等离子体处理系统中的惰性主导脉冲的制作方法
【专利说明】等离子体处理系统中的惰性主导脉冲
本申请是申请日为2012年11月12日、中国专利申请号为201280056139.7(对应国际申请号为PCT/IB2012/056348)、发明名称为“等离子体处理系统中的惰性主导脉冲”的发明专利申请的分案申请。
优先权要求
[0001 ]本申请根据美国专利法35条119 (e)要求如下共同拥有的临时专利申请的优先权:名称为“等离子体处理系统中的惰性主导脉冲”、美国申请号61/560005，由Keren JacobsKanarik于2011年11月15日提交，其全部内容并入本文作参考。
【背景技术】
[0002]等离子体处理系统早已被采用来处理衬底(例如晶片或者平板或者LCD面板)，以形成集成电路或者其他电子产品。流行的等离子体处理系统可能包含电容耦合的等离子体处理系统(CCP)或者电感耦合的等离子体处理系统(ICP)等等。
[0003]—般而言，等离子体衬底处理涉及离子和自由基(也被称为中性粒子)的平衡。例如，对于与离子相比具有较多自由基的等离子体，蚀刻趋向于更具化学性且各向同性。对于与自由基相比具有较多离子的等离子体，蚀刻趋向于更具物理性，且选择性问题往往出现。在传统等离子体腔室中，离子和自由基趋向于密切耦合。相应地，(相对于处理参数的)处理窗趋向于相当狭窄，因为存在有限的控制旋钮来独立实现离子主导的等离子体或者自由基主导的等离子体。
[0004]随着电子设备变得更小和/或更复杂，诸如选择性、均一性、高深宽比、深宽依赖蚀刻等的蚀刻要求都提高了。尽管已经可以通过改变诸如压力、射频偏置、功率等某些参数来对当前这一代的产品执行蚀刻，但下一代的更小和/或更复杂的产品要求不同的蚀刻能力。离子和自由基无法更有效地解耦以及无法更独立地受控的这一事实使在某些等离子体处理系统中执行某些蚀刻处理以制造这些更小和/或更复杂的电子设备受到限制并且在某些情况下使其变得不能实行。
[0005]在已有技术中，已做出获得等离子体条件的尝试，以在蚀刻期间在不同时间调制离子比自由基的比率。在常规方案中，源射频信号可能是脉冲的(例如导通和截止)，以获得在脉冲周期的一个相位(例如脉冲导通相)具有通常的离子与中性粒子通量比的等离子体、以及在脉冲周期的另一个相位(例如脉冲截止相)具有低的离子与中性粒子通量比的等离子体。已知源射频信号可以与偏置射频信号被同步施加脉冲。
[0006]然而，已观察到已有技术的脉冲在一定程度上导致了在时间中的不同点，通常的离子与中性粒子通量比的等离子体的交替相位，并已打开了用于一些处理的操作窗，但仍然期望更大的操作窗。
【附图说明】
[0007]在附图中，以示例的方式，而非以限制的方式示出本发明，且在附图中，同样的参考标记指代类似的元件，其中:
[0008]图1示出了依据本发明的一个或多个实施方式的、输入气体(诸如反应气体和/或惰性气体)和源射频信号两者都被施加脉冲(尽管以不同脉冲频率)的示例组合脉冲方案。
[0009]图2示出了依据本发明的一个或多个实施方式的另一个示例组合脉冲方案。
[0010]图3示出了依据本发明的一个或多个实施方式的又一个示例组合脉冲方案。
[0011]图4示出了依据本发明的一个或多个实施方式的用于组合脉冲方案的其他可能的组合。
[0012]图5示出了依据本发明的一个或多个实施方式的用于执行组合脉冲的步骤。
[0013]图6示出了依据本发明的一个或多个实施方式的用于执行气体脉冲的步骤。
[0014]图7A和图7B示出了依据本发明的实施方式的结合图6讨论的气体脉冲方案的不同的示例变化。
