專利名稱：循環(huán)氧化與蝕刻的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及半導(dǎo)體制造エ藝以及半導(dǎo)體器件的領(lǐng)域，更特定而言，是涉及制造適用于窄間距應(yīng)用的器件的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
通過(guò)簡(jiǎn)單地收縮器件結(jié)構(gòu)來(lái)縮小半導(dǎo)體器件通常無(wú)法產(chǎn)生可被接受的小尺寸結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，在NAND閃存器件中，當(dāng)浮置柵極被縮小時(shí)，浮置柵極的電容性耦合(例如，側(cè)壁電容)也因此隨浮置柵極的表面積而被縮小。如此，浮置柵極的表面積越小時(shí)，介于浮置柵極以及例如，控制柵極之間的電容性耦合也會(huì)越小。一般來(lái)說(shuō)，只要NAND存儲(chǔ)器件仍可維持運(yùn)作，則為了縮小尺寸而犧牲電容性耦合的抉擇是可接受的。遺憾的是，當(dāng)器件節(jié)點(diǎn)變得足夠小，以致介于浮置柵極與控制柵極之間的電容性耦合變得太小而無(wú)法有效地在可允許的操作電壓下操作該器件時(shí)，縮小尺寸受到限制。此外，介于相鄰浮置柵極之間的寄生電容(即，噪聲)増加，超出NAND存儲(chǔ)器件中系統(tǒng)控制器讀取誤差的極限。因此，在此條件下不可能有具功能性的NAND器件。在此提供用于制造具有較小表面積的器件，例如，NAND器件及其它器件的方法以及設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
在此描述用于制造適用于窄間距應(yīng)用的半導(dǎo)體器件的設(shè)備及方法。在此所描述的各種器件以及方法并非意圖去限制為制造特定種類的器件，然而在此所描述的設(shè)備及方法特別適用于制造包括浮置柵極的半導(dǎo)體器件，該浮置柵極在接近浮置柵極底面具有一第一寬度，該第一寬度比接近浮置柵極頂部的一第二寬度大。在一些實(shí)施例中，浮置柵極的寬度從第一寬度非線性地減小至第二寬度。在一些實(shí)施例中，用于處理基板的設(shè)備可包括エ藝腔室，該エ藝腔室中設(shè)置有基板支撐件，且該基板支撐件配置為支撐基板，該基板支撐件進(jìn)一歩具有與該基板支撐件耦接的溫度控制系統(tǒng)，該溫度控制系統(tǒng)用于將基板支撐件的溫度控制在接近一第一溫度；氣體源，用以至少提供含氧氣體、不活躍氣體以及蝕刻氣體；等離子體源，該等離子體源耦接至該エ藝腔室，用以向該氣體源所提供的氣體提供能量而形成氧化等離子體或蝕刻等離子體中的至少之ー；以及熱源，該熱源耦接至該エ藝腔室，用以向該基板提供能量而選擇性地升高基板的溫度至高于該第一溫度的一第二溫度。下文將描述本發(fā)明的其它以及進(jìn)ー步的實(shí)施例。根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可在少于約3分鐘內(nèi)于腔室中完成氧化(和/或氮化)以及蝕刻步驟的完整エ藝程序。在特定實(shí)施例中，可在少于約2分鐘內(nèi)于腔室中完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序，以及在更特定實(shí)施例中，可在少于約I分鐘內(nèi)，例如45秒或30秒，于腔室中完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明、
為了可以更具體地了解本發(fā)明的上述特征，可參考實(shí)施例，對(duì)上面概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，所述實(shí)施例中的一些示出于附圖中。然而，應(yīng)指出的是附圖僅僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施例，故不因此被視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，對(duì)于本發(fā)明而言，可容許其它等效實(shí)施例。圖I繪示一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有利用本發(fā)明的一些實(shí)施例的方法與設(shè)備所制造的浮置柵極。圖2繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成浮置柵極的方法流程圖。圖3A-3C繪示根據(jù)圖2的方法的一些實(shí)施例的浮置柵極的制造階段。圖4繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成浮置柵極的方法流程圖。圖5A-E繪示根據(jù)圖4的方法的一些實(shí)施例的浮置柵極的制造階段。
圖6繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成浮置柵極的方法流程圖。圖7A-D繪示根據(jù)圖6的方法的一些實(shí)施例的浮置柵極的制造階段。圖8A-B繪示根據(jù)圖6的方法的一些實(shí)施例的浮置柵極的制造階段。圖9繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，氧化物厚度與時(shí)間的關(guān)系的示意圖。

圖10A-D繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的浮置柵極的制造階段。圖IlA-C繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的制造階段。圖12繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的示例性エ藝腔室。圖13A繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的第一示例性改良等離子體エ藝腔室。圖13B繪示根據(jù)數(shù)個(gè)實(shí)施例，可使用在腔室中的基板支撐件冷卻系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。圖14繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的第二示例性改良等離子體エ藝腔室。圖15繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的第三示例性改良等離子體エ藝腔室。圖16繪示根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的腔室，可以用于加熱材料表面的光源系統(tǒng)。圖17更詳細(xì)地繪示根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，圖16的可以用于加熱材料表面的光源系統(tǒng)。圖18繪示根據(jù)本發(fā)明的ー實(shí)施例的經(jīng)改良的腔室，該腔室用于執(zhí)行循環(huán)的氧化與蝕刻。圖19繪示圖18的腔室頂部。圖20繪示圖18的腔室底部。圖21繪示根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的改良的快速熱エ藝腔室。圖22繪示在圖21腔室中使用的氣體分配板。為了清楚，簡(jiǎn)化這些附圖，并且未按比例來(lái)繪示這些附圖。為了幫助理解，盡可能使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)描述附圖中共有的相同元件。應(yīng)理解，一個(gè)實(shí)施例中的相同元件可有利地并入其它實(shí)施例中。
具體實(shí)施例方式在此描述ー種設(shè)備以及方法，用于在單一腔室中氧化半導(dǎo)體器件的材料層表面以形成氧化層，以及通過(guò)蝕刻來(lái)移除該氧化層的至少一部分。本發(fā)明并未限制為特定器件，然而所描述的設(shè)備以及方法可用于制造適用于窄間距應(yīng)用的半導(dǎo)體器件以及結(jié)構(gòu)。如在此所使用，窄間距應(yīng)用包括32nm或更小的半間距(例如，32nm或更小的器件節(jié)點(diǎn))。如在此所使用的用語(yǔ)「間距」是指在半導(dǎo)體器件的平行結(jié)構(gòu)或相鄰結(jié)構(gòu)之間的測(cè)量值?？稍谙噜徑Y(jié)構(gòu)或基本上平行結(jié)構(gòu)的相同側(cè)由ー側(cè)至另ー側(cè)來(lái)測(cè)量該間距。當(dāng)然，也可將該半導(dǎo)體器件以及結(jié)構(gòu)使用在具有較大間距的應(yīng)用中。該半導(dǎo)體器件可為，例如，NAND或NOR閃存，或其它適合的器件。在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體器件維持或改善介于器件的浮置柵極與例如，控制柵極之間的側(cè)壁電容，由此降低在相鄰器件中介于相鄰浮置柵極之間的干擾(也即，噪聲)。在此所揭露的本發(fā)明的設(shè)備以及方法有效地限制非期望的作用，例如氧擴(kuò)散，該氧擴(kuò)散，例如在エ藝期間會(huì)使穿隧氧化層變厚。進(jìn)ー步地，可有益地提供本發(fā)明的設(shè)備與方法來(lái)制造其它器件或結(jié)構(gòu)，例如鰭式場(chǎng)效晶體管(FinFET)器件、硬掩模結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)，以克服在傳統(tǒng)微影圖案化所施加的臨界尺度的尺寸限制。除非另有解釋，否則應(yīng)理解在此所揭露的關(guān)于形成一個(gè)結(jié)構(gòu)的特定氧化與蝕刻設(shè)備及エ藝可用于形成在此所揭露的任何其它結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供用于在單一腔室或工具中執(zhí)行ー層接著一層的循環(huán)氧化與蝕刻的設(shè)備與方法，該設(shè)備與方法能夠具有比在分離的腔室或工具中執(zhí)行該些エ藝更高的產(chǎn)出量。當(dāng)需要在分離的腔室中執(zhí)行多個(gè)重復(fù)的循環(huán)氧化與蝕刻吋，因腔室內(nèi)部的傳輸時(shí)間而使產(chǎn)出量受影響。假如提供能夠執(zhí)行多個(gè)エ藝的腔室或工具，則可提升產(chǎn)出量。然而，仍無(wú)法相信可獲得能夠執(zhí)行需要非常不同溫度的多個(gè)蝕刻以及氧化工藝的腔室。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供數(shù)種腔室或工具，所述腔室或工具可在単一腔室中快速地加熱及冷卻基板，因此允許執(zhí)行循環(huán)氧化和/或氮化與蝕刻エ藝。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在此所揭露的エ藝腔室可在少于5分鐘內(nèi)、少于4分鐘內(nèi)、少于3分鐘內(nèi)、少于2分鐘內(nèi)、少于I分鐘內(nèi)或少于30秒內(nèi)執(zhí)行如在此所描述的ー個(gè)氧化以及蝕刻循環(huán)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可在約200°C至800°C之間的溫度下執(zhí)行該氧化工藝，更特定地為在約300°C至500°C之間的溫度下執(zhí)行該氧化工藝，以及在低于約150°C的溫度下執(zhí)行一部分的蝕刻エ藝，更特定地為低于約120°C，且更特定地為低于或等于約100°C。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻エ藝?yán)檬褂玫入x子體的干式蝕刻エ藝，所述等離子體例如含氟等離子體，且該蝕刻エ藝包括在低于約50°C下，特定地為低于約400C，且更特定地為在約25°C至35°C的范圍中所執(zhí)行的ーエ藝，接著在超過(guò)約100°C的溫度下，例如在約100°C至約200°C的范圍中執(zhí)行ー步驟。 以下將參照?qǐng)DI來(lái)描述利用本發(fā)明的設(shè)備和/或方法實(shí)施例所制造的半導(dǎo)體器件的實(shí)例，該半導(dǎo)體器件為內(nèi)存器件100的說(shuō)明性應(yīng)用。內(nèi)存器件100包括基板102，在基板102上沉積有穿隧氧化物層104。在穿遂氧化物層104上沉積有浮置柵極106。浮置柵極106、穿隧氧化層104以及基板102的下層部分可包括內(nèi)存器件100的單元103 (或記憶單元)。內(nèi)存器件的每ー個(gè)単元可以是分開的。舉例來(lái)說(shuō)，在內(nèi)存器件100中，將淺溝槽絕緣(STI)區(qū)域108設(shè)置在介于每ー個(gè)單元之間的基板102上(例如，與穿遂氧化物層104與浮置柵極106相鄰，在此處STI區(qū)域108將單元103與相鄰的單元105以及107分隔開)。內(nèi)存器件100進(jìn)ー步包括多晶硅間介電(IPD)層110與控制柵極層112，該IPD層110設(shè)置在浮置柵極106的上方。該Iro層110將浮置柵極106與控制柵極層112分隔開?；?02可包括適當(dāng)材料，例如結(jié)晶硅(例如，硅〈100〉或硅〈111 、ニ氧化硅、應(yīng)變硅、硅化鍺、經(jīng)摻雜或未摻雜的多晶硅、經(jīng)摻雜或未摻雜的硅晶圓、圖案化或未圖案化的晶圓、絕緣體上的硅(SOI)、碳摻雜的ニ氧化硅、氮化硅、經(jīng)摻雜硅、鍺、神化鎵、玻璃、藍(lán)寶石或類似物。在一些實(shí)施例中，基板102包括硅。穿遂氧化物層104可包括硅與氧，或者高k值的介電材料或者氮化硅(SixNy)在內(nèi)的一層或多層結(jié)構(gòu)(例如，ニ氧化硅/高-k值/ニ氧化硅)，或類似結(jié)構(gòu)，所述硅與氧例如ニ氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)，高k值的介電材料例如鋁(Al)系、鉿(Hf)系、或鑭(La)系、鋯(Zr)系的氧化物或氮氧化物。穿遂氧化物層104可具有任何適當(dāng)?shù)暮穸?例如,介于約5至約12nm。穿遂氧化物層104在姆ー個(gè)單元中可具有與浮置柵極106的底面基本上相等的寬度。STI區(qū)域108可包括硅與氧，例如ニ氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)或類似物。
浮置柵極106 —般包括導(dǎo)電材料，例如多晶硅、金屬或類似物。浮置柵極106具有適用于幫助在相鄰單元之間(例如，在単元103、105與107之間)設(shè)置部分控制柵極層112的配置。因此，浮置柵極可形成倒「T」型。如在此所使用，用語(yǔ)倒「T」通常意指浮置柵極106的上部部分相對(duì)于浮置柵極106的底面為凸出的幾何結(jié)構(gòu)。此凸出結(jié)構(gòu)為iro層110提供空間，以使Iro層110在浮置柵極106的上方形成，而不會(huì)完全填滿相鄰的浮置柵極106之間的間隙，由此允許一部分的控制柵極層112設(shè)置在相鄰的浮置柵極106之間。舉例來(lái)說(shuō)，如圖I所示，浮置柵極106通常以倒T的形狀來(lái)表示，該浮置柵極106具有底面115以及主干113 (或浮置柵極106的上部部分)。浮置柵極106 —般可具有任何用于特定應(yīng)用的期望尺寸。在一些實(shí)施例中，浮置柵極106的高度可介于約20至約lOOnm。在一些實(shí)施例中，底面115的厚度可小于或等于約35nm。由于浮置柵極106上部部分的凸出結(jié)構(gòu)，因此浮置柵極106在接近浮置柵極106的底面115處具有第一寬度109,該第一寬度109大于接近該浮置柵極106上方的第二寬度
111。在一些實(shí)施例中，第一寬度109:第二寬度111的比例至少約2:1。在一些實(shí)施例中，第一寬度109比第二寬度111超過(guò)約4nm或更多、或約6nm或更多、或介于約4至約6nm。浮置柵極106的寬度在底面115與浮置柵極106上方之間可為線性、非線性、連續(xù)、非連續(xù)地、以任何方式改變。在一些實(shí)施例中且如圖I所說(shuō)明，浮置柵極106的寬度在第一寬度109與第二寬度111之間為非線性改變。在一些實(shí)施例中，第一寬度可小于約35nm或介于約20至約35nm。第二寬度可介于約5至約30nm,例如為，5nm、10nm、12nm、13nm、14nm、15nm、20nm、25nm 或 30nmo如圖I所說(shuō)明，主干113可具有ー側(cè)壁部分，該側(cè)壁部分具有基本上垂直的輪廓。在一些實(shí)施例中，基本上垂直表示與垂線呈小于或等于約10度、或與垂線呈小于或等于約5度、或與垂線呈小于或等于約I度。該側(cè)壁的基本上垂直輪廓可高達(dá)浮置柵極106總高度的約40%或大于約40%。在一些實(shí)施例中，該基本上垂直輪廓可大于浮置柵極106高度的約40%。在一些實(shí)施例中，該基本上垂直輪廓介于約20至約IOOnm之間。IPD層110可包括任何適合的單層或多層介電材料。單層iro可包括如上述與穿遂氧化物層104相關(guān)的Si02、SiON、高-k值介電材料，或類似物。多層IPD的非限制性實(shí)例為多層的ONO (氧-氮-氧)層，該ONO層包括第一氧化物層、氮化物層以及第ニ氧化物層。第一與第二氧化物層通常包括硅與氧，例如ニ氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)或類似物。氮化物層通常包括硅與氮，例如氮化硅(SiN)或類似物。在一些實(shí)施例中，也可使用包括SiO2/高-VSiO2(例如，Si02/Ai203/Si02)的多層iro層作為iro層110。在一些實(shí)施例中，Iro層110沉積為介于約12至約15nm的厚度。在倒T形狀的浮置柵極106上的IPD層110的保形沉積(conformal deposition)可幫助在沉積的IK)層110中形成壁114。該壁114形成在相鄰的浮置柵極之間。在ー些實(shí)施例中，該壁114具有介于約4nm至約20nm的寬度以及介于約20至約90nm的深度。任選地，在沉積Iro之前，可通過(guò)以下方式來(lái)界定在相鄰浮置柵極之間的IPD穿透的深度程度通過(guò)沉積一材料層(例如，SiO2)來(lái)填充相鄰浮置柵極之間的間隙，通過(guò)例如化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)來(lái)使該材料層平坦化以移除落在浮置柵極106上方的多余材料。接著，將剩余在相鄰浮置柵極之間的間隙中的材料蝕刻至一期望深度，以設(shè)定介于浮置柵極之間的IPD穿透程度?？刂茤艠O層112可沉積在IPD層110的頂部以及沉積在該壁114中，用以形成控制柵極?？刂茤艠O層112通常包括導(dǎo)電材料，例如多晶硅、金屬或類似材料。壁114的加入可在接近浮置柵極106的側(cè)壁處為控制柵極層112提供更大的表面積。通過(guò)該壁114的幫助所増加的控制柵極層112的表面積可有益地改善介于浮置柵極106的側(cè)壁與控制柵極之間的電容性耦合。另外，壁114，沉積在相鄰浮置柵極之間(例如，単元103與単元105的浮置柵極)，可降低相鄰浮置柵極之間的寄生電容、浮置柵極干擾、噪聲等等。此外，對(duì)于相同的浮置柵極高度來(lái)說(shuō)，與近似矩形形狀相比較，浮置柵極106的倒T形狀減少了表面積。減 少的截面有利地降低在位線方向上(例如，在內(nèi)存器件的不同字線以及相同位線中)介于相鄰浮置柵極之間的寄生電容。有利地，通過(guò)控制浮置柵極的高度可獨(dú)立控制介于浮置柵極與控制柵極之間的側(cè)壁電容(例如，維持在期望程度)。圖2繪示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例用于制造具有浮置柵極幾何結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的方法200。可在任何適合的單ー腔室中執(zhí)行在此所描述的方法,該適合的單ー腔室配置用于氧化以及蝕刻，且具有在不同溫度下進(jìn)行處理的能力。根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在涉及循環(huán)氧化與蝕刻的エ藝中，氧化是在相對(duì)高的溫度下執(zhí)行，以及蝕刻是在相對(duì)低的溫度下執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，氧化可在500°C以及高于500°C的溫度下執(zhí)行，或者，在500°C以及低于500°C的溫度下執(zhí)行，更特定為在400°C以及低于400°C下執(zhí)行。舉例來(lái)說(shuō)，部分蝕刻エ藝可在低溫下執(zhí)行，例如室溫，如20°C、25°C或30°C。應(yīng)了解，蝕刻エ藝可在較高溫度下執(zhí)行，例如高達(dá)約75°C。在蝕刻之后，理想的會(huì)是升高溫度至約100°C，用以升華化合物，以下將更詳細(xì)地描述。本發(fā)明的方面適用于在単一腔室中執(zhí)行氧化工藝、蝕刻エ藝以及升華?？赏ㄟ^(guò)等離子體氧化、快速熱氧化(RTO)、自由基氧化或類似エ藝來(lái)執(zhí)行氧化工藝。適合的氧化腔室包括等離子體腔室，例如等離子體浸沒離子注入(Plasma Immersion Ion Implantation ；P3I)或去耦合等離子體氧化(DP0)?；蛘?，可使用熱氧化腔室，例如由可獲自位于加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料股份有限公司的RADIANCE 、VANTAGE RAD0X 腔室，或包括遠(yuǎn)程和/或近距離等離子體源的爐?？衫酶鞣N氧化化學(xué)過(guò)程來(lái)執(zhí)行示例性的熱氧化エ藝，該氧化化學(xué)過(guò)程包括改變?cè)谘趸瘹怏w混合物中的還原氣體濃度，該還原氣體諸如氫氣(H2)、氨(NH3)或類似氣體中的ー種或多種，該氧化氣體混合物包括氧化氣體，例如氧氣
