TW201935517A - 用於半導體rf電漿處理之脈波內的rf脈波 - Google Patents

用於半導體rf電漿處理之脈波內的rf脈波 Download PDF

Info

Publication number
TW201935517A
TW201935517A TW107143181A TW107143181A TW201935517A TW 201935517 A TW201935517 A TW 201935517A TW 107143181 A TW107143181 A TW 107143181A TW 107143181 A TW107143181 A TW 107143181A TW 201935517 A TW201935517 A TW 201935517A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
waveform
pulse
state
signal
shaped
Prior art date
Application number
TW107143181A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI848922B (zh
Inventor
龍茂林
王雨后
垠 吳
艾立克斯 派特森
Original Assignee
美商蘭姆研究公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商蘭姆研究公司 filed Critical 美商蘭姆研究公司
Publication of TW201935517A publication Critical patent/TW201935517A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI848922B publication Critical patent/TWI848922B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32128—Radio frequency generated discharge using particular waveforms, e.g. polarised waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/80—Generating trains of sinusoidal oscillations
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
    • H03K4/92—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having a waveform comprising a portion of a sinusoid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/02—Shaping pulses by amplifying

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本文敘述用於產生射頻（RF）波形的系統和方法。方法包括定義藉由關斷（OFF）狀態分離的一序列之開關（ON-OFF）脈波，關斷（OFF）狀態不具有開關（ON-OFF）脈波。方法更包括施加調整每個開關（ON-OFF）脈波之幅度的多位準脈波波形以產生RF波形。方法包括傳送RF波形至電極。

Description

用於半導體RF電漿處理之脈波內的RF脈波
本實施例涉及用於半導體RF電漿處理的脈波內的射頻（RF）脈波。
電漿系統係用於對晶圓執行諸多操作。電漿系統包括射頻（RF）產生器、RF匹配和電漿腔室。RF產生器係經由RF電纜耦接於RF匹配，且RF匹配係耦接於電漿腔室。RF功率係經由RF電纜和RF匹配提供至處理晶圓的電漿腔室。另外，一或多個氣體係供應至電漿腔室，且在接收到RF功率時，在電漿腔室內產生電漿。在供應一或多個氣體和RF功率的期間，期望以理想的方式控制晶圓的電漿處理。
在此背景下，產生了本揭露內容中所述的實施例。
本揭露內容的實施例提供用於半導體RF電漿處理的脈波內的射頻（RF）脈波的系統、設備、方法和電腦程式。應當理解，本實施例可以以多種方式實現，例如，流程、或設備、或系統、或一件硬體、或方法、或電腦可讀媒體。以下描述數個實施例。
在諸多實施例中，描述了能夠同時存在快開關（ON-OFF）脈波和慢脈波（例如，位準到位準、或多位準脈波、或任意波形脈波/調變）的方法和設備，其中快開關（ON-OFF）脈波不斷地嵌入在慢脈波中。本文提供了同時具有多於一個脈波頻率的脈波電漿。同時存在的快開關（ON-OFF）脈波和慢脈波係在無匹配電漿源中實現。
在一些實施例中，「脈波內的脈波」係定義為嵌入在慢脈波內的快開關（ON-OFF）脈波。射頻（RF）時鐘本身以RF頻率連續運行。快開關（ON-OFF）脈波係於多個閘極驅動器的輸入端開通（ON）和關斷（OFF）RF時鐘，其可由在閘極驅動器的輸入端之前端的及閘實現。藉由操控捷變直流軌（agile DC rail）的軌電壓來完成慢脈波或調變。由RF天線或線圈與一或多個電抗元件所形成的濾波器係為用於RF頻率的帶通濾波器，其將在橋電路的輸出端的方波轉換成在RF頻率或RF時脈頻率的調諧範圍內的正弦波形。在操作中調諧RF時脈頻率，使得電漿負載（包括RF天線和具有或不具有電漿的一或多個電抗元件）對橋電路的輸出端表現為純電阻性。
本文描述的系統和方法提供了一些優點。當快速開關（ON-OFF）脈波施加於變壓器耦合電漿（TCP）源或電感耦合電漿（ICP）源時，其產生具有低電子溫度和電漿電位的冷電漿且因而產生小角離子能量分佈。因此，這減少或防止了等向性蝕刻處理中的充電損壞。此外，當快速開關（ON-OFF）脈波施加於TCP或ICP源時，其與非同步偏壓RF脈波結合時可實現高方位蝕刻或沉積。另一方面，位準到位準或多位準或任意波形脈波達成了其他改善的製程效能，例如，更高的選擇性、更高的蝕刻速率、更好的均勻性等。本文描述的方法和設備能夠同時操作快速開關（ON-OFF）脈波和位準到位準或多位準或任意波形的慢脈波。
從以下配合隨附圖式所做出之詳細描述，將更清楚本發明的其他態樣。
以下實施例描述了用於半導體射頻（RF）電漿處理之脈波內的射頻脈波。顯而易見的是，本發明之實施例可在缺乏部分或所有此些特定細節的情況下施行。在其他情況下，不詳細說明習知的處理操作以免不必要地模糊本發明之實施例。
除了快開關（ON-OFF）脈波頻率信號產生器之外，本文係還提供射頻（RF）時脈信號產生器。另外，本文係提供波形產生器以產生整形波形。由RF時脈信號產生器產生的RF時脈信號使用由快開關（ON-OFF）脈波頻率信號產生器產生的脈波信號進行濾波，以輸出經濾波的信號。經濾波的信號係提供至閘極驅動器以輸出多個方波信號。方波信號係提供至放大電路以產生放大的方波信號。然後放大的方波信號係使用經濾波的波形進行整形。經濾波的波形係藉由使用整形波形對直流（DC）電壓進行濾波來產生。整形波形可以是任意形狀的波形、或是多位準（multi-level）波形、或是位準到位準（level-to-level）波形。對放大的方波信號進行的整形產生經整形的波形。經整形的波形之高次諧波係藉由電抗電路進行濾波以輸出RF功率，其係提供至用於處理晶圓的電極。
圖1繪示了用於實現本文描述為「脈波內的脈波」的系統100之一實施例。在一實施例中，系統100包括無匹配電感耦合電漿（ICP）源102，其具有控制器、射頻（RF）頻率時鐘104、快開關（ON-OFF）脈波頻率信號產生器106、慢脈波頻率信號產生器108 、及閘110、閘極驅動器112、半橋電路114、從直流電壓源VDC 施加直流電壓的直流軌（DC rail）116、電抗電路118和另一個及閘122。這裡沒有阻抗匹配電路和耦接於無匹配電感耦合電漿源102和電漿負載120之間的相關RF電纜。及閘在本文有時被稱為濾波器。及閘122耦接至半橋電路114的場效電晶體（FET）144A的汲極端D。場效電晶體144A的源極端S耦接至半橋電路114的另一個場效電晶體 144B的汲極端D，而場效電晶體 144B的源極端耦接至接地電位。
電抗電路118之一示例係為可變電容器，其耦接至具有電極124的電漿負載120（例如，RF天線或RF線圈）。RF頻率時鐘104包括產生RF時脈信號134的電子振盪器，RF時脈信號134是數位信號或具有射頻的方波信號。快開關（ON-OFF）脈波頻率信號產生器106包括電子振盪器，其產生具有快開關（ON-OFF）脈波頻率fFast pulsing 的開關（ON-OFF）脈波信號136（​​例如，數位信號或方波信號）。快脈波頻率fFast pulsing 係基於從RF功率開通（ON）到RF功率關斷（OFF）的瞬態期間的電漿特性之動態來決定。開關（ON-OFF）脈波係使用及閘110對作為其輸入的RF時脈信號134和開關（ON-OFF）脈波信號136執行AND操作來實現。AND操作係為濾波操作之一示例。及閘110輸出開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126。
閘極驅動器112接收開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126以輸出多個方波信號128A和128B。閘極驅動器112的閘極G1接收開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126，並放大或不放大開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126的幅度以輸出方波信號128A。在不執行放大的情況下，開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126通過閘極G1。閘極驅動器112的另一閘極G2接收開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126並反轉開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126以輸出反相的方波信號128B。每個方波信號128A和128B是數位信號或脈波信號。舉例來說，每個方波信號128A和128B在低位準和高位準之間轉換。方波信號128A和128B相對於彼此反相同步。為了說明，方波信號128A從低功率位準轉換到高功率位準。在方波信號128A從低功率位準轉換為高功率位準的時間間隔或時間之期間，方波信號128B從高功率位準轉換為低功率位準。反相同步允許半橋電路114的場效電晶體 144A和144B連續開通並連續關斷。半橋電路114在本文有時被稱為放大電路。
捷變直流軌（agile DC rail）116和半橋電路114從方波信號128A和128B產生放大的方波形。為了產生放大的方波形，場效電晶體 144A和144B連續運作。舉例來說，在場效電晶體 144A開通（ON）的時間區段或時間之期間，場效電晶體 144B關斷（OFF）。此外，在場效電晶體 144B開通（ON）的時間區段或時間之期間，場效電晶體 144A關斷（OFF）。場效電晶體 144A和144B不會同時或在同一時間區段內開通（ON）。
當場效電晶體 144A開通（ON）時，電流從直流電壓源VDC 流至半橋電路114的輸出端O1以在輸出端O1產生電壓，且場效電晶體 144B關斷（OFF）。輸出端O1的電壓係根據從脈波頻率信號產生器108接收的電壓值來產生，脈波頻率信號產生器108包括電子振盪器，且有時在本文被稱為波形產生器。當場效電晶體 144B關斷（OFF）時，沒有電流從輸出端O1流到耦接至場效電晶體 144B的接地電位。電流從輸出端O1流至電抗電路118。當場效電晶體 144A開通（ON）時，電流從直流電壓源VDC 被推動至電容器電抗電路118。此外，當場效電晶體 144B開通（ON）且場效電晶體 144A關斷（OFF）時，在輸出端O1產生的電壓產生從輸出端O1流至耦接到場效電晶體 144B的接地電位的電流。電流從輸出端O1由接地電位拉動。在場效電晶體 144A關斷（OFF）的時間間隔期間，沒有電流從直流電壓源VDC 流到輸出端O1。
此外，慢脈波頻率信號產生器108產生整形波形138，整形波形138具有任意形狀、或多位準脈波形狀、或位準到位準脈波形狀的包絡。慢脈波頻率信號產生器108或整形波形138的慢脈波頻率表示為fSlow pulsing 。位準到位準脈波形狀在低功率位準和高功率位準之間週期性地轉換。多位準脈波形狀在三個或更多的功率位準之間週期性地轉換。任意形狀具有任意的形狀並週期性地重複。控制器142控制慢脈波頻率信號產生器108以產生整形波形138。控制器142提供整形波形138的形狀給慢脈波頻率信號產生器108。慢脈波頻率信號產生器108產生整形波形138，其具有從控制器142接收的形狀。波形的形狀是波形之包絡的形狀。包絡的示例包括峰值到峰值的幅度或是從零到峰值的幅度。
及閘122利用整形波形138對由直流電壓源VDC 提供的直流電壓進行濾波（例如，AND操作）以產生經濾波的波形140，其具有根據整形波形138整形的幅度。經濾波的波形140被施加於半橋電路114的輸出端O1處的放大的方波形，以對放大的方波形進行整形（例如，增加或減少其包絡），以在輸出端O1產生經整形的波形130。經整形的波形130是數位波形或是方波形。藉由修改放大的方波形之零到峰值的幅度或峰值到峰值的幅度來對放大的方波形之包絡進行整形或調整。經整形的波形130之示例包括位準到位準形狀的波形、或多位準形狀的波形或任意形狀的波形，且經整形的波形130的形狀與經濾波的波形140的形狀匹配。經整形的波形130的包絡之形狀與經濾波的波形140的包絡之形狀匹配。
電抗電路118濾除或去除經整形的波形130的高次諧波以輸出或擷取具有RF功率的正弦形化的波形132，其係提供至電漿負載120的電極124以用於產生或維持用於處理基板的電漿腔室內的電漿。經整形的波形130的幅度是多個波形的幅度的組合，其中一個波形具有基頻且其餘部分具有高次諧波。藉由濾除高次諧波，輸出具有基頻的正弦形化的波形132。正弦形化的波形132具有形狀與經整形的波形130之包絡的形狀相匹配的包絡。電漿腔室包括電漿負載120。處理基板之示例包括沉積材料在基板上、蝕刻基板、清潔基板、及濺射基板。正弦形化的波形132之形狀係由經濾波的波形140的形狀定義。舉例來說，正弦形化的波形132之包絡具有與經濾波的波形140之包絡相同的形狀。
在一些實施例中，「脈波內的脈波」係定義為嵌入慢脈波內的快脈波。 RF時脈產生器104以RF頻率連續運行。在一些實施例中，「快脈波」係開通（ON）和關斷（OFF）在閘極驅動器112的輸入端的RF時脈信號134，且可利用在閘極驅動器112的輸入端之前端的及閘110來實現開通（ON）和關斷（OFF）。慢脈波或調變係藉由操縱軌電壓（rail voltage）來完成，軌電壓是由直流電壓源VDC 提供的直流電壓。由RF電漿天線或線圈與一或多個電抗元件（例如，電抗元件118）一起形成的濾波器是用於RF頻率的帶通濾波器，其在RF頻率或RF時脈頻率的調諧範圍內將於橋輸出端的方波轉換為正弦波形。在操作中調諧RF時脈頻率，使得具有或不具有電漿的電漿負載120和一或多個電抗元件對半橋電路114的輸出端O1表現為純電阻性。
在一實施例中，使用代替電極124的另一電極（例如，嵌入基板支撐件內的下電極或板），且正弦形化的波形132的RF功率係提供給其他電極。基板支撐件之示例包括卡盤。
在一實施例中，使用n型和p型場效電晶體代替場效電晶體 144A和144B。
圖2A繪示了RF時脈信號134之實施例。RF時脈信號134具有比開關（ON-OFF）脈波信號136更高的頻率，如圖2B所示。舉例來說，在產生開關（ON-OFF）脈波信號136的一個脈波的時間區段中產生RF時脈信號134的多個脈波。 RF時脈信號134包括開通（ON）狀態的多個瞬時212A、212B和212C，且包括關斷（OFF）狀態的多個瞬時214A和214B。瞬時214A跟隨瞬時212A，且瞬時212B跟隨瞬時214A。瞬時214B跟隨瞬時212B，且瞬時212C跟隨瞬時214B。
圖2B繪示了具有頻率fFast pulsing 的開關（ON-OFF）脈波信號136之實施例。 開關（ON-OFF）脈波信號136具有低於RF時脈信號134之頻率的射頻。舉例來說，開關（ON-OFF）脈波信號136的脈波之開通（ON）時間大於RF時脈信號134的脈波之開通（ON）時間。舉另一個例子，開關（ON-OFF）脈波信號136的脈波之關斷（OFF）時間大於RF時脈信號134的脈波之關斷（OFF）時間。開關（ON-OFF）脈波信號136具有開通（ON）狀態的多個瞬時210A、210B和210C，及關斷（OFF）狀態的多個瞬時208A和208B。開通（ON）狀態的瞬時和關斷（OFF）狀態的瞬時週期性地重複。如圖2B所示，瞬時210A後面接著瞬時208A。瞬時208A後面接著瞬時210B，且瞬時210B後面接著瞬時208B。瞬時208B後面接著瞬時210C。
圖2C繪示了經由執行AND操作產生的開關（ON-OFF）脈波RF時脈之實施例。如圖2C所示，由及閘110濾除介於開關（ON-OFF）脈波信號136的兩個相鄰開通（ON）脈波之間的RF時脈信號134的脈波，以產生開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126。 開關（ON-OFF）脈波RF時脈126包括RF時脈信號134的脈波的序列TR1、RF時脈信號134的脈波的序列TR2和RF時脈信號134的脈波的序列TR3。序列TR1在開通（ON）狀態的瞬時210A期間發生，序列TR2在開通（ON）狀態的瞬時210B期間發生，且序列TR3在開通（ON）狀態的瞬時210C期間發生。序列TR1藉由關斷（OFF）狀態的瞬時208A與序列TR2分離，且序列TR2藉由關斷（OFF）狀態的瞬時208B與序列TR3分離。在每個瞬時208A和208B期間，開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126排除RF時脈信號134的開關（ON-OFF）脈波。在每個瞬時208A和208B期間，開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126的脈波被圖1的及閘110濾除。
圖3A繪示了當使用開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126產生圖1之經整形的波形130時，電漿腔室內的電子溫度kTe的瞬態對於時間t的曲線圖之實施例。當供應RF功率至電漿負載120時，電子溫度從高狀態轉移為低狀態。
圖3B繪示了當使用開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126產生經整形的波形130時，電漿腔室內的電漿電位Vp對於時間t的曲線圖之實施例。當供應RF功率至電漿負載120時，電漿電位Vp從高狀態轉移為低狀態。
圖3C繪示了當使用開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126產生經整形的波形130時，電漿腔室內的離子密度Ni對於時間t的曲線圖之實施例。圖3A至3C中的時間t係以微秒為單位量測。如圖3A和3C所示，在關斷（OFF）時間的期間，電子溫度從高位準轉移為低位準需要大約10微秒，而離子密度維持在約80％。因此快開關（ON-OFF）脈波頻率fFast pulsing 可高達25千赫茲（kHz）或更高，範圍從大約1kHz到大約1百萬赫茲（MHz）。
在一些實施例中，本文所述的電漿腔室係為用於處理300毫米晶圓的導體蝕刻腔室。此僅為一示例。在諸多實施例中，本文所述的電漿腔室係為用於處理其他尺寸晶圓的腔室。為了說明，電漿腔室用於處理200毫米晶圓或450毫米晶圓或另一尺寸的晶圓。
作為電子溫度之函數的角離子能量在開關（ON-OFF）脈波信號136的關斷（OFF）時間內快速達到最小值。當偏壓RF的開關（ON-OFF）脈波與TCP的開關（ON-OFF）脈波非同步時，藉由在TCP的關斷（OFF）時間的偏壓RF加速的離子具有朝向晶圓的高方向性，以產生在蝕刻時期望的垂直輪廓或是在間隙填充時期望的由底向上沉積。這是在深度矽蝕刻（DSE）製程中進行如此高深寬比蝕刻以達成高達約150的深寬比。然而，當偏壓RF以多位準脈波與TCP 開關（ON-OFF）脈波不同步運作時，多位準脈波的頻率受到移動直流軌116的速度所限制，頻率fSlow pulsing 的範圍從大約10赫茲（Hz）到大約1kHz。移動直流軌116的速度是開通（ON）和關斷（OFF）圖1的場效電晶體 144A和144B的速度。若TCP開關（ON-OFF）脈波以低脈波頻率運作或是具有大的開關（ON-OFF）脈波信號136的關斷（OFF）時間，蝕刻速率受關斷（OFF）時間中的低平均離子密度的限制。為了充分利用開關（ON-OFF）脈波和多位準脈波或任意波形脈波或位準到位準脈波的優點，快開關（ON-OFF）脈波頻率fFast pulsing 係嵌入在具有慢脈波頻率fSlow pulsing 的慢多位準脈波或任意波形脈波或位準到位準脈波。在使用偏壓RF功率的過程應用中，在相同頻率ffast pulsing 時，偏壓RF的快開關（ON-OFF）脈波與TCP源的快開關（ON-OFF）脈波非同步或非同相。開關（ON-OFF）脈波在TCP和偏壓之間的不斷地非同步執行，而TCP源和偏壓RF的多位準或任意波形脈波以其自身的慢脈波頻率彼此獨立地運行。
圖4A繪示了正常視圖和放大視圖的RF時脈信號134之實施例。 RF時脈信號134以高頻（例如，射頻）在高位準和低位準之間產生脈波。
圖4B繪示了正常視圖和放大視圖的開關（ON-OFF）脈波信號136之實施例。 開關（ON-OFF）脈波信號136以低於RF時脈信號134的頻率在高位準和低位準之間產生脈波，且開關（ON-OFF）脈波信號136的頻率係用於對RF時脈信號134進行濾波。
圖4C繪示了慢脈波波形之示例，慢脈波波形例如為多位準脈波波形410A，其與圖4A的RF時脈信號134和圖4B的開關（ON-OFF）脈波信號136同時執行。多位準脈波波形410A具有多位準形狀的包絡412A，且是圖1的整形波形138之示例。多位準形狀的包絡412A是多位準脈波形狀，且具有施加於直流電壓源VDC 的直流電壓的多個功率位準（例如，PWR1、PWR2、PWR3和PWR4）。多個功率位準周期性地重複。當多位準形狀的包絡412A被施加到直流電壓源VDC 的直流電壓時，具有多位準形狀的包絡412A的經濾波的波形140從圖1的及閘122輸出。
在一實施例中，代替四個功率位準PWR1至PWR4，使用具有大於或小於四個功率位準的另一個多位準脈波波形，且大於或小於四個功率位準周期性地重複。
圖4D繪示了另一慢脈波波形之示例，另一慢脈波波形例如為任意波形410B，其與圖4A的RF時脈信號134和圖4B的開關（ON-OFF）脈波信號136同時執行。任意波形410B具有任意形狀的包絡412B，且是圖1的整形波形138的另一示例。任意形狀的包絡412B具有變化的幅度以施加於直流電壓源VDC 的直流電壓。在將任意形狀的包絡412B施加至直流電壓源VDC 的直流電壓時，具有任意形狀的包絡412B的經濾波的波形140由圖1的及閘122產生。
圖5A繪示了當施加圖4C中的多位準脈波波形410A時，於圖1的電漿負載120中的RF電流波形501之實施例。圖5A中標記為A的區域具有RF電流波形501的多個部分502、504、506、508、510、512、514、516、518和520。RF電流波形501係在電漿負載120中產生並代表圖1之正弦形化的波形132。
圖5B繪示了圖5A所示的RF電流波形501的放大圖。在圖5B中詳細繪示了圖5A的區域A。舉例來說，所有部分502、504、506、508、510、512、514、516、518和520在圖5B中詳細地可見。每個部分502、504、506、508、510、512、514、516、518和520為正弦RF信號，其繪示於圖5C。
另外，圖5C繪示了正弦波形，其為圖5B所示的RF電流波形501的放大圖。圖5C是圖5B中標記為B的區域的放大圖。如圖5C所示，每個部分510和512是正弦信號。
圖6繪示了系統600之實施例，系統600包括具有脈波內的RF脈波的TCP源和RF偏壓之組合。系統600包括圖1的無匹配ICP源102。系統600還包括反閘623（例如，反相器）及無匹配偏壓源602。無匹配偏壓源602包括控制器142、RF頻率時鐘604 、快開關（ON-OFF）脈波頻率信號產生器106、及閘610、慢脈波頻率信號產生器608、閘極驅動器612、半橋電路614、施加另一直流電壓源VDC 的直流電壓的直流軌616、電抗電路618、和及閘622。電抗電路618之一示例是電感器，其耦接於電漿負載620。電極124是電漿腔室中的線圈或天線，且偏壓電極638是嵌入電漿腔室的基板支撐件內的下電極。
RF時鐘604具有與RF時鐘104相同的結構和功能。此外，閘極驅動器612具有與閘極驅動器112相同的結構和功能，且捷變直流軌616具有與捷變直流軌116相同的結構和功能。另外，慢脈波頻率信號產生器608具有與慢脈波頻率信號產生器108相同的結構和功能。然而，慢脈波頻率信號產生器608獨立於慢脈波頻率產生器108工作。舉例來說，慢脈波頻率信號產生器608產生任意形狀波形，同時，慢脈波頻率信號產生器108產生多位準形狀波形。
RF時鐘604產生RF時脈信號621。反閘623將開關（ON-OFF）脈波信號136反轉以輸出反相的開關（ON-OFF）脈波信號624。舉例來說，在開關（ON-OFF）脈波信號136具有開通（ON）狀態的時間間隔之期間，反相的開關（ON-OFF）脈波信號624具有關斷（OFF）狀態；且在開關（ON-OFF）脈波信號136具有關斷（OFF）狀態的時間間隔之期間，反相的開關（ON-OFF）脈波信號624具有開通（ON）狀態。
及閘610利用反相的開關（ON-OFF）脈波信號624對RF時脈信號622進行濾波，以輸出開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626。在開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126具有開通（ON）狀態或是高功率位準的時間區段之期間，開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626具有關斷（OFF）狀態或低功率位準；且在開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號126具有關斷（OFF）狀態或是低功率位準的時間區段之期間，開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626具有開通（ON）狀態或是高功率位準。開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626的開通（ON）狀態的多個瞬時具有RF時脈信號622的一序列的開關（ON-OFF）脈波，而在開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626的關斷（OFF）狀態的多個瞬時之期間則沒有RF時脈信號622的脈波。
閘極驅動器612的閘極G3接收開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626，並放大或不放大開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626以輸出方波信號628A。當開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626未被放大時，開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626通過閘極G3並作為方波信號628A輸出。此外，閘極驅動器612的閘極G4接收開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626並反轉開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號626以輸出方波信號628B。與方波信號628A相比，方波信號628B係反相同步。
以半橋電路114產生放大的方波形的相同方式，半橋電路614接收方波信號628A和628B，並從方波信號628A和628B產生放大的方波形。此外，慢脈波頻率信號產生器608產生整形波形630，其具有任意形狀、或是多位準脈波形狀、或是位準到位準脈波形狀的包絡。控制器142控制慢脈波頻率信號產生器608以產生整形波形630。控制器142提供整形波形630的形狀至慢脈波頻率信號產生器608。整形波形630的形狀可不同於或是相同於整形波形138的形狀。慢脈波頻率信號產生器608產生整形波形630，其具有從控制器142接收的形狀。
及閘622利用整形波形630對由無匹配偏壓源602的直流電壓源VDC 提供的直流電壓進行濾波（例如，AND操作）以產生經濾波的波形632，經濾波的波形632具有根據整形波形630整形的幅度。經濾波的波形632具有與整形波形630的包絡形狀相同形狀的包絡。經濾波的波形632施加於半橋電路614的輸出端O2處的放大的方波形以對無匹配偏壓源602的放大的方波形進行整形（例如，增加或減少其包絡）以在輸出端O2處產生經整形的波形634。經整形的波形634是數位波形或是方波形。藉由修改放大的方波形之零到峰值的幅度或峰值到峰值的幅度來對在無匹配偏壓源602內產生的放大的方波形的包絡進行調整。經整形的波形634之示例包括位準到位準形狀波形、或是多位準形狀波形、或是任意形狀波形，且經整形的波形634的形狀與經濾波的波形632的形狀匹配。經整形的波形634的包絡之形狀與經濾波的波形632的包絡之形狀匹配。
電抗電路618濾除或去除經整形的波形634的高次諧波，以輸出或擷取具有RF功率的正弦形化的波形636。正弦形化的波形636的RF功率係提供至電漿負載620的偏壓電極638，以用於產生或維持用於處理基板的電漿腔室內的電漿，基板係由電漿腔室內的基板支撐件所支撐。經整形的波形634的幅度是多個波形的幅度的組合，其中一個波形具有基頻且其餘部分具有高次諧波。藉由濾除高次諧波，輸出具有基頻的正弦形化的波形636。正弦形化的波形636具有形狀與經整形的波形634之包絡的形狀相匹配的包絡。正弦形化的波形636之形狀係由經濾波的波形632的形狀定義。舉例來說，正弦形化的波形636之包絡具有與經濾波的波形632的包絡相同的形狀。
無匹配ICP源102將具有脈波內的RF脈波之正弦形化的波形132提供至電漿腔室的電漿負載120，且無匹配偏壓源602將具有脈波內的RF脈波之正弦形化的波形636提供至電漿腔室的電漿負載620。與正弦形化的波形132相比，正弦形化的波形636係反相同步。舉例來說，在正弦形化的波形132具有高功率位準的時間或時間區段期間，正弦形化的波形636具有低功率位準；且在正弦形化的波形132具有低功率位準的時間或時間區段期間，正弦形化的波形636具有高功率位準。
在諸多實施例中，代替電感器，一或多個電容器係使用作為電抗電路。在一些實施例中，代替電容器，一或多個電感器係使用作為電抗電路。
在一實施例中，代替反閘623，移相器係用於移動開關（ON-OFF）脈波信號136的相位以輸出提供至及閘610的開關（ON-OFF）脈波信號。
圖7係用於TCP源的RF電流波形501和用於RF偏壓的RF電流波形704之示例，其同時使用開關（ON-OFF）非同步的TCP及偏壓之脈波和多位準TCP脈波及任意波形偏壓脈波，其中TCP和偏壓之間的開關（ON-OFF）脈波係非同相或非同步。舉例來說，慢脈波頻率信號產生器108產生多位準脈波之整形波形以將RF電流波形501提供至電漿負載120，且慢脈波頻率信號產生器608產生任意形狀之整形波形以將RF電流波形704提供至電漿負載620。
在一些實施例中，TCP和偏壓之間的開關（ON-OFF）脈波係同相。
圖8A繪示了施加於電漿負載（例如，圖6的電漿負載120或圖6的電漿負載620）的經整形的波形802的曲線圖之實施例的示意圖。經整形的波形802係為在圖6的半橋電路114的輸出端O1產生的經整形的波形130或在圖6的半橋電路614的輸出端O2產生的經整形的波形634之一示例。圖8A的曲線圖在時間t上繪製經整形的波形802的幅度或振幅。經整形的波形802係基於RF時脈信號134和整形波形804而產生。整形波形804係為藉由慢脈波頻率信號產生器108產生的整形波形138或藉由圖6的慢脈波頻率信號產生器608產生的整形波形之一示例。當慢脈波頻率信號產生器（例如，慢脈波頻率信號產生器108或608）將位準到位準脈波施加至RF時脈信號134時，產生經整形的波形802。經整形的波形802週期性地在低功率位準和高功率位準之間轉換。
圖8B繪示了施加於圖6的電漿負載120或圖6的電漿負載620的經整形的波形810的曲線圖之實施例的示意圖。經整形的波形810係為在圖6的半橋電路114的輸出端O1產生的經整形的波形130或在圖6的半橋電路614的輸出端O2產生的經整形的波形634之另一示例。圖8B的曲線圖在時間t上繪製經整形的波形810的幅度。經整形的波形810係基於RF時脈信號134和整形波形812而產生，整形波形812係為藉由慢脈波頻率信號產生器108產生的整形波形138或藉由圖6的慢脈波頻率信號產生器608產生的整形波形之一示例。當慢脈波頻率信號產生器108或608將多位準脈波施加至RF時脈信號134時，產生經整形的波形810。
圖8C繪示了施加於圖6的電漿負載120或圖6的電漿負載620的經整形的波形820的曲線圖之實施例的示意圖。經整形的波形820係為在圖6的半橋電路114的輸出端O1產生的經整形的波形130或在圖6的半橋電路614的輸出端O2產生的經整形的波形634之再一示例。圖8C的曲線圖在時間t上繪製經整形的波形820的幅度。經整形的波形820係基於RF時脈信號134和整形波形822而產生，整形波形822係為藉由慢脈波頻率信號產生器108產生的整形波形138或藉由圖6的慢脈波頻率信號產生器608產生的整形波形之一示例。當慢脈波頻率信號產生器108或608將任意形狀脈波施加至RF時脈信號134時，產生經整形的波形820。
圖9繪示了用於施加至電漿負載（例如，圖6的電漿負載120或620）的RF波形之產生的方法900之實施例的流程圖。方法900包括定義開關（ON-OFF）脈波RF時脈（例如，圖6的開關（ON-OFF）脈波RF時脈126或626）的步驟902。 開關（ON-OFF）脈波RF時脈藉由不具有開關（ON-OFF）脈波的關斷（OFF）狀態分離的一序列的開關（ON-OFF）脈波。方法900更包括施加調整開關（ON-OFF）脈波RF時脈之幅度的整形波形（例如，圖6的整形波形138或630）以產生正弦形化的波形的步驟904。正弦形化的波形可為圖6所示的正弦形化的波形132或636。方法900包括傳送正弦形化的波形至電漿負載（例如，圖6的電漿負載120或620）的電極的步驟906。
圖10A是繪製了慢脈波信號1006相對於時間t、快脈波信號1008相對於時間t、及RF時脈信號134相對於時間t的曲線圖1000之實施例的示意圖。慢脈波信號1006係圖6的整形波形138或630之一示例，且快脈波信號1008係圖6的開關（ON-OFF）脈波信號136之一示例。圖10A繪示了用於慢脈波信號1006的與快開關（ON-OFF）脈波同時的多位準脈波。
圖10B是繪製了在圖1的半橋電路114的輸出端O1處的方波電壓1012相對於時間t的曲線圖1002之實施例的示意圖。方波電壓1012係在輸出端O1處提供的經整形的波形130之一示例。
圖10C是繪製了從圖1的半橋電路114輸出的正弦波形中的RF電流1014的曲線圖1004之實施例的示意圖。RF電流1014係提供至圖1的電極124或圖1的電漿負載120。RF電流1014係圖1的正弦形化的波形132之一示例。
本文中所述的實施例可利用各種電腦系統配置施行之，此些電腦系統配置包含手持硬體單元、微處理器系統、微處理器系或可程式化的消費電子裝置、迷你電腦、主機等。本文中所述的實施例亦可在分散式的計算環境中施行，在此種環境中任務係由經由電腦網路鏈結的複數遠端處理硬體單元所執行。
在一些實施例中，控制器（例如，主機電腦等）為系統的一部分，其為上述示例的一部分。此類系統包含半導體處理設備，半導體處理設備包含處理工具或複數工具、處理室或複數處理室、處理平臺或複數平臺、及/或特定的處理元件（晶圓座臺、氣體流動系統等）。此些系統係與一些電子裝置整合，此些電子裝置係用以在半導體晶圓或基板處理之前、期間及之後控制系統的操作。此些電子裝置係稱為「控制器」，其可控制系統或複數系統的各種元件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，控制器可被程式化，以控制文中所揭露的任何處理，包含輸送處理氣體、溫度設定（例如，加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻產生器設定、射頻匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、位置與操作設定、晶圓傳輸進入或離開設備與連接至系統或與系統具有界面的其他傳輸設備及/或裝載互鎖機構。
概括地說，在諸多實施例中，控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體及/或軟體的電子裝置，其可接收指令、發佈指令、控制操作、致能清理操作、致能終點量測等。積體電路可包含儲存了程式指令之具有韌體形式的晶片、數位訊號處理器（DSP）、被定義為特殊應用積體電路（ASIC）的晶片、可程式化邏輯裝置（PLD）、能執行程式指令（如軟體）的一或多個微處理器或微控制器。程式指令可為與控制器通訊之具有各種獨立設定（或程式檔案）形式的指令，其定義為了在半導體晶圓上或針對半導體晶圓進行處理所用的操作參數。在一些實施例中，操作參數為製程工程師為了完成一或多膜層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路及/或晶圓之晶粒之製造期間的一或多個處理步驟所定義之配方的一部分。
在一些實施例中，控制器為整合至系統、耦接至系統、藉由網路連接至系統、或其組合的電腦的一部分或控制器耦接至電腦。例如，控制器係位於「雲端」中或工廠主機電腦系統的全部或部分中，這允許遠端控制晶圓處理。控制器致能遠端控制系統以監控製造操作的目前進展、檢視過去製造操作的歷程、自複數製造操作檢視驅勢或效能度量、改變現有處理的參數、設定處理步驟以符合現有處理、或開始新的處理。
在一些實施例中，遠端電腦（或伺服器）可經由電腦網路對系統提供處理配方，電腦網路包含區域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，使用者介面讓使用者能進入或程式化參數及/或設定，然後自遠端電腦與系統通訊。在某些實例中，控制器接收處理晶圓用之設定的形式的指令。應瞭解，設定係特別針對欲在晶圓上施行之處理的類型及控制器用以交界或控制之設備的類型。因此如上所述，可分散控制器，如藉著包含一或多個藉由網路互連並朝向共同目的如文中所述之處理工作的離散控制器。為了此類目的的分散控制器的實例為處理室上的一或多個積體電路，其係與一或多個位於遠端（例如位於平臺等級或遠端電腦的一部分）的積體電路通訊而共同控制處理室中的處理。
不受限地，在各種實施例中，系統可包含電漿蝕刻腔室、沉積腔室、旋轉沖洗腔室、金屬電鍍腔室、清理腔室、邊緣蝕刻腔室、物理氣相沉積（PVD）腔室、化學氣相沉積（CVD）腔室、原子層沉積（ALD）腔室、原子層蝕刻（ALE）腔室、離子佈值腔室、及和半導體晶圓之製造相關或用於製造的任何其他半導體處理腔室。
更應注意，雖然上述操作係參考變壓器耦合電漿（TCP）反應室，但在一些實施例中，上述操作適用於其他類型的電漿腔室，例如導體工具、介電質蝕刻腔室、離子佈值腔室、具有噴淋頭的腔室等。
如上所述，取決於設備所欲進行的處理操作，控制器可與下列的一或多者通訊交流：其他設備的電路或模組、其他設備的元件、叢集設備、其他設備的界面、相鄰設備、鄰近設備、位於工廠內的設備、主電腦、另一控制器、或半導體製造工廠中用以將晶圓容器載入與載出設備位置及/或裝載接口的材料運輸用設備。
考慮到上述實施例，應瞭解，實施例可進行涉及儲存在電腦系統中之數據的各種電腦施行操作。此些電腦施行操作需要操控物理數量。
一些實施例亦關於執行此些操作的硬體單元或設備。可針對專門用途的電腦專門建構設備。當一電腦被定義為專門用途之電腦時，此電腦除了能夠針對專門用途運行之外，亦可進行其他處理、程式執行或其他非屬特別用途的子程式。
在一些實施例中，本文中所述的操作可由選擇性活化的電腦執行或者可由儲存在電腦記憶體、或自電腦網路所獲得的一或多個電腦程式所配置。當數據係自電腦網路獲得時，該數據可由電腦網路上的其他電腦如電端計算資源所處理。
本文中所述之一或多個實施例亦可製作成非暫態電腦可讀媒體上的電腦可讀碼。非暫態電腦可讀媒體可以是可儲存數據且後續可被電腦系統讀取的任何數據儲存硬體單元如記憶體裝置。非暫態電腦可讀媒體的實例包含硬碟、網路附加儲存（NAS）、ROM、RAM、光碟-ROM （CD-ROM）、可錄CD （CD-R）、可重覆寫入之CD （CD-RW）、磁帶及其他光學式及非光學式儲存硬體單元。在一些實施例中，非暫態電腦可讀媒體可包含分散於網路耦接電腦系統的電腦可讀實質媒體，因此電腦可讀碼係以分散方式儲存及執行。
雖然上述某些方法操作係以特定順序說明之，但應瞭解，在各種實施例中，在方法操作之間可進行其他閒雜步驟或者可調整方法操作使其發生的時間略有不同，或者可將方法操作分配至允許方法操作以各種間隔進行的系統中，或者可以不同於文中所示的順序來進行方法操作。
更應明白，在不脫離本文所述之各種實施例的範圍的情況下，在一實施例中，來自任何上述實施例的一或多個特徵可與任何其他實施例的一或多個特徵結合。
為了讓熟知此項技藝者能清楚瞭解本發明，已詳細說明了前面的實施例，應明白，在隨附之申請專利範圍的範疇內可進行某些變化與修改。因此，此些實施例應被視為是說明性而非限制性的，且實施例並不限於文中所述的細節，在隨附申請範圍的範疇與等效物內可修改此些實施例。
100、600‧‧‧系統
102‧‧‧無匹配電感耦合電漿源
104、604‧‧‧RF頻率時鐘
106‧‧‧快開關（ON-OFF）脈波頻率信號產生器
108、608‧‧‧慢脈波頻率信號產生器
110、610‧‧‧及閘
112、612‧‧‧閘極驅動器
114、614‧‧‧半橋電路
116、616‧‧‧直流軌
118、618‧‧‧電抗電路
120、620‧‧‧電漿負載
122­、622‧‧‧及閘
124‧‧‧電極
126、626‧‧‧開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號
128A、628A‧‧‧方波信號
128B、628B‧‧‧反相的方波信號
130、634‧‧‧經整形的波形
132、636‧‧‧正弦形化的波形
134‧‧‧RF時脈信號
136‧‧‧開關（ON-OFF）脈波信號
138、630‧‧‧整形波形
140、632‧‧‧經濾波的波形
142‧‧‧控制器
144A、144B‧‧‧場效電晶體
O1、O2‧‧‧輸出端
G1、G2、G3、G4‧‧‧閘極
D‧‧‧汲極端
S‧‧‧源極端
208A、208B‧‧‧關斷（OFF）瞬時
210A、210B、210C‧‧‧開通（ON）瞬時
212A、212B、212C‧‧‧開通（ON）瞬時
214A、214B‧‧‧關斷（OFF）瞬時
TR1、TR2、TR3‧‧‧序列
410A‧‧‧多位準脈波波形
410B‧‧‧任意波形
412A‧‧‧多位準形狀的包絡
412B‧‧‧任意形狀的包絡
PWR1、PWR2、PWR3、PWR4‧‧‧位準
501、704‧‧‧RF電流波形
502、504、506、508、510、512、514、516、518、520‧‧‧RF電流波形的部分
A、B‧‧‧區域
602‧‧‧無匹配偏壓源
621‧‧‧RF時脈信號
623‧‧‧反閘
624‧‧‧反相的開關（ON-OFF）脈波信號
638‧‧‧偏壓電極
802、810、820‧‧‧經整形的波形
804、812、822‧‧‧整形波形
900‧‧‧方法
902、904、906‧‧‧步驟
1000、1002、1004‧‧‧曲線圖
1006‧‧‧慢脈波信號
1008‧‧‧快脈波信號
1012‧‧‧方波電壓
1014‧‧‧RF電流
參考以下配合隨附圖式所做的詳細描述可理解本發明的實施例。
圖1繪示了用於實現脈波內的脈波的系統之實施例。
圖2A繪示了射頻（RF）時脈信號之實施例。
圖2B繪示了具有頻率fFast pulsing 的開關（ON-OFF）脈波信號之實施例。
圖2C繪示了經由在圖2A之RF時脈信號和圖2B之開關（ON-OFF）脈波信號之間執行AND操作產生的開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號之實施例。
圖3A繪示了當使用開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號產生經整形的波形時，電漿腔室內的電子溫度的瞬態對於時間t的曲線圖之實施例。
圖3B繪示了當使用開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號產生經整形的波形時，電漿電位對於時間t的曲線圖之實施例。
圖3C繪示了當使用開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號產生經整形的波形時，離子密度對於時間t的曲線圖之實施例。
圖4A繪示了正常視圖和放大視圖的RF時脈信號之實施例。
圖4B繪示了正常視圖和放大視圖的開關（ON-OFF）脈波信號之實施例。
圖4C繪示了多位準脈波波形之示例，其與經由圖4B之開關（ON-OFF）脈波信號進行濾波的圖4A之RF時脈信號同時執行。
圖4D繪示了任意波形之示例，其與經由圖4B之開關（ON-OFF）脈波信號進行濾波的圖4A之RF時脈信號同時執行。
圖5A繪示了當施加圖4C之多位準脈波波形時，在圖1之電漿負載的RF電流之實施例。
圖5B繪示了圖5A繪示之RF電流波形的放大視圖。
圖5C繪示了正弦波形，其為圖5B繪示之RF電流波形的放大視圖。
圖6繪示了包括具有脈波內的RF脈波之變壓器耦合電漿（TCP）源和具有脈波內的RF脈波之RF偏壓的系統之實施例。
圖7係用於TCP源的RF電流波形和用於RF偏壓的RF電流波形之示例，其同時使用開關（ON-OFF）非同步的TCP及偏壓之脈波和多位準TCP脈波及任意波形偏壓脈波，其中TCP和偏壓之間的開關（ON-OFF）脈波係非同相或非同步。
圖8A繪示了根據位準到位準脈波進行整形的開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號之實施例的示意圖。
圖8B繪示了根據多位準脈波進行整形的開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號之實施例的示意圖。
圖8C繪示了根據任意波形進行整形的開關（ON-OFF）脈波RF時脈信號之實施例的示意圖。
圖9繪示了用於使用無匹配RF源產生脈波信號內的脈波的方法之實施例的流程圖。
圖10A繪示了脈波內的脈波之示意圖。
圖10B繪示了在橋電路之輸出端的方波電壓之示意圖。
圖10C繪示了從橋電路輸出以提供至天線或電漿負載的RF電流之示意圖。

Claims (26)

  1. 一種產生正弦形化的波形之方法，包括： 定義一開關（ON-OFF）脈波射頻（RF）時脈，其中該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈具有藉由一關斷（OFF）狀態分離的一序列的開關（ON-OFF）脈波，該關斷（OFF）狀態不具有開關（ON-OFF）脈波；施加調整該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈之幅度的一整形波形，以產生該正弦形化的波形；及傳送該正弦形化的波形至一電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之產生正弦形化的波形之方法，其中該電極係一線圈或一基板支撐件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之產生正弦形化的波形之方法，其中該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈具有一開通（ON）狀態，該方法更包括： 反轉該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈以輸出一反相的方波信號；及從一方波信號和該反相的方波信號輸出一放大的方波形；其中該施加該整形波形包括：調整該放大的方波形之幅度以產生一經整形的波形；及從該經整形的波形擷取該正弦形化的波形。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之產生正弦形化的波形之方法，其中該調整該放大的方波形之幅度係被執行以輸出一位準對位準形狀的波形、或一多位準形狀的波形、或一任意形狀的波形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之產生正弦形化的波形之方法，其中該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈具有一開通（ON）狀態，其中該序列的開關（ON-OFF）脈波具有的頻率高於該開通（ON）狀態和該關斷（OFF）狀態的頻率。
  6. 一種方法，包括： 產生具有一射頻的一時脈信號；提供一脈波信號；根據該脈波信號的開通（ON）和關斷（OFF）狀態對該時脈信號進行濾波以輸出一開關（ON-OFF）脈波射頻（RF）時脈信號；從該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈信號產生複數方波信號；從該等方波信號產生一放大的方波形；產生一整形波形；根據該整形波形對與一捷變直流軌（agile DC rail）相關聯的直流（DC）電壓進行濾波，以產生一經濾波的波形；基於該經濾波的波形對該放大的方波形進行整形，以產生一經整形的波形；從該經整形的波形擷取一正弦形化的波形，該正弦形化的波形係基於藉由該經濾波的波形定義的一經整形的包絡而輸出；及提供該正弦形化的波形的射頻功率以產生用以處理基板的電漿。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該提供該脈波信號包括以低於該射頻的頻率提供該脈波信號。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法， 其中該提供該脈波信號包括提供複數脈波，以提供一開通（ON）狀態的複數瞬時和一關斷（OFF）狀態的複數瞬時，其中該脈波信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時每一者後面接著該脈波信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時中的一相應者，且該脈波信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時每一者後面接著該脈波信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時中的一相應者；其中該產生該時脈信號包括產生複數脈波，以提供一開通（ON）狀態的複數瞬時和一關斷（OFF）狀態的複數瞬時，其中該時脈信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時每一者後面接著該時脈信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時中的一相應者，且該時脈信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時每一者後面接著該時脈信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時中的一相應者。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該對該時脈信號進行濾波包括根據該脈波信號的該關斷（OFF）狀態濾除該時脈信號的若干該等脈波。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該產生該等方波信號包括： 允許該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈信號通過以輸出該等方波信號中的一第一者；及反轉該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈信號以輸出該等方波信號中的一第二者。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該基於該經濾波的波形對該放大的方波形進行整形以產生該經整形的波形包括施加該經濾波的波形的一包絡至該放大的方波形使該放大的方波形的一包絡符合該經濾波的波形的該包絡。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中從該經整形的波形擷取該正弦形化的波形包括從該經整形的波形去除高次諧波以輸出一基頻波形。
  13. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該經整形的包絡係一多位準脈波形狀的包絡、或一位準到位準形狀的包絡、或一任意形狀的包絡。
  14. 一種用以提供射頻（RF）功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，包括： 一射頻時鐘，用以產生具有一射頻的一時脈信號；一脈波產生器，用以提供一脈波信號；一第一濾波器，用以根據該脈波信號的開通（ON）和關斷（OFF）狀態對該時脈信號進行濾波以輸出一開關（ON-OFF）脈波射頻時脈信號；一閘極驅動器，用以接收該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈信號以產生複數方波信號；一放大電路，用以從該閘極驅動器接收該等方波信號並產生一放大的方波形；一波形產生器，用以產生一整形波形；一第二濾波器，用以根據該整形波形對與一捷變直流軌（agile DC rail）相關聯的直流電壓進行濾波以產生一經濾波的波形，其中該經濾波的波形對該放大的方波形進行整形以在該放大電路的一輸出處產生一經整形的波形；及一電抗電路，用以從該經整形的波形擷取一正弦形化的波形，該正弦形化的波形係基於藉由該經濾波的波形定義的一經整形的包絡而輸出，其中該電抗電路係用以提供該正弦形化的波形的射頻功率，該正弦形化的波形的射頻功率用以產生用於處理基板的電漿。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該脈波信號具有低於該射頻的頻率。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源， 其中該脈波信號具有複數脈波以提供一開通（ON）狀態的複數瞬時和一關斷（OFF）狀態的複數瞬時，其中該脈波信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時每一者後面接著該脈波信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時中的一相應者，且該脈波信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時每一者後面接著該脈波信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時中的一相應者；其中該時脈信號具有複數脈波以提供一開通（ON）狀態的複數瞬時和一關斷（OFF）狀態的複數瞬時，其中該時脈信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時每一者後面接著該時脈信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時中的一相應者，且該時脈信號的該關斷（OFF）狀態的該等瞬時每一者後面接著該時脈信號的該開通（ON）狀態的該等瞬時中的一相應者。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該第一濾波器係為一及閘用以根據該脈波信號的該關斷（OFF）狀態濾除該時脈信號的若干該等脈波。
  18. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該閘極驅動器包括一第一閘極和一第二閘極，其中該第一閘極係用以允許該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈信號通過以輸出該等方波信號中的一第一者，且該第二閘極係用以反轉該開關（ON-OFF）脈波射頻時脈信號以輸出該等方波信號中的一第二者。
  19. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該經濾波的波形根據該經濾波的波形的一包絡對該放大的方波形的一包絡進行整形。
  20. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該電抗電路係用以藉由從該經整形的波形去除高次諧波以輸出一基頻波形來從該經整形的波形中擷取該正弦形化的波形。
  21. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該放大電路包括複數電晶體，其中該第二濾波器係耦接於該等電晶體。
  22. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該經整形的包絡係一多位準脈波形狀的包絡、或一位準到位準形狀的包絡、或一任意形狀的包絡。
  23. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該電抗電路係用以去除該經整形的波形的高次諧波以產生一基頻波形，其中該正弦形化的波形係為具有該經整形的包絡的該基頻波形。
  24. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該電抗電路係耦接於該電極而不使用一射頻匹配。
  25. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中該捷變直流軌包括一直流電壓源，該無匹配電漿源更包括一控制器用以控制該整形波形的一形狀。
  26. 如申請專利範圍第14項所述的用以提供射頻功率至用以處理基板的電漿腔室中的電極之無匹配電漿源，其中一無匹配偏壓源係耦接於該電漿腔室中的一基板支撐件電極。
TW107143181A 2017-12-07 2018-12-03 產生正弦形化的波形之方法、產生電漿之方法、以及無匹配電漿系統 TWI848922B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762596094P 2017-12-07 2017-12-07
US62/596,094 2017-12-07
US201762596759P 2017-12-08 2017-12-08
US62/596,759 2017-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201935517A true TW201935517A (zh) 2019-09-01
TWI848922B TWI848922B (zh) 2024-07-21

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021508413A (ja) 2021-03-04
US20200335305A1 (en) 2020-10-22
WO2019112849A1 (en) 2019-06-13
KR102626357B1 (ko) 2024-01-16
US11728136B2 (en) 2023-08-15
US11342159B2 (en) 2022-05-24
KR20240009544A (ko) 2024-01-22
JP7515661B2 (ja) 2024-07-12
CN111434039A (zh) 2020-07-17
US20230360883A1 (en) 2023-11-09
JP2023116656A (ja) 2023-08-22
CN111434039B (zh) 2024-07-30
US20220254608A1 (en) 2022-08-11
KR20200086751A (ko) 2020-07-17
JP7296962B2 (ja) 2023-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7296962B2 (ja) 半導体ｒｆプラズマ処理のためのパルス内のｒｆパルス
JP7397247B2 (ja) プラズマ処理のための制御のシステム及び方法
TWI840373B (zh) 徑向蝕刻均勻度的主動控制之方法及系統
CN111868875B (zh) 用于无匹配式等离子体源的频率调谐
TWI614807B (zh) 電漿處理裝置
TWI712339B (zh) 控制電漿腔室內之離子能量的方法
JP5808012B2 (ja) プラズマ処理装置
JP6374647B2 (ja) プラズマ処理装置
TW202113971A (zh) 用於反向脈衝的系統及方法
US20150076112A1 (en) Method and Apparatus for Controlling Substrate DC-Bias and Ion Energy and Angular Distribution During Substrate Etching
US20150011088A1 (en) Methods and apparatus for depositing and/or etching material on a substrate
TWI770173B (zh) 用以增加電漿之離子朝堆疊層之底部的方向性之方法與系統
TW200845183A (en) Plasma processing apparatus of substrate and plasma processing method thereof
KR20210053354A (ko) 플라즈마 챔버의 전극으로 전력 전달 최적화를 위한 방법들 및 시스템들
JP2024523852A (ja) パルスｄｃプラズマチャンバにおけるプラズマ均一性制御
CN113675064A (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理方法
JP5959275B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
US10998170B2 (en) Method for ion mass separation and ion energy control in process plasmas
TWI848922B (zh) 產生正弦形化的波形之方法、產生電漿之方法、以及無匹配電漿系統
US20190318913A1 (en) Apparatus and Method for Controlling Ion Energy Distribution in Process Plasmas
TWI850260B (zh) 使朝向電漿腔室之電極的功率輸送最佳化之系統及方法
WO2024112517A1 (en) Systems and methods for controlling tilts across a surface of a substrate
JP2024534990A (ja) ダイレクトドライブ無線周波電源に対するコイルの対称的結合
WO2024091796A1 (en) Systems and methods for controlling a pulse width of a square pulse waveform