[发明专利]用双峰工艺气体组合物进行等离子体蚀刻的方法和系统

说明书

本发明涉及用双峰工艺气体组合物进行等离子体蚀刻的方法和系统。将衬底设置在处理模块内的衬底支架上。所述衬底包括覆盖靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一个部分通过所述掩模材料中的开口暴露。供给双峰工艺气体组合物到在所述衬底上的等离子体产生区域。在第一时间段,施加第一射频功率到所述双峰工艺气体组合物以产生造成在所述衬底上的蚀刻为主的效果的等离子体。在所述第一时间段结束后的第二时间段,施加第二射频功率到所述双峰工艺气体组合物以产生造成在所述衬底上的沉积为主的效果的等离子体。在用以去除暴露的所要求量的所述靶材料的总的时间段，以交替和连续的方式施加所述第一射频功率和所述第二射频功率。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造。

背景技术

许多现代的半导体芯片制造工艺包括产生等离子体，离子和/或自由基成分源于该等离子体，以用于直接或间接地影响暴露于等离子体的衬底的表面上的变化。例如，各种基于等离子体的工艺可用于从衬底表面蚀刻材料、沉积材料到衬底表面上、或修改已经存在于衬底表面上的材料。等离子体通常通过在受控环境中施加射频(RF)功率至工艺气体来产生，使得该工艺气体被激励并转换成所需要的等离子体。等离子体的特性受许多工艺参数的影响，这些工艺参数包括但不限于，工艺气体的材料组成、工艺气体的流率、等离子体产生区域和周围结构的几何特征、工艺气体和周围材料的温度、所施加的RF功率的频率和幅值、和被施加以将等离子体的带电成分朝向衬底吸引的偏置电压等等。理解并控制可能影响所产生的等离子体如何与衬底相互作用的工艺参数中的一些，这是有意义的。就是这样的背景下，产生本发明。

发明内容

在一示例性的实施方式中，公开了一种用于在半导体制造中对靶材料进行等离子体蚀刻的方法。该方法包括用于将衬底设置在处理模块内的衬底支架上的操作(a)。所述衬底包括覆盖靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一个部分通过所述掩模材料中的开口暴露。该方法还包括供给双峰工艺气体组合物(a bi-modal process gascomposition)到在所述衬底上的等离子体产生区域的操作(b)。该方法还包括操作(c)，其中，在第一时间段,施加第一射频功率到所述等离子体产生区域内的所述双峰工艺气体组合物以产生暴露于所述衬底的等离子体。通过施加所述第一射频功率产生的所述等离子体造成在所述衬底上的蚀刻为主的效果。该方法还包括操作(d)，其中，在所述第一时间段结束后的第二时间段,施加第二射频功率到所述等离子体产生区域内的所述双峰工艺气体组合物以产生暴露于所述衬底的等离子体。施加所述第二射频功率而不是所述第一射频功率。通过施加所述第二射频功率而产生的等离子体造成在所述衬底上的沉积为主的效果。该方法还包括用于以交替和连续的方式重复操作(c)和(d)持续去除暴露在所述衬底上的所要求量的所述靶材料所必需的总的时间段的操作(e)。

在一示例性的实施方式中，公开了一种用于在半导体制造中对靶材料进行等离子体蚀刻的方法。该方法包括用于将衬底设置在处理模块内的衬底支架上的操作(a)。所述衬底包括覆盖靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一个部分通过所述掩模材料中的开口暴露。该方法还包括供给双峰工艺气体组合物到在所述衬底上的等离子体产生区域的操作(b)。该方法还包括操作(c)，其中，在第一时间段,施加第一射频功率到所述等离子体产生区域内的所述双峰工艺气体组合物以产生暴露于所述衬底的等离子体。通过施加所述第一射频功率产生的所述等离子体造成在所述衬底上的蚀刻为主的效果。另外，在操作(c)期间，在对应于高偏置电压电平的第一偏置电压设置下在所述衬底支架处施加偏置电压。该方法还包括操作(d)，其中，在所述第一时间段结束后的第二时间段,施加第二射频功率到所述等离子体产生区域内的所述双峰工艺气体组合物以产生暴露于所述衬底的等离子体。施加所述第二射频功率而不是所述第一射频功率。通过施加所述第二射频功率而产生的等离子体造成在所述衬底上的沉积为主的效果。另外，在操作(d)期间，将在所述衬底支架处的所述偏置电压降低到对应于低偏置电压电平的第二偏置电压设置。该方法还包括用于以交替和连续的方式重复操作(c)和(d)持续去除暴露在所述衬底上的所要求量的所述靶材料所必需的总的时间段的操作(e)。