等離子體處理室中的同步且縮短的主從式射頻脈沖的制作方法
【專利摘要】用于處理襯底的等離子體處理裝置和技術(shù)，其包括對(duì)第一RF信號(hào)和延時(shí)且縮短的第二RF信號(hào)的同步RF脈沖的使用。第一RF信號(hào)可以是主等離子體產(chǎn)生RF信號(hào)而第二RF信號(hào)可以是RF偏置信號(hào)，反之亦然。作為選擇地或另外地，第一RF信號(hào)可以是高頻RF信號(hào)而第二RF信號(hào)可以是低頻RF信號(hào)。第一RF信號(hào)或者第二RF信號(hào)可作為主信號(hào)，同時(shí)另一個(gè)作為從信號(hào)。作為選擇地，可采用外部電路作為主器件來(lái)控制第一RF信號(hào)和第二RF信號(hào)二者。跟蹤和保持技術(shù)和電路被提供來(lái)確保用于工藝控制和其它目的的精確測(cè)量。
【專利說(shuō)明】等離子體處理室中的同步且縮短的主從式射頻脈沖
【背景技術(shù)】
[0001]用等離子體處理襯底(例如，晶片或玻璃面板)以生產(chǎn)電子產(chǎn)品(例如，集成電路或平板顯示器)已有很長(zhǎng)時(shí)間。在襯底的處理中，可用等離子體蝕刻或沉積材料。一般來(lái)說(shuō)，等離子體處理涉及將襯底置于合適的工件保持器上，比如卡盤(pán)。RF (射頻)能量源可被用于點(diǎn)燃等離子體處理室內(nèi)的工藝源氣體，形成用于處理襯底的等離子體。在電感耦合等離子體處理室的情況下，該RF等離子體產(chǎn)生能量源通常通過(guò)由RF電源將RF能量供應(yīng)給電感線圈而實(shí)現(xiàn)。在下面的討論中，使用晶片和電感耦合等離子體處理室作為示例。但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不受限于這些具體實(shí)施例。
[0002]當(dāng)RF能量源接通時(shí),等離子體可被產(chǎn)生并維持,這會(huì)涉及帶電粒種(species)和自由基中性粒種的產(chǎn)生。在處理過(guò)程中，來(lái)自等離子體的帶電粒種趨于將電荷給至襯底表面的特征上。在一些情況下，晶片上的這種電荷會(huì)導(dǎo)致特征的希望形貌的不希望的改變且甚至?xí)?dǎo)致器件損壞。例如，帶電粒種可被吸引到晶片表面上的特征的帶電側(cè)壁或者與帶電側(cè)壁相斥，導(dǎo)致蝕刻之后的底切特征(undercut feature)形成。晶片上的電荷還可導(dǎo)致晶片的特征和層之間的電應(yīng)力。此外，高能的帶電物質(zhì)和中性物質(zhì)撞擊帶電晶片可對(duì)形成于晶片的上層中的特征造成結(jié)構(gòu)性的損害(比如孔隙或變位)。
[0003]當(dāng)給電感線圈的RF能量被截止時(shí)，等離子體進(jìn)入余輝期，在該期間內(nèi)，根據(jù)所采用的化學(xué)品，可使晶片繼續(xù)被處理(例如，被蝕刻和/或被沉積)，雖然使用改性機(jī)制。在余輝期發(fā)生的蝕刻和/或沉積活動(dòng)已成功地被用在許多工藝中以例如削弱帶電粒種撞擊晶片的潛在的破壞性影響。
[0004]一旦所述粒種(帶電粒種和反應(yīng)性中性粒種二者)被消耗或排出，只剩下不通電處理的氣體。在沒(méi)有等離子體增強(qiáng)粒種的情況下，處理往往停止或只在最低程度內(nèi)繼續(xù)。據(jù)此，在余輝狀態(tài)下的有用處理的持續(xù)時(shí)間往往是有限的。
[0005]由于余輝處理的有益效果，所以已將脈沖用于交替地啟用和關(guān)閉等離子體。一般來(lái)說(shuō)，脈沖可由源RF電源(即，主要用于等離子體的點(diǎn)燃和維持的RF電源)或者用于偏置卡盤(pán)(在卡盤(pán)上放置晶片)的偏置RF電源完成。
[0006]為了澄清術(shù)語(yǔ)，在電感室中，將RF能量供應(yīng)給電感線圈的RF能量源往往是主等離子體點(diǎn)燃和維持電源。該電源在本文中是指用于電感耦合室的源RF電源。另一方面，將RF功率提供給卡盤(pán)以主要控制鞘電壓和離子能量的RF能量源在本文中是指偏置RF電源。
[0007]在采用多個(gè)RF頻率的電容耦合室中，提供高頻RF信號(hào)的RF能量源往往是主等離子體點(diǎn)燃和維持電源。該電源在本文中是指用于電容耦合室的源RF電源。另一方面，將低頻RF信號(hào)提供給卡盤(pán)以控制偏置能量的RF能量源在本文中是指偏置RF電源。
[0008]如果對(duì)等離子體施加脈沖，可以使只有源RF電源或只有偏置RF電源或二者都產(chǎn)生脈沖。如果使兩個(gè)RF電源產(chǎn)生脈沖，則源RF電源和偏置RF電源二者的脈沖產(chǎn)生可被異步或同步執(zhí)行(且如果同步執(zhí)行，可同相或異相執(zhí)行)。在現(xiàn)有技術(shù)中，往往使源RF電源和偏置RF電源同步且同相地產(chǎn)生脈沖。如果針對(duì)第二信號(hào)的每個(gè)脈沖有第一信號(hào)的脈沖(反之亦然)，則本文所使用的術(shù)語(yǔ)“兩個(gè)RF信號(hào)”被認(rèn)為是同步的。另一方面，如果兩個(gè)RF信號(hào)的脈沖具有相同的上升沿和下降沿，則該兩個(gè)RF信號(hào)被認(rèn)為是同相的。
[0009]圖1示出了兩個(gè)同步且同相的RF信號(hào)102和104。RF信號(hào)102代表由源RF電源提供的用于等離子體點(diǎn)燃和維持的源RF信號(hào)，而RF信號(hào)104代表由偏置RF電源提供的用于控制處理過(guò)程中存在于等離子體和晶片之間的鞘以便控制撞擊晶片的粒子的能量的偏置RF信號(hào)。當(dāng)源RF信號(hào)102被接通(由附圖標(biāo)記106示出)，在等離子體點(diǎn)燃之前存在延時(shí)Td。在圖1中由附圖標(biāo)記108表不等尚子體的點(diǎn)燃。
