本发明专利技术涉及用于在等离子体处理系统中控制等离子体的方法和装置，具体公开了用于在多频率等离子体处理室中处理衬底的方法和装置。基极RF信号在高功率电平和低功率电平之间施加脉冲。在基极RF信号施加脉冲时，非基极RF发生器中的每一个响应于控制信号前摄地（proactively）在第一预定义功率电平和第二预定义功率电平之间切换。替代地或另外地，在基极RF信号施加脉冲时，非基极RF发生器中的每一个响应于控制信号前摄地在第一预定义RF频率和第二预定义RF频率之间切换。本发明专利技术公开了用于在生产时间之前为非基极RF信号确定第一和第二预定义功率电平和/或第一和第二预定义RF频率的技术。
【技术实现步骤摘要】
用于在等离子体处理系统中控制等离子体的方法和装置相关申请[0001 ] 本申请权利要求与2012年2月22日提交的名称为“FREQUENCY ENHANCEDIMPEDANCE DEPENDENT POWER CONTROL FOR MULT 1-FREQUENCY RF PULSING”、代理人案卷号为P2301P/LMRX-P222P1、申请号为61/602,040的共同受让的专利申请相关，并与2012年2 月 22 日提交的名称为 “METHODS AND APPARATUS FOR SYNCHRONIZING RF PULSES IN APLASMA PROCESSING SYSTEM”、代理人案卷号为 P2296P/LMRX-P221P1、申请号为 61/602，401的共同受让的专利申请相关，所有上述申请作为参考并入此处。
本申请涉及等离子体处理系统，尤其是涉及用于在等离子体处理系统中控制等离子体的方法和装置。
技术介绍
等离子体处理长久以来被用于处理衬底(例如，晶片或平板或其它衬底)以产生电子器件(例如，集成电路或平板显示器)。在等离子体处理中，衬底被置于等离子体处理室中，等离子体处理室采用一或多个电极来激发源气体(其可以是蚀刻剂源气体或沉积源气体)以形成用于处理衬底的等离子体。电极可由RF信号激发，该RF信号例如由RF发生器提供。在一些等离子体处理系统中，多个RF信号(其中一些可具有相同或不同的RF频率)可被提供给衬底承载电极(本文也称为下电极或卡盘)以生成等离子体，同时上电极被接地。在电容耦合等离子体处理系统中，例如，一或多个RF信号可被提供给下电极，而上电极被接地。在一些应用中，可施加多个RF信号脉冲。针对任意给定的RF信号，RF脉冲施加包括在可与RF频率不同(且通常慢于RF频率)的脉冲频率将该RF信号打开或关闭(或者在高功率电平和低功率电平之间交替，因为脉冲施加并不总是需要功率被关闭)。一般而言，以往RF脉冲施加被执行以改善某些处理结果(比如改善均匀性或减少蚀刻相关的损害)。各个RF信号的脉冲施加可以是不同步的或者是同步的。就同步脉冲施加而言，例如，如果两个信号RFl和RF2是同步的，则有针对每个信号RF2的有源脉冲的信号RFl的有源脉冲。两个RF信号的脉冲可以是同相的，或者一个RF脉冲的上升沿可落后于另一个RF脉冲的上升沿，或者一个RF脉冲的下降沿可落后于另一个RF脉冲的下降沿，或者RF脉冲可以是异相的。如果各个RF信号的脉冲施加没有被很好地控制，则会有如下风险:在一或多个RF信号从低到高(反之亦然)的转变过程中可发生导致等离子体微扰的RF功率不稳定。这是因为在一或多个RF信号的这样的转变过程中，处理室中的等离子体条件改变了。这种改变可被会试图补偿检测到的等离子体条件改变的匹配网络和/或其它RF发生器检测到。这种补偿的反应性本性(reactive nature)意味着在等离子体条件改变检测和成功补偿之间的期间，存在导致等离子体不稳定的RF功率微扰。图1示出了这种RF功率微扰的一个示例，其会导致脉冲RF信号之一的转变过程中的等离子体不稳定。在图1的示例中，2MHz RF信号以IOOHz以50%的占空比在2500W和Off之间产生脉冲。