灰化后侧壁修复
阅读：335发布：2020-05-12
专利汇可以提供灰化后侧壁修复专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 描述了降低存在于集成 电路 的两个导电组件之间的有效 介电常数 的方法。所述方法涉及使用气相蚀刻，所述气相蚀刻对于低K 电介质 层的富 氧 部分是选择性的。当所述蚀刻工艺穿过相对高K富氧部分到达低K部分时，蚀刻速率减弱。因为所述气相蚀刻工艺不容易移除所需的低K部分，所以很容易时间控制所述蚀刻工艺。，下面是灰化后侧壁修复专利的具体信息内容。
1.一种降低低K电介质材料的有效介电常数的方法，所述低K电介质材料在图案化基底上的两个沟槽之间，所述图案化基底在基底处理区域中，其中所述低K电介质材料构成所述两个沟槽的壁，所述方法包括：
将所述图案化基底转移到所述基底处理区域中；和
对所述图案化基底进行气相蚀刻，以通过从所述低K电介质材料移除外部电介质层，降低所述低K电介质材料的平均介电常数。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述气相蚀刻包括：
使含氟前体和含氢前体流进第一远程等离子体区域，所述第一远程等离子体区域与所述基底处理区域流动耦接，同时在所述第一远程等离子体区域中形成等离子体，以产生等离子体流出物；
通过使所述等离子体流出物流进所述基底处理区域，蚀刻所述图案化基底，同时在所述基底的表面上形成固体副产品；和
通过使所述基底的温度升高到所述固体副产品的升华温度以上，使所述固体副产品升华。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述含氟前体包括至少一种前体，所述至少一种前体选自由下列物质所组成的组：三氟化氮、氟化氢、双原子氟、单原子氟和氟取代的碳氢化合物。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述含氢前体包括至少一种前体，所述至少一种前体选自由下列物质所组成的组：原子氢、分子氢、氨、碳氢化合物和卤素不完全取代的碳氢化合物。
5.如权利要求2所述的方法，其中在升华所述固体副产品的操作期间，将所述基底的温度升高到大约100℃或更高。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述外部电介质层具有大于3.0的介电常数，并且其余的所述低K电介质材料具有小于3.0的介电常数。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述外部电介质层的相对高的介电常数由等离子体灰化导致。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述气相蚀刻的操作之前对所述图案化基底进行灰化的操作。
9.如权利要求1所述的方法，其中从所述两个沟槽的壁移除所述外部电介质层。
10.如权利要求8所述的方法，其中在将所述图案化基底转移到所述基底处理区域中的操作之后，发生对所述图案化基底进行灰化的所述操作。
11.如权利要求8所述的方法，其中在将所述图案化基底转移到所述基底处理区域中的操作之前，发生对所述图案化基底进行等离子体灰化的所述操作。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述外部电介质层的厚度大约为150 或更小。
13.如权利要求1所述的方法，其中在气相蚀刻过程中，所述外部电介质层的蚀刻速率比其余的所述低K电介质材料的蚀刻速率超出大于50倍。
14.如权利要求1所述的方法，其中对所述图案化基底进行气相蚀刻的所述操作之后，紧接着在气氛中对所述图案化基底进行等离子体处理，以移除蚀刻后的残余物，所述气氛包含氩气、氮气(N2)、氨(NH3)或氢气(H2)中的至少一种。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述蚀刻后的残余物包含氟。
灰化后侧壁修复
技术领域
背景技术
[0002] 集成电路制造方法已经达到了一般在单个芯片上形成数亿个晶体管的程度。每种新一代的制造技术和设备正在实现更小更快速的晶体管的商业性规模化生产，但是也增加了制造更小更快速的电路元件的难度。电路元件尺寸的缩小(现在完全在50nm阈值以下)已经致使芯片设计者寻找新的低电阻导电材料和新的低介电常数(即，低K)绝缘材料来提高(或简单来说，保持)集成电路的电性能。
