双重图案化蚀刻工艺

摘要

一种蚀刻基板的方法包含在基板上形成由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅组成的多个双重图案化特征。将具有双重图案化特征的基板提供至工艺区。在远程腔室中激励包含三氟化氮、氨及氢的蚀刻气体。将受激励的蚀刻气体引入至工艺区以蚀刻双重图案化特征而形成固态残留物于基板上。藉由将基板加热至至少约100℃的温度来升华固态残留物。

权利要求

1.一种双重图案化蚀刻方法，包含：

(a)通过以下操作在基板上形成多个双重图案化特征，所述双重图案化特征包括含硅的电介质材料：(i)在所述基板上形成至少一个电介质层；

(ii)在所述基板上形成多个第一抗蚀剂特征，所述多个第一抗蚀剂特征被间隔开以形成第一开口；以及(iii)在(ii)之后，在每个第一开口中形成第二抗蚀剂特征以界定第二开口，所述第二开口各自在相邻的第一和第二抗蚀剂特征之间；

(iv)形成顶层以填充所述第二开口；以及

(v)移除所述第一和第二抗蚀剂特征以形成多个双重图案化特征；

(b)在工艺腔室的工艺区中提供具有所述双重图案化特征的所述基板；

(c)在远程腔室中激励包含三氟化氮、氨及氢的蚀刻气体；

(d)将所述受激励的蚀刻气体引入至所述工艺腔室的所述工艺区内，以蚀刻所述双重图案化特征而在所述基板上形成固态残留物；以及(e)藉由加热所述基板至至少100℃的温度来升华所述固态残留物。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(a)包含形成基板，所述基板包含由氧化硅、氮化硅、和氮氧化硅中的至少一个组成的双重图案化特征。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(a)包含形成双重图案化特征，所述双重图案化特征包含蚀刻终止层。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(a)包含形成双重图案化特征，所述双重图案化特征包含侧壁间隔物。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包含至少1:1的氨与三氟化氮的摩尔比率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包含自5:1至30:1的氨与三氟化氮的摩尔比率。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包含自1:1至1:10的氨与氢的摩尔比率。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包含：处于自10sccm至

3000sccm的流动速率的氢；处于自10sccm至1000sccm的流动速率的三氟化氮；以及处于自

10sccm至1000sccm的流动速率的氨。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包括稀释剂气体，所述稀释剂气体包含氩、氦、氢、氮或前述气体的混合物。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包含以体积计自80％至95％的稀释剂气体。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，藉由以自5瓦特至60瓦特的功率电平施加RF或微波功率来激励所述蚀刻气体。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，(e)包含将所述基板维持在自115℃至200℃的高温下。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述基板维持在所述高温下达10秒至

300秒。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺区包含气体分配器，且其中藉由将所述基板升至离所述气体分配器0.25mm至5mm的距离来加热所述基板。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述气体分配器加热至自100℃至400℃的温度。

16.一种双重图案化蚀刻方法，包含：

(a)通过以下操作形成具有多个双重图案化特征的基板：(i)在所述基板上形成至少一个电介质层，所述电介质层包含氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅；

(ii)在所述基板上形成多个第一抗蚀剂特征，所述多个第一抗蚀剂特征被间隔开以形成第一开口；以及(iii)在(ii)之后，在每个第一开口中形成第二抗蚀剂特征以界定第二开口，所述第二开口各自在相邻的第一和第二抗蚀剂特征之间；

(iv)形成顶层以填充所述第二开口；以及

(v)移除所述第一和第二抗蚀剂特征以形成多个双重图案化特征；

(b)在远程腔室中激励包含三氟化氮、氨及氢的蚀刻气体，所述蚀刻气体包含至少1:1的氨与三氟化氮的摩尔比率以及自1:1至1:10的氨与氢的摩尔比率；

(c)在工艺腔室的工艺区中提供具有所述双重图案化特征的所述基板，并且将所述受激励的蚀刻气体引入至所述工艺区内，以蚀刻所述双重图案化特征而在所述基板上形成固态残留物；以及(d)藉由将所述基板加热至至少100℃的温度来升华所述固态残留物。

17.一种双重图案化蚀刻方法，包含：

(a)通过以下操作形成形成具有多个双重图案化特征的基板：(i)在所述基板上形成至少一个电介质层，所述电介质层包含氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅；

(ii)在所述基板上形成多个第一抗蚀剂特征，所述多个第一抗蚀剂特征被间隔开以形成第一开口；以及(iii)在(ii)之后，在每个第一开口中形成第二抗蚀剂特征以界定第二开口，所述第二开口各自在相邻的第一和第二抗蚀剂特征之间；

(iv)形成顶层以填充所述第二开口；以及

(v)移除所述第一和第二抗蚀剂特征以形成多个双重图案化特征；

(b)在远程腔室中激励蚀刻气体，所述蚀刻气体包含处于自10sccm至3,000sccm的流动速率的氢、处于自10sccm至1,000sccm的流动速率的三氟化氮、以及处于自10sccm至1,

000sccm的流动速率的氨；

(c)在工艺腔室的工艺区中提供具有所述双重图案化特征的所述基板，并且将所述受激励的蚀刻气体引入至所述工艺腔室的所述工艺区内，以蚀刻所述双重图案化特征而在所述基板上形成固态残留物；以及(d)藉由将所述基板加热至自115℃至200℃的温度来升华所述固态残留物。

18.一种双重图案化蚀刻方法，包含：

(a)通过以下操作在基板上形成多个双重图案化特征：(i)在所述基板上形成至少一个电介质层，所述电介质层包含氧化硅、氮化硅、或氮氧化硅；

(ii)在所述基板上形成多个第一抗蚀剂特征，所述多个第一抗蚀剂特征被间隔开以形成第一开口；以及(iii)在(ii)之后，在每个第一开口中形成第二抗蚀剂特征以界定第二开口，所述第二开口各自在相邻的第一和第二抗蚀剂特征之间；

(iv)形成顶层以填充所述第二开口；以及

(v)移除所述第一和第二抗蚀剂特征以形成多个双重图案化特征；

(b)在工艺腔室的工艺区中提供具有所述双重图案化特征的所述基板；

(c)将蚀刻气体引入至所述工艺腔室的所述工艺区内，以蚀刻所述双重图案化特征而在所述基板上形成固态残留物，所述蚀刻气体包含氟化氢、氨及氢；以及(d)藉由将所述基板加热至自115℃至200℃的温度来升华所述固态残留物。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包含至少1:3的氨与氟化氢的摩尔比率。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体包含自5:3至10:1的氨与氟化氢的摩尔比率。

