用于含硅和氮的薄膜的干式蝕刻的制作方法
【專利摘要】現(xiàn)描述一種蝕刻圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)上的暴露的含硅與氮材料的方法，且該方法包括由含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物所形成的遠(yuǎn)端等離子體蝕刻。來自遠(yuǎn)端等離子體的等離子體流出物流入基板處理區(qū)域，等離子體流出物在基板處理區(qū)域中與暴露的含硅與氮材料區(qū)域反應(yīng)。等離子體流出物與圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，以自暴露的含硅與氮材料區(qū)域選擇地移除含硅與氮材料，同時(shí)非常緩慢地移除其它暴露的材料。含硅與氮材料的選擇性部分起因于位于遠(yuǎn)端等離子體與基板處理區(qū)域之間的離子抑制元件的存在。離子抑制元件減少或?qū)嵸|(zhì)上消除抵達(dá)基板的帶離子電荷物質(zhì)的數(shù)量?？墒褂迷摲椒ㄒ暂^氧化硅的移除速率快二十倍以上的速率選擇地移除含硅與氮材料。
【專利說明】用于含硅和氮的薄膜的干式蝕刻
[0001]相關(guān)申請的交叉援引
[0002]本申請是2012年4月17日提交的，名稱為“DRY-ETCH FORSILICON-AND-NITROGEN-CONTAINING FILMS” 的美國專利申請第 13/44,8541 號的PCT申請，并且涉及且主張2011年8月18日提交的，名稱為“DRY-ETCH FORSILICON-AND-NITROGEN-CONTAINING FILMS”的美國臨時(shí)專利申請第61/525，067 號的權(quán)益，所述兩件申請為所有目的在此以參考形式并入。
[0003]【發(fā)明背景】 [0004]藉由在基板表面上產(chǎn)生錯(cuò)綜復(fù)雜圖案化的材料層的工藝，可制做集成電路。在基板上產(chǎn)生圖案化材料需要受控的方法以移除暴露的材料?；瘜W(xué)蝕刻被用于各種目的，包括將光刻膠中的圖案轉(zhuǎn)移進(jìn)入下方層中、薄化層或薄化已經(jīng)存在于表面上的特征結(jié)構(gòu)的側(cè)向尺寸。通常，期望具有蝕刻一種材料比另一種快的蝕刻工藝，以助于例如圖案轉(zhuǎn)移工藝進(jìn)行。此類蝕刻工藝可稱為對第一材料有選擇性。材料、電路與工藝多樣化的結(jié)果是，蝕刻工藝已被開發(fā)成具有對多種材料的選擇性。然而，僅有少數(shù)選項(xiàng)能選擇地以比蝕刻硅更快的速度來蝕刻氮化硅。
[0005]就選擇地移除半導(dǎo)體基板上的材料而言，通常期望使用干式蝕刻工藝。干式蝕刻工藝受到期望的原因是源自于該工藝能在最小化物理干擾的情況下，從微型結(jié)構(gòu)溫和地移除材料的能力。藉由移除氣相試劑，干式蝕刻工藝也容許蝕刻速率突然停止。某些干式蝕刻工藝會使基板暴露于由一種或多種前驅(qū)物所形成的遠(yuǎn)端等離子體副產(chǎn)物。舉例而言，當(dāng)?shù)入x子體流出物流入基板處理區(qū)域時(shí)，氨及三氟化氮的遠(yuǎn)端等離子體激發(fā)能自經(jīng)圖案化基板選擇地移除氧化硅。遠(yuǎn)端等離子體蝕刻工藝也被發(fā)展來移除氮化硅，然而，這些蝕刻工藝的氮化硅選擇性(相對于硅)已受到限制。
[0006]因此，需要可就干式蝕刻工藝改良相應(yīng)于硅的氮化硅選擇性的方法。
[0007]【發(fā)明簡要概述】
[0008]現(xiàn)描述一種在圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)上蝕刻暴露的含硅與氮材料的方法，且該方法包括自含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物形成遠(yuǎn)端等離子體蝕刻的步驟。來自遠(yuǎn)端等離子體的等離子體流出物流入基板處理區(qū)域，等離子體流出物在基板處理區(qū)域中與暴露的含硅與氮材料區(qū)域反應(yīng)。等離子體流出物與圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，以自暴露的含硅與氮材料區(qū)域選擇地移除含硅與氮材料，同時(shí)非常緩慢地移除其它暴露的材料。含硅與氮材料的選擇性部分起因于位于遠(yuǎn)端等離子體與基板處理區(qū)域之間的離子抑制元件的存在。離子抑制元件可減少或?qū)嵸|(zhì)上消除抵達(dá)基板的帶離子電荷物質(zhì)的數(shù)量?？墒褂迷摲椒ㄒ暂^硅的移除速率快十倍以上的速率選擇地移除含硅與氮材料。
[0009]本發(fā)明的實(shí)施例包括在基板處理腔室的基板處理區(qū)域中蝕刻經(jīng)圖案化基板的方法。經(jīng)圖案化基板具有暴露的含硅與氮區(qū)域。該方法包括下列步驟:將含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物的每一個(gè)流入遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域，同時(shí)于等離子體區(qū)域中形成等離子體以產(chǎn)生等離子體流出物，遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域流通地耦接至基板處理區(qū)域。該方法進(jìn)一步包括下列步驟:藉由將等離子體流出物流入基板處理區(qū)域，來蝕刻暴露的含硅與氮區(qū)域。[0010]額外實(shí)施例與特征在隨后的說明書中提出，而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言在詳閱此說明書后可易于了解部分所述額外實(shí)施例與特征，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過實(shí)踐本文揭示的實(shí)施例而了解部分所述額外實(shí)施例與特征。通過在說明書中描述的設(shè)備、結(jié)合物與方法，可認(rèn)識與獲得本文所述的實(shí)施例的特征與優(yōu)點(diǎn)。
[0011]【附圖簡單說明】
[0012]通過參考說明書的其余部份及附圖，可進(jìn)一步了解本文揭示的實(shí)施例的本質(zhì)與優(yōu)點(diǎn)。
[0013]圖1為根據(jù)本文揭示的實(shí)施例的氮化硅選擇性蝕刻工藝的流程圖。
[0014]圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理腔室。
[0015]圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理腔室的噴頭。
[0016]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基板處理系統(tǒng)。
[0017]在附圖中，相似的部件和/或特征結(jié)構(gòu)可具有相同的元件符號。進(jìn)一步而言，同類的各部件可通過在元件符號后加上一破折號以及第二符號(該符號區(qū)別類似部件)加以區(qū)另O。倘若在說明書中僅用第一元件符號，該敘述內(nèi)容可應(yīng)用至具有相同第一元件符號(無論第二元件符號為何)的類似部件的任一個(gè)。
