用于动态控制离子束能量及角度的设备及方法与流程

本申请主张2014年5月9日申请的美国申请第14/274,018号的优先权的权利，所述申请的内容是以全文引用方式并入本文中。

技术领域

本实施例涉及使用离子束的衬底刻蚀，且更确切地说涉及刻蚀多层衬底以产生经图案化结构。

背景技术：

如今许多装置的制造常常需要刻蚀多个层来定义装置特征。举例来说，从包含不同层中的多个不同材料的层堆叠制造例如磁性随机存取存储器(magnetic random access meory；MRAM)或其它高级存储器装置等一些存储器装置，所述不同材料包含金属或金属合金。此层堆叠的刻蚀由于层堆叠内的非易失性材料(例如，Co、Pt或Fe)的存在而遭受许多挑战。由于此材料的非易失性性质，用于图案化MRAM层堆叠的刻蚀工艺主要依赖于物理刻蚀机制。

在用以定义MRAM单元的图案化掩模材料形成于衬底上之后，掩模刻蚀速率可类似于暴露层堆叠材料的速率，从而导致掩模的显著腐蚀。此限制了对于给定掩模厚度可以刻蚀的层堆叠的厚度。例如90nm TiN或W可用作用于刻蚀30nm MRAM层的硬掩模。另外，从层堆叠刻蚀的材料(包含金属材料)可再沉积于所形成的经图案化特征(例如存储器单元)的侧壁上，从而导致单元的临界尺寸的增加，例如从25nm到40nm。金属残渣可由于在刻蚀期间的离子撞击/混合而形成于凹陷氧化物的边缘处，从而导致金属层之间的短路。此外，此些单元中的骤降度(abruptness)的缺乏及侧壁损坏可降低将要形成的MRAM装置的性能。

解决这些问题的当前尝试包含使用多角度离子刻蚀来改进经图案化特征的轮廓骤降度，且减少再沉积。然而，此情形可涉及刻蚀的时间，其并非可考虑到层堆叠厚度的变化或刻蚀速率随时间的变动的稳健过程。这与本实施例可需要的这些及其它考虑因素相关。

技术实现要素：

提供此发明内容而以简化形式引入下文在具体实施方式中进一步描述的概念选择。此发明内容并非意图确认所主张的标的物的关键特征或基本特征，并且也非意图辅助确定所主张的标的物的范围。

在一个实施例中，一种刻蚀衬底的方法包含使用处理设备的控制设置的第一集合通过处理设备的提取板(extraction plate)将第一离子束导引到衬底。所述方法可进一步包含：检测来自衬底的信号，所述信号指示由第一离子束刻蚀的材料的从第一材料到第二材料的改变；基于第二材料将处理设备的控制设置调整到不同于控制设置的第一集合的控制设置的第二集合；以及使用控制设置的第二集合通过提取板将第二离子束导引到衬底。

在另一实施例中，一种刻蚀装置结构的方法包含：提供包括安置于衬底基底(substrate base)上的层堆叠(layer stack)及具有安置于层堆叠上的多个掩模特征(mask feature)的掩模的衬底，所述层堆叠具有包含至少一个金属层的多个层；以及使用处理设备的控制设置的第一集合通过处理设备的提取板将第一离子束导引到层堆叠。所述方法可进一步包含：检测来自层堆叠的光学发射光谱学(optical emission spectroscopy；OES)信号，所述OES信号指示在层堆叠中刻蚀的材料的从第一材料到第二材料的改变；基于第二材料将处理设备的控制设置调整到不同于控制设置的第一集合的控制设置的第二集合；以及使用控制设置的第二集合通过提取板将第二离子束导引到层堆叠。

在另一实施例中，处理设备包含：等离子体源(plasma source)，其用以产生等离子体室(plasma chamber)中的等离子体；提取板，其沿着等离子体室的一侧安置，所述提取板具有经配置以在等离子体室与衬底之间施加偏压时将离子束导引到衬底的孔口(aperture)；以及监视设备，其用以测量来自衬底的信号。处理设备还可包含包括指令的至少一个计算机可读存储介质，所述指令在执行时致使处理设备识别来自衬底的第一信号，所述第一信号指示在将第一离子束导引到衬底时材料的从第一材料到第二材料的改变，基于第二材料将处理设备的控制设置调整到不同于控制设置的第一集合的控制设置的第二集合，及使用控制设置的第二集合通过提取板将第二离子束导引到层堆叠。

附图说明

图1A描绘根据一个实施例的处理设备的侧视图；

图1B提供图1A的处理设备的提取板及处理室的一个实施例的俯视图描绘；

图2A描绘示范性MRAM层堆叠的侧视图；

图2B描绘根据一个实施例的刻蚀MRAM结构；

图3A说明用以监视层堆叠的刻蚀的OES信号的使用；

图3B描绘依据各种材料的离子入射角的溅射速率；

图4A描绘可应用于层堆叠的两个不同层的刻蚀的两个不同离子角分布的实例；

图4B展示将离子束导引到衬底以产生经刻蚀结构的实施例；

图5描绘示范性第一工艺流程；

图6描绘示范性第二工艺流程；

图7描绘示范性第三工艺流程；

图8描绘示范性第四工艺流程；

图9A到9C呈现用于实施与各种实施例一致的动态离子能量控制的一种情境的图形表示；

图10描绘示范性第五工艺流程；

图11描绘示范性第六工艺流程；

图12A到12C呈现用于实施图10的工艺流程的一种情境的图形表示；以及

图12D到12F呈现用于实施图11的工艺流程的一种情境的图形表示。

具体实施方式

现将在下文中参考附图更全面地描述各种实施例，附图中示出了一些实施例。然而，本发明的标的可以实施于许多不同形式并且不应解释为限于本文所阐述的实施例。而是，提供这些实施例是为了使得本发明将是透彻并且完整的，并且这些实施例将把标的的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在附图中，相同标号始终指代相同元件。

本文中所描述的实施例提供用于动态地刻蚀衬底的设备及方法。确切地说，本实施例提供用以在安置于衬底基底上的在本文中被称作“层堆叠”的层的堆叠内产生经刻蚀结构的新颖方法及设备。层堆叠可部分用掩模覆盖，所述掩模包括用以定义待刻蚀到层堆叠中的结构的图案的经图案化特征的集合。本实施例适合于刻蚀包含至少一个金属层的层堆叠，例如用以形成MRAM装置或类似装置的层堆叠。然而，可使用本实施例以用于刻蚀其它多层结构，其中在刻蚀期间动态地调整离子束刻蚀条件。在各种实施例中，使用动态刻蚀工艺执行层堆叠的刻蚀，所述动态刻蚀工艺使用从等离子体室提取的离子束来溅射刻蚀层堆叠的多个层。根据本实施例，根据经刻蚀的层的物理和/或化学性质将处理设备的控制设置动态地调整为离子束的定制特性。

