使用多个流动途径的自由基化学调制及控制的制作方法

本申请是申请日为2013年8月30日、申请号为“201380048484.0”、发明名称为“使用多个流动途径的自由基化学调制及控制”的发明专利申请的分案申请。

相关申请案的交叉引用

本申请案主张于2012年9月21日提出申请、标题为「radicalchemistrymodulationandcontrolusingmultipleflowpathways」的美国临时申请案第61/704,241号的权益。该申请案的整体揭示内容为了所有目的以引用的方式并入本文中。

本技术系关于半导体制程及设备。更具体而言，本技术系关于具有多个等离子体配置的处理系统。

背景技术：

集成电路系藉由在基板表面上产生复杂的图案化的材料层的制程而变得可能。于基板上产生图案化材料需要用于移除暴露材料的受控方法。化学蚀刻系用于各种目的，包括将在光阻层内的图案转印至下伏层内、使层变薄，或使已经存在于表面上的特征结构的横向尺寸变薄。通常，需要具有蚀刻一种材料比蚀刻另一材料更快的蚀刻制程以促进例如图案转印制程。此类蚀刻制程对于第一材料据说是选择性的。由于材料、电路及制程的多样性，蚀刻制程已经发展具有对于各种材料的选择性。

湿式hf蚀刻倾向于移除在其他电介质及半导体材料上的氧化硅。然而，湿式制程不能穿透一些受约束沟槽且湿式制程有时使剩余材料变形。在形成于基板处理区域内的本端等离子体中产生的干式蚀刻可穿透更多受约束沟槽且对精密剩余结构变形较少。然而，本端等离子体可在该等等离子体放电时经由电弧的产生而损坏基板。

因此，存在对于用于在半导体基板上选择性蚀刻材料及结构的改良的方法及系统的需要，该等改良的方法及系统允许在前驱物化学及蚀刻参数上的更多控制。该等及其他需要系藉由本技术来解决。

技术实现要素：

本发明描述了关于半导体处理腔室的系统及方法。示例性腔室可包括与腔室的第一出入口流体耦接的第一远端等离子体系统及与腔室的第二出入口流体耦接的第二远端等离子体系统，该示例性腔室经配置以在腔室的处理区域内容纳半导体基板。系统亦可包括腔室中的气体分配组件，该气体分配组件可经配置以输送第一前驱物及第二前驱物两者进入腔室的处理区域内，同时保持第一前驱物及第二前驱物彼此流体隔离，直至该等前驱物经输送进入腔室的处理区域内为止。第一出入口可靠近腔室的顶部或位于腔室的顶部处，且第二出入口可靠近腔室的侧部或位于腔室的侧部处。

气体分配组件可包括上板及下板，且上板及下板可彼此耦接以界定在板之间的容积。板的耦接可提供经由上板及下板的第一流体通道且提供经由下板的第二流体通道。该耦接亦可提供经由下板自容积的流体出入口，且第一流体通道可与在板之间的容积及第二流体通道隔离。可经由与腔室中的第二出入口流体耦接的气体分配组件的侧面流体地进入该容积。

腔室可经配置以经由腔室中的第一出入口及经由气体分配组件中的第一流体通道自第一远端等离子体系统提供第一前驱物进入腔室的处理区域内。腔室亦可经配置以经由腔室中的第二出入口自第二远端等离子体系统提供第二前驱物进入腔室内、进入上板与下板之间所界定的容积内及经由气体分配组件中的第二流体通道进入腔室的处理区域内。气体分配组件可经配置以防止第二前驱物经由气体分配组件的上板的流动。第一远端等离子体系统可包括第一材料且第二远端等离子体系统可包括第二材料。第一材料可基于第一前驱物的组成而选定，且第二材料可基于第二前驱物的组成而选定。第一材料及第二材料在所揭示实施例中可为不同材料。第一远端等离子体系统及第二远端等离子体系统可选自由以下各者组成的群组：rf等离子体单元、电容式耦接等离子体单元、电感式耦接等离子体单元、微波等离子体单元及环形等离子体单元。第一远端等离子体系统及第二远端等离子体系统可经配置以在介于约10w至高于10kw或约10kw之间的功率值下操作。第一远端等离子体系统可经配置以在第一功率值下操作，该第一功率值系基于第一前驱物的组成而选定，且第二远端等离子体系统可经配置以在第二功率值下操作，该第二功率值系基于第二前驱物的组成而选定。系统可经配置以在不同于彼此的功率值下操作第一远端等离子体单元及第二远端等离子体单元。

用于半导体处理腔室的操作方法可包括使第一前驱物经由第一远端等离子体系统流动进入半导体处理腔室内。方法亦可包括使第二前驱物经由第二远端等离子体系统流动进入半导体处理腔室内。第一前驱物及第二前驱物可在处理腔室的处理区域内组合，且该第一前驱物及该第二前驱物可在进入腔室的处理区域之前保持彼此流体隔离。在所揭示实施例中，第一前驱物可包括含氟前驱物，且第二前驱物可包括含氢前驱物。

此类技术可提供优于习知技术的大量益处。举例而言，改良的等离子体轮廓可基于不同前驱物用于不同等离子体系统中的每一者。另外，系统劣化可基于具有不同等离子体系统而较低，该等不同等离子体系统由特定于防止在每一系统中处理的特定前驱物劣化的材料形成。该等及其他实施例，以及许多的该等及其他实施例的优势及特征结构系连同下文描述及附图而更详细地描述。

