等離子體處理系統(tǒng)中的混合模式脈沖蝕刻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于處理在室中襯底的方法，該室具有至少一個等離子體發(fā)生源、用于提供反應性氣體進入該室的內(nèi)部區(qū)域的反應性氣體源和用于提供非反應性氣體進入所述內(nèi)部區(qū)域的非反應性氣體源。該方法包括執(zhí)行混合模式脈沖(MMP)準備階段，包括使反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域以及形成第一等離子體以處理被放置在工件夾具上的襯底。該方法還包括執(zhí)行MMP反應階段，包括使至少非反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域以及形成第二等離子體以處理所述襯底，第二等離子體是由在所述MMP反應階段期間的反應性氣體流形成，在所述MMP反應階段期間的反應性氣體流少于在所述MMP準備階段期間的反應性氣體流。多次執(zhí)行所述方法、步驟。
【專利說明】等離子體處理系統(tǒng)中的混合模式脈沖蝕刻
優(yōu)先權聲明
[0001]本申請根據(jù)35USC.119(e)要求名稱為“等離子體處理系統(tǒng)中的混合模式脈沖蝕刻”、美國申請?zhí)枮?1/581，054，由Keren Jacobs Kanarik于2011年12月28日遞交的共同擁有的臨時專利申請的優(yōu)先權，該專利申請的全文通過參考并入此處。
【背景技術】
[0002]等離子體處理系統(tǒng)長期以來一直被用于處理襯底(例如:晶片或平板顯示器或LCD顯示器)以形成集成電路或其它電子產(chǎn)品。通用的等離子體處理系統(tǒng)可以包括電容耦合等離子體處理系統(tǒng)(CCP)或者電感耦合等離子體處理系統(tǒng)(ICP)等。
[0003]一般而言，等離子體襯底處理涉及離子和自由基(也被稱為中性粒子)的平衡。隨著電子設備變得更小和/或更復雜，諸如選擇性、均勻性、高深寬比、深寬依賴蝕刻(aspectdependent etching)等蝕刻要求都提高了。雖然已經(jīng)可以通過改變諸如壓力、RF偏置和功率等一些參數(shù)對當前一代產(chǎn)品進行蝕刻，但下一代更小和/或更復雜的產(chǎn)品需要不同的蝕刻能力?，F(xiàn)有技術中離子和自由基不能更有效地去耦并且不能更獨立地受控的事實使在某些等離子體處理系統(tǒng)中執(zhí)行某些蝕刻處理以制造這些更小和/或更復雜的電子設備受到限制并且在某些情況下使 其變得不能實行。
[0004]在現(xiàn)有技術中，為了獲得在蝕刻過程中的不同時間調(diào)節(jié)離子-自由基比率的等離子體條件，已經(jīng)作了嘗試。在常規(guī)的方案中，RF信號源可以是脈沖的(例如:導通和截止)，以便在脈沖周期的一個相(例如脈沖的導通相)期間獲得具有正常離子與中性粒子通量的等離子體并且在該脈沖周期的另一個相期間(例如在脈沖的截止相期間)獲得具有較低離子與中性粒子通量的等離子體。眾所周知，源RF信號可以與偏置RF信號同步脈沖。
[0005]然而，已注意到，盡管現(xiàn)有技術中的脈沖在一定程度上導致了在不同時間點正常離子與中性粒子通量比率的等離子體的交替相并且為一些處理開辟了工作窗，但更大的工作窗仍然是需要的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]本發(fā)明通過附圖圖形以實施例的方式說明，而不是以限制的方式說明，并且附圖中類似的附圖標記指代類似的元件，并且其中:
[0007]圖1根據(jù)本發(fā)明的一個或者更多的實施方式，示出了輸入氣體(諸如反應性氣體和/或惰性氣體)和源RF信號都被施加脈沖(雖然在不同的脈沖頻率)的組合脈沖方案的實施例。
[0008]圖2根據(jù)本發(fā)明的一個或者更多的實施方式示出了組合脈沖方案的另一種實施例。
[0009]圖3根據(jù)本發(fā)明的一個或者更多的實施方式示出了組合脈沖方案的又一種實施例。
[0010]圖4根據(jù)本發(fā)明的一個或者更多的實施方式示出了組合脈沖方案的其它可能的組合。
[0011]圖5根據(jù)本發(fā)明的一個或者更多的實施方式示出了用于執(zhí)行組合脈沖的步驟。
[0012]圖6根據(jù)本發(fā)明的一個或者更多的實施方式示出了用于執(zhí)行氣體脈沖的步驟。
[0013]圖7A和圖7B根據(jù)本發(fā)明的實施方式說明了結合圖6所討論的氣體脈沖方案的變化的不同實施例。
[0014]圖8根據(jù)本發(fā)明的實施方式示出了用于硅蝕刻實施例的概念的MMP蝕刻周期，每個周期至少包括MMP準備階段和MMP反應階段。
[0015]圖9根據(jù)本發(fā)明的實施方式示出了 MMP準備階段中存在一些離子的其它的概念的MMP蝕刻周期。
[0016]圖10根據(jù)本發(fā)明 的實施方式示出了用于在生產(chǎn)ICP室中進行MMP蝕刻的方法?！揪唧w實施方式】
[0017]現(xiàn)在將參照如附圖中所示的本發(fā)明的一些實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。在下面的說明中，為了使本發(fā)明能被全面理解，闡述了若干具體的細節(jié)。然而，顯而易見的是，本領域技術人員可以在沒有這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下實施本發(fā)明。在其他情況下，為了避免不必要地使本發(fā)明難以理解，未對公知的處理步驟和/或結構進行詳細說明。
[0018]下文中描述了各種實施方式，包括方法和技術。應當牢記的是，本發(fā)明還可能包括存儲有用于執(zhí)行本發(fā)明的技術的實施方式的計算機可讀指令的計算機可讀介質(zhì)的制品。所述計算機可讀介質(zhì)可以包括，例如:用于存儲計算機可讀代碼的半導體、磁、光磁、光學或其它形式的計算機可讀介質(zhì)。進一步地，本發(fā)明還包括用于執(zhí)行本發(fā)明實施方式的裝置。這種裝置可以包括用來執(zhí)行有關本發(fā)明的實施方式的任務的專用的和/或可編程的電路。這種的裝置的實施例包括通用計算機和/或適當編程的專用的計算裝置，并且可以包括計算機/計算裝置與適用于有關本發(fā)明的實施方式的各種任務的專用的/可編程的電路。
