用于含碳膜的硅选择性干式蚀刻方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:用于含碳膜的硅选择性干式蚀刻方法
技术领域
本发明关于涉及沉积、图案化及处理薄膜与涂层时所使用的设备、工艺及材料的制造技术解决方案,具有包括涉及以下应用(但不以此为限)的代表性示例半导体与介电材料及器件、基于硅的晶片与平板显示器(如TFT)。
背景技术
通过在基板表面上复杂地产生图案化材料层基板的工艺,可制造集成电路。在基板上产生图案化材料基板需要受到控制的移除暴露材料的方法。化学蚀刻用于各种目的中,这些目的包括将光刻胶中的图案转移到下面的层,使层薄化或使既存于表面上的特征结构的横向尺寸薄化。经常期望拥有蚀刻第一材料比蚀刻第二材料快的蚀刻工艺,以助于例如图案转移工艺进行。可以说此类蚀刻工艺对第一材料具有选择性。材料、电路与工艺多样化的结果造成蚀刻工艺已经发展至对多种材料具有选择性。SiConi 蚀刻涉及将基板同时暴露至NF3与NH3等离子体副产物,并且SiConi 蚀刻对含硅层(例如硅、多晶硅与二氧化硅)具有高共形度与选择性。SiConi 蚀刻能够显现其他与藉以在基板表面上处理材料的机制相关的有利性质。当基板材料移除时,SiConi 蚀刻产生生长于基板表面的固体副产物。这些固体副产物随后在基板温度升高时通过升华移除。一项SiConi 蚀刻的应用是在进一步处理前移除形成在含硅层上的薄的原生氧化物 (SiOx, χ <幻。另一个应用涉及清洁含硅工艺残余物的处理腔室。固体副产物的累积会逐渐减缓工艺穿透进入层中,从而得到准确控制处理深度或蚀刻速率的能力。在使蚀刻得以停顿下,SiConi 蚀刻成为一种“自限制”工艺。通过改变一些工艺参数,能够仰赖暴露与退火的每一自限制循环以移除可调且可估测的材料量。现有的SiConi 工艺的选择性已经在硅、多晶硅与二氧化硅方面建立。在硅氧化物中将碳并入含硅层的结果已被证实有利于减少介电常数。通过暂时增加膜的流动性,碳含量亦改善了沟槽的间隙填充。现有的SiConi 蚀刻工艺不会以足以用于生产环境的高蚀刻速率蚀刻一些此类含硅及碳层。
发明概要在此描述一种蚀刻含硅及碳的材料的方法,所述方法包括结合反应性氧流的 SiConi 蚀刻。反应性氧可在SiConi 蚀刻之前导入,从而减少接近表面区域处的碳含量, 并且使SiConi 蚀刻得以更快速进行。或者,反应性氧可在SiConi 蚀刻期间导入,以进一步改善有效的蚀刻速率。在一个实施例中,在基板处理腔室的基板处理区域中蚀刻基板表面上的含硅及碳层的方法包括以下步骤将含氟前体与含氢前体流入第一远端等离子体区域,同时在第一远端等离子体区域中形成等离子体以产生等离子体流出物,其中第一远端等离子体区域流体连通式耦接基板处理区域;藉由将等离子体流出物与反应性氧流入基板处理区域而蚀刻含硅及碳层,同时在基板表面上形成固体副产物;以及,藉由将基板温度增加至固体副产物的升华温度之上而升华固体副产物。
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在另一实施例中,在基板处理系统内与基板处理区域相接的内部表面上蚀刻含硅及碳层的方法包括以下步骤将含氟前体与含氢前体流入远端等离子体区域,同时在远端等离子体区域中形成等离子体以产生等离子体流出物,其中远端等离子体区域流体连通式耦接基板处理区域;藉由将等离子体流出物与反应性氧流入基板处理区域而蚀刻含硅及碳层,同时在内部表面上形成固体副产物;以及藉由将内部表面温度增加至固体副产物的升华温度之上而升华固体副产物。在又一实施例中,一种在基板处理区域中蚀刻基板表面上的含硅及碳层的方法包括以下依序的步骤将反应性氧流入基板处理区域,以减少含硅及碳层的接近表面区域中的碳浓度;通过将含氟前体与含氢前体流入远端等离子体区域,同时在远端等离子体区域中形成等离子体以产生流入基板处理区域的等离子体流出物,而蚀刻含硅及碳层,远端等离子体区域流体连通式耦接基板处理区域;以及在蚀刻步骤后,藉由将基板温度上升至留在所述表面上的固体副产物的升华温度之上而升华这些固体副产物。附加实施例与特征在随后的说明书中被部分地描述,而部分对于本领域技术人员而言在详阅此说明书后可易于了解,或者本领域技术人员通过实施所公开的实施例可以了解这些附加实施例与特征。通过在说明书中描述的设备、结合物与方法,可了解与获得所揭露的实施例的特征与优点。附图
