CN115066735A - 使用低频偏置脉冲的等离子体加工方法 - Google Patents

使用低频偏置脉冲的等离子体加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115066735A
CN115066735A CN202080095949.8A CN202080095949A CN115066735A CN 115066735 A CN115066735 A CN 115066735A CN 202080095949 A CN202080095949 A CN 202080095949A CN 115066735 A CN115066735 A CN 115066735A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
pulse duration
lbp
plasma processing
duration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080095949.8A
Other languages
English (en)
Inventor
阿洛科·兰詹
彼得·文特泽克
大幡光德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN115066735A publication Critical patent/CN115066735A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32128—Radio frequency generated discharge using particular waveforms, e.g. polarised waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697—Electrostatic control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种等离子体加工方法包括：在第一源功率(SP)脉冲持续时间内向SP耦合元件提供第一SP脉冲，以在加工室中生成等离子体；在与该第一SP脉冲持续时间重叠的高频偏置功率(HBP)脉冲持续时间内向设置在该加工室中的衬底固持器提供HBP脉冲；以及在不与该第一SP脉冲持续时间重叠的第一低频偏置功率(LBP)脉冲持续时间内向该衬底固持器提供第一LBP脉冲。该HBP脉冲包括大于800kHz的HBP脉冲频率。该第一LBP脉冲包括小于约800kHz的LBP脉冲频率。

Description

使用低频偏置脉冲的等离子体加工方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月7日提交的美国非临时专利申请号16/785,260的提交日期的优先权和权益，该美国非临时专利申请通过引用以其全部内容并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及等离子体加工，并且在特定实施例中，涉及使用低频偏置脉冲的等离子体加工方法、装置和系统。
背景技术
微电子工件内的器件形成可以涉及包括衬底上多个材料层的形成、图案化和去除在内的一系列制造技术。为了实现当前和下一代半导体器件的物理和电气规格，对于各种图案化工艺而言，期望在维持结构完整性的同时减小特征尺寸的加工流程。随着器件结构的致密化和垂直发展，对精密材料加工的期望变得越来越迫切。
等离子体工艺通常用于在微电子工件中形成器件、互连和触点。等离子体工艺用于各种加工阶段，诸如前段制程(FEOL)、中段制程(MOL)和后段制程(BEOL)。例如，等离子体刻蚀和等离子体沉积是半导体器件制造期间的常见工艺步骤。施加到耦合元件的源功率(SP)和施加到衬底固持器的偏置功率(BP)的组合可以用于生成和引导等离子体。SP可以用于生成等离子体，从而提高等离子体温度。类似地，BP可以用于为等离子体物质赋予速度。然而，传统的等离子体工艺难以将这些影响彼此分离，从而导致工艺的控制和精度降低。因此，可能期望将SP和BP的影响分离的等离子体加工方法。
发明内容
根据本发明的实施例，一种等离子体加工方法包括：在第一SP脉冲持续时间内向SP耦合元件提供第一SP脉冲，以在加工室中生成等离子体；在与第一SP脉冲持续时间重叠的高频BP脉冲持续时间内向设置在加工室中的衬底固持器提供高频BP脉冲；以及在不与第一SP脉冲持续时间重叠的第一低频BP脉冲持续时间内向衬底固持器提供第一低频BP脉冲。高频BP脉冲包括大于800kHz的高频BP脉冲频率。第一低频BP脉冲包括小于约800kHz的低频BP脉冲频率。
根据本发明的另一个实施例，一种等离子体加工方法包括：在第一SP脉冲持续时间内向SP耦合元件提供第一SP脉冲，以在加工室中生成等离子体；以及在不与第一SP脉冲持续时间重叠的第一BP脉冲持续时间期间向设置在加工室中的衬底固持器提供多个BP脉冲。该多个BP脉冲中的每一个包括小于约800kHz的BP脉冲频率和小于约10μs的BP脉冲持续时间。
根据本发明的又一个实施例，一种等离子体加工装置包括：加工室；SP耦合元件，该SP耦合元件被配置为在加工室中生成等离子体；SP功率供应节点，该SP功率供应节点耦合到SP耦合元件并且被配置为向SP耦合元件供应射频(RF)功率；以及衬底固持器，该衬底固持器设置在加工室中。该等离子体加工装置进一步包括：第一BP供应节点，该第一BP供应节点耦合到衬底固持器并且被配置为向衬底固持器供应第一直流偏置功率；以及第二BP供应节点，该第二BP供应节点耦合到衬底固持器并且被配置为向衬底固持器供应第二直流偏置功率。第一直流偏置功率包括小于约800kHz的第一BP频率。第二直流偏置功率包括大于800kHz的第二BP频率。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：
图1展示了根据本发明的实施例的示例等离子体加工方法的示意性时序图、以及BP脉冲频率和BP脉冲持续时间对耦合的影响的对应定性曲线图；
图2展示了根据本发明的实施例的另一个示例等离子体加工方法的示意性时序图、衬底处的离子密度和电势的对应定性曲线图、以及衬底处的较高频率BP脉冲的可能影响的示意图；
图3展示了根据本发明的实施例的又另一个示例等离子体加工方法的示意性时序图、以及衬底处的离子密度和电势的对应定性曲线图；
