[发明专利]多频调整的处理方法

说明书

技术领域

本申请要求申请号为61/166,987，申请日为2009年4月6日的美国临时专利申请的优先权，合并该申请的全部公开内容于此作为参考。

背景技术

在半导体制造产业中，等离子体刻蚀被广泛用于晶片处理。等离子体刻蚀往往用于在材料中创造诸如接触孔或槽以形成电接触。假定间隔在制造中需要重点考虑，通常期望制造尽可能窄和尽可能深的接触孔。由于在等离子体刻蚀工艺中出现的各种复杂问题和困难，所以对刻蚀这样窄和深的特征提出了许多挑战。

图1示出了惯用晶片处理系统在惯用等离子体刻蚀工艺中的左侧剖面图。晶片处理系统100包括处理腔102、上电极104、静电吸盘(ESC)106和RF驱动器110。处理腔102、上电极104和ESC106被设置为提供等离子体形成空间108。RF驱动器110电连接到ESC106，而上电极104电接地。

操作中，晶片114通过静电力被支撑在ESC106上。气体源(未示出)供应刻蚀气体到等离子体形成空间108。RF驱动器110提供驱动信号到ESC106，因此在ESC106和上电极104之间提供了电压差。该电压差在等离子体形成空间108中产生了电磁场，其中等离子体形成空间108中的气体被电离形成等离子体112。等离子体112刻蚀晶片114的表面。

下面将参考图2A和图2B对刻蚀晶片惯用方法的示例进行说明。

图2A示出了在等离子体112形成之前并因此在刻蚀晶片114上的任何材料之前如图1所示晶片114的剖面。图2A中，晶片114包括衬底200和掩膜202。掩膜202用于确定衬底200将要被等离子体112刻蚀的区域。没有被掩膜202覆盖的衬底200的部分(未掩盖区204)被暴露于等离子体112并因此在刻蚀工艺期间将被刻蚀掉。相反，被掩膜202覆盖的衬底200的部分(掩盖区206)将不受等离子体112的影响，并因此在刻蚀工艺期间将不会被刻蚀掉。本身暴露于等离子体112的掩膜202也多少会被刻蚀；然而，往往会选择等离子体112的性质使得掩膜202的刻蚀速率远远慢于衬底200的刻蚀速率(给予其高选择比)，从而留下几乎原封不动的掩膜202。

图2B示出了等离子体112形成之后且刻蚀工艺已经开始的晶片114的剖面图。在刻蚀工艺中，来自等离子体112的入射等离子208轰击晶片114的表面。在未掩盖区204，入射等离子208刻蚀掉衬底200的部分，形成刻蚀孔212。在刻蚀工艺中，从等离子体连同入射等离子208一起聚合中性粒子的入射通量导致聚合物层210被淀积在暴露的晶片表面(大部分在掩膜202的顶面)。形成的聚合物层210通常用于阻止掩膜202不期望的刻蚀，因此使刻蚀工艺更有选择地朝向衬底200的材料。替代地，入射中子和离子能降低掩膜202的蚀刻率，从而使得对衬底200的材料的蚀刻工艺具有较强的选择性。

如图2B所示，刻蚀接触孔212有孔高度214(记为h1)和孔直径216(记为d1)。深宽比定义为该高度除以该直径。假若这样的话，刻蚀孔212的深宽比被确定为h1/d1。通常，像刻蚀孔212这样的有相对低深宽比的接触孔能被相对容易地刻蚀而刻蚀孔的扭曲最小，这将在后面更详细说明。然而，在若干半导体应用中有提供高深宽比刻蚀的高要求，诸如形成高深宽比接触(HARC)，其涉及有小直径的非常深的孔的刻蚀。对于提供HARC的刻蚀工艺惯用方法中存在若干挑战，现将参考图3A-5B说明。

图3A和图3B是表示RF驱动器110提供的信号与时间的函数关系图。图3C和图3D是分别表示图3A和图3B所示信号离子通量和离子能的函数关系图。

图3A包括函数300，函数300是低频驱动信号。图3B包括函数302，函数302是由低频部分和高频部分组成的驱动信号。图3C包括函数304，函数304是作为离子能的函数的所测得的离子通量，该离子能来自于使用图3A的作为RF驱动器110提供的驱动信号的函数300。图3D包括函数308，函数308示出了实施图3B的作为由RF驱动器110提供的驱动信号的函数302所形成的预计离子能分布。