用于校準開關模式離子能量分布系統的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本公開內容大體上設及等離子體處理。具體而言，本發明設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】
[0002] 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 亥IJ，則可W將相對于地的負電壓施加到導電襯底，W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。
[000引然而，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W施加到導電板（卡盤），W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，該使得離子將吸 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。
[0004] 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，該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W控制并且可能不利地影響等離子體密度。結果，該些已知 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】
[0005]W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 將更全面地描述該些和其它實施例。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W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。
[0006] 本公開內容的一些實施例可W表征為一種校準偏置電源的方法，所述偏置電源被 配置為在襯底的等離子體處理期間在襯底頂面上產生電位。所述方法可W包括接收經修改 的周期電壓函數，所述經修改的周期電壓函數包括脈沖和所述脈沖之間的部分。所述方法 還可W包括接收預期的離子能量W及接收預期的離子電流。所述方法還可W包括將所述經 修改的周期電壓函數傳送到等離子體負載仿真器。所述方法還可W包括測量所述等離子體 負載仿真器的銷層電容部件兩端的電壓。所述方法還可W包括將來自所述等離子體負載仿 真器的電流源的已知電流施加到所述銷層電容部件。所述方法還可W包括將來自所述等離 子體負載仿真器的電流源的已知電流施加到所述銷層電容部件。所述方法還可W包括將所 述銷層電容部件兩端的電壓與所述預期的離子能量相比較，并且根據此比較確定離子能量 誤差。所述方法還可W包括將所述電流與所述預期的離子電流相比較，并且根據此比較確 定離子電流誤差。最后，所述方法可w包括報告所述離子能量誤差和所述離子電流誤差。
[0007] 本公開內容的其它實施例還可W表征為一種系統，所述系統包括偏置電源和校準 部件。所述偏置電源可W包括電源、離子電流補償部件和控制器。所述校準部件可W包括 負載仿真器、測量部件和分析部件。所述電源可W被配置為提供周期電壓函數。所述離子 電流補償部件可W被配置為借助離子補償電流來修改所述周期電壓函數，W使得所述偏置 電源提供所述經修改的周期電壓函數。所述控制器可W被配置為向所述電源提供用W調節 所述周期電壓函數的指令，W及向離子電流補償部件提供用W調節所述離子補償電流的指 令。所述負載仿真器可W具有被配置為仿真等離子體負載的電路。所述負載仿真器還可W 被配置為接收經修改的周期電壓函數。所述測量部件可W被配置為當所述經修改的周期電 壓函數與所述負載仿真器的所述電路交互時對所述經修改的周期電壓函數進行一個和多 個測量。所述分析部件可W被配置為通過將來自所述測量部件的至少一個測量值與來自所 述偏置電源的至少一個預期值相比較來確定離子電流誤差。
[000引本公開內容的其它實施例還可W表征為一種系統，所述系統包括偏置電源和校準 部件。所述偏置電源可W產生經修改的周期電壓函數，其中，所述經修改的周期電壓函數 包括周期脈沖，所述脈沖之間具有傾斜部分，其中，經由離子補償電流來控制在所述脈沖之 間的所述傾斜部分的斜率。所述校準部件可W接收所述經修改的周期電壓函數，并且在所 述負載仿真器中測量所述經修改的周期電壓函數的電壓與電流。此外，所述電壓可W仿真 與等離子體負載相關聯的襯底電壓，W及所述電流可W仿真所述等離子體負載中的離子電 流。
[0009] 本公開內容的其它實施例還可W表征為一種校準部件，所述校準部件包括負載仿 真器、測量部件和分析部件。所述負載仿真器可W被配置為接收經修改的周期電壓函數。所 述測量部件可W被配置為當所述經修改的周期電壓函數與所述負載仿真器內的電路交互 時測量所述負載仿真器內的至少一電流和一電壓。所述分析部件可W被配置為將所測量的 電流和所測量的電壓與預期的電流和預期的電壓相比較。
【附圖說明】
[0010] 通過參照W下【具體實施方式】和附屬權利要求同時結合附圖，本發明的各個目的和 優點和更完整的理解會顯而易見并且更易于理解：
[0011] 圖1示出了根據本發明的一個實施方式的等離子體處理系統的框圖；