图4展示了根据本发明的实施例的各种等离子体加工方法的示意性时序图；
图5展示了根据本发明的实施例的几种等离子体加工方法的示意性时序图、以及电子密度和离子通量的对应定性曲线图；
图6展示了根据本发明的实施例的示例等离子体加工系统的示意性框图；
图7展示了根据本发明的实施例的示例等离子体加工方法；以及
图8展示了根据本发明的实施例的另一个示例等离子体加工方法。
除非另外指示，否则不同图中的对应数字和符号通常指代对应的部分。绘制图以清楚地展示实施例的相关方面，并且这些图不一定按比例绘制。图中绘制的特征的边缘不一定指示特征范围的终止。
具体实施方式
下文详细讨论各种实施例的制作和使用。然而，应当理解，本文描述的各种实施例可应用于各种各样的具体情况。所讨论的具体实施例仅是制作和使用各种实施例的具体方式的说明并且不应在有限的范围内解释。
在实施等离子体加工方法(例如，等离子体刻蚀和等离子体沉积)时，等离子体特性的控制可能很重要。可以通过利用脉冲技术以适当的时序向加工室提供源功率和偏置功率来获得另外的控制。包括SP脉冲和/或BP脉冲的技术有时可以称为先进脉冲技术(APT)。可以使用一个或多个波形发生器和控制器来实施APT，以控制所施加功率的形状和时序。
特别地，例如，APT可以被实施为包括两个或更多个松散定义的阶段的循环脉冲序列。在第一阶段(例如，SP阶段或等离子体生成阶段)期间，可以将SP脉冲施加到耦合元件(例如，螺旋谐振器的线圈)，以生成包含离子和自由基的高密度等离子体。在第二阶段(例如，BP阶段或离子加速阶段)期间，可以将一个或多个BP脉冲施加到衬底固持器以将能量耦合到离子并将它们引向由衬底固持器支撑的衬底。可以利用第三阶段，其中关闭SP和/或BP以允许控制加工室内的副产物(例如关闭阶段或副产物管理阶段)。
SP可以作为射频(RF)范围内的交流(AC)功率(例如高频(HF)、甚高频(VHF)等)来供应。BP可以作为直流(DC)功率(例如，连续DC功率、脉冲DC功率、双极DC功率等)或AC功率(例如，HF、中频(MF)、低频(LF)、甚低频(VLF)等)来供应。
传统的等离子体加工方法同时应用HF范围内的SP和BP。然而，尽管在BP阶段期间不存在SP，但BP脉冲赋予等离子体中的离子的能量可以是最小的。即使对于2MHz(即，MF范围)的BP频率，到达衬底表面的大部分离子也可能是近热的(即具有可忽略的垂直速度/大离子角度)。例如，高于约645kHz的BP频率可能会提高等离子体的电子温度Te，并导致在BP阶段期间生成寄生等离子体。寄生等离子体的生成可能导致离子垂直度的缺乏，因为大的偏置电压和大的鞘层可能导致大部分离子能量因碰撞而损失。
当向衬底固持器施加BP脉冲时，SP耦合元件(例如，感应线圈)可以用作通过衬底固持器耦合到衬底的功率的低频回路。与较高频率的BP脉冲相比，较低频率的BP脉冲可能改变等离子体的结构。线圈中的少量LF功率可能敏感地影响等离子体。例如，随着BP的增加，等离子体密度(例如，ne)可能增加，而ne的上升时间和下降时间都会减少。另外，随着SP相对于BP增加，上升时间和下降时间可能减少，而ne基本不受影响。
由于等离子体特性对BP的施加的敏感性，广泛的条件可以生成寄生等离子体并破坏等离子体生成与离子加速之间的分离。随着BP的增加，离子能量(即，离子温度)也可能会不希望地增加，从而导致离子密度分布朝着衬底增长，直到在衬底表面生成寄生等离子体。作为具体示例，在包含具有氯(例如，Cl2)添加剂的氩(Ar)等离子体的系统中，可以在800kHz下以500V的BP电压生成寄生等离子体。
在各种实施例中，本文所述的等离子体加工方法包括以不同频率向加工室提供SP和BP。例如，可以将SP脉冲施加到SP耦合元件以在加工室中生成等离子体，并且可以将低频BP(LBP)脉冲施加到衬底固持器。例如，LBP脉冲可以具有小于约800kHz的频率。可选地，也可以施加较高频率BP(HBP)脉冲。例如，HBP脉冲可以具有大于800kHz的频率，如例如，约13MHz。每个LBP脉冲可以可选地作为在SP脉冲之后提供的多个短持续时间BP脉冲来施加。例如，该多个BP脉冲中的每一个的持续时间可以小于例如约10μs。
实施例等离子体加工方法可以有利地将等离子体生成与施加的BP分离。例如，可以有利地将SP与BP分离以增强控制并降低复杂性。换言之，可以减少或消除源与偏置之间的串扰。本文所述的等离子体加工方法还可以有利地产生基本上垂直的离子速度V⊥(即，垂直于衬底表面/较小的离子角度)、很少或没有等离子体加热(例如，Te)或生成、以及很少或没有离子加热(即，较小的水平/平行速度V||)。因此，可以在整个BP阶段有益地维持离子垂直度。
另一个优点可以是生成具有冷块离子的等离子体，从而导致高密度、高压和薄鞘层。有利地，在本文所述的等离子体加工方法中，施加的BP可能很少或不生成等离子体。频率低于某个临界频率阈值的BP脉冲可以有利地在衬底处提取较大的离子通量。
下文提供的实施例描述了各种等离子体加工方法以及用于执行这些等离子体加工方法(特别是包括LBP脉冲的等离子体加工方法)的系统和装置。以下描述描述了实施例。使用图1描述了实施例等离子体加工方法的示例示意性时序图。使用图2和图3描述了包括HBP脉冲的实施例等离子体加工方法的两个示例示意性时序图。使用图4和图5描述了实施例等离子体加工方法的几个另外的示意性时序图。使用图6来描述包括示例等离子体加工装置的示例等离子体加工系统。使用图7和图8描述了两个示例等离子体加工方法。
图1展示了根据本发明的实施例的示例等离子体加工方法的示意性时序图、以及BP脉冲频率和BP脉冲持续时间对耦合的影响的对应定性曲线图。
参考图1，示意性时序图100示出了SP和BP在等离子体加工系统中的施加。向等离子体加工系统提供至少一个SP脉冲112和至少一个LBP脉冲122。在各种实施例中，SP是AC功率并且在一些实施例中是RF功率。相应地，每个SP脉冲112具有指示所施加功率的频率的SP脉冲频率fS。例如，SP脉冲频率fS可以在HF范围、VHF范围等范围内。在一个实施例中，SP脉冲频率fS约为26MHz。在另一个实施例中，SP脉冲频率fS约为13MHz。
类似地，BP可以是AC功率(例如，DC偏置)或DC功率。每个LBP脉冲122具有小于约800kHz的LBP脉冲频率fL。LBP脉冲频率fL可以在MF范围、LF范围、VLF范围及更低的范围内。例如，LBP脉冲频率fL可以为零，对应于连续波(CW)DC功率。另外，作为DC功率传送的BP可以是双极的，以抵消衬底处的充电效应。在一些实施例中，LBP脉冲频率fL小于约645kHz，并且在一个实施例中约为400kHz。SP脉冲频率fS相对于LBP脉冲频率fL没有预期的限制。
