[发明专利]用于先进等离子体离子能量处理系统的晶圆吸附系统

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及等离子体处理。具体地但非限制性地，本发明涉及用于等离子体辅助的蚀刻和/或沉积方法和装置。

背景技术

许多类型的半导体器件都是使用基于等离子体的蚀刻技术来制造的。如果蚀刻的是导体，就可以将相对于地的负电压施加到导电基板，以便创建横跨基板导体的表面的基本上均匀的负电压，这将带正电荷的离子吸引向导体，结果，撞击导体的正离子具有基本上相同的能量。

但如果基板是电介质，对于横跨基板表面而设置电压，不变的电压是低效的。但AC电压(例如，高频)可以施加到导电板(或夹盘)，以使得AC场在基板表面上产生电压。在AC周期的正半周期过程中，基板吸引电子，其相对于正离子的质量较轻；这样在正周期部分过程中会将许多电子吸引到基板的表面。结果，基板表面会带负电荷，这导致离子被吸引向带负电荷的表面。当离子撞击基板表面时，撞击从基板表面移去了物质-实现了蚀刻。

在许多情况下，希望具有窄的离子能量分布，但向基板施加正弦曲线波形引起了宽的离子能量分布，这限制了用以实现期望的蚀刻剖面图的等离子体处理的能力。用以实现窄离子能量分布的公知技术是昂贵的、效率低、难以控制的，并且会不利地影响等离子体密度。结果，这些公知技术在商业上都没有被采用。因此，需要系统和方法来解决现有技术的不足并提供其他新的且创新特征。

发明内容

将附图中所示的本公开内容的例示实施例概述如下。在具体实施方式部分中会更充分地说明这些及其他实施例。然而，应当理解，并非旨在将本发明局限于发明内容中或具体实施方式中所述的形式。本领域技术人员应当理解，存在落入如权利要求中所表述的本发明的精神和范围内的许多变型、等同和可替换的结构。

根据一个实施例，本发明的特征在于一种用于基于等离子体的处理的系统，包括：等离子体处理腔室，所述等离子体处理腔室被配置为包含等离子体；静电吸盘，所述静电吸盘位于所述等离子体处理腔室内并耦合到基板，离子能量控制部，所述离子能量控制部响应于至少一个离子能量分布设定而提供至少一个离子能量控制信号，所述离子能量分布设定表示在所述基板的表面的离子能量分布的期望的分布；开关模式电源，所述开关模式电源耦合到所述静电吸盘和所述离子能量控制部，所述开关模式电源包括一个或多个开关部件，所述开关部件被配置为响应于所述离子能量控制信号而向所述静电吸盘提供周期电压函数，其中，所述周期电压函数具有AC波形和DC偏移，所述AC波形与在所述基板的所述表面的所述等离子体的所述期望的离子能量分布成比例，所述DC偏移与吸附电位成比例，所述吸附电位保持所述基板与所述静电吸盘之间的耦合；以及离子电流补偿部件，所述离子电流补偿部件耦合到所述静电吸盘，所述离子电流补偿部件包括有电流源以将离子补偿电流Ic提供给所述静电吸盘，所述电流源包括：可控负DC电压源；电感器，耦合在所述负DC电压源和所述静电吸盘之间，其中所述负DC电压源将所述补偿电流Ic提供给所述静电吸盘；以及电流控制器，被配置成监控所述周期电压函数且控制所述负DC电压源直至Ic等于离子电流I_I，其中其中V₀是所述周期电压函数的电压且C₁是包括所述静电吸盘的所述等离子体处理腔室中的部件的固有电容。

根据另一个实施例，本发明提供了一种用于基于等离子体的处理的装置，包括：控制器，所述控制器被配置为提供一个或多个驱动-控制信号；开关模式电源，所述开关模式电源响应于所述一个或多个驱动-控制信号而向等离子体处理腔室的静电吸盘提供周期电压函数，其中，所述周期电压函数具有AC波形，所述AC波形与耦合到所述静电吸盘的基板的表面处的等离子体的离子能量密度成比例，其中，所述AC波形由所述开关模式电源的AC电源产生，并且其中，所述开关模式电源被配置为与DC电源串联连接，所述DC电源用于将DC偏移提供给所述AC波形；以及离子电流补偿部件，连接至所述开关模式电源的输出，所述离子电流补偿部件包括有电流源以将离子补偿电流Ic提供给所述输出，所述电流源包括：可控负DC电压源；电感器，耦合在所述负DC电压源和所述开关模式电源的所述输出之间，其中所述负DC电压源将所述补偿电流Ic提供给所述静电吸盘；以及电流控制器，被配置成监控所述周期电压函数且控制所述负DC电压源直至Ic等于离子电流I_I，其中其中V₀是所述周期电压函数的电压且C₁是包括所述静电吸盘的所述等离子体处理腔室中的部件的固有电容