使用气体分配板热的温度跃升的制作方法

技术领域

本发明的实施例大体上关于在等离子体处理时的温度跃升的方法。更特别地，本发明的实施例大体上关于用于通过使用来自气体分配板的用于温度跃升的热来蚀刻电介质材料的方法。

背景技术：

集成电路可通过在基板表面上产生错综复杂的图案化材料层的工艺制得。在基板上产生图案化材料需要用于去除被暴露材料的受控的方法。化学蚀刻用于各种目的，包括将光阻剂中的图案转移到下层，薄化层或薄化已存在于表面上的特征的横向尺度。化学蚀刻经常导致不期望的副产物或残余物，所述副产物或残余物随后升华而从基板表面去除。尽管升华温度取决于被去除副的产物而变化，但是一些升华温度高于化学蚀刻本身所需的温度。由此，在化学蚀刻完成之后，必须增加基板温度以使副产物从基板升华。

常规技术通过增加静电夹头的温度来加热基板，基板夹持于所述静电夹头上。然而，在静电夹头中使用的大多数接合材料阻止以大于约1.5℃/秒的速率来增加(例如，向上跃升)基板温度。此外，当前的静电夹头技术妨碍在高于约110℃的温度下的安全可靠操作，这使得在高于110℃的温度下的升华是不明智的，因为升华工艺将要求待操作的静电夹头超出它的设计极限。

因此，需要用于温度跃升的改进的方法，更特定地，需要不仅依赖于增加静电夹头温度实现温度跃升的改进的方法。

技术实现要素：

本文公开了用于蚀刻电介质层以及随后的升华工艺的方法，所述方法允许使用高温，进而提高基板产量。

在一个实施例中，用于蚀刻设置在基板上的电介质层的方法包括：在蚀刻处理腔室中，将基板从静电夹头松开(de-chuck)；以及在将基板从静电夹头松开的同时，循环地蚀刻电介质层。循环蚀刻步骤包括：由供应至蚀刻处理腔室中的蚀刻气体混合物远程地生成等离子体，以便在第一温度下蚀刻设置在基板上的电介质层。蚀刻电介质层生成蚀刻副产物。循环蚀刻的步骤也包括：在蚀刻处理腔室中，竖直地将基板从蚀刻位置向气体分配板移动到升华位置；以及使升华气体从气体分配板流向基板以使蚀刻副产物升华。在第二温度下执行升华，其中第二温度高于第一温度。

在另一实施例中，用于蚀刻设置在基板上的电介质层的方法包括：在蚀刻处理腔室中，对基板执行处理工艺，其中基板夹持在静电夹头上。蚀刻方法进一步包括：将基板从静电夹头松开；以及蚀刻被松开的基板上的经处理电介质层。蚀刻被松开的基板上的经处理的电介质层的步骤包括：(a)由供应至蚀刻处理腔室中的蚀刻气体混合物远程地生成等离子体，以便在第一温度与第一压力等级下蚀刻设置在基板上的电介质层。蚀刻处理电介质层生成蚀刻副产物。蚀刻被松开的基板上的经处理的电介质层的步骤也包括：(b)在蚀刻处理腔室中，竖直地向气体分配板移动基板；以及(c)使升华气体从气体分配板流向基板，以便使蚀刻副产物在第二温度与第二压力等级下升华。第二温度高于第一温度，并且第二压力等级小于第一压力大小，且循环地执行步骤(a)-(c)。

在又一实施例中，用于蚀刻设置在基板上的电介质层的方法包括：在蚀刻处理腔室中，对基板执行处理工艺，其中基板夹持在静电夹头上。处理工艺包括：用离子通量轰击电介质层以改变电介质层的表面性质。用于蚀刻的方法进一步包括：将基板从静电夹头松开；以及蚀刻被松开的基板上的经处理的电介质层。蚀刻被松开的基板上的经处理的电介质层的步骤包括：(a)由供应至蚀刻处理腔室中的蚀刻气体混合物远程地生成等离子体，以便在第一温度与第一压力等级下蚀刻设置在基板上的电介质层。蚀刻处理电介质层生成蚀刻副产物。蚀刻被松开的基板上的经处理的电介质层的步骤也包括：(b)在蚀刻处理腔室中，竖直地向气体分配板移动基板；以及(c)使升华气体从气体分配板流向基板，以便使蚀刻副产物在第二温度与第二压力等级下升华。第二温度高于第一温度，并且第二压力等级小于第一压力大小，并且循环地执行步骤(a)-(c)。