简述通过参考说明书的其余部份及附图,可进一步了解所揭露的实施例的本质与优
点ο第1图是根据所揭露的实施例的含硅及碳材料蚀刻工艺的流程图。第2图是根据所揭露的实施例的含硅及碳材料蚀刻工艺的流程图。第3图是根据所揭露的实施例的处理腔室的剖面视图。第4图是根据所揭露的实施例的处理系统。在这些附图中,相似的部件和/或特征可具有相同的参考标记。另外,各种相同类型的部件可通过在参考标记后加上破折号以及区分类似部件的第二标记而彼此区分开。倘若在说明书中仅使用第一参考标记,则此描述应用至任何具有相同第一参考标记但具个别第二元件符号的任何一个类似部件。发明详述在此描述一种蚀刻含硅及碳的材料的方法,所述方法包括结合反应性氧流的 SiConi 蚀刻。反应性氧可在SiConi 蚀刻之前导入,从而减少接近表面区域处的碳含量, 并且使SiConi 蚀刻得以更快速进行。或者,反应性氧可在SiConi 蚀刻期间导入,以进一步改善有效的蚀刻速率。本发明的实施例涉及蚀刻基板上的含硅及碳膜的方法。高度反应性形式的氧(例如,包括0和/或O3)用于从接近表面区域移除碳,使得硅选择性蚀刻工艺SiConi 得以在更高蚀刻速率下进行。氧处理可与SiConi 蚀刻同时发生,或两个步骤可交替进行。倘若两个步骤交替进行,相邻的步骤可具有或者可不具有一些重迭。在此所用的反应性氧通常将包括臭氧、分子氧以及原子氧,而比例可通过硬件或工艺修改而改变。在此呈现的示例可指示臭氧气流,但应了解到此气流可含有其他含氧物料,诸如原子氧和分子氧。为了更好地了解及熟知本发明,现在请参考第1图,第1图是根据所揭露的实施例的同时进行的臭氧与SiConi 蚀刻工艺的流程图。工艺起始于基板传送进入处理腔室中(操作110)。含硅及碳层存在于基板表面上。氨气与三氟化氮气流受到启动而进入与处理区域分隔的等离子体区域(操作115与120)。分隔的等离子体区域在此可指远端等离子体区域,且可为有别于处理腔室的模块,或者是在处理腔室内的分隔空间。来自远端等离子体的远端等离子体流出物或产物流进处理区域并且得以与基板表面互相作用(操作122)。大体而言,SiConi 蚀刻涉及含氟前体及含氢前体的并流。在不同实施例中,含氟前体包括三氟化氮、氟化氢、双原子氟、单元子氟及氟取代的碳氢化合物或上述前体的组合。在不同实施例中,含氢前体包括原子氢、双原子氢、氨、碳氢化合物、卤素取代不完全的碳氢化合物、或上述前体的组合。为了简化,在此所包含的某些论述可指使用氨与三氟化氮的结合的示例性SiConi 蚀刻。同时,包括臭氧的反应性氧流进处理区域(操作125)以减少含硅及碳层的表面上与接近次表面的碳浓度。减少的碳浓度使得远端等离子体流出物得以从含硅及碳层更快速地移除材料(比无法获得臭氧时快)。所述层受到蚀刻(操作130)且停止气体的流入(操作13 。加热基板以升华由蚀刻工艺留下的固体副产物(操作140),且将基板从处理区域移出(操作145)。反应性氧可在各种类型的臭氧产生器中生成,且反应性氧一般包括臭氧与分子氧 (O2)。许多臭氧产生器使用放电和/或光学激发(例如来自氙弧灯)施加于含氧气体(通常是分子氧)。成份的比例随着反应性氧流动远离臭氧产生单元改变,相较于臭氧,分子氧的比例趋于增加。一旦气体抵达处理区域,臭氧比分子氧在减低碳浓度上更有效。分子氧对接近表面的碳浓度仅有较小的影响。其他氧的同素异形体较不稳定,但仍可存在于反应性氧混合物中,且一些甚至可比臭氧在减低接近表面处的碳浓度上更有效。反应性氧亦可在远端等离子体系统的远端等离子体区域内产生。在此实例中,反应性氧可包括臭氧、分子氧及原子氧。原子氧甚至可比臭氧对减低碳浓度更有效。一个适合的远端等离子体系统是ASTR0N 产生器,它可从美国麻州Woburn的Applied Science and Technology, Inc.