以此方式，包含骤降度及侧壁损坏的MRAM层堆叠的结构可通过根据在待形成的MRAM装置的层堆叠内经刻蚀的层控制离子束的入射离子的入射角及能量来改进。此情形可为特别有用的，因为层堆叠的不同金属层可具有依据离子能量及离子入射角两者的不同溅射率，且其在经形成的MRAM结构上的再沉积速率可能因不同的粘着系数而不同。举例来说，对于更难以刻蚀的金属层来说，本实施例可将离子束能量动态地调整为较高能量及较大入射角，而对于更易于刻蚀的金属层来说，可将离子束动态地切换为较低能量及较低入射角。

在各种实施例中，监视设备及方法用以实时确定第一层的刻蚀何时完成，或邻近第一层的第二层的刻蚀何时开始，或两者的组合。以此方式，可作出关于何时调整产生用于刻蚀的离子束的处理设备的控制设置的确定。

本实施例的监视设备可为如在所属领域中通常已知的光学发射光谱学(optical emission spectroscopy；OES)装置。监视设备可替代性地为反射计装置，其测量经刻蚀的衬底的表面反射率，所述表面反射率可在不同层之间变化。然而，实施例并不限于此情形。此监视设备在本文中通常可被称作“端点检测”设备，但在本实施例中，所检测的“端点”可指示在刻蚀期间从第一层到第二层的转变，且可用以调整用以执行刻蚀的离子束条件，而非完全终止刻蚀。因此，在各种实施例中，从刻蚀层堆叠的处理室发射的OES信号可被用作实时指示层堆叠的给定层的刻蚀何时开始或邻近给定层的层的刻蚀何时终止的反馈，以使得处理设备的控制设置经调整以定制用于刻蚀给定层的离子束入射角、离子能量或其它参数。

图1A描绘与本发明的实施例一致的处理设备100的侧视图。处理设备100包含用以产生等离子体室104中的等离子体112的等离子体源102。等离子体源102可为RF等离子体源(电感耦合等离子体(inductively-coupled plasma；ICP)源、电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma；CCP)源、螺旋源、电子回旋共振(electron cyclotron resonance；ECR)源)、间接加热阴极(indirectly heated cathode；IHC)源、辉光放电源或所属领域的技术人员所已知的其它等离子体源。在此特定实施例中，等离子体源102为具有RF产生器108及RF匹配网络110的ICP源。RF功率从RF产生器到气体原子和/或分子的传递通过天线及介电窗(未图示)发生。气体管线106通过适当气体线及气体入口连接到等离子体源102。等离子体源102或处理设备100的其它组件也可连接到真空系统(未图示)，例如由旋转或隔膜泵支持的涡轮分子泵等。等离子体源102由壳体126包围，且绝缘体140将壳体126与包含衬底固持器120的处理室142分离。等离子体源102及衬底固持器120可处于升高电势或可电接地，而处理室142可电接地。

提取板114可沿着等离子体室104的一侧布置，如图1A中所示。在图1A的视图中，提取板114布置于等离子体室104的底部。确切地说，提取板114安置于等离子体室104与处理室142之间。在一些情况下，提取板114可定义等离子体室或处理室或两者的腔壁的一部分。提取板114包含孔口116，离子可通过所述孔口被提取为离子束118，且经导引朝向衬底固持器120。图1B提供提取板114及处理室142的一个实施例的俯视图描绘，其中出于清楚起见而省略等离子体室104及处理设备100的其它组件。

处理设备100进一步包含用以驱动提取光学器件及控制经提供到衬底122的离子束能量的多个电压供应器。这些装置一起被统称为提取电压系统130。在各种实施例中，提取电压系统130可包含腔室电力供应器132、提取板电力供应器136及衬底电力供应器138。为了产生如离子束118表示的在衬底122处具有所要能量的阳离子束，衬底电力供应器138可对衬底固持器120加相对于地面的负偏压，而等离子体室104接地。或者，可对等离子体室104加相对于地面的正偏压，且衬底固持器120可接地或对其加相对于地面的负偏压。在一些实施例中，可使用提取板电力供应器136与等离子体室104独立地对提取板114加偏压，或所述提取板可为浮动的。实施例并不限于此情形。

处理设备100还包含用以控制处理设备100的各种组件的操作的控制系统150。控制系统150在其它特征中可包含指导处理设备100的包含以下各者组件的操作的硬件与软件组件的组合：RF产生器105、质量流控制器(未图示)、衬底固持器120的移动及位置及提取电压系统130。控制系统150可包含例如包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在执行时致使处理设备100响应于由从衬底122上的层堆叠刻蚀的材料产生的实时信号以及来自离子束轮廓测量的信号动态地调整处理设备组件的操作。

在各种实施例中，衬底固持器120可耦合到驱动装置148，所述驱动装置经配置以使衬底固持器120沿着平行于所示的笛卡耳坐标系的Y轴的方向移动。在其它实施例中，衬底固持器120可沿着平行于X轴、Z轴或两者的方向移动。此情形提供具有多个自由度的处理设备100，即，允许修改衬底相对于提取孔口的相对位置，且允许相对于孔口116扫描衬底122，以使得可在一些情况下在整个衬底122表面之上提供离子束118。如图1B中所提到，衬底固持器120及衬底122也可在X-Y平面内旋转经过旋转角度γ。

图1B提供提取板114的一个实施例的平面图描绘的细节，其中孔口116在平行于X轴的方向上伸长，以便将离子束118提取为带状束。在各种实施例中，如所说明，离子束118沿着X轴的离子束宽度可大于衬底122沿着X轴的尺寸。举例来说，对于30cm的沿着X轴的衬底尺寸，离子束的宽度可能宽若干厘米，例如33cm，以使得衬底122在其整个宽度上进行一次性处理。如图1B中所示，邻近于孔口116的衬底122的伸长部分可在任何给定情况下暴露于离子束118。因此，为了使整个衬底122暴露于离子束118的刻蚀，在处理设备100的操作的一个实例中，可沿着平行于点A与点B之间的Y轴的方向来回扫描衬底固持器120。在一些实例中，在给定衬底122的给定层的刻蚀期间，可在X-Y平面内使衬底旋转多次以暴露待由离子束118刻蚀的特征的不同部分。例如可在形成于衬底上的层堆叠的给定层的刻蚀期间多次执行此旋转，以便形成经图案化特征，例如含有多个层的MRAM装置。

