相關(guān)申請(qǐng)案的交叉引用

本申請(qǐng)案主張于2011年10月27日提出申請(qǐng)的標(biāo)題為“Process Chamber for Etching Low K and Other Dielectric Films”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案第61/552,183號(hào)的權(quán)益，該申請(qǐng)案的內(nèi)容在此為所有目的以引用的方式整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及微電子元件處理領(lǐng)域，且尤其涉及低k介電質(zhì)膜的等離子體蝕刻。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體制造業(yè)中，低k介電質(zhì)系相對(duì)于二氧化硅具有小介電常數(shù)的材料。低k介電材料實(shí)施系用于允許微電子元件的持續(xù)規(guī)?；娜舾刹呗灾械囊徽?。在數(shù)字電路中，絕緣介電質(zhì)使導(dǎo)電部分(例如，互連電線及晶體管)彼此分隔。隨著組件的規(guī)?；揖w管更加靠近在一起，絕緣介電質(zhì)已薄化至電荷積聚并且串?dāng)_不利地影響元件效能的程度。用相同厚度的低k介電質(zhì)替換二氧化硅降低寄生電容，允許更快的切換速度及更低的熱耗散。

然而，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)此等膜的處理(特別是此等膜的蝕刻)會(huì)損壞材料及/或致使材料不穩(wěn)定或不適于元件制造，所以在低k介電質(zhì)處理技術(shù)的發(fā)展中需要顯著改良。

附圖說明

本發(fā)明的實(shí)施例系以舉例方式而非限制地圖示于隨附圖式的諸圖中，其中：

圖1系圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于以單個(gè)等離子體蝕刻腔室來蝕刻低k介電質(zhì)膜的多操作模式蝕刻制程的流程圖；

圖2系根據(jù)一實(shí)施例的流程圖，進(jìn)一步說明蝕刻腔室如何在由圖1所圖示的蝕刻制程所使用的多個(gè)模式中操作；

圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E及圖3F圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的橫截面圖，說明多操作模式蝕刻制程100的方法對(duì)暴露于制程的示例性工作件的效果；

圖4系根據(jù)實(shí)施例的多腔室處理平臺(tái)的平面圖，該多腔室處理平臺(tái)可經(jīng)配置以包括一或多個(gè)蝕刻腔室以執(zhí)行圖1所圖示的多操作模式蝕刻制程；

圖5A圖示根據(jù)實(shí)施例的雙區(qū)噴淋頭的切口透視圖，該雙區(qū)噴淋頭可用于蝕刻腔室中以執(zhí)行圖1所圖示的多操作模式蝕刻制程；

圖5B圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5A的切口透視圖的放大部分；

圖6A圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的修改操作；

圖6B圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的蝕刻操作；

圖6C圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的沉積操作；

圖7圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的修改操作；

圖8A圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的修改操作；

圖8B圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的蝕刻操作；

圖8C圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的沉積操作；

圖9A圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的修改操作；

圖9B圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的蝕刻操作；

圖9C圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的沉積操作；及

圖10圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫截面圖，該蝕刻腔室經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的各個(gè)操作。

具體實(shí)施方式

總體而言，此處描述的等離子體蝕刻方法的實(shí)施例使用破壞機(jī)制來蝕刻低k(及其它介電質(zhì))材料并留下狀況良好的剩余的經(jīng)蝕刻膜。此處描述的等離子體蝕刻方法的實(shí)施例循環(huán)地真空(亦即，不破壞真空)執(zhí)行至少二次單獨(dú)的基于等離子體的操作，并優(yōu)選地系在相同腔室中執(zhí)行以獲得最大產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。在此等操作的一個(gè)操作中，各向異性(定向的)等離子體將介電質(zhì)膜的正被蝕刻的一部分的塊狀結(jié)構(gòu)及/或組成修改成更似二氧化硅(SiO₂)或子氧化硅(silicon sub-oxide；SiO_x)。此膜修改操作可概念化為可控制地及有選擇地用第一等離子體條件破壞一部分介電質(zhì)膜。在此等操作的第二個(gè)操作中，各向同性(不定向的)條件有選擇地移除在具有塊狀性質(zhì)的下層介電質(zhì)膜上方的經(jīng)修改膜部分(具有經(jīng)修改的結(jié)構(gòu)或組成)?？身樞虻厍抑貜?fù)地執(zhí)行此等操作以實(shí)現(xiàn)膜移除的任一期望的累積量(亦即，實(shí)現(xiàn)期望的蝕刻深度)。通過將塊狀膜蝕刻分隔成兩個(gè)不同操作或操作模式，等離子體條件的設(shè)計(jì)以及提供那些條件的蝕刻腔室的設(shè)計(jì)具有明顯更高的自由度及/或更大的制程窗。

介電質(zhì)膜蝕刻制程區(qū)分成至少這兩個(gè)獨(dú)立操作模式亦提供對(duì)蝕刻參數(shù)的控制程度，此控制程度允許將各向異性剖面(profile)蝕刻成低k或其它介電質(zhì)膜，并有利地極小修改在鄰近于蝕刻特征結(jié)構(gòu)的區(qū)域中的介電質(zhì)膜組成(例如，暴露于等離子體蝕刻并不負(fù)面影響側(cè)壁)。此精確控制的重要來源來自本質(zhì)上具高化學(xué)性質(zhì)的各向同性蝕刻條件，且因而在具有偏離SiO₂性質(zhì)的塊狀性質(zhì)(例如，在一定程度上結(jié)合碳)的下層介電質(zhì)之間提供非常高的選擇性。盡管在兩種材料組成物之間的高選擇性系經(jīng)常用于在消耗第一材料層后停止蝕刻(例如，在多材料沉積膜堆迭中作為一種終止對(duì)層的蝕刻的方式，該層具有可蝕刻的組成，該層下有下層蝕刻停止層，該下層蝕刻停止層具有不可蝕刻的組成)，此處的技術(shù)采用對(duì)塊狀膜本身為高選擇性的蝕刻制程來漸進(jìn)地蝕刻穿過塊狀膜。

