一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法，用于對放置在等離子體處理腔室中的晶片進行加工處理，所述等離子體處理腔室包括一上電極和一下電極，所述下電極連接一源射頻功率源以及一偏置射頻功率源，共同作用于所述等離子體處理腔室內(nèi)以產(chǎn)生一射頻電場，所述方法包括如下步驟：向所述等離子體處理腔室內(nèi)通入反應氣體；控制所述上電極和所述下電極對反應氣體進行電離，產(chǎn)生等離子體；其中，所述源射頻功率源的功率以及所述偏置射頻功率源的功率中的至少一個大于零，所述射頻電場在多個功率之間周期性交替變化，且所述射頻電場的功率始終大于零。
【專利說明】一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制程領域，具體地，涉及一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法。
【背景技術】
[0002]雙頻干刻蝕技術廣泛地被用于等離子體刻蝕工藝中。與單頻的等離子體相比，雙頻的等離子體刻蝕具有很多的優(yōu)點。其中高頻可以控制等離子體的密度，而低頻可以控制離子能量和密度。從而使刻蝕工藝有了更大的可調(diào)空間。因此，脈沖等離子體尤其是雙頻脈沖等離子體逐漸被用于刻蝕工藝。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術中控制射頻能量生成脈沖等離子體的方法的流程圖。具體地，脈沖等離子體生成的過程中包括:步驟101:向等離子體處理腔室內(nèi)通入反應氣體。其中，等離子處理腔室為本領域技術人員所常用。步驟102:位于等離子體處理腔室內(nèi)的上電極以及下電極產(chǎn)生電場對反應氣體進行電離，產(chǎn)生等離子體，其中，下電極連接一源射頻功率源以及一偏置射頻功率源，所述源射頻功率源用于生成的高頻電場來使電子加速，使電子與處理氣體沖擊電離而發(fā)生射頻等離子體，所述偏置射頻功率源用于控制等離子體對代加工件進行物理濺射轟擊。
[0004]圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的雙頻等離子體生成過程中，射頻電場開啟和關閉時粒子運動方向示意圖。如圖2所示，常規(guī)的同步雙頻脈沖生成方式中，射頻功率源的脈沖信號會在零與一固定值之間交替變化， 因此射頻電場具有開啟和關閉的過程。當射頻電場的功率為零即射頻電場關閉時，由于電場的消失，等離子體鞘層也將消失，加工過程中產(chǎn)生的帶負電的粒子可能少量掉落于加工晶片的表面，對等離子體的刻蝕工藝造成很大的影響。另外一般在等離子體刻蝕過程中脈沖頻率都很高，因此射頻電場會頻繁地開啟和關閉，對硬件設備(如匹配盒等)也提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法，用于對放置在等離子體處理腔室中的晶片進行加工處理，所述等離子體處理腔室包括一上電極和一下電極，所述下電極連接一源射頻功率源以及一偏置射頻功率源，共同作用于所述等離子體處理腔室內(nèi)以產(chǎn)生一射頻電場，所述源射頻功率源通過電感耦合的方式電離反應氣體以產(chǎn)生等離子體，所述偏置射頻功率源用于控制等離子體對代加工件進行物理濺射轟擊，所述方法包括如下步驟:向所述等離子體處理腔室內(nèi)通入反應氣體；控制所述上電極和所述下電極對反應氣體進行電離，產(chǎn)生等離子體；其特征在于，所述源射頻功率源的功率以及所述偏置射頻功率源的功率中的至少一個大于零，所述射頻電場在多個功率之間周期性交替變化，且所述射頻電場的功率始終大于零。[0007]優(yōu)選地，所述源射頻功率源以一恒定功率電平持續(xù)運行，所述偏置射頻功率源的功率在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化，其中，所述第二功率電平大于所述第一功率電平，所述第一功率電平大于O。
[0008]優(yōu)選地，所述偏置射頻功率源的脈沖信號呈方波變化，所述方波的頻率為IOOHz~20kHz，所述方波的占空比范圍為10%~90%。
[0009]優(yōu)選地，所述源射頻功率源在第三功率電平與第四功率電平之間交替變化，所述偏置射頻功率源在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化，其中，所述第三功率電平大于0，其中，所述第二功率電平大于所述第一功率電平，所述第四功率電平大于所述第三功率電平。
[0010]優(yōu)選地，所述第一功率電平等于O。
[0011]優(yōu)選地，所述第一功率電平大于O。
[0012]優(yōu)選地，所述源射頻功率源以及所述偏置射頻功率源的脈沖信號均呈方波變化，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波頻率相等、均為IOOHz~20kHz，且占空比范圍均為10%~90%。
[0013]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比等于所述偏置射頻功率源的脈沖信號形 成的方波的占空比。
[0014]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為同相。
[0015]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為反相。
[0016]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比大于或小于所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。
[0017]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為同相。
[0018]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波之間具有一相位差。
[0019]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。
[0020]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿對齊。
[0021]優(yōu)選地，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。
[0022]優(yōu)選地，所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿位于所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿之間。
[0023]本發(fā)明通過在射頻等離子體生成的過程中，在源射頻功率源與脈沖射頻功率源的原先的脈沖信號一個運行功率的基礎上增加一個運行功率，從而使射頻電場的運行功率始終大于零，等離子體鞘層始終存在，消除了加工過程中產(chǎn)生的帶負電的粒子掉落在被加工晶片的表面的問題，有效減少等離子的污染并且可以使等離子體更穩(wěn)定，工藝窗也可以更大，對硬件的要求也較低，因此也降低的半導體的生產(chǎn)成本。【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0025]圖1示出現(xiàn)有技術中控制射頻能量生成脈沖等離子體的方法的流程圖；
[0026]圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術的雙頻等離子體生成過程中，射頻電場開啟和關閉時粒子運動方向不意圖；
[0027]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0028]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0029]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0030]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0031]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0032]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0033]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0034]圖1Oa示出根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0035]圖1Ob示出根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0036]圖11示出根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0037]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0038]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0039]圖14示出根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0040]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的第十四實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0041]圖16示出根據(jù)本發(fā)明的第十五實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；
