[发明专利]控制等离子体加工的系统和方法

说明书

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。

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

根据本发明的实施例，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。

根据本发明的另一个实施例，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。

根据本发明的仍另一个实施例，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发明和其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：

图1展示了根据本发明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展示了根据本发明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展示了根据本发明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展示了根据本发明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展示了根据本发明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；