期间提供脉冲射频(rf)波形的rf波形。

5、本公开的实施例提供等离子体处理方法,所述方法包括:对设置于基板支撑件中的一个或多个电极施加脉冲电压波形,所述电压波形具有第一阶段和第二阶段;对一个或多个电极施加脉冲射频(rf)波形,以在处理腔室的处理区域中产生等离子体;以及将脉冲rf波形与脉冲电压波形的每个脉冲同步,使得仅在脉冲电压波形的每个脉冲的第一阶段的至少一部分期间提供脉冲射频(rf)波形的rf波形。

6、本公开的实施例提供等离子体处理系统,所述等离子体处理系统包含:脉冲电压波形产生器,所述脉冲电压波形产生器耦接至第一电极;射频波形产生器,所述射频波形产生器耦接至第二电极,其中射频波形产生器被配置成在等离子体处理系统的处理容积内产生等离子体;阻抗匹配电路,所述阻抗匹配电路耦接于射频波形产生器与第二电极之间;以及控制器。控制器具有处理器,所述处理器被配置成执行存储于存储器中的计算机可读指令,所述计算机可读指令使系统:通过使用脉冲电压波形产生器对第一电极施加脉冲电压波形,所述脉冲电压波形包含一系列电压脉冲,每个电压脉冲包括第一阶段和第二阶段;通过使用射频波形产生器对第二电极施加脉冲射频波形,以在处理腔室的处理区域中产生等离子体;以及使脉冲rf波形与脉冲电压波形的每个脉冲同步,使得仅在脉冲电压波形的每个脉冲的第二阶段的至少一部分期间提供脉冲射频(rf)波形的rf波形。

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【技术保护点】

1.一种等离子体处理方法,包含:

2.如权利要求1所述的方法,其中所述第一阶段包含壳层崩溃阶段,并且所述第二阶段包含离子电流阶段。

3.如权利要求1所述的方法,其中在大于或等于100kHz的频率下输送所述一系列电压脉冲。

4.如权利要求3所述的方法,其中所述脉冲RF波形包含在与所述一系列电压脉冲的所述频率相等的频率下输送的一系列RF脉冲。

5.如权利要求1所述的方法,其中对一个或多个电极施加所述脉冲电压波形的步骤进一步包括:

6.如权利要求5所述的方法,其中所述第二电极包围所述第一电极。

7.如权利要求1所述的方法,其中在经过第一时延之后提供所述脉冲RF波形的所述RF波形,其中所述第一时延在所述脉冲电压波形的每个脉冲的所述第一阶段的终点处开始。

8.如权利要求7所述的方法,其中所述第一时延的长度在所述脉冲电压波形的所述第二阶段的总长度的1%至20%之间。

9.如权利要求1所述的方法,其中在经过第二时延之后开始所述脉冲电压波形的每个脉冲的第一阶段,其中所述第二时延的起点在所述第二阶段的所述至少一部分期间提供所述脉冲射频(RF)波形的所述RF波形的周期的终点处开始。

10.如权利要求9所述的方法,其中所述第二时延的长度在所述脉冲电压波形的所述第二阶段的总长度的0.1%至10%之间。

11.如权利要求1所述的方法,其中所述第二阶段包含壳层崩溃阶段,并且所述第一阶段包含离子电流阶段。

12.一种等离子体处理系统,包含:

13.如权利要求12所述的等离子体处理系统,其中所述脉冲电压波形的所述第一阶段包含壳层崩溃阶段,并且所述脉冲电压波形的所述第二阶段包含离子电流阶段。

14.如权利要求12所述的等离子体处理系统,其中在大于或等于100kHz的频率下输送所述一系列电压脉冲。

15.如权利要求14所述的等离子体处理系统,其中所述脉冲RF波形包含在与所述一系列电压脉冲的所述频率相等的频率下输送的一系列RF脉冲。

16.如权利要求12所述的等离子体处理系统,其中所述第一电极和所述第二电极设置在基板支撑件中。

17.如权利要求16所述的等离子体处理系统,其中所述第二电极包围所述第一电极。

18.如权利要求12所述的等离子体处理系统,其中在经过第一时延之后施加所述脉冲RF波形的所述RF波形,其中所述第一时延在所述脉冲电压波形的每个脉冲的所述第一阶段的终点处开始。

19.如权利要求18所述的等离子体处理系统,其中所述第一时延的长度在所述脉冲电压波形的所述第二阶段的总长度的1%至20%之间。

20.如权利要求12所述的等离子体处理系统,其中所述脉冲电压波形的所述第二阶段包含壳层崩溃阶段,并且所述脉冲电压波形的所述第一阶段包含离子电流阶段。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种等离子体处理方法,包含:

2.如权利要求1所述的方法,其中所述第一阶段包含壳层崩溃阶段,并且所述第二阶段包含离子电流阶段。

3.如权利要求1所述的方法,其中在大于或等于100khz的频率下输送所述一系列电压脉冲。

4.如权利要求3所述的方法,其中所述脉冲rf波形包含在与所述一系列电压脉冲的所述频率相等的频率下输送的一系列rf脉冲。

5.如权利要求1所述的方法,其中对一个或多个电极施加所述脉冲电压波形的步骤进一步包括:

6.如权利要求5所述的方法,其中所述第二电极包围所述第一电极。

7.如权利要求1所述的方法,其中在经过第一时延之后提供所述脉冲rf波形的所述rf波形,其中所述第一时延在所述脉冲电压波形的每个脉冲的所述第一阶段的终点处开始。

8.如权利要求7所述的方法,其中所述第一时延的长度在所述脉冲电压波形的所述第二阶段的总长度的1%至20%之间。

9.如权利要求1所述的方法,其中在经过第二时延之后开始所述脉冲电压波形的每个脉冲的第一阶段,其中所述第二时延的起点在所述第二阶段的所述至少一部分期间提供所述脉冲射频(rf)波形的所述rf波形的周期的终点处开始。

10.如权利要求9所述的方法,其中所述第二时延的长度在所述脉冲电压波形的所述第二阶段的总长度的0.1%至10%之间。

11.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·罗杰斯川崎胜正
申请(专利权)人:应用材料公司
类型:发明
国别省市:

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