4、8^、冊『、NF3、CF4、SF6、02、S02、C0S等中的一种或其混合物)。在一种或多种实施方式中，衬底处理室可填充有蚀刻剂气体或蚀刻剂气体混合物持续短的一段时间(约0.05秒至约180秒)，以允许蚀刻剂气体分子吸附在衬底表面上。在一种或多种实施方式中，衬底处理室可填充有蚀刻剂气体或蚀刻剂气体混合物持续约0.25秒至约5秒，以允许蚀刻剂气体分子吸附在衬底表面上。
[0021]图1示出了根据本发明的一种实施方式的示例的衬底处理室，其包括在其上放置衬底104(例如晶片)的卡盘102。或者气体入口 106或者108a/108b或入口 106和108a/108b两者可用于将气体注入到室中。在一种或多种实施方式中，将惰性气体(如Ar、He、Kr、Ne、Xe等中的一种或其混合物)经由气体入口 106注入到等离子体产生区域110中，而蚀刻剂气体经由气体入口 108a/108b被引入到衬底处理区域112，以确保蚀刻剂气体不进入等离子体产生区域110。在这种情况下，优选的是，在等离子体产生区域110中的压强至少等于或大于在衬底处理区域112中的压强。等离子体产生区域110至少通过分隔板结构130(和任选地通过准直器板，这将在下文中讨论)与衬底处理区域112分隔开。
[0022]在接下来的步骤中，在蚀刻剂气体有足够的时间以吸附在衬底表面上后，蚀刻剂气体通过室排出栗120a/120b抽空。这可与通过进气口 106引入惰性气体到等离子体产生区域110相结合来完成。如果蚀刻剂气体抽空完成而没有同时流入惰性气体，则下一个步骤可包括通过进气口 106使惰性气体流动进入等离子体产生区域110。
[0023]在实质上将来自室的蚀刻剂气体置换为惰性气体时，惰性气体等离子体在等离子体室中产生，且更具体地在等离子体产生区域110中产生。在一种实施方式中，如果至少有80%的蚀刻剂气体被置换为惰性气体，则蚀刻剂气体被认为是实质上由惰性气体置换。在一种实施方式中，如果至少有90%的蚀刻剂气体被置换为惰性气体，则蚀刻剂气体被认为是实质上由惰性气体置换。在一种实施方式中，如果至少有95%的蚀刻剂气体被置换为惰性气体，则蚀刻剂气体被认为是实质上由惰性气体置换。在一种实施方式中，如果至少有99%的蚀刻剂气体被置换为惰性气体，则蚀刻剂气体被认为是实质上由惰性气体置换。
[0024]在等离子体中产生的亚稳态物质通过分隔板结构130移动到衬底处理区域112中。在衬底处理区域112中的压强可以使用例如涡轮分子栗、压力控制阀、分隔板的设计和惰性气体流量来控制。
[0025]在一种或多种实施方式中，合乎期望的是保持在衬底处理区域内的压强为〈10毫乇，使得进入晶片加工区域的亚稳态体的大部分都能够影响衬底而不在晶片处理室中通过气体相碰撞而猝灭。例如，在一种实施方式中，可保持分隔板和衬底之间的距离在约Icm和
25 cm之间ο
[0026]用于产生亚稳态体的等离子体源可以选自不同的技术，技术包括电感耦合等离子体(ICP)、电容耦合等离子体、空心阴极放电阵列、微波等离子体、或电子回旋共振(ECR)等离子体或任何其他合适的等离子体源技术。
[0027]图1还示出了感应耦合等离子体源150，其代表用于使射频能量与在等离子体产生区域110中产生的等离子体感应耦合的天线。在一种优选的实施方式中，可使用ICP(电感耦合等离子体)或ECR(电子回旋共振)等离子体源，因为它们在低压强下有产生高密度等离子体的能力。在一种或多种实施方式中，在等离子体产生区域110中的压强为介于约0.5毫乇和约100晕壬之间。
