CN117594406A - 控制等离子体处理装置的方法和等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种控制等离子体处理装置的方法、以及用于执行该方法的等离子体处理装置。根据本公开的一个实施例，一种控制等离子体处理装置的方法包括：从高频电源向下电极供应具有正弦波的电力以产生等离子体；以及从高频电源向下电极供应电力，以控制所产生的等离子体中的离子，并且当设置在下电极上的晶片的电压在相位区域中具有负峰值时，通过DC电源将负DC电压输入到聚焦环。

Description

控制等离子体处理装置的方法和等离子体处理装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年8月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0100116的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及一种蚀刻装置，具体地，涉及一种控制等离子体处理装置的方法和用于执行该方法的等离子体处理装置。

背景技术

在常规的等离子体处理装置中，可以使用通过高频电力从气体产生的等离子体来执行蚀刻工艺，以在晶片中形成精细的孔等。当通过将高频电源应用于处理容器来产生等离子体时，可以在晶片的表面上产生能够加速离子的鞘区。由于晶片的最外面的区域中的鞘区可能不均匀，因此离子的入射角可能扭曲。结果是，不可能形成垂直于晶片的表面的孔。

因此，专利文献1公开了一种等离子体处理装置，其中，通过放置在平台上的晶片的圆周部分上的环形聚焦环来提供外周侧位于高于内周侧的倾斜部分，以减轻偏置电势的不连续性并提高要处理的表面的均匀性。

然而，仅用这种等离子体处理装置难以解决由于等离子体电势而改变晶片上的鞘区的厚度的问题，并且无法解决使等离子体进入晶片的边缘部分和聚焦环之间形成的间隙C1而导致鞘区的扭曲的问题。

具体地，当鞘区的厚度变厚时，间隙C1和等离子体之间的距离可能增加，使得离子穿过鞘区以获取高动能，并且负责用高动能进行蚀刻的离子可能倾斜地入射。另一方面，当鞘区的厚度更薄时，离子不能被充分地加速。因此，尽管晶片的外周侧上的离子在间隙C1处从晶片的边缘部分朝向晶片的中心部分倾斜地入射，但是倾斜离子的效果可能并不突出。

也就是说，由于鞘区的长度不是恒定的，并且其厚度根据聚焦环的蚀刻而反复变化，因此可能产生在聚焦环和晶片之间流动的离子倾斜角度以及离子倾斜效果连续变化的问题，结果是，可能发生在晶片的边缘部分中产生具有椭圆形形状的孔的问题。

发明内容

为了解决该常规问题，可以提供一种控制等离子体处理装置的方法和该等离子体处理装置，该方法用于控制DC电源在平台中包括的电极的电势达到负峰值时将负DC电压输入到聚焦环。

根据本公开的一个方面，提供了一种控制等离子体处理装置的方法，该等离子体处理装置包括：反应室，设置有等离子体处理空间；平台，设置在反应室中，并且包括设置在反应室中以形成等离子体的下电极；上电极，在反应室中与下电极相对设置；高频电源，连接到平台，并且向下电极供应两个射频(RF)电源；聚焦环，设置在晶片的边缘区域周围，该晶片设置在平台上；以及DC电源，连接到聚焦环以供应DC电压，其中，该方法包括：从高频电源向下电极供应具有正弦波的电力以产生等离子体；以及从高频电源向下电极供应电力，以控制所产生的等离子体中的离子，并且当设置在下电极上的晶片的电压在相位区域中具有负峰值时，通过DC电源将负DC电压输入到聚焦环。

根据本公开的另一方面，提供了一种计算机记录介质，该计算机记录介质记录用于在计算机上执行权利要求1至12中任一项的方法的计算机程序。

根据本公开的另一方面，一种等离子体处理装置还包括：反应室，设置有等离子体处理空间；平台，设置在反应室中，并且包括设置在反应室中以形成等离子体的下电极；上电极，在反应室中与下电极相对设置；高频电源，连接到平台，并且包括产生等离子体的HF电源以及通过向下电极供应射频(RF)电力来控制等离子体中的离子的LF电源；聚焦环，设置在晶片的边缘区域周围；DC电源，连接到聚焦环以供应DC电压；以及控制器，控制DC电源的电压或电流、以及高频电源的电压或电流，其中，当向下电极供应LF电源的电力并且设置在下电极上的晶片的电压在相位区域中具有负峰值时，控制器被配置为通过DC电源将负DC电压输入到聚焦环。

附图说明

根据结合附图给出的以下详细描述，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和优点，在附图中：

图1是示出了根据本公开的实施例的等离子体处理装置的配置的配置图。

图2A和图2B示出了常规等离子体处理装置中的每个配置的电势和离子能量分布函数(IEDF)。

图3A至图3C示出了在常规等离子体处理装置中的根据供应给电极的电源的相位的晶片和聚焦环之间的电势差。

图4A至图4D示出了在常规等离子体处理装置中的根据供应给电极的电力的相位的晶片和聚焦环之间的离子倾斜角。

图5示出了根据本公开的实施例的根据控制等离子体处理装置的方法所施加的负电压。

图6示出了晶片与其支撑构件之间的电容差、以及聚焦环与其支撑构件之间的电容差。

图7示出了当未施加根据图5的负电压时聚焦环的实际电势。

图8A至图8C示出了施加到聚焦环的电压波形，其中，当将具有不同电势幅度的多个脉冲电势输入到晶片时，执行根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法。