说明书

双重图案化蚀刻工艺

[0001] 背景

[0002] 本发明的实施例是关于双重图案化特征的蚀刻工艺。

[0003] 将诸如集成电路、显示电路、存储器电路、电力电路及光伏电路(例如，太阳能电池)之类的电子电路制造得愈来愈小以增加可移植性、计算能力或功率输出。因此，诸如半导体特征、栅极、电极、电阻器、存储器、互连件及光伏电池之类的这些电路的有源特征及无源特征的大小亦变得愈来愈小。特征经设定尺寸为65nm或甚至45nm或更小，且正开发新的工艺以产生具有更小几何形状的特征。举例而言，双重图案化(DP)工艺使用多个光刻处理步骤来获得具有较小尺寸的特征，例如，在Hendel等人于2008年8月17日提交且标题为“Resolution Enhancement Techniques Combining Interference-Assisted Lithography with other Photolithography Techniques(结合使用其他光刻技术的干涉辅助平版印刷术的分辨率增强技术)”的共同让渡的美国专利公开No.2009/0117491中描述示例性双重图案化工艺，所述美国专利公开以全文引用的方式并入本文。

[0004] 在DP特征的制造中，使用含硅的电介质材料作为蚀刻终止层以保护下层特征且在金属接线、通孔与存储器元件之间形成覆盖间隔物或缝隙填充物。常用的含硅电介质特征由二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅组成。在DP工艺中，需要在不损伤周围特征及下层特征的情况下蚀刻沉积的电介质特征。举例而言，在一些应用中，在蚀刻DP堆栈中的其它特征之后蚀刻掉作为蚀刻终止层的电介质特征。在其它应用中，蚀刻掉电介质特征的部分，同时允许其它部分保持在DP结构上。

[0005] 在常规图案化工艺中，湿式化学蚀刻工艺用来以化学方法蚀刻常规图案化特征的电介质部分，此后冲洗且干燥图案化基板。湿式化学蚀刻工艺允许以受控制的蚀刻终止能力蚀刻电介质特征，因为在完全移除正被蚀刻的特定电介质材料时所述化学蚀刻工艺自动地停止。蚀刻终止能力对于防止特征的电介质部分的过度蚀刻及后续蚀刻到下层材料或周围材料中而言很重要。使用于图案化工艺中以移除电介质层的常规化学溶液包括氢氟酸或稀释的氢氟酸(所述稀释的氢氟酸可为氢氟酸及去离子水的溶液)或热磷酸。

[0006] 然而，当前正开发的先进DP特征具有较小宽度尺寸，且可能受湿式处理的不利影响，所述较小宽度尺寸导致具有高深宽比(high aspect ratio)的沟槽或线。具体而言，使用湿式化学稀释的酸溶液蚀刻所述高深宽比特征之间或之上的电介质材料可导致对不同电介质的可变蚀刻速度。可变蚀刻速度的原因可为湿式化学溶液的表面张力，所述表面张力可阻碍在高深宽比特征之间的窄缝隙中的有效蚀刻。另外，当移除化学蚀刻液体时或当自紧密的高深宽比间隔之间移除后续的冲洗液体时，严重的特征线弯曲可能发生在干燥步骤期间，如图1所图示。特征弯曲发生是因为高深宽比特征强度不足以在干燥工艺期间抵抗表面张力。在干燥工艺中，随着液体蒸发逐渐移除藉由特征之间的液体施加的表面张力，此举导致窄尺寸的特征弯曲。藉由以下公式定量给出特征之间的最高可容忍侧壁形变δ：

[0007]

[0008] 其中，σ为液体的表面张力，θ为在干燥液体表面与侧壁的新月形之间的弯曲线图案的顶部的形变角度，H为特征的高度，d为相邻高深宽比特征之间的间距，E为杨氏模数且L为高深宽比特征的厚度。

[0009] 若未适当地处理，则干燥亦可留下水印，因为在湿式化学试剂与电介质材料之间的化学反应可能遗留化学残留物，所述化学残留物既不能在湿式化学蚀刻工艺中被完全移除，亦不能藉由后续的冲洗工艺移除。更进一步，诸如氮氧化硅之类的某些电介质材料以比非氮氧化物特征慢得多的速率蚀刻，且热氧化物特征及退火氧化物特征亦以与沉积氧化层不同的速率蚀刻。此举引起特定基板上的不同特征之间的显著蚀刻可变性。

[0010] 反应性离子蚀刻(RIE)工艺为干式蚀刻工艺，所述干式蚀刻工艺已用来蚀刻常规电介质材料，例如在Lu等人于2008年10月7日提交且标题为“Selective Etching of Silicon Nitride(对氮化硅的选择性蚀刻)”的共同让渡的美国专利公开号20090104782 A1中所描述的，所述美国专利公开以全文引用的方式并入本文。然而，在RIE蚀刻工艺中，等离子体物种带能量地碰撞基板产生蚀刻工艺，所述蚀刻工艺具有化学蚀刻及物理轰击组分两者。在常规RIE蚀刻工艺期间的物理轰击可能过度蚀刻且引起电介质层中的晶格损伤。另外，因为RIE工艺依靠蚀刻物种的动能，故RIE不具有良好的蚀刻选择性且可能过度蚀刻相邻特征。RIE的不良选择性进一步意谓RIE工艺可蚀刻穿过特征且进入下层，此举可能是不合意的。为此，常规RIE工艺将不用于DP特征制造工艺中的硬掩模移除。

[0011] 由于包括这些缺陷及其它缺陷的各种原因，尽管用于蚀刻部分的双重图案化特征的各种工艺有发展，但仍持续寻找此等蚀刻工艺的进一步改良。

[0012] 概述

[0013] 一种蚀刻基板的方法包含在基板上形成由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅组成的多个双重图案化特征。在工艺腔室的工艺区中提供具有双重图案化特征的基板。在远程腔室中激励包含三氟化氮、氨及氢的蚀刻气体。将受激励的蚀刻气体引入至工艺区以蚀刻双重图案化特征而形成固态残留物于基板上。藉由将基板加热至至少约100℃的温度来升华固态残留物。

[0014] 在另一蚀刻方法中，在工艺腔室的工艺区中提供具有由氮氧化硅组成的多个双重图案化特征的基板。在远程腔室中激励蚀刻气体，所述蚀刻气体包含三氟化氮、氨及氢。蚀刻气体包含摩尔比率为至少1:1的氨与三氟化氮及摩尔比率为自约1:1至约1:10的氨与氢。将受激励的蚀刻气体引入至工艺腔室的工艺区以蚀刻双重图案化特征而形成固态残留物于基板上。藉由将基板加热至至少约100℃的温度来升华固态残留物。

[0015] 在又一蚀刻方法中，在工艺腔室的工艺区中提供具有由氮氧化硅组成的多个双重图案化特征的基板。在远程腔室中激励蚀刻气体，所述蚀刻气体包含处于自约10sccm至约3000sccm的流动速率的氢、处于自约10sccm至约1000sccm的流动速率的三氟化氮及处于自约10sccm至约1000sccm的流动速率的氨。将受激励的蚀刻气体引入至工艺腔室的工艺区以蚀刻双重图案化特征而形成固态残留物于基板上。藉由将基板加热至自约115℃至约200℃的温度来升华固态残留物。

