• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    處理基板的電漿處理裝置和技術，包含使用第一RF訊號和延遲且縮短的第二RF訊號之同步RF脈衝施加的應用。第一RF訊號可為主要的電漿產生RF訊號且第二RF訊號可為RF偏壓訊號，或反之亦然。或者，第一RF訊號可為高頻RF訊號且第二RF訊號可為低頻RF訊號。第一RF訊號或第二RF訊號任一者可作為主訊號，而另一者則作為從屬訊號。或者是，可使用一外部電路作為主訊號元件，以控制作為從屬訊號的第一RF訊號和第二RF訊號二者。提供追蹤與保持技術和電路，以確保為了製程控制和其他目的之準確的量測。
    公开号:TW201306086A
    申请号:TW101124104
    申请日:2012-07-04
    公开日:2013-02-01
    发明作者:Neil Martin Paul Benjamin；Arthur H Sato
    申请人:Lam Res Corp；
    IPC主号:H01J37-00
    专利说明:
    電漿處理腔室內之同步並縮短之主從式射頻脈衝施加
    本發明係關於處理基板的電漿處理裝置和技術。
    電漿已經長期被使用於處理基板(例如晶圓或玻璃面板)以生產電子產品(例如積體電路或平板顯示器)。在處理基板時，可使用電漿以蝕刻或沉積材料。一般而言，電漿處理包含將基板配置於例如夾盤之適合的工作件固持器之上。可使用RF(射頻)能量源點燃電漿處理腔室內部的製程來源氣體，而形成處理基板的電漿。在電感耦合電漿處理腔室的實例中，通常以供給RF能量至感應線圈的RF電源實現這種RF電漿產生能量源。在以下探討中，採用晶圓和電感耦合電漿處理腔室作為範例。然而，必須理解這個發明不限定於這些特定範例。
    當RF能量源啟動時，可產生和維持電漿，這可包含帶電物種和自由基中性(radical neutral)物種的產生。在處理期間，來自電漿的帶電物種易於對基板表面上的特徵部施予電荷。在晶圓上的此電荷在若干狀況下可能不期望地造成所欲之特徵部拓樸的改變，且甚至可能導致元件損傷。舉例來說，帶電物種可被晶圓表面上特徵部的帶電側壁吸引或排斥，導致在蝕刻完成後之底切(undercut)的特徵。晶圓上的電荷亦可導致晶圓的層和特徵部之間的電應力。此外，能量帶電和中性物種打擊帶電晶圓可能造成形成於晶圓上層中的特徵部的結構損傷(例如孔洞(void)或位錯(dislocation))。
    當關閉至感應線圈的RF能量時，電漿進入餘暉(afterglow)週期，在該週期期間，依據所使用的化學品，儘管利用經修改的機制，可促使晶圓持續被處理(例如蝕刻和/或沉積)。在餘暉週期期間所發生的有效的蝕刻和/或沉積，在許多製程中已被成功地利用，以減少例如帶電物種打擊晶圓之可能的損傷效應。
    一旦將該等物種(帶電物種和反應中性物種二者)耗盡或排空，僅未激勵(unenergized)經處理的氣體留存。在缺乏電漿輔助物種下，處理易於終止或僅微量地進行。因此，在餘暉狀態中有用的處理的持續時間係有限的。
    由於餘暉處理的有益功效，已利用脈衝施加以交替地將電漿啟動和關閉。一般而言，可利用來源RF電源(即主要用於電漿點燃和維持所使用的RF電源)或偏壓RF電源(用於偏壓晶圓放置於其上的夾盤)任一者執行脈衝施加。
    為了澄清術語，在感應腔室中，供應RF能量至感應線圈的RF能量源通常是主要電漿點燃和維持電源。這個電源此處係稱為電感耦合腔室的來源RF電源。另一方面，提供RF功率至夾盤以主要地控制電漿鞘電壓(sheath voltage)和離子能量之RF能量來源，此處被稱為偏壓RF電源。
    在使用多個RF頻率的電容耦合電漿中，供應高頻RF訊號的RF能量來源通常是主要電漿點燃和維持電源。這個電源此處被稱為電容耦合腔室的來源RF電源。另一方面，提供低頻RF訊號至夾盤以控制偏壓能量之RF能量來源，此處被稱為偏壓RF電源。
    若對電漿施加脈衝，僅來源RF電源、或僅偏壓RF電源、或兩者可施加脈衝。若RF電源二者皆產生脈衝，可非同步地或同步地執行來源RF電源和偏壓RF電源二者的脈衝施加(且若係同步地，可為同相或非同相)。在習知技術中，來源RF電源和偏壓RF電源傾向於同步地且同相地施加脈衝。就此處所用之術語，若對第二訊號的每個脈衝存在有一個第一訊號的脈衝且反之亦然，則該二個RF訊號稱為同步。另一方面，若二個RF訊號的脈衝具有相同的上升緣和下降緣，則該二個RF訊號稱為同相。
    圖1顯示同步且同相的二個RF訊號102及104。RF訊號102表示用於電漿點燃和維持的來源RF電源所供給的來源RF訊號，而RF訊號104表示偏壓RF電源所供給的偏壓RF訊號，其用於在處理期間控制電漿和晶圓之間所存在的電漿鞘以控制衝擊晶圓的粒子能量。當啟動來源RF訊號102時(由參考符號106顯示)，在電漿點燃之前存在有延遲時間Td。電漿點燃在圖1中係由參考符號108加以表示。
    當沒有或僅微少的電漿存在於腔室之中時，若在延遲時間Td期間啟動偏壓RF訊號，偏壓RF訊號脈衝的啟動狀態可能過度地偏壓夾盤。該高偏壓狀態，其以腔室中缺乏高密度電漿的狀況下高偏壓電壓存在於夾盤上為特徵，可能造成粒子和/或物種以高速衝擊夾盤和/或晶圓，而導致撞擊損傷。這個高偏壓狀態的持續時間係以參考符號THB1顯示於圖1之中。
    圖2描述一個狀況，其中將偏壓RF訊號脈衝相對於來源RF訊號脈衝時間偏移，以避免前述之高偏壓狀態。在圖2的範例中，在邊緣206處啟動來源RF訊號202之後，在延遲時間Td之後電漿點燃。如上述，在若干時間後將來源RF訊號202關閉(以參考符號210表示)。在邊緣210處關閉來源RF訊號後，非殘留餘暉物種之腔室中的電漿熄滅，而該餘暉物種則如參考符號212所示，隨著藉由排氣抽吸持續排空腔室而衰減。
    在圖2中，將偏壓RF訊號脈衝延遲延遲時間Td以確保僅在點燃高密度電漿之後才會啟動偏壓RF訊號脈衝，以避免前述高偏壓狀態。然而，由於偏壓RF訊號脈衝係維持相同的持續時間(例如將偏壓RF訊號脈衝相位偏移以因應點燃延遲，但此脈衝具有與來源RF訊號脈衝相同的持續時間)，在來源RF電源關閉之後可能存在相同的高偏壓狀態。這是因為當腔室中不再有效地產生高密度電漿時在夾盤上偏壓RF訊號脈衝的存在，可能導致前述高偏壓狀態(由參考符號THB2於圖2中加以顯示)。這個高偏壓狀態，如所提及，可能由於過度撞擊而損傷晶圓和/或夾盤。