(O2)、一氧化氮(NO)、ー氧化ニ氮(N2O)或類似氣體中的ー種或多種，以及任選地包括不活躍氣體，例如氮?dú)?N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)或類似氣體中的ー種或多種。示例性等離子體氧化工藝可使用如上面對(duì)于熱氧化工藝所討論的任何氧化化學(xué)過(guò)程，并且可在使用或不便用加熱夾盤(heating chuck)下執(zhí)行該等離子體氧化工藝。也可應(yīng)用光化學(xué)エ藝，例如在紫外光(UV)存在下，使用氧物種(例如氧氣)來(lái)形成氧化物層，或應(yīng)用濕式化學(xué)氧化，例如使用化學(xué)溶液，該化學(xué)溶液硝酸(HNO3)、其它適用于氧化的酸。然而,通常這些腔室都被配置成僅能執(zhí)行氧化工藝，而并未被配置用于執(zhí)行低溫處理，例如低溫蝕刻。因此，需要改良這些腔室，以實(shí)現(xiàn)在氧化與蝕刻之間所需要的快速溫度變化。以下將提供特定的詳細(xì)說(shuō)明?；蛘撸稍谌魏芜m當(dāng)?shù)那医?jīng)改良的用于濕式或干式蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)或類似エ藝的蝕刻腔室中執(zhí)行在此所描述的方法實(shí)施例。示例性的蝕刻腔室包括也可自位于加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料股份有限公司獲得的SICONI 、Producer 或Carina 腔室。一種非限制的示例性干式蝕刻エ藝可包括氨(NH3)或三氟化氮(NF3)氣體或無(wú)水氟化氫(HF)氣體混合物與遠(yuǎn)程等離子體,該氨或(NH3)或三氟化氮(NF3)氣體或無(wú)水氟化氫(HF)氣體混合物與遠(yuǎn)程等離子體在低溫下(例如，約30°C)可凝結(jié)在SiO2上，并且反應(yīng)形成可在中等溫度下(例如，大于100°C )升華的化合物，用以蝕刻Si02。此示例性的蝕刻エ藝可隨著時(shí)間減少，并且最終會(huì)在一點(diǎn)上達(dá)到飽和，在該點(diǎn)處除非將一部分的化合物移除(例如，通過(guò)上述的升華エ藝)，否則不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的蝕刻?？墒褂蒙鲜龅臋C(jī)制和/或通過(guò)定時(shí)的蝕刻エ藝(例如，蝕刻一段預(yù)定時(shí)間)來(lái)控制該蝕刻エ藝。示例性的濕式蝕刻エ藝可包括氟化氫(HF)或類似物。示例性的等離子體或遠(yuǎn)程等離子體蝕刻エ藝可包括ー種或多種蝕亥IJ劑，例如四氟化碳(CF4)、三氟甲烷(CHF3)、六氟化硫(SF6)、氫氣(H2)或類似物，并且可在 使用或不使用加熱夾盤下執(zhí)行。對(duì)于不同的材料組合(例如，非均質(zhì)表面等等)來(lái)說(shuō)，可加エ改造蝕刻選擇性至介于約I至約1000。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中，在ニ氧化硅(SiO2)蝕刻中，對(duì)于硅(Si)的蝕刻選擇性可約為100。當(dāng)蝕刻速率下降至初始蝕刻速率的約0%至約90%、或下降至約75%時(shí)，可終止蝕刻，用以提供被蝕刻材料的厚度控制。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中，終止如上所述的蝕刻エ藝可提供進(jìn)行蝕刻時(shí)的厚度控制。當(dāng)對(duì)沉積在非均質(zhì)材料(例如，包括硅(Si)與ニ氧化硅(SiO2))上的氧化物層蝕刻時(shí)，上述的控制會(huì)是特別有益的。將需要改良諸如SICONI腔室的蝕刻腔室，用以在該腔室中執(zhí)行氧化工藝，以下將詳細(xì)敘述。因此，在單ー腔室中所執(zhí)行的方法200開始于步驟202，在步驟202中提供基板，該基板具有將形成為浮置柵極的材料層。舉例來(lái)說(shuō)，如圖3A所示，基板102與材料層304可為部分制造的內(nèi)存器件300的一部分。內(nèi)存器件300可包括基板102，該基板102上設(shè)置有穿遂氧化物層104?？蓪⒉牧蠈?04沉積在穿遂氧化物層104上方。在與穿遂氧化物層104以及材料層304相鄰處沉積淺溝槽絕緣(STI)區(qū)域302 (類似STI區(qū)域108)。在方法200開始之前執(zhí)行的用以提供基板以及部分制造的內(nèi)存器件300的其它制造方法包括在STI區(qū)域302中沉積絕緣材料(例如，SiO2);以材料層304的上表面來(lái)平坦化該絕緣材料的位準(zhǔn)；以及將該絕緣材料向下蝕刻至所期望的位準(zhǔn)，用以產(chǎn)生具有材料層304的基板，且根據(jù)在此所提供的技術(shù)準(zhǔn)備將該材料層304處理為浮置柵極。材料層304可包括導(dǎo)電材料，例如多晶硅、金屬或類似材料。材料層304通?？删哂新猿侍菪位蚓匦蔚慕孛?。材料層304通常可具有適合的起始形狀，使得當(dāng)通過(guò)在此所述的方法來(lái)進(jìn)行氧化和/或蝕刻吋，該材料層304可成為具有如上關(guān)于圖I所述的倒T形狀的浮置柵極(例如，材料層304可被圖案化并蝕刻，用以幫助形成STI結(jié)構(gòu)302，且所產(chǎn)生的材料層304的輪廓可成為在此所述的進(jìn)一步處理的起始點(diǎn))。如圖3B所示，在步驟204中，選擇性地氧化該材料層304以形成氧化物層306。將氧化物層306形成在該材料層304的上方以及側(cè)壁上，并且該氧化物層306可包括ニ氧化硅、金屬氧化物或類似物。在一些實(shí)施例中，氧化物層306可消耗材料層304至約3至約15nm的深度，或約IOnm的深度。如圖3B所示，氧化物層306可進(jìn)ー步消耗(或以其它侵蝕或置換的方式)一部分的STI區(qū)域302?？墒褂脻袷交蚋墒窖趸?、快速熱氧化(RTO)、自由基氧化、等離子體氧化(例如，去耦合等離子體氧化(DPO))或者在此所述的任何其它氧化エ藝來(lái)形成氧化物層306。在一些期望低熱預(yù)算和/或降低氧擴(kuò)散的實(shí)施例中，可使用等離子體氧化或自由基氧化。在材料層304進(jìn)行氧化期間，需要低熱預(yù)算來(lái)避免穿遂氧化物層104的增厚。如在此所使用，低熱預(yù)算意味著在850°C的峰值溫度下，少于數(shù)十分鐘的爐操作的熱預(yù)算。 接著，如圖3C所繪示，在步驟206中，在與執(zhí)行氧化步驟204相同的腔室中，通過(guò)蝕刻エ藝來(lái)移除氧化物層306。在進(jìn)行材料層304的氧化以及氧化物層306的移除之后，該材料層304的剰余部分通?？蔀榈筎形狀，例如，與圖I所繪示的浮置柵極106類似的形狀。蝕刻エ藝可使用化學(xué)試劑或氣體，包括氫氟酸(HF)、氫氯酸(HCl)、或者使用在此所揭露的其它蝕刻エ藝或類似エ藝。該蝕刻エ藝可具選擇性，例如，選擇性地移除氧化物層306。在一個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻エ藝對(duì)ニ氧化硅具選擇性，且相對(duì)于包括多晶硅的材料層，可移除 具有ニ氧化硅的氧化物層306。在移除氧化物層306期間，該蝕刻エ藝可進(jìn)ー步移除一部分的STI區(qū)域302。在完成蝕刻エ藝而形成具有倒T形狀的浮置柵極之后，方法200通常結(jié)束。內(nèi)存器件的進(jìn)ー步處理可包括沉積iro層與控制柵極層，類似于圖I所描述的iro層與控制柵極層。在一些實(shí)施例中，在沉積IK)層之前，將介于相鄰的材料層304之間以及在STI區(qū)域302上方的區(qū)域以間隙填充材料進(jìn)行填充，所述間隙填充材料例如SiO2或包括STI區(qū)域302的相同材料。接著，可通過(guò)化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)或任何適合的平坦化方法，對(duì)這ー填充區(qū)域上方進(jìn)行平坦化，使該區(qū)域與材料層304上方為基本上平整。在間隙填充與CMP之后，蝕刻間隙填充材料，以在沉積IPD層之前，在相鄰的材料層304之間設(shè)定IPD所期望的穿透深度?；蛘?，如圖4所繪示，可使用方法400來(lái)形成具有倒T形狀的浮置柵極。參考圖5A-E來(lái)說(shuō)明方法400，圖5A-E繪示根據(jù)方法400的實(shí)施例，內(nèi)存器件300的制造階段。方法400包括沉積犧牲氮化物層，該犧牲氮化物層可在使用氧化工藝來(lái)氧化材料層304期間，用來(lái)限制氧的擴(kuò)散。期望在如下所述的氧化物層移除エ藝期間，限制氧擴(kuò)散以避免穿遂氧化物層104的非期望增厚和/或避免部分的穿遂氧化物層104和/或STI區(qū)域302 (或間隙填充材料)的非期望移除。方法400通常開始于步驟402，在步驟402中提供如圖5A所示的部分制造的內(nèi)存器件300。上文中已描述了內(nèi)存器件300，且該內(nèi)存器件300包括基板102，該基板102上設(shè)置有穿遂氧化物層104以及在穿遂氧化物層104上方設(shè)置有材料層304。內(nèi)存器件300進(jìn)一歩包括設(shè)置在基板102中并且與穿遂氧化物層104以及材料層304相鄰的STI層302。如圖5C所示，在步驟404中，在材料層304與STI區(qū)域202的暴露表面上形成氮化物層502。該氮化物層502可以任何適合的氮化工藝來(lái)形成，例如，等離子體氮化或氮化硅沉積。氮化物層502可包括氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)或兩者。在材料層304與STI區(qū)域302的水平表面上所形成的氮化物層502的厚度可比在材料層304的側(cè)壁上所形成的氮化物層502更厚(例如，通過(guò)方向性的氮化工藝)。在一些實(shí)施例中，在材料層304與STI區(qū)域302的水平表面上的氮化物層厚度與在材料層304的側(cè)壁上的氮化物層厚度比例為約2:1至約10: I。在一些實(shí)施例中，氮化物層502在材料層304與STI區(qū)域302的水平表面上具有約5至約IOnm的厚度。在一些實(shí)施例中，氮化物層502在材料層304的側(cè)壁上具有約Inm或小于Inm的厚度。在步驟406中，選擇性地氧化氮化物層502與材料層304，以形成氮氧化物層504與氧化物層506。氧化工藝在與氮化步驟504相同的腔室中執(zhí)行。氧化步驟506可包括上述與方法200相關(guān)的任何適合的氧化工藝，并且可在圖5C-D所描述的單一階段エ藝中執(zhí)行氧化步驟406。如圖5C所繪示，最初，氧化工藝可幫助氮氧化物層504的形成。氮氧化物層504可消耗在材料層304與STI區(qū)域302的水平表面上 的一部分氮化物層502，并且可基本上消耗在材料層304側(cè)壁上的全部氮化物層502。在水平表面上的氮化物層502的增加的厚度可限制或避免該水平表面的下層表面的氧化。隨著在材料層304側(cè)壁上的氮化物層502的消耗,該氧化工藝可消耗一部分的材料層304。由于設(shè)置在水平表面上的剩余未消耗的氮化物層502，所以材料層側(cè)壁的氧化會(huì)比在水平表面上進(jìn)行得更快。如圖所繪示，通常通過(guò)從側(cè)壁向內(nèi)部地消耗材料層304，在材料層304的側(cè)壁上以ー較快速率來(lái)進(jìn)行氧化工藝，而形成氧化物層506。材料層304的剰余未消耗的部分通?？蔀樗谕牡筎形狀。并且，如圖所繪示，該氧化工藝仍繼續(xù)消耗一部分剰余的氮化物層502與一部分的STI區(qū)域302，只是速率比消耗側(cè)壁上的材料層304慢。在步驟408中，如圖5E所繪示，可移除氮氧化物層504與氧化物層506，產(chǎn)生具有倒T形狀的浮置柵極。所述層可通過(guò)與上述方法200相關(guān)的蝕刻エ藝來(lái)移除，例如，濕式或干式化學(xué)蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻或類似エ藝。該蝕刻エ藝可為具有選擇性的，例如，選擇性地移除氮氧化物層504與氧化物層506。在一實(shí)施例中，蝕刻エ藝對(duì)于ニ氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)與氮化硅(SiN)具選擇性，且在對(duì)包括多晶硅的材料層304具選擇性的情況下，移除包括SiN的氮化物層502、包括SiON的氮氧化物層504以及包括SiO2的氧化物層506。如圖5E所說(shuō)明，蝕刻エ藝可進(jìn)一步選擇性地移除一部分的STI區(qū)域302。在一些實(shí)施例中，蝕刻エ藝可為多段式蝕刻エ藝。例如，最初的蝕刻エ藝可僅對(duì)SiO2具選擇性，用以移除氧化物層506。接著，蝕刻エ藝可對(duì)SiON與SiN具選擇性，用以移除氮氧化物層504與氮化物層502。在完成蝕刻エ藝以形成具有倒T形狀的浮置柵極之后，可進(jìn)ー步處理內(nèi)存器件200，例如通過(guò)沉積iro層與控制柵極層，類似于有關(guān)圖I所描述的iro層與控制柵極層。如上所述，可在沉積Iro層之前執(zhí)行間隙填充以及相鄰材料層304之間的填充區(qū)域的CMP，接著蝕刻該填充區(qū)域的步驟。如上所述，在一些實(shí)施例中可能期望低熱預(yù)算(例如，材料的低擴(kuò)散，該材料例如為摻雜劑、氧氣(O2)或硅(Si)中的ー種或多種)，例如，用以限制穿遂氧化物層104或STI區(qū)域302的增厚。然而，假如能夠限制此種不想要的增厚，那么就可以使用高熱預(yù)算的エ藝(即，高氧擴(kuò)散)。例如，高熱預(yù)算エ藝(例如，濕式、干式或RT0)可提供保形氧化、更快的氧化速率、更厚的氧化(例如，約5至約15nm的厚度)以及更有效率的側(cè)壁氧化。此外，高熱預(yù)算氧化工藝可降低對(duì)不同晶體取向的材料層(用于形成浮置柵極)的選擇性，因此在氧化期間有益地產(chǎn)生平滑表面。例如，當(dāng)使用包括多晶硅的材料層來(lái)形成浮置柵極時(shí)，期望的是降低對(duì)不同晶體方向的敏感度。例如，平滑表面通過(guò)降低結(jié)電阻等等而有益地提高內(nèi)存器件的可靠度。因此，在一些實(shí)施例中，如以下與圖6相關(guān)的描述，可使用具有材料層702的部分制造的內(nèi)存器件700，以形成具有倒T形狀的浮置柵極。例如，相較于分別于圖3A與圖5A所說(shuō)明的材料層304，材料層702可以更高。此外，STI區(qū)域302的高度可隨著材料層702的高度來(lái)縮小(例如，如上所述，通過(guò)沉積以及凹蝕間隙填充材料，如SiO2)，用于在STI區(qū)域302的暴露表面與穿遂氧化物層之間提供一増加的距離，由此在高熱預(yù)算エ藝期間幫助抵抗在穿遂氧化物層中的氧化擴(kuò)散。在一些實(shí)施例中，介于材料層702頂部與STI區(qū)域302頂部之間的間距可基本上與圖3A和圖5A中所說(shuō)明的類似結(jié)構(gòu)的間距是等距的。相較于圖3A和圖5A中類似的內(nèi)存器件，材料層702與STI區(qū)域302 二者増加的高度可有利地延長(zhǎng)氧原子為抵達(dá)穿遂氧化物層104而必須移動(dòng)的距離。兩結(jié)構(gòu)所增加的高度允許使用更高的熱預(yù)算氧化工藝，同時(shí)限制穿遂氧化物層104的增厚。因此，通過(guò)增加在內(nèi)存器件700中的STI區(qū)域302的高度，可有益地使用高熱預(yù)算氧化工藝來(lái)形成具有倒T形狀的浮置柵極。在進(jìn)行高熱預(yù)算氧化工藝以及移除由此形成的氧化物層后，可使用蝕刻エ藝和/或更可控的低熱預(yù)算氧化工藝來(lái)降低在浮置柵極底部的厚度。將在下述內(nèi)容中參考圖6-8來(lái)描述高熱預(yù)算氧化工藝與蝕刻エ藝或與低熱預(yù)算氧化工藝的結(jié)合。舉例來(lái)說(shuō)，圖6繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例制造具有浮置柵極的半導(dǎo)體器件的 方法600。方法600是參考圖7A-D與圖8A-B來(lái)說(shuō)明，圖7A-D與圖8A-B繪示根據(jù)方法600的實(shí)施例的內(nèi)存器件700的制造階段。方法600通常開始于步驟602，在步驟602中提供具有材料層的基板，該材料層將形成浮置柵極。例如，如圖7A所示，基板102與材料層702可為部分制造的內(nèi)存器件700的一部分。內(nèi)存器件700可包括基板102，該基板102上設(shè)置有穿遂氧化物層104。材料層702可設(shè)置在穿遂氧化物層104上方。可在基板上設(shè)置淺溝槽絕緣(STI)區(qū)域302，該STI區(qū)域302與穿遂氧化物層104及材料層702相鄰。在上述內(nèi)容中已說(shuō)明了基板102、穿遂氧化物層104以及STI區(qū)域302。材料層702可包括導(dǎo)電材料,例如多晶娃、金屬或類似材料。材料層702可具有一起始形狀，該起始形狀包括基本上矩形的截面或略呈梯形的截面。材料層702通?？删哂腥魏芜m合的起始形狀，使得當(dāng)以在此所描述的方法進(jìn)行氧化和/或蝕刻時(shí)，可將材料層702形成具有倒T形狀的浮置柵極。材料層702具有大于約30nm的高度或高達(dá)約130nm的高度。材料層702具有大于約2:1的高寬比。接著，在步驟604中，選擇性氧化材料層702以形成第一氧化物層704，如圖7B所示。第一氧化物層704形成在材料層702的上方以及材料層702的側(cè)壁上，且該第一氧化物層704可包括氧化硅、金屬氧化物或類似材料。在一些實(shí)施例中，第一氧化物層704可消耗材料層702至約5至約15nm、或約IOnm的深度。第一氧化物層704可進(jìn)ー步使一部分的STI區(qū)域302增厚?？墒褂脻袷交蜓趸⒖焖贌嵫趸?RTO)、自由基氧化或等離子體氧化(例如，去耦合等離子體氧化(DPO))來(lái)執(zhí)行氧化物層的形成。在ー些希望較低的熱預(yù)算和/或降低的氧擴(kuò)散的實(shí)施例中，可使用等離子體氧化或自由基氧化。在進(jìn)行材料層702的氧化期間，會(huì)需要低熱預(yù)算來(lái)避免穿遂氧化物層104的增厚。在氧化之后，材料層702的剰余部分通?？蔀榈筎形狀，該倒T形狀具有比期望的最終形狀更大的尺寸(例如，底部的高度更大和/或主干的寬度更大)。在步驟606中，在與步驟604相同的腔室中通過(guò)蝕刻エ藝將第一氧化物層704移除，產(chǎn)生具有一般倒T形狀的浮置柵極，如由圖7C中所繪示材料層702的剰余部分所示。該蝕刻エ藝可為濕式或干式蝕刻或者反應(yīng)性離子蝕刻。該蝕刻エ藝可使用包括氫氟酸(HF)、氫氯酸(HCl)或類似物的化學(xué)物質(zhì)或氣體。該蝕刻エ藝可具選擇性，例如，選擇性地移除第一氧化物層704。在ー個(gè)實(shí)施例中，蝕刻エ藝對(duì)ニ氧化硅具選擇性，且相對(duì)于包括多晶硅的材料層而移除包括ニ氧化硅的第一氧化物層704。在移除第一氧化物層704期間，蝕刻エ藝可進(jìn)ー步地移除一部分的STI區(qū)域302。在步驟608中，可使用蝕刻エ藝來(lái)移除另外一部分的剩余材料層702，以形成具有期望的倒T形狀的浮置柵極，如圖7D所示。該蝕刻エ藝可包括濕式或干式蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻或類似エ藝。在一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻エ藝為反應(yīng)性離子蝕刻。如上所述，使用方法600所形成的浮置柵極尺寸可與使用方法200及400所形成的浮置柵極尺寸相似。在蝕刻材料層702以形成具有倒T形狀與上述尺寸的浮置柵極之后，方法600通常會(huì)結(jié)束，且可執(zhí)行進(jìn)ー步的處理以完成內(nèi)存器件的制造。內(nèi)存器件700的進(jìn)ー步處理可包括如上所述的iro層與控制柵極層的沉積。任選地，在沉積iro層之前，執(zhí)行間隙填充與CMPエ藝，接著凹蝕已填充區(qū)域以控制在相鄰浮置柵極之間的區(qū)域的iro層的期望深度，如上所述。 或者，在一些實(shí)施例中，在移除第一氧化物層704之后，方法600由相同的腔室606進(jìn)行至腔室610，在腔室610中可將材料層選擇性氧化以形成第二氧化物層706。將第二氧化物層706形成在材料層702的剩余部分的上方與側(cè)壁處，如圖8A所示，且第二氧化物層706可包括氧化硅、金屬氧化物或類似材料。在一些實(shí)施例中，第二氧化物層706可消耗材料層702至約5至約15nm、或約IOnm的深度。可使用濕式或氧化、快速熱氧化(RTO)、自由基氧化或等離子體氧化(例如，去耦合等離子體氧化(DPO))來(lái)執(zhí)行氧化物層的形成，且因?yàn)槠谕^低熱預(yù)算和/或降低的氧擴(kuò)散，可使用等離子體氧化或自由基氧化。在一些實(shí)施例中，可將低熱預(yù)算定向氧化(例如，等離子體氧化)用于第二氧化物層706在材料層702的水平表面上以高于側(cè)壁表面的速率來(lái)成長(zhǎng)的情況中。在進(jìn)行選擇性氧化以形成第二氧化物層706之后，材料層702的剩余部分通?？蔀榈筎形狀。在步驟612中，通過(guò)蝕刻エ藝移除第二氧化物層706，以完成具有倒T形狀的浮置柵極的形成，如由圖8B中所繪示的材料層702的剰余部分所示。該蝕刻エ藝可為干式蝕刻或反應(yīng)性離子蝕刻。該蝕刻エ藝可使用包括氫氟酸(HF)、氫氯酸(HCl)或類似物的化學(xué)物質(zhì)或氣體。蝕刻エ藝可具選擇性，例如，對(duì)于移除第二氧化物層706具選擇性。在ー個(gè)實(shí)施例中，蝕刻エ藝對(duì)ニ氧化硅具選擇性，且相對(duì)于包括多晶硅的材料層702而移除包括ニ氧化硅的第二氧化物層706。在移除第二氧化物層706期間，蝕刻エ藝可進(jìn)ー步移除一部分的STI區(qū)域302。在蝕刻材料層702的剰余部分以移除第二氧化物層706且形成具有倒T形狀的浮置柵極之后，方法600通常會(huì)結(jié)束。以方法600所形成的浮置柵極與在步驟608中所述的浮置柵極具有相同尺寸。內(nèi)存器件700的進(jìn)ー步處理可包括如上所述的iro層與控制柵極層的沉積。如上所述，雖然對(duì)于ー些實(shí)施例來(lái)說(shuō)高熱預(yù)算エ藝會(huì)是有益的，但是當(dāng)施加較高熱預(yù)算時(shí)，材料層(如上述的材料層702)的氧化速率會(huì)傾向飽和。舉例來(lái)說(shuō)，氧化速率傾向飽和的情形會(huì)造成無(wú)法將材料層702成形為具有期望尺寸的形狀、造成穿遂氧化物層104的增厚或兩者均會(huì)發(fā)生。進(jìn)ー步地，即使在較低溫度范圍下(例如，30°C)起始氧化速率是高的，然而在使用任何寬溫度范圍(例如介于約30至約1100°C之間)的情況下仍會(huì)造成氧化速率的飽和。對(duì)于在此所揭露的所有氧化工藝而言，此溫度范圍是有效的。此外，可在室溫或更低溫度下發(fā)生基于等離子體氧化或光化學(xué)(UV或臭氧)或干式/濕式化學(xué)(例如臭氧、硝酸、過(guò)氧化氫)的氧化。因此，本發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出ー種用于塑形材料層(例如材料層702)的方法，該方法有益地使用如下所述的高起始氧化速率。圖9中示出在高熱預(yù)算下氧化速率的飽和的示意圖，圖9大體上繪示了氧化物層厚度與時(shí)間的函數(shù)圖。等溫線1000代表ー氧化工藝，該氧化工藝在期望的任意溫度下連續(xù)生長(zhǎng)氧化物層。最初，在等溫線1000的第一時(shí)間段1002內(nèi)，該氧化速率是高的，以在第一時(shí)間段1002期間所生長(zhǎng)的第一氧化物層厚度1004來(lái)說(shuō)明。隨著時(shí)間(以及熱預(yù)算)增カロ，氧化速率開始飽和。例如，在第二時(shí)間段1006期間(該第二時(shí)間段1006與第一時(shí)間段1002等長(zhǎng)且僅跟在第一時(shí)間段1002之后)，在第二時(shí)間段1006期間所生長(zhǎng)的第二氧化物層厚度1008小于第一氧化物層厚度1004，這是歸因于在第二時(shí)間段1006期間的較慢氧化速率。本發(fā)明人已進(jìn)ー步發(fā)現(xiàn)在各種溫度下伴隨產(chǎn)生的等溫線1000的大體形狀。因此，為了將材料層702塑形至預(yù)期形狀，會(huì)需要高熱預(yù)算來(lái)實(shí)現(xiàn)形成期望的浮置柵極尺寸所需要的氧化物層厚度。遺憾的是，在制造某些結(jié)構(gòu)期間，高熱預(yù)算氧化工藝的應(yīng)用會(huì)非期望地造成氧氣(O2)擴(kuò)散至暴露的氧化物層(例如，穿遂氧化物層104)，導(dǎo)致氧化物層非期望地增厚。如此，在方法600的一些實(shí)施例中，重復(fù)的氧化與蝕刻エ藝可有益地使用在第一時(shí)間段1002期間施加的高起始氧化速率，如上述圖9所說(shuō)明。例如，在一些實(shí)施例中，在步驟604中，可以以起始氧化速率將材料層(例如，材料層702)表面氧化，以形成氧化物層(例如，第一氧化物層704)?？蓪⒉牧蠈?02氧化歷經(jīng)第一時(shí)間段(例如，第一時(shí)間段1002)，在此時(shí)期該氧化速率是相對(duì)高的。在氧化速率降低至預(yù)定值之后，例如，在第二時(shí)間段1006期間，終止氧化工藝。在一些實(shí)施例中，當(dāng)氧化速率為起始氧化速率的約90%或更低、或約75%或更低時(shí)，可終止第一氧化物層704的形成。在一些實(shí)施例中，當(dāng)氧化速率介于起始速率的約0%至約90%、或?yàn)槠鹗妓俾实募s75%時(shí)，可終止第一氧化物層704的形成。一旦氧化工藝終止，在步驟606中，通過(guò)蝕刻エ藝將至少ー些的第一氧化物層704移除(如上所述以及如圖7C所述)。如圖7C所說(shuō)明，一旦該第一氧化物層704被移除，材料層702會(huì)至少部分成為如上述所期望的形狀。移除第一氧化物層704提供材料層702的剛暴露的表面，該剛暴露的表面可進(jìn)ー步被氧化直到形成所期望的氧化物層形狀。在ー些實(shí)施例中，蝕刻エ藝可為兩段式凝結(jié)和升華蝕刻エ藝，如上所述。在一些實(shí)施例中，當(dāng)蝕刻速率下降至起始蝕刻速率的約0%至約75%、或降至起始蝕刻速率的約90%時(shí)，可終止蝕刻エ藝。蝕刻速率的下降可歸因于材料對(duì)比(例如，Si對(duì)SiO2選擇性)或擴(kuò)散相關(guān)的飽和度(例如，在同質(zhì)的SiO2層上)。在蝕刻エ藝期間，蝕刻速率對(duì)時(shí)間的相依性可在犧牲氧化期間提供額外且獨(dú)立的材料移除控制方法。這提供在異質(zhì)的表面(Si/Si02)上進(jìn)行ー層接ー層的移除的能力，如示例在浮置柵極形成結(jié)構(gòu)中。當(dāng)從異質(zhì)的基板上移除氧化材料時(shí)，可有利地使用上述方法以避免移除非均勻的材料。舉例來(lái)說(shuō)，在步驟610中，將部分塑形的材料層702的暴露表面再次氧化，以形成另ー氧化物層(例如，第二氧化物層706)。以一起始氧化速率來(lái)進(jìn)行氧化工藝，該起始氧化速率基本上等于上述用于移除第一氧化物層704的起始氧化速率。如上所述，在氧化速率、下降至預(yù)定值后，例如在第二時(shí)間段1006期間，終止氧化工藝。所期望的エ藝終止點(diǎn)可為任何與上述相似的時(shí)間。于圖8A中說(shuō)明形成第二氧化物層706的氧化工藝。一旦重復(fù)的氧化工藝終止，在步驟612中，可通過(guò)蝕刻エ藝來(lái)移除至少ー些的第ニ氧化物層706 (如上所述且如圖8B中說(shuō)明)。如圖8B所說(shuō)明，一旦第二氧化物層706被移除，該材料層702可形成期望形狀，如上所述?；蛘?，第二氧化物層706的移除再次提供材料層702剛暴露的表面，該剛暴露的表面可進(jìn)ー步被氧化直到形成所期望的材料層形狀。因此，雖然所揭露為只重復(fù)一次氧化以及蝕刻エ藝，但這些エ藝可視需求連續(xù)重復(fù)許多次，以形成所期望的材料層形狀(即，可將エ藝重復(fù)一次或多次)。與連續(xù)執(zhí)行的氧化工藝相比較，在氧化以及移除氧化物層的循環(huán)エ藝中的氧化能夠在相同熱預(yù)算下形成更多的氧化物。在單ー腔室中執(zhí)行氧化以及移除氧化物層的循環(huán)エ藝可大幅提高工藝生產(chǎn)量。例如，如圖9所示，一連續(xù)應(yīng)用的氧化工藝(例如在第一時(shí)間段 1002與第二時(shí)間段1006所應(yīng)用的等溫線1000)將形成具有厚度為第一厚度1004與第二厚度1008總和的氧化物層。然而，在使用與連續(xù)氧化工藝相同的熱預(yù)算下，循環(huán)的氧化與移除エ藝可導(dǎo)致總氧化物厚度(例如，第一氧化物層704與第二氧化物層706的厚度總和)為第一厚度1004的兩倍，該循環(huán)的氧化與移除エ藝?yán)鐬樵诘谝粫r(shí)間段1002期間形成第ー氧化物層(例如，第一氧化物層704)、移除第一氧化物層以及在第二時(shí)間段1006期間氧化材料層以形成第二氧化物層(例如，第二氧化物層706)。在圖9中示出了示意性說(shuō)明循環(huán)的氧化與移除エ藝的等溫線1010。如說(shuō)明，在第一時(shí)間段1002之后，等溫線1010基本上偏離等溫線1000(代表連續(xù)氧化工藝)。然而，僅為了說(shuō)明，在圖10中，將等溫線1010描繪為直線。根據(jù)如何應(yīng)用循環(huán)的氧化與移除エ藝，該等溫線1010可為任何形狀。例如，假如每ー個(gè)重復(fù)的氧化工藝均進(jìn)行相同的時(shí)間段(例如第一時(shí)間段1002)，那么在第一時(shí)間段1002期間，在每ー個(gè)連續(xù)步驟下該等溫線1010可具有重復(fù)等溫線1010的形狀?