附图说明

为了可详细地理解本发明的上述特征的方式，可参考实施例进行对上文简要概述的本发明的更特定的描述，在所附附图中示出实施例中的一些。然而，应当注意，所附附图仅说明本发明的典型实施例，因此不视为限定本发明的范围，因为本发明可接纳其他等效实施例。

图1是可实践本发明的实施例的说明性处理腔室的截面图；以及

图2是根据本发明的一个实施例的工艺序列的流程图。

为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同的元件符号来指定各图中共同的相同元件。应理解一个实施例的元件和特征可有益地并入其他实施例而无需进一步的陈述。

然而，应当注意，所附附图仅说明本发明的示例性实施例，因此不视为限定本发明的范围，因为本发明可接纳其他等效实施例。

具体实施方式

本文公开了用于蚀刻电介质层且随后为升华工艺的方法。此方法能够使用高蚀刻温度，进而增加基板产量。

图1是示例性处理腔室100的截面图，腔室100适于执行如下文进一步所述的蚀刻工艺。腔室100配置成从设置在基板101的表面上的材料层去除材料。腔室100对于执行等离子体辅助型选择性干式蚀刻工艺式特别有用的。适于实践本发明的处理腔室100是可从位于美国加州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials,Inc.)获得的SICONI^TM处理腔室。注意，可从其他制造商获得的真空处理腔室也适于实践本发明。

腔室100在不破真空的情况下既加热又冷却基板101表面。在一个实施例中，处理腔室100包括腔室主体112、盖组件140和支撑组件180。盖组件140设置在腔室主体112的上端。支撑组件180至少部分地设置在腔室主体112内。

腔室主体112包括流量阀开口114，形成在腔室主体112的侧壁中。选择性地打开和关闭流量阀开口114以允许基板搬运机器人(未示出)进入腔室主体112的内部。

在一个或更多个实施例中，腔室主体112包括通道115，所述通道形成在腔室主体112中，用于使热传递流体流过此通道115。热传递流体可以是加热流体或冷却剂，并且用于在处理期间控制腔室主体112的温度。控制腔室主体112的温度有助于防止气体或副产物在腔室主体112的内部的不期望的冷凝。在一个实施例中，热传递流体包括水、乙二醇或水和乙二醇的混合物。在另一实施例中，热传递流体也可包括氮气。

腔室主体112可进一步包括衬层120，围绕支撑组件180。衬层120是可移除的，以便进行保养和清洁。衬层120可由金属(例如，铝)、陶瓷材料或任何其他工艺相容材料制成。衬层120可经珠击处理以增加表面粗糙度和/或表面积，这增加了沉积在表面上的任何材料的附着性，进而防止材料剥落，材料剥落导致污染腔室100。在一个或更多个实施例中，衬层120包括形成在此衬层120中的一个或更多个口孔125和泵送管道129，所述泵送管道129与真空端口131流体地连通。口孔125提供流动路径供气体进入泵送管道129。泵送管道129提供出口供腔室100内的气体流至真空端口131。

真空系统耦接至真空端口131。真空系统包括真空泵130和节流阀132。节流阀132调节通过腔室100的气流。真空泵130耦接至设置在腔室主体112中的真空端口131。真空泵130与形成在衬层120内的泵送通道129流体地连通。除非另行说明，否则术语“气体”和“多种气体”可互换地使用，并且是指一种或更多种前体、反应剂、催化剂、载气、净化气、清洁气、上述各项的组合，以及引入腔室主体112中的任何其他流体。

盖组件140包括至少两个堆叠的部件，配置至少两个堆叠的部件以在至少两个堆叠的部件之间形成等离子体体积或空腔。在一个或更多个实施例中，盖组件140包括竖直地设置在第二电极145(“下电极”)上方的第一电极143(“上电极”)。在上电极143和下电极145之间约束等离子体体积或空腔150。第一电极143连接至电源152(诸如，RF电源)。第二电极145接地，从而在两个电极143、145之间形成电容。

