本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造。

背景技術(shù)：

許多現(xiàn)代的半導(dǎo)體芯片制造工藝包括產(chǎn)生等離子體，離子和/或自由基成分源于該等離子體，以用于直接或間接地影響暴露于等離子體的襯底的表面上的變化。例如，各種基于等離子體的工藝可用于從襯底表面蝕刻材料、沉積材料到襯底表面上、或修改已經(jīng)存在于襯底表面上的材料。等離子體通常通過(guò)在受控環(huán)境中施加射頻(RF)功率至處理氣體來(lái)產(chǎn)生，使得該處理氣體被激勵(lì)并轉(zhuǎn)換成所需要的等離子體。等離子體的特性受許多工藝參數(shù)的影響，這些工藝參數(shù)包括但不限于處理氣體的材料組成、處理氣體的流率、等離子體產(chǎn)生區(qū)域和周?chē)Y(jié)構(gòu)的幾何特征、處理氣體和周?chē)牧系臏囟?、所施加的RF功率的頻率和幅值、和被施加以將等離子體的帶電成分朝向襯底吸引的偏置電壓等等。理解并控制可能影響所產(chǎn)生的等離子體如何與襯底相互作用的工藝參數(shù)中的一些，特別是有關(guān)偏置電壓的產(chǎn)生和應(yīng)用，這是有意義的。就是這樣的背景下，產(chǎn)生本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一示例性的實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于在半導(dǎo)體器件的制造中對(duì)靶材料進(jìn)行等離子體蝕刻的方法。該方法包括(a)用于將襯底設(shè)置在處理模塊內(nèi)的襯底支架上的操作。所述襯底包括覆蓋靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一個(gè)部分通過(guò)所述掩模材料中的開(kāi)口暴露。該方法包括(b)用于產(chǎn)生暴露于所述襯底的等離子體的操作。該方法包括(c)用于在第一持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加偏置電壓的操作。該方法包括(d)用于在所述第一持續(xù)時(shí)間結(jié)束后的第二持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加偏置電壓的操作。所述第二偏置電壓設(shè)置大于0V。并且所述第二偏置電壓設(shè)置為足夠低，以避免離子誘導(dǎo)去除所述掩模材料。該方法包括(e)用于以交替和連續(xù)的方式重復(fù)操作(c)和(d)持續(xù)去除暴露在所述襯底上的所要求量的所述靶材料所必需的總的時(shí)間段。

在一示例性實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于在半導(dǎo)體器件的制造中對(duì)靶材料進(jìn)行等離子體蝕刻的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：被配置為支撐暴露于等離子體的襯底的襯底支架。所述系統(tǒng)包括：射頻(RF)電源，其被連接以產(chǎn)生并傳送RF信號(hào)到所述襯底支架以在所述襯底支架處產(chǎn)生偏置電壓。所述RF電源包括第一RF產(chǎn)生器、第二RF產(chǎn)生器、RF同步邏輯和阻抗匹配電路。所述第一RF產(chǎn)生器和所述第二RF產(chǎn)生器被構(gòu)造成彼此獨(dú)立地運(yùn)行。所述RF同步邏輯被配置來(lái)使所述第一RF產(chǎn)生器和所述第二RF產(chǎn)生器的運(yùn)行同步，以便能夠針對(duì)兩個(gè)交替處理狀態(tài)中的每一個(gè)在所述襯底支架處產(chǎn)生所要求的偏置電壓。

在一示例性的實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于在半導(dǎo)體器件的制造中對(duì)靶材料進(jìn)行等離子體蝕刻的方法。該方法包括(a)用于將襯底設(shè)置在處理模塊內(nèi)的襯底支架上的操作。所述襯底包括覆蓋靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一個(gè)部分通過(guò)所述掩模材料中的開(kāi)口暴露。該方法包括(b)用于產(chǎn)生暴露于所述襯底的等離子體的操作。該方法包括(c)用于在第一持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加偏置電壓的操作。該方法包括(d)用于在所述第一持續(xù)時(shí)間結(jié)束后的第二持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加偏置電壓的操作。所述第二偏置電壓設(shè)置大于0V。并且所述第二偏置電壓設(shè)置為足夠低，以避免離子誘導(dǎo)去除所述掩模材料。該方法還包括操作(e)，其中，在所述第二持續(xù)時(shí)間結(jié)束后的在第三持續(xù)時(shí)間在所述襯底支架施加零偏置電壓。該方法還包括(f)以連續(xù)的方式重復(fù)操作(c)、(d)和(e)持續(xù)去除暴露在所述襯底上的所要求量的所述靶材料所必需的總的時(shí)間段的操作。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種用于在半導(dǎo)體器件的制造中對(duì)靶材料進(jìn)行等離子體蝕刻的方法，該方法包括：

(a)將襯底設(shè)置在處理模塊內(nèi)的襯底支架上，其中，所述襯底包括覆蓋靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一個(gè)部分通過(guò)所述掩模材料中的開(kāi)口暴露；

(b)產(chǎn)生暴露于所述襯底的等離子體；

(c)在第一持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處施加偏置電壓；

(d)在所述第一持續(xù)時(shí)間結(jié)束后的第二持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處施加偏置電壓，其中所述第二偏置電壓設(shè)置大于0V，并且其中所述第二偏置電壓設(shè)置為足夠低，以避免離子誘導(dǎo)去除所述掩模材料；以及

(e)以交替和連續(xù)的方式重復(fù)操作(c)和(d)持續(xù)去除暴露在所述襯底上的所要求量的所述靶材料所必需的總的時(shí)間段。

2.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述掩模材料對(duì)暴露于所述等離子體中的化學(xué)蝕刻是有抗性的，并且，其中對(duì)于暴露于所述等離子體中的所述掩模材料的離子誘導(dǎo)去除，需要閾值偏置電壓，使得當(dāng)施加到所述襯底支架的偏置電壓在所述閾值偏置電壓以下時(shí)，所述掩模材料不會(huì)經(jīng)受離子誘導(dǎo)的濺射，并且其中，在操作(d)中的所述第二偏置電壓設(shè)置是在所述閾值偏置電壓附近，以及

其中根據(jù)施加到所述襯底支架的偏置電壓，所述靶材料經(jīng)受暴露于所述等離子體的化學(xué)蝕刻和離子輔助的蝕刻兩者。

3.根據(jù)條款2所述的方法，其中用于在操作(b)中產(chǎn)生所述等離子體的處理氣體混合物包含氧氣和鈍化氣體。

4.根據(jù)條款3所述的方法，其中所述掩模材料是SiO₂、SiN、SiON和Si-ARC中的一種或多種，并且

其中所述靶材料是光致抗蝕劑材料、碳材料、經(jīng)摻雜的碳材料、經(jīng)碳摻雜的材料、硅材料和金屬中的一種或多種。

5.根據(jù)條款1所述的方法，其中，對(duì)應(yīng)于所述高偏置電壓電平的所述第一偏置電壓設(shè)置是在從約400V延伸至約3000V的范圍內(nèi)，并且

其中，對(duì)應(yīng)于所述低偏置電壓電平的所述第二偏置電壓設(shè)置是在從約20V延伸至約300V的范圍內(nèi)。

6.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述第一持續(xù)時(shí)間為至少1秒，且其中所述第二持續(xù)時(shí)間為至少1秒。

7.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述第一持續(xù)時(shí)間小于100毫秒，并且其中所述第二持續(xù)時(shí)間小于100毫秒。

8.根據(jù)條款7所述的方法，其中所述第一持續(xù)時(shí)間和所述第二持續(xù)時(shí)間一起限定偏置電壓循環(huán)，其中所述偏置電壓的循環(huán)的頻率與被傳送到襯底支架以產(chǎn)生所述偏置電壓的射頻(RF)信號(hào)的頻率是在相同的數(shù)量級(jí)。

9.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述第一持續(xù)時(shí)間不同于所述第二持續(xù)時(shí)間。

10.根據(jù)條款1所述的方法，其中所述第一持續(xù)時(shí)間基本上等于所述第二持續(xù)時(shí)間。

11.根據(jù)條款1所述的方法，其中在操作(d)中在所述第二持續(xù)時(shí)間期間施加的所述第二偏置電壓通過(guò)連續(xù)波射頻(RF)信號(hào)產(chǎn)生，并且

其中，在操作(c)中在所述第一持續(xù)時(shí)間期間施加的所述第一偏置電壓是通過(guò)將RF信號(hào)添加到連續(xù)波RF信號(hào)而產(chǎn)生的。

12.根據(jù)條款11所述的方法，其中所述第一持續(xù)時(shí)間不到所述第一持續(xù)時(shí)間和所述第二持續(xù)時(shí)間的總和的10％。

