，并且因 此通常执行多个循环以去除剩余的电介质和暴露下伏的半导体层。因此，这种重复清洁循 环在附图中通过连接图4E与图4A的箭头示意性表示。同样地，图4F提供了循环的ALC工艺的 流程图。如该图所示，循环的ALC工艺开始于引入反应物(例如，清洁反应物)到处理室的操 作411，接着是在衬底上部分地形成的凹入特征中形成吸附受限层的操作412。在吸附操作 之后，该工艺在操作413通过从处理室去除未被吸附的反应物质继续。最后，在操作414,实 现在被吸附的反应物层和氧化物材料之间的反应的激活。如在流程图中所述，反应导致在 凹入特征中的氧化物材料的至少一部分被去除。最后，在一些实施方式中，可以有从处理室 去除通过反应产生的副产品物质的附加操作415。通常，在达到期望的蚀刻深度之前进行许 多循环。因此，在操作414的激活反应和任选地在操作415去除反应副产物后，该工艺进行到 逻辑框416,在这里确定蚀刻是否已达到所期望的蚀刻深度。如果期望的蚀刻深度未达到 (例如，如果已经执行不到N个循环，其中N是所需的ALC循环的总数），则工艺前进到再次重 复操作411-414(和任选地415)。如果期望的蚀刻深度已经达到（例如，如果已经执行N个循 环），则工艺结束。
[0067]再次参考图4D和参考图4F中的操作414,当使用分子束来激活表面反应时，光束可 以包括离子、自由基和中性非自由基物质，并且吸附受限层对这些物质的暴露可用于激活 表面反应。如果离子化物质被用来激活反应，那么它们可以是等离子体产生的。等离子体可 以由惰性气体(如氦，氩，氖，氪，和/或氙)形成/包括惰性气体(如氦，氩，氖，氪，和/或氙）。 等离子体的离子可以通过所施加的电磁场被定向以便利用基本上垂直于衬底平面的能量 行进(和接触衬底），如下面进一步讨论的。当然，这样施加的电磁场也可以加速离子到特别 期望的动能水平。虽然这可类似于离子基溅射蚀刻技术，在这里所不同的是，由撞击离子传 递的能量只需要足以激活所吸附的清洁物质的表面反应，而不是足以由单独的纯粹动能碰 撞地烧蚀氧化物表面。因此，例如，在本文所公开的ALC技术中，离子物质可以通过以小于 l〇〇eV的相对动能，或甚至小于30eV，或甚至小于10eV的相对动能撞击吸附受限层（如在图 4D)而与其接触。当然，如果自由基物质被用来激活反应，则这些自由基物质经常也是等离 子体生成的，并且还典型地具有较低的动能。在任何情况下，因为相比于基于离子的溅射蚀 亥IJ，用于激活表面反应的撞击分子束赋予少得多的能量给下伏的衬底，因此原子层清洁 (ALC)技术具有要远远较少损害下伏表面的可能性。
[0068] 如刚刚描述的，在一些实施方式中，被吸附的清洁物质和氧化物之间的表面反应 可以被等离子体激活。因此，在图4D中示意性地示出的低能分子束可以通过在处理室中产 生等离子体、或通过引入远程产生的等离子体到处理室中、或通过前述的组合等产生。通 常，如果离子被用于激活表面反应，则基于离子的等离子体在处理室中产生。在多种实施方 式中，利用原位感应耦合等离子体，例如变压器耦合电容调谐等离子体。如果自由基物质被 用于激活表面反应，则它们可从远离处理室产生的基于自由基的等离子体-即从远程基于 自由基的等离子体源-引入处理室。在一些实施方式中，等离子体可包含相当大数目的自由 基物质和离子物质这两者。在一些实施方式中，等离子体可以是基于氩的离子化等离子体， 尽管-如上所述-通常具有平均动能的离子比将在标准的基于氩等离子体的表面蚀刻技术 中使用的少得多。
[0069] 需要注意的是，清洁物质的吸附层可以经常被描述为共形层，即具有基本上均匀 的厚度，并且其与上面吸附了该吸附层的特征的形状基本上共形。并且，由于吸附层的厚度 基本上是均匀的，因此反应清洁物质的量是基本上可控的、选择性的、和可预测的，其中在 反应过程期间衬底的任何部分暴露于该反应清洁物质。