[0018] 【發(fā)明的詳細(xì)描述】
[0019]現(xiàn)描述一種在圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)上蝕刻暴露的含硅與氮材料的方法，且該方法包括自含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物形成遠(yuǎn)端等離子體蝕刻的步驟。來自遠(yuǎn)端等離子體的等離子體流出物流入基板處理區(qū)域，等離子體流出物在基板處理區(qū)域中與暴露的含硅與氮材料區(qū)域反應(yīng)。等離子體流出物與圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，以自暴露的含硅與氮材料區(qū)域選擇地移除含硅與氮材料，同時(shí)非常緩慢地移除其它暴露的材料。含硅與氮材料的選擇性部分起因于位于遠(yuǎn)端等離子體與基板處理區(qū)域之間的離子抑制元件的存在。離子抑制元件可減少或?qū)嵸|(zhì)上消除抵達(dá)基板的帶離子電荷物質(zhì)的數(shù)量?？墒褂迷摲椒ㄒ暂^硅的移除速率快十倍以上的速率選擇地移除含硅與氮材料。
[0020]離子抑制元件的功能為減少或消滅自等離子體產(chǎn)生區(qū)域行進(jìn)至基板的帶離子電荷物質(zhì)。不帶電的中性或自由基物質(zhì)可通過離子抑制器中的開口而于基板處發(fā)生反應(yīng)。應(yīng)注意的是，完全消滅圍繞基板的反應(yīng)區(qū)域中的帶離子電荷物質(zhì)并不總是期望的目標(biāo)。在許多實(shí)例中，需要離子物質(zhì)抵達(dá)基板，以進(jìn)行蝕刻和/或沉積工藝。在這些實(shí)例中，離子抑制器有助于將反應(yīng)區(qū)域中的離子物質(zhì)的濃度控制在能協(xié)助工藝的水平。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，在示例設(shè)備章節(jié)所述的離子抑制器可用來提供自由基和/或中性物質(zhì)，用于選擇地蝕刻基板。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，離子抑制器可用來提供含氟與氧的等離子體流出物，以選擇地蝕刻含硅與氮材料。使用等離子體流出物可使含硅與氮材料對硅的蝕刻速率選擇性達(dá)到三十以上。離子抑制器可用于提供反應(yīng)性氣體，所述反應(yīng)性氣體所具有的自由基濃度高于離子濃度。因?yàn)榈入x子體的大部分帶電顆粒被離子抑制器過濾或移除，在蝕刻工藝期間基板不一定需要偏壓。相較于包括濺射及轟擊的常規(guī)等離子體蝕刻工藝而言，所述這種使用自由基及其它中性物質(zhì)的工藝可減少等離子體傷害。本發(fā)明的實(shí)施例也較常規(guī)濕式蝕刻工藝更有利，在常規(guī)濕式蝕刻工藝中，液體的表面張力可造成小型特征結(jié)構(gòu)的彎曲及剝離。
[0022]為了較佳地了解與認(rèn)識本發(fā)明，現(xiàn)在請參考圖1，圖1為根據(jù)本文揭示的實(shí)施例的氮化硅選擇性蝕刻工藝的流程圖。氮化硅為含硅與氮材料的一個(gè)實(shí)例。在第一個(gè)操作之前，于經(jīng)圖案化基板中形成一結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)擁有分離的氮化硅及硅的暴露區(qū)域。接著傳遞基板進(jìn)入處理區(qū)域(操作110)。
[0023]引導(dǎo)三氟化氮流進(jìn)入等離子體區(qū)域，等離子體區(qū)域與處理區(qū)域分離(操作120)?？墒褂梅钠渌鼇碓匆栽鰪?qiáng)或取代三氟化氮。一般而言，可使含氟前驅(qū)物流入等離子體區(qū)域，且該含氟前驅(qū)物包含選自由原子氟、雙原子氟、三氟化溴、三氟化氯、三氟化氮、氟化氫、六氟化硫及二氟化氙所組成的群組中的至少一種前驅(qū)物。甚至諸如四氟化碳、三氟甲烷、二氟甲烷、氟甲烷等等的含碳前驅(qū)物也可加入已經(jīng)列示的群組。使用含碳前驅(qū)物通常需要增加本文所述的含氧前驅(qū)物的流量，以在碳可并入基板之前使含氧前驅(qū)物與碳反應(yīng)。分離的等離子體區(qū)域可指本文的遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域且可能位于與處理腔室有所區(qū)別的模組內(nèi)，或位于處理腔室內(nèi)的隔間中。還使氧氣(O2)流入等離子體區(qū)域(操作125)，氧氣(O2)可在等離子體區(qū)域中與三氟化氮一起于等離子體中同時(shí)激發(fā)。一般來說，可使含氧前驅(qū)物流入等離子體區(qū)域，且含氧前驅(qū)物可包含選自02、03、Ν20、Ν0、Ν02等等中的至少一種前驅(qū)物。某些含氧前驅(qū)物可較其它含氧前驅(qū)物更有反應(yīng)性。臭氧可能造成含硅與氮材料的部分氧化，而可能減少下文所述的選擇性。
[0024]接著使在遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域中形成的等離子體流出物流入基板處理區(qū)域(操作130)。選擇地蝕刻經(jīng)圖案化基板(操作135)，使得在較暴露的硅快至少十倍的速率下選擇地移除暴露的氮化硅。為了達(dá)到含硅與氮膜(在此實(shí)例中為氮化硅)的高蝕刻選擇性，本發(fā)明涉及氧(O)對氟(F)的高原子流比例的維持。在某些實(shí)施例中，氧的存在有助于氧化任何暴露的娃，使得娃疇(silicon domain)實(shí)質(zhì)上無法被含氟等離子體流出物蝕刻。在一個(gè)實(shí)施例中，氣流比例(O2: NF3)大于或等于約10: 1，或一般來說，據(jù)發(fā)現(xiàn)大于或等于約介于20: 3之間的原子流比例，以達(dá)到大于或等于約10: I的蝕刻選擇性(氮化硅:硅)。在其它實(shí)施例中，原子流比例(O: F)可大于或等于約10: 1，例如，藉由供應(yīng)大于或等于約15:1的氣流比例(O2: NF3)。在本文揭示的實(shí)施例中，選擇性(氮化硅:硅)也可大于或等于約15: 1、大于或等于約15: 1、大于或等于約20: I或大于或等于約25: I。暴露的氧化硅的諸區(qū)域也可存在于經(jīng)圖案化基板上。在本文揭示的實(shí)施例中，蝕刻選擇性可大于或等于約30: 1、大于或等于約50: I或大于或等于約80: I。對含有碳的含氟前驅(qū)物而言，可使用較高的范圍。額外的氧有助于在碳可并入基板中之前將碳移除，基板中的碳可不利地影響元件效能?？捎筛髑膀?qū)物氣體的氣體流速及每分子的各原子的總數(shù)來計(jì)算更通用的原子流比例，O: F。在一種前驅(qū)物為O2且另一種前驅(qū)物為NF3的實(shí)施例中，氧的各分子包括兩個(gè)氧原子，而三氟化氮的各分子包括三個(gè)氟原子。使用質(zhì)流量控制器以將氣流比例維持在例如10: I以上，可導(dǎo)致20: 3以上的原子流比例。在另一個(gè)實(shí)施例中，前驅(qū)物氣體包括至少一種含有氧及氟二者的氣體。當(dāng)計(jì)算原子流比例時(shí)，計(jì)入所有貢獻(xiàn)的原子流速。