[0010]如果偏置RF信號(hào)在當(dāng)室中不存在或幾乎不存在等離子體的期間Td中是接通的，則卡盤(pán)可被偏置RF信號(hào)脈沖的導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)度地偏置。高偏置狀態(tài)的特征為在室中沒(méi)有高密度等離子體的情況下存在于卡盤(pán)上的高偏壓，高偏置狀態(tài)可引起粒子和/或粒種以高速率撞擊卡盤(pán)和/或晶片，導(dǎo)致轟擊損傷。在圖1中由附圖標(biāo)記Thbi示出該高偏置狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。
[0011]圖2示出了偏置RF信號(hào)脈沖相對(duì)于源RF信號(hào)脈沖時(shí)移的情形，試圖避免前述的高偏置狀況。在圖2的示例中，在沿206上接通源RF信號(hào)202之后，等離子體在延時(shí)Td之后點(diǎn)燃。如前，源RF信號(hào)202在一定時(shí)間(由附圖標(biāo)記210表示)之后截止。在源RF信號(hào)在沿210處被截止之后,室中的等離子體除殘留的余輝種(afterglow species)之外被熄滅，余輝種隨著室繼續(xù)被排氣泵排空而衰減，如附圖標(biāo)記212所示。
[0012]在圖2中，偏置RF信號(hào)脈沖被延遲時(shí)間Td以確保偏置RF信號(hào)脈沖只有在高密度等離子體被點(diǎn)燃之后才被接通從而避免前述的高偏置狀態(tài)。但是，由于偏置RF信號(hào)脈沖被保持相同的持續(xù)時(shí)間(例如，偏置RF信號(hào)脈沖相移以顧及點(diǎn)燃延時(shí)但其脈沖具有與源RF信號(hào)脈沖相同的持續(xù)時(shí)間)，所以相同的高偏置狀況可存在于源RF電源被截止之后。這是因?yàn)楫?dāng)在室中不再有源產(chǎn)生高密度等離子體時(shí)，偏置RF信號(hào)脈沖在卡盤(pán)上的存在可導(dǎo)致前述高偏置狀況(在圖2中由附圖標(biāo)記Thb2示出)。所述的這種高偏置狀況可能由于過(guò)度轟擊而潛在地?fù)p傷晶片和/或卡盤(pán)。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]在實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及用于在等離子體處理室中在襯底處理期間執(zhí)行在第一RF信號(hào)和第二 RF信號(hào)之間的同步的射頻(RF)脈沖的方法。該方法包括使第一 RF信號(hào)從低到高渡越，且然后，等待經(jīng)過(guò)第一 RF信號(hào)從低到高的渡越之后的延時(shí)。該方法還包括使第二 RF信號(hào)從低到高渡越，且然后，第二 RF信號(hào)從高到低渡越，其中所述第二 RF信號(hào)在等離子體演變到余輝階段之前從高到低渡越。該方法還包括此后第一 RF信號(hào)從高到低渡越。
[0014]上述概要僅涉及本文所公開(kāi)的發(fā)明的許多實(shí)施方式中的一種且并沒(méi)有意圖限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍在本文的權(quán)利要求中闡述。下面，在本發(fā)明的詳細(xì)描述中并結(jié)合附圖，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些特征以及其它特征。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]在附圖中，本發(fā)明以示例的方式進(jìn)行說(shuō)明，而非以限制的方式進(jìn)行說(shuō)明，其中類似的參考數(shù)字指代類似的元素，且其中:
[0016]圖1示出了兩個(gè)同步且同相的RF信號(hào)以方便討論。
[0017]圖2示出了偏置RF信號(hào)脈沖相對(duì)于源RF信號(hào)脈沖時(shí)移的情形，試圖避免前述的高偏置狀況。
[0018]圖3根據(jù)本發(fā)明的一或多種實(shí)施方式示出了被同步的偏置RF信號(hào)脈沖相對(duì)于源RF信號(hào)脈沖既延時(shí)又縮短以有利地消除前述的高偏置狀況的情形。
[0019]圖4根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出了等離子體處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的概念框圖，其中采用跟蹤和保持技術(shù)來(lái)測(cè)量與同步且縮短的脈沖有關(guān)的參數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在將參考本發(fā)明的附圖中所示的一些實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，許多具體細(xì)節(jié)被闡述以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，明顯的是，本發(fā)明可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下被實(shí)施。另一方面，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)不會(huì)被詳細(xì)描述以免不必要地模糊本發(fā)明。