在實(shí)施例中，多操作模式蝕刻制程完全不含碳氟化合物。盡管習(xí)知介電質(zhì)蝕刻依賴沉積在經(jīng)蝕刻的介電層的側(cè)壁上的CF聚合物來實(shí)現(xiàn)蝕刻各向異性，但此處的方法經(jīng)由膜修改制程(模式)的各向異性結(jié)合膜蝕刻制程(模式)的高選擇性來實(shí)現(xiàn)蝕刻各向異性。避免通?；谔挤衔?基于C_xF_y)的蝕刻制程以及伴隨的CF聚合物致使任一鈍化聚合物的經(jīng)蝕刻介電質(zhì)表面相對(duì)較清潔。因而，可避免通過等離子體或可破壞介電質(zhì)(例如，經(jīng)由膜中的碳物質(zhì)的氧化)的其它構(gòu)件進(jìn)行的后蝕刻處理(post-etch treatment；PET)。

現(xiàn)提供蝕刻方法、如何可在單個(gè)腔室中執(zhí)行此方法以及適于執(zhí)行此蝕刻方法的實(shí)施例的腔室硬件的更詳細(xì)描述。首先描述蝕刻方法，圖1系圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的以單個(gè)等離子體蝕刻腔室來蝕刻低k介電質(zhì)膜的多操作模式蝕刻制程100的流程圖。圖3A至圖3F圖示表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多操作模式蝕刻制程100的方法對(duì)暴露于制程的示例性工作件的效果的橫截面圖。

從操作105開始，將工作件載入等離子體處理腔室中。盡管工作件大體可采取任何形式，但在第3A圖提供的說明性實(shí)施例中，工作件包括基板302，將要蝕刻的介電質(zhì)設(shè)置在該基板302上?；?02可具有適于承受制造制程的任一材料且作為可設(shè)置及/或形成微電子元件(諸如，針對(duì)積體電路、光學(xué)、太陽能、微機(jī)電系統(tǒng)，或類似的微/毫微制造元件)層的基礎(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基板302由基于第IV族的材料組成，該等材料諸如(但不限于)結(jié)晶硅、鍺或硅/鍺。在具體實(shí)施例中，基板302是單晶硅基板。在另一實(shí)施例中，基板302由III-Ⅴ族材料組成。在另一實(shí)施例中，多個(gè)有源元件設(shè)置在標(biāo)定為基板302的區(qū)域內(nèi)。

工作件進(jìn)一步包括待蝕刻的暴露的介電質(zhì)。在圖1及圖3A至圖3F所圖示的示例性實(shí)施例中，暴露的介電質(zhì)為低k材料，但更大體而言可為非二氧化硅但通過此處描述的機(jī)制可修改為更似氧化硅(SiO_x)的材料的任一材料。在圖3A所圖示的示例性實(shí)施例中，低k介電層304具有小于二氧化硅的介電系數(shù)(例如，小于約3.9)的介電系數(shù)。在進(jìn)一步實(shí)施例中，低k介電層304系諸如(但不限于)以下的材料：氟摻雜二氧化硅、碳摻雜二氧化硅、多孔二氧化硅、多孔碳摻雜二氧化硅、基于旋涂式硅氧烷(silicone)的聚合介電質(zhì)，或旋涂式有機(jī)聚合介電質(zhì)。根據(jù)一個(gè)說明性實(shí)施例，低k介電層304為具有小于2.7的塊狀介電常數(shù)的多孔SiCOH層。

盡管多操作模式蝕刻制程100適用于無掩模蝕刻，例如在底下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于形成低k介電層中的特征的蝕刻中(例如，低k間隔物蝕刻)，但在說明性實(shí)施例中，遮住(mask)低k介電層304(例如，針對(duì)通孔或渠溝蝕刻)。如圖3A所圖示，掩模層306是設(shè)置在低k介電層304的一部分上的光刻膠層或硬掩模層。光刻膠可為本領(lǐng)域中已知的任何光刻膠(例如，193、EUV等)。類似地，在掩模層306為硬掩模時(shí)，可使用本領(lǐng)域中已知的能夠向SiO_x蝕刻制程提供期望的選擇性的任何材料。示例性材料包括：無定形碳(例如，)、硅或金屬(例如，鈦或鉭)的氮化物、硅或金屬的碳化物等。

回到圖1，在操作110處，用離子流(ion flux)轟擊工作件的暴露部分以改變暴露材料層的性質(zhì)，且更特定而言降低低k膜的頂部厚度中的碳含量。離子流優(yōu)選地為各向異性的以使掩模下方的區(qū)域不暴露于該離子流。離子流可具有具低離子能量的一或多個(gè)類型的原子物質(zhì)或分子物質(zhì)。因而，在一個(gè)有利的實(shí)施例中，該等物質(zhì)將機(jī)械地研磨低k材料中的組分(例如，去除甲基)而非與低k材料中的該等組分進(jìn)行化學(xué)性地反應(yīng)，由此離子流將來源于與目標(biāo)組分具有相對(duì)低的化學(xué)反應(yīng)性的源氣體。示例性離子物質(zhì)包括：氦離子、氖離子、氙離子、氮離子，或氬離子(該氬離子優(yōu)選地具有Ar+，因?yàn)锳r+具有低游離電位(例如，2-4eV))，以可提供極低等離子體直流偏壓來降低離子流的能級(jí)。正電性稀釋劑(如氖及氦)亦可添加至氬環(huán)境以進(jìn)一步調(diào)和離子流能量。制程壓力有利地低于10mTorr以獲得多定向性，且更有利地低于5mTorr。已發(fā)現(xiàn)約為50W至100W(取決于饋送氣體的游離電位)的低射頻功率對(duì)于通過自氧化硅基質(zhì)擊出碳物質(zhì)來修改低k介電質(zhì)膜是有利的。

圖3B圖示操作110對(duì)工作件的效果。如圖所示，離子流307形成低k介電層304的經(jīng)修改的部分308。在實(shí)施例中，經(jīng)修改的部分308耗盡了碳，由此相對(duì)于低k介電層304的未經(jīng)修改的塊狀部分富集SiO_x。亦可改變與低k介電層304有關(guān)的經(jīng)修改的部分308的膜密度及形態(tài)。舉例而言，可在操作110期間致密化或通過離子轟擊來機(jī)械地破壞(例如，粗糙化)經(jīng)修改的部分308。取決于離子流，經(jīng)修改的部分308的深度可總計(jì)為或更小。