13.根據(jù)條款1所述的方法，其還包括：

在所述第一持續(xù)時(shí)間期間與操作(c)結(jié)合，提供較低的初級(jí)線圈功率，以產(chǎn)生在操作(b)暴露于所述襯底的所述等離子體；以及

在所述第二持續(xù)時(shí)間期間與操作(d)結(jié)合，提供較高的初級(jí)線圈功率，以產(chǎn)生在操作(b)暴露于所述襯底的所述等離子體。

14.根據(jù)條款13所述的方法，其中所述較低的初級(jí)線圈功率是在從約50瓦(W)延伸至約2000W的范圍內(nèi)，并且其中

所述較高的初級(jí)線圈功率是在從約2000W延伸至約5000W的范圍內(nèi)。

15.根據(jù)條款1所述的方法，其中，在操作(c)中的在所述第一持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于所述高偏置電壓電平的所述第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加偏置電壓包括：傳送較高頻率的射頻(RF)信號(hào)到所述襯底支架，以在對(duì)應(yīng)于所述高偏置電壓電平的所述第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處產(chǎn)生所述偏置電壓，以及

其中在操作(d)中的在所述第二持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于所述低偏置電壓電平的所述第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加偏置電壓包括：傳送較低頻率的射頻(RF)信號(hào)到所述襯底支架，以在對(duì)應(yīng)于所述低偏置電壓電平的所述第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處產(chǎn)生所述偏置電壓。

16.根據(jù)條款15所述的方法，其中在操作(c)中在所述第一持續(xù)時(shí)間期間傳送的所述RF信號(hào)具有在從約13兆赫(MHz)延伸至約60MHz的范圍內(nèi)的頻率，并且

其中，在操作(d)中在所述第二持續(xù)時(shí)間期間傳送的所述RF信號(hào)具有在從約400千赫(kHz)延伸至約2MHz的范圍內(nèi)的頻率。

17.根據(jù)條款1所述的方法，其還包括：

在所述第一持續(xù)時(shí)間期間與操作(c)結(jié)合，提供較低的初級(jí)線圈功率，以在操作(b)產(chǎn)生暴露于所述襯底的所述等離子體；以及

在所述第二持續(xù)時(shí)間期間與操作(d)結(jié)合，提供較高的初級(jí)線圈功率，以在操作(b)產(chǎn)生暴露于所述襯底的所述等離子體，

其中，在操作(c)中的在所述第一持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于所述高偏置電壓電平的所述第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加所述偏置電壓包括：傳送較高頻率的射頻(RF)信號(hào)到所述襯底支架，以在對(duì)應(yīng)于所述高偏置電壓電平的所述第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處產(chǎn)生所述偏置電壓，以及

其中在操作(d)中的在所述第二持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于所述低偏置電壓電平的所述第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架施加所述偏置電壓包括：傳送較低頻率的RF信號(hào)到所述襯底支架，以在對(duì)應(yīng)于所述低偏置電壓電平的所述第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處產(chǎn)生所述偏置電壓。

18.根據(jù)條款17所述的方法，其中所述較低的初級(jí)線圈功率是在從約50瓦特(W)延伸至約2000W的范圍內(nèi)，

其中所述較高的初級(jí)線圈功率是在從約2000W延伸至約5000W的范圍內(nèi)，

其中，在操作(c)中在所述第一持續(xù)時(shí)間期間傳送的所述RF信號(hào)具有在從約13兆赫(MHz)延伸至約60MHz的范圍內(nèi)的頻率，并且

其中，在操作(d)中在所述第二持續(xù)時(shí)間期間傳送的所述RF信號(hào)具有在從約400千赫(kHz)延伸至約2MHz的范圍內(nèi)的頻率。

19.一種用于在半導(dǎo)體器件的制造中對(duì)靶材料進(jìn)行等離子體蝕刻的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

被配置為支撐暴露于等離子體的襯底的襯底支架；

射頻(RF)電源，其被連接以產(chǎn)生并傳送RF信號(hào)到所述襯底支架以在所述襯底支架處產(chǎn)生偏置電壓，所述RF電源包括第一RF產(chǎn)生器、第二RF產(chǎn)生器、RF同步邏輯和阻抗匹配電路，

其中，所述第一RF產(chǎn)生器和所述第二RF產(chǎn)生器被構(gòu)造成彼此獨(dú)立地運(yùn)行，其中，所述RF同步邏輯被配置來(lái)使所述第一RF產(chǎn)生器和所述第二RF產(chǎn)生器的運(yùn)行同步，以便能夠針對(duì)兩個(gè)交替處理狀態(tài)中的每一個(gè)根據(jù)要求在所述襯底支架處產(chǎn)生所述偏置電壓。

20.根據(jù)條款19所述的方法，其中所述RF同步邏輯被配置成使得在所述第一RF產(chǎn)生器和所述第二RF產(chǎn)生器之間能夠通信，并且其中所述第一RF產(chǎn)生器被配置成作為主RF產(chǎn)生器運(yùn)行，并且其中所述第二RF產(chǎn)生器被配置成響應(yīng)于從所述第一RF產(chǎn)生器接收的信號(hào)作為從RF產(chǎn)生器運(yùn)行，并且其中，所述第一RF產(chǎn)生器被配置成指令所述第二RF產(chǎn)生器何時(shí)輸出RF信號(hào)到所述襯底支架。

21.一種用于在半導(dǎo)體器件的制造中對(duì)靶材料進(jìn)行等離子體蝕刻的方法，該方法包括：

(a)將襯底設(shè)置在處理模塊內(nèi)的襯底支架上，其中，所述襯底包括覆蓋靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一個(gè)部分通過(guò)所述掩模材料中的開(kāi)口暴露；

(b)產(chǎn)生暴露于所述襯底的等離子體；

(c)在第一持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處施加偏置電壓；

(d)在所述第一持續(xù)時(shí)間結(jié)束后的第二持續(xù)時(shí)間在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架處施加偏置電壓，其中所述第二偏置電壓設(shè)置大于0V，并且其中所述第二偏置電壓設(shè)置為足夠低，以避免離子誘導(dǎo)去除所述掩模材料；

(e)在所述第二持續(xù)時(shí)間結(jié)束后的在第三持續(xù)時(shí)間在所述襯底支架處施加零偏置電壓；以及

(f)以連續(xù)的方式重復(fù)操作(c)、(d)和(e)持續(xù)去除暴露在所述襯底上的所要求量的所述靶材料所必需的總的時(shí)間段。

本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)下文的詳細(xì)描述、結(jié)合以示例性方式圖解本發(fā)明的附圖將變得明顯。

附圖說(shuō)明

圖1A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了穿過(guò)被制備的用于等離子體蝕刻處理的示例性襯底的一部分的豎直截面圖。

圖1B示出了穿過(guò)圖1A的示例性襯底的一部分的在執(zhí)行等離子體蝕刻處理后的豎直截面圖。

圖2根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式示出了一示例性襯底處理模塊。

圖3A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了針對(duì)布置在襯底上的覆蓋式(blanket)氧化硅掩模材料的蝕刻速率與所施加的偏置電壓的示例性關(guān)系曲線圖。

圖3B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了針對(duì)布置在襯底上的覆蓋式光致抗蝕劑靶材料的蝕刻速率與所施加的偏置電壓的示例性關(guān)系曲線圖。

圖4A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。

圖4B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了對(duì)應(yīng)于圖4A的方法的偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。

圖5A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。

圖5B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了對(duì)應(yīng)于圖5A的方法的、組合了圖4B的偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖的初級(jí)線圈功率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。

圖6A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。

圖6B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了對(duì)應(yīng)于圖6A的方法的、組合了圖4B的偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖的偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。

圖7A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。

圖7B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖7A示出了偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖和對(duì)應(yīng)的偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖以及對(duì)應(yīng)的初級(jí)線圈功率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。

圖8A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。

圖8B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖8A示出了偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系和對(duì)應(yīng)的偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖以及對(duì)應(yīng)的初級(jí)線圈功率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。

圖9根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了RF電源的一個(gè)示例，其中第一RF發(fā)生器和第二RF發(fā)生器用于提供RF信號(hào)到襯底支架，以在襯底處產(chǎn)生偏置電壓。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)所呈現(xiàn)的實(shí)施方式的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見(jiàn)的是，在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情形下可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情形下，未詳細(xì)描述公知的處理操作，以避免不必要地使所公開(kāi)的實(shí)施方式難以理解。