购得。所述ASTRON·产生器利用低场环状等离子体以解离工艺气体。在一个示例中,等离子体解离包括分子氧的工艺气体以及解离诸如氩之类的载气,以生成反应性氧。亦可使用整合至基板处理系统的远端等离子体区域,只要系统能够产生与ASTR0N 产生器类似的高等离子体密度。与远端等离子体区域的位置无关,通过使分子氧流进远端等离子体区域,使反应性氧可在远端等离子体区域内生成。其他含氧源可流进包括含氮及氧的前体(例如&O、no2)的区域。在第2图中显示依序的工艺。所述工艺类似于第1图所示的工艺,起始于基板传送进入处理腔室时(操作210)。含硅及碳层存在于基板表面上。臭氧气流受到启动而进入处理区域(操作21 以减少含硅及碳层的接近次表面中以及表面处的碳浓度。在终结臭氧气流后(操作220),氨气与三氟化氮气流受到启动而进入与处理区域分隔的等离子体区域(操作222与22 。远端等离子体流出物流进处理区域,在此处远端等离子体流出物能与基板表面交互作用。由先前对臭氧的暴露所导致的减少的碳浓度使远端等离子体流出物得以更加迅速地从含硅及碳层移除材料,该速度比未使臭氧气体可用于与所述层反应时还快。所述层受到蚀刻(操作230),而停止气体与远端等离子体流出物的气流流进处理区域 (操作23幻。随后加热基板以升华由蚀刻工艺留下的固体副产物(操作M0),且基板从处理区域移出(操作M5)。
在序列式工艺中,如同并行的工艺一样,臭氧产生器、ASTR0N 产生器或集成的远端等离子体区域可用于产生反应性氧流。用于激发氨气与三氟化氮气流的相同的远端等离子体区域亦可用于产生反应性氧流,同样,只要这些远端等离子体区域拥有制造类似于 ASTR0N 产生器的高等离子体密度的能力。操作215-240的顺序可在从腔室移出基板之前重复两次或更多次,以比单次循环移除更多材料。使用在下一节中所述的工艺与硬件,在不同实施例中,每一循环可移除约 50 A至约300A、约75A至约200A、或约100 A至约150A。额外的氧化-SiConi 蚀刻工艺参数与工艺细节在描述示例性处理系统的章节中揭露。示例性处理系统第3图是部份剖面视图,显示说明性处理腔室300,其中,可执行本发明的实施例。 大体而言,氨气与三氟化氮可通过一个或多个的穿孔351导入远端等离子体区域361-363, 并且由等离子体功率源346激发。反应性氧可通过穿孔352导入,绕过远端等离子体区域 361-363。反应性氧可在臭氧产生器或另一远端等离子体源(图中未示)中形成。在一个实施例中,处理腔室300包括腔室主体312、盖组件302以及支撑组件310。 盖组件302配置在腔室主体312上端,而支撑组件310至少部份配置在腔室主体312内。处理腔室300与相关联的硬件较佳为由一种或多种工艺相容材料(例如铝、不锈钢等)形成。腔室主体312包括狭缝阀开口 360,狭缝阀开口 360形成于主体侧壁中,以供进出处理腔室300内部。狭缝阀开口 360选择性开启与关闭,而得以借助于晶片操纵机器人(图中未示)进出腔室主体312的内部。在一个实施例中,晶片能穿过狭缝阀开口 360运输进出处理腔室300至相邻的传送腔室和/或负载锁定腔室,或群集工具中的另一腔室。第4 图中显示可包括处理腔室300的示例性群集工具。在一个或多个的实施例中,腔室主体312包括腔室主体通道313,以供热传递流体流过腔室主体312。热传递流体可为加热流体或冷却剂,且用于在处理与基板传送期间控制腔室主体312的温度。腔室主体312的温度是重要的,以防止气体或副产物在腔室壁上非期望地冷凝。示例性热传递流体包括水、乙二醇或上述流体的混合物。示例性热传递流体也可包括氮气。支撑组件310可具有支撑组件通道304以供热传递流体流过支撑组件310 从而影响基板温度。腔室主体312可进一步包含衬垫333,衬垫333环绕支撑组件310。衬垫333较佳为可移动,以供维修与清洁。衬垫333可由诸如铝之类的金属或陶瓷材料制成。然而,衬垫 333可为任何工艺相容的材料。