每个SP脉冲112具有SP脉冲持续时间tS，而每个LBP脉冲122具有指示每种类型脉冲的持续时间的LBP脉冲持续时间tL。如图所示，SP脉冲持续时间tS和LBP脉冲持续时间tL在时间上不重叠。在各种实施例中，LBP脉冲持续时间tL小于约100μs，并且在一个实施例中约为80μs。SP脉冲持续时间tS与LBP脉冲持续时间tL之间没有必要的关系。换言之，取决于给定等离子体工艺的具体细节，LBP脉冲持续时间tL可以大于、等于或小于SP脉冲持续时间tS。
SP脉冲与LBP脉冲之间的适当时序和LBP脉冲的较低频率的组合可以有利地将所施加的SP的影响与所施加的BP的影响分离。例如，BP对等离子体生成的影响可以在最佳区域11中减少或消除，如BP脉冲频率与BP脉冲持续时间的定性曲线图101所示。
最佳区域11对应于足够低的BP脉冲频率和BP脉冲持续时间的值。特别是，在某个临界BP脉冲频率fC之上可能存在强耦合，从而导致不期望的二次等离子体生成。例如，一旦施加13.56MHz的BP，就可以在晶圆上方生成二次等离子体，这可以改变自由基与离子的比率，从而改变侧壁的钝化程度和/或改变选择性以及其他影响。尽管临界BP脉冲频率fC的具体值可能取决于多种因素，但临界BP脉冲频率fC可以约为645kHz。例如，作为645kHz下的DC功率提供的BP脉冲(例如，冲激偏置)可能不会提供补充的等离子体生成，并且不会对由先前的SP脉冲或对应的余辉生成的等离子体产生扰动。
类似地，高于某个临界BP脉冲持续时间tC的BP脉冲持续时间可以形成强耦合，从而导致不期望的等离子体结构改变。例如，较长持续时间的可能缺点是等离子体可能开始耗尽，这会改变等离子体的结构。临界BP脉冲持续时间tC的具体值也可以取决于几个因素，并且可以例如在约25μs至约300μs之间。可能影响tC具体值的一个因素是BP改变电子温度Te的速率。BP较慢地增加Te可能导致tC值较大。
因此，施加具有小于临界BP脉冲频率fC的LBP脉冲频率fL和小于临界BP脉冲持续时间tC的LBP脉冲持续时间tL的LBP脉冲，以便保持在最佳区域11中并避免强耦合情况。例如，在某些情况下，约400kHz的LBP脉冲频率fL是期望的频率，因为它可以很好地与等离子体生成或电子温度Te增加分离。然而，尽管不是必需的，HBP脉冲也可以适当地与LBP脉冲结合使用，同时仍维持弱耦合或无耦合，如下所述。
图2展示了根据本发明的实施例的另一个示例等离子体加工方法的示意性时序图、衬底处的离子密度和电势的对应定性曲线图、以及衬底处的HBP脉冲的可能影响的示意图。例如，图2的示意性时序图可以是本文描述的其他示意性时序图的具体实施方式，如例如图1的示意性时序图。类似标记的要素可以如先前所描述。
参考图2，示意性时序图200示出了SP和BP在等离子体加工系统中的施加。在可以根据需要重复的脉冲周期209期间向等离子体加工系统提供具有SP脉冲频率fS和SP脉冲持续时间tS的SP脉冲212和具有LBP脉冲频率fL和LBP脉冲持续时间tL的LBP脉冲222。具体地，可以多次循环地执行脉冲周期209以执行给定的实施例等离子体加工方法。脉冲周期209可以具有任何合适的持续时间并且在一个实施例中约为1ms。
脉冲周期209可以在概念上被划分为多个阶段，比如，如图所示的三个阶段。在阶段201期间将SP脉冲212施加到等离子体加工系统，而在阶段202期间施加LBP脉冲222。阶段201可以称为SP阶段或等离子体生成阶段。阶段202可以称为BP阶段或离子加速阶段。可选地，如图所示，还可以包括阶段203，在该阶段期间关闭SP和BP。阶段203可以称为关闭阶段或副产物管理阶段。
另外，在阶段201期间还提供HPB脉冲232。HBP脉冲232具有HPB脉冲频率fH和HPB脉冲持续时间tH。如图所示，在一个实施例中，HBP脉冲持续时间tH与SP脉冲持续时间tS重合。替代性地，HBP脉冲持续时间tH可以不同于SP脉冲持续时间tS。另外地或替代性地，也可以在如下所述的其他阶段期间施加HBP脉冲232。例如，也可以在阶段202期间施加HBP脉冲232。HPB脉冲频率fH大于LBP脉冲频率fL。例如，在各种实施例中，fL小于约800kHz，而fH大于800kHz。在一些实施例中，fH在HF范围内并且在一个实施例中约为13.56MHz。
脉冲可能对衬底处的离子密度ni和均方根电势Vrms有影响。例如，如定性曲线图205所示，离子密度ni在阶段201的SP脉冲212期间增加。由于LBP脉冲222与所生成的等离子体分离，因此离子密度ni在阶段202期间降低，这可能与余辉相对应。相比之下，衬底处的电势Vrms在阶段201中相对较低且恒定，但在阶段202中随着LBP脉冲222的施加而增加。在余辉之后，离子密度ni继续逐渐减小，而在没有施加功率的阶段203期间，电势Vrms迅速下降到接近零。
示意性时序图200中所示的脉冲时序可以有利地用于多种(例如，用于逻辑制造的)等离子体加工方法，比如薄刻蚀、轮廓刻蚀(例如，管理薄顶、底角圆化)和图案化(例如，氮化硅、氧化硅、硅)，以及多重图案化用途。
HBP脉冲对于改变自由基生成速率(例如，Cl)和/或影响刻蚀轮廓可能是可取的。HPB脉冲还可以有利地用于(例如，在反相工艺中的SP施加期间)管理给定等离子体工艺的清洁度。例如，可以使用HPB脉冲来控制水平表面的钝化。现在参考示意图206，掩模55可以划定衬底256的刻蚀区域，包括诸如具有侧壁的沟槽和孔等特征。可能期望通过形成钝化层57来减少或防止对侧壁的刻蚀。在一些实施例中，钝化层57是氧化物。氧化物可以有利于侧壁保护，但当在水平表面上形成时可能会降低刻蚀速率并造成刻蚀停止的风险。如示意图206所示，在阶段201期间的HBP脉冲232可以减少或防止钝化层57在衬底256的水平表面上形成，这可以有利地帮助管理刻蚀前沿。
HBP脉冲232在阶段202中是关闭的，而LBP脉冲222是开启的。在给定等离子体工艺的不同阶段，不同的BP频率可能是有益的。例如，在某些情况下，在偏置阶段期间提供纯的较低频率BP可以有利于促进增加分离。然而，HBP脉冲232也可以延伸进入并穿过阶段202和阶段203。类似地，在源阶段期间提供较高频率BP可以有利地控制衬底表面的表面相互作用(例如，通过抑制诸如特征底部等水平表面上的氧化物形成)。例如，将HBP与SP一起施加可以维持电势(等离子体电势VPP和DC电势VDC)，而LBP(例如，400kHz)使余辉中的VPP最大化。如上所讨论的，也可以省略HBP脉冲(例如，在源阶段期间衬底处的电势控制不太重要的情况下)。