[0021]下文描述各種實(shí)施方式，包括方法和技術(shù)。應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明也可涵蓋包括存儲(chǔ)了用于執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的制造物件。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括例如用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀代碼的半導(dǎo)體的、磁的、光磁的、光學(xué)的或其它形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。進(jìn)一步地，本發(fā)明還可涵蓋用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式的裝置。這樣的裝置可包括專用和/或可編程電路以執(zhí)行與本發(fā)明的實(shí)施方式有關(guān)的任務(wù)。這樣的裝置的示例包括通用計(jì)算機(jī)和/或被適當(dāng)編程的專用計(jì)算設(shè)備且可包括適用于與本發(fā)明的實(shí)施方式有關(guān)的各種任務(wù)的計(jì)算機(jī)/計(jì)算設(shè)備和專用/可編程電路的組合。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一或多種實(shí)施方式，偏置RF信號(hào)脈沖既延時(shí)又縮短以便確保偏置RF信號(hào)脈沖只在等離子體被源RF信號(hào)有源產(chǎn)生時(shí)才存在。為了防止偏置RF信號(hào)在等離子體的點(diǎn)燃之前接通，偏置RF信號(hào)經(jīng)過(guò)至少時(shí)間段Td才產(chǎn)生脈沖以確保偏置RF信號(hào)只在室中有高密度等離子體之后才被接通。同樣地，為了防止不希望有的高偏置狀況，偏置RF信號(hào)在等離子體演變到余輝階段之前被截止。因此，偏置RF信號(hào)在等離子體點(diǎn)燃之后、該等離子體演變到余輝階段之前的任何時(shí)間可以是接通的。
[0023]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可采用跟蹤和保持技術(shù)來(lái)確定與同步且縮短脈沖有關(guān)的參數(shù)，從而提高精確度并為例如工藝控制和檢修提供更的信息。
[0024]參考附圖和接下來(lái)的討論可更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方式的特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0025]參考圖3，其示出了在時(shí)間點(diǎn)T1被接通的源RF信號(hào)302。在延時(shí)Td之后，等離子體被點(diǎn)燃且等離子體充分啟用(附圖標(biāo)記306)。源RF信號(hào)接通一定時(shí)間后在時(shí)間點(diǎn)Irff截止，如圖所示。應(yīng)當(dāng)注意，為方便參考，等離子體被稱為“啟用”或“點(diǎn)燃”。在一些情況下，可能的是使等離子體在低脈沖周期不熄滅而高脈沖被配置為提供額外的RF能量給等離子體。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被理解為也包含這些情形。
[0026]另外，作為術(shù)語(yǔ)澄清，源RF信號(hào)應(yīng)當(dāng)被理解為主要的等離子體產(chǎn)生或等離子體點(diǎn)燃RF信號(hào)而偏置RF信號(hào)應(yīng)當(dāng)被理解為主要的用于提供偏置的信號(hào)?！爸鳌被颉爸饕摹笔侵竷蓚€(gè)RF信號(hào)之間的相對(duì)作用。因此，在圖3的實(shí)施例中，源RF信號(hào)影響等離子體點(diǎn)燃/維持的程度比偏置RF信號(hào)更大(因此，源RF信號(hào)被視為“主要的”等離子體點(diǎn)燃/維持RF信號(hào))。偏置RF信號(hào)影響偏置的程度比源RF信號(hào)更大(因此，源RF信號(hào)被視為“主要的”偏置RF信號(hào))。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被理解為也包含這些情形。
[0027]一旦源RF信號(hào)302截止，室中的等離子體不再有源產(chǎn)生，且所產(chǎn)生的粒種在余輝期期間衰減，如附圖標(biāo)記312所示。
[0028]為了確保偏置RF信號(hào)只在等離子體被點(diǎn)燃之后才接通，本發(fā)明的實(shí)施方式將偏置RF信號(hào)脈沖304延遲至少時(shí)間段Td從而確保偏置RF信號(hào)只在等離子體已被點(diǎn)燃且室中存在高密度等離子體之后才接通(由上升沿316示出)。
[0029]在脈沖的后端(back end)，偏置RF信號(hào)脈沖在等離子體進(jìn)入其余輝階段之前在沿314處截止。在一或多種實(shí)施方式中，可能的是，在等離子體演變到余輝階段之后保持偏置RF信號(hào)接通一小段時(shí)間。但是，如果偏置RF信號(hào)在等離子體進(jìn)入余輝階段之后保持接通達(dá)到任何有意義的時(shí)間量，則會(huì)有在卡盤(pán)上存在偏置RF信號(hào)脈沖而室中不再存在高密度等離子體從而導(dǎo)致前述不希望有的高偏置狀況的風(fēng)險(xiǎn)。