；蛘?，循環(huán)的氧化與移除エ藝中的連續(xù)步驟可應(yīng)用干與第一時(shí)間段(未圖示)不同的持續(xù)期，而等溫線1010的形狀可因此改變。然而，在循環(huán)的氧化與移除エ藝期間所形成的總氧化物將大于使用相同熱預(yù)算由連續(xù)氧化工藝(例如，等溫線1000)所形成的氧化物。在一些實(shí)施例中，在循環(huán)的氧化與移除エ藝期間所形成的總氧化物比通過(guò)連續(xù)氧化工藝使用相同熱預(yù)算所形成的氧化物大了高達(dá)約3倍。可有利地使用上述循環(huán)的氧化與移除エ藝來(lái)形成其它結(jié)構(gòu)，所述其他結(jié)構(gòu)包括具有次微影尺寸的結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)可包括，例如，超薄浮置柵極、finFET器件的鰭片、圖案化硬掩?；蝾愃平Y(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，能使用循環(huán)的氧化與移除エ藝來(lái)形成超薄浮置柵極，如圖IlA-D所說(shuō)明。圖IlA-D繪示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的浮置柵極1102的制造階段。如圖IlA所示，該方法開始于通過(guò)提供部分制造的內(nèi)存器件1100。該內(nèi)存器件1100與上述內(nèi)存100的結(jié)構(gòu)與組成相似。內(nèi)存器件1100包括基板102，該基板102上設(shè)置有穿遂氧化物層104。將與上述任何材料層的組成類似的材料層1102設(shè)置在穿遂氧化物層104的頂部。將與上述STI區(qū)域的組成類似的STI區(qū)域1104設(shè)置在材料層1102的每ー側(cè)以及與材料層1102相鄰。STI區(qū)域1104將器件1100的單個(gè)存儲(chǔ)單元隔開。通常，STI區(qū)域1104的頂部表面1103與材料層1102的頂部表面1105為基本上平坦。接著，可將上述循環(huán)的氧化與移除エ藝用于相同的腔室中，以將材料層1102變薄至所期望的形狀(例如厚度)。如上所述，可以以一起始氧化速率將材料層1102的頂部表面1105氧化，以形成氧化物層1106，如圖IlB所示。當(dāng)氧化速率下降至低于起始速率的特定百分比時(shí)(如上所述)，終止該氧化工藝。接著通過(guò)蝕刻エ藝將氧化物層1106 (與在STI區(qū)域1104中的一部分氧化物一起)移除，如圖IlC所示?？芍貜?fù)該氧化與移除エ藝直到將材料層1102變薄至一期望形狀，以形成浮置柵極。在一些實(shí)施例中，期望形狀的材料層1102可在材料層1102的底部具有第一寬度，該第一寬度基本上等于在材料層1102頂部的第二寬度。進(jìn)ー步地，期望形狀可包括例如，材料層1102的最終厚度小于約5納米(然而可預(yù)期其它厚度，例如，約I至約20nm、或約I至約IOnm)。該循環(huán)的氧化與移除エ藝有利地將材料層1102變薄至浮置柵極的期望形狀，而不會(huì)造成下層穿遂氧化物層104產(chǎn)生不需要的氧化增厚。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在于STI區(qū)域1104中的氧化物可作為阻礙，以避免氧化工藝到達(dá)穿遂氧化物層104。 如圖IOD所示，可將IPD層1108與導(dǎo)電層1110沉積在變薄的材料層1102的頂部，以形成完整的內(nèi)存器件1100。IPD層1108與控制柵極層Iioo各可包括適用于iro層與控制柵極層的任何材料或材料組合，如上所述。在一些實(shí)施例中，可使用循環(huán)的氧化與移除エ藝，將結(jié)構(gòu)形成至臨界尺寸，該臨界尺寸小于通過(guò)微影技術(shù)所獲得的尺寸。例如，圖IlA-C繪示了使用循環(huán)的氧化與移除エ藝用以將微影圖案化結(jié)構(gòu)1200修正為次微影臨界尺寸的階段。例如，結(jié)構(gòu)1200可為部分制造的邏輯器件，例如FinFET或部分制造的硬掩模結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)1200包括材料層1202，該材料層1202沉積在基板1204的頂部。材料層1202可如圖IlA所示進(jìn)行沉積，使得基板1204的上表面1203的ー個(gè)或多個(gè)部分維持暴露。將掩模層1206沉積在材料層1202頂部。例如，可使用掩模層1206將材料層1202圖案化至微影界定的臨界尺寸。基板1204可為如上所述的任何適合的基板。例如，在一些制造邏輯器件的實(shí)施例中，基板1204可包括硅(Si)或ニ氧化硅(SiO2)。例如，在一些制造硬掩模結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，基板1204可包括層1208(在圖IlA-C中以虛線來(lái)說(shuō)明)，該層1208沉積在非硅層1210的頂部，并通過(guò)硬掩模將該層1208圖案化。當(dāng)蝕刻非硅層1210時(shí)，該層1208可用作第二硬掩模。該層1208可包括以下ー種或多種ニ氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氧化鋁(Al2O3)或其它在低溫下沉積的材料、或在絕緣體上的硅(SOI)制造期間所形成的埋入式氧化物。非硅層1210可包括金屬，例如鎢(W)、氮化鈦(TiN)或類似物中的ー種或多種，和/或包括介電材料，例如SiO2、高k值ニ元氧化物、三元氧化物、相變材料(例如氧化鎳、鍺銻碲或類似物)和/或包括IV族的替代通道材料(例如，Ge、SiGe);和/或包括III-V材料(例如，GaAs、GaN、InP等等)和/或包括有機(jī)物(例如，并五苯(pentacene)、富勒烯等等)。ー些材料可在高于約100°C的溫度下分解，但該些材料可受益于由本發(fā)明方法所獲得的次微影圖案化，來(lái)提高器件性能。掩模層1206可為任何適合的掩模層,例如硬掩模或光阻層。掩模層1206可包括以下至少ー種=SiO2, SiN、硅化物(silicide)，例如硅化鈦(TiSi)、硅化鎳(NiSi)或類似物、或者硅酸鹽，例如硅酸鋁(AlSiO)、硅酸鋯(ZrSiO)、硅酸鉿(HfSiO)或類似物?？蓪⑸鲜鲅h(huán)的氧化與移除エ藝應(yīng)用于現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)1200，將微影圖案化材料層1202修正為次微影臨界尺寸。如圖IlA所說(shuō)明，材料層1202的側(cè)壁1212以及在一些實(shí)施例中，基板1204的暴露的上表面1203可以以上述的起始氧化速率進(jìn)行氧化，以形成氧化物層1214。在第一時(shí)間段時(shí)間之后，當(dāng)起始氧化速率下降至低于如上述起始速率的一部分吋，終止該氧化工藝。如圖IlC所示，使用蝕刻エ藝來(lái)移除氧化物層1214，該蝕刻エ藝可為上述的任何適合的蝕刻エ藝，且在與氧化工藝相同的腔室中執(zhí)行該蝕刻エ藝?？梢曅枨髞?lái)重復(fù)氧化與移除エ藝，以將材料層1202成為期望形狀，例如，具有期望的次微影尺寸。在ー些通過(guò)氧化和/或蝕刻エ藝而至少部分消耗基板1204(或氧化物層1208)的實(shí)施例中，當(dāng)循環(huán)的氧化與蝕刻エ藝完成之后，該材料層1202可設(shè)置在基板1204的凸起部分1216上，該凸起部分1216通過(guò)循環(huán)エ藝形成。凸起部分1216可具有ー寬度，該寬度與接近材料層1202底部的第一寬度以及與接近材料層1202頂部的第二寬度基本上相等。在一些實(shí)施例中，經(jīng)修正的材料層1202的第一寬度與第二寬度可介于約I至約30納米。在一些實(shí)施例中，經(jīng)修正的材料層1202(例如，材料層的期望形狀)具有介于約0. 5至約20的高寬比。在一些實(shí)施例中，經(jīng)修正的材料層1202的高度介于約I至約30納米?；蛘撸谝恍?shí)施例中，不會(huì)因循環(huán)エ藝而實(shí)質(zhì)消耗該基板，且不會(huì)出現(xiàn)凸起部分1216。舉例來(lái)說(shuō)，假如蝕刻エ藝對(duì)層1208的材料具選擇性，貝1J可避免凸起部分的生成，例如，在一些實(shí)施例中，當(dāng)蝕刻SiO2時(shí),不會(huì)蝕 刻包括SiN的層1208。在使用循環(huán)的氧化與移除エ藝來(lái)修正材料層1202之后，可進(jìn)ー步處理結(jié)構(gòu)1200。舉例來(lái)說(shuō)，可將材料層1202作為FinFET器件的鰭片，并可沉積柵極層以及源極/漏極區(qū)域?；蛘?，可使用經(jīng)修正的材料層1202本身來(lái)界定由基板1204所形成的硬掩模的臨界尺寸。進(jìn)ー步地，可有利地使用本發(fā)明方法來(lái)降低由微影與鰭片蝕刻(fin etch)所產(chǎn)生的線邊緣粗糙度與表面粗糙度。在FinFET通道形狀與側(cè)壁表面上的粗糙度與變異性的下降，可通過(guò)降低噪聲與變動(dòng)性來(lái)改善器件與系統(tǒng)的性能。進(jìn)ー步地考慮可替換地使用一部分和/或全部的上述獨(dú)立方法，該方法適合形成具有倒T形狀的浮置柵極的內(nèi)存器件。舉例來(lái)說(shuō)，可將氮化物層(如圖4所說(shuō)明)沉積在部分制造的內(nèi)存器件700的材料層702頂部(如圖6所說(shuō)明)，以進(jìn)一歩地限制穿遂氧化物層的增厚。在此所描述的方法的其它組合以及變化同樣地落入本發(fā)明的范圍中。舉例來(lái)說(shuō)，可在單一基板處理腔室中執(zhí)行在此所描述的方法，例如，氧化與蝕刻エ藝，該單一基板處理腔室配置為提供執(zhí)行上述エ藝所需的各自的エ藝氣體、等離子體以及類似物。因此，在配置為執(zhí)行氧化、蝕刻以及任選地執(zhí)行氮化工藝的單一反應(yīng)器或腔室中執(zhí)行本發(fā)明方法。該エ藝腔室可配置為執(zhí)行氧化工藝，該氧化工藝包括以下ー種或多種エ藝紫外光(UV)系氧化工藝、臭氧系氧化工藝、熱氧化工藝、等離子體氧化工藝或其它自由基系氧化方案(例如熱電線)。如此，可將氣體源耦接至該腔室以提供ー種或多種用于氧化工藝的含氧氣體。エ藝腔室可進(jìn)ー步配置為執(zhí)行蝕刻エ藝，該蝕刻エ藝包括以下ー種或多種エ藝等離子體蝕刻、或包括凝結(jié)與升華的兩段式蝕刻，如上所述?？衫玫入x子體來(lái)活化該兩段式蝕刻エ藝、或可在沒有提供等離子體的情況下熱活化該兩段式蝕刻エ藝。エ藝腔室進(jìn)ー步配置為具有熱控制系統(tǒng)來(lái)快速控制基板溫度，以幫助兩段式蝕刻エ藝。例如，エ藝腔室可包括循環(huán)加熱(以及冷卻)能力，用于循環(huán)加熱與冷卻該基板。此加熱能力可包括快閃能量系統(tǒng)(flash energy based system ;例如,燈具、激光等等)、熱源,該熱源在腔室中的至少兩個(gè)預(yù)定基板處理區(qū)域之間提供大的熱梯度(例如，適合通過(guò)將基板放置在各自的處理區(qū)域中，以選擇性地維持適用于凝結(jié)的低基板溫度以及適用于升華的高基板溫度)、或通過(guò)使用用于遠(yuǎn)程等離子體活化蝕刻氣體的遠(yuǎn)程等離子體源與直接等離子體源的組合來(lái)提供等離子體誘發(fā)熱。基板支撐件可以是可移動(dòng)的，用以在預(yù)定處理區(qū)域中支撐基板，且該基板支撐件可進(jìn)ー步包括升降銷或其它基板升降機(jī)構(gòu)，用以在エ藝的加熱部分期間，將基板由支撐表面選擇性地升高，以及在エ藝的冷卻部分期間，將基板送回基板支撐表面。基板支撐件也可具有冷卻(或溫度控制)系統(tǒng)，以維持基板支撐件在預(yù)定溫度(例如，接近用于蝕刻エ藝的凝結(jié)溫度)。例如，在一些實(shí)施例中，熱控制系統(tǒng)適合快速(例如，以少于約I秒內(nèi)、或高達(dá)約10秒、或高達(dá)約100秒)改變基板的溫度，由約30°C (幫助凝結(jié))到至少約100°C (幫助升華)。例如，在圖12中說(shuō)明具有此配置的エ藝腔室1300的示意圖。エ藝腔室1300中包括設(shè)置在エ藝腔室1300中的基板支撐件1302，用于將基板1303支撐在基板支撐件1302上。將氣體源1304耦接至腔室1300，以提供含氧氣體、蝕刻氣體以及任選地提供不活躍氣體和/或含氮?dú)怏w(例如，上述的任何氣體)。等離子體源1306可耦接至エ藝腔室，而將能量提供給由氣體源所提供的氣體，以形成氧化等離子體或蝕刻等離子體中的至少ー種，以 及任選地形成氮化等離子體。加熱源1308耦接至エ藝腔室，以選擇性地加熱該基板，以及任選地，提供能量至氣體源的氣體以形成氧化或蝕刻化學(xué)物質(zhì)中的至少ー種?？刂破?310耦接至エ藝腔室1300，用于控制エ藝腔室1300的操作以及エ藝腔室1300的組件。氣體源1304可為任何適合的氣體源，例如具有多個(gè)氣體源的氣體面板或類似物。將氣體源1304最小化配置，以提供含氧氣體與蝕刻氣體，而分別形成氧化等離子體、蝕刻等離子體、氧化化學(xué)物質(zhì)或蝕刻化學(xué)物質(zhì)中的ー種或多種。任選地，氣體源1304也可提供ー種或多種的不活躍氣體和/或含氮?dú)怏w，以形成氮化等離子體。等離子體源1306可為任何適合的等離子體源或多個(gè)等離子體源，例如遠(yuǎn)程等離子體源、電感式耦合源、電容式耦合源、耦接至架空電極(未圖示)的第一來(lái)源與耦接至基板支撐件的第二來(lái)源(未圖示)或者任何其它等離子體源配置，以形成等離子體。在ー些實(shí)施例中，等離子體源1306配置為提供能量給氣體源1304的氣體，以形成氧化等離子體、蝕刻等離子體，以及任選地，形成氮化等離子體。在一些實(shí)施例中，等離子體源可供應(yīng)熱至晶圓，用于在蝕刻期間升華反應(yīng)副產(chǎn)物。加熱源1308可為任何適合的加熱源，用以加熱該基板和/或用以由氣體源1304所提供的氣體來(lái)形成氧化或蝕刻化學(xué)物質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，加熱源可包括ー個(gè)或多個(gè)燈具，該燈具配置以加熱該基板或由氣體源所提供的氣體。替代地或組合，加熱源可包括加熱器或氣體噴淋頭，該加熱器例如電阻式加熱器或類似物，該加熱器可例如設(shè)置在基板支撐件1302中，而該氣體噴淋頭用于提供エ藝氣體至エ藝腔室。在操作中，系統(tǒng)控制器1310能夠進(jìn)行從各系統(tǒng)(例如，氣體源1304、等離子體源1306以及加熱源1308)的數(shù)據(jù)收集和反饋，以最佳化工具1300的性能。系統(tǒng)控制器1310通常包括中央處理單元(CPU)、內(nèi)存以及支持電路。CPU可為任何形式的一般用途計(jì)算機(jī)處理器的ー種，該一般用途計(jì)算機(jī)處理器可用于エ業(yè)設(shè)定。通常將支持電路耦接至CPU，且該支持電路包括高速緩存、時(shí)鐘電路、輸入/輸出子系統(tǒng)、電源等。當(dāng)由CPU來(lái)執(zhí)行時(shí)，軟件例程(例如用于執(zhí)行上述形成浮置柵極的方法的例程)可將CPU轉(zhuǎn)換為特定用途計(jì)算機(jī)(控制器)1310。也可通過(guò)遠(yuǎn)離工具1300定位的第二控制器(未圖示)來(lái)儲(chǔ)存和/或執(zhí)行軟件例程。將根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例來(lái)描述用于執(zhí)行上述エ藝的特定単一腔室設(shè)備。圖13-至15描述了經(jīng)改良的等離子體エ藝腔式的實(shí)施例。本發(fā)明實(shí)施例可在適當(dāng)裝配的等離子體反應(yīng)器中進(jìn)行，例如可由加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司或其它地方所購(gòu)得的去耦合等離子體氧化(DPO)反應(yīng)器，以下將參考圖13來(lái)說(shuō)明。也可使用其它適合的等離子體反應(yīng)器，包括遠(yuǎn)程等離子體氧化(RPO)反應(yīng)器或環(huán)型源等離子體浸沒式離子植入反應(yīng)器，例如可由應(yīng)用材料公司所購(gòu)得的P3I，以下將分別參考圖14與圖15來(lái)說(shuō)明。舉例來(lái)說(shuō)，圖13繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的說(shuō)明性的等離子體反應(yīng)器1400，該等離子體反應(yīng)器1400適用于執(zhí)行循環(huán)的氧化物形成與移除エ藝。反應(yīng)器1400可透過(guò)由經(jīng)脈沖或連續(xù)波(CW)RF功率產(chǎn)生器所驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)電性耦合等離子體源功率施用器來(lái)提供低離子能等離子體。該反應(yīng)器包括腔室1410，該腔室1410具有圓柱形側(cè)壁1412與頂棚1414，該頂棚1414可為穹狀(如圖所示)、板狀或其它幾何形狀。等離子體源功率施用器包括線圈天線1416，該線圈天線1416設(shè)置在頂棚1414上方且透過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)1418與RF功率源耦接，該RF 功率源是由RF功率產(chǎn)生器1420與位于產(chǎn)生器1420的輸出端的柵極1422所組成，該產(chǎn)生器1420是由具有經(jīng)選擇工作周期(duty cycle)的脈沖信號(hào)所控制。配置RF功率產(chǎn)生器1420以提供介于約50瓦特至約2500瓦特的功率。應(yīng)考慮到可使用其它產(chǎn)生低離子能的等離子體源功率施加器，例如，遠(yuǎn)程RF或微波等離子體源?；蛘撸摴β十a(chǎn)生器可為經(jīng)脈沖的DC產(chǎn)生器。反應(yīng)器1400進(jìn)ー步包括基板支撐基座1424，例如，靜電夾具或其它適合的基板支撐件，用于固定基板1426，例如，200或300mm的半導(dǎo)體晶圓或類似物。基板支撐基座1424一般包括加熱設(shè)備，例如加熱器1434,該加熱器1434位于基板支撐基座1424的頂表面下方。加熱器1434可為單一區(qū)域或多區(qū)域加熱器，例如，雙徑向區(qū)域加熱器，該雙徑向區(qū)域加熱器具有發(fā)射狀的內(nèi)部與外部加熱兀件1434a與1434b,如圖13所描述。反應(yīng)器1400進(jìn)ー步包括氣體注入系統(tǒng)1428以及耦接至腔室內(nèi)部的真空泵1430。將氣體注入系統(tǒng)1428提供給ー個(gè)或多個(gè)エ藝氣體源，例如用于提供氧化氣體的氧化氣體容器1432，所述氧化氣體包括02、N2O, NO、NO2, H2O, H2與H2O2 ;用于提供還原氣體的還原氣體容器1442，諸如氫氣；用于供應(yīng)蝕刻氣體的蝕刻氣體容器1448，所述蝕刻氣體例如CF4、CHF3、SF6、NH3、NF3、He、Ar等等，或其它視特定應(yīng)用所需的エ藝氣體源，例如He、Ar等氣體或諸如N2的氮化氣體。分別耦接至氣體源(例如，氧化氣體容器1432、還原氣體容器1442、蝕刻氣體容器1448等等)的流動(dòng)控制閥1446、1444與1449可用于在進(jìn)行處理期間選擇性地提供エ藝氣體或エ藝氣體混合物至腔室內(nèi)部。也可提供其它氣體源(未圖示)用于提供額外氣體，例如不活躍氣體(氦氣、氬氣或類似氣體)、氣體混合物或類似物?？赏ㄟ^(guò)真空泵1430的節(jié)流閥1438來(lái)控制腔室壓力。可通過(guò)控制脈沖產(chǎn)生器1436(該脈沖產(chǎn)生器1436的輸出端耦接至柵極1422)的工作周期來(lái)控制在柵極1422上的經(jīng)脈沖的RF功率輸出的工作周期。在離子產(chǎn)生區(qū)域1440中產(chǎn)生等離子體，該離子產(chǎn)生區(qū)域1440對(duì)應(yīng)于被線圈天線1416環(huán)繞的頂棚1414下方的容積。當(dāng)在與基板相距ー距離的腔室1410上部區(qū)域中形成等離子體吋，該等離子體可視為類遠(yuǎn)程等離子體(例如，該等離子體具有遠(yuǎn)程等離子體形成的益處，但該等離子體形成在與基板1426相同的腔室1410中)?；蛘?，可使用遠(yuǎn)程等離子體，在此情況中可將離子產(chǎn)生器1440設(shè)置在腔室1410的外側(cè)。在操作中，根據(jù)本發(fā)明上述氧化物層的實(shí)施例，可使用等離子體反應(yīng)器1400來(lái)執(zhí)行氧化工藝。舉例來(lái)說(shuō)，可在エ藝腔室1400中由エ藝氣體產(chǎn)生等離子體，以形成氧化物層。透過(guò)來(lái)自設(shè)置在頂棚1414上方的線圈天線1416的RF功率感應(yīng)耦合并提供低離子功率(例如，對(duì)于經(jīng)脈沖等離子體為小于約5eV以及對(duì)于CW等離子體為小于約15eV)，在腔室1410的離子產(chǎn)生區(qū)域1440中形成等離子體。在一些實(shí)施例中，可在適合的頻率下(例如，在MHz或GHz范圍中或約13. 56MHz或更大的頻率下)提供約25至5000瓦特的功率至線圈天線1416，以形成等離子體。以具有介于約2至70%的工作周期的連續(xù)波或經(jīng)脈沖模式來(lái)提供功率。例如，在一些實(shí)施例中，在連續(xù)的「啟動(dòng)」期間產(chǎn)生等離子體，而在連續(xù)「停止」區(qū)間允許等離子體的離子功率衰減。「停止」區(qū)間與「啟動(dòng)」區(qū)間分隔開，且該「啟動(dòng)」與「停止」區(qū)間定義可控制的工作周期。工作周期將在基板表面上的動(dòng)能離子能量限制為低于預(yù) 定臨界能量(threshold energy)。在一些實(shí)施例中，預(yù)定臨界能量為約5eV或低于約5eV。舉例來(lái)說(shuō)，在經(jīng)脈沖的RF功率的「啟動(dòng)」期間，等離子體能量増加，而在「停止」期間，等離子體能量降低。在短的「啟動(dòng)」期間，等離子體產(chǎn)生在離子產(chǎn)生區(qū)域1440中，該區(qū)域大致相當(dāng)于由線圈天線1416所圍起的容積。將離子產(chǎn)生區(qū)域1440提高高于基板1426ー顯著的距離LD。在「啟動(dòng)」期間，在靠近頂棚1414的離子產(chǎn)生區(qū)域1440中產(chǎn)生的等離子體會(huì)于「停止」期間以平均速度Vd朝向基板1426漂移。在每ー個(gè)「停止」期間，最快的電子擴(kuò)散至腔室壁，而允許等離子體進(jìn)行冷卻。最具能量的電子以高于等離子體離子漂移速率Vd的速率擴(kuò)散至腔室壁。因此，在「停止」期間，在等離子體離子到達(dá)基板1426之前，該等離子體離子的能量顯著地降低。在下一次的「啟動(dòng)」期間，在離子產(chǎn)生區(qū)域1440中產(chǎn)生更多的等離子體，且整個(gè)周期會(huì)本身進(jìn)行重復(fù)。結(jié)果，到達(dá)基板1426的等離子體離子的能量顯著地下降。在較低范圍的腔室壓カ下，也就是大約IOmT與低于10mT，經(jīng)脈沖的RF實(shí)例的等離子體能量遠(yuǎn)低于連續(xù)RF實(shí)例的等離子體能量。「停止」期間的經(jīng)脈沖RF功率的波形與介于離子產(chǎn)生區(qū)域1440與基板1426之間的距離Ld 二者必須都足以允許在離子產(chǎn)生區(qū)域1440中產(chǎn)生的等離子體自身?yè)p失足夠的能量，使得該等離子體在到達(dá)基板1426之后造成較小的離子撞擊損傷或不會(huì)造成離子撞擊損傷。更特定而言，以介于約2至30kHz或約IOkHz的脈沖頻率以及介于約5%至20%的「啟動(dòng)」工作周期來(lái)界定「停止」期間。因此，在一些實(shí)施例中，「啟動(dòng)」區(qū)間可持續(xù)約5-50微秒或約20微秒，以及「停止」區(qū)間可持續(xù)約50-95微秒或約80微秒?？稍诘蛪呵皇抑挟a(chǎn)生等離子體，由此降低污染誘發(fā)缺陷的可能性。例如，在ー些實(shí)施例中，可將腔室1410維持在介于約l-500mTorr的壓カ下。并且，通過(guò)使用類遠(yuǎn)程等離子體源以及，任選地，通過(guò)脈沖上述等離子體源功率可限制或避免在此低腔室壓力水平下所預(yù)期的尚子撞擊誘發(fā)的缺陷?？蓪⒒寰S持在約室溫(約22°C )的溫度下、或介于約20_750°C、或低于約700°C、或低于約600°C。在一些實(shí)施例中，在遠(yuǎn)程等離子體氧化工藝中同樣可使用較高的溫度，例如低于約800°C。圖13A中的腔室也包括用于冷卻基板的機(jī)構(gòu)。用于冷卻基板的機(jī)構(gòu)可以包括噴淋頭1450，該噴淋頭1450設(shè)置在基座1424上方。噴淋頭1450具有多個(gè)開ロ 1451，且該噴淋頭1450經(jīng)由通道或?qū)Ч?未圖示)與冷卻劑供應(yīng)器1452連通。冷卻劑供應(yīng)器可為適合的氣體，例如，諸如氮?dú)獾牟换钴S氣體，或者諸如氦氣、氖氣或氦氣與氖氣混合物的傳導(dǎo)氣體。冷卻機(jī)構(gòu)也可単獨(dú)包括、或與噴淋頭一起包括用于支撐基座1424的冷卻系統(tǒng)。圖13B示出具有反饋冷卻系統(tǒng)1454的經(jīng)改良的夾具，該反饋冷卻系統(tǒng)1454用于將夾具冷卻到至少低如20°C、例如22で、25°C、30°C或其它適合執(zhí)行循環(huán)的氧化與蝕刻エ藝的溫度。應(yīng)理解，冷卻系統(tǒng)1454并非必需包括反饋控制?？墒褂糜糜谡{(diào)節(jié)支撐基座1424溫度的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)。該傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)使用冷凍系統(tǒng)，該冷凍系統(tǒng)使用傳統(tǒng)熱循環(huán)以及透過(guò)單獨(dú)的液體熱傳輸介質(zhì)來(lái)傳輸介于冷卻劑與支撐基座之間的熱能，用以冷卻冷凍劑或冷卻劑介質(zhì)。冷卻劑可為去離子水與諸如こニ醇和(或)全氟聚醚(perfIuoropolyether)的其它物質(zhì)的混合物。