[0028]分隔板结构130被设计成作为接地表面以通过实质上防止等离子体带电物质到达所述衬底，从而限制通过在分隔板上中的孔泄漏的等离子体的量。在一种实施方式中，如果将要到达衬底表面的等离子体带电物质中的至少60%通过分隔板结构被防止到达衬底，则分隔板结构被认为实质上防止了等离子体带电物质到达衬底。在一种实施方式中，如果将要到达衬底表面的等离子体带电物质中的至少80%通过分隔板结构被防止到达衬底，则分隔板结构被认为实质上防止了等离子体带电物质到达衬底。在一种实施方式中，如果将要到达衬底表面的等离子体带电物质中的至少95%通过分隔板结构被防止到达衬底，则分隔板结构被认为实质上防止了等离子体带电物质到达衬底。在一种实施方式中，如果将要到达衬底表面的等离子体带电物质中的至少99%通过分隔板结构被防止到达衬底，则分隔板结构被认为实质上防止了等离子体带电物质到达衬底。
[0029]分隔板结构130的板可以由金属(例如，铝或不锈钢或类似的合适的材料)，或覆膜金属(例如，阳极氧化铝，涂有Y203、YF3、Ce02、硅、TiN的铝合金)制造。在一种或多种实施方式中，分隔板的厚度可以为介于Imm和25mm之间。在一种或多种实施方式中，在分隔板中的孔的直径可被选择以最小化或实质上防止等离子体泄漏穿过孔，并且可以是介于20微米到5毫米之间。
[0030]在一种或多种实施方式中，分隔板结构202是多层结构(如根据本发明的一种实施方式在图2所示)，据此，两个导电板204和206通过绝缘层208分隔开，使得彼此电绝缘。顶板204与在等尚子体产生区域200中的等尚子体接触，并电气接地。底板206可用小DC电压偏置以排斥来自等离子体所产生的离子。底板206上所施加的偏置电压可以大于等离子体电位，以防止大多数的离子到达衬底228上方的衬底处理区域210。在一种或多种实施方式中，底板206上所施加的电压可以在约1V至约50V之间。
[0031]在一种或多种实施方式中，以例如网孔等形式的准直器板226可设置在分隔板结构202和衬底228之间，以排斥任何等离子体带电物质通过分隔板结构202到达衬底228。如果需要的话，准直器板226可以被偏置以排斥等离子体带电物质或者可以接地。在另一种实施方式中，衬底228可以相对于等离子体电位被正向偏置，以防止等离子体带电物质到达衬底 228 ο
[0032]分隔板结构202也用于校准向衬底228发射的中性束。在一种或多种实施方式中，通过在衬底228上保持压强低于10毫乇，优选〈I毫乇，由于在I毫乇中性平均自由路径为约25cm，从分隔板结构202所散发的气体和气体在衬底处理区域210中在晶片228上方的气体之间的碰撞被最小化。这确保了亚稳态体到达晶片228的表面，而在从分隔板结构202运送至衬底228的过程中没有任何显著碰撞。
[0033]本发明的实施方式采用已被吸附和/或充满有反应物质(例如，卤素)的到达晶片表面上的惰性的亚稳态原子的通量。亚稳态原子携带大的电子能量到晶片以诱导化学反应。Ar亚稳态原子(Ar*，其中表示亚稳态形式)携带，例如，约110.7eV的能量。当Ar*原子与表面相互作用时该能量被传递到晶片表面。
[0034]由于Ar*原子以接近热气体速率(0.025eV)行进，与通常用在蚀刻等离子体的高能离子(lOO-lOOOeV)相比，亚稳态原子赋予更小的动量和轰击到表面。在许多情况下，认为Ar*原子在撞击晶片时实质上不能导致表面损伤。
[0035]如图2所示，为了实现高度定向蚀刻，Ar和Ar*原子束可以使用另一种多孔板进一步校准。在本实施方式中，将与分隔板204和206具有实质上相同的孔图案的准直器板226放置在离分隔板结构202小的距离处。准直器板226被对齐，使得沿分隔板的轴线(S卩，垂直于分隔板平面)朝向衬底228行进的Ar*具有从在等离子体产生区域中的等离子体到晶片的视线。
[0036]更一般地说，仅沿着具有相对于该垂直轴(定义为垂直于分隔板平面的轴线)的小角度的圆锥体行进的Ar*(优选低于+/-3度，