    在一個實施例中，本發明係關於在電漿處理腔室中基板處理期間執行一第一RF訊號和一第二RF訊號之間之同步射頻(RF)脈衝施加的方法。該方法包含將該第一RF訊號由低位準轉變至高位準，且在該將第一RF訊號由低位準轉變至高位準之後，等候一延遲週期。該方法亦包含將該第二射頻訊號由低位準轉變至高位準，且之後將該第二射頻訊號由高位準轉變至低位準，其中在該電漿轉變至餘暉階段之前執行將該第二射頻訊號由高位準轉變至低位準。該方法更包含之後將該第一射頻訊號由高位準轉變成低位準。
    上述發明說明係僅關於此處所揭露的本發明許多實施例的其中之一，且不限定本發明的範圍，該範圍係於此處申請專利範圍中加以闡述。本發明的這些特徵與其他特徵，將在以下圖示及本發明說明書中更詳細地描述。
    現在將參照如隨附圖式中所述之實施例，詳細描述本發明。在以下說明中，描述許多特定的細節，以提供本發明的完整理解。然而，對熟習此技術者明顯的是，本發明可在沒有若干或全部這些特定細節的狀況下加以實施。在其他範例中，不再詳細描述眾所周知的製程步驟和/或結構，以免不必要地混淆本發明。
    以下描述各種的實施例，包含方法和技術。吾人應記住，本發明亦包含製品(article of manufacture)，其包含電腦可讀媒體，其中儲存用於執行發明技術實施例的電腦可讀指令。該電腦可讀媒體可包含例如半導體、磁性、光磁、光學、或其他形式的用於儲存電腦可讀碼的電腦可讀媒體。此外，本發明亦可包含用於實行本發明實施例的裝置。此裝置可包含電路(專用的和/或可程式的)，以執行關於本發明實施例之工作。此裝置的範例包含通用型電腦和/或適當編程之專用運算裝置，且可包含適用關於本發明實施例之各種工作的電腦/運算裝置和專用/可程式化電路的組合。
    根據本發明一個以上實施例，將偏壓RF訊號脈衝予以時間延遲且縮短，以確保偏壓RF訊號脈衝僅在來源RF訊號有效地產生電漿時存在。為了防止在點燃電漿前啟動偏壓RF訊號，偏壓RF訊號脈衝至少週期Td，以確保僅在腔室中具有高密度電漿之後才將偏壓RF訊號啟動。同樣地，為防止不期望的高偏壓狀態，在電漿已轉變至餘暉階段之前將偏壓RF訊號關閉。如此，在電漿點燃之後且在電漿轉變至餘暉階段之前的任意時間可啟動偏壓RF訊號。
    在本發明的一個實施例中，舉例來說，可使用追蹤與保持(track-and-hold)技術，以決定關聯於同步且縮短之脈衝的參數，藉此增進準確性且提供製程控制和偵錯之較佳資訊。
    本發明的特徵和優點，在參照以下的圖式和探討後，將更為明白。
    參考圖3，顯示來源RF訊號302，其啟動於時間T1。在延遲週期Td之後，電漿被點燃，且電漿係完全地於啟動狀態(參考符號306)。將來源RF訊號啟動若干時間，且接著如所示於時間Toff處關閉。必須注意的是，為了易於參照，將電漿形容為「啟動」或「點燃」。在若干實例中，電漿可能在低位準脈衝週期期間沒有熄滅，且高位準脈衝係用以將額外的RF能量提供給電漿。本發明應理解為亦包含這些狀況。
    此外，為了澄清術語，來源RF訊號應理解為主要電漿產生或電漿點燃RF訊號，且偏壓RF訊號應理解為主要提供偏壓的訊號。「主要(的)」或「主要地」係關於兩個RF訊號之間的相對功能。因此，在圖3的範例中，與偏壓RF訊號相比，來源RF訊號較大程度地影響電漿點燃/維持(因此，將來源RF訊號論述為「主要」電漿點燃/維持RF訊號)。與來源RF訊號相比，偏壓RF訊號較大程度地影響偏壓(因此，將來源RF訊號論述為「主要」偏壓RF訊號)。本發明應理解為亦包含這些狀況。
    一旦關閉來源RF訊號302，不再有效地在腔室中產生電漿，且在如參考符號312所示之餘暉週期期間，所產生的物種衰減。
    為了確保僅在點燃電漿之後啟動偏壓RF訊號，本發明的實施例延遲偏壓RF訊號脈衝304至少週期Td，以確保僅在電漿已經被點燃之後且在腔室中存在有高密度的電漿的狀態下，開啟偏壓RF訊號(以上升緣316表示)。
    在脈衝的後端處，在電漿進入餘暉階段之前，將偏壓RF訊號脈衝於邊緣14處關閉。在一個以上實施例中，可能在電漿轉變至餘暉階段之後保持偏壓RF訊號於啟動狀態一小段時間。然而，若在電漿進入餘暉階段之後維持偏壓RF訊號於啟動狀態任何有效的時間量，存在有在腔室中不再有高密度電漿時夾盤上存在偏壓RF訊號脈衝而導致前述不期望的高偏壓狀態的風險。
    較佳是，偏壓RF訊號可在電漿點燃(T1加Td)之後的任何時間啟動，且在電漿轉變至餘暉階段之前終止(與於邊緣310處關閉之來源RF訊號一致)。
    偏壓RF訊號的持續時間，可依配方的需要，變動於時間T1加Td與Toff之間。
    在一個以上實施例中，邊緣314(表示偏壓RF訊號關閉)不晚於關閉來源RF訊號的時間(時間Toff)而發生。然而，若配方需要，完全有可能較早地關閉偏壓RF訊號。也可能在電漿點燃之後任何時間將偏壓RF訊號關閉。若使用過多的來源RF訊號的啟動脈衝於點燃階段，且僅留下短暫的電漿啟動階段專用之啟動脈衝的時間，電漿啟動時間(且引申為，偏壓脈衝的持續時間)可能太短而無效。
    在一個以上的實施例中，吾人發現，當來源RF訊號之脈衝係於約1千赫茲(KHz)至約20KHz之間的範圍，且啟動脈衝係最少持續約10微秒而來源RF訊號關閉時間最少持續約10微秒。若啟動時間太短，可能沒有足夠的時間在每個脈衝中點燃電漿。若脈衝頻率太低，電漿關閉週期可能過長，因而影響生產率。
    在一個以上實施例中，非空因數(duty cycle)可在約百分之十到約百分之五十之間。在一個以上實施例中，非空因數可在約百分之十到約百分之九十之間。若非空因數太高，電漿餘暉週期可能不足夠。若非空因數太低，可能難以(若非不可能)點燃電漿。脈衝頻率和非空因數係二個控制鈕(control knob)，其可與來源RF訊號及偏壓RF訊號的延遲時間與啟動及關閉時間一起，用以控制脈衝施加。
    圖4顯示根據本發明實施例之電漿處理系統的簡化示意方塊圖，其中使用追蹤與保持技術量測關聯於同步且縮短之脈衝的參數。如以下所述，使用追蹤與保持技術以量測本發明實施例之同步且縮短之脈衝的參數大幅地增進準確性，藉此提供例如製程控制和偵錯之較佳資訊。
    參照圖4，顯示電漿處理系統402，其包含感應TCP(變壓耦合電漿)線圈406。夾盤404係用以支撐晶圓(未顯示)，且以偏壓產生器408提供功率，該偏壓產生器408經由偏壓匹配件410提供偏壓RF訊號。在圖4的範例中，偏壓產生器408實現前述之偏壓RF電源。