[0003] 随着每一区域晶体管数量的增加，寄生电容成为晶体管开关速率的显著障碍。电容存在于集成电路内所有相邻的电绝缘的导体之间，且不管导电部分是位于制造工艺流程的“前端”还是“后端”，电容都可限制开关速率。
[0004] 因而，需要新的技术和材料在相邻导体之间形成低K材料。用于在导体之间提供低K分离的一类材料是氧化的有机硅烷膜，诸如市场上可从美国加利福尼亚州的Santa TMClara市的应用材料公司(Applied Materials，Inc.)获得的Black Diamond 膜。这些膜具有比常规间隔材料(如硅氧化物和氮化物)低的介电常数(例如，大约3.5或更低)。遗憾的是，一些新的工艺涉及将低K膜暴露于可能提高有效介电常数的环境，限制了器件性能。
[0005] 因而，需要在低K膜暴露于这些环境之后保持较低的有效介电常数的新工艺。发明内容
[0006] 本发明描述了用于降低存在于集成电路的两个导电组件之间的有效介电常数的方法。所述方法涉及使用气相蚀刻，所述气相蚀刻对于低K电介质层的富氧部分是选择性的。当所述蚀刻工艺穿过相对高K富氧部分到达低K部分时，蚀刻速率减弱。因为所述气相蚀刻工艺不容易移除所需的低K部分，所以很容易时间控制所述蚀刻工艺。
[0007] 本发明的实施方式包括降低低K电介质材料的有效介电常数的方法，所述低K电介质材料在图案化基底上的两个沟槽之间，所述图案化基底在基底处理区域中。所述低K电介质材料构成所述两个沟槽的壁。所述方法包括将所述图案化基底转移到所述基底处理区域中。所述方法进一步包括对所述图案化基底进行气相蚀刻，以通过从所述低K电介质材料移除外部电介质层来降低所述低K电介质材料的平均介电常数。
[0008] 在下面的描述中将部分阐述本发明其他的实施方式和特征，且根据本说明书，部分对于本领域技术人员来说将变得显而易见，或者可从所公开的实施方式的实践领会到。通过本说明书中描述的手段、组合和方法可实现和获得所公开实施方式的目的和优点。
附图说明
附图说明
[0009] 通过参照说明书的其余部分和附图可实现所公开实施方式的特性和优点的进一步理解。
[0010] 图1A-1B是根据所述公开实施方式的在处理期间间隙的横截面图。
[0012] 图3是根据所述公开实施方式的处理室的横截面图。
[0013] 图4是根据所述公开实施方式的处理系统。
[0014] 在附图中，相同的组件和/或特征具有相同的参考标记。此外，相同类型的各种组件可通过在参考标记后由破折号和区分这些相同组件的第二标记来区分。如果在说明书中仅使用第一参考标记，则所述描述适用于具有相同第一参考标记的任意一个相同的组件，而不管第二参考标记如何。
[0015] 附图中的附图标记如下：
[0016] 110低K材料
[0017] 120光刻胶
[0018] 125SiCN层
[0019] 210-245操作步骤
[0020] 300处理室
[0021] 302盖组件
[0022] 304支撑组件通道
[0023] 310支撑组件
[0024] 312室主体
[0025] 313室主体通道
[0026] 320气体输送板
[0027] 322环形安装凸缘
[0029] 327节流阀
[0030] 329泵通道
[0031] 330阻挡器组件
[0032] 331真空端口
[0033] 333衬套
[0034] 335开口
[0035] 340处理区域
[0037] 346电源
[0038] 347电绝缘环
[0039] 350顶板
[0040] 351开口
[0041] 352开口
[0042] 360狭缝阀开口
[0043] 361-363区域
[0044] 370加热元件
[0045] 400处理系统
[0046] 402-404装载锁定室
[0047] 410第一机械手
[0048] 412-418处理室
[0049] 422-424转移室
[0050] 430第二机械手
[0051] 432-438处理室
[0052] 455气体处理系统
[0053] 457系统控制器
具体实施方式
[0054] 本发明描述了用于降低在集成电路的两个导电组件之间存在的有效介电常数的方法。这些方法涉及使用气相蚀刻，所述气相蚀刻对于低K电介质层的富氧部分是选择性的。随着所述蚀刻工艺穿过相对高K富氧部分而到达低K部分，蚀刻速率减弱。因为所述气相蚀刻工艺不容易移除所期望的低K部分，所以很容易时间控制所述蚀刻工艺。气相蚀刻优于液体缓冲氧化物蚀刻，尤其适于处理图案化基底。与液体蚀刻剂相比，气相蚀刻剂更容易从狭窄的结构移除。
