CN109216147A - 半导体制造装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种半导体制造装置和操作半导体制造装置的方法。该半导体制造装置包括等离子体腔室、源电源以及第一偏置电源和第二偏置电源。源电源在第一时间将第一源电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第二源电压施加至等离子体腔室。第一偏置电源在第一时间将第一导通电压施加至等离子体腔室并且在第二时间将第一截止电压施加至等离子体腔室。第二偏置电源在第一时间将第二截止电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第二导通电压施加至等离子体腔室。等离子体腔室基于源电压、导通电压和截止电压从等离子体腔室中的气体混合物形成不同条件的等离子体。

Description

半导体制造装置及其操作方法
相关申请的交叉引用
于2017年6月30日提交的标题为“半导体制造装置及其操作方法”的韩国专利申请No.10-2017-0083576以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本文的一个或多个实施例涉及一种半导体制造装置和一种操作半导体制造装置的方法。
背景技术
使用多种工艺来制造半导体装置。一些工艺(例如，沉积、蚀刻等)利用等离子体加速了期望的化学反应。例如，干法蚀刻工艺可利用等离子体来蚀刻半导体层以形成不同宽度的图案。在这些和其它工艺中，可出现纵横比决定蚀刻(aspect ratio dependenceetch,ARDE)现象(例如，根据图案宽度改变蚀刻深度)。
发明内容
根据一个或多个实施例，一种半导体制造装置包括：等离子体腔室，其接收含彼此不同的第一气体和第二气体的气体混合物；源电源，其在第一时间将第一电平的源电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将与第一电平不同的第二电平的源电压施加至等离子体腔室；第一偏置电源，其在第一时间将第一导通电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第一截止电压施加至等离子体腔室；以及第二偏置电源，其在第一时间将第二截止电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第二导通电压施加至等离子体腔室，其中，等离子体腔室在第一时间基于第一电平的源电压和第一导通电压从气体混合物形成第一条件的等离子体，并且在第二时间基于第二电平的源电压和第二导通电压由气体混合物形成与第一条件不同的第二条件的等离子体。
根据一个或多个其它实施例，一种半导体制造装置包括：等离子体腔室，其接收含彼此不同的第一气体和第二气体的气体混合物；源电源，其在第一时间将第一电平的源电压施加至等离子体腔室和在第二时间将与第一电平不同的第二电平的源电压施加至等离子体腔室；第一偏置电源，其在第一时间将第一导通电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第一截止电压施加至等离子体腔室；第二偏置电源，其在第一时间将第二截止电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第二导通电压施加至等离子体腔室；第一匹配电路，其连接在源电源与等离子体腔室之间；第二匹配电路，其连接在第一偏置电源与等离子体腔室之间；第三匹配电路，其连接在第二偏置电源与等离子体腔室之间；以及控制器，其控制第一匹配电路至第三匹配电路与等离子体腔室之间的阻抗匹配，其中，控制器用于在第一时间通过控制第一匹配电路和第二匹配电路的电容来控制阻抗匹配，并且在第二时间通过控制源电源的RF频率和第二偏置电源的RF频率来控制阻抗匹配。
根据一个或多个其它实施例，一种操作半导体制造装置的方法包括以下步骤：将含第一气体和第二气体的气体混合物提供至等离子体腔室；在第一时间，通过将第一电平的源电压和第一导通电压施加至等离子体腔室而由气体混合物第一条件的等离子体；以及在第二时间，通过将第二电平的源电压和第二导通电压施加至等离子体腔室从气体混合物形成第二条件的等离子体，其中第一条件与第二条件不同。
根据一个或多个其它实施例，一种非暂时计算机可读介质存储用于操作处理器的代码，所述代码包括：第一代码，其用于在第一时间将第一源电压施加至等离子体腔室；第二代码，其用于在第二时间将第二源电压施加至等离子体腔室；第三代码，其用于在第一时间将第一导通电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第一截止电压施加至等离子体腔室；第四代码，其用于在第一时间将第二截止电压施加至等离子体腔室，并且在第二时间将第二导通电压施加至等离子体腔室，其中，等离子体腔室包括气体混合物，并且其中在第一时间在等离子体腔室中产生第一条件的等离子体并且在第二时间在等离子体腔室中产生第二条件的等离子体。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，特征将对于本领域技术人员变得清楚，其中：