    TCP線圈406係電感源，其用於點燃腔室內部的電漿以處理晶圓。RF功率係由TCP產生器412產生，且經由TCP匹配件414供給至線圈406。在圖4的範例中，TCP產生器412係前述來源RF電源。上述構件係許多電感耦合電漿處理系統之習知典型構件。
    主機控制系統420產生TCP控制訊號，其至少包含TCP產生器的頻率和非空因數資訊。TCP控制訊號係經由雙向連結422而傳送至TCP產生器412。TCP產生器412係作為圖4範例中的同步主元件(synchronization master)且產生T_SYNC_OUT訊號，該訊號經由連結424傳送至偏壓產生器408的B_SYNC_IN埠。偏壓產生器408係作為同步從屬元件(synchronization slave)，且對由主元件TCP產生器412所產生的T_SYNC_OUT訊號反應而產生脈衝，並且利用自主機控制系統420經由連結452傳送至偏壓產生器408的延遲值，以因應前述之電漿點燃延遲。
    在一替代實施例中，偏壓產生器可能作為主元件以控制從屬元件TCP產生器。在又另一實施例中，可使用另一外部電路作為主元件以產生二個獨立的同步訊號，以控制從屬元件TCP產生器和從屬元件偏壓產生器二者。
    偏壓產生器408輸出自己的B_SYNC_OUT訊號，該訊號經由連結432傳送至偏壓T/H(追蹤與保持)電路430。使用B_SYNC_OUT訊號以觸發偏壓T/H電路430。以類似的方式，將由TCP產生器412所產生的T_SYNC_OUT訊號加以傳送(經由連結424)至TCP T/H電路426的輸入埠，以觸發TCP T/H電路426。
    在使用中，主機控制系統420發送TCP延遲控制訊號經由連結440至TCP T/H電路426，該TCP延遲控制訊號設定自TCP脈衝起始點之延遲時間。這個TCP延遲控制資訊確定相對於TCP有效(active)脈衝的起始點而應該對TCP訊號進行取樣的時間點。同樣地，主機控制系統420發送偏壓延遲控制訊號經由連結442至偏壓T/H電路430，該偏壓延遲控制訊號設定自偏壓脈衝起始點之延遲時間。這個偏壓延遲控制資訊確定相對於偏壓有效脈衝起始點應該對偏壓訊號進行取樣的時間點。
    此外顯示，TCP T/H電路426接收V-I探測訊號450及相位/強度(Phase/Mag)訊號472。TCP T/H電路426係由T_SYNC_OUT訊號所觸發(T_SYNC_OUT訊號係由TCP產生器412經由連結424而由TCP T/H電路426所接收)，並且在對V-I探測訊號450及相位/強度訊號472取樣之前等候由TCP延遲控制訊號所設定的延遲時間(TCP延遲控制訊號係來自主機控制系統420經由連結440而由TCP T/H電路426所接收)。雖然僅顯示二個訊號(V-I探測訊號450及相位/強度訊號472)，TCP T/H電路426可建構成接收和取樣所欲數量之不同訊號。
    在一個以上的實施例中，TCP脈衝之TCP延遲控制訊號參數設定成僅在電漿被點燃且穩定之後但在關閉TCP RF訊號之前進行取樣。舉例來說，在一個以上的實施例中，在有效偏壓脈衝的大約百分之八十處之時間點(即有效偏壓脈衝的百分之八十已經過，而僅有效偏壓脈衝的百分之二十未經過)，適合於對該脈衝進行取樣。在一個以上實施例中，在有效偏壓脈衝的大約百分之五十至大約百分之八十之間之時間點(即大約有效偏壓脈衝時間的百分之五十至大約百分之八十已經過)，適合於對該脈衝進行取樣。
    同樣地，偏壓T/H電路430被顯示接收V-I探測訊號460及相位/強度訊號462。偏壓T/H電路430由B_SYNC_OUT訊號所觸發(B_SYNC_OUT訊號係由偏壓產生器408經由連結432而由偏壓T/H電路430所接收)，並且在對V-I探測訊號460及相位/強度訊號462取樣之前等候由偏壓延遲控制訊號所設定的延遲時間(偏壓延遲控制訊號係來自主機控制系統420經由連結442而由偏壓T/H電路430所接收)。雖然僅顯示由偏壓T/H電路430所取樣的二個訊號(V-I探測訊號460及相位/強度訊號462)，偏壓T/H電路430可建構成接收和取樣所欲數量之不同訊號。
    偏壓脈衝的偏壓延遲控制訊號參數設定成僅在電漿已穩定之後但在關閉TCP訊號之前(且因此係有效電漿產生)進行取樣。如所提及，在一個以上實施例中，於有效偏壓脈衝的大約百分之五十到八十之間的時間點(即在大約有效偏壓脈衝的約百分之五十到約百分之八十已經過)適於對該脈衝取樣。
    來自各種輸入訊號(例如由V-I探測訊號450、或相位/強度訊號472、或V-I探測訊號460、或相位/強度訊號462)的取樣值可接著以主機控制系統420讀出作為保持值(實質上一快照(snapshot))。以這個方式，主機控制系統420可精確地設定在脈衝之中的什麼時間點(相對於TCP脈衝的起始點或偏壓脈衝的起始點)應該進行取樣。接著可進行輸入訊號值(例如由V-I探測訊號450、或相位/強度訊號472、或V-I探測訊號460、或相位/強度訊號462)的快照。
    這點與習知技術的方法不相同，在習知技術中，取樣可能是平均值，或者可能是在脈衝之內任意點隨機選取。此處所揭露的追蹤與保持技術對於高頻脈衝RF訊號是相當有益的。這是因為在各個脈衝期間電漿啟動時的持續時間可能非常短暫，且先進製程的精確需求可能需要在電漿啟動時間期間準確的腔室狀態量測。如早先所提及，藉由提供精確設定在各個脈衝期間取樣感測器訊號之時間點的方法，本發明的實施例提供為了腔室控制及其他目的的更準確的量測。
    在一個以上實施例中，考量到多個取樣可能進行於脈衝的不同部分(例如：先於點燃(pre-ignition)、點燃起始點、穩態電漿出現、餘暉起始點、餘暉期間等等)，所有該等取樣點係藉由觸發訊號(例如TCP T/H電路的T_SYNC_OUT或偏壓T/H電路的B_SYNC_OUT)和一個以上延遲值的組合而加以設定。此外，該等觸發訊號和TCP T/H電路及偏壓T/H電路的延遲不需要相同或具有相同的值，並且藉由這二個追蹤與保持電路426和430於不同時間的取樣是可能的。此外，可在一個以上實施例中在一個以上脈衝中掃描多個取樣，以取得一組取樣來追蹤特定參數隨時間推移的反應，藉此有利地取得取樣範圍的等效能力。
    以此方式，所取樣的值(例如VI偵測、電壓、電流、相位等等)在脈衝與脈衝間更加的準確且可重複的，藉此提供製程控制和偵錯的較佳資訊。所取樣的值可接著用於例如控制、警示、或其他目的。