附图说明

所揭示技术的本质及优势的进一步理解可藉由参考本说明书及图式的剩余部分而实现。

图1图示示例性处理工具的一个实施例的顶部平面图。

图2图示示例性处理腔室的示意性横截面图。

图3a至图3d图示根据所揭示技术的示例性喷淋头配置的示意图。

图4图示根据所揭示技术的处理腔室的简化横截面图。

图5图示根据所揭示技术的用于半导体处理腔室的操作方法的流程图。

在随附图式中，相似的部件及/或特征可具有相同部件符号。此外，相同类型的各种部件可藉由在部件符号的后继的以破折号及在类似部件之间区分的第二符号来辨别。若在本说明书中仅使用第一部件符号，则描述可在不考虑第二部件符号的情况下适用于具有相同第一部件符号的类似部件中的任一者。

具体实施方式

本技术包括用于半导体处理的系统，该等系统提供改良的流体输送机构。某些干式蚀刻技术包括利用远端等离子体系统以提供自由基流体物质进入处理腔室内。2012年4月4日提出申请的共同转让的专利申请案第13/439079号中描述了示例性方法，该申请案在与本文所主张态样及描述一致的范围内以引用的方式并入本文。当使用可包括若干自由基物质的干蚀刻剂配方时，由不同流体产生的自由基物质可与远端等离子体腔室不同地相互作用。举例而言，用于蚀刻的前驱物流体可包括含氟前驱物及含氢前驱物。远端等离子体系统的等离子体孔穴以及至处理腔室的分配部件可经涂布或加衬里以提供保护而免受反应性自由基的影响。举例而言，铝等离子体孔穴可被涂布有氧化物或氮化物，该氧化物或氮化物将保护孔穴免受氟自由基的影响。然而，若前驱物亦含有氢自由基，则氢物质可将氧化铝转换或还原回至铝，在此时氟可与铝直接反应而产生诸如氟化铝的不期望副产物。

习知技术已通过对部件的定期维护及置换来处理该等不期望副作用，然而，本系统藉由通过各单独的流体途径提供自由基前驱物进入处理腔室内而克服此需要。藉由利用两个或两个以上远端等离子体系统，其中每一远端等离子体系统经设置以输送单独的前驱物流体，每一系统可基于正在输送的流体而被分开保护。发明人亦已意外地确定：藉由通过各单独的远端等离子体系统提供前驱物物质，每一流体的特定解离及等离子体特性可被定制从而提供改良的蚀刻性能。因此，本文描述的系统依据化学调制提供改良的灵活性。该等及其他益处将在下文详细地描述。

尽管接下来的揭示内容将常规地标识利用所揭示技术的具体蚀刻制程，但将容易理解的是：系统及方法可同等地应用于如可能发生在所描述腔室中的沉积及清洗制程。因此，本技术不应被视为仅受限于蚀刻制程。

图1图示根据所揭示实施例的沉积、蚀刻、烘烤及/或固化腔室的处理工具100的一个实施例的顶部平面图。在图式中，一对foup(前开式标准舱)102供应基板(例如，指定直径的半导体晶圆)，该等基板可藉由机械手臂104接收且该等基板在被置放至串列制程腔室109a-c的基板处理区段108a-f中的一者内之前被置放至低压保持区106中。第二机械手臂110可用来将来自保持区106的基板传送至处理腔室108a-f及自处理腔室108a-f向回传送。

串列制程腔室109a-c的基板处理区段108a-f可包括用于沉积、退火、固化及/或蚀刻基板或基板上的薄膜的一或多个系统部件。示例性薄膜可为可流动电介质，但许多类型的薄膜可由处理工具形成或处理。在一个配置中，处理腔室的两对串列处理区段(例如，108c-d及108e-f)可用来在基板上沉积电介质材料，且第三对串列处理区段(例如，108a-b)可用来退火所沉积电介质。在另一配置中，处理腔室的两对串列处理区段(例如，108c-d及108e-f)可经设置以在基板上既沉积电介质薄膜且退火电介质薄膜，而第三对串列处理区段(例如，108a-b)可用于所沉积薄膜的紫外线固化或电子束固化。在又另一配置中，所有三对串列处理区段(例如，108a-f)可经配置以在基板上沉积且固化电介质薄膜或将特征结构蚀刻至所沉积薄膜内。

在又一配置中，两对串列处理区段(例如，108c-d及108e-f)可既用于电介质的沉积又用于电介质的紫外线固化或电子束固化，而第三对串列处理区段(例如108a-b)可用于退火电介质薄膜。另外，串列处理区段108a-f中的一或多者可经配置作为处理腔室，且串列处理区段108a-f中的一或多者可为湿式处理腔室或干式处理腔室。该等制程腔室可包括在包括水分的大气中加热电介质薄膜。因此，系统100的实施例可包括湿处理串列处理区段108a-b及退火串列处理区段108c-d，以在所沉积电介质薄膜上执行干退火及湿退火两者。应了解，系统100设想了用于电介质薄膜的沉积、蚀刻、退火及固化腔室的额外配置。