[0025]自基板處理區(qū)域移除反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)，并接著自處理區(qū)域移除基板(操作145)。氧氣(O2)流入等離子體，且因而產(chǎn)生的受激發(fā)含氧物質(zhì)流入基板處理區(qū)域，使等離子體流出物中的受激發(fā)含氟物質(zhì)可移除氮化硅，同時(shí)限制暴露的硅的移除速率。進(jìn)入基板處理區(qū)域的受激發(fā)含氧物質(zhì)流對暴露的氧化硅區(qū)域僅有微小的影響，且受激發(fā)含氟物質(zhì)實(shí)質(zhì)上無法蝕刻氧化硅區(qū)域。[0026]如本文所述，使用含氧前驅(qū)物不會顯著影響氮化硅的蝕刻速率，但會降低硅的蝕刻速率，導(dǎo)致相對高的選擇性。含氟前驅(qū)物和/或含氧前驅(qū)物可進(jìn)一步包括一種或多種相對的惰性氣體，如He、N2、Ar等等。可用惰性氣體來增進(jìn)等離子體穩(wěn)定性。不同氣體的流速及比例可被用來控制蝕刻速率及蝕刻選擇性。在一實(shí)施例中，含氟氣體包括:流速介于約5sccm(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)及300sccm之間的NF3 ;流速介于約50sccm與2slm(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)公升)之間的O2 ;流速介于約Osccm與3000sccm之間的He ；以及流速介于約Osccm與3000sCCm之間的Ar。本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到可依據(jù)數(shù)個(gè)因子來使用其它氣體和/或流，所述因子包括處理腔室配置、基板尺寸、待蝕刻特征結(jié)構(gòu)的幾何形狀及布局等等。某些含氫前驅(qū)物也可結(jié)合其它前驅(qū)物后流入等離子體區(qū)域或分別地流入等離子體區(qū)域，然而，應(yīng)保持低濃度。氫可與等離子體中的含氟前驅(qū)物反應(yīng)，以形成可移除氧化硅的前驅(qū)物，所述前驅(qū)物藉由在氧化物表面上形成固態(tài)殘留副產(chǎn)物來移除氧化硅。此反應(yīng)降低了暴露的氮化硅區(qū)域相較于暴露的氧化硅區(qū)域的選擇性。盡管在某些實(shí)施例中導(dǎo)入一些氫可能是有利的，但在其它實(shí)施例中，于蝕刻工藝期間也可能沒有或基本上沒有氫氣流被導(dǎo)入等離子體區(qū)域。
[0027]本發(fā)明的方法也包括下列步驟:在含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物處在遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域中的同時(shí)施加能量至含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物，以產(chǎn)生等離子體流出物。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)知的，等離子體可包括若干帶電荷物質(zhì)及中性物質(zhì)，包括自由基及離子?？墒褂靡阎夹g(shù)(如，RF技術(shù)、電容耦合技術(shù)、感應(yīng)耦合技術(shù)等等)來產(chǎn)生等離子體。在一實(shí)施例中，可使用電容耦合式等離子體單元在介于約IOW與2000W之間的源功率及介于約0.2Torr與30Torr之間的壓力下施加能量。電容耦合式等離子體單元可經(jīng)設(shè)置而遠(yuǎn)離處理腔室的氣體反應(yīng)區(qū)域。舉例而言，可藉由離子抑制器將電容耦合式等離子體單元及等離子體產(chǎn)生區(qū)域與氣體反應(yīng)區(qū)域隔離。
[0028]不希望將權(quán)利要求的涵蓋范圍設(shè)限在可能完全正確或可能不完全正確的理論機(jī)制，可能的機(jī)制的一些討論可證實(shí)有利。在沒有自由基氧協(xié)助的情況下，自由基氟對硅及含硅與氮材料有選擇性，同時(shí)使氧化硅基本上不被蝕刻。在本發(fā)明中，藉由將含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物傳遞進(jìn)入遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域，而同時(shí)產(chǎn)生自由基氟及自由基氧。 申請人:假設(shè)可產(chǎn)生并傳遞一定濃度的自由基氟片段、氟離子及原子進(jìn)入基板處理區(qū)域。 申請人:進(jìn)一步假設(shè)自由基氧物質(zhì)同時(shí)被傳遞至基板處理區(qū)域。占優(yōu)勢的自由基氧物質(zhì)可與接近表面區(qū)域中的暴露的硅區(qū)域反應(yīng)，以產(chǎn)生薄氧化硅層，因此暴露的硅區(qū)域的作用類似暴露的氧化硅區(qū)域。薄氧化硅層可保護(hù)硅區(qū)域不與自由基氟物質(zhì)反應(yīng)。因而，本文所概述的蝕刻方法可達(dá)成對含硅與氮材料的選擇性。
[0029]可使用氧化硅、硅及氮化硅的覆蓋晶片來定量示例工藝的蝕刻速率。由三氟化氮、氧(O2)、氦及氬形成遠(yuǎn)端等離子體，且在各個(gè)工藝中以遠(yuǎn)端等離子體流出物蝕刻所述三種膜的每一種的覆蓋晶片。蝕刻工藝移除氮化硅的速率比移除氧化硅的速率快約一百倍，且比移除多晶硅型態(tài)的硅的速率快超過三十倍。選擇性、非局部等離子體、受控制的離子濃度及缺少固態(tài)副產(chǎn)物等各性質(zhì)皆使這些蝕刻工藝相當(dāng)適于在僅造成少量變形的情況下移除或修整脆弱的含硅與氮材料結(jié)構(gòu)，同時(shí)僅移除少量氧化硅或不移除氧化硅。這些選擇性通常也可適用于含硅與氮材料，特別是適用于氮化硅。
[0030]基板的溫度一般可介于約_30°C與約150°C之間。在此范圍內(nèi)，已發(fā)現(xiàn)就較低的溫度而言的蝕刻速率較高。在某些實(shí)施例中，在本文所述的蝕刻期間，基板的溫度為約_20°C、0°c或更高、約5°C或更高或約10°C或更高。在不同實(shí)施例中，基板溫度可低于或等于約150°C、低于或等于約100°C、低于或等于約50°C、低于或等于約30°C、低于或等于約20°C、低于或等于約15°C，或低于或等于約10°C。數(shù)據(jù)進(jìn)一步顯示蝕刻速率的增加為工藝壓力的函數(shù)?；逄幚韰^(qū)域內(nèi)的壓力低于或等于約50Torr、低于或等于約30Torr、低于或等于約20Torr、低于或等于約lOTorr，或低于或等于約5Torr。在本發(fā)明的實(shí)施例中，壓力可高于或等于約0.1Torr、高于或等于約0.2Torr、高于或等于約0.5Torr，或高于或等于約ITorr。溫度或壓力的任何上限皆可與下限結(jié)合而形成額外的實(shí)施例。一般來說，本文所述的工藝可用來描述含有硅及氮(不僅是氮化硅)的膜。在本發(fā)明的實(shí)施例中，遠(yuǎn)端等離子體蝕刻工藝可移除含硅與氮材料(該含硅與氮材料包括約30%以上的原子濃度的硅及約30%以上的原子濃度的氮)。含硅與氮材料也可基本上由硅及氮組成，容許少量摻質(zhì)濃度及其它非期望或期望的少數(shù)添加物。當(dāng)然，在本發(fā)明的實(shí)施例中，含硅與氮材料可基本上由氮化硅組成。