衬垫333可受喷砂,以增加任何沉积于衬垫333上的材料的附着力,因而防止材料剥落造成处理腔室300的污染。在一个或多个实施例中,衬垫333包括形成于衬垫333中的一个或多个穿孔335以及泵取通道329,泵取通道3 与真空系统流体连通。穿孔335提供流体路径以供气体进入泵取通道329,泵取通道3 为处理腔室300 内的气体提供出口。真空系统可包括真空泵325与节流阀327,以调节气体通过处理腔室300的流量。 真空泵325耦接配置在腔室主体312上的真空通口 311,且因此与形成在衬垫333内的泵取通道3 流体连通。除非以其他方式注明,否则“气体”一词指一种或多种反应物、催化剂、 载气、冲净气体、清洁气体、上述气体的组合,以及任何其他导入腔室主体312的流体。“前体”一词用于指任何参与在表面上移除或沉积材料的反应的工艺气体。
穿孔335使泵取通道得以与腔室主体312内的处理区域340流体连通。处理区域 340由盖组件302的下表面与支撑组件310的上表面界定,且由衬垫333环绕。穿孔335尺寸可为一致且绕衬垫333均等地隔开。然而,可使用任何数目、位置、尺寸或形状的穿孔,且这些设计参数中的每一个可取决于横跨基板接收表面的期望气体流态而改变,如下文中详细论述。此外,穿孔335的尺寸、数目与位置是经设置以达成离开处理腔室300气体的均勻流动。进一步言之,穿孔尺寸与位置可装设成提供快速或高容量的泵取,以助于快速地从腔室排出气体。举例而言,穿孔335的数目与尺寸在相当接近真空通口 331处可小于位在远离真空通口 331处的穿孔335尺寸。气体供给平板(图中未示)一般用于提供工艺气体穿过一个或多个穿孔351予以处理腔室300。所使用的特殊的气体取决于在腔室300内所执行的工艺。说明性的气体可包括(但不限于)一种或多种前体、还原剂、催化剂、载气、冲净气体、清洁气体或者上述气体的任何混合物或组合。一般而言,导至处理腔室300的一种或多种气体穿过顶板350中的穿孔351流进等离子体空间361。处理气体可以交替式或结合式更直接地穿过穿孔352 导入处理区域340。穿孔352绕过远端等离子体区域并且用于涉及气体不需要等离子体激发的工艺,或者不会因气体的额外激发而受益的工艺。在臭氧产生器中生成的反应性氧可穿过穿孔导入处理区域340而无须通过区域361、362与363。电子式操作的阀及/或流量控制机构(图中未示)可用于控制来自气体供应源进入处理腔室300的气体流量。视工艺而定,任何数量的气体可传递至处理腔室300,并且可在处理腔室300中混合或者在气体传递至处理腔室300之前混合。盖组件302可进一步包括电极345,以在盖组件302内生成反应性物料的等离子体。在一个实施例中,电极;345由顶板350支撑,且通过插入电绝缘环347与顶板电绝缘, 电绝缘环347由氧化铝或任何其他绝缘且具工艺相容性的材料制成。在一个或多个实施例中,电极345耦接功率源346,同时盖组件302的其余部份接地。据此,一种或多种工艺气体的等离子体可在由空间361、362及/或363构成的远端等离子体区域中生成,所述区域位在电极345与环状安装凸缘322之间。在实施例中,环状安装凸缘包含或支撑气体传递板320。举例而言,等离子体可在电极345与阻挡组件330的一个或二个阻挡板之间启动并且维持。或者,在不存在阻挡组件330的情况下,可在电极345与气体传递板320之间点燃且保持等离子体。在另一实施例中,等离子体良好地局限或保持在盖组件302内。据此, 等离子体为“远端等离子体”,因为没有活性等离子体直接与腔室主体312内配置的基板接触。于是,可避免等离子体对基板的损害,因为等离子体与基板表面隔离。各种功率源346能够将氨气与三氟化氮气体活化成反应性物料。举例而言,可使用射频(RF)、直流电(DC)或微波(MW)类的电源放电技术。所述活化亦可通过热能类型的技术、气体断裂技术、高强度光源(例如UV能量)或暴露至X射线源生成。或者,可使用远端活化源(诸如远端等离子体产生器)以生成反应性物料等离子体,随后传递进入腔室300。示例性远端等离子体产生器可从诸如MKS Instrument, Inc.