TW202335547A - 配置成用於可調節基板和邊緣鞘控制的電漿處理腔室 - Google Patents

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Abstract

本文的實施例提供了電漿處理腔室和方法，電漿處理腔室和方法被配置用於微調和控制在半導體基板的電漿輔助處理期間形成的電漿鞘。具體實施例包括鞘調諧方案，包括電漿處理腔室和方法，鞘調諧方案可用於定制在本體電漿和基板表面之間形成的電漿鞘的一或多個特性。通常，鞘調諧方案向嵌入在基板支座表面下方的複數個偏壓電極提供不同配置的脈衝電壓（PV）波形，其中每個電極可用於對定位在支座上的基板的表面區域進行差分偏壓。因此，本文所公開的鞘調諧方案可用於調整和/或控制在電漿輔助蝕刻處理期間轟擊基板表面的離子的方向性、能量和角度分佈。

Description

配置成用於可調節基板和邊緣鞘控制的電漿處理腔室
本文的具體實施例涉及電漿產生氣體或蒸汽電空間放電裝置，特定而言為處理腔室，處理腔室被配置為產生供應到腔室空間的氣體或蒸汽材料的電容耦合或電感耦合電漿。
可靠地形成高深寬比特徵是製造下一代半導體裝置的關鍵技術挑戰之一。通常使用電漿輔助蝕刻處理形成用於形成特徵的高深寬比開口，例如反應離子蝕刻（RIE）處理，此處理能夠定向控制（即各向異性）材料去除以將圖案從遮罩層轉移到遮罩層下方的基板表面的暴露部分。隨著特徵尺寸不斷縮小和圖案密度不斷增加，RIE處理的各向異性程度和基板內處理均勻性是形成緊密間隔（精細節距）高深寬比開口的關鍵因素。
在示例性反應離子蝕刻處理中，將基板定位在處理腔室中，在處理腔室中產生一種或多種處理氣體的電漿（例如透過使用射頻（RF）功率），並在電漿和基板表面之間形成電漿鞘（即電子耗盡的區域）（例如透過使用施加的RF偏壓功率）。透過與提供各向異性蝕刻的電漿產生的中性物質（neutrals）和離子的化學和物理相互作用的協同組合，將遮罩層中的開口轉移到基板表面。中性物質通常包括反應性物質，反應性物質透過遮罩層中的開口與基板表面形成揮發性化學反應產物，同時離子同時轟擊暴露的基板表面以增加離子衝擊方向上的化學反應速率。這種增加的反應速率在離子入射方向上提供了比在其他方向上單獨的化學反應更大的材料去除率，因此提供了各向異性蝕刻處理。
通常，離子衝擊方向上蝕刻速率的增加，以及因此蝕刻處理的各向異性程度，直接與基板表面的離子能量和角度分佈有關，而蝕刻方向由離子方向性決定。例如，RIE處理產生的高能離子具有低角度分佈和對基板表面幾乎正交的離子方向性，可在垂直方向（對於水平取向的基板表面）提供高度各向異性的蝕刻速率。因此，實現高深寬比開口通常所需的均勻近乎垂直的蝕刻輪廓需要控制基板表面處和跨過基板表面的離子能量、角分佈和離子方向性。
通常，離子被加速穿過電漿鞘，且方向性垂直於與本體電漿的鞘邊界。鞘邊界的形狀和離子的方向性由基板表面和基板相鄰表面上的鞘厚度均勻性決定。離子以電漿鞘內決定的能量和角度分佈衝擊基板表面。可能影響離子能量和角度分佈的一些因素包括時間平均鞘電壓（電漿和基板表面的電位之間的時間平均差）、鞘內的碰撞（隨壓力增加）和離子傳輸時間對所施加的射頻偏壓波形的週期。
例如，在典型的射頻偏壓蝕刻處理中，射頻偏壓功率的正弦波形會在射頻功率頻率下的鞘電壓中引入時間相關的振盪。振盪的鞘電壓導致通常不希望有的能量分佈函數（IEDF），如圖7A所示，其中基板表面處的離子能量701分佈在低能量峰702、高能量峰704之間，並跨越離子能量範圍706其間。當與較高能量離子相比時，較低能量離子具有不合需要的更寬的角分佈，導致蝕刻速率和各向異性降低，並且在到達開口基面的拐角時可能不太有效（例如由於充電效應），但通常在遮罩層和基板材料之間具有理想的較高蝕刻選擇性。與較低能量離子相比，較高能量離子通常具有理想的較窄角分佈，以及增加的蝕刻速率和各向異性，但在遮罩層和基板材料之間也具有不理想的降低的蝕刻選擇性。因此，隨著處理要求變得越來越嚴格，由於離子能量相關處理結果的不同要求，由RF偏壓引起的雙峰IEDF越來越成問題。
因此，至少出於上述原因，在高深寬比開口中實現期望的均勻近乎垂直的蝕刻輪廓需要控制電漿鞘的特性。不幸的是已證明對於傳統配置的電漿處理腔室，獲得為下一代半導體裝置可靠地形成高深寬比開口所需的鞘控制位準存在問題。
因此，本領域需要對在半導體基板的電漿輔助處理期間形成在半導體基板上的電漿鞘的特性提供改進的控制的設備和方法。
本文的實施例提供了電漿處理腔室和方法，電漿處理腔室和方法被配置用於微調和控制在半導體基板的電漿輔助處理期間形成的電漿鞘。
在一個具體實施例中，提供一種電漿處理系統。電漿處理系統可包括：複數個偏壓像素組，複數個偏壓像素組經配置以調整在基板支座與電漿之間形成的電漿鞘的一或多個特性，其中偏壓像素組中的每個偏壓像素組可包含複數個偏壓電極中的一或多個偏壓電極，一或多個偏壓電極設置在基板支座的介電體中，一或多個偏壓電極與基板支座的表面間隔開且彼此間隔開，以及介電體被形成為界定基板支撐表面，以及偏壓模組可包含複數個波形產生器，其中複數個波形產生器的每個波形產生器電耦合至複數個偏壓像素組中的相應偏壓像素組，複數個波形產生器中的每個波形產生器經配置以在相應偏壓像素組處建立脈衝電壓（PV）波形，以及複數個波形產生器中的每個波形產生器可被獨立控制，使得建立的PV波形的至少一個PV波形的一或多個特性可被相對於建立的PV波形的其他PV波形的一或多個特性調整。
在一個具體實施例中，提供一種電漿處理系統。電漿處理系統可包括：複數個偏壓像素組，複數個偏壓像素組經配置以調整在基板支座與電漿之間形成的電漿鞘的一或多個特性，其中偏壓像素組中的每個偏壓像素組可包含複數個偏壓電極中的一或多個偏壓電極，一或多個偏壓電極設置在基板支座的介電體中，一或多個偏壓電極與基板支座的表面間隔開且彼此間隔開，以及介電體被形成為界定基板支撐表面，且複數個偏壓像素可包含與基板支撐表面隔開一距離的複數個基板偏壓像素；以及偏壓模組可包含複數個波形產生器，其中複數個波形產生器的每個波形產生器電耦合至複數個偏壓像素組中的相應偏壓像素組，複數個波形產生器中的每個波形產生器經配置以在相應偏壓像素組處建立脈衝電壓（PV）波形，以及複數個波形產生器中的每個波形產生器可被獨立控制，使得建立的PV波形的至少一個PV波形的一或多個特性可被相對於建立的PV波形的其他PV波形的一或多個特性調整。
在另一個具體實施例中，提供了一種電漿處理方法。方法可包含：從輸送到處理區域的氣體或蒸汽中點燃和維持電漿，其中處理區域由腔室蓋與面向腔室蓋的基板支座界定，基板支座可包含：介電體，具有基板支撐表面；以及複數個偏壓像素，設置為調整形成在基板支座與電漿之間的電漿鞘的一或多個特性，複數個偏壓像素中的每個偏壓像素可包含設置在介電體中的複數個偏壓電極的一或多個偏壓電極，其中複數個偏壓電極彼此隔開並與基板支座表面隔開，複數個偏壓像素中的每個偏壓像素電耦合至複數個脈衝電壓PV波形產生器中的對應脈衝電壓PV波形產生器，且複數個偏壓像素可包含與基板支撐表面隔開一距離的複數個基板偏壓像素；以及透過使用複數個波形產生器在複數個偏壓像素中的每個偏壓像素處建立個別的脈衝電壓波形，其中所建立的脈衝電壓波形的至少一個脈衝電壓波形的一或多個特性不同於其他所建立的脈衝電壓波形中的一或多個脈衝電壓波形的特性。
在另一個具體實施例中，提供了一種電漿處理系統。電漿處理系統可包含基板支撐組件，基板支撐組件具有支撐底座以及基板支座，基板支座設置在支撐底座上，基板支座具有介電體與複數個第一電極，介電體形成為界定基板支撐表面，複數個第一電極設置在介電體中介於基板支撐表面與支撐底座之間。 電漿處理系統亦可包含偏壓模組，偏壓模組具有複數個第一波形產生器，複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器耦合至複數個第一電極中的一或多個第一電極，其中複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器經配置以在耦合至複數個第一波形產生器的一或多個第一電極處建立脈衝電壓（PV）波形，以及複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器可被獨立控制，使得複數個第一波形產生器中的一個第一波形產生器建立的PV波形的一或多個特性可被相對於複數個第一波形產生器中的其他第一波形產生器建立的PV波形的一或多個特性調整。其他具體實施例包括具有局部加熱和/或冷卻能力的基板支撐組件，其中獨立和局部控制跨越基板支座表面的離散區域內的溫度。其他具體實施例包括具有開關網路的基板支撐組件，開關網路具有連接在第一電極和偏壓模組之間的開關。
在另一個具體實施例中，提供了一種電漿處理系統。基板處理系統可包含複數個偏壓像素組，複數個偏壓像素組經配置以調整在基板支座與電漿之間形成的電漿鞘的一或多個特性，其中偏壓像素組中的每個偏壓像素組包含一或多個偏壓電極，一或多個偏壓電極設置在基板支座的介電體中，一或多個偏壓電極與基板支座的基板支撐表面間隔開且彼此間隔開，以及介電體被形成為界定基板支座的基板支撐表面。 基板處理系統可包含偏壓模組，偏壓模組可包含複數個波形產生器，其中複數個波形產生器的每個波形產生器電耦合至複數個偏壓像素組中的相應偏壓像素組，複數個波形產生器中的每個波形產生器經配置以在相應偏壓像素組處建立脈衝電壓（PV）波形，以及複數個波形產生器中的每個波形產生器可被獨立控制，使得建立的PV波形的至少一個PV波形的一或多個特性可被相對於建立的PV波形的其他PV波形的一或多個特性調整。
在另一個具體實施例中，提供了一種電漿處理方法。方法可包含：（a）將基板定位在基板支座上，基板支座設置在處理腔室的處理空間中，基板支座包含介電體與複數個第一電極，其中基板定位在由介電體界定的基板支撐表面上，且複數個第一電極設置在基板下方並藉由介電體的一部分與基板隔開；（b）從輸送到處理空間的氣體或蒸汽中點燃和維持電漿；和（c）透過藉由使用複數個第一波形產生器在複數個第一電極的單獨電極或電極組處建立脈衝電壓波形以不同地偏壓基板的一或多個區域，其中在至少一個第一電極處建立的脈衝電壓波形的一或多個特性不同於在複數個第一電極的一或多個其他電極處建立的脈衝電壓波形的一或多個特性。其他具體實施例包括對應的電腦系統、設備、以及記錄在一或多個電腦儲存裝置（包含非暫態性電腦可讀取非暫態性媒體）上的電腦程式，每一者被配置為執行方法。
在另一個具體實施例中，提供了一種電漿處理系統。電漿處理系統可包含信號偵測模組，信號偵測模組經配置以接收來自複數個第一偏壓電路的電信號，第一偏壓電路中的每個第一偏壓電路包含：設置在基板支座的介電體中的複數個第一電極中的一或多個第一電極，其中複數個第一電極設置在介電體的基板支撐表面下方；複數個第一波形產生器中的第一波形產生器，每個第一波形產生器經配置以在一或多個第一電極處建立脈衝電壓波形；以及複數個第一傳輸線的第一傳輸線，第一傳輸線將第一波形產生器電耦合至一或多個第一電極，其中複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器經配置以在其所電耦合的一或多個第一電極處建立脈衝電壓波形。電漿處理系統可包含非暫態性電腦可讀取媒體，非暫態性電腦可讀取媒體具有用於執行方法的指令，方法包含：基於對信號偵測模組接收的電信號的分析，決定形成在基板支座與腔室蓋之間的電漿或電漿鞘的一或多個特性。
本文所描述的具體實施例通常針對被配置用於半導體基板的電漿輔助處理的電漿處理腔室。具體實施例包括鞘調諧方案，包括電漿處理腔室和方法，鞘調諧方案可用於定制在本體電漿和基板表面之間形成的電漿鞘的一或多個特性。在一些具體實施例中，鞘調諧方案用於決定和調整在電漿輔助蝕刻處理期間形成的電漿鞘的一種或多種特性。因此，本文所公開的鞘調諧方案可用於調整和/或控制在電漿輔助蝕刻處理期間轟擊基板表面的離子的方向性、能量和角度分佈。
通常，鞘調諧方案向嵌入在基板支座表面下方的複數個偏壓電極提供不同配置的脈衝電壓（PV）波形，其中每個電極可用於對定位在支座上的基板的表面區域進行差分偏壓。鞘調諧方案的具體實施例可用於改進相對於基板表面的鞘特性的局部、方位角和橫向控制。對鞘特性的改進控制有助於在基板表面處對離子能量、角度分佈和方向性進行局部、徑向和橫向調整。因此，鞘調諧方案可用於有利地提供跨越基板表面的實質均勻的處理條件，從而提高基板內處理結果的均勻性。在一些具體實施例中，鞘調整方案用於為基板表面的一或多個區域提供不同的處理條件，例如，調整由上游基板處理操作引起的基板內不均勻性、由下游處理操作引起的預期不均勻性，或以上兩者。
在一些具體實施例中，複數個偏壓電極設置在用於在處理期間支撐和固定基板的靜電吸盤（ESC）中，例如基板支座。在一些具體實施例中，複數個PV波形從複數個PV波形產生器傳送，PV波形產生器電耦合到設置在支撐組件內的複數個偏壓電極。在一些具體實施例中，複數個電極被配置為吸附電極，並且PV波形源包括PV波形產生器和吸附網路，吸附網路用於將基板「吸附」或「夾持」到基板支座上，例如透過產生於其間的靜電引力。
在本文的具體實施例中，複數個PV波形中的每一個可配置為在基板表面的相應區域處建立幾乎恆定的鞘電壓（電漿電位與基板電位之間的恆定差）。在此，複數個PV波形中的每一個是可獨立配置的，例如具有不同的脈衝電壓位準（即峰間電壓位準（V pp））、不同的脈衝工作週期、不同的離子電流相位工作週期和/或不同的脈衝頻率，它們可以單獨或共同用以提供跨越基板表面的所需鞘厚度分佈。鞘厚度分佈決定了鞘和本體電漿之間的鞘邊界的形狀，並因此決定了朝向設置在其下方的基板表面區域加速的離子的方向性。在一些具體實施例中，複數個電極以相似形狀和尺寸的電極的重複圖案（當從上向下觀察時）佈置，其中每個電極是鞘調諧方案的單獨可控偏壓元件。在一些具體實施例中，偏壓像素包括電耦合到複數個PV波形產生器中的單獨一個PV波形產生器的多於一個電極的組，例如對應於基板支撐表面的區域、扇區或象限的電極組。
在一些具體實施例中，鞘調諧方案還包括一或多個邊緣偏壓電極，邊緣偏壓電極可用於偏壓與基板相鄰的面向電漿的表面（基板相鄰表面），例如為圍繞基板的邊緣環。通常，一種或多種PV波形被分別傳送到一或多個邊緣偏壓電極，以促進對從基板的外圍邊緣向外延伸的電漿鞘的部分進行調整和控制。在一些具體實施例中，複數個邊緣偏壓電極設置在一組偏壓像素型排列中，以將鞘調諧方案的局部、方位角和橫向調整能力擴展到設置在基板外周邊緣外側的鞘部分。有利地，複數個邊緣偏壓電極和傳送到電極的PV波形可用於從基板邊緣向外調整鞘特性，例如，以防止或減少鞘邊界的不期望彎曲和由從鞘邊界的彎曲部分加速的離子的方向性差異導致的不均勻處理。
下面描述了可用於執行這些方法的示例性處理系統。示例處理系統通常適用於電漿輔助蝕刻處理，例如反應離子蝕刻（RIE）處理。然而，應當注意，本文中的鞘調諧方案可以用於任何電漿處理系統中，其中需要改進對一種或多種鞘特性的控制。例如，本揭示內容的具體實施例還可以與被配置為與電漿增強化學氣相沉積（PECVD）處理、電漿增強物理氣相沉積（PEPVD）處理、電漿增強原子層沉積（PEALD）處理、電漿處理處理或基於電漿的離子注入處理（例如電漿摻雜（PLAD）處理）一起使用的處理系統一起使用。 電漿處理腔室示例
圖1A-1C示意性地示出了可用作鞘調諧方案的一部分以實施下述方法的處理腔室的示例。可以使用配置為形成電容耦合電漿（CCP）的處理腔室（例如分別如圖1A和1B的處理腔室100a或處理腔室100b）或配置為形成電感耦合電漿（ICP）的處理腔室（例如圖1C的處理腔室100c），或任何其他類型的原位電漿系統（其中需要對電漿鞘的一或多個特性進行局部、方位角和橫向控制），來實施鞘調諧方案。
對於處理腔室100a、100b，透過與上電極（例如腔室蓋123a、123b）和下電極（例如支撐組件136a）中的至少一個電容耦合而在腔室空間129中形成電漿101，上電極與下電極定義出處理區域129a。透過使用從RF電源傳送到上電極或下電極（例如「功率電極」或「陰極」）中的一個電極的射頻（RF）功率激發處理區域129a中的處理氣體而產生電漿101，其中上電極或下電極中的另一個電極耦合到地或第二RF電源。通常，上下電極的尺寸、形狀和相對佈置，以及由此產生的用於在它們之間產生電漿的射頻功率分佈，以及諸如溫度和壓力等處理條件，直接影響電漿密度（例如、自由電子數/cm 3）和處理區域129a內的電漿密度均勻性。電漿密度和密度均勻性決定了穿過基板103表面的離子和中性通量並影響形成在其上的電漿鞘101a的特性。有利地，本文公開的鞘調諧方案能夠調整鞘特性，例如鞘厚度分佈，鞘特性可以獨立於電漿密度的分佈進行。
在圖1A中，處理腔室100a包括腔室蓋123a、一或多個側壁122和腔室底座124，它們共同限定腔室空間129、佈置在腔室空間129中的支撐組件136a（以輪廓示出）、電漿產生器組件163a、偏壓模組198a、一或多個可選定時和觸發電路153、信號偵測模組388（例如信號跟踪模組）、以及系統控制器126。在處理期間，使用真空源將腔室空間129保持在低於大氣壓的條件下，真空源例如為一或多個真空泵（未示出）流體地耦合到處理腔室100a，處理腔室100a從處理腔室100a排出處理氣體和氣態副產物。處理氣體從處理氣體源119透過設置為穿過腔室蓋123a（如圖所示）的氣體入口128或透過設置為穿過一或多個側壁122之一的氣體入口輸送。處理氣體用於在由腔室蓋123a和支撐組件136a限定的處理區域129a中形成電漿101。
支撐組件136a設置在支撐軸138上，支撐軸138密封地延伸穿過腔室底座124，通常包括支撐底座107和設置在支撐底座107上的基板支座105。支撐底座107電耦合到電漿產生器組件163a，電漿產生器組件163a傳送用於點燃和維持電漿101的RF功率。在此，電漿產生器組件163a包括RF電源118，RF電源118透過RF匹配電路162和第一濾波器組件161電耦合到支撐底座107。第一濾波器組件161包括一或多個電氣元件，這些電氣元件被配置為實質上防止由PV波形產生器150的輸出產生的電流流過傳輸線（例如RF功率輸送線167）並損壞RF電源118。第一濾波器組件161充當對從PV波形產生器150內的PV脈衝產生器產生的PV信號的高阻抗（例如，高Z），並因此抑制電流流向RF匹配電路162和RF電源118。在其他具體實施例中，電漿產生器組件163a被配置為將RF功率傳送到設置在基板支座105中的複數個第一電極104a中的一或多個而不是支撐底座107。
通常，支撐底座107由耐腐蝕導熱材料形成，例如耐腐蝕金屬，例如鋁、鋁合金或不銹鋼，並透過黏合劑或透過機械手段耦接到基板支座105。在一些具體實施例中，支撐底座107被配置為調節基板支座105的溫度，並且可以包括與熱源或冷卻劑源（例如具有相對高電阻的製冷劑源或水源）流體連通的一或多個加熱通道和/或冷卻通道（如圖1C所示，並在下文討論）。在一些具體實施例中，基板支座105包括電阻加熱器（未示出），例如嵌入基板支座105介電材料中的電阻加熱元件。
在一些具體實施例中，支撐組件136a的至少部分被介電環110（以橫截面示出）例如石英管包圍，介電環110保護支撐組件136a免於與腐蝕性處理氣體、清潔氣體、電漿接觸和/或由此形成的副產物。在此，支撐組件136a設置在絕緣板111（以輪廓示出）上，絕緣板111將支撐組件136a與設置在其下方的接地板112（以輪廓示出）電隔離。如圖所示，介電環110、絕緣板111和接地板112由襯墊108包圍。在一些具體實施例中，電漿屏109定位在襯墊108和側壁122之間以防止電漿在由電漿屏109、襯墊108和一或多個側壁122限定的容積空間中形成。
通常，基板透過一或多個側壁122之一形成的開口（未示出）裝入腔室空間129中或從腔室空間129中取出，在電漿處理期間用閥門或門（未示出）將此開口密封。致動器組件（未示出）促進到基板支座105和從基板支座105的基板轉移，致動器組件（未示出）被配置為升高和降低複數個升舉銷20，這些升舉銷20可移動地設置透過形成於支撐組件136a的開口21（圖2A、2B）。在升高的位置（未示出），複數個升舉銷20在基板支撐表面105a上方延伸以將基板從基板支撐表面105a提升以供機器人處理機（未示出）接近。當下降時，如這裡所示，複數個升降銷20縮回基板支撐表面105a下方，並且基板103位於其上。
信號偵測模組388透過使用複數條信號線387（如圖3所示）電耦合到處理腔室100a的一或多個電氣部件。信號偵測模組388被配置為接收電信號，電信號可用於決定電漿鞘101a的一種或多種特性並將與一種或多種鞘特性有關的資訊傳送給系統控制器126。支撐組件136a、偏壓模組198a和信號偵測模組388的更詳細描述可以在下面圖2A-2D和3中找到。
處理腔室100a的操作和本文方法的執行由系統控制器126促進。系統控制器126包括中央處理單元，在此是CPU 133、記憶體134和支援電路135。CPU是被配置用於工業環境以控制處理腔室的通用電腦處理器以及與其相關的子處理器。記憶體通常是非揮發性記憶體（諸如非暫態性電腦可讀取媒體），且可以包括隨機存取記憶體、唯讀記憶體、磁碟機或硬碟機、或其他適合形式的本端或遠端的數位記憶體。支援電路135被以習知方式耦合至CPU 133，並可包含快取記憶體、時脈電路、輸入輸出子系統、電源供應器等等、以及以上之組合。可以對軟體指令（程式）和資料進行編碼並存儲在記憶體中，以指示CPU內的處理器。系統控制器126中的CPU 133可讀的程式（或電腦指令）決定哪些任務可由處理腔室100a中的部件執行。通常，可由系統控制器126中的CPU 133讀取的程序包括代碼，當由CPU 133執行時，代碼執行與本文所述的鞘調諧方案相關的任務。程式可以包括用於控制處理腔室100a內的各種硬體和電子部件以執行各種處理任務和用於實施本文所述方法的各種處理序列的指令。
如上所述，處理腔室100a被配置為使用從電耦合到支撐底座107的電漿產生器組件163a傳遞到下電極（即支撐組件136a）的RF功率來產生電容耦合電漿。在其他具體實施例中，例如圖1B中所示，處理腔室100b被配置為使用傳送到上電極（即腔室蓋123b）的RF功率來產生電容耦合電漿。
在圖1B中，處理腔室100b與處理腔室100a類似地配置並且包括腔室蓋123b、一或多個側壁122、腔室底座124、支撐組件136a、電漿產生器組件163b、偏壓模組198b、信號偵測模組388和系統控制器126。腔室蓋123b透過設置在其間的蓋絕緣體137與一或多個側壁122電隔離。在此，腔室蓋123b包括蓋板139a和耦接到蓋板139a的噴淋頭139b，其中噴淋頭139b、一或多個側壁122和腔室底座124共同限定腔室空間129。來自處理氣體源119的處理氣體透過噴淋頭139b中的開口139c分配到腔室空間129中，噴淋頭139b電耦合到電漿產生器組件163b。支撐底座107可以例如透過接地的支撐軸138（如圖所示）或第二RF源（未示出）電耦合到地。在此，電漿101透過使用從電漿產生器組件163b傳送到噴淋頭139b的RF功率在由支撐組件136a和噴淋頭139b限定的處理區域129a中形成。在一些具體實施例中，處理腔室100b不包括噴淋頭，並且RF功率被傳送到蓋板139a。
在一些具體實施例中，使用配置為形成電感耦合電漿（ICP）的處理腔室（例如處理腔室100c）來實施鞘調諧方案。如圖1C所示，處理腔室100c包括腔室蓋123a、一或多個側壁122和腔室底座124，它們共同限定腔室空間129。處理腔室100c還包括支撐組件136a、電漿產生器組件163c、偏壓模組198a、信號偵測模組388和系統控制器126。處理氣體或蒸汽從處理氣體源119輸送到處理區域129a（由腔室蓋123a和支撐組件136a限定）。在此，使用電漿產生器組件163c透過RF產生的磁場和電場來點燃和維持處理氣體或蒸汽的電漿101。電漿產生器組件163c包括一或多個感應線圈117，感應線圈117透過RF匹配電路162電耦合到RF電源118。透過將來自感應線圈117（由RF電源118供電）的能量電感耦合到設置在處理區域129a中的處理氣體和/或蒸汽中而產生電漿101。
在一些具體實施例中，例如圖1C中所示，可以使用進一步包括局部加熱和/或冷卻能力的基板支撐組件來進一步控制或調整鞘調諧和處理均勻性結果。對橫跨支撐組件136a表面的離散區域內的溫度進行獨立和局部控制，可以實現溫度分佈的方位角調諧、溫度分佈的中心到邊緣的調諧以及局部溫度變化（例如熱點和冷點）的減少。如上所述，支撐組件136a在一些具體實施例中可以進一步包括加熱通道180和/或冷卻通道190，以在處理期間進一步細化基板103的溫度控制。加熱通道180位於支撐底座107中並且位於RF電極104a和115a下方。在一個具體實施例中，加熱的流體透過加熱導管156從加熱流體源輸送並透過加熱通道180循環。加熱通道180可以佈置成提供跨支撐組件136的部分或區域加熱的圖案，如下面關於圖2E和2F進一步描述的。或者，在一個具體實施例中，電阻加熱元件（未示出）可以佈置成圖案並且用於代替加熱通道180加熱基板組件。加熱的流體或電阻加熱元件能夠將支撐組件136a的基板支撐表面和基板103加熱到50℃和400℃之間的溫度。
在一個具體實施例中，冷卻通道190可以設置在支撐底座107中。在一個具體實施例中，冷卻通道可以定位在支撐底座107中的加熱通道180下方。冷卻通道190在處理之前、期間和之後提供對支撐組件136a的溫度的快速冷卻或改進的熱控制。位於加熱通道和RF電極104a和115a下方的冷卻通道的位置提供了在處理期間對整個基板的溫度的進一步精確控制。諸如冷卻液、氣體或其組合的傳熱流體源經由冷卻導管159循環透過冷卻通道190。冷卻液體或氣體能夠在處理期間將基板冷卻至低於約80℃的溫度。冷卻通道180可以佈置成提供跨支撐組件136a的部分或區域冷卻的圖案，如下面關於圖2E和2F進一步描述的。控制器126可控制主熱源、冷卻和冷卻氣體源的操作，主熱源、冷卻和冷卻氣體源可被設置為將基板134加熱或冷卻至預定溫度。
如以下關於圖2A-2F和3所描述的，支撐組件136a、偏壓模組198a和信號偵測模組388可以被配置用於在處理腔室100a、100b和100c中的任何一個中使用以提供電漿鞘101a的局部、方位角和橫向調諧。 支撐組件和偏壓模組示例
圖1D是圖1A中所示的處理腔室100a的一部分的特寫剖視圖，特寫剖視圖包括處理腔室100a內的各種結構元件的電氣特性的簡化電氣示意圖。簡化的電氣示意圖說明了處理腔室100a的組件的已知電氣特性，信號偵測模組388或系統控制器126可以使用這些電氣特性來決定電漿鞘101a的特性，如下面關於圖3所討論的。關於圖1D的討論同樣分別適用於圖1B-1C的處理腔室100b、100c。圖1E-1F是可以作為與圖1A-1C的任何一個處理腔室的基板支座105使用的不同靜電吸盤（ESC）類型的功能等效電路圖。圖2A-2D圖示了可以與本文描述的任何具體實施例一起使用的示例電極佈置和偏壓模組配置。
如圖所示，基板支座105被配置為靜電吸盤（ESC）並且可以是庫侖型ESC或Johnsen-Rahbek型ESC中的一種。圖1E和1F分別說明了在電漿處理期間庫侖ESC和Johnsen-Rahbek ESC的簡化等效電路模型191a和191b，並在下面討論。通常，在基板支座105的任一ESC配置中，透過使用偏壓模組198a中的組件在基板103和複數個第一電極104a之間提供電位，將基板103固定到基板支座105，這導致其間有靜電引力。在一些具體實施例中，複數個第一電極104a也用於促進本文所述的鞘調諧方案。通常，基板支座105包括形成為限定基板支撐表面105a的介電材料和嵌入介電材料中的複數個第一電極104a。複數個第一電極104a透過第一介電材料層105c與基板支撐表面105a並因此與基板103隔開，並且透過第二介電材料層105d與支撐底座107隔開。在此，複數個第一電極104a與介電材料層105c、105d的彼此部分隔開，或者透過介電材料層105c、105d之間形成的空隙隔開。
在一些具體實施例中，支撐組件136a可經配置以透過加熱或冷卻基板支座105（以及因此加熱或冷卻設置在其上的基板103），以將基板103維持在期望溫度。通常，在那些具體實施例中，基板支撐表面105a被圖案化以具有接觸基板103的凸起部分（例如，檯面）和限定與基板103的間隙區域105e的凹陷部分。在基板處理期間，與支撐組件136a流體耦合的氣體源173將惰性氣體（例如氦氣）輸送到間隙區域105e，以改善基板支撐表面105a和設置在其上的基板103之間的熱傳遞。在一些具體實施例中，氣體源173用於將惰性氣體輸送到設置在邊緣環114和基板支座105的邊緣環支撐表面105b（圖2A中所示）之間的區域。
在一些具體實施例中，複數個第一電極104a中的每一個電耦合到偏壓模組198a的DC電源155（圖2B），其被配置為在基板103和複數個第一電極104a之間提供電位，並且從而在它們之間產生靜電吸引力（吸附力）。在一些具體實施例中，支撐組件136a被配置為庫侖ESC或Johnsen-Rahbek ESC之一。與庫侖型ESC相比，Johnsen-Rahbek ESC通常提供更大的吸附力並使用更低的吸附電壓。在庫侖ESC中，為第一介電材料層105c選擇的介電材料通常具有比為Johnsen-Rahbek ESC選擇的介電材料更高的電阻，導致在圖1E和1F中分別說明的電漿處理過程中所形成的簡化功能等效電路模型191a、191b的差異。
在最簡單的情況下，例如圖1E中所示的庫侖ESC的電路模型191a，第一介電材料層105c由假定用作絕緣體的介電材料形成（例如具有無限電阻 R JR），並且功能等效電路模型191a因此包括複數個第一電極104a中的每一個與基板103之間透過第一介電材料層105c的直接電容C 1。在庫侖ESC的一些具體實施例中，第一介電材料層105c的介電材料和厚度T DL1被選擇為使得複數個第一電極104a中的每一個與基板支撐表面105a之間的單獨電容C 1的總和在約5nF至約100nF之間，例如約7至約20nF。在一些具體實施例中，第一介電材料層105c由陶瓷材料（例如氧化鋁（Al 2O 3）等）形成並且具有介於約0.1mm和約1mm之間的厚度T DL1，例如介於約0.1mm和約0.5mm之間，例如約0.3mm。
在更複雜的情況下，如圖1F所示的Johnsen-Rahbek ESC的電路模型191b所示，電路模型191b包括與介電材料電阻R JR和間隙電容C JR並聯耦合的電容C 1。通常，在Johnsen-Rahbek ESC中，第一介電材料層105c被認為是「洩漏的（leaky）」，因為它不是完美的絕緣體並且具有一定的導電性，因為例如，介電材料可以是摻雜的氮化鋁（AlN），具有介電常數（ε）約為9。與圖1D中所示的用於庫侖ESC的電路模型191a一樣，複數個第一電極104a中的每一個與基板103之間存在透過第一介電材料層105c和填充有氦氣的間隙區域105e的直接電容C 1。Johnsen-Rahbek ESC內的第一介電材料層的空間電阻率小於約10 12ohms-cm （Ω-cm），或小於約10 10Ω-cm，甚至在10 8Ω-cm和10 12Ω-cm之間的範圍內，因此介電材料層105c可以具有介於10 6-10 11Ωs之間的介電材料電阻R JR。在圖1F的電路模型191b中，間隙電容C JR用於說明基板103和基板支撐表面105a之間的含氣體間隙區域105e。預計間隙電容C JR具有比電容C 1稍大的電容。
返回參考圖1D，在基板支撐組件136a內形成的電路的電氣示意圖包括第二介電材料層電容C 2，第二介電材料層電容C 2表示在複數個第一電極104a中的每一個和支撐底座107之間的第二介電材料層105d的電容。在一些具體實施例中，第二介電材料層105d的部分的厚度（T DL2）大於第一介電材料層105c的厚度（T DL1）。在一些具體實施例中，用於在複數個第一電極104a的任一側上形成介電層的介電材料是相同的材料並且形成基板支座105的結構體。在一個示例中，在支撐底座107和複數個第一電極104a之間延伸的方向上測量第二介電材料層105d（例如Al 2O 3或AlN）的厚度（T DL2）為大於1mm，例如具有約1.5mm和約100mm之間的厚度。各個第二介電材料層電容C 2的總和（例如在每個第一電極104a和支撐底座107之間）通常將具有約0.5至約10納法（nF）之間的電容。
如圖1D所示，在基板支撐組件136a內形成的電路的電氣示意圖還包括支撐底座電阻R P、絕緣板電容C 3和一端耦合到地的接地板電阻R G。由於支撐底座107和接地板112通常由金屬材料形成，支撐底座電阻R P和接地板電阻R G非常低，例如小於數毫歐姆。絕緣板電容C 3表示位於支撐底座107的底面和接地板112的頂面之間的介電層的電容。在一個示例中，絕緣板電容C 3具有大約0.1和大約1nF之間的電容。
圖2A是支撐組件136a的示意性平面圖，支撐組件136a可以與上述任何一個處理腔室一起使用。圖2B是沿著圖2A的線A-A截取的支撐組件136a的示意性側剖視圖，並且進一步示出了耦合到支撐組件136a的偏壓模組198a，以及設置在支撐組件136a上的基板103和邊緣環114。
如圖所示，支撐組件136a和偏壓模組198a被配置為使用複數個脈衝電壓（PV）波形差分偏壓基板103和圍繞基板103的邊緣環114的複數個表面區域。支撐組件136a包括支撐底座107和設置在支撐底座107上並且熱耦合到支撐底座107的基板支座105。如上所述，基板支座105通常由介電材料形成，例如耐腐蝕陶瓷，基板支座105限定基板支撐表面105a和圍繞基板支撐表面105a的邊緣環支撐表面105b。
基板支座105包括設置在基板支撐表面105a下方並與基板支撐表面105a間隔開的複數個第一電極104a以及設置在邊緣環支撐表面105b下方並與邊緣環支撐表面105b間隔開的一或多個第二電極115a。在一些具體實施例中，複數個第一電極104a佈置成包括重複和/或非隨機圖案（當從上向下觀察時）的佈置，例如矩形陣列（如圖所示）、六邊形陣列、極陣列（例如圖2C所示）、同心環或環段、扇形或扇形的一部分、象限、它們的組合，或任何其他期望對設置在其上的基板的相應區域進行差分偏壓的佈置。當從上向下觀察時，複數個第一電極104a中的各個第一電極可以具有任何期望的形狀並且可以被定尺寸和定形以使得由每個第一電極104a提供的偏壓表面積在整個基板支撐表面105a上是均勻的。在一些具體實施例中，電極的形狀和/或尺寸可以在基板支撐表面105a上改變，例如在徑向方向上或在基板支撐表面105a的寬度上增大或減小尺寸（表面積）。在一些具體實施例中，複數個第一電極104a以不同形狀和/或尺寸的電極的重複圖案佈置。
一或多個第二電極115a可以具有與上文關於第一電極104a所述相同的一般尺寸、形狀和/或佈置，並且通常包括佈置成至少部分地圍繞複數個第一電極104a的複數個第二電極115a，例如佈置在圖2A所示的極性陣列中的複數個第二電極115a。
在一些具體實施例中，例如圖2B所示，複數個第一電極104a通常彼此共面。一或多個第二電極115a可以彼此共面並且與複數個第一電極104a共面或者位於複數個第一電極104a的平面上方或下方。在此，複數個第一電極104a和一或多個第二電極115a嵌入基板支座105的介電材料中，並且可以透過在形成基板支座105時在第一介電材料層105c和第二介電材料層105d之間放置所需尺寸和形狀的導電元件（例如金屬箔、網或板）來形成。在一些具體實施例中，複數個第一電極104a和/或一或多個第二電極115a透過電鍍、噴墨印刷、絲網印刷、物理氣相沉積、沖壓、絲網或其他合適的方式形成。
如圖2B所示，偏壓模組198a包括複數個第一PV模組196和一或多個第二PV模組197，每個第一PV模組196電耦合到複數個第一電極104a中的一個，每個第二PV模組197電耦合到一或多個第二電極115a中的一或多個。在一些具體實施例中，偏壓模組198a還包括分別電耦合到複數個第一電極104a和一或多個第二電極115a的第一吸附網路116a和第二吸附網路116b，用於固定基板103和邊緣環114連接到基板支座105。
在此，偏壓模組198a包括複數個第一PV模組196、一或多個第二PV模組197、第一吸附網路116a和第二吸附網路116b。如圖所示，複數個第一PV模組196中的每一個和一或多個第二PV模組197中的每一個是獨立可控的，例如，透過使用系統控制器126，以將一或多個不同配置的PV波形傳送到複數個第一電極104a或第二電極115。個別電極104a或複數個第一電極104a的電極組透過對應的傳輸線（例如第一電力輸送線157）電耦合到複數個第一PV模組196和第一吸附網路116a中的一個。個別電極115a或兩個或複數個第二電極115a的電極組透過對應的傳輸線（例如第二電力輸送線158）電耦合到一或多個第二PV模組197和第二吸附網路116b中的一個。
在一些具體實施例中，複數個第一PV模組196中的一或多個包括PV波形產生器150，PV波形產生器150用於在複數個第一電極104a中的一或多個、設置在PV波形產生器150和複數個第一電極104a中的一或多個之間的第一濾波器組件151、以及設置在PV波形產生器150的輸出和第一吸附網路116a之間的阻隔電容器C 5處建立脈衝電壓波形。通常，一或多個第二PV模組197中的每一個都包括PV波形產生器150，PV波形產生器150用於向一或多個第二電極115a、設置在PV波形產生器150和一或多個第二電極115a之間的第一濾波器組件151、和設置在PV波形產生器150的輸出和第二吸附網路116b之間的阻隔電容器C 5建立脈衝電壓波形。
在一些具體實施例中，複數個第一PV模組196中的每一個電耦合到複數個第一電極104a中的單獨一或多個第一電極104a的組。在那些具體實施例中，複數個第一PV模組196可用於在各個單獨電極或相鄰電極組處建立不同配置的PV波形，以不同地偏壓設置在其上的對應基板表面區域103a。同樣，在一些具體實施例中，複數個第二PV模組197中的每一個都電耦合到複數個第二電極115a中的單獨一或多個第二電極115a的組，並且可以被獨立地控制以不同地偏壓對應的邊緣環表面區域114a。如下所述，在一或多個電極104a和115a處建立的可不同配置的PV波形可用於不同地偏壓離散基板表面區域103a或邊緣環表面區域114a以提供本文所述的像素化鞘調諧方案。
通常，每個可不同配置的PV波形都被配置為在PV波形循環的大部分（例如圖4A中的「離子電流階段」）期間提供接近或恆定的鞘電壓，這與鞘厚度相結合，能夠實現在基板103的表面形成理想的離子能量分佈函數（IEDF）。如以下方法中所述，複數個可不同配置的PV波形可用於調整在電漿處理期間形成在基板表面和基板相鄰表面上的電漿鞘的厚度分佈。在複數個電極104a和115a的每一個或一組或多組電極處建立不同配置的PV波形的能力使得能夠在基板103的表面上對處理結果進行微調、控制和訂製。
在處理期間，透過偏壓模組198a的對應PV波形產生器150將複數個PV波形提供給複數個第一電極104a和第二電極115a中的每一個，並最終提供給處理腔室100a內的複合負載130。透過使用從信號偵測模組388和/或系統控制器126提供的信號來控制來自複數個PV波形產生器150中的每一個的PV波形的傳遞的總體控制，如下所述。在一些具體實施例中，一或多個定時和觸發電路153被配置為同步在複數個基板第一電極104a和邊緣第二電極115a中的一個或兩個處或它們之間建立的脈衝電壓波形的部分。在一些具體實施例中，一或多個定時和觸發電路153被配置為提供期望偏移於一或多個脈衝電壓波形的電壓脈衝的開始處相對於施加在基板第一電極104a之間（或在複數個邊緣第二電極115a之間、或在基板第一電極104a和邊緣第二電極115a之間）的脈衝電壓波形中的其他脈衝電壓波形，例如以觸發跨基板103或基板相鄰表面（例如邊緣環114）的不同區域的鞘塌陷階段450和/或鞘形成階段451的異步開始。
在一些具體實施例中，PV波形產生器150被配置為以預定長度的時間間隔輸出週期性電壓函數，例如，透過使用來自電晶體-電晶體邏輯（TTL）源（未示出）的信號。電晶體-電晶體邏輯（TTL）源產生的週期電壓函數可以是預定負電壓或正電壓與零之間的兩態直流（DC）脈衝。在一個具體實施例中，PV波形產生器150被配置為在預定長度的定期重複時間間隔期間透過以預定速率反覆閉合和斷開一或多個開關來保持其輸出端（即接地）上預定的、實質恆定的負電壓。在一個示例中，在脈衝間隔的第一階段期間，第一開關用於將高壓電源連接到電耦合到PV波形產生器150的電極104a和/或115a，並且在脈衝間隔的第二階段期間第二開關用於將電極104a和/或115a接地。在另一個具體實施例中，PV波形產生器150被配置為在預定長度的定期重複時間間隔期間透過以預定速率反覆閉合和斷開PV波形產生器150的內部開關（未示出）來保持其輸出端上（即對地）預定的、實質恆定的正電壓。在一些具體實施例中，PV波形產生器150被配置為透過使用一或多個內部開關和直流電源提供具有非零斜率的成形脈衝電壓波形（未示出），例如在離子電流階段452中向上的正斜率和/或向下的負斜率。
在一個示例配置中，在脈衝間隔的第一階段期間，第一開關用於將電極104a及/或115a連接到地，並且在脈衝間隔的第二階段期間第二開關用於將高壓電源連接至電極104a和/或115a。在替代配置中，在脈衝間隔的第一階段期間，第一開關定位在打開狀態，使得電極104a和/或115a與高壓電源斷開並透過阻抗網路（例如串聯連接的電感和電阻）至地。然後，在脈衝間隔的第二階段，第一開關處於閉合狀態以將高壓電源連接到電極104a和/或115a，而電極104a和/或115a透過阻抗網路保持耦合到地。
本文所述的PV波形產生器150可包括PV產生器和一或多個電氣部件，例如但不限於高重複率開關（未示出）、電容器（未示出）、電感器（未示出）、反激二極管（fly-back diodes；未示出）、功率電晶體（未示出）和/或電阻器（未示出），它們被配置為向輸出提供PV波形。可配置為奈秒脈衝產生器的PV波形產生器150可包括任何數量的內部組件。
第一濾波器組件151包括一或多個電氣部件，電氣部件被配置為實質上防止由RF電源118的輸出產生的電流流過電力輸送線157、158並損壞PV波形產生器150。阻隔電容器C 5保護PV波形產生器150免受從第一吸附網路116a傳送到複數個基板電極104a或從第二吸附網路116b傳送到複數個邊緣電極115a的吸附電壓。到吸附網路116a、116b的連接可以可選地分別定位在第一過濾器組件151中的每一個與複數個基板電極104a或邊緣電極115a之間。
如上所述，關於圖1D-1F，偏壓模組198a的一或多個組件，例如第一吸附網路116a和第二吸附網路116b，可用於將基板103固定到基板支座105。例如，如圖2B所示，第一吸附網路116a和與其電耦合的複數個第一電極104a透過在基板103和複數個第一電極104a之間提供電位來將基板103固定到基板支撐表面105a。電位導致基板103和複數個第一電極104a之間有靜電吸引力，靜電吸引力將基板103靜電吸附或「夾持」到基板支撐表面105a。類似地，取決於邊緣環114的組成，第二吸附網路116b可用於將邊緣環114靜電吸附到邊緣環支撐表面105b，例如以增加它們之間的熱接觸和熱傳遞。在一些具體實施例中，第一和第二吸附網路116a、116b各自提供靜態DC電壓（在此稱為「吸附電壓」），靜態DC電壓範圍在大約-5kV和大約5kV之間，靜態DC電壓被傳送到其所耦接之複數個第一電極104a或一或多個第二電極115a。
在此，第一吸附網路116a包括直流電源155，以及設置在直流電源155和複數個第一電極104a之間的分壓器155a。分壓器155a包括一或多個電氣部件，例如可變電阻器和其他電路元件，電氣部件被配置為控制輸送到複數個第一電極104a中的每一個的吸附電壓。在一些具體實施例中，輸送到複數個第一電極104a中的每一個的吸附電壓可以被調整以向複數個第一電極104a中的不同的第一電極提供不同的電壓，例如以在基板103和基板支座105之間提供所需的吸附力分佈。在一些具體實施例中，每個第一PV模組196進一步包括設置在阻隔電容器C 5和分壓器155a之間的偏壓補償電路元件116c。偏壓補償電路元件116c包括形成用於PV波形的電流抑制/濾波電路的電氣元件，例如一或多個阻隔電阻器，使得從PV波形產生器150輸出的PV信號不會感應電流透過直流電源155。第二吸附網路116b在配置上類似於第一吸附網路116a並且包括DC電源155，以及設置在DC電源155和一或多個第二電極115之間的分壓器155a。在其他具體實施例中，複數個第一電極104a中的一或多個電耦合到複數個吸附網路116中的各個吸附網路，例如圖2D中所示。
圖2C是根據另一個具體實施例的支撐組件136a的平面圖，支撐組件136a可以與本文所述的任何處理腔室一起使用。圖2D是沿線B-B截取的圖2C的支撐組件136a的一部分的截面圖和偏壓模組198b的示意圖，偏壓模組198b可用於向複數個電極104a和115a的相應電極提供不同的可配置的PV波形和吸附電壓。如圖所示，複數個第一電極104a被佈置為圍繞基板支撐表面105a的中心C同心設置的複數個環形環的單獨段，並且一或多個第二電極115a被佈置為形成圍繞複數個第一電極104a的環形環的單獨段。
偏壓模組198b包括複數個第一PV模組196、一或多個第二PV模組197和複數個吸附網路116。複數個PV模組196、197中的每一個和複數個吸附網路116是獨立可控的，例如透過使用系統控制器126，以將一或多個不同配置的PV波形和/或吸附電壓傳送到分別耦合到其上的複數個基板電極104a或邊緣電極115a。
複數個第一PV模組196與圖2B中所述類似地配置，並且每個第一PV模組196通常包括PV波形產生器150，PV波形產生器150透過第一電力輸送線157、設置在PV波形產生器150和相應的基板電極104a（或其組）之間的第一濾波器組件151、以及阻隔電容器C 5電耦接至基板電極104a之一者（或其組）。複數個吸附網路116中的各個吸附網路電耦合到複數個基板電極104a中的每一個，使得阻隔電容器C 5設置在PV波形產生器150的輸出和吸附網路116a之間，以保護PV波形產生器150不受傳送到各個基板電極104a的吸附電壓的影響。在此，偏壓補償電路元件116c設置在阻隔電容器C 5和DC電源155之間，以防止從PV波形產生器150傳送的PV波形透過DC電源155感應電流。
一或多個邊緣電極115a中的每一個可以電耦合到一或多個第二PV模組197和複數個吸附網路116中的相應一些，以與針對複數個基板電極104a所示的配置相似的配置。在一些具體實施例中，透過圖3所示和下文描述的信號偵測模組388促進了對鞘調諧方案的處理監測和控制。
圖2E是根據一個具體實施例的支撐組件136a的平面圖，支撐組件136a可以與本文所述的任何處理腔室一起使用。圖2E是沿剖面線2E-2E截取的圖1C中的支撐組件136a的一部分的剖視圖，並且包括複數個加熱通道180的示意圖，複數個加熱通道180可用於在處理期間控制支撐組件136a的溫度。加熱通道180佈置為圍繞中心C佈置的複數個同心加熱通道180，其中控制器126使得複數個加熱通道180中的一個通道相對於複數個加熱通道180的其他通道中的每一個被優先加熱。每個加熱通道180具有在通道的一個遠端處的加熱流體入口188和在通道180的相對端處的加熱流體出口189，以使加熱的流體能夠循環。加熱通道180可以包括任何數量的環形通道以促進支撐組件136a的溫度控制。返回參考圖2C，如圖2E所示，每個環形加熱通道180可以直接位於複數個第一電極104a與一或多個第二電極115a的環形環下方，複數個第一電極104a可以佈置為圍繞基板支撐表面105a的中心C同心設置的複數個環形環的單獨段，一或多個第二電極115a佈置為形成圍繞複數個第一電極的環形環的單獨段。加熱通道180可以與電極104a和115a的圓環成一對一的關係。在一個具體實施例中，環形加熱通道180可以位於複數個電極104a和115a的環形環下方但位於複數個電極104a和115a的環形環之間。在一個未示出的具體實施例中，冷卻通道190以與加熱通道180相同的數量和圖案設置並佈置在加熱通道180下方。或者，加熱通道180可以是電阻加熱元件。
在操作期間，控制器控制對複數個電極104a和115a的供電，並且還單獨和共同控制加熱通道180和冷卻通道190的溫度，以在處理期間控制和保持支撐組件136a的溫度，以提供基板表面所需的溫度分佈。在一些具體實施例中，溫度分佈可以包括溫度的徑向變化，或者可選地包含均勻的溫度分佈。
圖2F是根據圖2E中所示的加熱通道180的圖案的替代具體實施例的支撐組件136a的平面圖，支撐組件136a可以與本文公開的任何處理腔室配置一起使用。圖2F是沿剖面線2F-2F截取的圖1C中的支撐組件136a的一部分的剖視圖，並且包括複數個加熱通道180與冷卻通道190的示意圖，複數個加熱通道180與冷卻通道190可用於在處理之前及處理期間控制支撐組件136a的溫度。每個加熱通道180被示為具有三角形形狀，並且加熱通道180具有在通道的一個遠端處的加熱流體入口188和在加熱通道180的相對端處的加熱流體出口189以使加熱的流體能夠循環，或用於本文討論的電阻加熱元件配置的連接點。儘管圖2F顯示了六個三角形加熱通道，但是可以使用任意數量的三角形加熱通道來促進支撐組件136a的精確溫度控制。三角形圖案提供了支撐組件136a跨過圍繞支撐組件136a的中心C的三角形區域的截面溫度控制。或者，電阻加熱元件可用於使用相同的三角形圖案加熱支撐組件136a。在一個未示出的具體實施例中，冷卻通道190以類似的圖案提供和佈置，冷卻通道190可以包括與加熱通道180相同的數量和相同的佈置，並且位於加熱通道180的下方。
圖2G是沿線B-B截取的圖2C的支撐組件136a的一部分的示意性剖視圖，並且包括開關網路152和偏壓模組198b的示意圖，偏壓模組198b可以用作圖2B和2D所示偏壓模組的替代物，以向複數個電極104a和115a中的相應電極提供不同配置的PV波形和吸附電壓。開關網路152耦合到控制器126並且耦合在偏壓模組198b和電極104a之間。在一個示例中，開關網路152包括開關154a、154b、154c和154d，每個開關連接在電極104a和偏壓模組198b之間。雖然在圖2G中顯示了四個開關154a、154b、154c和154d，但在開關網路152中可以使用任意數量的開關，以一對一的方式將偏壓模組198b與複數個電極中的每個單獨電極104a耦合。然而，在一些具體實施例中，開關網路152包括複數個分組電極組件，其中每個分組電極組件包括耦合到單個開關的偏壓模組，單個開關耦合到多於一個電極104a和/或複數個邊緣電極115a以選擇性地將PV波形或吸附電壓傳送到一組電極。在未示出的一些具體實施例中，開關網路152可包括將一或多個PV模組197與一或多個邊緣電極115a連接的附加開關。偏壓模組198b包括一或多個第一PV模組196、一或多個第二PV模組197和吸附網路116中的至少一個。複數個PV模組196、197中的每一個、複數個吸附網路116和開關網路152的每個開關154a、154b、154c、154d是獨立可控的，例如透過使用系統控制器126，以將一或多個不同配置的PV波形和/或吸附電壓傳送到分別耦合到其上的複數個基板電極104a或邊緣電極115a。基板電極104a和邊緣電極115a的數量和密度有助於控制基板103上的PV波形和吸附電壓以調整基板上的電漿均勻性和吸附均勻性。因此，每個基板電極104a和邊緣電極115a相對於另一個基板電極104a和/或邊緣電極115a的單獨控制使得能夠控制跨基板103和支撐組件136a的特定位置處的電漿密度和吸附力，這又相應地在處理基板103時實現精確的處理控制。
在一些具體實施例中（未圖示），單獨的基板電極104a和邊緣電極115a以不同的圖案或分組佈置。例如，電極可以佈置成同心圖案或扇形圖案，使得電極圖案與圖2E和2F中所示的加熱通道180的圖案對齊並位於加熱通道180的圖案上方。因此，透過控制器126、電極104a和115a、偏壓模組198a或198b以及可選的開關網路152，可以配置為控制整個基板的電漿均勻性和吸附均勻性以及控制基板支座區域的溫度，此係透過使用加熱通道180和/或冷卻通道190（如圖1C所示），例如透過使用圖2E和2F所示的加熱通道180圖案之一來提供分段溫度控制。控制器126可以使用處理腔室內的感測器（例如溫度感測器、電漿密度感測器（例如朗繆爾探針）等）或來自處理過的基板的結果，以調整基板支座的分段溫度控制和由偏壓模組198a或198b施加到一或多個電極104a和115a的偏壓，來改善在處理腔室內處理的基板上發現的處理結果。 製程監控示例
圖3是處理腔室100的簡化示意性截面圖和圖示可用於在基板處理期間監測和控制電漿鞘101a的特性的信號偵測模組388的各種部件的示意圖。處理腔室100包括信號偵測模組388、支撐組件136和偏壓模組198。如圖所示，處理腔室100被配置為透過將射頻（RF）信號從RF電源118傳送到支撐底座107來產生電容耦合電漿。然而，預期信號偵測模組388可與上述任何處理腔室100a、100b、100c、支撐組件136a和偏壓模組198a、198b一起使用，以促進在基板處理期間對電漿鞘101a的監測和控制。
在此，信號偵測模組388接收可用於決定電漿鞘101a的一種或多種特性的電信號，信號偵測模組388然後將與電信號有關的資訊傳送到系統控制器126以用於控制電漿處理的各個態樣。通常，系統控制器126基於從信號偵測模組388接收的資訊決定電漿鞘101a的一種或多種特性，並將所決定的鞘特性與期望的鞘特性進行比較。基於所決定的鞘特性與期望的鞘特性之間的差異，系統控制器126可以使用本文所述的鞘調諧方案來調整一種或多種鞘特性，例如透過改變在複數個電極104a和115a處所建立的一種或多種PV波形的配置。例如，系統控制器126可以使PV波形產生器150改變輸送到電耦合到其的相應電極104a和115a的脈衝電壓輸出的一或多個特性。
圖3示出了信號偵測模組388和節點N之間的電連接，以及到第一PV模組196和吸附網路116的一組電極104a（在此為基板電極104a）。為了減少視覺混亂，在圖3中僅示出了一組電極104a，然而應當注意，在本文的具體實施例中，信號偵測模組388被配置為透過與在電路的不同部分上發現的節點N的電連接來接收電信號，例如沿著電極組104a和第一PV模組196之間的連接的各個點。
如圖所示，信號偵測模組388透過使用複數條信號線387電耦合到處理腔室100內的各個電氣部件。複數條信號線387包括多條信號跡線392，信號跡線392耦合到處理腔室100內的各種電氣部件並且被配置為將電信號傳送到信號偵測模組388內的信號偵測元件。通常，信號偵測模組388包括一或多個輸入通道372和快速資料採集模組320。一或多個輸入通道372各自被配置為從信號跡線392接收電信號並且電耦合到快速資料採集模組320。接收到的電信號可以包括使用複數個PV波形產生器150（一個示出）和/或RF電源118建立的波形的一種或多種特性。
快速資料採集模組320包括一或多個採集通道322，採集通道322透過信號線387和一或多個輸入線172從處理腔室100a的各個部件接收信號資訊。快速資料採集模組320處理接收到的信號資訊以決定由偏壓模組生成的PV波形的一或多個特性，並將處理後的信號資訊傳送給系統控制器126。
通常，信號偵測模組388包括多個輸入通道372，每個輸入通道電耦合到快速資料採集模組320的對應採集通道322。多個輸入通道372耦合到位於複數個第一PV模組196、一或多個第二PV模組197和吸附網路116的各個部分中的連接點，以在處理過程中測量和收集來自這些連接點或節點N的電資料。在一些具體實施例中，多個輸入通道372耦合到位於電漿產生器組件163的各個部分中的連接點，以在處理期間測量和收集來自電漿產生器組件163內的一或多個點或節點N的電資料。在一些具體實施例中，多個輸入通道372還可以耦合到各種電傳感元件，例如一或多個電流感測器，電流感測器被配置為在處理腔室100內的各個點測量和收集電資料。在一些具體實施例中，一或多個輸入通道372包括調節電路371，調節電路371可用於生成調節波形，例如分頻和濾波波形。調節電路可以包括分壓器、一或多個低通濾波器、分壓器和一或多個低通濾波器兩者，或者甚至在某些情況下，既不包括分壓器也不包括低通濾波器，即為未衰減調節電路。
快速資料採集模組320通常被配置為接收類比電壓波形（例如調節波形）並發送數位化電壓波形。快速資料採集模組320被配置為從接收到的調節電壓波形（例如輸出波形）生成數位化電壓波形，並且快速資料採集模組320的資料採集控制器323被配置為透過分析第一數位化電壓波形來決定調節電壓波形的一或多個波形特性。
在此，快速資料採集模組320包括複數個採集通道322、資料採集控制器323和記憶體324（例如非揮發性記憶體）。資料採集控制器323電耦合到每個採集通道322的輸出並且被配置為從每個採集通道322接收數位化電壓波形。此外，存儲在資料採集控制器323的記憶體324內的算法適於透過分析每個數字化電壓波形來決定每個調節波形的一或多個波形特性。分析可以包括將在數字化電壓波形中接收到的資訊與與存儲在記憶體324中的一或多個所存儲的波形特性有關的資訊進行比較，如下面進一步討論的。