如图1A中所进一步展示，在等离子体室104中产生等离子体112时，等离子体112的等离子体包层边界115可假定形成接近孔口116的弯月面117的曲率。弯月面117的确切形状可通过更改处理设备100的控制设置而变化。以此方式，通过孔口116提取的离子的轨迹可通过调整处理设备100的控制设置而变化，如下文所论述。确切地说，在衬底固持器120与等离子体室104之间施加电压(其在本文中被称作“提取电压”)时，从等离子体112提取离子束118，且将其导引到衬底122。可由腔室电力供应器132或衬底电力供应器138提供高电压，且在衬底固持器120上产生负极性以使得从等离子体112提取正离子。

在各种实施例中，离子束118可包括例如惰性气体离子、反应离子或惰性气体离子及反应离子两者等离子，所述离子通过已知物理刻蚀工艺溅射刻蚀来自衬底122的材料。在下文中所揭示的实施例中，形成于衬底122上的层堆叠的物理刻蚀可通过调整控制设置(例如，递送到等离子体室104的RF功率或由处理设备100的组件施加的电压，以及衬底122相对于提取板114的定位)来动态地调整。控制设置的此动态调整促使能够定制由离子束118对层堆叠的不同层执行的刻蚀。因为离子束118可用以溅射刻蚀由层堆叠中的不同层(其中溅射刻蚀特性可在不同层之间变化)组成的装置结构，所以根据经刻蚀的层调整离子束118的离子束轮廓可为有用的。此情形可产生在如所指出刻蚀装置结构中的所有层之后更佳的装置结构。如本文所使用的术语“离子束轮廓”是指包含离子能量、离子束电流或离子束电流密度及离子角分布(ion angular distribution；IAD)的离子束的特性或参数。如本文所使用的术语“离子角分布”是指离子束中的离子相对于垂直于衬底的参考方向的平均入射角，以及在平均角周围的入射角的宽度或范围，其范围被简称为“离子角展度”。在各种实施例中，通过调整例如提取电压、等离子体室104中的气体压力及供应到等离子体室104的RF功率以及下文论述的其它设置等控制设置来调整离子束轮廓。也可通过调整提取板114及衬底固持器120沿着平行于所示的笛卡耳坐标系的Z轴的方向的分离来调整离子束轮廓，其分离在本文中被称作“z间隙”。

在各种实施例中，在将离子束118导引到衬底122时，可从形成于衬底122上的层堆叠的一或多个层产生信号146。图2A描绘经展示为层堆叠200的示范性MRAM层堆叠的侧视图，所述示范性MRAM层堆叠可由处理设备100刻蚀，且可在刻蚀期间发射多个不同元素的信号特性，如下文较详细论述。如图1A中所进一步展示，处理设备100中提供监视设备144，所述监视设备可检测信号146。信号146可提供关于由离子束118刻蚀的一或多个层(图1A中未图示)的实时信息。举例来说，在监视设备为OES装置的实施例中，信号146可表示来自从衬底122溅射刻蚀的至少一个元素的发射光谱，且发射所述元素的辐射特性。众所周知，OES装置可同时收集来自一个元素或多个不同元素的发射光谱，所述发射光谱可指示所刻蚀的层的一或多个元素，且从而识别所述层。在离子束刻蚀到第一层的底部时，来自第一层的第一元素的OES信号的强度可降低或变为零，因为来自所述元素的物质不再被溅射刻蚀到气相中。同时，来自最初安置于第一层下方的第二层的第二元素的OES信号的强度可增加，因为离子束118开始刻蚀第二元素。

取决于第一层的溅射刻蚀特性及第二层的溅射刻蚀特性，在第一层的刻蚀完成且第二层的刻蚀开始时改变离子束118的离子束轮廓可为有用的。因此，来自第二层的元素的OES信号特性的增加或来自第一层的元素的OES信号的降低或两者的组合可用以识别在衬底的刻蚀期间动态地调整离子束118的离子束轮廓的情况或间隔。在刻蚀包括多个不同层的层堆叠的一些情况下，可多次执行离子束118的离子束轮廓的调整。

在各种实施例中，处理设备100可包含用以测量离子束118的离子束轮廓的计量(未图示)。举例来说，计量可包含用以测量离子束的IAD以及离子束的能量及电流的已知电流探头及能量探头。在一些状况下此计量可在反馈回路中结合控制系统使用，以执行对控制设置的调整直到如由计量所测量那样达成了将用于刻蚀一或多个给定层的目标离子束轮廓。

返回参看图2A，层堆叠200由形成于衬底基底224上的多个层组成。在一个实例中，衬底基底224为硅，层222为氧化硅，层220为Ta，层218为Ru，层216为Ta，层214为PtMn，层212为CoFe合金，层210为Ru，层208为CoFeB合金，层206为MgO，层204为CoFeB合金，且层202为Ta。在一种特定情况下，层202的厚度可为50nm，层218的厚度为50nm，且层214的厚度为20nm。层堆叠200的其它层的厚度可在1nm到3nm的范围内。然而，实施例并不限于此情形。层堆叠200的层中的许多层或大多数层可对反应离子刻蚀的刻蚀具有抵抗性，如上所指出，且可通过物理溅射来更有效地刻蚀。然而，因为刻蚀特性可在不同层之间变化，所以在溅射刻蚀层堆叠200以形成MRAM装置结构时，调整离子束118的入射角、离子角展度或离子能量中的至少一者可为有用的，以使得可针对不同层定制不同层的溅射刻蚀。调整刻蚀物质的组份也可为有用的，以便在检测到比先前层更难以刻蚀的新层时将Xe添加到Ar等离子体。

图2B描绘已部分由离子束232刻蚀层堆叠200以形成MRAM特征230的一个情况。通过在衬底240的部分之上形成含有多个掩模特征234的掩模来促进用以定义MRAM特征230的溅射刻蚀。衬底240的未被掩模特征234覆盖的那些部分由离子束232刻蚀。值得注意的是，掩模特征234也可由离子束232物理刻蚀，但可形成有足够厚度以允许将层堆叠200刻蚀到足够深度以形成所要装置结构。在图2B的情况下，示意性地展示层堆叠200，且其可不包含如关于图2A所描述的所有层。随着刻蚀的进行，产生信号236，其可为由监视设备144检测的OES信号。此OES信号可随着刻蚀层堆叠200的不同层而变化，如图3A中所说明。确切地说，图3A为描绘包括层堆叠200的不同元素的多个不同发射光谱特性的OES光谱的信号强度的曲线图，依据时间监视所述OES光谱。图3A的曲线图的纵坐标为发射光谱的强度，而横坐标表示经刻蚀的材料的深度，其中层堆叠200的外表面朝向左。在图3A的实例中，在刻蚀如由层202表示的钽层之后收集OES光谱。随着时间的流逝，层堆叠200的刻蚀导致发射光谱的改变，这是因为刻蚀了不同层。举例来说，MgO信号250展示层206的显著及窄峰值表示，其厚度可为1nm到2nm。Ru信号252具有层210的小峰值特性，其厚度在一个实例中可为1nm。Ru信号也展现层218的较大及较宽峰值表示。另外，图3展示表示层214的PtMn材料中的铂的Pt信号258、来自层216的Ta信号256及可表示层212、层208及层204中的铁的Fe信号260。最后，硅信号254表示层222及衬底基底224中的硅。

如由图3A所说明，层堆叠200中的不同元素的发射光谱特性的强度实质上随时间或深度而变化，从而允许确定一个层的刻蚀何时终止及后续层的刻蚀何时开始。在各种实施例中，可监视在离子束232的刻蚀期间从处理室接收的发射光谱作为包含监视设备144及控制系统150的反馈系统的部分。举例来说，在来自表示新层的元素的发射经检测为高于阈值时，监视设备144可输出由控制系统150接收的信号238，所述信号触发了对产生离子束232的处理系统的控制设置的调整。如关于下图所详述，在一些实施例中，对控制设置的此调整可改变为离子束232的离子能量、离子电流密度、平均角或角展度中的至少一者。在层堆叠200的刻蚀期间，可在多个场合下进行对控制设置的调整，例如由监视设备144检测到来自新层的元素特性的发射的情况。在其它实例中，在检测新层时无需进行对控制设置的调整。举例来说，如果层堆叠200中的上覆层的溅射刻蚀特性类似于邻近上覆层的底层的溅射刻蚀特性，那么可维持离子束232的离子束轮廓以用于刻蚀上覆层及底层两者。

然而，在第一层的刻蚀期间，在从具有不同于第一层的元素的刻蚀特性的第二层检测到新元素时，可调整控制设置以定制离子束轮廓以更佳地刻蚀新元素。

图3B描绘依据各种材料的离子入射角的溅射速率，其说明溅射率行为可实质上针对可以用于层堆叠中的不同层而变化的事实。溅射速率具体来说经展示为在将在1.5kV的电压下提取的1E17Ar离子的剂量导引到由给定材料组成的层之后的经刻蚀厚度(厚度损失)。离子入射角从0度(其垂直于给定层的平面)变化到85度。因此，在如图2B中所示刻蚀层堆叠的情况下，60度的离子入射角表示形成相对于经刻蚀的结构的顶部表面235的垂线(沿着Z轴)的60度的角度的离子入射角；而相同的60度的离子入射角形成相对于相同结构的垂直侧壁237的垂线(沿着Y轴)的30度的入射角。确切地说，图3B提供在0度、15度、30度、45度、60度、70度、80度及85度的离子入射角度处的五个不同材料的溅射刻蚀速率数据。在每一数据组内，如由15度离子入射角的数据组262所说明，从左到右按W、Ru、MgO、TiN及Ta的顺序将刻蚀速率数据提供为一组直方图。因此，条柱264表示W，条柱266表示Ru，条柱268表示MgO，条柱270表示TiN，且条柱272表示Ta。为了突出溅射刻蚀行为的差异，应注意对于低于45度的离子入射角度，MgO的溅射刻蚀速率极低，且在70度处达到刻蚀速率的峰值。相对比地，Ru的溅射刻蚀速率在15度与80度之间的离子入射角度的范围内相对较高且相对恒定，在60度处达到峰值。此外，对于低于60度的离子入射角，TiN的溅射刻蚀速率保持相对较低，且在80度的离子入射角处达到峰值。使用此数据，可在产生30度的离子入射角的控制设置下刻蚀包括钌的第一层。在检测由MgO组成的后续层时，可调整控制设置以产生60度的离子入射角以更高效地刻蚀MgO层。

在其它实施例中，可调整离子能量、射束电流以及离子物质以考虑不同层的溅射刻蚀行为的差异。除了调整控制设置以考虑不同层的溅射刻蚀行为的差异之外，也可调整控制设置以考虑不同材料之间的再沉积速率的差异。

图4A描绘可应用于刻蚀层堆叠的两个不同层的两个不同离子角分布实例。离子角分布经展示为依据离子入射角(θ)的离子的相对密度，所述离子入射角可相对于衬底的X-Y平面的垂线415定义，如图4B中所示。IAD 402具有相对较大角展度及较低平均角，而IAD 404具有相对较窄角展度，但是具有较大平均角。

还参看图4B，展示了将离子束414导引到衬底400以产生经刻蚀结构410的实例。经刻蚀结构410可在刻蚀完成时形成MRAM单元。可通过刻蚀部分由至少一个掩模特征(例如掩模特征234)遮蔽的层堆叠412而产生经刻蚀结构410。在一个实例中，可在至少一个场合中在层堆叠412的刻蚀期间动态地调整离子束414的离子束轮廓，以根据经刻蚀的层的溅射刻蚀特性定制经刻蚀结构410的刻蚀。举例来说，控制设置可被设置为控制设置的第一集合以产生离子束414中的IAD 402来刻蚀层422，所述层的元素可更适合于在20度的平均角处刻蚀。随后，在层422的刻蚀几乎完成时或在层424的刻蚀已开始时，可检测到来自层424中的元素的OES信号的增加，或可检测到来自层422中的元素的OES信号的降低。如下图所详述，基于层424中的材料(元素)的性质，可作出将控制设置调整到控制设置的第二集合的确定，此举导致产生离子束414中的IAD 404。使用IAD 404刻蚀层424可接着继续进行，直到检测到后续层为止，在此时取决于后续层中的元素的性质可或可不对控制设置进行进一步调整。此情形可导致产生例如IAD 402或不同IAD。

除了调整层堆叠的不同层之间的IAD之外，在各种实施例中，可调整离子束轮廓的其它组件。在一些情况下，如下详述，可根据经刻蚀的层调整例如离子束414等离子束的离子能量。可例如通过调整提取电压来实现此情形，所述提取电压可直接确定离子能量。举例来说，等离子体室中的等离子体的等离子体电位可为几伏直到几十伏，高于等离子体室的电位。因此，在等离子体室与衬底固持器之间施加1000V的提取电压时，离开等离子体的单独充电正离子可例如以1020V的能量加速到衬底。离子束414的离子能量的调整可在刻蚀具有不同刻蚀能力的连续层时为有用的。举例来说，与较易于刻蚀的金属层相比较，更难以刻蚀的金属层可经受具有较高离子能量及较大平均入射角的离子束。

在其它实施例中，可在连续层的刻蚀之间调整离子束的射束电流。在一些实施方案中，可通过提供离子束作为具有给定脉冲周期内的“接通”及“断开”部分的脉冲离子束来调整射束电流。可通过在接通和断开状态之间的提取电压的脉冲或通过在接通和断开状态之间的等离子体室中的等离子体的脉冲来实现脉冲。通过使此脉冲离子束的离子束工作循环(也就是说，接通状态的持续时间对接通和断开状态的总持续时间的比率(D_ON/(D_ON+D_OFF)))变化，可调整随着时间的过去而递送的平均射束电流。此情形可允许对于待刻蚀的给定层按需要减小或增加刻蚀速率。在一些实施方案中，可通过使在脉冲周期的频率保持恒定的脉冲周期内的接通部分的持续时间变化而使工作循环变化，而在其它实施方案中可通过使脉冲周期的频率(持续时间)变化同时保持接通部分的持续时间恒定而使工作循环变化。实施例并不限于此情形。

为了更准确地确定何时调整离子束轮廓以定制对给定层的刻蚀特性的刻蚀，在一些实施例中例如两个、三个、四个或更多数目个监视设备等多个监视设备可用以监视从衬底刻蚀的物质。因为待刻蚀的给定层的层厚度可能跨越衬底并不完全均匀，且因为跨越衬底的离子束电流密度可例如沿着平行于Y轴的方向变化，所以给定层的刻蚀可在衬底中的不同点之间变化。此情形可导致衬底的一个区中的层堆叠的第一层的完整移除，而第一层的一部分保持在衬底的另一部分中。现在返回到图1B，展示了使用三个监视设备的实例，其经展示为布置于平行于Y轴的线中的监视设备144。以此方式，例如可从物质监视OES信号，从邻近衬底的不同位置检测所述物质。这些不同位置可提供来自从衬底122的不同部分(例如中心区C、中间区I及外部区O)溅射的物质的光学发射。如果给定层的刻蚀是以不均匀方式沿着平行于Y轴的方向进行的，那么邻近中心区C的由监视设备144检测的OES信号可不同于邻近外部区O的由监视设备144检测的OES信号。在一个实例中，控制系统150可从所有三个监视设备接收OES信号，且基于三个OES信号的平均值作出关于何时认为给定层的刻蚀完成及因此何时改变控制设置的给定集合的确定。在另一个实例中，响应于所检测的非均匀性，控制系统可调整扫描速度、脉冲等离子体的工作循环或衬底旋转方案以实现更佳刻蚀均匀性。

在特定实施例中，在层堆叠的层内进行刻蚀期间，可依据在衬底的扫描期间衬底相对于提取板的位置调整工作循环。举例来说，层堆叠内的层的刻蚀可通过在垂直于如上文关于图1B所论述的给定方向的方向上伸长的提取板的伸长孔口的下面沿着给定方向扫描衬底来实现。如果在给定时间依据沿着给定方向的衬底上的位置检测到层厚度的非均匀性或从中心到边缘的刻蚀速率，那么此情形可通过在沿着给定方向扫描衬底时使工作循环变化来调整有效射束电流来进行补偿。

在一个实施方案中，可由包含放置在相对于衬底的不同位置(例如沿着如图1B中所说明的平行于Y轴的第一方向的不同位置)处的多个OES检测器的阵列检测中心到边缘非均匀性。可例如同时从不同OES检测器检测不同OES信号，所述不同OES信号可指示在任何给定情况下从衬底的不同部分溅射的材料的组份。在一个情境下，通过检测放置在相对于衬底的不同位置处的不同OES检测器中的OES信号，可在不同OES检测器中在不同时间检测指示给定层的刻蚀完成的信号强度的降低。举例来说，可首先在经放置以截取来自邻近于芯片的外部部分溅射的物质的光学发射的OES检测器处检测Ru层的信号强度降低。在此状况下，可在孔口下面扫描芯片的边缘时选择性地降低脉冲等离子体的工作循环，以便减小沿着芯片的外部部分的Ru层的刻蚀速率。或者，可在孔口下面扫描芯片的内部部分时选择性地增加脉冲等离子体的工作循环，从而相对于外部部分增加Ru层的刻蚀速率。

此外，在其它实施例中，可响应于从不同OES检测器接收的不同OES信号作出其它调整。举例来说，可在给定时间从沿着第一方向布置于第一位置处的第一OES检测器接收第一OES信号，所述第一方向可为衬底的扫描方向。可同时从沿着第一方向布置于第二位置处的第二OES检测器接收第二OES信号，其中第二OES信号不同于第一OES信号。OES信号中的差异可指示例如在不同层中在不同位置发生刻蚀，或在给定层中在第一位置处刻蚀接近完成，但在第二位置处并未接近完成。因此，可在第一位置与第二位置之间扫描衬底时执行对脉冲离子束的工作循环的前述调整。然而，可在从第一位置到第二位置的衬底的扫描期间动态地调整其它控制设置以减小(或增加)层内的刻蚀速率，例如调整等离子体功率或芯片的扫描速率。

在各种实施例中。用以刻蚀层堆叠的离子束的离子束轮廓的动态控制可至少部分由可驻留于控制系统150中的软件、硬件或硬件与软件的组合自动化。本文中包含一组流程图，其表示用于执行所揭示的动态离子束刻蚀的新颖方面的示范性方法。虽然出于简化解释的目的，本文中例如以流程图或流程图表的形式展示的一或多个方法经展示及描述为一系列动作，但应理解并了解方法不受动作的次序限制，因为一些动作可根据所述方法按不同次序出现和/或与来自本文中所展示及描述的所述方法的其它动作同时出现。此外，对于新颖实施方案，可能并不需要方法中所说明的所有动作。

图5描绘用于实施动态离子束刻蚀的示范性第一工艺流程500。此工艺流程及下图中所揭示的其它工艺流程可实施于例如上文所揭示的处理设备100等处理设备中。在框502处，使用处理设备的控制设置的第一集合通过提取板将第一离子束导引到衬底。举例来说，第一控制设置可经布置以产生具有第一离子角分布及离子能量的离子束，所述离子束适合于刻蚀构成形成于衬底上的层堆叠的第一层的第一元素。

在框504处，从层堆叠监视信号，所述信号例如从由来自层堆叠的第一离子束溅射的物质发射的OES信号。在特定实施例中，信号可包括在一系列波长内的辐射强度，其中监视不同元素的光学发射的不同波长范围特性。因此，信号可构成在至少一个波长范围内检测的辐射的强度。

在框506处，检测从衬底(例如从层堆叠)来的信号，所述信号指示材料的从第一材料到第二材料的改变。来自衬底的此信号可造成从衬底刻蚀的第一物质的发射谱线的强度的降低。第一物质的发射谱线可在第一波长范围处出现，所述第一波长范围为经刻蚀的第一层中的元素的特性。在发射谱线强度降低时，此情形可被认为指示经刻蚀的材料的改变发生，此情形可指示刻蚀具有不同元素的新的第二层。或者，来自衬底的信号可为在第二波长处的发射谱线的强度的增加，所述第二波长为待刻蚀的第二层中的元素的特性，此情形也可被认为指示刻蚀第二层。另外，来自衬底的信号可为衬底的表面的反射率的改变，所述改变可在具有第一反射率的第一层的刻蚀终止时出现且

