用于分析等离子体处理的装置中的两阶段离子电流测量制造方法及图纸

一种操作装置以获得等离子体处理系统中的离子能量分布测量的方法，其包括提供用于放置在等离子体处理系统中并暴露于等离子体的衬底，衬底具有设置在其中的离子能量分析器，所述离子能量分析器用于在等离子体处理期间测量衬底表面的离子能量分布，分析器包括多个导电栅极和收集电极，每个栅极由绝缘层隔开；在衬底内提供高电压生成电路，所述高电压生成电路配置为获取电池的输出电压以向高电压生成电路供电，并且将电压施加到多个导电栅极中的第一栅极；提供高电压开关以及与高电压开关并联的电阻器，所述高电压开关配置为将第一栅极放电至装置的浮地。极放电至装置的浮地。极放电至装置的浮地。

【技术实现步骤摘要】
用于分析等离子体处理的装置中的两阶段离子电流测量


[0001]本申请涉及一种用于在等离子体处理期间测量到达衬底或表面的入射带电粒子电流密度和能量分布的装置。

技术介绍

[0002]等离子体处理普遍使用在现代工业中，其具有广泛的应用。众所周知的实例是半导体工业中集成电路的制造。等离子体处理还用于太阳能板、平板显示器、薄膜涂层和医疗装置等的生产。
[0003]到达衬底表面的离子的电流密度(离子通量)和能量分布强烈影响基于等离子体处理的性能。在半导体制造中，衬底是硅晶圆，而在其他工业中，衬底可以是玻璃面板或各种替代物。在本专利技术中，晶圆和衬底可以互换使用，但应理解为指在等离子体处理中使用的任何类型的衬底。在整个过程中，衬底表面受到等离子体物质(包括高能离子)的轰击，以去除(蚀刻)和/或沉积材料的层，从而在工件表面形成结构或特征。离子冲击可直接驱动蚀刻和沉积，或可用于激活表面，以使更多反应性的等离子体物质进行工作。例如，在半导体工业中的特征的等离子体蚀刻中，离子通量和相关的(IED)确定了重要参数，如蚀刻速率、蚀刻选择性和蚀刻各向异性。因此，IED是测量、理解和控制以确保最佳处理性能的关键的等离子体参数。
[0004]欧洲申请No 21193805.5描述了一种用于在等离子体处理系统中获得离子能量分布测量的装置，所述装置包括用于放置在等离子体处理系统中的衬底；设置在衬底中用于在等离子体处理期间测量衬底表面的离子能量分布的离子能量分析器，分析器包括第一导电栅极、第二导电栅极、第三导电栅极、第四导电栅极以及收集电极，每个栅极由绝缘层隔开；集成在衬底中的电池电源和电池管理器，用于向离子能量分析器的每个栅极和集电极提供和控制电压；以及衬底内的高电压生成电路，高电压生成电路包括向电压倍增器馈电的高电压脉冲发生器，其中高电压生成电路配置为获取电池管理器的输出电压并向第三导电栅极提供电压扫描。
[0005]欧洲申请No 21193805.5的高电压生成电路可以配置为产生下降电压扫描，并且离子能量分析器配置为在电压扫描下降时对离子电流进行采样。
[0006]EP3971942涉及用于在等离子体处理系统中获得离子能量分布(IED)测量的装置，所述装置包括用于放置在等离子体处理系统中并暴露于等离子体的衬底；设置在衬底中用于在等离子体处理期间测量衬底表面的离子能量分布的离子能量分析器，分析器包括第一导电栅极G0、第二导电栅极G1、第三导电栅极G2、第四导电栅极G3以及收集电极C，每个栅极由绝缘层隔开；集成在衬底中的电池电源和电池管理器，用于向离子能量分析器的每个栅极和集电极提供和控制电压；以及衬底内的高电压生成电路，其中高电压生成电路获取电池管理器的输出电压并向第三导电栅极提供电压扫描。
[0007]使用基于高电压生成电路的快速充电和缓慢放电的下降电压扫描的优点在于，与将电压从零逐渐增加到最大值的连续模式相比，其需要更少的功率。然而，使用这种下降电
压扫描也存在潜在的问题，而本申请解决了这些问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种操作装置以获得等离子体处理系统中的离子能量分布测量的方法，其包括提供用于放置在等离子体处理系统中并暴露于等离子体的衬底，衬底具有设置在其中的离子能量分析器，所述离子能量分析器用于在等离子体处理期间测量衬底表面的离子能量分布，分析器包括多个导电栅极和收集电极，每个栅极由绝缘层隔开；在衬底内提供高电压生成电路，所述高电压生成电路配置为获取电池的输出电压以向高电压生成电路供电，并且将电压施加到多个导电栅极的第一栅极；提供高电压开关，所述高电压开关配置为将第一栅极放电至装置的浮地，并且电阻器与高电压开关并联，在第一阶段期间，当第一电压在第一栅极上从浮地电位充电至台阶电压时，对离子电流进行采样，并且在第二阶段期间，当施加到第一栅极的第二电压通过电阻器从由高电压生成电路产生的预定电压放电至台阶电压时，对离子电流进行采样。