在一个或更多个实施例中，盖组件140包括一个或更多个气体入口154(仅示出一个)。一个或更多个气体入口134至少部分地形成在第一电极143的上段156内。一种或更多种工艺气体经由一个或更多个气体入口154而进入盖组件140。在一个或更多个气体入口154的第一端处与等离子体空腔150流体地连通。在一个或更多个气体入口154的第二端处耦接至一个或更多个上游气源和/或其他气体递送部件(诸如，气体混合器)。

在一个或更多个实施例中，第一电极143具有扩展段155，界定等离子体空腔150。在一个或更多个实施例中，扩展段155是具有内表面或直径157的环形构件，所述内表面或直径157从环形构件的上部155A至下部155B逐渐增加。由此，第一电极143与第二电极145之间的距离跨扩展段155是可变的。变化的距离有助于控制在等离子体空腔150内生成的等离子体的形成和稳定性。

在一个或更多个实施例中，扩展段155像倒截锥或“漏斗”。在一个或更多个实施例中，扩展段155的直径157从扩展段155的上部155A向下部155B逐渐倾斜。直径157的斜率或角度可取决于工艺要求和/或工艺限制而改变。扩展段155的长度或高度也可取决于特定的工艺要求和/或限制而改变。

如上所述，第一电极143的扩展段155因第一电极143的逐渐增加的直径157而改变第一电极143与第二电极145之间的竖直距离。可变的距离直接影响等离子体空腔150内的功率等级。不希望受理论局限，若非遍及整个等离子体空腔150，两个电极143、145之间的距离改变能使等离子体找到所需功率等级来将等离子体自身维持在等离子体空腔150的至少某个部分内。因此，等离子体空腔150内的等离子体较不依赖于压力，从而允许在更宽的操作窗口内生成和维持等离子体。由此，更具再现性且更可靠的等离子体可形成在盖组件140内。由于等离子体空腔150中生成的等离子体在进入支撑组件180上方的处理区域141之前被界定在盖组件140中，其中基板101继续进行，因此盖组件140视为远程等离子体源，因为等离子体在处理区域141的远程生成。

扩展段155与如上所述的气体入口154流体地连通。一个或更多个气体入口154的第一端可在扩展段155的内径157的最上点处敞开到等离子体空腔50中。类似地，这一个或更多个气体入口154的第一端可在沿扩展段155的直径157的任何高度间隔处敞开到等离子体空腔150中。虽然未示出，但是两个气体入口154可设置在扩展段155的相对侧处以产生进入扩展区段155的漩涡流动模式或“涡旋”流，这有助于混合等离子体空腔150内的气体。

盖组件140也可包括隔离体环160，隔离体环160将第一电极143与第二电极145电气隔离。隔离体环160可由氧化铝或任何其他绝缘的工艺相容材料制成。隔离体环160围绕或至少基本上围绕扩展段155。

盖组件140也可包括邻近第二电极145的气体分配板170和区隔板175。第二电极145、气体分配板170和区隔板175可堆叠或设置在盖缘178上，盖缘178连接至腔室主体112。绞链组件(未示出)可用于将盖缘178耦接至腔室主体112。盖缘178可包括用于使热传递介质循环的嵌入式通道或通路179。取决于工艺要求，热传递介质可用于加热、冷却或既用于加热又用于冷却。

在一个或更多个实施例中，第二电极或顶极板145包括多个气体通路或口孔165，所述多个气体通路或口孔165形成在等离子体空腔150下方以允许来自等离子体空腔150的气体流过所述多个气体通路或口孔165。气体分配板170基本上是盘状的，并且也包括多个口孔172或通路以分配气体流过所述多个口孔172或通路。气体分配板170可加热至约170℃与约190℃之间的温度，例如，约180℃。可设定口孔172的尺寸，并且可绕气体分配板170定位口孔172，以将受控且均匀的流动分配到腔室主体112中待处理的基板101所在的处理区域141。另外，口孔172可通过减慢及重新引导流动气体的速度分布以及均匀地分配气流来防止(多种)气体直接撞击在基板101的表面上，从而跨基板101的表面提供均匀的气体分布。

在一个或更多个实施例中，气体分配板170包括一个或更多个嵌入式通道或通路174，用于容纳加热器或加热流体，以提供对盖组件140的温度控制。电阻式加热元件(未示出)可插入在通路174内以加热气体分配板170。热电耦(未示出)可连接至气体分配板170以调节气体分配板170的温度。热电耦可用于反馈回路以控制施加至上述加热元件的电流。