图2为在处理腔室内具有分割的等离子体产生区域的示例性制程腔室区段200的横截面图。在薄膜蚀刻(例如，硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、碳氧化硅薄膜蚀刻)期间，制程气体可经由进气口组件205流动至第一等离子体区域215内。远端等离子体系统(remoteplasmasystem；rps)201可处理第一气体，该第一气体随后经过进气口组件205，且第二rps202可处理第二气体，该第二气体随后经过制程腔室200中的侧面进气口。进气口组件205可包括两个不同的气体供应通道，其中第二通道(未图示)可绕过rps201。在一个实例中，在所揭示实施例中，经由rps提供的第一通道可用于制程气体且绕过rps的第二通道可用于处理气体。制程气体可在进入rps201内的第一等离子体区域215之前被激发。冷却板203、面板217、喷淋头225及具有基板255的基板支撑件265系根据所揭示实施例而图示，其中基板255安置在基板支撑件265之上。面板217可为棱锥形、圆锥形或具有窄顶部分扩展至宽底部分的另一类似结构。面板217可另外如所示为平坦的且包括用来分配制程气体的多个直通通道(未图示)。面板(或导电顶部)217及喷淋头225经图示在所述面板(或导电顶部)217与喷淋头225之间具有绝缘环220，该绝缘环220允许相对于喷淋头225将交流电压施加至面板217。绝缘环220可设置在面板217与喷淋头225之间以使电容式耦接的等离子体(capacitivelycoupledplasma；ccp)能够形成在第一等离子体区域内。挡板(未图示)可另外位于第一等离子体区域215中以影响流体经由进气口组件205进入区域的流动。

示例性配置包括使进气口组件205通向藉由面板217自第一等离子体区域215分割的气体供应区域，以便气体/物质经由面板217内的孔洞流动进入第一等离子体区域215内。结构上及操作上的特征可经选定以防止等离子体由第一等离子体区域215显著回流返回至供应区域、进气口组件205及流体供应系统210内。结构上的特征可包括面板217中的孔隙的尺寸及横截面几何形状的选择，该选择钝化回流等离子体。操作上的特征可包括保持在气体供应区域与第一等离子体区域215之间的压差，该压差保持等离子体经由喷淋头225的单向流动。

诸如例如含氟前驱物的前驱物的流体可藉由本文描述的喷淋头的实施例流动进入处理区域233。从等离子体区域215内的制程气体所获得的激发物质可经过喷淋头225内的孔隙且与自喷淋头的分离部分流动进入处理区域233的额外前驱物反应。在处理区域233内可能存在很少的等离子体或不存在等离子体。在所揭示的申请案中，前驱物的激发衍生物可在基板上方的区域内组合且有时在基板上组合，以在基板上蚀刻结构或移除物质。

直接激发在第一等离子体区域215内的流体、激发在rps单元201、202中的一者或两者内的流体，或上述激发两者可提供若干益处。由于第一等离子体区域215内的等离子体，源自流体的激发物质的浓度可在处理区域233内增大。此增大可起因于等离子体在第一等离子体区域215中的位置。处理区域233离第一等离子体区域215比离远端等离子体系统(rps)201更近，给激发物质留下更少时间通过与其他气体分子、腔室的壁及喷淋头的表面的碰撞而离开激发态。

源自制程气体的激发物质的浓度的均一性亦可在处理区域233内增大。如此可起因于第一等离子体区域215的形状，第一等离子体区域215的形状可能更类似于处理区域233的形状。相对于通过在喷淋头225的中心附近的孔隙的物质，在rps201、202中产生的激发物质可能行进更远的距离以通过在喷淋头225的边缘附近的孔隙。更远的距离可导致激发物质的激发减少且，例如，更远的距离可导致在基板边缘附近的较慢生长率。在第一等离子体区域215内激发流体可缓和对于经由rps201流动的流体的此变化。

处理气体可在rps201、202中激发且处理气体可以激发态经由喷淋头225传递至处理区域233。或者，可将功率施加至第一处理区域以激发等离子体气体或增强已由rps激发的制程气体。尽管等离子体可在处理区域233内产生，但等离子体可或者不在处理区域内产生。在一个实例中，仅对处理气体或前驱物的激发可来自对rps单元201、202内的处理气体的激发，以在处理区域233内与彼此反应。

处理系统可进一步包括电源240，该电源240以电气方式与处理腔室耦接以提供电功率至面板217及/或喷淋头225，以在第一等离子体区域215或处理区域233中产生等离子体。电源可经配置以依据所执行的制程来输送可调整的功率至腔室。

除流体前驱物外，可有在不同时间引入用于不同目的的其他气体，所述气体包括帮助输送的运载气体。处理气体可经引入以在沉积期间自腔室壁、基板、所沉积薄膜及/或薄膜移除不期望物质。处理气体可在等离子体中激发且随后用来减少或移除腔室内部的残余物含量。在其他所揭示实施例中，可在无等离子体的情况下使用处理气体。当处理气体包括水蒸汽时，输送可使用品质流量计(massflowmeter；mfm)、喷射阀实现或藉由市售水蒸汽产生器实现。处理气体可经由rps单元或绕过rps单元自第一处理区域引入，且处理气体可进一步在第一等离子体区域中激发。

额外的双通道喷淋头，以及本处理系统及腔室在于2011年10月3日提出申请的专利申请案第13/251,714号中被更充分地描述，该专利申请案在与所主张特征结构及描述一致的范围内对于所有目的以引用的方式并入本文。