图9是根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法的流程图。

图10是根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述优选实施例，使得本领域技术人员可以参考附图容易地实现本公开。然而，在详细描述本公开的优选实施例时，如果可以确定相关已知功能或配置的详细描述不必要地模糊了本公开的要旨，则将省略该详细描述。此外，贯穿附图，相同的附图标记可以用于具有类似功能和动作的部分。此外，在本说明书中，诸如“上方”、“上”、“上部”、“上表面”、“下方”、“下”、“下部”、“下表面”和“侧表面”之类的术语可以基于附图，并且可以根据放置元件或部件的方向而实际变化。

此外，贯穿说明书，当一部分被称为“连接”到另一部分时，这不仅可以包括它“直接地连接”的情况，还可以包括它与其间的另一元件“间接地连接”的情况。此外，除非另有说明，否则“包括”特定部件意味着还可以包括其他部件，而不是排除其他部件。

图1是示出了根据本公开的实施例的等离子体处理装置的配置的配置图。根据本公开的实施例的等离子体处理装置可以是电容耦合等离子体(CCP)。

参考图1，根据本公开的实施例的等离子体处理装置可以使用等离子体来对晶片W进行干法蚀刻。等离子体处理装置可以包括反应室10、基板支撑组件200、喷头单元300和气体供应单元500。

反应室10可以提供在反应室10的内部空间中执行基板处理过程的处理空间。反应室10的内部空间可以具有封闭的形状。反应室10可以由金属(例如，铝)形成。此外，为了过程稳定性，反应室10可以接地。排出孔102可以形成在反应室10的底表面上。排出孔102可以连接到排出管线151。在过程期间产生的反应副产物和残留在反应室10的内部空间中的气体可以通过排出管线151向外部排放。可以通过排出过程将反应室10的内部空间的压力减小为具有预设压力。

衬层13可以设置在反应室10的内部空间中。衬层13可以具有包括暴露的上表面和下表面的圆柱形状。衬层13可以被设置为接触反应室10的内侧表面。衬层13可以保护反应室10的内侧壁免受电弧放电损坏。此外，可以防止在基板处理过程期间所产生的杂质沉积在反应室10的内侧壁上。可选地，可以不设置衬层13。

基板支撑组件200可以位于反应室10的内部空间中。基板支撑组件200可以支撑晶片W。基板支撑组件200可以包括使用静电力来吸附晶片W的支撑单元210。基板支撑组件200可以包括支撑单元210、下盖250和板270。

用于支撑晶片W的支撑单元210可以设置在反应室10中。支撑单元210可以是使用静电力来吸附晶片W的静电卡盘。具体地，DC电极223可以形成在支撑单元210中。DC电极223可以电连接到DC电源150。可以通过施加到DC电极223的DC电流来将静电力施加到DC电极223和晶片W之间，并且可以通过静电力来将晶片W吸附到支撑单元210。

例如，用于利用静电力吸附和保持晶片W的静电卡盘可以安装在平台230的上表面上，以吸附晶片W，并且包含例如硅的导电聚焦环240可以设置在晶片W的圆周周围。

具体地，支撑单元210可以包括介电板220、平台230和聚焦环240。支撑单元210可以支撑晶片W。

介电板220可以位于支撑单元210上。介电板220可以设置为具有圆盘形状的介电物质。晶片W可以放置在介电板220的上表面上。介电板220的上表面的半径可以短于晶片W的半径。晶片W的边缘区域可以位于介电板220外部。

介电板220可以在其中包括DC电极223、加热器225和第一供应通道221。第一供应通道221可以从介电板220的上表面设置到介电板220的下表面。第一供应通道221可以被设置为彼此间隔开的多个第一供应通道221，并且可以被设置为通过其向晶片W的下表面供应传热介质的通道。

DC电极223可以电连接到DC电源150。开关可以安装在DC电极223和DC电源150之间。在这种情况下，RF滤波器160可以安装在DC电极223和DC电源150之间。这可能是为了阻止由高频电源121和122所产生的RF电源分量(例如，其LF、HF和谐波分量)影响DC电源150。

平台230可以包括金属板。例如，平台230可以完全设置有金属板。平台230可以电连接到产生高频电力的高频电源121和122。如图1所示，高频电源121和122可以被设置为RF电源，并且可以包括LF电源121和HF电源122。开关可以设置在平台230与高频电源121和122之间。当开关被接通时，平台230可以从高频电源121和122接收高频电力，并且平台230可以用作电极(例如，偏置电极)。匹配变压器130可以设置在高频电源121和122与平台230(例如，偏置电极)之间。

在喷头单元300之中，喷头310可以电连接到第四电源351a。第四电源351a可以是高频电源。喷头310可以电连接到第四电源351a或可以接地，以用作电极(例如，源电极)。第二匹配变压器351d可以是执行阻抗匹配以去除等离子体电力的返回损耗的电路，并且可以位于喷头310(例如，源电极)和第四电源351a之间。

