TW202407749A

TW202407749A - 提高蝕刻速率及改善特徵部臨界尺寸和遮罩選擇性的方法

Info

Publication number: TW202407749A
Application number: TW112114877A
Authority: TW
Inventors: 朱莉蘇柏; 崔明烈; 亞歷山大米勒派特森
Original assignee: 美商蘭姆研究公司
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2023-04-21
Publication date: 2024-02-16
Also published as: WO2023211665A1

Abstract

一種產生電壓脈衝的方法包括在時鐘循環的第一持續時間產生第一非正弦連續波電壓(NSCWV，non-sinusoidal continuous wave voltage)波形。第一NSCWV訊號包括第一基礎電壓和第一頻率。該方法更包括執行第一轉變以從第一NSCWV訊號改變為第二NSCWV訊號。在時鐘循環的第二持續時間產生第二NSCWV訊號。第二NSCWV訊號包括第二基礎電壓和第二頻率。該方法更包括執行第二轉變以從第二NSCWV訊號變回第一NSCWV訊號。第一轉變和第二轉變在時鐘循環內重複。

Description

提高蝕刻速率及改善特徵部臨界尺寸和遮罩選擇性的方法

本申請案是2022年4月25日申請之名為「METHOD TO ENHANCE ETCH RATE AND IMPROVE CRITICAL DIMENSION OF FEATURES AND MASK SELECTIVITY」的美國專利申請案第63/363,558號的延續案，且主張其權利，該美國專利申請案的全部內容併入於此，以供參考。

本揭露內容係關於半導體處理，且更特別是關於在半導體處理中之電壓脈衝的產生。

蝕刻和沉積製程是現代半導體處理不可或缺的部分。雖然可以利用諸多電漿處理技術，但是感應耦合電漿提供有利的特徵，例如控制離子能量和離子角度擴展(感應耦合電漿)的方式。控制離子能量和離子角度擴展可以為基於感應耦合電漿的蝕刻和沉積製程提供諸多優勢。可以藉由改變影響主體電漿特性的參數、以及藉由改變靜電卡盤上的電性參數(例如偏置電壓)來控制離子行為。在這兩種控制方式中，改變靜電卡盤上的電性參數的方法正在持續地發展，以解決半導體裝置製造中的諸多問題。

至少一實施例描述產生電壓脈衝的方法。在至少一實施例中，方法包括在時鐘循環的第一持續時間產生第一非正弦連續波電壓(NSCWV)訊號，該第一NSCWV訊號包括第一基礎電壓和第一頻率。在至少一實施例中，方法包括執行第一轉變，該第一轉變包括從第一NSCWV訊號改變為一第二NSCWV訊號，該第二NSCWV訊號係在時鐘循環的第二持續時間產生，該第二NSCWV訊號包括第二基礎電壓和第二頻率。

至少一實施例描述操作電漿腔室的方法，以在蝕刻操作期間增加離子能量及減少基板的表面處的離子角度擴展。在至少一實施例中，方法包括將基板置於電漿腔室內的靜電卡盤上，其中靜電卡盤電性耦合至非正弦連續波電壓(NSCWV)產生器。在至少一實施例中，方法包括在電漿腔室中形成電漿，其中電漿產生包括鞘電壓的鞘。在至少一實施例中，方法包括藉由使用連續波電壓源在靜電卡盤處施加電壓脈衝來改變鞘電壓。在至少一實施例中，施加電壓脈衝的方法包括在時鐘循環的第一持續時間產生第一非正弦連續波電壓(NSCWV)訊號，該第一NSCWV訊號包括第一基礎電壓和第一頻率。在至少一實施例中，施加電壓脈衝的方法包括執行第一轉變，該第一轉變包括從第一NSCWV訊號改變為一第二NSCWV訊號，該第二NSCWV訊號係在時鐘循環的第二持續時間產生，該第二NSCWV訊號包括第二基礎電壓和第二頻率。

至少一實施例描述操作電漿腔室的方法，以在蝕刻操作期間改變離子能量及基板的表面處的離子角度擴展。在至少一實施例中，方法包括將基板置於電漿腔室內的靜電卡盤上，其中靜電卡盤電性耦合至非正弦電壓波形產生器。在至少一實施例中，方法包括在電漿腔室中形成電漿，其中電漿產生包括第一鞘電壓的鞘。在至少一實施例中，方法包括藉由在靜電卡盤處施加包括第一週期性函數的第一非正弦電壓波形來將第一鞘電壓改變為第二鞘電壓，以在靜電卡盤上產生第一電壓響應，該第一電壓響應達成基板處離子能量的擴展的第一改變。在至少一實施例中，方法包括藉由在靜電卡盤處施加包括第二週期性函數的第二非正弦電壓波形來將第二鞘電壓改變為第三鞘電壓，以在靜電卡盤上產生第二電壓響應，該第二電壓響應達成基板處離子能量的擴展的第二改變。

至少一實施例描述機器可讀儲存媒體，其具有機器可執行指令，當該機器可執行指令被執行時，使得一或更多機器執行一種方法。在至少一實施例中，方法包括控制脈衝電壓波形。在至少一實施例中，方法包括控制週期性電壓。在至少一實施例中，方法包括控制電漿的鞘區域中的離子能量的擴展，其係藉由控制脈衝電壓波形來產生具有預定工作循環的低電壓脈衝和高電壓脈衝。

描述一種在感應耦合電漿中提高蝕刻速率及改善特徵部的臨界尺寸和遮罩選擇性的方法。在本文中，提出許多特定細節，例如結構方案，以提供對至少一實施例的透徹理解。對於本領域的技術人員而言，將明顯的是，可在沒有這些特定細節的情況下實施至少一實施例。在其他情況下，已熟知的特徵，例如射頻源，不做詳細描述，以免不必要地模糊至少一實施例。此外，應理解，圖中所示的至少一實施例是說明性的表示，且不一定按比例繪製。

在一些情況下，已熟知的方法和裝置以方框圖形式而不詳細顯示，以避免模糊至少一實施例。本說明書全文提及「一實施例」、或「一實施例」、或「一些實施例」、或「至少一實施例」意指結合實施例描述的特定特徵部、結構、功能、或特徵係包括在至少一實施例中。因此，在本說明書全文的諸多地方出現的片語「在一實施例中」、或「在一實施例中」、或「在至少一實施例中」、或「在一些實施例中」不一定指相同實施例。此外，可在至少一實施例中以任何合適的方式組合特定的特徵部、結構、功能、或特徵。例如，第一實施例可與第二實施例組合，其中與第一及第二實施例相關的特定特徵部、結構、功能、或特徵非相互排斥。

在本文中，「耦接」和「連接」，及其衍生詞在本文中可用來描述元件之間的功能或結構關係。這些用語不意圖作為彼此的同義詞。相反，在特定實施例中，「連接」可用於指示兩或更多元件彼此直接實體、光學、或電性地接觸。「耦接」可用於指示兩或更多元件直接或間接(其之間具有其他的中間元件)實體、電性、或磁性地彼此接觸，及/或兩或更多元件合作或彼此互動(例如，在因果關係中)。

在本文中，如本文所用，「上方」、「下方」、「之間」、和「之上」是指元件或材料相關於其他元件或材料的相對位置，其中如此之實體關係值得注意。除非用「直接」或「直接地」修飾這些用語，否則可能存在一或更多中間元件或材料。類似的區別將在元件組件的上下文中進行。如本說明書全文及申請專利範圍所用，由用語「至少一」或「一或更多」連結的項目列表可意指所列用語的任何組合。

在本文中，「相鄰」通常可指事物係緊鄰(例如，其之間具有一或更多事物的緊靠或靠近)或鄰接另一事物(例如，緊接)的位置。

除非在其使用的明確上下文中另有規定，否則用語「實質上相等」、「約相等」、和「約相等」可意指所描述的兩事物之間僅存在偶然差異。在至少一實施例中，此類差異通常不超過參考值的+/-10%。

電漿蝕刻對於現代半導體裝置製造是必不可少的。本文的「電漿蝕刻」通常可指藉由電漿產生的帶電粒子及/或反應性物種從表面移除材料的製程。在至少一實施例中，在半導體裝置的製造期間，可以利用電漿來蝕刻受遮蔽材料以及無遮罩結構。在至少一實施例中，蝕刻受遮蔽材料包括在材料上方形成光阻遮罩以及使用遮罩中的圖案相對於遮罩選擇性地蝕刻下方的材料。在至少一實施例中，蝕刻無遮罩結構包括相對於周圍材料選擇性地移除形成在袋中的一些或全部材料，或者在電晶體中的閘極電極的側壁上形成間隔部。

存在諸多類型的工具，其產生和維持電漿，稱為電漿蝕刻製程工具。本文中「電漿蝕刻製程工具」通常可指利用電漿產生離子和反應性物種來蝕刻材料的設備。在本文中，「電漿」通常可指電中性的電離氣體的集合。在至少一實施例中，電漿蝕刻製程工具可藉由變壓器作用、電子迴旋共振、或電容性方法來產生電漿。在至少一實施例中，包括待蝕刻材料的晶圓在真空條件下被傳送至容納在電漿處理腔室或電漿腔室內的靜電卡盤。在本文中，「晶圓」通常可指導電或絕緣的基板，且包括介電、絕緣、金屬或半導體的一或更多材料。在本文中，「靜電卡盤」通常可指利用晶圓和卡盤的最上表面之間的靜電夾持的支撐結構。

在至少一實施例中，氣體混合物流入腔室中，且藉由上述方法之一開啟電漿。在至少一實施例中，在置於靜電卡盤上的晶圓附近形成電漿。在至少一實施例中，激發電漿後產生的能量電子藉由氣體混合物(稱為原料氣體(feedstock gas))的離解來產生反應性自由基物種和離子。在至少一實施例中，用於處理的電漿係弱電離，因為離子和電子的密度是電漿中中性原子的一比例部分。在至少一實施例中，電漿是準中性(quasi neutral)的，其中電子密度約等於離子密度。在至少一實施例中，在電漿內產生的離子和電子中，電子更具移動性，且從電漿邊緣逃逸到腔室壁和晶圓表面。電漿邊緣處的電子損失導致在邊緣處形成電漿鞘。在本文中，「電漿鞘或鞘」通常可指電漿邊緣處的淨正電荷密度的區域。

在至少一實施例中，電漿可以具有三個區域：主體區域，其中電勢可以是正的但很小，例如小於50V；以及預鞘區域，在主體區域和鞘區域之間。在至少一實施例中，預鞘/鞘邊界處的電漿電勢接近於零，且在壁或晶圓表面附近下降至負值。在至少一實施例中，鞘區域充當電子的勢丘(potential hill)和離子的勢谷(potential valley)。在至少一實施例中，離子以一速度進入鞘/預鞘邊界處的鞘，該速度由主體電漿中的離子溫度定義。在至少一實施例中，離子加速朝向晶圓表面，該晶圓表面相對於鞘/預鞘邊界處於較低電勢。

在至少一實施例中，在處理電漿中利用撞擊晶圓表面的離子來蝕刻半導體、介電質和導電材料中的特徵部輪廓，該半導體、介電質和導電材料可以沉積在晶圓表面上。在至少一實施例中，理解和控制晶圓表面處的離子能量有利於達成對用於製造半導體裝置的諸多蝕刻特徵部的製程的精確控制。在至少一實施例中，相對薄的鞘(例如，小於10mm)和低壓放電(例如，小於0.1Pa)可導致無碰撞的鞘，其可用於減小晶圓表面處的離子角度擴展。在至少一實施例中，無碰撞鞘是以下一者：鞘厚度實質上小於鞘中的離子平均自由程(ion mean free path)。在本文中，「離子角度擴展」通常可指具有給定能量的離子在晶圓表面處具有的角度的擴展。在至少一實施例中，在到達晶圓表面的途中穿過電漿鞘的離子具有可以小但不為零的離子能量分佈。在本文中，「離子能量分佈」通常可指離開電漿後到達晶圓表面處的離子的分佈。

離子能量分佈可以由於電漿中的振盪以及由於鞘電勢的振盪而產生，且受到振盪頻率的影響。在至少一實施例中，可以藉由在靜電卡盤處施加外部驅動的隨時間改變的電壓來調節離子能量分佈。

在至少一實施例中，感應耦合電漿可以提供優於由其他方法產生的電漿的優點，因為晶圓表面處的離子能量可以獨立於電漿中的離子溫度來加以控制。在本文中，「感應耦合電漿」通常可指由腔室外部的變壓器作用所產生及維持的電漿。在至少一實施例中，電漿電勢和離子溫度由功率直接控制，該功率係藉由變壓器作用傳遞。在至少一實施例中，可以藉由在蝕刻腔室內感應電場的變壓器耦合來控制離子溫度。在本文中，「蝕刻腔室」通常可指產生電漿及對晶圓進行電漿蝕刻的腔室。在至少一實施例中，感應電場有助於激發和維持電漿，且控制整體參數(global parameter)，例如電子和離子溫度、密度等。電漿蝕刻和沉積系統包括靜電卡盤。在本文中，「靜電卡盤」通常可指蝕刻腔室內的支撐結構，其處放置用於處理的晶圓或基板。在至少一實施例中，晶圓在處理期間在電漿邊界的邊緣處與電漿鞘接觸。在至少一實施例中，離子以離子能量和離子角度擴展的擴展離開鞘。在至少一實施例中，離子能量由主體電漿電勢控制，但也可由偏置靜電卡盤控制。

在至少一實施例中，靜電卡盤包括導電電極和導電電極上的絕緣體層，其中基板通常置於此處。在至少一實施例中，靜電卡盤通常受到射頻(RF)電壓波形的電壓偏置，以在晶圓上感應RF電壓。在至少一實施例中，晶圓上感應的RF電壓克服絕緣體的電容效應。在至少一實施例中，調節RF電壓波形克服起因於穩定的離子通量的晶圓處電勢的穩定上升。在至少一實施例中，RF偏置靜電卡盤還可以改變鞘電壓。在至少一實施例中，低壓放電(通常係感應耦合電漿)鞘通常可以被認為是無碰撞的且相對狹窄(例如，幾毫米的級別)。例如，當偏置電壓接近kV位準時，在介電腔室中，鞘可能會發生碰撞。在至少一實施例中，主體中的電漿電勢也可以被認為具有低位凖的電壓波動。

在至少一實施例中，離子能量，且更精確地，晶圓處的離子能量分佈取決於(a)進入鞘的離子的隨時間變化的通量、和(b)隨時間變化的鞘電壓。如果(b)更占主導地位，則鞘中的電壓振盪可能主要起因於偏置靜電卡盤的RF電壓波形的頻率。在至少一實施例中，離子對RF電壓波形的響應影響晶圓表面上的蝕刻特性。在至少一實施例中，除了電壓幅度之外，振盪頻率也可用於影響蝕刻特性。在至少一實施例中，電壓幅度和振盪頻率可以塑造離子能量分佈以及晶圓表面處的離子角度擴展。前者可以控制蝕刻速率，後者可以影響蝕刻的不同特徵部的形狀。在至少一實施例中，離子在有限的時間段內穿過鞘。在至少一實施例中，這由初始離子速度和鞘厚度加以判定，其中的初始離子速度係由離子進入鞘時的離子溫度判定。在至少一實施例中，鞘厚度還隨著振盪電壓幅度和振盪頻率而變化。在至少一實施例中，離子能量分佈高度依賴於電壓幅度變化的時間尺度(time scale)。

在至少一實施例中，對鞘區域內的隨時間變化的電壓幅度進行程式化可以有利地提供減小離開電漿的離子的角展度的路徑。在至少一實施例中，減小角展度可以積極地影響蝕刻參數，例如蝕刻各向異性或垂直蝕刻相對於橫向蝕刻的程度。在至少一實施例中，減小離子角度擴展對於半導體裝置製造期間的各向異性蝕刻高深寬比特徵部是有用的。深寬比定義為特徵部的深度與寬度的比率。在至少一實施例中，高深寬比(例如大於20:1的深寬比)特徵部包括凹槽。在至少一實施例中，凹槽可以具有範圍在10nm和20nm之間的寬度、以及至少200nm的深度。在至少一實施例中，在凹槽中獲得實質上垂直的側壁可有利地提供一種結構來製造具有增強電性特徵部的電容，或者製造電晶體中的源極和汲極隔離區。

在至少一實施例中，晶圓表面處的離子角度擴展可以與主體電漿中的離子溫度的平方根成正比，且與鞘電壓Vs的平方根成反比。在至少一實施例中，一種減小離子角度擴展的方法可以是增強靜電卡盤上的偏置功率。增加偏置電壓增加Vs且減小離子角度擴展。在至少一實施例中，脈衝類DC電壓波形可用於減少離子能量分佈，以改善蝕刻特性，例如均勻性和各向異性。在至少一實施例中，脈衝類DC電壓訊號是非正弦連續波電壓(NSCWV)訊號。在本文中，「非正弦連續波電壓」通常可指連續電脈衝，其具有周期性，但幅度的特徵為非單調增加或減少的形狀。

在至少一實施例中，NSCWV訊號具有例如在100kHz與400kHz之間的頻率範圍。在至少一實施例中，低頻訊號(例如，小於400KHz)確保其不被晶圓和靜電卡盤電極(例如，靜電卡盤)之間存在的絕緣體層的電容所阻擋。在至少一實施例中，還可以調節NSCWV訊號的幅度，以提供有效電壓，該有效電壓克服操作期間晶圓上的離子電流的增加。在至少一實施例中，NSCWV訊號不同於常見的RF波形。在至少一實施例中，RF波形具有定義的振盪頻率和振盪峰值幅度。在至少一實施例中，NSCWV訊號可以包括複數電壓勻變，如下文將討論。

減少離子能量的擴展而不降低NCSWV波形中的絕對電壓位凖可能不是有益的。當離子連續轟擊晶圓表面時，即使存在離子能量分佈，用於圖案化凹槽的遮罩也可能被腐蝕。簡單地降低絕對電壓位凖可以減慢蝕刻速率，但這也可能潛在地減少蝕刻各向異性，例如變得更加各向同性。

在至少一實施例中，NCSWV波形已與高頻RF偏壓疊加，以向靜電卡盤提供組合電壓脈衝。在至少一實施例中，高頻RF偏壓具有高於例如1MHz的頻率。在至少一實施例中，在1MHz以上，穿過鞘的離子可能經歷許多循環的電壓振盪，使得離子響應於時間平均鞘電壓。在至少一實施例中，時間平均鞘電壓的幅度取決於所施加的電壓偏壓的幅度。在至少一實施例中，對應於高頻RF偏壓的時間平均鞘電壓可能不具有與NCSWV波形相同的效果。在至少一實施例中，高頻RF偏壓調製鞘中的離子能量分佈可以具有更大的離子能量分佈。但NCSW鞘中的離子可具有非常窄的能量擴展。在至少一實施例中，單獨應用NCSWV波形可以有利地用於蝕刻。

在至少一實施例中，利用NSCWV訊號，離子分佈可被收緊，且因此可以控制蝕刻各向異性。但為了也減少遮罩損壞，根據至少一實施例，可以實施雙電壓脈衝序列。在至少一實施例中，雙電壓脈衝序列包括在兩個電壓位準之間改變電壓位準。在至少一實施例中，可以使用較高電壓位凖來減少離子能量分佈，增加各向異性，及保持蝕刻速率。在至少一實施例中，藉由減少連續的高能量離子轟擊，可以使用較低電壓來給予遮罩鬆弛時間(relaxation time)。在至少一實施例中，較高電壓位準可以是持續第一有限持續時間的第一電壓包絡的一部分。在至少一實施例中，較高電壓位準可以相對於第一參考電壓加以測量。

在至少一實施例中，在第一電壓包絡內，在第一脈衝串的第一部分期間獲得較高電壓位準。在至少一實施例中，第一脈衝串的額外特徵包括第二部分(其包括逐漸勻變的電壓相位)和第三部分(其處於第一參考電壓)。在至少一實施例中，第一脈衝串的第一和第二部分可以具有比第三部分更大的工作循環。在至少一實施例中，第一脈衝串的第一部分被設計成減小離子角度擴展。在至少一實施例中，勻變電壓相位可以被設計成抵消晶圓基板處的離子電流的增加。在本文中，「工作循環」通常可指NSCWV訊號處於第一定義電壓位準的時間與NSCWV訊號處於第二定義電壓位準的時間的比率。在至少一實施例中，第一電壓可以是有限的，均為正值或負值，且第二電壓可以是有限的，均為正值、負值、或零。

在至少一實施例中，較低電壓位準可以是持續第二有限持續時間的第二電壓包絡的一部分。在至少一實施例中，較低電壓位準可以相對於第二參考電壓加以測量。在至少一實施例中，在第二電壓包絡內，可在第二脈衝串的第一部分期間獲得較低電壓位準。在至少一實施例中，第二脈衝串的額外特徵包括第二部分(其包括逐漸勻變的電壓相位)和第三部分(其處於第二參考電壓)。在至少一實施例中，第二脈衝串的第一和第二部分可以具有比第三部分更大的工作循環。在至少一實施例中，第二脈衝串的第一部分可被設計成減小離子轟擊，以提供遮罩的一些喘息(respite)。在至少一實施例中，勻變電壓相位可以被設計成抵消晶圓基板處的離子電流的增加。

在至少一實施例中，雙電壓脈衝序列可以具有相對於第二電壓包絡有利於第一電壓包絡的工作循環。在至少一實施例中，第一參考位凖和第二參考位凖可以處於相同位凖或處於不同位凖。在至少一實施例中，較高電壓位準和第一參考電壓之間的差異可以大於較低電壓位準和第二參考電壓之間的差異。

雖然已經關於在感應耦合電漿中的實施方式描述NCSWV波形，但是根據至少一實施例，其通常也可以在其他電漿處理工具中實施。

圖1顯示根據至少一實施例的電漿處理工具100的示意圖。在至少一實施例中，電漿處理工具100是感應耦合蝕刻工具的範例，其包括處理腔室104內的靜電卡盤102以及與處理腔室104上方的線圈耦合的RF產生器106。在至少一實施例中，電漿處理工具100還可以包括與靜電卡盤102串聯耦合的非正弦連續波電壓(NSCWV)產生器108。

在至少一實施例中，靜電卡盤102包括與NSCWV產生器108耦合的電極板102A、以及電極板102A上的絕緣體102B。在至少一實施例中，絕緣體102B可以包括介電材料，包括合金和陶瓷，例如氧化鋁(Al ₂O ₃)、二氧化矽(SiO ₂)、氮化矽(Si ₃N ₄)、和藍寶石。

在至少一實施例中，NSCWV產生器108可以被配置為在靜電卡盤102處產生脈衝電壓波形110。在至少一實施例中，NSCWV產生器108可以產生高達100kV的峰值電壓。在至少一實施例中，NSCWV產生器108可被配置為產生2kV至10kV範圍內的電壓。在至少一實施例中，NSCWV產生器108可以產生50kHz至500kHz範圍內的電壓脈衝。

在至少一實施例中，在操作期間，可以在處理腔室104內產生電漿112。在至少一實施例中，離子從電漿鞘噴射，該電漿鞘是電漿112的最外部分，其可以在絕緣體102B附近。在至少一實施例中，電漿鞘可以是在電漿邊界處形成的非中性區域，以平衡電子和離子損失以維持準中性。在至少一實施例中，離子撞擊到置於靜電卡盤102上的基板114上且對基板114內的一或更多材料進行諸多蝕刻(例如，化學、機械等)。

在至少一實施例中，電漿112的鞘區域內的離子的特性(例如，速度和角分佈)可以取決於(a)電漿電勢和(b)基板114的表面處的電勢，其可以由施加到靜電卡盤102的電壓來加以控制。在至少一實施例中，離子的速度可以直接受到(a)和(b)兩者的影響，因為(a)和(b)兩者的增加使電場增加，該電場驅動離子朝向靜電卡盤102。在至少一實施例中，電場主體部分中的電場實質上可為小(例如，10V/cm或更小)，但是鞘區域(例如，鄰近基板114)中的場可以在1KV/cm之間。

在至少一實施例中，當脈衝電壓波形110可以藉由NSCWV產生器108施加到靜電卡盤時，電漿鞘響應於脈衝電壓波形110而振盪。在至少一實施例中，脈衝電壓波形110的施加改變鞘的寬度(和電勢)。在至少一實施例中，鞘寬度或鞘-預鞘邊界相對於基板114的變化可以藉由該邊界處鞘寬度的快速震蕩而定義，該快速震蕩係響應於脈衝電壓波形110的頻率。在至少一實施例中，由於離子的移動性顯著低於電子，離子響應緩慢且在脈衝電壓波形110的頻率上平均的時間內響應。在至少一實施例中，較慢的響應可能導致離子能量的擴展，或者可能導致離子能量分佈。在至少一實施例中，鞘中的振盪可能由於主體電漿中驅動電漿振蕩的感應電場，以及施加到靜電卡盤102的脈衝電壓波形110。在至少一實施例中，為了影響感應耦合電漿系統中的離子分佈，脈衝電壓波形110在由於電壓振盪造成的影響方面起著實質上主導的作用。在至少一實施例中，下文詳細描述脈衝電壓波形110的形式以及對基板114內的蝕刻特徵部和遮罩的影響。

根據至少一實施例，在圖2中的圖表200中顯示電漿112中的離子的溫度、施加到鞘202A的電壓、和角展度之間的關係。在至少一實施例中，電漿202包括鞘202A和鄰近鞘202A的預鞘202B。在至少一實施例中，在鞘202A和預鞘202B之間的邊界203處的電壓相對於供應到基板114的表面的電壓Vs在鞘202A中產生淨電場E。在至少一實施例中，電壓Vs還判定鞘202A的厚度D。在至少一實施例中，電場E是功率的函數，該功率係耦合以維持電漿112且將電漿的電勢升高到用來維持電漿的位凖。在至少一實施例中，電場E指向靜電卡盤102。在至少一實施例中，起因於Ti的離子速度的橫向分量由電漿中離子的隨機運動產生。在至少一實施例中，起因於Ti的離子速度和起因於Vs的速度的矢量和提供最大離子角度擴展，西格瑪θ。

在至少一實施例中，圖2所示的離子溫度、供應給鞘內離子的電壓、以及離子速度的角展度之間的關係由等式1.1表達：

西格瑪θ=Tan ^-1[平方根(Ti/eVs)]，(1.1) 其中西格瑪θ是角展度，Ti是離子溫度，且Vs是處理腔室104內的電漿112的電漿鞘的鞘電壓(圖1)。

在至少一實施例中，朝靜電卡盤102加速的離子的角展度θ直接受Ti、Vs之間的比率影響。在至少一實施例中，電壓Vs由施加到靜電卡盤102的脈衝電壓來設定。在至少一實施例中，非常需要在不增加Ti的情況下增加Vs的方法來控制離子能量和離子角度擴展。在至少一實施例中，在ICP中，耦合來自RF產生器106(圖1)的RF功率的變壓器作用判定電漿電勢，且因此判定Ti。

圖3顯示根據至少一實施例的由NSCWV產生器108(圖1)產生的脈衝電壓波形300的示意圖。在至少一實施例中，產生脈衝電壓波形300包括在時鐘循環的第一持續時間T ₁內產生NSCWV訊號302。NSCWV訊號302包括第一基礎電壓V ₁和頻率f ₁。在至少一實施例中，如圖所示，雖然T ₁包括三個脈衝，但是脈衝的數量是任意的。

在至少一實施例中，產生脈衝電壓波形300更包括執行轉變，該轉變包括從產生NSCWV訊號302改變到產生NSCWV訊號304。在至少一實施例中，在時鐘循環的一段持續時間T ₂內產生NSCWV訊號304。在至少一實施例中，NSCWV訊號304包括第二基礎電壓V ₂和頻率f ₂。如圖所示，雖然T ₂包括三個脈衝，但是脈衝的數量是任意的。

在至少一實施例中，產生脈衝電壓波形300更包括執行第二轉變，包括從NSCWV訊號304改變回NSCWV訊號302。在至少一實施例中，在時鐘循環內重複第一轉變和第二轉變。在本文中，「時鐘循環」通常可指脈衝電壓波形300的持續時間的總時間段。在至少一實施例中，藉由在V ₁和V ₂之間轉變，脈衝電壓波形300可以是位準到位準電壓脈衝的範例。

在至少一實施例中，為了控制離子能量和分佈的目的，V _l和第一參考電壓V _R1之間的差異以及V ₂和第二參考電壓V _R2之間的差異是有用的。在至少一實施例中，差|V ₁-V _R1|和差| V ₂-V _R2|是有用的。在至少一實施例中，V _R1和V _R2可以不同。在至少一實施例中，V _R1與V _R2實質相同。在至少一實施例中，脈衝電壓波形300的主要特徵是|V ₁-V _R1|大於| V ₂-V _R2|。

在至少一實施例中，|V ₁-V _R1|和| V ₂-V _R2|之間的差異直接體現在離子能量分佈的差異以及隨後對基板114(圖1)中的特徵部的蝕刻。

在至少一實施例中，第一持續時間Tl和第二持續時間T ₂之和的倒數定義脈衝電壓波形300的工作循環。在至少一實施例中，NSCWV訊號302的工作循環是至少50~75%之間。在至少一實施例中，T ₂可以小於T ₁。在至少一實施例中，T ₂可以大於T ₁。在至少一實施例中，NSCWV訊號302的工作循環判定將使用電漿放電多長時間來產生高蝕刻速率階段與較低蝕刻速率階段。

在至少一實施例中，第一持續時間和第二持續時間之和，即，T ₁+T ₂，定義脈衝電壓波形300的脈衝頻率f _p。在至少一實施例中，f _p在1Hz和100kHz之間。在至少一實施例中，f _p不能小於f ₁和f ₂。

圖4顯示根據至少一實施例的實際施加的第一NSCWV訊號302的線圖400。在至少一實施例中，結合圖1描述的NSCWV產生器108可用於產生NSCWV訊號302。在至少一實施例中，再次參照圖4，施加或產生NSCWV訊號302包括執行第一操作，該第一操作包括在第一時間間隔T ₃內增加從第一參考電壓V _R1到第一基礎電壓V ₁的電壓位準的幅值。在至少一實施例中，V _R1是「零位準」。在至少一實施例中，V _R1可以是正電壓位準。在至少一實施例中，第一時間間隔T ₃可以是準瞬時的。

在至少一實施例中，執行第二操作，其中電壓位準的幅度在第二時間間隔T ₄內從第一基礎電壓V _l勻變到第一峰值電壓V ₃。在至少一實施例中，V ₃的幅度大於V ₁的幅度。在至少一實施例中，V ₃的幅度比V ₁的幅度大25％至50％之間。在至少一實施例中，各諧波是例如400kHz的基頻的整數倍。在至少一實施例中，NSCWV訊號302包括高達(且包括)十次諧波(例如，4000kHz)。在至少一實施例中，由於不同諧波之間的疊加，從V ₁到V ₃的勻變下降包括從400kHz~4000kHz的低頻振盪。

在至少一實施例中，產生NSCWV訊號302更包括執行第三操作，包括在第三時間間隔T ₅內將電壓位準從第一峰值電壓V ₃減小到參考電壓V _R1。在至少一實施例中，V ₃的幅度大於V _R的幅度。在至少一實施例中，T ₅可以是準瞬時的。

在至少一實施例中，產生NSCWV訊號302更包括執行第四操作，包括在第四時間間隔T ₆內將電壓位準維持在參考電壓V _Rl。在至少一實施例中，電壓過衝至正電壓。

在至少一實施例中，第一操作、第二操作、第三操作和第四操作構成NSCWV訊號302的單個循環且在第一持續時間T _l內重複。

在至少一實施例中，NSCWV訊號302具有頻率f _l，其等於1除以第一時間間隔T ₃、第二時間間隔T ₄、第三時間間隔T ₅和第四時間間隔T ₆的和。在至少一實施例中，頻率f ₁可以小於100KHz。在至少一實施例中，第二時間間隔T ₄與第四時間間隔T ₆之間的比率大於或等於2:1。在至少一實施例中，第二時間間隔T ₄與第四時間間隔T ₆之間的比率等於3:1。在至少一實施例中，NSCWV訊號302具有工作循環，其中非零負電壓部分(低於V _R1)大於50且小於100。在至少一實施例中，NSCWV訊號302具有75%的工作循環。在至少一實施例中，第二時間間隔T ₄比第一時間間隔T ₃或第三時間間隔T ₅大至少100倍。

圖5顯示根據至少一實施例的實際施加的NSCWV訊號304的線圖500。在至少一實施例中，結合圖1描述的NSCWV產生器108可用於產生NSCWV訊號304。再次參考圖5，在至少一實施例中，施加或產生NSCWV訊號304包括執行第五操作，包括在第一時間間隔T ₇內將電壓位準的幅值從第二參考電壓V _R2增加到第一基礎電壓V ₂。在至少一實施例中，V _R2是「零位準」。在至少一實施例中，V _R2可以是正電壓位準。V _R2可以與V _R1相同或不同(圖 4)。在至少一實施例中，第一時間間隔T ₇可以是準瞬時的。

在至少一實施例中，執行第二操作，其中在第二時間間隔T ₈內將電壓位準的幅度從第一基礎電壓V ₂勻變到第一峰值電壓V ₄。在至少一實施例中，V ₄的幅度大於V ₂的幅度，如圖所示。在至少一實施例中，V ₄的幅度比V ₂的幅度大25%至50%之間。在至少一實施例中，各諧波是例如400kHz的基頻的整數倍。在至少一實施例中，NSCWV訊號304包括高達且包括十次諧波(例如4000kHz)。在至少一實施例中，由於不同諧波之間的疊加，從V ₂到V ₄的勻變下降包括從400kHz到4000kHz的低頻振盪。

在至少一實施例中，產生NSCWV訊號304更包括執行第三操作，包括在第三時間間隔T ₉內將電壓位準從第一峰值電壓V ₄減小到第二參考電壓V _R2。在至少一實施例中，V ₄的幅度大於V _R2的幅度。在至少一實施例中，第三時間間隔T ₉可以是準瞬時的。在至少一實施例中，第二時間間隔T ₈比第一時間間隔T ₇或第三時間間隔T ₉大至少100倍。

在至少一實施例中，產生NSCWV訊號304更包括執行第四操作，包括在第四時間間隔T ₁₀內將電壓位準維持在參考電壓V _R2。在至少一實施例中，電壓過衝至正電壓。

在至少一實施例中，第一操作、第二操作、第三操作和第四操作構成NSCWV訊號304的單個循環，且在第一持續時間T _l內重複。

在至少一實施例中，NSCWV訊號304具有頻率f _l，其等於1除以第一時間間隔T ₇、第二時間間隔T ₈、第三時間間隔T ₉和第四時間間隔T ₁₀的和。在至少一實施例中，頻率小於100KHz。在至少一實施例中，第二時間間隔T ₈與第四時間間隔T ₁₀之間的比率大於或等於2:1。在至少一實施例中，第二時間間隔T ₈與第四時間間隔T ₁₀之間的比率等於3:1。在至少一實施例中，NSCWV訊號304具有工作循環，其中非零負電壓部分(低於V _R2)大於50且小於100。在至少一實施例中，NSCWV訊號304具有75%的工作循環。在至少一實施例中，第二時間間隔T ₈比第一時間間隔T ₇或第三時間間隔T ₉大至少100倍。在至少一實施例中，T ₇與T ₃相當(圖4)，且T ₉與T ₅相當(圖 4)。

在至少一實施例中，頻率f ₂可以不等於頻率f ₁。在至少一實施例中，根據一實施例，取決於實施例，f ₂可以大於、等於或小於f ₁。在至少一實施例中，T ₈可以與T ₄相當，或可以不與T ₄相當(圖4)，且T ₁₀可以與T ₆相當，或可以不與T ₆相當(圖4)。在至少一實施例中，T ₄:T ₈之間的比率可以是至少1:1。在至少一實施例中，T ₄:T ₈之間的比率為3:1。

在至少一實施例中，電壓峰值V ₂和V ₃可以相等或不相等。在至少一實施例中，V ₃可以具有比V ₄更大的幅度，或者反之亦然。在至少一實施例中，從V ₁到V ₃的勻變可以對應於一電壓斜率，該電壓斜率被選擇來補償跨越阻隔電容的線性電壓增加，這是由於正離子轟擊圖1中的靜電卡盤102所積累的電荷。在至少一實施例中，阻隔電容在圖1中未顯示，但可以位於NSCWV產生器108和靜電卡盤102之間。在至少一實施例中，阻隔電容可以是電極板102A和基板114之間的絕緣體102B。

圖6顯示根據至少一實施例的基板(例如圖3中的基板114)的表面上的感應電壓波形602的線圖600。在至少一實施例中，感應電壓波形602是NSCWV訊號302和(由離開鞘202A的離子撞擊到基板114表面(圖2)感應之)感應電壓疊加的結果。在至少一實施例中，在時間間隔T ₄期間，感應電壓波形602具有實質上恆定的平均電壓和振盪604。在至少一實施例中，振盪604由400kHz~4000kHz訊號導致，該400kHz~4000kHz訊號係由NSCWV產生器產生，且由上述不同諧波之間的疊加產生。在至少一實施例中，疊加由NSCWV產生器產生的NSCWV訊號302，以進行比較。在至少一實施例中，從V ₁到V ₃的勻變對應於一電壓斜率，該電壓斜率被選擇來補償線性電壓增加，這是由於正離子轟擊靜電卡盤102(圖1)所積累的電荷。

圖7顯示根據至少一實施例在蝕刻操作期間，改變指向基板表面的離子能量和離子角度擴展的方法700。在至少一實施例中，方法700的一些或全部操作可以由硬體、軟體或其組合來執行或控制。在至少一實施例中，方法700開始於操作710，將基板置於電漿腔室內的靜電卡盤上。在至少一實施例中，靜電卡盤電性耦合至NSCWV產生器。在至少一實施例中，方法700繼續到操作720，在電漿腔室內形成電漿，其中電漿產生具有第一鞘電壓的鞘。在至少一實施例中，方法700繼續到操作730，藉由在靜電卡盤處施加第一NSCWV訊號將第一鞘電壓改變為第二鞘電壓。在至少一實施例中，第一NSCWV訊號包括第一周期性函數，且在晶圓基板上產生第一電壓響應。在至少一實施例中，由於從第一鞘電壓到第二鞘電壓的變化，第一電壓響應實現晶圓處離子能量的擴展的第一變化。在至少一實施例中，隨著鞘電壓從第一鞘電壓增加至第二鞘電壓，離子能量增加。在至少一實施例中，離子能量分佈減小，且產生高蝕刻速率電漿。

在至少一實施例中，方法700在操作740處結束，藉由在靜電卡盤處施加第二NSCWV訊號將第二鞘電壓改變為第三鞘電壓。在至少一實施例中，第二非正弦電壓波形包括第二週期性函數，且在晶圓基板上產生第二電壓響應。在至少一實施例中，由於從第二鞘電壓到第三鞘電壓的變化，第二電壓響應實現晶圓處離子能量的擴展的第二變化。在至少一實施例中，隨著鞘電壓降低，離子能量降低。在至少一實施例中，離子能量分佈減小，且產生低蝕刻速率電漿。

在至少一實施例中，再次參考圖4，脈衝電壓波形300被施加到靜電卡盤102(圖1)。在至少一實施例中，當電漿產生時，立即在晶圓表面電漿邊界處產生第一鞘電壓。在至少一實施例中，在靜電卡盤處施加第一非正弦電壓波形，例如NSCWV訊號302。在至少一實施例中，這在晶圓基板上產生電壓響應，其實現晶圓處離子能量的擴展的第一變化。在至少一實施例中，第二鞘電壓在時間段T ₃+T ₄被平均。

參照圖5，在至少一實施例中，脈衝電壓波形300被施加到靜電卡盤102(圖1)。在至少一實施例中，非正弦電壓波形從第一周期性函數改變為第二週期性非正弦電壓波形，例如NSCWV訊號304。在至少一實施例中，NSCWV訊號304中的較低幅度基礎電壓V ₂在晶圓上產生電壓響應，其實現晶圓處離子能量的擴展的第二變化。在至少一實施例中，與V ₁相比(圖4)，較低幅度的V ₂減少離子能量分佈，且降低蝕刻速率，但不停止蝕刻製程。在至少一實施例中，第三鞘電壓在時間段T ₇+T ₈被平均。