[0016] 在蚀刻基板的另一方法中，于基板上形成包含氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的多个双重图案化特征且在工艺腔室的工艺区中提供所述基板。将蚀刻气体引入至工艺腔室的工艺区以蚀刻双重图案化特征而形成固态残留物于基板上，所述蚀刻气体包含氟化氢、氨及氢。藉由将基板加热至自约115℃至约200℃的温度来升华固态残留物。

[0017] 附图

[0018] 本发明的所述特征、方面及优点参考以下描述、所附权利要求书及附图将变得更好理解，所述描述、所附权利要求书及附图例示本发明的示例。然而，应理解，大体每一特征皆可使用于本发明中，不仅仅用于特定图式的上下文中，且本发明包括所述特征的任何组合，其中：

[0019] 图1(现有技术)为高深宽比DP特征的示意性横截面侧视图，所述附图示出干燥工艺期间的特征的弯曲，所述干燥工艺旨在移除在湿式冲洗特征的电介质部分之后保持在DP特征之间的残留冲洗液体；

[0020] 图1A至1I为经历双重图案化制造工艺的示例性实施例的基板的示意性横截面图；

[0021] 图2为用来制造图1A至1I的结构的双重图案化工艺的流程图；

[0022] 图3为自对准双重图案化工艺的示例性实施例的流程图；

[0023] 图4A至4K为使用正型抗蚀剂的经历图3的自对准双重图案化工艺的基板的示意性横截面图；

[0024] 图5A至图5E为使用负型抗蚀剂的经历图3的自对准双重图案化工艺的基板的示意性横截面图；及

[0025] 图6为用于执行蚀刻工艺的工艺腔室的实施例的示意图。

[0026] 描述

[0027] 本蚀刻工艺的实施例用于在基板28上制造双重图案化(DP)特征26期间蚀刻半导体结构20的诸部分，例如如图1A至1I所示。参阅图1A，基板28可为例如硅基板、诸如砷化镓的III-V族复合基板、锗基板或硅/锗(SiGe)基板、外延基板、绝缘体上硅(SOI)基板、诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示器、电致发光(EL)灯显示器的显示器基板或发光二极管(LED)基板。在一些版本中，基板28可为诸如硅晶圆或锗晶圆的半导体晶圆，或诸如碳化硅锗、磷化镓砷或磷化镓铟的合适复合半导体。在其它版本中，基板28可为诸如聚合物或玻璃面板(例如，丙烯酸酯、聚酰亚胺及硅酸盐玻璃面板)的电介质板材、金刚石或诸如碳化硅、砷化铟或磷化铟的合适复合半导体。或者，基板28可为非半导体材料，诸如用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)器件的玻璃基板或用于光掩模(掩模或中间掩模(reticle))的熔融石英或氟化钙。基板28可包括各种掺杂区域、电介质特征及多层互连件。在一个实施例中，基板28包括各种掺杂特征，所述各种掺杂特征用于各种微电子组件，诸如互补金属氧化物半导体场效晶体管(CMOSFET)、成像传感器、存储器单元和/或电容元件。在另一实施例中，基板28包括由导电材料或电介质材料制成的特征，所述特征被配置用于耦合或隔离有源特征。基板28亦可包括形成于所述基板上的一个或多个材料层。基板可具有200mm、300mm或甚至400mm的直径。

[0028] 图2中例示双重图案化工艺200的实施例，所述实施例在一系列制造步骤中使用双重光刻工艺来图案化半导体结构20的多个双重图案化(DP)特征26。蚀刻工艺用来蚀刻DP特征26的诸部分，所述DP特征26的诸部分被用于双重图案化处理方法或自对准双重图案化(SADP)处理方法中。DP特征26可为连续层(如图1D所示)或多个特征(如图1E至图1G所示)的形式。DP特征26包括如下所述的特征中任一个：诸如电介质层30、掩模层34、抗反射层36、第一抗蚀剂特征38、第二抗蚀剂特征42、顶层44、光刻胶层50、模板层52、经修整抗蚀剂特征54、模板特征58、间隔物60、缝隙填充物64、线图案68或其它特征。

[0029] DP特征26包含含硅的电介质材料，诸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。DP特征26要求可蚀刻终止于含硅电介质开始处或刚好在蚀刻穿过电介质材料之后蚀刻终止的蚀刻方法。作为一个实例，DP特征26可为蚀刻终止层。作为另一实例，DP特征26可为侧壁间隔物。与常规湿式蚀刻工艺相比较，本蚀刻工艺可用来以受控制的蚀刻终止能力蚀刻DP特征26的这些等部分及其它部分且提供进入特征之间的间隔的更好蚀刻穿透，藉由表面张力来限制所述常规湿式蚀刻工艺穿透高深宽比DP特征26之间的间隔。DP特征26可具有自约100埃至约
10000埃的厚度(或高度)。

[0030] 如在步骤202中，双重图案化工艺200藉由于基板28上形成电介质层30而开始。可于电介质层30上形成掩模层34以充当稍后用于图案化电介质层30和/或基板28的蚀刻工艺期间的硬掩模。在一个实施例中，掩模层34包括藉由诸如旋涂的合适工艺形成的含碳材料层，例如，包含碳化硅的含碳层。掩模层34可具有范围在约50埃与约1000埃之间的厚度。亦可于掩模层34上形成抗反射层36以减少光刻期间的反射，诸如具有自约50埃至约1000埃的厚度的底部抗反射涂层(BARC)，藉由旋涂形成所述底部抗反射涂层。

[0031] 然后于基板28上形成多个第一抗蚀剂特征38，如步骤204。举例而言，藉由用抗蚀剂层涂覆基板且随后用常规光刻工艺图案化所述抗蚀剂层可形成第一抗蚀剂特征38。根据预定图案，藉由多个开口将第一抗蚀剂特征38间隔开，以使得抗反射层36、掩模层34及电介质层30的部分在曝露的开口下方。举例而言，第一抗蚀剂特征38可包括互连线，所述互连线具有自约100埃至约5000埃的厚度，所述互连线间隔开约50nm至约200nm。第一抗蚀剂特征38由耐蚀刻材料制得，所述耐蚀刻材料可为正型抗蚀剂或负型抗蚀剂。藉由第一光刻工艺形成第一抗蚀剂特征38，所述第一光刻工艺包括以下步骤：抗蚀剂涂覆、软烘烤、掩模对准、曝光、曝光后烘烤、显影及硬烘烤。为了说明，可经由具有预先定义图案(或反向图案)的掩模藉由使抗蚀剂层曝光于辐射束(诸如紫外线(UV)或EUV，例如，来自氟化氪(KrF)受激准分子激光器的248nm光束或来自氟化氩(ArF)受激准分子激光器的193nm光束)下来执行曝光工艺。光刻图案化工艺亦可使用其它适当方法，诸如无掩模光刻、电子束辐射或离子束辐射。在图案化抗蚀剂特征38之后，特征38藉由固化而变硬，如步骤206。固化工艺使第一抗蚀剂特征38变硬以防止稍后用来形成第二抗蚀剂层的光刻工艺导致形变。固化工艺包括热固化、紫外线(UV)固化、离子植入轰击、电子束处理或以上的组合。