[0031]額外的工藝參數(shù)在描述示例處理腔室與系統(tǒng)的過程中予以揭示。
[0032]示例處理系統(tǒng)
[0033]可實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的處理腔室可被納入諸如可購自美國加州圣大克勞拉市的 Applied Materials, Inc.的CENTURA? 及 PRODUCER? 系統(tǒng)處理平臺內(nèi)?？膳c本發(fā)明的示例方法一并使用的基板處理腔室的示例可包括顯示并描述于共同讓渡給Lubomirsky等人的美國臨時(shí)專利申請第60/803，499號中的所述腔室，該案于2006年5月30日提出申請，且標(biāo)題為“PROCESS CHAMBER FOR DIELECTRIC GAPFILL”，該案全文在此并入作為參考。額外的示例系統(tǒng)可包括顯示并描述于美國專利第6，387，207號與第6，830, 624號中的系統(tǒng)，所述專利的全文也在此并入作為參考。
[0034]圖2A為根據(jù)本文揭示的實(shí)施例的基板處理腔室200。遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)210可處理含氟前驅(qū)物，含氟前驅(qū)物接著行進(jìn)穿過氣體入口組件211。在氣體入口組件211內(nèi)可見兩個(gè)個(gè)別的氣體供應(yīng)通道。第一通道212裝載穿過遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)210 (RPS)的氣體，而第二通道213繞過遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)210。在實(shí)施例中，任一通道皆可供含氟前驅(qū)物所用。另一方面，第一通道212可供工藝氣體所用，且第二通道213可供處理氣體(treatment gas)所用。圖中所示的蓋體(或?qū)щ姷捻敳糠?221及穿孔的隔件253之間有絕緣環(huán)224，絕緣環(huán)使得AC電位得以相對于穿孔的隔件253施加到蓋體221。AC電位在腔室等離子體區(qū)域220中點(diǎn)燃等離子體。工藝氣體可行進(jìn)穿過第一通道212進(jìn)入腔室等離子體區(qū)域220，且可單獨(dú)受到腔室等離子體區(qū)域220中(或者與遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)210結(jié)合)的等離子體的激發(fā)。若工藝氣體(含氟前驅(qū)物)流經(jīng)第二通道213，則隨后僅有腔室等離子體區(qū)域220用于激發(fā)。腔室等離子體區(qū)域220和/或遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)210的結(jié)合可指本文中的遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)。穿孔的隔件(也指噴頭)253將噴頭253下方的腔室等離子體區(qū)域220與基板處理區(qū)域270分隔。噴頭253使等離子體得以存在于腔室等離子體區(qū)域220中，以避免直接于基板處理區(qū)域270中激發(fā)氣體，同時(shí)依然使受激發(fā)物質(zhì)得以從腔室等離子體區(qū)域220行進(jìn)至基板處理區(qū)域270。
[0035]噴頭253位于腔室等離子體區(qū)域220與基板處理區(qū)域270之間，且噴頭253容許在遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)210和/或腔室等離子體區(qū)域220內(nèi)產(chǎn)生的等離子體流出物(前驅(qū)物或其它氣體的受激發(fā)衍生物)通過多個(gè)通孔256，所述通孔256橫切板的厚度方向。噴頭253還具有一個(gè)或多個(gè)中空容積251，蒸氣或氣體形式的前驅(qū)物(如含硅前驅(qū)物)可填充中空容積251，并通過小通孔255進(jìn)入基板處理區(qū)域270但不直接進(jìn)入腔室等離子體區(qū)域220。此揭示的實(shí)施例中的噴頭253比通孔256的最小直徑250的長度還厚。為了維持從腔室等離子體區(qū)域220穿透至基板處理區(qū)域270的受激發(fā)物質(zhì)的顯著濃度，可通過形成通孔256的較大的直徑部分使該較大的直徑部分部分程度地(part way)穿過噴頭253，而限制通孔的最小直徑250的長度226。在本文揭示的實(shí)施例中，通孔256的最小直徑250的長度可與通孔256的最小直徑相同數(shù)量級,或者為較小的數(shù)量級。
[0036]如圖2A所示，噴頭253可經(jīng)配置以用作離子抑制器的目的?；蛘撸砂ǜ綦x處理腔室元件(未繪示)來抑制離子濃度行進(jìn)至基板處理區(qū)域270。蓋體221與噴頭253可分別具有第一電極與第二電極的功能，使得蓋體221與噴頭253可接收不同的電壓。在這些配置中，可將電功率(如，RF功率)施加至蓋體221、噴頭253或二者。舉例而言，可將電功率施加至蓋體221，同時(shí)使噴頭253 (作為離子抑制器)接地?；逄幚硐到y(tǒng)可包括RF產(chǎn)生器，RF產(chǎn)生器將電功率供應(yīng)至蓋體和/或噴頭253。施加至蓋體221的電壓可促進(jìn)腔室等離子體區(qū)域220內(nèi)的等離子體的均勻分布(S卩，減少局部化的等離子體)。為了能在腔室等離子體區(qū)域220中形成等離子體，絕緣環(huán)224可使蓋體221與噴頭253電性絕緣。絕緣環(huán)224可由陶瓷制作，且可具有高擊穿電壓以避免產(chǎn)生火花。接近剛才所述的電容耦合式等離子體部件的基板處理腔室200部分可進(jìn)一步包括冷卻單元(未繪示)，冷卻單元包括一個(gè)或多個(gè)冷卻流體通道，以用循環(huán)冷卻劑(如，水)冷卻暴露于等離子體的表面。
[0037]在所顯示的實(shí)施例中，一旦工藝氣體受到腔室等離子體區(qū)域220中的等離子體激發(fā)，噴頭253可(透過通孔256)分配工藝氣體，工藝氣體可含有氧、氟和/或氮，和/或分配此類工藝氣體的等離子體流出物。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)入遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)210和/或腔室等離子體區(qū)域220的工藝氣體可含有氟(如，F(xiàn)2、NF3或XeF2)。工藝氣體也可包括諸如氦、氬、氮(N2)等的載氣。等離子體流出物可包括工藝氣體的離子化或中性的衍生物，且談及所導(dǎo)入的工藝氣體的原子組合，等離子體流出物在此處也可稱為自由基氟。