或者，可使热传递介质通过通路174。若有需要，一个或更多个通路174可含有冷却介质，以便取决于腔室主体112内的工艺要求来更好地控制气体分配板170的温度。可使用任何适合的热传递介质，诸如，氮、水、乙二醇或上述物质的混合物。

在一个或更多个实施例中，使用一个或更多个热灯(未示出)来加热盖组件140。典型地，热灯在气体分配板170的上表面附近布置，以便通过辐射来加热盖组件140的部件(包括气体分配板170)。

区隔板175可任选地设置在第二电极145与气体分配板170之间。区隔板175可拆式地装设在第二电极145的下表面。区隔板175可与第二电极145进行良好的热接触和电接触。在一个或更多个实施例中，区隔板175可使用螺钉或类似紧固件而耦接至第二电极145。区隔板175也可螺纹连接至或旋至第二电极145的外径上。

区隔板175包括多个口孔176，以将多个气体通路从第二电极145提供到气体分配板170。可设定口孔176的尺寸，，并且绕区隔板175来定位口孔176，从而将受控且均匀的气流分布至气体分配板170。

支撑组件180可包括支撑构件185，以便将用于处理的基板101支撑在腔室主体112内。支撑构件185通过轴杆187而耦接至升降机构183，轴杆187延伸穿过形成在腔室主体112的底表面中的狭缝阀开口114。升降机构183可通过波纹管188而柔性地密封至腔室主体112，波纹管188防止来自轴杆187周围的真空泄漏。升降机构183允许在腔室主体112内的低传送位置与多个升高的工艺位置之间竖直地移动支撑构件185。在一个实施例中，传送位置略低于形成在腔室主体112的侧壁中的狭缝阀开口114，使得能以机器人方式从基板支撑构件185移除基板101。

可在腔室主体112内竖直地移动支撑构件185，使得可在处理期间控制支撑构件185与盖组件140之间的距离。传感器(未示出)可提供关于支撑构件185在腔室100内的位置的信息。

在操作时，可将支撑构件185升高至紧邻盖组件140以控制正在处理的基板101的温度。由此，可经由从气体分配板170发射出的辐射来加热基板101。或者，可使用由升降环195致动的升降销193而将基板101抬离支撑构件185而紧邻经加热的盖组件140。

在一个或更多个实施例中，支撑构件185具有平坦的圆形表面或基本上平坦的圆形表面以支撑在此表面上的待处理基板101。支撑构件185可由铝构成。支撑构件185可包括可拆式顶板190以减少基板101的背侧污染，顶板190由一些其他材料制成，诸如，硅或陶瓷材料。

在一个或更多个实施例中，可使用真空夹头将基板101固定至支撑构件185。在一个或更多个实施例中，可使用静电夹头将基板101固定至支撑构件185。静电夹头典型地至少包括围绕等离子体功率电极181的电介质材料和夹持电极103，这两者可位于支撑构件185上或可形成为支撑构件185的集成的零件。静电夹头的电介质部分将等离子体功率电极181和夹持电极103与基板101以及与支撑组件180的其余部分电气绝缘。

在一个实施例中，等离子体功率电极181耦接至多个RF偏置源184、186。RF偏置功率源184、186将RF功率提供至等离子体功率电极181。等离子体功率电极181激发并维持由设置在腔室主体112的处理区域141中的气体形成的等离子体放电。

在图1中所描绘的实施例中，双RF偏置功率源184、186通过匹配电路189而耦接至设置在支撑构件185中的等离子体功率电极181。由RF偏置功率源184、186生成的信号通过单个馈入被递送通过匹配电路189而至支撑构件185，以便电离在腔室100中提供的气体混合物。电离气体混合物提供了执行沉积、蚀刻或其他等离子体增强型工艺所需的离子能量。RF偏置功率源184、186一般能够产生频率从约50千赫(KHz)至约200兆赫(MHz)、功率从约0瓦至约5000瓦的RF信号。附加的偏置功率源可耦接至等离子体功率电极181，以便依需求来控制等离子体的特性。

在一个实施例中，夹持电极103耦接至RF功率源105。RF功率源105将RF功率提供至夹持电极103。夹持电极103在静电夹头与基板101之间生成静电固持力。RF电源105一般能够产生频率从约50千赫至约200兆赫(例如，从约2兆赫至约60兆赫)、功率从约0瓦至约5000瓦的RF信号。

支撑构件185可包括钻孔192形成其中来容纳升降销193，图1图示一个。每一个升降销193都由陶瓷或含陶瓷的材料构成，并且用于基板搬运和传送。当啮合设置在腔室主体112内的环状升降环195时，升降销193在相应的钻孔192内是可移动的。升降环195是可移动的，使得当升降环195处于上位置时，升降销193的上表面延伸到支撑构件185的基板支撑表面上方。反之，当升降环195处于下位置时，升降销193的上表面位于支撑构件185的基板支撑表面下方。因此，当升降环195在下位置与上位置之间移动时，在支撑构件185的相应的钻孔192中移动每一个升降销193。

支撑组件180可进一步包括边缘环196，设置在支撑构件185四周。在一个或更多个实施例中，边缘环196是环状构件，此构件适于覆盖支撑构件185外围并保护支撑构件185免受沉积。边缘环196可定位在支撑构件185上或定位在支撑构件185旁，以便在支撑构件185的外径与边缘环196的内径之间形成环状净化气体通道。环状净化气体通道可与穿过支撑构件185和轴杆187而形成的净化气体导管197流体地连通。净化气体导管197与净化气体供应器(未示出)流体地连通以将净化气体提供至净化气体通道。可单独地或组合地使用任何适合的净化气体，诸如，氮、氩或氦。在操作时，净化气体流过净化气体导管197，进入净化气体通道，并且绕设置在支撑构件185上的基板101的边缘。因此，配合边缘环196作用的净化气体防止在基板101的边缘和/或背侧的沉积。

支撑组件180的温度可由循环通过流体通道198的流体控制，流体通道198嵌入在支撑组件180的主体中。在一个或更多个实施例中，流体管道198流体与热传递导管199流体地连通，设置热传递导管199穿过支撑组件180的轴杆187。流体管道198绕支撑构件185而定位以将均匀热传递提供至支撑构件185的基板接收表面。流体通道198和热传递导管199可使热传递流体流动，以便加热或冷却支撑构件185以及设置在此支撑构件185上的基板101。可使用任何适合的热传递流体，诸如，水、氮、乙二醇或上述物质的混合物。支撑构件185可进一步包括嵌入式热电耦(未示出)，以监测支撑构件185的支撑表面的温度，此温度指示设置在此支撑表面上的基板101的温度。例如，来自热电耦的信号可用于反馈回路以控制循环通过流体通道198的流体的温度或流率。

系统控制器(未示出)可用于调节处理腔室100的操作。系统控制器可在存储在计算机存储器上的计算机程序的控制下进行操作。计算机程序可包括指令，所述指令使得能够在处理腔室100中执行下文所述的工艺。例如，计算机程序可规定工艺定序和时序、气体混合物、腔室压力、RF功率等级、基座定位、狭缝阀打开和关闭、基板冷却和其他特定工艺的参数。

图2示出工艺序列200，用于执行蚀刻工艺。在一个实施例中，工艺序列200用于以高蚀刻选择性来蚀刻设置在基板101上的电介质材料，例如，低k材料。如本文中所示用，“低k材料”是指电介质常数小于3.9(即，小于二氧化硅的介电常数)的任何材料。工艺序列200对应于图1中描绘的腔室100，然而，应理解工艺序列200可对应于任何真空处理腔室。

工艺序列200开始于框202：将基板101传送到腔室100中。在一个实施例中，基板101可以是诸如，结晶硅(例如Si<100>或Si<111>)、单晶硅、氧化硅、应变硅、硅锗、掺杂或未掺杂的多晶硅、掺杂或未掺杂的硅晶片与图案化或未图案化的晶片、绝缘体上硅晶(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃或蓝宝石之类的材料。

基板101上的电介质材料经掩模以进行通孔或沟槽蚀刻，并且具有暴露的与非暴露的表面。在一个实施例中，电介质材料是含碳硅层(SiC)、氮掺杂的含碳硅层(SiCN)等。在另一实施例中，电介质材料是低k材料，诸如但不限于，氟掺杂的二氧化硅、碳掺杂二氧化物、多孔二氧化硅、碳掺杂的多孔二氧化硅、旋涂硅酮基聚合物电介质或旋涂有机聚合物电介质。在一个实施例中，电介质材料是多孔SiCOH低k材料，所述多孔SiCOH的体介电常数小于约2.7。

