背景技術(shù)：

1、等離子體處理系統(tǒng)用于在半導體晶片上制造半導體設備，例如芯片/管芯。在等離子體處理系統(tǒng)中，半導體晶片暴露于各種類型的等離子體，以使半導體晶片的狀態(tài)發(fā)生指定的變化，例如經(jīng)由材料沉積和/或材料去除和/或材料植入和/或材料修飾等。在半導體晶片的等離子體處理期間，射頻(rf)功率經(jīng)由室內(nèi)的處理氣體傳輸，以將處理氣體轉(zhuǎn)化為等離子體，使其與半導體晶片接觸。等離子體中的反應性成分(例如自由基和離子)與半導體晶片上的材料相互作用，以在半導體晶片上產(chǎn)生指定的效果。在一些等離子體處理系統(tǒng)中，在半導體晶片的水平處施加偏壓，以將等離子體內(nèi)的帶電成分吸引朝向半導體晶片。

2、隨著半導體工業(yè)繼續(xù)朝向更小的芯片尺寸以及提高的芯片性能的方向發(fā)展，需要使用更高密度和高深寬比的特征來定義在芯片上的晶體管，這導致晶體管對制造處理變化更加敏感。隨著芯片上特征尺寸的縮小，一些僅僅幾個原子的制造處理變化可能需要蝕刻均勻性控制的改善。在半導體晶片的最邊緣(例如，距邊緣約5毫米(mm)內(nèi))的均勻離子通量是對微電子制造的等離子體蝕刻和沉積的嚴格要求。此外，在半導體晶片的邊緣處實現(xiàn)基本上均勻的離子通量是有意義的挑戰(zhàn)，因為在襯底上大約10％的管芯(die)會受到距半導體晶片的外周邊緣約5mm徑向距離內(nèi)所發(fā)生的制造處理結(jié)果的影響。由于在半導體晶片的周緣附近的結(jié)構(gòu)、時間、和/或電氣不連續(xù)，所以在半導體晶片的外周邊緣附近可能發(fā)生制造處理結(jié)果的不均勻。在此背景下產(chǎn)生本文中所述的多種實施方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在一示例性實施方案中，公開一種偏壓供應系統(tǒng)。該偏壓供應系統(tǒng)包括：主偏壓電極，其設置在襯底支撐表面下方。該主偏壓電極被配置成控制存在于該襯底支撐表面上的襯底的頂表面上的電壓。該偏壓供應系統(tǒng)還包括：邊緣環(huán)電極，其設置在圍繞該襯底支撐表面的邊緣環(huán)內(nèi)。該邊緣環(huán)電極被配置成控制在該邊緣環(huán)的頂表面上的電壓。該偏壓供應系統(tǒng)還包括：電壓供應系統(tǒng)，其被配置成在偏壓供應節(jié)點上產(chǎn)生作為時間的函數(shù)的指定的電壓波形。該偏壓供應系統(tǒng)還包括：第一分支電路，其電連接于該偏壓供應節(jié)點與該主偏壓電極之間。該偏壓供應系統(tǒng)還包括：第二分支電路，其電連接于該偏壓供應節(jié)點與該邊緣環(huán)電極之間。該第二分支電路包括串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器(shunt?capacitor)。