[0030]優(yōu)選地，偏置RF信號(hào)可在等離子體被點(diǎn)燃(T1加Td)之后的任何時(shí)間被接通且在等離子體演變到余輝階段之前結(jié)束(與源RF信號(hào)在沿310處截止相一致)。
[0031]偏置RF信號(hào)的持續(xù)時(shí)間根據(jù)配方要求可在時(shí)間點(diǎn)T1加Td和Irff之間變化。
[0032]在一或多種實(shí)施方式中，沿314 (代表偏置RF信號(hào)截止)不遲于源RF信號(hào)脈沖截止(時(shí)間點(diǎn)Irff)的時(shí)間出現(xiàn)。但是，如果配方需要，更早地截止偏置RF信號(hào)完全是可以的。此外，可行的是在等離子體被點(diǎn)燃之后的任何時(shí)間使偏置RF信號(hào)截止。如果源RF信號(hào)的過(guò)多接通脈沖(on pulse)被用于點(diǎn)燃階段而幾乎沒(méi)有剩下用于等離子體啟用階段的接通脈沖的時(shí)間，則等離子體啟用時(shí)間(引申而來(lái)，還有偏置脈沖的持續(xù)時(shí)間)會(huì)太短以致不能起作用。
[0033]在一或多種實(shí)施方式中，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)源RF信號(hào)在約I千赫茲(KHz)和約20KHz之間的范圍內(nèi)產(chǎn)生脈沖、接通脈沖持續(xù)至少約10微秒的最小值且源RF信號(hào)截止時(shí)間持續(xù)至少約10微秒的最小值時(shí)獲得有益的工藝結(jié)果。如果接通時(shí)間太短，則在每個(gè)脈沖中會(huì)沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)點(diǎn)燃等離子體。如果脈沖頻率太慢，則等離子體關(guān)閉的期間會(huì)過(guò)長(zhǎng)，從而影響生產(chǎn)能力。
[0034]在一或多種實(shí)施方式中，占空比可在約10%和約50%之間。在一或多種實(shí)施方式中，占空比可在約10%和約90%之間。如果占空比太高，則等離子體余輝期會(huì)不足。如果占空比太低，則點(diǎn)燃等離子體(如果還有可能點(diǎn)燃的話)會(huì)是困難的。脈沖頻率和占空比代表兩種控制鈕，可以與源RF信號(hào)和偏置RF信號(hào)的延時(shí)以及接通時(shí)間和截止時(shí)間一起用于控制脈沖。
[0035]圖4根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式示出了等離子體處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的概念框圖，其中采用跟蹤和保持技術(shù)來(lái)測(cè)量與同步且縮短的脈沖有關(guān)的參數(shù)。如本文稍后將討論的，用于測(cè)量本發(fā)明的實(shí)施方式的同步且縮短脈沖的參數(shù)的跟蹤和保持技術(shù)的使用大大提高了精確度，從而為例如工藝控制和檢修提供更完善的信息。
[0036]參考圖4，其示出了等離子體處理系統(tǒng)402，包括電感TCP (變壓器耦合等離子體)線圈406?？ūP(pán)404被用于支撐晶片(未圖示)且由偏置發(fā)生器408供電，發(fā)生器408經(jīng)由偏置匹配器410提供偏置RF信號(hào)。在圖4的實(shí)施例中，偏置發(fā)生器408實(shí)現(xiàn)前述的偏置RF電源。
[0037]TCP線圈406表示用于點(diǎn)燃室內(nèi)的等 離子體以處理晶片的電感源。RF功率從TCP發(fā)生器412產(chǎn)生并經(jīng)由TCP匹配器414供應(yīng)給線圈406。在圖4的實(shí)施例中，TCP發(fā)生器412代表前述的源RF電源。到這里為止，所描述的部件都是許多電感耦合等離子體處理系統(tǒng)的常規(guī)和典型部件。
[0038]主機(jī)控制系統(tǒng)420產(chǎn)生TCP控制信號(hào)，其包括TCP發(fā)生器的至少頻率和占空比信息。該TCP控制信號(hào)經(jīng)由雙向鏈路422傳送給TCP發(fā)生器412。TCP發(fā)生器412作為圖4的實(shí)施例中的同步主器件并產(chǎn)生T_SYNC_0UT信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由鏈路424傳送給偏置發(fā)生器408的B_SYNC_IN端口。偏置發(fā)生器408作為同步從器件且響應(yīng)于由主器件TCP發(fā)生器412產(chǎn)生的T_SYNC_0UT信號(hào)產(chǎn)生其脈沖，利用經(jīng)由鏈路452從主機(jī)控制系統(tǒng)420傳送到偏置發(fā)生器408的延時(shí)值來(lái)解決(account for)前述的等離子體點(diǎn)燃延時(shí)。
[0039]在替代實(shí)施方式中，偏置發(fā)生器可作為主器件來(lái)控制從器件TCP發(fā)生器。在另一實(shí)施方式中，可以考慮采用另一外部電路作為主器件來(lái)產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的同步信號(hào)以控制從器件TCP發(fā)生器和從器件偏置發(fā)生器二者。