[0019]本發(fā)明的實施方式涉及使用第一脈沖頻率向輸入氣體(例如:反應性氣體和/或惰性氣體)施加脈沖并使用不同的第二脈沖頻率向該源RF信號施加脈沖的組合脈沖方案。盡管在本文的實施例中采用電感耦合等離子體處理系統(tǒng)和電感RF電源進行討論，但應該理解的是，本發(fā)明的實施方式同樣適用于電容耦合等離子體處理系統(tǒng)和電容RF電源。
[0020]在一個或更多的實施方式中，在電感耦合等離子體處理系統(tǒng)中，以較慢的脈沖頻率對輸入氣體施加脈沖，且以不同的、較快的脈沖頻率對電感源RF信號施加脈沖。例如:若該電感源RF信號是在13.56MHz，則可以對該電感源RF信號以例如10Hz的脈沖頻率施加脈沖，而對該氣體以諸如IHz的不同的脈沖頻率施加脈沖。
[0021]因此，在本實施例中完整的氣體脈沖周期是Is。如果氣體脈沖占空比是70%，則該氣體可以在所述Is的氣體脈沖周期中的70%是導通的，并在所述Is的氣體脈沖周期的30%是截止的。由于所述源RF信號脈沖頻率是100Hz，所以完整的RF信號脈沖周期是1ms0若RF脈沖占空比是40%，RF導通相(當所述13.56MHz信號導通時)是所述1msRF脈沖周期的40%并且RF截止相(當所述13.56MHz信號是截止的時)是所述1ms RF脈沖周期的60%。
[0022]在一個或更多的實施方式中，可以以兩個不同頻率對電感源RF信號施加脈沖而所述氣體被以它自己的脈沖頻率施加脈沖。例如:上述的13.56MHz RF信號不僅可以被以10Hz的頻率f I施加脈沖，而且可在頻率f I的導通相期間被以不同的、更高頻率施加脈沖。例如:若該RF脈沖占空比是所述fl脈沖的40%，則所述fl脈沖的導通相是1ms的40%或4ms。然而，在fl的4ms導通相期間，該RF信號也可被以不同的、更高的頻率f2(比如以400Hz)施加脈沖。
[0023]本發(fā)明的實施方式預計氣體脈沖和RF脈沖可以是同步的(即所述脈沖信號的上升沿和/或下降沿相匹配)或者可以是異步的。所述占空比可以是恒定的，或者可以以獨立于其它脈沖頻率的方式或者依賴于其它脈沖頻率的方式變化。
[0024]在一個或更多的實施方式中，可以采用頻率啁啾。例如:RF信號可以以周期性或非周期性的方式改變它的基本頻率，以便可以在任何所述脈沖周期(例如:任何RF信號脈沖周期或者氣體脈沖周期)的相或者任何所述脈沖周期的相的部分采用不同的頻率(例如:60MHz與13.56MHz)。同樣地，若需要，該氣體脈沖頻率可以隨時間推移以周期性或非周期性的方式改變。
[0025]在一個或更多的實施方式中，上述的氣體脈沖和源RF脈沖可以與一個或更多個脈沖或者另一參數(shù)的變量(諸如偏置RF信號的脈沖、DC偏置到電極的脈沖、多RF頻率在不同脈沖頻率下的脈沖、任何參數(shù)的相的改變，等等)組合。
[0026]參考下面的圖形和討論能夠更好地理解本發(fā)明的實施方式的特征和優(yōu)點。
[0027]圖1根據(jù)本發(fā)明的實施方式示出了輸入氣體(諸如反應性氣體和/或惰性氣體)和源RF信號都被施加脈沖(但在不同的脈沖頻率下)的組合脈沖方案的實施例。在圖1的實施例中，所述輸入氣體102被以約為2s/脈沖或者2MHz的氣體脈沖頻率(定義為1/Tgp，其中Tgp是所述氣體脈沖的周期)施加脈沖。
[0028]13.56MHz的TCP源RF信號104被以RF脈沖頻率(定義為1/Trtp，其中Irfp是所述RF脈沖的周期)施加脈沖。在此為了說明RF脈沖的構思，所述RF信號在時期120期間是導通的(例如13.56MHz RF信號)并且在時期122期間是截止的。每個氣體脈沖頻率和每個RF脈沖頻率都可以有自己的占空比(定義為脈沖導通時間除以脈沖總周期)。沒有任何脈沖信號的占空比必須是50%的要求，并且占空比可以為特殊處理的需要而有所不同。
[0029]在一個實施方式中，所述氣體脈沖和所述RF信號脈沖是用相同的占空比。在另一個實施方式中，所述氣體脈沖和所述RF信號脈沖是用獨立可控的(以及可以是不同的)占空比以最大化粒度控制。在一個或更多的實施方式中，所述氣體脈沖信號和所述RF脈沖信號的上升沿和/或下降沿可以是同步的。在一個或更多的實施方式中，所述氣體脈沖信號和所述RF脈沖信號的上升沿和/或下降沿可以是異步的。
[0030]在圖2中，所述輸入氣體202被以它自己的氣體脈沖頻率施加脈沖。然而，所述源RF信號204可被以兩種不同的頻率施加脈沖，而所述氣體被以它自己的氣體脈沖頻率(定義為VTgp，其中Tgp是所述氣體脈沖的周期)施加脈沖。例如:所述RF信號不僅可以被以頻率fl(從圖中定義為1/Tfl)施加脈沖，而且還可以在fl脈沖的導通相期間被以不同的、更高頻率施加脈沖。例如:在這個fl脈沖的導通相期間，所述RF信號可以被以不同的脈沖頻率f2(從圖中定義為1/Tf2)施加脈沖。
[0031] 在圖3中，輸入氣體302被以它自己的氣體脈沖頻率施加脈沖。然而，源RF信號304可被以三種不同的頻率施加脈沖，而所述氣體被以它自己的氣體脈沖頻率施加脈沖。例如:所述RF信號不僅可以被以頻率fl(從圖中定義為1/Tfl)施加脈沖，而且還可以在fl脈沖的導通相期間被以不同的、更高頻率施加脈沖。因此，在這個fl脈沖的導通相期間，所述RF信號可以被以不同的脈沖頻率f2(從圖中定義為1/Tf2)施加脈沖。在所述f I脈沖的截止相期間，所述RF信號可以被以不同的脈沖頻率f3(從圖中定義為1/Tf3)施加脈沖。
[0032]此外或替代地，盡管在圖1-3的實施例中示出的占空比是恒定的，但占空比可以以周期性或非周期性的方式以及獨立于或依賴于所述脈沖信號(氣體脈沖信號、或者RF脈沖信號、或者其它信號)之一的相的方式變化。進一步地，占空比的變化相對于任何脈沖信號(氣體脈沖信號、或者RF脈沖信號、或者其它信號)之一的相而言可以是同步的或異步的。
[0033]在一個實施方式中，所述RF脈沖的占空比有利地在所述氣體脈沖的導通相期間被設置為一個值(例如圖1中的154)，并且所述RF脈沖的占空比在所述氣體脈沖的截止相期間被設置為另一個不同的值(例如圖1中的156)。在優(yōu)選的實施方式中，所述RF脈沖的占空比有利地在所述氣體脈沖的導通相期間被設置為一個值(例如圖1中的154)并且所述RF脈沖的占空比在所述氣體脈沖的截止相期間被設置為一個較低的值(例如圖1中的156)?？梢灶A期，在這種RF脈沖占空比的實施方式中，所述占空比在所述氣體脈沖的導通相較高并且在所述氣體脈沖的截止相較低，這對某些蝕刻有利的?？梢灶A期，這種RF脈沖占空比的變化，即所述占空比在所述氣體脈沖的導通相較低并且在所述氣體脈沖的截止相較高，對某些蝕刻有利的。作為本文所使用的術語，當信號被施加脈沖時，在該信號被施加脈沖期間該占空 比不同于100% (即:脈沖和“一直導通”是兩個不同的概念)。