示出于美國(guó)專利公開號(hào)No. 2007/0097580中，在該系統(tǒng)中，反饋控制回路處理器1455控制背側(cè)氣體壓カ閥1456。雖然最簡(jiǎn)單的實(shí)施方式僅控制膨脹閥1468，但在基板1426上具有既定RF熱負(fù)載的情況下，可使用調(diào)節(jié)膨脹閥1468和(或)旁通閥1470的溫度反饋控制回路，來(lái)控制晶圓溫度或維持晶圓溫度在所需溫度下。通過(guò)在壓力下將熱傳導(dǎo)氣體(例如氦氣)注入晶圓1426的背側(cè)與支撐基座1424的頂表面之間的界面中來(lái)増加晶圓1426與經(jīng)冷卻的支撐基座1424之間的熱傳導(dǎo)性。為了達(dá)到此目的，在支撐基座的頂表面中形成氣體通道I486，且將加壓氦氣供應(yīng)1488透過(guò)背側(cè)氣體壓カ閥1456耦接至通道1486的內(nèi)部。通過(guò)夾持器電壓源1490施加至柵極1482的D. C.夾持電壓，將晶圓1426靜電夾持在頂表面上。通過(guò)夾持電壓以及通過(guò)在晶圓背側(cè)的熱傳導(dǎo)氣體(氦氣)壓カ來(lái)測(cè)定晶圓1426與支撐基座1424之間的熱傳導(dǎo)性。通過(guò)改變背側(cè)氣體壓力(由控制閥1456來(lái)改變)來(lái)進(jìn)行晶圓溫度控制，將晶圓溫度調(diào)整為所需程度。當(dāng)改變背側(cè)氣體壓カ時(shí)，介于晶圓與支撐基座1424之間的熱傳導(dǎo)性也會(huì)改變，熱傳導(dǎo)性的變化會(huì)改變下列之間的平衡(a)晶圓1426吸收由RF功率施加至柵極1482或耦接至等離子體的熱與(b)從晶圓至經(jīng)冷卻的支撐基座的熱。改變此平衡必須改變晶圓溫度。因此，控制背側(cè)氣體壓カ的反饋控制回路可用于敏捷或高反應(yīng)性的晶圓溫度控制。以溫度探測(cè)器來(lái)感測(cè)實(shí)際溫度，該溫度探測(cè)器可為溫度探測(cè)器1457、第二溫度探測(cè)器1458、在蒸發(fā)器入口1463上的溫度探測(cè)器1459、在蒸發(fā)器出ロ 1464上的溫度探測(cè)器1460或該些探測(cè)器中的任ー個(gè)或全部的組合。為了達(dá)到此目的，反饋控制回路處理器1472控制膨脹閥1468的孔ロ開ロ尺寸以響應(yīng)來(lái)自ー個(gè)或多個(gè)溫度探測(cè)器的一個(gè)輸入或多個(gè)輸入。將可儲(chǔ)存在內(nèi)存或使用者接ロ 1474中的經(jīng)使用者選擇的所需溫度值提供給處理器1472。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在每ー個(gè)連續(xù)處理循環(huán)期間，處理器1472比較由至少ー個(gè)探測(cè)器(例如，通過(guò)ESC絕緣層中的探測(cè)器1457)所測(cè)量的目前溫度與所需溫度值。接著，當(dāng)所需溫度值與測(cè)量溫度值出現(xiàn)差異時(shí)，處理器1472計(jì)算誤差值，并且由該誤差來(lái)決定旁通閥1470或膨脹閥1468的孔ロ尺寸修正，此可降低誤差發(fā)生。接著根據(jù)該修正，處理器1472改變閥孔ロ尺寸。在基板エ藝的整體持續(xù)期間會(huì)重復(fù)此循環(huán)，以控制基板溫度。支撐基座中的ー個(gè)(或多個(gè))溫度傳感器1457、1458、1459或1460可與處理器1455的輸入端連接。使用者接ロ或內(nèi)存1461可提供經(jīng)使用者選擇或所需的溫度至處理器1455。在每ー個(gè)連續(xù)處理循環(huán)期間，當(dāng)目前的溫度測(cè)量值(來(lái)自傳感器1457、1458、1459之一)與所需溫度出現(xiàn)差異時(shí)，處理器1455計(jì)算誤差信號(hào)。處理器1455由該差異確定背側(cè)氣體壓カ閥的當(dāng)前設(shè)定的修正，該修正傾向于降低溫度誤差，且根據(jù)該修正來(lái)改變閥開ロ。舉例來(lái)說(shuō)，偏離高于所需溫度的基板溫度需要増加背側(cè)氣體壓カ來(lái)増加向冷卻支撐基座1424的熱傳導(dǎo)性并使基板溫度下降。在基板溫度偏離低于所需溫度的情況中，可使上述方法相反。因此，可 控制基板溫度并將基板溫度立即設(shè)定為實(shí)際落在溫度范圍中的新溫度，該溫度范圍的下限對(duì)應(yīng)于支撐基座1424的冷卻溫度，且該溫度范圍的上限是通過(guò)在基板上的RF熱負(fù)載來(lái)確定。例如，在缺少RF熱負(fù)載下無(wú)法增加基板溫度，且在低于支撐基座1424溫度下無(wú)法冷卻基板溫度。假如此溫度范圍是足夠的，那么可使用任何傳統(tǒng)技術(shù)將支撐基座1424維持在所需的冷卻溫度下，用以幫助操控背側(cè)氣體壓力的敏捷溫度反饋控制回路。支撐基座1424含有熱交換器1462，該熱交換器1462以用于冷卻介質(zhì)的冷卻通路形式存在，該冷卻介質(zhì)可為任何適合的冷卻流體，例如冷卻氣體(如氦氣或氮?dú)?或上述類型的流體。熱交換器1462冷卻通路包括入口 1463與出口 1464。將熱交換器1462包括在支撐基座1424內(nèi)。反饋控制系統(tǒng)1454可以兩種模式中的任ー種來(lái)操作，也就是冷卻模式(在此模式中熱交換器1462作用為蒸發(fā)器)以及加熱模式(在此模式中熱交換器1462作用為冷凝器)。反饋控制系統(tǒng)1454的剰余元件在支撐基座1454的外部，且包括儲(chǔ)存器(accumulator) 1465、壓縮器1466 (用于抽取冷卻介質(zhì)穿過(guò)回路),以及冷凝器1467 (用于操作冷卻模式)與具有可變孔ロ尺寸的膨脹閥1468。反饋控制系統(tǒng)1454( S卩，熱交換器1462、儲(chǔ)存器1465、壓縮器1466、冷凝器1467、膨脹閥1468以及將熱交換器1462、儲(chǔ)存器1465、壓縮器1466、冷凝器1467與膨脹閥1468耦接在一起的導(dǎo)管)含有傳統(tǒng)類型的冷卻介質(zhì)(當(dāng)在冷卻模式中操作系統(tǒng)時(shí)，該冷卻介質(zhì)作為冷凍劑或冷卻劑)，且該反饋控制系統(tǒng)1454可具有低電導(dǎo)性以避免與反應(yīng)器的RF特征相互干擾。儲(chǔ)存器1465通過(guò)儲(chǔ)存液體來(lái)防止任何冷卻介質(zhì)的液體形態(tài)到達(dá)壓縮器1466。通過(guò)適當(dāng)?shù)夭僮髋酝ㄩy1469將該液體轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?。為了在處理期間克服熱漂移的問題，通過(guò)操作反饋控制系統(tǒng)1454、1462、1465、1466、1467、1468來(lái)提高反饋控制系統(tǒng)1451的效率10倍或更多，使得在熱交換器內(nèi)部的冷卻介質(zhì)在液相與氣相之間被分隔開。在入口 1463的液體對(duì)氣體比率要足夠高，以允許在出ロ 1464處降低此液體對(duì)氣體比率。此情況可保證在支撐基座1424與熱交換器(蒸發(fā)器)1462內(nèi)的冷卻介質(zhì)(冷卻剤)之間的所有(或接近所有)熱傳輸是透過(guò)對(duì)冷卻介質(zhì)蒸發(fā)的潛熱作用所產(chǎn)生。結(jié)果，在反饋控制系統(tǒng)1454中的熱流動(dòng)比在単一相冷卻循環(huán)中的熱流動(dòng)超出10倍?？梢越?jīng)由降低由入口 1463至出ロ 1464的冷卻介質(zhì)的液體對(duì)氣體比率來(lái)滿足此條件，充分地限制液體對(duì)氣體比率，至少使得非常少量的液體剰余在出口 1464處(或就在出ロ 1464前)。在冷卻模式中，需要反饋控制系統(tǒng)1454的冷卻劑容量不超過(guò)在基板上的RF熱負(fù)載。在控制反饋控制回路處理器1472與1455 二者的主要處理器1476的控制之下，可利用合作組合的方式來(lái)同步操作調(diào)節(jié)背側(cè)氣體壓カ閥1456的溫度反饋控制回路1454與調(diào)節(jié)冷凍作用膨脹閥1468的大范圍溫度反饋控制回路。反饋控制回路(包括蒸發(fā)器1462、壓縮器1466、冷凝器1467與膨脹閥1468)通過(guò)改變支撐基座1424的溫度來(lái)控制加工件的溫度。僅通過(guò)反饋控制系統(tǒng)1454的熱容量來(lái)限制該溫度范圍，且因此可將加工件的溫度設(shè)定在非常大范圍內(nèi)(例如，-10°C至+150°C )的任何溫度。然而，通過(guò)支撐基座的熱質(zhì)量可限制一速率，該速率在一特定時(shí)間下可影響加工件溫度的所需變化。以用于支撐300_加工件或硅晶圓的靜電夾具來(lái)舉例，此速率很慢使得在加工件中的10°C變化需要大約I分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間，該時(shí)間是由冷凍作用單元開始改變冷卻劑的熱條件至符合新溫度，到加工件溫度最終達(dá)到新溫度的時(shí)間。反之，當(dāng)在加工件溫度中產(chǎn)生所需變化或修正時(shí)，溫度反饋控制系統(tǒng)1454不改變支撐基座的溫度(至少非直接地改變)，而是僅改變加工件與支撐基座之間的熱傳導(dǎo)性。因?yàn)樵撍俾蕛H由可改變背側(cè)氣體壓カ的速率與加エ件的熱質(zhì)量來(lái)限制，因此加エ件溫度對(duì)應(yīng)于此變化的速率是非常大的。在一般系統(tǒng)中，背側(cè)氣體壓カ響應(yīng)于瞬間的閥1456的移動(dòng)。對(duì)于一般300mm的娃晶圓來(lái)說(shuō),該熱質(zhì)量很低使得晶圓(加工件)溫度響應(yīng)于在幾秒鐘或在瞬間中改變的背側(cè)氣體壓力。因此，相對(duì)于大范圍溫度控制回路影響加工件溫度變化的時(shí)間尺度來(lái)說(shuō)，溫度反饋回路的加工件溫度響應(yīng)是相對(duì)瞬間的。然而，敏捷的反饋回路可改變加工件溫度的范圍相當(dāng)有限可達(dá)到的最高加工件溫度限于在晶圓上的RF熱負(fù)載，同時(shí)最低溫度不能低于支撐基座目前的溫度。然而，將敏捷與大范圍溫度控制回路組合的情況下，因?yàn)樗鼈兊慕M合提供了大的加工件溫度范圍以及非?？焖俚捻憫?yīng)，因此每ー個(gè)回路的優(yōu)點(diǎn)可用于補(bǔ)償另ー個(gè)回路的限制?？墒褂么蠓秶答伩刂苹芈?處理器1472)來(lái)編程(program)主要處理器1476，以影響大的溫度變化，以及可使用敏捷反饋控制回路(處理器1472)來(lái)編程主要處理器1476，以影響快速但小的溫度變化。RF偏壓產(chǎn)生器1478在高頻率(HF)帶(例如，13. 56MHz)中產(chǎn)生功率。通過(guò)伸長(zhǎng)的導(dǎo)體或延伸穿過(guò)加工件基座支撐件的RF導(dǎo)體將RF偏壓阻抗匹配器件1480耦接至導(dǎo)電篩網(wǎng)1482。如上所述，可在與上面對(duì)于圖13A和13B所述的去耦合等離子體氧化腔室不同的腔室中執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例。適用于循環(huán)氧化與蝕刻的兩個(gè)額外的示例性等離子體反應(yīng)器包括經(jīng)改良的快速和/或遠(yuǎn)程等離子體氧化(RPO)反應(yīng)器(在圖14中說(shuō)明)以及經(jīng)改良的環(huán)型源等離子體浸沒離子注入反應(yīng)器，例如P3I，在圖15中說(shuō)明?？捎晌挥诩又菔タ死械膽?yīng)用材料公司購(gòu)得這些反應(yīng)器。圖14說(shuō)明用于由エ藝氣體形成等離子體的設(shè)備或系統(tǒng)，且該設(shè)備或系統(tǒng)用于在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上沉積氧化物層。該設(shè)備或系統(tǒng)包括快速熱處理(RTP)設(shè)備1500，例如，但不限制為，可由應(yīng)用材料公司所購(gòu)得的具有HONEYCOMB SOURCE 的RTP CENTURA 。此適合的RTP設(shè)備以及該RTP設(shè)備的操作方法已在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明申請(qǐng)人的美國(guó)專利案號(hào)No. 5，155，336中描述。其它種類的熱處理器也可取代RTP設(shè)備，例如，Epi或Poly Centura 。由應(yīng)用材料公司所生產(chǎn)的單一晶圓「ColdWall」反應(yīng)器可用于形成高溫薄膜，例如，外延硅、多晶硅、氧化物與氮化物。由應(yīng)用材料公司所生產(chǎn)的DxZ 腔室也適用。等離子體施加器1502耦接至RTP設(shè)備1500，在操作中，該等離子體施加器1502提供等離子體自由基至RTP設(shè)備1500。能量源1504耦接至等離子體施加器1502，以生成激發(fā)能而產(chǎn)生等離子體。在圖14所說(shuō)明的實(shí)施例中，RTP設(shè)備1500包括エ藝腔室1506，該エ藝腔室1506由側(cè)壁1508與底部壁1510所包圍。通過(guò)「O」形環(huán)將腔室1506的側(cè)壁1508的上部部分與窗ロ組件1512密封。將輻射能光管組件或照明器1514設(shè)置在窗ロ組件1512上并與窗ロ組件1512耦接。光管組件1514包括多個(gè)鎢絲鹵素?zé)?516，例如，Sylvania YET燈，每ー個(gè)燈具都安裝在光管1518中，該光管1518，例如，可由不銹鋼、黃銅、鋁或其它金屬所制成。
通過(guò)支撐環(huán)1522(通常由碳化硅所制成)將晶圓或基板1520支撐在腔室1506內(nèi)側(cè)的邊緣上。將支撐環(huán)1522安裝在可旋轉(zhuǎn)的石英圓柱1524上。通過(guò)旋轉(zhuǎn)石英圓柱1524，使得支撐環(huán)1522與晶圓或基板1520在處理期間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)?？墒褂妙~外的碳化硅接合環(huán)以容許將處理不同尺寸的晶圓或基板(例如，150毫米、200毫米或300毫米的晶圓)。RTP設(shè)備1520的底部壁1510包括，例如，鍍金的上表面或反射器1526，用于將能量反射在晶圓或基板1520的背側(cè)上。此外，RTP設(shè)備1500包括多個(gè)光纖探針1528，該光纖探針1528設(shè)置穿過(guò)RTP設(shè)備1500的底部壁1510，以在橫越晶圓或基板1520底表面的多個(gè)位置上檢測(cè)晶圓或基板1520的溫度。RTP設(shè)備1520包括氣體入口(未圖示)，該氣體入口形成穿過(guò)側(cè)壁1508，用于將エ藝氣體注入至腔室1506中，以容許在腔室1506中執(zhí)行的各種處理步驟。將氣體出ロ(未圖示)設(shè)置在側(cè)壁1508中的氣體入口的對(duì)側(cè)上。氣體出口為排氣系統(tǒng)的一部分且氣體出ロ耦接至真空源，例如，泵(未圖示)，用于將エ藝氣體由腔室1506中排放出來(lái)，且降低腔室1506中的壓力。當(dāng)在處理期間，將包括等離子體自由基的エ藝氣體連續(xù)供應(yīng)至腔室1506中 吋，該排氣系統(tǒng)維持所需壓力。另ー氣體入口 1530穿過(guò)側(cè)壁1508形成，透過(guò)該些氣體入口可將エ藝氣體的等離子體注入至エ藝腔室中。施加器1502耦接至氣體入ロ 1530，用以將等離子體自由基注入至エ藝腔室中。光管組件1514可包括燈具1516，該燈具1516以六角陣列或「蜂巢結(jié)構(gòu)」的形狀來(lái)設(shè)置。設(shè)置燈具1516以充分覆蓋晶圓或基板1520與支撐基座1522的整個(gè)表面積。將燈具1516分區(qū)，可獨(dú)立控制該些區(qū)域，以提供晶圓或基板1520非常均勻的加熱。通過(guò)在不同的光管之間流動(dòng)冷卻劑(例如，水)來(lái)冷卻光管1518。窗ロ組件1512包括多個(gè)短的光管1532?？梢詫⒗鋮s劑(例如，水)注入該些光管1532之間的空間中以冷卻光管1532。該些光管1532標(biāo)示為照明器的光管1518。通過(guò)透過(guò)連接至該些光管1532之一的管件1540來(lái)進(jìn)行抽取，可以在多個(gè)光管1532中產(chǎn)生真空，管件1540接下來(lái)連接至剩余的該些管上。RTP設(shè)備1500為單一晶圓反應(yīng)腔室，能夠以25-100°C /秒的速率將晶圓或基板1520的溫度逐漸提升。例如在氧化工藝期間，因?yàn)榫A或基板1520的溫度至少比腔室側(cè)壁1508的溫度大400°C，因此可將RTP設(shè)備1500視為「冷壁」反應(yīng)腔室?？梢詫⒓訜?冷卻流體循環(huán)穿過(guò)側(cè)壁1508和/或底部壁1510，以維持壁在所需溫度下。如上所述，等離子體施加器1502耦接至RTP設(shè)備1500，以提供等離子體自由基源至RTP設(shè)備1500。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)入口元件1542將等離子體連接至RTP設(shè)備1500。等離子體施加器1502也包括氣體入口 1544。將氣體源，例如儲(chǔ)存槽或儲(chǔ)槽1546，耦接至氣體入口 1544。通過(guò)波導(dǎo)1548a與1548b將等離子體施加器1502耦接至能量源1504。氣體源可包括氧化氣體、不活躍氣體、用于氮化的氮?dú)庖约拔g刻氣體中的ー種或多種，該些氣體可在單獨(dú)的儲(chǔ)槽或儲(chǔ)存槽中。圖14說(shuō)明等離子體施加器1502遠(yuǎn)離RTP設(shè)備1500的實(shí)施例，在該實(shí)施例中，在RTP設(shè)備1500的腔室1506的外側(cè)產(chǎn)生等離子體。通過(guò)將等離子體施加器1502放置在遠(yuǎn)離RTP設(shè)備1500的腔室1506處，可選擇性地產(chǎn)生等離子體源，用以將暴露至晶圓或基板1520的等離子體組成主要限制為自由基。因此，在等離子體施加器1502中產(chǎn)生離子、自由基與電子的等離子體。然而，因?yàn)榈入x子體施加器1502的尺寸(例如，長(zhǎng)度與體積)或等離子體施加器1502與入口元件1542的合并尺寸的緣故，通過(guò)激發(fā)エ藝氣體形成等離子體而產(chǎn)生的所有的或大部分的離子會(huì)比該些離子的離子生命周期存在的還久，并且會(huì)變成電中性。因此,提供給RTP設(shè)備1500的氣體入口的等離子體組成主要為自由基。等離子體施加器1502包括例如鋁或不銹鋼的主體1503。主體1503圍繞管件1505。該管件1505是由例如石英或藍(lán)寶石所制成。管件1505優(yōu)選為不具有任何電偏壓的出現(xiàn)，該電偏壓會(huì)吸引帶電荷的粒子，例如，離子。主體1503的一端包括氣體入口 1544。氣體源1546耦接至氣體入口 1544。透過(guò)三向閥1550的第一輸入端將氣體源1546耦接至氣體入口 1544。將三向閥1550的第二輸入端耦接至其它エ藝氣體源，例如儲(chǔ)存槽或儲(chǔ)槽1552。在第一位置中，閥1550在氣體源1546與氣體入口 1544之間提供氣體流，同時(shí)避免由氣體源1552至エ藝腔室1506的任何氣體流。在第二位置中，閥1550在氣體源1552與エ藝腔室1506之間提供氣體流，同時(shí)避免由氣體源1546至施加器的氣體入口 1544的氣體流。氣體源可包括氧化氣體、不活躍氣體、用于氮化的氮?dú)馀c蝕刻氣體中的ー種或多種， 該些氣體可在単獨(dú)的儲(chǔ)槽或儲(chǔ)存槽中。流動(dòng)控制器1554連接至閥1550，根據(jù)將要執(zhí)行的エ藝，在閥1550的不同位置之間轉(zhuǎn)換該閥。流動(dòng)控制器可作為質(zhì)量流控制器，并且將流動(dòng)控制器耦接至源氣體1546與氣體入口 1544之間，以調(diào)節(jié)向等離子體施加器1502的氣體流動(dòng)。流動(dòng)控制器1554也以類似于控制閥1550與1551的方式作用，用以由氣體源1546或1552提供適當(dāng)?shù)磨ㄋ嚉怏w流至エ
藝腔室。將自由基出口 1562設(shè)置在氣體入口 1544的對(duì)側(cè)上。在一個(gè)實(shí)施例中，將自由基出ロ 1562耦接至入口元件1542，以提供等離子體1564的自由基至RTP設(shè)備1500的腔室1506中。自由基出ロ 1562通常具有比氣體入口 1544更大的直徑，容許以所需的流動(dòng)速率將經(jīng)激發(fā)的自由基進(jìn)行有效地放電，且縮小介于自由基與管件1505之間的接觸。主要可通過(guò)氣體入口流動(dòng)、管件1505與自由基出ロ 1562的尺寸以及在等離子體施加器1502中的壓力來(lái)確定由等離子體施加器1502所產(chǎn)生并放電的自由基流動(dòng)速率。エ藝腔室中的壓カ應(yīng)小于施加器中的壓力。施加器中的壓カ可介于約1.0至
8.OTorr之間時(shí)，エ藝腔室中的壓カ介于約0. 50至4. OTorr之間。舉例來(lái)說(shuō)，假如在施加器中的壓カ為約2. OOTorr，那么在エ藝腔室中的壓カ應(yīng)為約I. OOTorr。能量源入口 1566位于主體1503的氣體入口 1544與自由基出口 1562之間的位置上。能量源入口 1566允許將激發(fā)能由能量源1504引入到管件1505中，該激發(fā)能例如為具有微波頻率的能量。在微波頻率的情況中，激發(fā)能移動(dòng)進(jìn)入等離子體施加器1502的主體1503中，并且穿過(guò)管件1505來(lái)激發(fā)氣體源成為等離子體，該氣體源在平行于能量源入ロ1564的方向中移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，能量源1504是由磁控管1568、絕緣體與虛擬負(fù)載1570所組成，該虛擬負(fù)載1570提供阻抗匹配。磁控管1568產(chǎn)生激發(fā)能，例如，電磁頻率或感應(yīng)耦合頻率。磁控管可產(chǎn)生介于I. 5至6. 0千瓦之間的2. 54GHZ的微波能量。適合的磁控管組件可由位于加州圣克拉拉市的Applied Sciences and Technology所購(gòu)得。將來(lái)自磁控管1568的激發(fā)能引導(dǎo)穿過(guò)絕緣體、虛擬負(fù)載1570與波導(dǎo)管1548a與1548b至管件1505。就某方面來(lái)說(shuō)，虛擬負(fù)載1570扮演像是夾具閥的角色，以容許能量在朝向施加器1502方向中流動(dòng)但不會(huì)朝向磁控管1568。自動(dòng)調(diào)諧器1572位于等離子體施加器1502與波導(dǎo)1548b之間。自動(dòng)調(diào)諧器1572將由施加器1502所反射的輻射重新導(dǎo)回朝向等離子體施加器，以增加施加至等離子體施加器1502的功率。自動(dòng)調(diào)諧器1572也將微波功率集中在管件1505的中心，使得該能量更優(yōu)先地被供應(yīng)給施加器的氣體所吸收。雖然使用自動(dòng)調(diào)諧器是優(yōu)選的，但可使用手動(dòng)調(diào)諧器。例如，以軟件指令邏輯的形式，將控制信號(hào)產(chǎn)生邏輯1555提供至系統(tǒng)控制器1556，該軟件指令邏輯為儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)(例如系統(tǒng)控制器1556的內(nèi)存1557)中的計(jì)算機(jī)程序。除其它事物之外，計(jì)算機(jī)程序包括一系列的指令，該指令支配時(shí)序、氣體流速、腔室壓力、腔室溫度、RF功率水平、能量源調(diào)節(jié)以及其它特定エ藝的參數(shù)。通過(guò)處理器1559中的系統(tǒng)控制器1556來(lái)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序。因此，可操作指令來(lái)支配時(shí)序、氣體流速、腔室壓力、腔室溫度、RF功率水平、能量源調(diào)節(jié)以及其它參數(shù)，以執(zhí)行在此所述的循環(huán)氧化與蝕刻エ藝。在圖14中的設(shè)備可進(jìn)ー步包括上面對(duì)于圖13B所述的冷卻回路，該冷卻回路與 控制器系統(tǒng)連通。 圖15說(shuō)明環(huán)型源等離子體浸沒式離子植入反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例，該反應(yīng)器例如，但不限制為，可由應(yīng)用材料公司所購(gòu)得的P3I反應(yīng)器。在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明申請(qǐng)人的美國(guó)專利案No. 7，166，524中描述此適合的反應(yīng)器以及操作方法。參考圖15，環(huán)型源等離子體浸沒式離子植入(P3I)反應(yīng)器1600可包括圓柱型真空腔室1602，該圓柱型真空腔室1602以圓柱型側(cè)壁1604與圓盤狀頂棚來(lái)界定。位于腔室底盤上的晶圓支撐基座1608支撐待被處理的半導(dǎo)體晶圓1610。位于頂棚1614上的氣體分配板或噴淋頭1612將來(lái)自氣體分配面板1616的エ藝氣體接收于該氣體分配板或噴淋頭1612的氣體歧管1614中，該氣體分配面板1616的氣體輸出可為來(lái)自ー種或多種個(gè)別氣體供應(yīng)1618的氣體中的任何一種氣體或氣體混合物。真空泵1620耦接至界定在晶圓支撐基座1608與側(cè)壁1604之間的抽取環(huán)狀空間1622。處理區(qū)域1624界定在晶圓1610與氣體分配板1612之間。ー對(duì)外部回流導(dǎo)管1626、1628為通過(guò)處理區(qū)域的等離子體流建立了回流的環(huán)型路徑，該環(huán)型路徑與處理區(qū)域1624相交。每ー個(gè)導(dǎo)管1626、1628都具有一對(duì)耦接至腔室對(duì)側(cè)的末端1630。每ー個(gè)導(dǎo)管1626、1628為中空導(dǎo)電管件。每ー個(gè)導(dǎo)管1626、1628具有D.C.絕緣環(huán)1632，該D.C.絕緣環(huán)1632避免在導(dǎo)管的兩個(gè)末端之間形成封閉的回路導(dǎo)電路徑。以環(huán)形磁芯1634圍繞每一個(gè)導(dǎo)管1626、1628的環(huán)形部分。將圍繞該芯1634的激磁線圈1636透過(guò)阻抗匹配器件1640耦接至RF功率源1638。耦接至芯1636中各芯的兩個(gè)RF功率源1638可為兩個(gè)略為不同的頻率。由RF功率產(chǎn)生器1638所耦接的RF功率在延伸穿過(guò)各導(dǎo)管1626、1628與穿過(guò)處理區(qū)域1624的封閉環(huán)狀路徑中產(chǎn)生等離子體離子流。該些離子流在各自的RF功率源1626、1628的頻率下振蕩。通過(guò)偏壓功率產(chǎn)生器1642將偏壓功率透過(guò)阻抗匹配電路1644施加至晶圓支撐基座1608。可通過(guò)以下方式來(lái)執(zhí)行等離子體形成以及隨后的氧化物層形成將エ藝氣體透過(guò)氣體分配板1612導(dǎo)入腔室1624以及將來(lái)自產(chǎn)生器1638的足夠的源功率施加至回流導(dǎo)管1626、1628，以在導(dǎo)管與處理區(qū)域1624中產(chǎn)生環(huán)形等離子體流。通過(guò)RF偏壓產(chǎn)生器1642所施加的晶圓偏壓來(lái)測(cè)定接近晶圓表面的等離子體流量。通過(guò)等離子體密度來(lái)測(cè)定該等離子體速率或流量(由晶圓表面采樣的每秒每平方厘米的離子數(shù)量)，該等離子體密度可通過(guò)RF源功率產(chǎn)生器1638所施加的RF功率電平來(lái)控制。通過(guò)流量以及維持該流量的總時(shí)間兩者來(lái)測(cè)定在晶圓1610上的累積離子劑量(離子/每平方厘米)。假如晶圓支撐基座1608為靜電夾具，那么在晶圓支撐基座的絕緣板1648中提供埋入式電極1646，且透過(guò)阻抗匹配電路1644將該埋入式電極1646耦接至偏壓功率產(chǎn)生器1642。在操作中，通過(guò)將晶圓1610放置在晶圓支撐基座1608，將ー種或多種エ藝氣體導(dǎo)入腔室1602中以及由エ藝氣體沖擊產(chǎn)生等離子體來(lái)完成在半導(dǎo)體晶圓上生成氧化物或氮化物層?？烧{(diào)整由RF偏壓功率產(chǎn)生器1642所輸送的晶圓偏壓，以控制向晶圓表面的離子
流量。 在上述關(guān)于圖13A、14與15的任何一種設(shè)備中，在氧化期間，示例性的條件為壓カ在約I mTorr至約10 Torr的范圍，功率在約I至5000 Watt的范圍，更特定而言,介于約I至3000 Watt的范圍，且溫度在約0°C至約800°C的范圍，更特定而言，介于約0°C至約500°C的范圍。示例性的蝕刻條件包括腔室壓カ在約I mTorr至約10 Torr的范圍，功率在約I至5000 Watt的范圍且溫度在約(TC至約800°C的范圍。在特定實(shí)施例中，在約30°C +/_5°C下以利用NH3/NF3化學(xué)物質(zhì)的直接等離子體來(lái)進(jìn)行蝕刻。通過(guò)在約I mTorr至約10 Torr范圍的壓カ下將基板加熱至至少約100°C持續(xù)至少約I分鐘來(lái)完成升華反應(yīng)?？墒褂蒙鲜雠c圖13A、14與15相關(guān)的腔室來(lái)完成該些條件，并執(zhí)行上述的循環(huán)蝕刻與氧化和/或氮化ェ藝。上述與圖13A、14與15相關(guān)的任一腔室可包括系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器如上面對(duì)于圖12所示的系統(tǒng)所述來(lái)控制腔室操作。因此在操作中，系統(tǒng)控制器能夠由各自的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并反饋，該各自的系統(tǒng)例如為氣體源、等離子體源、加熱源以及其它用來(lái)最佳化腔室工具性能的組件。因此，氣體源可包括與系統(tǒng)控制器連通的體積或質(zhì)量流控制器，該系統(tǒng)控制器可控制在腔室中的氣體流增加或減少以及壓カ的增加或減少。與等離子體源連通的系統(tǒng)控制器可改變腔室的等離子體源的功率、偏壓以及其它等離子體參數(shù)。不論加熱源為下面關(guān)于圖16和17所述類型的經(jīng)加熱的噴淋頭、電阻式加熱器、燈源或激光源，系統(tǒng)控制器也與該加熱源連通。此外，系統(tǒng)控制器可與冷卻系統(tǒng)為操作性連通，該冷卻系統(tǒng)用于冷卻腔室壁、基板支撐件或其它在腔室中的局部冷卻源。系統(tǒng)控制器通常包括中央處理単元(CPU)、內(nèi)存以及支持電路。該CPU可為任何ー種可用于エ業(yè)設(shè)定的通用型計(jì)算機(jī)處理器。通常將支持電路耦接至CPU且該支持電路可包括高速緩存、時(shí)鐘電路、輸入/輸出子系統(tǒng)、電源等等。當(dāng)通過(guò)CPU來(lái)執(zhí)行軟件例程(例如用于執(zhí)行形成上述浮置柵極的方法的ー個(gè)例程)時(shí)，將CPU轉(zhuǎn)換為特殊用途計(jì)算機(jī)(控制器)。也可通過(guò)位于遠(yuǎn)離該工具的第ニ控制器(未圖示)來(lái)儲(chǔ)存和/或執(zhí)行該軟件例程。透過(guò)使用系統(tǒng)控制器，可在圖13A、14與15的腔室中循環(huán)地重復(fù)形成氧化物層和/或氮化物層以及蝕刻(通過(guò)等離子體以及升華)的步驟，直到形成具有預(yù)期材料厚度的氧化物和/或氮化物層。在圖3A-3C、5A-5E、7A■ -7D、8A-8B、10A-10D、11A-11C中描述了示例性的器件以及エ藝程序，且該些エ藝的任何ー個(gè)可在圖13A、14與15中所描述的單一腔室中執(zhí)行。
根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在該些腔室中可在少于約3分鐘內(nèi)完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序。在特定實(shí)施例中，在該些腔室中可在少于約2分鐘內(nèi)完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序，且在更特定實(shí)施例中，在該些腔室中可在少于約I分鐘內(nèi)完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序，例如45秒或30秒。以往認(rèn)為，如此的處理時(shí)間無(wú)法在単一腔室中完成，該單ー腔室同時(shí)需要蝕刻化學(xué)物質(zhì)、氧化和/或氮化化學(xué)物質(zhì)以及由約100°C或更高的溫度至低于約100°C (例如低于約50°C，更具體為低于約40°C，例如約30°C +/-5°C )的快速循環(huán)能力，以完成至少ー個(gè)氧化和/或氮化與蝕刻的単一エ藝程序。在材料表面上方僅幾微米的精確熱控制可幫助制造具有上述類型的超窄特征的器件，該超窄特征可具有淺且陡峭的結(jié)。為了達(dá)到此目的，在上述關(guān)于圖13A、14與15的系統(tǒng)中需要包括燈具或激光加熱部分。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，配置來(lái)自燈具或激光的光，使得由燈具所發(fā)射的光能可以以一入射角度接觸晶圓，該入射角可使被處理的材料的吸收最佳化。由本發(fā)明所處理的材料可與單一波長(zhǎng)源或多個(gè)波長(zhǎng)的光接觸，使得通過(guò)經(jīng)加熱的材 料有效地吸收一部分的波長(zhǎng)。適合的光源包括激光或各種非相干散射的光源，例如燈具、鎢絲齒素?zé)舻鹊?。已發(fā)展出脈沖式激光加熱處理，該脈沖式激光加熱處理使用短脈沖(例如，20 ns)的激光輻射，該激光輻射聚焦在被處理器件的縮小的面積上。理想地，該脈沖與位于20mm乘30_附近的光學(xué)步進(jìn)視野尺寸相同。激光脈沖的總能量是足以立即將被照射面積加熱至高溫。之后，由淺激光脈沖所產(chǎn)生的小體積熱能快速地?cái)U(kuò)散至被處理材料的未加熱的下部部分，由此大幅増加被照射表面區(qū)域的冷卻速率。可在毎秒數(shù)百脈沖的重復(fù)速率下脈沖多種類型的高功率激光。以重復(fù)步進(jìn)的方式在被處理的材料表面上方移動(dòng)激光，且在附近區(qū)域脈沖該激光以對(duì)被處理材料的整個(gè)表面熱處理。已開發(fā)出更新類型的激光熱處理裝備，在該裝備中，將具有長(zhǎng)尺寸與短尺寸的連續(xù)波(CW)激光輻射的窄線形光束沿著該短尺寸(也即，垂直于該線)的方向于被處理的材料上方進(jìn)行掃描。該線寬度足夠小且該掃描速率足夠快至使得經(jīng)掃描的輻射線在表面上產(chǎn)生非常短的熱脈沖，該熱脈沖之后可快速垂直擴(kuò)散至基板且水平擴(kuò)散至較低溫度的表面區(qū)域。該エ藝被稱為熱流退火。美國(guó)專利案號(hào)No. 6，987，240揭露了使用沿著光束的長(zhǎng)方向排列的激光二極管條來(lái)產(chǎn)生激光輻射。這些激光二極管條一般是由GaAs或類似的半導(dǎo)體材料所組成，且由形成在光電芯片的相同層中的多個(gè)激光二極管所組成。在美國(guó)專利案號(hào)No. 6，987，240所揭露的GaAs激光條在約808nm的波長(zhǎng)下發(fā)射近紅外線輻射，該近紅外線輻射與硅具有良好耦合。因此，根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可使用燈具輻射、經(jīng)脈沖激光、連續(xù)波激光和/或激光二極管，以選擇性地氧化材料層表面，而形成氧化物層和/或蝕刻該氧化物層。近來(lái)，已認(rèn)識(shí)到除了 GaAs ニ極管以外的激光源也具有優(yōu)點(diǎn)，例如，ニ氧化碳激光，且已建議使用雙重激光源。例如，美國(guó)專利案號(hào)No. 7，279，721揭露了可使用雙重激光源系統(tǒng)來(lái)選擇性地氧化材料層表面，以形成氧化物層和/或蝕刻該氧化物層?，F(xiàn)參照?qǐng)D16與圖17，示出了揭露在美國(guó)專利案號(hào)No. 7，279，721中的雙重源光系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。圖16示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意圖。將晶圓1720或其它基板固定在載臺(tái)1722上，在系統(tǒng)控制器1724的控制下，在ー個(gè)或兩個(gè)方向中以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)該載臺(tái)1722。相對(duì)短波長(zhǎng)激光1726 (例如，GaAs激光條)在短于約I. 11 y m的硅能帶間隙波長(zhǎng)的波長(zhǎng)下發(fā)射可見光或近可見光的連續(xù)波(CW)光束1728。對(duì)于GaAs激光1726而言，發(fā)射波長(zhǎng)通常為約810nm，可表征為紅光。第一光學(xué)器件1730使該光束1728聚焦并塑形，且反射器1732將光束1728以相對(duì)寬的活性光束(activating beam) 1734重新導(dǎo)向晶圓1720，也在圖17的平面圖中說(shuō)明?；钚怨馐?734可以以某一角度(例如相對(duì)于晶圓呈15度)傾斜，以避免光束反射回到GaAs激光1726。此經(jīng)反射的輻射會(huì)縮短激光二極管的使用期限。長(zhǎng)波長(zhǎng)激光1740(例如，CO2激光)在長(zhǎng)于硅能帶間隙波長(zhǎng)(I. Ilum)的波長(zhǎng)下發(fā)射紅外線連續(xù)波(CW)光束1742。在特定實(shí)施例中，CO2激光在接近10.6 iim的波長(zhǎng)下發(fā)射。第ニ光學(xué)器件1744使該CO2光束1742聚焦并塑形，且第二反射器1746將CO2光束1742反射為相對(duì)窄的加熱光束1748。在特定實(shí)施例中，將CO2加熱光束1748相對(duì)于基板以布魯斯特角度(Brewster angle)傾斜,該布魯斯特角度對(duì)于ニ氧化硅而言約72度，因此可將加熱光束1748最大化耦合至基板1720。因?yàn)樵诨?720中的折射光束與任何反射光束之間的角度為90度，而未產(chǎn)生反射的輻射，所以布魯斯特角度的入射角對(duì)于P-極化輻射(也即，沿著基板1720表面被極化的輻射)來(lái)說(shuō)是最有效的。因此，在CO2光束1718中，S-極化光比P-極化光更可有益地被抑制。然而，實(shí)驗(yàn)顯示出在以離基板法線40度(+/-10度)為中心 的20度輻射錐對(duì)于各種圖案產(chǎn)生約3. 5%的可變吸收值，該吸收值與以布魯斯特角度為中心的圓錐所達(dá)到的2. 0%幾乎一祥好。如圖17所說(shuō)明，將長(zhǎng)波長(zhǎng)(CO2)加熱光束1748定位在該短波長(zhǎng)(可見光)活性光束1734上且優(yōu)選地居中定位在該短波長(zhǎng)(可見光)活性光束1734上。隨著載臺(tái)1722相對(duì)于包括激光1726、1740與光學(xué)元件1730、1732、1744、1746的光源1750來(lái)移動(dòng)基板，光束1734與1748兩者同步掃描橫跨基板1720?；蛘撸蓪⒒?720穩(wěn)定地固定，同時(shí)根據(jù)來(lái)自控制器1724的信號(hào)，致動(dòng)器1752在平行于基板1720表面的ー個(gè)或兩個(gè)方向中移動(dòng)所有或一部分的光源1750。對(duì)于紅外線加熱光束1748與可見光活性光束1734兩者而言，在基板1720上的光束形狀為基本上矩形或至少為極近橢圓。應(yīng)理解，因?yàn)槭聦?shí)上光束具有延伸超過(guò)所說(shuō)明形狀的有限尾端，所以所描述的光束形狀為圖示性的且代表中心強(qiáng)度的ー些部分。另外，由于光束1734、1748兩者相對(duì)于基板1720同步移動(dòng)，因此優(yōu)選該紅外線光束1748幾乎在較大可見光光束1734的中心。一般作用為，較大可見光光束1734 (該較大可見光光束1734在硅中會(huì)大幅度地衰減)在通常接近晶圓表面的稍大區(qū)域中產(chǎn)生自由載子。較小紅外線光束1748(該較小紅外線光束1748不會(huì)被未照射的硅所吸收)與可見光光束1734所產(chǎn)生的自由載子進(jìn)行交互作用，且有效吸收該紅外線光束的較長(zhǎng)波長(zhǎng)輻射并轉(zhuǎn)換為熱，由此快速提升在紅外線光束1748面積中的溫度。主要可通過(guò)較小紅外線光束1748的尺寸來(lái)測(cè)定溫度的斜線上升率與掃描速率，而較大可見光光束1734應(yīng)包括較小紅外線光束1748。在掃描方向中的較小紅外線光束1748的寬度可部分確定溫度的逐漸上升率且在大部分應(yīng)用中可縮小該較小紅外線光束1748的寬度。垂直于掃描方向的較小加熱光束1748的長(zhǎng)度應(yīng)足夠大，以在基板的相當(dāng)大的部分上延伸，且因此可在一次通過(guò)后使該相當(dāng)大的部分退火。通常，線形光束的長(zhǎng)度至少為線形光束寬度的10倍。優(yōu)選地，該長(zhǎng)度等于或略大于基板直徑。然而，對(duì)于商業(yè)上可行的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，該長(zhǎng)度可為毫米等級(jí)。在晶圓上的較小加熱光束1748的示例性尺寸為0. ImmXlmm,但可使用其它尺寸。通常期望有較小的寬度，例如，少于500 iim或少于175 iim。較大活性光束1734可大于加熱光束1748，例如，大1mm，使得在示例性的尺寸設(shè)定中，較大活性光束1734可在掃描方向中延伸約1mm，且在垂直方向中延伸幾毫米。該雙重波長(zhǎng)造成在吸收可見光輻射的表面區(qū)域中集中更多的紅外線吸收。表面區(qū)域的深度小于CO2輻射本身的吸收長(zhǎng)度。可見光輻射在硅中的室溫衰減深度在可見光光譜中隨著波長(zhǎng)降低而快速的減少，例如，對(duì)于SOOnm的輻射而言該吸收深度約10 ym，對(duì)于600nm的輻射而言約3 y m，且對(duì)于500nm的輻射而言約I U m。因此，較短激發(fā)波長(zhǎng)僅對(duì)于在非常接近晶圓表面處產(chǎn)生自由載子以限制接近表面的熱能而言是有利的。因此，對(duì)于ー些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，期望均勻的較短激發(fā)波長(zhǎng)，例如來(lái)自倍頻Nd: YAG激光的532nm輻射，可以表征為綠光。應(yīng)理解，上述的光源系統(tǒng)不需要包括雙重光源，且在ー些實(shí)施例中，可使用單一光源。假如根據(jù)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例使用光源系統(tǒng)來(lái)加熱基板上的材料層，該光源系統(tǒng)可與在本說(shuō)明書中上述或以下任何一個(gè)腔室的系統(tǒng)控制器連通，且可通過(guò)系統(tǒng)控制器來(lái)控制材料表面的加熱，該系統(tǒng)控制器可控制光源的各種エ藝參數(shù)，例如光源的功率以及材料層暴露 至光的持續(xù)時(shí)間。在其它實(shí)施例中，可使用改良的干式蝕刻腔室來(lái)執(zhí)行氧化物材料表面的循環(huán)氧化與蝕刻。示例性的腔室為可由應(yīng)用材料公司所購(gòu)得的SICONItm,將在圖18-20說(shuō)明。圖18為顯示說(shuō)明性エ藝腔室1800的部分截面圖。エ藝腔室1800可包括腔室主體1801、蓋組件1840以及支撐組件1820。蓋組件1840設(shè)置在腔室主體1801的上端，且該支撐組件1820至少部分設(shè)置在腔室主體1801中。腔室主體1801可包括狹縫閥開ロ 1811，該狹縫閥開ロ 1811形成在腔室主體1801的側(cè)壁中，以提供出入口給エ藝腔室1800的內(nèi)部。狹縫閥開ロ 1811選擇性地開啟與關(guān)閉，以允許進(jìn)出該腔室主體內(nèi)部。腔室主體1801可包括形成在該腔室主體1801中的通道1802，用于經(jīng)由該通道1802流動(dòng)熱傳輸流體。熱傳輸流體可為加熱流體或冷卻剤，且在處理以及基板傳輸期間用于控制腔室主體1801的溫度。示例性的熱傳輸流體包括水、こニ醇或者水和こニ醇的混合物。示例性的熱傳輸流體也可包括氮?dú)狻Ｇ皇抑黧w1801可進(jìn)ー步包括襯墊1808，該襯墊1808圍繞該支撐組件1820。襯墊1808是可移動(dòng)的，用于進(jìn)行保養(yǎng)與清潔。襯墊1808可由諸如鋁的金屬制成或可由陶瓷材料制成。然而，襯墊1808可為任何エ藝兼容的材料。可將襯墊1808進(jìn)行珠磨以增加沉積在襯墊1808上的任何材料的附著性，由此可避免材料的剝落造成エ藝腔室1800的污染。襯墊1808可包括ー個(gè)或多個(gè)孔1809與形成在襯墊1808中的抽取通道106，該抽取通道與真空系統(tǒng)流體連通。孔1809提供流動(dòng)路徑給進(jìn)入抽取通道1806的氣體，該抽取通道1806提供排出ロ給エ藝腔室1800中的氣體。真空系統(tǒng)可包括真空泵1804與節(jié)流閥1805，以調(diào)節(jié)通過(guò)エ藝腔室1800的氣體流動(dòng)。真空泵1804耦接至設(shè)置在腔室主體1801上的真空埠1807，且因此與形成在襯墊1808中的抽取通道1806流體連通?？?809允許抽取通道1806與腔室主體1801中的處理區(qū)1810流體連通。以蓋組件1840的下表面與支撐組件1820的上表面界定處理區(qū)1810，且利用襯墊1808圍繞處理區(qū)1810?？蓪⒖?809的尺寸設(shè)計(jì)為與襯墊1808 —致且均勻放置在襯墊1808周圍。然而，可使用任何數(shù)量、位置、尺寸或形狀的孔，并且可根據(jù)在基板接收表面上所期望的氣體流動(dòng)圖案來(lái)改變每ー個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，以下將更詳細(xì)討論。此外，可配置孔1809的尺寸、數(shù)量以及位置，以實(shí)現(xiàn)離開エ藝腔室1800的均勻氣體流動(dòng)。另外，可配置孔尺寸與位置，以提供快速或高容量的抽取來(lái)幫助由エ藝腔室1800快速的排出氣體。例如，接近真空埠1807的孔1809數(shù)量與尺寸可小于距離真空埠1807較遠(yuǎn)處的孔1809的數(shù)量與尺寸。更詳細(xì)地說(shuō)明蓋組件1840，圖19示出蓋組件1840的放大截面圖，可將該蓋組件1840設(shè)置在腔室主體1801的上端。參照?qǐng)D18與圖19，蓋組件1840包括許多堆疊在彼此上方的部件，用以在該些部件之間形成等離子體區(qū)域或腔。蓋組件1840可包括第一電極1841( “上電極”)，該第一電極1841垂直地設(shè)置在第二電極1852( “下電扱”)上方，而于第ー電極1841與第二電極1852中限制出等離子體容積或腔1849。第一電極1841連接至功率源1844，例如RF電源，且第二電極1852接地，在這兩個(gè)電極1841、1852之間形成電容。蓋組件1840可包括一個(gè)或多個(gè)氣體入口 1842(僅圖示ー個(gè))，該ー個(gè)或多個(gè)氣體入口 1842至少部分形成在第一電極1841的上部部分1843中。ー種或多種エ藝氣體透過(guò)一個(gè)或多個(gè)氣體入口 1842進(jìn)入蓋組件1840中。一個(gè)或多個(gè)氣體入口 1842在該ー個(gè)或多個(gè)氣體入口 1842的第一末端處與等離子體腔1849流體連通，且在該一個(gè)或多個(gè)氣體入口1842的第二末端處耦接至一個(gè)或多個(gè)上游氣體源和/或其它氣體輸送部件，例如氣體混合器。一個(gè)或多個(gè)氣體入口 1842的第一末端可在擴(kuò)充段1846的內(nèi)直徑1850的最上方點(diǎn)處通入等離子體腔1849。類似地，一個(gè)或多個(gè)氣體入口 1842的第一末端可沿著擴(kuò)充段1846的內(nèi)直徑1850以任何高度間隔通入等離子體腔1849。盡管未顯示，但可將兩個(gè)氣體入口1842設(shè)置在擴(kuò)充段1846的相對(duì)側(cè)上，以創(chuàng)造旋渦流動(dòng)圖案或「渦流(vortex)」流動(dòng)進(jìn)入擴(kuò)充段1846中，該旋渦流動(dòng)圖案或渦流可幫助混合等離子體腔1849中的氣體。第一電極1841可具有擴(kuò)充段1846，該擴(kuò)充段1846容納等離子體腔1849。擴(kuò)充段1846與上述氣體入口 1842流體連通。擴(kuò)充段1846可為環(huán)形元件，具有由該擴(kuò)充段1846的上部部分1847至該擴(kuò)充段1846的下部部分1848逐漸增加的內(nèi)表面或直徑1850。如此，第一電極1841與第二電極1852之間的距離是可變的。此可變距離幫助控制在等離子體腔1849中產(chǎn)生的等離子體形成與穩(wěn)定性。擴(kuò)充段1846類似于圓錐或「漏斗」，如圖18與圖19所示。擴(kuò)充段1846的內(nèi)表面1850可由擴(kuò)充段1846的上部部分1847至下部部分1848逐漸傾斜。內(nèi)直徑1850的傾斜度或角度可根據(jù)エ藝需要和/或エ藝限制來(lái)改變。擴(kuò)充段1846的長(zhǎng)度或高度也可根據(jù)特定エ藝需要和/或限制來(lái)改變。內(nèi)直徑1850的傾斜度或擴(kuò)充段1486的高度或此兩者可根據(jù)エ藝所需的等離子體容積來(lái)改變。不希望受到理論的約束，相信兩個(gè)電極1841、1850之間的距離變化允許在等離子體腔1849中形成的等離子體在假如不適及整個(gè)等離子體腔1849的情況下，可獲得所需要的功率電平，用以在等離子體腔1849的ー些部分中維持等離子體本身。因此，在等離子體腔1849中的等離子體受壓カ影響較小，而允許在較寬的操作窗口中產(chǎn)生并維持等離子體。如此，可在蓋組件1840中形成可重復(fù)的且更可靠的等離子體。、第一電極1841可由任何エ藝可兼容的材料所構(gòu)成，例如鋁、陽(yáng)極化的鋁、鍍鎳的鋁、鍍鎳的鋁6061-T6、不銹鋼及這些材料的組合與合金。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，將整個(gè)第ー電極1841或一部分的第一電極1841涂布鎳，以降低不需要的粒子形成。優(yōu)選地，至少擴(kuò)充段1846的內(nèi)表面1850電鍍鎳。