2、在一示例性實施方案中，公開了一種偏壓供應系統(tǒng)。該偏壓供應系統(tǒng)包括：主偏壓電極，其設置在襯底支撐表面下方。該主偏壓電極被配置成控制存在于該襯底支撐表面上的襯底的頂表面上的電壓。該偏壓供應系統(tǒng)還包括：邊緣環(huán)電極，其設置在圍繞該襯底支撐表面的邊緣環(huán)內(nèi)。該邊緣環(huán)電極被配置成控制在該邊緣環(huán)的頂表面上的電壓。該偏壓供應系統(tǒng)還包括：第一電壓供應系統(tǒng)，其被配置成在該主偏壓電極上產(chǎn)生作為時間的函數(shù)的第一指定的電壓波形。該第一電壓供應系統(tǒng)包括第一電壓供應源和第二電壓供應源。該第一電壓供應源被配置成產(chǎn)生第一隨時間恒定的(temporally?constant)電壓幅度。該第二電壓供應源被配置成產(chǎn)生第一隨時間變化的(temporally?varying)電壓。該第一隨時間恒定的電壓幅度和該第一隨時間變化的電壓系結(jié)合以形成該第一指定的電壓波形。該偏壓供應系統(tǒng)還包括：第二電壓供應系統(tǒng)，其被配置成在該邊緣環(huán)電極上產(chǎn)生第二作為時間的函數(shù)的指定的電壓波形。該第二電壓供應系統(tǒng)系包括第三電壓供應源和第四電壓供應源。該第三電壓供應源被配置成產(chǎn)生第二隨時間恒定的電壓幅度。該第四電壓供應源被配置成產(chǎn)生第二隨時間變化的電壓。該第二隨時間恒定的電壓幅度和該第二隨時間變化的電壓結(jié)合以形成該第二指定的電壓波形。

3、在一示例性實施方案中，公開了一種在襯底的等離子體處理期間供應偏壓的方法。該方法包括：在偏壓供應節(jié)點上產(chǎn)生作為時間的函數(shù)的指定的電壓波形。該方法還包括：將該指定的電壓波形的第一變體從該偏壓供應節(jié)點傳送至設置在襯底支撐表面下方的主偏壓電極，以控制位于該襯底支撐表面上的襯底的頂表面上的電壓。該方法還包括：將該指定的電壓波形的第二變體傳送至設置在邊緣環(huán)內(nèi)的邊緣環(huán)電極，以控制在該邊緣環(huán)的頂表面上的電壓，該邊緣環(huán)圍繞該襯底支撐表面。

4、從以下的詳細描述以及附圖中，將更清楚地看到本文所公開的實施方案的其他方面以及優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種偏壓供應系統(tǒng)，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述電壓供應系統(tǒng)包括第一電壓供應源和第二電壓供應源，所述第一電壓供應源被配置成產(chǎn)生隨時間恒定的電壓幅度，所述第二電壓供應源被配置成產(chǎn)生隨時間變化的電壓，其中所述隨時間恒定的電壓幅度和所述隨時間變化的電壓組合以形成所述指定的電壓波形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述隨時間變化的電壓作為時間的函數(shù)而基本上線性地變化。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述第一電壓供應源是第一直流電壓供應源，所述第二電壓供應源是第二直流電壓供應源。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述指定的電壓波形是脈沖電壓波形，所述脈沖電壓波形被定義為連續(xù)的系列脈沖周期，其中每個脈沖周期包括開啟持續(xù)時間和關(guān)斷持續(xù)時間，在所述開啟持續(xù)時間中所述脈沖電壓波形具有負電壓，而在所述關(guān)斷持續(xù)時間中所述脈沖電壓波形具有正電壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述并聯(lián)電容器被設定以在所述脈沖電壓波形的每個脈沖周期的所述開啟持續(xù)時間期間，在所述襯底的所述頂表面與所述邊緣環(huán)的所述頂表面之間建立指定的電壓差。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述串聯(lián)電容器被設定以在所述脈沖電壓波形的每個脈沖周期的所述開啟持續(xù)時間內(nèi)，將在所述襯底的所述頂表面與所述邊緣環(huán)的所述頂表面之間的所述指定的電壓差維持在基本上恒定的電平。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述串聯(lián)電容器被設定以改變在所述襯底的所述頂表面上的作為時間的函數(shù)的電壓，以補償在所述襯底的所述頂表面上的作為時間的函數(shù)的電釋放。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述串聯(lián)電容器和所述并聯(lián)電容器中的每一者是各自獨立可控的可變電容器。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓供應系統(tǒng)，其還包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述串聯(lián)電容器是第一串聯(lián)電容器，而所述并聯(lián)電容器是第一并聯(lián)電容器，所述第一分支電路包括第二串聯(lián)電容器和第二并聯(lián)電容器。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述指定的電壓波形是脈沖電壓波形，所述脈沖電壓波形被定義為連續(xù)的系列脈沖周期，其中每個脈沖周期系包括開啟持續(xù)時間和關(guān)斷持續(xù)時間，在所述開啟持續(xù)時間中所述脈沖電壓波形具有負電壓，在所述關(guān)斷持續(xù)時間中所述脈沖電壓波形具有正電壓，以及其中所述第一并聯(lián)電容器和所述第二并聯(lián)電容器被共同地設定，以在所述脈沖電壓波形的每個脈沖周期的所述開啟持續(xù)時間期間，在所述襯底的所述頂表面與所述邊緣環(huán)的所述頂表面之間建立指定的電壓差。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述第一串聯(lián)電容器和所述第二串聯(lián)電容器被共同地設定，以在所述脈沖電壓波形的每個脈沖周期的所述開啟持續(xù)時間內(nèi)，將在所述襯底的所述頂表面與所述邊緣環(huán)的所述頂表面之間的所述指定的電壓差維持在基本上恒定的電平。