[0034]此外或替代地，頻率啁啾可以用于任何脈沖信號(氣體脈沖信號、或者RF脈沖信號、或者其它信號)。在下面的圖4中更詳細地描述了與RF脈沖信號有關的頻率啁啾。
[0035]在一個或更多的實施方式中，所述氣體被施加脈沖使得在所述氣體脈沖的導通相期間，反應性氣體和惰性氣體(諸如氬氣、氦氣、氙氣、氪氣、氖氣等)是通過配方指定的。在所述氣體脈沖的截止相期間，所述反應性氣體和惰性氣體兩者中的至少一些可以被除去。在另一實施方式中，在所述氣體脈沖的截止相期間，至少一些所述反應性氣體被除去并且被惰性氣體代替。在有利的實施方式中，在所述氣體脈沖的截止相期間，至少一些所述反應性氣體被除去并且被惰性氣體代替以保持室壓基本上相同。
[0036]在一個或更多的實施方式中，在所述氣體脈沖的截止相期間，惰性氣體占流入該室的總氣體量的百分比可以從約x%到約100%變化，其中X是惰性氣體占在所述氣體脈沖的導通相期間所用的總氣體量的百分數(shù)。在更優(yōu)選的實施方式中，惰性氣體占流入該室的總氣體量的百分比可以從約1.1X到約100%變化，其中X是惰性氣體占在所述氣體脈沖的導通相期間所用的總氣體量的百分數(shù)。在優(yōu)選的實施方式中，惰性氣體占流入該室的總氣體量的百分比可以從約1.5X到約100%變化，其中X是惰性氣體占在所述氣體脈沖的導通相所用的總氣體量的百分比。
[0037]所述氣體脈沖頻率在高端(上限頻率)受所述氣體在該室的停留時間的限制。這種停留時間的構思是本領域技術人員所公知的并且隨室設計的不同而變化。例如:電容耦合室的停留時間范圍通常在幾十毫秒。在另一個實施例中，電感耦合室的停留時間范圍通常在幾十毫秒到幾百毫秒。
[0038]在一個或更多的實施方式中，氣體脈沖周期的范圍可以從10毫秒到50秒，更優(yōu)選地從50毫秒到約10秒以及優(yōu)選地從約500毫秒到約5秒。[0039]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述源RF脈沖周期低于所述氣體脈沖周期。所述RF脈沖頻率在高端受所述RF信號的頻率的限制(例如:若RF頻率是13.56MHz，所述RF脈沖頻率的上限將被確立為13.56MHz)。
[0040]圖4根據(jù)本發(fā)明的一個或更多的實施方式示出了其它可能的組合方式。在圖4中，另一個信號406 (諸如偏置RF或者任何其它周期性的參數(shù))可以連同氣體脈沖信號402和源RF脈沖信號404 (如以430和432所示的施加脈沖)一起被施加脈沖。向信號406所施加的脈沖可以與系統(tǒng)中任何其它信號同步或異步。
[0041]替代地或此外，另一種信號408 (諸如DC偏置或者溫度或者壓力或者任何其它非周期性的參數(shù))可以連同氣體脈沖信號402和源RF脈沖信號404 —起被施加脈沖。向信號408所施加的脈沖可以與系統(tǒng)中任何其它信號同步或異步。
[0042]替代地或此外，另一種信號410 (諸如RF源或者RF偏置或者任何其它非周期性的參數(shù))可以是啁啾的并且連同氣體脈沖信號402 —起被施加脈沖。例如:當對信號410施加脈沖時，信號410的頻率可以根據(jù)信號410的相或者另一種信號(諸如氣體脈沖信號)的相或者響應于來自工具控制計算機的控制信號的不同而變化。在圖1的實施例中，附圖標記422所指區(qū)域相對于與附圖標記420有關的頻率具有較高的頻率。較低頻率422的實施例可以是27MHz以及較高頻率的實施例可以是60MHz。向信號410施加的脈沖和/或啁啾可以與系統(tǒng)中任何其它信號同步或異步。
[0043]圖5根據(jù)本發(fā)明的實施方式示出了用于執(zhí)行組合脈沖的步驟。例如:圖5的步驟可以通過受控于一個或更多計算機的軟件執(zhí)行。所述軟件可以存儲在計算機可讀介質(zhì)中，該計算機可讀介質(zhì)在一個或更多的實施方式中包括非瞬態(tài)的計算機可讀介質(zhì)。
[0044]在步驟502中，在 等離子體處理室中提供襯底。在步驟504中，在向RF源和輸入氣體兩者都施加脈沖的同時處理所述襯底。步驟506示出了可選地向一個或多個其它信號(諸如RF偏置或另一種信號)施加脈沖。在步驟508中，在向所述RF源和所述輸入氣體施加脈沖時，可選地改變所述頻率、占空比、氣體百分比等等。
[0045]在一個或更多的實施方式中，隨著周期周期性的重復，向所述氣體施加脈沖使得每個周期有至少兩個相。包括所述RF源信號的其它參數(shù)可以留下不被施加脈沖。在第一相期間，反應性氣體(其可以包括多種不同的蝕刻和/或聚合物形成氣體)與惰性氣體(諸如一種或多種氬氣、氦氣、氙氣、氪氣、氖氣等)的比率是在第一比率。在第二相期間，反應性氣體與惰性氣體的比率是在與所述第一比率不同的第二比率。如果在第二相期間流入所述室的反應性氣體流量占總氣體流量的比率降低(即,流入所述室的惰性氣體占總氣體的比率增加)，則所述室在第二相期間含有的惰性氣體百分比比在第一相期間含有的惰性氣體百分比較高。在這種情況下，得到了離子主導的等離子體，其中所述等離子體的離子通量主要用惰性氣體進行蝕刻來形成。
[0046]這不同于加入反應性氣體以向氣體施加脈沖的現(xiàn)有技術的情況。本發(fā)明的實施方式通過增加室中惰性氣體的百分比而不增加流入室的反應性氣體獲得了富含離子的等離子體以改善蝕刻的均勻性、方向性和/或選擇性。
[0047]在實施方式中，該比率不是通過加入任何反應性(諸如蝕刻劑或聚合物形成)氣體進入所述室而改變,而是通過減少所述反應性氣體流速而改變,使得惰性氣體與反應性氣體的流量百分比增加。在這個實施方式中，所述室壓在第二相期間將會固有地降低。[0048]替代地或此外，反應性氣體與惰性氣體的比率可以通過增加流入到所述室的惰性氣體同時保持流入到所述室的反應性氣體恒定來改變，或者通過減少反應性氣體流(但不是通過增加流入到所述室的反應性氣體)來改變。在實施方式中，增加惰性氣體的流量，以抵消反應性氣體流量的減少。在這個實施方式中，室壓在第一相和第二相期間基本上保持相同。在另一個實施方式中，增加惰性氣體的流量，但不足以完全抵消反應性氣體流量的減少。在這個實施方式中，室壓在第二相期間減少。在另一個實施方式中，增加惰性氣體的流量，超過足以抵消反應性氣體流量的減少。在這個實施方式中，室壓在第二相期間增加。
[0049]如上所述，在一個或多個實施方式中，在所述氣體脈沖的第二相期間，惰性氣體占流入該室的總氣體量的百分比可以從約x%到約100%變化，其中X是惰性氣體占當該等離子體室被穩(wěn)定用于處理時存在的總氣體量的百分數(shù)或者是惰性氣體占在第一相期間存在的總氣體量的百分數(shù)。在更優(yōu)選的實施方式中，流入該室的惰性氣體占總氣體量的百分比可以從約1.1X到約100%變化。在優(yōu)選的實施方式中，流入該室的惰性氣體占總氣體量的百分比在第二相期間可以從約1.5X到約100%變化 。