供在处理腔室区段200内使用的气体分配组件225称为双通道喷淋头(dualchannelshowerheads；dcsh)且在本文图3a至图3d所描述的实施例中详细说明。双通道喷淋头可在操作期间允许电介质材料的可流动沉积、前驱物及处理流体的分离。喷淋头可或者用于蚀刻制程，该等蚀刻制程允许蚀刻剂在反应区外的分离，以在经输送至处理区域内之前提供与腔室部件及彼此的有限相互作用。

通常，参看图3a至图3d中的喷淋头，前驱物可藉由首先经引入至内部喷淋头容积(internalshowerheadvolume)327内而引入至处理区域中，该内部喷淋头容积327系藉由第一歧管320或上板，及第二歧管325或下板界定在喷淋头300内。歧管可以是界定多个孔隙的多孔板。内部喷淋头容积327中的通常被称为第二前驱物的前驱物可经由在下板中形成的孔隙375流动进入处理区域233内。此流动路径可与腔室中剩下的制程气体隔开，且此流动路径可提供前驱物处于未反应或实质上未反应的状态直至进入处理区域233为止，该处理区域233系界定在基板255与下板325的底部之间。或者，第二rps202可用来激发或产生第二前驱物的自由基物质。该等自由基物质可经保持与第一前驱物的其他自由基物质分离，第一前驱物的其他自由基物质可经由第一孔隙360流动。一旦处于处理区域233内，两个前驱物可与彼此及基板反应。第二前驱物可经由形成于喷淋头中的侧通道而引入至界定于喷淋头300中的内部喷淋头容积327内，所述侧通道诸如如本文的喷淋头实施例中所示的通道322。第一前驱物气体可处于等离子体状态，包括来自rps单元的自由基或来自于第一等离子体区域中产生的等离子体。另外，等离子体可在处理区域内产生。

图3a图示气体分配组件300的上部透视图。在使用中，气体分配系统300可具有实质上水准定向，以使得经由该气体分配系统300形成的气体孔隙的轴线可与基板支撑件(见图2中的基板支撑件265)的平面垂直或实质上垂直。图3b图示气体分配组件300的底部透视图。图3c为气体分配组件300的底部平面图。图3d为沿图3c的直线a-a截取的气体分配组件300的示例性实施例的横断面视图。

参看图3a至图3d，气体分配组件300通常包括环状主体340、上板320及下板325。环状主体340可为环，该环具有位于内直径处的内环状壁301、位于外直径处的外环状壁305、上表面315及下表面310。上表面315及下表面310界定环状主体340的厚度。导管350可在环状主体340内形成且冷却流体可在通道内流动，该通道延伸在环状主体340的圆周周围。或者，加热部件351可通过用来加热喷淋头部件的通道而被延伸。

一或多个凹槽及/或通道可在环状主体内形成或藉由环状主体界定，该环状主体如所揭示实施例中所示，包括在图3d中图示的彼凹槽及/或通道。环状主体可包括形成于上表面中的上部凹槽303及在内环状壁301处形成于下表面中的第一下部凹槽302。环状主体亦可包括形成于下表面310中的第二下部凹槽304，该第二下部凹槽304在第一下部凹槽302下方且自第一下部凹槽302径向向外。如图3d中所示，内部流体通道306可经界定在上表面315中，且内部流体通道306可位于环状主体径向向内的上部凹槽303内。内部流体通道306可为环状形状且被形成为沿环状主体340周围上的整体距离。在所揭示实施例中，上部凹槽303的底部部分与内部流体通道306的外壁相交(未图示)。内部流体通道亦可为至少部分径向向外的第二下部凹槽304。多个埠312可界定在内部流体通道的内壁中，亦在环状主体340的内环状壁301中。埠312可提供在内部流体通道与内部容积327之间的出入口，该内部容积327界定在上板320与下板325之间。埠可以特定间隔界定在通道的圆周周围，且埠可促进跨容积327的整体区域的流体分配，该容积327系界定在上板与下板之间。在埠312之间的间距的间隔可为恒定，或所述间隔可在不同位置中变化以影响流体进入容积的流动。内部流体通道306的径向内壁及外壁可具有类似或不同的高度。举例而言，内壁可被形成为高于外壁以影响流体在内部流体通道中的分配，从而避免或实质上避免流体在第一流体通道的内壁上的流动。

再次参看图3d，外部流体通道308可界定在上表面315中，该上表面315定位于环状主体径向向外的内部流体通道306中。外部流体通道308可为环状形状且外部流体通道308自内部流体通道306径向向外定位且与内部流体通道306同心。外部流体通道308亦可定位为径向向外的第一上部凹槽303，以使得上板320不覆盖外部流体通道308，或外部流体通道308可如所示为径向向内的第一上部凹槽303，以使得上板320覆盖外部流体通道308。第二多个埠314可经界定在部分的环状主体340中，该部分的环状主体340界定内部流体通道306的外壁及外部流体通道308的内壁。第二多个埠314可在通道周围以预定距离的间隔定位，以在围绕外部流体通道308的若干位置处提供至内部流体通道306的流体出入口。在操作中，前驱物可自制程腔室外部流动至位于环状主体340的侧面的输送通道322。此输送通道322可经由处理腔室中的第二出入口与第二rps202流体连通。流体可经由进入内部流体通道306的第二多个埠314、经由进入界定在上板与下板之间的内部容积327的第一多个埠312及经由位于底板325中的第三孔隙375流动进入外部流体通道308。因而，以此方式提供的流体可与经由孔隙360输送至第一等离子体区域内的任何流体隔离或实质上隔离，直至流体分别离开下板325为止。