[0055] 本发明的实施方式针对蚀刻图案化基底上的低K材料的方法，以增加有效介电常数，由此提高器件性能。可从这里提供的方法受益的示例性工艺流程涉及将两个不同的光刻-蚀刻图案转移到基底。这些工艺可设计为对基底图案化两次，以在通路结构中获得所期望的台阶，而不是常规的具有相对垂直壁的通路。这些工艺序列可要求用光刻胶涂布图案化的基底，从而光刻胶穿透低K材料中的通路和其他间隙。移除光刻胶一般包括灰化，即将所述结构暴露于氧化前体。在移除填充间隙的光刻胶的同时，灰化步骤还以增加低K材料的薄外层中的介电常数的方式改变了间隙的侧壁。一些灰化涉及暴露于在等离子体中受激发的含氧化合物。在这些情形中，氧处理使低K材料的表面氧化，并相对于碳含量增加了氧含量。为了使介电常数回归到其灰化前的水平，这里提出的方法移除了这层较薄的相对高K的材料。
[0056] 为了更好地了解和理解本发明，现在参照图1-2，图1-2是根据公开的实施方式，在处理过程中间隙的横截面图以及用于处理所述间隙的流程图。图1A中所示的结构是通过光刻-蚀刻-光刻-蚀刻序列产生的，在所述光刻-蚀刻-光刻-蚀刻序列中，第二光刻-蚀刻步骤在低介电常数材料110-1中打开较宽沟槽。第二蚀刻仅穿透到达所述沟槽底部的一部分通路，在低K材料110-1中留下台阶。所述台阶的上方和下方是由低K材料形成的大致垂直的壁。在所公开的实施方式中，所述壁可能与图1A-1B中所示的理论垂直线相偏离，但是可在偏离垂直的10°、5°或2°内。在第二蚀刻之后，一些光刻胶120保留在沟槽的底部，所述光刻胶120需要在间隙填充金属之前被移除。当将图案化基底转移到处理室(操作步骤210)时，移除残留的光刻胶120的工艺开始。将氧基(oxygen-radical)气流导入灰化室(操作步骤215)，并从沟槽内移除光刻胶。在图1A绘示的实例中，包括了氮碳化硅(SiCN)层125-1，以保护低K材料110-1免于来自下层材料的金属扩散。SiCN层125-1也可通过氧基改性，从而移除沟槽底部处的部分SiCN，获得图案化的SiCN层125-2。示例TM性的SiCN层是可从美国加利福尼亚州的Santa Clara市的应用材料公司获得的Blok 。在一些实施方式中存在SiCN层，而在其他实施方式中不存在。氧基气流还使低K材料110的壁氧化，非期望地提高了靠近表面(沟槽的壁)的介电常数。示例性的低K材料是碳氧化TM
硅(SiOC)，示例性的SiOC产品是同样可从应用材料公司获得的Black Diamond 。忽略富氧(相对高K)表面层的形成并继续用金属沉积沟槽进行间隙填充会限制最终器件的工作区(operational regime)。
硅(SiOC)，示例性的SiOC产品是同样可从应用材料公司获得的Black Diamond 。忽略富氧(相对高K)表面层的形成并继续用金属沉积沟槽进行间隙填充会限制最终器件的工作区(operational regime)。
[0057] 使用下面的步骤，介电常数减弱的低K材料110可几乎恢复到所述低K材料110灰化前的水平。将图案化的基底转移到处理室的基底蚀刻区域，以进行进一步处理(操作步骤220)。将氨和三氟化氮的气流引入到与处理区域分离的等离子体区域中(操作步骤222)。所述分离的等离子体区域这里可称作远程等离子体区域，并且可以是与处理室不同的模块或者是处理室内的腔室。远程等离子体流出物(远程等离子体的产物)流进处理室并与基底表面反应(操作步骤225)。等离子体流出物的气流与所述表面反应，以产生固体残余物，所述固体残余物包含来自等离子流出物的材料和来自起反应的低K材料110的壁的材料。在示例性的设备部分中，将提供有利于理解这一工艺的详细化学反应。然后，通过将所述图案化基底加热至所述固体残余物的升华点以上，来移除所述固体残余物(操作步骤240)。通过从所述基底蚀刻区域移除所述图案化基底，完成了所述工艺(操作步骤245)，图1B中图示了最终的结构。
[0058] 外部电介质层的蚀刻速率大于在所述外部电介质层内部的相对较低K的电介质材料。在本发明的实施方式中，外部电介质层的气相蚀刻速率比其余低K电介质材料的蚀刻速率超出大于25、50或100的倍数。在实施方式中，外部电介质层的厚度大约为或更小，大约为 或更小，或者大约为 或更小。TM TM
[0059] 刚刚描述的示例性工艺是SiConi 蚀刻系列的一部分，所述SiConi 蚀刻系列一般涉及同时存在含氟前体和含氢前体的气流。在不同的实施方式中，含氟前体包括三氟化氮、氟化氢、双原子氟、单原子氟和氟取代的碳氢化合物或者上述材料的组合物。在不同的实施方式中，含氢前体包括原子氢、双原子氢、氨、碳氢化合物、卤素不完全取代的碳氢化合物或上述材料的组合物。为了简便起见，这里包含的一些讨论可能参照了使用氨和三氟化TM TM氮组合的示例性SiConi 蚀刻。可使用任何SiConi 蚀刻来代替图2中描述并图示的示例TM