[0050]所述氣體脈沖頻率在高端(上限頻率)受所述氣體在該室的停留時間的限制。如上所述，例如，電容耦合室的停留時間范圍通常在幾十毫秒。在另一個實施例中，電感耦合室的停留時間范圍通常在幾十毫秒到幾百毫秒。同樣如上所述，在一個或更多的實施方式中，氣體脈沖周期的范圍可以從10毫秒到50秒，更優(yōu)選地從50毫秒到約10秒以及優(yōu)選地從約500毫秒到約5秒。
[0051]在一個或多個實施方式中，在周期性的脈沖的第二相期間加入的惰性氣體，可以是相同的惰性氣體或者是具有不同的化學成分和/或不同的組成的氣體的不同的惰性氣體。替代地或此外，氣體脈沖頻率的占空比可以從1%至99%變化。替代地或此外，氣體脈沖頻率在處理過程中可以啁啾，即可以改變。例如，氣體脈沖可以使用具有40%占空比的5秒的氣體脈沖周期，然后切換到具有或者相同的40%占空比或者不同的占空比的9秒的氣體脈沖周期來完成。啁啾可以根據(jù)啁啾頻率周期性的完成(諸如20秒啁啾頻率，其中所述氣體脈沖頻率可以每20秒變化)。
[0052]圖6根據(jù)本發(fā)明的一個或者更多的實施方式示出了用于執(zhí)行氣體脈沖的步驟。例如，圖6中的步驟可以通過受控于一個或更多計算機的軟件執(zhí)行。所述軟件可以存儲在計算機可讀介質(zhì)中，該計算機可讀介質(zhì)在一個或更多的實施方式中包括非瞬態(tài)的計算機可讀介質(zhì)。
[0053]在步驟602中，在等離子體處理室中提供襯底。在步驟604中，在該室中產(chǎn)生等離子體并且使用惰性氣體流量與反應性氣體流量的基準比率穩(wěn)定該等離子體。在步驟606中,在氣體脈沖的一個相中增加惰性氣體流量與反應性氣體流量的比率而不增加流入該室的反應性氣體。在步驟608中，相對于步驟606中惰性氣體流量與反應性氣體流量的比率，在氣體脈沖的另一相中降低惰性氣體流量與反應性氣體流量的比率而不增加流入該室的反應性氣體。在各種實施方式中，步驟608中惰性氣體流量與反應性氣體流量的比率可以與步驟604 (穩(wěn)定等離子體的步驟)中惰性氣體流量與反應性氣體流量的比率相同或者可以高于或者低于穩(wěn)定步驟604中惰性氣體流量與反應性氣體流量的比率。在步驟610中，處理襯底同時通過具有上述的惰性-反應性流量比率以步驟606和步驟608中的比率周期性地波動向氣體施加脈沖。[0054]圖7A和圖7B根據(jù)本發(fā)明的實施方式說明了結合圖6所討論的氣體脈沖方案的變化的不同實施例。在圖7A的實施例中，情況A、C、D和E代表各種惰性氣體與反應性氣體的比率。例如，在情況A中，惰性氣體(I )與反應性氣體(R)的比率為3:7。例如，在情況B中，惰性氣體與反應性氣體的比率為8:1。例如，在情況C中，惰性氣體與反應性氣體的比率為1:9。例如，在情況D中，流入該室的氣體基本上全部是惰性氣體。盡管實施例給出了比率值，但是比率的精確值僅僅是說明性的，關鍵點是這些情況相對于彼此都具有不同的比率。
[0055]在圖7B中，在優(yōu)選的實施方式中，示例性的脈沖702可以是ADAD，其中該氣體脈沖可以在圖7A中的情況A與情況D之間周期性地波動，并且重復。
[0056]另一個示例性的脈沖704可以是ABABAB/ADAD/ABABAB/ADAD，其中氣體脈沖可以在圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，然后在圖7A中的情況A和情況D之間周期性地波動，然后返回到圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，并且重復。
[0057]另一個示例性的脈沖706可以是ABABAB/ACAC/ABABAB/ACAC，其中氣體脈沖可以在圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，然后在圖7A中的情況A和情況D之間周期性地波動，然后返回到圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，并且重復。
[0058]另一個示例性的脈沖708可以是ABABAB/CDCD/ABABAB/CDCD，其中氣體脈沖可以在圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，然后在圖7A中的情況C和情況D之間周期性地波動，然后返回到圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，并且重復。
[0059]另一個示例性的脈沖710 可以是 ABABAB/CDCD/ADAD/ABABAB/CDCD/ADAD，其中氣體脈沖可以在圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，然后在圖7A中的情況C和情況D之間周期性地波動，然后在圖7A中的情況A和情況D之間周期性地波動，然后返回到圖7A中的情況A和情況B之間周期性地波動，并且重復。
[0060]其它的實施例可以包括諸如ABAB/⑶⑶/ADAD/ACAC的4個相，并且重復。復雜的脈沖對涉及例如在原位蝕刻然后清潔或者多步刻蝕等的處理是非常有利的。
[0061]在另一個實施方式中，圖6、圖7A和圖7B中的氣體脈沖可以與供給到供電電極的RF偏置信號的異步或同步脈沖相結合。在實施例中，當在氣體脈沖周期的一個相中向氣體施加脈沖到高的惰性氣體百分比或100 %惰性氣體百分比或接近100 %的惰性氣體百分比時，向RF偏置信號施加高脈沖。當在氣體脈沖周期的另一個相中向氣體施加脈沖到較低的惰性氣體百分比時，向RF偏置信號施加低或零脈沖。在各種實施方式中，RF偏置信號的脈沖頻率相對于氣體脈沖的脈沖頻率可以是相同的或者是不同的。在各種實施方式中，RF偏置信號的占空比相對于氣體脈沖的占空比可以是相同的或者是不同的。若需要，RF偏置信號脈沖和氣體脈沖之一或者RF偏置信號脈沖和氣體脈沖兩者可以米用啁啾。
[0062]在氣體脈沖的每個實施例中，脈沖頻率、脈沖的數(shù)量、占空比等可以在整個蝕刻中變化保持恒定，或按要求周期性地變化或非周期性地變化。