14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述第一串聯(lián)電容器是第一可變電容器，所述第一并聯(lián)電容器是第二可變電容器，所述第二串聯(lián)電容器是第三可變電容器，所述第二并聯(lián)電容器是第四可變電容器，以及其中所述第一可變電容器、所述第二可變電容器、所述第三可變電容器和所述第四可變電容器相對于彼此是獨立可控的。

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏壓供應系統(tǒng)，其還包括：

16.一種偏壓供應系統(tǒng)，其包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的偏壓供應系統(tǒng)，其中所述第一指定的電壓波形是第一脈沖電壓波形，所述第一脈沖電壓波形被定義為連續(xù)的第一系列脈沖周期，其中每個脈沖周期包括開啟持續(xù)時間和關(guān)斷持續(xù)時間，在所述開啟持續(xù)時間中所述第一脈沖電壓波形具有負電壓，在所述關(guān)斷持續(xù)時間中所述第一脈沖電壓波形具有正電壓，

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的偏壓供應系統(tǒng)，其還包括：

19.一種在襯底的等離子體處理期間供應偏壓的方法，其包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中產(chǎn)生所述指定的電壓波形包括產(chǎn)生隨時間恒定的電壓幅度、產(chǎn)生隨時間變化的電壓以及組合所述隨時間恒定的電壓幅度和所述隨時間變化的電壓以在所述偏壓供應節(jié)點上形成所述指定的電壓波形。

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述隨時間變化的電壓作為時間的函數(shù)而基本上線性地變化。

22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述指定的電壓波形是脈沖電壓波形，所述脈沖電壓波形被定義為連續(xù)的系列脈沖周期，其中每個脈沖周期包括開啟持續(xù)時間和關(guān)斷持續(xù)時間，在所述開啟持續(xù)時間中所述脈沖電壓波形具有負電壓，在所述關(guān)斷持續(xù)時間中所述脈沖電壓波形具有正電壓。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括：

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其還包括：

25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其還包括：

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其還包括：

27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括：

28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其還包括：

29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其還包括：

30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包括：

技術(shù)總結(jié)
偏壓供應系統(tǒng)包括設置在襯底支撐表面下方的主偏壓電極。主偏壓電極系控制位于襯底支撐表面上的襯底的頂表面上的電壓。偏壓供應系統(tǒng)包括設置在圍繞襯底支撐表面的邊緣環(huán)內(nèi)的邊緣環(huán)電極。邊緣環(huán)電極控制在邊緣環(huán)的頂表面上的電壓。偏壓供應系統(tǒng)包括電壓供應系統(tǒng)，其在偏壓供應節(jié)點上產(chǎn)生作為時間的函數(shù)的指定的電壓波形。第一分支電路電連接偏壓供應節(jié)點與主偏壓電極。第二分支電路電連接偏壓供應節(jié)點與邊緣環(huán)電極。第二分支電路包括串聯(lián)電容器和并聯(lián)電容器。

技術(shù)研發(fā)人員：崔明烈,吳垠,邁克爾·約翰·馬丁,亞歷山大·米勒·帕特森
受保護的技術(shù)使用者：朗姆研究公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30