    由上述可理解，本發明實施例在操作於RF脈衝模式之時增進蝕刻選擇性(藉由降低撞擊)且降低損傷晶圓或夾盤之風險。藉由在前端延遲偏壓脈衝且於後端縮短偏壓脈衝，本發明的實施例確保高偏壓狀態不存在或實質上被最小化，且確保僅在電漿係有效地由來源RF訊號產生之時間期間該偏壓脈衝為有效的。藉由使用由脈衝所觸發之追蹤與保持技術以更準確地量測來自不同腔室參數的值，可達到在製程控制、監控、及警示上增進的準確性。
    雖然這個發明以若干較佳實施例加以說明，仍存在落入這個發明的範疇之內的變化、變換、及均等物。舉例來說，雖然僅簡化地探討啟動和關閉訊號以產生脈衝，脈衝可包含由任意低位準值(其可為零伏特或非零伏特)轉變為任意高位準值。作為另一範例，雖然利用電感耦合腔室，及更具體而言之TCP(變壓耦合電漿)腔室，以幫助說明書中的探討，本發明亦適用於其他型態的電漿腔室，例如電容耦合腔室(單一或多RF頻率)、微波、ECR等等。
    作為另一範例，雖然在此處一個以上範例中將偏壓RF訊號脈衝延遲且縮短，亦有可能維持偏壓RF訊號脈衝不變，而簡單地替代以時間上較早地觸發來源RF訊號脈衝的起始緣(即，將來源RF訊號脈衝的上升緣移至在偏壓RF訊號脈衝的起始緣之前的時間點，而維持二者的後緣對準)。舉例來說，這可利用外部電路作為主元件電路以控制作為從屬元件之來源RF訊號源和偏壓RF訊號源二者而加以實行。若在此處使用術語「組(set)」，此術語係具有其通常被理解的數學意義，其包含零、一、或大於一成員。本發明應被理解為亦包含這些變化、變換、和均等物。
    需注意的是，有許多替代方式實現本發明的方法與裝置。雖然此處提供各種的範例，這些範例就本發明而言係例示性而非限定性。
    102‧‧‧來源RF訊號
    104‧‧‧偏壓RF訊號
    106‧‧‧啟動來源RF訊號
    108‧‧‧電漿點燃
    202‧‧‧來源RF訊號
    206‧‧‧邊緣
    210‧‧‧邊緣
    212‧‧‧物種衰減
    302‧‧‧來源RF訊號
    304‧‧‧偏壓RF訊號脈衝
    306‧‧‧啟動狀態
    310‧‧‧邊緣
    312‧‧‧物種衰減
    314‧‧‧邊緣
    316‧‧‧上升緣
    402‧‧‧電漿處理系統
    404‧‧‧夾盤
    406‧‧‧線圈
    408‧‧‧偏壓產生器
    410‧‧‧偏壓匹配件
    412‧‧‧TCP產生器
    414‧‧‧TCP匹配件
    420‧‧‧主機控制系統
    422‧‧‧連結
    424‧‧‧連結
    426‧‧‧TCP T/H電路
    430‧‧‧偏壓T/H電路
    432‧‧‧連結
    440‧‧‧連結
    442‧‧‧連結
    450‧‧‧V-I探測訊號
    452‧‧‧連結
    460‧‧‧V-I探測訊號
    462‧‧‧相位/強度訊號
    472‧‧‧相位/強度訊號
    為了作為範例而非加以限制，在隨附圖式中的圖形中描述本發明，且其中相同的參考符號表示相同的元件，且其中：圖1顯示二個同步且同相位之RF訊號，以有助於探討；圖2顯示一個狀況，其中偏壓RF訊號脈衝相對於來源RF訊號脈衝時間偏移，以避免上述的高偏壓狀態；圖3顯示根據本發明一個以上實施例的一個狀況，其中將同步的偏壓RF訊號脈衝相對於來源RF訊號脈衝加以延遲且縮短，以有助於消除上述的高偏壓狀態；及圖4顯示根據本發明一個實施例之電漿處理系統的簡化示意方塊圖，其中利用追蹤與保持技術以量測關聯於同步且縮短的脈衝之參數。
    302‧‧‧來源RF訊號
    304‧‧‧偏壓RF訊號
    306‧‧‧啟動狀態
    310‧‧‧邊緣
    312‧‧‧物種衰減
    314‧‧‧邊緣
    316‧‧‧上升緣
    权利要求:
    Claims (30)
    [1] 一種同步射頻脈衝施加方法，用於在電漿處理腔室中基板處理期間執行一第一射頻訊號和一第二射頻訊號之間之同步射頻脈衝施加，該方法包含：將該第一射頻訊號由低位準轉變至高位準；在該將該第一射頻訊號由低位準轉變至高位準的步驟之後，等候一延遲週期；之後，將該第二射頻訊號由低位準轉變至高位準；之後，將該第二射頻訊號由高位準轉變至低位準，其中在該電漿轉變至餘暉階段之前執行該將該第二射頻訊號由高位準轉變至低位準；及之後，將該第一射頻訊號由高位準轉變成低位準。
    [2] 如申請專利範圍第1項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第一射頻訊號為主要的電漿產生射頻訊號，且該第二射頻訊號為主要的射頻偏壓訊號。
    [3] 如申請專利範圍第1項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第一射頻訊號為主要的射頻偏壓訊號，且該第二射頻訊號為主要的電漿產生射頻訊號。
    [4] 如申請專利範圍第1項的同步射頻脈衝施加方法，其中不晚於該將該第一射頻訊號由高位準轉變成低位準的步驟，執行該將該第二射頻訊號由高位準轉變至低位準的步驟。
    [5] 如申請專利範圍第1項的同步射頻脈衝施加方法，該第一射頻訊號的產生器來源，係以在1千赫茲(KHz)和20 KHz之間範圍之重複頻率施加脈衝。
    [6] 如申請專利範圍第1項的同步射頻脈衝施加方法，更包含發送一控制訊號至一第一功率源，其中該第一功率源係用於產生該第一射頻訊號，該控制訊號至少包含頻率和非空因數資訊，其中每個脈衝週期該第一射頻訊號的脈衝係至少10微秒脈衝高位準及至少10微秒脈衝低位準，且該非空因數係在百分之十到百分之九十之間。
    [7] 如申請專利範圍第6項的同步射頻脈衝施加方法，更包含決定執行該同步射頻脈衝施加的參數，其中該決定步驟至少包含：在接收一第一同步訊號後觸發一第一電路，其中該第一電路至少用於接收一第一延遲控制訊號，其中該第一控制訊號設定一第一延遲時間，其用於收集一組第一感測器訊號的資料，接收一第一V-I探測訊號和一第一相位/強度訊號，及收集該第一組感測器訊號的資料，其中該第一組感測器訊號包含該第一控制訊號、該第一V-I探測訊號、及該第一相位/強度訊號至少其中之一；及在接收一第二同步訊號後觸發一第二電路，其中該第二電路至少用於接收一第二延遲控制訊號，其中該第二控制訊號設定一第二延遲時間，其用於收集一第二組感測器訊號的資料，接收一第二V-I探測訊號和一第二相位/強度訊號，及收集該第二組感測器訊號的資料，其中該第二組感測器訊號包含該第二控制訊號、該第二V-I探測訊號、及該第一相位/強度訊號至少其中之一。
