用于控制离子能量分布的设备和方法与流程

背景技术：

0、背景

1、技术领域

2、本公开的实施例总体涉及用于基板的等离子体处理的设备和方法，并且更具体地涉及用于在等离子体处理期间控制离子能量分布的设备和方法。

3、背景技术

4、在基板的等离子体处理期间，离子在基板表面处理、蚀刻和沉积中起着关键作用。撞击基板表面的离子可具有由离子能量分布函数(iedf)描述的各种能量。对iedf的控制可能是各种基板处理方案的重要因素。然而，控制iedf仍然是一个挑战。例如，当周期性交流电压施加到腔室的（多个）电极时，等离子体壳层可在基板上方形成。流向基板的离子被等离子体壳层电压加速，所述等离子体壳层电压与施加到电极的电压相关。同时，离子电流可为基板充电并改变基板电势，这进而影响等离子体壳层电压，使得基板表面的iedf也受到影响，例如变宽。在这种情况下和其他情况下，控制iedf的现有方法是基于低效的迭代循环。

5、需要新的和改进的方法来控制iedf。

技术实现思路

1、本公开的实施例总体涉及用于基板的等离子体处理的设备和方法，并且具体地涉及用于在等离子体处理期间控制离子能量分布的设备和方法。

2、在一个实施例中，提供了一种控制离子能量分布函数(iedf)的方法。所述方法包括通过启动主脉冲产生器将电压引入处理腔室的电极，所述主脉冲产生器耦接至iedf宽度控制模块，并测量iedf宽度控制模块的电流和iedf宽度控制模块的电压或电压导数。所述方法进一步包括基于iedf宽度控制模块的电流和电压或电压导数来计算处理腔室的离子电流和处理腔室的电容。所述方法进一步包括确定主脉冲产生器的直流电压的设定点、iedf宽度控制模块的电压或电压导数的设定点、或上述两者，并将主脉冲产生器的直流电压、iedf宽度控制模块的电压或电压导数、或上述两者调整至确定的设定点，以控制iedf的宽度。

3、在另一个实施例中，提供了一种用于控制离子能量分布的设备。所述设备包括基板支撑件，所述基板支撑件具有主体，所述主体具有基板支撑部分，所述基板支撑部分具有嵌入其中的基板电极，以用于向基板施加基板电压。主体进一步包括邻近基板支撑部分设置的边缘环部分，所述边缘环部分具有嵌入其中的边缘环电极，以用于向边缘环施加边缘环电压。所述设备进一步包括耦接至基板电极的基板电压控制电路和耦接至边缘环电极的边缘环电压控制电路。基板电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达基板的离子的能量分布函数宽度，或者边缘环电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达边缘环的离子的能量分布函数宽度，或者上述各项的组合。基板电压控制电路、边缘环电压控制电路或上述两者包括耦接至电流返回路径的主脉冲产生器，电流返回路径耦接至功率模块和处理腔室，其中功率模块包括电压源、电流源或上述各项的组合。

4、在另一个实施例中，提供了一种用于控制离子能量分布的设备。所述设备包括基板支撑件，所述基板支撑件具有主体，所述主体具有基板支撑部分，所述基板支撑部分具有嵌入其中的基板电极，以用于向基板施加基板电压。主体进一步包括邻近基板支撑部分设置的边缘环部分，所述边缘环部分具有嵌入其中的边缘环电极，以用于向边缘环施加边缘环电压。所述设备进一步包括耦接至基板电极的基板电压控制电路和耦接至边缘环电极的边缘环电压控制电路。基板电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达基板的离子的能量分布函数宽度，或者边缘环电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达边缘环的离子的能量分布函数宽度，或者上述各项的组合。基板电压控制电路、边缘环电压控制电路或上述两者包括耦接至功率模块的主脉冲产生器，功率模块耦接至处理腔室，功率模块包括电压源、电流源或上述各项的组合。

5、在另一个实施例中，提供了一种用于控制离子能量分布的设备。所述设备包括基板支撑件，所述基板支撑件具有主体，所述主体具有基板支撑部分，所述基板支撑部分具有嵌入其中的基板电极，以用于向基板施加基板电压。主体进一步包括邻近基板支撑部分设置的边缘环部分，所述边缘环部分具有嵌入其中的边缘环电极，以用于向边缘环施加边缘环电压。所述设备进一步包括耦接至基板电极的基板电压控制电路和耦接至边缘环电极的边缘环电压控制电路。基板电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达基板的离子的能量分布函数宽度，或者边缘环电极耦接至功率模块，所述功率模块被配置为主动控制到达边缘环的离子的能量分布函数宽度，或者上述各项的组合。基板电压控制电路、边缘环电压控制电路或上述两者包括耦接至功率模块的主脉冲产生器，功率模块耦接至处理腔室，其中功率模块与基板卡紧和偏压补偿模块并联，并且其中功率模块包括电压源、电流源或上述各项的组合。

1.一种基板支撑件，包括：

2.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关、可选的二极管和成形直流脉冲电压源并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号。

3.如权利要求2所述的基板支撑件，其中所述成形直流脉冲电压源控制所述基板电压的电压波形的斜率。

4.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关和二极管并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号。

5.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与直流电压源并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号。

6.如权利要求5所述的基板支撑件，其中所述直流电压源串联耦接至电阻器。

7.如权利要求6所述的基板支撑件，其中串联耦接至所述电阻器的所述直流电压源控制所述基板电压的电压波形的斜率。

8.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关、二极管和直流电压源并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号。

9.一种基板支撑件，包括：

10.如权利要求9所述的基板支撑件，其中阻断电容耦接至所述主脉冲产生器和所述功率模块两者。

11.如权利要求9所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号，所述开关并联耦接至二极管和直流电压源，所述直流电压源串联耦接至电阻器。

12.如权利要求11所述的基板支撑件，其中串联耦接至所述电阻器的所述直流电压源控制所述基板电压的电压波形的斜率。

13.如权利要求9所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号，所述开关并联耦接至二极管和成形直流脉冲电压源。

14.如权利要求13所述的基板支撑件，其中所述成形直流脉冲电压源控制所述基板电压的电压波形的斜率。

15.一种基板支撑件，包括：

16.如权利要求15所述的基板支撑件，其中阻断电容耦接至所述主脉冲产生器和所述功率模块两者。

17.如权利要求15所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号，所述开关并联耦接至二极管和直流电压源，所述直流电压源串联耦接至电阻器。

18.如权利要求17所述的基板支撑件，其中串联耦接至所述电阻器的所述直流电压源控制所述基板电压的电压波形的斜率。

19.如权利要求15所述的基板支撑件，其中所述功率模块包括与开关并联耦接的晶体管-晶体管逻辑信号，所述开关并联耦接至二极管和成形直流脉冲电压源。

20.如权利要求19所述的基板支撑件，其中所述成形直流脉冲电压源控制所述基板电压的电压波形的斜率。