具体实施方式

现在将详细参照实施方式，附图中示出了它们的一个或多个实施例。提供各实施例用于解释这些实施方式，并非限制本公开内容。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开内容的范围或精神的范围内，可以对这些实施方式进行各种修改和变更。例如，作为一个实施方式的一部分阐明或描述的特征可以与另一实施方式一起使用以产生又一实施方式。因此，本公开内容的方面旨在涵盖此类修改和变更。

本公开内容的示例性方面涉及用于处理具有高纵横比结构的工件的工艺，该高纵横比结构包括二氧化硅和氮化硅的交替层(例如，ONON结构)。本文描述的系统和方法可用于在需要选择性蚀刻二氧化硅上氮化硅或硅的高纵横结构的特征堆叠体内获得不同的垂直负载形状，例如用于构建3D NAND器件。如本文所使用的高纵横比结构是深度比与该结构相关的另一维度(例如，宽度、长度、直径)大至少5倍的结构，例如比与该结构相关的另一维度大至少10倍的结构，例如比与结构相关的另一个维度至少大20倍的结构。该高纵横比结构可以在其上具有嵌壁层。该嵌壁层可包括由硅或钛构成的材料层，例如包括氮化钛。嵌壁层可以设置在高纵横比结构深度的表面上。

对于某些加工，可能需要选择性地去除嵌壁层的一部分或全部。然而，高纵横比结构的选择性蚀刻通常存在垂直负载问题。例如，对高纵横比结构实施的单一蚀刻工艺会导致不均匀的垂直负载，因为蚀刻剂积累在高纵横比结构顶部导致顶部蚀刻更快或在高纵横比结构的底部扩散速度有限。虽然使用湿法蚀刻工艺(例如，使用含有热磷酸的各种添加剂)可以实现适当的垂直负载和蚀刻，但湿法蚀刻可能会遇到其他问题，包括蚀刻速率低(蚀刻缓慢)、残留物、工件的颗粒污染，并且可能更难于精确控制。

根据本公开内容的示例性方面，可以实施活化工艺和蚀刻工艺以从高纵横比结构中部分蚀刻嵌壁层，使得可以实现高纵横比结构的均匀蚀刻(例如，以类似原子层蚀刻的方式)。例如，活化工艺在至少部分嵌壁材料层上形成活化层。然后，可以以大于嵌壁材料的蚀刻速率的蚀刻速率从该结构中去除活化层。活化层的形成防止了蚀刻工艺过程中的垂直负载，确保了嵌壁材料层的更均匀蚀刻。在某些实施方式中，可以以循环方式重复活化工艺和蚀刻工艺，直到从工件上去除所需量的嵌壁材料。

本公开内容的各方面提供了许多技术效果和益处。例如，本文提供的示例性工艺允许从高纵横比结构均匀去除一部分嵌壁层。所提供的方法还允许以类似原子层蚀刻的方式相对于嵌壁层选择性去除活化层。此外，本文提供的方法防止了蚀刻工艺过程中的垂直负载。进而，活化工艺和蚀刻工艺可以在相同的加工室中原位实施，节省了工艺周期和金钱。

为了阐释和讨论的目的，参照“工件”、“晶片”或半导体晶片讨论了本公开内容的各方面。本领域普通技术人员利用本文提供的公开内容将会理解，本公开内容的示例性方面可与任何半导体工件或其他合适的工件结合使用。另外，术语“约”与数值一起使用意图是指在所述数值的百分之十(10％)以内。“基座”是指可用于支撑工件的任何结构。“远程等离子体”是指远离工件产生的等离子体，例如是指在通过分离格栅与工件分离的等离子体室中产生的等离子体。“直接等离子体”是指直接暴露于工件的等离子体，例如是指在具有可操作以支撑工件的基座的加工室中产生的等离子体。

图1描绘了根据本公开内容的示例性实施方式对于工件10的示例性加工方法。工件10包括其上具有嵌壁材料层14的高纵横比结构12。嵌壁材料层14可以包括硅或钛。高纵横比结构12可以包括以交替方式布置的多个氮化硅和二氧化硅层(未示出)。例如，高纵横比结构12可以含有在氮化硅层的顶部以垂直方式具有二氧化硅层的氮化硅层。氮化硅层和二氧化硅层之间的垂直交替布置可以重复。嵌壁材料层14位于高纵横比结构12上。可以实施蚀刻工艺30以从高纵横比结构12中去除至少一部分嵌壁材料层14。