上板320可为圆盘状主体，且上板320可在第一上部凹槽303处与环状主体340耦接。因此，上板320可覆盖第一流体通道306以防止或实质上防止流体自第一流体通道306的顶部流动。上板可具有经选定与上部凹槽303的直径配合的直径，且上板可包含多个第一孔隙360，多个第一空隙360穿过上板而形成。第一孔隙360可延伸超出上板320的底部表面，从而形成数个凸起的圆柱状主体(未图示)。在每一凸起圆柱状主体之间可有缝隙。如图3a中所示，第一孔隙360可以多边形图案布置于上板320上，以使得经由最外面第一孔隙360的中心绘制的虚线界定或实质上界定一多边形图，该多角形图可例如为六边形。

下板325可具有圆盘状主体，该圆盘状主体具有经由圆盘状主体形成的数个第二孔隙365及第三孔隙375，如特别参见于图3c中。下板325可具有多个厚度，其中所界定部分的厚度大于上板320的中心厚度，且在所揭示实施例中，所界定部分的厚度约上板320的厚度的至少两倍。下板325亦可具有直径，该直径与环状主体340在第一下部凹槽302处的内环状壁301的直径配合。第二孔隙365可藉由下板325界定，作为圆柱状主体延伸直到上板320。以此方式，通道可形成在彼此流体隔离的第一孔隙及第二孔隙之间，且通道可称为第一流体通道。另外，形成在上板与下板之间的容积327可与形成在第一孔隙与第二孔隙之间的通道流体隔离。因而，经由第一孔隙360流动的流体将经由第二孔隙365流动且在板之间的内部容积327内的流体将经由第三孔隙375流动，且流体将彼此流体地隔离直至该等流体经由或第二孔隙或第三孔隙离开下板325。第三孔隙375可称为第二流体通道，该等第二流体通道自内部容积327延伸通过底板325。此分离可提供大量益处，包括防止自由基前驱物在到达处理区域之前接触第二前驱物。藉由防止气体的相互作用，可在处理区域之前将在腔室内的反应最小化，其中，处理区域内的反应是期望的。

第二孔隙365可以与如上所述第一孔隙360的图案对准的图案布置。在一个实施例中，当上板320及底板325经定位一者位于另一者顶部上时，第一孔隙360的轴线与第二孔隙365的轴线对准。在所揭示实施例中，上板及下板可彼此耦接或直接结合在一起。在任一情况下，板的耦接可发生以使得第一孔隙及第二孔隙经对准以穿过上板及下板形成通道。多个第一孔隙360及多个第二孔隙365可使该等孔隙的各个轴线平行或实质上平行于彼此，例如，孔隙360、365可为同心。或者，多个第一孔隙360及多个第二孔隙365可使各个轴线以彼此成约1°至约30°的角度来安置。在底板325的中心处，可存在或可不存在第二孔隙365。

再次参看图3d，一对隔离通道324可在环状主体340中形成。该对隔离通道324中的一者可界定在上板320中，且该对隔离通道324中的另一者可界定在环状主体340的下表面310中。或者，如图3a中所示，该对隔离通道324中的一者可界定在环状主体340的上表面315中。该对隔离通道可彼此垂直地对准，且在所揭示实施例中该对隔离通道可处于直接垂直对准。或者，该对隔离通道可以任一方向上自垂直对准偏移。通道可提供用于隔离障壁的位置，诸如所揭示实施例中的o形环。

转向图4，图示根据所揭示技术的处理腔室400的简化示意图。腔室400可包括如前所论述的任何部件，且腔室400可经配置以在腔室的处理区域433中容纳半导体基板455。基板455可定位于如所示的托架465上。处理腔室400可包括两个远端等离子体系统(rps)401、402。第一rps单元401可与腔室400的第一出入口405流体耦接，且第一rps单元401可经配置以经由第一出入口405输送第一前驱物至腔室400内。第二rps单元402可与腔室400的第二出入口410流体耦接，且第二rps单元402可经配置以经由第二出入口410输送第二前驱物至腔室400内。第一等离子体单元401及第二等离子体单元402可为相同或不同的等离子体系统。举例而言，系统中的一者或两者可为rf等离子体系统、ccp等离子体腔室、icp等离子体腔室，包括环形等离子体系统、微波等离子体系统等的磁性产生等离子体系统，或能够形成等离子体或以其他方式激发及/或解离系统中的分子的任何其他系统类型。系统可经配置以保持第一前驱物及第二前驱物彼此流体隔离，直至该等前驱物经输送至腔室400的处理区域433为止。第一出入口405可靠近处理腔室400的顶部定位或定位于处理腔室400的顶部处，且第二出入口410可靠近腔室400的侧部中的一者定位或沿着腔室400的侧部中的一者定位。