[0009]方法还可以包括在第一阶段期间对离子电流进行采样之前，关闭开关以将第一栅极放电至浮地。
[0010]方法还可以包括打开开关，以允许来自等离子体处理的离子电流将第一栅极充电至台阶电压。
[0011]可选地，台阶电压由流经电阻器的来自等离子体处理的离子电流确定。
[0012]可选地，第一电压是上升电压扫描，第二电压是下降电压扫描。
[0013]高电压电路可以包括电压倍增器，并且电阻器与电压倍增器并联。
[0014]第二电压放电的速率可以由电阻器的电阻值以及离子电流确定，所述电阻器与电压倍增器的浮地的总电容并联。
[0015]第一电压充电的速率由电阻器的电阻值以及离子电流确定，所述电阻器与电压倍增器的浮地的总电容并联。
[0016]方法还可以包括结合在每个采样步骤期间进行的电流测量，以获得完整的测量组。
[0017]方法还可以包括绘制完整的测量组以提供离子能量分布。
[0018]可选地，多个栅极以栅极的堆叠布置，并且第一栅极是堆叠中的任何一个栅极，第一栅极用于离子能量辨别。
附图说明
[0019]现在将参照附图描述本申请，其中：
[0020]图1示出了系统的概况，所述系统根据能够在等离子体处理期间测量到达ta晶圆探针表面的离子能量分布；
[0021]图2a示出了用于测量分布在晶圆探针表面的IED的传感器阵列；
[0022]图2b示出了图2a的传感器内的栅极的一种布置；
[0023]图2c示出了图2a的传感器内的栅极的另一种布置；
[0024]图2d示出了图2a的传感器内的栅极的进一步的布置；
[0025]图3a示出了用于向传感器提供电力的一种配置；
[0026]图3b示出了用于向传感器提供电力的另一种配置；
[0027]图4a示出了用于根据本专利技术的高电压生成电路的配置；
[0028]图4b示出了用于根据本专利技术的高电压生成电路的另一种配置；
[0029]图5示出了根据本专利技术的施加到传感器的导电栅极的电压的曲线图；
[0030]图6示出了根据本专利技术的高电压生成电路的另一种配置；以及
[0031]图7示出了根据本专利技术的高电压生成电路的另一种配置。
具体实施方式
[0032]图1图示了系统100的概况，所述系统100能够测量等离子体处理期间到达晶圆探针101表面的离子能量分布。在此特定图示中，诊断系统100包括具有集成离子能量分析器、电子控制电路、电池电源以及无线通信的模仿的晶圆探针。诊断系统还包括具有集成无线应答器103的坞站102，以使模仿的晶圆探针101能够充电、配置及数据检索。坞站102配备有以太网连接，以与主机PC 104通信。提供应用软件来显示和分析检索到的数据。应用软件提供了用于安排实验任务的控制面板。还提供了高级编程接口(API),以允许坞站与工厂控制软件之间的直接交互。
[0033]图1中还示出了四室的等离子体处理系统105。这是许多不同类型的等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种操作装置以获得等离子体处理系统中的离子能量分布测量的方法，其包括：提供用于放置在等离子体处理系统中并暴露于等离子体的衬底，衬底具有设置在其中的离子能量分析器，所述离子能量分析器用于在等离子体处理期间测量衬底表面的离子能量分布，离子能量分析器包括多个导电栅极和收集电极，每个栅极由绝缘层隔开；在衬底内提供高电压生成电路，所述高电压生成电路配置为获取电池的输出电压以向高电压生成电路供电，并将电压施加到多个导电栅极中的第一栅极；提供高电压开关以及与高电压开关并联的电阻器，所述高电压开关配置为将第一栅极放电至装置的浮地；在第一阶段期间，当第一电压在第一栅极从浮地电位充电至台阶电压时，对离子电流进行采样；和在第二阶段期间，当施加到第一栅极的第二电压通过电阻器从由高电压生成电路产生的预定电压放电至台阶电压时，对离子电流进行采样。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在第一阶段期间对离子电流进行采样之前，关闭开关以将第一栅极放电至浮地。3.根据权利要求1所述的方法，还包括打开开关，以允许来自等...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：安平丹斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：