在至少一實施例中，結合圖3描述的脈衝電壓波形300被施加到靜電卡盤，以蝕刻具有高深寬比的特徵部，其對於形成在晶圓上的遮罩係選擇性的，該晶圓置於靜電卡盤中。

圖8A是根據至少一實施例的圖案化晶圓800的剖面圖。在至少一實施例中，圖案化晶圓800包括基板802和形成在基板802上的遮罩804。在至少一實施例中，基板802可以包括單層或複數層。在至少一實施例中，基板802包括矽、鍺、III-V族、藍寶石或石英。在至少一實施例中，基板802包括形成在含矽材料上的電介質。在至少一實施例中，遮罩804包括藉由微影製程圖案化的光阻材料。在至少一實施例中，遮罩804包括介電材料，其已藉由之前的微影製程及之後的蝕刻製程加以圖案化。在至少一實施例中，遮罩804具有厚度T _M1。在至少一實施例中，在蝕刻期間保持遮罩804的完整性。在至少一實施例中，特別是遮罩邊緣805附近的腐蝕，以及各向同性腐蝕的程度可能導致遮罩804的側壁中的耀斑(flare)。在至少一實施例中，取決於遮罩804相較於目標蝕刻深度的腐蝕速率，基板802的上部可能會被不利地腐蝕。在至少一實施例中，期望平衡離子能量、離子能量分佈和方向性的控制，從而以高保真度(fidelity)圖案化特徵部。

圖8B是根據至少一實施例的圖8A中的結構的剖面圖，其在電漿蝕刻且在基板802中形成凹槽的製程之後。在至少一實施例中，在蝕刻基板802時，可以藉由NSCWV產生器產生不同的波形。在至少一實施例中，波形具有與圖3所示的(由NSCWV產生器108(圖1)產生的)脈衝電壓波形300中的NSCWV訊號302和304相同或實質上相同的特性，以蝕刻基板802。

在至少一實施例中，凹槽806具有實質上垂直的側壁802A。在至少一實施例中，實質上垂直的側壁可以使得裝置能夠被製造成具有實質上均勻的電特性。在至少一實施例中，遮罩804實質上均勻地被腐蝕至新的厚度T _M2，其中T _M2小於T _M1。在至少一實施例中，可以實現高能量蝕刻和低能量遮罩保存操作之間的平衡，以形成凹槽806。

圖9A~9D顯示根據至少一實施例在靜電卡盤上施加不同電壓的ICP電漿中的處理期間，晶圓表面處的離子角度擴展以及離子能量分佈的模擬。垂直軸對應於離子的能量，且水平軸對應於離子角度擴展(θ)，以度為單位測量。

圖9A顯示由RF產生器產生的330V的施加電壓導致的離子角度擴展的線圖900。在至少一實施例中，RF產生器產生正弦電壓。在至少一實施例中，正弦電壓具有峰值電壓V _B。在至少一實施例中，正弦電壓可以相對於參考電壓偏移。在至少一實施例中，一電壓極性的峰值電壓的幅度將為|V _B|+|V _shift|，且相反極性的峰值電壓的幅度將為|V _B|-|V _shift|。在至少一實施例中，對於550eV的峰值離子能量而言，離子角度擴展E _A1約為3.32度。在至少一實施例中，正弦偏置電壓V _b產生1.6~1.8V _b之eV的峰值能量。

圖9B顯示根據至少一實施例的由非正弦連續波電壓產生器(例如圖1中的NCSWV產生器108)產生的330V的施加電壓導致的離子角度擴展的線圖910。在至少一實施例中，對於330V的峰值施加電壓而言，離子角度擴展E _A2約為8.1度。在至少一實施例中，非正弦偏壓V _b-ns產生約1V _b-ns之eV的峰值能量。在至少一實施例中，峰值離子能量約為370eV。

圖9C顯示根據至少一實施例由非正弦連續波電壓產生器(例如圖1中的NSCWV產生器108)產生的低位準到高位準脈衝電壓波形導致的離子角度擴展的線圖920。在至少一實施例中，低位準電壓約為120V且高位準電壓約為360V。在至少一實施例中，在圖3所示的脈衝電壓波形300中，120V的低位準電壓對應於V ₂(NSCWV訊號304)，且360V的高位準電壓對應於V ₁(NSCWV訊號302)。在至少一實施例中，NCSWV訊號304的時間區間的各離子角度擴展大於NCSWV訊號302的時間區間的各離子角度擴展。在至少一實施例中，再次參考圖9C，高及低電壓位凖的平均離子角度擴展E _A3約為7.10度。在至少一實施例中，離子角度擴展小於圖9B所示的330V之施加電壓的離子角度擴展。在至少一實施例中，如預期，峰值能量增加，平均角展度減小。

圖9D顯示根據至少一實施例由非正弦連續波電壓產生器(例如圖1中的非正弦連續波電壓產生器108)產生的低位凖到高位凖脈衝電壓波形導致的離子角度擴展的線圖930。在至少一實施例中，低位準電壓約為210V且高位準電壓約為630V。在至少一實施例中，在圖3所示的脈衝電壓波形300中，210V的低位準電壓對應於V ₂(NSCWV訊號304)，且630V的高位準電壓對應於V ₁(NSCWV訊號302)。在至少一實施例中，NCSWV訊號304的時間區間的各離子角度擴展大於NCSWV訊號302的時間區間的各離子角度擴展。在至少一實施例中，再次參考圖9D，高及低電壓位凖的平均離子角度擴展E _A4約為6.6度。在至少一實施例中，離子角度擴展小於圖9B所示的330V之施加電壓的離子角度擴展，或圖9C中逐位準施加的電壓的離子角度擴展。在至少一實施例中，如預期，峰值能量增加，平均角展度減小。

在至少一實施例中，蝕刻輪廓、相對蝕刻時間和最大凹槽寬度W _T在圖10A~10D中顯示。在至少一實施例中，顯示基板中蝕刻凹槽的模擬結果，其對應於蝕刻凹槽時施加到卡盤電極的不同的脈衝電壓波形。圖10A~10D所示的凹槽是使用圖8B所示的遮罩804在基板802中形成的凹槽806的實施例。

圖10A是根據至少一實施例的利用遮罩804在矽基板1004中形成的凹槽1002的蝕刻輪廓的剖面圖1000。在至少一實施例中，用於形成凹槽1002的電漿蝕刻製程對應於結合圖9A描述的卡盤電極上的電壓偏置條件。在至少一實施例中，凹槽1002具有10nm的初始遮罩開口。在至少一實施例中，凹槽1002具有18.3nm的最大寬度，其由3.32度的峰值離子角度擴展和7.7度的平均離子角度擴展導致。在至少一實施例中，用於蝕刻約200nm凹槽深度的蝕刻時間相對於時間t0進行標準化。

圖10B是至少一實施例中利用遮罩804在矽凹槽1004中形成的凹槽1012的蝕刻輪廓的剖面圖1010，其起因於結合圖9B描述的離子角度擴展。在至少一實施例中，凹槽1012具有10nm的初始遮罩開口。在至少一實施例中，凹槽1012具有18.8nm的最大寬度W _T，其由8.1度的峰值/平均離子能量分佈導致。在至少一實施例中，用於蝕刻約200nm之凹槽1012的蝕刻時間大於用來圖案化凹槽1002(圖10A)的蝕刻時間約5％。

圖10C是根據至少一實施例中利用遮罩804在矽基板1004中形成的凹槽1022的蝕刻輪廓的剖面圖1020，其起因於結合圖9C描述的離子角度擴展。在至少一實施例中，凹槽1022具有10nm的初始遮罩開口。在至少一實施例中，凹槽1022具有16.9nm的最大寬度，其由7.3度的峰值離子能量分佈和7.1度的平均離子角度擴展導致。在至少一實施例中，1.05t0的蝕刻時間大於用於圖案化凹槽1002(圖10A)的蝕刻時間5％。

在至少一實施例中，隨著平均角展度減小到7.1度，最大寬度W _T減小。在至少一實施例中，相較於蝕刻凹槽1002(圖10A)的蝕刻速率降低，這導更長的蝕刻時間，這是因為增加了低電壓位準脈衝。在至少一實施例中，儘管具有較高位準的電壓，但由於增加了額外的低電壓位準脈衝，蝕刻速率實質上與蝕刻凹槽1012(圖10B)的蝕刻速率相同。

圖10D是根據至少一實施例中利用遮罩804在矽基板1004中形成的凹槽1032的蝕刻輪廓的剖面圖1030，其起因於結合圖9D描述的離子角度擴展。在至少一實施例中，凹槽1032具有10nm的初始遮罩開口。在至少一實施例中，凹槽1042具有17nm的最大寬度W _T，其由6.02度的峰值離子角度擴展和6.6度的平均離子角度擴展導致。在至少一實施例中，0.95t0的蝕刻時間小於用於圖案化凹槽1002(圖10A)的蝕刻時間約7％。在至少一實施例中，0.95t0的蝕刻時間小於用於圖案化凹槽1012及1022(分別在圖10B及圖10C)的蝕刻時間約11％。

在至少一實施例中，由於增加了較高位準電壓和額外的「較高」低電壓位準脈衝，相對於蝕刻凹槽1022(圖10C)的蝕刻速率，蝕刻速率改善。在至少一實施例中，W _T約維持在17nm。

在至少一實施例中，蝕刻輪廓和遮罩腐蝕在圖10A~10D中顯示。在至少一實施例中，不同的圖示對應於在基板中蝕刻凹槽特徵部時施加到卡盤電極的脈衝電壓波形。圖10A~10D所示的凹槽是使用圖8B所示的遮罩804在基板802中形成的凹槽806的實施例。

圖11A~11D是根據至少一實施例的圖10A~10D中的遮罩的增強剖面圖。圖中未顯示各遮罩下方形成的凹槽。根據至少一實施例，每一圖對應於在基板中蝕刻凹槽特徵部時施加到卡盤電極的相應的脈衝電壓波形。

圖11A是根據至少一實施例的在蝕刻和形成圖10A中的凹槽1002的製程之後的遮罩804的剖面圖1100。在至少一實施例中，用於形成凹槽1002的電漿蝕刻製程對應於結合圖9A描述的卡盤電極上的電壓偏置條件。

在至少一實施例中，再次參考圖11A，虛線1101表示在蝕刻凹槽1002之前遮罩804的頂部的參考線。在至少一實施例中，遮罩804在凹槽的蝕刻期間被腐蝕。在至少一實施例中，遮罩804被腐蝕量E ₁。在至少一實施例中，如圖所示，E ₁相對於100%腐蝕進行標準化。

圖11B是根據至少一實施例的在蝕刻和形成圖10B中的凹槽1012的製程之後的遮罩804的剖面圖1110。在至少一實施例中，用於形成凹槽1012的電漿蝕刻製程對應於結合圖9B描述的卡盤電極上的電壓偏置條件。

再次參考圖11A，虛線1101表示在蝕刻凹槽1012之前遮罩804的頂部的參考線。在至少一實施例中，遮罩804在凹槽的蝕刻期間被腐蝕。在至少一實施例中，遮罩804被腐蝕量E ₂。如圖所示，E ₂約為1.04E ₁。在至少一實施例中，更大的遮罩腐蝕是窄能帶的結果，但離子角度擴展更寬，其係相較於由於結合圖9A描述的卡盤電極上的電壓偏置條件導致的離子角度擴展而言。

圖11C是根據至少一實施例的在蝕刻和形成圖10C中的凹槽1022的製程之後的遮罩804的剖面圖1120。用於形成凹槽1022的電漿蝕刻製程對應於結合圖9C描述的卡盤電極上的電壓偏置條件。

再次參考圖11A，虛線1101表示在蝕刻凹槽1022之前遮罩804的頂部的參考線。在至少一實施例中，遮罩804被腐蝕量E ₃。如圖所示，E ₃約為0.88E ₁。在至少一實施例中，遮罩804的腐蝕減少是逐位凖脈衝電壓波形(例如圖3中的脈衝電壓波形300)的結果。在至少一實施例中，在較高電壓脈衝階段期間，高能量蝕刻普遍存在。在至少一實施例中，將電壓位準從高電壓位準降低到較低電壓位準降低遮罩804處的峰值離子能量。在至少一實施例中，離子被足夠地減慢，以降低離子轟擊速率。在至少一實施例中，較高離子能量轟擊與較低離子能量轟擊的持續時間取決逐位準脈衝電壓波形的工作循環。在至少一實施例中，工作循環可以判定以下程度：為遮罩804提供抵抗不同離子能量轟擊的喘息。在至少一實施例中，將電壓位準從高電壓位準降低至較低電壓位準能夠增加遮罩804的保存。

在至少一實施例中，峰值電壓約為360V，且高電壓位準與低電壓位準之間的比率為3:1。在至少一實施例中，對應於較高電壓位凖的離子角度擴展小於對應於較低電壓位凖的離子角度擴展的70%。

圖11D是根據至少一實施例的在蝕刻和形成圖10D中的凹槽1032的製程之後的遮罩804的剖面圖1130。在至少一實施例中，用於形成凹槽1032的電漿蝕刻製程對應於結合圖9D描述的卡盤電極上的電壓偏置條件。

再次參考圖11D，虛線1101表示在蝕刻凹槽1032之前遮罩804的頂部的參考線。在至少一實施例中，遮罩804被腐蝕量E ₄。如圖所示，E ₄約為0.87E ₁。

在至少一實施例中，遮罩804的腐蝕減少是逐級脈衝電壓波形的結果，其中為遮罩804在較低電壓階段期間提供抵抗離子轟擊的喘息。在至少一實施例中，峰值電壓可以是約630V。在至少一實施例中，該電壓位準高於蝕刻凹槽1022(圖10A)所實施的峰值電壓。在至少一實施例中，高電壓位準和低電壓位準之間的比率保持在3:1。在至少一實施例中，形成凹槽1032的蝕刻速率實質上不同於用於形成凹槽1022(圖10C)的蝕刻速率。在至少一實施例中，遮罩腐蝕速率實質上類似於圖11C中觀察到的遮罩腐蝕速率，例如E ₄～E ₃。

再次參考圖11D，在一實施例中，對應於較高電壓位凖的離子角度擴展小於對應於較低電壓位凖的離子角度擴展的70%。

根據至少一實施例，當用於形成凹槽1032(圖10D)的電漿蝕刻被進一步延伸以產生深度大於凹槽1032深度的凹槽1032時，遮罩腐蝕的減少可以是有利的。

圖12顯示根據至少一實施例的具有機器可讀儲存媒體的處理器系統1200，該機器可讀儲存媒體具有在被執行時使得處理器增強離子能量且減少感應耦合電漿中之離子能量分佈的指令。在至少一實施例中，製程可以作為電腦可執行指令儲存在機器可讀儲存媒體(例如，1203)中。在至少一實施例中，處理器系統1200包括記憶體1201、處理器1202、機器可讀儲存媒體1203(也稱為有形機器可讀媒體)、通訊界面1204(例如，無線或有線界面)以及如圖所示耦合在一起的網路匯流排1205。

在至少一實施例中，處理器1202是數位訊號處理器(DSP，Digital Signal Processor)、特定用途積體電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、一般用途中央處理單元(CPU)、或低功率邏輯(其實施簡單有限狀態的機器來執行本文描述的諸多製程)。

在至少一實施例中，處理器系統1200的諸多邏輯區塊經由網路匯流排1205耦合在一起。在至少一實施例中，可以使用任何合適的協議來實施網路匯流排1205。在至少一實施例中，機器可讀儲存媒體1203包括用於如上所述增強電感耦合電漿中的離子能量且減小離子角度擴展的指令(也稱為程式軟體碼/指令)。

在至少一實施例中，機器可讀儲存媒體1203是以下機器可讀儲存媒體，其具有用於增強離子能量和減小感應耦合電漿中離子角度擴展的指令。在至少一實施例中，機器可讀儲存媒體1203具有機器可讀指令，當被執行時，使得處理器1202執行如參考諸多實施例所討論的測量及/或報告的方法。

在至少一實施例中，與諸多實施例相關聯的程式軟體碼/指令可以被實施為以下者的一部分：操作系統或特定應用程式、元件、程式、目標、模組、例程、或其他指令序列、或指令序列地組織，其被稱為「程式軟體碼/指令」、「操作系統程式軟體碼/指令」、「應用程式軟體碼/指令」或簡稱為「軟體」或嵌入處理器中的韌體。在至少一實施例中，與諸多實施例的製程相關聯的程式軟體碼/指令由處理器系統1200執行。

在至少一實施例中，與諸多實施例相關聯的程式軟體碼/指令被儲存在電腦可執行機器可讀儲存媒體1203中且由處理器1202執行。在本文中，電腦可執行機器可讀儲存媒體1203是有形的機器可讀媒體，其可用於儲存程式軟體碼/指令和資料，當由電腦裝置執行時使得一或更多處理器(例如，處理器1202)執行製程。在至少一實施例中，製程可以包括控制脈衝電壓波形。在至少一實施例中，製程可以包括控制脈衝電壓波形，以產生具有預定工作循環的低電壓脈衝和高電壓脈衝。在至少一實施例中，製程可以包括藉由脈衝電壓波形來調製電漿的鞘區域內的離子能量的擴展。在至少一實施例中，鞘區域鄰近在處理期間置於靜電卡盤上的基板。在至少一實施例中，脈衝電壓波形是兩個脈衝電壓訊號的組合，其中第一電壓脈衝具有較高的基礎電壓幅度位凖，且其中第二電壓脈衝具有較低的基礎電壓幅度位凖。在至少一實施例中，第一電壓脈衝包括第一周期性電壓，且第二電壓脈衝包括第二週期性電壓。在至少一實施例中，可以施加第一電壓脈衝持續第一持續時間，其大於、等於或小於第二電壓脈衝的第二持續時間。在至少一實施例中，第一電壓脈衝是第一NCSWV訊號的範例，且第二電壓脈衝是第二NCSWV訊號的範例，其與結合圖3~5描述的NCSWV訊號302和304一致。

再次參考圖12，在至少一實施例中，有形機器可讀儲存媒體1203可以包括在諸多有形位置中的可執行軟體程式碼/指令和資料的儲存裝置，包括例如ROM、揮發性RAM、非揮發性記憶體及/或高速緩衝記憶體(cache)及/或其他有形記憶體。在至少一實施例中，程式軟體碼/指令及/或資料的部分可以儲存在這些儲存裝置和記憶體裝置中的任一者中。在至少一實施例中，程式軟體碼/指令可以從其他儲存裝置獲得，包括例如透過集中式服務器或對等式網路(peer to peer network)等，包括網際網路。在至少一實施例中，軟體程式碼/指令和資料的不同部分可以在不同時間且在不同的通訊會話(communication session)中或在相同的通訊會話中獲得。

在至少一實施例中，可以在執行相應的軟體程式或應用程式之前完整地獲得軟體程式碼/指令。在至少一實施例中，軟體程式碼/指令和資料的部分可以在需要執行時例如及時地動態獲得。在至少一實施例中，例如對於不同的應用程式、元件、程式、目的、模組、例程或其他指令序列或指令序列的組織，可以出現獲得軟體程式碼/指令和資料的這些方式的一些組合。在至少一實施例中，可能不需要資料和指令在特定時間全部位於有形機器可讀媒體上。

在至少一實施例中，有形機器可讀儲存媒體1203包括但不限於可記錄和不可記錄類型媒體，例如揮發性和非揮發性記憶體裝置、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體裝置、軟盤和其他可移動碟、磁儲存媒體、光儲存媒體(例如，光碟唯讀記憶體(CD ROM，Compact Disk Read-Only Memory)、數位多功能碟(DVD，Digital Versatile Disk))等。在至少一實施例中，軟體程式碼/指令可以臨時儲存在數位有形通訊連結中，同時藉由這樣的有形的通訊連結來實施電、光、聲或其他形式的傳播訊號，例如載波、紅外訊號、數位訊號等。

範例1：一種產生電壓脈衝的方法，包括：在一時鐘循環的一第一持續時間產生一第一非正弦連續波電壓(NSCWV)訊號，該第一NSCWV訊號包括一第一基礎電壓和一第一頻率；執行一第一轉變，該第一轉變包括從該第一NSCWV訊號改變為一第二NSCWV訊號，該第二NSCWV訊號係在該時鐘循環的一第二持續時間產生，該第二NSCWV訊號包括一第二基礎電壓和一第二頻率。

範例2：範例1的方法更包括執行一第二轉變，該第二轉變包括從該第二NSCWV訊號改變回該第一NSCWV訊號。

範例3：範例2的方法更包括在該時鐘循環範圍內重複該第一轉變和該第二轉變。

範例4：範例1的方法，其中該第一基礎電壓的一幅度大於該第二基礎電壓的一幅度。

範例5：範例1的方法，其中該第一持續時間與該第二持續時間之和的倒數定義該電壓脈衝的一工作循環，其中該第一NSCWV訊號的該工作循環在50~75％之間。

範例6：範例1的方法，其中該第一持續時間和該第二持續時間之和定義該電壓脈衝的一脈衝頻率，其中該脈衝頻率在1Hz與100kHz之間。

範例7：範例1的方法，其中產生該第一NSCWV訊號更包括：執行一第一操作，包括在一第一時間間隔內將電壓位準的一第一幅度從一參考電壓增加到該第一基礎電壓；執行一第二操作，包括在一第二時間間隔內將該電壓位準從該第一基礎電壓勻變到一第一峰值電壓；執行一第三操作，包括在一第三時間間隔內將該電壓位準從該第一峰值電壓降低至該參考電壓；執行一第四操作，包括在一第四時間間隔內將該電壓位準維持在該參考電壓；以及在該第一持續時間內重複該第一操作、該第二操作、該第三操作和該第四操作。

範例8：範例7的方法，其中該第一頻率等於1除以該第一時間間隔、該第二時間間隔、該第三時間間隔和該第四時間間隔的和。

範例9：範例8的方法，其中該第一頻率在2Hz與400kHz之間。

範例10：範例7的方法，其中該第二時間間隔比該第一時間間隔或該第三時間間隔大至少100倍，且其中該第四時間間隔比該第一時間間隔或該第三時間間隔大至少 100 倍。

範例11：範例10的方法，其中該第二時間間隔對該第四時間間隔之間的比率大於或等於2:1。

範例12：範例10的方法，其中該第二時間間隔對該第四時間間隔之間的比率是3:1。

範例13：其中該參考電壓是一第一參考電壓，該電壓位準是一第一電壓位準，且其中產生該第二NSCWV訊號更包括：執行一第五操作，包括在一第五時間間隔內將一第二電壓位準從一第二參考電壓增加到該第二基礎電壓；執行一第六操作，包括在一第六時間間隔內將該第二電壓位準從該第二基礎電壓勻變至一第二峰值電壓；執行一第七操作，包括在一第七時間間隔內將該第二電壓位準從該第二峰值電壓降低至該第二參考電壓；執行一第八操作，包括在一第八時間間隔內將該第二電壓位準維持在該第二參考電壓；以及在該第二持續時間內重複該第五操作、該第六操作、該第七操作和該第八操作。

範例14：範例13的方法，其中該第二頻率等於1除以該第五時間間隔、該第六時間間隔、該第七時間間隔和該第八時間間隔的和。

範例15：範例14的方法，其中該第二頻率在2Hz與400kHz之間。

範例16：範例13的方法，其中該第六時間間隔比該第五時間間隔或該第七時間間隔大至少100倍，且其中該第八時間間隔比該第五時間間隔或該第七時間間隔大至少100倍。

範例17：範例16的方法，其中該第六時間間隔對該第八時間間隔之間的比率大於或等於2:1。

範例18：範例16的方法，其中該第六時間間隔對該第八時間間隔之間的比率是3:1。

範例19：範例13的方法，其中該第一基礎電壓和該第一參考電壓之間的一第一差異的一第一幅度大於該第二基礎電壓和該第二參考電壓之間的一第二差異的一第二幅度。

範例20：範例13的方法，其中該第一峰值電壓的一第三幅度大於或小於該第二峰值電壓的一第四幅度。

範例21：一種操作電漿腔室的方法，用於在一蝕刻操作期間增加離子能量及減少一基板的一表面處的離子角度擴展，該方法包括：將該基板置於該電漿腔室內的一靜電卡盤上，其中該靜電卡盤電性耦合至一NSCWV產生器；在該電漿腔室中形成電漿，其中該電漿產生包括一鞘電壓的一鞘；以及藉由使用一連續波電壓源在該靜電卡盤處施加一電壓脈衝來改變該鞘電壓，其中施加該電壓脈衝包括：在一時鐘循環的一第一持續時間產生一第一NSCWV訊號，該第一NSCWV訊號包括一第一基礎電壓和一第一頻率；以及執行一第一轉變，該第一轉變包括從該第一NSCWV訊號改變為一第二NSCWV訊號，該第二NSCWV訊號係在該時鐘循環的一第二持續時間產生，該第二NSCWV訊號包括一第二基礎電壓和一第二頻率。

範例22：範例21的方法，更包括執行一第二轉變，該第二轉變包括將該第二NSCWV訊號改變回該第一NSCWV訊號。

範例23：範例22的方法，更包括在該時鐘循環內重複該第一轉變和該第二轉變，其中施加該電壓脈衝實現該基板的該表面上的離子能量的擴展的變化。

範例24：範例21的方法，其中該第一NSCWV訊號包括第一複數諧波，且其中施加該第二NSCWV訊號包括第二複數諧波。

範例25：範例24的方法，其中該第一複數諧波和該第二複數諧波包括400kHz的基頻諧波，以及高達且包括10次諧波。

範例26：範例21的方法，其中該電壓脈衝更包括：一正週期（positive period）、一負週期（negative period）、以及0~100之間的一工作循環。

範例27：範例21的方法，其中施加該第一NSCWV訊號更包括：一第一負電壓以及往一第二負電壓的一勻變，且其中該第二負電壓比該第一負電壓高25%~50%之間。

範例28：一種操作電漿腔室的方法，用於在蝕刻操作期間改變基板之表面處的離子能量和離子角度擴展，該操作電漿腔室的方法包括：將該基板置於該電漿腔室內的一靜電卡盤上，其中該靜電卡盤電性耦合至一非正弦電壓波形產生器；在該電漿腔室中形成電漿，其中該電漿產生具有一第一鞘電壓的一鞘；藉由在該靜電卡盤處施加包括一第一週期性函數的一第一非正弦電壓波形來將該第一鞘電壓改變為一第二鞘電壓，以在該靜電卡盤上產生一第一電壓響應，該第一電壓響應達成該基板處之離子能量的擴展的第一改變；以及由在該靜電卡盤處施加包括一第二週期性函數的一第二非正弦電壓波形來將該第二鞘電壓改變為一第三鞘電壓，以在該靜電卡盤上產生一第二電壓響應，該第二電壓響應達成該基板處之離子能量的擴展的第二改變。

範例29：範例28的方法，其中該第一非正弦電壓波形包括一第一基礎電壓值，且其中該第一非正弦電壓波形在該基板處產生一第一離子角度擴展。

範例30：範例29的方法，其中該第二非正弦電壓波形包括一第二基礎電壓值，且其中該第二非正弦電壓波形在該基板處產生一第二離子角度擴展。

範例31：範例30的方法，其中該第一離子角度擴展小於該第二離子角度擴展的70%。

範例32：範例28的方法，其中該第一離子角度擴展產生的一蝕刻速率是由該第二非正弦電壓波形產生的一蝕刻速率的2倍。

範例33：一種機器可讀儲存媒體，具有機器可執行指令，當該機器可執行指令被執行時，使得一或更多機器執行一種方法，該方法包括：控制一脈衝電壓波形；控制一週期性電壓；以及控制電漿的一鞘區域中的離子能量的擴展，其係藉由控制該脈衝電壓波形來產生具有一預定工作循環的低電壓脈衝和高電壓脈衝。

範例34：範例33的機器可讀儲存媒體，其中該脈衝電壓波形具有該高電壓脈衝至少50％的一工作循環。

除了本文所描述的之外，可以對其至少一實施例進行諸多修改而不脫離其範圍。因此，在本文中至少一實施例的說明應被解釋為示例，而不是限制至少一實施例的範圍。

100:電漿處理工具 102:靜電卡盤 102A:電極板 102B:絕緣體 104:處理腔室 106:RF產生器 108:NSCWV產生器 110:脈衝電壓波形 112:電漿 114:基板 200:圖 202:電漿 202A:鞘 202B:預鞘 203:邊界 300:脈衝電壓波形 302:訊號 304:訊號 400~600:圖 700:方法 710~740:操作 800:晶圓 802:基板 802A:側壁 804:遮罩 805:邊緣 806:凹槽 900~930:圖 1000~1030:剖面圖 1002:凹槽 1004:凹槽 1012~1032:凹槽 1100~1130:剖面圖 1201:記憶體 1202:處理器 1203:機器可讀儲存媒體 1204:通訊界面 E _A1~E _A4:離子角度擴展 T ₁~T ₁₀:時間 T _M1~T _M2:厚度 V ₁~V ₄:電壓 V _R1~V _R2:參考電壓 W _T:寬度

本文中描述的材料是藉由範例的方式而非藉由限制的方式在附圖中顯示。為了說明的簡單和清楚，圖中顯示的元件未必按比例繪製。例如，為了清楚起見，一些元件的尺寸可相對於其他元件被放大。此外，為了討論的清楚起見，諸多實體特徵部可以其簡化的「理想」形式和幾何形狀表示，但仍應理解，實際實施例可能僅接近所示的理想型。例如，可繪製光滑表面和方形交叉部而忽略由奈米製造技術形成的結構的有限的粗糙度、圓角、和不完美角度交叉特徵部。此外，在認為適當的情況下，在圖式中重複參考標示以指示對應或類似的元件。