[0032] 此后，藉由第二光刻工艺形成多个第二抗蚀剂特征42，如步骤208，图示于图1B。在此工艺中，形成第二抗蚀剂层且随后图案化所述第二抗蚀剂层以形成第二抗蚀剂特征42，所述第二抗蚀剂特征42之间有多个开口。在一个实施例中，将第二抗蚀剂特征42插入第一抗蚀剂特征38之间。相对于第一抗蚀剂特征38来配置第二抗蚀剂特征42，以便利用自对准图案化结构。在一个实施例中，第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42中的开口分别被配置成达到节距分裂——例如，第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42可被配置成具有为第一抗蚀剂特征38或第二抗蚀剂特征42的节距的一半的分裂节距。在形成第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42两者之后，二等分节距，所述节距界定为第一抗蚀剂特征38与相邻第二抗蚀剂特征42之间的距离，从而导致在蚀刻下层之后形成大小减小的所得特征。在另一实施例中，藉由第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42定义的开口可被配置成形成用于金属互连线的接触孔或沟槽。举例而言，第二抗蚀剂特征42可为与第一抗蚀剂特征38的线交错的线。第二抗蚀剂特征42在组分及厚度上通常实质上类似于第一抗蚀剂特征38。

[0033] 如在步骤210中，随后于基板28上形成顶层44以填充藉由第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42定义的开口，且在一些版本中，覆盖抗蚀剂特征38、42，如图1C所图示。顶层44可具有大于第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42的厚度的厚度，例如从约500埃至约
2000埃。在一个版本中，顶层44包含藉由旋涂形成的富硅材料，诸如含硅有机聚合物，将所述富硅材料热烘烤进行交联。替代地，顶层44可包括含硅无机聚合物，诸如硅酮。在其它实施例中，顶层44可包括一层氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述一层氧化硅、氮化硅或氮氧化硅藉由旋涂或化学气相沉积(CVD)而形成。在按照步骤212的蚀刻工艺中，蚀刻顶层44以曝露如图1D中所示的第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42的顶表面，如下所述的。

[0034] 此后，在步骤214中移除第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42两者，如图1E所示。在氧环境中加热残留抗蚀剂的常规灰化工艺或抗蚀剂剥除工艺可用来移除抗蚀剂材料及未覆盖的抗反射层36。在蚀刻工艺期间亦蚀刻掉未由顶层44覆盖的抗反射层36。

[0035] 第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42的移除引起多个DP特征26的形成，如图1E及图1F所图示。将电介质层30曝露在由DP特征26界定的开口之间，且随后可以相对于第一抗蚀剂特征38及第二抗蚀剂特征42的反向图案蚀刻所述电介质层30。作为一个实例，反向图案可对应于待形成于电介质层30中的接触孔或沟槽。在另一实例中，反向图案可对应于互连线。

[0036] 在步骤216中，蚀刻电介质层30的曝露部分。在一个版本中，移除未由顶层44覆盖的掩模层34，因此将在顶层44中界定的开口移送至掩模层34以形成更加长的DP特征26。在一个实施例中，蚀刻工艺以高于顶层44的蚀刻速度的蚀刻速度蚀刻掩模层34，从而引起掩模层34的曝露部分的移除。举例而言，蚀刻工艺气体可包括氮、氧、氢及氟化碳，所述蚀刻工艺气体可将顶层44的含硅材料转换成为氮化硅或氮氧化物，此举提供更快的蚀刻速度。

[0037] 在又一版本中，如在步骤218中且如图1G中所示，在蚀刻电介质层30之后蚀刻掉顶层44。此外，此步骤218可使用等离子体蚀刻工艺来移除顶层44，此时所述顶层44被转变成为氮化硅或氮氧化物。亦可藉由相同蚀刻工艺或另一蚀刻工艺移除抗反射层36。

[0038] 在另一版本中，可使用作为硬掩模的图案化掩模层34移除电介质层30以将界定的开口自掩模层34移送至电介质层30，如图1H所图示。在此版本中，使用本文中描述的蚀刻工艺，在图案化掩模层34的开口内蚀刻掉电介质层30以形成通过电介质层30的多个沟槽或接触孔。在蚀刻工艺期间，亦逐渐蚀刻掉残留掩模层34，留下图1I中所示的结构。

[0039] 上文参阅图1A至图1I描述的方法说明双重图案化工艺的示例性实施例，所述双重图案化工艺的示例性实施例使用双重光刻曝光、蚀刻工艺及灰化工艺或剥除工艺以制造特征于基板28上。

[0040] 如图3的流程图所图示，包含自对准双重图案化(SADP)工艺300的自对准图案化工艺的说明性实例使用包含用于侧壁图案化方法中的间隔物60的DP特征26，如图4A至图4G中所示。在此版本中，在侧壁图案化方法中使用侧壁间隔物以产生硬掩模层或光刻胶层，所述硬掩模层或光刻胶层可增加(例如，倍增)形成于基板28上的特征的印刷线密度。在此版本中，常规干涉光刻系统及方法用来提供干涉线(IL)图案，所述干涉线图案具有大约22nm至30nm半节距的分辨率，这是通过使用例如在高折射率浸润法中于157nm操作的光源而达成。
SADP方法随后用于倍增此线图案的密度以提供具有大约11nm至15nm半节距的分辨率的线图案。

[0041] 干涉线及SADP工艺于硬掩模上使用正型抗蚀剂及IL图案以制造高密度SADP图案。下文描述硬掩模层53及55，但应理解，这些层中的任一者或两者替代地可为具有一些硬掩模特性的抗反射涂层。首先，将两对模板层沉积于基板之上，所述两对模板层为具有第一硬掩模层53的第一模板层52及具有第二硬掩模层55的第二模板层57。将抗蚀剂层50沉积于第二硬掩模层55之上，如图4A中所示。模板层52及57各自由可被选择性蚀刻的材料制得，诸如先进图案化膜(APF)、碳掺杂硬掩模、光刻胶或图案化多晶硅特征。举例而言，合适APF材料可为可剥除无定形碳硬掩模，所述可剥除无定形碳硬掩模可购自加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司。按照图3的步骤302，IL技术随后用来在抗蚀剂层50中形成多个第一抗蚀剂特征38，如图4B中所示。在第一抗蚀剂特征38的曝光和/或显影之后，按照步骤304，使用诸如常规等离子体干式蚀刻步骤的第一蚀刻修整步骤306修整第一抗蚀剂特征38，以形成经修整抗蚀剂特征54，所述经修整抗蚀剂特征54具有例如约1:3的线宽对线间隔比，如图4C中所示。随后使用第二蚀刻工艺步骤308蚀刻下层的第二硬掩模层55及第二模板层57以蚀刻在经修整抗蚀剂特征54周围的第二硬掩模层55及第二模板层57的曝露部分。在蚀刻步骤期间或在另一抗蚀剂灰化工艺或剥除工艺期间移除第一抗蚀剂特征38的残余，以留下模板特征58的图案。模板特征58的图案由第二硬掩模层55及第二模板层57的部分组成，在蚀刻步骤期间藉由抗蚀剂覆盖第二硬掩模层55及第二模板层57的所述部分，如图4D中所示。