图1示出了半导体制造装置的实施例；
图2A至图2C示出了匹配电路的实施例；
图3A至图3C示出了用于操作半导体制造装置的时序图的示例；
图4示出了用于操作半导体制造装置的方法的实施例；
图5A和图5B示出了用于操作半导体制造装置的实施例；
图6A和图6B示出了用于操作半导体制造装置的额外实施例；
图7示出了阻抗匹配操作的实施例；
图8示出了半导体制造装置的另一实施例；
图9示出了用于制造半导体装置的方法的另一实施例；
图10A至图10C示出了用于制造半导体装置的方法的实施例的各个阶段。
具体实施方式
图1示出了半导体制造装置的实施例，其包括等离子体腔室110、上电极120、下电极130、气体混合物供应器150、气体混合物供应管路160、源电源210、第一匹配电路215、第一偏置电源220、第二匹配电路225、第二偏置电源230、第三匹配电路235和射频(RF)控制器300。
等离子体腔室110可从气体混合物供应器150接收气体混合物并且从气体混合物形成等离子体。等离子体腔室110可利用形成的等离子体在晶圆W上执行等离子体处理工艺。在一些实施例中，等离子体腔室110可在晶圆W上执行沉积工艺、蚀刻工艺等。在一些实施例中，等离子体腔室110可按照电容耦合等离子体(CCP)方式操作。因此，离子或电子可在等离子体腔室110中向上或向下运动。
上电极120可在等离子体腔室110中，并且在晶圆W和支承晶圆W的下电极130上方。在一些实施例中，上电极120可为将气体混合物供应至等离子体腔室110的喷头。来自气体混合物供应器150的气体混合物通过气体混合物供应管路160供应至上电极120。上电极120可通过形成在其表面中的多个开口排放气体混合物。在一些实施例中，上电极120可连接至接地端子。可将单独的电源连接至上电极120。
下电极130可在等离子体腔室110中，并且在晶圆W下方，以支承晶圆W。下电极130可包括与晶圆W接触的静电卡盘。下电极130可电连接至源电源210和第一匹配电路215。下电极130可从源电源210接收源电压。下电极130可从源电源210接收脉冲形式的RF电力。
下电极130可电连接至第一偏置电源220和第二匹配电路225。下电极130可从第一偏置电源220接收第一导通电压和第一截止电压。下电极130可电连接至第二偏置电源230和第三匹配电路235。下电极130可从第二偏置电源230接收第二导通电压和第二截止电压。
在图1中，源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230连接至下电极130。在一个实施例中，源电源210可连接至上电极120，并且第一偏置电源220和第二偏置电源230可连接至下电极130。此外，在一些实施例中，源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230可全部连接至上电极120。
在操作中，根据一个或多个实施例，上电极120和下电极130可彼此电连接。例如，电路可形成在上电极120与下电极130之间，并且气体混合物供应至等离子体腔室110。上电极120和下电极130可电容耦合至供应至等离子体腔室110的气体混合物。
下电极130可将电力供应至形成的电路并且由供应至等离子体腔室110的气体混合物形成等离子体，以用等离子体处理晶圆W。当将电力供应至下电极130并且将气体混合物供应至等离子体腔室110中以形成等离子体时，可在上电极120与下电极130之间形成电容路径。
为了在半导体制造装置的等离子体形成工艺中以预定(例如，最大)功率形成等离子体，通过上电极120和下电极130形成的电路的反射功率可减小或最小化。例如，随着由上电极120和下电极130形成的电路产生的反射功率增大，用于形成等离子体的总功率减小。通过将由上电极120和下电极130形成的电路的阻抗与源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230的阻抗进行匹配，反射功率可减小或最小化。
下面讨论将通过上电极120和下电极130形成的电路的阻抗与源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230的阻抗进行匹配的示例。
气体混合物供应器150可通过气体混合物供应管路160将气体混合物供应至等离子体腔室110。在一些实施例中，气体混合物供应器150供应至等离子体腔室110的气体混合物可为两种或更多种气体的混合物，例如，碳氟化合物(CxFy)气体和氧(O2)气的混合物。
在图1中，一个气体混合物供应器150通过气体混合物供应管路160连接至等离子体腔室110。在一个实施例中，两个或更多个气体混合物供应器150可通过供应管路连接至等离子体腔室110。当两个或更多个气体混合物供应器150连接至等离子体腔室110时，从两个或更多个气体混合物供应器150供应的不同气体可在等离子体腔室110中混合。