图2描绘了根据本公开内容的示例性实施方式对于工件10的示例性加工方法。显示了工件10的一部分，包括高纵横比结构12和嵌壁材料层14的一部分。使工件10经受活化工艺40，该活化工艺40在工件10上由一部分嵌壁材料层14形成活化层16。活化层16可以是嵌壁材料层14的氧化物层或氮化物层。随后使工件经受蚀刻工艺30，从而从工件10上去除活化层16。事实上，蚀刻工艺30可以大于嵌壁材料层14的蚀刻速率的蚀刻速率蚀刻活化层16。活化工艺40和蚀刻工艺30可以循环的方式重复，直到从工件10去除所需量的嵌壁材料层14。

图3描绘了根据本公开内容的示例性实施方式可用于实施工艺的示例性等离子体加工设备100。如图所示，等离子体加工设备100包括加工室110和与加工室110分开的等离子体室120。加工室110包括可操作以保持待加工工件114、例如半导体晶片的工件支撑件或基座112。在该示例性说明中，等离子体由电感耦合等离子体源135在等离子体室120(即等离子体产生区)中产生，并且期望的物质从等离子体室120通过分离格栅组件200被引导到工件114的表面。

出于阐明和讨论的目的，参照电感耦合等离子体源来讨论本公开内容的方面。本领域普通技术人员使用本文提供的公开内容将理解，可以使用任何等离子体源(例如，电感耦合等离子体源、电容耦合等离子体源等)而不脱离本公开内容的范围。

等离子体室120包括电介质侧壁122和顶板124。电介质侧壁122、顶板124和分离格栅200限定等离子体室内部125。电介质侧壁122可以由电介质材料形成，例如石英和/或氧化铝。电介质侧壁122可由陶瓷材料形成。电感耦合等离子体源135可以包括感应线圈130，感应线圈130设置在等离子体室120周围的电介质侧壁122附近。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合到RF功率发生器134。例如含氟气体或含氢气体的工艺气体可以从气体供应部150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制提供到腔室内部。当感应线圈130被来自RF功率发生器134的RF功率激励时，在等离子体室120中能够产生等离子体。在具体实施方式中，等离子体加工设备100可以包括任选的接地法拉第屏蔽体128以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图3所示，分离格栅200将等离子体室120与加工室110分开。分离格栅200可用于从等离子体室120中的等离子体产生的混合物中进行离子过滤以产生经过滤混合物。经过滤混合物可暴露于加工室110中的工件114。

在一些实施方式中，分离格栅200可以是多板分离格栅。例如，分离格栅200可以包括彼此平行间隔开的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210和第二格栅板220可以相隔一定距离。

第一格栅板210可以具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二栅格板220可以具有第二栅格图案，该第二栅格图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子可以在它们穿过分离格栅中的每个格栅板210、220的孔的路径中的壁上再结合。中性物质(例如自由基)可以相对自由地流过第一格栅板210和第二格栅板220中的孔。孔的尺寸和每个格栅板210和220的厚度会影响带电粒子和中性粒子的透明度。

在一些实施方式中，第一格栅板210可以由金属(例如铝)或其他导电材料制成和/或第二格栅板220可以由导电材料或电介质材料(例如石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一格栅板210和/或第二格栅板220可以由例如硅或碳化硅的其他材料制成。在格栅板由金属或其他导电材料制成的情况下，格栅板可以接地。在一些实施方式中，格栅组件可以包括带有一个格栅板的单个格栅。