[0070] 被吸附的清洁物质的等离子体激活也可以作为用于控制清洁/蚀刻工艺的特异性 的附加的机制。特别地，所施加的电磁场(EM)可用于引导等离子体的一种或多种物质的通 量朝向电接触特征的基部/底部(如图4D所示）。如果在这样做时，撞击物质被引导以便沿着 基本上垂直于所述衬底的平面方向行进，则撞击物质将撞击特征的侧壁远不如撞击其基 部/底部那么频繁，因此清洁反应将在特征底部被优先激活而不是在侧壁被优先激活，从而 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场可能产生撞击物质的恒定流量，或者它可以通过EM 场的脉冲化而产生撞击物质的脉冲。在一些实施方式中，离子可以通过EM场引导以用低于 被撞击的材料的溅射阈值的动能撞击被吸附的清洁物质。在低于溅射阈值的能量方案中， 撞击粒子具有足够的能量来激活被吸附的清洁物质的反应，但没有足够的能量通过离子或 离子辅助的蚀刻工艺来去除材料。因此，为了确保经由激活的化学清洁工艺，而不是通过离 子或离子辅助蚀刻工艺来实现氧化物的去除，离子可以通过施加EM场引导，使得它们以小 于100电子伏特(eV)、或在某些这样的实施方式中以小于30eV的动能、或者甚至还更具体地 以小于1 OeV的动能撞击被吸附的清洁物质。根据不同的实施方式，例如，包括等离子体的离 子物质可以是氢离子、和/或惰性气体(例如氩)的离子。
[0072] 如上所述，第二蚀刻操作完成接触孔的蚀刻。在一些实施方式中，在第二蚀刻操作 中所蚀刻的距离(不算上在第一蚀刻操作中所蚀刻的距离)可为介于约5-30纳米之间，例如 约2-10纳米之间。第二蚀刻操作可以使总的蚀刻深度(算上在第一蚀刻操作中得到的蚀刻 深度)达到介于约45-180纳米之间，例如约50-90纳米之间。这个深度将主要依赖于被蚀刻 的电介质的厚度。在一些实现方式中，在第一蚀刻操作中所蚀刻的距离(D1)相比于在第二 操作中所蚀刻的距离(D2)之间的比率（即，D 1:D2)为介于约8: 2至约9:1之间（即在某些情 况下，总的蚀刻距离的约80-90 %是在第一蚀刻操作中被蚀刻）。在某些实施方式中，在第二 蚀刻操作完成后，接触孔具有介于约1-3之间的深宽比，例如介于约1.2-1.8之间的深宽比。
[0073] 在第二蚀刻操作完成和接触孔被完全蚀刻后，接触孔可用一种或多种材料(例如， 金属、金属氮化物等)填充。用于形成触点的方法和装置在下面的美国专利申请中进一步讨 论，其中的每一个在此通过引用将其内容全部并入:于2013年4月12日申请的、名称为"CVD BASED METAL/SEMI⑶NDUCTOR OHMIC CONTACT FOR HIGH VOLUME MANUFACTURING APPLICATIONS"的美国专利申请No. 13/862048;以及于2014年8月20日申请的、名称为 "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 美国专利申请No. 14/464475。
[0074]这里的各种实施方式被提供在电介质材料中蚀刻凹部的背景中，其中该凹部是接 触孔，电触点稍后形成在该接触孔中。然而，实施方式并不局限于此，并且在遭遇来自离子 轰击的损害的下伏材料上的电介质材料中蚀刻凹入特征的任何背景下，所公开的方法和设 备是有用的。 装置
[0075] 本文中所描述的方法可以用任何合适的装置来执行。合适的装置包括用于完成处 理操作的硬件和具有用于控制根据本发明的处理操作的指令的系统控制器。例如，在一些 实施方式中，硬件可以包括:包含在处理工具中的一个或多个处理站。在许多实施方式中， 第一蚀刻操作发生在第一反应室内，而第二蚀刻操作发生在第二反应室中，其中第一反应 室被配置成产生电容耦合等离子体，而第二反应室被配置成产生感应耦合等离子体(例如， 变压器耦合电容调谐等离子体）。如下面进一步描述的，两个反应室可以一起设置在单个平 台上，例如在群集工具中。
[0076] 在另一个实施方式中，第一蚀刻操作和第二蚀刻操作两者都可以在单个反应室中 进行，单个反应室被配备成在一定条件下产生电容耦合等离子体并且在其它条件下产生感 应耦合等离子体(例如，变压器耦合电容调谐等离子体）。在这种情况下，就没有必要在第一 蚀刻操作和第二蚀刻操作之间将衬底从一个反应室转移到另一个反应室，因为这两个操作 都在相同的反应室中进行。 用于第一蚀刻操作的装置
[0077] 如上所述，用于执行第一蚀刻操作的反应室典型地被配置以产生电容耦合等离子 体。可以使用的一个示例性装置是，例如，来自可从Lam Research Corporation (Fremont， CA)获得的所述2300K Flex?产品系列的Flex?反应室。