本文公開(kāi)了用于改進(jìn)在半導(dǎo)體器件制造工藝中從襯底等離子體蝕刻材料的方法和系統(tǒng)。在一示例性實(shí)施方式中，如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)襯底指的是半導(dǎo)體晶片。然而，應(yīng)該理解的是，在其他實(shí)施方式中，如本文所使用的術(shù)語(yǔ)襯底可以指由藍(lán)寶石、GaN、GaAs或SiC、或其他襯底材料形成的襯底，并且可以包括玻璃面板/襯底、金屬箔、金屬片、高分子材料、或類(lèi)似物。另外，在多種實(shí)施方式中，在本文中所提到的襯底在形態(tài)、形狀和/或尺寸方面可以不同。例如，在一些實(shí)施方式中，在本文中所提到的襯底可以對(duì)應(yīng)于200mm(毫米)的半導(dǎo)體晶片、300mm的半導(dǎo)體晶片、或450mm的半導(dǎo)體晶片。此外，在一些實(shí)施方式中，在本文中所提到的襯底可以對(duì)應(yīng)于非圓形襯底，例如用于平板顯示器或類(lèi)似物的矩形襯底，以及其他形狀。

圖1A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了穿過(guò)被制備的用于等離子體蝕刻處理的示例性襯底101的一部分的豎直截面圖。應(yīng)當(dāng)理解的是，襯底101由多層特定形狀的不同的導(dǎo)體和絕緣體/介電材料組成，以形成晶體管器件和連接晶體管器件的各種終端和柵極的導(dǎo)線，以便形成預(yù)定的集成電路。為了便于描述，襯底101的基部101A表示這種多層不同材料積聚到特定點(diǎn)的集體積聚，在該特定點(diǎn)形成附加的結(jié)構(gòu)。

圖1A示出了設(shè)置在襯底101的基部101A上的靶材料152層，在靶材料152上設(shè)置有掩模材料154層。開(kāi)口156穿過(guò)掩模材料154形成以使下伏的靶材料152的區(qū)域暴露。利用這種結(jié)構(gòu)，進(jìn)行等離子體蝕刻處理以去除在開(kāi)口156的底部暴露的靶材料152的一部分。

圖1B示出了穿過(guò)圖1A的示例性襯底101的一部分的在執(zhí)行等離子體蝕刻處理后的豎直截面圖。圖1B示出了靶材料152的通過(guò)開(kāi)口156暴露于等離子體蝕刻處理的部分被去除。對(duì)應(yīng)于靶材料152的被去除的部分的開(kāi)口具有延伸穿過(guò)掩模材料154和靶材料152兩者的總的開(kāi)口高度160和開(kāi)口寬度158。開(kāi)口寬度158可對(duì)應(yīng)于集成電路布局的關(guān)鍵尺寸(CD)。開(kāi)口高度160與開(kāi)口寬度158的比值限定了開(kāi)口的深寬比。

在現(xiàn)代的半導(dǎo)體器件的制造中，高深寬比(HAR)蝕刻已成為一種顯著的挑戰(zhàn)。例如，在導(dǎo)體蝕刻工藝中，碳的HAR蝕刻是一種特別的挑戰(zhàn)，但只是許多現(xiàn)存的有關(guān)HAR的挑戰(zhàn)之一。在HAR蝕刻工藝中，通常在靶材料152的蝕刻速率和靶材料152的相對(duì)于覆蓋在靶材料152上的掩模材料154的蝕刻選擇比之間進(jìn)行權(quán)衡。更具體地，為了提高靶材料152的蝕刻速率，犧牲靶材料152的相對(duì)于上覆的掩模材料154的某種數(shù)量的蝕刻選擇比可能是必要的。此外，在一些蝕刻處理中，較高的偏置電壓施加在襯底101層次以便將等離子體的帶電成分(例如，離子)以更直接的方式朝向襯底101吸引，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶材料152的更快的蝕刻速率以及相應(yīng)地靶材料152的更好的深寬比依賴(lài)性蝕刻(ARDE)。然而，在一些處理中，靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇比隨著在襯底101層次施加的偏置電壓增大而迅速下降。

在一些蝕刻應(yīng)用中，以低占空比，例如，以低于50％的在襯底101層次所施加的高電壓偏置與所施加的零偏置電壓的比例，執(zhí)行高電壓偏置脈沖(HVBP)蝕刻處理，以改善靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇性。但，經(jīng)驗(yàn)表明，在HAR幾何結(jié)構(gòu)下，當(dāng)零偏置電壓存在于襯底101層次時(shí)，隨著深寬比增大，靶材料152的蝕刻速率變得非常低(甚至接近零)。此外，除了靶材料152的蝕刻速率和靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇比之間的權(quán)衡問(wèn)題外，還會(huì)存在有關(guān)HVBP和/或連續(xù)波(CW)蝕刻處理的其他問(wèn)題，例如難以進(jìn)行輪廓控制、孔變形(distortion)和/或頂端堵塞。例如，對(duì)于用于下一代的三維NAND器件的較厚的碳掩模材料層和較小的關(guān)鍵尺寸，需要改進(jìn)的方法和系統(tǒng)，例如本文描述的那些，以滿足關(guān)于蝕刻速率、靶對(duì)掩模的選擇比、輪廓控制、孔變形、和/或頂部堵塞等等的工藝規(guī)范。

圖2根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式示出了一示例性的襯底處理模塊100。處理模塊100包括被配置成保持暴露于等離子體處理環(huán)境的襯底101的襯底支架102，在該等離子體處理環(huán)境中產(chǎn)生等離子體104。本公開(kāi)內(nèi)容主要涉及一些裝置、系統(tǒng)和方法，通過(guò)這些裝置、系統(tǒng)和方法，偏置電壓、初級(jí)線圈功率和偏置電壓RF信號(hào)頻率這樣的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)被系統(tǒng)地控制，以改善對(duì)靶材料152的HAR蝕刻，而不損壞上覆的掩模材料154。為了提供示例性的背景，處理模塊100作為感應(yīng)耦合等離子體(ICP)處理模塊描述。然而，應(yīng)該理解的是，在其他實(shí)施方式中，處理模塊100可被定義為在半導(dǎo)體制造中使用的其他類(lèi)型的處理模塊。

處理模塊100被配置為使得襯底101能暴露于基于等離子體的處理操作以便以預(yù)定的和受控的方式修改襯底101的特性。處理模塊100包括由周邊結(jié)構(gòu)限定的室103，室103包括一個(gè)或更多個(gè)壁結(jié)構(gòu)103A、底部結(jié)構(gòu)103B和頂部結(jié)構(gòu)103C。在一些實(shí)施方式中，頂部結(jié)構(gòu)103C由能夠傳送射頻信號(hào)的材料形成，該材料如石英或陶瓷等等。室103可以由導(dǎo)電材料形成，并且具有與基準(zhǔn)接地電位106的電連接。

處理模塊100包括設(shè)置在頂部結(jié)構(gòu)103C上方的線圈組件105。RF電源107通過(guò)連接件109被連接以供應(yīng)RF功率(RF信號(hào))至線圈組件105。供應(yīng)至線圈組件105的RF功率在本文被稱(chēng)為初級(jí)線圈功率。在多種實(shí)施方式中，RF電源107包括一個(gè)或多個(gè)RF產(chǎn)生器和相關(guān)的阻抗匹配電路，以提供射頻功率到線圈組件105的適當(dāng)?shù)膫魉汀?/p>

在多種實(shí)施方式中，RF電源107可包括在一個(gè)或多個(gè)頻率下運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)RF信號(hào)產(chǎn)生器。多個(gè)RF信號(hào)頻率可以在同一時(shí)間提供給線圈組件105。在一些實(shí)施方案中，由RF電源107輸出的信號(hào)頻率設(shè)置在從1kHz(千赫茲)延伸到100MHz(兆赫)的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，由RF電源107輸出的信號(hào)頻率被設(shè)置在從400kHz延伸到60MHz的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，RF電源107被設(shè)置以產(chǎn)生在2MHz、27MHz和60MHz的頻率下的RF信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，RF電源107被設(shè)置為產(chǎn)生在從約2MHz延伸至約60MHz的頻率范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)高頻RF信號(hào)，以及產(chǎn)生在從約100kHz延伸至約2MHz的頻率范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)低頻RF信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述RF信號(hào)的頻率范圍以舉例的方式提供。在實(shí)踐中，RF電源107可以被配置為根據(jù)需要產(chǎn)生具有基本上任何頻率的基本上任何RF信號(hào)以在室103內(nèi)產(chǎn)生等離子體104。另外，RF電源107可包括基于頻率的濾波，即，高通濾波和/或低通濾波，以確保特定的RF信號(hào)頻率被傳送到線圈組件105。

