，并且因 此通常執(zhí)行多個(gè)循環(huán)以去除剩余的電介質(zhì)和暴露下伏的半導(dǎo)體層。因此，這種重復(fù)清潔循 環(huán)在附圖中通過連接圖4E與圖4A的箭頭示意性表示。同樣地，圖4F提供了循環(huán)的ALC工藝的 流程圖。如該圖所示，循環(huán)的ALC工藝開始于引入反應(yīng)物(例如，清潔反應(yīng)物)到處理室的操 作411，接著是在襯底上部分地形成的凹入特征中形成吸附受限層的操作412。在吸附操作 之后，該工藝在操作413通過從處理室去除未被吸附的反應(yīng)物質(zhì)繼續(xù)。最后，在操作414,實(shí) 現(xiàn)在被吸附的反應(yīng)物層和氧化物材料之間的反應(yīng)的激活。如在流程圖中所述，反應(yīng)導(dǎo)致在 凹入特征中的氧化物材料的至少一部分被去除。最后，在一些實(shí)施方式中，可以有從處理室 去除通過反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品物質(zhì)的附加操作415。通常，在達(dá)到期望的蝕刻深度之前進(jìn)行許 多循環(huán)。因此，在操作414的激活反應(yīng)和任選地在操作415去除反應(yīng)副產(chǎn)物后，該工藝進(jìn)行到 邏輯框416,在這里確定蝕刻是否已達(dá)到所期望的蝕刻深度。如果期望的蝕刻深度未達(dá)到 (例如，如果已經(jīng)執(zhí)行不到N個(gè)循環(huán)，其中N是所需的ALC循環(huán)的總數(shù)），則工藝前進(jìn)到再次重 復(fù)操作411-414(和任選地415)。如果期望的蝕刻深度已經(jīng)達(dá)到（例如，如果已經(jīng)執(zhí)行N個(gè)循 環(huán)），則工藝結(jié)束。
[0067]再次參考圖4D和參考圖4F中的操作414,當(dāng)使用分子束來激活表面反應(yīng)時(shí)，光束可 以包括離子、自由基和中性非自由基物質(zhì)，并且吸附受限層對(duì)這些物質(zhì)的暴露可用于激活 表面反應(yīng)。如果離子化物質(zhì)被用來激活反應(yīng)，那么它們可以是等離子體產(chǎn)生的。等離子體可 以由惰性氣體(如氦，氬，氖，氪，和/或氙)形成/包括惰性氣體(如氦，氬，氖，氪，和/或氙）。 等離子體的離子可以通過所施加的電磁場(chǎng)被定向以便利用基本上垂直于襯底平面的能量 行進(jìn)(和接觸襯底），如下面進(jìn)一步討論的。當(dāng)然，這樣施加的電磁場(chǎng)也可以加速離子到特別 期望的動(dòng)能水平。雖然這可類似于離子基濺射蝕刻技術(shù)，在這里所不同的是，由撞擊離子傳 遞的能量只需要足以激活所吸附的清潔物質(zhì)的表面反應(yīng)，而不是足以由單獨(dú)的純粹動(dòng)能碰 撞地?zé)g氧化物表面。因此，例如，在本文所公開的ALC技術(shù)中，離子物質(zhì)可以通過以小于 l〇〇eV的相對(duì)動(dòng)能，或甚至小于30eV，或甚至小于10eV的相對(duì)動(dòng)能撞擊吸附受限層（如在圖 4D)而與其接觸。當(dāng)然，如果自由基物質(zhì)被用來激活反應(yīng)，則這些自由基物質(zhì)經(jīng)常也是等離 子體生成的，并且還典型地具有較低的動(dòng)能。在任何情況下，因?yàn)橄啾扔诨陔x子的濺射蝕 亥IJ，用于激活表面反應(yīng)的撞擊分子束賦予少得多的能量給下伏的襯底，因此原子層清潔 (ALC)技術(shù)具有要遠(yuǎn)遠(yuǎn)較少損害下伏表面的可能性。
[0068] 如剛剛描述的，在一些實(shí)施方式中，被吸附的清潔物質(zhì)和氧化物之間的表面反應(yīng) 可以被等離子體激活。因此，在圖4D中示意性地示出的低能分子束可以通過在處理室中產(chǎn) 生等離子體、或通過引入遠(yuǎn)程產(chǎn)生的等離子體到處理室中、或通過前述的組合等產(chǎn)生。通 常，如果離子被用于激活表面反應(yīng)，則基于離子的等離子體在處理室中產(chǎn)生。在多種實(shí)施方 式中，利用原位感應(yīng)耦合等離子體，例如變壓器耦合電容調(diào)諧等離子體。如果自由基物質(zhì)被 用于激活表面反應(yīng)，則它們可從遠(yuǎn)離處理室產(chǎn)生的基于自由基的等離子體-即從遠(yuǎn)程基于 自由基的等離子體源-引入處理室。在一些實(shí)施方式中，等離子體可包含相當(dāng)大數(shù)目的自由 基物質(zhì)和離子物質(zhì)這兩者。在一些實(shí)施方式中，等離子體可以是基于氬的離子化等離子體， 盡管-如上所述-通常具有平均動(dòng)能的離子比將在標(biāo)準(zhǔn)的基于氬等離子體的表面蝕刻技術(shù) 中使用的少得多。
[0069] 需要注意的是，清潔物質(zhì)的吸附層可以經(jīng)常被描述為共形層，即具有基本上均勻 的厚度，并且其與上面吸附了該吸附層的特征的形狀基本上共形。并且，由于吸附層的厚度 基本上是均勻的，因此反應(yīng)清潔物質(zhì)的量是基本上可控的、選擇性的、和可預(yù)測(cè)的，其中在 反應(yīng)過程期間襯底的任何部分暴露于該反應(yīng)清潔物質(zhì)。
[0070] 被吸附的清潔物質(zhì)的等離子體激活也可以作為用于控制清潔/蝕刻工藝的特異性 的附加的機(jī)制。特別地，所施加的電磁場(chǎng)(EM)可用于引導(dǎo)等離子體的一種或多種物質(zhì)的通 量朝向電接觸特征的基部/底部(如圖4D所示）。如果在這樣做時(shí)，撞擊物質(zhì)被引導(dǎo)以便沿著 基本上垂直于所述襯底的平面方向行進(jìn)，則撞擊物質(zhì)將撞擊特征的側(cè)壁遠(yuǎn)不如撞擊其基 部/底部那么頻繁，因此清潔反應(yīng)將在特征底部被優(yōu)先激活而不是在側(cè)壁被優(yōu)先激活，從而 起到保持特征的CD和AR的作用。
[0071]需要注意的是，所施加的EM場(chǎng)可能產(chǎn)生撞擊物質(zhì)的恒定流量，或者它可以通過EM 場(chǎng)的脈沖化而產(chǎn)生撞擊物質(zhì)的脈沖。在一些實(shí)施方式中，離子可以通過EM場(chǎng)引導(dǎo)以用低于 被撞擊的材料的濺射閾值的動(dòng)能撞擊被吸附的清潔物質(zhì)。在低于濺射閾值的能量方案中， 撞擊粒子具有足夠的能量來激活被吸附的清潔物質(zhì)的反應(yīng)，但沒有足夠的能量通過離子或 離子輔助的蝕刻工藝來去除材料。因此，為了確保經(jīng)由激活的化學(xué)清潔工藝，而不是通過離 子或離子輔助蝕刻工藝來實(shí)現(xiàn)氧化物的去除，離子可以通過施加EM場(chǎng)引導(dǎo)，使得它們以小 于100電子伏特(eV)、或在某些這樣的實(shí)施方式中以小于30eV的動(dòng)能、或者甚至還更具體地 以小于1 OeV的動(dòng)能撞擊被吸附的清潔物質(zhì)。根據(jù)不同的實(shí)施方式，例如，包括等離子體的離 子物質(zhì)可以是氫離子、和/或惰性氣體(例如氬)的離子。
[0072] 如上所述，第二蝕刻操作完成接觸孔的蝕刻。在一些實(shí)施方式中，在第二蝕刻操作 中所蝕刻的距離(不算上在第一蝕刻操作中所蝕刻的距離)可為介于約5-30納米之間，例如 約2-10納米之間。第二蝕刻操作可以使總的蝕刻深度(算上在第一蝕刻操作中得到的蝕刻 深度)達(dá)到介于約45-180納米之間，例如約50-90納米之間。這個(gè)深度將主要依賴于被蝕刻 的電介質(zhì)的厚度。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，在第一蝕刻操作中所蝕刻的距離(D1)相比于在第二 操作中所蝕刻的距離(D2)之間的比率（即，D 1:D2)為介于約8: 2至約9:1之間（即在某些情 況下，總的蝕刻距離的約80-90 %是在第一蝕刻操作中被蝕刻）。在某些實(shí)施方式中，在第二 蝕刻操作完成后，接觸孔具有介于約1-3之間的深寬比，例如介于約1.2-1.8之間的深寬比。
[0073] 在第二蝕刻操作完成和接觸孔被完全蝕刻后，接觸孔可用一種或多種材料(例如， 金屬、金屬氮化物等)填充。用于形成觸點(diǎn)的方法和裝置在下面的美國(guó)專利申請(qǐng)中進(jìn)一步討 論，其中的每一個(gè)在此通過引用將其內(nèi)容全部并入:于2013年4月12日申請(qǐng)的、名稱為"CVD BASED METAL/SEMI⑶NDUCTOR OHMIC CONTACT FOR HIGH VOLUME MANUFACTURING APPLICATIONS"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 13/862048;以及于2014年8月20日申請(qǐng)的、名稱為 "METHOD TO TUNE TI0X STOICHIOMETRY USING ATOMIC LAYER DEPOSITED TI FILM TO MIN頂IZE CONTACT RESISTANCE FOR TI0X/TI BASED MIS CONTACT SCHEME FOR CMOS?"的 美國(guó)專利申請(qǐng)No. 14/464475。
[0074]這里的各種實(shí)施方式被提供在電介質(zhì)材料中蝕刻凹部的背景中，其中該凹部是接 觸孔，電觸點(diǎn)稍后形成在該接觸孔中。然而，實(shí)施方式并不局限于此，并且在遭遇來自離子 轟擊的損害的下伏材料上的電介質(zhì)材料中蝕刻凹入特征的任何背景下，所公開的方法和設(shè) 備是有用的。 裝置
[0075] 本文中所描述的方法可以用任何合適的裝置來執(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)本發(fā)明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，硬件可以包括:包含在處理工具中的一個(gè)或多個(gè)處理站。在許多實(shí)施方式中， 第一蝕刻操作發(fā)生在第一反應(yīng)室內(nèi)，而第二蝕刻操作發(fā)生在第二反應(yīng)室中，其中第一反應(yīng) 室被配置成產(chǎn)生電容耦合等離子體，而第二反應(yīng)室被配置成產(chǎn)生感應(yīng)耦合等離子體(例如， 變壓器耦合電容調(diào)諧等離子體）。如下面進(jìn)一步描述的，兩個(gè)反應(yīng)室可以一起設(shè)置在單個(gè)平 臺(tái)上，例如在群集工具中。
[0076] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，第一蝕刻操作和第二蝕刻操作兩者都可以在單個(gè)反應(yīng)室中 進(jìn)行，單個(gè)反應(yīng)室被配備成在一定條件下產(chǎn)生電容耦合等離子體并且在其它條件下產(chǎn)生感 應(yīng)耦合等離子體(例如，變壓器耦合電容調(diào)諧等離子體）。在這種情況下，就沒有必要在第一 蝕刻操作和第二蝕刻操作之間將襯底從一個(gè)反應(yīng)室轉(zhuǎn)移到另一個(gè)反應(yīng)室，因?yàn)檫@兩個(gè)操作 都在相同的反應(yīng)室中進(jìn)行。 用于第一蝕刻操作的裝置
[0077] 如上所述，用于執(zhí)行第一蝕刻操作的反應(yīng)室典型地被配置以產(chǎn)生電容耦合等離子 體。可以使用的一個(gè)示例性裝置是，例如，來自可從Lam Research Corporation (Fremont， CA)獲得的所述2300K Flex?產(chǎn)品系列的Flex?反應(yīng)室。
[0078] 圖5A-5C示出了可用于執(zhí)行這里所描述的第一蝕刻操作的可調(diào)節(jié)間隙電容耦合約 束RF等離子體反應(yīng)器500的實(shí)施方式。如所描繪的，真空室502包括室殼體504,室殼體504圍 繞容納下電極506的內(nèi)部空間。在室502的上部，上電極508與下電極506垂直隔開。上電極 508和下電極506的平坦表面基本平行并垂直于電極間的垂直方向。優(yōu)選地，上電極508和下 電極506是圓形的，并且相對(duì)于垂直軸線同軸。上電極508的下表面朝向下電極506的上表 面。相對(duì)電極間隔開的表面限定其間存在的可調(diào)節(jié)間隙510。在操作期間，下電極506由RF功 率源（匹配)520供給RF功率。RF功率通過RF供應(yīng)管線522、RF帶524和RF功率構(gòu)件526被供給 到下電極506。接地屏蔽件536可以圍繞RF功率構(gòu)件526,以供應(yīng)更均勻的RF場(chǎng)到下電極506。 如在共同擁有的美國(guó)專利No. 7732728(其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文并用于所有目的）中 描述的，晶片通過晶片端口582插入并支撐在在下電極506上的間隙510中以供處理，工藝氣 體被供給到間隙510并由RF功率激發(fā)成等離子體狀態(tài)。上電極508可被供電或接地。
[0079]在圖5A-圖5C中所示的實(shí)施方式中，下電極506被支撐在下電極支撐板516上。插在 下電極506和下電極支撐板516之間的絕緣環(huán)514使下電極506與支撐板516絕緣。
[0080] RF偏置殼體530將下電極506支撐在RF偏置殼體盆532上。盆532穿過在室壁板518 中的開口通過RF偏置殼體530的臂534連接到導(dǎo)管支撐板538。在優(yōu)選實(shí)施方式中，RF偏置殼 體盆532和RF偏置殼體臂534-體地形成為一個(gè)部件，但是，臂534和盆532也可以是栓接或 接合在一起的兩個(gè)分離的部件。
[00811 RF偏置殼體臂534包括一個(gè)或多個(gè)中空通路用于傳遞RF功率和設(shè)施，諸如氣體冷 卻劑、液體冷卻劑、RF能量、用于升降銷控制的電纜、電氣監(jiān)測(cè)和啟動(dòng)從真空室502外到真空 室502內(nèi)在下電極506的背面上的空間的信號(hào)。RF供應(yīng)導(dǎo)管522與RF偏置殼體臂534絕緣，該 RF偏置殼體臂534提供RF功率到RF功率源520的返回路徑。設(shè)施管道540提供了用于設(shè)施的 組件的通道。設(shè)施組件的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在美國(guó)專利No. 5948704和美國(guó)專利No. 7732728中描 述，并且為了描述的簡(jiǎn)單這里未示出。間隙510優(yōu)選地由約束環(huán)組件或罩(未示出）包圍，其 中的細(xì)節(jié)可以在通過引用并入本文的共同擁有的公布的美國(guó)專利No. 7740736中得到。真空 室502的內(nèi)部被通過真空端口 580連接到真空栗而維持在低壓下。
[0082]導(dǎo)管支撐板538被連接到致動(dòng)機(jī)構(gòu)542。致動(dòng)機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)在上文已并入的共同擁有 的美國(guó)專利No. 7732728中有描述。致動(dòng)機(jī)構(gòu)542,例如伺服機(jī)械電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或類似物，通 過例如螺旋齒輪546(如滾珠絲杠)和用于轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠的馬達(dá)連接到垂直線性軸承544。在 調(diào)整間隙510的大小的操作過程中，致動(dòng)機(jī)構(gòu)542沿著垂直線性軸承544行進(jìn)。圖5A示出了當(dāng) 致動(dòng)機(jī)構(gòu)542在線性軸承544上處于產(chǎn)生小的間隙510a的高的位置時(shí)的布置。圖5B示出了當(dāng) 致動(dòng)機(jī)構(gòu)542處于在線性軸承544上中間的位置時(shí)的布置。如圖所示，下電極506、RF偏置殼 體530、導(dǎo)管支撐板538、RF功率源520均相對(duì)于室殼體504和上電極508向下移動(dòng)，從而產(chǎn)生 中等大小的間隙510b。
[0083]圖5C示出了當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)542處于在線性軸承上的低的位置時(shí)的大的間隙510c。優(yōu) 選地，上電極508和下電極506在間隙調(diào)整期間保持同軸并且跨越間隙的上電極和下電極的 相對(duì)表面保持平行。
[0084]例如，為了保持跨越大直徑襯底(例如300毫米晶片或平板顯示器)的均勻蝕刻，本 實(shí)施方式使得在多步驟蝕刻工藝配方(BARC、HARC、和STRIP等等)期間在CCP室502中上電極 508和下電極506之間的間隙510能進(jìn)行調(diào)節(jié)。特別地，該室涉及一種機(jī)械裝置，該機(jī)械裝置 使得能提供下電極506和上電極508之間可調(diào)的間隙所需的直線運(yùn)動(dòng)。