回到圖1，在操作120處，干式蝕刻制程用于在下層塊體上方有選擇地移除低k介電層的SiO_x富集的經(jīng)修改的部分(或圖3C中的低k介電層304的未經(jīng)修改的部分304B)。因?yàn)橐岩瞥慕?jīng)修改的部分約為低k介電質(zhì)膜中的分子組分的尺寸，所以應(yīng)將蝕刻操作120視為原子層蝕刻或分子級(jí)別蝕刻(molecular level etching；MLE)。在一個(gè)實(shí)施例中，操作120必需自至少三氟化氮(NF₃)及氫氣源(諸如氨(NH₃)或水汽(H₂O))產(chǎn)生的等離子體以產(chǎn)生反應(yīng)性蝕刻物質(zhì)NH₄F及/或NH₄F·HF。在進(jìn)一步實(shí)施例中，在操作120處伴隨NF₃及NH₃提供水汽(H₂O)以進(jìn)一步提高SiO_x蝕刻速率。亦可在操作120期間使用非反應(yīng)性氣體(例如，He)。

在另一實(shí)施例中，蝕刻制程100使用siconi類型的蝕刻技術(shù)，需要將在操作120期間執(zhí)行的二步驟機(jī)制，在共同讓渡的美國(guó)專利申請(qǐng)案第12/620,806號(hào)中更詳細(xì)地進(jìn)一步描述該siconi類型的蝕刻技術(shù)。在此實(shí)施例中，在較低的第一工作件溫度(例如，30℃)下形成水汽(H₂O)及薄固體硅酸鹽蝕刻副產(chǎn)物(例如，(NH₄)₂SiF₆)且然后在較高的第二工作件溫度(例如，100℃)下自工作件升華硅酸鹽。然而在某些實(shí)施例中，例如在需要較高的蝕刻速率時(shí)，在固定的升高的工作件溫度下執(zhí)行siconi蝕刻。在無循環(huán)基質(zhì)溫度的其它額外負(fù)擔(dān)的情況下，為了獲得更高的蝕刻速率可更快速地循環(huán)蝕刻制程100。優(yōu)選地，操作120處的固定工作件溫度系在約80℃與100℃之間。盡管用于方法100的硬掩模及無掩模實(shí)施例的較高溫度是可能的，但在操作120處用于使用光刻膠的實(shí)施例的最大固定工作件溫度低于約120℃以避免網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，在固定高溫下執(zhí)行操作110及操作120兩者以避免關(guān)于循環(huán)工作件溫度的任何額外負(fù)擔(dān)。

回到圖1，蝕刻制程控制器決定在完成操作120后是否滿足蝕刻制程終止標(biāo)準(zhǔn)。蝕刻制程終止標(biāo)準(zhǔn)可基于制程持續(xù)時(shí)間、端點(diǎn)訊號(hào)(光學(xué)或其它)等。若滿足了蝕刻制程終止標(biāo)準(zhǔn)，則制程100完成并自腔室卸載工作件(操作150)。若還未滿足蝕刻制程終止標(biāo)準(zhǔn)，則通過回到操作110啟動(dòng)后續(xù)迭代(iteration)。

對(duì)于進(jìn)一步實(shí)施例，在操作130處將低溫保形硅基介電層沉積在工作件上?？稍谖g刻制程100期間周期性地執(zhí)行沉積操作130，例如以抵消由修改操作110引起的任一剖面底切或弓形，該修改操作110由于離子流的非理想的無碰撞傳送模式而具不完美的各向異性。如圖1所圖示，沉積操作130僅在一條件下執(zhí)行，此條件即在每一蝕刻循環(huán)必需單次執(zhí)行操作110及操作120兩者的情況下已滿足蝕刻循環(huán)計(jì)數(shù)臨限值。因而，對(duì)于以預(yù)定比率或工作循環(huán)將蝕刻操作與沉積操作交錯(cuò)在一起的“多X”循環(huán)過程，可以每個(gè)蝕刻循環(huán)(蝕刻循環(huán)計(jì)數(shù)臨限值為1)或以某一較低的速率(蝕刻循環(huán)計(jì)數(shù)臨限值大于1)執(zhí)行沉積操作130。

如在圖3D中進(jìn)一步圖示，沉積操作130形成保護(hù)層312，保護(hù)層312至少形成在由蝕刻操作120暴露的塊狀低k介電質(zhì)304B的側(cè)壁上。保護(hù)層312的厚度取決于相對(duì)于蝕刻操作120執(zhí)行操作130的頻率而可變化很大。一般而言，沉積操作130需要保形沉積制程以確保側(cè)壁覆蓋。在實(shí)施例中，保形沉積制程為低溫制程(例如，低于130℃)以保存覆蓋的掩模材料(例如，光刻膠)。在實(shí)施例中，保護(hù)層312為二氧化硅層。然而，在一個(gè)有利的實(shí)施例中，保護(hù)層312為碳摻雜的氧化硅層。碳摻雜層的沉積可有利地增大保護(hù)層130對(duì)蝕刻操作120的阻力，以使經(jīng)由蝕刻操作120的后續(xù)迭代不會(huì)完全移除保護(hù)層130，特別是不會(huì)從渠溝310的側(cè)壁完全移除保護(hù)層130。在又一實(shí)施例中，保護(hù)層312為氮化硅層。對(duì)于保護(hù)層130提供對(duì)蝕刻操作120的選擇性的碳摻雜實(shí)施例及氮化物實(shí)施例，可使蝕刻循環(huán)計(jì)數(shù)臨限值更大以得到較大部分消耗在蝕刻上的制程100，并增大總低k介電質(zhì)蝕刻速率。

取決于實(shí)施例，可在操作130處使用任何普遍已知的硅前驅(qū)物，該等硅前驅(qū)物諸如，但不限于：四氟化硅(SiF₄)、四氯化硅(SiCl₄)、硅烷(SiH₄)，或任何普遍已知的含硅碳化前驅(qū)物，諸如，但不限于：八甲基環(huán)四硅氧烷(octamethylcyclotetrasiloxane；OMCTS)、四甲基二硅氧烷(tetramethyl-disiloxane；TMDSO)、四甲基環(huán)四硅氧烷(tetramethylcyclotetrasiloxane；TMCTS)、四甲基二乙氧基二硅氧烷(tetramethyl-diethoxyl-disiloxane；TMDDSO)、二甲基二甲氧基硅烷(dimethyl-dimethoxyl-silane；DMDMS)。在進(jìn)一步實(shí)施例中，在保護(hù)層為氮化物時(shí)，可使用諸如，但不限于，三硅胺烷(trisillylamine；TSA)及二硅胺烷(disillylamine；DSA)的前驅(qū)物。在PECVD制程中，此等源的任何源可與氧自由基源，諸如，但不限于：氧(O₂)、臭氧(O₃)、二氧化碳(CO₂)，或水(H₂O)反應(yīng)。