使用示意性时序图200所示的等离子体加工方法的一种具体实施方式可以是使用具有CF4和O2添加剂的50:50HBr和Ar气体混合物进行的硅(Si)刻蚀。在该具体示例中，可以用约500W的SP脉冲功率PS施加SP脉冲212，其中tS约为20μs并且fS在HF范围内(例如，13.56MHz、26MHz等)。可以在与SP脉冲212相同的时间且在相同的持续时间内用约100W的HBP脉冲功率PH施加HBP脉冲232(tH＝20μs)，其中fH约为13.56MHz。可以在更长的持续时间(tL＝80μs)内用约500W的LBP脉冲功率PL施加LBP脉冲222，其中fL约为400kHz。阶段203可以实施为关闭阶段以控制副产物，并且可以具有约900μs的持续时间。因此，在该具体示例中，脉冲周期209的持续时间可以约为1ms。
图3展示了根据本发明的实施例的又另一个示例等离子体加工方法的示意性时序图、以及衬底处的离子密度和电势的对应定性曲线图。例如，图3的示意性时序图可以是本文描述的其他示意性时序图的具体实施方式，如例如图1的示意性时序图。类似标记的要素可以如先前所描述。
参考图3，示意性时序图300示出了SP和BP在等离子体加工系统中的施加。在可以根据需要重复的脉冲周期309期间向等离子体加工系统提供SP脉冲312、HBP脉冲332和LBP脉冲322。不同于图2的示意性时序图200，在示意性时序图300中，HBP脉冲持续时间tH等于脉冲周期309的持续时间。对HBP的这种施加可能是低功率的并且与等离子体点火的维持有关。例如，对于可能存在点火问题的情况(例如，低压、较长的关闭阶段等)，可能期望低功率HBP来维持少量等离子体，以促进在随后的源阶段期间可靠地对等离子体重新点火。
定性曲线图305示出了HBP脉冲332的延长持续时间对衬底处的离子密度ni和电势Vrms的影响。如图所示，ni和Vrms在阶段301和阶段302中的行为类似于在图2的对应阶段201和阶段202中的行为。然而，在阶段303，HBP脉冲332将ni和Vrms保持在相对恒定的非零值。与ni和Vrms都可以忽略不计的图2的阶段203相比，在对应于低密度等离子体的阶段303中，HBP脉冲332可以将离子密度ni保持在期望的水平。这种“呵痒(tickle)”等离子体可以有利地在阶段303之后立即实现更容易的点火。
另外，应当注意，在这种情况下，在整个阶段302中维持HBP脉冲332，这可以增加该阶段中的离子通量。然而，在某些情况下，HBP也可以在阶段302期间关闭。在阶段302期间维持HBP脉冲的可行性可能取决于给定工艺的副产物再沉积的影响。
图4展示了根据本发明的实施例的各种等离子体加工方法的示意性时序图。例如，图4的示意性时序图可以是本文描述的其他示意性时序图的具体实施方式，如例如图1的示意性时序图。类似标记的要素可以如先前所描述。
参考图4，几个示意性时序图示出了针对各种等离子体加工方法的SP、HBP和LBP的时序和功率的情况的非穷举采样。图(a)至图(i)中的每一个包括至少一个SP脉冲412和LBP脉冲422，并且在概念上被划分为三个阶段(阶段1、阶段2和阶段3)。这些图彼此不同之处在于，还可以包括具有各种持续时间和时序的各种HBP脉冲和另外的SP脉冲。
图(a)描绘了类似于图3的情况，不同之处在于以延伸穿过阶段1和阶段2并且部分地延伸穿过阶段3的持续时间施加HBP脉冲433。图(b)和图(c)描绘了以下两种替代性情况：HBP脉冲434仅部分地延伸穿过阶段2；以及以与LBP脉冲422同时终止的持续时间施加HBP脉冲435。在这些和其他情况下，HBP脉冲可以主要用于维持点火，而不是用于为离子赋予能量(即加速)。
以相同的方式，图(d)描绘了类似于图2的情况，其中与SP脉冲412同时施加HBP脉冲432，而且与LBP脉冲422同时施加另外的HBP脉冲436。因此，图(d)中描绘的时序情况类似于图(c)的时序情况，不同之处在于在SP脉冲412与LBP脉冲422之间具有HBP关闭的间隔。在图(d)中，HBP脉冲432和另外的HBP脉冲436被示为具有相同的功率。然而，情况不一定如此。例如，可以在LBP脉冲422期间供应较低功率的HBP脉冲437，如图(e)所示。
图(f)描绘了类似于图(a)的情况，并具有低功率SP脉冲416。例如，SP脉冲412可以具有约500W的第一SP脉冲功率PS1，而低功率SP脉冲416可以具有约100W的第二SP脉冲功率PS2。可以使用PS1与PS2之间的任何关系，并且该关系可以取决于给定等离子体加工方法的具体要求。例如，PS2相对于PS1的较低功率可以用于提供少量的额外等离子体。进一步地，如图(g)、(h)和(i)所示，还可以在整个阶段2和阶段3施加连续的低功率SP脉冲417。当SP在第3阶段开启时，其可能会降低离子密度并增加离子通量，这在某些情况下也是期望的。
应当注意，实际上，SP脉冲412与低功率SP脉冲416之间可能存在延迟，尽管如图所示也可能不存在任何延迟。例如，延迟可以约为5μs或者可以是任何其他值。诸如所施加的SP的频率和占空比等因素可能会影响SP脉冲412与随后的SP脉冲(即低功率SP脉冲416、连续低功率SP脉冲417)之间的延迟值。
虽然在图4中已经描绘了各种各样的时序情况，但是可以在包括至少一个SP脉冲和至少一个LBP脉冲的同时对本文所描述的这些和其他实施例进行任何合适的组合，以满足本发明的特定应用的具体需要。尽管示出为如此，但并不要求HBP脉冲与SP脉冲或LBP脉冲同时开始。换言之，所示的任何HBP脉冲的开始可以相对于SP脉冲或LBP脉冲在时间上偏移，其方式类似于图4所示的HBP脉冲结束的偏移时序。
图5展示了根据本发明的实施例的几种等离子体加工方法的示意性时序图、以及电子密度和离子通量的对应定性曲线图。例如，图5的示意性时序图可以是本文描述的其他示意性时序图的具体实施方式，如例如图1的示意性时序图。类似标记的要素可以如先前所描述。
参考图5，示意性时序图501描绘了在没有施加BP的情况下对SP脉冲512的施加。电子密度ne和离子通量的对应定性曲线图示出了ne和离子通量在SP脉冲512期间较高，然后在SP终止后降低。离子通量迅速降低，而ne以逐渐基本上恒定的速率降低。在SP脉冲512之后引入具有LBP脉冲持续时间tL的LBP脉冲522可以改变ne降低的速率，如示意性时序图502所示。特别地，具有足够长的tL的LBP脉冲522可以扰动等离子体，使得等离子体更快地耗尽。例如，离子通量可以反映背景等离子体密度。然而，在施加另一个SP脉冲之前可能期望生成更多的离子通量(例如，剂量)。