腔室400可进一步包括腔室内的气体分配组件425。气体分配组件425可定位于在处理区域433的顶部处的腔室400内或在处理区域433上方，该气体分配组件425在态样上可与如先前描述的双通道喷淋头类似。气体分配组件425可经配置以输送第一前驱物及第二前驱物两者至腔室400的处理区域433内。尽管图4的示例性系统包括双通道喷淋头，但应理解，可利用替代的分配组件，该等替代的分配组件保持第一前驱物及第二前驱物在处理区域433之前的流体隔离。举例而言，可利用多孔板及在板之下的管道，尽管其他配置可以降低的效率操作或不提供与如所描述的双通道喷淋头一样的均匀处理。

气体分配组件425可包含上板420及下板423，如先前所论述。板可彼此耦接以界定在板之间的容积427。板的耦接可为如此以提供经由上板及下板的第一流体通道440及经由下板423的第二流体通道445。所形成的通道可经配置以提供经由下板423自容积427的流体出入口，且第一流体通道440可与在板之间的容积427及第二流体通道445流体隔离。可经由气体分配组件425的侧面(诸如如先前所论述的通道322)而流体地进入容积427。此部分的气体分配组件可与腔室中的第二出入口410流体耦接，rps单元402可经由该第二出入口410输送第二前驱物。

腔室可经配置以经由腔室中的第一出入口405自第一rps单元401输送第一前驱物至腔室的处理区域433内。第一前驱物可随后经由气体分配组件425中的第一流体通道440输送。另外，腔室可经配置以经由腔室400中的第二出入口410自第二rps402提供第二前驱物至腔室内。第二前驱物可经由出入口410流动且进入气体分配组件425内。第二前驱物可经由气体分配组件流动进入界定在上板与下板之间的容积427内，且第二前驱物可随后经由在气体分配组件425的下板423中的第二流体通道445向下流动进入处理区域433内。由于上板420及下板423的耦接及配置，部件可经配置以防止第二前驱物经由部件425的上板420的流动。如此可起因于如上所论述的孔隙在部件中的对准。

rps单元401、402的等离子体孔穴及通向腔室出入口405、410的任何机械耦接可由基于第一前驱物及第二前驱物的材料制得，该等前驱物经选定以经由rps单元401、402流动。举例而言，在某些蚀刻操作中，含氟前驱物(例如，nf3)可经由第一rps单元及第二rps单元中的任一者(诸如rps单元401)流动。当等离子体系在rps单元401中形成时，分子可经解离成为自由基离子。若rps单元401由未改变的铝制得，则氟自由基可与形成诸如氟化铝的副产物的孔穴壁反应。因此，rps单元401可以第一材料形成，该第一材料可例如为氧化铝、氮化铝或与第一前驱物不相互作用的另一材料。rps单元401的材料可基于第一前驱物的组成而选定，且可具体地选定rps单元401的材料以使得前驱物不与腔室部件相互作用。

类似地，第二rps单元402可由第二材料制得，该第二材料基于第二前驱物而选定。在所揭示实施例中，第一材料及第二材料可为不同材料。举例而言，若含氢前驱物系经由第二rps402流动且形成等离子体，则解离的氢自由基可与rps402的等离子体孔穴相互作用。若腔室由氧化铝类似地制得，则例如氢自由基将与氧化物相互作用，且氢自由基可移除保护性涂层。因此，rps单元402可由第二材料制得，该第二材料不同于诸如铝的第一材料或与第二前驱物不相互作用的另一材料。此举可同样延伸至气体分配组件，其中，上板420的上表面由用于第一rps中的相同材料制得或以该相同材料涂布，且上板420的底部表面及下板423的上表面由用于第二rps的相同材料制得或以该相同材料涂布。此涂布或材料选择可改良随着时间的设备劣化。因此，气体分配组件板每一者可包括由一或多个材料制得的多个板。

在操作中，rps单元401、402中的一者或两者可用来在单元内产生等离子体以至少部分地离子化第一前驱物及/或第二前驱物。在其中利用含氟前驱物及含氢前驱物的一个实例中，含氢前驱物可经由第一rps单元401流动且含氟自由基可经由第二rps单元402流动。此配置可基于对于自由基物质的行进距离。举例而言，自第一rps单元401至处理区域433的路径可能较短。因为氢自由基可由于较短半衰期而比氟自由基更快速地重新结合，故含氢自由基可经由较短路径流动。另外，如先前所描述的等离子体可在腔室400的区域内形成于气体分配组件425上方以延长、继续或增强自由基物质。然而，所揭示的其他配置可经由第二rps单元402流动含氢前驱物。

在各种实施例中，rps单元401、402可在自低于或约10w直到高于或约10kw或15kw之间的功率值下操作。发明者已有利地决定，所揭示技术的额外益处为：每一rps单元的功率及等离子体轮廓可经调整至所使用的特定前驱物。举例而言，继续具有含氟前驱物及含氢前驱物的实例，一些习知系统要求：需要解离的两个前驱物经由相同的rps单元流动。除如上所论述的等离子体孔穴及rps单元的潜在劣化外，有益于两个前驱物的等离子体轮廓可能不可用。继续实例，包括nf3的含氟前驱物可在rps单元中以相对低的功率值处理。藉由以等于或低于100w、200w、400w、高达1000w或更高的功率值操作rps，前驱物可经解离至不完全离子化颗粒的较小程度，且前驱物包括同样包括nf及nf2物质的独立自由基。另外，处理含氢前驱物的rps单元可以高得多的功率值操作，如完全解离可能所需要。因此，rps单元可在高达或高于约1000w与高达或高于约10kw或更高的功率之间操作。在不同实施例中，应用于示例性处理系统中的rf频率可为小于约500khz的低rf频率、在约10mhz与约15mhz之间的高rf频率或者大于或约1ghz的微波频率。因而，第一rps单元401可经配置以在基于第一前驱物的组成而选定的第一功率值下操作，且第二rps可经配置以在基于第二前驱物的组成而选定的第二功率值下操作。两个rps单元401、402可经配置以在不同于彼此的功率值下操作。此配置可要求单独或去耦电源以及其他变化。