源电源210可连接至下电极130并且可通过第一匹配电路215电连接至下电极130。源电源210可连接至RF控制器300并且由来自RF控制器300的指令控制。例如，RF控制器300可控制从源电源210施加的源电压的RF频率。在一些实施例中，源电源210可包括产生预定(例如，正弦)波形式的电压的电压源和通过过滤电压源产生的电压而产生脉冲形式的电压的整流器电路。
第一匹配电路215可连接在下电极130与源电源210之间。第一匹配电路215可由RF控制器300控制以将通过上电极120和下电极130形成的电路的阻抗与源电源210的阻抗匹配。
图2A至图2C示出了图1所示的第一匹配电路215、第二匹配电路225和第三匹配电路235的实施例。
参照图2A，第一匹配电路215可包括第一阻抗量表216、第一可变电容器C1和第二可变电容器C2。第一匹配电路215可具有电连接至下电极130的第一端和电连接至源电源210的第二端。例如，第一匹配电路215的第二节点N2可连接至源电源210，并且第一阻抗量表216可连接至上电极120。在一个实施例中，第二节点N2可连接至上电极120，并且第一阻抗量表216可连接至源电源210。
第一可变电容器C1可并联连接至第一节点N1。第一可变电容器C1的电容可通过来自控制第一匹配电路215的RF控制器300的指令而改变。例如，第一可变电容器C1可包括真空可变电容器(VVC)。第一可变电容器C1可从RF控制器300接收控制信号，并且机械地调整第一可变电容器C1中的两个电极之间的间隙以改变其电容。
第二可变电容器C2可在第一节点N1与第二节点N2之间串联连接。像第一可变电容器C1，第二可变电容器C2可包括VVC。第二可变电容器C2可由RF控制器300控制以改变其电容。
第一阻抗量表216可连接至第一节点N1。第一阻抗量表216可测量等离子体腔室110的阻抗，并且将测量的值提供至RF控制器300。在一些实施例中，当源电压被施加至等离子体腔室110时，第一阻抗量表216可测量反射功率，并且将测量结果提供至RF控制器300。
第一阻抗量表216、第一可变电容器C1和第二可变电容器C2在图2A中的连接方式仅是示例。在其它实施例中，这些电路元件可按照不同方式彼此电连接。在一个实施例中，电容器、电感元件和/或其它电路装置也可连接至第一节点N1和第二节点N2，以将第一匹配电路215构造为T型网络或者π型网络。电感元件可在RF控制器300的控制下具有变化的电感。
第一偏置电源220可连接至下电极130并且可通过第二匹配电路225电连接至下电极130。第一偏置电源220可连接至RF控制器300，并且由来自RF控制器300的指令控制。例如，RF控制器300可控制从第一偏置电源220施加的第一偏置电压的RF频率、第一偏置电压的第一导通电压或第一截止电压的幅值和/或第一偏置电压的工作周期(duty cycle)。
第二匹配电路225可连接在下电极130与第一偏置电源220之间。第二匹配电路225可由RF控制器300控制，以将由上电极120和下电极130形成的电路的阻抗与第一偏置电源220的阻抗匹配。
第二偏置电源230可连接至下电极130并且可通过第三匹配电路235电连接至下电极130。第二偏置电源230可连接至RF控制器300。RF控制器300可控制从第二偏置电源230施加的第二偏置电压的RF频率。
在图2B和图2C中分别示出了第二匹配电路225和第三匹配电路235的示例。
参照图2B和图2C，第二匹配电路225和第三匹配电路235可具有与第一匹配电路215相似的结构。例如，第二匹配电路225可包括连接至第三节点N3的第三可变电容器C3和第四可变电容器C4，并且还可包括第二阻抗量表226。第三匹配电路235可包括连接至第五节点N5的第五可变电容器C5和第六可变电容器C6，并且还可包括第三阻抗量表236。
第二匹配电路225和第三匹配电路235可与第一匹配电路215按照相似方式操作。例如，第二匹配电路225可基于来自RF控制器300的指令改变第三可变电容器C3和第四可变电容器C4的电容，并且可将由上电极120和下电极130形成的电路的阻抗与第一偏置电源220的阻抗匹配。
另外，第三匹配电路235可基于来自RF控制器300的指令改变第五可变电容器C5和第六可变电容器C6的电容，并且可将由上电极120和下电极130形成的电路的阻抗与第二偏置电源230的阻抗匹配。
根据至少一个实施例，术语“阻抗匹配”可指示匹配电源的阻抗和负载的阻抗。为了减小或最小化由等离子体腔室110中的上电极120和下电极130形成的电路的反射功率，电源的复阻抗可等于负载的复阻抗。例如，电源的复阻抗可为50欧姆(Ω)。因此，第一匹配电路215、第二匹配电路225和第三匹配电路235中的每一个可调整其可变电容的值，从而使得由上电极120和下电极130形成的电路的阻抗和匹配电路的阻抗变为例如50Ω。
