多区气体分配系统及方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月19日提交的美国正式申请no.15/847,411的优先权，其全部内容以所有目的通过引用结合于此。

本技术涉及制造半导体的部件与设备。更具体而言，本技术涉及气体分配组件与操作方法。

背景技术：

通过在基板表面上产生具有错综复杂的图案的材料层的工艺，而使集成电路的制造成为可能。在基板上产生图案化材料，需要用于形成与移除材料的受控方法。用于激励反应物的等离子体的均匀度可直接影响最终产品。远程等离子体中的等离子体均匀度波动可造成基板边缘附近相对于中心的区域具有高蚀刻速率或沉积速率，反之亦然。已通过调整基板表面与喷淋头之间的间距来控制蚀刻均匀度，但蚀刻速率也被改变。取决于沿着基板表面的变异程度，可因蚀刻工艺所产生的不一致性而发生装置失效。

此外已发现到，特别是在存在氟与其他电负性物质的情况下，等离子体均匀度会显现不稳定性。电负性物质可不轻易放弃电子，这使得维持对称的等离子体更为困难。沿着基板表面为对称的等离子体可使得蚀刻工艺更为均匀。

因此需要可以用于产生高质量的装置与结构的改进的系统与方法。本技术解决了这些与其他的需求。

技术实现要素：

本技术包含改进的气体分配设计，用于在半导体处理操作期间形成均匀等离子体，或用于处理半导体处理腔室的内部。虽然常规气体分配组件可接收随后被分配进入等离子体区域中的特定反应物或反应物比例，本文所述技术允许对反应物输入分配进行改进的控制。技术允许使反应物分开流入等离子体的不同区域，以抵销所观察到的工艺均匀度中的任何异常。可将第一前驱物传递至在基板/底座中心上方的等离子体中心，同时可将第二前驱物传递至在基板/底座外部部分上方的等离子体外部部分。藉此，可执行改进的操作，因为位于底座上的基板可经历跨整个表面的更均匀的蚀刻或沉积轮廓。

在一些实施例中，区带分配歧管具有用于前驱物的两个单独的通道，前驱物被供应至区带分配板的两个分开的区域。区带分配板可以将第一气体提供至区带阻隔板的内部部分，并且可以将第二气体提供至区带阻隔板的外部部分。内部部分可具有内部喷淋头，内部喷淋头在区带阻隔板内居中。内部喷淋头可以是圆形。外部部分可具有外部喷淋头，外部喷淋头沿着区带阻隔板居中，并且可具有围绕内部喷淋头的环形形状。在经组装而使得所有组件彼此固定时，第一气体与第二气体保持分离直到穿过区带阻隔板之后。

本文所描述的装置的益处，包含相较于输送至等离子体的外部部分的气体调整输送至本地或远程等离子体的中心的气体的能力。基板处理等离子体非常稀薄，但仍需要跨基板表面或在基板处理系统的内部周围提供均匀的净效应用于清洁过程。蚀刻和清洗时常依赖高电负性反应物，诸如含氟前驱物。氟会加剧等离子体均匀性问题，因为氟具有很高的电负性。氟离子非常难以产生，因此可获得以维持遍及稀薄并且宽广的等离子体区域的等离子体的电子的稀少——一些区域可维持电子击穿级联到损害等离子体区域的其他部分中的等离子体健康。本文描述的硬件可提供使等离子体更均匀的益处，和/或可提供跨整个等离子体区域(跨垂直于薄维度的维度)的处理(例如，移除速率)更均匀的益处。在一些情况下，本文描述的硬件甚至可以用于避免偏斜的等离子体，偏斜的等离子体将会塌陷到等离子体区域的一侧。因此，本文描述的硬件与方法可以用于形成同心等离子体，这有益于等离子体控制效果并且也使得处理更为均匀。

所公开的实施例包括基板处理系统。基板处理系统包含区带分配歧管，区带分配歧管具有第一歧管通道与第二歧管通道。基板处理系统进一步包含区带分配板，区带分配板固定至区带分配歧管。区带分配板具有内部区通道与外部区通道，内部区通道被配置以接收来自第一歧管通道的第一气体，外部区通道被配置以接收来自第二歧管通道的第二气体。基板处理系统进一步包含区带阻隔板，区带阻隔板固定至区带分配板。区带阻隔板具有顶部内部凹槽和顶部外部凹槽，顶部内部凹槽被配置成从内部区通道接收第一气体，顶部外部凹槽被配置以从外部区通道接收第二气体。区带阻隔板进一步包含底部内部凹槽与底部外部凹槽，底部内部凹槽通过内部喷淋头部分流体耦接至顶部内部凹槽，底部外部凹槽通过外部喷淋头部分流体耦接至顶部外部凹槽。基板处理系统进一步包括固定到区带阻隔板的面板，面板具有通孔，通孔被配置成使第一气体和第二气体进入等离子体区域。

外部区通道可以包括形成在区带分配板的顶部部分中的沟槽。区带分配板可包含多个底孔，多个底孔沿着以区带阻隔板为中心围绕的圆形平均设置。沟槽可以被配置为在起始点从第二歧管通道接收第二气体。对于多个底孔中的每一个，从起始点沿着沟槽到多个底孔中的每一个的路径长度可以是相同的。多个底孔可包括至少八个底孔。区带分配歧管、区带分配板和区带阻隔板可以被配置成使得第一气体和第二气体不会混合直到第一气体和第二气体进入等离子体区域。基板处理系统可以进一步包含喷淋头，喷淋头平行于面板。等离子体区域可设置在面板与喷淋头之间。等离子体区域可邻接面板与喷淋头中的每一个。基板处理系统可进一步包含基板处理区域，基板处理区域在喷淋头的与等离子体区域相对的一侧上与喷淋头接界。等离子体区域可以是被配置以容纳用于处理的基板的本地等离子体区域。区带分配板和区带阻隔板可以成形为盘状且为同轴。第一歧管通道可包含窄通道部分与宽通道部分，宽通道部分被设置为更接近区带分配板。窄通道部分具有第一直径，并且宽通道部分具有大于第一直径的第二直径。第一歧管通道可以经配置以允许第一气体在进入顶部内部凹槽之前扩展并混合。

所公开的实施例包括处理方法。方法包含在阳极与阴极之间施加rf功率。阳极与阴极为平面且平行，并在阳极与阴极之间设置等离子体区域。阳极与阴极中的每一个与等离子体区域接界或邻接。方法包含通过使含氢前驱物流入等离子体区域的中心，而形成含氢等离子体。方法包含通过进一步使含氟前驱物流入等离子体区域，而形成含氢氟等离子体。含氢前驱物与含氟前驱物首先彼此遭遇，并在等离子体区域中结合。方法包含通过使含氢前驱物停止流入等离子体区域，而形成含氟等离子体。