[0042] 在形成模板特征58的后，在藉由沉积膜于模板特征58之上的膜沉积步骤310中将间隔物层60沉积于模板特征58上，如图4E中所示。在步骤312中，随后蚀刻间隔物层60直至间隔物60具有适当尺寸，此举可包括按照步骤314应用光刻方法修改线及按照步骤316将间隔物剪裁成圆形，如图4F中所示。随后在按照步骤322的局部蚀刻工艺中蚀刻掉模板特征58的全部或一部分，诸如第二硬掩模层55，如图4G至图4H中所示及下文所述的。在一些实施例中，第二模板层57由可藉由灰化移除的材料组成。这使得基板28具有剩余间隔物60且无模板特征58，如图4I所示。使用间隔物60，可在步骤324中蚀刻第一硬掩模层53以在第一硬掩模层53中形成间隔物图案，在此之后移除间隔物以形成图4J中所示的结构。随后可蚀刻下层的第一模板层52且可移除剩余的硬掩模层53以在第一模板层52中形成一组SADP特征，如图4K中所示。可使得SADP特征具有22nm至30nm的节距，所述节距为IL图案化源的节距的一半。

[0043] 图5A至图5E中图示使用负型抗蚀剂的IL及SADP工艺的另一示例性工艺流程。首先，如以上图4A至图4I所述的一系列工艺步骤用来形成多个间隔物60，所述多个间隔物60各围绕基板28上的模板特征58，如图5A中所示。在所示版本中，模板特征58包含第一模板层52及硬掩模层53。此后，藉由局部蚀刻工艺移除模板特征58的全部或一部分，诸如硬掩模层
53，如下所述的。按照步骤318沉积缝隙填充物64以填充间隔物60之间的缝隙，如图5B中所示。随后可藉由化学机械抛光(步骤320)抛光缝隙填充物64及间隔物60或藉由干式等离子体蚀刻修整缝隙填充物64及间隔物60，以移除覆盖间隔物60的顶部分的缝隙填充物64的多余部分，如图5C中所示。然后，可使用不移除全部缝隙填充物64的按照步骤322的选择性蚀刻工艺移除间隔物60，以在如图5D所示的缝隙填充物64中留下线图案68。缝隙填充物64中的所得线图案68随后可用来藉由蚀刻步骤324蚀刻基板28上的下层中的另一线图案结构，在此之后移除缝隙填充物64，如图5E中所示。

[0044] 尽管DP工艺及SADP工艺的实施例已被描述作为示例说明性实施例，但在不脱离本发明的精神及范畴情况下可使用这些方法的其它变型，包括其它程序及工艺步骤。举例而言，额外层、蚀刻工艺步骤及沉积工艺步骤可用作说明性工艺步骤的替代物或结合所述说明性工艺步骤使用，同样一般技术者将显而易见的是，亦可变更所使用的材料类型。

[0045] 在上述工艺中，藉由各种迭加的光刻工艺形成DP特征26，所述各种迭加的光刻工艺使用抗蚀剂特征、电介质特征、掩模层、间隔物及其它特征及层。在这些工艺中，DP特征26的各种实施例包含含硅电介质，诸如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，使用热方法、化学气相沉积(CVD)方法、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法或物理气相沉积(PVD)方法沉积所述含硅电介质。在一些实施例中，含硅电介质可为：热CVD氧化物，诸如高深宽比工艺(HARP)氧化物、eHARP氧化物、大气压力CVD(APCVD)氧化物或高温未掺杂硅酸盐玻璃(HTUSG)；高密度等离子体(HSP)氧化物；等离子体增强CVD(PECVD)氧化物；炉沉积氧化物，诸如高温氧化物、中等温度氧化物或低温氧化物；原子层沉积(ALD)氧化物；及其它氧化物。在进一步实施例中，含硅电介质可为，例如，PECVD氮化物、炉沉积氮化物、HSP氮化物、热CVD氮化物、ALD氮化物及其它氮化物。同样，在一些实施例中，可将含硅电介质称为高深宽比工艺(HARP)内衬。

[0046] 在一个示例中，使用常规CVD工艺用沉积气体在基板28上沉积DP特征26，所述沉积气体包括含硅组分、含氧组分及含氮组分，在热工艺或等离子体工艺中分解所述沉积气体。合适的含硅组分包括硅烷(SiH4)、二氯硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅烷(SiHCl3)及四氯化硅(SiCl4)。含硅组分亦可为烷氧基二硅烷、烷氧基烷基二硅烷、烷氧基乙酰氧基二硅烷及聚硅烷。合适的烷氧基二硅烷包括Si2(EtO)6乙氧基二硅烷、Si2(MeO)6甲氧基二硅烷及Si6(MeO)12甲氧基环己基硅烷，其中Et表示乙基(C2H6)且Me表示甲基(CH3)。在一些实施例中，烷氧基烷基二硅烷可包括Si2(EtO)4(Me)2四乙氧基二甲基二硅烷、Si2(EtO)4(Et)2四乙氧基二乙基二硅烷、Si2(EtO)2(Me)4二乙氧基四甲基二硅烷、Si2(MeO)4(Me)2四甲氧基二甲基二硅烷及Si4O2(Me)8甲基环己基硅氧烷、Si6(MeO)6(Me)6甲氧基甲基环己基硅烷、Si4O2(H2)4氢化环己基硅氧烷。在一些实施例中，烷氧基乙酰氧基二硅烷可包括Si2(AcO)6乙酰氧基二硅烷、Si2(Me)4(AcO)2四甲基二乙酰氧基二硅烷及Si2(Me)2(AcO)4二甲基四乙酰氧基二硅烷，其中Ac表示乙酰基。在一些实施例中，聚硅烷可包括环戊基硅烷或其它替代物。合适的含氧组分包括氧、臭氧及其它此类气体。合适的含氮组分包括氮(N2)、氨(NH3)、肼(N2H4)或叠氮酸(HN3)。

[0047] 尽管DP特征26可由二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅组成，但在一些应用中使用氮氧化硅可提供优于二氧化硅及氮化硅的数个优点。举例而言，氮氧化硅可用来在工艺中形成诸如蚀刻终止层的DP特征26，在所述工艺中需要蚀刻的曝露层覆盖有特征，所述特征的尺寸对正被制造的结构的性能至关重要。将蚀刻终止层置放在曝露层与特征之间，所述特征具有关键尺寸，所述关键尺寸在蚀刻之后不应变化超过所述关键尺寸的设计尺寸的5％。在蚀刻工艺中，蚀刻终止层对正蚀刻曝露层的蚀刻等离子体更有抵抗力，因此当蚀刻到达此层时实质上降低了蚀刻速度，有效地阻止蚀刻工艺而不会蚀刻穿过关键特征。在电介质应用中，蚀刻终止层亦必须为具有所需绝缘特性或低k特性的有效电介质。氮氧化硅层提供所需电介质特性及充分增加的蚀刻抵抗力两者以在此类应用中作为有效蚀刻终止层而起作用。包含蚀刻终止层的合适DP特征26为图4D或图5A中的模板特征58，所述模板特征58包含硬掩模层53或硬掩模层55及模板层57或模板层52；或为图5A或图4A中的图案化硬掩模层53。图4F至图4I及图5A至图5C中图示包含侧壁间隔物60的合适DP特征26。

[0048] 在本蚀刻工艺中，在工艺腔室400的工艺区404中蚀刻包含多个DP特征26的基板28，所述多个DP特征26包括含硅电介质，图6中图示工艺腔室400的示例性实施例。在此实施例中，工艺腔室400包括安置在腔室外壳412的上端的盖组件408及至少局部安置在腔室外壳412内的基板支撑件414。工艺腔室400亦包括远程等离子体源416，所述远程等离子体源
416具有带U形横截面的远程电极(未图示)。工艺腔室400及所述工艺腔室内的组件可由例如铝、阳极化铝、镀镍铝、镀镍铝6061-T6、不锈钢以及以上的组合及合金形成。将工艺腔室
400连接至相邻移送腔室和/或装载锁定腔室(未图示)或群集工具内的另一腔室。说明性群集工具包括但不限于：PRODUCERTM平台、CENTURATM平台、ENDURATM平台及ENDURASLTM平台，所述平台可购自加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司。工艺腔室的额外细节可在于2005年2月22日提交的美国专利申请S/N.11/063,645中找到，所述美国专利申请以全文引用的方式并入本文中。

[0049] 基板28可经由狭缝阀410进入腔室外壳412，所述狭缝阀410形成于腔室外壳412的侧壁中以允许进出腔室400的内部体积。藉由常规晶圆处理机器人(未图示)选择性地打开及关闭狭缝阀410以允许对腔室外壳412的内部体积的访问。将基板28安置在基板支撑件414的基板接收表面415上，藉由轴418升起及降低所述基板支撑件414，波纹管420围住所述轴418。经由卡盘424抽拉真空或藉由静电电荷可将基板28卡紧至卡盘424的上表面。随后将卡盘424举升至腔室外壳412内的处理位置，且较佳地将腔室外壳412维持在介于50℃与80℃之间的温度下。藉由经由通道426传送热传递介质可将基板28维持处于所需温度，提供所述信道426用于使热传递流体经由所述通道流动。热传递流体可为加热流体或冷却剂且用来在处理及基板移送期间控制腔室外壳412的温度。腔室外壳412的温度对防止气体或副产物于腔室400的壁上的不当冷凝至关重要。示例性热传递流体包括水、乙二醇或所述两者的混合物或甚至氮气。

[0050] 腔室外壳412进一步包括内衬428，所述内衬428围绕基板支撑件414且可移除进行维护及清洗。内衬428可由诸如铝的金属或陶瓷材料制得；然而，可使用任何工艺兼容的材料。内衬428亦可经珠粒喷击以增加沉积于所述内衬428上的任何材料的黏附力，从而防止引起腔室400污染的材料剥落。内衬428通常包括一个或多个孔430及形成于所述一个或多个孔430中的泵通道434，所述泵通道434与真空系统流体连通。孔430提供气体进入泵通道434的流动路径，且所述泵通道提供流动路径穿过内衬428，因而工艺气体可排出腔室400。

[0051] 排气系统438包含真空泵440及节流阀442以调节工艺腔室400内的气体的流动。将真空泵440耦合至安置于腔室外壳412上的真空端口444且与形成于内衬428内的泵通道434流体连通。藉由节流阀442选择性隔离真空泵440及腔室外壳412以调节腔室400内的气体的流动。

[0052] 盖组件408包含堆叠在一起的许多组件，包括例如盖垫环450、气体输送组件452及顶板454。盖垫环450经设计以支持组成盖组件408的组件的重量，且将盖垫环450耦合至腔室外壳412的上表面以提供对内部腔室组件的访问。气体输送组件452耦合至盖垫环450的上表面以具备与盖垫环450的降低的热接触。盖组件408的组件可由具有高热导率及低热阻率的材料(诸如铝合金)构造。

[0053] 气体输送组件452可包含气体分配器460，所述气体分配器460为具有气孔462的喷淋头。气体供应面板(未图示)通常用来提供工艺气体至腔室400。工艺气体的组分取决于腔室400内欲执行的工艺。举例而言，工艺气体可包括蚀刻气体、前驱物、还原气体、催化剂、载气、净化气体、清洗气体或以上的任何混合物或组合。通常，将工艺气体引入腔室400进入盖组件408且随后经由气体输送组件452进入腔室外壳412。电子操作阀和/或流控制机构(未图示)可用来控制自气体供应器进入腔室400的气体流动。在一个方面中，自气体供应面板输送气体至腔室400，其中气体管路分叉(tee)成为两个单独气体管路，如上所述，所述两个单独气体管路馈送气体至腔室外壳412。取决于工艺，可以此方式输送任何数量的气体，且可在腔室400或在所述气体输送至腔室400之前混合所述气体。

[0054] 盖组件408可进一步包括电极464以在盖组件408内产生反应性物种的等离子体。在此实施例中，将电极464支撑于顶板454上且藉由隔离器环(未图示)将所述电极464与顶板454电隔离，所述隔离器环分离电极464与顶板454。将电极464耦合至电源468，同时将气体输送组件452接地。因此，可在形成于电极464与气体输送组件452之间的容积内点燃工艺气体的等离子体。藉由阻隔板形成的容积内亦可含有等离子体。在无阻隔板组件的情况下，等离子体是在电极464与气体输送组件452之间的工艺区404内点燃且容纳在所述工艺区
404内。电源468激励工艺气体以基于功率放电使用射频(RF)、直流(DC)、交流(AC)或微波(MW)形成等离子体。在一个版本中，将RF电源耦合至电极464。

[0055] 替代地，藉由远程等离子体源416激励工艺气体以形成反应性物种的激励气体，所述反应性物种的激励气体随后输送至腔室400内。在等离子体源416内的气体外壳中，远程等离子体源416藉由施加微波能量至工艺气体或使用施加至工艺气体的电感耦合能量或电容耦合能量来激励工艺气体。示例性远程等离子体源可购自供货商，诸如MKS仪器公司及先进能量工业(Advanced Energy Industries)公司。

[0056] 可藉由加热器470(例如，电阻加热器)加热气体输送组件452，所述加热器470耦合至气体输送组件452。在一个实施例中，加热器470为管状构件且被压入气体输送组件452的上表面。气体输送组件452的上表面包括槽或凹陷通道，以使得使用干涉配合将加热器470保持在槽内，所述槽或凹陷通道具有略小于加热器470的外径的宽度。加热器470调节气体输送组件452的温度。