在框204处，执行处理工艺以改变电介质材料的表面性质并且促进在后续的化学蚀刻工艺中对电介质材料的去除。在一个实施例中，处理工艺包括用离子通量轰击电介质材料，从而改变电介质材料的表面性质。处理工艺是各向异向性离子诱发处理，使得位于暴露的电介质材料下方的区域不暴露于离子通量。离子通量可以是一个或更多种原子或分子物质。随后，经处理的电介质材料可容易地与后续在框206处供应到处理腔室100中的化学蚀刻气体反应，从而形成蚀刻副产物，稍后，将使所述蚀刻副产物升华，并将所述蚀刻副产物泵送出处理腔室100。

在框204处执行的处理工艺包括：将处理气体混合物供应至腔室100中。在一个实施例中，处理气体混合物可包括氦、氖、氙、氮、氩或上述物质的组合物。随后，由处理气体混合物形成等离子体，以便对电介质材料的暴露表面进行等离子处理。处理工艺活化等离子体中的离子物质以形成氦离子、氖离子、氙离子、氮离子或氩离子，例如Ar⁺。在一个实施例中，离子物质具有低电离电位(例如，约2^-4电子伏特(eV))以降低离子通量的能量等级。例如，在一个实施例中，氖和氦可加至氩离子与Ar⁺，以便进一步调谐离子通量能量。在电介质材料是多孔SiCOH低k材料的实施例中，离子物质从硅-氧化物基质中击出碳物质。

在离子诱发处理工艺期间，可调节若干工艺参数以控制处理工艺。在一个实施例中，基板101夹持至支撑构件185。处理腔室100内的工艺压力调节成小于约10毫托(例如，小于约5毫托，例如，约1.5毫托)以控制离子物质的方向性。约50瓦至约100瓦的RF功率可施加至盖组件140以维持处理腔室100内的等离子体。基板101的温度为约65℃至约95℃，例如，约70℃至约90℃。虽然描述了温度范围，但应注意，离子诱发处理工艺不是温度敏感的工艺。

在框204处的离子诱发处理工艺结束后，并且在框206处的后续化学蚀刻工艺之前，从基板支撑构件185的静电夹头松开基板101。如本文中所使用，“松开”是指减小或关闭施加至基板101的静电力，而不将基板101抬离支撑构件185。例如，可降低或关闭供应至夹持电极103的功率以减少或防止基板101与静电夹头之间的静电力。此外，关闭背侧气体，诸如，氦(He)。松开基板101有利于地增加盖组件140与基板101之间的热传递，因为当松开基板101时，基板101与静电夹头之间的热传递将减少。松开有益地抑制静电夹头从基板101散热的能力。从基板101散热将导致基板101的温度比例如通过增加供应至流体通道198的冷却流体来冷却静电夹头上升更快。然而，应当注意，当松开基板101时，从静电夹头至加热元件的功率仍可能正在将热供应至基板101。

在框206处，对已达到期望温度的基板101执行远程等离子体蚀刻工艺，以便选择性地蚀刻设置在基板101上的经离子处理的电介质材料。远程等离子体蚀刻工艺是化学工艺，用于去除基板101上的经处理电介质材料。远程等离子体化学蚀刻工艺通过以下步骤来执行：将蚀刻气体混合物供应至等离子体中150以及至处理腔室100中，以便在使用于蚀刻经改质的电介质材料的处理气体流动之前，在等离子体空腔150中由处理气体混合物形成远程等离子体。

在一个实施例中，用于去除经处理的电介质材料的蚀刻气体混合物是氨(NH₃)与三氟化氮(NF₃)气体的混合物。可改变并调整引入到处理腔室中的每一种气体的量，以便迁就待去除的经处理的电介质材料的厚度、待处理的基板101的几何形状、等离子体空降的体积容量、腔室主体的体积容量以及耦接至腔室主体的真空系统的能力。

由于等离子体在等离子体空腔150的远程产生，因此从来自远程源等离子体的蚀刻气体混合物离解的蚀刻剂是相对轻微和温和的，以便逐渐与经处理的电介质材料进行化学反应，直到使位于下方的材料暴露为止。在一个实施例中，氨(NH₃)气与三氟化氮(NF₃)气体在远程等离子体空腔150中离解，从而形成氟化铵(NH₄F)和/或含氟化铵与HF(NH₄F.HF)。当氟化铵(NH₄F)以及氟化铵与HF(NH₄F.HF)蚀刻剂被引入到处理腔室100的处理区域141从而抵达基板101表面时，氟化铵和氟化铵与HF(蚀刻剂会与电介质材料反应并形成(NH₄)₂SiF₆(固态副产物)。稍后，通过使用高温升华工艺将此副产物从基板101去除，高温升华工艺将在框208中进一步详细地讨论。

在一个或更多个实施例中，加入以提供蚀刻气体混合物的气体具有至少1：1的氨(NH₃)比三氟化氮(NF₃)的摩尔比。在一个或更多个实施例中，蚀刻气体混合物的摩尔比为至少约3：1(氨比三氟化氮)。气体按从约5：1(氨比三氟化氮)至约30：1的摩尔比引入腔室100。在又一实施例中，蚀刻气体混合物的摩尔比为约5：1(氨比三氟化氮)至约10：1。蚀刻气体混合物的摩尔比也可落在约10：1(氨比三氟化氮)至约20：1之间。

在一个实施例中，其他类型的气体(诸如，惰性气体或载气)也可供应在蚀刻气体混合物中，以便辅助将蚀刻气体混合物运载到真空处理腔室100的处理区域141中。惰性气体或载气适合的示例包括Ar、He、N₂、O₂、N₂O、NO₂、NO等中的至少一者。在一个实施例中，供应至真空处理腔室100中的惰性气体或载气是体积流率在约200sccm(标准毫升每分钟)至约1500sccm的Ar或He。

当供应蚀刻气体混合物以执行远程等离子体源蚀刻工艺时，基板101的温度可维持在约65℃至约95℃之间，例如，在约70℃至约90℃之间。咸信，将基板101的温度维持在上述范围可辅助提高蚀刻工艺的蚀刻速率。咸信，过高的温度将遏制氨(NH₃)与三氟化氮(NF₃)之间的化学反应以形成用于蚀刻的期望的蚀刻剂氟化铵(NH₄F)和/或氟化铵与HF(NH₄F.HF)。因此，将基板101的温度控制在约65℃至约95℃之间(例如，约70℃至约90℃之间)可期望地增强蚀刻工艺期间的蚀刻速率，进而提高整体蚀刻工艺产量。

在蚀刻气体混合物供应至处理腔室中并暴露至基板101之后，随后可蚀刻经处理的电介质材料，从而在基板101的表面上形成固体蚀刻副产物(诸如，氟硅酸铵((NH₄)₂SiF₆)。蚀刻副产物将通过升华工艺从基板101移除，这将在下文中在框208处进一步讨论。可连续地执行蚀刻工艺，直到已使设置在基板101上的经处理的电介质材料反应并使所述经处理的电介质材料转化成蚀刻副产物为止。

在蚀刻工艺期间，可调节若干工艺参数以控制蚀刻工艺。在一个实施例中，腔室压力可从框202处的离子诱发处理工艺处的先前的压力等级增加到大于约1托，例如，大于约1.5托。在例如大于约1.5托的高压力下，从盖组件140的气体分配板170到基板101的热传递增加。因此，即使松开基板101(即，不施加静电力，并且背侧气体不流动，在蚀刻工艺期间，高腔室压力仍允许基板101与支撑构件185的静电夹头之间的强热耦合，以便将基板101维持在期望的温度。

可施加约80千赫的RF源功率，以维持化学蚀刻气体混合物中的等离子体。例如，约20瓦至约70瓦的RF源功率可施加至蚀刻气体混合物。本文中所指的“RF源功率”可以是从电源152供应至电极143、145的RF功率。在一个实施例中，RF源功率可具有约80千赫的频率。可使蚀刻气体混合物按约400sccm至约2000sccm之间的流率流入腔室。在一个实施例中，可执行蚀刻工艺达约60秒与约2000秒之间的时间。然而，应当注意，上述工艺参数可取决于处理腔室100的尺寸而变化。在一个实施例中，在蚀刻工艺之前，气体分配板170已预热至高于约170℃(例如，高于约180℃)的温度。

在框208处，在完成了蚀刻工艺且已使经处理的电介质材料基本上反应并使所述经处理的电介质材料转化成蚀刻副产物之后，执行升华工艺以去除蚀刻副产物。在执行升华之前，竖直地往上朝气体分配板170移动支撑构件185。如上文所讨论，在一个实施例中，在蚀刻工艺之前，气体分配板170已预热至高于约170℃(例如，高于约180℃)的温度。因此，在蚀刻工艺期间，已经以期望的温度加热气体分配板170。在一个实施例中，基板101相距经加热气体分配板170约0.1英寸至约0.5英寸，例如，约0.25英寸至约0.3英寸。有利的是，与在处理或蚀刻工艺期间相比，气体分配板170与基板101的近接近度允许至基板101的更快的热传递。

在一个实施例中，升华压力等级在约100毫托至约900毫托之间，例如，约200毫托、约500毫托或约800毫托。将在下文中进一步讨论升华压力等级的细节。在另一实施例中，处理腔室100内的压力从远程等离子体蚀刻压力等级降至约100毫托至约900毫托之间的升华压力等级(例如，约200毫托、约500毫托或约800毫托)。

升华工艺使蚀刻副产物升华成可被泵送出处理腔室100的挥发态。在框208处的升华工艺从基板101去除蚀刻副产物，并且在与执行框206处的远程等离子体蚀刻工艺相同的腔室(诸如，上文所述的处理腔室100)中执行即，原位(in-situ)。

通过在高温下将升华气体供应至腔室100来执行升华工艺以使蚀刻副产物升华。在一个实施例中，升华气体包括惰性气体，例如但不限于，氦气、氩气或氮气。例如，升华气体可以是按约600sccm供应的氦气。基于特定的蚀刻副产物来选择升华温度。在一个实施例中，蚀刻副产物(例如，(NH₄)₂SiF₆)需要高于约110℃(例如，高于约120℃或高于约150℃)的升华温度。在另一实施例中，升华温度高于蚀刻工艺温度，诸如，高于110℃，例如，高于约120℃或高于约150℃。在一个实施例中，循环地执行框206和208，直到实现期望的结果为止。

如上文所讨论，随着腔室压力等级增加，从气体分配板170至基板101的热传递增加，反之亦然；随着腔室压力等级减小时，从气体分配板170至基板101的热传递减少。类似地，随着腔室压力等级增加，从基板101至静电夹头的热传递增加，反之亦然；随着腔室压力等级减小，从基板101至静电夹头的热传递减少。由于期望增加基板101的温度以进行升华工艺，因此期望高压力等级与低压力等级之间的最佳压力范围，使得从气体分配板至基板101的热传递是最佳的，并且从基板101至静电夹头的热传递是最小的。

因此，在约200毫托、约500毫托或约800毫托下，气体分配板170可使被松开的基板101的温度从先前的蚀刻温度范围快速地增加至高于约110℃，此为蚀刻副产物升华所需。例如，在约200毫托下，经过约40秒后，对于距气体分配板170约0.3英寸而设置的被松开的基板101达约110℃。在约500毫托与约800毫托下，经过约20秒后，对于距气体分配板170约0.3英寸而设置的被松开的基板101达约110℃。

比起常规升华技术(需约60秒至约120秒)，以高于约110℃升华达约15秒至约65秒(例如，约20秒至约30秒之间或约30秒至约60秒之间)有利地使蚀刻副产物更快升华。此外，由于基板从支撑构件185的静电夹头松开，因此静电夹头不会由基板101高效地加热。静电夹头不被加热至高于110℃的温度，进而保护用于制造静电夹头的接合材料免于损坏。结果，有益地增加了静电夹头的可靠度。因此，在上述压力与温度范围下控制基板101的温度可期增加升华速率，进而提高整体升华工艺产量。

虽然已将上述工艺序列200描述为兼具：(i)在升华工艺期间，提高基板101的温度；以及(ii)在升华工艺期间，降低腔室压力等级，以达到期望的升华温度，但是，应当注意，执行(i)或(ii)将仍可实现期望的升华温度。

虽然上述内容针对本发明实施例，但是可设计本发明的其他和进一步的实施例而不背离本发明的基本范围，并且本发明的范围由所附权利要求书来确定。