本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體襯底中蝕刻特征的方法和裝置，更具體地，涉及利用低溫晶片溫度的離子束蝕刻。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件的制造通常涉及一系列操作，其中將各種材料沉積到半導(dǎo)體襯底上以及從半導(dǎo)體襯底去除各種材料。一種用于材料去除的技術(shù)是離子束蝕刻，其包括將離子輸送到襯底的表面以物理地和/或化學(xué)地以各向異性方式從表面去除原子和化合物。撞擊離子撞擊襯底表面并通過動量傳遞(并且在反應(yīng)離子蝕刻的情況下通過反應(yīng))去除材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文的某些實(shí)施方式涉及用于蝕刻襯底的方法和設(shè)備。通常，蝕刻在形成自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(stt-ram)裝置的環(huán)境下發(fā)生。在各種情況下，在特定處理步驟期間使用冷卻的襯底支撐件，這可以減少發(fā)生的擴(kuò)散相關(guān)損壞的程度，從而能夠制造高質(zhì)量的stt-ram裝置。

在所公開的實(shí)施方式的一個方面中，提供了一種蝕刻襯底以用于形成自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(stt-ram)裝置的方法，所述方法包括：在反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括：(i)底部電極層，(ii)位于所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)位于所述蝕刻停止層上的第一磁性層，(iv)位于所述第一磁性層上的隧道(tunneling)介電層，(v)位于所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，并且其中在第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下；執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束，其中所述第二離子束蝕刻操作在比所述第一離子束蝕刻操作低的離子能量下進(jìn)行，并且其中所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作導(dǎo)致在所述隧道介電層的暴露部分上和/或在所述隧道介電層中形成導(dǎo)電材料；以及執(zhí)行導(dǎo)電材料減少操作以減少在所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作期間在所述隧道介電層上或所述隧道介電層中形成的所述導(dǎo)電材料，其中減少所述導(dǎo)電材料包括去除所述導(dǎo)電材料或使所述導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性變?nèi)?，其中所述?dǎo)電材料減少操作包括將所述襯底暴露于離子束，其中所述導(dǎo)電材料減少操作在比所述第二離子束蝕刻操作低的離子能量下執(zhí)行，并且其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，將所述襯底支撐件保持在約-70℃和約-10℃之間的溫度下。

在一些實(shí)施方式中，所述襯底支撐件溫度可以在操作期間改變。在一個實(shí)例中，在所述第二離子束蝕刻操作期間，所述襯底支撐件溫度降低至少約20℃。在所述第二離子束蝕刻操作期間，所述襯底支撐件可以保持在約10℃和約120℃之間的溫度下。

在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子束可以包括氧離子和惰性離子。在一些其它情況下，在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子束可包括沒有任何反應(yīng)離子的惰性離子。在一些實(shí)施方式中，在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子束包括惰性離子和選自o2、co、co2、n2及其組合的一種或多種反應(yīng)物。

在一些情況下可以使用特定的(specific)離子能量。例如，在一個實(shí)施方式中，在所述第一離子束蝕刻操作期間，所述離子能量可以在約100-10,000ev之間(在一些情況下在約100-1000ev之間)，在所述第二離子束蝕刻操作期間，所述離子能量可以在約50-300ev，并且在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子能量可以在約10-100ev之間。在某些實(shí)施方式中，所述方法還可以包括在所述第一離子束蝕刻操作之后和在所述第二離子束蝕刻操作之前，改變所述襯底與所述離子束行進(jìn)的方向之間的相對取向。

在所公開的實(shí)施方式的另一方面，提供了一種蝕刻襯底以形成stt-ram裝置的方法，所述方法包括：在反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括：(i)底部電極層，(ii)位于所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)位于所述蝕刻停止層上的第一磁性層，(iv)位于所述第一磁性層上的隧道介電層，(v)位于所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，并且其中在第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下；執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束，并且優(yōu)先在所述第一離子束蝕刻操作期間蝕刻的區(qū)域中沉積第一材料，在所述第二離子束蝕刻操作中，所述襯底支撐件保持在約-70℃和約10℃之間的溫度下。

在一些實(shí)施方式中，所述第一材料具有特定的性質(zhì)。例如，在一些情況下，(a)所述第一材料是非導(dǎo)電的，和/或(b)所述第一材料當(dāng)與(i)所述底部電極層的材料和/或(2)所述第一磁性層或所述第二磁性層的材料組合時是非導(dǎo)電的。所述第一材料可以包括選自碳、sio2、sin、sic、sico、sicn及其組合的一種或多種材料。所述方法還可以包括，在所述第二離子束蝕刻操作期間，將所述第一材料濺射到所述特征的所述側(cè)壁上。

在一些情況下，所述第一材料可以是蝕刻反應(yīng)物。所述蝕刻反應(yīng)物可以包括含鹵化合物的化合物和/或金屬有機(jī)化合物。在一些這樣的情況下，在所述第二離子束蝕刻操作期間，所述特征的所述側(cè)壁可暴露于所述離子束，同時所述第一材料沉積在所述第一離子束蝕刻操作期間蝕刻的所述區(qū)域中。在一些其它情況下，所述第二離子束蝕刻操作可以包括循環(huán)地(a)沉積所述第一材料和(b)將所述襯底暴露于是離子束，其中(a)和(b)在時間上不重疊。

所述方法還可以包括在所述第一離子束蝕刻操作之后，改變所述襯底與所述離子束行進(jìn)的方向之間的相對取向。在一些情況下，這可能涉及傾斜所述襯底。

在所公開的實(shí)施方式的另一方面中，提供了一種用于在形成stt-ram裝置的同時蝕刻襯底的離子束蝕刻裝置，所述裝置包括：反應(yīng)室；離子束發(fā)生器；被配置為加熱和冷卻襯底的襯底支撐件；控制器，其具有指令以通過以下步驟蝕刻襯底：在所述反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括(i)底部電極層，(ii)位于所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)(iv)位于所述第一磁性層上的隧道介電層，(v)位于所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，并且其中在第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下；執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束，其中所述第二離子束蝕刻操作在比所述第一離子束蝕刻操作低的離子能量下進(jìn)行，并且其中所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作導(dǎo)致在所述隧道介電層的暴露部分上和/或在所述隧道介電層中形成導(dǎo)電材料；以及執(zhí)行導(dǎo)電材料減少操作以減少在所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作期間形成在所述隧道介電層上或所述隧道介電層中的所述導(dǎo)電材料，其中減少所述導(dǎo)電材料包括去除所述導(dǎo)電材料或使所述導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性變?nèi)酰渲兴鰧?dǎo)電材料減少操作包括將所述襯底暴露于離子束，其中所述導(dǎo)電材料減少操作在比所述第二離子束蝕刻操作低的離子能量下執(zhí)行，并且其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，將所述襯底支撐件保持在在約-70℃和-10℃之間的溫度下。

在所公開的實(shí)施方式的又一方面中，提供了一種用于在形成stt-ram裝置的同時蝕刻襯底的離子束蝕刻裝置，所述裝置包括：反應(yīng)室；離子束發(fā)生器；被配置為加熱和冷卻襯底的襯底支撐件；控制器，其具有指令以通過以下步驟蝕刻所述襯底：在所述反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括(i)底部電極層，(ii)位于所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)(iv)位于所述第一磁性層上的隧道介電層，(v)位于所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，并且其中在第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下；執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束，并且優(yōu)先在所述第一離子束蝕刻操作期間蝕刻的區(qū)域中沉積第一材料，并且其中在所述第二離子束蝕刻操作期間，將所述襯底支撐件保持在約-70℃和約-10℃之間的溫度下。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種蝕刻襯底以形成自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(stt-ram)裝置的方法，所述方法包括：

在反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括：(i)底部電極層，(ii)設(shè)置在所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)設(shè)置在所述蝕刻停止層上的第一磁性層，(iv)設(shè)置在所述第一磁性層上的隧道介電層，(v)設(shè)置在所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；

執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，

所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，并且

其中在所述第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下；

執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，

所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束，

其中所述第二離子束蝕刻操作在比所述第一離子束蝕刻操作低的離子能量下進(jìn)行，并且

其中所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作導(dǎo)致在所述隧道介電層的暴露部分上和/或在所述隧道介電層中形成導(dǎo)電材料；以及

執(zhí)行導(dǎo)電材料減少操作以減少在所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作期間形成在所述隧道介電層上或所述隧道介電層中的所述導(dǎo)電材料，

其中減少所述導(dǎo)電材料包括去除所述導(dǎo)電材料或使所述導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性變?nèi)酰?/p>

其中所述導(dǎo)電材料減少操作包括將所述襯底暴露于離子束，

其中所述導(dǎo)電材料減少操作在比所述第二離子束蝕刻操作低的離子能量下進(jìn)行，

其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，將所述襯底支撐件保持在約-70℃和約-10℃之間的溫度下。

2.根據(jù)條款1所述的方法，其中在所述第二離子束蝕刻操作期間，所述襯底支撐件溫度降低至少約20℃。

3.根據(jù)條款1所述的方法，其中在所述第二離子束蝕刻操作期間，將所述襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下。

