控制等离子体加工的系统和方法技术方案

一种等离子体加工方法包括：生成源功率脉冲的第一序列；生成偏置功率脉冲的第二序列；将该第二序列中的这些偏置功率脉冲与该第一序列中的这些源功率脉冲组合，以形成交替的源功率脉冲和偏置功率脉冲的组合序列；以及使用该组合序列生成包括离子的等离子体并且通过将这些离子传送到衬底的主表面来加工该衬底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制等离子体加工的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月14日提交的美国临时申请号62/718,454和于2018年8月30日提交的美国临时申请号62/724,879以及于2018年12月17日提交的美国非临时申请号16/221,971的优先权，这些申请特此通过援引以其全文并入。
本专利技术总体上涉及等离子体加工，并且在具体实施例中，涉及控制等离子体加工的系统和方法。
技术介绍
微电子工件内的器件形成可以涉及包括衬底上多个材料层的形成、图案化和去除在内的一系列制造技术。为了实现当前和下一代半导体器件的物理和电气规格，对于各种图案化工艺而言，期望在维持结构完整性的同时减小特征尺寸的加工流程。等离子体工艺通常用于在微电子工件中形成器件。例如，等离子体刻蚀和等离子体沉积是半导体器件制作期间的常见工艺步骤。在等离子体加工期间，可以使用源功率和偏置功率的组合来生成和引导等离子体。图18展示了在等离子体加工期间用于施加源功率和偏置功率的常规时序图。在顶部的图中，源功率或偏置功率不存在明显的脉冲。在中间的图中，施加没有脉冲的连续偏置功率，同时施加源脉冲。在底部图中，施加没有脉冲的连续源功率，同时施加偏置脉冲。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，一种等离子体加工方法包括：生成源功率脉冲的第一序列；生成偏置功率脉冲的第二序列；将该第二序列中的这些偏置功率脉冲与该第一序列中的这些源功率脉冲组合，以形成交替的源功率脉冲和偏置功率脉冲的组合序列；以及使用该组合序列生成包括离子的等离子体并且通过将这些离子传送至衬底的主表面来加工该衬底。根据本专利技术的另一个实施例，一种等离子体加工方法包括将源功率提供至等离子体加工室以生成等离子体。该源功率包括多个源功率脉冲。该方法进一步包括将包括多个偏置功率脉冲的偏置功率提供至该等离子体加工室。将该多个源功率脉冲和该多个偏置功率脉冲组合以形成脉冲序列。该脉冲序列中的每个脉冲包括该多个源功率脉冲中的源功率脉冲、该多个偏置功率脉冲中的偏置功率脉冲以及该SP脉冲的一部分或者该BP脉冲的一部分处于高振幅状态的时间间隔。根据本专利技术的仍另一个实施例，一种等离子体加工系统包括控制器，该控制器被配置成生成源功率脉冲的第一序列和偏置功率脉冲的第二序列。该控制器被进一步配置成将该第二序列中的这些偏置功率脉冲与该第一序列中的这些源功率脉冲组合，以形成交替的源功率脉冲和偏置功率脉冲的组合序列。该等离子体加工系统进一步包括等离子体加工室，该等离子体加工室耦合到该控制器并且被配置成生成包括使用该组合序列生成的离子的等离子体。该等离子体加工室被配置成支撑用于接收所生成的离子的衬底。附图说明为了更完整地理解本专利技术和其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：图1展示了根据本专利技术的实施例的包括源功率脉冲和偏置功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的脉冲序列的示意性时序图和对应的定性曲线图；图2展示了根据本专利技术的实施例的包括源脉冲调制电路和脉冲调制定时电路的示例等离子体加工系统的框图；图3展示了根据本专利技术的实施例的包括反同步偏置功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图4展示了根据本专利技术的实施例的包括高频射频(RF)源功率脉冲和低频RF偏置功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图5展示了根据本专利技术的实施例的包括高频RF源功率脉冲和低频方波偏置功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图6展示了根据本专利技术的实施例的包括高频RF源功率脉冲和脉冲式DC偏置功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图7展示了根据本专利技术的实施例的包括高频RF源功率脉冲和交替极性脉冲式DC偏置功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图8展示了根据本专利技术的实施例的除源脉冲调制电路和脉冲调制定时电路之外还包括等离子体电位耦合元件的示例等离子体加工系统的框图；图9展示了根据本专利技术的实施例的除源功率脉冲和偏置功率脉冲之外还包括电位控制功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图10展示了根据本专利技术的实施例的除源脉冲调制电路和脉冲调制定时电路之外还包括电子束源的示例等离子体加工系统的框图；图11展示了根据本专利技术的实施例的除源功率脉冲和偏置功率脉冲之外还包括电子束功率脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图12展示了根据本专利技术的实施例的除源脉冲调制电路和脉冲调制定时电路之外还包括导电网格的示例等离子体加工系统的框图；图13展示了根据本专利技术的实施例的除源功率脉冲和偏置功率脉冲之外还包括网格控制脉冲的控制等离子体加工的示例方法的示意性时序图；图14展示了根据本专利技术的实施例的生成可用于在等离子体加工期间主动控制离子角度分布函数的控制律的示例方法的流程图；图15展示了根据本专利技术的实施例的前馈控制等离子体工艺的示例方法的流程图；图16展示了根据本专利技术的实施例的在等离子体加工期间进行控制的示例方法；图17展示了根据本专利技术的实施例的示例等离子体加工方法；以及图18展示了包括源功率和偏置功率的若干个常规时序图。除非另外指示，否则不同图中的对应标记和符号通常指代对应的部分。绘制图以清楚地展示实施例的相关方面，并且这些图不一定按比例绘制。图中绘制的特征的边缘不一定指示特征范围的终止。具体实施方式下文详细讨论各种实施例的制作和使用。然而，应当理解，本文描述的各种实施例可应用于各种各样的具体情况。所讨论的具体实施例仅是制作和使用各种实施例的具体方式的说明并且不应在有限的范围内解释。离子能和离子角度可能会影响各种等离子体工艺的质量、均匀性、选择性和可预测性。例如，为了实现高纵横比特征的各向异性刻蚀，可能期望生成完全单向的竖直离子束。另外，也可能期望能够使用操纵角度的离子分布来调整、校正和控制这些定向离子。这种操纵角度的离子分布例如可以用于形成触点、鳍、栅极线、其他前端或后端加工和一般的图案化步骤以及其他工艺。然而，被广泛接受的是，本领域中没有主动控制机制来控制在等离子体加工期间入射到微电子器件的形貌特征上的离子的角度。将绝对竖直或基本竖直的离子传送至衬底表面可以是有益的。另外地，在考虑和/或校正图案化结构的侧壁上的散射的同时控制传送至结构中的离子束的角度也可以是有益的。例如，对离子分布角度的这种控制对于高纵横比接触(HARC)型刻蚀和图案化应用以及其他刻蚀/沉积工艺可能有用。如本文描述的，提供了控制离子角度分布以用于微电子工件(或衬底)的等离子体加工的实施例。所披露的实施例控制在等离子体加工期间向微电子工件(例如，半导体晶片)施加交流(AC)功率和/或施加脉冲式直流(DC)功率。通过这些技术，所披露的实施例可以提供各种优点(包括控制被传送至微电子工件的离子的角度分布)。鉴于以下描述，另外的实施方式和优点对于本领域技术人员而言也可以是显而易见的。在各种实施例中，一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体加工方法，该方法包括：/n生成源功率(SP)脉冲的第一序列；/n生成偏置功率(BP)脉冲的第二序列；/n将该第二序列中的这些BP脉冲与该第一序列中的这些SP脉冲组合，以形成交替的SP脉冲和BP脉冲的组合序列；以及/n使用该组合序列生成包括离子的等离子体并且通过将这些离子传送至衬底的主表面来加工该衬底。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180830 US 62/724,879;20181217 US 16/221,9711.一种等离子体加工方法，该方法包括：
生成源功率(SP)脉冲的第一序列；
生成偏置功率(BP)脉冲的第二序列；
将该第二序列中的这些BP脉冲与该第一序列中的这些SP脉冲组合，以形成交替的SP脉冲和BP脉冲的组合序列；以及
使用该组合序列生成包括离子的等离子体并且通过将这些离子传送至衬底的主表面来加工该衬底。