第二電極1852可包括一個(gè)或多個(gè)堆疊板。當(dāng)需要兩個(gè)或更多個(gè)板時(shí)，該些板應(yīng)彼此電氣連接。每ー個(gè)板應(yīng)包括多個(gè)孔或氣體通路，以允許來(lái)自等離子體腔1849的一種或多種氣體流動(dòng)穿過(guò)該多個(gè)孔或氣體通路。蓋組件1840可進(jìn)ー步包括絕緣體環(huán)1851以電氣隔絕該第一電極1841與該第二電極1852。絕緣體環(huán)1851可由氧化鋁或任何其它具絕緣性、エ藝兼容的材料所制成。優(yōu)選地，絕緣體環(huán)1851至少圍繞或至少基本上圍繞該擴(kuò)充段1846。第二電極1852可包括頂端板1853、分 配板1858以及阻礙板1862，該阻礙板1862將エ藝腔室中的基板與等離子體腔隔開。頂端板1853、分配板1858以及阻礙板1862堆疊且設(shè)置在與腔室主體1801連接的蓋緣1864上，如圖18所示。如在此技術(shù)領(lǐng)域中所得知，可使用鉸鏈組件(未圖示)，將蓋緣1864耦接至腔室主體1801。蓋緣1864可包括內(nèi)嵌式通道或通路1865，用于容納熱傳輸介質(zhì)。熱傳輸介質(zhì)可根據(jù)エ藝需求用于加熱、冷卻、或兩者。頂端板1853可包括形成在等離子體腔1849下方的多個(gè)氣體通路或孔1856，以允許來(lái)自等離子體腔1849的氣體流動(dòng)穿過(guò)該多個(gè)氣體通路或孔1856。頂端板1853可包括凹陷部1854，該凹陷部1854適用以容納至少一部分的該第一電極1841。在ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，孔1856穿過(guò)位于凹陷部1854下方的頂端板1853的截面。頂端板1853的凹陷部1854可為階梯狀(如圖19所示)，以提供凹陷部1854中較佳的密封接合。另外，可將頂端板1853的外直徑設(shè)計(jì)為安裝或支撐在分配板1858的外直徑上，如圖19所示。0-型環(huán)狀密封件，例如，弾性0-型環(huán)1855，可至少部分設(shè)置在頂端板1853的凹陷部1854中，以確保與第一電極1841的流體密封接觸。同樣地，可使用0-型環(huán)狀密封件1857，用以在頂端板1853的外邊緣與分配板1858之間提供流體密封接觸。分配板1858基本上為盤型且包括多個(gè)孔1861或通路，以分配氣體流動(dòng)穿過(guò)該多個(gè)孔1861或通路?？稍O(shè)計(jì)孔1861的尺寸并將該孔1861設(shè)置在分配板1858的周圍，以向處理區(qū)1810提供受控的且均勻的流動(dòng)分配，在該處理區(qū)1810中設(shè)置有被處理的基板。另夕卜，該孔1861通過(guò)減緩與重新導(dǎo)向流動(dòng)氣體的速度分布，以避免氣體直接沖擊在基板表面上，且均勻地分配氣體流動(dòng)，而在整個(gè)基板表面上方提供均勻的氣體分布。分配板1858也包括環(huán)形安裝凸緣1859，該環(huán)形安裝凸緣1859形成在該分配板1858的外周長(zhǎng)上?？稍O(shè)計(jì)安裝凸緣1859的尺寸以支撐在蓋緣1864的上表面。0-型環(huán)狀密封件，例如，弾性0-型環(huán)，可至少部分設(shè)置在環(huán)形安裝凸緣1859中，以確保與蓋緣1864的流體密封接觸。分配板1858可包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)嵌式通道或通路1860，用于容納加熱器或加熱流體，以提供蓋組件1840的溫度控制?？蓪㈦娮枋郊訜嵩迦胪?860中，以加熱分配板1858。可將熱電偶與分配板1858連接，以調(diào)節(jié)分配板1858的溫度。可以反饋回路的方式來(lái)使用熱電偶，以控制施加至加熱元件的電流?；蛘?，可以使熱傳輸介質(zhì)流過(guò)通路1860。視需要，根據(jù)腔室主體1801中的エ藝需求，該ー個(gè)或多個(gè)通路I860可含有冷卻介質(zhì)，以更好地控制分配板1858的溫度。如上所述，可使用任何熱傳輸介質(zhì)，例如，氮?dú)?、水、こニ醇或者前述介質(zhì)的混合物?？墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)加熱燈具(未圖示)來(lái)加熱蓋組件1840。將加熱燈具設(shè)置在分配板1858的上表面的周圍，通過(guò)輻射來(lái)加熱包括分配板1858的蓋組件1840的組件。
阻礙板1862是任選的，且可將該阻礙板1862設(shè)置在頂端板1853與分配板1858之間。優(yōu)選地，將阻礙板1862可移動(dòng)地安裝至頂端板1853的下表面。阻礙板1862應(yīng)與頂端板1853產(chǎn)生良好的熱與電氣接觸。使用螺栓或相似的緊固件將阻礙板1862耦接至頂端板1853。也可將阻礙板1862螺紋固定或螺旋固定在頂端板1853的外直徑上。阻礙板1862包括多個(gè)孔1863以提供由頂端板1853至分配板1858的多個(gè)氣體通路。設(shè)計(jì)孔1863的尺寸，且將該孔1863設(shè)置在阻礙板1862的周圍，以提供受控的且均勻的流動(dòng)分配至分配板1858。圖20示出了說(shuō)明性的支撐組件1820的部分截面圖。支撐組件1820可至少部分設(shè)置在腔室主體1801中。支撐組件1820可包括支撐件1822，該支撐件1822支撐基板用于在腔室主體1801中進(jìn)行處理。將支撐件1822透過(guò)軸件1826耦接至升降機(jī)構(gòu)1831，該軸件1826延伸穿過(guò)在腔室主體1801底部表面中形成的中心定位的開ロ 1803。利用伸縮囊1832將升降機(jī)構(gòu)1831與腔室主體1801彈性密封，該伸縮囊1832可避免來(lái)自軸件1826周圍的真空泄漏。升降機(jī)構(gòu)1831允許支撐件1822在腔室主體1801中的處理位置與ー較低的傳 輸位置之間垂直移動(dòng)。該傳輸位置略低于形成在腔室主體1801側(cè)臂中的狹縫閥1811的開□。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，使用真空夾具將基板固定至支撐組件1820。頂端板1823可包括多個(gè)通孔1824，該多個(gè)通孔1824與形成在支撐件1822中的一個(gè)或多個(gè)凹槽1827流體連通。透過(guò)設(shè)置在軸件1826與支撐件1822中的真空導(dǎo)管1825，該凹槽1827與真空泵(未圖示)流體連通。在某些條件下，當(dāng)基板不設(shè)置在支撐件1822上時(shí)，可使用真空導(dǎo)管1825來(lái)施加凈化氣體至支撐件1822的表面上。該真空導(dǎo)管1825也可在處理期間通過(guò)凈化氣體，以避免反應(yīng)性氣體或副產(chǎn)物接觸基板背側(cè)。支撐件1822可包括一個(gè)或多個(gè)貫穿支撐件1822的鉆孔1829，以容納升降銷1830。通常每ー個(gè)升降銷1830是由陶瓷或包括陶瓷的材料所構(gòu)成，且升降銷1830是用于基板處理與運(yùn)輸。將每ー個(gè)升降銷1830滑動(dòng)地安裝在鉆孔1829中。通過(guò)接合設(shè)置在腔室主體1801中的環(huán)形升降環(huán)1828，使得該升降銷1830在該該升降銷1830的各自的鉆孔1829中是可移動(dòng)的。升降環(huán)1828是可移動(dòng)的，當(dāng)升降環(huán)1828位于上方位置吋，使得升降銷1830的上表面可設(shè)置在支撐件1822的基板支撐表面上方。相反地，當(dāng)升降環(huán)1828位于下方位置時(shí)，升降銷1830的上表面位于支撐件1822的基板支撐表面下方。因此，當(dāng)升降環(huán)1828由下方位置移動(dòng)至上方位置吋，每ー個(gè)升降銷1830的部分穿過(guò)位于支撐件1822中該每ー個(gè)升降銷1830的各自的鉆孔1829。當(dāng)致動(dòng)時(shí)，升降銷1830推著基板2140的下表面，將基板升高離開支撐件1822。相反地，可將升降銷1830去致動(dòng)以降低基板，由此將基板支撐在支撐件1822上。支撐組件1820可包括邊緣環(huán)1821，該邊緣環(huán)1821設(shè)置在支撐件1822周圍。邊緣環(huán)1821為環(huán)形部件，適用以覆蓋支撐件1822的外周圍并且保護(hù)支撐件1822。將邊緣環(huán)1821設(shè)置在支撐件1822上或與支撐件1822相鄰，用以在支撐件1822的外直徑與邊緣環(huán)1821的內(nèi)直徑之間形成環(huán)形凈化氣體通道1833。環(huán)形凈化氣體通道1833與貫穿支撐件1822與軸件1826形成的凈化氣體導(dǎo)管1834流體連通。優(yōu)選地，凈化氣體導(dǎo)管1834與凈化氣體供應(yīng)器(未圖示)流體連通，以提供凈化氣體至凈化氣體通道1833。在操作中，凈化氣體流動(dòng)穿過(guò)導(dǎo)管1834進(jìn)入凈化氣體通道1833，且圍繞設(shè)置在支撐件1822上的基板邊緣。因此，與邊緣環(huán)1821共同操作的凈化氣體可避免在邊緣和/或基板背側(cè)的沉積。通過(guò)循環(huán)穿過(guò)嵌入支撐件1822主體中的流體通道1835的流體來(lái)控制支撐組件1820的溫度。流體通道1835可與熱傳輸導(dǎo)管1836流體連通，該熱傳輸導(dǎo)管1836設(shè)置穿過(guò)支撐組件1820的軸件1826。將流體通道1835沿著支撐件1822設(shè)置，以提供均勻的熱傳輸至支撐件1822的基板接收表面。流體通道1835與熱傳輸導(dǎo)管1836可流動(dòng)熱傳輸流體，以加熱或冷卻支撐件1822。支撐組件1820可進(jìn)ー步包括嵌入式熱電偶(未圖示)，用于監(jiān)控支撐件1822的支撐表面的溫度。在操作中，可將支撐件1822升高至接近蓋組件1840，以控制被處理的基板溫度。如此，透過(guò)由加熱元件1860所控制的分配板1858所發(fā)射的輻射來(lái)加熱該基板。或者，通過(guò)使用升降環(huán)1828所致動(dòng)的升降銷1830，將基板升高遠(yuǎn)離支撐件1822至接近加熱的蓋組件1840。改良的腔室可進(jìn)ー步包括氧化氣體供應(yīng)器，且該氧化氣體供應(yīng)器與輔助氣體入口1892流體連通，用以提供氧化氣體至腔室1800中(如圖18所示)，氧化氣體例如，02、N20、 NO與前述氣體的組合。在圖19所示的一替代實(shí)施例中，氧化氣體供應(yīng)器1890與等離子體容積或腔1849中的輔助氣體入口 1893流體連通。在另ー變化例中(未圖示)，氧化氣體可與遠(yuǎn)程等離子體源連接，該遠(yuǎn)程等離子體源于遠(yuǎn)離腔室1800處產(chǎn)生氧化等離子體且將氧化等離子體傳送進(jìn)入腔室1800中。還原氣體供應(yīng)器1894可通過(guò)還原氣體入口 1896，將諸如氫氣的還原氣體供應(yīng)至腔室1800中。其它氣體供應(yīng)器可包括不活躍氣體供應(yīng)器與入口(未圖示)，以傳送不活躍氣體，例如氦氣、氬氣以及其他氣體。該系統(tǒng)也可包括氮源氣體，用于在材料層上執(zhí)行氮化反應(yīng)?？赏ㄟ^(guò)與系統(tǒng)控制器(未圖示)連接的質(zhì)量或體積流動(dòng)控制器來(lái)調(diào)節(jié)這些氣體中每ー種的流動(dòng)。在腔室1800的另ー變化例中，可使用與上面對(duì)圖16與圖17所述類型的燈具或激光加熱特征來(lái)快速加熱被處理的器件。另外，可使用上面對(duì)圖13B所述類型的冷卻系統(tǒng)，以快速冷卻支撐件1822與基板的溫度，而在基板的材料層上執(zhí)行上述的循環(huán)氧化與蝕刻エ藝。與腔室1800相關(guān)的加熱與冷卻系統(tǒng)與其它組件可操作性地連接至系統(tǒng)控制器，以控制各種系統(tǒng)參數(shù)。期望地，該系統(tǒng)控制器可控制エ藝在少于約3分鐘內(nèi)完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序。在特定實(shí)施例中，可在少于約2分鐘內(nèi)于腔室中完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序，且在更特定實(shí)施例中，可在少于約I分鐘內(nèi)，例如45秒或30秒，于腔室中完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序。以下將描述于エ藝腔室1800中執(zhí)行的示例性干式蝕刻エ藝，該干式蝕刻エ藝使用氨(NH3)與三氟化氮(NF3)氣體混合物來(lái)移除氧化物層。參照?qǐng)D18與圖20，該干式蝕刻エ藝開始于將基板放置在處理區(qū)1810中。通常透過(guò)狹縫閥開ロ 1811將基板放置在腔室主體1801中，且將基板設(shè)置在支撐件1822的上表面上。將基板夾持在支撐件1822的上表面，且將邊緣凈化氣體通過(guò)通道1833。通過(guò)透過(guò)導(dǎo)管1825與真空泵流體連通的孔1824與凹槽1827來(lái)抽取真空，將基板固持在支撐件1822的上表面。假如支撐件1822并未在處理位置上時(shí)，那么將支撐件1822升高至腔室主體1801中的處理位置。將腔室主體1801維持在50°C至80°C之間的溫度，優(yōu)選為約65°C。通過(guò)將熱傳輸介質(zhì)通過(guò)流體通道1802來(lái)維持腔室主體1801的溫度。通過(guò)將熱傳輸介質(zhì)或冷卻劑穿過(guò)在支撐組件1820中形成的流體通道1835，而將該基板(可具有ー個(gè)或多個(gè)與上述圖3ム-3(、54-5￡、74-70、84-88、1(^-100或1認(rèn)-11(相關(guān)類型的材料層)冷卻至低于65°C，例如介于15°C至50°C之間。在一個(gè)實(shí)施例中，將基板維持在低于室溫。在其它實(shí)施例中，將基板維持在介于22°C至40°C之間的溫度。通常，將支撐件1822維持在低于約22°C，以達(dá)到上述預(yù)期的基板溫度。為了冷卻支撐件1822，將冷卻劑通過(guò)該流體通道1835。連續(xù)的冷卻劑流提供支撐件1822更好的溫度控制?；蛘撸褂门c圖13B相關(guān)類型的系統(tǒng)來(lái)冷卻基板。接著將氨與三氟化氮?dú)怏w引入腔室1800中，以形成清潔氣體混合物。每ー種引入腔室中的氣體量是可改變的且可被調(diào)整以適應(yīng)，例如，被移除的氧化物層厚度、進(jìn)行清潔的基板或其它材料表面的幾何形狀、等離子體的體積容量、腔室主體1801的體積容量以及耦接至腔室主體1801的真空腔室的容量。在ー個(gè)方面中，添加該氣體以提供氣體混合物，該氣體混合物具有氨三氟化氮為至少1:1的摩爾比。在另一方面中，氣體混合物的摩爾比至少為約3:1 (氨三氟化氮)。在特定實(shí)施例中，將氣體以5:1 (氨三氟化氮)至30:1的摩爾比引入該腔室100中。更特定地，在一些實(shí)施例中，氣體混合物的摩爾比為約5:1(氨 三氟化氮)至約10: I。氣體混合物的摩爾比也落在約10:1 (氨三氟化氮)至約20: I。也可將凈化氣體或載體氣體添加至氣體混合物中?？墒褂萌魏芜m合的凈化/載體氣體，例如氬氣、氦氣、氫氣、氮?dú)饣蚯笆鰵怏w的混合物。在一些實(shí)施例中，整個(gè)氣體混合物有體積約0. 05%至約20%的氨與三氟化氮，剩余部分為載體氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，在反應(yīng)性氣體進(jìn)入腔室主體1801之前，先將凈化或載體氣體導(dǎo)入腔室主體1801中，以穩(wěn)定腔室主體1801中的壓力。腔室主體1801中的操作壓カ是可改變的。在一些實(shí)施例中，將壓カ維持在約500mTorr至約30 Torr之間。在特定實(shí)施例中，將壓カ維持在約I Torr至約10 Torr之間。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，將腔室主體1801中的操作壓カ維持在約3 Torr至約6 Torr之間。在一些實(shí)施例中，將約5至約600 Watt的RF功率施加至第一電極1841，以將等離子體腔1849中的氣體混合物等離子體點(diǎn)火。在一特定實(shí)例中，RF功率小于100 Watt。在一更特定的實(shí)施例中，施加功率的頻率是相對(duì)低的，例如低于100kHz。在特定實(shí)施例中，該頻率是介于約50kHz至約90kHz的范圍中。因?yàn)橄路诫姌O1853、阻礙板1862與分配板1858的緣故，使得在等離子體腔1849中被點(diǎn)火的等離子體不會(huì)與處理區(qū)1810中的基板接觸，而是被捕獲到等離子體腔1849中。因此，可將等離子體相對(duì)于處理區(qū)1810而遠(yuǎn)程產(chǎn)生在等離子體腔1849中。S卩，エ藝腔室1800提供兩個(gè)分開的區(qū)域等離子體腔1849與處理區(qū)1810。就形成在等離子體腔1849中的等離子體來(lái)說(shuō)，這些區(qū)域不會(huì)彼此連通，但對(duì)于形成在等離子體腔1849中的反應(yīng)性物種來(lái)說(shuō)，這些區(qū)域彼此連通。具體地來(lái)說(shuō)，由等離子體所生成的反應(yīng)性物種可經(jīng)由孔1856離開等離子體腔1849、穿過(guò)阻礙板1862的孔1863并經(jīng)由分配板1858的孔1861進(jìn)入處理區(qū)1810中。等離子體能量將氨與三氟化氮?dú)怏w解離為反應(yīng)性物種，該反應(yīng)性物種結(jié)合形成高反應(yīng)性的氣相氟化銨(NH4F)化合物和/或氟化氫銨(NH4F *HF)。這些分子流動(dòng)穿過(guò)孔1856、1863與1861，與基板上的材料層的氧化物層反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，首先將載體氣體引入腔室1800中，在等離子體腔1849中產(chǎn)生載體氣體的等離子體，然后將反應(yīng)性氣體、氨與三氟化氮添加至等離子體中。如前所述，形成在等離子體腔1849中的等離子體不會(huì)抵達(dá)設(shè)置在處理區(qū)域或處理區(qū)1810中的基板。
不希望被理論所束縛，相信蝕刻劑氣體、NH4F和/或NH4F HF與ニ氧化硅表面反應(yīng)，以形成產(chǎn)物六氟硅酸銨((NH4)2SiF6)、NH3與H20。NH3與H2O在エ藝條件下為蒸氣，且通過(guò)真空泵1804將NH3與H2O由腔室1800移除。更特定而言，在氣體離開腔室1800穿過(guò)真空埠1807進(jìn)入真空泵1804之前，該揮發(fā)性氣體流動(dòng)穿過(guò)形成在襯墊1808中的孔1809而進(jìn)入抽取通道1806中。在進(jìn)行處理的材料層表面的背面處留下(NH4)2SiF6薄膜。此反應(yīng)機(jī)制可總結(jié)如下NF3+NH3 — NH4F+NH4F HF+N26NH4F+Si02 — (NH4) 2SiF6+H20(NH4) 2SiF6+ 熱一NH3+HF+SiF4在基板表面上形成薄膜之后，將具有基板支撐在其上方的支撐件1822升高至
退火位置，該退火位置接近被加熱的分配板1858。由分配板1858所輻射的熱應(yīng)足以將(NH4)2SiF6薄膜解離或升華為揮發(fā)性的產(chǎn)物SiF4、NH3以及HF。接著，通過(guò)上述的真空泵1804將這些揮發(fā)性產(chǎn)物由腔室中移除。實(shí)際上，由基板上的材料層將薄膜汽化或蒸發(fā)，留下暴露的氧化物表面。在一個(gè)實(shí)施例中，使用75°C或更高的溫度以有效地由材料表面升華并移除薄膜。在特定實(shí)施例中，使用100°C或更高的溫度，例如介于約115で至約200で之間的溫度。通過(guò)分配板1858來(lái)傳送或輻射將(NH4) 2SiF6薄膜解離為(NH4) 2SiF6的揮發(fā)性組成的熱能。如上所述，加熱元件I860可直接耦接至分配板1858，并且將加熱元件1860致動(dòng)，用以將分配板1858以及與加熱元件1860熱接觸的部件加熱至介于約75°C至約250°C之間的溫度。在一方面中，將分配板1858加熱至介于約100°C至約200°C之間的溫度，例如，約120 0C o升降機(jī)構(gòu)1831可朝向分配板1858的下表面升高支撐件1822。在此升降步驟期間，將基板固定至支撐件1822，例如通過(guò)真空夾具或靜電夾具。或者，將基板升高離開支撐件1822，且透過(guò)升降環(huán)1828將升降銷1830升高，而將基板放置在接近加熱的分配板1858?；?該基板上方具有薄膜)上表面與分配板1858之間的距離可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。為有效地蒸發(fā)薄膜而不會(huì)損壞下層基板所需的間距將取決于幾個(gè)因素，該些因素包括，但不限制于，膜的厚度。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，介于約0. 254mm(10mils)至
5.08mm(200mils)之間的間距是有效的。此外，氣體的選擇也會(huì)影響間距。在蝕刻期間，期望將基座維持在相對(duì)低的溫度，例如，在約20°C至約60°C的范圍中，低于約50°C，具體為，低于約45°C、低于約40°C或低于約35°C。在特定實(shí)施例中，在腔室1800中進(jìn)行蝕刻期間，將溫度維持在約30°C +/_約5°C，以幫助凝結(jié)蝕刻劑并控制蝕刻反應(yīng)的選擇性。移除膜層或氧化物層可進(jìn)一歩包括使用升降機(jī)構(gòu)1831將支撐件1822朝向分配板1858的下表面升高?；蛘?，將基板升高離開支撐件1822，且透過(guò)升降環(huán)1828將升降銷1830升高，而將基板放置在接近加熱的分配板1858。期望將分配板加熱至超過(guò)約100°C的溫度，使得被蝕刻的材料表面可加熱至高于約100°c。在特定實(shí)施例中，將分配板1858加熱至至少約140°C、至少約150°C、至少約160°C、至少約170°C、至少約180°C、至少約140°C，以確保材料表面達(dá)到足以升華SiO2的溫度。因此，在腔室1800中，一個(gè)非限制性的干式蝕刻エ藝實(shí)例可包括將氨(NH3)或三氟化氮(NF3)氣體、或無(wú)水氟化氫(HF)氣體混合物與遠(yuǎn)程等離子體施加在等離子體容積1849中，在低溫(例如，約30°C )下，氨或三氟化氮?dú)怏w或無(wú)水氟化氫氣體混合物與遠(yuǎn)程等離子體凝結(jié)在SiO2上，并且反應(yīng)形成隨后可在中等溫度(例如，大于100°c )于腔室1800中升華的化合物，用以蝕刻Si02。該升華可完成材料表面的蝕刻，且可通過(guò)真空泵1804將副產(chǎn)物移除。期望將腔室壁的溫度維持在介于基板支撐件的溫度與氣體分配板的溫度之間，以避免蝕刻劑與副產(chǎn)物凝結(jié)在腔室1800的該些壁上。一旦將膜或氧化物層從材料表面移除，該材料表面即準(zhǔn)備進(jìn)行后續(xù)的氧化工藝，以形成氧化物層。將干式蝕刻處理器1832進(jìn)行凈化與抽空?？赏ㄟ^(guò)將不活躍氣體直接穿過(guò)氣體入口或穿過(guò)分配板1858而流動(dòng)進(jìn)入エ藝腔室來(lái)完成浄化，該不活躍氣體例如氮?dú)狻錃饣驓鍤?。接著，利用氧化工藝進(jìn)ー步處理材料層以形成氧化物層。應(yīng)理解，不需要先執(zhí)行由材料表面移除膜層或氧化物層的步驟。由與圖3A-3C、5A-5E、7A-7D、8A-8B、10A-10D或IIA-IIC相關(guān)的エ藝描述可理解到，在一些實(shí)施例中，在由材料層移除一部分的氧化物層或膜層之前，可執(zhí)行將材料層表面氧化以形成氧化層的步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，在腔室1800中形成氧化物層。在其它實(shí)施例中，在狹縫閥開ロ1811外側(cè)的負(fù)載鎖定區(qū)域(未圖示)中形成氧化物層。在腔室1800中形成氧化物層的實(shí)施例中，氧化氣體供應(yīng)器1890將氧化氣體直接透過(guò)入口 1892流入腔室中。適當(dāng)?shù)难趸瘹怏w可包括氧氣、臭氧、H2CKH2O2中的一或多種、或氮氧化物物種，例如，N20、NO或N02。在適當(dāng)?shù)蛪合聦⒀趸瘹怏w導(dǎo)入腔室中。接著，將腔室加熱至適當(dāng)溫度使得氧化物層可生長(zhǎng)在材料表面上。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，將腔室溫度加熱至約200°C至約800°C的范圍中。在特定實(shí)施例中，將腔室加熱至約300°C至約400°C的范圍中。上述是為了促進(jìn)在材料上的氧化反應(yīng)，該材料將被處理形成材料層，例如與上述圖 3A-3C、5A-5E、7A-7D、8A-8B、10A-10D 或 11A-11C 的描述相關(guān)。在一替代實(shí)施例中，透過(guò)冷卻的支撐件1822導(dǎo)入氧化氣體，例如氧氣或其它氧化氣體中的ー種，該氧化氣體穿過(guò)在支撐件中的氣體通道以減少氧化氣體在接觸材料表面之前產(chǎn)生氧化氣體的過(guò)早分解，在該材料表面上將形成氧化物層。在另ー替代實(shí)施例中，氧化氣體供應(yīng)器1890經(jīng)由氣體入口(未圖示)與等離子體容積1849流體連通，且通過(guò)氧等離子體的導(dǎo)入可在基板的材料表面上形成氧化物層。在另一替代實(shí)施例中，在與腔室1800流體連通的遠(yuǎn)程等離子體氧化源中形成氧化等離子體，與圖13所示的配置類似。通過(guò)將氮?dú)馐┘又吝h(yuǎn)程等離子體源也可形成遠(yuǎn)程氮化等離子體。在 另ー實(shí)施例中，可利用射頻(RF)功率源(與圖15所示的配置類似)將基板支撐件1822進(jìn)行偏壓。因此，總結(jié)上述，可通過(guò)以下ー種或多種方法在腔室1800中形成材料表面上的氧化物層將氧化氣體導(dǎo)入腔室中并加熱材料表面，導(dǎo)入在遠(yuǎn)程等離子體源中形成的氧化等離子體，該遠(yuǎn)程等離子體源與等離子體容積1849分開，將氧化氣體導(dǎo)入等離子體容積1849中且將氧化等離子體輸送至支撐件1822上的基板，或使用經(jīng)RF驅(qū)動(dòng)的基板支撐件1822來(lái)形成等離子體且將氧化氣體導(dǎo)入腔室中。在腔室中的示例性的與適合的壓カ在約I mTorr至約10 Torr的范圍。又另ー替代實(shí)施例中，可透過(guò)使用燈具或激光加熱部件(與上述圖16與17相關(guān)的類型)精確加熱材料表面以形成氧化物層?？墒褂么藷艟呋蚣す饧訜岵考?，將進(jìn)行處理的器件快速加熱至0°c至1000°C范圍內(nèi)的溫度。在一特定實(shí)施例中，可使用臭氧作為氧化氣體，可將臭氧導(dǎo)入穿過(guò)氣體入口或基板支撐件1822并且使用紫外光來(lái)啟動(dòng)光化學(xué)氧化反應(yīng)。預(yù)期在狹縫閥1811外側(cè)的負(fù)載鎖定區(qū)域中執(zhí)行此反應(yīng)。在氧化材料層表面而形成氧化物層之后，可以再次浄化腔室1800以移除氧化氣體與氧化反應(yīng)的副產(chǎn)物。通過(guò)將不活躍氣體流入腔室中和/或使用真空泵1804來(lái)完成凈化?？稍谇皇?800中重復(fù)循環(huán)形成氧化物層與蝕刻(通過(guò)等離子體與升華作用)的步驟，直到形成具有期望材料厚度的氧化物層。示例性的器件與エ藝程序的描述與上述圖3A-3C、5A-5E、7A-7D、8A-8B、10A-10D或11A-11C相關(guān)，并且可在上述的單ー腔室1800中執(zhí)行任何ェ藝。也可使用単一腔室快速熱處理(RTP)設(shè)備來(lái)執(zhí)行在腔室中循環(huán)重復(fù)形成氧化物層與蝕刻(通過(guò)等離子體與升華作用)的步驟，直到形成具有期望材料厚度的氧化物層。示例性的器件與エ藝程序的描述與上述圖3A-3C、5A-5E、7A-7D、8A-8B、IOA-1OD或11A-11C相關(guān)，并且可在圖21中描述的單一腔室中執(zhí)行任何エ藝。圖21示出快速熱エ藝腔室2100的示例性實(shí)施例。エ藝腔室2100包括基板支撐件2104、腔室主體2102，該腔室主體2102包括壁2108、底部2110以及頂部2112，該底部2110以及頂部2112界定ー內(nèi)部容積2120。壁 2108通常包括至少ー個(gè)基板出入口 2148，以幫助基板2140的進(jìn)出(一部分的基板2140示出在圖21中)。該出入口耦接至傳輸腔室(未圖示)或負(fù)載鎖定腔室(未圖示)，且該出入口可選擇性地由閥密封，例如狹縫閥(未圖示)。在一個(gè)實(shí)施例中，基板支撐件2104為環(huán)形且腔室2100包括輻射熱源2106，該輻射熱源2106設(shè)置在基板支撐件2104的內(nèi)直徑中。輻射熱源2106通常包括多個(gè)燈具?？杀桓牧嫉腞TP腔室與會(huì)被使用的基板支撐件的范例描述在美國(guó)專利No. 6，800，833以及美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)No. 2005/0191044中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，腔室2100包括反射板2200，該反射板2200整合有氣體分配出口(以下將更清楚地描述)，用以在基板上方均勻地分配氣體，而允許快速且受控的基板加熱與冷卻。可將該板2200加熱和/或冷卻，以幫助上述的氧化和/或蝕刻。該板可具吸收性、反射性或具有吸收與反射區(qū)域的組合。在一詳細(xì)的實(shí)施例中，該板可具有多個(gè)區(qū)域，ー些區(qū)域在高溫計(jì)的視野內(nèi)，ー些區(qū)域在高溫計(jì)的視野外。在高溫計(jì)視野內(nèi)的該些區(qū)域，假如為圓形，則可具有約為I英寸的直徑，或根據(jù)需求具有其它形狀與尺寸。在探針視野內(nèi)的該些區(qū)域可在高溫計(jì)所觀察到的波長(zhǎng)范圍上具有非常高的反射性。在高溫計(jì)波長(zhǎng)范圍與視野外，該板的范圍可從將輻射熱流失最小化的具反射性至將輻射熱流失最大化的具吸收性以用于較短的熱暴露。顯示在圖21中的RTP腔室2100也包括冷卻區(qū)塊2180，該冷卻區(qū)塊2180與頂部2112相鄰、與頂部2112耦接或形成在頂部2112中。通常，將冷卻區(qū)塊2180放置在遠(yuǎn)離輻射熱源2106處并與輻射熱源2106相対。冷卻區(qū)塊2108包括ー個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道2184，該冷卻劑通道2184與入口 2181A以及出口 2181B耦接。冷卻區(qū)塊2108可由エ藝兼容的材料所制成，例如不銹鋼、鋁、聚合物或由陶瓷材料制成。冷卻劑通道2184可包括螺旋圖案、矩形圖案、圓形圖案或上述圖案的組合，且例如，通過(guò)鑄形冷卻區(qū)塊2180和/或由兩個(gè)或更多個(gè)部件來(lái)制造冷卻區(qū)塊2180并將該些部件接合，而將通道2184 —體形成在冷卻區(qū)塊2180中。此外或替代地，可將冷卻劑通道2184鉆入冷卻區(qū)塊2180中。通過(guò)閥與適合的管系(plumbing)可將入口 2181A與出ロ 2181B耦接至冷卻劑源2182，且該冷卻劑源2182與系統(tǒng)控制器2124連通，以幫助控制設(shè)置在冷卻劑源2182中的壓カ和/或流體流動(dòng)。該流體可為水、こニ醇(ethylene glycol)、氮?dú)?N2)、氦氣(He)或其它作為熱交換介質(zhì)的流體。在所示的實(shí)施例中，該基板支撐件2104任選地適用于磁力懸浮且在內(nèi)部容積2120中旋轉(zhuǎn)。當(dāng)于エ藝期間將基板垂直升高與降低同時(shí)，所示的基板支撐件2104是能夠旋轉(zhuǎn)的，且在エ藝之前、エ藝期間或エ藝以后，也可將基板升高或降低而不旋轉(zhuǎn)基板。因?yàn)槿鄙倩驕p少通常用于升高/降低和/或旋轉(zhuǎn)基板支撐件的移動(dòng)部件，此磁力懸浮和/或磁力旋轉(zhuǎn)可避免粒子產(chǎn)生或?qū)⒘Ｗ赢a(chǎn)生最小化。腔室2100也包括窗ロ 2114，該窗ロ 2114是由可透熱與透各種波長(zhǎng)的光的材料所制成，該各種波長(zhǎng)的光包括在紅外線(IR)圖譜中的光，經(jīng)由該窗ロ 2114來(lái)自輻射熱源2106的光子可加熱基板2140。在一個(gè)實(shí)施例中，窗ロ 2114是由石英材料所制成，但可使用其它可透光的材料，例如，藍(lán)寶石。窗ロ 2114也可包括多個(gè)升降銷2144，該升降銷2144耦接至窗ロ 2114的上表面，該升降銷2144適用于選擇性地接觸并支撐該基板2140，以幫助傳輸基板進(jìn)出腔室2100。配置該多個(gè)升降銷2144中的每ー個(gè)，以使來(lái)自輻射熱源2106的能量吸收最小化，且該多個(gè)升降銷2144中的每ー個(gè)可由與窗ロ 2114相同的材料所制成，例如石英材料。設(shè)置該多個(gè)升降銷2144，并且彼此發(fā)射狀地隔開，以幫助末端作用器的通過(guò)，該末端 作用器耦接至傳輸機(jī)械臂(未圖示)?；蛘撸┒俗饔闷骱?或機(jī)械臂能夠水平以及垂直地移動(dòng)，以幫助傳輸基板2140。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射熱源2106包括由一外殼所形成的燈具組件，該燈具組件包括在冷卻劑組件(未圖示)中的蜂巣狀管體2160，該冷卻劑組件耦接至第二冷卻劑源2183。第二冷卻劑源2183可為水、こニ醇、氮?dú)?N2)以及氦氣(He)之ー或組合。外殼壁2108與2110可由銅材料或由其它適合材料所制成，該外殼壁2108與2110中形成有適合的冷卻通道用于流動(dòng)來(lái)自第二冷卻劑源2183的冷卻剤。該冷卻劑使腔室2100的外殼冷卻，使得外殼比基板2140還要冷。每ー個(gè)管體2160可具有反射器以及高強(qiáng)度燈具組件或形成蜂巣狀管路配置的紅外線(IR)發(fā)射器。管的緊密堆積六角形配置提供具有高功率密度的能量源以及良好的空間分辨率。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射熱源2106提供足夠的輻射能量，以熱處理該基板，例如，將沉積在基板2140上的硅層退火。輻射熱源2106可進(jìn)ー步包括環(huán)形區(qū)，其中可改變通過(guò)控制器2124施加至多個(gè)管體2160的電壓，以提高來(lái)自管體2160的能量輻射分布。可通過(guò)ー個(gè)或多個(gè)溫度傳感器2117來(lái)影響加熱基板2140的動(dòng)態(tài)控制，該ー個(gè)或多個(gè)溫度傳感器2117適用以測(cè)量整個(gè)基板2140的溫度。在所示的實(shí)施例中，任選的定子組件2118外接腔室主體2102的壁2108，且該定子組件2118耦接至一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器組件2122，該ー個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器組件2122控制定子組件2118沿著腔室主體2102的外部上升。在一個(gè)實(shí)施例中(未圖示)，腔室2100包括三個(gè)致動(dòng)器組件2122，沿著腔室主體發(fā)射狀地設(shè)置這三個(gè)致動(dòng)器組件2122，例如，沿著腔室主體2102約120度的角度。將定子組件磁性地耦接至設(shè)置在腔室主體2102內(nèi)部容積2120中的基板支撐件2104?；逯渭?104可具有或包括作為轉(zhuǎn)子功能的磁性部，因此產(chǎn)生磁性軸承組件，以升高和/或轉(zhuǎn)動(dòng)該基板支撐件。在一個(gè)實(shí)施例中，以ー槽(未圖示)部分環(huán)繞至少一部分的基板支撐件2104，該槽耦接至流體源2186，該流體源2186可包括水、乙ニ醇、氮?dú)?N2)、氦氣(He)或前述流體的組合，作為基板支撐件的熱交換介質(zhì)。定子組件2118也可包括外殼2190，以封圍定子組件2118的各種部分與部件。在一個(gè)實(shí)施例中，定子組件2118包括驅(qū)動(dòng)線圈組件2168，該驅(qū)動(dòng)線圈組件2168堆疊在懸吊線圈組件2170上。當(dāng)懸吊線圈組件2170適用以將基板支撐件2104被動(dòng)地定位在エ藝腔室2100中央時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈組件2168適用以轉(zhuǎn)動(dòng)和/或升高/降低該基板支撐件?；蛘撸赏ㄟ^(guò)具有単一線圈組件的定子來(lái)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)與中央定位功能。氛圍控制系統(tǒng)2164也耦接至腔室主體2102的內(nèi)部容積2120中。氛圍控制系統(tǒng)2164通常包括節(jié)流閥與真空泵用于控制腔室壓力。氛圍控制系統(tǒng)2164可額外包括氣體源，用于提供エ藝氣體或其它氣體至內(nèi)部容積2120中。氛圍控制系統(tǒng)2164也適用以輸送用于熱沉積エ藝、熱蝕刻エ藝以及原位清潔腔室組件的氣體。氛圍控制系統(tǒng)與噴淋頭氣體輸送系統(tǒng)一起運(yùn)作。腔室2100也包括控制器2124，該控制器2124通常包括中央處理單元(CPU) 2130、支持電路2128以及內(nèi)存2126。CPU 2130可為任何形式的計(jì)算機(jī)處理器的ー種，該計(jì)算機(jī)處理器可使用在商業(yè)設(shè)定中用于控制各種指令與副處理器。內(nèi)存2126或計(jì)算機(jī)可讀取介 質(zhì)可為ー種或多種的可讀取介質(zhì)，例如隨機(jī)存取內(nèi)存(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、軟盤、硬盤或局域或遠(yuǎn)程的任何其它形式的數(shù)字儲(chǔ)存，且該內(nèi)存2126通常耦接至CPU 2130，用于以傳統(tǒng)方式來(lái)支撐該控制器2124。這些電路包括高速緩存、電源、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)等等。在一個(gè)實(shí)施例中，每ー個(gè)致動(dòng)器組件2122通常包括精密導(dǎo)程螺桿2132，該精密導(dǎo)程螺桿2132耦接至兩個(gè)凸緣2134，該兩個(gè)凸緣2134由腔室主體2102的壁108延伸出來(lái)。導(dǎo)程螺桿2132具有螺帽2158，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該螺帽2158沿著導(dǎo)程螺桿2132軸向移動(dòng)。將聯(lián)結(jié)件(coupling) 2136耦接在定子2118與螺帽2158之間，使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)程螺桿2132吋，聯(lián)結(jié)件2136可沿著導(dǎo)程螺桿2132移動(dòng)，以控制定子2118的高度在與聯(lián)結(jié)件2136的界面處。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器2122之ー的導(dǎo)程螺桿2132用以在其它致動(dòng)器2122的螺帽2158之間產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，定子2118的水平平面會(huì)相對(duì)于腔室主體2102的中央軸而改變。在一個(gè)實(shí)施例中，將馬達(dá)2138(例如，步進(jìn)馬達(dá)或伺服馬達(dá))耦接至導(dǎo)程螺桿2132，以提供響應(yīng)控制器2124信號(hào)的可控制轉(zhuǎn)動(dòng)?；蛘撸墒褂闷渌N類的致動(dòng)器2122來(lái)控制定子2118的線性位置，例如氣動(dòng)缸、液壓缸、滾珠螺桿、螺線管、線形致動(dòng)器以及凸輪從動(dòng)件等等。腔室2100也包括一個(gè)或多個(gè)傳感器2116,該一個(gè)或多個(gè)傳感器2116通常適用于檢測(cè)在腔室主體2102的內(nèi)部容積2120中的基板支撐件2104(或基板2140)高度。將傳感器2116耦接至腔室主體2102和/或エ藝腔室2100的其它部分，且該傳感器2116適用以提供指示在基板支撐件2104與腔室主體2102的頂部2112和/或底部2110之間的距離的輸出，且該傳感器2116也可檢測(cè)基板支撐件2104和/或基板2140的對(duì)準(zhǔn)偏移。該ー個(gè)或多個(gè)傳感器2116耦接至控制器2124，該控制器2124接收來(lái)自傳感器2116的輸出測(cè)度并且提供ー個(gè)信號(hào)或多個(gè)信號(hào)至一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器組件2122，以升高或降低至少一部分的基板支撐件2104。控制器2124可使用位置測(cè)度，該位置測(cè)度是由傳感器2116所獲得，以調(diào)整在每ー個(gè)致動(dòng)器組件2122上的定子2118高度，因此可相對(duì)于RTP腔室2100和/或輻射熱源2106的中心軸同時(shí)調(diào)整基板支撐件2104與基板2140(位于基板支撐件2104上)的高度與平坦度。舉例來(lái)說(shuō)，控制器2124可提供信號(hào)，通過(guò)ー個(gè)致動(dòng)器2122的動(dòng)作來(lái)升高基板支撐件，用以校正基板支撐件2104的軸向?qū)?zhǔn)偏移，或是控制器可提供信號(hào)給所有的致動(dòng)器2122，以幫助基板支撐件2104的同步垂直移動(dòng)。
該ー個(gè)或多個(gè)傳感器2116可為超音波、激光、電感性、電容性或其它種類的傳感器，該傳感器能夠檢測(cè)在腔室主體2102內(nèi)部的基板支撐件2104的近似位置?？蓪鞲衅?116耦接至腔室2102接近頂部2112或耦接至壁2108，然而在腔室主體2102中或是圍繞腔室主體2102的其它位置也是適合的，例如，耦接至腔室2100外側(cè)的定子2118。在ー個(gè)實(shí)施例中，將ー個(gè)或多個(gè)傳感器2116耦接至定子2118，且該ー個(gè)或多個(gè)傳感器2116適用以透過(guò)壁2108來(lái)感測(cè)基板支撐件2104(或基板2140)的升高和/或位置。在此實(shí)施例中，壁2108可包括較薄的橫截面，以幫助透過(guò)壁2108來(lái)感測(cè)位置。腔室2100也包括ー個(gè)或多個(gè)溫度傳感器2117，該ー個(gè)或多個(gè)溫度傳感器2117適用以在エ藝之前、エ藝期間以及エ藝之后感測(cè)基板2140的溫度。在圖21所描述的實(shí)施例中，將溫度傳感器2117設(shè)置穿過(guò)頂部2112，然而可設(shè)置在腔室主體2102中或是圍繞腔室主體2102的其它位置。溫度傳感器2117為光學(xué)高溫計(jì)，例如，具有光纖探針的高溫計(jì)。以能夠感測(cè)基板的整個(gè)直徑或基板的其它位置的配置將傳感器2117耦接至頂部2112。傳感器2117可包括ー圖案，該圖案界定基本上與基板直徑相等的感測(cè)區(qū)或界定基本上與基板半徑相等的感測(cè)區(qū)。舉例來(lái)說(shuō)，多個(gè)傳感器2117可以以徑向配置或線形配置耦接至頂部2112， 而在橫跨基板的半徑或直徑上產(chǎn)生感測(cè)區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中(未圖示)，多個(gè)傳感器2117可設(shè)置在一條線中，該線由頂部2112中央周圍徑向延伸至頂部2112的周圍部分。在此方式中，可通過(guò)傳感器2117來(lái)監(jiān)控基板的半徑，該傳感器2117能夠在轉(zhuǎn)動(dòng)期間感測(cè)基板的直徑。如在此所述，腔室2100適用以接收以「面朝上」取向的基板，其中將基板的沉積接收側(cè)或面朝向板2200，且基板的「背側(cè)」面向輻射熱源2106。當(dāng)基板背側(cè)比基板面更不具反射性吋，「面朝上」的取向可允許來(lái)自輻射熱源2106的能量更迅速地被基板2140吸收。雖然將板2200與輻射熱源2106描述為分別被放置在內(nèi)部容積2120的上部部分與下部部分中，但是冷卻區(qū)塊2180與輻射熱源2106的位置是可互換的。舉例來(lái)說(shuō)，可設(shè)計(jì)冷卻區(qū)塊2180的尺寸并將冷卻區(qū)塊2180設(shè)置在基板支撐件2104的內(nèi)直徑中，以及將輻射熱源2106耦接至頂部2112。在此配置中，將石英窗ロ 2114設(shè)置在輻射熱源2106與基板支撐件2104之間，例如在腔室2100的上部部分中與輻射熱源106相鄰處。雖然當(dāng)基板背側(cè)面向輻射熱源2106時(shí)，基板2140可輕易地吸收熱，但在任何ー種配置中，可將基板2140定位在面朝上的取向或面朝下的取向。應(yīng)理解，由于含氟氣體將會(huì)被流入腔室2100中，所以腔室部件中的材料必須對(duì)于含氟氣體的侵蝕具抵抗性。例如，可通過(guò)諸如藍(lán)寶石或鋁的材料來(lái)涂布暴露至含氟氣體的腔室組成件以抵抗侵蝕。也可使用其它抗氟材料。腔室2100進(jìn)ー步包括遠(yuǎn)程等離子體源2192，用于輸送等離子體至腔室中，等離子體可通過(guò)分配噴管2194被輸送進(jìn)入腔室。噴管2194通?？蔀榫哂些`個(gè)或多個(gè)出ロ的細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)管，用于平均分配等離子體產(chǎn)物進(jìn)入腔室2100。可使用多個(gè)噴管2194，用以在腔室2100中的多個(gè)徑向位置上進(jìn)行注入。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述噴管2194是可移動(dòng)的，使得所述噴管2194可在基板2140與板2200之間的空間中或空間外選擇性地移動(dòng)。改良的腔室可進(jìn)ー步包括氧化氣體供應(yīng)器以提供氧化氣體，例如02、N20、N0以及它們的組合，該氧化氣體供應(yīng)器與進(jìn)入腔室1800中的輔助氣體入口 1892流體連通，如圖18所示。氧化氣體供應(yīng)器2196與進(jìn)入腔室中的輔助氣體入口流體連通。蝕刻氣體供應(yīng)器2198可通過(guò)還原氣體入ロ向腔室2100提供蝕刻氣體，該蝕刻氣體例如，CF4, CHF3> SF6, NH3> NF3> He、Ar等等。其它氣體供應(yīng)器包括不活躍氣體供應(yīng)器以及入口(未圖示)，用以輸送不活躍氣體(例如，氦氣、氬氣)、還原氣體(例如，氫氣與其它氣體)。可通過(guò)質(zhì)量與體積流控制器來(lái)調(diào)節(jié)這些氣體中每ー種的流動(dòng)，該質(zhì)量與體積流控制器與系統(tǒng)控制器2124連通。當(dāng)氣體供應(yīng)器2196與2198顯示為流體連通且穿過(guò)腔室2100側(cè)邊時(shí)，則預(yù)期氣體供應(yīng)器2196與2198可將氣體引入導(dǎo)管，該導(dǎo)管與噴淋頭、噴管或其它器件流體連通，用于平均分配氣體至腔室2100中。以下將描述氣體導(dǎo)入系統(tǒng)2202的實(shí)例。氣體供應(yīng)器2196、2198與其它氣體供應(yīng)器可與氣體導(dǎo)入系統(tǒng)2202流體連通。圖22示出反射板2200的進(jìn)ー步的細(xì)節(jié)。參照?qǐng)D，示出了反射板2200，該反射板2200整合有氣體分配出ロ，用以在基板上方平均分配氣體，而允許快速且受控地加熱與冷卻基板。板2200包括具有氣體導(dǎo)入系統(tǒng)2202的頂部部分2201，該氣體導(dǎo)入系統(tǒng)2202包括第一氣體導(dǎo)入埠204與任選的第二氣體導(dǎo)入埠2206，該第一氣體導(dǎo)入埠2204和任選的第二氣體導(dǎo)入埠2206與用于混合兩種氣體的氣體混合腔室2208流體連通。假如僅提供單ー氣體導(dǎo)入埠，則可將混合腔室2208由設(shè)計(jì)中刪除。應(yīng)理解，也可提供額外的氣體導(dǎo)入埠。當(dāng) 然，可將氣體導(dǎo)入埠2202、2204連接至適合的氣體源，例如，氣體儲(chǔ)槽或氣體供應(yīng)系統(tǒng)(未圖示)。混合腔室2208與氣流通路2212連通，該氣流通路2212與氣體通道2214以及形成在阻礙板2213中的氣體導(dǎo)入開ロ 2116連通。阻礙板2213可為固定至頂部部分2201的分離部件，或阻礙板2213與頂部部分為一體成形。當(dāng)然，可能采用其它設(shè)計(jì)，包括對(duì)于兩種或更多種氣體提供兩組或更多組各自的開ロ 2216，使得在離開噴淋頭之后進(jìn)行氣體混合。該板包括面2203，開ロ 2216形成穿過(guò)該面2203。在操作中，可在腔室2100中執(zhí)行循環(huán)氧化和/或氮化與蝕刻。一示例性的エ藝包括施加蝕刻等離子體至腔室2100，該蝕刻等離子體形成在遠(yuǎn)程等離子體源2192中?？赏高^(guò)所示的噴管2194施加蝕刻等離子體產(chǎn)物，或經(jīng)由導(dǎo)入埠2202施加等離子體產(chǎn)物。如上所述，在至少一部分的蝕刻エ藝期間，期望將基板與材料表面維持在相對(duì)低溫。例如，可在低溫下執(zhí)行部分的蝕刻エ藝。蝕刻期間，期望將基板與材料表面維持在相對(duì)低溫，例如，在約20°C至約60°C的范圍中，小于約50°C，具體為小于約45°C，小于約40°C，小于約35°C。在一特定實(shí)施例中，于腔室1800中進(jìn)行蝕刻期間，將溫度維持在約30+/-約5°C，以幫助凝結(jié)蝕刻劑以及幫助控制蝕刻反應(yīng)的選擇性。通過(guò)透過(guò)該板2200流動(dòng)適當(dāng)?shù)睦鋮s氣體(例如，氦氣)可將基板與材料表面的溫度維持在低溫。通過(guò)蝕刻移除膜或氧化物層可進(jìn)一歩包括使用磁性耦接至基板支撐件2104的升降銷2144和/或定子器件2218之ー或兩者，來(lái)移動(dòng)將被處理的基板，使基板更接近該板2200。為了升華在蝕刻期間所生成的膜或?qū)?，通過(guò)升降銷或定子組件2118將基板移動(dòng)遠(yuǎn)離該板2200，啟動(dòng)輻射熱源2106將進(jìn)行蝕刻的基板與材料表面加熱至高于約100°C。在特定實(shí)施例中，將基板2140加熱至至少約140°C、至少約150°C、至少約160°C、至少約170°C、至少約180°C或至少約140°C，以確保材料表面達(dá)到足以升華SiO2的溫度。因此，在腔室2100中一非限制性、示例性的蝕刻エ藝包括施加氨(NH3)或三氟化氮(NF3)氣體、或無(wú)水氟化氫(HF)氣體混合物至遠(yuǎn)程等離子體源2192，該些氣體在低溫下(例如，約30°C)會(huì)凝結(jié)在SiO2上并且反應(yīng)形成可在中等溫度下(例如，大于100°C)于腔室2100中被基本上升華的化合物，用以蝕刻Si02。該升華完成對(duì)材料表面的蝕刻，且通過(guò)氛圍控制系統(tǒng)2164和/或流動(dòng)凈化氣體來(lái)移除副產(chǎn)物。期望將腔室壁的溫度控制在基板支撐件與氣體分配板的溫度之間以避免蝕刻劑以及副產(chǎn)物凝結(jié)在腔室2100的壁上。