性蚀刻。包含氟和氢(但是基本没有或者根本没有氧)的所有SiConi 蚀刻表现出对蚀刻氧化硅较强的选择性。这些蚀刻工艺非常慢地移除硅、多晶硅和碳氧化硅。作为结果，即使TM
从低K材料110的壁上消耗了氧化硅之后继续进行蚀刻，SiConi 仍具有基本完美地留下所期望的碳氧化硅低K材料110的额外优点。所述选择性使得所述工艺可受到定时控制，而不用使用任何其他形式的终点确定方法。
性蚀刻。包含氟和氢(但是基本没有或者根本没有氧)的所有SiConi 蚀刻表现出对蚀刻氧化硅较强的选择性。这些蚀刻工艺非常慢地移除硅、多晶硅和碳氧化硅。作为结果，即使TM
从低K材料110的壁上消耗了氧化硅之后继续进行蚀刻，SiConi 仍具有基本完美地留下所期望的碳氧化硅低K材料110的额外优点。所述选择性使得所述工艺可受到定时控制，而不用使用任何其他形式的终点确定方法。
[0060] 尽管这里描述的实例适于低K电介质层的双图案化(LELE)，但是需要在低K层内的间隙中沉积光刻胶的其他工艺流程也是可能的。结果，所提出并要求保护的所述方法在涉及对任何间隙填充材料进行灰化的任何应用中都有效，所述间隙填充材料可通过氧化处理来移除自身。可灰化的间隙填充材料包括底部或顶部抗反射涂层(BARC或TARC)以及各种光刻胶和其他类似的含碳材料。在公开的实施方式中，可灰化的间隙填充材料实质上缺乏氧。氧化处理移除可灰化的间隙填充材料但非期望地改性了所述壁，提高了改性的表面层中的介电常数。可使用这里所述的方法降低所述提高的介电常数。沟槽的外形可包含如图1A-1B中所示的在沟槽壁上的台阶结构，但在其他公开的实施方式中实质上不存在台阶。
[0061] 如前面所述，间隙和沟槽形成在低K材料中。所述的示例性间隙在低K材料中的两个近似垂直的壁之间具有台阶(见图1)。在其他实施方式中，在低K材料中没有形成台阶，仅形成单个近似垂直的壁。在公开的实施方式中，所述单个垂直的壁可以在偏离垂直的10°、5°或2°内。在公开的实施方式中，在灰化之前(或这里提出的处理之后)，低K材料的介电常数可小于3.9、3.7、3.5、3.3或3.1。介电常数很大程度上是由碳氧化硅低K层内的碳的浓度决定的。根据本发明的实施方式，在灰化之后，外部电介质层可具有大于3.0、
3.2或3.5的介电常数，而其余低K电介质材料具有分别小于3.0、3.2或3.5的介电常数。
3.2或3.5的介电常数，而其余低K电介质材料具有分别小于3.0、3.2或3.5的介电常数。
[0062] 在气相蚀刻之后可使用可选步骤。刚刚描述的气相蚀刻可留下包含部分气相蚀刻剂的蚀刻后残余物。蚀刻后残余物的存在性可能与相邻导线之间的电泄漏有关。所述泄漏例如可由含氟的蚀刻后残余物导致。因此，蚀刻后的基底可随后用等离子体流出物处理，以移除一些蚀刻后残余物并缓解可能存在的任何电泄漏，所述等离子体流出物来自于包含Ar，N2，NH3和H2中的一或更多种的等离子体。
[0063] 在操作步骤215期间，使用氧基移除填充间隙的光刻胶120。氧基一般形成在远程等离子体区域中，并流到基底蚀刻区域。在一些实施方式中，氧基包含中性物质，所述中性物质包括原子氧(O)和臭氧(O3)中的一或更多种。在蚀刻区域中可存在一些离子化物质，然而，离子化物质趋于比非离子化(中性)原子氧和非离子化臭氧更快速地再组合。在一些实施方式中，远程等离子体比蚀刻区域中的等离子体更优选，以确保离子化物质具有足够的机会中和。在公开的实施方式中，优选从远程等离子体到蚀刻区域的开口和路径长度，以使中性原子氧(O)行进到基底蚀刻区域。在一些实施方式中，为了使侧壁钝化以减少氧化，SiF4同时地随氧基(使用远程等离子体或蚀刻区域等离子体)一起流动。低K材料的氧化区域可能仍出现并表现出增加的介电常数。因此，以这种方式形成的结构仍可以受益于这里公开的方法。
[0064] 上面描述了用于灰化和SiConiTM蚀刻的分离腔室。在一替代实施方式中，在同一腔室中按照处理步骤的顺序进行这些工艺，不必从处理室移除图案化基底。在描述示例性的处理系统过程中公开了额外的气相蚀刻处理参数和处理细节。
[0065] 示例性的处理系统
[0066] 图3是图示可进行本发明实施方式的示例性处理室300的部分横截面图。一般来讲，可通过一或更多个开口351将氨和三氟化氮引入远程等离子体区域361-363中并被等离子体电源346激发。
[0067] 在一个实施方式中，处理室300包括室主体312、盖组件302和支撑组件310。盖组件302设置在室主体312的上端，支撑组件310至少部分设置在室主体312内。处理室300和相关硬件优选由一或更多种工艺兼容材料(例如铝、不锈钢等)形成。