[0042]圖17a示出根據(jù)本發(fā)明的第十六實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖；以及[0043]圖17b示出根據(jù)本發(fā)明的第十七實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術內(nèi)容進行進一步地說明:
[0045] 本發(fā)明提供一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法。其中，所述等離子體處理腔室包括一上電極和一下電極，所述下電極與一源射頻功率源以及一偏置射頻功率源相連(如圖2所示)，且共同作用于所述等離子體處理腔室內(nèi)以產(chǎn)生一射頻電場。所述源射頻功率源通過電感耦合的方式電離反應氣體以產(chǎn)生等離子體，所述偏置射頻功率源用于控制等離子體對代加工件進行物理濺射轟擊。本領域技術人員理解，在一個變化例中，源射頻功率源以及偏置射頻功率源也可以連接于上電極。或者在另一個變化例中，上電極以及下電極可以各連接一源射頻功率源以及一偏置射頻功率源。這些變化例均可予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0046]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。具體地，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號以一恒定值持續(xù)運行，偏置射頻功率源的脈沖信號在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化。優(yōu)選地，所述第一功率電平大于O小于等于10kw，所述第二功率電平大于第一功率電平，其中，更優(yōu)選地，所述第一功率電平大于50w。更具體地，所述偏置射頻功率源的脈沖信號呈方波變化，所述方波的頻率為IOOHz~20kHz，所述方波的占空比范圍為10%~90%。
[0047]進一步地，與現(xiàn)有技術中偏置射頻功率源采用的脈沖信號在O與一固定值之間交替變化的脈沖相比，在此實施例中，偏置射頻功率源的脈沖信號始終大于0，進而，射頻電場的功率始終大于0，因此等離子體鞘層也始終存在，從而避免了帶負電的粒子掉落于被加工晶片的表面，減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。
[0048]圖4至圖10示出了本發(fā)明的第二至第九實施例。在這些實施例中，所述源射頻功率源在第三功率電平與第四功率電平之間交替變化，所述偏置射頻功率源在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化，其中，所述第一功率電平等于0w，所述第三功率電平大于0w，其中，所述第二功率電平大于所述第一功率電平，所述第四功率電平大于所述第三功率電平。
[0049]更具體地，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。具體地，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號在第三功率電平與第四功率電平之間交替變化，偏置射頻功率源的脈沖信號在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化。其中，所述第四功率電平大于所述第三功率電平，所述第二功率電平大于所述第一功率電平。更具體地，在圖4所不實施例中,所述第一功率電平為Ow,偏置射頻功率源在開和關之間交替變化。
[0050] 更具體地，優(yōu)選地，第二功率電平大于O小于等于IOkw ;所述第三功率電平大于O小于等于5kw ;所述第四功率電平大于所述第三功率電平。
[0051]進一步地，在此實施例中，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號均呈方波變化，所述方波的頻率相等，其頻率均為IOOHz~20kHz，所述方波的占空比范圍為10%~90%。其中，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比相等，且源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為同相。此時，射頻電場也不會出現(xiàn)關閉的情況，且等離子體鞘層也維持在較厚的水平，因此，也可以減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。
[0052]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖5可以理解為上述圖4所示實施例的一個變化例。具體地，與上述圖4所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間為反相。此時，射頻電場同樣不會出現(xiàn)關閉的情況，且等離子體鞘層也維持在較厚的水平，因此，也可以減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。本領域技術人員理解，圖5所示實施例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0053]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖6可以理解為上述圖4所示實施例的另一個變化例。具體地，與上述圖4所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。而源射頻功率源的脈沖信號形成的波形則與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間為同相。更具體地，如圖6所示，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的上升沿對齊。此時，射頻電場同樣不會出現(xiàn)關閉的情況，且等離子體鞘層也維持在較厚的水平，因此，也可以減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。本領域技術人員理解，圖6所示實施例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0054]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖7可以理解為上述圖6所示實施例的一個變化例。具體地，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比仍大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空t匕。與上述圖6所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間還具有一相差。更具體地，如圖7所示，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。此時，射頻電場也不會出現(xiàn)關閉的情況，且等離子體鞘層也維持在較厚的水平，因此，也可以減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。本領域技術人員理解，圖7所示實施例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0055]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖8可以理解為上述圖6所示實施例的一個變化例。具體地，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比仍大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空t匕。源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間仍具有一相差。與上述圖7所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿對齊。此時，射頻電場也不會出現(xiàn)關閉的情況，且等離子體鞘層也維持在較厚的水平，因此，也可以減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。