等离子体处理系统中的混合模式脉冲蚀刻技术方案

本发明专利技术提供了一种用于处理在室中衬底的方法，该室具有至少一个等离子体发生源、用于提供反应性气体进入该室的内部区域的反应性气体源和用于提供非反应性气体进入所述内部区域的非反应性气体源。该方法包括执行混合模式脉冲(MMP)准备阶段，包括使反应性气体流入所述内部区域以及形成第一等离子体以处理被放置在工件夹具上的衬底。该方法还包括执行MMP反应阶段，包括使至少非反应性气体流入所述内部区域以及形成第二等离子体以处理所述衬底，第二等离子体是由在所述MMP反应阶段期间的反应性气体流形成，在所述MMP反应阶段期间的反应性气体流少于在所述MMP准备阶段期间的反应性气体流。多次执行所述方法、步骤。

Mixed mode pulse etching in a plasma processing system

The present invention provides a method for processing a substrate in the chamber, the chamber having a non reactive gas source at least one plasma source, for reactive gas source within the region provide reactive gas into the chamber and for providing a non reactive gas into the interior region. The method includes performing a mixed mode pulse (MMP) preparation stage, including reacting the gas into the interior region and forming a first plasma to process a substrate disposed on the workpiece fixture. The method also includes the implementation of MMP reaction stage, including at least a non reactive gas flows into the inner region and the formation of second plasma to process the substrate second is formed by plasma reactive gases in the MMP reaction stage during the flow of reactive gas during the MMP reaction stage flow less than ready to respond gas phase during flow in the MMP. The method and step are executed repeatedly.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201280065464.X，申请日为2012年12月17日，申请人为朗姆研究公司，专利技术创造名称为“等离子体处理系统中的混合模式脉冲蚀刻”的专利技术专利申请的分案申请。优先权声明本申请根据35USC.119(e)要求名称为“等离子体处理系统中的混合模式脉冲蚀刻”、美国申请号为61/581,054，由KerenJacobsKanarik于2011年12月28日递交的共同拥有的临时专利申请的优先权，该专利申请的全文通过参考并入此处。
技术介绍
等离子体处理系统长期以来一直被用于处理衬底(例如：晶片或平板显示器或LCD显示器)以形成集成电路或其它电子产品。通用的等离子体处理系统可以包括电容耦合等离子体处理系统(CCP)或者电感耦合等离子体处理系统(ICP)等。一般而言，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。随着电子设备变得更小和/或更复杂，诸如选择性、均匀性、高深宽比、深宽依赖蚀刻(aspectdependentetching)等蚀刻要求都提高了。虽然已经可以通过改变诸如压力、RF偏置和功率等一些参数对当前一代产品进行蚀刻，但下一代更小和/或更复杂的产品需要不同的蚀刻能力。现有技术中离子和自由基不能更有效地去耦并且不能更独立地受控的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。在现有技术中，为了获得在蚀刻过程中的不同时间调节离子-自由基比率的等离子体条件，已经作了尝试。在常规的方案中，RF信号源可以是脉冲的(例如：导通和截止)，以便在脉冲周期的一个相(例如脉冲的导通相)期间获得具有正常离子与中性粒子通量的等离子体并且在该脉冲周期的另一个相期间(例如在脉冲的截止相期间)获得具有较低离子与中性粒子通量的等离子体。众所周知，源RF信号可以与偏置RF信号同步脉冲。然而，已注意到，尽管现有技术中的脉冲在一定程度上导致了在不同时间点正常离子与中性粒子通量比率的等离子体的交替相并且为一些处理开辟了工作窗，但更大的工作窗仍然是需要的。附图说明本专利技术通过附图图形以实施例的方式说明，而不是以限制的方式说明，并且附图中类似的附图标记指代类似的元件，并且其中：图1根据本专利技术的一个或者更多的实施方式，示出了输入气体(诸如反应性气体和/或惰性气体)和源RF信号都被施加脉冲(虽然在不同的脉冲频率)的组合脉冲方案的实施例。图2根据本专利技术的一个或者更多的实施方式示出了组合脉冲方案的另一种实施例。