在操作130之后，通過回到操作110來執(zhí)行后續(xù)迭代。以此方式，穿過目標(biāo)膜漸進(jìn)地推進(jìn)蝕刻前部(如在圖3E及圖3F所進(jìn)一步圖示)以形成逐步加深的渠溝310B。

圖2為一流程圖，進(jìn)一步說明蝕刻腔室如何在蝕刻制程100的多個(gè)模式中操作。方法200自操作205處于腔室中接收工作件開始。在設(shè)置于距工作件最近的噴淋頭下方的腔室的第一區(qū)域中激發(fā)離子研磨等離子體。射頻源在工作件上提供直流偏壓電位以產(chǎn)生本文其它處描述的離子流以用于修改操作110。在實(shí)施例中，經(jīng)由基座或夾盤電容耦合射頻源以在直接位于工作件上的第一腔室區(qū)域中產(chǎn)生等離子體，該基座或夾盤支撐該工作件。在一個(gè)此類實(shí)施例中，自夾盤(亦即，夾盤系射頻驅(qū)動(dòng)的)發(fā)起電容耦合的等離子體(capacitively coupled plasma；CCP)且距工作件最近的噴淋頭提供射頻返回路徑(亦即，作為陽極)。

在操作220期間，在腔室的第二區(qū)域中激發(fā)SiO蝕刻等離子體，以誘導(dǎo)離子流至工作件的方式來最小化或避免對(duì)工作件偏壓。在一個(gè)實(shí)施例中，為了致使蝕刻操作220具高化學(xué)性質(zhì)，將第二腔室區(qū)域設(shè)置在距工作件最近的噴淋頭上方，因此第二腔室距工作件比距在操作210期間產(chǎn)生的離子研磨等離子體相對(duì)更遠(yuǎn)。在實(shí)施例中，在操作220期間，基座或夾盤未經(jīng)射頻供電，以最小化工作件偏壓電位。在操作220處使用遠(yuǎn)端及/或軟游離技術(shù)以形成用于本文其它處描述的蝕刻操作120的反應(yīng)性物質(zhì)而不在工作件上形成顯著的偏壓電位。在一個(gè)此類實(shí)施例中，從設(shè)置在自晶圓與噴淋頭相對(duì)的側(cè)上的電極到距工作件最近的噴淋頭或從該噴淋頭到該電極(例如，從或到距工作件最近的噴淋頭上方的電極)開始第二CCP。在另一實(shí)施例中，在蝕刻操作120期間使用直流放電作為用于軟游離的電子源。在替代性實(shí)施例中，在腔室的第二區(qū)域中使用遠(yuǎn)端等離子體源(RPS)形成等離子體。在又一實(shí)施例中，在腔室的第二區(qū)域中使用感應(yīng)耦合的等離子體(ICP)形成等離子體。在本文其它處進(jìn)一步描述用于此等實(shí)施例的每一實(shí)施例的蝕刻腔室硬體配置。

對(duì)于沉積保護(hù)層(例如，在圖1中的操作130)的實(shí)施例，在腔室的遠(yuǎn)端第二區(qū)域中產(chǎn)生氧化等離子體并將含硅(及碳)前驅(qū)物引入至腔室中(例如引入至第一腔室區(qū)域中)以與傳送到工作件的氧化物質(zhì)反應(yīng)。因而，可使用等離子體蝕刻腔室的第一區(qū)域及第一操作模式用于修改低k介電質(zhì)膜的部分厚度，且可使用等離子體蝕刻腔室的第二區(qū)域及第二操作模式用于蝕刻低k介電質(zhì)膜的經(jīng)修改的厚度?？梢缘谌僮髂Ｊ竭M(jìn)一步操作第二區(qū)域以沉積保護(hù)層。

對(duì)于使用siconi類型的制程的實(shí)施例，siconi類型的蝕刻的兩個(gè)階段可進(jìn)一步需要在蝕刻腔室的不同區(qū)域中發(fā)起并產(chǎn)生的兩種不同的等離子體。舉例而言，可使用第一腔室區(qū)域及第二腔室區(qū)域兩者執(zhí)行siconi類型的制程，或可使用第二腔室區(qū)域及第三腔室區(qū)域執(zhí)行siconi類型的制程。

如圖4中所圖示，按在本文其它處所描述而配置的一或多個(gè)低k蝕刻腔室405耦接至整合平臺(tái)以形成多腔室處理系統(tǒng)?？赏ㄟ^在圖4中圖示的多腔室系統(tǒng)中的低k蝕刻腔室405的每一低k蝕刻腔室405執(zhí)行描述用于多操作模式蝕刻制程100的實(shí)施例的一或多個(gè)實(shí)施例。參照?qǐng)D4，多腔室處理平臺(tái)400可為本領(lǐng)域中已知的能夠適應(yīng)性地同時(shí)控制多個(gè)制程模塊的任何平臺(tái)。示例性實(shí)施例包括Opus^TM AdvantEdge^TM系統(tǒng)、Producer^TM系統(tǒng)或Centura^TM系統(tǒng)，所有該等系統(tǒng)全部可購自美國(guó)加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司。

處理平臺(tái)400可進(jìn)一步包括整合測(cè)量(IM)腔室425以提供控制信號(hào)來允許對(duì)此處描述的任何蝕刻制程進(jìn)行適應(yīng)性控制。IM腔室425可包括本領(lǐng)域中普遍已知的測(cè)量各個(gè)膜性質(zhì)(諸如，厚度、粗糙度、組成)的任何測(cè)量法，且IM腔室425可進(jìn)一步能夠以自動(dòng)化方式在真空下特征化光柵參數(shù)(諸如，臨界尺寸(CD)、側(cè)壁角度(SWA)、特征結(jié)構(gòu)高度(HT))。如在圖4中所進(jìn)一步圖示，多腔室處理平臺(tái)400進(jìn)一步包括固持前開式統(tǒng)集盒(front opening unified pod；FOUP)435及445的負(fù)載鎖定腔室430，負(fù)載鎖定腔室430耦接至具有機(jī)器人機(jī)械手450的移送腔室401。