额外灵活性可藉由操作rps单元中的一者但不操作另一者来提供。举例而言，含氟前驱物可经由第一rps单元401流动，该第一rps单元401经配置以基于前驱物在可能较低的功率值下操作。含氢前驱物可经由第二rps单元402流动，在第二rps单元402中未形成等离子体，以使得分子前驱物流动至处理区域433。当第一前驱物及第二前驱物分别离开气体分配组件425时，该等前驱物可相互作用，且在rps单元401中已至少部分自由基化的第一前驱物可离子化部分的第二前驱物，在此情况下可改良系统的功率效率。基于该等实例，应理解，许多态样可基于各种操作上的特性在所揭示的技术实施例中颠倒或变化。

为更好理解且了解本发明，现在对图5进行参看，图5为根据所揭示实施例的蚀刻制程的流程图，该蚀刻制程特定言的为硅选择性蚀刻。应理解，技术可类似地用于沉积制程。硅可为非晶的、结晶的或多晶的(在此情况下，该硅通常称为多晶硅)。在第一操作之前，结构可在图案化基板中形成。结构可具有硅及氧化硅的单独暴露区域。先前沉积及形成制程可能已在相同腔室中执行或可能未在相同腔室中执行。若在不同腔室中执行，则基板可经转印至诸如上述彼者的系统。

在操作510处，诸如含氢前驱物的第一前驱物可流动进入与基板处理区域分离的第一等离子体区域内。分离等离子体区域在本文可称为远端等离子体区域且分离等离子体区域可处于与处理腔室或处理腔室内的隔室不同的模组内。一般而言，含氢前驱物可流动进入第一等离子体区域内，在该第一等离子体区域中，该含氢前驱物在等离子体中经激发，且含氢前驱物可包含选自h2、nh3、烃类或类似物的至少一个前驱物。在操作520处，诸如三氟化氮或不同含氟前驱物的第二前驱物的流动可经引入至第二远端等离子体系统内，在第二远端等离子体系统中，该第二前驱物在等离子体中经激发。第一等离子体系统及第二等离子体系统可以如先前论述的任何方式操作，且在所揭示实施例中，含氢前驱物及含氟前驱物可经由替代的rps单元流动。另外，仅一个远端等离子体系统可在所揭示实施例中操作。三氟化氮的流动速率相对于氢的流动速率可为较低，以在将不久量化时实现高原子流量比h:f。其他氟来源可用来增加或置换三氟化氮。通常，含氟前驱物可流动进入第二远端等离子体区域且含氟前驱物包含选自由以下各者组成的群组的至少一个前驱物：原子氟、双原子氟、三氟化溴、三氟化氯、三氟化氮、氟化氢、氟代烃、六氟化硫及二氟化氙。

在操作530处，形成于第一前驱物及第二前驱物的远端等离子体区域中的等离子体废液可随后分别流动进入基板处理区域内且随后在基板处理区域中组合。图案化基板可经选择性蚀刻，以使得暴露硅系以大于暴露氧化硅的至少或约七十倍的速度移除。技术可涉及维护氢(h)与氟(f)的高原子流量比以实现硅的高蚀刻选择性。一些前驱物可含有氟及氢两者，在此情况中，当计算本文描述的原子流量比时，包括所有贡献的原子流动速率。氢优势可说明氢终止图案化基板上的暴露表面。在本文描述的条件下，氢终止可仅在硅表面上为介稳态的。自三氟化氮或其他含氟前驱物的氟置换硅表面上的氢且产生挥发性残留物，该挥发性残留物离开表面且带走硅。由于存在于其他暴露材料中的强结合能量，氟可能不能置换其他氢终止表面的氢(及/或不能产生挥发性残留物以移除其他暴露材料)。

在一个实例中，大于或约15:1的气体流量比(h2:nf3)，或一般而言，大于或约在10:1之间的原子流量比，经找到以实现大于或约70:1的蚀刻选择性(硅：氧化硅或硅：氮化硅)。在所揭示实施例中，蚀刻选择性(硅：氧化硅或硅：氮化硅)亦可大于或约100:1、大于或约150:1、大于或约200:1、大于或约250:1或大于或约300:1，或在任何该等范围之间或在任何该等范围之中。暴露钨、氮化钛或其他金属的区域亦可存在于图案化基板上且可称为暴露金属区域。在所揭示实施例中，蚀刻选择性(硅：暴露金属区域)可为大于或约100:1、大于或约150:1、大于或约200:1、大于或约250:1、大于或约500:1、大于或约1000:1、大于或约2000:1或大于或约3000:1。反应性化学物质系自基板处理区域移除且随后基板系自处理区域移除。