[0057] 工艺腔室400尤其对执行等离子体辅助干式蚀刻工艺有用，所述等离子体辅助干式蚀刻工艺要求加热及冷却基板28而不破坏真空。在一个实施例中，工艺腔室400用来选择性蚀刻及移除DP特征26的部分，所述DP特征26的部分包含含硅电介质，诸如二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅。

[0058] 以下示例说明根据本发明的原理执行的蚀刻工艺的实施例。虽然所述示例可针对具体实施例，但所述示例不应理解为限制本发明。

[0059] 在此示例中，将包含DP特征26的基板28移送至基板支撑件414的基板接收表面上以曝露基板28的表面至工艺区404及工艺腔室400。藉由传送热传递介质通过基板支撑件414内的流体通道426将基板28冷却低于65℃(例如，在15℃与50℃之间)。通常，将基板支撑件414的卡盘424维持在低于约22℃下以达到所需基板温度。冷却剂的连续流动为较佳的，以更好控制卡盘424的温度。在一个版本中，冷却剂包含以体积计50％乙二醇及以体积计
50％水。

[0060] 将蚀刻气体引入至腔室400以藉由选择性移除含硅电介质(诸如二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅)而蚀刻掉正形成于基板28上的DP特征26的部分。引入至腔室400内的蚀刻气体的体积取决于例如欲移除的含硅电介质的厚度、欲清洗的基板的几何形状、等离子体源的体积容量、腔室外壳412的体积容量以及耦合至腔室外壳412的真空系统的能力。

[0061] 在一个版本中，蚀刻气体包含氢(H2)、三氟化氮(NF3)及氨(NH3)的混合物。可预定蚀刻气体的不同成分的比率以选择性移除二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在一个版本中，蚀刻气体包含摩尔比率为至少1:1或甚至至少约3:1的氨与三氟化氮。在另一版本中，蚀刻气体包含摩尔比率为自约5:1至约30:1或甚至自约5:1至约10:1的氨与三氟化氮。更进一步，蚀刻气体包含摩尔比率为自约1:1至约1:10或甚至自约1:1至约1:2的氨与氢。

[0062] 可选择蚀刻气体的组分以控制基板28上二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅相对于其它层的蚀刻速度，所述其它层可在DP特征26的含硅电介质下方或与DP特征26的含硅电介质相邻。举例而言，藉由调整蚀刻气体的不同成分的流动速率比，可控制蚀刻含硅电介质至包含芯部材料或间隔物材料氧化物的相邻层或特征的蚀刻选择性。具体而言，对于与氮化物芯部材料或间隔物材料相邻的氧化物DP特征26的选择性蚀刻，可选择蚀刻气体组分以获得约2:1的蚀刻选择性。对于与氧化物芯部材料或间隔物材料相邻的氮化物DP特征26的选择性蚀刻，可选择蚀刻气体组分以获得约30:1的蚀刻选择性。

[0063] 在一个版本中，蚀刻气体包含氢，所述氢具有自约10标准立方厘米每分钟(sccm)至约3000sccm或甚至约600sccm的流动速率。蚀刻气体亦包含三氟化氮，所述三氟化氮具有介于约10sccm至约1000sccm或甚至约100sccm之间的流动速率。蚀刻气体进一步包含氨气，所述氨气具有自约10sccm至约1000sccm或甚至自约100sccm至约800sccm或甚至约100sccm的流动速率。

[0064] 蚀刻气体亦可包括稀释剂气体，诸如氩、氦、氢、氮或以上的混合物。在一个实施例中，蚀刻气体包含体积为自约80％至约95％的稀释剂气体，且氨、三氟化氮及氢的总体积为自约5％至约20％。同样，可在引入蚀刻气体的反应性成分之前将稀释剂气体首先引入至腔室外壳412内以稳定腔室外壳412内的压力。调整腔室400的节流阀442以使工艺区404内的工艺气体维持在自约0.5托至约10托或甚至自约2托至约5托(例如，约2.5托)的工艺压力下。

[0065] 将具有所选组分的蚀刻气体引入至远程等离子体源416内，所述远程等离子体源416位于工艺腔室400的工艺区404之外。藉由施加5瓦特至60瓦特(诸如自约15瓦特至约35瓦特)微波或RF功率至蚀刻气体而在远程等离子体源416中激励蚀刻气体。将功率电容耦合至蚀刻气体以激励蚀刻气体。远程等离子体源416在含有基板28的工艺区404外部激励并电离蚀刻气体，在此之后将受激励的气体引入至气体分配器460内且进入工艺腔室400的工艺区404。

[0066] 施加至蚀刻气体的远程等离子体能量将氨气及三氟化氮气体离解成反应性物种，所述反应性物种组合形成气相的高度反应性氟化氨(NH4F)化合物和/或氟化氢铵(NH4F.HF)。这些分子随后经由气体分配器460的气孔462流动通过气体输送组件452以在正被处理的基板28的表面上与DP特征26的含硅电介质反应。尽管不意欲受理论所限，但应相信，在蚀刻工艺期间氢对三氟化氮对氨的比值有利地增加含硅电介质相对于诸如相邻芯部材料或间隔物材料之类的其它材料的蚀刻选择性，所述其它材料可为例如氧化物材料或氮化物材料。不受说明所限制，应相信，受激励的NF3与H2及NH3反应为：

[0067] H2+NH3+NF3→NH4F(气态)和/或NH4Fy.HF(气态)

[0068] 包含NH4F(气态)和/或NH4Fy.HF(气态)的气态反应物产物与含硅电介质的表面反应。NH4F(气态)和/或NH4Fy.HF(气态)与含硅电介质的交互作用形成固态反应物产物62，例如如图4G中所示，诸如(NF4)2SiF6，在反应中：

[0069] (NH4F(气态)或NH4Fy.HF(气态))+(SiOx或SiNy或SiOxNy)(固态)→(NF4)2SiF6(固态)+H2O[0070] 当工艺气体与含硅电介质内存在的硅原子及氧原子直接反应时，发生另一可能反应机制。在一个假设版本中，H2气体、NH3气体及NF3气体与含硅电介质如下交互作用：

[0071] H2+NH3+NF3+(SiOx或SiNy或SiOxNy)→(NF4)2SiF6(固态)

[0072] 在蚀刻工艺的第二阶段，例如如图4H中所图示，藉由加热基板支撑件414上的基板28来升华第一蚀刻阶段形成的固态反应物产物62。可将固态产物(NF4)2SiF6的分解和/或升华描述为：

[0073] (NF4)2SiF6(固态)→SiF4(g)+NH3(g)+HF(g)

[0074] 供应至基板28的热能分解固态产物(NF4)2SiF6以形成挥发的蒸汽。在一个实施例中，在升华期间将基板28维持在至少约100℃(例如，自约115℃至约200℃)的温度下。将基板28加热足够时间以实质上挥发所有固态反应物产物。举例而言，可将基板28加热达约10秒至约300秒(例如，约60秒)以挥发固态反应物产物。