[0038]通孔256經(jīng)配置以阻止帶離子電荷物質(zhì)遷移離開腔室等離子體區(qū)域220，同時(shí)容許不帶電的中性或自由基物質(zhì)通過噴頭253進(jìn)入基板處理區(qū)域270。這些不帶電的物質(zhì)可包括高度反應(yīng)性物質(zhì)，高度反應(yīng)性物質(zhì)可與較不具反應(yīng)性的載氣一起藉由通孔256輸送。如上文所提及，可減少離子物質(zhì)藉由通孔256進(jìn)行遷移，且在某些實(shí)例中，可完全阻止離子物質(zhì)藉由通孔256進(jìn)行遷移?？刂齐x子物質(zhì)通過噴頭253的數(shù)量可增進(jìn)對與下方晶片基板接觸的氣體混合物的控制，從而增進(jìn)對氣體混合物的沉積和/或蝕刻特性的控制。舉例而言，調(diào)整氣體混合物的離子濃度可顯著改變該氣體混合物的選擇性(如，氮化硅:硅蝕刻比例)。
[0039]在某些實(shí)施例中，通孔256的數(shù)目可介于約60個(gè)與約2000個(gè)之間。通孔256可具有各種形狀，但最容易被制成圓形。在本文揭示的實(shí)施例中，通孔256的最小直徑250可介于約0.5mm與約20mm之間，或介于約Imm與約6mm之間。在選擇通孔的截面形狀上，也有范圍，截面可做成錐形、圓柱形或該二種形狀的組合。在不同的實(shí)施例中，用于將未激發(fā)的前驅(qū)物導(dǎo)入基板處理區(qū)域270的小通孔255數(shù)目可介于約100與約5000之間，或介于約500與約2000之間。小通孔255的直徑可介于約0.1mm與約2mm之間。
[0040]通孔256可經(jīng)配置以控制等離子體活化的氣體(即，離子、自由基和/或中性物質(zhì))通過噴頭253。舉例而言，通孔的縱橫比(即，孔徑對長度)和/或通孔的幾何形態(tài)可受到控制，藉以減少通過噴頭253的經(jīng)活化氣體中的帶離子電荷物質(zhì)流。噴頭253中的通孔256可包括面對腔室等離子體區(qū)域220的錐形部分，以及面對基板處理區(qū)域270的圓柱形部分?？捎喍▓A柱形部分的比例及尺寸以控制通過進(jìn)入基板處理區(qū)域270的離子物質(zhì)流。可調(diào)整的電偏壓也可被施加至噴頭253作為控制穿過噴頭253的離子物質(zhì)流的額外手段。
[0041]或者,通孔256在朝向噴頭253的頂表面處可具有較小的內(nèi)徑(inner diameter ；ID)，且在朝向噴頭253的底表面處可具有較大的ID。此外，可將通孔256的底緣切角，以在等離子體流出物離開噴頭時(shí)，促進(jìn)將等離子體流出物均勻地分布于基板處理區(qū)域270中，并因而增進(jìn)等離子體流出物及前驅(qū)物氣體的均勻分布。較小的ID可沿著通孔256設(shè)置于多個(gè)位置，并仍可容許噴頭253可降低基板處理區(qū)域270內(nèi)的離子密度。離子密度的降低起因于離子在進(jìn)入基板處理區(qū)域270之前與孔壁碰撞次數(shù)的增加。每次碰撞增加了藉由從孔壁獲得或失去電子而使離子中和的可能性。一般而言，通孔256的較小的ID可介于約
0.2mm與約20mm之間。在其它實(shí)施例中，較小的ID可介于約Imm與約6mm之間，或介于約
0.2mm與約5mm之間。進(jìn)一步，通孔256的縱橫比(即，較小的ID對通孔長度)可為將近I至20。通孔的較小的ID可為沿著通孔的長度可見的最小ID。通孔256的剖面形狀一般可為圓柱形、圓錐形或所述形狀的任何組合。
[0042]圖2B為根據(jù)本文揭示的實(shí)施例與處理腔室一起使用的噴頭253的底視圖。噴頭253對應(yīng)圖2A所示的噴頭。通孔256被描繪成在噴頭253底部具有較大內(nèi)徑(ID)，且在頂部具有較小ID。小通孔255實(shí)質(zhì)上平均分布在噴頭的表面上，甚至分布在通孔256之間，相較于本文所述的其它實(shí)施例，這種分布方式有助于提供更均勻的混合。
[0043]當(dāng)含氟等離子體流出物與含氧等離子體流出物穿過噴頭253中的通孔256抵達(dá)基板處理區(qū)域270時(shí)，示例經(jīng)圖案化基板可在基板處理區(qū)域270內(nèi)由基座(未繪示)支撐。盡管可將基板處理區(qū)域270裝配成支援等離子體以供諸如固化等其它工藝所用，然而在本發(fā)明的實(shí)施例中，蝕刻經(jīng)圖案化基板期間無等離子體存在。
[0044]可在噴頭253上方的腔室等離子體區(qū)域220中，或在噴頭253下方的基板處理區(qū)域270中點(diǎn)燃等離子體。等離子體存在腔室等離子體區(qū)域220中，以自流入的含氟前驅(qū)物制造自由基氟。典型處在射頻(RF)范圍中的AC電壓可被施加在處理腔室的導(dǎo)電頂部分(蓋體221)與噴頭253之間，以于沉積期間在腔室等離子體區(qū)域220中點(diǎn)燃等離子體。RF功率供應(yīng)器可產(chǎn)生13.56MHz的高RF頻率，但也可單獨(dú)或結(jié)合13.56MHz頻率產(chǎn)生其它頻率。
[0045]當(dāng)基板處理區(qū)域270中的底部等離子體啟動時(shí)，可使頂部等離子體處在低功率或無功率下，以硬化膜或清潔形成基板處理區(qū)域270邊界的內(nèi)表面。可藉由在噴頭253與基座之間或在噴頭253與腔室的底部之間施加AC電壓，來點(diǎn)燃基板處理區(qū)域270中的等離子體?？稍诘入x子體存在的同時(shí)，引導(dǎo)清潔氣體進(jìn)入基板處理區(qū)域270。
[0046]基座可具有熱交換通道，熱交換流體流過所述熱交換通道以控制基板的溫度。此配置方式容許冷卻或加熱基板溫度，以維持相對低的溫度(從室溫直到約120°C )。熱交換流體可包含乙二醇與水?？墒褂们度胧絾苇h(huán)路嵌入式加熱器元件，來電阻式加熱基座的晶片支撐淺盤(較佳為鋁、陶瓷或前述材料的組合)達(dá)到相對高的溫度(從約120°C直到約IlO(TC)，該加熱器元件經(jīng)配置以造成平行的同心圓形式的兩個(gè)完整回轉(zhuǎn)。加熱器元件的外部分可繞于鄰接支撐淺盤的周邊處，同時(shí)加熱器元件的內(nèi)部分繞于具有較小半徑的同心圓的路徑上。連接至加熱器元件的配線穿過基座的主干。
[0047]腔室等離子體區(qū)域或遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)中的區(qū)域可稱為遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域。在某些實(shí)施例中，自由基前驅(qū)物(如，自由基氟及自由基氧)形成于遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域中，并行進(jìn)進(jìn)入基板處理區(qū)域，該組合物在基板處理區(qū)域中優(yōu)先蝕刻含硅與氮材料。在某些實(shí)施例中，等離子體功率可基本上僅被施加至遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域，以確保自由基氟及自由基氧(二者一起被稱為等離子體流出物)不會在基板處理區(qū)域中進(jìn)一步被激發(fā)。