在一些實(shí)施方式中，處理模塊100包括可關(guān)閉的訪問(wèn)端口111，例如閘門(mén)閥或其他部件，可以通過(guò)訪問(wèn)端口111將襯底101傳送進(jìn)出室103。處理模塊100還包括多個(gè)處理氣體供給端口113A、113B、113C，一種或多種處理氣體組合物可通過(guò)它們被提供給室103的在襯底支架102上的內(nèi)部區(qū)域。在操作期間，操作處理氣體供應(yīng)源115以分別通過(guò)一個(gè)或多個(gè)連接線117A、117B、117C輸送一種或多種處理氣體組合物到處理氣體供給端口113A、113B、113C，并且將RF功率從RF電源107輸送到線圈組件105，使得該RF功率在頂部結(jié)構(gòu)103C下方且在襯底支架102上方的等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，以將等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)的一種或多種處理氣體組合物變換成等離子體104。然后，等離子體104的反應(yīng)性成分，如離子和/或自由基，與襯底101的暴露表面部分相互作用。

處理模塊100包括多個(gè)側(cè)通風(fēng)結(jié)構(gòu)119，氣體和副產(chǎn)品材料可以穿過(guò)側(cè)通風(fēng)結(jié)構(gòu)119流到與排放模塊123連接的排放口121，排放模塊123被配置為施加負(fù)壓到室103的內(nèi)部，以促進(jìn)使用過(guò)的處理氣體和副產(chǎn)品材料的排放。此外，在一些實(shí)施方式中，襯底支架102被配置為通過(guò)連接件127從偏置RF電源125接收偏置RF功率，使得在襯底支架102上產(chǎn)生偏置電壓，以便將離子從等離子體104朝向襯底支架102和保持在襯底支架102上的襯底101吸引。在多種實(shí)施方式中，RF電源125包括一個(gè)或多個(gè)RF產(chǎn)生器和相關(guān)的阻抗匹配電路，以使射頻功率適當(dāng)?shù)貍魉偷揭r底支架102。

在各種實(shí)施方式中，RF電源125可包括在一種或多種頻率下運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)RF信號(hào)產(chǎn)生器。多個(gè)RF信號(hào)頻率可以在同一時(shí)間被提供到襯底支架102。在一些實(shí)施方式中，由RF電源125輸出的信號(hào)頻率被設(shè)置在從1kHz(千赫茲)延伸到100MHz(兆赫)的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，由RF電源125輸出的信號(hào)頻率被設(shè)置在從400kHz延伸到60MHz的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，RF電源125被設(shè)置以產(chǎn)生在2MHz、27MHz和60MHz的頻率下的RF信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，RF電源125被設(shè)置為產(chǎn)生在從約2MHz延伸至約60MHz的頻率范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)高頻RF信號(hào)，以及產(chǎn)生在從約100kHz延伸至約2MHz的頻率范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)低頻RF信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述RF信號(hào)的頻率范圍以舉例的方式提供。在實(shí)踐中，RF電源125可以被配置為根據(jù)需要產(chǎn)生具有基本上任何頻率的基本上任何RF信號(hào)以在襯底101處產(chǎn)生預(yù)定的偏置電壓。另外，RF電源125可包括基于頻率的濾波，即，高通濾波和/或低通濾波，以確保特定的RF信號(hào)頻率被傳送到襯底支架102。

雖然處理模塊100描繪了ICP處理模塊的一個(gè)示例，但在多種實(shí)施方式中，處理模塊100可以是在半導(dǎo)體器件的制造中使用的基本上任何類(lèi)型的處理模塊。例如，在一些實(shí)施方式中，處理模塊100可以是電容耦合等離子體(CCP)處理模塊，其中，替代在ICP處理模塊中使用的線圈組件105，CCP處理模塊包括布置在室103內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電極，RF功率被輸送到該一個(gè)或多個(gè)電極。在CCP處理模塊中，所述一個(gè)或多個(gè)電極可包括頂部電極(例如，噴頭電極或固體電極等等)、底部電極(例如，靜電卡盤(pán)或襯底支撐件等等)和側(cè)邊電極(例如，外圍環(huán)形電極等等)中的一個(gè)或多個(gè)，其中，所述頂部電極、底部電極和側(cè)邊電極圍繞等離子體產(chǎn)生區(qū)域配置。輸送到CCP處理模塊的一個(gè)或多個(gè)電極的射頻功率被從該一個(gè)或多個(gè)電極通過(guò)存在于該等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)的一種或多種處理氣體組合物傳送到基準(zhǔn)接地電位，并且在這樣進(jìn)行時(shí)，將在等離子體產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)的一種或多種處理氣體組合物變換成等離子體104。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上面提到的ICP和CCP處理模塊的實(shí)施例為了便于描述以簡(jiǎn)化的方式進(jìn)行了討論。在現(xiàn)實(shí)中，處理模塊100(無(wú)論是ICP、CCP、還是一些其他類(lèi)型)是包括本文沒(méi)有描述的許多組件的復(fù)雜系統(tǒng)。然而，對(duì)于本討論應(yīng)當(dāng)理解的是，處理模塊100(無(wú)論其類(lèi)型如何)包括襯底支架102，該襯底支架102被配置成以安全的方式保持暴露于等離子體104的襯底101以使得能處理襯底101，從而獲得特定的結(jié)果。可以由處理模塊100進(jìn)行的等離子體處理操作的實(shí)例包括蝕刻操作、沉積操作、和灰化操作等等。

關(guān)于襯底101，對(duì)掩模材料154和靶材料152進(jìn)行選擇，使得掩模材料154和靶材料152具有不同的蝕刻機(jī)制。具體地，掩模材料154被選擇為抗化學(xué)蝕刻的，使得掩模材料154的蝕刻是離子驅(qū)動(dòng)的。在一些實(shí)施方式中，掩模材料154被選擇為使得在給定的等離子體蝕刻處理中去除掩模材料154將主要通過(guò)濺射機(jī)制進(jìn)行。掩模材料154的實(shí)例包括SiO₂、SiN、SiON、Si-ARC等等。相比于掩模材料154，靶材料152被選擇為易發(fā)生化學(xué)蝕刻，使得靶材料152的蝕刻是化學(xué)驅(qū)動(dòng)的且是離子輔助的。靶材料152的蝕刻可以通過(guò)離子與靶材料152的相互作用而增強(qiáng)。因此，離子輔助的化學(xué)蝕刻處理將有效地去除靶材料152的暴露部分。靶材料152的實(shí)例包括光致抗蝕劑材料、碳材料、經(jīng)摻雜的碳材料、經(jīng)碳摻雜的材料、硅材料、各種金屬(如鎢、鈦等)、等等。

應(yīng)當(dāng)理解的是，掩模材料154是抗化學(xué)蝕刻的且易發(fā)生離子驅(qū)動(dòng)的蝕刻，而靶材料152易發(fā)生化學(xué)蝕刻和離子輔助蝕刻兩者。在一些實(shí)施方案中，靶材料152將包含與存在于所述掩模材料154中的化學(xué)成分不同的化學(xué)成分。掩模材料154和靶材料152可以基本上是具有上述蝕刻特性的暴露于將使用的特定的等離子體組合物的任何材料。

掩模材料154也被配置為使得入射在掩模材料154上的離子將需要具有動(dòng)能的閾值量，以便通過(guò)濺射反應(yīng)去除掩模材料154。由于入射到掩模材料154上的離子動(dòng)能和在襯底101層次所施加的偏置電壓之間的直接聯(lián)系，因此，濺射掩模材料154所需的離子動(dòng)能的該閾值量對(duì)應(yīng)于在襯底101施加的閾值偏置電壓。在等離子體蝕刻處理的過(guò)程中，由于掩模材料154不易發(fā)生化學(xué)蝕刻，因此，當(dāng)所施加的偏置電壓低于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓時(shí)，則基本上沒(méi)有由于等離子體成分(自由基/離子)與掩模材料154的相互作用而導(dǎo)致的掩模材料154的去除，而不論掩模材料154附近存在的離子密度如何都如此。更具體地說(shuō)，當(dāng)所施加的偏置電壓小于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓時(shí)，在襯底101附近的等離子體內(nèi)的離子密度的增大不會(huì)影響掩模材料154的蝕刻速率。然而，當(dāng)所施加的偏置電壓超過(guò)用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓時(shí)，掩模材料154的蝕刻速率將隨著所施加的偏置電壓的增大以基本上線性的方式增大。而且，當(dāng)所施加的偏置電壓超過(guò)用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓時(shí)，在襯底附近的等離子體內(nèi)的離子密度的增大會(huì)導(dǎo)致掩模材料154的蝕刻速率增大。