例如，足够短的LBP脉冲可能会影响离子通量，而不会强烈扰动背景等离子体。换言之，冲激偏置会提取通量，但不扰动余辉。这可以在示意性时序图503中看到，该示意性时序图示出了足够短的LBP脉冲(即，LBP尖峰526)在离子通量中生成对应的尖峰，而ne不受影响。如图所示，LBP尖峰526具有足够短的LBP尖峰持续时间tk以便在增加离子通量的同时对背景等离子体(即，ne)具有最小的影响或没有影响。在各种实施例中，tK小于20μs并且在一些实施例中小于10μs。在一个实施例中，tK约为10μs。在另一个实施例中，tK约为1μs。
LBP尖峰526可类似于如前所述的LBP脉冲，但具有更短的持续时间(即，tK)。例如，LBP尖峰526可以是以小于约645kHz的频率(例如400kHz)施加的BP。另外并且也类似于先前描述的LBP脉冲，LBP尖峰526也可以是CW DC功率。例如，在一个实施例中，LBP尖峰526是对CW DC功率的施加，其中LBP尖峰持续时间tK约为10μs。在其他实施例中，CW DC功率可以被施加更长或更短的持续时间。
如前所述，较长的LBP脉冲可以导致寄生等离子体生成和/或等离子体结构改变。然而，对于BP“脉冲串”，寄生等离子体的生成可能会逐渐增加。因此，如示意性时序图504所示，多个适当间隔的LBP尖峰526可以有利地生成相对恒定的离子通量，而不会耗尽余辉。例如，能量上的剂量序列(例如，随着背景密度的下降逐渐增加)可以有利地导致更多的单能束。
相邻LBP尖峰526之间的间距tD可以取决于各种因素，比如所施加的BP的频率和tK的长度等。然而，可以将tD选择为使得避免背景等离子体的扰动(例如，足够短而不会升高电子温度Te)。例如，在各种实施例中，tD大于tK。在一些实施例中，tD在约20μs至约100μs之间。在其他实施例中，tD在约10μs至约50μs之间。
在某些情况下，当施加LBP脉冲和/或LBP尖峰时，表面充电可能是一个问题(例如，对于介电衬底等)。充电效应的大小可能取决于给定衬底中包含的材料，并且在某些情况下，电荷可能会在LBP尖峰之间充分消散。然而，在其他情况下，可能期望通过针对LBP尖峰526使用双极DC功率来抵消不期望的充电效应。例如，每隔一个LBP尖峰可以为正，或者可以使用其他模式，比如，----+++、--+等。另外，正LBP尖峰的持续时间可能与负LBP尖峰的持续时间不同。进一步地，尽管示出了三个LBP尖峰526，但不旨在对LBP尖峰526的数量施加限制。每个周期的LBP尖峰526的数量可以取决于脉冲周期时间、剂量要求和特定于给定应用的其他考虑因素。
除了多个LBP尖峰526之外，还可以结合HBP脉冲532，以便在SP开启时促进化学控制，如示意性时序图505所示。如图所示，SP脉冲512期间的离子通量可能受HBP脉冲532引入的电势的影响最小。这种情况可以将先前描述的HBP功率的优点与LBP尖峰的优点结合起来。应当注意，可以将LBP尖峰结合到所描述的任何时序配置中。换言之，本发明的范围旨在包括LBP尖峰作为本文所述的任何LBP脉冲的可选实施方式。
图6展示了根据本发明的实施例的示例等离子体加工系统的示意性框图。图6的等离子体加工系统和等离子体加工装置可以用于实施任何示意性时序图以执行本文所述的实施例等离子体加工方法，例如，比如图1至图5的示意性时序图。此外，图6的等离子体加工系统和等离子体加工装置可以用于执行如本文描述的任何实施例方法，例如，比如图7和图8的等离子体加工方法。
参考图6，等离子体加工系统600包括等离子体加工装置50，该等离子体加工装置包括耦合到加工室54的SP耦合元件60(例如，感应线圈、螺旋谐振器等)。尽管示出为位于等离子体加工装置50的石英窗52外部的感应线圈，但SP耦合元件60也可以实施为加工室54内部的导电板以及任何其他合适的配置(例如，天线、电极、波导、电子束等)。SP耦合元件60被配置为将SP耦合到加工室54，使得在加工室54内部生成等离子体58。等离子体58可以是任何类型的等离子体，比如电感耦合等离子体(ICP)、电容耦合等离子体(CCP)、表面波等离子体(SWP)等。
衬底固持器70(例如，静电卡盘)设置在加工室54内。衬底固持器70被配置为支撑衬底65。衬底固持器70进一步被配置为将BP耦合到加工室54。如本文所述，耦合的BP可以包括HBP和LBP二者。
可以使用SP控制路径向加工室54提供SP，该SP控制路径包括耦合到SP耦合元件60和SP控制器64的SP供应节点62。SP供应节点62还可以耦合到或包括波形发生器。另外，SP供应节点62和SP控制器64也可以组合。在SP耦合元件60与SP供应节点62之间还可以包括可选的SP匹配级65。
类似地，可以使用单独的或组合的BP控制路径向加工室54提供HBP和LBP，该BP控制路径包括耦合到衬底固持器70以及耦合到HBP控制器74和LBP控制器84的HBP供应节点72和LBP供应节点82，如图所示。与SP一样，HBP供应节点72和LBP供应节点82中的一者或两者还可以耦合到或包括相应的波形发生器。同样如前所述，可选的HBP匹配级75和/或可选的LBP匹配级85可以被包括在衬底固持器70与对应的供应节点之间。在某些情况下(例如，对于双极DC LBP脉冲/尖峰)，LBP供应节点82可以分成正LBP功率供应和负LBP功率供应。
控制器(即，SP控制器64、HBP控制器74、LBP控制器84)被配置为在循环等离子体工艺期间控制脉冲的时序。如前所述，相对时序是完全可定制的。SP脉冲、HBP脉冲和LBP脉冲中的每一个可以相对于彼此同相、部分重叠或反相。
图7展示了根据本发明的实施例的示例等离子体加工方法。可以使用如本文所述的实施例示意性时序图和实施例等离子体加工系统和装置来执行图7的等离子体加工方法。例如，图7的等离子体加工方法可以与图1至图6的实施例中的任一个组合。下文的方法步骤可以按如对于本领域技术人员而言可以清楚的任何适合的顺序执行。
参考图7，等离子体加工方法700的步骤701包括在SP脉冲持续时间内向SP耦合元件提供SP脉冲，以在加工室中生成等离子体。步骤702包括在与SP脉冲持续时间重叠的HBP脉冲持续时间内向设置在加工室中的衬底固持器提供HBP脉冲。HBP脉冲具有大于800kHz的HBP脉冲频率。步骤703包括在不与SP脉冲持续时间重叠的LBP脉冲持续时间内向衬底固持器提供LBP脉冲。LBP脉冲具有小于约800kHz的LBP脉冲频率。