如图3所示，根据本公开内容的示例性方面，设备100可以包括气体输送系统150，该气体输送系统150被配置为例如经由气体分配通道151或其他分配系统(例如喷头)将工艺气体输送到等离子体室120。气体输送系统可以包括多个进料气体管线159。进料气体管线159可以使用阀158和/或质量流量控制器来控制以将期望量的气体作为工艺气体输送到等离子体室中。如图3所示，气体输送系统150可包括用于输送含氧气体(例如O₂、O₃、N₂O、H₂O)的进料气体管线、用于输送含氢气体(例如H₂、CH₄、NH₃)的进料气体管线、用于输送含氮气体(例如N₂、N₂O)的进料气体管线、以及用于输送含氟气体(例如HF、NF₃)的进料气体管线。在一些实施方式中，工艺气体可以与例如He、Ar、Ne、Xe或N₂的可称为“载体”气体的惰性气体混合。控制阀158可用于控制每条进料气体管线的流动速率以将工艺气体流入等离子体室120。图3的等离子体加工设备100可使用远程等离子体执行活化工艺和蚀刻工艺。

图4描绘了根据本公开内容的示例性实施方式可用于执行工艺的示例性等离子体加工设备500。等离子体加工设备500类似于图3的等离子体加工设备100。

更具体地，等离子体加工设备500包括加工室110和与加工室110分开的等离子体室120。加工室110包括可操作以保持例如半导体晶片的待加工工件114的工件支撑件或基座112。在该示例性说明中，等离子体由电感耦合等离子体源135在等离子体室120(即等离子体产生区)中产生，并且期望的物质从等离子体室120通过分离格栅组件200被引导到工件114的表面。

等离子体室120包括电介质侧壁122和顶板124。电介质侧壁122、顶板124和分离格栅200限定等离子体室内部125。电介质侧壁122可以由例如石英和/或氧化铝的电介质材料形成。电介质侧壁122可由陶瓷材料形成。电感耦合等离子体源135可以包括感应线圈130，感应线圈130设置在等离子体室120周围的电介质侧壁122附近。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合到RF功率发生器134。工艺气体(例如惰性气体)可以由气体供应部150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制提供到腔室内部。当感应线圈130被来自RF功率发生器134的RF功率激励时，可以在等离子体室120中产生等离子体。在具体实施方式中，等离子体加工设备100可以包括任选的接地法拉第屏蔽体128以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图4所示，分离格栅200将等离子体室120与加工室110分开。分离格栅200可用于从等离子体室120中的等离子体产生的混合物中进行离子过滤以产生经过滤混合物。经过滤混合物可暴露于加工室110中的工件114。

在一些实施方式中，分离格栅200可以是多板分离格栅。例如，分离格栅200可以包括彼此平行间隔开的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210和第二格栅板220可以相隔一定距离。

第一格栅板210可以具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二栅格板220可以具有第二栅格图案，该第二栅格图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子可以在它们穿过分离格栅中的每个格栅板210、220的孔的路径中的壁上再结合。中性物质(例如自由基)可以相对自由地流过第一格栅板210和第二格栅板220中的孔。孔的尺寸和每个格栅板210和220的厚度会影响带电粒子和中性粒子的透明度。

在一些实施方式中，第一格栅板210可以由金属(例如铝)或其他导电材料制成和/或第二格栅板220可以由导电材料或电介质材料(例如石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一格栅板210和/或第二格栅板220可以由例如硅或碳化硅的其他材料制成。在格栅板由金属或其他导电材料制成的情况下，格栅板可以接地。

图4的示例性等离子体加工设备500是可操作以在等离子体室120中产生第一等离子体502(例如远程等离子体)和在加工室110中产生第二等离子体504(例如直接等离子体)。

更具体地，图4的等离子体加工设备500包括在基座112中具有偏置电极510的偏置源。偏置电极510可以通过合适的匹配网络512耦合到RF功率发生器514。当偏置电极510被RF能量激励时，可以由加工室110中的混合物产生第二等离子体504以直接暴露于工件114。加工室110可以包括排气口516，用于从加工室110中排出气体。在根据本公开内容的示例性方面的突破性工艺或蚀刻工艺中使用的自由基或物质可以使用第一等离子体502和/或第二等离子体504产生。

图5描绘了类似于图3和图4的设备的等离子体加工设备600。更具体地，等离子体加工设备600包括加工室110和与加工室110分开的等离子体室120。加工室110包括可操作以保持例如半导体晶片的待加工工件114的工件支撑件或基座112。在该示例性说明中，等离子体由电感耦合等离子体源135在等离子体室120(即等离子体产生区)中产生，并且期望的物质从等离子体室120通过分离格栅组件200被引导到工件114的表面。