[0078] 图5A-5C示出了可用于执行这里所描述的第一蚀刻操作的可调节间隙电容耦合约 束RF等离子体反应器500的实施方式。如所描绘的，真空室502包括室壳体504,室壳体504围 绕容纳下电极506的内部空间。在室502的上部，上电极508与下电极506垂直隔开。上电极 508和下电极506的平坦表面基本平行并垂直于电极间的垂直方向。优选地，上电极508和下 电极506是圆形的，并且相对于垂直轴线同轴。上电极508的下表面朝向下电极506的上表 面。相对电极间隔开的表面限定其间存在的可调节间隙510。在操作期间，下电极506由RF功 率源（匹配)520供给RF功率。RF功率通过RF供应管线522、RF带524和RF功率构件526被供给 到下电极506。接地屏蔽件536可以围绕RF功率构件526,以供应更均匀的RF场到下电极506。 如在共同拥有的美国专利No. 7732728(其全部内容通过引用并入本文并用于所有目的）中 描述的，晶片通过晶片端口582插入并支撑在在下电极506上的间隙510中以供处理，工艺气 体被供给到间隙510并由RF功率激发成等离子体状态。上电极508可被供电或接地。
[0079]在图5A-图5C中所示的实施方式中，下电极506被支撑在下电极支撑板516上。插在 下电极506和下电极支撑板516之间的绝缘环514使下电极506与支撑板516绝缘。
[0080] RF偏置壳体530将下电极506支撑在RF偏置壳体盆532上。盆532穿过在室壁板518 中的开口通过RF偏置壳体530的臂534连接到导管支撑板538。在优选实施方式中，RF偏置壳 体盆532和RF偏置壳体臂534-体地形成为一个部件，但是，臂534和盆532也可以是栓接或 接合在一起的两个分离的部件。
[00811 RF偏置壳体臂534包括一个或多个中空通路用于传递RF功率和设施，诸如气体冷 却剂、液体冷却剂、RF能量、用于升降销控制的电缆、电气监测和启动从真空室502外到真空 室502内在下电极506的背面上的空间的信号。RF供应导管522与RF偏置壳体臂534绝缘，该 RF偏置壳体臂534提供RF功率到RF功率源520的返回路径。设施管道540提供了用于设施的 组件的通道。设施组件的进一步的细节在美国专利No. 5948704和美国专利No. 7732728中描 述，并且为了描述的简单这里未示出。间隙510优选地由约束环组件或罩(未示出）包围，其 中的细节可以在通过引用并入本文的共同拥有的公布的美国专利No. 7740736中得到。真空 室502的内部被通过真空端口 580连接到真空栗而维持在低压下。
[0082]导管支撑板538被连接到致动机构542。致动机构的细节在上文已并入的共同拥有 的美国专利No. 7732728中有描述。致动机构542,例如伺服机械电机、步进电机或类似物，通 过例如螺旋齿轮546(如滚珠丝杠)和用于转动滚珠丝杠的马达连接到垂直线性轴承544。在 调整间隙510的大小的操作过程中，致动机构542沿着垂直线性轴承544行进。图5A示出了当 致动机构542在线性轴承544上处于产生小的间隙510a的高的位置时的布置。图5B示出了当 致动机构542处于在线性轴承544上中间的位置时的布置。如图所示，下电极506、RF偏置壳 体530、导管支撑板538、RF功率源520均相对于室壳体504和上电极508向下移动，从而产生 中等大小的间隙510b。
[0083]图5C示出了当驱动机构542处于在线性轴承上的低的位置时的大的间隙510c。优 选地，上电极508和下电极506在间隙调整期间保持同轴并且跨越间隙的上电极和下电极的 相对表面保持平行。
[0084]例如，为了保持跨越大直径衬底(例如300毫米晶片或平板显示器)的均匀蚀刻，本 实施方式使得在多步骤蚀刻工艺配方(BARC、HARC、和STRIP等等)期间在CCP室502中上电极 508和下电极506之间的间隙510能进行调节。特别地，该室涉及一种机械装置，该机械装置 使得能提供下电极506和上电极508之间可调的间隙所需的直线运动。