图8展示了根据本发明的实施例的另一个示例等离子体加工方法。可以使用如本文所述的实施例示意性时序图和实施例等离子体加工系统和装置来执行图8的等离子体加工方法。例如，图8的等离子体加工方法可以与图1至图6的实施例中的任一个组合。进一步地，图8的等离子体加工方法不旨在与本文描述的其他等离子体加工方法相互排斥。例如，图8的等离子体加工方法可以与图8的等离子体加工方法组合。下文的方法步骤可以按如对于本领域技术人员而言可以清楚的任何适合的顺序执行。
参考图8，等离子体加工方法800的步骤801包括在SP脉冲持续时间内向SP耦合元件提供SP脉冲，以在加工室中生成等离子体。步骤802包括在不与SP脉冲持续时间重叠的BP脉冲持续时间期间向设置在加工室中的衬底固持器提供多个BP脉冲。该多个BP脉冲中的每一个具有小于约800kHz的BP脉冲频率和小于约10μs的BP脉冲持续时间。
这里总结了本发明的示例实施例。从说明书的整体以及本文提出的权利要求中也可以理解其他实施例。
示例1.一种等离子体加工方法，包括：在第一源功率(SP)脉冲持续时间内向SP耦合元件提供第一SP脉冲，以在加工室中生成等离子体；在与该第一SP脉冲持续时间重叠的高频偏置功率(HBP)脉冲持续时间内向设置在该加工室中的衬底固持器提供HBP脉冲，该HBP脉冲包括大于800kHz的HBP脉冲频率；以及在不与该第一SP脉冲持续时间重叠的第一低频偏置功率(LBP)脉冲持续时间内向该衬底固持器提供第一LBP脉冲，该第一LBP脉冲包括小于约800kHz的LBP脉冲频率。
示例2.如示例1所述的等离子体加工方法，其中，该HBP脉冲持续时间与该第一SP脉冲持续时间和该第一LBP脉冲持续时间二者完全重叠。
示例3.如示例1所述的等离子体加工方法，其中，该HBP脉冲持续时间与该第一SP脉冲持续时间完全重叠并且相等。
示例4.如示例1至3之一所述的等离子体加工方法，进一步包括：在该第一SP脉冲持续时间之后，在与该第一LBP脉冲持续时间重叠的第二SP脉冲持续时间内向该SP耦合元件提供第二SP脉冲；其中，该第一SP脉冲包括第一SP脉冲功率；并且其中，该第二SP脉冲包括小于该第一SP脉冲功率的第二SP脉冲功率。
示例5.如示例1至4之一所述的等离子体加工方法，其中，该第一SP脉冲持续时间约为20μs，并且其中，该第一LBP脉冲持续时间约为80μs。
示例6.如示例1至5之一所述的等离子体加工方法，进一步包括：在该第一LBP脉冲持续时间之后，在第二SP脉冲持续时间内向该SP耦合元件提供第二SP脉冲；以及在不与该第二SP脉冲持续时间重叠的第二LBP脉冲持续时间内向该衬底固持器提供第二LBP脉冲。
示例7.如示例6所述的等离子体加工方法，进一步包括：在该第一LBP脉冲持续时间之后，在延迟持续时间内不向该SP耦合电极提供SP，也不向该衬底固持器提供LBP；并且其中，在该延迟持续时间之后提供该第二SP脉冲。
示例8.如示例7所述的等离子体加工方法，其中：该HBP脉冲持续时间与该第一SP脉冲持续时间、该第一LBP脉冲持续时间完全重叠，并且至少部分地与该延迟持续时间重叠；并且该HBP脉冲包括小于该第一LBP脉冲的LBP脉冲功率的HBP功率。
示例9.一种等离子体加工方法，包括：在第一源功率(SP)脉冲持续时间内向SP耦合元件提供第一SP脉冲，以在加工室中生成等离子体；以及在不与该第一SP脉冲持续时间重叠的第一偏置功率(BP)脉冲持续时间期间向设置在该加工室的衬底固持器提供多个BP脉冲，该多个BP脉冲的每一个包括小于约800kHz的BP脉冲频率和小于约10μs的BP脉冲持续时间。
示例10.如示例9所述的等离子体加工方法，进一步包括：在与该SP脉冲持续时间重叠的第二BP脉冲持续时间内向该衬底固持器提供高频偏置功率(HBP)脉冲，该HBP脉冲包括大于800kHz的频率。
示例11.如示例10所述的等离子体加工方法，其中，该第二BP脉冲持续时间与该SP脉冲持续时间完全重叠并且相等。
示例12.如示例9至11之一所述的等离子体加工方法，进一步包括：在该第一BP脉冲持续时间之后，在第二SP脉冲持续时间内向该SP耦合元件提供第二SP脉冲；以及在不与该第二SP脉冲持续时间重叠的第二BP脉冲持续时间内向该衬底固持器提供第二多个BP脉冲。
示例13.如示例9至12之一所述的等离子体加工方法，其中，该多个BP脉冲中的每一个是单个直流(DC)脉冲。
示例14.如示例13所述的等离子体加工方法，其中，该多个BP脉冲的一部分是正DC脉冲，并且其中，该多个BP脉冲的剩余部分是负DC脉冲。
示例15.如示例9至14之一所述的等离子体加工方法，其中，该多个BP脉冲中的每一个包括小于约1μs的BP脉冲持续时间。
示例16.一种等离子体加工装置，包括：加工室；源功率(SP)耦合元件，该源功率耦合元件被配置为在该加工室中生成等离子体；SP功率供应节点，该SP功率供应节点耦合到该SP耦合元件，并且被配置为向该SP耦合元件供应射频(RF)功率；衬底固持器，该衬底固持器设置在该加工室中；第一偏置功率(BP)供应节点，该第一BP供应节点耦合到该衬底固持器，并且被配置为向该衬底固持器提供第一直流(DC)偏置功率，该第一DC偏置功率包括小于约800kHz的第一BP频率；以及第二BP供应节点，该第二BP供应节点耦合到该衬底固持器，并且被配置为向该衬底固持器提供第二DC偏置功率，该第二DC偏置功率包括大于800kHz的第二BP频率。
示例17.如示例16所述的等离子体加工装置，其中，该第一BP频率约为400kHz。
示例18.如示例16和17之一所述的等离子体加工装置，其中，该第二BP频率约为13MHz。
示例19.如示例16至18之一所述的等离子体加工装置，其中：该SP耦合元件为螺旋谐振器，该螺旋谐振器设置在该加工室外部，并且被配置为在该加工室中生成电感耦合等离子体；并且该RF功率包括等于约27MHz的RF功率频率。
示例20.如示例16至19之一所述的等离子体加工装置，其中：该第一BP供应节点和该第二BP供应节点被配置为同时向该衬底固持器供应该第一DC偏置功率和该第二DC偏置功率。
尽管已经参考说明性实施例描述了本发明，但是此描述并非旨在以限制性的意义来解释。参考描述，说明性实施例以及本发明的其他实施例的各种修改和组合对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，意图是所附权利要求涵盖任何这样的修改或实施例。

Claims (20)

1.一种等离子体加工方法，包括：
在第一源功率(SP)脉冲持续时间内向SP耦合元件提供第一SP脉冲，以在加工室中生成等离子体；