出于说明的目的，假定60MHz RF信号在连续波形(CW)模式下运行，不产生脉冲。随着2MHz RF信号从低状态102转变到高状态104，响应于所提供的功率改变，室内的等离子体条件改变。当检测到这种等离子体条件改变时，60MHz RF信号示出为补偿(通过60MHz RF电源或匹配网络中的补偿电路)检测到的等离子体条件改变。然而，这是反应性响应且依赖于首先检测2MHz脉冲RF信号(如前所述，其以IOOHz的脉冲频率施加脉冲)从低到高的转变所引起的等离子体条件改变。延迟以及随后的响应导致由参考数字106示出的RF功率电平微扰，参考数字106示出了在从低到高的2MHz转变之后60MHz RF信号的功率电平中的短暂下降。在从高(110)到低(112)的2MHz RF转变之后，因60MHz RF信号的延迟响应而来的60MHz RF信号中的RF功率电平微扰的另一例子由参考数字108示出。其它RF功率微扰在图1中由例如参考数字114和116示出。由图1可知，这些RF功率微扰可在正方向上或者在负方向上且可具有不同的强度。这样的微扰导致不稳定的和/或难于控制的等离子体事件，影响处理结果和/或器件良率。此外，在高密度、高性能器件的制造中，现代等离子体处理强加了严格的处理结果要求。用传统的恒定波形RF信号或者用传统的RF脉冲施加方法，不能到达一些工艺窗或者这些工艺窗非常窄。各个RF信号的脉冲施加的操纵和进一步控制以改善等离子体稳定性和/或以提供额外的工艺控制钮在本专利技术的实施方式的多个目的之中。
技术实现思路
在一实施方式中，本专利技术涉及一种用于在具有至少一个电极的等离子体处理室中处理衬底的方法。所述等离子体处理室具有被耦合来为所述电极提供多个RF信号的多个RF电源。该方法包括使基极RF脉冲信号在第一脉冲频率在高功率电平和低功率电平之间施加脉冲，所述基极RF脉冲信号代表所述多个RF信号中具有所述多个RF信号的脉冲频率中的最低脉冲频率的第一 RF信号，所述第一脉冲频率不同于所述基极RF脉冲信号的RF频率。该方法还包括将控制信号至少发送给所述多个RF电源的子集，其中在处理所述衬底时，所述控制信号以不需要对由于所述基极脉冲信号的所述施加脉冲而来的一或多个室参数的改变进行感测的方式前摄地产生。该方法包括响应于所述控制信号，在第一预定义RF电源特定功率电平和不同于所述第一预定义RF电源特定功率电平的第二预定义RF电源特定功率电平之间，使多个所述RF电源的所述子集中的每一个施加脉冲。下面在本专利技术的【具体实施方式】部分中，且结合附图，会对本专利技术的这些及其它特征进行更详细的描述。【附图说明】在附图中，以实施例的方式而非以限制的方式对本专利技术进行说明，且其中类似的参考数字指代类似的元件，其中:图1示出了这样的RF功率微扰的示例，其可在脉冲RF信号之一的转变过程中导致等离子体不稳定。图2示出了根据本专利技术的实施方式的具有等离子体处理室且被配置用于各个RF信号脉冲施加状态的功率电平控制的简化的电容耦合等离子体处理系统。图3示出了两个RF信号的相对于时间的输出功率以说明在各个RF信号之间前摄地(proactively)同步脉冲施加的效果的图形。图4示出了根据本专利技术的一实施方式的情形，其中60MHz RF信号具有其适配于2MHz RF信号的脉冲施加状态的功率电平。图5示出了根据本专利技术的另一实施方式的情况，其中60MHz RF信号具有其适配于2MHz RF信号的脉冲施加状态的功率电平。图6示出了根据本专利技术的另一实施方式的情况，其中27MHz RF信号和60MHz RF信号具有其适配于2MHz RF信号的脉冲施加状态的功率电平。图7示出了说明如下事实的概念图的样张:在某些条件下，非基极RF发生器不能在所需功率设定点输出RF功率。图8示出了根据本专利技术的实施方式的用于学习当基极RF发生器施加脉冲时用于非基极RF发生器的最佳调谐的RF频率的方法。