例如，上电极可以平行地安装在平台230上方，以与平台230相对，并且安装在平台230上的下电极和喷头310的上电极之间的空间可以成为等离子体处理空间。

气体供应单元500可以将处理气体供应到反应室10中。气体供应单元500可以包括气体馈送器510、气体供应管520和气体存储单元530。气体馈送器510可以安装在反应室10的上表面的中心部分中。可以将处理气体从气体馈送器510供应到反应室10的内部空间中。

DC电源100可以电连接到聚焦环240，并且可以从DC电源100施加DC电压。可以通过控制器400来执行对从DC电源100供应的DC电压和DC电流的极性和电流/电压的控制，以及对接通/关断电子开关的控制。此外，RF滤波器110可以连接在DC电源100和聚焦环240之间，并且传感器单元111可以连接在聚焦环240和RF滤波器110之间。这可能是为了通过RF滤波器110阻止由高频电源121和122所产生的RF电源分量(例如，其LF、HF和谐波分量)影响DC电源100，并且为了通过传感器单元111测量流过聚焦环240的离子电流。

平台230可以通过单个匹配变压器130连接到包括LF电源121和HF电源122的高频电源121和122。高频电源121和122可以通过LF电源121向平台230施加低频(LF)电力，使得离子被吸入到平台上的晶片W中。在这种情况下，LF电源可能不是恒定的，可能发生抖动，并且当离子被吸入时，离子可能不在特定方向上竖直地入射。

高频电源121和122可以通过HF电源122向平台230施加高频(HF)电力。HF电力的频率可以是几十MHz，优选为13.56MHz或更高，例如，100MHz。备选地，由LF电源121供应的LF电力的频率可以是低于HF的频率的几百KHz或几MHz，优选为400kHz。单个匹配变压器130可以将高频电源的内部阻抗与负载阻抗相匹配。用于将预设高频传递到地的滤波器可以连接到平台230。此外，从高频电源之中的HF电源122供应的HF电力可以被施加到上电极。

在这种情况下，连接到设置在平台230上的下电极的单个匹配变压器130可以在它们之间设置传感器140。传感器140可以测量从高频电源供应给设置在平台230上的下电极的电压的波形和电流的波形。

在将蚀刻气体引入到反应室10中的状态下，可以将来自HF电源122的HF电力施加到平台230。此外，可以将来自LF电源121的LF电力施加到平台230。

可以主要通过HF电力来对从喷头310的上电极的气体排放孔排放的处理气体进行分离和离子化，以产生等离子体。要处理的晶片W的表面可以被等离子体中的自由基或离子蚀刻。此外，可以将LF电力施加到平台230，以控制等离子体中的离子，并加宽等离子体的控制裕度，例如以高纵横比蚀刻孔等。

当在具有这种配置的等离子体处理装置中执行蚀刻时，首先可以将要蚀刻的晶片W装载到反应室10中，并且可以将其放置在平台230上。然后，气体供应单元500可以通过喷头310的上电极向反应室10供应气体。此外，反应室10中的处理气体可以通过排出设备排出。在这种情况下，作为处理气体，可以采用各种常规使用的气体。

通过以这种方式将处理气体引入到反应室10中，可以将HF电力和LF电力从鬲频电源121和122施加到平台230。此外，可以从DC电源150向DC电极223施加DC电压，并且可以将晶片W保持在平台230上。此外，可以将来自DC电源100的负电压施加到聚焦环240。

在这种情况下，根据本公开的实施例的控制器400可以通过以下来反复控制从DC电源100输出的负电压：根据高频电源121和122的电力供应路径，在所产生的等离子体的发光周期内、或在晶片W(下电极)上的等离子体的鞘厚度变化的每个周期内，将电压和电流施加到特定相位区域，以及交替地接通和关断负电压。

高频电源121和122的电力供应路径可以指LF电源121、匹配变压器130、传感器140、平台230、反应室10中的处理空间、上电极和地。沿着高频电源121和122的电力供应路径测量的电压和电流可以包括在从LF电源121到平台230的部分路径中并通过上电极测量的电压和电流。

此外，等离子体的发光周期和晶片W上的等离子体的鞘厚度变化的周期可以用作指示器。可以通过光电二极管、显微传感器等来检测等离子体的发光周期。关于鞘厚度，可以通过使用ICCD相机等以纳秒的间隔按下快门来测量鞘厚度的变化。

备选地，要处理的晶片W的参数可以存储在单独的存储单元600中，该参数包括晶片W的类型、要执行的蚀刻工艺的类型、与离子倾斜程度相对应的电势等。预先存储在存储单元600中的参数可以用于控制器400的控制。存储单元600可以是为本公开单独提供的数据库，或者可以是可以存储用于执行过程的过程信息的主数据库。

此外，平台230可以是设置有晶片W的电极(下电极)的示例。上电极可以是与下电极相对的电极的示例。高频电源121和122可以是向下电极供应偏置电力的偏置电源的示例，以及向下电极或上电极供应具有比偏置电力高的频率的源电力的源电源的示例。DC电源100可以是向聚焦环240供应DC电压的DC电源的示例。源电源可以对应于将等离子体供应到反应室10中的等离子体产生源。

控制器400可以是控制偏置电源、源电源和DC电源的控制器的示例。被施加偏置电力的下电极(平台230)的电势也可以称为电极电势。

根据本公开的实施例的控制器400可以在供应高频电源121的电力并且下电极在相位区域中具有负峰值电压时控制通过DC电源100将负DC电压输入到聚焦环240。例如，控制器400可以控制针对每个周期的每个特定相位区域的输入。