与Advanced Energy Industries, Inc.等贩售商购得。在示例性处理系统中,RF功率供应器耦接电极345。更高功率微波功率源346在使用功率源346产生反应性氧的事件中是有利的。通过将热传递介质个别流过腔室主体通道313与支撑组件通道304而控制工艺腔室主体312与基板每一者的温度。支撑组件通道304可形成于支撑组件310内,以助传送热能。腔室主体312与支撑组件310可独立冷却或加热。例如,加热流体可流过腔室主体 312与支撑组件310中的一个,而冷却流体流过另一个。可使用其他方法控制基板温度。可通过以电阻式加热器加热支撑组件310(或支撑组件310的一部份,例如底座)或通过其他方式来加热基板。另一配置中,气体传递板 320可维持在高于基板的温度,而基板可上升,以升高基板温度。在此实例中,以辐射式加热基板,或者通过使用气体以从气体传递板320将热导至基板而加热基板。可通过升高基板支撑组件310或通过使用举升销而上升基板。在不同实施例中,在此述的蚀刻工艺期间,可将腔室主体312维持在介于50°C至 80V之间、55°C至75°C之间、或60V至70°C之间的大约温度范围内。暴露至等离子体流出物及/或氧化剂期间,在不同实施例中,可将基板维持在低于约100°c、低于65°C、介于约 15°C至约50°C之间或介于约22°C至约40°C之间。等离子体流出物包括各种分子、分子片段及离子化物料。现用SiConi 蚀刻的挟带理论机制可能完全正确也可能不完全正确,但认为等离子体流出物包括易于与此处所述的低温基板反应的NH4F以及NH4F. HF基板。等离子体流出物可与硅氧化物表面反应,以形成(NH4)力丨&力氏及H2O产物。NH3及H2O在此述处理条件下为蒸气,且可通过真空泵325从处理区域340移除。(NH4)2SiF6固体副产物的不连续薄层留在基板表面上。暴露至等离子体流出物后及固体副产物的相关累积后,可加热基板以移除副产物。在实施例中,通过将加热元件370结合于气体传递板320内或结合于所述板320附近, 而可加热气体传递板320。通过减少基板与受热的气体传递板之间的距离而可加热基板。 不同实施例中,可将气体传递板320加热到约100°C至150°C之间,介于约100°C至140°C 之间,或介于约120°C至130°C之间。通过减少基板与受热的气体传递板之间的间隔,在不同实施例中,可将基板加热到大于约75°C,大于约90°C,大于约100°C,或介于约115°C至 150°C之间。应将从气体传递板320辐射到基板的的热量制造得足够充分以将基板上的固体(NH4) 2SiF6解离或升华成挥发性SiF4、NH3及HF产物,这些产物可从处理区域340泵取抽
1 O不同实施例中,氨(或大体而言含氢前体)可以约50sccm至约300sccm、约75sccm 至约250sccm、约IOOsccm至约200sccm或约120sccm至约170sccm之间的速率流入远端等离子体空间361。不同实施例中,三氟化氮(或大体而言,含氟前体)可以约25sCCm至约 150sccm、约 40sccm 至约 175sccm、约 50sccm 至约 IOOsccm 或约 60sccm 至约 90sccm 之间的速率流入远端等离子体空间361。结合的含氢与含氟前体进入远端等离子体区域的流率可占总气体混合物体积的0.05%至约20% ;其余气体为载气。在一个实施例中,在这些反应性气体之前,首先启动冲净气体或载气进入远端等离子体区域,以稳定远端等离子体区域内的压力。等离子体流出物的产生是发生在空间361、362和/或363内,通过相对于盖组件 302的其余部份施加等离子体功率给电极345而达成。等离子体功率可为各种频率或多重频率的组合。在示例性处理系统中,藉由将RF功率传递给电极345而提供等离子体。不同实施例中,RF功率可介于约IW至约1000W、约5W至约600W、约IOW至约300W、或约20W至约100W之间。不同实施例中,施加在示例性处理系统中的RF频率可少于约200kHz、少于约 150kHz、少于约120kHz、或介于约50kHz至约90kHz之间。