4.根據(jù)條款1所述的方法，其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子束包括氧離子和惰性離子。

5.根據(jù)條款1所述的方法，其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子束包括沒有反應(yīng)離子的惰性離子。

6.根據(jù)條款1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子束包括惰性離子和選自o2、co、co2、n2及其組合的一種或多種反應(yīng)物。

7.根據(jù)條款1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第一離子束蝕刻操作期間，所述離子能量在約100-10,000ev之間，其中在所述第二離子束蝕刻操作期間，所述離子能量在約50-300ev之間，并且其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，所述離子能量在約10-100ev之間。

8.根據(jù)條款1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括在所述第一離子束蝕刻操作之后且在所述第二離子束蝕刻操作之前，改變所述襯底與所述離子束行進(jìn)的方向之間的相對取向。

9.一種蝕刻襯底以形成自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(stt-ram)裝置的方法，所述方法包括：

在反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括：(i)底部電極層，(ii)設(shè)置在所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)設(shè)置在所述蝕刻停止層上的第一磁性層，(iv)設(shè)置在所述第一磁性層上的隧道介電層，(v)設(shè)置在所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；

執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，

所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，并且

其中在所述第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度；

執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，

所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束并優(yōu)先在所述第一離子束蝕刻操作期間蝕刻的區(qū)域中沉積第一材料，并且

其中在所述第二離子束蝕刻操作期間，將所述襯底支撐件保持在約-70℃和約10℃之間的溫度下。

10.根據(jù)條款9所述的方法，其中，(a)所述第一材料不導(dǎo)電，和/或(b)所述第一材料當(dāng)與(i)所述底部電極層的材料和/或(ii)所述第一磁性層或所述第二磁性層的材料組合時是非導(dǎo)電的。

11.根據(jù)條款10所述的方法，其中所述第一材料包括選自碳、sio2、sin、sic、sico、sicn及其組合的一種或多種材料。

12.根據(jù)條款10所述的方法，其還包括在所述第二離子束蝕刻操作期間，將所述第一材料濺射到所述特征的所述側(cè)壁上。

13.根據(jù)條款9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一材料是蝕刻反應(yīng)物。

14.根據(jù)條款13所述的方法，其中在所述第二離子束蝕刻操作期間，所述特征的所述側(cè)壁暴露于所述離子束，同時所述第一材料沉積在所述第一離子束蝕刻操作期間蝕刻的所述區(qū)域中。

15.根據(jù)條款13所述的方法，其中所述第二離子束蝕刻操作包括循環(huán)地(a)沉積所述第一材料和(b)將所述襯底暴露于所述離子束，其中(a)和(b)在時間上不重疊。

16.根據(jù)條款13所述的方法，其中所述蝕刻反應(yīng)物包括含鹵化合物的化合物和/或金屬有機(jī)化合物。

17.根據(jù)條款9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其還包括在所述第一離子束蝕刻操作之后，改變所述襯底與所述離子束行進(jìn)的方向之間的相對取向。

18.根據(jù)條款17所述的方法，其中改變所述襯底與所述離子束行進(jìn)的所述方向之間的相對取向包括傾斜所述襯底。

19.一種用于在形成自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(stt-ram)裝置的同時蝕刻襯底的離子束蝕刻裝置，所述裝置包括：

反應(yīng)室；

離子束發(fā)生器；

襯底支撐件，其被配置為加熱和冷卻襯底；

控制器，其具有指令以通過以下步驟蝕刻所述襯底：

在所述反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括：(i)底部電極層，(ii)設(shè)置在所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)設(shè)置在所述蝕刻停止層上的第一磁性層，(iv)設(shè)置在所述第一磁性層上的隧道介電層，(v)設(shè)置在所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；

執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，

所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，并且

其中在所述第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下；

執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，

所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束，

其中所述第二離子束蝕刻操作在比所述第一離子束蝕刻操作低的離子能量下進(jìn)行，

其中所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作導(dǎo)致在所述隧道介電層的暴露部分上和/或在所述隧道介電層中形成導(dǎo)電材料；以及

執(zhí)行導(dǎo)電材料減少操作以減少在所述第一離子束蝕刻操作和/或所述第二離子束蝕刻操作期間形成在所述隧道介電層上或所述隧道介電層中的所述導(dǎo)電材料，

其中減少所述導(dǎo)電材料包括去除所述導(dǎo)電材料或使所述導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性變?nèi)酰?/p>

其中所述導(dǎo)電材料減少操作包括將所述襯底暴露于離子束，

其中所述導(dǎo)電材料減少操作在比所述第二離子束蝕刻操作低的離子能量下進(jìn)行，并且

其中在所述導(dǎo)電材料減少操作期間，將所述襯底支撐件保持在約-70℃和-10℃之間的溫度下。

20.一種用于在形成自旋扭矩轉(zhuǎn)移隨機(jī)存取存儲器(stt-ram)裝置的同時蝕刻襯底的離子束蝕刻裝置，所述裝置包括：

反應(yīng)室；

離子束發(fā)生器；

襯底支撐件，其被配置為加熱和冷卻襯底；

控制器，其具有指令以通過以下步驟蝕刻所述襯底：

在所述反應(yīng)室中接收所述襯底，所述襯底包括：(i)底部電極層，(ii)設(shè)置在所述底部電極層上的蝕刻停止層，(iii)設(shè)置在所述蝕刻停止層上的第一磁性層，(iv)設(shè)置在所述第一磁性層上的隧道介電層，(v)設(shè)置在所述隧道介電層上的第二磁性層，以及(vi)圖案化掩模層；

執(zhí)行第一離子束蝕刻操作以在所述襯底上限定特征，

所述第一離子束蝕刻操作包括將所述襯底暴露于離子束以蝕刻穿過至少所述第二磁性層、所述隧道介電層和所述第一磁性層，以及

其中在所述第一離子束蝕刻操作期間，將襯底支撐件保持在約10℃和約120℃之間的溫度下；

執(zhí)行第二離子束蝕刻操作以使所述襯底上的所述特征變窄，

所述第二離子束蝕刻操作包括將所述特征的側(cè)壁暴露于離子束并優(yōu)先在所述第一離子束蝕刻操作期間蝕刻的區(qū)域中沉積第一材料，并且

其中，在所述第二離子束蝕刻操作期間，將所述襯底支撐件保持在約-70℃和約10℃之間的溫度下。

下面將參照相關(guān)附圖描述這些和其他特征。

附圖說明

圖1示出了可用于實(shí)踐某些實(shí)施方式的反應(yīng)室的簡化視圖。

圖2a-2c描繪了在蝕刻工藝期間在不同時間點(diǎn)的部分制備的半導(dǎo)體襯底。

圖2d是描述用于蝕刻襯底中的特征的多步驟方法的流程圖。

圖3a-3e是描述根據(jù)不同實(shí)施方式的用于蝕刻襯底中的特征的各種多步驟方法的流程圖。

圖4示出了襯底支撐件的包括可用于在蝕刻工藝期間冷卻襯底的一系列peltier器件的一部分的簡化橫截面圖。

具體實(shí)施方式

在本申請中，術(shù)語“半導(dǎo)體晶片”、“晶片”、“襯底”、“晶片襯底”和“部分制造的集成電路”可互換使用。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，術(shù)語“部分制造的集成電路”可以指在其上制造集成電路的許多階段中的任何階段期間的硅晶片。在半導(dǎo)體器件工業(yè)中使用的晶片或襯底通常具有200mm、或300mm、或450mm的直徑。以下詳細(xì)描述假定實(shí)施方式在晶片上實(shí)現(xiàn)。然而，實(shí)施方式不限于此。工件可以具有各種形狀、尺寸和材料。除了半導(dǎo)體晶片，可以利用所公開的實(shí)施方式的其他工件包括各種制品，例如印刷電路板、磁記錄介質(zhì)、磁記錄傳感器、反射鏡、光學(xué)元件、微機(jī)械裝置等。

在以下描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對所呈現(xiàn)的實(shí)施方式的透徹理解。可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實(shí)踐所公開的實(shí)施方式。在其他情況下，沒有詳細(xì)描述公知的處理操作，以免不必要地模糊所公開的實(shí)施方式。雖然將結(jié)合具體實(shí)施方式來描述所公開的實(shí)施方式，但是將理解的是，其并不旨在限制所公開的實(shí)施方式。