等离子体室120包括电介质侧壁122和顶板124。电介质侧壁122、顶板124和分离格栅200限定等离子体室内部125。电介质侧壁122可以由例如石英和/或氧化铝的电介质材料形成。电介质侧壁122可由陶瓷材料形成。电感耦合等离子体源135可以包括感应线圈130，感应线圈130设置在等离子体室120周围的电介质侧壁122附近。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合到RF功率发生器134。工艺气体(例如惰性气体)可以由气体供应部150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制提供到腔室内部。当感应线圈130被来自RF功率发生器134的RF功率激励时，可以在等离子体室120中产生等离子体。在具体实施方式中，等离子体加工设备100可以包括任选的接地法拉第屏蔽体128以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图5所示，分离格栅200将等离子体室120与加工室110分开。分离格栅200可用于从等离子体室120中的等离子体产生的混合物中进行离子过滤以产生经过滤混合物。经过滤混合物可暴露于加工室110中的工件114。

在一些实施方式中，分离格栅200可以是多板分离格栅。例如，分离格栅200可以包括彼此平行间隔开的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210和第二格栅板220可以相隔一定距离。

第一格栅板210可以具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二栅格板220可以具有第二栅格图案，该第二栅格图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子可以在它们穿过分离格栅中的每个格栅板210、220的孔的路径中的壁上再结合。中性物质(例如自由基)可以相对自由地流过第一格栅板210和第二格栅板220中的孔。孔的尺寸和每个格栅板210和220的厚度会影响带电粒子和中性粒子的透明度。

在一些实施方式中，第一格栅板210可以由金属(例如铝)或其他导电材料制成和/或第二格栅板220可以由导电材料或电介质材料(例如石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一格栅板210和/或第二格栅板220可以由例如硅或碳化硅的其他材料制成。在格栅板由金属或其他导电材料制成的情况下，格栅板可以接地。

图5的示例性等离子体加工设备600可操作以产生等离子体室120中的第一等离子体602(例如，远程等离子体)和加工室110中的第二等离子体604(例如直接等离子体)。如图所示，等离子体加工设备600可以包括成角度的电介质侧壁622，该电介质侧壁622自与远程等离子体室120相关联的垂直侧壁122延伸。成角度的电介质侧壁622可以形成加工室110的一部分。

第二感应等离子体源635可位于电介质侧壁622附近。第二感应等离子体源635可包括感应线圈610，感应线圈610通过合适的匹配网络612耦合到RF发生器614。感应线圈610在被RF能量激励时，可以由加工室110中的混合物感应出直接等离子体604。法拉第屏蔽体628可以设置在感应线圈610和侧壁622之间。

基座112能够在垂直方向V上可移动。例如，基座112可以包括垂直升降机616，该垂直升降机616可以被配置为调整基座112和分离格栅组件200之间的距离。作为一个例子，基座112可以位于第一垂直位置以使用远程等离子体602进行加工。基座112可以位于第二垂直位置以使用直接等离子体604进行加工。第一垂直位置可以相对于第二垂直位置更接近分离格栅组件200。

图5的等离子体加工设备600包括在基座112中具有偏置电极510的偏置源。偏置电极510可以通过合适的匹配网络512耦合到RF功率发生器514。加工室110可以包括排气口516，用于从加工室110排出气体。可以使用第一等离子体602和/或第二等离子体604产生在根据本公开内容的示例性方面的光致抗蚀剂蚀刻工艺中使用的氢自由基。

图6描绘了根据本公开内容的示例性方面的一个示例性方法(700)的流程图。该方法(700)将通过实例的方式参照图3的等离子体加工设备100进行讨论。方法(700)可以在任何合适的等离子体加工设备中执行。图6描绘了出于说明和讨论的目的以特定顺序实施的步骤。本领域普通技术人员使用本文提供的公开内容将理解，本文描述的任何方法的各个步骤可以以各种方式省略、扩展、同时实施、重新布置和/或修改而不脱离本公开内容的范围。此外，可以在不脱离本公开内容的范围的情况下实施各种步骤(未示出)。