在这种情况下，特定相位区域可以意味着下电极的电势的相位为3π/2的区域，并且3π/2区域可以意味着具有基于下电极的电势的3π/2相位的预设宽度的区域。

例如，根据本公开的实施例的等离子体处理装置可以包括：反应室10，设置有等离子体处理空间；平台230，设置在反应室10中，并且包括设置在反应室10中以形成等离子体的下电极；上电极，在反应室10中与下电极相对设置；高频电源121和122，连接到平台230，并且包括产生等离子体的HF电源122以及通过向下电极供应射频(RF)电力来控制等离子体中的离子的LF电源121；聚焦环240，设置在晶片W的边缘区域周围；DC电源100，连接到聚焦环240以供应DC电压；以及控制器400，控制DC电源100的电压或电流以及高频电源121和122的电压或电流，其中，当将LF电源121的电力供应给下电极并且设置在下电极上的晶片W的电压在相位区域中具有负峰值时，控制器400被配置为通过DC电源100来将负DC电压输入到聚焦环240。

具体地，图2A至图4D示出了当不执行根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法时晶片W和聚焦环240之间的关系，并且图5示出了基于根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法所施加的负电压，以解决该问题。

如图2A和图2B所示，当将高频电源之中的HF电源122通过下电极输入到晶片W时，可以产生等离子体，并如图2A所示，可以形成等离子体电势，并且当将高频电源之中的LF电源121通过下电极输入到晶片W时，可以通过控制等离子体中的离子来执行蚀刻，并且可能出现晶片W的电势和聚焦环240的电势之间的差。等离子体电势可以略高于晶片的最高电势，并且晶片W的电势可以通过具有比HF电源122低的频率的LF电源121来确定。

如图2B所示，入射到晶片W上的离子可以被划分为第一离子能量41和第二离子能量42，以形成离子能量分布函数(IEDF)中的能量分布。当晶片电势和聚焦环电势是最高的正电压时，可以形成第一离子能量41，而当晶片电势和聚焦环电势是最高的负电压时，可以形成第二离子能量42。当绝对电势值较大时，可以获取晶片电势和聚焦环电势是最大的负电压时的第二离子能量42。

具体地，由于LF电源121的LF电势不是恒定的且形成波形，因此可以产生第一离子能量41和第二离子能量42，并且在具有第一离子能量41的区域中入射到晶片W上的离子和在具有第二离子能量42的区域中入射到晶片W上的离子可以具有负责蚀刻的离子能量。当具有第一离子能量41的区域中的离子穿过鞘时可能削弱其能量，因此可能不足以进行蚀刻。具有第二离子能量42的区域中的离子即使在穿过鞘之后也可以具有足够高的能量，以竖直地形成沟槽孔。

特别地，图3A至图3C示出了一个RF周期内的每个相位的晶片W和聚焦环240之间的电势差。当从LF电源121供应的电力的相位为3π/2时，与当相位为π/2和当相位为π时相比，晶片W和聚焦环240之间的电势差可以更快速地变化。当从LF电源121供应的电力的相位为π/2和π时，在相同高度上，无论电势是正的还是负的，都可以发生约10V的差。当从LF电源121供应的电力的相位为3π/2时，在相同的高度上可以发生约30V至40V的电势差。参考图3A至图3C，晶片电势可以为-300V，并且聚焦环240的电势可以为-270V至-260V。特别地，在晶片W的上部和聚焦环240的上部中，当它们的高度相同时，晶片电势和聚焦环240之间的电势差可能不大且可以不断变化，但是在晶片W和聚焦环240之间的间隙中可能迅速产生电势差。

如图4A至图4D所示，当在晶片W和聚焦环240之间的间隙中突然发生电势差时，间题在于鞘的厚度可能不均匀地变化。

首先，假设从LF电源121供应的电力的电势等于晶片W的电势。

如图4A所示，当将晶片W的电势供应为正弦波时，电势的相位可以被划分为π/2的情况、0和π(0，π)的情况以及3π/2的情况。基于在0和π的情况下的等离子体鞘长度(图4B)，在π/2的情况下鞘长度可以更短(图4C)，并且在3π/2的情况下鞘长度可以更长(图4D)。如图4C所示，当鞘长度缩短时，入射到晶片W和聚焦环240之间的间隙上的离子的角度可以弯曲。在该阶段中，鞘长度可以很高，例如几十微米，并且鞘电压也可以很低，例如几十伏。即使离子弯曲并进入晶片W，动能也可以与图2B中的第一离子能量41一样低。因此，在执行蚀刻工艺中，可以看出，与图2B中的具有第二离子能量42的离子相比，离子倾斜效果不大。

如图4D所示，当鞘长度增加时，入射到晶片W和聚焦环240之间的间隙上的离子的角度可以极大地倾斜。在这种情况下，鞘电压可以是几百伏或几千伏，并且其长度也可以等于几毫米。在该阶段中，在穿过鞘的同时，离子可以获取相当高的动能，该动能与图2B中的第二离子能量42相对应。例如，由于负责晶片W的边缘区域中的蚀刻的离子通过第二离子能量42倾斜地入射，因此可能难以保持孔的高圆度，并且可能难以形成深且竖直的沟槽。