資料採集控制器323可以包括類比數位轉換器（ADC）（未示出）、處理器321（圖3）、通信介面（未示出）、時脈（未示出）和可選驅動器（未顯示）。處理器可以是任何通用計算處理器。此外，處理器可以是可程式化邏輯閘陣列（field programmable gate array, FPGA）。ADC將輸出波形內的信號從類比域轉換為數位域，並將ADC的輸出數位信號提供給處理器321進行處理。處理器321透過分析從ADC提供的輸出數位信號來決定輸出波形的一或多個波形特性。
記憶體324可以是任何非揮發性記憶體。資料採集控制器323可以與記憶體324電耦合並且被配置為使波形特性被存儲在記憶體324內。在各種具體實施例中，記憶體324包括可由資料採集控制器323執行以使資料採集控制器323分析接收到的輸出波形和/或發送與基於對接收到的輸出波形的分析決定的波形特性相對應的資訊的指令。存儲在記憶體324中的波形分析器包括可由資料採集控制器323執行的指令，並且當指令被執行時，使資料採集控制器323分析輸出波形以決定波形特性。
然後可以將與分析的波形特性相關的資訊傳輸到反饋處理器325和/或系統控制器126中的一或多個。由資料採集控制器323執行的分析可以包括波形特性與存儲在記憶體324中的一或多個波形特性閾值的比較。在一些具體實施例中，分析基於處理腔室100a的一種或多種電特性，這些電特性是已知的並存儲在記憶體中。例如，由資料採集控制器323執行的分析可能依賴於處理腔室組件的一或多個已知電特性，例如基板支撐介電層電容（C 1、C 2）、絕緣板電容C 3、支撐底座電阻R P、接地板電阻R G和阻隔電容器C 5的電容，每個都在上面關於圖1D-1F進行了描述。
在一些具體實施例中，系統控制器126分析處理後的信號資訊以決定電漿鞘101a的一種或多種特性並將所決定的鞘特性與期望的鞘特性進行比較。基於所決定的鞘特性和所需鞘特性之間的差異，系統控制器126可以對由複數個第一PV模組196或一或多個第二PV模組197產生的一或多個脈衝電壓輸出信號182進行所需的即時調整。這樣的調整可用於改變在複數個電極104a和115a中的一或多個電極處建立的相應PV波形的一或多個特性，以不同地偏壓設置在其上的一或多個基板表面區域103a或邊緣環表面區域114a。可以在複數個電極104a和115a之一處以及在基板表面區域103a或邊緣環表面區域114a處建立的PV波形的示例在圖4A-4B中示出。 脈衝電壓波形示例
圖4A是在電極104a和設置在電極104a上方的基板表面區域103a處建立的脈衝電壓（PV）波形的示意圖。圖4B圖示了在電極104a處建立的脈衝電壓波形的一系列短脈衝開啟和短脈衝關閉時段。圖4A中描繪的PV波形包括在複數個電極104a之一處（例如在此為圖6A-6C所示的基板電極104）建立的第一PV波形401，以及在設置在基板電極104上方的對應的基板表面區域103a處建立的第二PV波形402。第一PV波形401和第二PV波形402是可以使用PV模組196、197在電極104a和115a中的任何一個處建立的PV波形的示例，以及在設置在其上的基板103或邊緣環114的表面區域處建立的相應PV波形。然而，預期在複數個電極104a和115a處建立的不同第一PV波形401的一或多個特性可以不同地配置，以引起對應的基板表面區域103或邊緣環114的表面區域的不同偏壓，例如在下面的方法中描述。
如上所述，使用PV波形產生器150的脈衝電壓信號（未示出）輸出和第一吸附網路116a的DC電源155在第一電極104處建立第一PV波形401。第二PV波形402由第一PV波形401在設置在電極104a或115a上方的基板103或邊緣環114的表面區域處建立（在此為基板表面區域103a或邊緣環表面區域114a）。通常，可以透過存儲在系統控制器126的記憶體中的電漿處理配方中的設置來控制PV波形產生器150的輸出形成第一PV波形401，第一PV波形401包括峰間電壓（在此稱為電壓脈衝位準V PP或電壓脈衝幅度）。
如下所述，在電漿處理期間，帶正電的離子被加速穿過排斥電子的電漿鞘101a以轟擊基板表面。通常，穿過電漿鞘101a的電子電流和離子電流（I i）之間的差異導致正電荷在基板表面上的積累，使得基板電位隨時間增加。如果允許繼續，累積電荷將導致跨過第一介電材料層105c（即電容C 1）而不是跨過電漿鞘101a（即鞘電容）的電壓降。因此，在一些具體實施例中，第一PV波形401被配置為週期性地引起電漿鞘101a中的塌陷，使得鞘的電容被放電並且基板電位被帶到局部電漿電位433的位準並且電子被允許從電漿101流到基板表面以中和累積的正電荷。
在此，具有波形週期T P的第二PV波形402是由於將第一PV波形401傳送到電極104a而由基板表面區域103a看到的波形，並且其特徵在於包括鞘塌陷和再充電階段在點420和點421之間延伸的鞘450（或者為了討論的簡單，鞘塌陷階段450）、在點421和點422之間延伸的鞘形成階段451、以及在點422和回來之間延伸的離子流階段452到下一個順序建立的脈衝電壓波形的點420處的開始。
鞘塌陷階段450通常包括鞘的電容被放電並且基板電位被帶到局部電漿電位位準的時間段。電漿電位曲線433示出了在透過使用PV波形產生器150在電極104a或115a處建立的第一PV波形401的遞送期間的局部電漿電位。在離子電流階段452期間，穿過電子耗盡電漿鞘101a的離子電流（I i）在基板表面上沉積正電荷，這導致基板電位隨時間增加，如點422和420之間的向上斜率所見。基板電位的增加導致使離子加速穿過電漿鞘101a的鞘電壓的相應降低，這導致基板表面處的離子能量逐漸降低。通常，離子電流階段452的持續時間越長，離子能量的分佈越寬，持續時間越短，分佈越窄。因此，在一些具體實施例中，控制一種或多種鞘特性包括調整PV波形頻率（1/T P）或離子電流相位工作週期中的一者或兩者，如下所述，以控制基板表面處的離子能量分佈。在一些具體實施例中，鞘調諧方案包括使用具有不同頻率和/或離子電流相位工作週期的PV波形不同地偏壓基板103，以在基板103的不同部分產生不同的離子能量分佈，例如以提供局部、橫向和/或對基板表面處的離子能量分佈的徑向控制。
在本文的具體實施例中，差分偏壓一或多個基板表面區域103a和/或一或多個邊緣環表面區域114a包括在複數個電極104a和115a中的相應電極處建立一或多個不同配置的第一PV波形401。建立一或多個不同配置的第一PV波形401包括在電耦合到電極104a和/或115a中的至少一個的PV模組196、197處調整一或多個參數。如以下方法中所述，可調整以不同地偏壓基板表面區域103a和/或邊緣環表面區域114a的PV波形特性包括PV波形頻率（1/T P）、電壓脈衝幅度V PP、脈衝工作週期、吸附電壓和/或引起相應基板表面區域103a相對於其上形成的電漿101的電位變化的其他參數。在此，離子電流相位工作週期被定義為離子電流時間週期（例如圖4中的點422和隨後的點420之間的時間）與波形週期T P的比率。在一些具體實施例中，離子電流相工作週期大於50％，或大於70％，或在約80％和約95％之間，以在PV波形循環的大部分上提供幾乎恆定的鞘電壓。在複數個第一電極104a的對應電極和/或一或多個第二電極115a處建立的複數個第一PV波形401中的不同配置的波形可以共同用於在基板103的整個表面上在電漿鞘101a中提供期望的特性。
在一些具體實施例中，希望在處理期間透過使用圖3中描述的信號偵測模組388來決定電漿鞘101a的特性。為了便於在處理期間決定鞘特性，第一PV模組196a被配置為建立第一PV波形401，第一PV波形401包括重複脈衝461（圖4B）的短脈衝316的重複循環，具有短脈衝開啟時段310，隨後是短脈衝關閉時段314，其中PV波形產生器150的輸出停止，使得PV波形產生器150不產生PV波形。如圖4A和4B所示，短脈衝開啟時段310從T 1延伸到T 2，短脈衝關閉時段314（圖4B）從T 2延伸到下一個短脈衝開啟時段310的開始，即在重複脈衝的下一個短脈衝316的開始點420。包括脈衝電壓波形的短脈衝316和連續執行的短脈衝關閉時段314的短脈衝循環可以在基板處理期間重複多次。
在一個示例中，短脈衝開啟時段310在大約100微秒（μs）和大約10毫秒（ms）之間，例如在大約200微秒和大約5毫秒之間。在一個示例中，波形時段T p在大約1μs和大約10μs之間，例如大約2.5μs。短脈衝工作週期可以在大約5%-100%之間，例如在大約50%和大約95%之間，其中工作週期是短脈衝開啟時段310除以短脈衝開啟時段310加上短脈衝關閉時段314的比率。在處理期間，電漿電位在短脈衝開啟時段310的大部分時間和短脈衝關閉時段314期間（圖4B）通常保持在零伏特或接近於零伏特。在短脈衝316和短脈衝關閉時段314的穩態部分之間（例如從時間T 2到T 3）是過渡區域，其在本文中被稱為電漿弛豫時段312。時間T 4旨在表示位於電漿弛豫時段312結束之後和下一個短脈衝316（圖4B）開始之前的測量時間。
在一些具體實施例中，信號偵測模組388和資料採集控制器323用於接收數位化電壓波形和其他電氣資訊，並基於在短脈衝開啟時段310和短脈衝關閉時段314期間在不同時間或時間段採集的資訊決定波形特性或其他系統特性。例如，在圖4A中，信號偵測模組388和資料採集控制器323可用於接收數位化電壓波形和/或決定在所述電極104a處形成的波形V E以及在設置在基板支撐表面105a的所述部分上方的基板表面區域103a處形成的波形V W。資料採集控制器323也可用於決定在短脈衝開啟時段310、短脈衝關閉時段314內的不同時間的波形特性，例如在短脈衝開啟時段310期間的時間T 1處電極104a的電壓V 1，以及在時間T 3處對於從第一吸附網路116a的輸出電壓（V BCM）到電極104a之間的電容的電壓V 2。
在圖4B所示的示例中，每個短脈衝316內的複數個脈衝461形成在電極104a和115a處建立的第一PV波形401的脈衝序列。在此示例中，每個短脈衝316包括脈衝461，脈衝461具有脈衝電壓形狀一致（例如在每個第一PV波形401的一部分期間提供恆定電壓幅度）的PV波形、短脈衝傳遞長度T ON與短脈衝靜止長度T OFF，短脈衝傳遞長度T ON從一個短脈衝316到另一個短脈衝之間不隨時間變化，短脈衝靜止長度T OFF的長度不隨時間變化。短脈衝靜止長度T OFF是透過將在短脈衝傳遞長度T ON時間期間提供的PV波形的傳遞停止一段時間來形成的。如圖4B中所示，在短脈衝靜止長度T OFF期間，用於複數個電極104a和115a中的每一個的偏壓電極電位曲線436主要由吸附電壓控制，吸附電壓由相應的吸附網路116、116a、116b施加和控制。
有利地，在每個電極104a和115a處建立的脈衝電壓波形401可用於調整相應基板表面區域103a或基板相鄰表面區域（例如邊緣環表面區域114a）的電位，以提供形成在其上的電漿鞘101a部分的局部調諧。共同使用，在複數個電極104a和115a中的每一個處建立的可不同配置的脈衝電壓波形有助於電漿鞘101a的方位角控制（參考基板表面的中心）和橫向控制（跨寬度），如下面的方法中所述。 電漿處理方法示例
前述處理腔室與脈衝電壓波形可有利地用於對在半導體基板的電漿輔助處理期間形成在半導體基板上的電漿鞘的特性提供改進的控制。例如，下面描述的方法可用於提供期望的電漿鞘厚度分佈，例如形成電漿鞘和電漿之間的邊界，以便控制朝向基板表面加速的離子的方向性。方法通常包括在設置在基板支座105中的對應電極104a和115a處建立一或多個不同配置的脈衝電壓波形。在一些具體實施例中，不同配置的脈衝電壓波形用於不同地偏壓一個或一組離散基板表面區域103a或一個或一組邊緣環表面區域114a，以調整形成於其上的電漿鞘的部分的一或多個特性，諸如鞘電壓和鞘厚度。
圖5是用於使用上述鞘調諧方案的具體實施例來控制電漿鞘的一或多個特性的方法500的圖。通常，方法使用在一或多個電極的複數個處建立的一或多個不同配置的脈衝電壓（PV）波形，這些電極設置在這樣的佈置中，其中每個電極可用於不同地偏壓位於支座上的基板的表面區域。在一些具體實施例中，方法用於調整和/或控制在電漿輔助蝕刻處理（例如圖6A-6C中所示的反應離子蝕刻（RIE）處理）期間轟擊基板表面的離子的方向性以及能量和角度分佈。
圖6A-6C是處理腔室100的一部分的示意性側視圖，示出了方法500在反應離子蝕刻（RIE）處理中的應用。如圖所示，RIE處理使用偏壓模組198執行，偏壓模組198電耦合到設置在處理腔室100的處理區域129a中的支撐組件136（部分示出）。預期處理腔室100、偏壓模組198和支撐組件136可以具有關於圖1A-1E、2A-2D、3和4A-4B描述的元件的任何組合，並且已描述但圖6A-6C未示出的元件的元件符號應理解為表示那些圖中所示的元件。在一些具體實施例中，方法500用於調整不期望的非均勻鞘厚度分佈，例如圖6A中所示，這允許對電漿鞘601a和電漿601之間的鞘邊界601b的形狀進行局部、橫向和方位角調諧。
通常，鞘厚度分佈對多種處理條件敏感，例如腔室和組件幾何形狀、處理腔室中表面的材料特性、用於產生電漿的功率分佈、基板之間的電不連續性和基板相鄰表面，以及可調節的處理參數，例如腔室壓力、流速和處理氣體進入處理腔室的分佈，以及基板偏壓條件。
影響鞘厚度分佈的處理條件也可能在腔室部件的使用壽命內發生變化，例如由於在整個生產循環中腐蝕部件表面以改變其幾何形狀和材料表面特性，例如由於在腔室清潔操作之間處理副產物積累在部件表面上，和/或由於產品或製造操作相關的處理參數的差異。因此，電漿鞘601a通常會不合需要地具有至少一些厚度變化，使得所得鞘邊界601b不平行於基板103的表面。由於對鞘厚度分佈的各種影響，鞘邊界601b的形狀也可能具有局部、橫向和/或徑向不對稱性，這會導致整個基板103表面上相應的非均勻處理結果分佈。
例如，在圖6A中，鞘厚度分佈既橫向不對稱又徑向不對稱，使得加速穿過電漿鞘601a的離子的方向性610具有在基板103整體表面上橫向變化（例如從E 1到E 2）和徑向變化（例如從C到E 1或E 2）的傾斜入射角分佈。入射角的分佈可能會導致不希望的處理結果，例如在蝕刻過程中在基板表面中形成的開口中不希望的傾斜。因此，在一些具體實施例中，方法500提供橫跨基板表面的一或多個離散區域或分區的不同偏壓以校正電漿鞘601a中的局部、橫向和徑向不均勻性。在一些具體實施例中，方法500包括調整施加到各個電極104和115的差分偏壓以調整鞘邊界601b的形狀，使得鞘邊界601b實質上平行於基板103的表面，如圖6B所示。調整後的鞘邊界601b將因此導致橫跨基板103表面的垂直或接近垂直的離子入射角。在一些具體實施例中，方法500用於定制鞘邊界601b的形狀，如圖6C所示。鞘邊界601b可以被成形為在基板103上的期望表面區域處提供離子入射的差異和/或在這些區域處增加或減少離子通量。
在活動502，方法500包括在處理區域129a中產生電漿601。通常，產生電漿601包括從輸送到處理區域129a的氣體或蒸汽中點燃和維持電漿601。在一些具體實施例中，點燃和維持電漿601包括將射頻（RF）信號傳送到腔室蓋123a和支撐底座107之一或兩者。在一些具體實施例中，點燃和維持電漿101包括將RF信號傳送到佈置在腔室蓋123a上方的一或多個感應線圈117，如圖1C所示。在一些具體實施例中，用於點燃和維持電漿的RF信號的RF頻率為約400kHz或更高，例如約1MHz或更高，或約2MHz或更高，約13.56MHz或更高，約27MHz或更多、約40MHz或更多，或例如在約30MHz和約200MHz之間，例如在約30MHz和約160MHz之間，在約30MHz和約120MHz之間，或在約30MHz和約60MHz之間。
在活動504，方法500包括在佈置在基板支座105中的複數個電極104a和115a中的每一個處建立相應的脈衝電壓波形，其中電極104a和115a中的每一個電耦合到單獨可控的PV波形產生器150。通常，電極包括設置在介電體中的複數個偏壓電極中的一或多個偏壓電極，例如複數個第一和第二電極104、115中的一或多個。複數個偏壓電極可以以上述任何佈置方式佈置，例如陣列或同心環，並且通常彼此間隔開（當從上向下觀察時），使得偏壓電極的單個或組可以使用不同的方式偏壓離散基板表面區域103a和/或基板相鄰表面的離散區域，例如設置在其上的邊緣環114的表面區域。
在一些具體實施例中，複數個偏壓電極可以佈置成跨越基板支座105的寬度、直徑或半徑的重複圖案，例如陣列圖案、扇形圖案、同心環圖案、象限圖案或其組合。因此，複數個電極104中的每一個的一或多個偏壓電極被佈置成便於對形成在基板支座105和電漿601之間的電漿鞘601a的特性進行局部、徑向、橫向和/或方位角調整。可以透過相對於在一或多個相鄰偏壓電極處建立的脈衝電壓波形的特性（當從上向下觀察時）改變在單個偏壓電極處建立的脈衝電壓波形的一或多個特性來對電漿鞘601a進行局部調整。在一些具體實施例中，複數個電極104a被佈置成提供徑向不對稱的局部調諧，使得沿著基板支座105的半徑佈置的偏壓電極104a可以用於相對於相同半徑處的其他表面區域不同地偏壓離散的基板表面區域103a。
如圖所示，複數個電極104包括與基板支撐表面105a相距一定距離設置的複數個基板電極104和與邊緣環支撐表面105b相距一定距離設置的複數個邊緣電極115。在一些具體實施例中，活動504還包括在複數個邊緣電極115中的至少兩個之間、複數個基板電極104中的至少一個與複數個邊緣電極115中的至少一個、或兩者之間建立不同配置的脈衝電壓波形。
通常，每個PV波形產生器150是獨立可控的，從而如果需要，可以在複數個電極104a和/或115a中的每個單獨的一個處建立不同配置的脈衝電壓波形。在上文針對圖4描述了脈衝電壓波形的示例，且脈衝電壓波形通常包括一系列重複脈衝循環，其中每個重複脈衝循環內的波形週期包括具有第一時間間隔的第一部分和具有第二時間間隔的第二部分，電壓脈衝461僅在第一時間間隔內出現，波形在第二時間間隔內實質恆定，並且第二時間間隔比第一時間間隔長以提供小於50%的電壓脈衝工作週期。在一些具體實施例中，電壓脈衝工作週期為約45%或更小、例如約40%或更小、約35%或更小、約30%或更小、約25%或更小、例如約20%或更小、或約1％至約30％、例如約5％或30％、或約5％至約25％。在一些具體實施例中，波形週期T P在大約10μs和大約1μs之間，例如在大約5μs和大約1μs之間，例如大約2.5μs，使得波形頻率（1/T P）在大約100kHz之間和約1MHz，或在約200kHz和約1MHz之間，或約400kHz。在一些具體實施例中，波形頻率為約1MHz或更小，或約500kHz或更小和/或約100kHz或更大，或約200kHz或更大。
在活動504，在複數個基板電極104中的至少一個處建立的脈衝電壓波形的一種或多種特性，不同於在複數個基板電極104中的其他者處建立的一種或多種脈衝電壓波形的特性。在複數個基板電極104中的至少兩個之間建立的不同波形特性可以用於不同地偏壓設置在其上的期望基板表面區域103a。在一些具體實施例中，活動504包括在至少兩個邊緣電極115之間建立具有不同特性的脈衝電壓波形。可以透過使用複數個PV波形產生器150不同地建立的波形特性的示例包括電壓脈衝工作週期、電壓脈衝幅度、波形頻率和吸附電壓。
在一些具體實施例中，一種或多種不同特性包括約5伏或更大的電壓脈衝幅度差異，例如約10伏或更大、約20伏或更大、約40伏或更大、約60伏或更大、約80伏或更大，或約100伏或更大。在一些具體實施例中，至少兩個不同基板電極104建立的電壓脈衝位準的差異為約500伏或更小，例如約250伏或更小、約200伏或更小、約180伏或更小、約160伏或更小、約140伏或更小、約120伏或更小、約100伏或更小、約80伏或更小、約60伏或更小、例如約40伏或更小。在一些具體實施例中，在至少兩個基板電極104上建立的電壓脈衝位準的差異在大約500mV和大約500伏之間，例如在大約1伏和大約250伏之間，或在大約5伏和大約500伏之間。
在一些具體實施例中，所述一種或多種不同特性包括約1%和約50%之間的脈衝工作週期差異，例如約1%或更多、約5%或更多、約10%差異或更多、約15%或更多、約20%或更多、約25%或更多、約30%或更多、約35%或更多、約40%或更多、約45%或更多、約50%或更多、約55%或更多、約60%或更多、約65%或更多、約70%或更多、約75%或更多的差異、或大約80%或更多的差異。在一些具體實施例中，在複數個電極104之一處建立的電壓脈衝工作週期與在其他電極104中的一或多個處建立的電壓脈衝工作週期之間的差為約80%或更小，例如約75%或更少、約70%或更少、約65%或更少、約60%或更少、約55%或更少、約50%或更少、約45%或更少、約40%或更少、約35%或更少、約30%或更少、約25%或更少、約20%或更少、約15%或更少、例如約10%或更少。在一些具體實施例中，基板電極104之間的電壓脈衝工作週期的差異在約5%和約80%之間，例如在約5%和約60%之間、在約5%和約50%之間、在約5%和約40%之間、在約5%至約30%之間、或約5%至25%之間。
在一些具體實施例中，一種或多種不同特性包括PV波形脈衝重複頻率（1/T P）的差異，差異為約5％或更多，例如約10％或更多、約15％或更多、約20％或更多、約25%或更多、約30%或更多、約35%或更多、約40%或更多、約45%或更多、或約50%或更多。在一些具體實施例中，波形頻率在複數個基板電極104中的各個基板電極之間和/或複數個邊緣電極115a中的各個基板電極之間實質相同。
在一些具體實施例中，一或多個定時和觸發電路153用於同步複數個基板電極104a中的各個和/或複數個邊緣電極115a中的各個之間的波形頻率。例如，在一些具體實施例中，一或多個定時和觸發電路153之一用於在兩個或複數個已建立的脈衝電壓波形之間同步電壓脈衝的開始，脈衝電壓波形施加在基板電極104之間，或複數個邊緣電極115之間，或基板電極104和邊緣電極115之間。在一些具體實施例中，定時和觸發電路153用於向一或多個脈衝電壓波形的電壓脈衝的開始處提供相對於其他脈衝電壓波形的期望偏移，例如以觸發跨不同基板表面區域103a或邊緣環表面區域114a的異步鞘塌陷階段450和/或鞘形成階段451。
在一些具體實施例中，一種或多種不同的波形特性包括從直流（DC）電壓源（例如DC電源155）傳送到與其電耦合的複數個電極104a和115a中的至少一個的吸附電壓的差異。如上所述，在一些具體實施例中，複數個電極104a和115a中的每一個都電耦合到一或多個DC電壓源之一。DC電壓源將吸附電壓傳送到複數個電極104a和115a，吸附電壓用於將基板103或邊緣環114「夾持」或「吸附」到基板支座105，例如透過在基板103與設置在其下方的基板電極104a之間產生靜電吸引力。在一些具體實施例中，分壓器155a用於調整從一個DC電壓源傳送到複數個基板電極104a中的兩個或更多個和/或複數個邊緣電極115a中的兩個或更多個的吸附電壓。在一些具體實施例中，輸送到複數個基板電極104a中的至少兩個和/或複數個邊緣電極115a中的至少兩個之間的吸附電壓的差異為約5%或更多，例如約10%或更多、約15%或更多、約20%或更多、約25%或更多、約30%或更多、約35%或更多、約40%或更多、約45%或更多、或約50%或更多。
在一些具體實施例中，方法500還包括在活動506決定電漿鞘601a的一種或多種特性，在活動508將所決定的鞘特性與期望的鞘特性進行比較，並且在活動510基於該比較調整電漿鞘601a的一種或多種特性。在此，方法500的活動506包括使用信號偵測模組388基於從一或多個節點N和佈置在處理腔室100內的電連接點和/或感測器獲得的電資料來決定一種或多種鞘特性。在一些具體實施例中，信號偵測模組388用於基於從不同節點N和對應於複數個電極104a和/或115a中的至少一些電極的電連接點獲得的電資料來決定一或多個鞘特性曲線。例如，信號偵測模組388可用於偵測和監測在不同節點N和連接處建立的波形，包括單獨可控的PV波形產生器150和電耦合到其的複數個電極104a中的對應一個，例如如上在圖3中所述。從一或多個節點N和連接點收集的電資料可用於決定和監測形成在電極104a和115a上方的電漿鞘601a部分的一或多個特性。從一或多個節點N和連接點的複數個收集的資料可以共同用於定義跨過基板支座105的一或多個鞘特性分佈，例如鞘厚度分佈，其中鞘特性分佈的解析度為由監測的偏壓像素的數量決定。
在一些具體實施例中，在複數個電極104a和115a中的每一個處建立的相應脈衝電壓波形包括短脈衝開啟時段310及隨後的短脈衝關閉時段314的一系列重複短脈衝循環，其中短脈衝開啟時段310包括具有週期T p的一系列重複脈衝循環，並且PV波形產生器的輸出在短脈衝關閉時段314期間停止。在短脈衝關閉時段期間從佈置在處理腔室100中的一或多個節點N和/或感測器收集的電資料，可用於決定在短脈衝開啟時段期間可能波動的電漿處理部分的電特性，例如電漿電位。在那些具體實施例中，用於決定一種或多種鞘特性的電資料包括在短脈衝開啟時段310期間從一或多個節點N和/或感測器（設置在處理腔室的區域的電元件區域內或耦合到處理腔室的電元件區域）收集的電資料，和在短脈衝關閉時段314期間從相同或不同節點和/或感測器收集的電資料。在一些具體實施例中，一或多個定時和觸發電路153用於同步複數個電極104a和115a之間的短脈衝開啟和短脈衝關閉時段310、314或提供短脈衝開啟或關閉時段310、314的開始處之間的期望偏移。
在一些具體實施例中，方法500的活動508包括將決定的鞘特性與期望的鞘特性進行比較，包括將決定的鞘特性與存儲在記憶體324中的一或多個期望的鞘特性進行比較。在一些具體實施例中，在由系統控制器126使用的處理配方中設定期望的鞘特性，以在基板處理期間控制處理腔室100的操作。基於該比較，方法的活動510包括改變在複數個電極104a和115a中的一或多個電極處建立的脈衝電壓波形的一或多個特性相對於在複數個電極104a和115a的其他電極處建立的一或多個脈衝電壓波形的特性。在一些具體實施例中，活動510包括改變在不同電極104a和115a處建立的脈衝電壓波形的一或多個相對特性，以使電漿鞘601a具有徑向、周向和/或橫跨設置在基板支座105上的基板103的寬度或直徑為實質均勻的厚度分佈（如圖6B所示），其中均勻輪廓在圍繞基板103的邊緣環114的至少一部分上延伸，例如從E 1到E 2。圖6B中所示的實質均勻的鞘厚度分佈提供了實質平行於基板103的表面的鞘邊界601b，使得向其加速的離子具有法向或接近法向的入射角。
在一些具體實施例中，活動508的期望鞘特性包括不均勻的鞘厚度分佈，例如圖6C中所示的電漿鞘601a的厚度分佈。不均勻的鞘厚度分佈導致鞘邊界601b在基板103的表面部分上的彎曲，並且加速穿過電漿層601a的離子的方向性610傾斜於基板103的表面。控制鞘邊界601b的形狀的能力可以用來引起形成在基板103表面中的開口的傾斜（如果需要這種傾斜）和/或將加速的離子聚焦或散焦到或遠離基板表面的期望區域，例如，以相對於其他區域中的蝕刻速率增加或降低該區域中的蝕刻速率。在一些具體實施例中，鞘邊界601b的形狀基於來自先前製造操作的處理結果中的不均勻性，例如在先前製造操作中沉積在基板上的材料層的不均勻厚度。
有利地，鞘調諧方案可用於在基板表面的各個區域產生所需的離子能量分佈函數（IEDF），其中離子能量711的分佈相對較窄並提供單峰712，例如圖7B所示，以及跨過基板表面和基板相鄰表面的均勻鞘厚度分佈，如圖6B所示。窄的單峰IEDF和均勻的鞘厚度分佈可用於協同提供窄分佈的高能離子，在基板表面具有垂直或接近垂直入射，這對於形成幾乎垂直的緊密間隔的高深寬比開口是所被期望的。在一些具體實施例中，當與基板表面的其他區域相比時，鞘調諧方案可用於在基板表面的預定區域提供不同的IEDF、不同的定向離子或兩者。例如，IEDF、離子方向性或兩者的差異可用於調整由電漿輔助蝕刻處理之前或之後執行的基板處理操作引起的不均勻性或預期不均勻性，例如材料層厚度不均勻性。在一些具體實施例中，鞘調諧方案用於使IEDF成形，例如以在基板表面提供具有離散雙IED峰的IEDF和/或提供橫跨基板表面的不同形狀的IEDF。
雖然前述內容係關於本揭示內容的具體實施例，但可發想其他與進一步的具體實施例而不脫離前述內容的基本範圍，且前述內容的範圍係由下列申請專利範圍判定。
20:升降銷 21:開口 100:處理腔室 100a:處理腔室 100b:處理腔室 100c:處理腔室 101:電漿 101a:電漿鞘 103:基板 103a:基板表面區域 104:第一電極 104a:第一電極 104b:第一電極 105:基板支座 105a:基板支撐表面 105b:邊緣環支撐表面 105c:第一介電材料層 105d:第二介電材料層 105e:間隙區域 107:支撐底座 108:襯墊 109:電漿屏 110:介電環 111:絕緣板 112:接地板 114:邊緣環 114a:邊緣環表面區域 115:第二電極 115a:第二電極 115b:第二電極 116:吸附網路 116a:第一吸附網路 116b:第二吸附網路 116c:偏壓補償電路網路元件 117:感應線圈 118:RF電源 119:處理氣體源 122:側壁 123a:腔室蓋 123b:腔室蓋 124:腔室底座 126:系統控制器 128:氣體入口 129:腔室空間 129a:處理區域 130:複合負載 133:CPU 134:記憶體 135:支援電路 136:支援組件 136a:支援組件 136b:支援組件 137:蓋絕緣體 138:支撐軸 139a:蓋板 139b:噴淋頭 139c:開口 150:PV波形產生器 151:第一濾波器組件 152:開關網路 153:觸發電路 155:直流電源 155a:分壓器 157:第一電力傳輸線 158:第二電力輸送線 161:第一濾波器組件 162:RF匹配電路 163:電漿產生器組件 163a:電漿產生器組件 163b:電漿產生器組件 163c:電漿產生器組件 167:RF電力輸送線 172:輸入線 173:氣體源 182:脈衝電壓輸出信號 191a:簡化等效電路模型 191b:簡化等效電路模型 196:第一PV模組 196a:第一PV模組 197:第二PV模組 198:偏壓模組 198a:偏壓模組 198b:偏壓模組 304:偏壓像素 310:短脈衝開啟時段 312:電漿弛豫時段 314:短脈衝關閉時段 316:短脈衝 320:快速資料採集模組 321:處理器 322:採集通道 323:資料採集控制器 324:記憶體 325:反饋處理器 371:調節電路 372:輸入通道 387:信號線 388:信號偵測模組 392:多個信號跡線 401:第一PV波形 402:第二PV波形 420:點 421:點 422:點 433:局部電漿電位 436:偏壓電極電位曲線 450:階段 451:鞘形成階段 452:離子電流階段 461:重複脈衝 500:方法 502:活動 504:活動 506:活動 508:活動 510:活動 601:電漿 601a:電漿鞘 601b:鞘邊界 604:基板偏壓像素 610:方向性 615:邊緣偏壓像素 711:離子能量 712:單峰
可參考複數個具體實施例以更特定地說明以上簡要總結的本揭示內容，以更詳細瞭解本揭示內容的上述特徵，附加圖式圖示說明了其中一些具體實施例。然而應注意到，附加圖式僅說明示例性具體實施例，且因此不應被視為限制具體實施例的範圍，並可承認其他等效的具體實施例。
圖1A-1C是根據一或多個具體實施例的電漿處理腔室的示意性截面圖，電漿處理腔室被配置為實施本文所述的方法。
圖1D是圖1A中所示處理腔室的一部分的特寫剖視圖。
圖1E-1F是可以與圖1A-1C的任何一個處理腔室一起使用的不同靜電吸盤（ESC）類型的功能等效電路圖。
圖2A是根據一個具體實施例的基板支撐組件的示意性平面圖，基板支撐組件可以與圖1A-1C中的任何一個電漿處理腔室一起使用。
圖2B是根據一個具體實施例的圖2A的支撐組件的一部分的剖視圖和耦合到支撐組件的偏壓模組的簡化示意圖。
圖2C是根據一個具體實施例的基板支撐組件的示意性平面圖，基板支撐組件可以與圖1A-1C中的任何一個電漿處理腔室一起使用。
圖2D是根據另一個具體實施例的圖2B的支撐組件的一部分的截面圖和偏壓模組的簡化示意圖。
圖2E是圖1C所示的基板支撐組件的剖面示意平面圖。
圖2F是圖1C所示的基板支撐組件的另一個具體實施例的截面示意平面圖。
圖2G是根據另一個具體實施例的圖2C的支撐組件的一部分的截面圖以及偏壓模組和開關網路的簡化示意圖。
圖3是根據一個具體實施例的圖1A的處理腔室和信號偵測模組的簡化示意性截面圖，信號偵測模組可以與圖1A-1C中的任何電漿處理腔室一起使用。
圖4A-4B示意性地示出了根據一些具體實施例的示例脈衝電壓（PV）波形，脈衝電壓（PV）波形可用於實踐本文闡述的方法。
圖5是根據一個具體實施例的電漿輔助處理方法的示意圖，該方法可以使用圖1A-1C中的任何一個處理腔室來執行。
圖6A-6C是根據一些具體實施例的電漿輔助蝕刻處理的示意性側視圖，其說明了圖5中闡述的方法的態樣。
圖7A是示意性表示射頻（RF）偏壓處理的離子能量分佈函數（IEDF）的曲線圖。
圖7B是示意性地表示可以使用本文描述的具體實施例獲得的離子能量分佈函數（IEDF）的圖。
為了協助瞭解，已儘可能使用相同的元件符號標定圖式中共有的相同元件。已思及到，一個具體實施例的元件與特徵，可無需進一步的敘述即可被有益地併入其他具體實施例中。
國內寄存資訊（請依寄存機構、日期、號碼順序註記） 無 國外寄存資訊（請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記） 無
100a:處理腔室
101:電漿
101a:電漿鞘
103:基板
103a:基板表面區域
104a:第一電極
105:基板支座
107:支撐底座
108:襯墊
109:電漿屏
110:介電環
111:絕緣板
112:接地板
114:邊緣環
114a:邊緣環表面區域
115a:第二電極
116a:第一吸附網路
116b:第二吸附網路
118:RF電源
119:處理氣體源
122:側壁
123a:腔室蓋
124:腔室底座
126:系統控制器
128:氣體入口
129:腔室空間
129a:處理區域
133:CPU
134:記憶體
135:支援電路
136a:支援組件
136b:支援組件
138:支撐軸
153:觸發電路
157:第一電力傳輸線
158:第二電力輸送線
161:第一濾波器組件
162:RF匹配電路
163a:電漿產生器組件
167:RF電力輸送線
196:第一PV模組
197:第二PV模組
198a:偏壓模組
388:信號偵測模組

Claims (60)

  1. 一種電漿處理系統，該系統包括： 一基板支撐組件，該基板支撐組件包含： 一支撐底座；以及 一基板支座，該基板支座設置在該支撐底座上，該基板支座包含一介電體與複數個第一電極，該介電體形成為界定一基板支撐表面，該複數個第一電極設置在該介電體中介於該基板支撐表面與該支撐底座之間；以及 一偏壓模組，該偏壓模組包含： 複數個第一波形產生器，該複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器耦合至該複數個第一電極中的一或多個第一電極，其中 該複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器經配置以在耦合至該複數個第一波形產生器的該一或多個第一電極處建立一脈衝電壓(PV)波形，以及 該複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器可被獨立控制，使得該複數個第一波形產生器中的一個第一波形產生器建立的一PV波形的一或多個特性可被相對於該複數個第一波形產生器中的其他第一波形產生器建立的該等PV波形的一或多個特性調整。
  2. 如請求項1所述之電漿處理系統，其中該複數個第一電極彼此共面。
  3. 如請求項1所述之電漿處理系統，其中該複數個第一電極跨越該介電體的一半徑或寬度設置為一重複圖案。
  4. 如請求項3所述之電漿處理系統，其中該重複圖案包含一陣列圖案、一扇形圖案、一同心環圖案、一象限圖案或以上之組合。
  5. 如請求項1所述之電漿處理系統，其中該複數個第一電極被佈置成提供跨越設置在該基板支撐表面上的一基板的一直徑或一半徑的不對稱偏壓。
  6. 如請求項1所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含： 一信號偵測模組，該信號偵測模組經配置以接收來自複數個電路的電資料，每個電路包含該複數個第一波形產生器中的一個第一波形產生器以及其所電耦合的該對應的一或多個第一電極；以及 一非暫態性電腦可讀取媒體，該非暫態性電腦可讀取媒體具有用於分析該電資料以決定形成在該一或多個第一電極上方的一電漿鞘的一部分的一或多個特性的指令。
  7. 如請求項1所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含： 一第一吸附網路，該第一吸附網路電耦合至該複數個第一電極，該第一吸附網路包含一或多個第一直流(DC)電源，該一或多個第一DC電源經配置以傳送一吸附電壓至該複數個第一電極以將一基板靜電吸附至該基板支座。
  8. 如請求項7所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含一或多個阻隔電容器，該一或多個阻隔電容器分別耦合在該第一吸附網路與該複數個第一波形產生器之間。
  9. 如請求項1所述之電漿處理系統，其中： 該基板支座的該介電體被形成為界定一邊緣環支撐表面，該邊緣環支撐表面至少部分圍繞該基板支撐表面，且該基板支座進一步包含複數個第二電極，該複數個第二電極設置在該介電體中介於該邊緣環支撐表面與該支撐底座之間。
  10. 如請求項9所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含： 複數個第二波形產生器，該複數個第二波形產生器中的每個第二波形產生器電耦合至該複數個第二電極中的一或多個第二電極並經配置以在該一或多個第二電極處建立一脈衝電壓(PV)波形，其中該複數個第二波形產生器中的每個第二波形產生器可被獨立控制，使得該複數個第一波形產生器中的一個第一波形產生器建立的一PV波形的一或多個特性可被相對於該複數個第一波形產生器中的其他第一波形產生器建立的該等PV波形的一或多個特性調整。
  11. 如請求項10所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含一射頻(RF)產生器，該RF產生器電耦合至： 一腔室蓋或該支撐底座，其中該RF產生器經配置以傳送用於點燃和維持該電漿的一RF信號；或 一電漿產生器組件，該電漿產生器組件經配置以產生用於點燃和維持該電漿的一電磁場。
  12. 一種基板處理系統，包含： 複數個偏壓像素組，該複數個偏壓像素組經配置以調整在一基板支座與一電漿之間形成的電漿鞘的一或多個特性，其中 該等偏壓像素組中的每個偏壓像素組包含一或多個偏壓電極，該一或多個偏壓電極設置在一基板支座的一介電體中， 該一或多個偏壓電極與該基板支座的一基板支撐表面間隔開且彼此間隔開，以及 該介電體被形成為界定該基板支座的該基板支撐表面，以及 一偏壓模組，該偏壓模組包含複數個波形產生器，其中 該複數個波形產生器的每個波形產生器電耦合至該複數個偏壓像素組中的一相應偏壓像素組， 該複數個波形產生器中的每個波形產生器經配置以在該相應偏壓像素組處建立一脈衝電壓(PV)波形，以及 該複數個波形產生器中的每個波形產生器可被獨立控制，使得該等建立的PV波形的至少一個PV波形的一或多個特性可被相對於該等建立的PV波形的其他PV波形的一或多個特性調整。
  13. 如請求項12所述之電漿處理系統，其中在該PV波形被建立在該複數個偏壓像素組的每個偏壓像素組處時，該複數個偏壓像素組被佈置成提供跨越設置在該基板支撐表面上的一基板的一直徑或一半徑的不對稱偏壓。
  14. 如請求項12所述之電漿處理系統，其中： 該介電體被形成為界定一邊緣環支撐表面，該邊緣環支撐表面圍繞該基板支撐表面， 該複數個偏壓像素組包含複數個邊緣環電極，該複數個邊緣環電極設置為與該邊緣環支撐表面間隔一距離，以及 該複數個邊緣環電極至少部分圍繞該複數個偏壓像素。
  15. 如請求項12所述之電漿處理系統，其中： 該複數個偏壓像素組的每個偏壓像素組透過一傳輸線電耦合至該複數個波形產生器的一個波形產生器， 該傳輸線包含一阻隔電容器， 一或多個DC電壓源的一DC電壓源透過該傳輸線電耦合至每個偏壓像素組，以及 該阻隔電容器設置在該波形產生器與電耦合至該偏壓像素組的該DC電壓源之間。
  16. 如請求項12所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含一非暫態性電腦可讀取媒體，該非暫態性電腦可讀取媒體具有用於執行一方法的指令，該方法包含以下步驟： a)點燃和維持來自輸送到一處理區域的氣體或蒸汽的一電漿，該處理區域由該基板支座和面向該基板支座的一腔室蓋界定；和 b)透過使用該複數個波形產生器在該複數個偏壓像素組中的每一個偏壓像素組處建立一相應的脈衝電壓波形，其中該等建立的脈衝電壓波形中的至少一個脈衝電壓波形的一或多個特性不同於其他建立的脈衝電壓波形的一或多個脈衝電壓波形的特性。
  17. 如請求項16所述之電漿處理系統，其中該方法進一步包含以下步驟： c)透過使用一信號追蹤模組決定該電漿鞘的一鞘特性輪廓； d)比較該決定的鞘特性輪廓與一期望的鞘特性輪廓；以及 e)基於比較該決定的鞘特性輪廓與該期望的鞘特性輪廓，調整建立在該複數個偏壓像素組中的至少一個偏壓像素組處的該脈衝電壓波形的一或多個特性，相對於建立在該複數個偏壓像素組中的任何其他偏壓像素組處的該等脈衝電壓波形的一或多個特性。
  18. 如請求項16所述之電漿處理系統，其中： 每個相應的脈衝電壓波形包括一系列重複循環， 每個重複循環內的一波形週期包含一第一部分與一第二部分，該第一部分發生在一第一時間間隔期間，該第二部分發生在一第二時間間隔期間， 一正或負電壓脈衝係僅存在於該第一時間間隔期間，並具有在連續波形週期之間的一峰間電壓脈衝位準， 該波形在該第二時間間隔期間係實質恆定或具有一非零斜率， 該第一時間間隔對該第二時間間隔的一比率為一電壓脈衝工作週期， 該電壓脈衝工作週期小於50%，以及 該電壓脈衝位準與該電壓脈衝工作週期中的一個或兩個對於建立在該複數個偏壓像素組中的至少一個偏壓像素組處的該脈衝電壓波形以及建立在該複數個偏壓像素組中的其他偏壓像素組處的該等脈衝電壓波形中的一或多個脈衝電壓波形而言是不同的。
  19. 如請求項18所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含一射頻(RF)產生器，該RF產生器電耦合至： 該腔室蓋或具有設置於其中的該基板支座的一支撐底座，其中該RF產生器經配置以傳送用於點燃和維持該電漿的一RF信號；或 一電漿產生器組件，該電漿產生器組件經配置以產生用於點燃和維持該電漿的一電磁場。
  20. 如請求項12所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包含一信號偵測模組，該信號偵測模組經配置以： 接收來自複數個電路的電資料，每個電路包含該複數個偏壓像素組中的一相應偏壓像素組的該一或多個偏壓電極以及其所電耦合的該複數個波形產生器中的該對應的波形產生器；以及 分析該電資料以決定在該相應偏壓像素組上方形成的一電漿鞘的一部分的一或多個特性。
  21. 一種電漿處理系統，該系統包括： 一信號偵測模組，該信號偵測模組經配置以接收來自複數個第一偏壓電路的電信號，該等第一偏壓電路中的每個第一偏壓電路包含： 設置在一基板支座的一介電體中的複數個第一電極中的一或多個第一電極，其中該複數個第一電極設置在該介電體的一基板支撐表面下方； 複數個第一波形產生器中的一第一波形產生器，每個第一波形產生器經配置以在該一或多個第一電極處建立一脈衝電壓波形；以及 複數個第一傳輸線的一第一傳輸線，該第一傳輸線將該第一波形產生器電耦合至該一或多個第一電極，其中該複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器經配置以在其所電耦合的該一或多個第一電極處建立一脈衝電壓波形；以及 一非暫態性電腦可讀取媒體，該非暫態性電腦可讀取媒體具有用於執行一方法的指令，該方法包含以下步驟： 基於對該信號偵測模組接收的該等電信號的一分析，決定形成在該基板支座與一腔室蓋之間的一電漿或一電漿鞘的一或多個特性。
  22. 如請求項21所述之電漿處理系統，其中該信號偵測模組經配置以透過使用複數個信號追蹤線接收來自對於該複數個第一偏壓電路中的每個第一偏壓電路的至少兩個不同節點、連接點或以上之結合的電信號。
  23. 如請求項21所述之電漿處理系統，其中： 該等第一偏壓電路中的每個第一偏壓電路進一步包含在該基板與該腔室蓋之間形成的該電漿，以及 該方法進一步包含以下步驟：點燃和維持來自輸送到一處理空間的氣體或蒸汽的該電漿，該處理空間設置在該基板和該腔室蓋之間。
  24. 如請求項21所述之電漿處理系統，其中該方法包含以下步驟：基於對該信號偵測模組接收的該等電信號的該分析，基於形成在該基板的至少兩個不同區域上方的該電漿鞘的特性決定該電漿鞘的一厚度輪廓。
  25. 如請求項21所述之電漿處理系統，其中： 該複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器經配置以在其所電耦合的該一或多個第一電極處建立一脈衝電壓波形， 該等脈衝電壓波形中的每個脈衝電壓波形包括一系列重複循環， 每個重複循環內的一波形週期包含一第一部分與一第二部分，該第一部分發生在一第一時間間隔期間，該第二部分發生在一第二時間間隔期間， 一正或負電壓脈衝係僅存在於該第一時間間隔期間，並具有在連續波形週期之間的一峰間電壓脈衝幅度， 該波形在該第二時間間隔期間係實質恆定或具有一非零斜率， 該第一時間間隔對該第二時間間隔的一比率為一電壓脈衝工作週期，以及 該電壓脈衝工作週期小於50%。
  26. 如請求項21所述之電漿處理系統，該電漿處理系統進一步包括該基板支座和該複數個第一波形產生器。
  27. 如請求項25所述之電漿處理系統，其中 該等脈衝電壓波形中的每個脈衝電壓波形包括循序重複的短脈衝開啟時段與短脈衝關閉時段， 該等脈衝電壓波形中的每個脈衝電壓波形包括在該等短脈衝開啟時段期間內的一系列重複循環， 用於建立該相應脈衝電壓波形的該第一波形發生器的一輸出在該短脈衝關閉時段期間停止。
  28. 如請求項27所述之電漿處理系統，其中決定該電漿或該電漿鞘的該特性包括：將在該短脈衝開啟時段期間接收到的該等電信號的特性與在該等短脈衝關閉時段期間接收到的該等電信號的特性進行比較。
  29. 如請求項21所述之電漿處理系統，其中該方法進一步包含以下步驟：透過從一第一吸附網路傳送一吸附電壓至該複數個第一電極來將該基板靜電吸附至該基板支座，其中該第一吸附網路包含一或多個直流電源。
  30. 如請求項29所述之電漿處理系統，其中該等第一偏壓電路中的每個第一偏壓電路進一步包含一或多個直流電源的一直流電源。
  31. 如請求項30所述之電漿處理系統，其中該方法進一步包含以下步驟：透過從該一或多個直流電源傳送一吸附電壓至該複數個第一電極來將該基板靜電吸附至該基板支座。
  32. 如請求項25所述之電漿處理系統，其中該方法進一步包含以下步驟： (a)比較該電漿或該電漿鞘的該等決定的特性與該電漿或該電漿鞘的一或多個期望的特性；以及 (b)基於(a)的比較結果，不同地偏壓該基板的一或多個區域。
  33. 如請求項32所述之電漿處理系統，其中不同地偏壓該基板的該一或多個區域之步驟包含以下步驟：調整建立在該複數個第一電極中的至少一個第一電極處的一脈衝電壓波形的一或多個特性，相對於建立在該複數個第一電極中的一或多個其他第一電極處的一脈衝電壓波形的一特性。
  34. 如請求項33所述之電漿處理系統，其中不同地偏壓該基板的該一或多個區域會改變形成在該基板與該電漿之間的電漿鞘的一部分的一形狀。
  35. 如請求項21所述之電漿處理系統，其中該信號偵測模組經配置以接收來自一或多個第二脈衝電壓偏壓電路的電信號，該等第二脈衝電壓偏壓電路中的每個第二脈衝電壓偏壓電路包含： 設置在該介電體的一邊緣環支撐表面下方的一或多個第二電極中的一第二電極； 一或多個第二波形產生器中的一第二波形產生器；以及 一或多個第二傳輸線中的一第二傳輸線，其中該一或多個第二波形產生器中的每個第二波形產生器經配置以在其所電耦合的該第二電極處建立一脈衝電壓波形。
  36. 如請求項35所述之電漿處理系統，其中該方法進一步包含以下步驟： 透過使用該一或多個第二波形產生器在該一或多個第二電極處建立脈衝電壓波形。
  37. 如請求項36所述之電漿處理系統，其中該方法進一步包含以下步驟： (c)比較該電漿或該電漿鞘的該等決定的特性與該電漿或該電漿鞘的一或多個期望的特性；以及 (d)基於(c)的比較結果，不同地偏壓設置在該邊緣環支撐表面上的一邊緣環的一或多個區域。
  38. 如請求項37所述之電漿處理系統，其中不同地偏壓該邊緣環的該一或多個區域包含： 基於對該信號偵測模組接收的該等電信號的一分析，決定形成在該基板的一周向邊緣上方的該電漿或電漿鞘的一部分的一特性； 比較該電漿或電漿鞘的該部分的該決定的特性與一期望的特性；以及 基於比較該決定的特性與該電漿或電漿鞘的該部分的該期望的特性，調整建立在該一或多個第二電極中的至少一個第二電極處的該脈衝電壓波形的一或多個特性，相對於建立在該複數個第一電極中的至少一個電極處的該一或多個特性。
  39. 如請求項37所述之電漿處理系統，其中： 該一或多個第二電極包含複數個第二電極， 該一或多個第二波形產生器包含複數個第二波形產生器，以及 不同地偏壓該邊緣環的該一或多個區域包含： 基於對該信號偵測模組接收的該等電信號的一分析，決定形成在該基板的一周向邊緣上方的該電漿或電漿鞘的一部分的一特性； 比較該電漿或電漿鞘的該部分的該決定的特性與一期望的特性；以及 基於比較該決定的特性與該電漿或電漿鞘的該部分的該期望的特性，調整建立在該複數個第二電極中的至少一個第二電極處的該脈衝電壓波形的一或多個特性，相對於建立在該複數個第二電極中的至少一個其他電極處的該一或多個特性。
  40. 如請求項39所述之電漿處理系統，其中該方法進一步包含以下步驟： 透過下列步驟中之一者，點燃和維持來自輸送到一處理空間的氣體或蒸汽的該電漿，該處理空間設置在該基板和該腔室蓋之間： 將一射頻信號傳送到該腔室蓋或其上設置有該基板支座的一支撐底座；或 將一射頻信號傳送到一電漿產生器組件以在該處理空間中產生一電磁場。
  41. 一種基板處理方法，包含以下步驟： (a)將一基板定位在一基板支座上，該基板支座設置在一處理腔室的一處理空間中，該基板支座包含一介電體與複數個第一電極，其中該基板定位在由該介電體界定的一基板支撐表面上，且該複數個第一電極設置在該基板下方並藉由該介電體的一部分與該基板隔開； (b)從輸送到該處理空間的氣體或蒸汽中點燃和維持一電漿；和 (c)透過藉由使用複數個第一波形產生器在該複數個第一電極的單獨電極或電極組處建立脈衝電壓波形以不同地偏壓該基板的該一或多個區域，其中在至少一個第一電極處建立的一脈衝電壓波形的一或多個特性不同於在該複數個第一電極的一或多個其他電極處建立的脈衝電壓波形的一或多個特性。
  42. 如請求項41所述之方法，其中不同地偏壓該基板的該一或多個區域會改變形成在該基板與該電漿之間的一電漿鞘的一形狀。
  43. 如請求項41所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： (d)其中不同地偏壓該基板的該一或多個區域會改變形成在該基板與該電漿之間的一電漿鞘的一形狀。
  44. 如請求項43所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： (e)透過使用複數個第二波形產生器在複數個第二電極的單獨電極或電極組處建立脈衝電壓波形，其中 該複數個第二電極設置在該介電體中位於圍繞該基板的一邊緣環下方，以及 在該複數個第二電極的一個電極處建立的至少一個脈衝電壓波形的一或多個特性不同於在該複數個第二電極的一個不同電極處建立的脈衝電壓波形的該等特性。
  45. 如請求項41所述之方法，其中基於形成在該基板上的一材料層中的厚度變異來不同地偏壓該基板的該一或多個區域。
  46. 如請求項41所述之方法，其中 該等脈衝電壓波形中的每個脈衝電壓波形包含一系列的重複循環， 每個重複循環內的一波形週期包含一第一部分與一第二部分，該第一部分發生在一第一時間間隔期間，該第二部分發生在一第二時間間隔期間， 一正或負電壓脈衝係僅存在於該第一時間間隔期間，並具有在連續波形週期之間的一峰間電壓脈衝幅度， 該波形在該第二時間間隔期間係實質恆定或具有一非零斜率， 該第一時間間隔對該第二時間間隔的一比率為一電壓脈衝工作週期，以及 該電壓脈衝工作週期小於50%。
  47. 如請求項46所述之方法，其中 在步驟(c)在該至少一個第一電極處建立的該脈衝電壓波形的該不同特性包含該電壓脈衝幅度或該電壓脈衝工作週期中的一者或兩者。
  48. 如請求項41所述之方法，其中在該至少一個第一電極處建立的該脈衝電壓波形的該不同特性包含一電壓脈衝幅度、一電壓脈衝頻率、一電壓脈衝工作週期、或以上之組合。
  49. 如請求項48所述之方法，其中該至少一個脈衝電壓波形的該不同特性包含約5伏或更多的該電壓脈衝幅度中的一差異。
  50. 如請求項41所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： (f)在步驟(c)之前、之後或同時，透過從一第一吸附網路傳送一吸附電壓至該複數個第一電極以將該基板靜電吸附至該基板支座，其中該第一吸附網路包含一直流電源。
  51. 如請求項50所述之方法，其中 該複數個第一波形產生器透過一對應的複數個傳輸線分別耦合至該複數個第一電極中的該等單獨電極或電極組， 該吸附電壓被透過該複數個傳輸線傳送到該複數個第一電極，以及 透過設置在該個別的第一波形產生器與該第一吸附網路之間的一相應的阻隔電容器，保護該複數個第一波形產生器中的每個第一波形產生器而不受該吸附電壓的影響。
  52. 如請求項50所述之方法，其中 該第一吸附網路包含複數個第一吸附網路，該複數個第一吸附網路中的每個第一吸附網路包含複數個可獨立控制的直流電源，以及 傳送至該等第一電極中的至少一個電極的一吸附電壓不同於傳送至該複數個第一電極中的一或多個其他電極的一吸附電壓。
  53. 如請求項41所述之方法，其中該複數個第一電極被設置在一重複圖案中，沿著該介電體的一半徑的一部分或跨過該介電體的一寬度的一部分。
  54. 如請求項53所述之方法，其中該重複圖案包含一陣列圖案、一扇形圖案、一同心環圖案、一同心環分段圖案、一象限圖案或以上之組合。
  55. 如請求項41所述之方法，其中在步驟(c)不同地偏壓該基板的一或多個區域包含以下步驟： i.)決定在該基板和該電漿之間形成的一電漿鞘的一特性； ii.)將該電漿鞘的該特性與該電漿鞘的一期望特性進行比較；和 iii.)基於步驟ii的比較結果，調整建立在該至少一個第一電極處的該脈衝電壓波形的一或多個特性，相對於建立在該複數個第一電極中的該一或多個其他電極處的該一或多個特性。
  56. 如請求項55所述之方法，其中在步驟i.)決定的該電漿鞘的該特性包含一鞘厚度輪廓。
  57. 如請求項56所述之方法，其中該電漿鞘的該期望的特性為一非均勻鞘厚度輪廓。
  58. 如請求項55所述之方法，其中在步驟i.)決定該電漿鞘的該特性包含以下步驟： 在一信號偵測模組從耦合到複數個基板偏壓電路中的至少兩個基板偏壓電路的信號跡線接收電信號，其中該複數個基板偏壓電路中的每個基板偏壓電路包含該複數個第一波形產生器中的一個第一波形產生器以及與其耦合的該複數個第一電極中的該等單獨電極或電極組；以及 分析該等電信號以決定在該基板的至少兩個不同區域上方形成的該電漿鞘的特性。
  59. 如請求項58所述之方法，其中 該等脈衝電壓波形中的每個脈衝電壓波形包括循序重複的短脈衝開啟時段與短脈衝關閉時段， 該等脈衝電壓波形中的每個脈衝電壓波形包括在該等短脈衝開啟時段期間內的一系列重複波形循環， 該相應波形產生器的一輸出在該短脈衝關閉時段期間停止，並且 在步驟i決定該電漿鞘的該特性包含以下步驟：將在該短脈衝開啟時段期間接收到的該等電信號的特性與在該等短脈衝關閉時段期間接收到的該等電信號的特性進行比較。
  60. 如請求項59所述之方法，其中點燃和維持該電漿之步驟包括以下步驟之一者： 將一射頻信號傳送到一腔室蓋或其上設置有該基板支座的一支撐底座；或 將一射頻信號傳送到一電漿產生器組件以在該處理空間中產生一電磁場。
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