2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
调整这些SP脉冲的后缘与这些BP脉冲的前缘之间的偏移持续时间。


3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
调整该第二序列中的这些BP脉冲的脉冲宽度持续时间。


4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
调整该第一序列中的SP脉冲之间的关断时间持续时间。


5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
生成电位控制功率(PCP)脉冲的第三序列，其中，该第三序列中的这些PCP脉冲在时间上与该组合序列中的这些交替的SP脉冲和BP脉冲重叠。


6.如权利要求5所述的方法，其中，这些PCP脉冲包括负直流(DC)脉冲，并且其中，在这些SP脉冲期间将这些负DC脉冲提供至该等离子体。


7.如权利要求5所述的方法，其中，这些PCP脉冲包括正直流(DC)脉冲，并且其中，在这些BP脉冲期间将这些正DC脉冲提供至该等离子体。


8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在该组合序列中的这些交替的SP脉冲和BP脉冲期间在该等离子体处提供电子流。


9.一种等离子体加工方法，包括：
将源功率(SP)提供至等离子体加工室以生成等离子体，该SP包括多个SP脉冲；以及
将包括多个偏置功率(BP)脉冲的BP提供至该等离子体加工室，其中，将该多个SP脉冲和该多个BP脉冲组合以形成脉冲序列，其中，该脉冲序列中的每个脉冲包括该多个SP脉冲中的SP脉冲和该多个BP脉冲中的BP脉冲以及该SP脉冲的一部分或者该BP脉冲的一部分处于高振幅状态的时间间隔。


10.如权利要求9所述的方法，其中：
该SP包括第一频率的交流(AC)功率；
该BP包括第二频率的AC功率；并且
该第二频率小于该第一频率。


11....

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·文特泽克，陈志英，阿洛科·兰詹，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP