利用无金属配体的金属原子层蚀刻及沉积设备和处理

相关申请的交叉引用

本公开内容要求于2019年4月12日申请的美国临时专利申请No.62/832,932以及2019年1月15日申请的美国临时专利申请No.62/792,519的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。

技术领域

本公开内容涉及衬底蚀刻和沉积处理，并且更具体地涉及原子层蚀刻和沉积。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

在衬底(如半导体晶圆)的原子层蚀刻(ALE)期间，每一周期移除衬底的一单层。反应物气体被导入至处理室中以修饰衬底表面。例如，在硅(Si)、锗(Ge)、金属氧化物(MO

在衬底的金属ALE期间，使用金属前体导入金属配体以修饰衬底的金属氧化物表面。金属ALE在速度和选择性上受到限制。在ALE期间使用等离子体可能会造成结构损伤。例如包含磁性随机存取存储器(MRAM)装置的衬底可能会受到损伤。金属ALE也受限于移除特定类型的金属。

发明内容

提供了一种ALE系统，其用于进行金属ALE处理以蚀刻衬底的表面。所述ALE系统包含：处理室、衬底支撑件、第一热源、输送系统和控制器。衬底支撑件被设置于所述处理室中且被配置成支撑所述衬底。所述输送系统被配置成将配体或有机物质中的至少一者供给至所述处理室中。所述控制器被配置成控制所述输送系统与所述第一热源以进行各向同性金属ALE处理。所述各向同性金属ALE处理包含：在所述各向同性金属ALE处理的重复期间，进行原子吸附与脉冲热退火；在所述原子吸附期间，将所述衬底的所述表面暴露于所述配体或所述有机物质中的所述至少一者，其中所述配体或所述有机物质中的所述至少一者并无金属前体且被选择性地吸附以在所述衬底的所述表面中形成金属络合物；以及在所述脉冲热退火期间，脉冲所述第一热源使其开关多次以从所述衬底移除所述金属络合物。

在其他特征中，所述表面包含金属、金属氧化物、或者金属氮化物中的至少一者。在其他特征中，在所述各向同性金属ALE处理期间，所述衬底的所述表面并未被暴露于金属前体。

在其他特征中，所述各向同性金属ALE处理包含在进行所述原子吸附之前，通过第二热源预热所述衬底。在其他特征中，所述各向同性金属ALE处理包含将所述衬底预热至高于或等于环境温度且低于所述金属络合物的沸点温度的温度。

在其他特征中，所述各向同性金属ALE处理包含在进行所述原子吸附之前修饰所述表面。在其他特征中，所述修饰所述表面包含在不激励等离子体的情况下供给气体以与所述衬底的所述表面反应。在其他特征中，所述修饰所述表面包含供给气体以与所述衬底的所述表面反应并激励等离子体。在其他特征中，所述表面包含所述金属；以及所述修饰所述表面包含将所述金属转变为金属氧化物或金属卤化物。

在其他特征中，在所述原子吸附期间，将所述衬底的所述表面暴露于所述配体。所述配体为无反应性配体。在其他特征中，所述配体选自由六氟乙酰丙酮(Hhfac)和乙酰丙酮(Hacac)所构成的群组。在其他特征中，所述配体选自由分子氯(Cl

在其他特征中，所述各向同性金属ALE处理包含第一修饰操作和第二修饰操作。所述原子吸附对应于所述第二修饰操作。所述控制器被配置成重复进行所述各向同性金属ALE处理预定次数。所述重复进行预定次数中的每一重复包含下述项中的至少一项：(i)在所述第一修饰操作期间供给不同于在所述各向同性金属ALE处理的前一重复期间所供给的化学物质的不同化学物质；或(ii)在所述第二修饰操作期间供给不同于所述各向同性金属ALE处理的前一重复期间所供给的化学物质的不同化学物质。

在其他特征中，提供了一种金属ALE方法，其用于蚀刻衬底的表面。所述金属ALE方法包含：将所述衬底放置到处理室中的衬底支撑件上；将输送系统配置成将配体或有机物质中的至少一者供给至所述处理室；以及进行所述各向同性金属ALE处理。所述各向同性金属ALE处理包含：在所述各向同性金属ALE处理的重复期间，进行原子吸附与脉冲热退火；在所述原子吸附期间，将所述衬底的所述表面暴露于所述配体或所述有机物质中的所述至少一者，其中所述配体或所述有机物质中的所述至少一者无金属前体且选择性地吸附至所述衬底的所述表面中以形成金属络合物；以及在所述脉冲热退火期间，脉冲热源使其开关多次以从所述衬底移除所述金属络合物。

在其他特征中，所述表面包含金属、金属氧化物、或者金属氮化物中的至少一者。在其他特征中，在所述各向同性金属ALE处理期间，所述衬底的所述表面并未被暴露于金属前体。在其他特征中，所述各向同性金属ALE处理包含在进行所述原子吸附之前，将所述衬底预热至高于或等于环境温度且低于所述金属络合物的沸点温度的温度。

在其他特征中，所述各向同性金属ALE处理包含在进行所述原子吸附之前修饰所述表面。在其他特征中，所述修饰所述表面包含在不激励等离子体的情况下供给气体以与所述衬底的所述表面反应。在其他特征中，所述修饰所述表面包含供给气体以与所述衬底的所述表面反应并激励等离子体。在其他特征中，所述表面包含所述金属；以及所述修饰所述表面包含将所述金属转变为金属氧化物或金属卤化物。

在其他特征中，在所述原子吸附期间，将所述衬底的所述表面暴露于所述配体；以及所述配体为无反应性配体。在其他特征中，所述配体选自由六氟乙酰丙酮(Hhfac)和乙酰丙酮(Hacac)所构成的群组。在其他特征中，所述配体选自由分子氯(Cl

在其他特征中，所述各向同性金属ALE处理包含第一修饰操作和第二修饰操作。所述原子吸附对应于所述第二修饰操作。重复进行所述各向同性金属ALE处理预定次数。所述重复进行预定次数中的每一重复包含下述项中的至少一者：(i)在所述第一修饰操作期间供给不同于在所述各向同性金属ALE处理的前一重复期间所供给的化学物质的不同化学物质；或(ii)在所述第二修饰操作期间供给不同于所述各向同性金属ALE处理的前一重复期间所供给的化学物质的不同化学物质。

在其他特征中，提供了一种ALE系统，其用于进行金属ALE处理以蚀刻衬底的表面。所述ALE系统包含：处理室、衬底支撑件、热源、衬底支撑件、输送系统和控制器。所述衬底支撑件被设置于所述处理室中且被配置成支撑所述衬底。所述热源被配置成加热所述衬底支撑件或所述处理室中的至少一者。所述输送系统被配置成将配体或有机物质中的至少一者供给至所述处理室。所述控制器被配置成控制所述输送系统与所述热源以进行各向同性金属ALE处理。所述各向同性金属ALE处理包含：在所述各向同性金属ALE处理的重复期间，修饰所述表面以及进行原子吸附与热退火。在所述修饰所述表面期间，供给气体以与所述衬底的所述表面反应。在所述原子吸附期间，将所述衬底的所述表面暴露于所述配体或所述有机物质中的所述至少一者，其中所述配体或所述有机物质中的所述至少一者无金属前体并且被选择性地吸附以在所述衬底的所述表面中形成金属络合物。在所述热退火期间，活化所述热源以从所述衬底移除所述金属络合物。

在其他特征中，所述气体包含氧(O

在其他特征中，提供一种ALE系统，其用于进行金属ALE处理以蚀刻衬底的表面。所述ALE系统包含：处理室、衬底支撑件、热源、输送系统、和控制器。所述衬底支撑件被设置于所述处理室中且被配置成支撑所述衬底。所述热源被配置成加热所述衬底支撑件或所述处理室中的至少一者。所述输送系统被配置成将配体或有机物质中的至少一者供给至所述处理室。控制器被配置成控制所述输送系统与所述热源以进行选择性金属ALE处理。所述选择性金属ALE处理包含：在所述选择性金属ALE处理的重复期间，修饰所述表面，进行原子吸附与脉冲热退火；并且在所述修饰所述表面期间，供给气体以与所述衬底的所述表面的选择性部分进行反应。所述修饰所述表面包含下列中的至少一者：(i)偏压所述表面的所述选择性部分；(ii)在低于预定压力的压力下供给所述气体；或(iii)将所述处理室内的压力维持在低于所述预定压力。在所述原子吸附期间，将所述衬底的所述表面暴露于所述配体或所述有机物质中的所述至少一者。所述配体或所述有机物质中的所述至少一者无金属前体且被选择性地吸附以在所述衬底的所述表面中形成金属络合物。在所述快速热退火期间，脉冲所述热源使其开关多次以从所述衬底移除所述金属络合物。