[0063]如從上述可以理解，本發(fā)明的實施方式提供另一種可以拓寬用于蝕刻處理的處理窗的控制旋鈕。由于許多當前的等離子體室已經(jīng)提供了脈沖閥或脈沖質(zhì)量流量控制器，因而無需昂貴的硬件改造就可實現(xiàn)根據(jù)圖6、圖7A和圖7B以及此處所討論的氣體脈沖的實施方式。進一步地，如果 RF脈沖需要與氣體脈沖結合，許多當前的等離子體室已經(jīng)提供了具備脈沖功能的RF電源。因此，可以無需昂貴的硬件改造就可獲得通過氣體/RF功率脈沖的較寬的處理窗的實現(xiàn)。當前工具的擁有者可以通過現(xiàn)有的蝕刻處理系統(tǒng)來利用較小的軟件升級和/或較小的硬件升級獲得改進的蝕刻。進一步地，通過對離子-自由基流量比率進行改進的和/或更精細的控制，可以使選擇性和均勻性以及反向RIE滯后效應得到改進。例如，在某些情況下，通過相對于自由基通量增加離子通量可以提高襯底上一層對另一層的選擇性。使用這種改進的對離子-自由基的控制，可以更有效地實現(xiàn)原子層蝕刻(ALE)。
[0064]在一個或多個實施方式中，公開了混合模式脈沖(MMP)蝕刻，因此該蝕刻涉及重復多步驟序列，每個序列至少包括MMP準備(MMPP)階段和MMP反應(MMPR)階段。混合模式脈沖被配置來在生產(chǎn)電感耦合等離子體(ICP，也被稱為TCP或在某些情況下被稱為變壓器耦合等離子體)室中或者在電容耦合等離子體(CCP)室中更充分地暫時地(即及時)原位分開尚子與中性自由基。
[0065]為了說明，在生產(chǎn)電感耦合等離子體(ICP)室中進行MMP蝕刻來完成例如原子層蝕刻(ALE)或在現(xiàn)有技術中通常需要使用另一個室(諸如梁類型室)的類型的非常精確的蝕刻。本發(fā)明的MMP蝕刻允許在生產(chǎn)ICP室中進行這樣的原子層蝕刻(ALE)或精確的逐層蝕刻的事實顯著提高了整體吞吐量，因為對于這樣的ALE或精確的逐層蝕刻沒有必要將襯底從生產(chǎn)室轉移到另一個室。本發(fā)明的MMP蝕刻也不需要專門的ALE或逐層蝕刻的設備，從而降低了制造成本。如將在后面討論的，在生產(chǎn)ICP室中也可以采用MMP蝕刻來完成高選擇性的刻蝕。
[0066]為了說明，結構公知的ICP室涉及使用至少一個RF供電的感應線圈通過介電窗感應耦合射頻能量從反應性氣體其它氣體形成的等離子體云。等離子云被設置在介電窗的下方但在襯底的上方，用來蝕刻所述襯底。所述襯底本身被設置在工件夾具上，例如通常是ESC卡盤。若需要，也可以向所述工件夾具供應它自己的RF信號。提供給工件夾具的RF能量被稱為偏置功率。ICP室通常被用于生產(chǎn)現(xiàn)今的IC(集成電路)制造設施中的襯底，并且適合于高的吞吐量。
[0067]在一個或多個實施方式中，MMP準備階段涉及使用等離子體從反應性氣體產(chǎn)生自由基(也稱為中性粒子)。在一個實施方式中，不向襯底工件夾具施加偏置功率。在MMP準備階段期間，減少離子的影響的關鍵是不使用偏置功率或者盡可能少的使用偏置功率。
[0068]使用硅蝕刻舉例，例如，反應性氣體可以是氯(Cl2)。取決于待蝕刻的材料，其它反應性氣體可以是:例如，CxFy或CHxFy (其中X和y是整數(shù))、CH3C1、N2, BC13、O2或用于蝕刻襯底的其它常用的反應性氣體。在MMP準備階段期間，等離子體從反應性氣體形成，并且允許其吸附到硅襯底的暴露的頂層。如果需要更積極的蝕刻，則MMP準備階段被定時以在一個實施方式中允許吸附以穿透至少一個硅的原子層并且在另一個實施方式中穿透硅的多個原子層。
[0069] 優(yōu)化室的參數(shù)進以增加吸附的速度，而不過分地去除在MMP準備階段中吸附的SiCl層。例如，在一個或多個實施方式中，在MMP準備階段期間感應線圈RF頻率相比于在MMP反應階段期間可以不相同，以促進吸附。替代地或此外，作為另一個實施例，在MMP準備階段期間，可以加熱(或冷卻)襯底或襯底表面。替代地或此外，作為另一個實施例，可以向感應線圈的RF功率施加脈沖的導通和截止(相對于導通和截止周期的持續(xù)時間是對稱地或非對稱地)，以減少離子能量和/或促進吸附。在一個或多個實施方式中，在單個MMP準備階段期間，感應線圈的RF信號可以以不同的RF頻率啁啾。[0070]替代地或此外，作為另一個實施例，在MMP準備階段期間在電極之間的室間隙(可變間隙室的)可以相對于MMP反應階段期間被設置較大，以降低離子能量水平、降低自偏置和/或降低離子的影響。替代地或此外，作為另一個實施例，在一個或多個實施方式中，如果附帶產(chǎn)生了離子，則可以調(diào)整該參數(shù)使得離子能量低于蝕刻吸附的SiCl層所需的水平。例如，在一個或多個實施方式中，在MMP準備階段期間，室壓可以保持很高(例如，在一個實施例的蝕刻中高于40mT)。
[0071]在一個或多個實施方式中，在MMP準備階段期間可以允許一些非反應性氣體(如氬氣)。然而，如果允許的話，在MMP準備階段期間的這樣的非反應性氣體流被設定為比在MMP反應階段期間所發(fā)生的非反應性氣體流的量較低。MMP準備階段和MMP反應階段兩者可以使用相同的非反應性氣體或者使用不同的非反應性氣體。在其它實施方式中，MMP準備階段僅涉及反應性氣體(如氯)并且在MMP準備階段期間沒有使用非反應性氣體(如氬氣)O
[0072]在一個或多個實施方式中，在單個MMP準備階段期間，可以同時使用不同的反應性氣體。替代地，在一個或多個實施方式中，在MMP準備階段期間，不同的反應性氣體可以按順序流入到室中。這可以有利于蝕刻二元的或其它化合物。如果需要的話，在MMP準備階段期間可以使用非反應性氣體(如氬氣)在不同的反應性氣體流動之間沖洗該室。
[0073]對于其中需要單 原子層蝕刻或者其中需要少數(shù)原子層的蝕刻的ALE蝕刻，優(yōu)選在MMP準備階段期間不施加偏置功率。在需要較高的吞吐量同時保持精確的應用中，可以在MMP準備階段期間施加少量的偏置功率(相對于在MMP反應階段期間所施加的偏置功率)以促進反應性物質(zhì)的注入。如果在MMP準備階段期間施加少量的偏置功率，則這種偏置功率在MMP準備階段期間可以保持恒定或者若需要的話，可以被施加脈沖(或者與感應線圈RF脈沖異步或者與感應線圈RF脈沖同步)。
[0074]在MMP準備階段之后，是MMP反應階段，在MMP反應階段期間，該室中不允許存在反應性氣體并且從非反應性氣體(如惰性氣體)產(chǎn)生等離子體以形成具有特定離子能量窗的等離子體。在上述硅的實施例中，在MMP反應階段期間，可以采用氬氣作為非活性氣體。替代地或此外，非反應性氣體可以是氙氣、氦氣、氖氣或上述任何的集群。