在(702)中，该方法可以包括将工件114放置在等离子体加工设备100的加工室110中。加工室110可以与等离子体室120分开(例如，通过分离隔栅组件分开)。例如，该方法可以包括在加工室110中将工件114放置在工件支撑件112上。该工件具有高纵横比结构和在其上的嵌壁材料层。

在(704)中，该方法可以包括实施活化工艺以由工件114上的一部分嵌壁材料层形成活化层。在一些实施方式中，活化层可以包括氧化工艺。氧化工艺将至少一部分嵌壁材料层氧化以由一部分嵌壁材料层形成氧化物活化层。在一些实施方式中，活化工艺包括氮化工艺。该氮化工艺由一部分嵌壁材料层形成氮化物层。

活化工艺可以包括使工艺气体进入等离子体室。例如，工艺气体可以从气体源150经由环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制进入等离子体室内部125。在一些实施方式中，工艺气体可以包括含氧气体，例如氧气(O₂)、一氧化二氮(N₂O)、水蒸气(H₂O)及它们的组合。在一些实施方式中，工艺气体可以包括含氢气体，例如氢气(H₂)、氨气(NH₃)、甲烷(CH₄)及它们的组合。在一些实施方式中，含氢气体可以包括化学式为C_nH_2n的烃分子，其中n大于或等于2，且n小于或等于10。在一些实施方式中，含氢气体可以包括化学式为C_nH_2n+2的烃分子，其中n大于或等于1，且小于或等于10。在一些实施方式中，含氢气体可包括化学式为CH_xF_y的氢氟烃分子，其中x大于或等于1且小于或等于10，且y大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，工艺气体可以包括含氮气体，例如氮气(N₂)。在一些实施方式中，工艺气体可以包括一种或多种惰性气体，例如氦(He)、氩(Ar)、氙(Xe)、氖(Ne)及它们的组合。

工艺气体通过电感耦合等离子体源被激励以在等离子体室120中产生等离子体。例如，感应线圈130可以被RF功率发生器134的RF能量激励以在等离子体室内部125中产生等离子体。在一些实施方式中，电感耦合等离子体源可以用脉冲功率激励以获得具有降低的等离子体能量的所需自由基。等离子体可用于由工艺气体产生一种或多种自由基。一种或多种自由基可以包括氮自由基、氧自由基及它们的组合。

活化工艺(704)可以包括过滤由等离子体产生的一种或多种离子以产生经过滤混合物。经过滤混合物可包括中性氧自由基、中性氢自由基、中性氮自由基或它们的组合。在一些实施方式中，可以使用分离格栅组件200过滤一种或多种离子，该分离格栅组件200将等离子体室120与工件所在的加工室110分开。在一些实施方式中，活化工艺(704)可以包括使用分离格栅过滤远程等离子体中产生的一种或多种物质以产生含有一种或多种自由基的经过滤混合物。

例如，分离格栅组件200可用于过滤等离子体产生的离子。分离格栅200可以具有多个孔。带电粒子(例如，离子)可以在它们穿过多个孔的路径中的壁上再结合。中性物质(例如自由基)可以通过孔。

在一些实施方式中，分离格栅200可以被配置为以大于或等于约90％、例如大于或等于约95％的效率过滤离子。用于离子过滤的百分比效率是指相对于混合物中的离子总数从混合物中去除的离子量。例如，约90％的效率表示在过滤过程中去除了约90％的离子。约95％的效率表示在过滤过程中去除了约95％的离子。

在一些实施方式中，分离格栅200可以是多板分离格栅。多板分离格栅可以具有多个平行的分离格栅板。可以选择栅板中孔的布置和配向以提供期望的离子过滤效率，例如大于或等于约95％。

例如，分离格栅200可以具有相互平行关系的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210可具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二格栅板220可以具有第二格栅图案，该第二格栅图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子(例如，离子)可以在它们穿过分离格栅200中的每个格栅板210、220的孔的路径中的壁上再结合。中性物质(例如，自由基)可以相对自由地流过第一格栅板210和第二格栅板220的孔。