当使用臭氧产生器形成反应性氧时,可使用各种类型的臭氧产生器。臭氧产生器可接近处理系统或与处理系统隔离。臭氧产生器可置于清洁室外侧或容置处理系统的灰色地带。臭氧一般是与更稳定的分子氧(O2)流动,在数个实施例中,在此所述结合是指反应性氧。不同实施例中,反应性氧的流率可介于约Islm至约50slm、约klm至约30slm、或约 klm至约IOslm之间。在反应性氧通过穿孔352流进处理区域340之前,可与相对惰性的额外气体流结合。可纳入相对惰性的载气以获得各种益处,包括增加等离子体密度。在将臭氧、氧、载气和/或等离子体流出物流进处理区域340期间,可将处理区域 340维持在各种压力下。不同实施例中,可将所述压力维持在约500mTorr至约30Torr、约 ITorr至约lOTorr、或约3Torr至约6Torr之间。处理区域340内亦可使用较低的压力。不同实施例中,压力可维持在低于或约500mTorr、低于或约250mTorr、低于或约IOOmTorrJg 于或约50mTorr、或者低于或约20mTorr。在一个或多个实施例中,可将处理腔室300整合成多种多重处理平台,包括 Producer GT、Centura AP 以及 Endura 平台,可购自美国加州 Santa Clara 的 Applied Materials, Inc.。此类处理平台能够执行数种处理操作而无须破真空。第4图是说明性多重腔室处理系统400的概略顶视图。系统400可包括一个或多个负载锁定腔室402、404,以将基板传送进出系统400。一般而言,因为系统400是在真空下,负载锁定腔室402、404可向下抽吸导进系统400的基板。第一机器人410可将基板传送于负载锁定腔室402、404与第一组一个或多个基板处理腔室412、414、416、418(图中显示四个)之间。可配备每一处理腔室412、414、416、418以执行许多基板处理操作,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、预清洁、去气、定位及其他基板工艺之外,还包括此述的干式蚀刻工艺。第一机器人410亦可将基板传送至一个或多个传送腔室422、似4或将基板送出这些腔室。传送腔室422、似4可用于维持超高真空条件,同时使基板在系统400内传送。第二机器人430可在传送腔室422、似4与第二组一个或多个处理腔室432、434、436、438之间传送基板。类似于处理腔室412、414、416、418,可配备每一处理腔室432、4;34、436、438以执行许多基板处理操作,除了例如循环层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、 物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洁、去气及定位之外,还包括此述的干式蚀刻工艺。如果由系统400执行的特殊工艺非必要,则任何基板处理腔室412、414、416、418、432、434、436、 438可从系统400移除。臭氧产生器451可位于清洁室外侧,而供给线路将工艺气体从臭氧器451搭载到用于此述的氧化-SiConi 工艺的处理腔室434。远端等离子体系统(RPQ453可定位在远端,或者与SiConi 处理腔室434 —起整合(如图所示)。或者,RPS453可为个别独立形式,但相当接近或甚至在实体上附接处理腔室434。于RPS453内激发的反应性氧可更直接 (例如通过穿孔35 导入处理区域340,然而其他来自气体操作系统455的处理气体通过穿孔351导入,由工艺空间361、362和/或363内的远端等离子体激发。系统控制器457用于控制马达、阀、流量控制器、电源供应器及其他操作此述工艺配方所需的功能。系统控制器457可仰赖来自光学感测器的反馈,以确定并且调整可移动的机械组件的位置。机械组件可包括机器人、节流阀及感受器,前述部件在系统控制器457 的控制下通过马达移动。
