等离子体处理系统中的调制电源的改进应用技术方案

本发明专利技术公开了等离子体处理系统和方法。该系统可以包括调制等离子体性质的至少一个调制电源，其中等离子体性质的调制具有重复周期T。同步模块被配置为向连接到等离子体处理系统的至少一件设备发送具有T的整数倍的同步信号重复周期的同步信号。波形通信模块向连接到等离子体处理系统的至少一件设备传送表征波形的特性以能够使连接到等离子体处理系统的多件设备同步。表征波形可以包含关于等离子体调制的信息或关于连接到等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体处理系统中的调制电源的改进应用依据35U.S.C.§119要求优先权本专利申请要求于2017年11月17日提交的，名称为“IMPROVEDAPPLICATIONOFANEVSOURCEINPLASMAPROCESSINGEQUIPMENT”并且转让给其受让人的临时申请No.62/588,255的优先权，并且据此通过引用将其明确并入本文。
本公开总体上涉及等离子体处理。具体而言，但并非作为限制地，本公开涉及耦合到等离子体处理系统的设备的互操作。
技术介绍
用于蚀刻和沉积的等离子体处理系统已经被利用了数十年，但处理技术和设备技术的进步不断创建了越来越复杂的系统。同时，用工件创建的结构的不断减小的尺寸需要对等离子体处理设备的越来越精确的控制和互操作。当前的控制方法和相关联的系统不能解决与当今和将来的复杂系统相关联的几个问题；因此，需要对不相干然而彼此相关的等离子体处理设备的新的、改进的控制。
技术实现思路
根据一个方面，一种等离子体处理系统包括调制等离子体性质的至少一个调制电源，其中，等离子体性质的调制具有重复周期T。该等离子体处理系统包括同步模块，该同步模块被配置为向连接到等离子体处理系统的至少一件设备发送具有T的整数倍的同步信号重复周期的同步信号。该等离子体处理系统还包括波形通信模块，该波形通信模块被配置为向连接到等离子体系统的至少一件设备传送具有重复周期T的表征波形的特性，以能够使连接到等离子体处理系统的多件设备同步，其中，具有重复周期T的表征波形包含关于等离子体的调制的信息或关于连接到等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个。另一个方面可以被表征为一种用于等离子体处理系统的控制方法。该方法包括用调制电源调制等离子体性质，其中，等离子体性质的调制具有重复周期T。该方法还包括将波形表征为具有重复周期T、包含关于等离子体的调制的信息或关于连接到等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个，以产生波形数据集。向连接到等离子体系统的至少一件设备发送波形数据集，并且将具有T的整数倍的同步信号重复周期的同步信号发送到连接到等离子体系统的至少一件设备。又一个方面可以被表征为一种等离子体处理控制系统，其包括波形表征模块，该波形表征模块被配置为针对连接到等离子体系统的一件设备的输出波形生成波形数据集。包括波形重复模块以确定用于连接到等离子体系统的一件设备的重复周期T，并且波形通信模块被配置为向连接到等离子体系统的该件设备或另一件设备中的至少一个传送波形数据集。该等离子体处理系统还包括波形通信模块和同步模块。波形通信模块被配置为向连接到等离子体系统的该件设备或另一件设备中的至少一个传送波形数据集，并且该同步模块被配置为向连接到等离子体系统的一件设备发送具有T的整数倍的同步脉冲重复周期的同步脉冲。附图说明图1描绘了被设计为实现对等离子体性质的控制的等离子体处理系统的实施例。图2描绘了被设计为使用远程等离子体源而不是一个或多个源发生器实现对等离子体性质的控制的等离子体处理系统的另一个实施例。图3描绘了被设计为使用远程等离子体源和集成偏置电源功率递送系统实现对等离子体性质的控制的等离子体处理系统的又一个实施例。图4描绘了包括偏置电源的等离子体处理系统。图5描绘了结合了多个偏置电源的等离子体处理系统的另一个实施方式。图6是描绘示例性偏置电源的各方面的示意图。图7包括从偏置电源输出的电压波形的曲线图；对应的鞘层电压的曲线图；以及对应的开关时序图。图8A描绘了使用两个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的实施方式。图8B描绘了使用两个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的另一个实施方式。图8C描绘了使用两个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的又一个实施方式。图9A描绘了使用三个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的实施方式。