[發明專利]一種用于提供在等離子體處理室中的原子層蝕刻層的方法

在審

• 申請號: 201710864044.2
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN107706077A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 克倫·雅克布卡納里克;喬迪普·古哈;李源哲;付奎因;亞倫·斯科特·埃普勒
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H05H1/46
• 代理公司: 上海勝康律師事務所31263
• 代理人: 李獻忠,張華

本申請是申請號為201280056187.6、申請日為2012年11月12日、發明名稱為“混合型脈沖等離子體處理系統”的申請的分案申請。

優先權聲明

本申請根據35USC.119(e)要求名稱為“混合型脈沖等離子體處理系統”、美國申請號為61/560,001，由Keren Jacobs Kanarik于2011年11月15日遞交的共同擁有的臨時專利申請的優先權，該專利申請的全文通過參考并入此處。

技術領域

本發明涉及一種用于提供在等離子體處理系統的等離子體處理室中的原子層蝕刻層的方法。

背景技術

等離子體處理系統長期以來一直被用于處理襯底(例如：晶片或平板顯示器或LCD顯示器)以形成集成電路或其它電子產品。通用的等離子體處理系統可以包括電容耦合等離子體處理系統(CCP)或者電感耦合等離子體處理系統(ICP)等。

一般而言，等離子體襯底處理涉及離子和自由基(也被稱為中性粒子)的平衡。例如：用自由基多于離子的等離子體蝕刻往往有更強的化學性和各向同性。用離子多于自由基的等離子體蝕刻往往有更強的物理性并且往往遇到選擇性的問題。在傳統的等離子體室，離子和自由基往往緊密耦合。相應地，處理窗(相對于處理參數)往往是相當狹窄的，原因在于有有限控制的旋鈕來獨立地實現離子主導的等離子體或者自由基主導的等離子體這一事實。

隨著電子設備變得更小和/或更復雜，諸如選擇性、均勻性、高深寬比、深寬依賴蝕刻(aspect dependent etching)等蝕刻要求都提高了。雖然已經可以通過改變諸如壓力、RF偏置和功率等一些參數對當前一代產品進行蝕刻，但下一代更小和/或更復雜的產品需要不同的蝕刻能力。離子和自由基不能更有效地去耦并且不能更獨立地受控的事實使在某些等離子體處理系統中執行某些蝕刻處理以制造這些更小和/或更復雜的電子設備受到限制并且在某些情況下使其變得不能實行。

在現有技術中，為了獲得使得離子量有時可以較低以調節在蝕刻過程中不同時間的離子-自由基比率的等離子體條件，已經作了嘗試。在常規的方案中，RF信號源可以是脈沖的(例如：導通和截止)，以便在脈沖周期的一個相(例如脈沖的導通相)期間獲得具有正常離子通量的等離子體并且在該脈沖周期的另一個相期間(例如在脈沖的截止相期間)獲得具有較低離子通量的等離子體。眾所周知，源RF信號可以與偏置RF信號同步脈沖。

然而，已注意到，盡管現有技術中的脈沖在一定程度上導致了在不同時間點正常離子通量等離子體和較低離子通量等離子體的交替相并且為一些處理開辟了工作窗，但更大的工作窗仍然是需要的。

發明內容

具體而言，本發明的一些方面可以闡述如下：

1.一種用于提供在等離子體處理系統的等離子體處理室中的原子層蝕刻層的方法，所述等離子體處理室具有至少一個等離子體發生源和用于提供處理氣體進入所述等離子體處理室內部區域的至少氣體源，該方法包括：

使用具有RF頻率的RF信號激勵所述等離子體發生源；

使用至少第一源脈沖頻率向所述RF信號施加脈沖，使得所述RF信號的幅值、相位和頻率中的至少一種在與所述第一源脈沖頻率相關的RF脈沖周期的第一部分期間具有第一值并且在與所述第一源脈沖頻率相關的所述RF脈沖周期的第二部分期間具有第二值；

使用氣體脈沖頻率向所述氣體源施加脈沖，使得所述處理氣體在與所述氣體脈沖頻率相關的氣體脈沖周期的第一部分期間以第一速率流入所述等離子體處理室并且所述處理氣體在與所述氣體脈沖頻率相關的所述氣體脈沖周期的第二部分期間以第二速率流入所述等離子體處理室；

在所述向所述RF信號施加脈沖和在所述向所述氣體源施加脈沖期間，向RF偏置施加脈沖，

其中，在所述氣體脈沖周期的所述第二部分期間，流入所述等離子體處理室的所述處理氣體減少，以除去所述處理氣體中的至少一些并用惰性氣體代替所述處理氣體，以維持所述等離子體處理室的壓力，同時在所述氣體脈沖周期的所述第二部分期間降低所述等離子體處理室內的離子通量。

2.根據條款1所述的方法，其中所述等離子體處理室代表電感耦合等離子體處理室并且所述至少一個等離子體發生源代表至少一個電感天線。

3.根據條款1所述的方法，其中所述第一源脈沖頻率高于所述氣體脈沖頻率。

4.根據條款1所述的方法，其中所述RF信號也被用不同于所述第一源脈沖頻率的第二源脈沖頻率施加了脈沖。

5.根據條款1所述的方法，其中所述向所述氣體源施加脈沖采用恒定的占空比。