隨著在低k蝕刻腔室405中執(zhí)行的蝕刻制程與制程100的每一循環(huán)迭代地進(jìn)行，低k蝕刻腔室405可自動(dòng)地循環(huán)通過制程200，致動(dòng)中繼器以將射頻源耦接至不同電極及/或操作單獨(dú)地耦接至不同電極的不同射頻源以在操作模式之間調(diào)變。可通過一或多個(gè)控制器470提供對(duì)低k蝕刻腔室405的此控制?？刂破?70可為任一形式的通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一個(gè)通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可用于控制各個(gè)子處理器及子控制器的工業(yè)環(huán)境中的。一般而言，控制器470包括與存儲(chǔ)器473及輸入/輸出(I/O)電路系統(tǒng)474通訊的中央處理單元(CPU)472，亦包括其它常見組件。由CPU 472執(zhí)行的軟件指令使多腔室處理平臺(tái)400(例如)將基板載入到低k蝕刻腔室405中、執(zhí)行多操作模式蝕刻制程200，并自低k蝕刻腔室405卸載基板。如本領(lǐng)域所知，提供機(jī)器人的機(jī)械手450或負(fù)載鎖定腔室430的額外控制器來管理多個(gè)低k蝕刻腔室405的整合。

本文其它處詳細(xì)描述的蝕刻制程腔室的一或多個(gè)蝕刻制程腔室可使用用于分配及輸送流體(反應(yīng)性物質(zhì)、氣體等)至工作件的習(xí)知噴淋頭或“雙區(qū)”噴淋頭(“dual zone”showerhead；DZSH)。盡管DZSH的詳細(xì)描述可見于共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利第12/836,726號(hào)，但圖5A及圖5B圖示可有利地用于多操作模式等離子體蝕刻腔室的特定實(shí)施例中的DZSH 500的一些特征結(jié)構(gòu)。圖5A圖示DZSH的切口透視圖且圖5B圖示圖5A的切口透視圖的放大部分。如圖所示，DZSH 500包括具有多個(gè)第一孔514的上歧管及具有多個(gè)第二孔524的下歧管。第一流體流F₃在進(jìn)入設(shè)置在DZSH 500下方的處理區(qū)域之前經(jīng)由孔514、中心歧管中的第二開口524及底歧管中的第二開口534穿過噴淋頭。第二流體流F₄穿過通道網(wǎng)絡(luò)至第二氣體通道538的一或多個(gè)第二氣體通道538并經(jīng)由孔542傳送至處理區(qū)域。第一流體及第二流體在DZSH中彼此隔離直到該第一流體及該第二流體分別傳送進(jìn)處理區(qū)域。因而，可以激發(fā)狀態(tài)提供第一流體(例如，作為自由基物質(zhì)或離子物質(zhì))而第二流體可以未反應(yīng)狀態(tài)及/或未激發(fā)狀態(tài)來提供。

在實(shí)施例中，等離子體蝕刻腔室包括耦接至DZSH的等離子體源。在一個(gè)實(shí)施例中，“Siconi蝕刻”源可自Siconi蝕刻/預(yù)清洗腔室(可購自應(yīng)用材料公司)進(jìn)行適應(yīng)性改變，以提供用于此處描述的多個(gè)操作模式腔室的至少一種等離子體。舉例而言，Siconi蝕刻源可提供以下等離子體中的至少一個(gè)：實(shí)施離子研磨操作(例如，圖1的110)的第一電容性等離子體源，以及實(shí)施本文描述的蝕刻操作(例如，圖1的120)及/或可選的沉積操作(例如，圖1的130)的第二電容耦合的等離子體源。

圖6A、圖6B及圖6C圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室的橫剖面圖，該蝕刻腔室被配置為多個(gè)操作模式(狀態(tài))以執(zhí)行蝕刻制程100中的操作的每一操作。一般而言，蝕刻腔室601包括實(shí)施離子研磨操作的第一電容耦合的等離子體源、實(shí)施蝕刻操作及實(shí)施可選的沉積操作的第二電容耦合的等離子體源。圖6A圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室601的橫截面圖，該蝕刻腔室601經(jīng)配置以執(zhí)行(圖1)修改操作110。蝕刻腔室601具有環(huán)繞夾盤650的接地的腔室壁640。在實(shí)施例中，夾盤650為在處理期間夾持工作件302至夾盤650的頂表面的靜電夾盤(ESC)，不過亦可使用本領(lǐng)域中已知的其它夾持機(jī)構(gòu)。

夾盤650包括嵌入的熱交換器線圈617。在示例性實(shí)施例中，熱交換器線圈617包括一或多個(gè)傳熱流道，傳熱流體(諸如乙二醇/水混合物、或等)可通過該等一或多個(gè)傳熱流道以控制夾盤650的溫度并最終控制工作件302的溫度。

夾盤650包括耦接至高壓直流電源648的網(wǎng)格649以使網(wǎng)格649可攜有直流偏壓電位以實(shí)施工作件302的靜電夾緊。夾盤650耦接至第一射頻功率源且在一個(gè)此類實(shí)施例中，網(wǎng)格649耦接至第一射頻功率源以使直流電壓偏移及射頻電壓電位兩者耦接在夾盤650頂表面上的薄介電層上。在說明性實(shí)施例中，第一射頻功率源包括第一射頻產(chǎn)生器652及第二射頻產(chǎn)生器653。射頻產(chǎn)生器652、653可以本領(lǐng)域中已知的任一工業(yè)頻率操作，然而在示例性實(shí)施例中射頻產(chǎn)生器652以60MHz操作以提供有利的定向性。在亦提供第二射頻產(chǎn)生器653時(shí)，示例性頻率為2MHz。

在夾盤650經(jīng)射頻供電的情況下，通過第一噴淋頭625提供射頻返回路徑。第一噴淋頭625設(shè)置在夾盤上方以分配第一饋送氣體進(jìn)入由第一噴淋頭625及腔室壁640界定的第一腔室區(qū)域684。因而，夾盤650及第一噴淋頭625形成第一射頻耦合電極對(duì)以電容激發(fā)第一腔室區(qū)域684內(nèi)的第一饋送氣體的第一等離子體670。由射頻功率夾盤的電容耦合引起的直流等離子體偏壓(亦即，射頻偏壓)產(chǎn)生從第一等離子體670至工作件302的離子流(例如，在第一饋送氣體系A(chǔ)r時(shí)為Ar離子)以提供離子研磨等離子體(例如，在圖2中的操作220)。第一噴淋頭625可為接地的或耦接至射頻源628，射頻源628具有可以不同于夾盤650的頻率的一頻率(例如，13.56MHz或60MH)操作的一或多個(gè)產(chǎn)生器。在所圖示的實(shí)施方式中，第一噴淋頭625經(jīng)由中繼器627可選擇地耦接至接地或耦接至射頻源628，在蝕刻制程期間可(例如)由控制器470自動(dòng)地控制中繼器627。