圖3A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了針對(duì)布置在襯底上的覆蓋式氧化硅掩模材料154的蝕刻速率與所施加的偏置電壓的示例性關(guān)系曲線圖。圖3A的示例對(duì)應(yīng)于覆蓋式氧化硅掩模材料154暴露于其中使用900sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘)的O₂和100sccm的COS的處理氣體混合物產(chǎn)生等離子體的等離子體蝕刻處理。如在圖3A中的示例所示，用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓為約130V。在130V的閾值偏置電壓以下，掩模材料154的蝕刻速率基本上是零。在130V的閾值偏置電壓以上，所述掩模材料的蝕刻速率154隨著所施加的偏置電壓增大而以基本上線性的方式增大。

不同于掩模材料154，靶材料152將在襯底101層次沒(méi)有施加偏置電壓的情況下進(jìn)行化學(xué)蝕刻。然而，隨著偏置電壓從零開(kāi)始增大，靶材料152蝕刻速率將由于離子與靶材料152的相互作用的增強(qiáng)而增大，同樣，在襯底附近的等離子體內(nèi)的離子密度的增大將導(dǎo)致靶材料152的蝕刻速率增大。圖3B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了針對(duì)布置在襯底上的覆蓋式光致抗蝕劑靶材料152的蝕刻速率與所施加的偏置電壓的示例性關(guān)系曲線圖。與圖3A一樣，圖3B的示例對(duì)應(yīng)于覆蓋式光致抗蝕劑靶材料152暴露于其中使用900sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘)的O₂和100sccm的COS的處理氣體混合物產(chǎn)生等離子體的等離子體蝕刻處理。如圖3B所示，在襯底層次施加零偏置電壓的情況下，通過(guò)靶材料152與等離子體的成分的化學(xué)反應(yīng)蝕刻靶材料152。并且，隨著所施加的偏置電壓從零開(kāi)始增大，靶材料152的蝕刻速率相應(yīng)地增大。因此，隨著所施加的偏置電壓從零增大至用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓，在靶材料152的蝕刻速率會(huì)相應(yīng)增大，而掩模材料154的蝕刻速率基本上保持為零。

此外，隨著所施加的偏置電壓增大，由于離子從等離子體直接朝向襯底的較強(qiáng)的吸引力而導(dǎo)致蝕刻前緣(front)更直接朝向襯底移動(dòng)。因此，如果所施加的偏置電壓被設(shè)置成接近用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓，則掩模材料154的完整性將會(huì)保持，而相比于當(dāng)所施加的偏置電壓設(shè)置得較低時(shí)，靶材料152將更具方向性地朝向襯底支架被蝕刻。所施加的偏置電壓越高，靶材料152的蝕刻速率將越高并且蝕刻特征的不利變形將會(huì)減少。鑒于上述情況，蝕刻處理窗包括從0V延伸到用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓范圍內(nèi)的所施加的偏置電壓。在這一蝕刻處理窗內(nèi)，偏置電壓可被控制，以?xún)?yōu)化對(duì)靶材料152的離子輔助蝕刻，尤其是對(duì)于HAR應(yīng)用，而不損害掩模材料154的完整性。本文公開(kāi)了一些方法，這些方法用于利用該掩模材料154和靶材料152的不同的蝕刻反應(yīng)以達(dá)到先進(jìn)的離子控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶材料152的更快的蝕刻速率，并實(shí)現(xiàn)靶材料152相對(duì)于掩模材料154的更高的蝕刻選擇比，且實(shí)現(xiàn)蝕刻特征的更好的輪廓，以及實(shí)現(xiàn)蝕刻特征的較少的孔變形。

圖4A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料152的蝕刻的方法的流程圖。參考圖2，該方法包括操作401，其中將襯底101設(shè)置在處理模塊100內(nèi)的襯底支架102上以進(jìn)行等離子體蝕刻處理。如在圖1A中所舉例說(shuō)明的，襯底101包括布置在靶材料152上的掩模材料154，靶材料152的一些部分通過(guò)掩模材料154中的開(kāi)口暴露。該方法還包括用于產(chǎn)生暴露于襯底101的等離子體的操作403，該等離子體包括離子和活性成分，例如自由基。該方法還包括用于在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在所述襯底支架102施加偏置電壓的操作405。在一些實(shí)施方式中，第一偏置電壓設(shè)置是在約400V延伸至約3000V的范圍內(nèi)。第一偏置電壓設(shè)置為大于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓。操作405被執(zhí)行持續(xù)第一持續(xù)時(shí)間且對(duì)應(yīng)于第一處理狀態(tài)(A)。

從操作405，該方法進(jìn)行到操作407，其中在襯底支架102施加的偏置電壓被設(shè)置在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置。操作407進(jìn)行第二持續(xù)時(shí)間并對(duì)應(yīng)于第二處理狀態(tài)(B)。第二偏置電壓設(shè)置是大于零。第二偏置電壓設(shè)置為或者1)小于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓，使得在第二偏置電壓設(shè)置的施加過(guò)程中基本上沒(méi)有掩模材料154被去除，或者2)基本上鄰近用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓，使得在第二偏置電壓設(shè)置的施加過(guò)程中去除很小量的掩模材料154。在一些實(shí)施方式中，第二偏置電壓設(shè)置是在從約20V延伸至約300V的范圍內(nèi)，具體取決于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓。在一些實(shí)施方式中，第二偏置電壓設(shè)置(即，低偏置電壓電平)的范圍的高端設(shè)置在用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓或略高于該閾值偏置電壓。該方法還包括操作409，其用于以交替和連續(xù)的方式重復(fù)操作405和407持續(xù)去除所要求數(shù)量的暴露的靶材料152所必要的總的時(shí)間段。

圖4B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了對(duì)應(yīng)于圖4A的方法的偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。第一偏置電壓設(shè)置(H)是操作405的高偏置電壓電平，并且對(duì)應(yīng)于第一處理狀態(tài)(A)。第二偏置電壓設(shè)置(L)是操作407的低偏置電壓電平，并且對(duì)應(yīng)于所述第二處理狀態(tài)(B)。第二偏置電壓設(shè)置(L)是在用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓(TH)附近。根據(jù)操作409，偏置電壓在第一處理狀態(tài)A和第二處理狀態(tài)B之間依次交替。在一些實(shí)施方式中，第一處理狀態(tài)(A)的持續(xù)時(shí)間小于第二處理狀態(tài)(B)的持續(xù)時(shí)間。然而，在一些實(shí)施方式中，第一處理狀態(tài)(A)的持續(xù)時(shí)間大于所述第二處理狀態(tài)(B)的持續(xù)時(shí)間。并且，在一些實(shí)施方式中，第一處理狀態(tài)(A)的持續(xù)時(shí)間基本上等于所述第二處理狀態(tài)(B)的持續(xù)時(shí)間。應(yīng)當(dāng)理解的是，掩模材料154在第二處理狀態(tài)(B)期間被保留，并且掩模材料154在第一處理狀態(tài)(A)期間被去除。因此，在多種實(shí)施方式中，處理狀態(tài)(A)和處理狀態(tài)(B)的各自的持續(xù)時(shí)間被設(shè)置并被控制，使得掩模材料154將持續(xù)通過(guò)整個(gè)等離子體蝕刻處理以達(dá)到暴露的靶材料152的所要求的量已去除的結(jié)束條件，以及使得該掩模材料154的被去除部分不會(huì)干擾或不利地影響在到達(dá)結(jié)束條件之前等離子體蝕刻處理的延續(xù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，第一處理狀態(tài)(A)(其中，所述偏置電壓設(shè)置處于高偏置電壓電平)提供對(duì)靶材料152的快速蝕刻速率和對(duì)蝕刻特征變形的控制。還應(yīng)該理解的是，第二處理狀態(tài)(B)(其中，所述偏置電壓設(shè)置為在低偏置電壓電平)提供對(duì)靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇比的控制，同時(shí)保持對(duì)靶材料154的有效的蝕刻速率。另外，應(yīng)該理解的是，圖4A的方法相比于其中所述偏置電壓在第二處理狀態(tài)(B)變?yōu)榱愕牟煌椒ㄌ峁┝藢?duì)于靶材料152的更好的整體蝕刻速率。