[0048]在利用腔室等離子體區(qū)域的實(shí)施例中，被激發(fā)的等離子體流出物在與沉積區(qū)域分隔的基板處理區(qū)域的區(qū)段中產(chǎn)生。該沉積區(qū)域(在本文中也稱作基板處理區(qū)域)是等離子體流出物混合并反應(yīng)以蝕刻經(jīng)圖案化基板(如，半導(dǎo)體晶片)之處。被激發(fā)的等離子體流出物也可伴隨著惰性氣體(在示例實(shí)例中，惰性氣體為氬氣)。在蝕刻經(jīng)圖案化基板期間，本文中的基板處理區(qū)域可被描述為“無等離子體(plasma-free)”?！盁o等離子體”不必然意味著該區(qū)域缺乏等離子體。歸因于通孔256的形狀及尺寸，在等離子體區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的相對低濃度的離子化物質(zhì)及自由電子會行進(jìn)穿過隔件(噴頭/離子抑制器)中的孔洞(口孔)。在某些實(shí)施例中，基板處理區(qū)域內(nèi)基本上沒有離子化物質(zhì)及自由電子的濃度。腔室等離子體區(qū)域中等離子體的邊界是難以界定的，且可能通過噴頭中的口孔侵入基板處理區(qū)域上。在感應(yīng)耦合等離子體的實(shí)例中，可直接在基板處理區(qū)域內(nèi)執(zhí)行少量的離子化。再者，低強(qiáng)度的等離子體可在基板處理區(qū)域中生成，而不至于消除形成的膜的期望特征。激發(fā)的等離子體流出物生成期間致使等離子體的強(qiáng)度離子密度遠(yuǎn)低于腔室等離子體區(qū)域(就此而言，或者是遠(yuǎn)低于遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域)的所有原因不悖離本文所用的“無等離子體”的范疇。
[0049]在不同的實(shí)施例中，可以介于約5sccm與約500sccm之間、介于約IOsccm與約300sccm之間、介于約25sccm與約200sccm之間、介于約50sccm與約150sccm之間或介于約75sCCm與約125sCCm之間的速率使三氟化氮(或另一種含氟前驅(qū)物)流入腔室等離子體區(qū)域220。在不同的實(shí)施例中，可以大于或等于約250sccm、大于或等于約500sccm、大于或等于約lslm、大于或等于約2slm或大于或等于約5slm的速率使氧氣(O2)流入腔室等離子體區(qū)域220。
[0050]含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物進(jìn)入腔室的結(jié)合流速可占總氣體混合物的體積的0.05%至約20% ;剩余的部分是載氣。在一些實(shí)施例中，含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物流入遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域，但等離子體流出物具有相同的體積流量比率。在含氟前驅(qū)物的實(shí)例中，可在含氟氣體之前先啟動凈化氣體或載氣進(jìn)入遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域，以穩(wěn)定遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域內(nèi)的壓力。
[0051]施加至遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域的等離子體功率可為多種頻率或?yàn)槎嘀仡l率的組合。在示例處理系統(tǒng)中，藉由蓋體221與噴頭253之間所傳遞的RF功率來提供等離子體。在不同的實(shí)施例中，RF功率可介于約10瓦與約15000瓦之間、介于約10瓦與約5000瓦之間、介于約10瓦與約2000瓦之間、介于約20瓦與約1500瓦之間，或介于約50瓦與約500瓦之間。在不同的實(shí)施例中，于示例處理系統(tǒng)中所施加的RF頻率可為小于約200kHz的低RF頻率、介于約IOMHz與約15MHz之間的高RF頻率，或大于或等于約IGHz的微波頻率。
[0052]在將載氣與等離子體流出物流入基板處理區(qū)域270期間，可將基板處理區(qū)域270維持在各種壓力下?；逄幚韰^(qū)域內(nèi)的壓力低于或等于約50Torr、低于或等于約30Torr、低于或等于約20Torr、低于或等于約IOTorr或低于或等于約5Torr。在本發(fā)明的實(shí)施例中，壓力可高于或等于約0.1Torr、高于或等于約0.2Torr、高于或等于約0.5Torr或高于或等于約ITorr。壓力的下限可與壓力的上限結(jié)合以達(dá)成本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例。
[0053]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，基板處理腔室200可整合至各種多處理平臺，包括可購自美國加州圣大克勞拉市的 Applied Materials, Inc.的 Producer? GT、Centura? AP 及Endura?平臺。此類處理平臺能夠進(jìn)行數(shù)種處理操作而不破真空。可實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的處理腔室可包括電介質(zhì)蝕刻腔室或各種化學(xué)氣相沉積腔室，還有其它類型的腔室。
[0054]沉積系統(tǒng)的實(shí)施例可并入較大型的生產(chǎn)集成電路晶片的制造系統(tǒng)。圖3顯示根據(jù)本文揭示的實(shí)施例的一個(gè)此類沉積、烘烤及硬化腔室的系統(tǒng)400。于此圖中，一對前開式晶片盒(front opening unified pod, F0UP) 302供應(yīng)基板,基板(例如,300mm直徑的晶片)由機(jī)器人手臂304承接，并在置入晶片處理腔室308a至308f中的一個(gè)以前先置入低壓保持區(qū)306內(nèi)?？墒褂玫诙C(jī)器人手臂310自低壓保持區(qū)306傳輸基板晶片至晶片處理腔室308a至308f并往回傳輸。各晶片處理腔室308a至308f可被裝備成進(jìn)行多個(gè)基板處理操作，所述操作除包括循環(huán)層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預(yù)清潔、脫氣、定向及其它基板工藝之外，還包括本文所述的干式蝕刻工藝。
[0055]晶片處理腔室308a至308f可包括一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)部件，以在基板晶片上沉積、退火處理、硬化和/或蝕刻可流動電介質(zhì)膜。在一個(gè)配置中，兩對處理腔室(如，308c至308d及308e至308f)可用于沉積電介質(zhì)材料于基板上，而第三對處理腔室(如，308a至308b)可用于蝕刻沉積的電介質(zhì)。在另一個(gè)配置中，所有三對腔室(如，308a至308f)可經(jīng)配置以在基板上蝕刻電介質(zhì)膜。任一個(gè)或多個(gè)所述的工藝可在與不同實(shí)施例中所示的制造系統(tǒng)分開的(多個(gè))腔室上執(zhí)行。
[0056]基板處理系統(tǒng)由系統(tǒng)控制器所控制。在示范實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器包括硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器及處理器。處理器含有單板計(jì)算機(jī)(SBC)、模擬和數(shù)字輸入/輸出板、接口板及步進(jìn)馬達(dá)控制器板。CVD系統(tǒng)的各種部件符合Versa Modular European (VME)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)定義板、卡片機(jī)架(card cage)以及連接器尺寸及類型。VME標(biāo)準(zhǔn)還定義具有16位數(shù)據(jù)總線及24位地址總線的總線結(jié)構(gòu)。
[0057]系統(tǒng)控制器357可用于控制馬達(dá)、閥、流量控制器、電源供應(yīng)器以及其它執(zhí)行本文所述工藝配方所需要的功能。氣體操縱系統(tǒng)355也可由系統(tǒng)控制器357控制，以將氣體引導(dǎo)至晶片處理腔室308a至308f的其中一個(gè)或全部。系統(tǒng)控制器357可仰賴來自光學(xué)感測器的反饋，以確定并且調(diào)整氣體操縱系統(tǒng)355和/或晶片處理腔室308a至308f中的可移動的機(jī)械組件的位置。機(jī)械組件可包括機(jī)器人、節(jié)流閥及基座，前述部件在系統(tǒng)控制器357的控制下藉由馬達(dá)移動。
[0058]在示例實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器357包括硬盤驅(qū)動器(存儲器)、USB端口、軟盤驅(qū)動器及處理器。系統(tǒng)控制器357包括模擬和數(shù)字輸入/輸出板、接口板及步進(jìn)馬達(dá)控制器板。含有基板處理腔室200的多重腔室處理系統(tǒng)300的各種部件受到系統(tǒng)控制器357的控制。系統(tǒng)控制器執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，系統(tǒng)控制軟件以計(jì)算機(jī)程序的形式儲存在諸如硬盤、軟盤或閃存拇指驅(qū)動器等計(jì)算機(jī)可讀媒體上。也可使用其它形式的存儲器。計(jì)算機(jī)程序包括指令集，所述指令集指示特定工藝的時(shí)間、氣體混合、腔室壓力、腔室溫度、RF功率級別、基座位置及其它參數(shù)。[0059]可使用由控制器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)施用于在基材上沉積或其它方式處理膜的工藝，或者實(shí)施用于清潔腔室的工藝。計(jì)算機(jī)程序編碼可以任何常規(guī)計(jì)算機(jī)可讀的編程語目撰寫，例如68000匯編語目、C、C++、Pascal、Fortran或其它程序語目。使用常規(guī)的文字編輯器將適合的程序代碼輸入單一文件或多個(gè)文件，并且儲存于或?qū)嵤┯谟?jì)算機(jī)可使用媒介(如計(jì)算機(jī)的存儲器系統(tǒng))中。倘若輸入的代碼文字是高階語言，則編譯該代碼，而所得的編譯器代碼隨后與預(yù)先編譯的Microsoft Windows?庫存例程的對象代碼相連結(jié)。為了執(zhí)行該經(jīng)連結(jié)、編譯的對象代碼，系統(tǒng)使用者調(diào)用該對象代碼，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在存儲器中加載代碼。CPU隨后讀取并且執(zhí)行該代碼，以進(jìn)行程序中所標(biāo)識的任務(wù)。
[0060]使用者與控制器之間的介面可為通過接觸感應(yīng)顯示器，也可包括鼠標(biāo)及鍵盤。在使用兩個(gè)顯示器的一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)顯示器安裝在清潔室壁以供操作者使用，且另一個(gè)顯示器在壁后以供維修技術(shù)人員使用。兩個(gè)顯示器可同步顯示相同信息，在這樣的實(shí)例中，一次僅有一個(gè)顯示器被配置成接受輸入。為了選擇特殊的屏幕或功能，操作者以手指或鼠標(biāo)接觸顯示屏幕上的指定的區(qū)域。被接觸的區(qū)域改變該區(qū)域的高亮色彩，或顯示新的選單或屏幕，確認(rèn)操作者的選擇。
[0061]本文所使用的“基板(substrate) ”可為具有或不具有形成在上面的多個(gè)層的支撐基板。經(jīng)圖案化基板可為有各種摻雜濃度及摻雜曲線的絕緣體或半導(dǎo)體，可例如為用在集成電路制造上的類型的半導(dǎo)體基板。經(jīng)圖案化基板的暴露的“硅(silicon)”主要是Si，但也可包括少量濃度的其它基本組成分，如氮、氧、氫、碳等等。經(jīng)圖案化基板的暴露的“氮化娃(silicon nitride) ”主要是Si3N4,但也可包括少量濃度的其它基本組成分,如氧、氫、碳等等。經(jīng)圖案化基板的暴露的“氧化娃(silicon oxide) ”主要是SiO2,但也可包括少量濃度的其它基本組成分，如氮、氫、碳等等。在某些實(shí)施例中，使用本文所揭示的方法蝕刻的氧化硅膜基本上由硅與氧構(gòu)成。術(shù)語“前驅(qū)物(precursor)”指的是參與反應(yīng)以從表面移除材料或沉積材料在表面上的任何工藝氣體?！暗入x子體流出物(plasma effluent) ”描述自腔室等離子體區(qū)域離開并且進(jìn)入基板處理區(qū)域的氣體。等離子體流出物處于“激發(fā)態(tài)(excitedstate) ”，其中至少有一些氣體分子處于振動激發(fā)、解離和/或離子化的狀態(tài)。“自由基前驅(qū)物(radical precursor) ”用于描述參與反應(yīng)從表面移除材料或沉積材料在表面上的等離子體流出物(離開等離子體、處于激發(fā)態(tài)的氣體)?！白杂苫?radical-fluorine) ”(或“自由基氧(radical-oxygen) ”)為含有氟(或氧)的自由基前驅(qū)物，但該自由基前驅(qū)物可能含有其它基本組成分?！岸栊詺怏w(inert gas) ”一詞是指在蝕刻或被并入膜中時(shí)不形成化學(xué)鍵結(jié)的任何氣體。示例惰性氣體包括稀有氣體，但可包括其他氣體，只要當(dāng)(一般而言)在膜中捕獲到痕量的該氣體時(shí)不形成化學(xué)鍵結(jié)即可。
[0062]全文中所用的術(shù)語“間隙(gap) ”與“溝槽(trench) ”并非暗示經(jīng)蝕刻過的幾何形狀具有大的水平縱橫比。從表面上方觀察，溝槽可呈現(xiàn)圓形、卵形、多邊形、矩形或各種其它形狀。溝槽可以呈現(xiàn)材料島狀物周圍的壕溝形狀。術(shù)語“過孔(via)”是指低縱橫比溝槽(由上方觀察)，過孔可或可不被金屬填充而形成垂直的電連接。如本文所用，共形蝕刻工藝指的是以與表面相同的形狀大體上均勻地移除表面上的材料，即蝕刻過的層的表面與蝕刻前的表面大體上平行。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解蝕刻過的介面可能不會100%共形，因此“大體上(generally) ”的用語容許可接受的容忍度。