处理方法可处理基板或基板处理腔室的内表面。阳极可以是面板(或喷淋头)，并且阴极可以是喷淋头(或面板)。基板处理区域可以被设置在喷淋头的与等离子体区域相对的一侧。在另一实施例中，阳极可以是喷淋头(或基板底座)，并且阴极可以是基板底座(或喷淋头)。基板处理区域可被设置在阳极与阴极之间。基板处理区域可同时与阳极和阴极两者接界或邻接。阳极、阴极与等离子体区域可以是圆形。含氢前驱物可包含氢(h2)和氨(nh3)中的一种。含氟前驱物可包含三氟化氮(nf3)。

所公开的实施例包括半导体处理系统。半导体处理系统包含区带分配歧管，区带分配歧管具有第一歧管通道与第二歧管通道。半导体处理系统包含区带分配板，区带分配板固定至区带分配歧管。区带分配板具有内部区通道与外部区通道，内部区通道被配置以接收来自第一歧管通道的第一气体，外部区通道被配置以接收来自第二歧管通道的第二气体。半导体处理系统包含区带阻隔板，区带阻隔板固定至区带分配板。区带阻隔板具有中心通孔与顶部外部凹槽，中心通孔被配置成从内部区通道接收第一气体，顶部外部凹槽被配置以从外部区通道接收第二气体。区带阻隔板进一步包括底部外部凹槽，底部外部凹槽通过外部喷淋头部分流体耦接到顶部外部凹槽。半导体处理系统进一步包含面板，面板固定至区带阻隔板。面板具有通孔，通孔被配置以将第二气体传递到等离子体区域中。区带阻隔板可以具有中央面板孔，中央面板孔被配置成从中心通孔接收第一气体并将第一气体传递到等离子体区域中。

区带分配歧管、区带分配板和区带阻隔板可以被配置成使得第一气体和第二气体不混合直到进入等离子体区域。半导体处理系统可以进一步包含喷淋头，喷淋头平行于面板。等离子体区域可以设置在面板与喷淋头之间。等离子体区域可以与面板与喷淋头的每一个接界。半导体处理系统可进一步包含基板处理区域，基板处理区域在喷淋头的与等离子体区域相对的一侧上与喷淋头接界。等离子体区域可以是经配置以容纳用于处理的基板的本地等离子体区域。区带分配板可包含多个底孔，多个底孔沿着以区带阻隔板为中心的圆形平均地布置。区带分配板和区带阻隔板可以成形为圆形且为同轴。

所公开的实施例包括等离子体处理方法。方法包含通过在阳极与阴极之间施加rf功率以形成含氢氟等离子体。包含含氢前驱物与含氟前驱物中的每一个的等离子体区域被设置在阳极与阴极之间。阳极与阴极为平面且彼此平行。方法进一步包含通过从等离子体区域移除含氢前驱物，而形成含氟等离子体。

阳极可以是面板(或喷淋头)，阴极可以是另一组件(喷淋头或面板)。基板处理区域可以设置在喷淋头的与等离子体区域相对的一侧。在另一实施例中，阳极可以是喷淋头或基板底座，且阴极可以是基板底座或喷淋头(两种组件中的另一个)。基板处理区域可以被设置在阳极与阴极之间。基板处理区域可与阳极和阴极两者接界。阳极、阴极与等离子体区域可以是圆形。含氢前驱物可包含氢(h2)和氨(nh3)中的至少一种。含氟前驱物可包含三氟化氮(nf3)。

附图说明

参照说明书的其余部分与附图，可进一步理解所公开的技术的本质与优点。

图1图示根据本技术的实施例的示例性处理系统的俯视平面图。

图2a图示根据本技术的实施例的示例性处理腔室的截面示意图。

图2b图示根据本技术的实施例的示例性喷淋头的详细视图。

图3图示根据本技术的实施例的示例性喷淋头的仰视平面图。

图4图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图5a图示根据本技术的实施例的示例性阻隔板的部分截面示意图。

图5b图示根据本技术的实施例的示例性区带阻隔板的俯视图。

图5c图示根据本技术的实施例的示例性区带阻隔板的仰视图。

图6a图示根据本技术的实施例的示例性区带分配板的俯视图。

图6b图示根据本技术的实施例的示例性区带分配板的仰视图。

图7图示根据本技术的实施例的区带分配歧管的部分截面示意图。

图8a图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图8b图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图9a图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图9b图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图9c图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图9d图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图9e图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。

图10图示根据本技术的实施例的用于形成等离子体的方法。

图11图示根据本技术的实施例的用于形成等离子体的方法。

图12图示根据本技术的实施例的在处理期间的示例性等离子体参数图表。

数个附图被包含以作为示意图。应了解到图示是用于说明，且不应被视为具有实际尺寸比例，除非特定说明其为实际尺寸比例。此外，作为示意图，附图被提供以帮助理解，且可不包含相较于实际呈现的所有方面或信息，并可包含夸大的内容以供说明。

在随附附图中，类似的部件和/或特征可具有相同的附图标记。进一步，相同类型的各个部件，可由附图标记之后的字母来分辨，此字母分辨类似的部件。若说明书中仅使用了首个附图标记，则其说明可适用于具有相同的首个附图标记的类似部件的任何一个，不论其字母为何。

具体实施方式

本技术包含改进的气体分配设计，用于在半导体处理操作期间形成均匀等离子体，或用于处理半导体处理腔室的内部。虽然传统气体分配组件可接收随后被分配到等离子体区域中的特定反应物或反应物比例，本文所述技术允许对反应物输入分配进行改进的控制。技术允许使反应物分开流入等离子体的不同区域，以抵销所观察到的工艺均匀度中的任何异常。可将第一前驱物传递至在基板/底座中心上方的等离子体中心，同时可将第二前驱物传递至在基板/底座外部部分上方的等离子体外部部分。藉此，可执行改进的操作，因为位于底座上的基板可经历跨整个表面的更均匀的蚀刻或沉积轮廓。将于下文更详细说明这些与其他的益处。

本文所说明的装置的益处，包含相较于远离本地或远程等离子体中心或接近等离子体边缘的气体调整接近本地或远程等离子体中心的气体的浓度的能力。基板处理等离子体是非常稀薄的并且难以维持，特别是在流入等离子体的多数气体含有高电负性原子时(诸如氟)。通常添加氩气以帮助初始撞击等离子体，但由于空间限制，稀薄的等离子体区域可能仍不支持健康、稳定的同心等离子体。氩气太重以至于溅射(sputtering)可不期望地损坏或减少基板处理腔室的内部部件的寿命。氦气用于使等离子体均匀，但不会改善初始撞击能力和随后的等离子体稳定性。带正电荷的氟离子非常难以产生，因此即使在等离子体期间电子浓度也保持低——一些区域可维持电子击穿级联到损害等离子体区域的其他部分中的等离子体健康。本文描述的硬件可提供使等离子体更均匀的益处，和/或可提供使得跨整个等离子体区域(跨垂直于薄维度的维度)的处理(例如，移除速率)更均匀的益处。在一些情况下，本文描述的硬件甚至可用于(与本文所描述的处理一起)避免偏心“塌陷”的等离子体(已在使用氟等离子体时观察到)。因此，本文描述的硬件与方法可用于形成同心等离子体，这有益于等离子体控制效果并且也使得处理更为均匀。