活化工艺(704)可以包括将工件暴露于经过滤混合物。经过滤混合物可含有氧自由基、氮自由基、氢自由基或它们的组合。将工件暴露于经过滤混合物可使工件上由至少一部分嵌壁材料层形成活化层。例如，将工件暴露于含有氧自由基的经过滤混合物由至少一部分嵌壁材料层形成氧化物层。在某些实施方式中，将工件暴露于含有氮自由基的经过滤混合物中由至少一部分嵌壁材料层形成氮化物层。

在某些实施方式中，活化工艺(704)可以包括将工件114暴露于通过在等离子体源的下游注入含氧气体和/或含氮气体以及一种或多种激励的惰性气体而产生的氧自由基或氮自由基。例如，在某些实施方式中，含氧气体和/或含氮气体可以允许通过分离格栅中的一个或多个气体注入口。图7描绘了根据本公开内容的示例性实施方式在分离格栅处的含氧气体的示例性注入。图8描绘了根据本公开内容的示例性实施方式在分离格栅处的含氮气体的示例性注入。分离格栅400包括以平行关系设置的第一格栅板410和第二格栅板420。第一格栅板410和第二格栅板420可以提供离子/紫外线过滤。分离格栅400可以是分离格栅200的一种实施方式。

第一格栅板410可以具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二格栅板420可以具有第二格栅图案，该第二格栅图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。来自等离子体的物质可以暴露于分离格栅400。带电粒子(例如，离子)可以在它们穿过分离格栅400中的每个格栅板410、420的孔的路径中的壁上再结合。中性物质可以相对自由地流过第一格栅板410和第二格栅板420中的孔。

在第二格栅板420之后，可以配置气体注入源430以将含氧气体和/或含氮气体引入通过分离格栅400的物质中。混合物可以通过第三格栅板435以暴露于加工室中的工件。

出于示例的目的，参照具有三个格栅板的分离格栅来讨论本实施例。本领域普通技术人员使用本文提供的公开内容将理解，在不脱离本公开内容的范围内，可以使用更多或更少的格栅板。此外，含氧气体和/或含氮气体可以在分离格栅中的任何点和/或在分离格栅之后且在加工室中与物质混合。例如，气体源430可以位于第一格栅板410和第二格栅板420之间。

在某些实施方式中，活化工艺(704)可以包括将工件暴露于臭氧气体中。将工件暴露在臭氧气体中可以氧化一部分嵌壁材料层，以形成氧化物活化层。例如，在加工室和等离子体室由分离格栅隔开的实施方式中，臭氧气体可以进入等离子体室并通过分离格栅流到加工室。例如，工艺气体可以从气体源150经由环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制进入等离子体室内部125。在一些实施方式中，工艺气体可以包括臭氧气体和氧气。例如，在某些实施方式中，工艺气体可以包括按体积计约1％至约50％的臭氧气体。进而，在某些实施方式中，臭氧工艺气体可以通过加工室内的一个或多个注入口进入。

在一些实施方式中，臭氧气体可以通过分离格栅中的一个或多个气体注入口进入。经由分离格栅中一个或多个气体注入口进入的臭氧气体可以流入加工室中。此外，图9描绘了根据本公开内容的示例性实施方式在分离格栅处的臭氧气体的示例性注入。分离格栅400包括以平行关系设置的第一格栅板410和第二格栅板420。第一格栅板410和第二格栅板420可以提供离子/紫外线过滤。分离格栅400可以是分离格栅200的一种实施方式。

第一格栅板410可以具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二格栅板420可以具有第二格栅图案，该第二格栅图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。来自等离子体的物质可以暴露于分离格栅400。带电粒子(例如，离子)可以在它们穿过分离格栅400中的每个格栅板410、420的孔的路径中的壁上再结合。中性物质可以相对自由地流过第一格栅板410和第二格栅板420中的孔。