在示例性实施例中,系统控制器457包括硬盘驱动器(存储器),USB端口、软盘驱动器及处理器。系统控制器457包括模拟和数字输入/输出板、接口板及步进马达控制板。 含有处理腔室300的多重腔室处理系统400的各部分受到系统控制器457控制。系统控制器执行系统控制软件,所述软件以计算机程序的形式储存在计算机可读介质上,这些介质诸如硬盘、软盘或闪存拇指驱动器。亦可使用其他种类的存储器。计算机程序包括指令集, 这些指令集指示时间、气体混合、腔室压力、腔室温度、RF功率层级、感受器位置及其他特殊工艺参数。可使用由控制器执行的计算机程序实施用于在基板上沉积膜的工艺或者用于清洁腔室的工艺。计算机程序编码可以任何传统计算机可读编程语言撰写,例如68000汇编语言、C、C++、Pascal, Fortran或其他的语言。使用传统文本编辑器将适合的程序编码输入单个文件或多个文件,并且储存或包含于计算机可用介质中(如计算机的存储器系统)。倘若输入的编码文本是高阶语言,则编译编码,而所得的编译编码随后与预先编译的 Microsoft Windows 库存程序的目标代码链接。为了执行链接的、编译的目标代码,系统使用者调用此目标代码,使计算机系统载入存储器中的编码。CPU随后读取并且执行此编码, 以执行在程序中标识的任务。使用者与控制器之间的界面可通过触摸感测显示器,亦可包括鼠标及键盘。在一个实施例中,使用两个监视器,一个安装在清洁室壁以供操作者使用,另一个在壁后以供维修技术人员使用。两个监视器可同时显示相同信息,该实例中,一次仅有一个被设置成接受输入。为了选择特殊的屏幕或功能,操作者以手指或鼠标触摸显示器屏幕上的设计区域。触摸区域改变所述区域的强调色彩,呈现新的菜单或屏幕,确认操作者的选择。在此所使用的“基板”可为具有(或不具有)形成于此基板上的膜层的支撑基板。 支撑基板可为有各种掺杂浓度及掺杂轮廓的绝缘体或半导体,可例如为用在集成电路制造上的类型的半导体基板。处于“激发态”的气体是描述这样的气体其中至少有一些气体分子处于振动型式的激发、解离和/或离子化的状态。气体可为两种以上气体的结合。全文中所用的沟槽(trencn) —词毫无暗指意味地是指蚀刻过的地形具有大的水平深宽比。由表面上方所视,沟槽可显现圆形、卵形、多边形、矩形或各种其他形状。通过上述数个实施例的说明,本领域技术人员应知多种修饰例、替代架构与等效例皆不脱离本发明的精神。此外,说明书中不对多种传统处理与元件做说明,以避免不必要地混淆了本发明。故,上述说明不应被视为对本发明范畴的限制。当提供数值范围时,除非文字中另外清楚指明,应知亦同时揭露介于该范围的上下限值之间各个区间值至下限值单位的十分之一。亦涵盖了所陈述数值或陈述范围中的区间值以及与陈述范围中任何另一陈述数值或区间值之间的每个较小范围。这些较小范围的上限值与下限值可独立地包含或排除于所述范围中,且在较小范围中包括这两个限值中的一个、两个或不包括这两个限值的各个范围均由本发明所涵盖,除非有特别排除的限制。当所陈述的范围包括限值中的一个或两个时,所陈述的范围也涵盖排除了这些所包括的限值中的一个或两个时的范围。说明书与所附权利要求书中所使用的单数形式“一”、“一个”与“所述”等用语也包括复数形式,除非文字中另外清楚指明。因此,举例而言,“一种工艺”包括复数个此类工艺,而“所述介电材料”包括一种或多种介电材料以及本领域技术人员所熟知的介电材料的等效例。 同样,本说明书与所附权利要求书中“包括”、“包含”、“含有”、“含”以及“具有”
等用语是指存在所陈述的特征、组件、构件或步骤,但所述用语并不排除一种或多种其他特征、物体、构件、步骤、动作或群组的存在或增加。
权利要求
1.一种在基板处理腔室的基板处理区域中蚀刻基板的表面上的含硅及碳层的方法,所述方法包括以下步骤将含氟前体与含氢前体流入第一远端等离子体区域,同时在所述第一远端等离子体区域中形成等离子体以产生等离子体流出物,其中所述第一远端等离子体区域流体连通式耦接至所述基板处理区域;藉由将所述等离子体流出物与反应性氧流入所述基板处理区域来蚀刻所述含硅及碳层,同时在所述基板的所述表面上形成固体副产物;以及藉由将所述基板的温度增加至所述固体副产物的升华温度之上来升华所述固体副产物。