尽管其余的公开内容将常规地利用所公开的技术识别特定的蚀刻处理，但将容易理解到，系统和方法同样适用于在所述腔室中可能发生的沉积和清洁处理。因此，技术应不被视为仅限于与蚀刻处理使用。本公开内容将讨论一种可能的系统和腔室，其可与本技术一起使用，以根据所说明的本技术的具体实施例在对此系统进行额外的变化和调整之前，执行某些移除操作。

图1图示根据实施例的具有沉积、蚀刻、烘烤与固化腔室的处理系统100的一个实施例的俯视平面图。在图中，一对前开式晶片传送盒(foup)102供应各种尺寸的基板，基板由机械臂104接收，并在放入位于串联部分109a-c中的基板处理腔室108a-f中的一个之前放入低压固持区域106中。可使用第二机械臂110以将基板晶片在固持区域106与基板处理腔室108a-f之间来回运输。每一基板处理腔室108a-f可被配备以执行若干基板处理操作，包含本文所述的干式蚀刻处理，以及循环层沉积(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、脱气、导向以及其他的基板处理。

基板处理腔室108a-f可包含一个或更多个系统部件，以对基板晶片上的介电薄膜进行沉积、退火、固化和/或蚀刻。在一个配置中，可使用两对处理腔室(例如108c-d与108e-f)以在基板上沉积介电材料，并可使用第三对处理腔室(例如108a-b)以蚀刻所沉积的电介质。在另一配置中，可使用全部三对腔室(例如108a-f)以在基板上蚀刻介电薄膜。所描述的处理中的任何一个或更多个可在与在各种具体实施例中示出的制造系统分离的一个或多个腔室中执行。将理解到，系统100构想到对于介电薄膜的沉积、蚀刻、退火与固化腔室的额外配置。

图2a图示示例性处理腔室系统201的截面图，其中处理腔室内具有分隔的等离子体产生区域。在薄膜蚀刻期间内(例如氮化钛、氮化钽、钨、硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅等等)，处理气体可通过气体入口组件205流入第一等离子体区域215。可选地，系统可包含远程等离子体系统(rps)202，rps202可处理第一气体，第一气体随后行进通过气体入口组件205。入口组件205可包含两个或更多个不同的气体供应通道，其中第二通道(未示出)可绕过rps202(如果包含)。

示出了冷却板203、面板217、离子抑制件223、喷淋头225与基板支撑件265(其上设置有基板255)，每一个可根据实施例而被包含。底座265可具有热交换通道，热交换流体流动通过热交换通道以控制基板温度，在处理操作期间内可操作基板温度以加热和/或冷却基板或晶片。也可使用嵌入式电阻式加热器组件以电阻式加热底座265的晶片支撑板(可包含铝、陶瓷或其结合)，以达到相对高的温度，诸如从高达(或约)100℃直至1100℃以上(或约1100℃)。

面板217可以是金字塔形、圆锥形或其他类似结构，其中较窄的顶部部分扩展到较宽的底部部分。此外如图所示，面板217可以是平的，并且包括用于分配处理气体的多个通道。等离子体产生气体和/或等离子体激发物质(取决于rps202的用途)可穿过在面板217中的多个孔(如图2b所示)，以更均匀地输送到第一等离子体区域215中。

示例性配置可包括使气体入口组件205通向由面板217从第一等离子体区域215分隔的气体供应区域258，使得气体/物质流过面板217中的孔进入第一等离子体区域215。可选择结构和操作特征，以防止等离子体从第一等离子体区域215大量回流到供应区域258、气体入口组件205和流体供应系统210中。面板217、或腔室的导电顶部以及喷淋头225，被示出为具有位于特征之间的绝缘环220，绝缘环220允许ac电位被相对于喷淋头225和/或离子抑制器223施加到面板217。绝缘环220可以位于面板217和喷淋头225和/或离子抑制器223之间，使得能够在第一等离子体区域中形成电容耦合等离子体(ccp)。挡板(未示出)可另外位于第一等离子体区域215中，或以其他方式与气体入口组件205耦合，以影响通过气体入口组件205进入区域的流体流动。

离子抑制器223可包括限定遍及结构的多个孔的板或其他几何形状，多个孔被配置成抑制离子带电物质从第一等离子体区域215迁移出来，同时允许不带电的中性或自由基物质穿过离子抑制器223进入抑制器和喷淋头之间的活化气体输送区域。在实施例中，离子抑制器223可包括具有各种孔配置的多孔板。这些不带电的物质可包括高反应性物质，高反应性物质与较低反应性的载气(carriergas)通过孔输送。如上所述，离子物质通过孔的迁移可被减少，并且在一些实例中可被完全抑制。控制穿过离子抑制器223的离子物质的量，可有利地提供对于接触下方晶片基板的气体混合物的控制，这可相应增加对气体混合物的沉积和/或蚀刻特性的控制。例如，调整气体混合物的离子浓度可显著改变气体混合物的蚀刻选择性，例如sinx：siox蚀刻比、si：siox蚀刻比等等。在进行沉积的替代实施例中，这也可以改变对于介电材料的保形——可流动式沉积的平衡。

离子抑制器223中的多个孔可以被配置成控制活化气体(即离子、自由基和/或中性物质)通过离子抑制器223。例如，可控制孔的纵横比(孔径与长度比)，和/或孔的几何形状，以使得穿过离子抑制器223的活化气体中的离子带电物质的流动被减少。离子抑制器223中的孔可包括面对等离子体激发区域215的锥形部分，以及面对喷淋头225的圆柱形部分。圆柱形部分的形状和尺寸可被设置，以控制通向喷淋头225的离子物质的流动。也可对离子抑制器223施加可调节的电偏压，作为控制离子物质流过抑制器的额外手段。

离子抑制器223可用于减少或消除从等离子体产生区域行进到基板的离子带电物质的量。不带电的中性和自由基物质仍然可以穿过离子抑制器中的开口以与基板反应。应当注意，在实施例中可不执行在基板周围的反应区域中完全消除离子带电物质。在某些实例中，离子物质旨在到达基板以执行蚀刻和/或沉积处理。在这些实例中，离子抑制器可帮助将反应区域中离子物质的浓度控制在有助于此处理的水平。

喷淋头225与离子抑制器223的组合，可允许存在于第一等离子体区域215中的等离子体避免直接激发基板处理区域233中的气体，同时仍然允许激发物质从腔室等离子体区域215行进到基板处理区域233中。以这种方式，腔室可以被配置成防止等离子体接触正在被蚀刻的基板255。这可以有利地保护在基板上图案化的各种复杂结构和膜，若直接与产生的等离子体接触，则该复杂结构和膜可能损坏、错位或以其他方式翘曲。