    [8] 如申請專利範圍第7項的同步射頻脈衝施加方法，其中在已經過該第一射頻訊號脈衝的百分之八十之後，該第一時間延遲開始。
    [9] 如申請專利範圍第7項的同步射頻脈衝施加方法，其中在已經過該第二射頻訊號脈衝的百分之五十到百分之八十之間後，該第二時間延遲開始。
    [10] 如申請專利範圍第7項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第一電路係一TCP追蹤與保持電路。
    [11] 如申請專利範圍第7項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第二電路係一偏壓追蹤與保持電路。
    [12] 一種同步射頻脈衝施加裝置，用於在電漿處理系統的電漿處理腔室中基板之基板處理期間，執行同步射頻(RF)脈衝施加，該裝置包含：一功率源，至少用於產生一電漿產生射頻訊號；一偏壓產生器，至少用於產生一偏壓射頻訊號；產生一組同步訊號之裝置，該組同步訊號係至少用於控制該功率源及該偏壓產生器；一主機控制系統，至少用於與該產生該組同步訊號之裝置互動，該互動至少包含：發送一第一控制訊號，其中該第一控制訊號至少包含用於產生該電漿產生射頻訊號的頻率及非空因數資訊，及發送用於控制產生該偏壓射頻訊號之時間延遲的一延遲值。
    [13] 如申請專利範圍第12項的同步射頻脈衝施加裝置，其中該產生該組同步訊號之裝置係該功率源和該偏壓產生器其中之一。
    [14] 如申請專利範圍第12項的同步射頻脈衝施加裝置，其中該產生該組同步訊號之裝置係一獨立電路，用於控制該功率源和該偏壓產生器。
    [15] 如申請專利範圍第12項的同步射頻脈衝施加裝置，其中該功率源係TCP產生器。
    [16] 如申請專利範圍第12項的同步射頻脈衝施加裝置，其中該功率源以在約1千赫茲(KHz)和約20 KHz之間範圍之重複頻率施加脈衝。
    [17] 如申請專利範圍第12項的同步射頻脈衝施加裝置，其中每個脈衝週期該第一射頻訊號的射頻脈衝係至少10微秒脈衝高位準及至少10微秒脈衝低位準。
    [18] 如申請專利範圍第12項的同步射頻脈衝施加裝置，其中該非空因數係在百分之十到百分之九十之間。
    [19] 一種同步射頻脈衝施加方法，用於在電漿處理系統的基板處理期間執行同步射頻脈衝施加，該方法包含：發送一第一控制訊號，其中該第一控制訊號至少包含一第一功率源的頻率和非空因數資訊；產生一第一射頻訊號，其至少用於產生電漿；將該第一射頻訊號由低位準轉變為高位準；在點燃該電漿前，等候一延遲週期；在一延遲值之後，產生至一第二功率源的一第一同步訊號，該延遲值係用於控制產生一第二射頻訊號的時間延遲；產生該第二射頻訊號；將該第二射頻訊號由低位準轉變為高位準；將該第二射頻訊號由高位準轉變為低位準，其中在該電漿轉變至餘暉階段之前執行該將該第二射頻訊號由高位準轉變為低位準；及將該第一射頻訊號由高位準轉變為低位準。
    [20] 如申請專利範圍第19項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第一射頻訊號為主要的電漿產生射頻訊號，且該第二射頻訊號為主要的射頻偏壓訊號。
    [21] 如申請專利範圍第19項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第一射頻訊號為射頻偏壓訊號，且該第二射頻訊號為主要的電漿產生射頻訊號。
    [22] 如申請專利範圍第19項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第一射頻訊號係高頻訊號，且該第二射頻訊號係低頻射頻訊號。
    [23] 如申請專利範圍第19項的同步射頻脈衝施加方法，其中不晚於該將該第一射頻訊號由高位準轉變成低位準的步驟，執行該將該第二射頻訊號由高位準轉變至低位準的步驟。
    [24] 如申請專利範圍第19項的同步射頻脈衝施加方法，其中每個脈衝週期該第一射頻訊號的脈衝係至少10微秒脈衝高位準及至少10微秒脈衝低位準。
    [25] 如申請專利範圍第19項的同步射頻脈衝施加方法，其中該非空因數係在百分之十到百分之九十之間。
    [26] 如申請專利範圍第19項的同步射頻脈衝施加方法，更包含決定執行該同步射頻脈衝施加的參數，其中該決定步驟至少包含：在接收一第二同步訊號後觸發一第一電路，其中該第一電路至少用於接收一第一延遲控制訊號，其中該第一控制訊號設定一第一延遲時間，其用於收集一組第一感測器訊號的資料，接收一第一V-I探測訊號和一第一相位/強度訊號，及收集該第一組感測器訊號的資料，其中該第一組感測器訊號至少包含該第一控制訊號、該第一V-I探測訊號、及該第一相位/強度訊號至少其中之一；及在接收一第三同步訊號後觸發一第二電路，其中該第二電路至少用於接收一第二延遲控制訊號，其中該第二控制訊號設定一第二延遲時間，其用於收集一第二組感測器訊號的資料，接收一第二V-I探測訊號和一第二相位/強度訊號，及收集該第二組感測器訊號的資料，其中該第二組感測器訊號包含該第二控制訊號、該第二V-I探測訊號、及該第一相位/強度訊號至少其中之一。
    [27] 如申請專利範圍第26項的同步射頻脈衝施加方法，其中在已經過該第一射頻訊號脈衝的百分之八十之後，該第一時間延遲開始。
    [28] 如申請專利範圍第26項的同步射頻脈衝施加方法，其中在已經過該第二射頻訊號脈衝的百分之八十之後，該第二時間延遲開始。
    [29] 如申請專利範圍第26項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第一電路係一TCP追蹤與保持電路。
    [30] 如申請專利範圍第26項的同步射頻脈衝施加方法，其中該第二電路係一偏壓追蹤與保持電路。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI587351B|2017-06-11|電漿處理腔室內之同步並縮短之主從式射頻脈衝施加