如在圖6A中進(jìn)一步圖示，蝕刻腔室601包括能夠在低制程壓力下具有高產(chǎn)量的泵堆。在實(shí)施例中，至少一個(gè)渦輪分子泵665、666經(jīng)由閘閥660耦接至第一腔室區(qū)域684并設(shè)置在夾盤650下方，與第一噴淋頭625相對(duì)。一或多個(gè)渦輪分子泵665、666可為具有適合的產(chǎn)量的任何可購得的渦輪分子泵且更特定而言系經(jīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整尺寸以在第一饋送氣體的期望的流動(dòng)速率下(例如，Ar的50sccm至500sccm)維持低于10mTorr且優(yōu)選地低于5mTorr的制程壓力。在圖6A圖示的實(shí)施例中，夾盤650形成在兩個(gè)渦輪泵665及666之間中心處的基座的一部分，然而在替代性配置中，夾盤650可在基座上，該基座通過具有中心與夾盤650的中心對(duì)準(zhǔn)的單個(gè)渦輪分子泵自腔室壁640懸臂支撐。

設(shè)置在第一噴淋頭625上方的為第二噴淋頭610。在一個(gè)實(shí)施例中，在處理期間，第一饋送氣體源(例如氬瓶690)耦接至氣體入口676，且第一饋送氣體流經(jīng)延伸穿過第二噴淋頭610的多個(gè)孔680，進(jìn)入第二腔室區(qū)域681，并經(jīng)由延伸穿過第一噴淋頭625的多個(gè)孔682進(jìn)入第一腔室區(qū)域684。具有孔678的額外流分配器615可進(jìn)一步分配第一饋送氣體流616遍及蝕刻腔室601的直徑。在替代實(shí)施例中，第一饋送氣體經(jīng)由與第二腔室區(qū)域681隔離的孔683直接流動(dòng)進(jìn)入第一腔室區(qū)域684(由虛線623指示)。舉例而言，在第一噴淋頭系DZSH時(shí)，孔683對(duì)應(yīng)于圖5B中的孔542。

圖6B圖示根據(jù)實(shí)施例自圖6A中圖示的狀態(tài)經(jīng)重新配置以執(zhí)行圖1的蝕刻操作120的蝕刻腔室601的橫截面圖。如圖所示，第二電極605設(shè)置在第一噴淋頭625上方，在第一噴淋頭625與第二電極605之間具第二腔室區(qū)域681。第二電極605可進(jìn)一步形成蝕刻腔室601的蓋。第二電極605與第一噴淋頭625通過介電質(zhì)環(huán)620電絕緣并形成第二射頻耦合電極對(duì)以使第二腔室區(qū)域681內(nèi)的第二饋送氣體的第二等離子體691電容放電。有利地，第二等離子體691不在夾盤650上提供顯著的射頻偏壓電位。如圖6B所圖示，第二射頻耦合電極對(duì)的至少一個(gè)電極耦接至射頻源用于激發(fā)圖2中的操作220處的蝕刻等離子體(在圖1中的蝕刻操作120期間)。第二電極605電耦合至第二噴淋頭610。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一噴淋頭625耦接至接地平面或?yàn)楦?dòng)的(floating)并可經(jīng)由中繼器627耦接至接地，中繼器627允許第一噴淋頭625在離子研磨操作模式期間亦由射頻電源628供電。在第一噴淋頭625為接地的情況下，盡管若第一噴淋頭625被供電，亦可使第二電極605為浮動(dòng)的，但具有以例如13.56MHz或60MHz操作的一或多個(gè)射頻產(chǎn)生器的射頻電源608經(jīng)由中繼器607耦接至第二電極605，中繼器607將允許第二電極605在其它操作模式期間(例如，在離子研磨操作110期間)亦為接地的。

第二饋送氣體源(諸如NF₃瓶691)及氫氣源(諸如NH₃瓶692)耦接至氣體入口676。在此模式中，第二饋送氣體流經(jīng)第二噴淋頭610并在第二腔室區(qū)域681中受激發(fā)。反應(yīng)性物質(zhì)(例如，NH₄F)隨后進(jìn)入第一腔室區(qū)域684以與工作件302反應(yīng)。如進(jìn)一步圖示，對(duì)于第一噴淋頭625系DZSH的實(shí)施例，可提供一或多種饋送氣體以與由第二等離子體691產(chǎn)生的反應(yīng)性物質(zhì)反應(yīng)。在一個(gè)此類實(shí)施例中，水源693可耦接至多個(gè)孔683。

在實(shí)施例中，夾盤650在與第一噴淋頭625垂直的方向上可移動(dòng)距離ΔH₂。夾盤650在由諸如波紋管655等環(huán)繞的致動(dòng)機(jī)構(gòu)上，以允許夾盤650移動(dòng)更靠近或更遠(yuǎn)離第一噴淋頭625作為控制夾盤650與第一噴淋頭625之間的傳熱(處于80℃-150℃或以上的經(jīng)提升的溫度)的方式。因而，可通過在相對(duì)于第一噴淋頭625的第一預(yù)定位置與第二預(yù)定位置之間移動(dòng)夾盤650來實(shí)施siconi蝕刻制程。或者，夾盤650包括升降機(jī)以提升工作件302離開夾盤650的頂表面一距離ΔH₁以在蝕刻制程期間控制第一噴淋頭325的加熱。在其它實(shí)施例中，在以固定溫度(例如，約90℃-110℃)執(zhí)行蝕刻制程時(shí)，可避免夾盤位移機(jī)構(gòu)。

控制器470在蝕刻制程期間通過交替地自動(dòng)供電第一及第二射頻耦合電極對(duì)來交替地激發(fā)第一等離子體670及第二等離子體691。

圖6C圖示根據(jù)實(shí)施例經(jīng)重新配置以執(zhí)行圖1所圖示的沉積操作130的蝕刻腔室601的橫截面圖。如圖所示，在第二腔室區(qū)域681中由射頻放電產(chǎn)生第三等離子體692，可以描述用于第二等離子體691的方式中的任一方式實(shí)施該射頻放電。在第一噴淋頭625在沉積期間被供電以產(chǎn)生第三等離子體692時(shí)，第一噴淋頭625經(jīng)由介電隔片630與接地的腔室壁640絕緣以使第一噴淋頭625相對(duì)于腔室壁為電氣浮動(dòng)的。在示例性實(shí)施例中，氧化劑(O₂)饋送氣體源694耦接至氣體入口676。在第一噴淋頭625系DZSH的實(shí)施例中，本文其它處描述的含硅前驅(qū)物中的任一含硅前驅(qū)物(例如，OMCTS源695)可耦接進(jìn)入第一腔室區(qū)域684以與自第二等離子體692通過第一噴淋頭625的反應(yīng)性物質(zhì)反應(yīng)。或者，含硅前驅(qū)物亦伴隨氧化劑流動(dòng)通過氣體入口676。