例如，当针对每个相位在晶片W和聚焦环240之间发生电势差时，入射在晶片W的边缘区域上的离子的入射角和入射能量可能变化。

因此，如图4D所示，当晶片W的电势的相位为3π/2时，为了在不断地保持鞘长度的同时，在晶片W的边缘上竖直地形成离子的入射角，可能需要将晶片W和聚焦环240之间的电势差控制为较小。

为此，如图5所示，根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法可以包括将高频电源121和122的电力供应给下电极，以控制所产生的等离子体中的离子，并且当设置在下电极上的晶片W的电压在相位区域中具有负峰值时，通过DC电源100将负DC电压71或72输入到聚焦环240。例如，可以在每个周期的特定相位区域中控制输入。

作为特定实施例，特定相位区域可以意味着设置在下电极上的晶片W的电势为3π/2的区域，并且3π/2区域可以意味着基于晶片W的电势的相位为3π/2的点的区域。

如图5所示，可以通过从高频电源121和122供应的电力来产生晶片W的电势，并且由线a指示的LF电压和由线b指示的HF电压的幅值可以彼此重叠，并且可以振动。在这种情况下，可以在相位为π/2的区域中产生晶片W的电势的正峰值，并且可以在相位为3π/2的区域中产生晶片W的电势的负峰值。可以将DC电压71或72输入到聚焦环240以减小晶片W和聚焦环240之间的电势差，以防止在晶片W的电势具有负峰值时，由于鞘的厚度而导致具有第二离子能量42(参见图2B)的离子入射的倾斜角增加。

具体地，供应给聚焦环240的DC电压71的幅度可以等于晶片W的电势的幅度。

例如，在通过DC电源100将负DC电压输入到聚焦环240中，具有与设置在下电极上的晶片W的负电压相同的电平的负DC电压可以在至少特定时段内被输入到聚焦环240，并且在图5中，示出了表示DC电压的幅度和特定时段的DC电压71。

作为实施例，DC电压71应该输入得与晶片W和聚焦环240之间的电势差一样多。当将DC电压71供应给聚焦环240时，DC电压71可能影响等离子体密度。如上所述，可以基本上输入具有与晶片W的电势相同的幅度的DC电压71，或者可以基本上输入具有比与晶片W的电势相同的幅度低的幅度的DC电压71。

在这种情况下，可以包括：周期性地重复DC电压71供应第一电压值的第一电压状态和具有低于第一电压值的至少一个电压值的第二电压状态，以及根据高频电源121和122的电力的供应，在设置在下电极上的晶片W的电势变为负峰值的部分中保持第二电压状态，并且在不同的部分中保持第一电压状态。

此外，根据本公开的实施例，还可以包括：根据晶片W的处理参数来确定DC电压在设置在下电极上的晶片W的电势的3π/2区域中保持第二状态的时间。

如图5所示，供应给聚焦环240的DC电压71不仅可以瞬间发生在晶片W的电势的3π/2区域中，还可以通过保持特定时间而具有恒定的宽度，并且可以具有方形形状，例如图5所示的DC电压71。DC电压71可以具有第二电压状态，并且晶片W的电势为0的区域可以具有第一电压状态。

因此，当重复晶片W的电势的周期时，DC电压71也可以连续地重复第一电压状态和第二电压状态。

此外，可以根据晶片W的处理参数来确定保持第二电压状态的时间。例如，可以确定根据蚀刻工艺的参数(例如晶片W的类型、要注入的气体的类型等)预期的晶片W的边缘区域的离子倾斜程度。根据本公开的实施例的控制器400可以确定晶片W的电压在晶片W的电势的3π/2区域中的幅度，以及预测的或用于保持与存储在存储单元600中的离子倾斜程度相对应的第二状态的时间，以供应如图5所示的DC电压(d1，71)。

根据本公开的实施例，在通过DC电源100将负DC电压(d2，72)输入到聚焦环240中，负DC电压72可以根据相位区域期间的电压斜率而不断地增加幅度的绝对值，并且在除相位区域以外的区域中，电压可以为零。

如图5所示，为了使要供应给聚焦环240的DC电压变为DC电压(d1，71)，供应给聚焦环240的DC电源100的DC电压应该是DC电压(d2，72)。稍后将参考图6和图7对此进行描述。

图6是晶片W、晶片W的支撑构件211、聚焦环240和聚焦环240的支撑构件212的简化电路图，并且图7示出了当未施加图5的负电压(d2，72)时聚焦环240的实际电势。

如图6所示，支撑晶片W和聚焦环240的支撑单元210可以包括支撑晶片W的晶片支撑构件211和支撑聚焦环240的聚焦环支撑构件212，晶片W和晶片支撑构件211可以被视为串联连接的电容器，并且聚焦环240和聚焦环支撑构件212也可以被视为串联连接的电容器。晶片W和聚焦环240可以通过支撑单元210彼此连接，但是可以在它们之间设置多个部件，使得耦合电容器C可以设置在晶片W和晶片支撑构件211之间、以及聚焦环240和聚焦环支撑构件212之间，结果是，高频电源121和122的电力可以通过耦合电容器施加到聚焦环240。晶片W、晶片支撑构件211、聚焦环240和聚焦环支撑构件212可以分别具有不同的面积、厚度和材料，并且聚焦环240和聚焦环支撑构件212的电容可以低于晶片W和晶片支撑构件211的电容。