在实施例中，离子抑制器(可以是喷淋头)可用于提供用于气相蚀刻的自由基和/或中性物质。离子抑制器也可以称为离子抑制组件。例如，在实施例中，离子抑制器用于在从远程等离子体区域到基板处理区域的途中过滤蚀刻等离子体流出物。离子抑制器可用于提供具有比离子更高的自由基浓度的反应性气体。等离子体流出物穿过设置在远程等离子体区域和基板处理区域之间的离子抑制器。离子抑制器用于显著减少或基本上消除从等离子体产生区域行进到基板的离子物质。本文描述的离子抑制器，仅是在本文所述的气相蚀刻处理期间在基板处理区域中实现低电子温度的一种方式。

在实施例中，电子束在平行于基板的平面中穿过基板处理区域，以减少等离子体流出物的电子温度。若以这种方式施加电子束，则可以使用更简单的喷淋头。在实施例中，电子束可以作为设置在基板上方的层状薄片通过。在实施例中，电子束提供中和负电荷源，并提供更有效的手段，以用于减少带正电荷的离子流向基板并提高蚀刻选择性。可调节等离子体流出物的流动和控制电子束操作的各种参数，以降低在基板处理区域中测得的电子温度。

在远程等离子体中激发等离子体期间，可以使用朗缪尔(langmuir)探针在基板处理区域中测量电子温度。电子温度可小于0.5ev、小于0.45ev、小于0.4ev、或小于0.35ev。通过电子束、喷淋头和/或离子抑制器的存在，可以实现这些极低的电子温度值。不带电的中性和自由基物质可以穿过电子束和/或离子抑制器中的开口，以在基板处反应。与包括溅射和轰击的传统等离子体蚀刻处理相比，使用自由基和其他中性物质的这种处理可减少等离子体损伤。本发明的实施例也优于传统的湿式蚀刻处理，其中液体的表面张力可导致小特征的弯曲和剥离。

在本文描述的蚀刻处理期间，基板处理区域在本文中可描述为“无等离子体”。“无等离子体”并不一定意味着此区域没有等离子体。在等离子体区域内产生的离子化物质和自由电子可以以非常小的浓度行进穿过隔板(喷淋头)中的孔洞(孔)。腔室等离子体区域中的等离子体的边界，可通过喷淋头中的孔在基板处理区域上侵入一些小的程度。此外，可以在基板处理区域中产生低强度等离子体，而不会消除本文所述的蚀刻处理的期望特征。在产生激发的等离子体流出物期间具有比腔室等离子体区域低得多的强度离子密度的等离子体的所有原因，不偏离本文所用的“无等离子体”的范围。

处理系统还可包括电源240，电源240与处理腔室电耦合，以向面板217、离子抑制器223、喷淋头225和/或底座265提供电力，以在第一等离子体区域215或处理区域233中产生等离子体。电源可以被配置为根据所执行的处理向腔室输送可调节的量的功率。这样的配置可以允许将可调谐等离子体在正在执行的处理中使用。与远程等离子体单元不同(通常呈现为具有开启或关闭功能)，可调谐等离子体可被配置为向等离子体区域215输送特定量的功率。这转而可以允许开发特定的等离子体特性，使得前驱物可以以特定方式解离，以增强由这些前驱物产生的蚀刻轮廓。

等离子体可以在喷淋头225上方的腔室等离子体区域215中或者在喷淋头225下方的基板处理区域233中被点燃。在实施例中，在基板处理区域233中形成的等离子体可以是dc偏压等离子体，利用作为电极的基座形成dc偏压等离子体。等离子体可以存在于腔室等离子体区域215中，以从例如含氟前驱物或其他前驱物的流入物中产生自由基前驱物。通常在射频(rf)范围内的ac电压可以施加在处理腔室的导电顶部部分(诸如面板217)与喷淋头225和/或离子抑制器223之间，以在沉积期间点燃腔室等离子体区域215中的等离子体。rf电源可产生13.56mhz的高rf频率，但是也可以单独产生其他频率或者与13.56mhz频率组合产生其他频率。

图2b示出影响通过面板217的处理气体分布的特征的详细视图253。如图2a与图2b所示，面板217、冷却板203和气体入口组件205相交以限定气体供应区域258，处理气体可以从气体入口205输送到气体供应区域258中。气体可以填充气体供应区域258并且通过面板217中的孔259流到第一等离子体区域215。孔259可以被配置为以基本上单向的方式引导流动，使得处理气体可以流入处理区域233，但是可以在穿过面板217之后被部分地或完全地防止回流到气体供应区域258中。

在处理腔室部分201中使用的的诸如喷淋头225的气体分配组件可以被称为双通道喷淋头(dcsh)，并且在图3中描述的实施例中另外详述。双通道喷淋头可提供允许在处理区域233外分离蚀刻剂的蚀刻处理，以提供在被输送到处理区域之前与腔室部件的和彼此之间的有限的相互作用。

喷淋头225可包括上板214和下板216。板可彼此耦合以在板之间限定容积218。板的耦合可以是为了提供通过上板和下板的第一流体通道219，以及通过下板216的第二流体通道221。形成的通道可以被配置为仅经由第二流体通道221提供从容积218通过下板216的流体通路，并且第一流体通道219可以与板和第二流体通道221之间的容积218流体隔离。容积218可通过气体分配组件225的侧面流体性存取。

图3为根据实施例的与处理腔室一起使用的喷淋头325的仰视图。喷淋头325可对应于图2a中所示的喷淋头225。示出第一流体通道219的视图的通孔365可具有多种形状和构造，以便控制和影响前驱物通过喷淋头225的流动。使出第二流体通道221的视图的小孔375，可以基本上均匀地分布在喷淋头的表面上，在通孔365之中平均，并且可以有助于在前驱物离开喷淋头时提供比其他配置更均匀的前驱物混合。

图4示出根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。基板处理腔室1001包括区带分配歧管1010，区带分配歧管1010具有第一歧管通道1015和第二歧管通道1016。第一气体可以流过第一歧管通道1015，并且第二气体可以流过第二歧管通道1016。在实施例中，第一歧管通道1015和第二歧管通道1016分开，使得防止第一气体和第二气体在区带分配歧管1010内混合在一起。第一气体可以从限制性更强的第一歧管通道1015扩展到限制较少的内部区域扩展区域1017中。

基板处理腔室1001还可以包括区带分配板1029，区带分配板1029可以固定到区带分配歧管1010。区带分配板1029还具有两个分开的流动通道，用于防止区带分配板1029内的第一气体和第二气体之间的任何混合。区带分配板1029具有内部区域通道1018，内部区域通道1018被配置成从内部区扩展区域1017接收第一气体。区带分配板1029还包括外部区通道1019，外部区通道1019倍配置以从第二歧管通道1016接收第二气体。可以包括密封件(例如，o形环)，以在区带分配板1029和区带分配歧管在组装期间一旦彼此固定(如图所示)则保持第一气体和第二气体之间的分离。