[0068] 室主体312包括形成在所述室主体312的侧壁中的狭缝阀开口360，狭缝阀开口360用于提供进入处理室300内部的入口。狭缝阀开口360通过晶片处理机械手(未图示)选择性地打开和关闭，以提供进入室主体312内部的入口。在一个实施方式中，晶片可通过狭缝阀开口360输送进处理室300或从处理室300输送出到相邻的转移室和/或装载锁定室，或组合工具内的其他腔室。图4中图示了可包括处理室300的示例性组合工具。
[0069] 在一或更多个实施方式中，室主体312包括用于使热转移流体流过室主体312的室主体通道313。所述热转移流体可以是加热流体或冷却剂，所述热转移流体用于在工艺和基底转移过程中控制室主体312的温度。室主体312的温度对于防止在腔室壁上非期望地聚集气体或副产品非常重要。示例性的热转移流体包括水、乙二醇或两者的混合物。示例性的热转移流体还可包括氮气。支撑组件310可具有支撑组件通道304，所述支撑组件通道304用于使热转移流体流过支撑组件310，由此影响基底温度。
[0070] 室主体312可进一步包括包围支撑组件310的衬套333。衬套333优选是可移除的，以用于维修和清洗。衬套333可由诸如铝这样的金属、或陶瓷材料形成。然而，衬套333可以是任何工艺兼容的材料。衬套333可以经喷砂处理(bead blasted)，以增加沉积在所述衬套333上的任何材料的粘结性，由此防止材料的脱落，所述材料脱落导致处理室300被污染。在一或更多个实施方式中，衬套333包括在衬套333中形成的一或更多个开口335和泵通道329，泵通道329与真空系统进行液体流通。开口335为气体提供了进入泵通道329的流路，这给处理室300内的气体提供了出口。
[0071] 真空系统可包括真空泵325和节流阀327，以调节通过处理室300的气体流动。真空泵325与设置在室主体312上的真空端口331耦接，因此与形成在衬套333内的泵通道329进行液体流通。可交换使用术语“气体”和“多种气体”，除非另有说明，上述术语是指一或更多种反应物、催化剂、载体、净化剂、清洗剂、上述物质的组合，以及任何其他引入处理室312内的流体。使用术语“前体”指代参与反应以从表面移除或沉积材料的任何工艺气体。
[0072] 开口335使泵通道329能够与室主体312内的处理区域340进行液体流通。处理区域340由盖组件302的下表面和支撑组件310的上表面限定，且处理区域340被衬套333包围。开口335可为均匀尺寸且围绕衬套333均匀间隔开。然而，可使用任何数量、位置、尺寸或形状的开口，这些设计参数的每一个都可以根据气体在基底接收表面上的期望流动图案而变化，下面将更加详细讨论。此外，开口335的尺寸、数量和位置配置为实现离开处理室300的气体的均匀流动。此外，开口尺寸和位置可配置为提供快速或高容量的泵作用，以便于从处理室300快速排出气体。例如，紧密靠近真空端口331的开口335的数量和尺寸可小于远离真空端口331设置的开口335的数量和尺寸。
[0073] 通常使用气体供给面板(未图示)，以便通过一或更多个开口351给处理室300提供工艺气体。所使用的特定的气体或多种气体取决于在处理室300内进行的工艺或多种工艺。示例性的气体可以包括(但并不限于)一或更多种前体、还原剂、催化剂、载体、净化剂、清洗剂或上述物质的任何混合物或组合物。通常，引入处理室300的一或更多种气体通过顶板350中的开口351流进等离子体空间361中。可替换或者组合地，工艺气体可更直接地通过开口352引入处理区域340中。开口352避免了远程等离子体激发，并且对于涉及不需要等离子体激发的气体的工艺或不从额外气体激发受益的工艺来讲很有用。远程等离子体中产生的活性氧可通过开口被引入到处理区域340中，而不穿过区域361、362和363。可使用电操作阀门和/或流动控制机构(未图示)，以控制从气体供给源到处理室300的气体流动。根据所述工艺，可向处理室300输送任意多种气体，并可在处理室中或在气体被输送到处理室300之前混合这些气体。
[0074] 盖组件302可进一步包括电极345，电极345在盖组件302内产生活性物质的等离子体。在一个实施方式中，电极345由顶板350支撑，并且电极345通过插入电绝缘环347与顶板350电性绝缘，电绝缘环347由氧化铝或任何其他绝缘且工艺兼容的材料形成。在一或更多个实施方式中，电极345耦接至电源346，而其余的盖组件302与地连接。因此，可在远程等离子体区域中产生一或更多种工艺气体的等离子体，所述远程等离子体区域由电极345与环形安装凸缘322之间的空间361、362和/或363组成。在实施方式中，环形安装凸缘包括或支撑气体输送板320。例如，可在电极345与阻挡器组件330的一个或两个阻挡器板之间引入和保持等离子体。可替换地，在不存在阻挡器组件330时，可在电极345与气体输送板320之间产生并包含等离子体。在任一实施方式中，等离子体被完全限制或包含在盖组件302内。相应地，因为没有活性等离子体与设置在室主体312内的基底直接接触，所以等离子体为“远程等离子体”。结果，因为等离子体与基底表面分离，所以可避免等离子体对基底的损害。