在其他特征中，所述气体包含氧(O

根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。

附图说明

根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：

图1是根据本公开内容的包括闪光灯和快速热脉冲控制器的衬底处理系统的示例的功能框图，其用于在金属ALE和金属原子层沉积(ALD)期间执行快速热脉冲操作；

图2是根据本公开内容的包括激光器、透镜电路和快速热脉冲控制器的衬底处理系统的示例的功能框图，其用于在金属ALE和金属ALD期间执行快速热脉冲操作；

图3是结合在图2的透镜电路中的反射镜和远心透镜组件的侧视截面图；

图4为根据本公开内容的金属ALE处理图；

图5A是说明根据本公开内容的用于移除部分金属层的快速热脉冲周期的图；

图5B是说明根据本公开内容的快速热脉冲周期的反应速率变化与温度的关系的图；

图6为根据本公开内容的金属ALE处理在导入六氟乙酰丙酮(Hhfac)或分子氯(Cl

图7为根据本公开内容的金属ALE处理的不同氧化剂的蚀刻率的第二示例图；

图8为根据本公开内容的一实施方案的使用不同氧化剂提供的氧浓度水平对氧化深度的示例图；

图9为根据本公开内容的实施方案的导入氧化剂的不同模式的示例性蚀刻深度选择性图；

图10是说明为了移除部分的金属层而反复进行快速热脉冲周期的图；

图11说明了根据本公开内容的金属ALE方法；

图12是根据本公开内容的实施方案的并入了声光调制器的衬底处理系统的示例的功能框图；

图13是说明了根据本公开内容的实施方案的入射角的反射镜和衬底的侧视图；

图14是根据本公开内容的实施方案的并入有光束折叠组件的衬底处理系统的示例的功能框图；

图15是根据本公开内容的实施方案的衬底处理系统的示例的功能框图，该衬底处理系统结合了圆形光束至线形光束成形光学器件和反射镜或多边形扫描仪中的至少一个。

图16是根据本公开内容的实施方案的圆形光束和线形光束的截面图；

图17说明了根据本公开内容的一实施方案的使用非快速热脉冲和/或非脉冲热退火的金属ALE方法：

图18说明了根据本公开内容的一实施方案的后段(BEOL)金属阻挡层ALE方法；

图19A为根据本公开内容的一实施方案的形成有通孔的衬底的一部分的截面图；

图19B为使用图18的BEOL金属阻挡层ALE方法在移除部分上层后，图19A的衬底的部分截面图；以及

图19C为在填充孔洞而形成通孔后，图19A的衬底的一部分的截面图。

在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

传统金属ALE(有时称为“热ALE”)在速度、蚀刻率、表面吸附覆盖率、选择性、以及从衬底移除特定金属方面受到限制。传统金属ALE处理通常包含预热衬底以及导入金属前体与配体以修饰衬底的金属氧化物表面。导入金属前体可能会导致衬底的金属污染。此外，进行表面修饰可能会导致表面金属具有低挥发性，这会不利地影响移除效率。因此，传统金属ALE处理具有低蚀刻率(例如，

本文中所列的示例包括利用有机蒸气作为配体而不使用金属前体进行金属ALE处理以提供金属络合物层。有机蒸气是在低温(例如，低于金属络合物层的沸点的温度)处导入，这增加了吸附的有机蒸气的量。使用脉冲热加热以移除金属络合物层。

ALE处理使配体能在低温处与衬底的表面材料(例如，金属氧化物层)反应而产生挥发性材料。利用脉冲热加热以移除挥发性材料。金属ALE处理具有短周期时间、具有深度选择性、并且产生有效的表面修饰与移除。在某些示例中，金属ALE比传统金属ALE处理快多至100倍。金属ALE处理包含暴露的表面材料在低温下的配体浸泡。经浸泡的挥发性表面材料暴露于高温以避免再沉积(副反应)。

本文中所列举的示例包含通过热源快速增加衬底上部和/或外部温度而进行RTP周期的快速热脉冲(RTP)系统。通过快速加热上部和/或外部而不加热衬底的基底或主体部分，衬底上部和/或外部能在热源失活后快速减少温度。可如下所述非常快速地进行多个加热与冷却周期。由于RTP加热薄外层，因此能避免热预算问题。换言之，实质上减少或避免加热衬底的下大块部。例如可将薄外层的加热限制至数百纳米。