根据实施例，基板处理腔室1001还可以包括区带阻隔板1033，区带阻隔板1033可以固定到区带分配板1029。区带阻隔板1033具有顶部内部凹槽1035和顶部外部凹槽1034，顶部内部凹槽1035被配置以从内部区通道1018接收第一气体，顶部外部凹槽1034被配置以从外部区通道1019接收第二气体。区带阻隔板1033还包括底部内部凹槽1037，底部内部凹槽1037通过内部喷淋头部分1032流体地耦接到顶部内部凹槽1035。区带阻隔板1033还可包括底部外部凹槽1036，底部外部凹槽1036通过外部喷淋头部分1031流体耦接到顶部外部凹槽1034。基板处理腔室1001还可包括固定到区带阻隔板1033的面板1039，面板1039具有通孔，通孔被配置成使第一气体和第二气体进入等离子体区域。顶部内部凹槽1035通过分隔壁1051-1与顶部外部凹槽1034横向密封，分隔壁1051-1密封区带分配板1029(例如，使用o形环)。底部内部凹槽1037通过分隔壁1051-2与底部外部凹槽1036横向密封，分隔壁1051-2密封面板1039(例如，使用o形环)。以这种方式，第一气体和第二气体在进入等离子体区域1041之前不会彼此相遇。根据实施例，区带分配歧管1010、区带分配板1029和区带阻隔板1033可以被配置成使得第一气体和第二气体不会混合直到进入等离子体区域1041。

通过rf等离子体电源1043在面板1039和喷淋头1049之间施加等离子体功率。由第一气体和第二气体的组合在等离子体区域1041中形成等离子体。刚刚描述的硬件的技术方面，使得能够跨等离子体区域1041的横向维度调节第一气体与第二气体的比率。电绝缘插入件1042可以设置在面板1039和喷淋头1049之间，以允许rf功率从rf等离子体电源1043相对于喷淋头1049施加到面板1039。在喷淋头1049下方，并且在基板处理区域壁1071内，可以设置有由基板支撑底座1065支撑的基板1055。

当面板1039处于rf电压时，喷淋头1049可以保持在地电位。在另一种配置中，面板1039可以接地，同时喷淋头1049保持在rf电压以由rf功率产生等离子体。一般而言，阳极保持在地电位，而阴极处于rf电压。在实施例中，阳极是面板1039(或喷淋头1049)，阴极为喷淋头1049(或面板1039)。基板处理区域可以设置在喷淋头1049的与等离子体区域相对的一侧并且与喷淋头1049接界。刚刚描述的配置是远程等离子体，因为等离子体不在基板处理区域内。

根据实施例，本文描述的方法和硬件还可用于改进本地等离子体和/或本地等离子体处理的均匀性。rf等离子体功率可以从rf等离子体电源1043相对于基板支撑底座1065施加到面板1039，或者相对于面板施加到基板支撑底座1065。在实施例中，当形成本端等离子体时，不存在喷淋头1049。在本地等离子体配置中，阳极是面板1039(或基板支撑底座1065)，阴极为基板支撑底座1065(或面板1039)。基板处理区域设置在阳极和阴极之间，并且基板处理区域邻接阳极和阴极。

根据实施例，区带分配板和区带阻隔板可以是圆形的，并且可以成形为盘状。在实施例中，区带分配板和区带阻隔板可以是同轴的。

图5a图示根据本技术的实施例的示例性阻隔板的部分截面示意图。图5b图示根据本技术的实施例的示例性区带阻隔板的俯视图。图5c图示根据本技术的实施例的示例性区带阻隔板的仰视图。描绘了在固定到区带分配板或面板之前的区带阻隔板1133。区带阻隔板1133具有顶部外部凹槽1134和顶部内部凹槽1135，顶部外部凹槽1134和顶部内部凹槽1135由分隔壁1151-1分开。区带阻隔板1133还具有由分隔壁1151-2分开的底部外部凹槽1136和底部内部凹槽1137。外部喷淋头1160设置在顶部外部凹槽1134和底部外部凹槽1136之间，并且经配置以使第二气体穿过外通孔1140。内部喷淋头1161设置在顶部内部凹槽1135和底部内部凹槽1137之间，并且经配置以使第一气体穿过内通孔1141。

根据实施例，内部喷淋头1161可以是圆形的，并且它的中心可以在区带阻隔板1133的中心周围。在实施例中，如图所示，外部喷淋头1160可以是环形的，并且可以以内部喷淋头1161的中心和/或区带阻隔板1133的中心为中心。根据实施例，可选择外部喷淋头1160的面积相对于内部喷淋头1161的面积的比率，以有益于等离子体或处理均匀性，并且可以跨外部与内部喷淋头两者将通孔的尺寸和密度保持为恒定。在实施例中，对于外部喷淋头和内部喷淋头，通孔的密度可以彼此不同。根据实施例，内部喷淋头中的通孔的尺寸可以与外部喷淋头中的通孔不同。

在实施例中，第一气体可流过内部喷淋头，第二气体可流过外部喷淋头，并且内部喷淋头可以在外部喷淋头面积的25％和75％之间、30％和70％之间、35％和65％之间、或40％和60％之间。内部喷淋头和外部喷淋头的通孔密度可以相同。根据实施例，内部喷淋头的通孔的尺寸也可以与外喷淋头的通孔的尺寸相同。分隔壁和外凸缘的面积不包括在面积计算中。在实施例中，顶部o形环1150-1可以可选地用于改善顶部外部凹槽1134和顶部内部凹槽1135之间的密封。类似地，在实施例中，在组装时，底部o形环1150-2可以可选地用于改善底部外部凹槽1136和底部内部凹槽1137之间的密封。可以选择内部喷淋头和外部喷淋头的尺寸以便于使用标准的o形环尺寸。外部喷淋头的外径可以是大约12英寸或更大，用于处理12英寸的圆形基板或晶片。根据实施例，内部喷淋头的直径可以是4英寸和10英寸之间、5英寸和9英寸之间、或6英寸和8英寸之间。在实施例中，外部喷淋头的内径可大于4英寸、大于5英寸、大于6英寸、或大于7英寸。根据实施例，外部喷淋头的外径可小于十四英寸或小于十三英寸。对于靠近外部喷淋头区域的内部喷淋头区域，第一气体的总流量可大致类似于第二气体的流动速率(若通孔的密度和几何形状相同)。从这种设计开始，可以简化对于一些处理的第一气体与第二气体的流动速率比的优化。其他类型的过程将在本文的后续讨论中引入。

根据实施例，内部喷淋头可具有直径在0.1mm和3mm之间、在0.3mm和2mm之间、或在0.5mm和1.5mm之间的通孔。这里给出的直径，描述了在直径随着通孔变化的情况下的最窄直径。根据实施例，外部喷淋头可具有直径在0.1mm和3mm之间、在0.3mm和2mm之间、或在0.5mm和1.5mm之间的通孔。在实施例中，内部喷淋头可具有30和2,000个之间数目的通孔、50和1,000个之间数目的通孔、或100和500个之间数目的通孔。根据实施例，外部喷淋头可具有30和2,000个之间数目的通孔、50和1,000个之间数目的通孔、或100和500个之间数目的通孔。可以使用通孔总数的范围结合相应喷淋头的尺寸范围，来计算内部喷淋头或外部喷淋头中的通孔密度范围。在实施例中，内部喷淋头的开口面积可在总和面积的0.1％至50％之间、0.2％至30％之间、0.5％至15％之间、或1％至10％之间。根据实施例，外部喷淋头的开口面积可在总和面积的0.1％至50％之间、0.2％至30％之间、0.5％至15％之间、或1％至10％之间。