[0040]偏置發(fā)生器408輸出其自身的B_SYNC_0UT信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)由鏈路432傳送給偏置T/Η (跟蹤和保持)電路430。B_SYNC_0UT信號(hào)被用于觸發(fā)偏置T/Η電路430。以類似的方式，由TCP發(fā)生器412產(chǎn)生的T_SYNC_0UT信號(hào)(經(jīng)由鏈路424)傳送給TCP T/Η電路426的輸入端口從而被用于觸發(fā)TCP T/Η電路426。
[0041]在使用中，主機(jī)控制系統(tǒng)420經(jīng)由鏈路440將TCP延時(shí)控制信號(hào)(其指明從TCP脈沖的起點(diǎn)開(kāi)始的延遲時(shí)間)發(fā)送給TCP T/Η電路426。該TCP延時(shí)控制信息確定了應(yīng)當(dāng)對(duì)TCP信號(hào)采樣的相 對(duì)于TCP有源脈沖的起點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)。同樣地，主機(jī)控制系統(tǒng)420經(jīng)由鏈路442將偏置延時(shí)控制信號(hào)(其指明從偏置脈沖的起點(diǎn)開(kāi)始的延遲時(shí)間)發(fā)送給偏置T/Η電路430。該偏置延時(shí)控制信息確定了應(yīng)當(dāng)對(duì)偏置信號(hào)采樣的相對(duì)于偏置有源脈沖的起點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)。
[0042]另外，TCP T/Η電路426被示為接收V-1探針信號(hào)450和相位/Mag信號(hào)472。TCPT/Η電路426在其對(duì)V-1探針信號(hào)450和相位/Mag信號(hào)472采樣之前由T_SYNC_0UT信號(hào)(其由TCP T/Η電路426經(jīng)由鏈路424從TCP發(fā)生器412接收)觸發(fā)并等待經(jīng)過(guò)由TCP延時(shí)控制信號(hào)(其由TCP T/Η電路426經(jīng)由鏈路440從主機(jī)控制系統(tǒng)420接收)指明的延遲時(shí)間。雖然只有兩種信號(hào)(V-1探針信號(hào)450和相位/Mag信號(hào)472)被示出，但是TCP T/Η電路426可被配置為接收如所希望的一樣多的不同信號(hào)并對(duì)這些信號(hào)采樣。
[0043]在一或多種實(shí)施方式中，TCP脈沖的TCP延時(shí)控制信號(hào)參數(shù)被指明使得只有在等離子體被點(diǎn)燃并穩(wěn)定之后且在TCP RF信號(hào)被截止之前才進(jìn)行采樣。例如，在一或多種實(shí)施方式中，在有源偏置脈沖的大致80% (B卩，在80%的有源偏置脈沖已過(guò)去而只剩下20%的有源偏置脈沖之后)的時(shí)間適于對(duì)該脈沖進(jìn)行采樣。在一或多種實(shí)施方式中，在大致在約50%至約80%之間的有源偏置脈沖(即，在約50%和80%之間的有源偏置脈沖已過(guò)去)的時(shí)間適于對(duì)該脈沖進(jìn)行采樣。
[0044]同樣地，偏置T/Η電路430被示為接收V_I探針信號(hào)460和相位/Mag信號(hào)462。偏置T/Η電路430在其對(duì)V-1探針信號(hào)460和相位/Mag信號(hào)462采樣之前由B_SYNC_0UT信號(hào)(其由偏置T/Η電路430經(jīng)由鏈路432從偏置發(fā)生器408接收)觸發(fā)并等待經(jīng)過(guò)由偏置延時(shí)控制信號(hào)(其由偏置T/Η電路430經(jīng)由鏈路442從主機(jī)控制系統(tǒng)420接收)指明的延遲時(shí)間。雖然只有兩種信號(hào)(V-1探針信號(hào)460和相位/Mag信號(hào)462)被示出由偏置T/Η電路430采樣，但是偏置T/Η電路430可被配置為接收如所希望的一樣多的不同信號(hào)并對(duì)這些信號(hào)采樣。[0045]偏置脈沖的偏置延時(shí)控制信號(hào)參數(shù)被指明使得只有在等離子體穩(wěn)定之后且在TCPRF信號(hào)(且因此有源等離子體的產(chǎn)生)被截止之前才進(jìn)行采樣。如前所述，在一或多種實(shí)施方式中，在大致在約50-80%之間的有源偏置脈沖(即，在約50%至約80%之間的有源偏置脈沖已過(guò)去之后)的時(shí)間適于對(duì)該脈沖進(jìn)行采樣。
[0046]然后，來(lái)自各個(gè)輸入信號(hào)(比如來(lái)自V-1探針信號(hào)450或者相位/Mag信號(hào)472或者V-1探針信號(hào)460或者相位/Mag信號(hào)462)的采樣值可被主機(jī)控制系統(tǒng)420讀出，作為保持值(本質(zhì)上是快照)。以這種方式，主機(jī)控制系統(tǒng)420可精確地指明應(yīng)當(dāng)在脈沖中的哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)(相對(duì)于TCP脈沖的起點(diǎn)或者偏置脈沖的起點(diǎn))進(jìn)行采樣。然后，可進(jìn)行輸入信號(hào)(比如來(lái)自V-1探針信號(hào)450或者相位/Mag信號(hào)472或者V-1探針信號(hào)460或者相位/Mag信號(hào)462)的值的快照。