    TWI492262B|2015-07-11|Plasma processing device and plasma processing method
    JP4943780B2|2012-05-30|プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
    KR101485384B1|2015-01-23|플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
    KR101674008B1|2016-11-08|플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
    TW201445629A|2014-12-01|一種等離子體刻蝕工藝的處理裝置及方法
    TW201537613A|2015-10-01|電漿處理裝置
    JP6091110B2|2017-03-08|急速交互プロセス（ｒａｐ）のリアルタイム制御のためのシステム、方法、及び装置
    CN105914123B|2020-01-21|用于在等离子体处理系统中控制等离子体的方法和装置
    US20210327681A1|2021-10-21|Control method and plasma processing apparatus
    US20210398777A1|2021-12-23|Plasma processing apparatus and plasma processing method
    CN103811249B|2016-09-07|等离子体处理装置以及等离子体处理方法
    Sugai et al.1997|Diagnosis for advanced plasma control of materials processing
    JP2006100630A|2006-04-13|プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
    Edamura et al.2003|Transition from E to H mode discharge in pulse-modulated inductively coupled plasmas
    US20170092468A1|2017-03-30|Plasma processing apparatus and plasma processing method
    TW202013501A|2020-04-01|控制方法及電漿處理裝置
    JP2014229751A|2014-12-08|プラズマ処理装置および処理方法
    TWI627674B|2018-06-21|電漿處理方法
    JP2021097033A|2021-06-24|プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
    WO2020026802A1|2020-02-06|制御方法及びプラズマ処理装置
    Liu2016|Control of the Electron Energy Distribution and Plasma Ignition Delay in a Novel Dual Tandem Inductively Coupled Plasma
    JP2016027667A|2016-02-18|プラズマ処理装置
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN103814155B|2016-05-18|
    US20130009545A1|2013-01-10|
    WO2013006759A1|2013-01-10|
    KR102011529B1|2019-08-16|
    CN103814155A|2014-05-21|
    US8692467B2|2014-04-08|
    KR20140061382A|2014-05-21|
    TWI587351B|2017-06-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    CN107665800A|2016-07-28|2018-02-06|中微半导体设备有限公司|一种用于等离子处理器的射频电源控制装置及其控制方法|
    TWI676357B|2015-06-05|2019-11-01|美商蘭姆研究公司|配方組之執行同步系統與方法|GB2212974B|1987-11-25|1992-02-12|Fuji Electric Co Ltd|Plasma processing apparatus|
    EP0395415B1|1989-04-27|1995-03-15|Fujitsu Limited|Apparatus for and method of processing a semiconductor device using microwave-generated plasma|
    US5013578A|1989-12-11|1991-05-07|University Of California|Apparatus for coating a surface with a metal utilizing a plasma source|
    US6444137B1|1990-07-31|2002-09-03|Applied Materials, Inc.|Method for processing substrates using gaseous silicon scavenger|
    JP2687966B2|1990-08-20|1997-12-08|富士通株式会社|半導体装置の製造方法|
    US5888414A|1991-06-27|1999-03-30|Applied Materials, Inc.|Plasma reactor and processes using RF inductive coupling and scavenger temperature control|