图9B描绘了使用三个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的另一个实施方式。图9C描绘了使用三个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的又一个实施方式。图10是描绘同步控制部件的框图。图11是可以使用同步控制部件履行的方法。图12描绘了用连接到等离子体处理系统的其他设备同步调制电源的各方面。图13是描绘可以从主装置执行的示例性方法的流程图。图14是描绘可以由从装置执行的示例性方法的流程图。图15是描绘可以用于实施本文所公开的控制方面的部件的框图。具体实施方式“示例性”一词在本文中被用于意指“用作示例、实例或者说明”。本文描述为“示例性”的任何实施例未必被解释为相比其它实施例优选的或有利的。预先标注：在以下附图中的流程图和框图示出了根据本专利技术各实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。就此而言，这些流程图或框图中的一些框可以表示代码的模块、片段或部分，其包括用于实施(一个或多个)指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当指出，在一些替代实施方式中，框中所示的功能可以不按照图中所示的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，相继示出的两个框实际上可以基本同时被执行，或者可以按照相反次序执行框。还要指出的是，框图和/或流程图图示的每个框、以及框图和/或流程图中的框的组合，可以由执行指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实施。尽管以下公开内容总体上涉及晶圆等离子体处理，但实施方式可以包括等离子体室内的任何衬底处理。在一些实例中，可以使用本文公开的系统、方法和设备来处理衬底之外的对象。换言之，本公开适用于亚大气压等离子体处理室内的任何对象的等离子体处理，以通过物理或化学手段实现表面改变、表面下改变、沉积或移除。本公开可以利用如US9287092、US9287086、US9435029、US9309594、US9767988、US9362089、US9105447、US9685297、US9210790中公开的等离子体处理和衬底偏置技术。这些申请整体以引用方式被并入本文。但应当认识到，本说明书中对任何现有出版物(或从其导出的信息)、或对已知的任何事实的参考并非确认或承认或任何形式的暗示，即现有出版物(或从其导出的信息)或已知的事实是常规例程，或形成本说明书所涉及的所致力于的领域中的公共一般知识的一部分。出于本公开的目的，源发生器是其能量主要涉及生成和维持等离子体的发生器，而“偏置电源”是其能量主要涉及生成表面电势以从等离子体吸引离子和电子的电源。图1示出了具有直接和间接耦合到包含等离子体102的等离子体室101的很多件设备的等离子体处理系统的实施例。该设备包括真空处理和气体递送设备106、偏置发生器108、偏置匹配网络110、偏置测量和诊断111、源发生器112、源匹配网络113、源测量和诊断114、测量和诊断115、以及系统控制器116。图1中的实施例和本文描述的其他实施例是等离子体处理系统的复杂性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体处理系统，包括：/n调制等离子体性质的至少一个调制电源，其中，所述等离子体性质的所述调制具有重复周期T；/n同步模块，所述同步模块被配置为向连接到所述等离子体处理系统的至少一件设备发送具有T的整数倍的同步信号重复周期的同步信号；以及/n波形通信模块，所述波形通信模块被配置为向连接到所述等离子体系统的所述至少一件设备传送具有所述重复周期T的表征波形的特性，以能够使连接到所述等离子体处理系统的多件设备同步，其中，具有所述重复周期T的所述表征波形包含关于所述等离子体的所述调制的信息或关于连接到所述等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 US 62/588,2551.一种等离子体处理系统，包括：
调制等离子体性质的至少一个调制电源，其中，所述等离子体性质的所述调制具有重复周期T；
同步模块，所述同步模块被配置为向连接到所述等离子体处理系统的至少一件设备发送具有T的整数倍的同步信号重复周期的同步信号；以及
波形通信模块，所述波形通信模块被配置为向连接到所述等离子体系统的所述至少一件设备传送具有所述重复周期T的表征波形的特性，以能够使连接到所述等离子体处理系统的多件设备同步，其中，具有所述重复周期T的所述表征波形包含关于所述等离子体的所述调制的信息或关于连接到所述等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个。


