氧化物蚀刻选择性系统 |
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| 申请号 | CN201620844868.4 | 申请日 | 2016-08-05 | 公开(公告)号 | CN205984911U | 公开(公告)日 | 2017-02-22 |
| 申请人 | 应用材料公司; | 发明人 | L·徐; Z·陈; A·王; S·T·恩古耶; | ||||
| 摘要 | 公开了 氧 化物蚀刻选择性系统。揭示了一种 基板 处理系统，所述系统包括：第一气体入口； 基座 ，配置成 支撑 基板；喷淋头， 定位 在所述第一气体入口与所述基座之间，所述喷淋头包括限定有第一多个开口的导电板；隔板，定位在所述基座与所述喷淋头之间，所述隔板限定第二多个开口；第二气体入口，定位在所述喷淋头处，或定位在所述喷淋头与所述隔板之间； 等离子体 区域，限定在所述第一气体入口与所述喷淋头之间；基本无等离子体的区域，限定在所述喷淋头与所述隔板之间；基板处理区域，限定在所述隔板与所述基座之间；以及电源，配置成引燃所述等离子体区域中的等离子体放电。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基板处理系统，所述系统包括： |
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| 说明书全文 | 氧化物蚀刻选择性系统技术领域背景技术[0002] 通过在基板表面上产生图案复杂的材料层的工艺可制成集成电路。在基板上产生图案化的材料要求用于暴露材料的去除的受控方法。化学蚀刻用于多种用途，包括将光刻胶中的图案转移到下方层、将层薄化，或者将已存在于表面上的特征的侧向尺寸薄化。通常，期望的是具有一种比蚀刻另一材料更快地蚀刻一种材料以促进例如图案转移工艺的蚀刻工艺。这种蚀刻工艺被称为是对第一材料有选择性。由于材料、电路和工艺的多样性，蚀刻工艺已发展成具有面向于多种材料的选择性。 [0003] 在形成在基板处理区域内的局部等离子体中产生的干法蚀刻比湿法蚀刻可以穿透更受限的沟槽，并且使精细的剩余结构更少变形。然而，即使蚀刻工艺可对第二材料上方的第一材料有选择性，但是仍会发生一些对第二材料的不期望的蚀刻。 [0004] 因此，需要可用于产生高质量设备和结构的改进系统和改进方法。这些以及其他需要通过本技术来解决。实用新型内容 [0005] 本技术的实施方式包括用于选择性蚀刻的方法和系统。实现氧化硅对包括多晶硅和氮化硅的材料的高度蚀刻选择性。限定有多个开口的附加隔板可以影响化合物的流动并增强或抑制某些反应。在一些情况下，所述附加隔板可以增加滞留时间和/或等离子体产物与含氢和氢的化合物的混合。所述等离子体产物和所述含氢和氢的化合物可反应以降低可能蚀刻非蚀刻目标的材料的化合物的浓度。另外，所述隔板可有助于形成其他化合物，所述其他化合物可蚀刻作为蚀刻目标的氧化硅或其他材料。随后，与没有所述隔板的工艺或系统相比，所述隔板可增加蚀刻选择性。 [0006] 本技术的实施方式可以包括一种对基板进行蚀刻的方法。所述方法可以包括引燃等离子体区域中的等离子体放电。所述方法还可包括使含氟的前驱物流入所述等离子体区域中，以便形成等离子体流出物。所述等离子体流出物可流入混合区域中。所述方法可进一步包括将含氢和氧的化合物引入所述混合区域中，而不首先使所述含氢和氧的化合物进入所述等离子体区域中。另外，所述方法可以包括使所述含氢和氧的化合物与所述等离子体流出物在所述混合区域中反应，以便形成反应产物。所述反应产物可以通过隔板中的多个开口流到基板处理区域。所述方法还可包括在所述基板处理区域中利用所述反应产物蚀刻所述基板。 [0007] 实施方式可以包括一种基板处理系统。所述系统可以包括：第一气体入口；基座，所述基座被配置成支撑基板；喷淋头；隔板；第二气体入口；以及电源。所述喷淋头可以是限定有多个开口的导电板。所述喷淋头还可定位在所述第一气体入口与所述基座之间。所述隔板可限定有第二多个开口，并且可定位在所述基座与所述喷淋头之间。所述第二气体入口可定位于所述喷淋头处，或定位在所述喷淋头与所述隔板之间。等离子体区域可限定在所述第一气体入口与所述喷淋头之间。基本无等离子体的区域可限定在所述喷淋头与所述隔板之间。基板处理区域可限定在所述隔板与所述基座之间。所述电源可配置成引燃所述等离子体区域中的等离子体放电。 [0008] 实施方式还可包括一种对基板进行蚀刻的方法。所述方法可以包括引燃第一等离子体区域中的第一等离子体放电。