如在第一匹配电路215中那样，第二阻抗量表226和第三阻抗量表236以及第三可变电容器C3至第六可变电容器C6在图2B和图2C中的连接方式仅是示例。在其它实施例中，这些电路元件可按照不同方式彼此电连接。在一些实施例中，电容器、电感元件和/或其它电路装置也可连接至第三节点N3至第六节点N6，以将第二匹配电路225或第三匹配电路235构造为T型网络或π型网络。
RF控制器300可连接至源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230。RF控制器300可控制通过源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230施加的电压的RF频率。
图3A至图3B示出了用于操作图1的源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230的时序图的示例。
参照图3A，通过源电源210施加的电源电压可为具有特定周期P的脉冲形式的电压。源电源210可在第一工作周期D1中施加具有第一电平H1的源电压，并且在第二工作周期D2中施加具有第二电平L的源电压。例如，源电源210可在第一时间(例如，原点)施加具有第一电平H1的源电压和在第二时间t 1施加具有第二电平L的源电压。第一电平H1和第二电平L可彼此不同。在一个实施例中，在第一工作周期D1和第二工作周期D2中通过源电源210施加的电压电平可彼此相等。
在一些实施例中，源电源210中的电压源可产生频率为约100MHz至200MHz的源电压。然而，由于源电源210如上所述产生脉冲形式的源电压，因此源电压的周期P可比通过源电源210中的电压源产生的电压的振荡周期更短。例如，周期P可为约1ms。如本文所述的所有值的那样，周期P在其它实施例中可不同。
通过第一偏置电源220施加的第一偏置电压也可为具有特定周期P的脉冲形式的电压。第一偏置电源220可在第一工作周期D1中将具有第三电平H2的第一导通电压VON1施加至下电极130，并且可在第二工作周期D2中将第一截止电压VOFF1施加至下电极130。
参照图3B，第一截止电压VOFF1的幅值为零；但是在另一实施例中，第一截止电压VOFF1的幅值可为非零值。第一偏置电源220还可在第二工作周期D2中将大于零的第一截止电压VOFF1施加至下电极130，而不用完全截止。在一些实施例中，第一偏置电源220中的电压源可产生频率为约2MHz至100MHz的电压。然而，如上所述，第一偏置电源220可为下电极130提供具有周期P的脉冲形式的第一偏置电压。
通过第二偏置电源230施加的第二偏置电压还可为具有特定周期P的脉冲形式的电压。第二偏置电源230可在第一工作周期D1中将第二截止电压VOFF2施加至下电极130，并且在第二工作周期D2中将具有第四电平H3的第二导通电压VON2施加至下电极130。在一些实施例中，第二偏置电源230中的电压源可产生频率为约0至2MHz的电压。然而，如上所述，第二偏置电源230可为下电极130提供具有周期P的脉冲形式的第二偏置电压。
参照图3C，第二截止电压VOFF2的幅值为零；但是在另一实施例中，第二截止电压VOFF2的幅值可为非零值。第二偏置电源230还可在第一工作周期D1中将大于零的第二截止电压VOFF2施加至下电极130，而不完全截止。
总而言之，根据一个或多个实施例，半导体制造装置可在从第一时间(例如，原点)开始的第一工作周期D1中将具有第一电平H1的源电压和具有第三电平H2的第一导通电压VON1施加至下电极130。然后，根据这些或其它实施例的半导体制造装置可在从第二时间t 1开始的第二工作周期D2中将具有第二电平L的源电压和具有第四电平H3的第二导通电压VON2提供至下电极130。
然后，源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230的电压施加可按照与之前相同的方式在第三时间t2和第四时间t3重复。
在第一工作周期D1中，可利用从源电源210和第一偏置电源220施加的电压来处理供应至等离子体腔室110的气体混合物。随后在第二工作周期D2中，可利用从源电源210和第二偏置电源230施加的电压来处理气体混合物。在第一工作周期D1和第二工作周期D2，在混合的气体中混合的两种或更多种气体的比率可保持不变。现在将参照图4至图6B描述在第一工作周期D1和第二工作周期D2中的等离子体处理的示例。
图4示出了用于操作半导体制造装置的方法的实施例。参照图4和图5A，首先将气体混合物提供至等离子体腔室110(操作S100)。气体混合物可为两种或更多种气体的混合物，并且可包括(但不限于)碳氟化合物(CxFy)气体和氧(O2)气。
然后，在第一时间，将来自源电源210的第一电平的源电压VS1、来自第一偏置电源220的第一导通电压VON1的第一偏置电压和来自第二偏置电源230的第二截止电压VOFF2的第二偏置电压施加至等离子体腔室110(操作S110)。在第一时间，等离子体腔室110可通过源电源210和第一偏置电源220由气体混合物形成第一条件的等离子体。