图3根据本专利技术的一个或者更多的实施方式示出了组合脉冲方案的又一种实施例。图4根据本专利技术的一个或者更多的实施方式示出了组合脉冲方案的其它可能的组合。图5根据本专利技术的一个或者更多的实施方式示出了用于执行组合脉冲的步骤。图6根据本专利技术的一个或者更多的实施方式示出了用于执行气体脉冲的步骤。图7A和图7B根据本专利技术的实施方式说明了结合图6所讨论的气体脉冲方案的变化的不同实施例。图8根据本专利技术的实施方式示出了用于硅蚀刻实施例的概念的MMP蚀刻周期，每个周期至少包括MMP准备阶段和MMP反应阶段。图9根据本专利技术的实施方式示出了MMP准备阶段中存在一些离子的其它的概念的MMP蚀刻周期。图10根据本专利技术的实施方式示出了用于在生产ICP室中进行MMP蚀刻的方法。具体实施方式现在将参照如附图中所示的本专利技术的一些实施方式对本专利技术进行详细说明。在下面的说明中，为了使本专利技术能被全面理解，阐述了若干具体的细节。然而，显而易见的是，本领域技术人员可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施本专利技术。在其他情况下，为了避免不必要地使本专利技术难以理解，未对公知的处理步骤和/或结构进行详细说明。下文中描述了各种实施方式，包括方法和技术。应当牢记的是，本专利技术还可能包括存储有用于执行本专利技术的技术的实施方式的计算机可读指令的计算机可读介质的制品。所述计算机可读介质可以包括，例如：用于存储计算机可读代码的半导体、磁、光磁、光学或其它形式的计算机可读介质。进一步地，本专利技术还包括用于执行本专利技术实施方式的装置。这种装置可以包括用来执行有关本专利技术的实施方式的任务的专用的和/或可编程的电路。这种的装置的实施例包括通用计算机和/或适当编程的专用的计算装置，并且可以包括计算机/计算装置与适用于有关本专利技术的实施方式的各种任务的专用的/可编程的电路。本专利技术的实施方式涉及使用第一脉冲频率向输入气体(例如：反应性气体和/或惰性气体)施加脉冲并使用不同的第二脉冲频率向该源RF信号施加脉冲的组合脉冲方案。尽管在本文的实施例中采用电感耦合等离子体处理系统和电感RF电源进行讨论，但应该理解的是，本专利技术的实施方式同样适用于电容耦合等离子体处理系统和电容RF电源。在一个或更多的实施方式中，在电感耦合等离子体处理系统中，以较慢的脉冲频率对输入气体施加脉冲，且以不同的、较快的脉冲频率对电感源RF信号施加脉冲。例如：若该电感源RF信号是在13.56MHz，则可以对该电感源RF信号以例如100Hz的脉冲频率施加脉冲，而对该气体以诸如1Hz的不同的脉冲频率施加脉冲。因此，在本实施例中完整的气体脉冲周期是1s。如果气体脉冲占空比是70％，则该气体可以在所述1s的气体脉冲周期中的70％是导通的，并在所述1s的气体脉冲周期的30％是截止的。由于所述源RF信号脉冲频率是100Hz，所以完整的RF信号脉冲周期是10ms。若RF脉冲占空比是40％，RF导通相(当所述13.56MHz信号导通时)是所述10msRF脉冲周期的40％并且RF截止相(当所述13.56MHz信号是截止的时)是所述10msRF脉冲周期的60％。在一个或更多的实施方式中，可以以两个不同频率对电感源RF信号施加脉冲而所述气体被以它自己的脉冲频率施加脉冲。例如：上述的13.56MHzRF信号不仅可以被以100Hz的频率f1施加脉冲，而且可在频率f1的导通相期间被以不同的、更高频率施加脉冲。例如：若该RF脉冲占空比是所述f1脉冲的40％，则所述f1脉冲的导通相是10ms的40％或4ms。然而，在f1的4ms导通相期间，该RF信号也可被以不同的、更高的频率f2(比如以400Hz)施加脉冲。本专利技术的实施方式预计气体脉冲和RF脉冲可以是同步的(即所述脉冲信号的上升沿和/或下降沿相匹配)或者可以是异步的。所述占空比可以是恒定的，或者可以以独立于其它脉冲频率的方式或者依赖于其它脉冲频率的方式变化。在一个或更多的实施方式中，可以采用频率啁啾。例如：RF信号可以以周期性或非周期性的方式改变它的基本频率，以便可以在任何所述脉冲周期(例如：任何RF信号脉冲周期或者气体脉冲周期)的相或者任何所述脉冲周期的相的部分采用不同的频率(例如：60MHz与13.56MHz)。同样地，若需要，该气体脉冲频率可以随时间推移以周期性或非周期性的方式改变。在一个或更多的实施方式中，上述的气体脉冲和源RF脉冲可以与一个或更多个脉冲或者另一参数的变量(诸如偏置RF信号的脉冲、DC偏置到电极的脉冲、多RF频率在不同脉冲频率下的脉冲、任何参数的相的改变，等等)组合。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种用于处理等离子体处理系统的等离子体处理室中的衬底的方法，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理等离子体处理系统的等离子体处理室中的衬底的方法，所述等离子体处理室具有至少一个等离子体发生源和用于提供至少第一反应性气体进入所述等离子体处理室的内部区域的至少反应性气体源以及用于提供至少第一非反应性气体进入所述等离子体处理室的所述内部区域的至少非反应性气体源，该方法包括：(a)执行混合模式脉冲准备阶段，其包括使所述第一反应性气体流入所述内部区域，以及至少由所述第一反应性气体形成第一等离子体以使用所述第一等离子体处理所述衬底；(b)执行混合模式脉冲反应阶段，其包括使至少所述第一非反应性气体流入所述内部区域，以及至少由所述第一非反应性气体形成第二等离子体以使用所述第二等离子体处理所述衬底，其中在所述混合模式脉冲反应阶段期间的第一反应性气体流少于在所述混合模式脉冲准备阶段期间的所述第一反应性气体流；以及(c)多次重复所述步骤(a)和所述步骤(b)。