RTP操作亦能进行先前因对热预算问题敏感而无法进行的处理。例如，可进行从衬底各向同性以及选择性移除某些上和/或外材料层。上和/或外材料层可包含薄膜材料，其可包含金属、金属氧化物、和/或金属氮化物。可被蚀刻的金属的某些示例为钽(Ta)、钌(Ru)、钨(W)、钴(Co)、铅(Pt)、铝(Al)、缌(Ba)、钙(Ca)、铬(Cr)、铜(Cu)、饵(Er)、钕(Nd)、镍(Ni)、钯(Pd)、锶(Sr)、锡(Sn)、钇(Y)、锌(Zn)、锆(Zr)、铅(Hf)、以及钛(Ti)。可被蚀刻的金属氧化物的某些示例为氧化铝(Al

现在参考图1，示出了可以使用的衬底处理系统100的示例。尽管衬底处理系统100包括感应耦合等离子体(ICP)源，但是可以使用其他类型的处理室和/或等离子体源(例如远程等离子体源)。可以可选地提供远程等离子体源以利用自由基。另一种处理室的示例是远程等离子体源连接室(或第一室)，其连接到另一处理室(或第二室)。衬底处理系统100包括RTP系统106和处理室108。处理室108包括用于支撑衬底112的衬底支撑件110。RTP系统106快速且迭代地加热衬底112的表面和/或一部分。在一些示例中，衬底支撑件110包括静电卡盘或真空卡盘。在一些示例中，衬底支撑件110是温度受控的。例如，衬底支撑件110可以包括可以布置在一个或多个区域中的流体通道114和/或加热器116。衬底支撑件110可以进一步包括电极118。

可以在处理室108中布置一个或多个传感器119，例如温度和/或压强传感器，以分别感测温度和/或压强。阀122和泵124可用于控制处理室108内的压强和/或从处理室108中排出反应物。

RTP系统106包括热源126，其对衬底112进行快速热退火。这包括经由闪光灯128进行的RTP。图2示出了基于激光的另一RTP系统的示例。窗组件130可设置在热源126和处理室108之间。窗组件130包括第一(或电介质)窗132、反射器134、耦合构件136和第二窗138。第一窗132可以是石英窗。反射器134可以由不锈钢形成并且可以是圆锥形的，以将由闪光灯128产生的热能引向衬底112。第二窗138可以是蓝宝石窗。耦合构件136将反射器134连接到处理室108。在一个实施方案中，不包括反射器134，并且第一窗132附接到耦合构件136。闪光灯128可以是圆柱形的并且包括相应的冷却夹套140，可以使水和/或其他冷却流体循环通过冷却夹套140，以冷却闪光灯128。具有抛物线形反射部分144的反射器142可以设置在第一窗132上。反射器142可以由铝形成。闪光灯128分别设置在反射器142和第一窗132之间的抛物线反射部分144中。

温度控制系统150可用于控制衬底支撑件110和衬底112的温度。温度控制系统150可控制经由连接至流体通道114的泵154从流体源152进行的流体供应。温度控制系统150还可控制加热器116的操作。温度控制系统150可包括一个或多个温度传感器156，以感测衬底支撑件110的一个或多个位置或区域的温度。

输送系统160包括一个或多个源164、一个或多个阀106、一个或多个质量流量控制器168以及混合歧管170。输送系统160选择性地在预处理、掺杂、钝化、表面改性、原子吸附、退火和/或清扫期间提供气体、蒸汽、液体、化学品、等离子体气体混合物、载气和/或惰性气体、和/或清扫气体混合物到处理室108。

RF发生器120-1包括RF源123和匹配网络125，该匹配网络125将RF功率输出到线圈127，该线圈127围绕处理室108的外壁。RF发生器120-1在处理室108中产生磁场，从而激励等离子体。另一RF发生器120-2可用于向衬底支撑件110中的电极118提供RF偏置。控制器180与一个或多个传感器119、阀122和泵124、温度控制系统150、热源126、RF发生器120-1和/或120-2以及输送系统160通信以控制所执行的工艺。