如本文中所述，高流量的含氢前驱物的存在确保硅、氧化硅及氮化硅在大部分处理期间保持氢终止表面。含氟前驱物及/或含氢前驱物可进一步包括一或多个相对惰性气体，诸如he、n2、ar或类似物。惰性气体可用来改良等离子体稳定性及/或携带液体前驱物至远端等离子体区域。不同气体的流动速率及比值可用来控制蚀刻速度及蚀刻选择性。在实施例中，含氟气体包括处于在约1sccm(标准立方公分每分钟)与30sccm之间的流动速率下的nf3、处于在约500sccm与5000sccm之间的流动速率下的h2、处于在约0sccm与3000sccm之间的流动速率下的he及处于在约0sccm与3000sccm之间的流动速率下的ar。在所揭示实施例中，原子流量比h:f可保持为高以减少或消除氧化硅上的固态残留物形成。固态残留物的形成消耗一些氧化硅，此可减少蚀刻制程的硅选择性。在本技术的实施例中，原子流量比h:f可大于或约二十五(亦即，25:1)、大于或约30:1或大于或约40:1。

腐蚀及与rps系统的其他相互作用可藉由保持前驱物流体分离而减少或消除。如上所述，包括气体分配组件的rps单元及分配部件可由基于正输送的前驱物选定的材料制得，且因此所述材料经选定以防止在离子化前驱物与设备之间的反应。

在本发明的实施例中，离子抑制器可用来在自远端等离子体区域至基板处理区域的运输期间自等离子体废液过滤离子。离子抑制器用于减少或消除自等离子体产生区域行进至基板的离子带电物质。不带电中性及自由基物质可通过离子抑制器中的开口以在基板处反应。应注意，完全消除围绕基板的反应区内的离子带电物质并不总是期望目标。在许多例子中，要求离子物质到达基板以执行蚀刻及/或沉积制程。在该等例子中，离子抑制器帮助将离子物质在反应区内的浓度控制在能协助制程的程度。在所揭示实施例中，气体分配组件的上板可包括离子抑制器。

基板的温度在蚀刻制程期间可大于0℃。或者，基板温度可为大于或约20℃且小于或约300℃。在此基板温度范围的高端处，硅蚀刻速度可下降。在此基板温度范围的低端处，氧化硅及氮化硅可开始蚀刻且因此可选择性下降。在所揭示实施例中，在本文描述的蚀刻期间的基板温度可为大于或约30℃同时小于或约200℃，或大于或约40℃同时小于或约150℃。在所揭示实施例中，基板温度可为低于100℃、低于或约80℃、低于或约65℃或低于或约50℃。

数据进一步图示作为制程压力的函数的硅蚀刻速度的增大(对于给定氢：氟原子比)。然而，对于约50:1h:f的原子流动速率比值，将压力增加至1托以上会开始减少选择性。如此系疑似由组合两个或两个以上含氟废液的较高概率造成。蚀刻制程可随后开始移除氧化硅、氮化硅及其他材料。在所揭示实施例中，在基板处理区域内的压力可为低于或约10托、低于或约5托、低于或约3托、低于或约2托、低于或约1托或低于或约750毫托。在本发明的实施例中，为确保足够的蚀刻速度，压力可为高于或约0.05托、高于或约0.1托、高于或约0.2托或高于或约0.4托。额外实例、制程参数及操作步骤系在与本文描述的输送机构一致的范围内，包括在前面并入的申请案第13/439079号中。

在先前描述中，出于说明的目的，已阐述大量细节以提供对本发明的各种实施例的理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，某些实施例可在无某些该等细节的情况下实践或在有额外细节的情况下实践。

在已揭示若干实施例的情况下，本领域技术人员将认识到，可在不脱离所揭示实施例的精神的情况下使用各种修饰、替代构造及等效物。另外，未描述大量熟知制程及部件以避免不必要模糊本发明。因此，上述内容应不会被当作限制本发明的范畴。

在提供值的范围的情况中，应理解，除非上下文另外明确指定，否则亦具体揭示在彼范围的上限与下限之间的对下限的单元的最小分数的每一中间值。涵盖在所说明范围内的任何说明值或未说明中间值与在彼说明范围内的任何其他说明值或中间值之间的任何较小范围。彼等更小范围之的上限及下限可独立地包括在范围内或排除在该范围外，且其中极限中的任一者包括在更小范围内、两个极限皆包括在更小范围内或皆不包括在更小范围内的每一范围亦经涵盖在技术内，受所说明范围内任何具体排除在外的极限的影响。在所说明范围包括极限中的一者或两者的情况中，亦包括排除彼等所包括极限中的一者或两者在外的范围。

如本文所使用且在随附申请专利范围中，单数形式「一」及「该」包括多个参考，除非上下文另外明确指定。因此，例如，对「孔隙」的参考包括多个此等孔隙，且对「板」的参考包括对一或多个板及熟习此项技术者所熟知的该一或多个板的等效物的参考，等等。

同样，当用在本说明书及下列申请专利范围中时，单词「包含」、「含有」、「包括」意欲指定所说明特征结构、整数、部件或步骤的存在，但该等单词不排除一或多个其他特征结构、整数、部件、步骤、动作或群组的存在或添加。