已经发现一些处理受益于被相对较厚的环形外部喷淋头包围的相对较小的内部喷淋头。本文将呈现示例性处理。第一气体(中心气体)可以帮助形成稳定的等离子体，此等离子体的主要成分是第二气体。在实施例中，第一气体可流过内部喷淋头，第二气体可流过外部喷淋头，并且内部喷淋头可以是外部喷淋头面积的低于25％、低于20％、低于15％、低于10％、低于5％、或低于4％。根据实施例，内部喷淋头的直径可以是外部喷淋头的直径的小于10％、小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、或小于5％。根据实施例，第一气体可以简单地流过区带阻隔板的中心处的单个通孔。外部喷淋头中的通孔的尺寸可以是如前所述。在实施例中，若存在，内部喷淋头可拥有具有前述尺寸的通孔。或者，根据实施例，中心处的单个通孔的直径可在0.1mm和3mm之间、在0.3mm和2mm之间、在0.5mm和1.5mm之间、或小于3mm。在实施例中，中心处的单个通孔可以在正上方对准面板中的中心孔，面板设置在区带阻隔板下方。

根据实施例，外部顶部凹槽的厚度可以在1mm和5mm之间或者在2mm和4mm之间。外部顶部凹槽的厚度可以与内部顶部凹槽的厚度大致相同。在实施例中，内部顶部凹槽可具有1mm和5mm之间或2mm和4mm之间的厚度。根据实施例，外部底部凹槽的厚度可以在1mm和5mm之间或者在2mm和4mm之间。外部底部凹槽的厚度可以与内部底部凹槽的厚度大致相同。在实施例中，内部底部凹槽可具有1mm和5mm之间或2mm和4mm之间的厚度。根据实施例，外部喷淋头的厚度可以在1mm和5mm之间或者在2mm和4mm之间。外部喷淋头的厚度可以与内部喷淋头的厚度大致相同。在实施例中，内部喷淋头可具有1mm和5mm之间或2mm和4mm之间的厚度。

图6a图示根据本技术的实施例的示例性区带分配板的俯视图。图6b图示根据本技术的实施例的示例性区带分配板的仰视图。区带分配板1233具有中心通孔1241，中心通孔1241被配置成使第一气体进入区带阻隔板的顶部内部凹槽。区带分配板1233具有形成在顶表面中的顶部沟槽1261，顶部沟槽1261被配置成形成用于使第二气体进入区带阻隔板的顶部外部凹槽的通道。在组装时，区带分配歧管的底表面与顶部沟槽1261的组合，可以通过向上压靠区带分配板1233的顶部而形成第二气体通道。在组装时，顶部沟槽1261被配置成将第二气体从起始点传导到多个底部孔1255，底部孔1255穿过区带分配板1233的底部并进入区带阻隔板的顶部外部凹槽。顶部沟槽1261可以被配置为在起始点(由区带分配歧管的第二歧管通道的末端决定)从第二歧管通道接收第二气体。根据实施例，对于多个底孔中的每一个，从起始点沿着沟槽到多个底孔中的每一个的路径长度可以是相同的。根据实施例，多个底孔可包括至少两个底孔、至少四个底孔、至少六个底孔、至少八个底孔、或至少十个底孔。多个底孔可包括偶数个底孔。多个底孔可以围绕以区带分配板1233的中心为中心的圆布置。在实施例中，多个底孔可以沿着圆均匀地(以相等的间距)布置。

根据实施例，中心通孔的直径可以在0.1mm和30mm之间、在0.5mm和20mm之间、或者在1mm和5mm之间。在实施例中，多个底孔中的每一个可具有相同的尺寸，并且直径可在0.1mm和10mm之间、在0.3mm和5mm之间、或者小于3mm。根据实施例，顶部沟槽1261的宽度可在1mm和10mm之间、2mm和8mm之间、或3mm和7mm之间。各种结构的顶部沟槽126可以实现相同的路径长度目标，然而图6a描绘了一个选项。顶部沟槽1261可以在与中心通孔1241相距第一半径处的起始点1260处开始。顶部沟槽1261可以具有在第一半径处的圆周部分，接着是从中心通孔1241向外延伸到第二半径的径向部分。顶部沟槽1261可以具有一百八十度的圆周部分，此圆周部分将在第二半径处的径向部分二等分。两个径向部分从一百八十度圆周部分的末端向外延伸到第三半径。顶部沟槽1261的两个径向部分中的每一个可以将两个90度圆周部分中的每一个平分。两个90度圆周部分的每个末端连接到四个附加的径向部分，该径向部分在第三半径处开始并向外延伸到第四半径。最后，四个四十五度的圆周部分被在第四半径处的四个附加径向部分二等分。四个四十五度圆周部分中的每一个可以终止于区带分配板1233的八个底孔中的一个。所记载的圆周部分中的每一个可以围绕区带分配板1233的中心为圆周的。根据实施例，第四半径可以大于第三半径，第三半径可以大于第二半径，且第二半径可以大于第一半径。所记载的结构表示将第一气体输送到顶部内部凹槽并将第二气体输送到顶部外部凹槽的一种方式。可在区带分配板1233的底部上包含o形环1251，以在区带阻隔板上将顶部内部凹槽从顶部外部凹槽密封。

图7图示根据本技术的实施例的区带分配歧管1311的部分截面示意图。区带分配歧管具有第一歧管通道1321和第二歧管通道1331。第一歧管通道1321与扩展区域1322流体耦接，以在第一气体通过区带分配板的中心通孔进入顶部内部凹槽之前改善第一气体的内部混合。可以包括内部区通道o形环1341，以进一步分离第一气体以避免与第二气体过早混合。第二歧管通道1331被流体耦接，以使第二气体穿过区带分配板的顶部沟槽，然后穿过多个底孔进入区带阻隔板的顶部外部凹槽。在实施例中，可以包括外部区通道o形环1342以保持第一气体和第二气体之间的分离。根据实施例，第一歧管通道可具有圆形横截面以及大于2mm、大于5mm或大于10mm的直径。在实施例中，第二歧管通道可具有圆形横截面以及大于2mm、大于5mm或大于10mm的直径。根据实施例，扩展区域可具有圆形横截面以及大于5mm、大于10mm或大于15mm的直径。

图8a与图8b图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。说明所示出的硬件以示出处理问题，该问题可通过本文提出的技术方面来克服。在基板处理系统中形成含氟等离子体，含氟等离子体显示出由本文所述方法和系统解决的不稳定性。基板处理腔室1401包括区带分配歧管1410，区带分配歧管1410具有第一歧管通道1415和第二歧管通道1416。含氢前驱物偶尔流过第一歧管通道1415，含氟前驱物流过第二歧管通道1416。含氢前驱物从第一歧管通道1415扩展到扩展区域1417中。基板处理腔室1401还包括区带分配板1429，区带分配板1429固定到区带分配歧管1410。含氢前驱物从扩展区域1417流入内部区通道1418。含氟前驱物从第二歧管通道1416流入外部区通道1419。两个通道是分开的，并且在所绘制的硬件中不发生混合，直到含氢前驱物和含氟前驱物离开区带分配板1429。