2.一种在基板处理区域中蚀刻基板的表面上的含硅及碳层的方法,所述方法依序包括以下步骤将反应性氧流入所述基板处理区域,以减少所述含硅及碳层的接近表面的区域中的碳浓度;通过将含氟前体与含氢前体流入第一远端等离子体区域,同时在所述第一远端等离子体区域中形成等离子体以产生流入所述基板处理区域的等离子体流出物,来蚀刻所述含硅及碳层,其中所述第一远端等离子体区域流体连通式耦接至所述基板处理区域;以及在所述蚀刻步骤后,藉由将所述基板的温度上升至留在所述表面上的固体副产物的升华温度之上来升华所述固体副产物。
3.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述含氟前体包含选自由三氟化氮、氟化氢、双原子氟、单原子氟及氟取代的碳氢化合物所构成的群组中的至少一种前体。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述含氢前体包含选由原子氢、分子氢、 氨、碳氢化合物及卤素取代不完全的碳氢化合物所构成的群组中的至少一种前体。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中将所述基板的温度较所述蚀刻操作期间所述基板的温度增加至少20°C,以升华所述固体副产物。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述基板在所述蚀刻操作期间的温度少于100°C或大约100°C。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述反应性氧包含臭氧。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中所述反应性氧包含原子氧(0)。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中从所述含硅及碳层被移除大约150A或少于150 A的厚度。
10.如上述权利要求中任一项所述的方法,其中重复所述步骤以从所述含硅及碳层移除额外的材料。
11.如权利要求10所述的方法,其中每一重复程序从所述含硅及碳层移除大约150A 或少于150 A的厚度。
12.如权利要求1所述的方法,其中所述反应性氧不流经所述第一远端等离子体区域。
13.如权利要求2所述的方法,其中所述反应性氧包含臭氧,所述臭氧是通过将分子氧 (O2)流进第二远端等离子区域而生成的。
14.如权利要求13所述的方法,其中所述第一远端等离子体区域是所述第二远端等离子体区域。
15. 一种在基板处理系统内与基板处理区域相接的内部表面上蚀刻含硅及碳层的方法,所述方法包括以下步骤将含氟前体与含氢前体流入远端等离子体区域,同时在所述远端等离子体区域中形成等离子体以产生等离子体流出物,其中所述远端等离子体区域流体连通式耦接至所述基板处理区域;藉由将所述等离子体流出物与反应性氧流入所述基板处理区域来蚀刻所述含硅及碳层,同时在所述内部表面上形成固体副产物;以及藉由将所述内部表面的温度增加至所述固体副产物的升华温度之上来升华所述固体副产物。
全文摘要
在此描述一种蚀刻含硅及碳的材料的方法,所述方法包括结合反应性氧流的SiConiTM蚀刻。反应性氧可在SiConiTM蚀刻之前导入,从而减少接近表面区域处的碳含量,并且使SiConiTM蚀刻得以更快速进行。或者,反应性氧可在SiConiTM蚀刻期间导入,以进一步改善有效的蚀刻速率。
文档编号G03F7/42GK102598222SQ201080047977
公开日2012年7月18日 申请日期2010年8月10日 优先权日2009年8月31日
发明者A·B·马利克, J·唐, K·萨普瑞, L·王, N·英格尔 申请人:应用材料公司

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