控制器180可以包括RTP控制器182，该RTP控制器182控制电容性放电电路184以给闪光灯128施加脉冲。电容性放电电路184可以从电源186接收功率，并从RTP控制器182接收控制信号。电容性放电电路184可以在空闲模式下对电容器(由方框187表示)进行充电，并且可以在从RTP控制器182接收到放电信号时使电容器放电。RTP控制器182可以在金属ALE和/或金属ALD工艺期间执行RTP操作。

图2示出了衬底处理系统200的示例，该衬底处理系统200结合了RTP系统202，该RTP系统202包括激光器204、透镜电路206和具有RTP控制器210的控制器208。衬底处理系统200可以类似于图1的衬底处理系统100进行操作，并且包括衬底处理系统100的在图2中未示出的部分。衬底处理系统200包括激光器204、透镜电路206和控制器208，而不是热源126、控制器180和电容放电电路184。激光器204是热源，该热源可以在RTP操作期间根据从RTP控制器210接收到的控制信号通过RTP控制器210施加脉冲(或调制)。这可以在金属ALE和金属ALD工艺期间发生。

透镜电路206包括光束成形光学器件212、包括第一反射镜214和第二反射镜216的电流反射镜电路(a Galvano mirror circuit)213以及远心透镜组件218。光束成形光学器件212可包括平顶(或第一光束成形)光学器件220和衍射(或第二光束成形)光学器件222。平顶光学器件220用于将从激光器204接收的激光束转换成平坦光束(例如2厘米(cm)×2cm的平顶光束)，其中激光束具有高斯分布。激光束的温度曲线也是高斯的。平顶光学器件的一个示例是“飞轮”光学器件。

衍射光学器件222将来自平顶光学器件220的平顶圆形光束转换成方形光束。方形光束在衬底上具有相应的均匀温度分布。这使得能在衬底(例如，衬底112)的暴露于方形光束的部分上具有均匀的热反应和/或蚀刻速率。提供方形光束还提供具有与被加热的管芯的形状匹配的形状的光束。方形光束可以均匀地加热所选管芯的表面或上部。衬底112可以设置在处理室108中的衬底支撑件上。

光束尺寸调节设备226可以设置在光束成形光学器件212与第一反射镜214之间。光束尺寸调节设备226可以将方形光束的尺寸调整为大于或等于衬底112上的管芯的尺寸。光束尺寸调节设备226可以是电动的，并且可以包括光束扩展器227。光束扩展器227可以执行放大，并且增大激光束的尺寸。

RTP控制器210和电流反射镜电路113可以用作X-Y电流计扫描系统。第一反射镜214可以用于沿第一(或X)方向在衬底112的整个表面上移动激光束。第二反射镜216可用于沿第二(或Y)方向在衬底的整个表面上移动激光束。控制器208和/或RTP控制器210可以经由马达230、232来移动反射镜214、216。

远心透镜组件218可以称为准直组件，并且包括一系列平凸透镜240、242、244、246。尽管显示了特定数量的平凸透镜，但可以包括不同数量的平凸透镜。平凸透镜240、242、244、246越靠近窗组件130，其直径越大，使得：透镜242的直径大于透镜240的直径；透镜244的直径大于透镜242的直径；并且透镜246的直径大于透镜244的直径。平凸透镜240、242、244、246竖直对准以具有共同的中心线248。平凸透镜240、242、244，246以固定关系保持在模具250内。平凸透镜240、242、244、246引导从第二反射镜216接收的激光束正交于衬底112的表面。当激光束在衬底112的整个表面上移动时，远心透镜组件218将激光束与衬底112的表面保持正交关系。

举例而言，由激光器204产生的激光束的直径可以为355nm，并且可以每80皮秒(ps)被脉冲化。RTP控制器210可以移动反射镜214、216以在衬底112的整个表面上执行150赫兹(Hz)扫描。

衬底处理系统200可包括温度控制系统150，其可用于控制衬底支撑件110和衬底112的温度。温度控制系统150可包括一个或多个温度传感器156以感测衬底支撑件110的一个或多个位置或区域的温度。

图3示出了图2的反射镜214、216和远心透镜组件218的侧视截面图。反射镜214、216被示出，并且将激光束300引导穿过远心透镜组件218。激光束300从最小的透镜240穿过透镜240、242、244、246到最大的透镜246。当激光束300是圆形的并且不穿过图2的光束成形光学器件212时，激光束在衬底112的图像平面304或表面上具有如曲线302所表示的高斯分布。当激光束300穿过光束成形光学器件212时，激光束呈方形并且具有光斑，其侧面为S。