在框508处，将处理设备的控制设置调整到不同于控制设置的第一集合的控制设置的第二集合。控制设置的第二集合基于待刻蚀的第二材料。举例来说，控制设置的第二集合可用以产生经定制以用于刻蚀第二材料的离子束轮廓，所述离子束轮廓可不同于经定制以用于刻蚀第一层中的第一材料的离子束轮廓。在一些实施例中，控制设置的第二集合可通过检索配方自动产生，所述配方指定与第二层中的元素相关联或与含有第二层中的元素的材料(例如合金或化合物)相关联的控制设置的集合。

在框510处，使用控制设置的第二集合通过提取板将第二离子束导引到层堆叠。第二离子束可包括与第一离子束相同的离子物质，但其被称作第二离子束是因为其能量及离子角分布可不同于第一离子束的能量及离子角分布。

在各种实施例中，可顺序重复如通常在框504与510之间所描绘的工艺流程以用于刻蚀层堆叠的额外层。因此，在刻蚀层堆叠的第二层时，可监视信号以确定第二层的刻蚀何时完成及含有第三材料的第三层的刻蚀将开始。基于第三材料的元素，可将控制设置调整到经配置以产生第三离子束的控制设置的第三集合，所述第三离子束具有经定制以刻蚀第三层中的一或多个第三元素的离子束轮廓。

图6描绘用于实施动态离子束刻蚀的示范性第二工艺流程，即工艺流程600。在框602处，接收初始离子束轮廓，其包含初始离子能量、初始离子入射角、初始离子电流(E₀，θ₀，I₀)。接收最终离子束轮廓，其包含最终离子能量、最终离子角度、最终离子电流(E_f，θ_f，I_f)。另外，接收初始衬底定向角度(γ₀)及衬底旋转增量(γ)，以及衬底温度(T)。响应于接收到初始离子束轮廓，可使用控制设置的初始集合产生初步离子束。在一些变体中，可执行计量以测量初步离子束。

在框604处，调整控制设置的初始集合直到达成包含E₀、θ₀、I₀的初始离子束轮廓为止。经调整的初始控制设置可包含如由用于处理设备的等离子体室电压及衬底电压的差值(V_C-V_S)确定的提取电压。可调整的其它初始控制设置包含供应到处理设备的等离子体室的RF功率、Z间隙、等离子体室中的气体压力、离子束的工作循环，以及衬底固持器的扫描速度。可基于从由位于处理室中的设备执行的原位计量接收的初步离子束的测量作出达成初始离子束轮廓的确定。经调整的控制设置可构成将应用于刻蚀衬底的控制设置的第一集合。

在框606处，使用控制设置的第一集合通过提取板将离子束导引到衬底，除了前述控制设置之外，所述控制设置的第一集合还可包含衬底温度及初始衬底定向角度γ₀。在框608处，执行“向上扫描”，其中在相对于提取板的第一方向上扫描衬底。在框610处，以旋转增量下旋转衬底，且在框612处在与第一方向相反的第二方向上向下扫描衬底。在框614处，再次以旋转角度增量γ₀旋转衬底。

在决策框616处，作出关于是否已检测到操作端点的确定。操作端点可被认为已完成层堆叠的一或多个层的刻蚀的情况。如果未完成所述操作，例如如果并未检测到指示刻蚀新层的OES信号，那么所述工艺返回到框608。如果是，那么所述工艺移动到决策框618。

在决策框618处，作出关于是否检测到最终刻蚀操作端点的确定。举例来说，最终刻蚀操作端点可为完成层堆叠的刻蚀的情况。此情形可在一个实施方案中在来自例如硅等衬底元素的OES信号增加时确定。如果是，那么所述工艺在框620处结束。如果不是，那么所述流程前进到框622。

在框622处，根据从控制设置的先前集合检测的新层调整处理设备的控制设置，所述控制设置的先前集合可为上文所论述的控制设置的第一集合。举例来说，可基于由OES装置检测的一或多个元素的信号的增加调整控制设置，所述增加被认为指示新层的刻蚀的开始。将控制设置调整到控制设置的当前集合，包含提取电压(V_C-V_S)、RF功率、Z间隙、等离子体室气体压力、脉冲离子束的工作循环或衬底固持器的扫描速度中的任一者的调整。在一些实施例中，在框622处建立的控制设置的当前集合可通过检索配方而自动产生，所述配方指定与待刻蚀的新层中的一或多个元素相关联的控制设置的集合。

在框624处，使用控制设置的当前集合通过提取板将离子束导引到衬底。所述流程接着返回到框608。

在各种实施例中，如何根据待刻蚀的层定制处理设备的控制设置的确定可以不同方式执行。图7描绘用于实施动态离子束刻蚀的示范性第三工艺流程，即，工艺流程700。确切地说，图7提供根据待刻蚀的层调整控制设置的一个实施方案。图7可实施于上文所论述的工艺流程600内。举例来说，工艺流程700可实施于决策框618与框608之间。在框702处，检测到待刻蚀的新层。例如，如上文所描述，可由OES检测新层。所述流程接着前进到框622，其中根据如上文所详述的新层将控制设置调整到控制设置的当前集合。在一些实施例中，在框622处建立的控制设置的当前集合可通过检索配方自动产生，所述配方指定与待刻蚀的新层中的一或多个元素相关联的控制设置的集合。此情形可建立用于刻蚀基于先前测量或计算的新层的配方以便近似用以刻蚀新层的目标离子束轮廓。

随后，在将控制设置调整到控制设置的当前集合之后，可在刻蚀新层之前反复地调整这些控制设置以便使得经调整离子束实际上确实具有用以刻蚀新层的目标离子束轮廓。可执行在将控制设置调整到控制设置的当前集合之后产生的离子束的计量以评估离子束轮廓。在框704处，接收计量的结果，所述计量测量使用包含以下各者中的至少一者的控制设置的当前集合产生的离子束的离子束轮廓：离子能量、离子平均角或离子束电流。

在决策框706处，作出关于使用控制设置的当前集合产生的离子束的离子束轮廓是否匹配目标离子束轮廓的确定。如果是，那么所述流程移动到框624，其中使用控制设置的当前集合将离子束导引到衬底。如果不是，那么所述流程前进到框708。