[0075] 各种电源346能将氨和三氟化氮气体激发为活性物质。例如，可使用基于射频(RF)、直流(DC)或微波(MW)的放电技术。所述激发还可通过基于热的技术、气体解离技术、高强度光源(例如UV能量)或暴露于x射线源来产生。或者，可使用远程激发源(诸如远程等离子体发生器)来产生活性物质的等离子体，所述活性物质的等离子体随后被输送到处理室300中。示例性的远程等离子体发生器可从厂商获得，所述厂商诸如MKS Instruments，Inc.和AdvancedEnergy Industries，Inc.。在示例性的处理系统中，RF电源耦接到电极345。高功率微波电源346在还将使用电源346产生活性氧的情况中是有利的。
[0076] 可通过使热转移介质分别流过室主体通道313和支撑组件通道304，来控制处理室主体312和基底每一者的温度。可在支撑组件301内形成支撑组件通道304，以便于热能的转移。室主体312和支撑组件310可单独冷却或加热。例如，加热流体可流过室主体312和支撑组件310中的一个，而冷却流体流过室主体312和支撑组件310中的另一个。
[0077] 可使用其他方法控制基底温度。可通过用电阻加热器加热支撑组件310(或支撑组件310的一部分，诸如底座)或通过一些其他方式来加热基底。在另一个配置中，气体输送板320可维持在高于基底的温度，且基底被抬起，以升高基底温度。在此情形中，基底被辐射加热，或通过使用气体将热量从气体输送板320传导到基底而加热基底。基底可通过升高支撑组件310或通过使用提升栓而被抬起。
[0078] 在这里所述的蚀刻工艺期间，在不同的实施方式中，室主体312可维持在近似50℃到80℃之间、55℃到75℃之间、或60℃到70℃之间的温度范围内。在暴露于等离子体流出物和/或氧化剂期间，在不同的实施方式中，基底可维持在大约100℃以下、大约65℃以下、在大约15℃和大约50℃之间、或者在大约22℃和大约40℃之间。
[0079] 等离子体流出物包括各种分子、分子片段和离子化物质。当前受欢迎的SiConiTM的理论机制可能或可能不完全正确，但等离子体流出物被认为包括NH4F和NH4F.HF，NH4F和NH4F.HF易于与此处所述的低温基底反应。等离子体流出物可与氧化硅表面反应，以形成产物(NH4)2SiF6、NH3和H2O。NH3和H2O在此处所述的处理条件下为汽化液体，并且可通过真空泵325从处理区域340移除。(NH4)2SiF6固体副产品的连续或不连续薄层留在基底表面上。
[0080] 在当从低K材料移除相对较高K的薄膜时暴露于等离子体流出物并且固体副产品在沟槽(包括台阶的沟槽)垂直壁上相应地积累之后，可加热基底以移除副产品。在实施方式中，通过在气体输送板320内或靠近气体输送板320组合加热元件370，气体输送板320是可加热的。可通过减小基底与加热的气体输送板之间的距离来加热基底。在不同的实施方式中，气体输送板320可被加热到大约100℃和150℃之间，大约110℃和140℃之间，或者大约120℃和130℃之间。通过减小基底与加热的气体输送板之间的间隔距离，在不同的实施方式中，基底可被加热到大约75℃以上，大约90℃以上，大约100℃以上或在大约115℃和大约150℃之间。从气体输送板320辐射到基底的热量应当足够将基底上的固体(NH4)2SiF6分离或升华为可从处理区域340抽出的挥发性产物SiF4、NH3和HF。
[0081] 在不同的实施方式中，氨(或一般而言，含氢的前体)可以以在大约50sccm和大约300sccm之间、在大约75sccm和大约250sccm之间、在大约100sccm和大约200sccm之间或在大约120sccm和大约170sccm之间的流量流到远程等离子体空间361中。在不同的实施方式中，三氟化氮(或一般而言，含氟的前体)可以以在大约25sccm和大约150sccm之间、在大约40sccm和大约175sccm之间、在大约50sccm和大约100sccm之间或在大约60sccm和大约90sccm之间的流量流到远程等离子体空间361中。含氢和含氟前体进入远程等离子体区域的组合流量可以占整个气体混合体积的0.05％到大约20％，其余为载体气体。在一个实施方式中，净化剂或载体气体在那些活性气体之前先被引入到远程等离子体区域中，以稳定远程等离子体区域内的压力。
