[发明专利]使用脉冲式DC偏压时的自动ESC偏压补偿

说明书

本公开的实施例总体上涉及一种在半导体制造中使用的系统。更具体地，本公开的实施例涉及一种用于脉冲式DC偏压和箝位基板的系统。在一个实施例中，系统包括等离子体腔室，所述等离子体腔室具有ESC以用于支撑基板。电极嵌入在ESC中并电耦合至偏压与箝位电路。偏压与箝位电路至少包括整形DC脉冲电压源和箝位网络。箝位网络包括DC电压源和二极管，以及电阻器。整形DC脉冲电压源与箝位网络并联连接。当用脉冲式DC电压偏压基板时，偏压与箝位网络自动维持基本上恒定的箝位电压，所述箝位电压是跨电极与基板的压降，从而导致改良了基板的箝位。

背景技术

技术领域

本公开的实施例总体上涉及一种在半导体制造中使用的系统。更具体地，本公开的实施例涉及一种用于偏压和箝位基板的系统。

相关技术说明

离子轰击通常用作等离子体蚀刻中的化学和物理工艺以及等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺的活化能来源，以用于处理半导体基板。由等离子体壳层加速的高能离子还是高度定向的，并且可用于蚀刻高深宽比特征。常规地，可使用来自射频(RF)源的RF功率来偏压基板。RF源将RF电压供应给嵌入在静电卡盘(ESC)中的第一电极。通过陶瓷层将第一电极电容耦合至处理系统的等离子体，陶瓷层是ESC的一部分。等离子体壳层的非线性的、类似二极管的特性导致所施加的RF场的整流，使得在基板与等离子体之间出现直流(DC)压降或自偏压。此压降确定朝向基板加速的离子的平均能量。

ESC通过向嵌入在ESC中的第二电极施加固定DC电压以在ESC与基板之间建立电场来紧固设置在ESC上的基板。电场感应相反极性电荷，分别在基板和第二电极上累积。相反极化的电荷之间的静电引力将基板拉向ESC以紧固基板。然而，静电力可受到供应给ESC中的第一电极的RF偏压功率的影响，导致基板箝位不足或箝位过度。另外，随着大偏压变为数千伏，自偏压相对于固定DC电压的波动可导致电弧放电或突然去箝位和损坏基板的风险增加。对于产生脉冲的非常高的偏压功率(千伏(kV)范围)，这尤其是一个问题。

因此，需要一种用于偏压和箝位基板的改良的系统。

发明内容

本公开的实施例总体上涉及一种在半导体制造中使用的系统。更具体地，本公开的实施例涉及一种用于脉冲式DC偏压和箝位基板的系统。在一个实施例中，系统包括等离子体工艺腔室和耦接至等离子体工艺腔室的偏压与箝位电路。偏压与箝位电路包括第一整形DC脉冲电压源和并联连接至整形DC脉冲电压源的箝位网络。箝位网络包括DC电压源和二极管。

在另一实施例中，一种系统包括等离子体工艺腔室和耦接至等离子体工艺腔室的偏压与箝位电路。偏压与箝位电路被配置成向设置在等离子体工艺腔室中的基板提供脉冲式偏压电压和恒定箝位电压。

在另一实施例中，一种方法包括脉冲式DC偏压和箝位设置在静电卡盘上的基板，所述静电卡盘设置在等离子体工艺腔室中。在基本上恒定的电压下箝位基板。脉冲式DC偏压和箝位基板包括向基板提供第一电压，第一电压为脉冲式，以及向嵌入在静电卡盘中的电极提供第二电压。基本上恒定的电压为第一电压与第二电压之间的差。

附图说明

因此，为了可详细理解本公开的上述特征的方式，可参照实施例来对上文简要概述的本公开进行更具体的描述，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出示例性实施例，并且因此不应视为对其范围的限制，并且可允许其他同等有效的实施例。

图1是用于偏压和箝位基板的系统的示意性横截面图。

图2是在图1的系统中执行的工艺的偏压和箝位方案的示意性电路图。

图3A和图3B示出图2的电路的电压波形。

图4至图7是在图1的系统中执行的工艺的偏压和箝位方案的示意性电路图。

为了促进理解，已尽可能使用相同附图标记来指示附图共有的相同元件。构想到一个实施例的元件和特征可有利地并入其他实施例，而无需进一步叙述。