[0075]在MMP反應階段中，Ar+離子(它是在不存在反應性氣體的情況下從非反應性氣體產(chǎn)生的)的離子能量高于蝕刻所吸附的SiCl層所要求的閾值，但期望低于蝕刻下面的非吸附的Si襯底所要求的閾值。例如，在一個實施方式中，用于蝕刻娃的離子能量窗可以介于50eV與70eV之間。MMP蝕刻的一個實施方式的自限制特征的一個方面是允許蝕刻的精確控制并且當吸附層全部蝕刻掉時導致蝕刻停止。在一個或多個實施方式中，MMP蝕刻的一個實施方式的自限制特征的另一方面是在MMP準備階段期間控制所吸附的SiCl層的深度。MMP蝕刻的一個實施方式的自限制特征的另一方面是MMP反應階段的時間的長度以確保僅僅部分所吸附的SiCl層被除去或全部所吸附的SiCl層被除去并且確保底層的Si材料不被蝕刻。MMP蝕刻的一個實施方式的自限制特征的另一方面是MMP準備階段的時間的長度。
[0076]特別值得注意的是，在MMP反應階段期間，開啟偏置功率(與此相反，在MMP準備階段期間，偏置功率優(yōu)選完全關閉或者開啟到比在MMP反應階段中較低水平的偏置功率，以有助于確保離子能量仍低于吸附層的離子誘導蝕刻的閾值)?？梢詢?yōu)化該室的其它參數(shù)，以促進所吸附的SiCl層通過由非反應性氣體形成的等離子體進行的定向蝕刻。例如，在MMP反應階段中，可以減小室壓(相對于MMP準備階段的較高的室壓)，以降低碰撞的數(shù)量，從而降低了離子的角分布并且獲得更加定向的蝕刻。作為另一個實施例，在單個MMP反應階段期間，可以多次向偏置功率施加脈沖導通和截止。替代地或此外，作為另一個實施例，在單個MMP反應階段期間，可以多次向RF感應線圈功率施加脈沖導通和截止。
[0077]替代地或此外，作為另一個實施例，在單個MMP反應階段期間，可以多次相對于彼此同步或異步向偏置功率和RF感應線圈功率兩者施加脈沖。替代地或此外，作為另一個實施例，感應線圈的RF頻率在MMP反應階段期間相對于在MMP準備階段期間可以不相同(例如，較高以增加離子能量分布函數(shù))。在實施例中，在MMP反應階段期間，MMP反應階段可以采用60MHz用于感應線圈RF信號，而MMP準備階段可以采用13.56MHz用于感應線圈RF信號。替代地或此外，作為另一個實施例，在單個MMP反應階段期間，偏置RF和/或感應線圈RF可以以不同的RF頻率啁啾。替代地或此外，在MMP反應階段期間，可以采用定制的偏置波形以減少離子能量。為了詳細描述，為了優(yōu)化或調(diào)節(jié)離子能量，定制的偏置波形是具有定制的或成形的(例如，裁剪或修改)波形的RF偏置信號。
[0078]MMP準備階段和后面的MMP反應階段形成周期，該周期可以重復多次直到蝕刻被視為完成。為了確保在MMP反應階段之前完全或基本上完全從該室除去反應性氣體，可以(但不是在所有的情況下都必須)在MMP反應階段與MMP準備階段之間插入MMP過渡相，以便例如有利于更完全除去反應性氣體和/或穩(wěn)定用于MMP反應階段的室和/或準備用于MMP反應階段的室。替代地或此外，在一個或多個實施方式中，在前一周期的MMP過渡相與MMP準備階段之間可以采用另一個過渡相，以穩(wěn)定用于MMP準備階段的室和/或準備用于MMP準備階段的室。 [0079]由于需要在不使用反應性氣體(或相比于MMP準備階段盡可能少的使用反應性氣體)的情況下進行MMP反應階段，限制在于如何快速在MMP準備階段與MMP過渡相之間向蝕刻施加脈沖。由于從室排空氣體需要一些有限的時間，在一個實施方式中，MMP準備階段與MMP反應階段之間的過渡相是有限的，本領域的技術人員可以通過該室的氣體逗留時間容易地將其計算出來。如上所述，在MMP準備階段與MMP反應階段之間可以(但不是在所有的情況下都要求)采用MMP過渡相來有助于準備用于MMP反應階段的室(例如，在一個實施方式中，以確保所有的反應性氣體被除去或穩(wěn)定該室)。
[0080]在一個或多個實施方式中，MMP準備階段可以介于約0.01秒至約5秒之間，更優(yōu)選從0.2秒至約I秒。在一個或多個實施方式中，MMP反應階段可以介于約0.01秒至約5秒，更優(yōu)選從0.05秒至約I秒。在一個或多個實施方式中，開關速率可以是大約1Hz。這是與在MMP反應階段期間涉及不考慮氣體逗留時間和/或不包括從該室除去反應性氣體的TCP和/或TCP偏置功率的同步脈沖或異步脈沖技術的分化。
[0081]需要注意的是，在一個或多個實施方式中，使用網(wǎng)格或一些其它結構來加速朝向襯底的離子不是必需的。還要注意的是，MMP準備階段和蝕刻相有利地完全在原位在與其它襯底處理步驟所用的ICP室同樣的ICP室中進行。
[0082]在一個或多個實施方式中，MMP反應階段可以響應于室監(jiān)測而被定時或可以被終止(例如使用光學發(fā)射光譜技術)。在一個或多個實施方式中，允許在MMP反應階段期間的活性蝕刻僅蝕刻單個原子層(ALE)。在這個實施例中，可以控制吸附使得吸附層大約是一層原子層的厚度。在一個或多個實施方式中，允許在MMP反應階段期間的活性蝕刻繼續(xù)蝕刻貫穿所吸附的襯底表面的多個原子層。在一個或多個實施方式中，可以調(diào)整該室的參數(shù)使得在單個MMP反應階段期間在大容量的MMP活性蝕刻之后有更準確但較慢的單層MMP活性蝕刻。
[0083]在一個或多個實施方式中，使用MMP蝕刻來提高選擇性。迄今為止，在MMP蝕刻的實施例涉及單一的材料(例如實施例中的硅)。如上所述，在MMP準備階段期間反應性氣體的選擇性涉及選擇合適的反應性氣體用于蝕刻硅(如Cl2)，以及在MMP反應階段期間離子能量水平的配置涉及選擇適于蝕刻所吸附的SiCl層而不蝕刻下面的大量的非吸附的Si材料的離子能量水平。
[0084]當蝕刻襯底時，為了提高兩種材料之間的選擇性，可以選擇反應性氣體(在MMP準備階段期間使用的)使得該反應性氣體形成相對于另一種材料更有利于吸附到一種材料的等離子體。替代地或此外，所選的氣體可以吸附到這兩種材料上，但相對于另一種材料更有利于揮發(fā)性化合物形成于一種材料上。此外或替代地，所選的氣體可以引起在一種材料上比在另一種材料上沉積更多。此外或替代地，所選的氣體可以降低一種材料表面處的結合強度比降低另一種材料表面處的結合強度到更大的程度。此外或替代地，在MMP反應階段期間可以選擇離子能量以更積極地相對于另一種材料刻蝕一種材料。這種MMP選擇性蝕刻的實施例是蝕刻多晶硅但不蝕刻氧化物。在這種情況下，在MMP準備階段期間，可以選擇反應性氣體為Cl2，僅基于化學的考慮該Cl2并不傾向于蝕刻氧化物，并且在MMP反應階段期間離子能量閾值例如可以為對于多晶硅的70eV和對于氧化物的80eV。
[0085]圖8根據(jù)本發(fā)明的實施方式示出了用于硅蝕刻實施例的概念的MMP蝕刻周期(表示物質(zhì)密度隨時間的變化)，每個周期至少包括MMP準備階段和MMP反應階段。參考圖8，MMP蝕刻周期802至少包括MMP準備階段804和MMP反應階段806。上面討論了用于每個MMP準備階段804和每個MMP反應階段806的室條件和氣體條件。特別值得注意的是，自由基和離子在時間上是分開的，在MMP準備階段804期間具有大量的自由基并且基本上沒有離子以及在MMP反應階段806期間具有大量的離子并且基本上沒有自由基。
[0086]圖9根據(jù)本發(fā)明的實施方式示出了 MMP準備階段904中存在一些離子的其它的概念的MMP蝕刻周期。在MMP準備階段904期間，離子可以作為等離子體發(fā)生的非期望的副作用而存在，但是保持低于(通過操縱室參數(shù))蝕刻所吸附的SiCl表面所需要的離子能量水平的閾值。如前面所述，也可以通過使用一些少量的偏置功率來有意識地引入離子以促進離子注入。然而，在MMP準備階段期間，離子能量保持低于蝕刻所吸附的表面所需要的離子能量水平的閾值。
[0087]在MMP反應階段906期間，反應性氣體被從該室排出并且優(yōu)選在MMP反應階段906期間基本上沒有反應性氣體存在于該室中。上面討論了用于每個MMP準備階段904和每個MMP反應階段906的室條件和氣體條件。如前面提到的，如果需要的話，可以在MMP準備階段904與MMP反應階段906之間插入MMP過渡相。替代地或此外，可以在前一周期的MMP反應階段906與下一個MMP周期的MMP準備階段908之間插入另一個MMP過渡相。
[0088] 圖10根據(jù)本發(fā)明的實施方式示出了用于在生產(chǎn)ICP室中進行MMP蝕刻的方法。在步驟1000中，在生產(chǎn)ICP室中提供襯底以為原位MMP蝕刻做準備。應當理解的是，可以將襯底在該室中放置一段時間并且在MMP蝕刻之前可能已經(jīng)發(fā)生其它的處理步驟(如批量蝕刻)。在步驟1002中，配置該室以在MMP準備階段中進行操作。在此MMP準備階段中，在等離子體的協(xié)助下使得反應性氣體吸附在襯底的表面?？刂莆降纳疃纫孕纬勺韵扌晕g刻(在隨后的MMP反應階段期間進行的)的一個方面。上面討論了用于MMP準備階段的其它的替代的或附加的室條件。
[0089]在步驟1004中，配置該室以在MMP反應階段中蝕刻襯底。在此MMP反應階段中，從該室中排出反應性氣體并且增加(或開啟)偏置功率，以促進使用由惰性氣體形成的等離子體的等離子體協(xié)助吸附層去除。在MMP反應階段期間的離子能量設定為比蝕刻吸附層所需要的水平較高但比蝕刻下面的非吸附層所需的水平較低，從而本質(zhì)上自限制蝕刻。上面討論了用于MMP反應階段的其它的替代的或附加的室條件。MMP周期至少包括MMP準備階段和MMP反應階段重復(1012)直到MMP蝕刻被視為(1006)完成(1008)。
[0090]如可從前述理解，MMP蝕刻的實施方式非常適合ALE蝕刻或精確蝕刻(如用于制造3-D邏輯或存儲器設備或MRAM的蝕刻)或高選擇性蝕刻。此外，本發(fā)明的實施方式降低了襯底的損失并且獲得了平坦的蝕刻前部。MMP蝕刻的自限制性質(zhì)和/或高選擇性有助于降低不應被蝕刻的層或結構的結構性損壞。在一些情況下，MMP蝕刻的自限制性質(zhì)有助于提高蝕刻精度和/或蝕刻輪廓和/或可以減少對過蝕刻的需求。
[0091]雖然本發(fā)明已根據(jù)幾個優(yōu)選實施方式進行了描述，但是存在落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)的改變、置換和等同方案。例如，盡管已經(jīng)使用ICP室的實施例公開了 MMP蝕刻，但如果需要的話，也可以在電容耦合等離子體(CCP)室中進行MMP蝕刻。就MMP蝕刻而言，當在電容耦合等離子體室中進行蝕刻時，可以認為所提供的較高的RF頻率是源RF以及可以認為所提供的較低的RF頻率是偏置RF，不論這些RF信號是僅供給該室的一個板還是分供給該室的多個板。
[0092]作為另一個實施例，可以以任何組合方式組合在圖中所討論的脈沖技術以適應特定處理的要求。例如，所 述占空比的變化可以通過附圖中的任一個(或者任何一個的部分或者多個的組合)中所討論的任何技術來實踐。同樣地，所述頻率啁啾可以通過附圖中的任一個(或者任何一個的部分或者多個的組合)中所討論的任何技術和/或通過占空比的變化來實踐。同樣地，惰性氣體替代可以通過附圖中的任一個(或者任何一個的部分或者多個的組合)中所討論的任何技術和/或通過占空比的變化和/或通過頻率啁啾來實踐。要點是盡管技術被單獨地和/或與具體的圖形結合來討論，但是為了執(zhí)行特殊的處理，各種技術可以按任何組合方式組合。
[0093]盡管本文提供了各種實施例，但這些實施例意在說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。而且，本文提供的名稱和摘要是為了方便而不應該被用于限制本發(fā)明權利要求的范圍。若本文使用術語“組”，這種術語意在具有其通常理解的數(shù)學含義，涵蓋零個，一個或多于一個構件。還應當注意有許多實施本發(fā)明的方法和裝置的替代方式。
【權利要求】
1.一種用于處理等離子體處理系統(tǒng)的等離子體處理室中的襯底的方法，所述等離子體處理室具有至少一個等離子體發(fā)生源和用于提供至少第一反應性氣體進入所述等離子體處理室的內(nèi)部區(qū)域的至少反應性氣體源以及用于提供至少第一非反應性氣體進入所述等離子體處理室的所述內(nèi)部區(qū)域的至少非反應性氣體源，該方法包括: (a)將所述襯底放置于所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的工件夾具上； (b)執(zhí)行混合模式脈沖(MMP)準備階段，其包括 使所述第一反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域，以及 至少由所述第一反應性氣體形成第一等離子體以使用所述第一等離子體處理所述襯底； (c)執(zhí)行混合模式脈沖(MMP)反應階段，其包括 使至少所述第一非反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域，以及 至少由所述第一非反應性氣體形成第二等離子體以使用所述第二等離子體處理所述襯底，其中所述第二等離子體是由在所述MMP反應階段期間的所述第一反應性氣體流形成，在所述MMP反應階段期間的所述第一反應性氣體流少于在所述MMP準備階段期間的所述第一反應性氣體流；以及 (d)多次重復所述步驟(b)和所述步驟(c)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間沒有使第一反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述等離子體處理室代表電感耦合等離子體處理室。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述等離子體處理室代表電容耦合等離子體處理室