2.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，T是调制所述等离子体处理系统的所述等离子体性质的所有各件设备的波形以周期T呈周期性的最短时间长度。


3.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述调制电源被配置为通过调制影响所述等离子体的电磁场来调制所述等离子体性质。


4.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述调制电源是远程等离子体源。


5.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述调制电源被配置为通过调制所述等离子体系统中的气体的性质来调制所述等离子体性质。


6.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述调制电源被配置为使所述等离子体中的工件的表面电势在两个或更多不同的电平之间交替。


7.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括由所述调制电源生成的输出波形的特性。


8.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括所述等离子体性质的特性。


9.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括所述等离子体中的工件的表面电势的特性。


10.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括连接到所述等离子体处理系统的所述至少一件设备的输出的期望的特性。


11.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述至少一件设备是发生器。


12.根据权利要求11所述的等离子体处理系统，其中，所述发生器使所述发生器的所述输出的性质与具有重复周期T的所述表征波形同步。


13.根据权利要求12所述的等离子体处理系统，其中，所述同步包括相对于具有重复周期T的所述表征波形的改变，使所述发生器的所述输出的性质的改变提前或推迟。


14.根据权利要求12所述的等离子体处理系统，其中，所述输出的所述性质是电压、电流、功率、频率或发生器源阻抗中的至少一个。


15.根据权利要求11所述的等离子体处理系统，其中，所述发生器是RF发生器或DC发生器之一。


16.根据权利要求15所述的等离子体处理系统，其中，所述发生器能够从所述等离子体处理系统吸收功率。


17.根据权利要求16所述的等离子体处理系统，其中，所述发生器是能够仅从所述等离子体系统吸收功率的负载。


18.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述至少一件设备被配置为测量所述等离子体处理系统的性质。


19.根据权利要求18所述的等离子体处理系统，其中，所述测量包括等离子体性质、被递送到所述等离子体系统的功率的性质、或被递送到所述等离子体系统的气体的性质的测量中的至少一个。


20.根据权利要求18所述的等离子体处理系统，其中，所述测量与具有所述重复周期T的所述表征波形同步。


21.根据权利要求20所述的等离子体处理系统，其中，所述同步包括相对于具有所述重复周期T的所述表征波形的改变，使所述等离子体系统性质的测量提前或推迟。


22.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述至少一件设备是阻抗匹配网络。


23.根据权利要求22所述的等离子体处理系统，其中，所述阻抗匹配网络使指示阻抗的测量与具有所述重复周期T的所述表征波形同步。


24.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，所述至少一件设备是远程等离子体源。


25.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，具有T的整数倍的同步信号重复周期的所述同步信号包括所述同步信号重复周期的开始的指示以及自从所述同步信号重复周期的所述开始已经过去一段时间的至少一个指示。


26.根据权利要求25所述的等离子体处理系统，其中，所述同步信号重复周期的所述开始由第一持续时间的脉冲指示，并且自从所述同步信号重复周期的所述开始已经过去一段时间的所述至少一个指示由不同于所述第一持续时间的第二持续时间的脉冲指示。


27.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中，具有T的整数倍的同步信号重复周期的所述同步信号包括所述同步信号重复周期的所述开始的指示，其中，所述同步信号重复周期的所述开始的所述指示进一步被修改至少一次，以指示一天中的时间或指示新波形正在生效。


28.一种用于等离子体处理系统的控制方法，所述方法包括：
用调制电源调制等离子体性质，其中，所述等离子体性质的所述调制具有重复周期T；
将波形表征为具有重复周期T以产生波形数据集，所述波形数据集包括关于所述等离子体的所述调制的信息或关于连接到所述等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个；
向连接到所述等离子体系统的至少一件设备发送所述波形数据集；以及
向连接到所述等离子体系统的所述至少一件设备发送具有T的整数倍的同步信号重复周期的同步信号。


29.根据权利要求28所述的控制方法，包括：
确定基本重复周期Tf，其中，Tf是调制所述等离子体处理系统的所述等离子体性质的所有各件设备的波形以周期Tf呈周期性的最短时间长度；
向连接到所述等离子体处理系统的所述至少一件设备发送具有Tf的整数倍的所述同步重复周期的所述同步信号。


30.根据权利要求28所述的控制方法，包括用所述调制电源，通过调制影响所述等离子体的电磁场来调制所述等离子体性质。


31.根据权利要求28所述的控制方法，其中，所述调制电源是远程等离子体源。


32.根据权利要求28所述的控制方法，包括用所述调制电源，通过调制所述等离子体处理系统中的气体的性质来调制所述等离子体性质。


33.根据权利要求28所述的控制方法，包括用所述调制电源，通过使所述等离子体中的工件的表面电势在两个或更多不同电平之间交替来调制所述等离子体性质。


34.根据权利要求28所述的控制方法，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括由所述调制电源生成的输出波形的特性。


35.根据权利要求28所述的控制方法，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括所述等离子体性质的特性。


36.根据权利要求28所述的控制方法，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括所述等离子体中的工件的表面电势的特性。


37.根据权利要求28所述的控制方法，其中，具有重复周期T的所述波形的所述特性包括连接到所述等离子体处理系统的所述至少一件设备的输出的期望的特性。


38.根据权利要求28所述的控制方法，包括在发生器处接收所述波形数据集和同步信号。


39.根据权利要求38所述的控制方法，包括使所述发生器的所述输出的性质与由所述波形数据集表征的具有重复周期T的所述波形同步。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·范齐尔，K·费尔贝恩，D·肖，
申请(专利权)人：先进工程解决方案全球控股私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG