高压电源驱动离子束刻蚀精度提升

离子束刻蚀对束流能量稳定性的要求已进入ppm级，任何电压微小波动都会直接映射为刻蚀侧壁角度偏差与深度不均。高压电源作为决定离子能量唯一变量的部件，其性能直接决定了亚5nm节点下硬掩模开口与鳍片高度的控制精度，近年来通过超稳纹波、纳秒响应、终端闭环、热-电解耦等技术组合实现了精度质的飞跃。

超稳纹波技术是精度提升的基石。传统离子源高压电源纹波多在50-200mV，足以使离子能量分布展宽0.5%-1%，导致刻蚀选择比下降。优化电源采用36相交错并联前端加有源滤波后端结构，前端相位精确10°交错将开关纹波衰减至微伏级，后端通过高速线性稳压进一步滤除残余噪声，最终在80kV输出端实现纹波低于8mVpp，离子能量分布半宽压缩到0.03%以内，侧壁角度控制精度从±0.8°提升到±0.12°。

纳秒级动态响应彻底消除了瞬态误差。离子束刻蚀常需在不同气体切换时快速调整加速电压，传统电源响应时间在微秒级，切换瞬间会出现数百伏过冲。优化电源通过全碳化硅功率级与光耦反馈，将闭环带宽扩展到800kHz，电压跃变前沿缩短至120ns，过冲控制在0.05%以内。这种纳秒级响应使Ar/O2/Cl2混合气体刻蚀时选择比提升35%，彻底解决了切换过渡区的斜坡缺陷。

终端电压闭环从物理上消除了传输损耗影响。离子源到靶室的电缆长达15-25米，电流变化会导致数百伏压降。优化电源在靶室端集成皮秒级电压探针，通过独立光纤将真实终端电压实时回传，形成主控端与终端的双闭环，使终端电压与设定值偏差恒定在±5V以内，彻底摆脱了电缆老化、接头温升带来的精度漂移。

热-电解耦技术解决了长时间刻蚀的稳定性难题。连续运行8小时后，传统电源器件温升会导致输出漂移0.3%-0.5%。优化方案采用浸没式相变冷却+热管均温板，使关键器件结温波动控制在±0.2℃，同时在控制算法中植入实时热模型，根据结温动态修正增益，年漂移量控制在50ppm以内，12英寸晶圆面内刻蚀深度均匀性从±4%提升到±0.8%。

多路同步精度直接决定角度离子束刻蚀（AIBE）能力。倾斜入射刻蚀需四路高压以皮秒级同步调整束流方向，传统方案通道间抖动达20ns。优化电源所有通道共享同一铷钟时基，结合光纤零延迟触发，实现四路波形亚皮秒同步，束流指向精度从0.3°提升到0.02°，为HAR通道刻蚀提供了可靠保障。

高压电源驱动的离子束刻蚀精度提升，已使关键尺寸控制进入埃级时代，为3nm及以下逻辑、DRAM工艺提供了最稳定的能量源。