例如，当鞘边界朝向具有长鞘长度的晶片的电势的相位的3π/2区域中的等离子体移动时，更多的离子可以进入晶片W和聚焦环240。在这种情况下，由于聚焦环240被更快地充电，因此可能导致晶片W和聚焦环240之间的电势不均匀。

例如，如图7所示，当从连接到聚焦环240的DC电源100供应恒定的负DC电压92时，聚焦环的实际电势可以具有如图7所示的电势91，导致减小实现原始目的的效率。例如，当DC电源100供应恒定的DC电压92时，聚焦环240的电势可能由于离子(电流)随时间对聚焦环240进行充电而逐渐上升。结果是，聚焦环240可以具有如图7所示的非均匀电势91。

因此，为了减小晶片W的电势和聚焦环240的电势之间的非均匀电势差，并且为了向聚焦环240提供恒定的DC电压，可以供应具有电压斜率的DC电压(d2，72)，如图5所示。

根据本公开的一个实施例，为了供应具有电压斜率的DC电压(d2，72)，可以包括：通过经由下支撑单元210连接到聚焦环240的传感器单元111来测量在聚焦环240中流动的离子电流；获取通过聚焦环信息计算出的聚焦环240的电容，该聚焦环信息包括聚焦环240的面积、厚度、结构或材料中的至少一个；以及在至少特定部分内将负DC电压输入到聚焦环240，该负DC电压具有使用离子电流和电容的电压斜率，并且具有等于或低于设置在下电极上的晶片W的电压的负电压的幅度。

计算出的电容值可以存储在存储单元600中，并且该电容可以从存储单元600传输到控制器400，以计算电压斜率。

例如，根据本公开的实施例的等离子体处理装置可以包括：传感器单元111，该传感器单元111通过下支撑单元210连接到聚焦环240，以测量在聚焦环240中流动的离子电流；以及存储单元600，该存储单元600存储包括聚焦环240的电容的晶片W的处理参数。

当设置在下电极上的晶片W的电压在具有负电压的相位区域中时，DC电源100可以根据设置在下电极上的晶片W的电压的幅度来通过聚焦环240输入不同的负DC电压。

图8A至图8C示出了施加到聚焦环240的电压波形，其中，当将具有不同电势幅度的多个脉冲电势输入到晶片时，执行根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法。

如图8A所示，当高频电源121和122根据占空比向下电极供应具有不同的电压幅度的脉冲电力(脉冲射频)时，可以包括在脉冲电力被供应为小于预设幅度的占空比期间施加预设最小DC电压。最小DC电压可以是如图8B所示的对应于DC电源100供应具有特定阈值或更低的电力时的值，或者是如图8C所示的对应于DC电源100停止供应电力时的值。

具体地，如图8A所示，当高频电源121和122向晶片W的电势供应脉冲射频时，晶片W的电势可以具有高状态和低状态。它可以不仅被划分为如高状态和低状态的两种状态，而是可以具有在特定电力范围内的针对每个步骤的不同状态。例如，可以重复具有最高电势的第一步骤、具有中间电势的第二步骤以及具有最低电势的第三步骤，并且该步骤仅是说明性的，且权利要求不限于上述值。

根据本公开的实施例，可以周期性地重复施加到聚焦环240的DC电压供应第一电压值Vb1的第一电压状态、以及具有低于第一电压值的至少一个电压值Vb2的第二电压状态，并且可以根据高频电源121的电力的供应，在设置在下电极上的晶片W的电势变为负峰值的部分中保持第二电压状态，并且可以在不同的部分中保持第一电压状态。

因此，如图8B和图8C所示，可以在晶片的电势的3π/2相位区域中供应负电压Vb2，并且可以在不同的相位中供应Vb1。

晶片的电势为最低的第三步骤可以不是供应用于蚀刻的电力的步骤，而是供应RF电力以保持等离子体的步骤。由于与其他步骤相比，第三步骤具有很低的离子能量，因此可以单独供应负DC电压。因此，很少需要单独控制离子能量。

因此，在恒定的偏移晶片电势上，例如在第三步骤中，可以施加零DC电压，或者可以仅提供很小的基本DC电压。为了描述的简洁，将省略与上述内容重叠的内容。

例如，根据本公开的实施例，可以包括一体地连接到高频电源121和122的LF电源121和HF电源122的单个匹配变压器130、以及连接在匹配变压器130和下电极之间并测量由LF电源121和HF电源122产生的电压波形或电流波形的传感器140。控制器400可以通过传感器140获取由LF电源121供应给下电极的脉冲电力的幅度，并且可以在所获取的电力的幅度供应为小于预设幅度的部分中，控制DC电源100施加预设最小DC电压，并且最小DC电压是对应于DC电源100停止供应电力时或DC电源100供应具有特定阈值或更低的电力时的值。

根据本公开的实施例，当通过蚀刻工艺蚀刻聚焦环240时，可以附加地供应与聚焦环240和晶片W之间的电平差相对应的电势。根据聚焦环240的蚀刻的DC电压补偿可以被确定为与根据工艺时间的表值相对应的值，并且根据工艺时间的表值可以被存储在存储单元600中。在这种情况下，可以根据存储在存储单元600中的与蚀刻的聚焦环240相对应的电容来改变施加到聚焦环240的电压斜率。