根据实施例，基板处理腔室1401还可以包括区带阻隔板1433，区带阻隔板1433固定到区带分配板1429。区带阻隔板1433具有顶部凹槽1435，顶部凹槽1435被配置成从内部区通道1418接收含氢前驱物。与图4的硬件相比，顶部凹槽1435还被配置成从外部区通道1419接收含氟前驱物。在这种情况下，没有分隔壁，因此两种前驱物可以混合。区带阻隔板1433包括底部内部凹槽1437，底部内部凹槽1437通过内喷淋头部分流体耦接到顶部凹槽1435。区带阻隔板1433还包括底部外部凹槽1436，底部外部凹槽1436通过外部喷淋头部分流体耦接到顶部凹槽1435。基板处理腔室1401还包括固定到区带阻隔板1433的面板1439，面板1439具有通孔，通孔被配置成使含氢前驱物和/或含氟前驱物进入等离子体区域以形成等离子体1441-1。通过rf等离子体电源1443在面板1439和喷淋头1449之间施加等离子体功率。电绝缘插入件1442可以设置在面板1439和喷淋头1449之间，以允许rf功率从rf等离子体电源1443相对于喷淋头1449施加到面板1439。在喷淋头1449下方，并且在基板处理区域壁1471内，可以设置有由基板支撑底座1465支撑的基板1455。

最初在没有含氢前驱物的情况下，从含氟前驱物在等离子体区域中形成等离子体1441-1。尽管氟等离子体1441-1可以开始在等离子体区域内居中，但是已经观察到不稳定性，这可能导致初始氟等离子体1441-1塌陷成偏心氟等离子体1441-2。偏心氟等离子体1441-2可以位于等离子体区域的边缘上，并且占据圆形等离子体区域的小于一半或小于四分之一。偏心等离子体可能导致不可接受的工艺变异。清洁等离子体与基板处理等离子体是非常稀薄的并难以维持，特别是在流入等离子体的多数气体含有高电负性原子时(诸如氟)。带正电荷的氟离子非常难以产生，因此即使在等离子体期间电子浓度也保持低。这些特性可能导致观察到的偏心等离子体。

本文提出了两种技术，它们可以单独使用或组合使用，以提供等离子体不稳定性的解决方案。本文描述的硬件甚至可用于(与本文所说明的处理一起)避免偏心的“塌陷”等离子体(已在使用氟等离子体时观察到)。因此，本文描述的硬件与方法可用于形成居中且同心的等离子体，这有益于等离子体控制效果并使得处理更为均匀。

图9a至图9e图示根据本技术的实施例的示例性基板处理系统的部分截面示意图。所示硬件部分地解决了图8b中所示的等离子体不稳定性。基板处理腔室1501-1包括区带分配歧管1510，区带分配歧管1510具有第一歧管通道1515和第二歧管通道1516。含氢前驱物流过第一歧管通道1515，含氟前驱物流过第二歧管通道1516。含氢前驱物从第一歧管通道1515扩展到扩展区域1517中。基板处理腔室1501-1还包括区带分配板1529，区带分配板1529固定到区带分配歧管1510。含氢前驱物从扩展区域1517流入内部区通道1518。含氟前驱物从第二歧管通道1516流入外部区通道1519。两个通道是分开的，并且在所绘制的硬件中不发生混合，直到含氢前驱物和含氟前驱物进入下游的等离子体区域。在实施例中，外部区通道1519可以包括形成在区带分配板1529的顶部中的沟槽，或者可以包括形成在区带分配板1529内部的通道，如图所示。

根据实施例，基板处理腔室1501-1还包括区带阻隔板1533-1，区带阻隔板1533-1固定到区带分配板1529。区带阻隔板1533-1具有顶部内部凹槽1535，顶部内部凹槽1535被配置成从内部区通道1518接收含氢前驱物。区带阻隔板1533-1具有顶部外部凹槽1534，顶部外部凹槽1534被配置成从外部区通道1519接收含氟前驱物。分隔壁防止含氢前驱物与含氟前驱物混合。区带阻隔板1533-1包括底部内部凹槽1537，底部内部凹槽1537通过内部喷淋头部分流体耦接到顶部内部凹槽1535。区带阻隔板1533-1还包括底部外部凹槽1536，底部外部凹槽1536通过外部喷淋头部分流体耦接到顶部外部凹槽1534。基板处理腔室1501-1还包括固定到区带阻隔板1533-1的面板1539，面板1539具有通孔，通孔被配置成使含氢前驱物和/或含氟前驱物进入等离子体区域以形成等离子体1541-1。通过rf等离子体电源1543在面板1539和喷淋头1549之间施加等离子体功率。电绝缘插入件1542可以设置在面板1539和喷淋头1549之间，以允许rf功率从rf等离子体电源1543相对于喷淋头1549施加到面板1539。

根据实施例，最初在没有含氟前驱物的情况下，从含氢前驱物在等离子体区域中形成等离子体1541-1。一旦氢等离子体开始，含氟前驱物就流入等离子体区域。等离子体中的氢更容易失去电子，并有助于引发含氟前驱物的健康等离子体1541-2。一旦健康的等离子体1541-2开始，则可以关闭或关断流入等离子体区域的含氢前驱物。已经观察到，以这种方式形成的氟等离子体更密集并且理想地位于等离子体区域的中心。通过开始单独使含氟前驱物流到氟等离子体1541-2的中心(例如，使用第一歧管通道1515而不是第二歧管通道1516)，进一步测试氟等离子体1541-2的稳定性。氟等离子体1541-2向侧面移动以形成偏斜的氟等离子体1541-3。然而，根据实施例，一旦含氟前驱物被关闭或关断，则氟等离子体1541-4返回到中心(并且具有相同的高强度)。

等离子体中的氢原子可以更容易地或自由地向等离子体提供电子，并且所提供的电子引发等离子体中氟原子的更全面的电离。通过使用(例如)第一歧管通道使含氢前驱物流到等离子体区域的中心，可以有利地影响氢原子的引入。引入“新鲜的”含氟前驱物(难以电离)试图扑灭等离子体，因为在此阶段没有同时的氢源。作为响应，等离子体向侧面推动，但是尽管没有氢气并且存在新的含氟前驱物流，但是显著的初始电离仍然存在。介绍额外的含氟前驱物流的引入，是为了建立氟等离子体的稳定性和健康，而不是提出理想的处理流程。

可使用附加的实施例，以产生稳定的氟等离子体1541-2以及可能的其他处理。在实施例中，区带阻隔板1533-2可具有形成在内部通道插入件1540中的中心通孔。中心通孔可以被配置成从内部区通道1518接收第一气体(例如含氢前驱物)。区带阻挡板1533-2可包括顶部外部凹槽1534，顶部外部凹槽1534被配置成从外部区通道1519接收第二气体(例如含氟前驱物)。区带阻隔板1533-2还可包括底部外部凹槽1536，底部外部凹槽1536通过外部喷淋头部分流体耦接到顶部外部凹槽1534。区带阻隔板1533-2还可包括固定到区带阻隔板1533-2的面板1539，面板1539具有通孔，通孔被配置成使第二气体进入等离子体区域。区带阻隔板1533-2可以具有中央面板孔，中央面板孔被配置成从内部通道插入件1540中的中心通孔接收第一气体并使第一气体进入等离子体区域中以形成等离子体1541-1。通过执行含氢前驱物序列(如上所述)，基板处理腔室1501-2可用于形成稳定的氟等离子体1541-2。在这种情况下，含氢前驱物将流过内部通道插入件1540(通过中心通孔)。

图10与图11图示根据本技术的实施例的用于形成等离子体的方法。图12图示根据本技术的实施例的在处理期间的示例性等离子体参数的图表。形成等离子体的方法1601，包括在操作1605中使含氢前驱物流入等离子体区域。在操作1610中，将rf等离子体功率施加到等离子体区域以从含氢前驱物形成等离子体。根据实施例，在等离子体区域中不存在氟。在实施例中，氟浓度可以小于氢浓度(以原子浓度测量)、小于氢浓度的50％、小于氢浓度的20％、小于氢浓度的10％、或小于氢浓度的5％。根据实施例，含氢前驱物可以在启动rf功率之前流入等离子体区域，或者可以在使含氢前驱物流入等离子体区域之前首先施加rf功率。在图12中，图表1801示出了在流动含氢前驱物1820之前施加的rf功率1810。

方法1601还包括在操作1615中使含氟前驱物流入等离子体区域。含氟前驱物的流在图12所示的图表1801中表示为1830。然后，在操作1619，施加的rf功率激发含氢前驱物和含氟前驱物的混合物，以在等离子体区域中形成更强的等离子体。在操作1620中，可以停止含氢前驱物进入等离子体区域的流。在操作1625中，rf功率的持续施加产生氟等离子体。在实施例中，尽管氢不再存在，但氟等离子体已经永久地改变，并且对于在制造环境中不可避免地发生的各种不稳定力而言可能更稳定。在操作1630中关闭rf等离子体功率，并且停止含氟前驱物的流。

在图11中，在操作1705中，从含氢前驱物和含氟前驱物的混合物在等离子体区域中形成rf等离子体。在操作1710中，从等离子体区域移除含氢前驱物。然后，在操作1720中，仅从含氟前驱物在等离子体区域中形成rf等离子体。在操作1730中关闭rf等离子体功率，并且停止含氟前驱物的流。根据实施例，可以在停止含氟前驱物的流之前或之后关闭rf等离子体功率。

在实施例中，含氢前驱物可以流入等离子体区域长达1秒和30秒之间、2秒和20秒之间、或3秒和15秒之间。

在本文所述的所有实施例中，第一气体(例如氢气)的流可由第一质量流量控制器(mfc)控制，第二气体(例如氟气)的流可由第二质量流量控制器控制。第一质量流量控制器和第二质量流量控制器可以位于基板处理腔室外部并且位于区带分配歧管的上游。根据实施例，示例性含氢前驱物的流可以在1sccm和200sccm之间、在5sccm和100sccm之间、或在10sccm和50sccm之间。根据实施例，示例性含氟前驱物的流可以在20sccm和5000sccm之间、在50sccm和2000sccm之间、或在100sccm和1000sccm之间。与含氟前驱物相比，含氢前驱物可以以低得多的流速产生强且稳定的氟等离子体。在每种前驱物的流中包括氦气流作为载气。然而，氦通常使等离子体均匀，将氦流入等离子体区域不足以避免本文所述的塌陷的氟等离子体。在早期等离子体阶段包含含氢前驱物，避免了等离子体塌陷。

等离子体区域中的压力影响氟等离子体塌陷的可能性。在较低压力下，氟等离子体可以保持均匀，而不需要初始存在含氢前驱物。增加氟等离子体中的压力会增加氟等离子体塌陷的可能性，并且可能与氟原子的高电负性和平均自由程(meanfreepath)的减少有关。根据实施例，等离子体区域中的压力可以大于2托、大于3托、大于4托、大于5托、大于6托、或大于7托。

施加到等离子体区域的等离子体功率也影响氟等离子体塌陷的可能性。等离子体功率的增加也可能导致氟等离子体的概率更高。包括如本文所述的早期暴露于氢气，已导致在高等离子体功率下的稳定等离子体。在具体实施例中，rf等离子体功率可以大于200瓦、大于300瓦、大于400瓦、大于500瓦、或大于750瓦。

根据实施例，第一气体可以是含氢前驱物，并且第二气体可以是含氟前驱物。或者，第一气体可以是具有第一原子浓度比的氢氟组合，第二气体可以具有第二原子浓度比。第二原子浓度比可以与第一原子浓度比不同。在实施例中，这样的配置使得能够对通常的处理均匀性进行微妙的调整，并且在这种情况下，第一气体和第二气体都可以在整个基板处理持续期间中存在。含氢前驱物可以是氢(h2)和氨(nh3)中的一种，并且含氟前驱物可以是三氟化氮(nf3)。

在上文说明中，为了解释的目的，阐述了多种细节，以提供本技术的各种具体实施例的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，特定实施例可以被实现为不需要这些细节中的一些(或是需要额外的细节)。

在已公开了数种实施例之后，本领域技术人员将理解到，可使用各种修改、替代性结构与等同物，而不脱离实施例的精神。此外，并未说明一些为人熟知的处理与元素，以避免不必要地混淆本技术。因此，上文的说明不应被视为限制技术的范围。

在提供值的范围的情况下，应当理解，除非上下文另有明确规定，否则还具体公开了此范围的上限和下限之间的每个中间值，至下限的单元的最小部分。在所述范围内的任何陈述值或未陈述的介入值与所述范围内的任何其他陈述或介入值之间的任何较窄范围都包括在内。那些较小范围的上限和下限可以独立地包括在此范围内或排除在此范围内，且包含上下限中的一个、两个、或都不包含的较小范围中的每一范围也被包含在本技术内，且受制于所陈述范围中任何特别排除的限制。在所陈述的范围包含上下限中的一个或两个时，也包含了排除了那些上下限的任一个或两个的范围。

说明书与随附权利要求中所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”以及“该”，包含复数的参照物，除非上下文清楚表示并非如此。因此，例如，对“一层”的参照，包含多个这种层，且对于“此前驱物”的参照，包含对于一种或更多种前驱物的参照以及在本领域技术人员所能知的等同范围，诸如此类。

此外，本说明书和随附权利要求中使用的词语“包含(comprise(s))”、“包含(comprising)”、“含有(contain(s))”、“含有(containing)”、“包括(include(s))”和“具有(including)”，意为指明所陈述的特征、整数、部件、或操作的存在，但他们不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、部件、操作、动作、或组。