图2的电流反射镜电路213提供了包括用于扫描全视场(FOV)的2个反射镜的系统。举例而言，FOV可以大于300mm×300mm。在一个实施例中，透镜240、242、244、246总体上具有低数值孔径(小于预定数值孔径)和在相对于图像平面304垂直的预定范围内的焦柱参数(或光束垂直度参数)。在保持光束均匀性和强度的同时，提供垂直于图像平面的激光束，而在图像平面处没有光束畸变。激光束可以聚焦在图像平面304上。在一个实施方案中，束斑的侧面S的光瞳孔径或尺寸被限制为10-12mm。图2的光束尺寸调节设备226可以增加束斑的尺寸，使得S为20-22mm。

示出了凸缘焦距(FFL)和后焦距(BFL)。FFL可以是自(i)凸缘305的末端和/或透镜246开始弯曲并朝向图像平面304向外突出的点307和(ii)图像平面304的距离。BFL可以指自(i)透镜246上最靠近像平面304的点309和(ii)图像平面304的距离。

图1至图3的上述示例提供了闪光灯示例和激光束示例。可以每预定数量的微秒(例如，每300μs)调制(或脉冲化)闪光灯，并且可以每预定数量的皮秒(例如，每80ps)调制(或脉冲化)激光束。这些示例使得能执行顺序热金属ALE或金属ALD工艺。例如，可以使用100μs脉冲光源，其以1Hz的周期提供每平方厘米(cm

图4显示了金属ALE处理图，其说明了金属ALE处理。金属ALE处理包含蚀刻金属、金属氧化物、金属氮化物和/或包含金属的其他材料。金属ALE处理为无金属的配体处理，其包含在不使用金属前体的情况下进行原子吸附。金属ALE处理可包含反复地进行：(i)第一表面修饰(或预处理)操作；(ii)第二表面修饰(或原子吸附)操作，其包含无金属的配体和/或有机蒸气；(iii)RTP(或热移除)操作；以及(iv)表面更新(或清扫)操作。无金属的配体的原子吸附操作可以在低于因进行表面修饰操作而形成的金属络合物材料的沸点的温度处进行。相比于传统的连续波(CW)加热方案，可使用RTP以原子方式和各向同性方式移除膜而不遭遇热预算问题。在一实施方案中，热脉冲持续期间少于3ms且将衬底表面温度增加至约500℃以避免热预算问题。

在预处理(或第一表面修饰操作)期间，可供给分子氧(O

在第二表面修饰操作期间，导入有机气体或蒸气形式的无金属的配体。无金属的配体可包含无反应性配体如六氟乙酰丙酮(Hhfac)、和/或乙酰丙酮(Hacac)、和/或其他有机气体、蒸气、和/或待吸附至衬底的表面和/或部分中的反应物。无金属的配体可包含分子氯(Cl

经受原子吸附的衬底部分可由金属、金属氧化物、或金属氮化物所形成。可被蚀刻的金属的部分示例为钽(Ta)、钌(Ru)、钨(W)、钴(Co)、铅(Pt)、铝(Al)、缌(Ba)、钙(Ca)、铬(Cr)、铜(Cu)、饵(Er)、钕(Nd)、镍(Ni)、钯(Pd)、锶(Sr)、锡(Sn)、钇(Y)、锌(Zn)、锆(Zr)、铅(Hf)、以及钛(Ti)。可被蚀刻的金属氧化物(MO

在原子吸附之后，被移除的部分可以是金属络合物，例如包含：金属与配体、水、氢、三甲基甲硅烷基氯、和/或其他挥发性且经改性的材料和/或物质。

在一实施方案中，进行预定数目的周期以移除预定量的衬底的一个或多个层。例如，金属ALE处理的每一周期可移除衬底最上部的单层。在快速热操作期间，可使用如图1-2所示和/或下面所述的闪光灯组件或激光。

在表面更新操作期间可冷却衬底。表面更新操作可包含导入氩(Ar)气。在一实施方案中，提供主动冷却以低温冷却衬底。这能缩短冷却衬底的时间且能在较短的时间期间内进行更多的周期。主动冷却提供快速的恢复且不会负面地影响衬底的基底(或主体)部分。