在圖4A的方法的一些實(shí)施方式中，處理狀態(tài)(A)和(B)的各自的持續(xù)時(shí)間按秒數(shù)量級(jí)設(shè)置。這些實(shí)施方式被稱(chēng)為用于等離子體蝕刻的先進(jìn)的混合模式脈沖(AMMP)方法。在AMMP方法期間，當(dāng)偏置電壓在不同的處理狀態(tài)(A)和(B)中改變時(shí)，等離子體以連續(xù)的方式被保持。在多種實(shí)施方式中，產(chǎn)生等離子體，以使上面討論的掩模材料154和靶材料152的不同的刻蝕機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)。在一些示例性的實(shí)施方式中，可使用包括氧氣與附加的鈍化氣體(諸如碳聚合物和/或硫聚合物)的處理氣體混合物來(lái)產(chǎn)生等離子體。例如，在一些實(shí)施方式中，使用1000sccm的氧氣和100sccm的COS的處理氣體混合物來(lái)產(chǎn)生等離子體。然而，應(yīng)該理解，在其他實(shí)施方式中，可以使用基本上任何其他處理氣體混合物來(lái)產(chǎn)生等離子體，只要實(shí)現(xiàn)掩模材料154和靶材料152的不同的蝕刻機(jī)制即可。另外，參考圖2，在多種實(shí)施方式中，可以根據(jù)需要，設(shè)置在室103內(nèi)的處理氣體混合物的流率以便能夠產(chǎn)生和穩(wěn)定等離子體。在一些示例性的實(shí)施方式中，室103內(nèi)的壓強(qiáng)被保持在從約2毫托(mTorr)延伸到約100mTorr的范圍內(nèi)。替代地，在一些示例性的實(shí)施方式中，室103內(nèi)的壓強(qiáng)被保持在從約10毫托(mTorr)延伸到約30mTorr的范圍內(nèi)。另外，參考圖2，在一些示例性實(shí)施方式中，供應(yīng)到線圈組件105中的初級(jí)線圈功率是在從約100瓦(W)延伸到約5000W的范圍內(nèi)。

在圖4A的方法的一些實(shí)施方式中，處理狀態(tài)(A)和(B)對(duì)應(yīng)于相同的偏置電壓脈沖周期的相應(yīng)部分，該偏置電壓以被傳送來(lái)產(chǎn)生該偏置電壓的頻率的數(shù)量級(jí)的頻率被施以脈沖。這些實(shí)施方式的RF信號(hào)被稱(chēng)為用于等離子體蝕刻的經(jīng)修改的高電壓偏置電壓脈沖(mHVBP)方法。因此，在mHVBP方法中，每個(gè)偏置電壓脈沖周期包括對(duì)應(yīng)于處理狀態(tài)(A)的高偏置電壓持續(xù)時(shí)間和對(duì)應(yīng)于處理狀態(tài)(B)的低偏置電壓持續(xù)時(shí)間。在一些實(shí)施方式中，mHVBP方法包括在從約10赫茲(Hz)延伸高達(dá)數(shù)千赫(kHz)的頻率范圍內(nèi)的偏置電壓的電平對(duì)電平脈沖(level-to-level pulsing)。因此，在mHVBP方法，處理狀態(tài)(A)和(B)的各自的持續(xù)時(shí)間是在不到0.1毫秒(ms)和不到100毫秒的時(shí)間尺度。因此，在本mHVBP方法中的處理狀態(tài)(A)和(B)的各自的持續(xù)時(shí)間比在AMMP方法中的處理狀態(tài)(A)和(B)的各自的持續(xù)時(shí)間短約1000倍。此外，應(yīng)該理解的是，在mHVBP方法期間，當(dāng)偏置電壓在不同的處理狀態(tài)(A)和(B)中改變時(shí)，等離子體以連續(xù)的方式被保持。

在mHVBP方法中，對(duì)應(yīng)于在處理狀態(tài)(A)的高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置是大于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓的。并且，在mHVBP方法中，對(duì)應(yīng)于在處理狀態(tài)(B)的低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置是大于零的，但不顯著大于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓，使得基本上沒(méi)有掩模材料154在處理狀態(tài)(B)期間被去除。在mHVBP方法期間，偏置電壓保持在非零電平。換句話說(shuō)，本文公開(kāi)的mHVBP方法不包括其中所述偏置電壓是零(即，關(guān)斷)的狀態(tài)。mHVBP方法代表一種雙電平偏置電壓脈沖方法，該雙電平偏置電壓脈沖方法用于提供先進(jìn)的離子控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)更多的靶材料152的蝕刻，而不會(huì)失去更多的掩模材料154，同時(shí)增大靶材料152的蝕刻速率并增大靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇比。

在一些實(shí)施方式中，圖4A的方法可以以一定的方式實(shí)現(xiàn)，在該方式中，處理狀態(tài)(B)對(duì)應(yīng)于低偏置電壓連續(xù)波(CW)處理，其中處理狀態(tài)(A)對(duì)應(yīng)于高偏置電壓尖峰在低偏置CW處理的頂部上的添加。在這種方式中，處理狀態(tài)(B)實(shí)際上是該處理的基線，并且處理狀態(tài)(A)是通過(guò)以添加的方式引入高偏置電壓尖峰生成。在一些實(shí)施方式中，對(duì)應(yīng)于處理狀態(tài)(A)的高偏置電壓尖峰利用小于10％的占空比引入，這意味著處理狀態(tài)(A)的持續(xù)時(shí)間小于處理步驟(A)和(B)的持續(xù)時(shí)間的總和的10％。在這些實(shí)施方式中，高偏置電壓尖峰的添加可改善蝕刻輪廓控制，并提供與高偏置電壓相關(guān)的其他處理益處，其中靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇性的損失輕微。

圖5A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。圖5A的方法是圖4A的方法的擴(kuò)展。具體而言，圖5A的方法包括如先前按照?qǐng)D4A所描述的操作401、403和409。然而，替代圖4A的操作405和407，圖5A的方法分別包括經(jīng)修改的操作405A和407A。在操作405A中，在對(duì)應(yīng)于第一處理狀態(tài)(A)的第一持續(xù)時(shí)間，在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在襯底支架102施加偏置電壓，并且較低的初級(jí)線圈功率被供應(yīng)到線圈組件105。在一些實(shí)施方式中，第一偏置電壓設(shè)置是在約400V延伸至約3000V的范圍內(nèi)。第一偏置電壓設(shè)置為大于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓。在一些實(shí)施方式中，較低的初級(jí)線圈功率是在從約50W延伸至約2000W的范圍內(nèi)。在第一處理狀態(tài)(A)中的較低的初級(jí)線圈功率對(duì)應(yīng)于等離子體內(nèi)的較低的離子密度。因此，在第一處理狀態(tài)(A)中，當(dāng)對(duì)掩模材料154進(jìn)行離子誘導(dǎo)的濺射時(shí)，等離子體中的離子密度較低，從而減少可用于造成對(duì)掩模材料154進(jìn)行離子誘導(dǎo)的濺射的離子的數(shù)量。

在操作407A，在對(duì)應(yīng)于第二處理狀態(tài)(B)的第二持續(xù)時(shí)間，在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置下在襯底支架102施加偏置電壓，并且較高的初級(jí)線圈功率被供給至線圈組件105。第二偏置電壓被設(shè)置為使得將發(fā)生對(duì)掩模材料154的基本上為零離子誘導(dǎo)的濺射。在一些實(shí)施方式中，第二偏置電壓設(shè)置是在從約20V延伸至約300V的范圍內(nèi)，具體取決于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓。在一些實(shí)施方式中，較高的初級(jí)線圈功率是在從約2000W延伸至約5000W的范圍內(nèi)。在第二處理狀態(tài)(B)中的較高的初級(jí)線圈功率對(duì)應(yīng)于等離子體中的較高的離子密度。因此，在第二處理狀態(tài)(B)中，當(dāng)掩模材料154不進(jìn)行離子誘導(dǎo)的濺射時(shí)，等離子體中的離子密度較高，從而增加可用于對(duì)靶材料152進(jìn)行蝕刻的離子的數(shù)量。在一些實(shí)施方式中，靶材料152的蝕刻速率與等離子體中的離子密度是成正比的。

圖5B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了對(duì)應(yīng)于圖5A的方法的、組合了圖4B的偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖的初級(jí)線圈功率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。如圖5B所示，初級(jí)線圈功率從處理狀態(tài)(A)中的較低的初級(jí)線圈功率(LCP)改變至在處理狀態(tài)(B)中的較高的線圈功率(HCP)，再到處理狀態(tài)(A)中的較低的初級(jí)線圈功率(LCP)，依此類(lèi)推。如在圖5B中所示，圖5A的方法以相互成反相同步關(guān)系對(duì)應(yīng)于初級(jí)線圈功率和偏置電壓的脈沖。

在圖5A的方法中，根據(jù)將偏置電壓設(shè)置在離子誘導(dǎo)蝕刻掩模材料154的閾值偏置電壓以下，增大等離子體中的離子密度。在這種方式中，靶材料152的蝕刻速率通過(guò)離子濃度的增大而增大，同時(shí)，由于偏置電壓是接近或低于用于離子誘導(dǎo)蝕刻掩模材料154的閾值偏置電壓，因而不蝕刻掩模材料154。利用圖5A中的方法，靶材料152的蝕刻速率增大，而沒(méi)有進(jìn)一步損失掩模材料154。另外，利用圖5A中的方法，靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇比增大，并且蝕刻特征的不利的變形減少。

