[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

1.一种用于半导体制造的装置，包括：衬底支架，被配置为保持衬底暴露于等离子体产生区域；工艺气体输入，被配置为向所述等离子体产生区域供应工艺气体；射频电源，被配置为向所述等离子体产生区域提供射频功率；偏置电压源，被配置为向所述衬底支架提供偏置电压；和控制系统，被配置为通过所述工艺气体输入将所述工艺气体的供应引导到所述等离子体产生区域，所述控制系统被配置为在第一时间段内引导第一操作的执行，在第一时间段期间控制所述射频电源以将第一射频功率施加到所述等离子体产生区域内的工艺气体以产生等离子体，并且在该第一时间段期间控制所述偏置电压源以在对应于低偏置电压水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，该低偏置电压水平低于通过来自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移除材料所需的阈值电压，所述第一射频功率对应于高射频功率电平，所述控制系统被配置为在所述第一时间段完成之后再第二时间段内引导第二操作的执行，在该第二时间段期间，控制所述射频电源以将第二射频功率施加到等离子体产生区域内的工艺气体以产生等离子体，并且在该第二时间段期间控制所述偏置电压源以在对应于高偏置电压电平的第二偏置电压设置下在衬底支架处施加偏置电压，所述第二射频功率不同于所述第一射频功率，所述第二射频功率对应于低射频功率电平，所述控制系统被配置为在整个时间段内以交替和连续的方式引导所述第一操作和所述第二操作的重复执行。