【技术特征摘要】
2011.12.28 US 61/581,054;2012.07.16 US 13/550,5481.一种用于处理等离子体处理系统的等离子体处理室中的衬底的方法，所述等离子体处理室具有至少一个等离子体发生源和用于提供至少第一反应性气体进入所述等离子体处理室的内部区域的至少反应性气体源以及用于提供至少第一非反应性气体进入所述等离子体处理室的所述内部区域的至少非反应性气体源，该方法包括：(a)执行混合模式脉冲准备阶段，其包括使所述第一反应性气体流入所述内部区域，以及至少由所述第一反应性气体形成第一等离子体以使用所述第一等离子体处理所述衬底；(b)执行混合模式脉冲反应阶段，其包括使至少所述第一非反应性气体流入所述内部区域，以及至少由所述第一非反应性气体形成第二等离子体以使用所述第二等离子体处理所述衬底，其中在所述混合模式脉冲反应阶段期间的第一反应性气体流少于在所述混合模式脉冲准备阶段期间的所述第一反应性气体流；以及(c)多次重复所述步骤(a)和所述步骤(b)。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述混合模式脉冲反应阶段期间没有使第一反应性气体流入所述内部区域。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子体处理室代表电感耦合等离子体处理室。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子体处理室代表电容耦合等离子体处理室。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述非反应性气体源进一步提供第二非反应性气体，其中在所述混合模式脉冲准备阶段期间使所述第二非反应性气体流入所述内部区域。6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述混合模式脉冲准备阶段期间也使所述第一非反应性气体流...

【专利技术属性】
技术研发人员：克伦·雅克布卡纳里克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US