在第二格栅板420之后，可以配置气体注入源430以将臭氧气体引入通过分离格栅400的物质中。混合物可以通过第三格栅板435以暴露于加工室中的工件。

在(706)，方法(700)可以包括以大于嵌壁材料层的蚀刻速率的蚀刻速率实施蚀刻工艺以去除活化层。该蚀刻工艺可以包括使工艺气体进入等离子体室120。例如，工艺气体可以从气体源150经由环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机制进入等离子体室内部125。在一些实施方式中，工艺气体可以包括含氢气体。在一些实施方式中，工艺气体可以包括含氢气体，例如氢气(H₂)、氨气(NH₃)及它们的组合。在一些实施方式中，含氢气体可以包括化学式为C_nH_2n的烃分子，其中n大于或等于2，且n小于或等于10。在一些实施方式中，含氢气体可以包括化学式为C_nH_2n+2的烃分子，其中n大于或等于1，且小于或等于10。在一些实施方式中，工艺气体可包括含氟气体。在一些实施方式中，含氟气体包括四氟甲烷(CF₄)、三氟化氮(NF₃)、氢氟酸(HF)或它们的组合。在一些实施方式中，含氟气体包括具有化学结构CH_xF_y的氢氟烃，其中x大于或等于1且小于或等于10，且y大于或等于1且小于或等于10。在一些实施方式中，工艺气体可以包括含氧气体，例如氧气(O₂)、水蒸气(H₂O)、二氧化碳(CO₂)、一氧化二氮(N₂O)或它们的组合。在一些实施方式中，工艺气体可以包括一种或多种惰性气体，例如氦气(He)、氩气(Ar)、氙气(Xe)、氖气(Ne)、氮气(N₂)或它们的组合。

工艺气体通过电感耦合等离子体源被激励以在等离子体室120中产生等离子体。例如，感应线圈130可以被RF功率发生器134的RF能量激励以在等离子体室内部125中产生等离子体。在一些实施方式中，电感耦合等离子体源可以用脉冲功率激励以获得具有降低的等离子体能量的所需自由基。该等离子体可用于由工艺气体产生一种或多种自由基。

蚀刻工艺(706)可以包括过滤由等离子体产生的一种或多种离子以产生经过滤混合物。经过滤混合物可包含中性氢自由基。在一些实施方式中，可以使用分离格栅组件200过滤一种或多种离子，该分离格栅组件200将等离子体室120与工件所在的加工室110分开。在一些实施方式中，氢自由基处理工艺(706)可以包括使用分离格栅过滤远程等离子体中产生的一种或多种物质以产生经过滤混合物。

例如，分离格栅组件200可以用于过滤由等离子体产生的离子。分离格栅200可以具有多个孔。带电粒子(例如离子)可以在它们通过多个孔的路径中的壁上再结合。中性物质(例如自由基)可以通过孔。

在一些实施方式中，分离格栅200可被配置为以大于或等于约90％、例如大于或等于约95％的效率过滤离子。用于离子过滤的百分比效率是指相对于混合物中离子总数从混合物中去除的离子量。例如，约90％的效率表示在过滤过程中去除了约90％的离子。约95％的效率表示在过滤过程中去除了约95％的离子。

在一些实施方式中，分离格栅200可以是多板分离格栅。多板分离格栅可以具有平行的多个分离格栅板。可以选择格栅中的孔的布置和配向以提供离子过滤的所需效率，例如大于或等于约95％。

例如，分离格栅200可以具有彼此平行关系的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210可具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二格栅板220可以具有第二格栅图案，该第二格栅图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子(例如，离子)可以在它们穿过分离格栅200中每个格栅板210、220的孔的路径中的壁上再结合。中性物质(例如，自由基)可以相对自由地流过第一格栅板210和第二格栅板220中的孔。

蚀刻工艺(706)可以包括将工件暴露于经过滤混合物。经过滤混合物可以含有氟自由基。将工件暴露于经过滤混合物能够以大于嵌壁材料层的蚀刻速率的蚀刻速率去除活化层。

蚀刻工艺可以在约90℃或更低的工艺温度下进行。在某些实施方式中，蚀刻工艺可以在约100℃的工艺温度下进行。

在一些实施方式中，蚀刻工艺(706)可以包括通过在等离子体室中将含氟气体与一种或多种激励的惰性气体分子混合来产生一种或多种氟自由基。例如，蚀刻工艺(706)可以包括在等离子体室中解离例如氦(He)、氩(Ar)、氙(Xe)、氖(Ne)、氮气(N₂)的惰性气体，以产生一种或多种激励的惰性气体分子，并且将一种或多种激励的惰性气体分子与加工室中的含氟气体混合以产生一种或多种氟自由基。工件114可以暴露于加工室中产生的一种或多种氟自由基，以大于嵌壁材料层的蚀刻速率的蚀刻速率去除活化层。