[0047]這不同于現(xiàn)有技術(shù)的方法，在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，采樣可以是平均值或者可在脈沖中的任意點(diǎn)隨機(jī)進(jìn)行。本文所公開(kāi)的跟蹤和保持技術(shù)對(duì)高頻脈沖RF信號(hào)而言非常有利。這是因?yàn)榈入x子體在每個(gè)脈沖期間接通的持續(xù)時(shí)間可以是非常短暫的且現(xiàn)代工藝的精確需求會(huì)需要對(duì)等離子體啟用期間的室條件的精確測(cè)量。通過(guò)提供精確指明每個(gè)脈沖期間用于對(duì)傳感器信號(hào)采樣的時(shí)間點(diǎn)的方法，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于室控制和其它目的的更精確的測(cè)量，如前所述。
[0048]在一或多種實(shí)施方式中，可以考慮在脈沖的不同部分(例如，點(diǎn)燃前、點(diǎn)燃開(kāi)始、穩(wěn)定狀態(tài)的等離子體出現(xiàn)、余輝期開(kāi)始、余輝期期間，等等)進(jìn)行多次采樣，所述部分全都可由觸發(fā)信號(hào)(例如，針對(duì)TCP T/Η電路的T_SYNC_0UT或針對(duì)偏置T/Η電路的B_SYNC_0UT)和一或多個(gè)延時(shí)值的組合指明。進(jìn)一步地，TCP T/Η電路和偏置T/Η電路的觸發(fā)信號(hào)和延時(shí)無(wú)須相同或者具有相同的值，且在不同的時(shí)間由這兩個(gè)跟蹤和保持電路426和430進(jìn)行采樣是可行的。此外，在一或多種實(shí)施方式中，可行的是，掃描經(jīng)過(guò)一或多個(gè)脈沖的若干樣本以獲得成組的樣本從而跟蹤給定參數(shù)隨著時(shí)間的響應(yīng)，因而有利地獲得采樣范圍的等效能力。
[0049]以這種方式，采樣值(例如，VI`探針、電壓、電流、相位等)會(huì)更精確且在脈沖之間可重復(fù)，從而為工藝控制或檢修提供更完善的信息。然后，采樣值可被用于例如控制、警報(bào)、或其它目的。
[0050]由上述可知，本發(fā)明的實(shí)施方式提高了蝕刻選擇性(通過(guò)減少轟擊)并降低了當(dāng)在RF脈沖模式下操作時(shí)對(duì)晶片或卡盤(pán)造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)在前端(front end)延遲偏置脈沖并在后端(back end)縮短偏置脈沖，本發(fā)明的實(shí)施方式確保了高偏置狀況不存在或者基本上被最小化了以及偏置脈沖只在等離子體被源RF信號(hào)有源產(chǎn)生的期間是激活的。通過(guò)將被脈沖觸發(fā)的跟蹤和保持技術(shù)用于更精確地測(cè)量各個(gè)室參數(shù)的值，可以獲得工藝控制、監(jiān)控和警報(bào)方面的提高的精確度。
[0051 ] 雖然根據(jù)若干優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但還有落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的修改方案、置換方案以及等同方案。例如，雖然用簡(jiǎn)化的信號(hào)接通和截止以產(chǎn)生脈沖來(lái)進(jìn)行討論，但是脈沖可包括從任意低值(其可以是O伏也可以不是O伏)到任意高值的渡越。又例如，雖然采用電感耦合室且更具體地TCP (變壓器耦合等離子體)室以便于在說(shuō)明書(shū)中討論，但是本發(fā)明也適用于其它類型的等離子體室，比如電容耦合室(單個(gè)或多個(gè)RF頻率)、微波、ECR，等等。[0052]又例如，雖然偏置RF信號(hào)脈沖在本文的一或多個(gè)實(shí)施例中被延時(shí)且縮短，但保持偏置RF信號(hào)脈沖不變，反而簡(jiǎn)單地在時(shí)間上更快地觸發(fā)源RF信號(hào)脈沖的開(kāi)始沿(即，將源RF信號(hào)脈沖的上升沿移到偏置RF信號(hào)脈沖的開(kāi)始沿之前的時(shí)間點(diǎn)，同時(shí)保持它們的尾沿對(duì)齊)也是可行的。這可例如利用外部電路作為主電路來(lái)控制作為從電路的源RF信號(hào)源和偏置RF信號(hào)源二者來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果本文中使用了術(shù)語(yǔ)“成組的”，這樣的術(shù)語(yǔ)意在具有其通常理解的數(shù)學(xué)含義，覆蓋零個(gè)、一個(gè)、或者多個(gè)構(gòu)件。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被理解為也包含這些修改方案、置換方案和等同方案。
[0053]還應(yīng)當(dāng)注意，有許多實(shí)施本發(fā)明的方法和裝置的替代方式。雖然本文提供了多個(gè)實(shí)施例，但意在這些實(shí)施例相對(duì)`于本發(fā)明是說(shuō)明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在等離子體處理室中在襯底處理期間執(zhí)行在第一RF信號(hào)和第二RF信號(hào)之間的同步的射頻(RF)脈沖的方法，其包括: 使所述第一 RF信號(hào)從低到高渡越； 然后等待經(jīng)過(guò)所述第一 RF信號(hào)的所述從低到高的所述渡越之后的延時(shí)； 然后使所述第二 RF信號(hào)從低到高渡越； 然后使所述第二 RF信號(hào)從高到低渡越，其中所述第二 RF信號(hào)在所述等離子體演變到余輝階段之前從高到低渡越；以及 然后使所述第一 RF信號(hào)從高到低渡越。