此外，根据本公开的实施例的控制器400可以包括：信号产生电路(未示出)，其产生将LF电源121、HF电源122或DC电源100中的至少一个的波形与另一波形进行同步的同步信号；以及示波器(未示出)，其检查波形。可以执行控制，例如接收LF电源121的电力的一部分以获取波形、在与同步信号或波形的特定相位区域相对应的相同定时处提供DC电压等。

图9和图10是根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法的流程图。

如图9所示，根据本公开的实施例，可以执行向下电极供应高频电源121和122的电力以控制所产生的等离子体中的离子，并且当设置在下电极上的晶片W的电压在相位区域中具有负峰值时，通过DC电源100将负DC电压输入到聚焦环240(S1140)。

高频电源可以包括控制等离子体密度的高频(HF)电源122以及控制等离子体中的离子能量的低频(LF)电源121。

作为实施例，可以在从HF电源122向下电极供应具有正弦波的电力以产生等离子体之后执行S1140。在S1140中，当通过从高频电源的LF电源121供应电力而形成的晶片W的电压的相位为3π/2区域时，为了控制等离子体中的离子，可以向聚焦环240供应与晶片W的电压的幅度相对应的负DC电力。这可能是用于在一个初始时间处对相位进行校正的过程，并且当完成相位校正时，可以同时接通/关断LF电源121、HF电源122和DC电源100。

如图10所示，在通过DC电源100将负DC电压输入到聚焦环240，使得晶片的电势和聚焦环240的电势根据下电极的电势而被同步之前，还可以包括：基于HF电源122的相位来同步LF电源121(S1110)；基于LF电源121的相位来同步DC电源100的相位(S1120)；以及通过连接到高频电源121和122的传感器140来获取由LF电源121供应给下电极的电压波形或电流波形(S1130)。

然后，在RF相位区域中(S1140中的指定时间)，驱动DC电源100以保持具有第二电压值(负DC电压)的第二电压状态(S1141)，或者在除指定时间之外的部分中，驱动DC电源100以通过DC电压来保持第一电压状态(S1142)。

在这种情况下，在S1142中，当高频电源的电压小于或等于预设电压偏移时，可以停止DC电源100，使得DC电压变为0。

因此，为了保持鞘长度恒定并且在晶片的外边缘处钻出具有高纵横比的孔，需要在鞘长度根据LF电压而极大地变化的位置中施加DC电压，并且需要调节DC电压的通断和斜率。

此外，本公开可以提供一种计算机记录介质，该计算机记录介质存储用于在计算机上执行上述方法的计算机程序。

上述根据本公开的实施例的控制等离子体处理装置的方法可以被生产为要在计算机上执行的程序，并且可以存储在计算机可读记录介质中。计算机可读记录介质的示例可以包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备等。此外，可以将计算机可读记录介质分布到通过网络连接的计算机系统，使得计算机可读代码可以以分布式方式存储和执行。此外，本公开所属领域的编程技术人员可以容易地推断出用于实现该方法的功能程序、代码和代码段。

此外，在描述本公开时，“～单元”或“～部分”可以例如通过处理器、由处理器执行的程序指令、软件模块、微代码、计算机程序产品、逻辑电路、专用集成电路、固件等以各种方式实现。

本申请的实施例中公开的方法的内容可以由硬件处理器直接实现，或者可以通过处理器之中的硬件和软件模块的组合来实现和完成。软件模块可以存储在诸如随机存取存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或电可擦除可编程存储器、寄存器等的常规存储介质中。存储介质可以位于存储器中，并且处理器可以读取存储在存储器中的信息，并可以与硬件结合来完成上述方法的内容。为了避免重复，本文中将省略详细描述。

根据本公开的实施例，当在晶片的外边缘处形成圆形孔时，可以减小离子倾斜，可以增加纵横比，并且晶片和聚焦环之间的边界处的鞘的长度可以保持恒定。

虽然以上已经示出并描述了示例实施例，但是本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以进行修改和改变。

Claims (20)

1.一种控制等离子体处理装置的方法，所述等离子体处理装置包括：反应室，设置有等离子体处理空间；平台，设置在所述反应室中，并且包括设置在所述反应室中以形成等离子体的下电极；上电极，在所述反应室中与所述下电极相对设置；高频电源，连接到所述平台，并且向所述下电极供应两个射频RF电源；聚焦环，设置在晶片的边缘区域周围，所述晶片设置在所述平台上；以及DC电源，连接到所述聚焦环以供应DC电压，

其中，所述方法包括：

从所述高频电源向所述下电极供应具有正弦波的电力以产生所述等离子体；以及

从所述高频电源向所述下电极供应电力，以控制所产生的等离子体中的离子，并且当设置在所述下电极上的所述晶片的电压在相位区域中具有负峰值时，通过所述DC电源将负DC电压输入到所述聚焦环。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当设置在所述下电极上的所述晶片的电压在相位区域中具有负峰值时，所述DC电源根据设置在所述下电极上的所述晶片的所述电压的幅度将不同的负DC电压输入到所述聚焦环。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