    US5558718A|1994-04-08|1996-09-24|The Regents, University Of California|Pulsed source ion implantation apparatus and method|
    US6794301B2|1995-10-13|2004-09-21|Mattson Technology, Inc.|Pulsed plasma processing of semiconductor substrates|
    KR970064327A|1996-02-27|1997-09-12|모리시다 요이치|고주파 전력 인가장치, 플라즈마 발생장치, 플라즈마 처리장치, 고주파 전력 인가방법, 플라즈마 발생방법 및 플라즈마 처리방법|
    JPH1079372A|1996-09-03|1998-03-24|Matsushita Electric Ind Co Ltd|プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置|
    US6010603A|1997-07-09|2000-01-04|Applied Materials, Inc.|Patterned copper etch for micron and submicron features, using enhanced physical bombardment|
    US6368678B1|1998-05-13|2002-04-09|Terry Bluck|Plasma processing system and method|
    US6589437B1|1999-03-05|2003-07-08|Applied Materials, Inc.|Active species control with time-modulated plasma|
    DE19933842A1|1999-07-20|2001-02-01|Bosch Gmbh Robert|Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen eines Substrates mittels eines induktiv gekoppelten Plasmas|
    US6875700B2|2000-08-29|2005-04-05|Board Of Regents, The University Of Texas System|Ion-Ion plasma processing with bias modulation synchronized to time-modulated discharges|
    US20020128039A1|2000-12-28|2002-09-12|Time Domain Corporation|Method and apparatus for enabling communication and synchronization between an information processing device and a personal digital assistant using impulse radio wireless techniques|
    US6755150B2|2001-04-20|2004-06-29|Applied Materials Inc.|Multi-core transformer plasma source|
    DE10309711A1|2001-09-14|2004-09-16|Robert Bosch Gmbh|Verfahren zum Einätzen von Strukturen in einem Ätzkörper mit einem Plasma|
    US6902646B2|2003-08-14|2005-06-07|Advanced Energy Industries, Inc.|Sensor array for measuring plasma characteristics in plasma processing environments|
    US20070066038A1|2004-04-30|2007-03-22|Lam Research Corporation|Fast gas switching plasma processing apparatus|
    US7645710B2|2006-03-09|2010-01-12|Applied Materials, Inc.|Method and apparatus for fabricating a high dielectric constant transistor gate using a low energy plasma system|
    US7678710B2|2006-03-09|2010-03-16|Applied Materials, Inc.|Method and apparatus for fabricating a high dielectric constant transistor gate using a low energy plasma system|
    US7837838B2|2006-03-09|2010-11-23|Applied Materials, Inc.|Method of fabricating a high dielectric constant transistor gate using a low energy plasma apparatus|
    GB2437080B|2006-04-11|2011-10-12|Hauzer Techno Coating Bv|A vacuum treatment apparatus, a bias power supply and a method of operating a vacuum treatment apparatus|
    EP1918967B1|2006-11-02|2013-12-25|Dow Corning Corporation|Method of forming a film by deposition from a plasma|