蚀刻工艺(706)还可以包括通过将含氟气体与等离子体源下游的一种或多种激励的惰性气体分子混合来产生一种或多种氟自由基。例如，蚀刻工艺(706)可以包括在等离子体室中解离例如氦(He)、氩(Ar)、氙(Xe)、氖(Ne)、氮气(N₂)的惰性气体以生成一种或多种激励的惰性气体分子，并将该一种或多种激励的惰性气体分子与等离子体源下游的含氟气体混合以产生一种或多种氟自由基。例如，含氟气体可以经由分离格栅中的一个或多个气体注入口进入。以这种方式注入含氟气体可以产生用于从工件114蚀刻活化层的一种或多种氟自由基。

蚀刻工艺(706)还可以包括湿法溶液蚀刻工艺。湿法溶液蚀刻工艺包括将工件暴露于氢氟酸溶液，以大于嵌壁层的蚀刻速率的蚀刻速率去除活化层。改变例如溶液的温度和氢氟酸量的某些参数可用于控制活化层的蚀刻速率。湿法溶液蚀刻工艺还包括将工件暴露于缓冲氧化物蚀刻溶液，用于以大于嵌壁层的蚀刻速率的蚀刻速率去除活化层。改变例如溶液的温度和氧化物量的某些参数可用于控制活化层的蚀刻速率。湿法溶液蚀刻工艺还包括将工件暴露于热磷酸溶液中，用于以大于嵌壁层的蚀刻速率的蚀刻速率去除活化层。改变例如溶液的温度和磷酸量的某些参数可用于控制活化层的蚀刻速率。

蚀刻工艺(706)可以是干法化学蚀刻工艺。这种干法化学蚀刻工艺包括将工件暴露于一种或多种工艺气体以去除活化层。在某些实施方式中，蚀刻工艺包括高温氢氟酸蒸汽蚀刻工艺。在这种工艺中，包括加热的氢氟酸蒸汽的工艺气体被暴露于工件以从工件去除活化层。加热的氢氟酸蒸汽可以与例如氨气(NH₃)的另一种工艺气体混合，并且暴露于工件114以去除活化层。在某些实施方式中，氢氟酸蒸汽可以被加热至大于环境温度的温度。

蚀刻工艺(706)可以在约90℃或更低的工艺温度下进行。

在(708)，该方法可以包括从加工室移除工件。例如，工件114可以从加工室110中的工件支撑件112上移除。随后可以调节等离子体加工设备用于其他工件的未来加工。

在某些实施方式中，在相同的加工室中实施活化工艺和蚀刻工艺。然而，在某些其他实施方式中，在不同的加工室中实施活化工艺和氧化工艺。例如，在某些实施方式中，可以在第一工艺温度下在第一加工室中实施活化工艺，并且可以在第二工艺温度下在第二加工室中实施蚀刻工艺。在某些实施方式中，第一工艺温度高于第二工艺温度。

活化工艺(704)和蚀刻工艺(706)可以循环或顺序重复，直到所需量的嵌壁材料已经从工件去除。

现在将阐述活化工艺的示例性工艺参数。

实施例1

工艺气体：O₂、H₂

稀释气体：无

工艺压力：1000mT

电感耦合等离子体源功率：1500W

工件温度：105℃

工艺周期(时间)：30s

工艺气体的气体流动速率：

气体1：1700sccm O₂

气体2：300sccm H₂

现在将阐述蚀刻工艺的示例性工艺参数。

实施例2

工艺气体：HF、NH₃

稀释气体：N₂

工艺压力：3500mT

源功率：0

偏置功率：0

工件温度：105℃

工艺周期(时间)：30s

工艺气体的气体流动速率：

气体1：500sccm HF

气体2：500sccm NH₃

气体3：1000sccm N₂

虽然已经关于其特定示例性实施方式详细描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在获得对前述内容的理解后可以容易地给出这些实施方式的改变、变更和等同物。因此，本公开内容的范围是示例性的，而不是限制，并且本主题公开内容不排除包括对本主题的此类修改、变更和/或添加，因为这些对于本领域普通技术人员来说是非常显而易见的。