图9示出了根据本专利技术的实施方式的用于当等离子体室本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在具有至少一个电极的等离子体处理室中处理衬底的方法，所述等离子体处理室具有被耦合来为所述电极提供多个RF信号的多个RF电源，所述方法包括：使基极RF脉冲信号以第一脉冲频率在高功率电平和低功率电平之间施加脉冲，所述基极RF脉冲信号代表所述多个RF信号中具有所述多个RF信号的脉冲频率中的最低脉冲频率的第一RF信号，所述第一脉冲频率不同于所述基极RF脉冲信号的RF频率；将控制信号至少发送给所述多个RF电源的子集，其中在处理所述衬底时，所述控制信号以不需要对由于所述基极脉冲信号的所述施加脉冲而来的一或多个室参数的改变进行感测的方式前摄地产生；以及响应于所述控制信号，在第一预定义RF电源特定功率电平和不同于所述第一预定义RF电源特定功率电平的第二预定义RF电源特定功率电平之间，使多个所述RF电源的所述子集中的每一个施加脉冲。
【技术特征摘要】
2012.06.22 US 13/531,4911.一种用于在具有至少一个电极的等离子体处理室中处理衬底的方法，所述等离子体处理室具有被耦合来为所述电极提供多个RF信号的多个RF电源，所述方法包括: 使基极RF脉冲信号以第一脉冲频率在高功率电平和低功率电平之间施加脉冲，所述基极RF脉冲信号代表所述多个RF信号中具有所述多个RF信号的脉冲频率中的最低脉冲频率的第一 RF信号，所述第一脉冲频率不同于所述基极RF脉冲信号的RF频率； 将控制信号至少发送给所述多个RF电源的子集，其中在处理所述衬底时，所述控制信号以不需要对由于所述基极脉冲信号的所述施加脉冲而来的一或多个室参数的改变进行感测的方式前摄地产生；以及 响应于所述控制信号，在第一预定义RF电源特定功率电平和不同于所述第一预定义RF电源特定功率电平的第二预定义RF电源特定功率电平之间，使多个所述RF电源的所述子集中的每一个施加脉冲。2.如权利要求1所述的方法，其中所述控制信号从所述多个RF电源之一发射。3.如权利要求1所述的方法，其中所述控制信号从所述多个RF电源的外部的主控制电路发射。4.如权利要求1所述的方法，其中所述多个RF电源的所述子集不包括使所述基极RF脉冲信号施加脉冲的RF电源。5.如权利要求1所述的方法，其中多个RF电源的所述子集中的RF电源产生具有不同RF频率的RF信号。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一预定义RF电源特定功率电平在所述基极RF脉冲信号的所述高功率电平期间产生。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第二预定义RF电源特定功率电平在所述基极RF脉冲信号的所述低功率电平期间产生。8.如权利要求1所述的方法，其中所述RF脉冲信号的所述低功率电平代表零功率。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第二预定义RF电源特定功率电平代表零功率。10.如权利要求1所述的方法，其中所述RF脉冲信号的所述低功率电平代表非零功率。11.如权利要求1所述的方法，其中所述第二预定义RF电源特定功率电平代表非零功率。12.一种用于在具有至少一个电极的等...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·C·小瓦尔考，布拉德福德·J·林达克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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