本領域技術人員理解，圖8所示實施例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0056]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖9可以理解為上述圖6所示實施例的另一個變化例。具體地，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比仍大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間仍具有一相差。與上述圖7所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。此時，射頻電場也不會出現(xiàn)關閉的情況，且等離子體鞘層也維持在較厚的水平，因此，也可以減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。本領域技術人員理解，圖8所示實施例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0057]圖1Oa示出了根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。
[0058]圖1Ob示出了根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的第九實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖
[0059]圖1Oa以及圖1Ob均可以理解為上述圖6的變化例。具體地，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比仍大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間仍具有一相差。與上述圖6所示實施例不同的是，在此實施例中，偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿位于源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿之間。
[0060]更具體地，圖1Oa與圖1Ob不同的是，在圖1Oa所示實施例中，偏置射頻功率源的第二功率電平始終與源射頻功率源的第四功率電平同時運行。而在圖1Ob所示實施例中，偏置射頻功率源的第二功率電平始終與源射頻功率源的第三功率電平同時運行。本領域技術人員理解，圖1Oa以及圖1Ob所示實施例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0061]更為進一步地，本領域技術人員理解，在圖6至圖10所示實施例中，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比均大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。而在另一些變化例中，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比也可以小于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比，且同樣可以根據(jù)源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間的相差大小分為圖6至圖10中:所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為同相；所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊；所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿對齊；所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊；所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿位于所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿之間等情況。這些變化例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0062]圖11至圖17示出了本發(fā)明的第十至第十七實施例。在這些實施例中，所述源射頻功率源在第三功率電平與第四功率電平之間交替變化，所述偏置射頻功率源在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化，其中，所述第一功率電平與所述第三功率電平均大于0w，其中，所述第二功率 電平大于所述第一功率電平，所述第四功率電平大于所述第三功率電平。
[0063]更具體地，圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第十實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖9可以理解為上述圖4所示實施例的一個變化例。具體地，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號在第三功率電平與第四功率電平之間交替變化，偏置射頻功率源的脈沖信號在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化。源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比等于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。且源射頻功率源的脈沖信號形成的波形則與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間為同相。與上述圖4所示實施例不同的是，在此實施例中，所述偏置射頻功率源的第一功率大于O。
[0064]更具體地，優(yōu)選地，所述第一功率電平大于O小于等于10kw，所述第二功率電平大于所述第一功率電平。所述第三功率電平大于O小于等于5kw，所述第四功率電平大于所述第三功率電平。更具體地，所述第一功率電平與所述第二功率電平的比值優(yōu)選地不等于所述第四功率電平與所述第三功率電平的比值。如此，可以更有效地控制等離子體的刻蝕工藝。并且，射頻電場也不會出現(xiàn)關閉的情況，且等離子體鞘層也維持在較厚的水平，因此，也可以減少了粒子污染、影響刻蝕工藝的風險。
[0065]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的第十一實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖12為上述圖11所示實施例的一個變化例。具體地，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比等于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。而與上述圖11所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間為反相。
[0066]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的第十二實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖13為上述圖11所示實施例的另一個變化例。具體地，與上述圖11所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比大于偏置射頻功率源的脈沖信 號形成的方波的占空比。而源射頻功率源的脈沖信號形成的波形則與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間仍為同相。
[0067]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的第十三實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖14為上述圖13所示實施例的一個變化例。具體地，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比仍大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。與上述圖13所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間還具有一相差。更具體地，如圖7所示，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。
[0068]圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的第十四實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖15可以理解為上述圖14所示實施例的一個變化例。具體地，與上述圖7所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿對齊。
[0069]圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的第十五實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。圖16可以理解為上述圖14所示實施例的另一個變化例。具體地，與上述圖14所示實施例不同的是，在此實施例中，源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。
[0070]圖17a示出了根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的第十六實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖。
[0071]圖17b示出了根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的第十七實施例的，源射頻功率源以及偏置射頻功率源的脈沖信號波形圖
[0072]圖17a以及圖17b均為上述圖14的變化例。具體地，與上述圖7所示實施例不同的是，在此實施例中，偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿位于源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿之間。
[0073]更具體地，圖17a與圖17b不同的是，在圖17a所示實施例中，偏置射頻功率源的第二功率電平始終與源射頻功率源的第四功率電平同時運行。而在圖17b所示實施例中，偏置射頻功率源的第二功率電平始終與源射頻功率源的第三功率電平同時運行。本領域技術人員理解，圖17a以及圖17b所示實施例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0074]更為進一步地，本領域技術人員理解，在圖13至圖17所示實施例中，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比均大于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。而在另一些變化例中，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比也可以小于偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比，且同樣可以根據(jù)源射頻功率源的脈沖信號形成的波形與偏置射頻功率源的脈沖信號形成的波形之間的相差大小分為圖6至圖10中:所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為同相；所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊；所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿對齊；所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊；所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿位于所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿之間等情況。這些變化例同樣可以予以實現(xiàn)，此處不予贅述。
[0075]更為進一步地，綜合上述圖3至圖17所示實施例，本領域技術人員理解，圖3至圖17所示的實施例均根據(jù)等離子體加工過程中的各種不同工藝需求而做出的不同變化，其均在射頻等離子體生成的過程中，在源射頻功率源與脈沖射頻功率源的原先的脈沖信號一個運行功率的基礎上增加一個運行功率，從而使射頻電場的運行功率始終大于零，等離子體鞘層始終存在，以避免加工過程中產(chǎn)生的帶負電的粒子掉落在被加工晶片的表面，有效減少等離子的污染并且可以使等離子體更穩(wěn)定，工藝窗也可以更大，對硬件的要求也較低，因此也降低的半導體的生產(chǎn)成本。
[0076]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【權利要求】
1.一種用于等離子體處理腔室的射頻能量控制方法，用于對放置在等離子體處理腔室中的晶片進行加工處理，所述等離子體處理腔室包括一上電極和一下電極，所述下電極連接一源射頻功率源以及一偏置射頻功率源，共同作用于所述等離子體處理腔室內(nèi)以產(chǎn)生一射頻電場，所述源射頻功率源通過電感耦合的方式電離反應氣體以產(chǎn)生等離子體，所述偏置射頻功率源用于控制等離子體對代加工件進行物理濺射轟擊，所述方法包括如下步驟: 向所述等離子體處理腔室內(nèi)通入反應氣體； 控制所述上電極和所述下電極對反應氣體進行電離，產(chǎn)生等離子體； 其特征在于，所述源射頻功率源的功率以及所述偏置射頻功率源的功率中的至少一個大于零，所述射頻電場在多個功率之間周期性交替變化，且所述射頻電場的功率始終大于零。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源以一恒定功率電平持續(xù)運行，所述偏置射頻功率源的功率在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化，其中，所述第二功率電平大于所述第一功率電平，所述第一功率電平大于O。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述偏置射頻功率源的脈沖信號呈方波變化，所述方波的頻率為IOOHz~20kHz，所述方波的占空比范圍為10%~90%。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源在第三功率電平與第四功率電平之間交替變化，所述偏置射頻功率源在第一功率電平與第二功率電平之間交替變化，其中， 所述第三功率電平大于0，其中，所述第二功率電平大于所述第一功率電平，所述第四功率電平大于所述第三功率電平。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一功率電平等于O。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一功率電平大于O。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源以及所述偏置射頻功率源的脈沖信號均呈方波變化，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波頻率相等、均為IOOHz~20kHz，且占空比范圍均為10%~90%。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比等于所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為同相。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為反相。
11.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比大于或小于所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的占空比。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波為同相。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波之間具有一相位差。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿對齊。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿與所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的下降沿對齊。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述偏置射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿位于所述源射頻功率源的脈沖信號形成的方波的上升沿以及其相鄰的下降沿之間。
【文檔編號】H01J37/32GK103903949SQ201210580994
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權日:2012年12月27日
【發(fā)明者】王兆祥, 邱達燕, 劉志強, 葉如彬, 梁潔 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司