[發明專利]用于對蝕刻工藝進行先進的離子控制的方法和系統

有效

• 申請號: 201610726386.3
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106653532B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 譚忠奎;傅乾;吳英;許晴;約翰·德魯厄里
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20;H01L21/027;H01L21/3065;H01L21/67
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;張華

1.一種用于在半導體器件的制造中對靶材料進行等離子體蝕刻的方法，該方法包括：

(a)將襯底設置在處理模塊內的襯底支架上，其中，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；

(b)產生暴露于所述襯底的等離子體；

(c)在第一持續時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并且提供較低的初級線圈功率以產生暴露于所述襯底的所述等離子體；

(d)在所述第一持續時間結束后的第二持續時間在對應于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設置下在所述襯底支架處施加偏置電壓并且提供較高的初級線圈功率，以產生暴露于所述襯底的所述等離子體，其中所述第二偏置電壓設置大于0V，并且其中所述第二偏置電壓設置為足夠低，以避免離子誘導去除所述掩模材料；以及

(e)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，使得當所述偏置電壓從所述低偏置電壓電平轉變到所述高偏置電壓電平時，所述較高的初級線圈功率也轉變到所述較低的初級線圈功率。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述掩模材料對暴露于所述等離子體中的化學蝕刻是有抗性的，并且，其中對于暴露于所述等離子體中的所述掩模材料的離子誘導去除，需要閾值偏置電壓，使得當施加到所述襯底支架的偏置電壓在所述閾值偏置電壓以下時，所述掩模材料不會經受離子誘導的濺射，并且其中，在操作(d)中的所述第二偏置電壓設置是在所述閾值偏置電壓附近，以及

其中根據施加到所述襯底支架的偏置電壓，所述靶材料經受暴露于所述等離子體的化學蝕刻和離子輔助的蝕刻兩者。

3.根據權利要求2所述的方法，其中用于在操作(b)中產生所述等離子體的處理氣體混合物包含氧氣和鈍化氣體。

4.根據權利要求3所述的方法，其中所述掩模材料是SiO₂、SiN、SiON和Si-ARC中的一種或多種，并且

其中所述靶材料是光致抗蝕劑材料、碳材料、經碳摻雜的材料、硅材料和金屬中的一種或多種。

5.根據權利要求3所述的方法，其中所述掩模材料是SiO₂、SiN、SiON和Si-ARC中的一種或多種，并且其中所述靶材料是經摻雜的碳材料。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，對應于所述高偏置電壓電平的所述第一偏置電壓設置是在從400V延伸至3000V的范圍內，并且

其中，對應于所述低偏置電壓電平的所述第二偏置電壓設置是在從20V延伸至300V的范圍內。

7.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一持續時間為至少1秒，且其中所述第二持續時間為至少1秒。

8.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一持續時間小于100毫秒，并且其中所述第二持續時間小于100毫秒。

9.根據權利要求8所述的方法，其中所述第一持續時間和所述第二持續時間一起限定偏置電壓循環，其中所述偏置電壓的循環的頻率與被傳送到襯底支架以產生所述偏置電壓的射頻(RF)信號的頻率是在相同的數量級。

10.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一持續時間不同于所述第二持續時間。

11.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一持續時間等于所述第二持續時間。

12.根據權利要求1所述的方法，其中在操作(d)中在所述第二持續時間期間施加的所述第二偏置電壓通過連續波射頻(RF)信號產生，并且

其中，在操作(c)中在所述第一持續時間期間施加的所述第一偏置電壓是通過將RF信號添加到連續波RF信號而產生的。