在框708处，将控制设置从控制设置的先前集合调整到控制设置的新(当前)集合。控制设置的调整可基于在框704处所测量的离子束轮廓与目标离子束轮廓之间的差异。在下面的图8及图10到11中提供用于调整控制设置以更佳地匹配离子束轮廓的组件的工艺流程的实例。随后，可对使用控制设置的当前集合产生的离子束执行进一步计量。所述流程接着返回到框704。

在一些实施方案中，待刻蚀的层堆叠的层序列可被先天地认识。在此类状况下，可在刻蚀期间检索各自指定待用于待刻蚀的给定层的控制设置的集合的多个不同配方，以使得在如上文所描述检测到指示给定层的信号时触发给定配方。在其它实施方案中，层堆叠的层序列对于处理设备来说可能不为先天已知的。然而，甚至在后一种情况下，可在指定用以产生离子束以刻蚀给定层的控制条件的预定集合的条件下预存储配方，且可在检测给定层时载入配方。在任一情况下，在含有多个层的层堆叠的刻蚀期间，调整用于刻蚀第一层的控制设置以刻蚀立即接续层可取决于用于刻蚀第一层的配方与用于刻蚀立即接续层的配方的任何差异。在一些状况下，可在检测新层时改变多个控制设置，而在其他状况下可改变单个控制设置，而还在其它状况下，可不改变控制设置。

另外，是否刻蚀层堆叠中的层的精确序列为先天已知的，连续层的刻蚀之间的设置的控制的调整可分阶段继续进行。因此，在检测指示新层的信号时，最初可将第一控制设置调整到与第二层中的第二材料相关联的控制设置的预定集合。控制设置的预定集合可经设计以产生具有经定制以用于溅射刻蚀第二材料的目标离子束轮廓的离子束，所述目标离子束轮廓包含例如离子能量、离子入射角、离子角展度等参数。在执行计量以测量使用控制设置的预定集合经导引穿过提取板的离子束的至少一个参数之后，可确定所测量的离子束轮廓不匹配目标离子束轮廓。因此，可确定将调整控制设置的预定集合以产生更紧密地近似目标离子束轮廓的离子束。后续操作因此可涉及将控制设置的预定集合调整到控制条件的另一集合，测量在控制条件的其它集合下产生的新离子束，且重复此序列直到满足目标离子束轮廓为止。因此，用以刻蚀第二层的控制设置的“第二”集合可表示控制设置从控制条件的原始第一集合的多个调整的结果。

在一些实施例中，在执行控制设置的此反复调整以产生适合于刻蚀第二层的离子束之后，可存储控制条件的第二集合以代替控制条件的先前预定集合作为用于刻蚀第二层及具有与第二层相同的组份的任何其它层的默认配方。此外，在其它实施例中，如果由控制设置的给定集合产生的离子束的重复计量导致可再生地产生目标离子束轮廓，那么可减少或去除先前在控制设置的第一集合下刻蚀第一层与在控制设置的第二集合下刻蚀第二层之间切换时执行的计量操作。因此，在刻蚀具有相同MRAM层堆叠的一批芯片的操作中，可在改变控制设置时对第一层及第二层的刻蚀之间的若干初始芯片执行计量。此情形可产生控制设置的稳定第二集合，所述稳定第二集合一致地产生经设计以刻蚀第二层的目标离子束轮廓。因此，在检测第二层时可通过在控制设置的第一集合与控制设置的第二集合之间自动切换来刻蚀后续芯片，而不用执行计量操作。

图8描绘用于实施动态离子束刻蚀的示范性第四工艺流程800。在框802处，使用控制条件的第一集合执行使用离子束刻蚀层堆叠。在决策框804处，如果并未检测到新层，那么所述流程返回到框802，其中使用控制条件的第一集合继续刻蚀。如果例如由OES检测到新层，那么所述流程前进到框806。

在框806处，作出关于是否以与控制条件的第一集合的离子能量相同的离子能量刻蚀新层的确定。如果是，那么所述流程前进到决策框808。在决策框808处，作出关于是否以相同平均角刻蚀新层的确定。如果是，那么流程返回到框802，其中使用控制条件的第一集合继续进行(新层的)刻蚀。如果不是，那么所述流程前进到框810，其中将RF功率调整到处理设备。众所周知，调整邻近提取板的等离子体室中的RF功率可改变形成于提取板的孔口处的弯月面的形状，且因此可更改离开等离子体且被导引到衬底的离子的平均角。

在框806处，如果将离子能量改变以用于刻蚀新层，那么所述流程前进到决策框812。在决策框812处，作出关于是否以具有与使用控制条件的第一集合产生的离子束相同的平均角的离子束刻蚀新层的确定。如果不是，那么所述流程移动到框814。在框814处，首先改变处理设备的提取电压(V_C-V_S)以改变离子束的离子能量。随后，最初调整RF功率以调整离子束中的离子的平均角。

如果在决策框812处使用相同平均角，那么所述流程前进到框816。在框816处，首先改变处理设备的提取电压。随后，调整Z间隙，且调整供应到处理设备的等离子体室的RF功率以便为新离子束预留平均角。可需要此调整的组合，因为一旦改变提取电压以产生离子能量中的所需改变，便可改变通过孔口提取的离子束的形状，从而导致平均角的改变。为了补偿此结果，可更改等离子体功率以及Z间隙，以抵消由提取电压的改变所引起的平均角改变。

图9A到9C提供用于实施工艺流程的一种情境的图形表示，其中动态地调整离子入射角以考虑层堆叠的不同层。确切地说，展示用于将经图案化特征刻蚀到具有层堆叠910的衬底900中的一系列刻蚀操作。在层堆叠910之上提供掩模特征902以定义在将离子导引到衬底以刻蚀层堆叠910的暴露部分时形成的结构。在图9A中，将离子束912导引到衬底900。设置处理设备的控制设置以提供适合于刻蚀顶层904的离子束912的离子能量、平均角及离子电流。随着使用离子束912的刻蚀的进行，可移除顶层904，从而暴露中间层906。中间层906可由金属组成，所述金属的刻蚀特性使得能量比离子束912所提供的能量高的离子更适合于刻蚀中间层906。可预存储用于中间层906的刻蚀物质的配方，所述配方指示将使用较高离子能量。因此，在检测从中间层906溅射的物质时，可自动调整例如提取电压等处理设备的控制设置以产生较高能量离子，例如离子束914，如图9B中所示。在此实例中，可调整控制设置以产生相同平均角及相同射束电流，同时增加离子能量。随后，在中间层906的刻蚀完成时，可检索用于刻蚀底层908的物质的配方，所述配方指示较高离子能量将用于刻蚀底层908。因此，在检测从底层908溅射的物质时，可自动调整例如提取电压等处理设备的控制设置以产生较高能量离子，例如离子束916，如图9C中所示。在此实例中，可调整控制设置以产生相同平均角及相同射束电流，同时增加离子能量。

