[發明專利]用雙峰工藝氣體組合物進行等離子體蝕刻的方法和系統

有效

• 申請號: 201610719175.7
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106653550B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 譚忠奎;傅乾;吳英;許晴;向華
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;張華

本發明涉及用雙峰工藝氣體組合物進行等離子體蝕刻的方法和系統。將襯底設置在處理模塊內的襯底支架上。所述襯底包括覆蓋靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一個部分通過所述掩模材料中的開口暴露。供給雙峰工藝氣體組合物到在所述襯底上的等離子體產生區域。在第一時間段,施加第一射頻功率到所述雙峰工藝氣體組合物以產生造成在所述襯底上的蝕刻為主的效果的等離子體。在所述第一時間段結束后的第二時間段,施加第二射頻功率到所述雙峰工藝氣體組合物以產生造成在所述襯底上的沉積為主的效果的等離子體。在用以去除暴露的所要求量的所述靶材料的總的時間段，以交替和連續的方式施加所述第一射頻功率和所述第二射頻功率。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造。

背景技術

許多現代的半導體芯片制造工藝包括產生等離子體，離子和/或自由基成分源于該等離子體，以用于直接或間接地影響暴露于等離子體的襯底的表面上的變化。例如，各種基于等離子體的工藝可用于從襯底表面蝕刻材料、沉積材料到襯底表面上、或修改已經存在于襯底表面上的材料。等離子體通常通過在受控環境中施加射頻(RF)功率至工藝氣體來產生，使得該工藝氣體被激勵并轉換成所需要的等離子體。等離子體的特性受許多工藝參數的影響，這些工藝參數包括但不限于，工藝氣體的材料組成、工藝氣體的流率、等離子體產生區域和周圍結構的幾何特征、工藝氣體和周圍材料的溫度、所施加的RF功率的頻率和幅值、和被施加以將等離子體的帶電成分朝向襯底吸引的偏置電壓等等。理解并控制可能影響所產生的等離子體如何與襯底相互作用的工藝參數中的一些，這是有意義的。就是這樣的背景下，產生本發明。

發明內容

在一示例性的實施方式中，公開了一種用于在半導體制造中對靶材料進行等離子體蝕刻的方法。該方法包括用于將襯底設置在處理模塊內的襯底支架上的操作(a)。所述襯底包括覆蓋靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一個部分通過所述掩模材料中的開口暴露。該方法還包括供給雙峰工藝氣體組合物(a bi-modal process gascomposition)到在所述襯底上的等離子體產生區域的操作(b)。該方法還包括操作(c)，其中，在第一時間段,施加第一射頻功率到所述等離子體產生區域內的所述雙峰工藝氣體組合物以產生暴露于所述襯底的等離子體。通過施加所述第一射頻功率產生的所述等離子體造成在所述襯底上的蝕刻為主的效果。該方法還包括操作(d)，其中，在所述第一時間段結束后的第二時間段,施加第二射頻功率到所述等離子體產生區域內的所述雙峰工藝氣體組合物以產生暴露于所述襯底的等離子體。施加所述第二射頻功率而不是所述第一射頻功率。通過施加所述第二射頻功率而產生的等離子體造成在所述襯底上的沉積為主的效果。該方法還包括用于以交替和連續的方式重復操作(c)和(d)持續去除暴露在所述襯底上的所要求量的所述靶材料所必需的總的時間段的操作(e)。

在一示例性的實施方式中，公開了一種用于在半導體制造中對靶材料進行等離子體蝕刻的方法。該方法包括用于將襯底設置在處理模塊內的襯底支架上的操作(a)。所述襯底包括覆蓋靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一個部分通過所述掩模材料中的開口暴露。該方法還包括供給雙峰工藝氣體組合物到在所述襯底上的等離子體產生區域的操作(b)。該方法還包括操作(c)，其中，在第一時間段,施加第一射頻功率到所述等離子體產生區域內的所述雙峰工藝氣體組合物以產生暴露于所述襯底的等離子體。通過施加所述第一射頻功率產生的所述等離子體造成在所述襯底上的蝕刻為主的效果。另外，在操作(c)期間，在對應于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設置下在所述襯底支架處施加偏置電壓。該方法還包括操作(d)，其中，在所述第一時間段結束后的第二時間段,施加第二射頻功率到所述等離子體產生區域內的所述雙峰工藝氣體組合物以產生暴露于所述襯底的等離子體。施加所述第二射頻功率而不是所述第一射頻功率。通過施加所述第二射頻功率而產生的等離子體造成在所述襯底上的沉積為主的效果。另外，在操作(d)期間，將在所述襯底支架處的所述偏置電壓降低到對應于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設置。該方法還包括用于以交替和連續的方式重復操作(c)和(d)持續去除暴露在所述襯底上的所要求量的所述靶材料所必需的總的時間段的操作(e)。