[0012] 圖2是示出了圖1中所示出的開關模式電源系統的示范性實施例的框圖；
[0013] 圖3是可用于實現參考圖2描述的開關模式偏置電源的部件的原理圖表示；
[0014] 圖4是不出了兩個驅動f目號波形的時序圖；
[0015] 圖5是實現在特定離子能量處集中的離子能量分布的操作開關模式偏置電源的 單模式的圖形表示；
[0016] 圖6是示出了其中生成離子能量分布中的兩個分立的峰的操作的雙模態模式的 示圖；
[0017] 圖7A和圖7B是示出了等離子體中進行的實際、直接離子能量測量的示圖；
[001引圖8是示出了本發明的另一個實施例的框圖；
[0019] 圖9A是示出由正弦調制函數調制的示范性周期電壓函數的示圖；
[0020] 圖9B是圖9A中所示出的周期電壓函數的一部分的分解圖；
[0021] 圖9C示出了由周期電壓函數的正弦調制得到的、基于時間平均的得到的離子能 量分布；
[002引圖9D示出了當周期電壓函數由正弦調制函數調制時得到的時間平均的IEDF的等 離子體中進行的實際直接離子能量測量；
[0023] 圖10A示出了由銀齒調制函數調制的周期電壓函數；
[0024] 圖10B是圖10A中所不出的周期電壓函數的一部分的分解圖；
[002引圖10C是示出了由圖10A和10B中的周期電壓函數的正弦調制得到的、基于時間 平均的所得到的離子能量的分布的示圖；
[0026] 圖11是在右列中示出IEDF函數并且在左列中示出相關聯的調制函數的示圖；
[0027] 圖12是示出了其中離子電流補償部件補償等離子體室內的離子電流的實施例的 框圖；
[002引圖13是示出了示范性離子電流補償部件的圖示；
[0029] 圖14是示出了在圖13中所示出的節點Vo處的示范性電壓的示圖；
[0030] 圖15A-15C是響應于補償電流在襯底或晶圓的表面處出現的電壓波形；
[0031] 圖16是可W實施為實現參考圖13所描述的電流源的電流源的示范性實施例；
[0032] 圖17A和17B是示出了本發明的其它實施例的框圖；
[0033] 圖18是示出了本發明的另一個實施例的框圖；
[0034] 圖19是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0035]圖20是可結合參考圖1-19所描述的實施例使用的輸入參數和控制輸出的框圖；
[0036] 圖21是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0037] 圖22是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[003引圖23是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0039] 圖24是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0040] 圖25是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0041] 圖26是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0042] 圖27是示出了本發明的又一個實施例的框圖；
[0043] 圖28示出了根據本公開內容的實施例的方法；
[0044] 圖29示出了根據本公開內容的實施例的另一種方法；
[0045] 圖30示出了控制碰撞襯底的表面的離子的離子能量分布的方法的一個實施例；
[0046] 圖31示出了用于設置IEDF和離子能量的方法；
[0047] 圖32示出了根據本公開內容的一個實施例的向襯底支撐部傳送的兩個經修改的 周期電壓函數波形；
[0048] 圖33示出了可W指示等離子體密度中的等離子體源不穩定性或變化的離子電流 波形；
[0049] 圖34示出了具有非周期形狀的經修改的周期電壓函數波形的離子電流Ii;
[0050] 圖35示出了可W指示偏置電源內的故障的經修改的周期電壓函數波形；
[0051] 圖36示出了可W指示系統電容的動態變化的經修改的周期電壓函數波形；
[0052] 圖37示出了可W指示等離子體密度的變化的經修改的周期電壓函數波形；
[0053] 圖38示出了針對不同工藝運行的離子電流的采樣，其中，離子電流中的漂移可W 指示系統漂移；
[0054] 圖39示出了針對不同工藝參數的離子電流的采樣。
[0055] 圖40示出了在室中無等離子體的情況下監控的兩個偏置波形；
[0化6] 圖41示出了可W用于驗證等離子體工藝的兩個偏置波形；
[0057] 圖42示出了顯示電源電壓和離子能量之間的關系的若干電源電壓和離子能量 圖；
[005引圖43示出了控制碰撞襯底的表面的離子的離子能量分布的方法的一個實施例；
[0059] 圖44示出了在本文中所公開的系統中的不同點處的各個波形；
[0060] 圖45示出了在離子電流補償Ic中進行最終增加變化W便使其匹配離子電流Ii的 效果；
[0061] 圖46示出了離子能量的選擇；
[0062] 圖47示出了離子能量分布函數寬度的選擇和擴展；
[0063] 圖48示出了可W用于實現多于一個離子能量電平的電源電壓Vps的一個模式，其 中，每一離子能量電平具有窄IEDF寬度；
[0064] 圖49示