[发明专利]控制开关模式离子能量分布系统的方法

说明书

本发明涉及控制开关模式离子能量分布系统的方法。具体地，公开了用于调节等离子体室内的离子能量并且将衬底夹紧到衬底支撑部的系统、方法和设备。示范性方法包括：在等离子体室内放置衬底；在所述等离子体室内形成等离子体；对所述衬底可控地开关电能，以便向所述衬底施加周期电压函数；以及在所述周期电压函数的多个周期期间，响应于所述衬底的表面的定义的离子能量分布来调制所述周期电压函数，以便在时间平均的基础上实现所述定义的离子能量分布。

本申请为分案申请，其原申请是于2015年4月27日(国际申请日为2013年8月26日)向中国专利局提交的专利申请，申请号为201380056068.5，发明名称为“控制开关模式离子能量分布系统的方法”。

相关案件和优先权

此申请是2011年7月28日提交的美国专利申请号No.13/193,299的部分继续申请和2010年8月29日提交的非临时美国专利申请号No.12/870,837的部分继续申请。申请号No.13/193,299和No.12/870,837的细节以其全文引用方式并入本申请中用于所有适合的目的。

技术领域

本公开内容大体上涉及等离子体处理。具体而言，本发明涉及等离子体辅助蚀刻、沉积、和/或其它等离子体辅助工艺的方法和装置，但不限于此。

背景技术

很多类型的半导体器件是利用基于等离子体的蚀刻技术制造的。如果导体被蚀刻，则可以将相对于地的负电压施加到导电衬底，以便在衬底导体的表面两端创建基本上一致的负电压，其将带正电的离子吸引向导体，并且结果，碰撞导体的正离子基本上具有相同的能量。

然而，如果衬底是电介质，则不变化的电压对在衬底的表面两端的电压不起作用。但是AC电压(例如，高频)可以施加到导电板(卡盘)，以使得AC区域在衬底的表面感应出电压。在AC周期的正半周期期间，衬底吸引相对于正离子的质量为轻的电子；从而在正半周期内很多电子会被吸引到衬底的表面。结果，衬底的表面将会带负电，这使得离子将吸引到带负电的表面。并且当离子撞击衬底的表面时，撞击将材料从衬底的表面逐出，完成了蚀刻。

在许多情况下，期望有窄离子能量分布，但是将正弦波施加到衬底会感应出宽的离子能量分布，这限制了等离子体处理执行期望的蚀刻轮廓的能力。已知的实现窄离子能量分布技术很昂贵、效率低、难以控制并且可能不利地影响等离子体密度。结果，这些已知的技术没用被商业化所采用。相应地，需要一种系统和方法来解决目前技术的不足并且提供其它新颖和创造性的特征。

发明内容

以下概括了附图中所示出的本公开内容的示范性实施例。在具体实施方式部分中将更全面地描述这些和其它实施例。然而，应当理解，不存在将本发明限制于发明内容部分或具体实施方式部分中所描述的形式的意图。本领域技术人员可以认识到，有许多会落入如权利要求中所表达的本发明的精神和范围内的修改、等同和替代结构。

根据一个实施例，本发明可以表征为一种用于建立一个或多个等离子体鞘层电压的方法。所述方法可以包括向等离子体室的衬底支撑部提供经修改的周期电压函数。所述衬底支撑部可以耦合到被配置为用于在等离子体中进行处理的衬底。同样，所述经修改的周期电压函数可以包括由离子电流补偿Ic修改的周期电压函数。所述经修改的周期电压函数可以包括脉冲和所述脉冲之间的部分。同样，所述脉冲可以是所述周期电压函数的函数，并且所述脉冲之间的部分的斜率可以是所述离子电流补偿Ic的函数。所述方法还可以包括存取至少表示所述衬底支撑部的电容的有效电容值C₁。所述方法最终可以识别将产生到达所述衬底的表面的离子的所定义的离子能量分布函数的所述离子电流补偿Ic的值，其中，所述识别是所述有效电容C₁和所述脉冲之间的所述部分的斜率dV₀/dt的函数。