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一RF信號(hào)是主等離子體產(chǎn)生RF信號(hào)而所述第二 RF信號(hào)是主RF偏置信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一RF信號(hào)是主RF偏置信號(hào)而所述第二 RF信號(hào)是主等離子體產(chǎn)生RF信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述使所述第二RF信號(hào)從高到低渡越不遲于所述使所述第一 RF信號(hào)從高到低渡越被執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一RF信號(hào)的發(fā)生源以在I千赫茲(KHz)和20KHz之間的范圍內(nèi)的重復(fù)率產(chǎn)生脈沖。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括發(fā)送控制信號(hào)給第一電源，其中所述第一電源被配置來(lái)用于產(chǎn)生所述第一 RF信號(hào)，所述控制信號(hào)包括至少頻率和占空比信息，其中 所述第一 RF信號(hào)的脈沖就每個(gè)脈沖周期而言是至少10微秒的高脈沖和至少10微秒的低脈沖，以及 所述占空比在10%和90%之間。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其還包括確定用于執(zhí)行所述同步RF脈沖的參數(shù)，其中所述確定包括至少 在接收第一同步信號(hào)之后觸發(fā)第一電路，其中所述第一電路被配置來(lái)至少用于接收第一延時(shí)控制信號(hào)，其中所述第一控制信號(hào)指明用于采集關(guān)于第一組傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)的第一延時(shí)， 接收第一 V-1探針信號(hào)和第一相位/Mag信號(hào)，以及 收集關(guān)于所述第一組傳感器信號(hào)的所述數(shù)據(jù)，其中所述第一組傳感器信號(hào)包括所述第一控制信號(hào)、所述第一 V-1探針信號(hào)和所述第一相位/Mag信號(hào)中的至少一者；以及在接收第二同步信號(hào)之后觸發(fā)第二電路，其中所述第二電路被配置來(lái)至少用于接收第二延時(shí)控制信號(hào)，其中所述第二控制信號(hào)指明用于采集關(guān)于第二組傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)的第二延時(shí)， 接收第二 V-1探針信號(hào)和第二相位/Mag信號(hào)，以及 收集關(guān)于所述第二組傳感器信號(hào)的所述數(shù)據(jù)，其中所述第二組傳感器信號(hào)包括所述第二控制信號(hào)、所述第二 V-1探針信號(hào)和所述第一相位/Mag信號(hào)中的至少一者。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一延時(shí)在80%的所述第一RF信號(hào)脈沖已過(guò)去之后開(kāi)始。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二延時(shí)在50%至80%之間的所述第二RF信號(hào)脈沖已過(guò)去之后開(kāi)始。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一電路是TCP跟蹤和保持電路。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二電路是偏置跟蹤和保持電路。
12.一種用于在等離子體處理系統(tǒng)的等離子體處理室中在襯底的襯底處理期間執(zhí)行同步的射頻(RF)脈沖的裝置，其包括: 配置來(lái)至少用于產(chǎn)生等離子體產(chǎn)生RF信號(hào)的電源； 配置來(lái)至少用于產(chǎn)生偏置RF信號(hào)的偏置發(fā)生器； 用于生成成組的同步信號(hào)的機(jī)構(gòu)，所述成組的同步信號(hào)配置來(lái)至少用于控制所述電源和所述偏置發(fā)生器； 配置來(lái)至少用于與生成所述成組的同步信號(hào)的所述機(jī)構(gòu)交互的主機(jī)控制系統(tǒng)，所述交互包括至少 發(fā)送第一控制信號(hào)，其中所述第一控制信號(hào)包括至少頻率和占空比信息，用于生成所述等離子體產(chǎn)生RF信號(hào)，以及 發(fā)送用于控制用于所述偏置RF信號(hào)的產(chǎn)生的延時(shí)的延時(shí)值。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中用于生成所述成組的同步信號(hào)的所述機(jī)構(gòu)是所述電源和所述偏置發(fā)生器中的一者。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中用于生成所述成組的同步信號(hào)的所述機(jī)構(gòu)是配置來(lái)用于控制所述電源和所述偏置發(fā)生器的獨(dú)立電路。
15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述電源是TCP發(fā)生器。