離子束蝕刻通常用于制造磁性器件。如上所述，離子束蝕刻涉及通過將能量離子傳送到襯底表面而從襯底的表面移除材料。離子束蝕刻可以大致分為：僅涉及惰性離子(例如，氬離子、氦離子等)的工藝，以及涉及反應(yīng)離子或由離子(例如，氧離子、某些離子化化合物(例如，含氟離子化化合物)、引發(fā)與化學(xué)吸附或物理吸附在襯底表面上的反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)性或惰性離子等)引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)的工藝。在這些工藝中，離子撞擊襯底表面并通過直接物理動量轉(zhuǎn)移(濺射)或由來自離子的能量轉(zhuǎn)移引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)(反應(yīng)性離子束蝕刻或化學(xué)輔助離子束蝕刻)來移除材料。反應(yīng)離子束蝕刻(ribe)通常涉及利用可與襯底化學(xué)反應(yīng)的離子(例如氧、氟等)。在化學(xué)輔助離子束蝕刻(caibe)中，惰性離子要么引發(fā)襯底和反應(yīng)物(例如吸附在表面上的施加氣體)之間的化學(xué)反應(yīng)，要么在襯底表面上產(chǎn)生與施加的反應(yīng)物反應(yīng)的反應(yīng)位點(diǎn)，反應(yīng)位點(diǎn)與施加的反應(yīng)物的反應(yīng)與反應(yīng)位點(diǎn)的產(chǎn)生同時發(fā)生或者在反應(yīng)物位點(diǎn)的產(chǎn)生之后發(fā)生，或其任何組合。

離子束蝕刻工藝的某些應(yīng)用涉及非揮發(fā)性材料的蝕刻。在一些情況下，蝕刻的材料是導(dǎo)電材料。在某些實(shí)施方式中，在形成磁阻隨機(jī)存取存儲器(mram)裝置(例如自旋扭矩轉(zhuǎn)移存儲器裝置(stt-ram))的環(huán)境下蝕刻材料。在形成相變存儲器件(psm)、非易失性導(dǎo)體(銅、鉑、金等)、垂直堆疊的存儲器件等的環(huán)境下，本文所述的各種方法和裝置也可以是有用的。

圖1示出了根據(jù)某些方法用于執(zhí)行離子束蝕刻的裝置100的簡化橫截面圖。在該示例中，襯底101擱置在襯底支撐件103上，襯底支撐件103可以配備有硬件(未示出)以提供電和流體連接。在一些情況下，電連接可用于向襯底支撐件103或位于襯底支撐件103上或內(nèi)的靜電卡盤(未示出)供電，而流體連接可用于提供用于控制襯底101和襯底支撐件103的溫度的流體。襯底支撐件103可以由加熱器(未示出)加熱和/或由冷卻機(jī)構(gòu)(未示出)冷卻。可以使用任何適當(dāng)?shù)睦鋮s機(jī)構(gòu)。在一個示例中，冷卻機(jī)構(gòu)可以包括使冷卻流體流過在襯底支撐件103中或附近的管道。在另一示例中，冷卻機(jī)構(gòu)可以涉及在低溫溫度下在襯底支撐件內(nèi)的單一或混合制冷劑的循環(huán)。在另一個示例中，冷卻機(jī)構(gòu)可以包括可以并入襯底支撐件103中或緊挨襯底支撐件103的多個peltier器件。在其中具有用于冷卻和/或加熱襯底的多個peltier器件的一個示例性襯底支撐件在下面關(guān)于圖4進(jìn)行了進(jìn)一步的討論。在另一個示例中，襯底支撐件可以在其中或其上包括一個或多個低溫恒溫器以實(shí)現(xiàn)冷卻。在2013年6月3日提交的名稱為“temperaturecontrolledsubstratesupportassembly”的美國專利申請no.13/908,676中進(jìn)一步描述了溫度控制的襯底支撐件，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。襯底支撐件103能夠以可變的速度和角度旋轉(zhuǎn)和傾斜，如圖1中的雙箭頭所示。

等離子體產(chǎn)生氣體被輸送到主等離子體產(chǎn)生區(qū)域105。等離子體產(chǎn)生氣體由等離子體源107激勵。在圖1的上下文中，等離子體源107是用作感應(yīng)耦合等離子體源的線圈。諸如電容耦合源、微波源或放電源的其它源可以在適當(dāng)設(shè)計的反應(yīng)器中使用。在主等離子體產(chǎn)生區(qū)域105中形成等離子體。提取電極109包括一系列孔110，通過孔110提取離子。

孔110可以具有在約0.5-1cm之間的直徑以及由電極的厚度限定的高度。孔110可具有在約0.01-100.0之間的高度比寬度的高寬比(ar)。在一些情況下，孔110布置成六邊形、正方形柵格或螺旋圖案，但是也可以使用其它圖案。相鄰孔之間的中心到中心距離可以在大約1mm-10cm之間?？卓梢员慌渲脼楫?dāng)僅考慮電極的單個(頂或底)面時實(shí)現(xiàn)在電極的表面積的約0.1％-95％之間的總開口面積(即，每個開口的面積的總和)電極。例如，具有40cm直徑和500個孔(每個孔直徑為1cm)的電極將具有約31％(393cm²開口面積除以1257cm²總面積)的開口面積?？?10在不同的電極中可以具有不同的直徑。在一些情況下，上電極中的孔徑較小，下電極中的孔徑較大。在一個實(shí)施方式中，下電極113中的孔比聚焦電極111中的孔大例如約0-30％之間。在這些或其他情況下，聚焦電極111中的孔比提取電極109中的孔大例如約0-30％之間。

相對于襯底101施加到提取電極109的偏置v1用于提供離子相對于襯底的動能。該偏置通常是正的，并且可以在約20-10,000伏特或以上之間的范圍內(nèi)。在某些情況下，提取電極上的偏置在約20-2000伏之間。提取電極109上方的等離子體中的正離子通過電極109和113之間的電位差被吸引到下電極113。加入聚焦電極111以聚焦離子，并且如果需要，以排斥電子。該電極上的偏置v2相對于提取電極109可以為正或負(fù)，但通常為負(fù)偏置。聚焦電極111的偏置電位由聚焦電極111的透鏡特性確定。聚焦電極上的偏置電壓包括是提取電極上的電位v1的約1.1倍至20倍之間的正電壓，以及具有為v1的電位的0.001倍至0.95倍的幅度的負(fù)電壓。由于施加到不同電極的不同電位，存在電位梯度。電位梯度可以是大約1000v/cm的量級。相鄰電極之間的實(shí)例間隔距離在約0.1-10cm之間，或例如約1cm。

在離子離開接地的下電極113的底部之后，如果聚焦電極111的電壓被設(shè)置為產(chǎn)生準(zhǔn)直束，則離子以準(zhǔn)直和聚焦的束行進(jìn)。替代地，如果聚焦電極電壓被調(diào)節(jié)為對離子束欠聚焦或過聚焦，則可以使束發(fā)散。下電極113在許多(但不是全部)情況下接地。使用接地的下電極113與接地的襯底101的組合導(dǎo)致基本上無場的襯底處理區(qū)域115。使襯底位于無場區(qū)域中防止由離子束與殘余氣體或反應(yīng)室中的表面之間的碰撞產(chǎn)生的電子或次級離子朝向襯底加速，從而使引起不期望的損壞或次級反應(yīng)的風(fēng)險最小化。

另外，重要的是防止襯底101從離子束本身或從在離子束與襯底碰撞期間產(chǎn)生的噴射的二次電子充電。中和通常通過在襯底101附近添加低能電子源(未示出)來實(shí)現(xiàn)。由于離子和所噴射的二次電子上的正電荷都對襯底充正電，所以襯底附近的低能電子可以被吸引到帶正電的表面并且可以中和該電荷。在無場區(qū)域中執(zhí)行該中和更容易。

在一些應(yīng)用中，可能期望在下電極113和襯底101之間具有電位差。例如，如果需要非常低能量的離子，則難以在長距離上以低能量保持良好準(zhǔn)直的束，這是由于帶正電荷的離子的相互排斥(空間電荷效應(yīng))。對此的一個解決方案是相對于襯底101在下電極113上施加負(fù)偏置(或相反地相對于下電極113正向偏置襯底101)。這允許以更高的能量提取離子，然后當(dāng)它們接近襯底時使它們減慢。

在某些離子束蝕刻操作中，可以省略三個電極中的一個。在這種情況下，關(guān)于離子被引導(dǎo)到襯底表面的能量具有較少的靈活性。出現(xiàn)這種限制是因?yàn)闉榱耸闺x子根據(jù)需要聚焦和定向，應(yīng)當(dāng)向兩個電極施加特定比例的偏置電位。偏置電位的比率由兩個電極的聚焦特性和幾何形狀控制。因此，在使用特定幾何形狀且在下電極上需要特定偏置/電狀態(tài)(例如，接地)的情況下，施加到上電極的偏置中幾乎沒有或完全沒有靈活性。結(jié)果是使用這種設(shè)置的反應(yīng)室被限制在離子能量的范圍內(nèi)，離子能量可以在離子穿過各種電極時被傳遞給離子。第三電極的引入使得能夠根據(jù)需要在許多不同的離子能量下聚焦/引導(dǎo)離子，如上所述。

電極109、111和113中的每一個具有可以在約0.5mm-10cm之間的厚度、或在約1mm-3cm之間的厚度、例如約5mm的厚度。電極109、111和113可以各自具有相同的厚度，或者它們可以具有不同的厚度。此外，提取電極109和聚焦電極111之間的間隔距離可以等于、大于或小于聚焦電極111和下電極113之間的間隔距離。每個電極109、111和113也具有可以小于、等于或大于正被處理的襯底的尺寸的尺寸。在某些實(shí)施方式中，電極的尺寸接近襯底或襯底支撐件的尺寸(例如，在約50％內(nèi))。

電極109、111和113可以是圓形、矩形或其它多邊形形狀。在某些實(shí)施方式中，電極是長而窄的，其中長尺寸近似等于或大于襯底的一個尺寸，并且在正交方向上掃描襯底，使得當(dāng)在時間上平均時，離子束均勻地撞擊整個襯底表面。

提取電極109、聚焦電極111和下電極113中的孔110可以彼此精確對準(zhǔn)。否則，離子將被不正確地瞄準(zhǔn)，并且晶片上蝕刻結(jié)果將是差的。例如，如果聚焦電極111中的單個孔未對準(zhǔn)，則其可能導(dǎo)致襯底101的一個區(qū)域變得過蝕刻(其中太多離子被引導(dǎo))，而襯底101的另一個區(qū)域變得欠蝕刻(其中沒有離子或太少的離子被引導(dǎo))。因此，期望孔盡可能地彼此對準(zhǔn)。在各種情況下，垂直相鄰電極之間的未對準(zhǔn)被限制為孔直徑的約1％或更小(通過與鄰近孔相比孔的位置中的線性偏移的距離來測量)。

在某些實(shí)施方式中，可以提供第四電極(未示出)，例如在提取電極109上方。第四電極可以是中空陰極發(fā)射電極。換句話說，第四電極可以具有與其他電極109、111和113中的孔對準(zhǔn)的多個孔。空心陰極發(fā)射電極中的每個孔可以被配置為中空陰極發(fā)射體。為此，中空陰極發(fā)射電極可以具有上表面和下表面，下表面面向提取電極109。中空陰極發(fā)射電極中的多個孔可以形成為使得每個孔的直徑為在上表面處較大并且朝向下表面較小?？招年帢O發(fā)射電極的空心陰極發(fā)射體可以具有各種形狀。在某些情況下，中空陰極發(fā)射電極中的孔包括下圓筒形部分和上可變直徑部分。上可變直徑部分可以具有漏斗形狀。在某些類似的實(shí)施方式中，提取電極109可以被制造為具有關(guān)于中空陰極發(fā)射電極所描述的任何性質(zhì)的中空陰極發(fā)射電極。

此外，在一些實(shí)施方式中，例如在下電極113下方可以包括成組的反射器(未示出)。反射器可以具有相對于下電極113的表面法線的約0.5-20°的角α。反射器的長度可以足夠長，以從穿過孔眼的視線投影到襯底上的孔關(guān)閉。因此，反射器的長度可以大于或等于下電極113中的孔的直徑除以α的正弦。相鄰反射器之間的間隔可以與相鄰孔之間的間隔相同。反射器可以彼此平行地定位，使得它們均勻地改變離子軌跡。因?yàn)榉瓷淦髟谒鼈冞M(jìn)入襯底處理區(qū)域115時改變離子/粒子的軌跡，所以離開反射器的粒子不直接向下行進(jìn)。如果期望粒子以法向角度(即，90°)撞擊晶片101，則晶片101可以傾斜以適應(yīng)粒子的成角度的軌跡?？梢酝ㄟ^控制襯底支撐件基座103來完成傾斜。在一些情況下，在蝕刻期間，晶片可以傾斜和不傾斜至不同的角度，以根據(jù)需要引導(dǎo)離子/粒子。在其他情況下，電極組件可以相對于襯底傾斜。傾斜可以幫助在例如特征側(cè)壁處實(shí)現(xiàn)良好的蝕刻結(jié)果。不管是否使用反射器，都可能發(fā)生這種傾斜。

離子束蝕刻工藝通常在低壓下進(jìn)行。在一些實(shí)施方式中，壓力可以為約100毫托或更小，例如約1毫托或更小，并且在許多情況下為約0.1毫托或更小。低壓有助于最小化離子和襯底處理區(qū)域中存在的任何氣態(tài)物質(zhì)之間的不期望的碰撞。在某些情況下，在其它低壓離子處理環(huán)境中輸送相對高壓的反應(yīng)物。在以下美國專利申請中描述了用于實(shí)現(xiàn)這種處理方法的裝置：于2014年8月12日提交的名稱為“differentiallypumpedreactivegasinjector”的美國專利申請no.14/458,161；以及于2014年8月29日提交的名稱為“ioninjectorandlenssystemforionbeammilling”的美國專利申請no.14/473,863，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

在一些實(shí)施方式中，離子束蝕刻工藝可用于原子層蝕刻工藝。在以下美國專利中進(jìn)一步討論了原子層蝕刻方法：名稱為“adsorptionbasedmaterialremovalprocess”的美國專利no.7,416,989；名稱為“methodsofremovingsiliconnitrideandothermaterialsduringfabricationofcontacts”的美國專利no.7,977,249；名稱為“modulatingetchselectivityandetchrateofsiliconnitridethinfilms”的美國專利no.8,187,486；名稱為“atomiclayerremovalforhighaspectratiogapfill”的美國專利no.7,981,763；和名稱為“atomiclayerremovalprocesswithhigheretchamount”的美國專利no.8,058,179，其每一個通過引用整體并入本文。

當(dāng)使用離子束蝕刻來形成自旋扭矩轉(zhuǎn)移磁性隨機(jī)存取存儲器(stt-ram，也稱為stt-mram)裝置時，可能出現(xiàn)某些困難。關(guān)于圖2a-2d描述了一個這樣的困難。圖2a-2c示出了部分制備的半導(dǎo)體襯底200，因?yàn)槠浣?jīng)歷了在圖2d中描述的多步驟蝕刻工藝250。圖2a示出了在蝕刻工藝250開始之前的襯底200。襯底200包括底部電極層202、蝕刻停止層204、第一磁性層206a、隧道介電層208、第二磁性層206b和圖案化掩模層210。這些層用于形成磁隧道結(jié)(mtj)。用于制造每層的材料在本領(lǐng)域中通常是已知的。用于蝕刻停止層204和掩模層210的示例材料包括但不限于鉭和氮化鉭。用于磁性層206a和206b的示例性材料包括但不限于鈷、鐵、鎳、鉑、鈀及其組合。用于磁性層206a和206b的一種常用材料是鈷鐵。該層也可以摻雜有一種或多種材料，包括但不限于硼。用于隧道介電層208的一個示例材料是氧化鎂，但是在一些情況下可以使用其它材料。用于底部電極層202的示例材料包括但不限于鎢、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鋁、銅等。

參考圖2d，多步驟蝕刻工藝250開始于操作252，其中執(zhí)行第一蝕刻操作(通常稱為主蝕刻操作)以限定襯底200上的材料堆疊中的特征。在各種實(shí)施方式中，根據(jù)需要，該操作可以包括將襯底暴露于惰性離子束以物理濺射掉相關(guān)材料。替代地或另外地，在一些其它實(shí)施方式中，操作252可涉及將襯底暴露于反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)以幫助蝕刻工藝。在這種情況下，蝕刻可以通過化學(xué)(而不是純物理)機(jī)制發(fā)生。該操作通常在相對高的離子能量(在一些情況下在約100-10,000ev之間(在一些情況下在約100-1000ev之間))下進(jìn)行。在特定實(shí)例中，使用氬離子，離子能量為約1000ev。在該操作期間，離子可以以90°的角度撞擊在襯底上，并且蝕刻可以以各向異性方式向下穿過材料堆疊發(fā)生。第一蝕刻可以具有約30-300s之間或約100-200s之間的持續(xù)時間。

圖2b示出了在操作252中的第一蝕刻之后的襯底200。此時，特征被限定在襯底200中，但它們比期望的更寬。接下來，操作254包括執(zhí)行第二蝕刻(通常被稱為修剪蝕刻操作)，以使襯底200上的特征變窄。與操作252中的第一蝕刻一樣，操作254中的第二蝕刻可以涉及將襯底200暴露于惰性離子束和/或反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)。第二蝕刻通常在比第一蝕刻低的離子能量下執(zhí)行。在各種實(shí)施方式中，第二蝕刻期間的離子能量可以在約50-300ev之間。在特定實(shí)例中，使用氬離子，離子能量為約100ev。襯底200通常相對于離子束的方向傾斜，使得離子束以非法向角度撞擊在襯底200上。在一些實(shí)施方式中，操作252中的第一刻蝕和操作254中的第二蝕刻之間的過渡涉及暫時停止到襯底200上的離子通量(例如，通過關(guān)閉離子源上的快門和/或熄滅等離子體等)，改變襯底200相對于離子源的位置，以及降低離子能量。圖2c示出了在操作254中的第二蝕刻之后的襯底200。在第二蝕刻之后的特征的寬度(w)可以為約40nm或更小。在一些情況下，第二蝕刻之后的特征的寬度可以在約20-40nm之間。在第二蝕刻之前，該寬度較大，在一些情況下在約50-100nm之間。第二蝕刻可以將特征的寬度減小約10-30％。通常，在第二蝕刻之后，該特征將具有約1:1量級的高寬比。在一些情況下，這些特征可以具有大約100nm的間距。在某些實(shí)施方式中，第二蝕刻可具有約60-600s之間或約100-300s之間的持續(xù)時間。

在操作254中的第二蝕刻期間，離子以一角度撞擊特征的側(cè)壁。一個結(jié)果是來自磁性層(特別是第二磁性層206b)的金屬可以被推入隧道介電層208中。此外，來自底部電極層202的材料和/或來自相鄰特征的材料可以被向上/朝上濺射到隧道介電層208的側(cè)壁上。這些現(xiàn)象是不希望的，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)電材料引入到應(yīng)當(dāng)是絕緣材料的隧道介電層208中/上。該導(dǎo)電材料可導(dǎo)致穿過隧道介電層208形成短路，這通常導(dǎo)致完成的器件發(fā)生故障。

為了克服隧道介電層208中/上的導(dǎo)電材料的問題，在操作256中執(zhí)行氧化步驟。操作254中的第二蝕刻和操作256中的氧化步驟之間的過渡可以類似于操作252和254之間的過渡。例如，過渡可以涉及停止到襯底200上的離子通量(例如，通過使用快門、熄滅等離子體等)，任選地改變襯底200相對于離子束的位置(例如，傾斜襯底和/或使離子束改變它們的方向)，以及降低離子能量。該過渡還可以涉及啟動不同工藝氣體的輸送，使得操作256中的離子束具有與操作254中使用的離子束不同的成分。

操作256中的氧化步驟涉及將襯底200暴露于相對低能量的離子以進(jìn)行氧化，從而降低隧道介電層208處的側(cè)壁上的導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性。在各種實(shí)施方式中，撞擊在襯底上的離子200由包括氬或另一惰性氣體中的相對少量的氧的工藝氣體產(chǎn)生。在一些這樣的情況下，用于產(chǎn)生離子束的工藝氣體可以是約1-20體積％的氧。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，氧暴露可周期性地進(jìn)行，例如在僅將惰性離子輸送到襯底的步驟之間進(jìn)行。在一些其它實(shí)施方式中，氧輸送可以是連續(xù)的，并且離子束的組成在氧化步驟的過程中可以是均勻的。在其他實(shí)施方式中，氧可以與離子束分開地輸送，例如以o2的形式直接輸送到反應(yīng)室。用于該步驟的示例性離子能量可以在約10-100ev之間。氧化步驟的持續(xù)時間可以在約30-300s之間，或約60-120s之間。在特定實(shí)例中，操作256涉及將襯底200暴露于以約50ev的離子能量提供的氧離子和氬離子，其中離子束由氬中10體積％的氧的工藝氣體產(chǎn)生。通過氧化在隧道介電層208處的特征的側(cè)壁上的導(dǎo)電材料，顯著減少了跨越(across)該層形成短路的可能性。在該氧化步驟之后，完成多步驟蝕刻工藝。

不幸的是，氧原子(以及室中存在的任何其它材料，例如氫、氮、水分等)可以擴(kuò)散到特征中。隨著特征尺寸繼續(xù)縮小，這種擴(kuò)散變得越來越成問題。在相同的成組擴(kuò)散條件下，較窄的特征將比較寬的特征受到更大程度的損傷(例如，更大比例的較窄特征將被損壞)。因此，盡管擴(kuò)散問題以前沒有被視為特別有問題，但是這是一個隨著特征尺寸縮小而變得重要的問題。在本文所述的特征尺寸(例如，約40nm或更小)，這種擴(kuò)散可能是非常有害的。

擴(kuò)散的材料可以對器件(特別是沿著隧道介電層和磁性層之間的敏感界面)造成顯著損壞。結(jié)果是存在小的處理窗口。一方面，將襯底暴露于氧降低了跨越隧道介電層形成短路的可能性。另一方面，將襯底暴露于氧增加了氧原子將在特征的表面上形成并擴(kuò)散到特征中以損壞和潛在地破壞器件的可能性。為了在這些問題之間取得平衡，通常僅向襯底提供少量的氧，但在一些情況下甚至這種少量的氧可損壞或破壞器件。有利地，所公開的實(shí)施方式提供擴(kuò)展可用處理窗口的處理方法。

例如，各種公開的實(shí)施方式使用降低特征內(nèi)的擴(kuò)散程度的處理方案，例如通過使用在特定處理步驟期間冷卻的襯底支撐件(通常稱為熱電靜電卡盤)。一個結(jié)果是，對于在特征內(nèi)的氧擴(kuò)散的給定容限，可以將較高量的氧輸送到襯底，這意味著隧道介電層處的特征的側(cè)壁上的任何導(dǎo)電材料可以被更有效地氧化，并且可以最小化跨越該層的短路的風(fēng)險。相反，對于輸送到襯底以氧化位于隧道介電層處的特征的側(cè)壁上的導(dǎo)電材料的給定量的氧，對所得到的器件將存在較小的擴(kuò)散相關(guān)損傷。

此外，在某些實(shí)施方式中，可以改變圖2d中描述的工藝流程(1)以降低在隧道介電層處的特征的側(cè)壁上形成導(dǎo)電材料的風(fēng)險，和/或(2)以降低氧原子在特征上形成并擴(kuò)散到特征中的風(fēng)險。下面進(jìn)一步描述這樣的實(shí)施方式。

如上所述，克服擴(kuò)散問題的一種方式是利用在某些處理步驟期間可以冷卻至低溫的襯底支撐件。冷卻的襯底支撐件有助于將襯底維持在相對低的溫度。因?yàn)閿U(kuò)散性是溫度依賴性的，結(jié)果是可以最小化擴(kuò)散。

擴(kuò)散系數(shù)是指由于分子擴(kuò)散引起的摩爾通量與物質(zhì)濃度梯度之間的比例常數(shù)。第一物質(zhì)相對于第二物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)越高，兩種物質(zhì)將彼此擴(kuò)散得越快。作為溫度的函數(shù)的擴(kuò)散系數(shù)的依賴性遵循arrhenius方程：

其中，

d＝在特定溫度下的擴(kuò)散系數(shù)

d0＝溫度無關(guān)的指前因子

qd＝擴(kuò)散的活化能

kb＝波爾茲曼常數(shù)，

t＝溫度

因?yàn)閿U(kuò)散系數(shù)隨著溫度增加而增加，所以通過在某些處理步驟期間將襯底保持在低溫，可以使氧和其它雜質(zhì)向特征中的擴(kuò)散最小化。例如參考圖2d，在操作256中的氧化步驟期間將襯底保持在低溫可能是特別有利的。

圖3a示出了根據(jù)某些實(shí)施方式的用于在半導(dǎo)體襯底上蝕刻特征的多步驟蝕刻工藝的流程圖。襯底可以包括如圖2a-2c所示的材料堆疊，并且將參考這些圖解釋圖3a。方法300開始于操作302，其中執(zhí)行第一蝕刻以在襯底200上限定特征。襯底200在第一蝕刻之前可以如圖2a所示，在第一蝕刻之后如圖2b所示。操作302中的第一蝕刻可以如關(guān)于圖2d中的操作252所描述的，并且關(guān)于操作252提供的任何細(xì)節(jié)也可以應(yīng)用于操作302中的第一蝕刻。在各種實(shí)施方式中，襯底支撐件第一蝕刻期間可以保持在約10-120℃之間、或在約30-80℃之間、或在約50-120℃之間的溫度下。

在各種情況下，可能需要在第一蝕刻期間將襯底支撐件(且因此襯底200)維持在相對溫暖的溫度。雖然較低的襯底溫度對于降低擴(kuò)散系數(shù)是有利的，但也存在競爭的問題。較低的襯底/襯底支撐件溫度增加了室內(nèi)的氣相材料(例如，水、氧、氫、氮等)將在襯底的特征上冷凝的可能性。當(dāng)這種材料在特征上冷凝時，它們有更大的機(jī)會擴(kuò)散到特征中。此外，這種冷凝的材料可能干擾蝕刻工藝。因此，如本文所述，低溫襯底支撐件/襯底可僅在特定步驟期間使用。因?yàn)榈谝晃g刻通常用惰性離子束(使得可能不希望地擴(kuò)散到特征中的氧的濃度非常低)來執(zhí)行并且涉及蝕刻大量的材料，所以在許多實(shí)施方式中在相對溫暖的襯底溫度下實(shí)施第一蝕刻是有利的，如上所述。在另一個實(shí)施方式中，可以用冷卻的襯底支撐件執(zhí)行第一蝕刻。在這種情況下，在第一蝕刻期間，襯底支撐件可以保持在約10-120℃之間、或約10-80℃之間、或約10-50℃之間的溫度下。

接下來，在操作304，執(zhí)行第二蝕刻以使特征變窄。操作304中的第二蝕刻可以如關(guān)于圖2d的操作254所描述的，并且關(guān)于操作254提供的任何細(xì)節(jié)也可以應(yīng)用于操作304中的第二蝕刻。類似地，上面關(guān)于從操作252到254的過渡也可應(yīng)用于從操作302到304的過渡。在某些實(shí)施方式中，襯底支撐件可在第二蝕刻期間保持在相對溫暖的溫度，例如，在約10-120℃之間、或在約30-80℃之間。因?yàn)檫@種蝕刻通常涉及輸送惰性離子束(并且可能不希望地擴(kuò)散到特征中的氧的濃度相對較低)，在各種情況下在相對溫暖的襯底/襯底支撐件溫度下執(zhí)行第二蝕刻可能是有利的。關(guān)于低溫的問題通常與在操作302中關(guān)于第一蝕刻所描述的那些相同。

在另一實(shí)施方式中，在操作302中的第二蝕刻期間可主動降低的襯底支撐件溫度。用于第二蝕刻的襯底支撐件的實(shí)例起始溫度可在約-30℃與120℃之間(或本文相對于第一蝕刻操作所描述的任何溫度范圍)。用于第二蝕刻的襯底支撐件的實(shí)例終止溫度可以在約-70℃和-10℃之間，并且冷卻速率可以在約0.5-4℃/s之間，例如在約1-3℃/s之間。在一些實(shí)施方式中，與第二蝕刻相比，在第一蝕刻期間的低溫問題(例如，與特征上的材料的不期望的冷凝有關(guān))是更大的問題。這可能是由于在第一蝕刻中去除的材料量較大和/或由于其它工藝差異(例如，離子能量、化學(xué)性質(zhì)等)。因此，有時希望襯底支撐件溫度在第一蝕刻期間保持相對溫暖，然后在第二蝕刻之前和/或期間降低。在第二蝕刻期間降低的襯底支撐件溫度的一個優(yōu)點(diǎn)是襯底支撐件將在操作306中的氧化步驟開始時處于低溫。如下所述，通常有利的是在低的襯底支撐件/襯底溫度下執(zhí)行氧化步驟。通過確保在第二蝕刻結(jié)束時襯底支撐件/襯底處于相對低的溫度下，在操作304和306之間不需要等待襯底支撐件/襯底冷卻。因此，在第二蝕刻期間降低襯底支撐件/襯底溫度可以提高生產(chǎn)率。使用熱電元件的襯底支撐件可以提供這些工作溫度范圍以及快速改變溫度(大于或等于1攝氏度/秒)的能力。

接下來，在操作306，執(zhí)行氧化步驟。該氧化步驟可以如關(guān)于圖2d中的操作256所描述的，并且關(guān)于操作256提供的任何細(xì)節(jié)也可以應(yīng)用于操作306。類似地，關(guān)于操作254和256之間的過渡提供的任何細(xì)節(jié)也可以應(yīng)用于操作304和306之間的過渡。然而，在一些情況下，在操作304和306之間可以使用相對較長的暫停，以允許襯底支撐件冷卻到期望的溫度。在氧化步驟期間，襯底支撐件可以保持在相對低的溫度下，以使材料(例如氧、水分等)擴(kuò)散到特征中的程度最小化。因此，低的襯底支撐件溫度保護(hù)特征，特別是磁性層206a和206b與隧道介電層208之間的敏感界面。結(jié)果是存在于室中的氧(和/或其它物質(zhì))不大可能損壞或毀壞所得的器件。

在氧化步驟期間襯底支撐件的示例溫度可介于約-70℃與10℃之間，或介于約-30℃與-10℃之間。在一些實(shí)施方式中，襯底支撐件的溫度可以在氧化步驟期間降低(例如，可以在操作306期間開始或繼續(xù)主動冷卻襯底支撐件)。在操作304和306之間和/或在操作306期間，示例冷卻速率可以在上述冷卻速率的范圍內(nèi)。圖3a的方法300與圖2d的方法250至少在控制襯底支撐件的溫度以使氧或其它材料擴(kuò)散到特征中的方面不同。

在某些實(shí)現(xiàn)方式中，可以通過偏離圖3a中描述的工藝流程來進(jìn)一步最小化到襯底上的特征中的擴(kuò)散。這種工藝流程變化可以涉及(1)在操作306中用不涉及將氧輸送到襯底的工藝替換氧化步驟，和/或(2)在操作304中的第二蝕刻期間的材料的優(yōu)先沉積，使得被背濺射(backsputter)到特征側(cè)壁上的材料是非導(dǎo)電的，和/或(3)去除氧化步驟。

圖3b呈現(xiàn)根據(jù)某些實(shí)施方式的用于蝕刻半導(dǎo)體襯底上的特征的多步驟蝕刻工藝的流程圖，其中氧化步驟306由導(dǎo)電材料減少(mitigation)步驟316代替。該實(shí)施方式還利用冷卻襯底支持以冷卻襯底并使到特征中的材料擴(kuò)散最小化。方法310分別在具有第一和第二蝕刻的操作302和304開始。在上面描述了這些操作，并且為了簡潔的目的，將不再重復(fù)描述。方法310在操作316處繼續(xù)，其中執(zhí)行導(dǎo)電材料減少步驟?？梢栽诓粚⒁r底暴露于氧的情況下執(zhí)行該步驟。相反，襯底可暴露于惰性離子束和/或替代化學(xué)物質(zhì)以去除隧道介電層的側(cè)壁上的導(dǎo)電材料，或者以其他方式使這些材料不導(dǎo)電。

使用沒有氧的惰性離子束將顯著降低氧將以破壞性程度擴(kuò)散到特征中的風(fēng)險。替代化學(xué)物質(zhì)的使用可以類似地降低氧將以破壞性程度擴(kuò)散到特征中的風(fēng)險。與氧相比，這種替代化學(xué)物質(zhì)相對于隧道介電層的材料可以具有較低的擴(kuò)散系數(shù)，這意味著到特征中的任何擴(kuò)散可能較不廣泛。類似地，取決于所選擇的化學(xué)物質(zhì)，替代化學(xué)物質(zhì)可以對器件導(dǎo)致較小損害，甚至在相似的擴(kuò)散水平。在一個實(shí)現(xiàn)方式中，操作316涉及將襯底暴露于惰性離子束，而不將襯底暴露于任何反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)。隧道介電層208的側(cè)壁上的任何導(dǎo)電材料可以被惰性離子束物理濺射掉。在一些其它實(shí)例中，襯底也可暴露于反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)。反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)可以直接輸送到襯底表面(例如，不通過產(chǎn)生離子束的離子源)，或者可以作為用于產(chǎn)生離子束的工藝氣體的一部分輸送。

可以被輸送以去除在隧道介電層208處的特征的側(cè)壁上存在的任何導(dǎo)電材料(或以其它方式使其不導(dǎo)電)的示例性反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)包括但不限于o2、co、co2、n2，及其組合。操作316期間的示例離子能量可以在約10-100ev之間，或在約20-80ev之間。操作316的示例持續(xù)時間可以在約30-600s之間，或者在約200-300s之間。在操作316期間的襯底支撐件的示例性溫度可以在約-70℃和10℃之間，或在約-30℃和-10℃之間。低溫襯底支撐件可以幫助最小化材料(例如，存在于室中的任何氫、氧、氮、水分等)能夠擴(kuò)散到特征中的程度。由于上述原因，在相對較高的襯底支撐件溫度下分別在操作302和304中執(zhí)行第一和第二蝕刻可能是有益的。在一些情況下，如上所述，可以在第二蝕刻期間主動降低的襯底支撐件溫度。

圖3c示出了根據(jù)某些實(shí)施方式用于在半導(dǎo)體襯底上蝕刻特征的多步驟蝕刻工藝的流程圖，其中材料優(yōu)先沉積在襯底的某些部分上。該材料使導(dǎo)電材料背濺射到襯底上的特征上的程度最小化。結(jié)果，在隧道介電層處的特征的側(cè)壁上形成較少的導(dǎo)電材料，并且顯著降低跨越該層形成短路的可能性。

方法320開始于其中執(zhí)行第一蝕刻的操作302。該蝕刻可以類似于圖3a的操作302中的第一蝕刻，并且為了簡潔起見，將不重復(fù)描述。方法320在其中執(zhí)行第二蝕刻的操作324處繼續(xù)。該蝕刻可以在相對低的襯底支撐件/襯底溫度下進(jìn)行，以使存在于室中的物質(zhì)能夠擴(kuò)散到特征中的程度最小化。在一些情況下，在操作324期間，襯底支撐件可以保持在約-70℃和10℃之間的溫度下，或者在約-30℃和-10℃之間的溫度下。在第二蝕刻期間，氣相材料被傳送到襯底并被允許優(yōu)先沉積在蝕刻區(qū)域中。參考圖2b，與在其余層204、206a、208、206b和210中限定的特征相比，材料可以優(yōu)先沉積在底部電極層202上。由于蝕刻區(qū)域/底部電極層202和形成在底部電極層202上方的特征之間的溫度差，可以實(shí)現(xiàn)這種優(yōu)先沉積。例如，底部電極層202保持比形成在該層上方的特征溫度更低，這是由于(1)冷卻的襯底支撐件和(2)離子撞擊特征的側(cè)壁，這導(dǎo)致特征加熱。

在各種實(shí)施方式中，選擇用于優(yōu)先沉積的材料是(1)非導(dǎo)電的，和/或(2)當(dāng)與(a)底部電極層202的材料、(b)第一磁性層206a的材料、和/或(c)第二磁性層206b的材料組合時形成非導(dǎo)電材料。以這種方式，從相鄰特征中的底部電極層202和/或磁性層206a/206b背濺射的任何材料將顯著比在不存在沉積材料的情況下將被背濺射的導(dǎo)電性材料有更少的問題。結(jié)果是顯著降低了跨越隧道介電層208形成短路的風(fēng)險。

可以優(yōu)先沉積的示例材料包括但不限于碳、sio2、sin、sic、sico、sicn及其組合?？捎糜谛纬蛇@種材料的示例反應(yīng)物包括但不限于ch4、o2、co2、co、n2、h2s、sih4及其組合。用于形成優(yōu)先沉積材料的反應(yīng)物可以作為用于產(chǎn)生離子束的源氣體的一部分輸送，或者可以直接輸送到反應(yīng)室/襯底，而不必由反應(yīng)物形成等離子體?？梢栽诙栊暂d氣中提供反應(yīng)物。在反應(yīng)物作為用于產(chǎn)生離子束的源氣體的一部分輸送的情況下，源氣體可包括濃度約0.5-10體積％之間的反應(yīng)物。

在某些實(shí)施方式中，方法320可在操作324之后完成。因?yàn)樵诓僮?24期間在隧道介電層208的特征的側(cè)壁上形成相對少的導(dǎo)電材料或不形成導(dǎo)電材料，和/或因?yàn)椴僮?24導(dǎo)致在隧道介電層208處的特征的側(cè)壁上形成非導(dǎo)電材料，在操作324之后可能不需要氧化、去除或以其它方式減少這種導(dǎo)電材料。然而，在一些情況下，方法320可以繼續(xù)執(zhí)行操作326。這里，可以任選地執(zhí)行導(dǎo)電材料減少步驟。操作326類似于圖3b的操作316，并且關(guān)于操作316提供的任何細(xì)節(jié)也可以應(yīng)用于操作326。

圖3d和3e示出了使用反應(yīng)離子束蝕刻機(jī)制蝕刻特征的方法的流程圖，該機(jī)制利用反應(yīng)化學(xué)物質(zhì)的優(yōu)先沉積。參考圖3d，方法330開始于操作331，其中在襯底中部分地蝕刻特征。可以使用任何蝕刻方法，包括但不限于本文所述的任何蝕刻方法。在操作333，類似于關(guān)于圖3c的操作324所描述的優(yōu)先沉積，將蝕刻反應(yīng)物輸送到襯底并且允許蝕刻反應(yīng)物優(yōu)先沉積在襯底的部分蝕刻區(qū)域上。由于部分蝕刻的特征(由于離子轟擊，其可能相對較熱)和下面的材料(由于冷卻的襯底和缺乏離子轟擊，其可以保持相對較冷)之間的溫度差異，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先沉積。該溫度差異可以允許蝕刻反應(yīng)物集中在部分蝕刻的特征的底部，其中這種蝕刻劑是最期望/有用的?？梢允褂玫氖纠曰瘜W(xué)物質(zhì)包括但不限于含鹵化合物的化合物、金屬有機(jī)化合物等。

在一個實(shí)施方式中，操作333在操作331完成之后開始。在另一個實(shí)施方式中，操作331和333在時間上重疊。在操作331中的蝕刻可以以連續(xù)或周期性方式進(jìn)行。類似地，在操作333中的反應(yīng)物輸送和/或離子束暴露可以以連續(xù)或周期性方式進(jìn)行。

圖3e呈現(xiàn)圖3d中呈現(xiàn)的方法330的特定實(shí)施方式。圖3e的方法340在操作331開始，其中在襯底上部分地蝕刻特征。類似于圖3d的操作331，該蝕刻操作可以是任何適當(dāng)?shù)奈g刻操作，包括本文所述的任何蝕刻操作。在一個實(shí)例中，如關(guān)于圖3a中的操作302中的第一蝕刻所描述的，執(zhí)行操作331中的蝕刻。在一些這樣的實(shí)施方式中，操作331中的蝕刻與圖3a的操作302中描述的第一蝕刻的不同之處在于，操作331中的蝕刻較不廣泛(因?yàn)樵诓僮?31中僅部分地蝕刻該特征)。在操作343，蝕刻反應(yīng)物優(yōu)選地被輸送到襯底上的部分蝕刻區(qū)域(例如，在蝕刻前端(etchfront)的部分蝕刻特征之間)。作為冷卻的襯底支撐件的結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先反應(yīng)物輸送。

參考圖2a所示的襯底200，在一個示例中，操作331可以涉及蝕刻穿過第二磁性層206b。結(jié)果是由層206b和210形成的部分蝕刻特征，其中下面的隧道介電層208暴露在相鄰的部分蝕刻特征之間。操作343然后可以涉及將蝕刻反應(yīng)物輸送到襯底，襯底優(yōu)選地沉積在隧道介電層208的暴露區(qū)域上，這是由于與部分蝕刻特征(此時其由第二磁性層206b和掩模層210制成)相比隧道介電層208的較冷的溫度。

方法340在操作345處繼續(xù)，其中將襯底暴露于離子束以進(jìn)一步蝕刻襯底上的特征。因?yàn)槲g刻反應(yīng)物優(yōu)選地沉積在需要進(jìn)一步蝕刻的區(qū)域中，所以該蝕刻工藝對于實(shí)現(xiàn)快速、高質(zhì)量的各向異性蝕刻結(jié)果可能是特別有利的。在操作347，確定蝕刻過程是否完成。如果是，則完成方法340，并且可以移除襯底以用于進(jìn)一步處理。在其中特征在操作347尚未完全蝕刻的情況下，方法340可返回到操作343，在操作343中，額外的蝕刻反應(yīng)物被輸送到襯底并被允許優(yōu)先沉積，如上所述?？梢灾貜?fù)操作343中的反應(yīng)物輸送和操作345中的離子束暴露，直到特征被完全蝕刻。操作343和345可以在時間上重疊或可以不在時間上重疊。操作343可以在操作331期間或之后開始。

圖3d和3e的方法的一個優(yōu)點(diǎn)是蝕刻反應(yīng)物集中在其最期望/最有用的區(qū)域中。該特征可以使得能夠在實(shí)現(xiàn)相同程度的蝕刻的同時使用相對較少的蝕刻反應(yīng)物來進(jìn)行蝕刻工藝。此外，該特征可以降低由于暴露于嚴(yán)酷的(harsh)蝕刻反應(yīng)物而使反應(yīng)室損壞的程度(這是因?yàn)槭褂孟鄬^少的蝕刻反應(yīng)物，并且所使用的蝕刻反應(yīng)物變成集中在冷卻的襯底上而不是在較暖的室表面上)。

在本文所述的任何實(shí)施方式中，可以加熱除襯底支撐件以外的反應(yīng)室的表面(例如，室壁、噴頭、電極、天花板等)。在許多情況下，襯底支撐件本身也可以能夠加熱。當(dāng)實(shí)施利用反應(yīng)室內(nèi)的溫差的方法3c-3e時，使用加熱的室表面可能是特別有利的。

此外，在本文所述的任何實(shí)施方式中，襯底支撐件的溫度可以在較高溫度和較低溫度之間循環(huán)。這樣的溫度循環(huán)可以在特定操作期間發(fā)生，例如關(guān)于圖2d和3a-3e描述的任何操作。在這些或其它情況下，溫度循環(huán)可發(fā)生在兩個操作之間。例如，溫度可以在關(guān)于圖2d和3a-3e描述的任何兩個操作之間循環(huán)。較高溫度可以是足以從襯底去除任何冷凝的反應(yīng)物的溫度，并且可以在約25℃和120℃之間、或在約50℃和110℃之間，這取決于存在的反應(yīng)物。較低的溫度可以是足夠低以基本上防止物質(zhì)擴(kuò)散到襯底上的材料/結(jié)構(gòu)中的溫度，并且可以在約-70℃和-10℃之間、或者在約-50℃和-20℃之間，這取決于存在的反應(yīng)物/材料。在較低溫度和較高溫度之間的溫差可以為至少約30℃、至少約50℃或至少約70℃。

在蝕刻過程完成之后，可以在將襯底從反應(yīng)室移除之前對襯底進(jìn)行加熱。這種加熱可以在圖3a-3e中的任何方法之后進(jìn)行。這種加熱可以通過加熱襯底支撐件而發(fā)生。示例加熱速率可以與上述冷卻速率相同或更快。在將襯底從反應(yīng)室移除之前加熱襯底的一個優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)襯底暴露于不同的處理環(huán)境/氣氛時，降低在襯底/特征上形成冰、水分和其它冷凝材料的風(fēng)險。任何這種冷凝的材料可以使未來的加工操作復(fù)雜化(或甚至導(dǎo)致其失效)，并且還可能導(dǎo)致最終器件中的損壞。

裝置

本文所述的方法可以由任何合適的裝置執(zhí)行。合適的裝置包括用于完成處理操作的硬件和具有用于控制根據(jù)本實(shí)施方式的處理操作的指令的系統(tǒng)控制器。例如，在一些實(shí)施方式中，硬件可以包含包括在處理工具中的一個或多個處理站。上面關(guān)于圖1描述了一種適當(dāng)?shù)难b置。

圖4提供了襯底支撐件400的一部分的簡化橫截面圖。襯底支撐件400包括由一系列peltier器件408分離并與該一系列peltier器件408接觸的至少上板402和下板404。襯底(未示出)擱置在上板402上。冷卻通道406可以設(shè)置在下板404中。peltier器件408操作以將熱量從上板402傳遞到下板404，其中熱量被遷移。在某些情況下，peltier器件408可用于在相反方向上傳遞熱量，例如當(dāng)襯底被主動加熱時。在通過引用并入本文的美國專利申請no.13/908,676中提供了與溫度控制的襯底支撐件相關(guān)的其它細(xì)節(jié)。替代的襯底支撐件設(shè)計(未示出)將由與下板404接觸的上板402構(gòu)成，在下板中具有冷卻通道406以適應(yīng)與本文的權(quán)利要求一致的在低溫溫度下的制冷劑的循環(huán)。市售的循環(huán)單元的一個實(shí)例是由馬薩諸塞州的brooksautomationofchelmsford制造的polycoldcryochiller型號“maxcool2500”。為了避免冷凝或者為了本文所討論的其它原因，可以通過進(jìn)入可以在不會基于過度處理時間禁止其使用的持續(xù)時間內(nèi)提高支撐件溫度的模式來實(shí)現(xiàn)加熱襯底。

系統(tǒng)控制器

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述示例的一部分。這樣的系統(tǒng)可以包括半導(dǎo)體處理設(shè)備，半導(dǎo)體處理設(shè)備包括一個或多個處理工具、一個或多個室、用于處理的一個或多個平臺、和/或特定處理部件(晶片基座、氣體流系統(tǒng)等)。這些系統(tǒng)可以與用于在半導(dǎo)體晶片或襯底的處理之前、期間和之后控制它們的操作的電子器件集成。電子器件可以被稱為“控制器”，其可以控制一個或多個系統(tǒng)的各種部件或子部件。根據(jù)處理要求和/或系統(tǒng)類型，控制器可以被編程以控制本文公開的任何工藝，包括工藝氣體的輸送、溫度設(shè)置(例如，在一些情況下通過襯底支撐件加熱和/或冷卻)、壓力設(shè)置、真空設(shè)置、功率設(shè)置、射頻(rf)發(fā)生器設(shè)置、rf匹配電路設(shè)置、頻率設(shè)置、流率設(shè)置、流體輸送設(shè)置、位置和操作設(shè)置、進(jìn)出工具和其他輸送工具和/或連接到特定系統(tǒng)或與特定系統(tǒng)接口的裝載鎖的晶片輸送。

概括地說，控制器可以定義為電子器件，電子器件具有接收指令、發(fā)出指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用終點(diǎn)測量等的各種集成電路、邏輯、存儲器和/或軟件。集成電路可以包括存儲程序指令的固件形式的芯片、數(shù)字信號處理器(dsp)、定義為專用集成電路(asic)的芯片、和/或一個或多個微處理器、或執(zhí)行程序指令(例如，軟件)的微控制器。程序指令可以是以各種單獨(dú)設(shè)置(或程序文件)的形式輸送到控制器的指令，單獨(dú)設(shè)置(或程序文件)定義用于在半導(dǎo)體晶片上或針對半導(dǎo)體晶片或系統(tǒng)執(zhí)行特定工藝的操作參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，操作參數(shù)可以是由工藝工程師定義的配方的一部分，以在一或多個(種)層、材料、金屬、氧化物、硅、二氧化硅、表面、電路和/或晶片的管芯的制造期間完成一個或多個處理步驟。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可以是與系統(tǒng)集成、耦合到系統(tǒng)、以其它方式聯(lián)網(wǎng)到系統(tǒng)或其組合的計算機(jī)的一部分或耦合到該計算機(jī)。例如，控制器可以在“云”中或在晶片廠(fab)主機(jī)系統(tǒng)的全部或一部分中，其可以允許對晶片處理的遠(yuǎn)程訪問。計算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問以監(jiān)視制造操作的當(dāng)前進(jìn)展、檢查過去制造操作的歷史、從多個制造操作研究趨勢或性能度量，以改變當(dāng)前處理的參數(shù)、設(shè)置要跟隨當(dāng)前處理的處理步驟、或者開始新的處理。在一些示例中，遠(yuǎn)程計算機(jī)(例如服務(wù)器)可以通過網(wǎng)絡(luò)(其可以包括本地網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng))向系統(tǒng)提供工藝配方。遠(yuǎn)程計算機(jī)可以包括使得能夠輸入或編程參數(shù)和/或設(shè)置的用戶接口，然后將該參數(shù)和/或設(shè)置從遠(yuǎn)程計算機(jī)輸送到系統(tǒng)。在一些示例中，控制器接收數(shù)據(jù)形式的指令，其指定在一個或多個操作期間要執(zhí)行的每個處理步驟的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，參數(shù)可以特定于要執(zhí)行的工藝的類型和工具的類型，控制器被配置為與該工具接口或控制該工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通過包括聯(lián)網(wǎng)在一起并朝著共同目的(例如本文所述的工藝和控制)工作的一個或多個離散控制器而呈分布式。用于這種目的的分布式控制器的示例是在與遠(yuǎn)程(例如在平臺級或作為遠(yuǎn)程計算機(jī)的一部分)定位的一個或多個集成電路通信的室上的一個或多個集成電路，其組合以控制在室上的工藝。

示例系統(tǒng)可以包括但不限于等離子體蝕刻室或模塊、沉積室或模塊、旋轉(zhuǎn)漂洗室或模塊、金屬電鍍室或模塊、清潔室或模塊、倒角邊緣蝕刻室或模塊、物理氣相沉積(pvd)室或模塊、化學(xué)氣相沉積(cvd)室或模塊、原子層沉積(ald)室或模塊、原子層蝕刻(ale)室或模塊、離子注入室或模塊、軌道室或模塊、以及可以與半導(dǎo)體晶片的制造和/或制備相關(guān)聯(lián)或用于半導(dǎo)體晶片的制造和/或制備的任何其它半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。

如上所述，根據(jù)將由工具執(zhí)行的一個或多個處理步驟，控制器可以與一個或多個其他工具電路或模塊、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相鄰工具、鄰近工具、位于整個工廠中的工具、主計算機(jī)、另一控制器、或在將晶片容器往返半導(dǎo)體制造工廠中的工具位置和/或裝載口運(yùn)輸?shù)牟牧线\(yùn)輸中使用的工具通信。

上述各種硬件和方法實(shí)施方式可結(jié)合光刻圖案化工具或工藝使用，例如用于制備或制造半導(dǎo)體器件、顯示器、led、光伏板等。通常，盡管不是必需的，這種工具/工藝將在共同的制造設(shè)施中一起使用或進(jìn)行。

薄膜的光刻圖案化通常包括以下步驟中的一些或全部，每個步驟使用多種可能的工具：(1)使用旋涂或噴涂工具在工件(例如，其上形成有氮化硅膜的襯底)上施加光致抗蝕劑；(2)使用熱板或爐或其它合適的固化工具來固化光致抗蝕劑；(3)用諸如晶片步進(jìn)機(jī)的工具將光致抗蝕劑暴露于可見光或uv光或x射線光；(4)使抗蝕劑顯影以選擇性地除去抗蝕劑，從而使用諸如濕臺或噴射顯影劑的工具將其圖案化；(5)通過使用干法或等離子體輔助蝕刻工具將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)移到下面的膜或工件中；以及(6)使用諸如rf或微波等離子體抗蝕劑剝離器的工具去除抗蝕劑。在一些實(shí)施方式中，可以在施加光致抗蝕劑之前沉積可灰化硬掩模層(例如無定形碳層)和另一合適的硬掩模(例如抗反射層)。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的配置和/或方法本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施方式或示例不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變化是可能的。這里描述的特定例程或方法可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個。因此，所示的各種操作可以以所示的順序執(zhí)行、以其他順序執(zhí)行、并行地執(zhí)行、或者在一些情況下被省略。同樣，可以改變上述處理的順序。

本公開的主題包括本文公開的各種處理、系統(tǒng)和配置以及其它特征、功能、操作和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合，以及其任何和所有等同方案。