    US8080479B2|2007-01-30|2011-12-20|Applied Materials, Inc.|Plasma process uniformity across a wafer by controlling a variable frequency coupled to a harmonic resonator|
    KR100915613B1|2007-06-26|2009-09-07|삼성전자주식회사|펄스 플라즈마 매칭시스템 및 그 방법|
    KR101528528B1|2008-05-14|2015-06-12|어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드|Ｒｆ 전력 전달을 위한 시간 분해된 조정 방식을 이용하는 펄스화된 플라즈마 처리를 위한 방법 및 장치|
    US8337661B2|2008-05-29|2012-12-25|Applied Materials, Inc.|Plasma reactor with plasma load impedance tuning for engineered transients by synchronized modulation of an unmatched low power RF generator|
    US8002945B2|2008-05-29|2011-08-23|Applied Materials, Inc.|Method of plasma load impedance tuning for engineered transients by synchronized modulation of an unmatched low power RF generator|
    US8404598B2|2009-08-07|2013-03-26|Applied Materials, Inc.|Synchronized radio frequency pulsing for plasma etching|KR101214758B1|2010-02-26|2012-12-21|성균관대학교산학협력단|식각 방법|
    US9117767B2|2011-07-21|2015-08-25|Lam Research Corporation|Negative ion control for dielectric etch|
    US9197196B2|2012-02-22|2015-11-24|Lam Research Corporation|State-based adjustment of power and frequency|
    US9462672B2|2012-02-22|2016-10-04|Lam Research Corporation|Adjustment of power and frequency based on three or more states|
    US9114666B2|2012-02-22|2015-08-25|Lam Research Corporation|Methods and apparatus for controlling plasma in a plasma processing system|
    US9842725B2|2013-01-31|2017-12-12|Lam Research Corporation|Using modeling to determine ion energy associated with a plasma system|
    US20140263181A1|2013-03-15|2014-09-18|Jaeyoung Park|Method and apparatus for generating highly repetitive pulsed plasmas|
    US10821542B2|2013-03-15|2020-11-03|Mks Instruments, Inc.|Pulse synchronization by monitoring power in another frequency band|
    US9269587B2|2013-09-06|2016-02-23|Applied Materials, Inc.|Methods for etching materials using synchronized RF pulses|
    CN104994519B|2015-05-13|2019-01-11|小米科技有限责任公司|智能设备测试方法、装置及系统|
    DE102015212243A1|2015-06-30|2017-01-05|TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG|Vorrichtung zur Erzeugung mehrerer Takt- oder Hochfrequenzsignale|
    US9761459B2|2015-08-05|2017-09-12|Lam Research Corporation|Systems and methods for reverse pulsing|
    CN108471666B|2017-02-23|2021-06-08|北京北方华创微电子装备有限公司|一种等离子体产生方法及装置和半导体处理设备|
    US11114306B2|2018-09-17|2021-09-07|Applied Materials, Inc.|Methods for depositing dielectric material|
    US11177115B2|2019-06-03|2021-11-16|Applied Materials, Inc.|Dual-level pulse tuning|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US13/177,486|US8692467B2|2011-07-06|2011-07-06|Synchronized and shortened master-slave RF pulsing in a plasma processing chamber|
    [返回顶部]