周期性地重复所述DC电压供应第一电压值的第一电压状态、以及具有低于所述第一电压值的至少一个电压值的第二电压状态；以及

根据所述高频电源的电源的供应，在设置在所述下电极上的所述晶片的电势变为负峰值的部分中保持所述第二电压状态，并且在不同的部分中保持所述第一电压状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述相位区域是设置在所述下电极上的所述晶片的电势为3π/2的区域。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：根据所述晶片的处理参数来确定所述DC电压在设置在所述下电极上的所述晶片的所述电势的3π/2区域中保持第二状态的时间。

6.根据权利要求2所述的方法，还包括：当所述高频电源根据占空比向所述下电极供应具有不同电压幅度的脉冲电力时，在所述脉冲电力被供应为小于预设幅度的占空比期间施加预设最小DC电压。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述最小DC电压是对应于当所述DC电源停止供应电力或者所述DC电源供应具有特定阈值或更低的电力时的值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在通过所述DC电源将负DC电压输入到所述聚焦环中，

在至少特定部分内，将幅度等于或低于设置在所述下电极上的所述晶片的所述电压的负电压的负DC电压输入到所述聚焦环。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

通过经由下支撑单元连接到所述聚焦环的传感器单元来测量在所述聚焦环中流动的离子电流；

获取通过聚焦环信息计算出的所述聚焦环的电容，所述聚焦环信息包括所述聚焦环的面积、厚度、结构或材料中的至少一个；以及

在至少特定部分内将负DC电压输入到所述聚焦环，所述负DC电压具有使用所述离子电流和所述电容的电压斜率，并且具有等于或低于设置在所述下电极上的所述晶片的所述电压的负电压的幅度。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在通过所述DC电源将负DC电压输入到所述聚焦环中，

所述负DC电压的幅度的绝对值在所述相位区域期间根据所述电压斜率不断地增加，并且所述负DC电压在所述相位区域之外为0，或者

根据所述聚焦环的在蚀刻工艺中蚀刻所述聚焦环时变化的电容来调节所述负DC电压的所述电压斜率的值。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高频电源包括产生等离子体的高频HF第一电源以及控制所述等离子体的离子能量的低频LF第二电源，以及

所述方法还包括在通过所述DC电源将负DC电压输入到所述聚焦环之前：

基于所述HF第一电源的相位来同步所述LF第二电源；

基于所述LF第二电源的相位来同步所述DC电源的相位；以及

通过连接到所述高频电源的传感器来获取由所述LF第二电源供应给所述下电极的电压波形或电流波形。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，当通过蚀刻工艺蚀刻所述聚焦环时，附加地供应与所述聚焦环和所述晶片之间的阶梯差相对应的电势。

13.一种计算机记录介质，所述计算机记录介质记录用于在计算机上执行权利要求1所述的方法的计算机程序。

14.一种等离子体处理装置，包括：

反应室，设置有等离子体处理空间；

平台，设置在所述反应室中，并且包括设置在所述反应室中以形成等离子体的下电极；

上电极，在所述反应室中与所述下电极相对设置；

高频电源，连接到所述平台，并且包括产生等离子体的HF第一电源以及通过向所述下电极供应射频RF电力来控制所述等离子体中的离子的LF第二电源；

聚焦环，设置在晶片的边缘区域周围；

DC电源，连接到所述聚焦环以供应DC电压；以及

控制器，控制所述DC电源的电压或电流、以及所述高频电源的电压或电流，

其中，当向所述下电极供应所述LF第二电源的电力并且设置在所述下电极上的所述晶片的电压在相位区域中具有负峰值时，所述控制器被配置为通过所述DC电源将负DC电压输入到所述聚焦环。

15.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，所述相位区域是设置在所述下电极上的所述晶片的电势为3π/2的区域。

16.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，还包括：

匹配变压器，一体地连接到所述高频电源的所述LF第二电源和所述HF第一电源；以及

传感器，连接在所述匹配变压器和所述下电极之间，并且测量由所述LF第二电源和所述HF第一电源产生的电压波形或电流波形，

其中，所述控制器通过所述传感器来获取由所述LF第二电源供应给所述下电极的脉冲电力的幅度，并且在所获取的电力的幅度被供应为小于预设幅度的部分中，控制所述DC电源施加预设最小DC电压，以及

其中，所述最小DC电压是对应于当所述DC电源停止供应电力或者所述DC电源供应具有特定阈值或更低的电力时的值。

17.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，还包括：

传感器单元，通过下支撑单元连接到所述聚焦环，以测量在所述聚焦环中流动的离子电流；以及

存储单元，存储包括所述聚焦环的面积、厚度、结构或材料中的至少一个的聚焦环信息。

18.根据权利要求17所述的等离子体处理装置，其中，所述控制器被配置为在至少特定部分内，将负DC电压输入到所述聚焦环，所述负DC电压具有使用所述离子电流和所述聚焦环信息的电压斜率，并且具有等于或低于设置在所述下电极上的所述晶片的所述电压的负电压的幅度。

19.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，所述控制器包括信号产生电路和示波器，所述信号产生电路产生将所述LF第二电源、所述HF第一电源或所述DC电源中的至少一个的波形与另一波形进行同步的同步信号，所述示波器检查所述波形。

20.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，还包括：连接在所述DC电源和所述聚焦环之间的RF滤波器。