圖6A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。圖6A的方法是圖4A的方法的擴(kuò)展。具體而言，圖6A的方法包括如先前按照?qǐng)D4A所描述的操作401、403和409。然而，替代圖4A的操作405和407，圖6A的方法分別包括經(jīng)修改的操作405B和407B。在操作405B中，在對(duì)應(yīng)于第一處理狀態(tài)(A)的第一持續(xù)時(shí)間，在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在襯底支架102施加偏置電壓，其中，該偏置電壓通過(guò)傳送較高頻率的RF信號(hào)到襯底支架102而產(chǎn)生。在一些實(shí)施方式中，第一偏置電壓設(shè)置是在約400V延伸至約3000V的范圍內(nèi)。第一偏置電壓設(shè)置為大于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓。在一些實(shí)施方式中，被傳送以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置的RF信號(hào)具有約13.56兆赫(MHz)的頻率，其代表示例性的較高的頻率。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置的較高的RF信號(hào)頻率是在從約13MHz延伸至約60MHz的范圍內(nèi)。當(dāng)使用較高頻率的RF信號(hào)產(chǎn)生偏置電壓時(shí)，襯底101附近的所產(chǎn)生的離子能量分布(IED)將呈現(xiàn)單峰分布。

在操作407B，在對(duì)應(yīng)于第二處理狀態(tài)(B)的第二持續(xù)時(shí)間，在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置下在襯底支架102施加偏置電壓，其中，該偏置電壓通過(guò)傳送較低頻率的RF信號(hào)到襯底支架102而產(chǎn)生。第二偏置電壓被設(shè)置為使得將發(fā)生對(duì)掩模材料154的基本上為零離子誘導(dǎo)的濺射。在一些實(shí)施方式中，第二偏置電壓設(shè)置是在從約20V延伸至約300V的范圍內(nèi)，具體取決于用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓。在一些實(shí)施方式中，被傳送以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置的RF信號(hào)具有約2MHz、或1MHz或400千赫(kHz)的頻率，其代表示例性的較低的頻率。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在其他實(shí)施方式中，用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置的較低的RF信號(hào)頻率是在從約400kHz延伸至約2MHz的范圍內(nèi)。當(dāng)使用較低頻率的RF信號(hào)產(chǎn)生偏置電壓時(shí)，襯底101附近的所產(chǎn)生的IED將呈現(xiàn)雙峰分布，其中一個(gè)峰在分布的開(kāi)始，并一個(gè)峰在分布的結(jié)束。

圖6B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了對(duì)應(yīng)于圖6A的方法的、組合了圖4B的偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖的偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。如在圖6B中所示，用于產(chǎn)生偏置電壓的RF信號(hào)的頻率從在處理狀態(tài)(A)的較高頻率(HF)改變至在處理狀態(tài)(B)中的較低頻率(LF)，再到處理狀態(tài)(A)的較高頻率(HF)，依此類(lèi)推。如在圖6B中所示，圖6A的方法以相互成同步關(guān)系地對(duì)應(yīng)于偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)的頻率和偏置電壓的變化。

圖6A的方法利用IED隨著用于在襯底101產(chǎn)生偏置電壓的RF信號(hào)的頻率的變化而變化的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)改變用于產(chǎn)生偏置電壓的RF信號(hào)的頻率，可改變?cè)谝r底101的IED。但是，如果所得到的偏置電壓保持在用于去除掩模材料154的閾值偏置電壓以下，則在IED中的變化將只影響對(duì)靶材料152的蝕刻。使用以產(chǎn)生偏置電壓的較低頻率的RF信號(hào)對(duì)應(yīng)于較高的電壓峰值和較高的平均電壓。例如，由于IED隨RF信號(hào)的頻率而變化，因此，如果使用單一頻率的RF信號(hào)來(lái)產(chǎn)生偏置電壓，則通過(guò)使用較低頻率的RF信號(hào)以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置，獲得靶材料152相對(duì)于掩模材料154的較高的蝕刻速率和較低的蝕刻選擇比是可能的。在這種方式中，因?yàn)榈推秒妷航咏糜谖g刻掩模材料154的閾值偏置電壓，所以不管通過(guò)使用較低頻率的RF信號(hào)來(lái)產(chǎn)生偏置電壓而導(dǎo)致的靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇比如何，都將不會(huì)蝕刻掩模材料154。然而，較高頻率的RF信號(hào)可用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置以增大靶材料152相對(duì)于掩模材料154的蝕刻選擇比，并由此減少掩模材料154的損失。應(yīng)理解，通過(guò)改變彼此為同步關(guān)系的偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)的頻率和偏置電壓，創(chuàng)建遠(yuǎn)遠(yuǎn)較寬的處理窗，這將擴(kuò)展到其他的處理益處。

圖7A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。圖7A的方法是圖4A的方法的擴(kuò)展。具體而言，圖7A的方法是圖5A和6A的方法的組合。圖7A的方法包括如先前按照?qǐng)D4A所描述的操作401、403和409。然而，替代圖4A的操作405和407，圖7A的方法分別包括經(jīng)修改的操作405C和407C。操作405C是圖5A中的操作405A和圖6A中的操作405B的組合。在操作405C中，在對(duì)應(yīng)于第一處理狀態(tài)(A)的第一持續(xù)時(shí)間，在對(duì)應(yīng)于高偏置電壓電平的第一偏置電壓設(shè)置下在襯底支架102施加偏置電壓，其中，該偏置電壓通過(guò)傳送較高頻率的RF信號(hào)到襯底支架102而產(chǎn)生，并且較低的初級(jí)線圈功率被提供給線圈組件105。操作407C是圖5A中的操作407A和圖6A中的操作407B的組合。在操作407C中，在對(duì)應(yīng)于第二處理狀態(tài)(B)的第二持續(xù)時(shí)間，在對(duì)應(yīng)于低偏置電壓電平的第二偏置電壓設(shè)置下在襯底支架102施加偏置電壓，其中，該偏置電壓通過(guò)傳送較低頻率的RF信號(hào)到襯底支架102而產(chǎn)生，并且較高的初級(jí)線圈功率被提供給線圈組件105。

圖7B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖7A示出了偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖和對(duì)應(yīng)的偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖以及對(duì)應(yīng)的初級(jí)線圈功率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。如在圖7B中所示，初級(jí)線圈功率在處理狀態(tài)A和B之間改變，并且偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率在處理狀態(tài)A和B之間改變。在處理狀態(tài)A，偏置電壓是高的，并且初級(jí)線圈功率是低的且用于產(chǎn)生偏置電壓的RF信號(hào)的頻率是高的。在處理狀態(tài)B，偏置電壓是低的，并且初級(jí)線圈功率是高的且用于產(chǎn)生偏置電壓的RF信號(hào)的頻率是低的。

圖8A根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法的流程圖。圖8A的方法是圖7A的方法的擴(kuò)展。圖8A的方法包括如先前按照?qǐng)D4A所描述的操作401和403。另外，圖8A的方法包括如先前按照?qǐng)D7A所描述的操作405C和407C。另外，圖8A的方法包括操作821，其中，在第三持續(xù)時(shí)間，無(wú)偏置電壓施加在襯底支架。在一些實(shí)施方式中，操作407C的較高初級(jí)線圈功率在操作821期間被提供給線圈組件105。在一些實(shí)施方式中，操作405C的較低初級(jí)線圈功率在操作821期間被提供給線圈組件105。在一些實(shí)施方式中，在操作821期間被提供給線圈組件105的初級(jí)線圈功率處于在操作405C的較低初級(jí)線圈功率和操作407C的較高初級(jí)線圈功率之間的電平。從操作821開(kāi)始，該方法進(jìn)行到操作823，操作823以連續(xù)的方式重復(fù)操作405C、407C、和821持續(xù)去除暴露的所要求數(shù)量的所述靶材料所必要的總的時(shí)間段。在一示例性實(shí)施方式中，進(jìn)行圖8A的方法，使得操作405C包括施加約1500V的高偏置電壓持續(xù)約500微秒的第一持續(xù)時(shí)間，并且操作407C包括施加約100V的低偏置電壓持續(xù)約500微秒的第二持續(xù)時(shí)間，并且操作821包括不施加偏置電壓持續(xù)約500微秒的持續(xù)時(shí)間。應(yīng)當(dāng)理解，在多種實(shí)施方式中，在圖8A的方法中的操作405C、407C、和821的相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間可以是相同的或不同的，具體取決于在襯底上實(shí)現(xiàn)期望的處理結(jié)果需要什么。

