用于控制离子能量分布的设备和方法技术

本公开的实施例总体涉及用于在等离子体处理期间控制离子能量分布的设备和方法。在实施例中，所述设备包括基板支撑件，所述基板支撑件具有主体，所述主体具有用于向基板施加基板电压的基板电极以及用于向边缘环施加边缘环电压的嵌入的边缘环电极。所述设备进一步包括耦接至基板电极的基板电压控制电路以及耦接至边缘环电极的边缘环电压控制电路。基板电极、边缘环电极或上述两者耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达基板、边缘环或上述两者的离子的能量分布函数宽度。本文还描述了用于在基板处理期间控制离子的能量分布函数宽度的方法。布函数宽度的方法。布函数宽度的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制离子能量分布的设备和方法
背景领域
[0001]本公开的实施例总体涉及用于基板的等离子体处理的设备和方法，并且更具体地涉及用于在等离子体处理期间控制离子能量分布的设备和方法。

技术介绍

[0002]在基板的等离子体处理期间，离子在基板表面处理、蚀刻和沉积中起着关键作用。撞击基板表面的离子可具有由离子能量分布函数(IEDF)描述的各种能量。对IEDF的控制可能是各种基板处理方案的重要因素。然而，控制IEDF仍然是一个挑战。例如，当周期性交流电压施加到腔室的(多个)电极时，等离子体壳层可在基板上方形成。流向基板的离子被等离子体壳层电压加速，所述等离子体壳层电压与施加到电极的电压相关。同时，离子电流可为基板充电并改变基板电势，这进而影响等离子体壳层电压，使得基板表面的IEDF也受到影响，例如变宽。在这种情况下和其他情况下，控制IEDF的现有方法是基于低效的迭代循环。
[0003]需要新的和改进的方法来控制IEDF。