图10描绘用于实施动态离子束刻蚀的示范性第五工艺流程，即工艺流程1000。在图12A到12C中说明用于实施工艺流程1000的一种情境的图形表示。在框1002处，在层堆叠的刻蚀期间检测新层。在框1004处，作出以不同于用于控制设置的当前集合的平均角刻蚀新层的确定。在框1006处，作出以与用于控制设置的当前集合的离子能量相同的离子能量刻蚀新层的确定。在决策框1008处，作出关于是否以与由控制条件的当前集合产生的射束电流相同的射束电流刻蚀新层的决定。如果不是，那么所述流程框1010。

在框1010处，首先调整RF功率。随后，调整Z间隙以产生所要角展度，所述角展度可对应于用以刻蚀新层的目标离子束轮廓。可调整DC及等离子体室压力以实现对离子束的角展度的更精细调整。

如果在决策框1008处作出使用与控制设置的当前集合的射束电流相同的射束电流的确定，那么所述流程前进到决策框1012。在决策框1012处，作出关于是否以如由控制条件的当前集合产生的角展度刻蚀新层的确定。如果是，那么所述流程前进到框1014。

在框1014处，可与对Z间隙的调整一起调整气体馈入。或者，可与RF功率的调整或对Z间隙的调整或两者一起调整等离子体室压力。

如果在决策框1012处以不同角展度刻蚀新层，那么所述流程前进到框1016。在框1016处，改变Z间隙或改变硬件。

现转而参看图12A到12C，展示用于将经图案化特征刻蚀到具有层堆叠1230的衬底1200中的一系列刻蚀操作。在层堆叠1230之上提供掩模特征1222以定义在将离子导引到衬底以刻蚀层堆叠1230的暴露部分时形成的结构。在图12a中，将离子束1232导引到衬底1220。设置处理设备的控制设置以提供适合于刻蚀顶层1224的针对离子束1232提供的离子能量、平均角及离子电流。随着使用离子束1232的刻蚀的进行，可移除顶层1224，从而暴露中间层1226。中间层1226可由金属组成，所述金属的刻蚀特性使得角度比离子束1232提供的角度高的离子更适合于刻蚀中间层1226。可预存储用于刻蚀中间层1226的物质的配方，所述配方指示将使用用于刻蚀中间层1226的较高平均角及不同射束电流。因此，在检测从中间层1226溅射的物质时，可自动调整例如RF功率等处理设备的控制设置以产生具有较高平均角的离子束，例如离子束1234，如图12B中所示。在此实例中，可如框1010中所示调整控制设置以产生具有相同离子能量、不同射束电流及不同平均角的离子，如图12B中所推荐。随后，在中间层1226的刻蚀完成时，可检索用于刻蚀底层1228的物质的配方，所述配方指示较高平均角将用于刻蚀底层1228。因此，在检测从底层1228溅射的物质时，可自动调整例如RF功率等处理设备的控制设置以产生具有仍然较高平均角的离子束，例如离子束1236，如图12C中所示。在此实例中，可如框1010中所示调整控制设置以产生具有相同离子能量、不同射束电流及仍然较高平均角的离子束，如图12C中所推荐。

图11描绘用于实施动态离子束刻蚀的示范性第六工艺流程，即，工艺流程1100。在图12D到12F中说明用于实施工艺流程1100的一种情境的图形表示。在框1102处，检测新层。在框1104处，确定将使用具有与由控制设置的当前集合产生的平均角及离子能量不同的平均角及离子能量的离子束刻蚀新层。

在决策框1106处，作出关于是否以与由控制条件的当前集合产生的射束电流相同的射束电流刻蚀新层的决定。如果不是，那么所述流程前进到框1108，其中调整提取电压。调整到等离子体室的气流或离子束工作循环，或调整两者，以便调整射束电流。如果维持相同射束电流，那么所述流程前进到决策框1110。

在决策框1110处，作出关于是否以与由控制条件的当前集合产生的角展度相同的角展度刻蚀新层的确定。如果是，那么所述流程前进到框1112。在框1112处，首先调整处理设备的提取电压。接着通过调整例如应用于等离子体室的RF功率等适当控制设置来调整平均角。

如果在决策框1110处作出刻蚀新层的离子束的角展度将改变的确定，那么所述流程前进到框1114，其中首先调整提取电压以改变离子能量。随后，可调整Z间隙、RF功率及工作循环以调整离子束的平均角及角展度，同时维持射束电流。

现转而参看图12D到12F，展示用于将经图案化特征刻蚀到具有层堆叠1250的衬底1240中的一系列刻蚀操作。在层堆叠1250之上提供掩模特征1242以定义在将离子导引到衬底以刻蚀层堆叠1250的暴露部分时形成的结构。在图12D中，将离子束1252导引到衬底1240。设置处理设备的控制设置以提供适合于刻蚀顶层1244的针对离子束1252提供的离子能量、平均角及离子电流。随着使用离子束1252的刻蚀的进行，可移除顶层1244，从而暴露中间层1246。中间层1246可由金属组成，所述金属的刻蚀特性使得具有比离子束1252所提供的能量高的能量的较高角度离子更适合于刻蚀中间层1246。可预存储用于刻蚀中间层1246的物质的配方，所述配方指示将使用用于刻蚀中间层1246的较高平均角及不同射束电流。因此，在检测从中间层1246溅射的物质时，可自动调整例如提取电压、RF功率及Z间隙等处理设备的控制设置以产生具有较高平均角的离子束，例如离子束1254，如图12E中所示。在此实例中，可调整控制设置以产生具有较高离子能量及较高平均角的离子，如图12F中所推荐。随后，在中间层1246的刻蚀完成时，可检索用于刻蚀底层1248的物质的配方，所述配方指示仍然较高平均角及较高离子能量将用于刻蚀底层1248。因此，在检测从底层1248溅射的物质时，可自动调整例如提取电压及RF功率等处理设备的控制设置以产生具有仍然较高离子能量及较高平均角的离子束，例如离子束1256，如图12F中所示。在此实例中，可调整控制设置以产生具有仍然较高离子能量、仍然较高平均角及不同角展度的离子束。

本发明的范围不应受本文所描述的具体实施例限制。实际上，所属领域的一般技术人员根据以上描述和附图将了解(除本文所描述的那些实施例和修改外)本发明的其它各种实施例和对本发明的修改。因此，此些其它实施例和修改倾向于属于本发明的范围。此外，尽管已出于特定目的在特定环境下在特定实施方案的上下文中描述了本发明，但所属领域的一般技术人员将认识到其有用性不限于此，并且出于任何数目个目的，本发明可以有利地在任何数目的环境中实施。因此，上文阐述的权利要求书应考虑如本文所述的本发明的全部范围和精神来解释。