所述方法还可包括引燃第二等离子体区域中的第二等离子体放电。所述方法可进一步包括使含氟的前驱物流入所述第一等离子体区域中，以便形成等离子体流出物。所述等离子体流出物可流入所述第二等离子体区域中。在所述第二等离子体区域中，含氢和氧的化合物和所述等离子体流出物可反应以形成反应产物。所述含氢和氧的化合物在进入所述第二等离子体区域前，可以不被所述第一等离子体激发。所述方法可以另外包括使所述反应产物通过隔板中的多个开口流到基板处理区域。所述方法还可包括在所述基板处理区域中利用所述反应产物蚀刻所述基板。附图说明 [0010] 图1示出根据实施方式的蚀刻方法的框式流程图。 [0011] 图2示出根据实施方式的基板处理系统的简化图示。 [0012] 图3示出根据实施方式的蚀刻方法的框式流程图。 [0013] 图4示出根据实施方式的基板处理系统的简化图示。 [0014] 图5示出根据实施方式的针对不同工艺的蚀刻选择性。 [0015] 图6示出根据实施方式的基板处理腔室的示意性截面图。 [0016] 图7示出根据实施方式的基板处理腔室的一部分的示意性截面图。 [0017] 图8示出根据实施方式的喷淋头的仰视图。 [0018] 图9示出根据实施方式的示例性基板处理系统的俯视图。 具体实施方式[0019] 用于蚀刻材料的常规方法和系统会随着半导体结构的特征尺寸减小而具有比期望更低的蚀刻选择性。在一些工艺中，更低质量的氧化物必须比更高质量的氧化物更快地蚀刻。氧化物蚀刻速率可降低，以便增加氧化物类型之间的选择性。在这个较低价氧化物蚀刻方案中，在氧化物与硅或氮化硅之间的蚀刻选择性可能减小。对硅或氮化硅的不期望的蚀刻可对器件性能造成不利影响，尤其对于越来越小的半导体器件。 [0020] 与常规方法和系统相比，本技术的实施方式增加氧化物相对于硅、氮化硅或其他材料的蚀刻选择性。工艺中的附加隔板更改蚀刻工艺中的前驱物和化合物的流动和反应。隔板可定位在等离子体区域下游以及含氢和氧的化合物的引入下游。隔板可以降低可蚀刻硅和氮化硅的物质(例如，氟自由基)的浓度，同时增加蚀刻氧化硅的物质(例如，HF2)形成。 因此，与不具有隔板的方法和系统相比，氧化物相对于多晶硅、氮化硅和/或其他材料的蚀刻选择性可以增加。 [0021] 图1示出根据实施方式的蚀刻基板的方法100。所述方法可以包括引燃等离子体区域中的等离子体放电(方框102)。等离子体放电可以是电容耦合的等离子体或感应耦合的等离子体。方法100还可包括使含氟的前驱物流入等离子体区域中，以便形成等离子体流出物(方框104)。含氟的前驱物可以包括选自由以下项组成的组的前驱物：原子氟、双原子氟、三氟化氮、四氟化碳、氟化氢和二氟化氙。其他气体可随含氟的前驱物一起流入等离子体区域。其他气体可以包括例如惰性气体、稀有气体、氦和/或氩。其他氧源可以用于增加或替换三氟化氮。一般来说，在实施方式中，含氧的前驱物流入等离子体区域，并且含氟的前驱物包括选自由以下项组成的组中的至少一种前驱物：分子氧(O2)、臭氧(O3)、一氧化二氮(N2O)、连二次硝酸盐(N2O2)或二氧化氮(NO2)。等离子体流出物可以包括在由等离子体放电激发前存在的气体中的分子的原子、分子、自由基和/或离子。 [0022] 另外，方法100可以包括使等离子体流出物流入混合区域中(方框106)。等离子体流出物可以流过喷淋头中的多个开口。混合区域可以基本不含等离子体。“不含等离子体”不一定指无等离子体的区域。在等离子体区域内形成的离子化的物质和自由电子可以以极小的浓度行进通过喷淋头中的开口。在腔室等离子体区域中的等离子体的边界可以通过喷淋头中的开口小程度地侵入到喷淋头下游的区域上。此外，低强度的等离子体可以形成在喷淋头下游的区域中，而不消除本文中描述的蚀刻工艺的期望特征。造成在被激发的等离子体流出物形成过程中使等离子体具有强度比腔室等离子体区域低得多的离子密度的所有原因不背离如本文使用的“不含等离子体”范围。 [0023] 在一些实施方式中，方法100可进一步包括将含氢和氧的化合物引入混合区域中(方框108)，而不首先使所述含氢和氧的化合物进入所述等离子体区域中。含氢和氧的化合物在进入混合区域前，可以不被混合区域外的任何等离子体激发或离子化。如果含氢和氧的化合物引入到与含氟的前驱物相同的气体入口中，那么含氢和氧的化合物可以离解、离子化或经历其他反应或激发，这会影响蚀刻反应并且增加工艺的复杂性。相反，含氢和氧的化合物可以引入等离子体下游，以便递送所述化合物，而不使其离解并且不会不必要地增加工艺的复杂性。含氢和氧的化合物可以包括水蒸气或醇类。在实施方式中，醇类可以包括甲醇、乙醇和异丙醇中的一或多种。