[0082] 通过相对于盖组件302的其余部分，给电极345施加等离子体能量，在空间361、362和/或363内产生等离子体流出物的产物。等离子能量可以是各种频率或多种频率的组合。在示例性的处理系统中，由输送给电极345的RF能量来提供等离子体。在不同的实施方式中，所述RF能量可以在大约1W和大约1000W之间，在大约5W和大约600W之间，在大约10W和大约300W之间或在大约20W和大约100W之间。在所述示例性的处理系统中应用的RF频率在不同的实施方式中可小于大约200kHz，小于大约150kHz，小于大约120kHz或在大约50kHz和大约90kHz之间。
[0083] 在灰化工艺过程中，可在处理室外部或在用于激发蚀刻剂气体的相同腔室(361-362)中形成活性氧。在实施方式中，活性氧可包含随更稳定的分子氧(O2)一起流动的原子氧(O)和臭氧(O3)，这些物质的组合在这里称作活性氧。活性氧的流量在不同的实施方式中可在大约1slm和大约50slm之间，在大约2slm和大约30slm之间或在大约5slm和大约10slm之间。活性氧的气流可在通过开口352进入处理区域340之前与额外的相关惰性气体(例如He、Ar)的气流组合。包含所述相关惰性载体具有多种益处，包括增加等离子体密度。
[0084] 处理区域340可在臭氧、氧、载体气体和/或等离子体流出物流进处理区域340的过程中维持在各种压力下。所述压力在不同实施方式中可维持在大约500毫托和大约30托之间，在大约1托和大约10托之间或者在大约3托和大约6托之间。还可在处理区域340内使用低压。所述压力在不同实施方式中可维持在大约500毫托或以下，大约250毫托或以下，大约100毫托或以下，大约50毫托或以下，或者大约20毫托或以下。
[0085] 在一或更多个实施方式中，处理室300可集成到各种多处理平台，包括可从位于TM TM美国加利福尼亚州的Santa Clara市的应用材料公司获得的Producer GT、Centura AP和TM
Endura 平台。这种处理平台能够不用破坏真空就可进行多种处理操作。
Endura 平台。这种处理平台能够不用破坏真空就可进行多种处理操作。
[0086] 图4是示例性多腔室处理系统400的示意性顶视图。系统400可包括一或更多个装载锁定室402、404，所述装载锁定室402、404用于将基底转移进或转移出系统400。通常，因为系统400处于真空，所以装载锁定室402、404可对引入系统400中的基底进行“抽吸”(pump down)。第一机械手410可在装载锁定室402、404与第一组一或更多个基底处理室412、414、416、418(图示了四个)之间转移基底。每个处理室412、414、416、418可以被成套装配以进行多个基底处理操作，所述多个基底处理操作除包括循环层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洗、脱气、定向和其他基底工艺之外，还包括此处所述的干蚀刻工艺。
[0087] 第一机械手410还可将基底转移到一或更多个转移室422、424，或从一或更多个转移室422、424转移出基底。转移室422、424可用于在使基底在系统400内转移的同时维持超高真空条件。第二机械手430可在转移室422、424与第二组一或更多个处理室432、434、436、438之间转移基底。与处理室412、414、416、418类似，处理室432、434、436、438可以被成套装配以进行各种基底处理操作，所述各种基底处理操作例如除了包括循环层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洗、脱气和定向之外，还包括这里所述的干蚀刻工艺。如果对于由系统400进行的特定工艺不是必需的，则可从系统400移除任一基底处理室412、414、416、418、432、434、436、438。在气体被输送到示例性的处理室之前，气体可以由气体处理系统455提供、沿路径输送并混合。
[0088] 系统控制器457用于控制电机、阀门、流动控制器、电源和进行这里所述的工艺步骤所需的其他功能。系统控制器457可依靠光学传感器的反馈，以确定并调整可移动机械组件的位置。机械组件可包括机械手、节流阀和基座，上述组件在系统控制器457的控制下由电机移动。
