[发明专利]独立控制自由基密度、离子密度和离子能量的方法和系统

摘要

本发明涉及独立控制自由基密度、离子密度和离子能量的方法和系统。在第一时间段,施加较高的射频功率以产生暴露于所述衬底的等离子体，同时在衬底层次施加低偏置电压。在第二时间段,施加较低的射频功率以产生等离子体，同时在衬底层次施加高偏置电压。以交替和连续的方式重复第一时间段和第二时间段持续在所述衬底上产生所期望的效果所必需的总的时间段。在一些实施方式中，第一时间段比第二时间段短，使得在时均基础上，所述等离子体具有比自由基密度大的离子密度。在一些实施方式中，第一时间段比第二时间段长，使得在时均基础上，所述等离子体具有比自由基密度小的离子密度。

主权项

1.一种用于在半导体制造工艺中控制等离子体的方法，该方法包括：(a)供给工艺气体组合物到衬底支架上的衬底上的等离子体产生区域；(b)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工艺气体组合物以产生暴露于所述衬底的等离子体，所述第一射频功率对应于高射频功率电平，并且在对应于低偏置电压电平的第一偏置电压设置下在所述衬底支架施加偏置电压，其中，对应于所述低偏置电压电平的所述第一偏置电压设置低于通过来自所述等离子体的离子与所述衬底上的材料的相互作用从所述衬底去除所述材料所需的阈值电压；(c)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工艺气体组合物以产生暴露于所述衬底的等离子体，其中施加所述第二射频功率而不是所述第一射频功率，所述第二射频功率对应于低射频功率电平，并且在对应于高偏置电压电平的第二偏置电压设置下在所述衬底支架施加偏置电压；以及(d)以交替和连续的方式重复操作(b)和(c)持续在所述衬底上产生所期望的效果所必需的总的时间段，其中，操作(b)的所述第一时间段的持续时间比操作(c)的所述第二时间段的持续时间短，使得所述等离子体内的时均离子密度比所述等离子体内的时均自由基密度大。