在与该第一SP脉冲持续时间的至少一部分重叠的高频偏置功率(HBP)脉冲持续时间内向设置在该加工室中的衬底固持器提供HBP脉冲，该HBP脉冲包括大于800kHz的HBP脉冲频率；以及
在不与该第一SP脉冲持续时间重叠的第一低频偏置功率(LBP)脉冲持续时间内向该衬底固持器提供第一LBP脉冲，该第一LBP脉冲包括小于约800kHz的LBP脉冲频率。
2.如权利要求1所述的等离子体加工方法，其中，该HBP脉冲持续时间与该第一SP脉冲持续时间和该第一LBP脉冲持续时间二者完全重叠。
3.如权利要求1所述的等离子体加工方法，其中，该HBP脉冲持续时间与该第一SP脉冲持续时间完全重叠并且相等。
4.如权利要求1所述的等离子体加工方法，进一步包括：
在该第一SP脉冲持续时间之后，在与该第一LBP脉冲持续时间的至少一部分重叠的第二SP脉冲持续时间内向该SP耦合元件提供第二SP脉冲；
其中，该第一SP脉冲包括第一SP脉冲功率；并且
其中，该第二SP脉冲包括小于该第一SP脉冲功率的第二SP脉冲功率。
5.如权利要求1所述的等离子体加工方法，其中，该第一SP脉冲持续时间约为20μs，并且其中，该第一LBP脉冲持续时间约为80μs。
6.如权利要求1所述的等离子体加工方法，进一步包括：
在该第一LBP脉冲持续时间之后，在第二SP脉冲持续时间内向该SP耦合元件提供第二SP脉冲；以及
在不与该第二SP脉冲持续时间重叠的第二LBP脉冲持续时间内向该衬底固持器提供第二LBP脉冲。
7.如权利要求6所述的等离子体加工方法，进一步包括：
在该第一LBP脉冲持续时间之后，在延迟持续时间内不向该SP耦合电极提供SP，也不向该衬底固持器提供LBP；并且
其中，在该延迟持续时间之后提供该第二SP脉冲。
8.如权利要求7所述的等离子体加工方法，其中：
该HBP脉冲持续时间与该第一SP脉冲持续时间、该第一LBP脉冲持续时间完全重叠，并且至少部分地与该延迟持续时间重叠；并且
该HBP脉冲包括小于该第一LBP脉冲的LBP脉冲功率的HBP功率。
9.一种等离子体加工方法，包括：
在第一源功率(SP)脉冲持续时间内向SP耦合元件提供第一SP脉冲，以在加工室中生成等离子体；以及
在不与该第一SP脉冲持续时间重叠的第一偏置功率(BP)脉冲持续时间期间向设置在该加工室中的衬底固持器提供多个BP脉冲，该多个BP脉冲中的每一个包括小于约800kHz的BP脉冲频率和小于约10μs的BP脉冲持续时间。
10.如权利要求9所述的等离子体加工方法，进一步包括：
在与该SP脉冲持续时间重叠的第二BP脉冲持续时间内向该衬底固持器提供高频偏置功率(HBP)脉冲，该HBP脉冲包括大于800kHz的频率。
11.如权利要求10所述的等离子体加工方法，其中，该第二BP脉冲持续时间与该SP脉冲持续时间完全重叠并且相等。
12.如权利要求9所述的等离子体加工方法，进一步包括：
在该第一BP脉冲持续时间之后，在第二SP脉冲持续时间内向该SP耦合元件提供第二SP脉冲；以及
在不与该第二SP脉冲持续时间重叠的第二BP脉冲持续时间内向该衬底固持器提供第二多个BP脉冲。
13.如权利要求9所述的等离子体加工方法，其中，该多个BP脉冲中的每一个都是单个直流(DC)脉冲。
14.如权利要求13所述的等离子体加工方法，其中，该多个BP脉冲的一部分是正DC脉冲，并且其中，该多个BP脉冲的剩余部分是负DC脉冲。
15.如权利要求9所述的等离子体加工方法，其中，该多个BP脉冲中的每一个包括小于约1μs的BP脉冲持续时间。
16.一种等离子体加工装置，包括：
加工室；
源功率(SP)耦合元件，该源功率耦合元件被配置为在该加工室中生成等离子体；
SP功率供应节点，该SP功率供应节点耦合到该SP耦合元件，并且被配置为向该SP耦合元件供应射频(RF)功率；
衬底固持器，该衬底固持器设置在该加工室中；
第一偏置功率(BP)供应节点，该第一BP供应节点耦合到该衬底固持器，并且被配置为向该衬底固持器供应第一直流(DC)偏置功率，该第一DC偏置功率包括小于约800kHz的第一BP频率；以及
第二BP供应节点，该第二BP供应节点耦合到该衬底固持器，并且被配置为向该衬底固持器供应第二DC偏置功率，该第二DC偏置功率包括大于800kHz的第二BP频率。
17.如权利要求16所述的等离子体加工装置，其中，该第一BP频率约为400kHz。
18.如权利要求17所述的等离子体加工装置，其中，该第二BP频率约为13MHz。
19.如权利要求18所述的等离子体加工装置，其中：
该SP耦合元件为螺旋谐振器，该螺旋谐振器设置在该加工室外部，并且被配置为在该加工室中生成电感耦合等离子体；并且
该RF功率包括等于约27MHz的RF功率频率。
20.如权利要求16所述的等离子体加工装置，其中：
该第一BP供应节点和该第二BP供应节点被配置为同时向该衬底固持器供应该第一DC偏置功率和该第二DC偏置功率。
CN202080095949.8A 2020-02-07 2020-11-17 使用低频偏置脉冲的等离子体加工方法 Pending CN115066735A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/785,260 2020-02-07
US16/785,260 US11158516B2 (en) 2020-02-07 2020-02-07 Plasma processing methods using low frequency bias pulses
PCT/US2020/060837 WO2021158272A1 (en) 2020-02-07 2020-11-17 Plasma processing methods using low frequency bias pulses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115066735A true CN115066735A (zh) 2022-09-16

Family

ID=77178266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080095949.8A Pending CN115066735A (zh) 2020-02-07 2020-11-17 使用低频偏置脉冲的等离子体加工方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11158516B2 (zh)
JP (1) JP2023512803A (zh)