【具体实施方式】
[0015]现在参考如图所示的几个实施方式详细说明本发明。在下面的说明中，记载了大量具体细节，用来提供对本发明的彻底理解。然而，显而易见，本领域的技术人员可知，可以不用一些或者所有这些具体细节来实践本发明。在其他实例中，没有详细说明周知的处理步骤和/或构造，以防不必要地模糊本发明。
[0016]下文说明的各种实施方式包含方法和技术。应该记住的是，本发明可能还覆盖包含计算机可读介质的制造品，计算机可读介质存储有用于进行本发明创造性技术的实施方式的计算机可读指令。计算机可读介质例如可以包含半导体、磁、光磁、光学、或者其他形式的用于存储计算机可读代码的计算机可读介质。此外，本发明还可以覆盖用于实践本发明的实施方式的仪器。该仪器可以包含电路、专用和/或可编程电路，以进行关于本发明的实施方式的任务。该仪器的示例包含通用计算机和/或被适当编程的专用计算设备，可以包含适合用于与本发明的实施方式有关的各种任务的计算机/计算设备和专用/可编程电路的组合。
[0017]本发明的实施方式涉及如下组合脉冲方案:使用第一脉冲频率给输入气体(例如反应气体和/或惰性气体)施加脉冲，以不同的第二脉冲频率给源射频信号施加脉冲。尽管在本文的示例中讨论的是采用电感耦合的等离子体处理系统和电感射频电源，但应该理解的是本发明的实施方式同样适用于电容耦合的等离子体处理系统和电容射频电源。
[0018]在一个或多个实施方式中，在电感耦合的等离子体处理系统中，输入气体被以更慢的脉冲频率施加脉冲，电感源射频信号被以不同但更快的脉冲频率施加脉冲。例如，如果电感源射频信号是在13.56MHz，那么电感源射频信号可以例如被以10Hz施加脉冲，而气体被以不同脉冲频率、诸如IHz施加脉冲。
[0019]因此，在该示例中完整的气体脉冲周期是I秒。如果气体脉冲占空比是70%，那么气体可以在I秒气体脉冲周期的70%导通，并在I秒气体脉冲周期的30%截止。由于源射频脉冲率是100Hz，因此完整的射频信号脉冲周期是10ms。如果射频脉冲占空比是40%，那么射频导通相(当13.56MHz信号导通时)是1ms射频脉冲周期的40 %，射频截止相(当13.56MHz信号截止时)是1ms射频脉冲周期的60%。
[0020]在一个或多个实施方式中，电感源射频信号可以被以2个不同的频率施加脉冲，而气体被以其自身的气体脉冲频率施加脉冲。例如，上述的13.56MHz射频信号在频率Π的导通相期间不仅可以被以I OOHz的频率f I施加脉冲，而且可以被以不同的较高频率施加脉冲。例如，如果射频脉冲占空比是fl脉冲的40%，那么fl的导通相是1ms的40%或者4ms。然而，在该f I的4ms导通相期间，射频信号还可以被以不同的较高频率f2(诸如以400Hz)施加脉冲。
[0021]本发明的实施方式考虑到气体脉冲和射频脉冲可以同步(即具有脉冲信号的匹配的上升沿和/或下降沿)或者可以异步。占空比可以是恒定的，或者可以以独立于其他脉冲频率的方式、或者以依赖于其他脉冲频率的方式变化。
[0022]在一个或多个实施方式中，可以采用频率啁啾。例如，射频信号可以以周期性或者非周期性方式改变其基础的频率，使得在任何脉冲周期(例如任何射频信号或者气体脉冲周期)的相位或者一部分相位期间，可以采用不同频率(例如60MHz对13.56MHz)。同样，如果需要的话，气体脉冲频率可以以周期性或者非周期性方式随时间的推移而改变。
[0023]在一个或多个实施方式中，上述的气体和源射频脉冲可以与一个或多个脉冲另一个参数的变化(诸如偏置射频信号的脉冲、到电极的