技术实现思路

[0004]本公开的实施例总体涉及用于基板的等离子体处理的设备和方法，并且具体地涉及用于在等离子体处理期间控制离子能量分布的设备和方法。
[0005]在一个实施例中，提供了一种控制离子能量分布函数(IEDF)的方法。所述方法包括通过启动主脉冲产生器将电压引入处理腔室的电极，所述主脉冲产生器耦接至IEDF宽度控制模块，并测量IEDF宽度控制模块的电流和IEDF宽度控制模块的电压或电压导数。所述方法进一步包括基于IEDF宽度控制模块的电流和电压或电压导数来计算处理腔室的离子电流和处理腔室的电容。所述方法进一步包括确定主脉冲产生器的直流电压的设定点、IEDF宽度控制模块的电压或电压导数的设定点、或上述两者，并将主脉冲产生器的直流电压、IEDF宽度控制模块的电压或电压导数、或上述两者调整至确定的设定点，以控制IEDF的宽度。
[0006]在另一个实施例中，提供了一种用于控制离子能量分布的设备。所述设备包括基板支撑件，所述基板支撑件具有主体，所述主体具有基板支撑部分，所述基板支撑部分具有嵌入其中的基板电极，以用于向基板施加基板电压。主体进一步包括邻近基板支撑部分设置的边缘环部分，所述边缘环部分具有嵌入其中的边缘环电极，以用于向边缘环施加边缘环电压。所述设备进一步包括耦接至基板电极的基板电压控制电路和耦接至边缘环电极的边缘环电压控制电路。基板电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达基板的离子的能量分布函数宽度，或者边缘环电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达边缘环的离子的能量分布函数宽度，或者上述各项的组合。基板电压控制电路、边缘环电压控制电路或上述两者包括耦接至电流返回路径的主脉冲产生器，电流返回
路径耦接至功率模块和处理腔室，其中功率模块包括电压源、电流源或上述各项的组合。
[0007]在另一个实施例中，提供了一种用于控制离子能量分布的设备。所述设备包括基板支撑件，所述基板支撑件具有主体，所述主体具有基板支撑部分，所述基板支撑部分具有嵌入其中的基板电极，以用于向基板施加基板电压。主体进一步包括邻近基板支撑部分设置的边缘环部分，所述边缘环部分具有嵌入其中的边缘环电极，以用于向边缘环施加边缘环电压。所述设备进一步包括耦接至基板电极的基板电压控制电路和耦接至边缘环电极的边缘环电压控制电路。基板电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达基板的离子的能量分布函数宽度，或者边缘环电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达边缘环的离子的能量分布函数宽度，或者上述各项的组合。基板电压控制电路、边缘环电压控制电路或上述两者包括耦接至功率模块的主脉冲产生器，功率模块耦接至处理腔室，功率模块包括电压源、电流源或上述各项的组合。
[0008]在另一个实施例中，提供了一种用于控制离子能量分布的设备。所述设备包括基板支撑件，所述基板支撑件具有主体，所述主体具有基板支撑部分，所述基板支撑部分具有嵌入其中的基板电极，以用于向基板施加基板电压。主体进一步包括邻近基板支撑部分设置的边缘环部分，所述边缘环部分具有嵌入其中的边缘环电极，以用于向边缘环施加边缘环电压。所述设备进一步包括耦接至基板电极的基板电压控制电路和耦接至边缘环电极的边缘环电压控制电路。基板电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达基板的离子的能量分布函数宽度，或者边缘环电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达边缘环的离子的能量分布函数宽度，或者上述各项的组合。基板电压控制电路、边缘环电压控制电路或上述两者包括耦接至功率模块的主脉冲产生器，功率模块耦接至处理腔室，其中功率模块与基板卡紧和偏压补偿模块并联，并且其中功率模块包括电压源、电流源或上述各项的组合。
附图说明
[0009]为了能够详细理解本公开的上述特征，可参考实施例获得对以上简要概述的本公开的更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了示例性实施例，并且因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可允许其他同等有效的实施例。
[0010]图1是根据本公开的至少一个实施例的示例处理腔室的示意性剖视图。
[0011]图2是根据本公开的至少一个实施例的示例处理腔室的示意性概览。
[0012]图3A是示出根据本公开的至少一个实施例的基板上的三种不同偏压电压波形的示例性图。
[0013]图3B是根据本公开的至少一个实施例的图3A所示的基板上的三种不同偏压电压波形的IEDF相对于离子能量的示例性绘图。
[0014]图4A是根据本公开的至少一个实施例的示例电路的示意性概览。
[0015]图4B是根据本公开的至少一个实施例的示例电路的示意性概览。
[0016]图4C是根据本公开的至少一个实施例的示例电路的示意性概览。
[0017]图4D是根据本公开的至少一个实施例的示例电路的示意性概览。
[0018]图5A是示出根据本公开的至少一个实施例的用于驱动基板支撑组件的电极的
IEDF宽度控制电路的示例示意性电路图。
[0019]图5B是根据本公开的至少一个实施例的图5A所示的示例示意性电路图的V2电压波形和基板电压波形的示例性绘图。
[0020]图5C是根据本公开的至少一个实施例的示例控制电路。
[0021]图5D是根据本公开的至少一个实施例的示例控制电路。
[0022]图5E示出了根据本公开的至少一个实施例的示例性锯齿形电压输出。
[0023]图6A是示出根据本公开的至少一个实施例的用于驱动基板支撑组件的电极的IEDF宽度控制电路的示例示意性电路图。
[0024]图6B是根据本公开的至少一个实施例的示例控制电路。
[0025]图6C是根据本公开的至少一个实施例的示例控制电路。
[0026]图7A是示出根据本公开的至少一个实施例的用于驱动基板支撑组件的电极的IEDF宽度控制电路的示例示意性电路图。
[0027]图8是示出根据本公开的至少一个实施例的用于驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制离子能量分布函数(IEDF)宽度的方法，包括以下步骤：通过启动主脉冲产生器向处理腔室的电极引入电压，所述主脉冲产生器耦接至IEDF宽度控制模块；测量所述IEDF宽度控制模块的电流和所述IEDF宽度控制模块的电压或电压导数；基于所述IEDF宽度控制模块的所述电流和所述电压或所述电压导数来计算所述处理腔室的离子电流和所述处理腔室的电容；确定所述主脉冲产生器的直流电压的设定点、所述IEDF宽度控制模块的电压或电压导数的设定点、或上述两者；以及将所述主脉冲产生器的所述直流电压、所述IEDF宽度控制模块的所述电压或所述电压导数、或上述两者调整至所述确定的设定点以控制所述IEDF的所述宽度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述电极是基板电极。3.如权利要求1所述的方法，其中所述电极是边缘环电极。4.如权利要求1所述的方法，其中测量所述IEDF宽度控制模块的电流和所述IEDF宽度控制模块的电压导数的步骤包括以下步骤：将所述IEDF宽度控制模块的直流电压设定为两个不同的值；以及将所述IEDF宽度控制模块的电压或电压导数设定为两个不同的值。5.一种基板支撑件，包括：基板电极，所述基板电极用于向基板施加基板电压；边缘环电极，所述边缘环电极用于向边缘环施加边缘环电压；基板电压控制电路，所述基板电压控制电路耦接至所述基板电极；以及边缘环电压控制电路，所述边缘环电压控制电路耦接至所述边缘环电极，其中：所述基板电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达所述基板的离子的能量分布函数宽度；所述边缘环电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达所述边缘环的离子的能量分布函数宽度；或者上述各项的组合，其中所述基板电压控制电路、所述边缘环电压控制电路或上述两者包括耦接至电流返回路径的主脉冲产生器，所述电流返回路径耦接至所述功率模块和处理腔室，其中所述功率模块包括电压源、电流源或上述各项的组合。6.如权利要求5所述的基板支撑件，其中仅所述基板电极耦接至所述功率模块。7.如权利要求5所述的基板支撑件，其中仅所述边缘环电极耦接至所述功率模块。8.如权利要求5所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关、可选二极管和成形直流脉冲电压源并联耦接的晶体管
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晶体管逻辑信号。9.如权利要求8所述的基板支撑件，其中所述成形直流脉冲电压源控制所述基板电压的电压波形的斜率、所述边缘环电压的电压波形的斜率或上述各项的组合。10.如权利要求5所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔琳锳，J，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：