[0063]已在此揭示數(shù)個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知可使用多種修改例、替代架構(gòu)與等效例而不背離本文揭示的實(shí)施例的精神。此外，說明書中不對多種常規(guī)工藝與元件做說明，以避免不必要地混淆了本發(fā)明。因此，上述說明不應(yīng)被視為對本發(fā)明范疇的限制。
[0064]當(dāng)提供一范圍的數(shù)值時(shí)，除非文本中另外清楚指明，應(yīng)知也具體揭示了介于該范圍的上下限值之間各個(gè)區(qū)間值至下限值單位的十分之一。還涵蓋了所陳述數(shù)值或陳述范圍中的區(qū)間值以及與陳述范圍中任何另一陳述數(shù)值或區(qū)間值之間的每個(gè)較小范圍。所述較小范圍的上限值與下限值可獨(dú)立包含或排除于該范圍中，且各范圍(其中，在該較小范圍內(nèi)包含任一個(gè)極限值、包含兩個(gè)極限值，或不含極限值)皆被本發(fā)明內(nèi)所陳述的范圍涵蓋，除非在該陳述的范圍中有特別排除的限制。在所陳述的范圍包括一個(gè)或兩個(gè)極限值的情形下，該范圍也包括任一個(gè)或兩個(gè)被包括的極限值被排除掉的范圍。
[0065]在本文與隨附權(quán)利要求中所使用的單數(shù)形式“一(a、an)”與“該(the)”等用語也包括復(fù)數(shù)形式，除非文字中另外清楚指明。因此，舉例而言，“一種工藝(a process)”所指的工藝包括多個(gè)此類工藝，而“該電介質(zhì)材料(the dielectric material) ”所指的包括一種或多種電介質(zhì)材料以及本領(lǐng)域技術(shù)人士所熟知的所述材料的等效例等。
[0066]同樣， 申請人:希望此說明書與以下權(quán)利要求中所用的“包含(comprise) ”與“包括(include)”等用語是指存在所陳述的特征、整體、部件或步驟，但所述用語不排除存在或增加一種或多種其他特征、整體、部件、步驟、動作或群組。
【權(quán)利要求】
1.一種于基板處理腔室的基板處理區(qū)域中蝕刻經(jīng)圖案化基板的方法，其中該經(jīng)圖案化基板具有暴露的含硅與氮區(qū)域，所述方法包括下列步驟: 將含氟前驅(qū)物及含氧前驅(qū)物的每一個(gè)流入遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域，同時(shí)于所述等離子體區(qū)域中形成等離子體以產(chǎn)生等離子體流出物，所述遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域流通地耦接至所述基板處理區(qū)域；以及 藉由通過噴頭中的通孔將所述等離子體流出物流入所述基板處理區(qū)域，來蝕刻所述暴露的含娃與氮區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述暴露的含硅與氮區(qū)域?yàn)榈琛?br> 3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述暴露的含硅與氮區(qū)域基本上由硅及氮組成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述暴露的含硅與氮區(qū)域包括約30%以上的硅及約30%以上的氮。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述經(jīng)圖案化基板的溫度大于或等于約-20°C且小于或等于約150°C。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基板處理區(qū)域內(nèi)的壓力低于或等于約50Torr且高于或等于約0.1Torr0
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中于所述等離子體區(qū)域中形成等離子體以產(chǎn)生等離子體流出物的步驟包括下列步驟:施加介于約10瓦與約15000瓦之間的RF功率至所述等離子體區(qū)域。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述等離子體是一電容耦合式等離子體。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氧前驅(qū)物包括分子氧(O2)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氧前驅(qū)物包括02、O3>N2O或NO2中的至少一個(gè)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基板處理區(qū)域無等離子體。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述經(jīng)圖案化基板進(jìn)一步包括暴露的氧化硅區(qū)域，且所述蝕刻操作的選擇性(暴露的含硅與氮區(qū)域:暴露的氧化硅區(qū)域)大于或等于約30:1。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述經(jīng)圖案化基板進(jìn)一步包括暴露的硅區(qū)域，且所述蝕刻操作的選擇性(暴露的含硅與氮區(qū)域:暴露的硅區(qū)域)大于或等于約10: I。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述經(jīng)圖案化基板進(jìn)一步包括暴露的硅區(qū)域，且所述蝕刻操作的選擇性(暴露的含硅與氮區(qū)域:暴露的硅區(qū)域)大于或等于約15: I。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氟前驅(qū)物包括NF3。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氟前驅(qū)物包括選自由氟化氫、原子氟、雙原子氟、三氟化氮、四氟化碳及二氟化氙所組成的群組中的前驅(qū)物。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氟前驅(qū)物及所述等離子體流出物基本上缺乏氫。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述基板處理區(qū)域內(nèi)基本上無離子化物質(zhì)濃度及自由電子濃度。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述噴頭中的所述通孔的最小ID介于約0.2mm與約5mm之間。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述含氟前驅(qū)物及所述含氧前驅(qū)物的每一個(gè)流入所述遠(yuǎn)端等離子體區(qū)域的步驟包括下列步驟:將O: F原子流比例維持在高于或等于約.0.5: 1且低于或等于約10:1。
【文檔編號】H01L21/3065GK103733317SQ201280040226
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月18日
【發(fā)明者】Y·王, A·王, J·張, N·K·英格爾, Y·S·李 申請人:應(yīng)用材料公司