[0089] 在一示例性的实施方式中，系统控制器457包括硬盘驱动器(存储器)、USB端口、软盘驱动器和处理器。系统控制器457包括模拟和数字输入/输出板、接口板和步进电机控制器板。包含处理室300的多腔室处理系统400的各个部分由系统控制器457控制。所述系统控制器以存储在计算机可读介质(诸如硬盘、软盘或闪存拇指驱动器)上的计算机程序的形式执行系统控制软件。还可使用其他类型的存储器。计算机程序包括指令组，所述指令组指示计时、气体混合物、腔室压力、腔室温度、RF功率电平、基座位置和特定工艺的其他参数。
[0090] 可使用由控制器执行的计算机程序产品实施用于在基底上沉积膜的工艺或用于清洗腔室15的工艺。计算机程序代码可以以任何常规计算机可读编程语言编写：例如，68000汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran或其他。使用常规的文本编辑器将适合的程序代码输入到单个文件或多个文件，并将所述适合的程序代码存储或嵌在计算机可用介质中，诸如计算机的存储器系统中。如果输入的代码文本是高级语言，则编译所述代码，然后将最终的编译代码与预编译的Microsoft 库例程的对象代码相链接。为了执行所
述链接的编译的对象代码，系统使用者调用所述对象代码，使计算机系统将所述代码装载在存储器中。然后CPU读取并执行所述代码，以进行所述程序中标识的任务。
述链接的编译的对象代码，系统使用者调用所述对象代码，使计算机系统将所述代码装载在存储器中。然后CPU读取并执行所述代码，以进行所述程序中标识的任务。
[0091] 使用者与控制器之间的接口可通过触摸敏感显示器，使用者与控制器之间的接口还可包括鼠标和键盘。在一个实施方式中，使用了两个显示器，一个显示器安装在干净的房间墙壁中供操作者使用，另一个显示器位于墙后面供服务技师使用。在只有一个显示器被配置为一次性接收输入的情形中，所述两个显示器可同时显示相同的信息。为了选择特定的屏幕或功能，操作者用手指或鼠标触摸显示屏上的指定区域。触摸区域改变触摸区域的高亮颜色，或者显示新的菜单或屏幕，由此确认操作者的选择。
[0092] 这里使用的“基底”可以是在上面形成或没有形成层的支撑基底。支撑基底可以是具有各种掺杂浓度和外形的绝缘体或半导体，并且支撑基底例如可以是在集成电路的制造中所使用类型的半导体基底。使用“氧化硅”层作为含硅氧材料的简略表达并可与含硅氧材料互换使用。这样，氧化硅可包括其他元素组分的浓度，诸如氮、氢、碳等。在一些实施方式中，氧化硅实质上由硅和氧组成。“激发态”中的气体描述了这样一种气体，在所述气体中，至少一些气体分子处于振荡激发、分离和/或离子化状态。气体可以是二或更多种气体的组合。通篇使用术语“沟槽”和“间隙”，并不暗指蚀刻的几何形状具有较大的水平方位比率。从表面上方看时，沟槽和间隙可呈现为圆形、椭圆形、多边形、矩形或各种其他形状。使用术语“通路”指代较低水平方位比率的沟槽(当从上面看时)，所述沟槽可填充或可不填充金属以形成垂直电连接。
[0093] 已经描述了几个实施方式，本领域技术人员可认识到，在不脱离所公开的实施方式的精神的情况下，可使用各种修改、替换的结构和等价物。此外，为了避免不必要的使本发明难以理解，没有描述多个熟知的工艺和元件。因此，上面的描述不应认为限制本发明的范围。
[0094] 当提供数值范围时，应当理解还具体公开了位于所述范围上限和下限之间的每个中间值，一直到下限单位的十分之一，除非文中明确表述了其他方式。包含了在任何规定值或规定范围内的中间值与任何其他规定值或在所述规定范围内的中间值之间的每个较小的范围。这些小范围的上限和下限可独立包括或不包括在所述范围中，本发明还包含了其中在所述小范围中包括界限值之一、不包括界限值或包括全部界限值的每个范围，不包括在所述规定范围中任何具体排除的界限值。当所述规定范围包括一个或两个界限值时，还包括了排除这些包括的界限值之一或二者的范围。
[0095] 如这里和所附权利要求书中使用的，单数形式“一”(“a”、“an”)和“所述”(“the”)包括数个指代物，除非文中清楚表示了其他情形。因而，例如，涉及“一工艺”包括涉及数个这种工艺，并且涉及“所述电介质材料”包括涉及一或更多种电介质材料以及对于本领域技术人员已知的等价物，等等。
[0096] 此外，用语“包括”、“包含”和“含有”当在所述说明书中和随后的权利要求书中使用时，意指明确说明存在所述的特征、整体、组件或步骤，但并不排除存在或附加一或更多种其他特征、整体、组件、步骤、操作或团组。
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