含氢和氧的化合物可以包括O-H键。 [0024] 另外，方法100可以包括使所述含氢和氧的化合物与等离子体流出物在混合区域中反应，以便形成反应产物(方框110)。混合区域中的反应可以包括氟自由基和水反应物。氟自由基和水可反应以形成产物，包括HF2-和OH-。反应产物可以包括氢、氟和/或氧原子的组合。 [0025] 所述方法可进一步包括使反应产物通过隔板中的多个开口流到基板处理区域(方框112)。基板处理区域可以基本上或彻底不含等离子体。隔板中的多个开口的一部分中的每个开口可与或可不与喷淋头中的多个开口中的最近开口同心地对准。可或可不同心地对准的多个开口的部分可为或可不为隔板中的开口的整体。在不旨在受到任何特定理论束缚的情况下，认为隔板增强等离子体流出物与含氢和氧的化合物之间的混合。具体来说，隔板可以增加F自由基与水之间的反应，并且因此可以减少可蚀刻多晶硅、氮化硅或其他材料的F自由基。 [0026] 方法100还可包括在基板处理区域中利用反应产物蚀刻基板(方框114)。基板可以包括具有位于晶片顶部上的图案化层的半导体晶片。基板可以包括暴露的氧化硅部分以及第二暴露部分。第二暴露部分可以具有除了1硅原子比2氧原子外的原子组成比率。氧化硅可通过包括以下反应的机制来蚀刻： [0027] -Si-O-+H+→-Si-OH (1) [0028] -Si-OH+HF2-→-Si-F+OH-+HF (2)。 [0029] 反应(1)示出氧化硅的表面如何可由可能已形成在混合区域中的氢离子质子化。反应(2)示出质子化的表面如何可由HF2-攻击来形成氟化硅。在硅与多于三个的氟原子反应后，SiF4形成并从表面解吸。附加的三个氟原子可来自于氟自由基和/或HF2-。 [0030] 在实施方式中，第二暴露部分可以包括多晶硅或氮化硅。第一暴露部分可以以比多晶硅蚀刻快500倍的蚀刻速率蚀刻。在一些情况中，蚀刻速率可快600倍、700倍、800倍、900倍、1000倍。另外，第一暴露部分可以比氮化硅蚀刻快200倍的蚀刻速率蚀刻。例如，氧化硅的蚀刻速率可比氮化硅的蚀刻速率要快250倍、300倍、350倍或400倍。在一些实施方式中，基板可以包括两种类型的氧化硅。一种类型的氧化硅可以比其他类型的氧化硅蚀刻得更快，但是小于2倍。工艺温度可以从0℃至100℃，包括从8℃至15℃。工艺压力可以从0.5托至12托。 [0031] 实施方式可以包括图2所示的基板处理系统200。所述系统可以包括：第一气体入口202；基座204，所述基座被配置成支撑基板206；喷淋头208；隔板210；第二气体入口212；以及电源214。第一气体入口202可配置成从第一气源203处接收气体。隔板210可设置成与喷淋头208相距从1000密尔至4000密尔，包括例如从1000密尔至1500密尔、从1500密尔至 2000密尔、从2000密尔至2500密尔、从2500密尔至3000密尔、从3000密尔至3500密尔、或从 3500密尔至4000密尔。基座204可设置成与喷淋头208的面对隔板210的表面相距1000密尔至4000密尔。例如，基座204可与喷淋头208的背对隔板的表面相距在1000密尔与1500密尔之间、在1500密尔与2000密尔之间、在2000密尔与2500密尔之间、在2500密尔与3000密尔之间、在3000密尔与3500密尔之间、或在3500密尔与4000密尔之间。隔板210可为圆形。隔板 210可被称为流分配板或分配板。隔板210可定位在喷淋头208与基座204之间的任何距离处。在实施方式中，隔板210与喷淋头208相距约2800密尔，并且基座204可定位成与喷淋头 208相距从2800密尔至4000密尔。 [0032] 喷淋头208可以是限定多个开口(包括开口216)的导电板。喷淋头208中的多个开口中的每个开口可为圆柱形的。在一些实施方式中，开口216可以包括圆柱形的部分以及一或多个锥形部分。锥形部分可远离或朝向基座逐渐变细。开口216可以包括由两个锥形部分界定的圆柱形的部分。喷淋头208还可定位在第一气体入口212与基座204之间。隔板210可限定第二多个开口，并且可定位在基板204与喷淋头208之间。隔板210中的多个开口中的每个开口可为圆柱形的。开口218是隔板210中的一个开口的实例。喷淋头208中的多个开口中的每个开口的直径可以等于隔板210中的多个开口中的每个开口的直径。在实施方式中，喷淋头208和隔板210中的至少一个中的多个开口可以具有不均匀分配的孔尺寸。喷淋头208可以是圆形的，并且可以具有与隔板210相同的直径。喷淋头208可具有在隔板210的直径的10％、20％、30％、40％或50％内的直径。 [0033] 第二气体入口212可定位于喷淋头208处，或定位在喷淋头208与隔板210之间。第二气体入口212可将气体从第二气源220递送到喷淋头208中的孔隙222。孔隙222可将气体引向隔板210，并且不引导气体与开口216中的等离子体流出物混合。以此方式，喷淋头208可为双通道喷淋头。无气体入口可定位在与隔板210相同的水平处。等离子体区域224可限定在第一气体入口202与喷淋头208之间。 [0034] 基本无等离子体的区域226可限定在喷淋头208与隔板210之间。基板处理区域228可限定在隔板210与基座204之间。多个气体出口(包括气体出口230)可定位在隔板210与基座204之间。多个气体出口可以通向泵232。多个气体出口可布置在围绕中心点的某个半径处。所述中心点可位于穿过喷淋头208的中心和隔板210的中心的线上。可沿具有围绕中心点的半径的圆形的圆周均匀地分配多个气体出口。无气体入口可以直接将气体递送到基板处理区域。 [0035] 在一些实施方式中，无气体出口可定位在隔板210与基座204之间。基板处理区域228中气体出口的缺乏是由于系统在这个位置处不具有气体出口或泵内衬装配在气体出口上以防气体流过出口。仅仅气体出口可以位于基座204的与隔板210相对的那侧。推动气体从基座的下方离开而非径向离开多个气体出口可以提高蚀刻的均匀性。 [0036] 电源214可配置成引燃等离子体区域224中的等离子体放电。电源214可为RF电源。用于电容耦合的等离子体的电源214可操作为从0W至2000W，包括例如，25W至500W。 [0037] 在一些实施方式中，离子抑制器可定位在喷淋头与第一气体出口之间。离子抑制器可以包括第三多个开口。离子抑制器可以是圆形的，并且可以具有与喷淋头相同的直径。离子抑制器可具有在喷淋头的直径的10％、20％、30％、40％或50％内的直径。第三多个开口可以具有不均匀分配的开口直径。下文更加详细地描述离子抑制器的可能实例。离子抑制器、喷淋头和隔板中的任两个或三个可以具有相同图案或分配的多个开口。在实施方式中，离子抑制器、喷淋头和隔板中的任两个或三个可以具有不同图案或分配的多个开口。 [0038] 如图3所示，实施方式还可包括一种对基板进行蚀刻的方法300。方法300可以包括引燃第一等离子体区域中的第一等离子体放电(方框302)。第一等离子体放电可为远程等离子体。所述远程等离子体源可以具有0kW与10kW之间的功率。 [0039] 方法300还可包括引燃第二等离子体区域中的第二等离子体放电(方框304)。第二等离子体放电可与基板处于相同腔室之中。第二等离子体可以是电容耦合的等离子体或感应耦合的等离子体。用于第二等离子体放电的电源可操作为从0W至500W。方法300可进一步包括使含氟的前驱物流入第一等离子体区域中，以便形成等离子体流出物(方框306)。方法300可以包括使等离子体流出物流入第二等离子体区域中(方框308)。在第二等离子体区域中，含氢和氧的化合物和等离子体流出物可反应以形成反应产物(方框310)。所述含氢和氧的化合物在进入所述第二等离子体区域前，可以不被所述第一等离子体激发。方法300可以另外包括使反应产物通过隔板中的多个开口流到基板处理区域(方框312)。方法300还可包括在基板处理区域中利用反应产物蚀刻基板(方框314)。 [0040] 在等离子体流出物进入第二等离子体区域前并且在进入蚀刻腔室后，等离子体流出物可不流过电接地的喷淋头和/或离子抑制器中的多个开口。第二等离子体放电可不通过至喷淋头或离子抑制器的电连接形成。第二等离子体区域可不包括本文中描述的喷淋头或离子抑制器，或不由喷淋头或离子抑制器界定。在不旨在受到任何特定理论束缚的情况下，认为，远程等离子体单元结合第二等离子体放电使等离子体流出物与含氢和氧的化合物充分混合并反应以相较其他材料而言增加氧化物的蚀刻选择性。 [0041] 一种用于实施方法300的系统可以包括图4中的系统400。总体来说，图4的系统400类似图2的系统200，不同之处在于，加入远程等离子体源(RPS)单元402并且省略了喷淋头。在系统400中，第一气源404将气体递送到RPS单元402。RPS单元402被配置成引燃等离子体放电，并且可以生成等离子体流出物。等离子体流出物可以顺着气体入口406向下流动。气体入口406可以基本不含等离子体。 [0042] 等离子体流出物可流入第二等离子体区域408中。第二等离子体区域408可以在气体入口406与隔板410之间。第二等离子体区域可以包括等离子体放电，所述等离子体放电可利用来自电源412的功率来维持。电源412可为电容耦合在腔室与隔板410之间的RF电源。第二气体入口414可从第二气源416递送气体。第二气源416可以包括水或另一含氢和氧的化合物。第二等离子体区域中形成的反应产物可以流过隔板410中的多个开口，诸如开口 418。随后，反应产物可以在限定为在隔板410与基座422之间的基板处理区域420中。基板处理区域420可以基本不含等离子体。即使如此，基板处理区域420中的气体也会蚀刻基板424的一部分。 [0043] 与系统200一样，系统400可以包括通向泵428的气体出口426。气体出口426可与图2中的气体出口230处于类似位置并且采用类似配置。另外，系统400可不包括气体出口426以及基板处理区域420中的其他类似气体出口。 [0044] 一般来说，本文所呈现的方法可以用于相对于各种各样的材料选择性地蚀刻氧化硅，而不仅仅相对于多晶硅和氮化硅。所述方法可以用于比钛、氮化钛、氧化钛、硅化钛、铪、氧化铪、硅化铪、钽、氧化钽、氮化钽、硅化钽、钴、氧化钴、硅化钴、钨、氧化钨、硅化钨、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、C-H膜、C-H-N膜、锗化硅、锗、镍、氧化镍或硅化镍更快地选择性地蚀刻暴露的氧化硅。 [0045] 根据实施方式，第二暴露部分可以包括来自由以下项组成的组中的至少一种元素：氮、铪、钛、钴、碳、钽、钨和锗。在实施方式中，第二暴露部分可基本由或由选自包括以下各项的组的组合物组成：硅、钽、钽和氧、钽和硅、钽和氮、钴、钴和氧、钴和硅、钨、钨和氧、钨和硅、镍、镍和氧、镍和硅、硅和氮、硅和氧和氮、硅和碳和氮、硅和碳、碳、碳和氢、碳和氢和氮、硅和锗、锗、铪、铪和氧、铪和硅、钛、钛和氧、钛和氮、或钛和硅。 [0046] 实例 [0047] 对比具有分配板的蚀刻方法与没有分配板的其他工艺测试蚀刻选择性。各种方法所得到的结果在图5中示出。第一柱体的结果是用于蚀刻氧化物的对照配方。这些竖条指明氧化物对多晶硅的蚀刻选择性大于200并且氧化物对低压氮化物(“LP SiN”)的蚀刻选择性为约100。图5的第二柱体示出称为uSMD的蚀刻工艺的结果，此蚀刻工艺包括不同的离子抑制器，其中所述离子抑制器具有不同的开口分配和/或开口直径。SMD代表选择性调制设备，即离子抑制器。第三柱体示出具有uSMD开口分配的喷淋头和包括氦的配方。结果示出氧化物对多晶硅的蚀刻选择性出现略微增加并且氧化物对低压氮化硅的蚀刻选择性大致相同。然而，由于多晶硅的缓慢蚀刻速率和/或实验的精确度，第三柱体与前两柱体之间的选择性上的差异不转变为用于典型制造工艺时的差异。前三柱体示出不同的离子抑制器配置以及不同配方对蚀刻选择性几乎无影响。 [0048] 第四柱体示出具有采用第三柱体的配方的附加流分配板的腔室的蚀刻选择性结果。氧化物对多晶硅的蚀刻选择性已增加至约800及以上，并且氧化物对低压氮化硅的蚀刻选择性已增加至接近300。第五柱体包括第四柱体的条件以及泵内衬裙状物(pump liner skirt)，以便覆盖在基座与流分配板之间的腔室壁上的气体出口。第五柱体的条件下的蚀刻选择性类似第四柱体的条件下的蚀刻选择性，从而表明泵内衬裙状物不会影响蚀刻选择性。 [0049] 另外在图5上示出的是氧化物对更高质量的氧化物的蚀刻选择性。氧化物及更高质量的氧化物均非热氧化物。与氧化物相比，更高质量的氧化物可以具有更高的密度和不同的表面条件。用于更高质量的氧化物的更高退火温度会使更高质量的氧化物更难蚀刻。不管腔室配置以及配方如何，这两种氧化物之间的蚀刻选择性大致相同。图5还示出了在氧化物与等离子体增强的氮化硅(“PE SiN”)之间的蚀刻选择性，这种蚀刻选择性同样在不同工艺条件下大致相同。等离子体增强的氮化硅可以具有比低压氮化硅更高的氢含量，并且由此蚀刻机制可类似于氧化物而非多晶硅或低压氮化硅。因此，对等离子体增强的氮化硅蚀刻的选择性不会增加太多。这些结果示出加入流分配板不对其他蚀刻选择性造成不利影响。 [0050] 示例性的处理系统 [0051] 图6示出具有位于处理腔室内的分隔开的等离子体生成区域的示例性的基板处理腔室1001的横截面图。在膜蚀刻期间，工艺气体可以通过气体入口组件1005流入腔室等离子体区域1015。远程等离子体系统(RPS)1002可任选地包括在系统中，并且可以处理第一气体，随后，所述第一气体行进通过气体入口组件1005。工艺气体可以在进入腔室等离子体区域1015前，在RPS 1002内被激发。因此，在实施方式中，如上所述的含氟的前驱物例如可以穿过RPS 1002或绕过RPS单元。 [0052] 示出冷却板1003、面板1017、离子抑制器1023、喷淋头1025和具有基板1055设置在其上的基板支撑件1065(还被称为基座)，并且可根据实施方式包括它们每一者。基座1065可以具有热交换通道，热交换流体流过热交换通道以便控制基板的温度。这个配置可以允许基板1055温度被冷却或加热，以便维持相对低的温度，诸如在-20℃至200℃之间。基座1065还可使用嵌入式加热器元件来电阻加热至相对高的温度，诸如在100℃与1100℃之间。 [0053] 示例性的配置可以包括使气体入口组件1005开口到与腔室等离子体区域1015由面板1017分隔开的气体供应区域1058，使得气体/物质通过在面板1017中的孔流入腔室等离子体区域1015。可选择结构特征和操作特征以防止等离子体从腔室等离子体区域1015显著地回流到供应区域1058、气体入口组件1005和流体供应系统1010中。结构特征可以包括选择面板1017中的孔隙的尺寸和横截面几何形状以便钝化回流等离子体。操作特征可以包括维持气体供应区域1058与腔室等离子体区域1015之间的压力差，从而维持穿过喷淋头1025的单向等离子体流。面板1017(或腔室的导电顶部)和喷淋头1025被示出为具有定位在特征之间的绝缘环1020，这允许了AC电势相对于喷淋头1025和/或抑制器1023施加至面板 1017。可将绝缘环1020定位在面板1017与喷淋头1025 和/或离子抑制器1023之间，从而使得电容耦合的等离子体(CCP)能够形成在腔室等离子体区域中。 [0054] 在离子抑制器1023中的多个孔可配置成控制活化气体(即，离子型、自由基和/或中性物质)通过离子抑制器1023。例如，孔的深宽比、或者孔直径与长度的比和/或孔的几何形状可经控制成使得减少通过离子抑制器1023的活化气体中的带离子电荷的物质的流量。在离子抑制器1023中的孔可以包括面对腔室等离子体区域1015的锥形部分和面对喷淋头 1025的圆柱形部分。圆柱形部分的形状和尺寸可设定成控制通向喷淋头1025的离子物质的流量。还可将可调整的电偏压施加至离子抑制器1023作为控制通过抑制器的离子物质的流量的附加手段。离子抑制元件1023可以用来减少或消除从等离子体生成区域行进到基板的带离子电荷的物质的量。无电荷的中性和自由基物质仍可穿过在离子抑制器中的开口来与基板反应。 [0055] 等离子体功率可以是多种频率或多个频率的组合。在示例性的处理系统中，等离子体可由相对于离子抑制器1023和/喷淋头1025递送到面板1017的RF功率提供。在实施方式中，RF功率可以在约10瓦特与约5000瓦特之间、约100瓦特与约2000瓦特之间、约200瓦特与约1500瓦特之间或约200瓦特与约1000瓦特之间。在实施方式中，示例性的处理系统中施加的RF频率可以是低于约200kHz的低RF频率、在约10MHz与约15MHz之间的高RF频率、或大于1GHz或约1GHz的微波频率。等离子体功率可电容耦合(CCP)或感应耦合(ICP)到远程等离子体区域中。 [0056] 气体可从喷淋头1025流向混合区域1070。混合区域1070可由流分配板1072界定在一侧上。流分配板可以是本文中描述的任何隔板，并且本文中的任何隔板可以是流分配板1072。流分配板1072可以具有多个开口，诸如开口1074。开口1074可以包括面对基板处理区域1033的锥形部分、面对喷淋头1025的锥形部分和/或圆柱形部分。锥形部分可朝向或远离它们所面对的那侧逐渐变细。 [0057] 前驱物(例如含氟的前驱物和含氧的前驱物)可以通过本文中描述的喷淋头的实施方式流入基板处理区域1033。源自腔室等离子体区域1015中的工艺气体的激发物质可以行进通过离子抑制器1023中的孔隙、和/或喷淋头1025，并与从喷淋头的单独部分流入基板处理区域1033的附加前驱物反应。或者，如果所有前驱物质在腔室等离子体区域1015中激发，那么可无附加的前驱物流过喷淋头的单独部分。在远程等离子体蚀刻工艺过程中，几乎没有或没有等离子体可存在于基板处理区域1033中。前驱物的激发的衍生物可以在基板上方的区域和/或在基板上组合，以便蚀刻结构或将物质从所述结构上去除。 [0058] 处理气体可以在腔室等离子体区域1015中激发，并且可以在激发状态下穿过喷淋头1025到达基板处理区域1033。虽然等离子体可以在基板处理区域1033中生成，但是等离子体可替代地不生成在处理区域之中。在一个实例中，仅仅激发处理气体或前驱物可以通过激发腔室等离子体区域1015中的处理气体以便在基板处理区域1033中彼此反应进行。如先前所论述，这可保护图案化在基板1055上的结构。 [0059] 图7示出影响穿过面板1017的处理气体分配的特征的细节图。用于处理腔室区段1001中的气体分配组件(诸如喷淋头1025)可以称为双通道喷淋头(DCSH)，并且另外在本文中的图6以及图8中描述的实施方式中详细示出。双通道喷淋头可以提供用于蚀刻工艺，从而允许在处理区域1033外的蚀刻剂在递送到处理区域中前分离，以便提供与腔室部件以及彼此的有限相互作用。 [0060] 喷淋头1025可以包括上板1014和下板1016。可将板彼此耦接以在板之间限定容积1018。板的耦接可如此来提供穿过上板和下板的第一流体通道1019、以及穿过下板1016的第二流体通道1021。所形成的通道可配置成仅经由第二流体通道1021来提供从容积1018穿过下板1016的流体进出，并且第一流体通道1019可与在板与第二流体通道1021之间的容积 1018流体地隔离。可通过气体分配组件1025的一侧流体地进出容积1018。虽然图6-8的示例性的系统包括双通道喷淋头，但应理解，也可利用使第一前驱物和第二前驱物在进入基板处理区域1033前维持流体地隔离的替代分配组件。例如，可以利用穿孔的板以及板下方的管道，但是其他配置也可有效降低效率，或不提供如所述的双通道喷淋头那样均匀的处理。 [0061] 在所示的实施方式中，喷淋头1025可经由第一流体通道1019来分配工艺气体，所述工艺气体在通过腔室等离子体区域1015中的等离子体激发后，含有等离子体流出物。在实施方式中，引入RPS 1002和/或腔室等离子体区域1015中的工艺气体可以含氟，例如NF3。工艺气体还可包括载气，诸如氦、氩、氮(N2)等等。等离子体流出物可以包括工艺气体的离子化或中性衍生物，并且在本文中还可称为氟自由基前驱物，所述氟自由基前驱物是指引入的工艺气体的原子组分。含氢和氧的化合物可以流过第二流体通道1021。 [0062] 图8是实施方式中的与处理腔室一起使用的喷淋头1025的仰视图。喷淋头1025与图6中的喷淋头相对应。示出第一流体通道1019的视图的穿孔1031可以具有多个形状以及配置以控制和影响穿过喷淋头1025的前驱物流动。示出第二流体通道1021的视图的小孔1027可基本上均匀地分配在喷淋头的表面上方，甚至是在穿孔1031之间，与其他配置相比，这可有助于在前驱物离开喷淋头时，使前驱物更均匀地混合。 [0063] 腔室等离子体区域1015或RPS中的区域可以称为远程等离子体区域。在实施方式中，氟自由基前驱物和氧自由基前驱物形成在远程等离子体区域中，并且行进到基板处理区域中以与含氢和氧的前驱物组合。在实施方式中，含氢和氧的前驱物仅由含氟自由基前驱物和含氧自由基前驱物激发。在实施方式中，等离子体功率可基本上仅施加到远程等离子体区域，以便确保氟自由基前驱物和氧自由基前驱物提供主导激发。 [0064] 干法蚀刻系统的实施方式可结合到用于生产出集成电路芯片的更大的制造系统中。图9示出实施方式中的具有沉积腔室、蚀刻腔室、烘烤腔室和固化腔室的一个此类处理系统(主机)1101。在附图中，一对前开式联合晶片盒(负载锁定腔室1102)供应多种尺寸的基板，这些基板由机器人臂1104接收并在被放入基板处理腔室1108a-f中的一个之前放入到低压固持区域1106中。第二机器人臂1110可以用于将基板晶片从固持区域1106传输到基板处理区域1108a-f并传输回。每个基板处理腔室1108a-f可装配来执行许多基板处理操作，这些基板处理操作除了循环层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预先清洁、脱气、取向和其他基板工艺之外，还包括了本文中描述的干法蚀刻工艺。 [0065] 在实施方式中，三氟化氮(或另一含氟的前驱物)可以以约1sccm与约40sccm之间、约3sccm与约25sccm之间或约5sccm与约10sccm之间的速率流入腔室等离子体区域1020。在实施方式中，氧气(或另一含氧的前驱物)可以以约10sccm与约400sccm之间、约30sccm与约250sccm之间或约50sccm与约150sccm之间的速率流入腔室等离子体区域1020。根据实施方式，水蒸气可以以约5sccm与约100sccm之间、约10sccm与约50sccm之间或约15sccm与约 25sccm之间的速率流入混合区域1070。根据实施方式，含氧的前驱物与含氟的前驱物的流量比可以大于4、大于6或大于10。在实施方式中，含氧的前驱物与含氟的前驱物的流量比可以小于40、小于30或小于20。根据实施方式，上限可与下限组合。 [0066] 由于通向基板处理区域中的两个通路不同，因此喷淋头可称为双通道喷淋头。含氟前驱物和含氧前驱物可以流过双区域喷淋头中的穿孔，而水蒸气可以穿过双区域喷淋头中的单独区域。单独区域可开口到混合区域或基板处理器区域中，但不进入如上所述的远程等离子体区域。 [0067] 进入基板处理区域的水蒸气和等离子体流出物的组合流量可占据了0.05％至约20％的总气体混合物的体积；剩余的是载气。在实施方式中，流入远程等离子体区域中的含氟前驱物和含氧前驱物而非等离子体流出物具有相同的体积流量比。在含氟前驱物的情况下，可以在引入含氟气体和含氧前驱物之前首先在等离子体区域中引进净化气体或载气，以便稳定远程等离子体区域内的压力。 [0068] 如本文所使用，“基板”可为具有或没有层形成在其上的支撑基板。图案化的基板可为多种掺杂浓度以及分布的绝缘体或半导体，并且可例如是在集成电路制造中使用的半导体基板的类型。图案化的基板的暴露的“氧化硅”主要是SiO2，但是可以包括各浓度的其他元素组分，诸如，例如氮、氢和碳。在一些实施方式中，使用本文所公开的方法来蚀刻的氧化硅部分基本由硅和氧组成。图案化的基板的暴露的“氮化硅”主要是Si3N4，但是可以包括各浓度的其他元素组分，诸如，例如氧、氢和碳。在一些实施方式中，本文所描述的氮化硅部分基本由硅和氮组成。图案化的基板的暴露的“氧化铪”主要为铪和氧，但是除铪和氧之外，还可包括小浓度的其他元素。在一些实施方式中，本文所描述的氧化铪部分基本由铪和氧组成。图案化的基板的暴露的“钨”主要为钨，但是除钨之外，还可包括小浓度的其他元素。在一些实施方式中，本文所描述的钨部分基本由钨组成。类似定义适用本文所述所有材料。 [0069] 术语“前驱物”用于指代参与反应以将材料从表面去除或将材料沉积到表面上的任何工艺气体。“等离子体流出物”描述离开腔室等离子体区域并进入基板处理区域的气体。等离子体流出物处于“激发状态”，其中气体分子中的至少一些处于振动激发、离解和/或离子化的状态。“自由基前驱物”用于描述参与反应以将材料从表面去除或将材料沉积到表面上的等离子体流出物(正在激发等离子体的处于激发态的气体)。“氟自由基前驱物(Radical-fluorine precursor)”描述含氟但还可含有其他元素组分的自由基前驱物。“氧自由基前驱物(Radical-oxygen precursor)”描述含氧但还可含有其他元素组分的自由基前驱物。词语“惰性气体”是指在蚀刻膜或并入膜中时不形成化学键的任何气体。示例性的惰性气体包括稀有气体，但也可以包括其他气体，只要在(通常)痕量被捕陷在膜中时不会形成化学键合即可。 [0070] 在先前描述中，出于解释目的，已阐明了许多细节，以便提供对本技术的各种实施方式的理解。然而，本领域的技术人员应当清楚，某些实施方式可以在无这些细节中的一些或有附加细节的情况下实践。 [0071] 在已描述若干实施方式的情况下，本领域的技术人员将认识到，在不背离本实用新型的精神的情况下，可以使用各种修改、替代构造和等效物。另外，多个熟知的工艺和元件尚未描述，以便避免不必要地使本实用新型模糊。另外，任何特定实施方式细节可能并非始终存在于在所述实施方式的变型中，或者可添加到其他实施方式。 [0072] 在提供值的范围情况下，应当理解，还确切地公开在这个范围的上限与下限之间的每一个居间值，精度为下限单位的十分之一，除非上下文清楚地另外指明。涵盖在陈述范围中的任何陈述的值或居间值与这个陈述范围中的任何其他陈述的值或居间值之间的每个更小范围。这些更小范围的上限和下限可独立地包括或排除于所述范围，并且其中在更小范围中包括任一限值、并不包括限值或包括两个限值的每个范围也涵盖在本实用新型内，根据陈述范围中的任何确切地排除的限值而定。在陈述范围包括这些限值中的一或两个情况下，还包括排除那些所包括的限值中的任一个或两个的范围 [0073] 如本文以及在随附的权利要求书中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指称对象，除非上下文清楚地另外指明。因此，例如，提及“一种方法”包括多种此类方法，并且提及“等离子体流出物”包括指称本领域的技术人员所已知的一或多个等离子体流出物以及其等效物，等等。出于清楚和理解的目的，现详细地描述了本实用新型。然而，应当理解，某些改变以及修改可以在随附的权利要求书范围内实践。 |
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