KR (1) KR20220138391A (zh)
CN (1) CN115066735A (zh)
TW (1) TW202147378A (zh)
WO (1) WO2021158272A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7450455B2 (ja) * 2020-05-13 2024-03-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110139748A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 University Of Houston Atomic layer etching with pulsed plasmas
US8883028B2 (en) * 2011-12-28 2014-11-11 Lam Research Corporation Mixed mode pulsing etching in plasma processing systems
US9301383B2 (en) 2012-03-30 2016-03-29 Tokyo Electron Limited Low electron temperature, edge-density enhanced, surface wave plasma (SWP) processing method and apparatus
US9269587B2 (en) 2013-09-06 2016-02-23 Applied Materials, Inc. Methods for etching materials using synchronized RF pulses
KR20140041651A (ko) 2014-03-06 2014-04-04 한국기초과학지원연구원 다단계 펄스를 이용한 박막 형성장치 및 박막 형성방법
US9741539B2 (en) 2015-10-05 2017-08-22 Applied Materials, Inc. RF power delivery regulation for processing substrates
KR20170075887A (ko) 2015-12-23 2017-07-04 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치, 그의 플라즈마 처리 방법, 및 플라즈마 식각 방법
US10424467B2 (en) * 2017-03-13 2019-09-24 Applied Materials, Inc. Smart RF pulsing tuning using variable frequency generators

Also Published As

Publication number Publication date
US11158516B2 (en) 2021-10-26
US20210249225A1 (en) 2021-08-12
KR20220138391A (ko) 2022-10-12
TW202147378A (zh) 2021-12-16
WO2021158272A1 (en) 2021-08-12
JP2023512803A (ja) 2023-03-29
US20220028695A1 (en) 2022-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9865484B1 (en) Selective etch using material modification and RF pulsing
US9053908B2 (en) Method and apparatus for controlling substrate DC-bias and ion energy and angular distribution during substrate etching
TWI552222B (zh) 用於介電蝕刻的負離子控制
JP6276704B2 (ja) プラズマ処理システムにおける混合モードパルシングエッチング
US8821684B2 (en) Substrate plasma processing apparatus and plasma processing method
TWI604498B (zh) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP4660498B2 (ja) 基板のプラズマ処理装置
US11476090B1 (en) Voltage pulse time-domain multiplexing
US20230081352A1 (en) Pulsed Capacitively Coupled Plasma Processes
US10193066B2 (en) Apparatus and techniques for anisotropic substrate etching
KR102550393B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
JP7085655B2 (ja) 無線周波数パルス整合方法およびそのデバイス、ならびに、パルスプラズマ生成システム
US20220028695A1 (en) Plasma Processing Methods Using Low Frequency Bias Pulses
TW202143285A (zh) 使用脈衝電子束的電漿處理方法
TW202123778A (zh) 電漿處理用三相脈衝系統及方法
US20240162007A1 (en) Reducing aspect ratio dependent etch with direct current bias pulsing
WO2023211665A1 (en) Method to enhance etch rate and improve critical dimension of features and mask selectivity
JP2024514409A (ja) プラズマ処理のための高速中性粒子発生

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination