[发明专利]使用多个流动途径的自由基化学调制及控制

说明书

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「Radical Chemistry Modulation and Control Using Multiple Flow Pathways」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。

技术领域

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。

发明内容

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。