[0075] 在一个版本中，藉由使用嵌入在基板支撑件414内的加热器(未图示)加热基板支撑件414而加热基板28。在另一方法中，藉由使用轴418及波纹管420升起基板支撑件414而加热基板28，以便将基板28升高至非常接近于腔室400中的加热的气体分配器460的退火位置，所述加热的气体分配器处于较高温度。替换地，藉由升高升举销(未图示)可将基板28举升离开卡盘424且置放于非常接近于加热的气体分配器460处，所述升举销穿过基板支撑件414。在一个版本中，将基板28维持在离气体分配器460自约0.25mm(约10密耳)至约5mm(约
200密耳)的距离处。藉由加热器470加热气体分配器460至自约100℃至约400℃的温度，诸如自约100℃至约180℃(例如，约120℃)。自气体分配器460辐射的热量将形成于基板28的表面上的(NH4)2SiF6膜离解或升华为挥发性SiF4产物、NH3产物及HF产物。随后藉由排气系统
438的真空泵440自腔室400移除这些挥发性产物。一旦已自基板28移除膜，则净化且抽空工艺腔室400。随后藉由降低基板支撑件414至移送位置、松开基板28及移送基板28通过狭缝阀410而自腔室外壳412移除经处理基板28。在又一版本中，可藉由移送基板28至例如烘箱、炉、快速热退火(RTA)装置或其它热装置来执行热升华工艺。

[0076] 在替代实施例中，蚀刻气体包含氢(H2)、氨(NH3)及氟化氢(HF)的混合物。氟化氢源可为无水氟化氢，所述无水氟化氢以气体形式提供至腔室。可预定蚀刻气体的不同成分的比率以选择性移除二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。在一个版本中，蚀刻气体包含摩尔比率为至少1:3或甚至至少约3:1的氨与氟化氢。在另一版本中，蚀刻气体包含摩尔比率为自约5:3至约30:1或甚至自约5:3至约10:1的氨与氟化氢。更进一步，蚀刻气体包含摩尔比率为自约1:1至约1:10或甚至自约1:1至约1:2的氨与氢。

[0077] 可选择蚀刻气体的组成以控制基板28上二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅相对于其它层的蚀刻速度，所述其它层可在DP特征26的含硅电介质下方或与DP特征26的含硅电介质相邻。举例而言，藉由调整蚀刻气体的不同成分的流动速率比率，可控制蚀刻含硅电介质对包含芯部材料或间隔物材料氧化物的相邻层或特征的蚀刻选择性。具体而言，对于与氮化物芯部材料或间隔物材料相邻的氧化物DP特征26的选择性蚀刻，可选择蚀刻气体组分以获得约2:1的蚀刻选择性。对于与氧化物芯部材料或间隔物材料相邻的氮化物DP特征26的选择性蚀刻，可选择蚀刻气体组分以获得约30:1的蚀刻选择性。

[0078] 在一个版本中，蚀刻气体包含氢，所述氢具有自约10标准立方厘米每分钟(sccm)至约3000sccm或甚至约600sccm的流动速率。蚀刻气体亦包含氟化氢，所述氟化氢具有介于约10sccm至约1000sccm或甚至约100sccm之间的流动速率。蚀刻气体进一步包含氨气，所述氨气具有自约10sccm至约1000sccm或甚至自约100sccm至约800sccm或甚至约100sccm的流动速率。

[0079] 蚀刻气体亦可包括稀释剂气体，诸如氩、氦、氢、氮或前述气体的混合物。在一个实施例中，蚀刻气体包含体积为自约80％至约95％的稀释剂气体，且氨、氟化氢及氢的总体积为自约5％至约20％。另外，可在引入蚀刻气体的反应性成分之前将稀释剂气体首先引入至腔室外壳412内以稳定腔室外壳412内的压力。调整腔室400的节流阀442以将工艺区404内的工艺气体维持在自约0.5托至约10托甚至自约2托至约5托(例如，约2.5托)的工艺压力下。

[0080] 在替代实施例中，可将具有选择的组分的蚀刻气体直接引入至工艺腔室400的工艺区404。氟化氢与氨及氢反应以形成气相的高度反应性氟化氨(NH4F)化合物和/或氟化氢铵(NH4F.HF)。这些分子在正被处理的基板28的表面上与DP特征26的含硅电介质反应。尽管不意欲受理论所限，但应相信，在蚀刻工艺期间氢对氟化氢对氨的比率有利地增加含硅电介质相对于诸如相邻芯部材料或间隔物材料的其它材料的蚀刻选择性，所述其它材料可为(例如)氧化物材料或氮化物材料。不受说明所限制，应相信，HF与H2及NH3反应为：

[0081] H2+NH3+HF→NH4F(气态)和/或NH4Fy.HF(气态)

[0082] 包含NH4F(气态)和/或NH4Fy.HF(气态)的气态反应物产物与含硅电介质的表面反应。NH4F(气态)和/或NH4Fy.HF(气态)与含硅电介质的交互作用形成固态反应物产物62，例如如图4G中所示，诸如(NF4)2SiF6，在反应中：

[0083] (NH4F(气态)或NH4Fy.HF(气态))+(SiOx或SiNy或SiOxNy)(固态)→(NF4)2SiF6(固态)+H2O[0084] 当工艺气体与含硅电介质内存在的硅原子及氧原子直接反应时，发生另一可能反应机制。在一个假设版本中，H2气体、NH3气体及HF气体与含硅电介质如下交互作用：

[0085] H2+NH3+HF+(SiOx或SiNy或SiOxNy)→(NF4)2SiF6(固态)

[0086] 在蚀刻工艺的第二阶段，例如如图4H中所图示，藉由加热基板支撑件414上的基板28来升华于第一蚀刻阶段形成的固态反应物产物62。可将固态产物(NF4)2SiF6的分解和/或升华描述为：

[0087] (NF4)2SiF6(固态)→SiF4(g)+NH3(g)+HF(g)

[0088] 供应至基板28的热能分解固态产物(NF4)2SiF6以形成挥发的蒸汽。在一个实施例中，在升华期间将基板28维持在至少约100℃(例如，自约115℃至约200℃)的温度下。将基板28加热足够时间以实质上挥发所有固态反应物产物。举例而言，可将基板28加热达约10秒至约300秒(例如，约60秒)以挥发固态反应物产物。

[0089] 如上文所详细描述，可藉由使用嵌入在基板支撑件414中的加热器加热基板支撑件414或藉由升起基板支撑件以将基板置放于非常接近于气体分配器460处且加热气体分配器460来加热基板28。提供至基板28的热量将形成于基板28的表面上的(NH4)2SiF6薄膜离解或升华为挥发性SiF4产物、NH3产物及HF产物。随后藉由排气系统438自腔室400移除这些挥发性产物。

[0090] 虽然图示且描述本发明的示例性实施例，但本领域普通技术人员可设计其它实施例，所述其它实施例结合本发明且同时在本发明的范畴内。此外，在图式中关于示例性实施例图示术语在下方、在上方、底部、顶部、上、下、第一及第二及其它相对术语或位置术语，且所述术语可互换。因此，所附权利要求书不应受限于本文中描述的用于例示本发明的较佳版本、材料或空间布置。