圖8B根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖8A示出了偏置電壓與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖和對(duì)應(yīng)的偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖以及對(duì)應(yīng)的初級(jí)線圈功率與時(shí)間的示例性關(guān)系曲線圖。如在圖8B中所示，初級(jí)線圈功率在處理狀態(tài)A和B之間改變，并且偏置電壓產(chǎn)生器RF信號(hào)頻率在處理狀態(tài)A和B之間改變。圖8B還示出了在處理狀態(tài)C沒(méi)有施加偏置電壓。在處理狀態(tài)A，偏置電壓是高的，并且初級(jí)線圈功率是低的且用于產(chǎn)生偏置電壓的RF信號(hào)的頻率是高的。在處理狀態(tài)B，偏置電壓是低的，并且初級(jí)線圈功率是高的且用于產(chǎn)生偏置電壓的RF信號(hào)的頻率是低的。在處理狀態(tài)C，偏置電壓是關(guān)斷的，即為零，而初級(jí)線圈功率保持高的。然而，在其他實(shí)施方式中，處理狀態(tài)C可具有設(shè)置在實(shí)現(xiàn)在襯底上的期望的處理結(jié)果所必需的任何電平的初級(jí)線圈功率。

圖8A的方法可以作為經(jīng)修改的HVBP工藝來(lái)完成，其中所述多個(gè)偏置電壓電平，例如，高電平、低電平、和零電平，以短脈沖產(chǎn)生。通過(guò)在操作821提供零偏置電壓處理狀態(tài)(C)，附加的“純”自由基通量被提供在掩模材料的頂部以及在蝕刻特征的底部，即，在蝕刻前緣。在掩模材料的頂部的“純”自由基通量能增強(qiáng)聚合物沉積，以提供對(duì)掩模材料的進(jìn)一步的保護(hù)。到達(dá)經(jīng)蝕刻的特征的底部的“純”自由基通量的量通過(guò)擴(kuò)散，使得較大尺寸的蝕刻特性將導(dǎo)致較多的自由基通量到達(dá)底部蝕刻前緣，而較小尺寸的蝕刻特征將導(dǎo)致較少的自由基通量到達(dá)底部蝕刻前緣?？紤]到由到達(dá)蝕刻前緣的自由基通量引起的沉積作用，在一些實(shí)施方式中，在操作821，由于零偏置電壓而提供的“純”自由基通量可以用來(lái)抵消由離子輔助蝕刻導(dǎo)致的ARDE結(jié)果，其中較大尺寸的蝕刻特征相對(duì)于較小尺寸的蝕刻特征具有較快的蝕刻速率。操作821的無(wú)偏置電壓處理狀態(tài)(C)可用來(lái)改進(jìn)通過(guò)不同單元的特征尺寸的小的差異所引起的或通過(guò)在隔離的且致密的特征之間的特征尺寸的大的差異引起的蝕刻速率、蝕刻輪廓和關(guān)鍵尺寸(CD)差異的單元內(nèi)加載(intra-cell loading)或等密度加載(iso-dense loading)。

在一些實(shí)施方式中，圖4A、5A、6A、7A和8A的方法可以利用RF電源125內(nèi)的多個(gè)RF產(chǎn)生器實(shí)施。圖9根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式示出了RF電源125的一個(gè)實(shí)例，其中，第一RF產(chǎn)生器801和第二RF產(chǎn)生器803用于提供RF信號(hào)到襯底支架102，以用于在襯底101產(chǎn)生偏置電壓。匹配電路807被配置成控制阻抗匹配，使得由RF電源125產(chǎn)生的RF信號(hào)可以有效地向室103內(nèi)的等離子體負(fù)載傳送。通常而言，匹配電路807是電容器和電感器的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以被調(diào)整以對(duì)在將RF信號(hào)向室103內(nèi)的等離子體負(fù)載傳送的過(guò)程中RF信號(hào)所遇到的阻抗進(jìn)行調(diào)諧。在一些實(shí)施方式中，第一RF產(chǎn)生器801被配置作為脈沖產(chǎn)生器，以及第二RF產(chǎn)生器803被配置作為脈沖產(chǎn)生器。在一些實(shí)施方式中，第一RF產(chǎn)生器801被配置成輸出第一頻率的RF信號(hào)，并且第二RF產(chǎn)生器803被配置成輸出第二頻率的RF信號(hào)，其中第一頻率和第二頻率是不同的。

RF電源125包括射頻同步邏輯805，射頻同步邏輯805被配置為使第一RF產(chǎn)生器801的運(yùn)行和第二RF產(chǎn)生器803的運(yùn)行同步，以便能夠根據(jù)需要為交替處理狀態(tài)(A)和(B)中的每個(gè)產(chǎn)生偏置電壓，如以上所討論的。在一些實(shí)施方式中，RF同步邏輯805被配置為使得所述第一RF產(chǎn)生器801和所述第二RF產(chǎn)生器803之間能夠通信，反之亦然。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)RF同步邏輯805，第一RF產(chǎn)生器801和第二RF產(chǎn)生器803中的一個(gè)被配置成作為主RF產(chǎn)生器運(yùn)行，而第一RF產(chǎn)生器801和第二RF產(chǎn)生器803中的另一個(gè)被配置成作為從RF產(chǎn)生器運(yùn)行。在這些實(shí)施方式中，主RF產(chǎn)生器運(yùn)行以指示從RF產(chǎn)生器何時(shí)輸出RF信號(hào)到襯底支架102。在多種實(shí)施方式中，RF同步邏輯805被配置成為硬件和軟件的組合。在一些實(shí)施方式中，RF同步邏輯805可以在第一RF產(chǎn)生器801和第二RF產(chǎn)生器803中的每一個(gè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。在特定的實(shí)施方式中，RF同步邏輯805被定義為指示第一RF產(chǎn)生器801和第二RF產(chǎn)生器803中的一個(gè)以連續(xù)波模式操作，其中，其產(chǎn)生RF信號(hào)，并將這些射頻信號(hào)以連續(xù)的方式提供給襯底支架102。此外，在該特定實(shí)施方式中，RF同步邏輯805被定義為指示第一RF產(chǎn)生器801和第二RF產(chǎn)生器803中的另一個(gè)以脈沖方式運(yùn)行，其中，RF信號(hào)在脈沖的高相位期間產(chǎn)生，該脈沖的高相位用于結(jié)合由以連續(xù)波模式運(yùn)行的另一RF產(chǎn)生器801/803供給的RF信號(hào)以添加的方式傳送。

隨著半導(dǎo)體器件技術(shù)的不斷發(fā)展，有必要蝕刻多層交替的材料，如交替的SiO₂/SiN、或SiO₂/Si等等，以便形成三維結(jié)構(gòu)，特別是在NAND存儲(chǔ)器設(shè)備中的三維結(jié)構(gòu)。正因?yàn)槿绱耍孕枰窈?或更硬的掩模材料，如用于ON或OP蝕刻的較硬的碳掩模。并且，因?yàn)閷?duì)選擇比(靶材料比掩模材料大于50:1，例如，碳比SiO₂/SiN/SiON/Si-ARC大于50:1)、蝕刻速率(取決于材料和應(yīng)用，可能大于300納米/分鐘)、和輪廓控制以及孔變形控制(定義為橢圓形的短徑/長(zhǎng)徑，理想的目標(biāo)控制是大于0.95)的要求，因此對(duì)碳(孔或狹縫特征)的HAR蝕刻是一個(gè)挑戰(zhàn)。另外，在執(zhí)行上述的HAR等離子體蝕刻處理中，具有一些鈍化氣體(如COS、SO₂、N₂、CH₄等等)的O₂等離子體是一種有效的選擇，其中離子輔助蝕刻是主要的蝕刻機(jī)制。應(yīng)當(dāng)理解的是，如本文參照?qǐng)D4A、5A、6A、7A和8A的方法所討論的用于提供先進(jìn)的離子控制以改善對(duì)靶材料的蝕刻的方法可以用于執(zhí)行有難度的HAR蝕刻處理，如上面所提到的。本文所公開(kāi)的方法提供了較快的靶材料蝕刻速率、靶材料相對(duì)于掩模材料的較高的蝕刻選擇比、較好的輪廓控制和較少的孔變形。

雖然為了清楚理解的目的已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了前述的實(shí)施方式，但是顯而易見(jiàn)的是，可在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)實(shí)施某些變化和修改方案。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式應(yīng)被視為是說(shuō)明性的而不是限制性的，并且所述實(shí)施方式并不限于本文所給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所描述的實(shí)施方式的范圍和等同方案內(nèi)進(jìn)行修改。