源电源210可通过施加第一电平的源电压VS1从气体混合物中产生激子。例如，如上所述，源电源210可具有约100MHz至200MHz的RF频率，从而所形成的等离子体可具有高的电子加热效率和低离子注入能量产生特性。因此，利用第一电平的源电压VS1产生的激子可由于低离子注入能量而在晶圆上产生沉积反应。
通过施加第一导通电压VON1的第一偏置电压，第一偏置电源220可使等离子体腔室110中的离子粒子加速为具有第一能量E1。加速为具有第一能量E1的离子粒子可在晶圆上产生溅射反应。通过第一导通电压VON1加速的离子粒子可加速为例如具有50eV至150eV的能量。
如上所述，第一偏置电压和源电压在第一时间被一起施加至等离子体腔室110。因此，在第一时间，可基于第一电平的源电压VS1在晶圆上产生沉积反应。可基于第一导通电压VON1的第一偏置电压在晶圆上产生溅射反应。因此，可控制晶圆上的沉积反应的速率和沉积的钝化膜的轮廓。
参照图5B，在具有沟槽450的半导体层400上形成的掩模图案410上沉积钝化膜420。通过第一偏置电压加速的粒子430可在半导体层400上产生沉积反应和溅射反应，并且形成共形的钝化膜420。
参照图4和图6A，在第二时间，将来自源电源210的第二电平L、来自第一偏置电源220的第一截止电压VOFF1和来自第二偏置电源230的第二导通电压VON2施加至等离子体腔室110(操作S120)。在第二时间，等离子体腔室110可通过源电源210和第二偏置电源230由气体混合物形成第二条件的等离子体。第二条件可与第一条件不同。
源电源210可通过施加第二电压电平的源电压VS2从气体混合物中产生激子。通过第二电压电平的源电压VS2产生的激子也可在晶圆上产生沉积反应。
通过施加第二导通电压VON2的第二偏置电压，第二偏置电源230可使等离子体腔室110中的离子粒子加速为具有第二能量E2。在一些实施例中，第二能量E2可大于第一能量E1，例如，第二能量E2可为500eV至1000eV。加速为具有第二能量E2的离子粒子可在晶圆上产生蚀刻反应。
参照图6B，半导体层400和钝化膜422通过加速为具有第二能量E2的离子粒子435被一起蚀刻。蚀刻处理可导致形成更深的沟槽451。
总而言之，在根据一个或多个实施例的半导体制造装置中，源电源210和第一偏置电源220在第一时间将电压施加至等离子体腔室110，以在晶圆W上产生钝化膜的沉积反应。然后，在第二时间，源电源210和第二偏置电源230将电压施加至等离子体腔室110，以在晶圆W上产生蚀刻反应。由于在短周期中执行钝化膜的沉积和蚀刻，晶圆W上的图案蚀刻的均匀度可提高。
图7示出了用于对半导体制造装置(例如可对应于本文所述的任何半导体制造装置)进行阻抗匹配的方法的实施例。
参照图7，在第一时间测量从等离子体腔室110反射的功率(操作S200)。如上所述，基于用于将电压施加至下电极130的源电源210、第一偏置电源220和第二偏置电源230的内部阻抗与由上电极120和下电极130形成的电路的阻抗之间的差产生等离子体腔室110的反射功率。第一匹配电路215、第二匹配电路225和第三匹配电路235中的第一量表216、第二量表226和第三量表236中的每一个可在第一时间测量等离子体腔室110中的阻抗和从等离子体腔室110反射的功率。可将在第一时间测量的反射功率或阻抗值提供至RF控制器300。
接着，基于在第一时间测量的反射功率控制第一匹配电路215和第二匹配电路225的第一可变电容器C1至第四可变电容器C4，以匹配等离子体腔室110和第一匹配电路215的阻抗和匹配等离子体腔室110和第二匹配电路225的阻抗(操作S210)。
如上所述，例如，第一匹配电路215和第二匹配电路225中的第一可变电容器C1至第四可变电容器C4可为VVC。当第一可变电容器C1至第四可变电容器C4为VVC时，RF控制器300可通过机械地调整第一可变电容器C1至第四可变电容器C4中的每一个中的两个电极之间的间隙来改变第一可变电容器C1至第四可变电容器C4中的每一个的电容。
接着，在第二时间测量从等离子体腔室110反射的功率(操作S220)。第一匹配电路215、第二匹配电路225和第三匹配电路235中的第一阻抗量表216、第二阻抗量表226和第三阻抗量表236中的每一个可在第二时间测量等离子体腔室110中的阻抗和从等离子体腔室110反射的功率。可将在第二时间测量的反射功率或阻抗值提供至RF控制器300。
接着，基于在第二时间测量的反射功率控制源电源210和第二偏置电源230的RF频率，以匹配等离子体腔室110和第一匹配电路215的阻抗和匹配等离子体腔室110和第三匹配电路235的阻抗(操作S230)。
当从源电源210施加的源电压的RF频率和从第二偏置电源230施加的第二偏置电压的RF频率改变时，等离子体腔室110中的阻抗值可相应地改变。第一阻抗量表216和第三阻抗量表236可测量等离子体腔室110中的反射功率或阻抗值，和将测量到的反射功率或阻抗值提供至RF控制器300。然后，RF控制器300可基于等离子体腔室110中的测量到的反射功率或阻抗值改变源电压的RF频率和第二偏置电压的RF频率。
总而言之，根据一个或多个实施例，半导体制造装置使用的阻抗匹配方法通过在第一时间通过控制匹配电路中的可变电容器的电容执行阻抗匹配和通过在第二时间通过控制从电源施加的电压的RF频率执行阻抗匹配，减小了反射功率。
当匹配电路中的可变电容器是如上所述基于机械运动操作以调整其电容的VVC时，会难以在1ms或更小的第一工作周期D1和第二工作周期D2中的每一个中快速调整电容。因此，根据一个或多个实施例，半导体制造装置可在第一时间和第二时间交替地执行可变电容控制和电压RF频率控制。因此，即使钝化膜的沉积与半导体层的蚀刻之间的切换很快，反射功率可通过阻抗匹配减小或最小化。
图8示出了半导体制造装置的另一实施例。参照图8，半导体制造装置的等离子体腔室510和上电极520可与一个或多个其它实施例的等离子体腔室110和上电极120按照不同方式构造。例如，可按照在等离子体腔室510的上部周围缠绕的线圈的形式设置上电极520。上电极520和下电极530可电感耦合，以形成电路。
图9示出了半导体制造方法的另一实施例。图10A至图10C示出了通过根据一个或多个实施例的半导体制造装置执行的包括在图9的半导体制造方法中的操作。
参照图9和图10A，将形成在半导体层400上的具有掩模图案410的晶圆W提供至等离子体腔室110(操作S300)。将气体混合物提供至等离子体腔室110(操作S310)。包括分别具有第一宽度W1和第二宽度W2的开口的掩模图案410形成在半导体层400上。半导体层400可包括(但不限于)硅或氧化硅膜。掩模图案410可包括(但不限于)氮化硅膜或硅碳氮化物膜。
参照图9和图10B，在第一时间，从源电源210将第一电平的源电压施加至等离子体腔室110，并且从第一偏置电源220将第一导通电压VON1的第一偏置电压施加至等离子体腔室110，以形成激子470。激子470入射在晶圆W上，以在半导体层400上形成钝化膜460。由于如上所述同时产生激子470的沉积反应和溅射反应，因此形成在半导体层400和掩模图案410上的钝化膜460的轮廓可为共形的。
参照图9和图10C，在第二时间，从源电源210将第二电平的源电压施加至等离子体腔室110，并且从第二偏置电源230将第二导通电压VON2的第二偏置电压施加至等离子体腔室110，以形成激子475。激子475入射在晶圆W上，以蚀刻半导体层400(操作S330)。
如上所述，掩模图案410形成在半导体层400上，以具有彼此不同的第一宽度W1和第二宽度W2的开口。当利用掩模图案410蚀刻半导体层400时，掩模图案410中具有不同宽度的开口的形状转移而在半导体层400中形成具有不同宽度的沟槽490和495。入射在第二宽度W2的第二沟槽495上的激子475的数量可大于入射在第一宽度W1的第一沟槽490上的激子475的数量。
在通过根据一个或多个实施例的半导体制造装置使用的半导体制造方法中，在重复钝化膜460的沉积和半导体层400的蚀刻的同时，第一沟槽490和第二沟槽495的蚀刻深度可保持彼此相等。例如，由于在第一时间更多的激子470入射至第二宽度W2的开口上，形成在第二宽度W2的开口中的钝化膜460可比形成在第一宽度W1的开口中的钝化膜460更厚。因此，当蚀刻第一沟槽490和第二沟槽495时，第一沟槽490和第二沟槽495的蚀刻深度可通过形成在第二沟槽495中的钝化膜460抵消，并且可控制第一沟槽490的蚀刻深度和第二沟槽495的蚀刻深度以保持基本相等。
可通过将由计算机、处理器、控制器或其它信号处理装置执行的代码或指令执行本文所述的方法、处理和/或操作。计算机、处理器、控制器或其它信号处理装置可为本文所述的那些，或者除本文所述的元件之外的一种。因为详细描述形成所述方法(或计算机、处理器、控制器或其它信号处理装置的操作)的基础的算法，所以用于实施方法实施例的操作的代码或指令可将计算机、处理器、控制器或其它信号处理装置转变为用于执行本文所述的方法的专用处理器。
可按照例如可包括硬件、软件或二者的逻辑实施控制器、匹配电路和其它信号产生和信号处理电路。当控制器、匹配电路和其它信号产生和信号处理电路至少部分地在硬件中实施时，其可为例如多种集成电路中的任一种，所述多种集成电路包括(但不限于)专用集成电路、现场可编程门阵列、逻辑门的组合、系统芯片、微处理器或者另一种处理或控制电路。
当控制器、匹配电路和其它信号产生和信号处理电路至少部分地在软件中实施时，其可包括例如存储器或其它存储装置，其用于存储由例如计算机、处理器、控制器或其它信号处理装置执行的代码或指令。计算机、处理器、微处理器、控制器或其它信号处理装置可为本文所述的那些，或者除本文所述的元件之外的一种。因为详细描述形成所述方法(或计算机、处理器、微处理器、控制器或其它信号处理装置的操作)的基础的算法，所以用于实施方法实施例的操作的代码或指令可将计算机、处理器、控制器或其它信号处理装置转变为用于执行本文所述的方法的专用处理器。
根据一个实施例，非暂时计算机可读介质(例如，存储器或其它存储装置)存储用于操作处理器的代码。例如，处理器可包括单独的或与根据任一个上述实施例讨论的RF控制器(例如RF控制器300)组合的本文所述的任何类型的处理器或信号产生或信号处理单元。这种处理器示意性地示为图1中的处理器301和图8中的处理器511。
例如，存储在非暂时性计算机可读介质中的代码可为用于本文所述的半导体制造装置的任何类型的控制软件。计算机可读介质可为易失性或非易失性存储器或其它存储装置，其可以可拆卸方式或固定地结合至将执行用于执行本文所述的方法实施例的代码或指令的计算机、处理器、控制器或其它信号处理装置。
计算机可读介质可存储第一代码以在第一时间将第一源电压施加至等离子体腔室，可存储第二代码以在第二时间将第二源电压施加至等离子体腔室，可存储第三代码以在第一时间将第一导通电压施加至等离子体腔室和在第二时间将第一截止电压施加至等离子体腔室，并且可存储第四代码以在第一时间将第二截止电压施加至等离子体腔室和在第二时间将第二导通电压施加至等离子体腔室。等离子体腔室可包括气体混合物，并且其中在第一时间在等离子体腔室中将产生第一条件的等离子体和在第二时间在等离子体腔室中将产生第二条件的等离子体。源电压、导通电压、截止电压和第一条件和第二条件的等离子体可根据本文所述的任一个实施例中的那些。
在第一条件中，通过基于第一源电压分离气体混合物而在等离子体腔室中形成激子，并且激子将基于第一导通电压以第一能量入射至等离子体腔室中的晶圆上。在第二条件中，将通过基于第二源电压分离气体混合物而在等离子体腔室中形成激子，并且激子将基于第二导通电压以第二能量入射至晶圆上。例如，可根据任一个上述实施例理解这些第一条件和第二条件。
计算机可读介质可包括第五代码，以控制连接在等离子体腔室与对应的电源之间的匹配电路之间的阻抗匹配，如根据任一个上述实施例所述。例如，第五代码可在第一时间控制第一数量的匹配电路的电容，并且控制一个或多个对应的电源的操作频率。
本文已公开了示例实施例，虽然采用了特定术语，但是仅按照一般和描述性含义而非针对限制的目的使用和解释它们。在一些情况下，如本领域普通技术人员之一应该清楚的，除非另有说明，否则随着本申请的提交，结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可单独使用或者与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件联合使用。因此，本领域技术人员应该理解，在不脱离权利要求阐述的本发明的精神和范围的情况下，可作出各种形式和细节上的改变。

Claims (20)

1.一种半导体制造装置，包括：
等离子体腔室，其接收含彼此不同的第一气体和第二气体的气体混合物；
源电源，其在第一时间将第一电平的源电压施加至所述等离子体腔室，并且在第二时间将与所述第一电平不同的第二电平的源电压施加至所述等离子体腔室；
第一偏置电源，其在所述第一时间将第一导通电压施加至所述等离子体腔室，并且在所述第二时间将第一截止电压施加至所述等离子体腔室；以及
第二偏置电源，其在所述第一时间将第二截止电压施加至所述等离子体腔室，并且在所述第二时间将第二导通电压施加至所述等离子体腔室，
其中，所述等离子体腔室在所述第一时间基于所述第一电平的源电压和所述第一导通电压由所述气体混合物形成第一条件的等离子体，并且在所述第二时间基于所述第二电平的源电压和所述第二导通电压由所述气体混合物形成与所述第一条件不同的第二条件的等离子体。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述第一条件中：
所述等离子体腔室通过基于所述第一电平的源电压分离所述气体混合物而形成激子，并且使得所述激子基于所述第一导通电压以第一能量入射至晶圆上。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，在所述第二条件中：
所述等离子体腔室通过基于所述第二电平的源电压分离所述气体混合物而形成激子，并且使得所述激子基于所述第二导通电压以与所述第一能量不同的第二能量入射至晶圆上。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一能量小于所述第二能量。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括：
第一匹配电路，其连接在所述源电源与所述等离子体腔室之间；
第二匹配电路，其连接在所述第一偏置电源与所述等离子体腔室之间；
第三匹配电路，其连接在所述第二偏置电源与所述等离子体腔室之间；以及
控制器，其控制所述第一匹配电路至所述第三匹配电路与所述等离子体腔室之间的阻抗匹配。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述控制器用于：
通过在所述第一时间控制所述第一匹配电路和所述第二匹配电路的电容来控制阻抗匹配，以及
通过在所述第二时间控制所述源电源的射频频率和所述第二偏置电源的射频频率来控制阻抗匹配。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述源电源的射频频率大于所述第二偏置电源的射频频率。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体混合物中的所述第一气体与所述第二气体的比率在所述第一时间和所述第二时间保持恒定。
9.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述第一气体包括碳氟化合物(CxFy)，并且
所述第二气体包括氧(O2)。
10.一种半导体制造装置，包括：
等离子体腔室，其接收含彼此不同的第一气体和第二气体的气体混合物；
源电源，其在第一时间将第一电平的源电压施加至所述等离子体腔室，并且在第二时间将与所述第一电平不同的第二电平的源电压施加至所述等离子体腔室；
第一偏置电源，其在所述第一时间将第一导通电压施加至所述等离子体腔室，并且在所述第二时间将第一截止电压施加至所述等离子体腔室；
第二偏置电源，其在所述第一时间将第二截止电压施加至所述等离子体腔室，并且在所述第二时间将第二导通电压施加至所述等离子体腔室；
第一匹配电路，其连接在所述源电源与所述等离子体腔室之间；
第二匹配电路，其连接在所述第一偏置电源与所述等离子体腔室之间；
第三匹配电路，其连接在所述第二偏置电源与所述等离子体腔室之间；以及
控制器，其控制所述第一匹配电路至所述第三匹配电路与所述等离子体腔室之间的阻抗匹配，
其中，所述控制器通过在所述第一时间控制所述第一匹配电路和所述第二匹配电路的电容来控制阻抗匹配，并且通过在所述第二时间控制所述源电源的射频频率和所述第二偏置电源的射频频率来控制阻抗匹配。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述等离子体腔室用于：
在所述第一时间通过所述源电源和所述第一偏置电源由所述气体混合物形成第一条件的等离子体，以及
在所述第二时间通过所述源电源和所述第二偏置电源由所述气体混合物形成与所述第一条件不同的第二条件的等离子体。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，在所述第一条件中：
所述等离子体腔室通过利用所述第一电平的源电压分离所述气体混合物而形成激子，并且使得所述激子基于所述第一导通电压以第一能量入射至晶圆上。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，在所述第二条件中：
所述等离子体腔室通过利用所述第二电平的源电压分离所述气体混合物而形成激子，并且使得所述激子基于所述第二导通电压以小于所述第一能量的第二能量入射至晶圆上。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述控制器用于：
在从所述第一时间开始的第一工作周期，保持所述第一电平的源电压和所述第一导通电压，以及
在从所述第二时间开始的第二工作周期，保持所述第二电平的源电压和所述第二导通电压。
15.一种操作半导体制造装置的方法，所述方法包括步骤：
将含第一气体和第二气体的气体混合物提供至等离子体腔室；
在第一时间，通过将第一电平的源电压和第一导通电压施加至所述等离子体腔室而由所述气体混合物形成第一条件的等离子体；以及
在第二时间，通过将第二电平的源电压和第二导通电压施加至所述等离子体腔室而由所述气体混合物形成第二条件的等离子体，其中所述第一条件与所述第二条件不同。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述第一条件的等离子体的步骤包括：
通过利用所述第一电平的源电压分离所述气体混合物而形成激子，以及
使得所述激子基于所述第一导通电压以第一能量入射至晶圆上。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，形成所述第二条件的等离子体的步骤包括：
通过利用所述第二电平的源电压分离所述气体混合物而形成激子，以及
使得所述激子基于所述第二导通电压以与所述第一能量不同的第二能量入射至晶圆上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一能量小于所述第二能量。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括：
通过在所述第一时间控制第一匹配电路和第二匹配电路的电容来控制阻抗匹配，以及
通过在所述第二时间控制所述源电压的射频频率和所述第二导通电压的射频频率来控制阻抗匹配。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述源电压的射频频率大于所述第二导通电压的射频频率。
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