可如下發(fā)生在基板的材料表面上形成氧化物層。通過(guò)快速啟動(dòng)輻射熱源2106來(lái)使用尖峰熱氧化工藝，以形成氧化物層。在腔室2100中形成氧化物層的實(shí)施例中，氧化氣體供應(yīng)器2196將氧化氣體透過(guò)入口直接流入腔室中。適當(dāng)?shù)难趸瘹怏w可包括氧氣、臭氧、H2O, H2O2中的ー種或多種、或氮氧化物物種，例如，N2O, NO或N02。在適當(dāng)?shù)牡蛪合聦⒌趸镂锓N導(dǎo)入腔室中。接著，將腔室加熱至適當(dāng)溫度，使得氧化物層生長(zhǎng)在材料表面上。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，將腔室溫度加熱至約200°C至約800°C的范圍中。在特定實(shí)施例中，將腔室溫度加熱至約300°C至 約400°C的范圍中。如上述與圖3A-3C、5A-5E、7A-7D、8A-8B、10A-10D、11A-11C有關(guān)的描述，為了促進(jìn)在材料上的氧化反應(yīng)，該材料將被處理以形成材料層。或者，通過(guò)遠(yuǎn)程等離子體源2192(或分離的遠(yuǎn)程等離子體源)來(lái)完成氧化步驟，該遠(yuǎn)程等離子體源2192(或分離的遠(yuǎn)程等離子體源)可供應(yīng)氧化氣體用于形成氧等離子體，接著該氧等離子體被輸送至上述腔室中。在另ー變化例中，可使用紫外線燈源使基板上的材料表面進(jìn)行光化學(xué)氧化。適當(dāng)?shù)难趸瘹怏w可包括氧氣、臭氧、H2O, H2O2中的ー種或多種、或氮氧化物物種，例如，N2O, NO或NO2。在將材料層表面氧化形成氧化物層后，再次浄化腔室2100以移除氧化氣體以及氧化反應(yīng)的副產(chǎn)物?？赏ㄟ^(guò)將不活躍氣體流入腔室中和/或使用氛圍控制系統(tǒng)2164來(lái)完成浄化步驟。可在腔室中循環(huán)重復(fù)形成氧化物層、蝕刻(通過(guò)等離子體與升華)的步驟，直到氧化物層形成具有期望的材料厚度。示例性的器件與エ藝程序與上述圖3A-3C、5A-5E、7A-7D, 8A-8B U OA-1OD UIA-11C的內(nèi)容有關(guān)，且可在上述的單ー腔室2100中執(zhí)行任何エ藝。因此，總結(jié)上述，在腔室2100中可通過(guò)下述方法在材料表面上形成氧化物層通過(guò)導(dǎo)入一種或多種的氧化氣體至腔室中且加熱材料表面、或通過(guò)將形成在遠(yuǎn)程等離子體源中的氧化等離子體導(dǎo)入且將氧化等離子體輸送至支撐件上的基板。在腔室2100中示例性的且適當(dāng)?shù)膲亥诩sI mTorr至約10 Torr的范圍。系統(tǒng)控制器可控制エ藝，用以在腔室中執(zhí)行完整的氧化和/或氮化與蝕刻步驟的エ藝程序，且可在少于約3分鐘內(nèi)完成。在特定實(shí)施例中，可在少于約2分鐘內(nèi)于腔室中完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序，以及在更特定實(shí)施例中，可在少于約I分鐘內(nèi)，例如45秒或30秒，于腔室中完成氧化和/或氮化與蝕刻步驟的完整エ藝程序?？捎糜谛纬裳趸飳优c蝕刻(通過(guò)等離子體與升華)的替代性設(shè)備包括爐，該爐包括遠(yuǎn)程或局域等離子體源用于產(chǎn)生氧化等離子體與蝕刻等離子體，而該氧化物層與蝕刻的形成可循環(huán)重復(fù)直到氧化物層形成具有期望的材料厚度。因此，關(guān)于圖21所述的腔室2100能被適當(dāng)?shù)嘏渲玫臓t所置換，該爐循環(huán)地加熱及冷卻基板材料表面直到氧化物層形成具有期望的材料厚度。示例性的器件與エ藝程序與上述圖3A-3C、5A-5E、7A-7D、8A-8B、10A-10DU1A-11C的內(nèi)容有關(guān)，且可在上述的單ー腔室1800中執(zhí)行任何エ藝。因此，本發(fā)明的第一方面適用于處理基板的設(shè)備。本發(fā)明此方面的第一實(shí)施例提供用于處理基板的設(shè)備，該設(shè)備包括エ藝腔室，該エ藝腔室中設(shè)置有基板支撐件用以支撐基板；溫度控制系統(tǒng)，用以將設(shè)置在基板支撐件上的基板溫度控制在低于約100°C的第一溫度；氣體源，該氣體源與腔室流體連通，以至少輸送含氧氣體、不活躍氣體以及蝕刻氣體至エ藝腔室中；等離子體源，該等離子體源與エ藝腔室流體連通，用以激發(fā)含氧氣體與蝕刻氣體中的至少ー種，而形成氧化等離子體或蝕刻等離子體中的至少ー種；以及熱源，用以將基板加熱至大于第一溫度的第二溫度。在第一實(shí)施例的一個(gè)變化例中，當(dāng)基板溫度在第一溫度且輸送氧化氣體中的ー種時(shí)，將腔室配置為輸送蝕刻氣體與蝕刻等離子體之一至エ藝腔室中。在另ー變化例中，第二溫度在約200°C至1000°C的范圍中。在又另ー變化例中，將腔室配置為在基板的材料層上執(zhí)行蝕刻エ藝，且在第一溫度下執(zhí)行至少一部分的蝕刻エ藝。在第一實(shí)施例的又另ー變化例中，該蝕刻エ藝包括干式蝕刻エ藝，且該蝕刻氣體包括含氟氣體。該第一實(shí)施例可包括與等離子體源連通的氣體源，該氣體源進(jìn)ー步包括氮 氣。在第一實(shí)施例的一個(gè)變化例中，該蝕刻氣體與等離子體源流體連通，以形成蝕刻等離子體。在第一實(shí)施例的另ー變化例中，溫度控制系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)，用以在低于約50°C的溫度下執(zhí)行至少一部分的蝕刻エ藝。更特定而言，配置該冷卻系統(tǒng)，用以將基板溫度降低至約25°C至約35°C的范圍中。在第一實(shí)施例的一特定變化例中，將該設(shè)備配置為以少于約3分鐘在第一溫度與第二溫度中循環(huán)。在第一實(shí)施例的另ー特定變化例中，將該設(shè)備配置為將基板上的材料層塑形，該材料層具有一期望形狀，該期望形狀在接近該期望形狀的底面具有第一寬度，接近該期望形狀的頂部具有第二寬度，該第一寬度基本上等于第二寬度，其中該期望形狀的第一與第ニ寬度介于約I至約30納米?？膳渲迷撛O(shè)備以形成包括浮置柵極的材料層?？膳渲迷撛O(shè)備，用以在材料層上循環(huán)執(zhí)行蝕刻エ藝與氧化工藝。在第一實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)變化例中，氧化工藝包括快速熱氧化、輻射氧化、等離子體氧化、化學(xué)氧化或光化學(xué)氧化，且蝕刻エ藝包括以下至少ー種濕式或干式化學(xué)蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻或等離子體蝕刻。本發(fā)明的第二方面適用于塑形基板上的材料層的方法，該方法包括(a)在エ藝腔室中處理材料層表面以形成含氧化物層或含氮化物層；(b)終止含氧化物層或含氮化物層的形成；(C)在與(a)相同的エ藝腔室中，通過(guò)蝕刻エ藝移除至少ー些的含氧化物層或含氮化物層；以及(d)在相同エ藝腔室中重復(fù)(a)至(C)，直到材料層形成期望的形狀。在該方法的一變化例中，以一起始速率執(zhí)行(a)且(a)包括氧化工藝；當(dāng)氧化速率低于起始速率的約90%時(shí)，終止(b)。在該方法的另ー變化例中，通過(guò)濕式或干式快速熱氧化、輻射氧化、等離子體氧化、濕式或干式化學(xué)氧化或光化學(xué)氧化中的至少ー種來(lái)執(zhí)行材料層的氧化，以形成氧化物層。在該方法的另ー變化例中，蝕刻エ藝包括濕式或干式化學(xué)蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻或等離子體蝕刻中的至少ー種。在該方法的又另ー變化例中，將該材料層形成為期望形狀，該期望形狀在接近該期望形狀底面具有第一寬度，接近該期望形狀的頂部具有第二寬度，該第一寬度基本上等于第二寬度。在該方法的另ー變化例中，該期望形狀具有介于約0. 5至約20nm的深寬比。更特定而言，該期望形狀的第一與第二寬度介于約I至約30納米。更特定而言，該期望形狀的高度介于約I至約30納米。該材料層包括浮置柵極。用于在材料層上執(zhí)行循環(huán)氧化與蝕刻エ藝的設(shè)備的第二實(shí)施例中，該設(shè)備包括エ藝腔室，該エ藝腔室具有多個(gè)壁，該壁界定エ藝腔室中的處理區(qū)域，該エ藝腔室包括基板支撐件，用以將具有材料層的基板固定在處理區(qū)域中；含氧氣體供應(yīng)器、不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器，所述含氧氣體供應(yīng)器、不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器與エ藝腔室流體連通，用以將含氧氣體、不活躍氣體與蝕刻氣體輸送至エ藝腔室中；等離子體源，用以在腔室內(nèi)側(cè)的等離子體產(chǎn)生區(qū)中形成等離子體，且激發(fā)含氧氣體與蝕刻氣體中的至少ー種，用以形成氧等離子體與蝕刻等離子體中的至少ー種，而接觸該材料層；加熱系統(tǒng)，用以將腔室中的基板加熱至大于約100°c的第一溫度；冷卻系統(tǒng)，用以將腔室中的基板冷卻至低于第一溫度的第二溫度；以及控制系統(tǒng)，用以將腔室中的基板于第一溫度與第二溫度之間循環(huán)。在第二實(shí)施例的一變化例中，配置該控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)于第一溫度與第二溫度之間循環(huán)少于約3分鐘的時(shí)間段。在第二實(shí)施例的另ー變化例中，冷卻系統(tǒng)包括基板支撐件，該基板支撐件包括通路，用于允許冷卻介質(zhì)流動(dòng)穿過(guò)該通路。在第二實(shí)施例的另ー變化例中，冷卻系統(tǒng)包括噴淋頭，該噴淋頭設(shè)置在腔室中與基板支撐件相鄰，該噴淋頭與冷卻流體連通。在第二實(shí)施例的另ー變化例中，加熱系統(tǒng)包括光源與電阻式加熱器中的至少ー 種。在一個(gè)變化例中，將電阻式加熱器設(shè)置在基板支撐件中?；蛘?，將電阻式加熱器設(shè)置在噴淋頭中。在第二實(shí)施例的另ー變化例中，加熱系統(tǒng)包括設(shè)置該光源，使得由光源所發(fā)射的能量以一入射角接觸該材料表面，且該入射角使得被處理的材料的吸收最佳化。在一特定配置中，對(duì)于將被處理的材料而言，該入射角為布魯斯特角度。在第二實(shí)施例的ー個(gè)特定配置中，エ藝腔室具有頂棚等離子體源，該頂棚等離子體源包括功率施加器，該功率施加器包括設(shè)置在頂棚上方的線圈，該線圈透過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)耦接至電源，用以在等離子體產(chǎn)生區(qū)中產(chǎn)生等離子體。在另ー變化例中，蝕刻氣體包括含氟氣體，且該腔室進(jìn)ー步包括與等離子體源連通的氮?dú)庠?。用于在材料層上?zhí)行循環(huán)氧化與蝕刻エ藝的設(shè)備的第三實(shí)施例中，該設(shè)備包括エ藝腔室，腔室主體，該腔室主體包括多個(gè)壁，該壁界定エ藝腔室中的處理區(qū)域，該エ藝腔室包括基板支撐件，用以將具有材料層的基板固定在處理區(qū)域中；蓋組件，該蓋組件設(shè)置在腔室主體的上表面，蓋組件包括第一電極與第二電極，在該第一電極與第二電極之間界定等離子體腔，其中第二電極被加熱并且配置第二電極加熱該基板；含氧氣體供應(yīng)器、不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器，所述含氧氣體供應(yīng)器、不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器與エ藝腔室和蓋組件的至少之一流體連通，用以將含氧氣體、不活躍氣體與蝕刻氣體輸送至エ藝腔室與蓋組件之一中；加熱系統(tǒng)，用以將腔室中的基板加熱至大于約100°c的第一溫度；冷卻系統(tǒng)，用以將腔室中的基板冷卻至低于第一溫度的第二溫度；以及控制系統(tǒng)，用以將腔室中的基板于第一溫度與第二溫度之間循環(huán)。在第三實(shí)施例的一個(gè)變化例中，該氧化氣體與蓋組件流體連通，以形成氧化等離子體來(lái)處理材料層。在第三實(shí)施例的另ー變化例中，該蝕刻氣體與蓋組件流體連通，以形成蝕刻等離子體來(lái)處理材料層。在特定變化例中，蝕刻氣體包括含氟氣體。在ー個(gè)特定實(shí)施例中，蝕刻氣體包括氨以及NH3NF3氣體以及無(wú)水氟化氫(HF)中的ー種或多種。在第三實(shí)施例的ー個(gè)配置中，該基板支撐件適用于在腔室主體中垂直移動(dòng)，用以在氧化工藝期間將基板定位在接近第二電極的加熱位置中，而在蝕刻エ藝期間將基板定位在遠(yuǎn)離第二電極的蝕刻位置中。在第三實(shí)施例的特定配置中，基板支撐件包括接收表面，該接收表面適用于將基板支撐在接收表面上，其中將該接收表面設(shè)置在軸件上方，該軸件耦接至升降機(jī)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)例中，該升降機(jī)構(gòu)適用于在腔室主體中垂直移動(dòng)該接收表面，用以在氧化工藝期間將基板定位在接近第二電極的加熱位置中，而在蝕刻エ藝期間將基板定位在遠(yuǎn)離第二電極的蝕刻位置中。在第三實(shí)施例的另ー變化例中，基板支撐件組件包括一個(gè)或多個(gè)的氣體通路，該氣體通路與接收表面在該氣體通路的一末端流體連通，并且在該氣體通路的第二末端與凈化氣體源或真空源流體連通。在另ー變化例中，接收表面包括一個(gè)或多個(gè)凹陷通道，該凹陷通道形成在該接收表面的上表面。在第三實(shí)施例的另ー變化例中，軸件包括ー個(gè)或多個(gè)嵌入式氣體導(dǎo)管，該氣體導(dǎo)管適用于輸送ー種或多種流體至該氣體通路。在ー實(shí)例中，該ー個(gè)或多個(gè)嵌入式導(dǎo)管適用于輸送加熱介質(zhì)至該ー個(gè)或多個(gè)流體通道。該ー個(gè)或多個(gè)嵌入式導(dǎo)管適用于輸送冷卻劑至該ー個(gè)或多個(gè)流體通道。在第三實(shí)施例的特定變化例中，將控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)配置為在第 一溫度與第二溫度之間循環(huán)少于3分鐘的時(shí)間周期。在第三實(shí)施例的另ー變化例中，冷卻系統(tǒng)包括噴淋頭，將該噴淋頭設(shè)置在腔室中接近基板支撐件處，該噴淋頭與冷卻流體連通。在第三實(shí)施例的又一變化例中，加熱系統(tǒng)包括光源與電阻式加熱器至少之ー。在包括電阻式加熱器的實(shí)施例中，可將電阻式加熱器設(shè)置在基板支撐件中和/或噴淋頭中。第三實(shí)施例的加熱系統(tǒng)可包括光源，設(shè)置該光源使得由光源所發(fā)射的光能可以一入射角與基板表面接觸，該入射角使由被處理的材料的吸收最佳化。對(duì)于被處理的材料來(lái)說(shuō)，在一特定變化例中的入射角為布魯斯特角度。用于在材料層上執(zhí)行循環(huán)氧化與蝕刻エ藝的設(shè)備的另一實(shí)施例包括エ藝腔室，具有多個(gè)壁，該壁于該エ藝腔室中界定處理區(qū)域，該エ藝腔室包括基板支撐件，用以將基板固定在處理區(qū)域中，該基板具有材料層；含氧氣體供應(yīng)器、不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器，所述含氧氣體供應(yīng)器、不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器與エ藝腔室流體連通用以輸送含氧氣體、不活躍氣體與蝕刻氣體至エ藝腔室中；遠(yuǎn)程等離子體源，與該エ藝腔室以及蝕刻氣體流體連通，用以在遠(yuǎn)離腔室處形成蝕刻等離子體，且通過(guò)導(dǎo)管將蝕刻等離子體輸送至腔室中；加熱系統(tǒng)，用以將腔室中的基板加熱至高于約100°c的第一溫度；冷卻系統(tǒng)，用以將腔室中的基板冷卻至低于第一溫度的第二溫度；以及控制系統(tǒng)，用以將腔室中的基板在第一溫度與第二溫度之間循環(huán)。在第四實(shí)施例的一個(gè)變化例中，將該設(shè)備配置為基本上僅通過(guò)熱氧化來(lái)進(jìn)行氧化エ藝。在第三實(shí)施例的特定變化例中，將該設(shè)備配置為通過(guò)快速熱氧化工藝來(lái)進(jìn)行氧化。在第四實(shí)施例的另ー特定變化例中，加熱系統(tǒng)包括快速熱處理腔室，該快速熱處理腔室包括輻射熱源以及反射板，其中將該基板支撐件設(shè)置在反射板與輻射熱源之間。在第四實(shí)施例的一個(gè)變化例中，遠(yuǎn)程等離子體源與包括含氟氣體的蝕刻氣體流體連通。在第四實(shí)施例的另ー變化例中，該腔室包括至少ー個(gè)延長(zhǎng)噴管，用以輸送蝕刻等離子體產(chǎn)物至腔室中。該腔室可包括多個(gè)延長(zhǎng)噴管，該多個(gè)延長(zhǎng)噴管于腔室周圍發(fā)射狀設(shè)置，用以輸送蝕刻等離子體產(chǎn)物至腔室中。在第四實(shí)施例的另ー變化例中，冷卻系統(tǒng)包括反射板，該反射板整合有氣體分配出口用以在基板上均勻分配氣體，而允許快速且受控地加熱與冷卻基板。在第四實(shí)施例的又一變化例中，該設(shè)備包括升降銷，用以選擇性地接觸并支撐該基板，而將該基板移動(dòng)朝向反射板以及移動(dòng)遠(yuǎn)離反射板。在第四實(shí)施例的另ー變化例中，該設(shè)備包括定子組件件，該定子組件耦接至基板支撐件，用以將被處理的基板移動(dòng)朝向該板以及移動(dòng)遠(yuǎn)離該板。該定子組件可磁性耦接至基板支撐件。在第四實(shí)施例的特定配置中，該定子組件與該升降銷的至少之一與冷卻系統(tǒng)互相配合，用以將基板支撐件移動(dòng)接近該反射板，而冷卻該基板。在第四實(shí)施例的另ー特定配置中，配置該控制系統(tǒng)、該加熱系統(tǒng)與該冷卻系統(tǒng)使在第一溫度與第二溫度之間循環(huán)少于約3分鐘的時(shí)間段。在又一變化例中，將該設(shè)備配置為通過(guò)光化學(xué)氧化來(lái)進(jìn)行氧化工藝。因此，在此描述適用于窄間距應(yīng)用的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。在此所描述的設(shè)備可用于制造具有浮置柵極配置的半導(dǎo)體器件，該浮置柵極配置適用于窄間距應(yīng)用，例如在32nm或更小的器件節(jié)點(diǎn)。示例性器件節(jié)點(diǎn)為小于或等于約30nm、小于或等于約25nm、小于或等于約20nm、小于或等于約15nm、小于或等于約13nm。此半導(dǎo)體器件包括，例如，NAND與NOR閃存器件。在此所提供的浮置柵極配置有益地提供數(shù)種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件具有在浮置柵極與控制柵極之間維持的或經(jīng)改善的側(cè)壁電容，以及在此器件中的相鄰浮置柵極之間減少的干擾或噪聲。此外，用于執(zhí)行在此所揭露的方法的設(shè)備可有益地形成半導(dǎo)體器件同時(shí)限制非期望的エ藝，例如，氧擴(kuò)散，舉例來(lái)說(shuō)，氧擴(kuò)散會(huì)增厚本發(fā)明器件的穿隧氧化物層。該方法可有益地應(yīng)用在其它器件或結(jié)構(gòu)的制造上，例如FinFET器件或硬掩模結(jié)構(gòu)，以克服傳統(tǒng)微影圖案化所造成的臨界尺寸限制。雖然上述內(nèi)容是有關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例，但在不偏離本發(fā)明的基本范圍下，可產(chǎn)生其它以及更進(jìn)ー步的實(shí)施例。權(quán)利要求
1.一種用于在材料層上執(zhí)行循環(huán)氧化與蝕刻エ藝的設(shè)備，該設(shè)備包括 エ藝腔室，包括腔室主體，該腔室主體具有多個(gè)壁，該多個(gè)壁于該エ藝腔室中界定ー處理區(qū)域，該エ藝腔室包括基板支撐件，該基板支撐件用以將具有材料層的基板固定在該處理區(qū)域中； 蓋組件，該蓋組件設(shè)置在該腔室主體的上表面上，該蓋組件包括第一電極與第二電極，于該第一電極與該第二電極之間界定一等離子體腔，其中第二電極被加熱且該第二電極適用于加熱該基板； 含氧氣體供應(yīng)器、不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器，該含氧氣體供應(yīng)器、惰性不活躍氣體供應(yīng)器以及蝕刻氣體供應(yīng)器與該エ藝腔室以及該蓋組件中的至少之一流體連通，以輸送該含氧氣體、該不活躍氣體與該蝕刻氣體進(jìn)入該エ藝腔室與該蓋組件之一； 加熱系統(tǒng)，用以加熱該腔室中的該基板至高于約100°c的第一溫度； 冷卻系統(tǒng)，用以冷卻該腔室中的該基板至低于該第一溫度的第二溫度；以及 控制系統(tǒng)，用以將該腔室中的該基板在該第一溫度與該第二溫度之間循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該氧化氣體與該蓋組件流體連通，用以形成氧化等離子體而處理該材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該蝕刻氣體與該蓋組件流體連通，用以形成蝕刻等離子體來(lái)處理該材料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中該蝕刻氣體包括氨以及NH3NF3氣體與無(wú)水的氟化氫(HF)中的ー種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中該基板支撐件在該腔室主體中垂直移動(dòng)，用以在氧化工藝期間將該基板定位在接近該第二電極的加熱位置，以及在蝕刻エ藝期間將該基板定位在遠(yuǎn)離該第二電極的蝕刻位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該基板支撐件包括ー接收表面，該基板支撐件于該接收表面上支撐該基板，其中將該接收表面設(shè)置在ー軸件上方，該軸件耦接至一升降機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該升降機(jī)構(gòu)在該腔室主體中垂直移動(dòng)該接收表面，用以在氧化工藝期間將該基板定位在接近該第二電極的加熱位置，以及在蝕刻エ藝期間將該基板定位在遠(yuǎn)離該第二電極的蝕刻位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該基板支撐件包括一個(gè)或多個(gè)氣體通路，該ー個(gè)或多個(gè)氣體通路的ー個(gè)末端與該接收表面流體連通，且該ー個(gè)或多個(gè)氣體通道的第二末端與凈化氣體源或真空源流體連通，并且該接收表面包括一個(gè)或多個(gè)凹陷通道，該凹陷通道形成在該接收表面的上表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中該軸件包括ー個(gè)或多個(gè)嵌入式氣體導(dǎo)管，該嵌入式氣體導(dǎo)管輸送ー種或多種流體至該氣體通道，其中該ー個(gè)或多個(gè)嵌入式氣體導(dǎo)管適于輸送加熱介質(zhì)或冷卻劑至該ー個(gè)或多個(gè)流體通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該控制系統(tǒng)、該加熱系統(tǒng)與該冷卻系統(tǒng)配置為在少于約3分鐘的時(shí)間段內(nèi)在該第一溫度與該第二溫度之間循環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該冷卻系統(tǒng)包括噴淋頭，該噴淋頭設(shè)置在該腔室中且與該基板支撐件相鄰，該噴淋頭與冷卻流體連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該加熱系統(tǒng)包括光源與電阻式加熱器的至少ー種。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中該電阻式加熱器設(shè)置在該基板支撐件中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中該電阻式加熱器設(shè)置在該噴淋頭中。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該加熱系統(tǒng)包括光源，設(shè)置該光源使得由該光源所發(fā)射的光能以ー入射角與該材料表面接觸，該入射角使被處理材料的吸收最佳化，其中該入射角為該被處理材料層的布魯斯特角度。
全文摘要
在此描述了用于制造適用于窄間距應(yīng)用的半導(dǎo)體器件的設(shè)備及該半導(dǎo)體器件的制造方法。公開了各種單一腔室，該單一腔室配置以通過(guò)氧化材料層表面來(lái)形成氧化物層而形成和/或塑形材料層；通過(guò)蝕刻工藝來(lái)移除至少一些該氧化物層；以及循環(huán)地重復(fù)該氧化以及移除工藝直到該材料層成為所期望的形狀。在一些實(shí)施例中，該材料層可為半導(dǎo)體器件的浮置柵極。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK102792426SQ201180013249
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者烏陀衍·甘古利, 喬斯·A·馬林, 克里斯托弗·S·奧爾森, 妮琴·K·英吉, 斯瓦米納坦·斯里尼瓦桑, 湯靜, 王安川, 約瑟夫·M·拉內(nèi)什, 約翰內(nèi)斯·F·斯溫伯格, 維基·阮, 阿倫·M·亨特, 馬修·D·斯科特奈伊-卡斯特, 馬尼施·赫姆卡 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司