16.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述電源以在約I千赫茲(KHz)和約20KHz之間的范圍內(nèi)的重復(fù)率產(chǎn)生脈沖。
17.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第一RF信號(hào)的RF脈沖就每個(gè)脈沖周期而言是至少10微秒的高脈沖和至少10微秒的低脈沖。
18.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述占空比在10%和90%之間。
19.一種用于在等離子體處理系統(tǒng)中在襯底處理期間執(zhí)行同步的射頻(RF)脈沖的方法，其包括: 發(fā)送第一控制信號(hào)，其中所述第一控制信號(hào)包括用于第一電源的至少頻率和占空比信息； 產(chǎn)生第一 RF信號(hào)，其被配置來(lái)至少用于產(chǎn)生等離子體； 使所述第一 RF信號(hào)從低到高渡越； 等待經(jīng)過(guò)在點(diǎn)燃所述等離子體之前的延時(shí)； 在延時(shí)值之后產(chǎn)生給第二電源的第一同步信號(hào)，所述延時(shí)值被用來(lái)控制用于產(chǎn)生第二RF信號(hào)的延時(shí)； 產(chǎn)生所述第二 RF信號(hào)； 使所述第二 RF信號(hào)從低到高渡越； 使所述第二 RF信號(hào)從高到低渡越，其中所述第二 RF信號(hào)在所述等離子體演變到余輝階段之前從高到低渡越；以及 使所述第一 RF信號(hào)從高到低渡越。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一RF信號(hào)是主等離子體產(chǎn)生RF信號(hào)而所述第二 RF信號(hào)是RF偏置信號(hào)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一RF信號(hào)是RF偏置信號(hào)而所述第二 RF信號(hào)是主等離子體產(chǎn)生RF信號(hào)。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一RF信號(hào)是高頻信號(hào)而所述第二 RF信號(hào)是低頻RF信號(hào)。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述使所述第二RF信號(hào)從高到低渡越不遲于所述使所述第一 RF信號(hào)從高到低渡越被執(zhí)行。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一RF信號(hào)的脈沖就每個(gè)脈沖周期而言是至少10微秒的高脈沖和至少10微秒的低脈沖。
25.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述占空比在10%和90%之間。
26.如權(quán)利要求19所述的方法，其還包括確定用于執(zhí)行所述同步RF脈沖的參數(shù)，其中所述確定包括至少 在接收第二同步信號(hào)之后觸發(fā)第一電路，其中所述第一電路被配置來(lái)至少用于 接收第一延時(shí)控制信號(hào)，其中所述第一控制信號(hào)指明用于采集關(guān)于第一組傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)的第一延時(shí)， 接收第一 V-1探針信號(hào)和第一相位/Mag信號(hào)，以及 收集關(guān)于所述第一組傳感器信號(hào)的所述數(shù)據(jù)，其中所述第一組傳感器信號(hào)包括所述第一控制信號(hào)、所述第一 V-1探針信號(hào)和所述第一相位/Mag信號(hào)中的至少一者；以及 在接收第三同步信號(hào)之后觸發(fā)第二電路，其中所述第二電路被配置來(lái)至少用于 接收第二延時(shí)控制信號(hào)，其中所述第二控制信號(hào)指明用于采集關(guān)于第二組傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)的第二延時(shí)， 接收第二 V-1探針信號(hào)和第二相位/Mag信號(hào)，以及 收集關(guān)于所述第二組傳感器信號(hào)的所述數(shù)據(jù)，其中所述第二組傳感器信號(hào)包括所述第二控制信號(hào)、所述第二 V-1探針信號(hào)和所述第一相位/Mag信號(hào)中的至少一者。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述第一延時(shí)在80%的所述第一RF信號(hào)脈沖已過(guò)去之后開(kāi)始。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述第二延時(shí)在80%的所述第二RF信號(hào)脈沖已過(guò)去之后開(kāi)始。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述第一電路是TCP跟蹤和保持電路。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述第二電路是偏置跟蹤和保持電路。
【文檔編號(hào)】C23C16/00GK103814155SQ201280033591
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月6日
【發(fā)明者】尼爾·馬丁·保羅·本杰明, 亞瑟·H·薩托 申請(qǐng)人:朗姆研究公司