[发明专利]用于对蚀刻工艺进行先进的离子控制的方法和系统

权利要求书

1.一种用于在半导体器件的制造中对靶材料进行等离子体蚀刻的方法，该方法包括：

(a)将衬底设置在处理模块内的衬底支架上，其中，所述衬底包括覆盖靶材料的掩模材料，其中所述靶材料中的至少一个部分通过所述掩模材料中的开口暴露；

(b)产生暴露于所述衬底的等离子体；

(c)在第一持续时间在对应于高偏置电压电平的第一偏置电压设置下在所述衬底支架处施加偏置电压并且提供较低的初级线圈功率以产生暴露于所述衬底的所述等离子体；

(d)在所述第一持续时间结束后的第二持续时间在对应于低偏置电压电平的第二偏置电压设置下在所述衬底支架处施加偏置电压并且提供较高的初级线圈功率，以产生暴露于所述衬底的所述等离子体，其中所述第二偏置电压设置大于0V，并且其中所述第二偏置电压设置为足够低，以避免离子诱导去除所述掩模材料；以及

(e)以交替和连续的方式重复操作(c)和(d)持续去除暴露在所述衬底上的所要求量的所述靶材料所必需的总的时间段，使得当所述偏置电压从所述低偏置电压电平转变到所述高偏置电压电平时，所述较高的初级线圈功率也转变到所述较低的初级线圈功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述掩模材料对暴露于所述等离子体中的化学蚀刻是有抗性的，并且，其中对于暴露于所述等离子体中的所述掩模材料的离子诱导去除，需要阈值偏置电压，使得当施加到所述衬底支架的偏置电压在所述阈值偏置电压以下时，所述掩模材料不会经受离子诱导的溅射，并且其中，在操作(d)中的所述第二偏置电压设置是在所述阈值偏置电压附近，以及

其中根据施加到所述衬底支架的偏置电压，所述靶材料经受暴露于所述等离子体的化学蚀刻和离子辅助的蚀刻两者。

3.根据权利要求2所述的方法，其中用于在操作(b)中产生所述等离子体的处理气体混合物包含氧气和钝化气体。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述掩模材料是SiO₂、SiN、SiON和Si-ARC中的一种或多种，并且

其中所述靶材料是光致抗蚀剂材料、碳材料、经碳掺杂的材料、硅材料和金属中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述掩模材料是SiO₂、SiN、SiON和Si-ARC中的一种或多种，并且其中所述靶材料是经掺杂的碳材料。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，对应于所述高偏置电压电平的所述第一偏置电压设置是在从400V延伸至3000V的范围内，并且

其中，对应于所述低偏置电压电平的所述第二偏置电压设置是在从20V延伸至300V的范围内。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一持续时间为至少1秒，且其中所述第二持续时间为至少1秒。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一持续时间小于100毫秒，并且其中所述第二持续时间小于100毫秒。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一持续时间和所述第二持续时间一起限定偏置电压循环，其中所述偏置电压的循环的频率与被传送到衬底支架以产生所述偏置电压的射频(RF)信号的频率是在相同的数量级。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一持续时间不同于所述第二持续时间。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一持续时间等于所述第二持续时间。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在操作(d)中在所述第二持续时间期间施加的所述第二偏置电压通过连续波射频(RF)信号产生，并且

其中，在操作(c)中在所述第一持续时间期间施加的所述第一偏置电压是通过将RF信号添加到连续波RF信号而产生的。