圖1顯示根據本揭露內容至少一實施例的設備的示意圖，其包括與非正弦連續波電壓源耦合的靜電卡盤。

圖2顯示根據本揭露內容至少一實施例的電漿的鞘區域(sheath region)中的離子溫度、電場和角展度之間的關係。

圖3顯示根據本揭露內容至少一實施例的由非正弦連續波電壓(NSCWV)源產生的電壓的線圖，其中電壓位準在第一位準和第二位準之間變化。

圖4顯示根據本揭露內容至少一實施例的由圖3中的非正弦連續波電壓源產生的電壓的第一部分的線圖。

圖5顯示根據本揭露內容至少一實施例的由圖3中的非正弦連續波電壓源產生的電壓的第二部分的線圖。

圖6顯示根據本揭露內容至少一實施例的由圖3中的非正弦連續波電壓源產生的施加電壓的一部分的線圖，其與基板表面上的結果感應電壓的線圖重疊。

圖7顯示根據本揭露內容至少一實施例的方法的流程圖，該方法用以增加離子能量，以及減少置於感應耦合電漿處理工具中的圖案化基板中的遮罩腐蝕。

圖8A顯示根據本揭露內容至少一實施例的形成在基板上方的遮罩的剖面圖。

圖8B顯示根據本揭露內容至少一實施例的形成在基板中的高深寬比凹槽的凹槽輪廓的剖面圖。

圖9A~D顯示根據本揭露內容至少一實施例的電漿鞘中的離子能量分佈函數的線圖，該電漿鞘係由非正弦連續波電壓源產生的單電壓位準和雙電壓位準放電導致。

圖10A~D是根據本揭露內容至少一實施例的在矽基板中形成的凹槽的模擬的剖面圖，其對應於靜電卡盤上的不同電壓偏置條件。

圖11A~D是根據本揭露內容至少一實施例的模擬遮罩輪廓的剖面圖，其對應於在蝕刻凹槽的製程之後的靜電卡盤上的不同電壓偏置條件。

圖12顯示根據本揭露內容至少一實施例的具有機器可讀儲存媒體的處理器系統，該機器可讀儲存媒體具有在被執行時使得處理器控制離子能量之擴展的指令。

100:電漿處理工具

102:靜電卡盤

102A:電極板

102B:絕緣體

104:處理腔室

106:RF產生器

108:NSCWV產生器

110:脈衝電壓波形

112:電漿

114:基板

Claims

一種產生電壓脈衝的方法，包括：在一時鐘循環的一第一持續時間產生一第一非正弦連續波電壓（NSCWV）訊號，該第一非正弦連續波電壓訊號包括一第一基礎電壓和一第一頻率；以及執行一第一轉變，該第一轉變包括從該第一非正弦連續波電壓訊號改變為一第二非正弦連續波電壓訊號，該第二非正弦連續波電壓訊號係在該時鐘循環的一第二持續時間產生，該第二非正弦連續波電壓訊號包括一第二基礎電壓和一第二頻率。
如請求項1的產生電壓脈衝的方法，更包括執行一第二轉變，該第二轉變包括從該第二非正弦連續波電壓訊號改變回該第一非正弦連續波電壓訊號。
如請求項2的產生電壓脈衝的方法，更包括在該時鐘循環範圍內重複該第一轉變和該第二轉變。
如請求項1的產生電壓脈衝的方法，其中該第一基礎電壓的一幅度大於該第二基礎電壓的一幅度。
如請求項1的產生電壓脈衝的方法，其中該第一持續時間與該第二持續時間之和的倒數定義該電壓脈衝的一工作循環，其中該第一非正弦連續波電壓訊號的該工作循環在50~75％之間。
如請求項1的產生電壓脈衝的方法，其中該第一持續時間和該第二持續時間之和定義該電壓脈衝的一脈衝頻率，其中該脈衝頻率在1Hz與100kHz之間。
如請求項1的產生電壓脈衝的方法，其中產生該第一非正弦連續波電壓訊號的步驟更包括：執行一第一操作，包括在一第一時間間隔內增加電壓位準的一第一幅度從一參考電壓到該第一基礎電壓；執行一第二操作，包括在一第二時間間隔內將該電壓位準從該第一基礎電壓勻變到一第一峰值電壓；執行一第三操作，包括在一第三時間間隔內將該電壓位準從該第一峰值電壓降低至該參考電壓；執行一第四操作，包括在一第四時間間隔內將該電壓位準維持在該參考電壓；以及在該第一持續時間內重複該第一操作、該第二操作、該第三操作和該第四操作。
如請求項7的產生電壓脈衝的方法，其中該第一頻率等於1除以該第一時間間隔、該第二時間間隔、該第三時間間隔和該第四時間間隔的和。
如請求項8的產生電壓脈衝的方法，其中該第一頻率在2Hz與400kHz之間。
如請求項7的產生電壓脈衝的方法，其中該第二時間間隔比該第一時間間隔或該第三時間間隔大至少100倍，且其中該第四時間間隔比該第一時間間隔或該第三時間間隔大至少 100 倍。
如請求項10的產生電壓脈衝的方法，其中該第二時間間隔對該第四時間間隔之間的比率大於或等於2:1。
如請求項10的產生電壓脈衝的方法，其中該第二時間間隔對該第四時間間隔之間的比率是3:1。
如請求項7的產生電壓脈衝的方法，其中該參考電壓是一第一參考電壓，該電壓位準是一第一電壓位準，且其中產生該第二非正弦連續波電壓訊號更包括：執行一第五操作，包括在一第五時間間隔內將一第二電壓位準從一第二參考電壓增加到該第二基礎電壓；執行一第六操作，包括在一第六時間間隔內將該第二電壓位準從該第二基礎電壓勻變至一第二峰值電壓；執行一第七操作，包括在一第七時間間隔內將該第二電壓位準從該第二峰值電壓降低至該第二參考電壓；執行一第八操作，包括在一第八時間間隔內將該第二電壓位準維持在該第二參考電壓；以及在該第二持續時間內重複該第五操作、該第六操作、該第七操作和該第八操作。
如請求項13的產生電壓脈衝的方法，其中該第二頻率等於1除以該第五時間間隔、該第六時間間隔、該第七時間間隔和該第八時間間隔的和。
如請求項14的產生電壓脈衝的方法，其中該第二頻率在2Hz與400kHz之間。
如請求項13的產生電壓脈衝的方法，其中該第六時間間隔比該第五時間間隔或該第七時間間隔大至少100倍，且其中該第八時間間隔比該第五時間間隔或該第七時間間隔大至少100倍。
如請求項16的產生電壓脈衝的方法，其中該第六時間間隔對該第八時間間隔之間的比率大於或等於2:1。
如請求項16的產生電壓脈衝的方法，其中該第六時間間隔對該第八時間間隔之間的比率是3:1。
如請求項13的產生電壓脈衝的方法，其中該第一基礎電壓和該第一參考電壓之間的一第一差異的該第一幅度大於該第二基礎電壓與該第二參考電壓之間的一第二差異的一第二幅度。
如請求項13的產生電壓脈衝的方法，其中該第一峰值電壓的一第三幅度大於或小於該第二峰值電壓的一第四幅度。
一種操作電漿腔室的方法，用於在一蝕刻操作期間增加離子能量及減少一基板的一表面處的離子角度擴展，該操作電漿腔室的方法包括：將該基板置於該電漿腔室內的一靜電卡盤上，其中該靜電卡盤電性耦合至一非正弦連續波電壓（NSCWV）產生器；在該電漿腔室中形成電漿，其中該電漿產生包括一鞘電壓的一鞘；以及藉由使用一連續波電壓源在該靜電卡盤處施加一電壓脈衝來改變該鞘電壓，其中施加該電壓脈衝的步驟包括：在一時鐘循環的一第一持續時間產生一第一非正弦連續波電壓訊號，該第一非正弦連續波電壓訊號包括一第一基礎電壓和一第一頻率；以及執行一第一轉變，該第一轉變包括從該第一非正弦連續波電壓訊號改變為一第二非正弦連續波電壓訊號，該第二非正弦連續波電壓訊號係在該時鐘循環的一第二持續時間產生，該第二非正弦連續波電壓訊號包括一第二基礎電壓和一第二頻率。
如請求項21的操作電漿腔室的方法，更包括執行一第二轉變，該第二轉變包括將該第二非正弦連續波電壓訊號改變回該第一非正弦連續波電壓訊號。
如請求項22的操作電漿腔室的方法，更包括在該時鐘循環內重複該第一轉變和該第二轉變，其中施加該電壓脈衝實現該基板的該表面上的離子能量的擴展的變化。
如請求項21的操作電漿腔室的方法，其中該第一非正弦連續波電壓訊號包括第一複數諧波，且其中施加該第二非正弦連續波電壓訊號包括第二複數諧波。
如請求項24的操作電漿腔室的方法，其中該第一複數諧波和該第二複數諧波包括400kHz的基頻諧波，以及高達且包括10次諧波。
如請求項21的操作電漿腔室的方法，其中該電壓脈衝更包括：一正週期、一負週期、以及0~100之間的一工作循環。
如請求項21的操作電漿腔室的方法，其中施加該第一非正弦連續波電壓訊號更包括：一第一負電壓以及往一第二負電壓的一勻變，且其中該第二負電壓比該第一負電壓高25%~50%之間。
一種操作電漿腔室的方法，用於在蝕刻操作期間改變基板之表面處的離子能量和離子角度擴展，該操作電漿腔室的方法包括：將該基板置於該電漿腔室內的一靜電卡盤上，其中該靜電卡盤電性耦合至一非正弦電壓波形產生器；在該電漿腔室中形成電漿，其中該電漿產生具有一第一鞘電壓的一鞘；藉由在該靜電卡盤處施加包括一第一週期性函數的一第一非正弦電壓波形來將該第一鞘電壓改變為一第二鞘電壓，以在該靜電卡盤上產生一第一電壓響應，該第一電壓響應達成該基板處之離子能量的擴展的第一改變；以及藉由在該靜電卡盤處施加包括一第二週期性函數的一第二非正弦電壓波形來將該第二鞘電壓改變為一第三鞘電壓，以在該靜電卡盤上產生一第二電壓響應，該第二電壓響應達成該基板處之離子能量的擴展的第二改變。
如請求項28的操作電漿腔室的方法，其中該第一非正弦電壓波形包括一第一基礎電壓值，且其中該第一非正弦電壓波形在該基板處產生一第一離子角度擴展。
如請求項29的操作電漿腔室的方法，其中該第二非正弦電壓波形包括一第二基礎電壓值，且其中該第二非正弦電壓波形在該基板處產生一第二離子角度擴展。
如請求項30的操作電漿腔室的方法，其中該第一離子角度擴展小於該第二離子角度擴展的70%。
如請求項29的操作電漿腔室的方法，其中該第一離子角度擴展產生的一蝕刻速率，其是由該第二非正弦電壓波形產生的一蝕刻速率的2倍。
一種機器可讀儲存媒體，具有機器可執行指令，當該機器可執行指令被執行時，使得一或更多機器執行一種方法，該方法包括：控制一脈衝電壓波形；控制一週期性電壓；以及控制電漿的一鞘區域中的離子能量的擴展，其係藉由控制該脈衝電壓波形來產生具有一預定工作循環的低電壓脈衝和高電壓脈衝。
如請求項33的機器可讀儲存媒體，其中該脈衝電壓波形具有該高電壓脈衝至少50％的一工作循環。