圖7圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室701的橫截面圖，該蝕刻腔室701經(jīng)配置以執(zhí)行修改操作110。如圖所示，蝕刻腔室701具有懸臂式夾盤650及中心與夾盤650的中心對(duì)準(zhǔn)的單個(gè)渦輪泵665。如進(jìn)一步圖示，第一噴淋頭625系接地的而夾盤650及第二電極605兩者經(jīng)由中繼器607耦接至相同的射頻源以在離子研磨210與蝕刻操作220之間交替夾盤650與第二電極605之間的驅(qū)動(dòng)電極以分別實(shí)施修改操作110與蝕刻操作120，其中等離子體的位置以描述在腔室601內(nèi)容中的方式于第一腔室區(qū)域684與第二區(qū)域681之間變化?；蛘撸漕l源608可獨(dú)立于供電夾盤650的射頻源(例如，產(chǎn)生器652及653的一或多個(gè)產(chǎn)生器)而供電第二電極，其中等離子體的位置以描述在腔室601內(nèi)容中的方式于第一腔室區(qū)域684與第二區(qū)域681之間變化。

圖8A圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室801的橫截面圖，該蝕刻腔室801經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程的修改操作110。一般而言，蝕刻腔室801包含實(shí)施離子研磨操作的第一電容耦合的等離子體源、實(shí)施蝕刻操作的遠(yuǎn)端等離子體源，以及實(shí)施沉積操作的可選第二電容耦合的等離子體源。

蝕刻腔室801包括設(shè)置在第一噴淋頭625上方與夾盤650相對(duì)的遠(yuǎn)端射頻等離子體源823。在離子研磨操作模式中，蝕刻腔室801提供實(shí)質(zhì)上如描述用于蝕刻腔室601的第一腔室區(qū)域684內(nèi)的電容耦合的第一等離子體670。在圖示的實(shí)施方式中，夾盤650耦接至第一射頻電源(射頻產(chǎn)生器652及653)，且第一噴淋頭625經(jīng)由中繼器607B可選擇地耦接至接地或第二射頻電源，該第二射頻電源包含一或多個(gè)射頻產(chǎn)生器608，該一或多個(gè)射頻產(chǎn)生器608可在不同于第一射頻電源652、653的頻率的一頻率下操作。在供電第一噴淋頭625時(shí)，第一噴淋頭625經(jīng)由介電隔片630與接地的腔室壁640絕緣以使第一噴淋頭625相對(duì)于腔室壁640為電氣浮動(dòng)的。對(duì)于供電第一噴淋頭625的實(shí)施例，第二噴淋頭610與第二電極605可電連接至與第一噴淋頭625相同的電位。

圖8B圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室801的橫截面圖，該蝕刻腔室801自圖8A圖示的蝕刻腔室經(jīng)重新配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻操作120。如圖8B中圖示，在蝕刻操作模式中，遠(yuǎn)端射頻等離子體源823將使經(jīng)由氣體入口824提供的第二饋送氣體的第二等離子體693放電。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，遠(yuǎn)端射頻等離子體源823與第一噴淋頭625兩者經(jīng)由可由控制器控制的中繼器607A耦接至相同的射頻電源821以交替地供電第一等離子體670與遠(yuǎn)端等離子體693。將在不于夾盤650上置放顯著的射頻偏壓電位的情況下產(chǎn)生遠(yuǎn)端等離子體693。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一噴淋頭625系接地的或浮動(dòng)的。第二饋送氣體源691、692(NF₃、NH₃)耦接至氣體入口824，伴隨反應(yīng)性物質(zhì)(例如，NH₄F)隨后流動(dòng)穿過第一噴淋頭625。如本文其它處描述，額外流體分配可具備第二噴淋頭610及/或流體分配器615。在第一噴淋頭625包括DZSH的實(shí)施例中，可經(jīng)由孔683提供水蒸氣693以使水蒸氣693與經(jīng)由孔682進(jìn)入第一腔室區(qū)域684的反應(yīng)性物質(zhì)反應(yīng)。

圖8C圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室801的橫截面圖，該蝕刻腔室自圖8A及圖8B圖示的狀態(tài)經(jīng)重新配置以執(zhí)行圖1所圖示的沉積操作130。如圖8C中圖示，盡管在沉積操作模式中，但夾盤650仍耦接至第一射頻電源，該第一射頻電源包含可為無供電(例如，浮動(dòng)的)的一或多個(gè)射頻產(chǎn)生器652、653。第一噴淋頭625耦接至包含一或多個(gè)射頻產(chǎn)生器608的第二射頻電源，該一或多個(gè)射頻產(chǎn)生器608可處于不同于射頻產(chǎn)生器652的頻率的頻率下(例如，13.56MHz)。在第一噴淋頭625經(jīng)由介電隔片630與接地的腔室壁640絕緣并經(jīng)由介電隔片620進(jìn)一步與第二噴淋頭610絕緣的情況下，到第一噴淋頭625的射頻電源將在第二腔室區(qū)域681中產(chǎn)生(例如，諸如O₂ 694的氧化源氣體的)第三等離子體692。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一噴淋頭625與遠(yuǎn)端射頻等離子體源823兩者經(jīng)由可由控制器470控制的中繼器607A耦接至相同的射頻電源821以交替地供電蝕刻與沉積(例如，分別為圖1中的操作120及操作130)之間的第三等離子體692與遠(yuǎn)端等離子體693。

控制器470將在蝕刻制程期間通過交替地自動(dòng)供電兩個(gè)源來交替地激發(fā)第一等離子體670與遠(yuǎn)端等離子體693。控制器470可類似地使腔室801進(jìn)入沉積模式。

圖9A圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室901的橫截面圖，該蝕刻腔室901經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的修改操作110。一般而言，蝕刻腔室901包含實(shí)施離子研磨操作的電容耦合的等離子體源，以及實(shí)施蝕刻操作及實(shí)施可選的沉積操作的電子束源。如圖9A中所圖示，在第一噴淋頭625設(shè)置在夾盤650上方的情況下提供實(shí)質(zhì)上如本文其它處描述的電容性放電以分配第一饋送氣體690進(jìn)入第一腔室區(qū)域684。夾盤650與第一噴淋頭625形成第一射頻耦合電極對(duì)以使第一饋送氣體(例如，Ar)的射頻等離子體670電容放電。