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述非反應性氣體源進一步提供第二非反應性氣體，其中在所述MMP準備階段期間使所述第二非反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間也使所述第一非反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間沒有向所述工件夾具施加偏置功率。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間向所述工件夾具施加具有大于零的偏置功率水平的偏置功率。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間，所述至少一個等離子體發(fā)生源是由具有第一 RF頻率的第一 RF信號激發(fā)的，在所述MMP反應階段期間，所述至少一個等離子體發(fā)生源是由具有不同于所述第一 RF頻率的第二 RF頻率的第二 RF信號激發(fā)的。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間，所述至少一個等離子體發(fā)生源是由具有第一 RF頻率的第一 RF信號激發(fā)的，所述RF信號代表脈沖的RF信號。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間，所述至少一個等離子體發(fā)生源是由具有第一 RF頻率的第一 RF信號激發(fā)的，所述RF信號代表具有啁啾的頻率的RF信號。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其進一步包括在所述MMP反應階段期間，使不同于所述第一反應性氣體的第二反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間，沒有使第一非反應性氣體流入。
14.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間向所述工件夾具施加第一偏置功率以及在所述MMP反應階段期間向所述工件夾具施加具有與所述第一偏置功率的功率水平不同的功率水平的第二偏置功率。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述第二偏置功率的所述功率水平比所述第一偏置功率的所述功率水平高。
16.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間配置所述等離子體處理室以產(chǎn)生具有高于蝕刻在所述襯底的表面上的吸附層所要求的離子能量的水平但卻不足以蝕刻所述襯底的非吸附層的非反應性離子，所述吸附層在所述MMP準備階段期間形成。
17.一種用于處理等離子體處理系統(tǒng)的電感耦合等離子體處理室中的襯底的方法，所述等離子體處理室具有至少一個感應天線和用于提供至少第一反應性氣體進入所述等離子體處理室的內(nèi)部區(qū)域的至少反應性氣體源以及用于提供至少第一非反應性氣體進入所述等離子體處理室的所述內(nèi)部區(qū)域的至少非反應性氣體源，該方法包括: (a)將所述襯底放置于所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的工件夾具上； (b)執(zhí)行混合模式脈沖(MMP)準備階段，其包括 使所述第一反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域，以及 至少由所述第一反應性氣體形成第一等離子體以使用所述第一等離子體處理所述襯底； (c)執(zhí)行混合模式脈沖(MMP)反應階段，其包括 使至少所述第一非反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域，以及 至少由所述第一非反應性氣體形成第二等離子體以使用所述第二等離子體處理所述襯底，其中所述第二等離子體由在所述MMP反應階段期間的所述第一反應性氣體流形成，在所述MMP反應階段期間的所述第一反應性氣體流少于在所述MMP準備階段期間的所述第一反應性氣體流，其中在所述MMP反應階段期間配置所述等離子體處理室以產(chǎn)生具有高于蝕刻在所述襯底的表面上的吸附層所要求的離子能量的水平但卻不足以蝕刻所述襯底的非吸附層的非反應性離子，所述吸附層在所述MMP準備階段期間形成；以及 (d)多次重復所述步驟(b)和所述步驟(c)。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間沒有使第一反應性氣體流入所述內(nèi)部區(qū)域。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間沒有向所述工件夾具施加偏置功率。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間向所述工件夾具施加具有大于零的偏置功率水平的偏置功率。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間向所述偏置功率施加脈沖。
22.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間，所述至少一個感應天線是由具有第一 RF頻率的第一 RF信號激發(fā)的，在所述MMP反應階段期間，所述至少一個感應天線是由具有不同于所述第一 RF頻率的第二 RF頻率的第二 RF信號激發(fā)的。
23.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中在所述MMP準備階段期間，所述至少一個感應天線是由具有第一 RF頻率的第一 RF信號激發(fā)的，所述RF信號代表脈沖的RF信號。
24.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中在所述MMP反應階段期間，所述至少一個感應天線是由具有第一 RF頻率的第一 RF信號激發(fā)的，所述RF信號代表脈沖的RF信號。
【文檔編號】C23C16/00GK104040021SQ201280065464
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權日:2011年12月28日
【發(fā)明者】克倫·雅克布卡納里克 申請人:朗姆研究公司