圖9B圖示根據(jù)實(shí)施例經(jīng)重新配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻操作120的蝕刻腔室901的橫截面圖。如圖所示，高壓直流電源943耦接至第二電極605與第二噴淋頭610以形成設(shè)置在第一噴淋頭625上方的直流電極對(duì)以在直流電極之間的腔室區(qū)域中產(chǎn)生直流輝光(glow)放電618。直流電極對(duì)經(jīng)由介電隔片620與第一噴淋頭625電絕緣。第一噴淋頭625經(jīng)由介電隔片630進(jìn)一步與腔室壁640絕緣以允許對(duì)第一噴淋頭625的控制。

在操作期間，以陰極直流電位(例如4-8kV)偏壓第二電極605而以陽極電位(例如，-100V至-200V)偏壓第二噴淋頭610。來自產(chǎn)生自第一饋送氣體(例如，Ar瓶690)的直流輝光放電618的電子通過孔680進(jìn)入第二腔室區(qū)域681。第一噴淋頭625亦經(jīng)由中繼器耦接至直流電源(例如耦接至第二噴淋頭610)，以使第一噴淋頭625相對(duì)于第二電極605的陰極電位負(fù)偏壓至陽極電位。第一噴淋頭625上的負(fù)偏壓允許電子通過第一噴淋頭625并進(jìn)入第一腔室區(qū)域684。為了進(jìn)一步推進(jìn)此目的，第一噴淋頭625可具有大洞。以此方式，“電子束”源系軟游離第一腔室區(qū)域684中的饋送氣體(例如，在DZSH實(shí)施例中由孔683提供的NF₃及NH₃)以提供反應(yīng)性蝕刻物質(zhì)(例如，NH₄F等)而在工作件302上無顯著偏壓的構(gòu)件。

如在圖9B進(jìn)一步圖示，盡管夾盤650在離子研磨模式期間耦接至射頻源(產(chǎn)生器652及653)，但夾盤650亦可在蝕刻操作及沉積操作的一者或兩者期間維持在接地電位或陰極電位。提供于接地電位與正偏壓之間的可控制的可變夾盤電位963將控制從直流輝光放電618到工作件302的電子通量(electron flux)。在進(jìn)一步實(shí)施例中，蝕刻腔室901包括設(shè)置在第一噴淋頭625與夾盤650之間的分流電極(thief electrode)947。分流電極625經(jīng)由可變電容器964耦接至接地以進(jìn)一步控制至工作件302的電子通量。如圖所示，分流電極947經(jīng)由第一介電隔片630與第一噴淋頭625絕緣并經(jīng)由第二介電隔片937與接地的腔室壁640絕緣的導(dǎo)電環(huán)。

圖9C圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室901的橫截面圖，該蝕刻腔室901經(jīng)重新配置以執(zhí)行圖1所圖示的沉積操作130。使用實(shí)質(zhì)上如本文其它處描述的用于蝕刻操作120的直流電源或在第二腔室區(qū)域681中產(chǎn)生的第二射頻等離子體，以執(zhí)行保護(hù)層的PECVD沉積。在使用直流電源時(shí)，來自第二噴淋頭610的電子通過第一噴淋頭625并經(jīng)由孔683提供含硅前驅(qū)物(諸如，OMCTS 695)。亦可通過孔683供應(yīng)氧以通過電子通量來游離氧。

控制器470將在蝕刻制程期間通過交替地自動(dòng)供電兩個(gè)源來交替地激發(fā)第一等離子體670與直流輝光放電618?？刂破?70可類似地使腔室901進(jìn)入沉積模式。

在進(jìn)一步實(shí)施例中，可用電子通量執(zhí)行沉積的保護(hù)層的原位固化，本質(zhì)上執(zhí)行電子束硬化類型的制程。提供于接地電位與正偏壓之間的可控制的可變夾盤電位963亦為此目的可控制從直流輝光放電618到工作件302的電子通量。具體而言，在需要固化時(shí)，工作件302將處在接地電位處；在不需要固化時(shí)，工作件302處于陰極電位處。

圖10圖示根據(jù)實(shí)施例的蝕刻腔室1001的橫截面圖，該蝕刻腔室1001經(jīng)配置以執(zhí)行圖1所圖示的蝕刻制程100的各個(gè)模式。一般而言，蝕刻腔室1001包含實(shí)施離子研磨操作的CCP，以及實(shí)施蝕刻操作及實(shí)施可選的沉積操作的感應(yīng)耦合的等離子體源(inductively coupled plasma source；IPS)。

如圖10中所圖示，提供了上文在用于第一腔室區(qū)域684中的修改操作110(圖1)的CCP等離子體的情境中描述的所有腔室組件，夾盤650及第一噴淋頭625再次形成射頻電極對(duì)。在實(shí)施例中，第一噴淋頭625為實(shí)質(zhì)上如本文其它處描述的可被供電的、電氣浮動(dòng)的或接地的DZSH。對(duì)于蝕刻操作(例如，圖1中的120)，導(dǎo)電線圈組1052耦接至包括產(chǎn)生器608的射頻源，以用本領(lǐng)域中已知的任一方式產(chǎn)生感應(yīng)耦合的等離子體692。在第一噴淋頭的DZSH實(shí)施例中結(jié)合大尺寸洞的ICP源能夠有效地游離經(jīng)由介電質(zhì)蓋1006所引入的諸如NF₃ 691及NH₃ 692的饋送氣體。

控制器470將在蝕刻制程期間通過交替地自動(dòng)供電兩個(gè)源來交替地激發(fā)第一等離子體670與ICP等離子體692?？刂破?70可類似地使腔室1001進(jìn)入沉積模式。

應(yīng)了解上文的描述旨在說明而非限制。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀及理解以上描述后將明白除了詳細(xì)描述的實(shí)施例的外的許多其它實(shí)施例。雖然已參考具體的示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明不局限于描述的實(shí)施例，而是可用在隨附權(quán)利要求的精神及范圍內(nèi)的修改及變更來實(shí)踐本發(fā)明。因此應(yīng)參考隨附權(quán)利要求及此權(quán)利要求允許的全部等效物決定本發(fā)明的范疇。