图5A显示了随着时间推移的示例性温度轮廓，其显示了示例性的快速热脉冲。在图5A中，说明了低温脉冲与高温脉冲。快速热脉冲在独立操作期间提供隔离加热，以改善低温处的吸附。这能在ALE处理的对应部分期间控制衬底的表面温度。可基于表面修饰深度调节在快速热脉冲期间的蚀刻率。

举例而言，可以提供低温脉冲以便每循环将衬底的一部分的温度升高至80℃。高温脉冲可以每循环将衬底的一部分的温度升高至600℃。在一实施方案中，低温脉冲将衬底的部分的温度升高至20-80℃。在一实施方案中，高温脉冲将衬底的部分的温度升高至100-600℃。在另一实施方案中，不提供低温脉冲。在每对连续的低温脉冲和/或高温脉冲之间，衬底的被加热的部分被冷却至例如基线温度(例如20℃)。可以提供多个低温和/或高温脉冲，并且衬底的被加热的部分可以在预定的秒数(示为X秒)内的脉冲中的连续脉冲之间冷却。举例而言，可以在3-10秒长的时间段内提供多个低温脉冲和高温脉冲。

本文所述的RTP使得能加热和控制衬底表面温度。在提供原子反应控制的同时，以可控和可调的方式将加热提供到衬底的预定深度。这可以通过控制所产生的光(例如，闪光灯或激光)脉冲的数量、长度、强度和频率来实现。在一实施方案中，提供了一系列高温脉冲。在其他实施方案中，提供了一系列的低温脉冲。在另一实施方案中，提供了低温和高温脉冲的组合，并且控制脉冲的持续时间、强度(或功率电平)和频率，以提供跨越衬底的表面的至少一部分的温度深度分布。通过具有如图1的实施方案中的多个闪光灯，可以通过不同地操作闪光灯来创建不同的温度区域。例如，可以操作闪光灯中的第一的一个或多个闪光灯，以提供具有第一组的一或多个持续时间、一个或多个强度水平(或功率电平)和一个或多个频率的第一位的系列脉冲，并且可以操作闪光灯中的第二的一个或多个闪光灯，以提供具有第二组的一或多个持续时间、一个或多个强度水平(或功率电平)和一个或多个频率的第二位的系列脉冲。

图5B显示了类似于图5A中所示的快速热脉冲的反应速率与温度的关系。显示了示例性的吸附曲线500与示例性的解吸(或蚀刻)曲线502。例如，在无金属配体的原子吸附期间，对应金属层可接收低温脉冲和/或可冷却。显示针对低温脉冲的一示例性持续时间T1，其可少于1秒。T1可为低温脉冲的持续时间。显示了针对高温脉冲的一示例性持续时间T2，其可少于1毫秒。T2可为高温脉冲的持续时间。表面温度可快速地在低温与高温之间改变(例如，加热时少于1毫秒且冷却时少于1秒)。

针对具有氮化钛(TiN)的上物理气相沉积(PVD)层的衬底提供图6-7的下列示例。图6显示了根据金属ALE处理当导入六氟乙酰丙酮(Hhfac)或分子氯(Cl

图7显示了根据一金属ALE处理，不同氧化剂的蚀刻率的第二示例图。图7为另一示例，可基于所使用的氧化剂的类型控制蚀刻率。分别针对下列项显示三个示例性的蚀刻范围：臭氧(O

图8显示了如在图4的金属ALE处理以及图11的方法中所进行的预处理的氧浓度水平对氧化深度的示例图。图8显示：曲线800是针对因暴露于室内空气而有一点原生氧化物的衬底的尚未处理的氮化钛(TiN)层，室内空气包含少量百分比的氧；4条曲线802是针对臭氧(O

图9显示所导入的氧化剂的不同模式的示例性蚀刻深度选择性。可导入氧化剂的不同模式以控制蚀刻深度与蚀刻率。可进行图4的金属ALE处理的多个周期，其中每一周期包含导入一或多种表面修饰材料以进行表面修饰。针对待蚀刻的不同材料显示两列不同模式作为示例。第一列提供能使用RTP蚀刻对应材料的示例性模式。第二列提供使用RTP针对对应材料无法进行蚀刻的示例性模式。示例图还包含受到蚀刻的四种材料的四行，第一材料包含氮化钛TiN、第二材料包含钌Ru、第三材料包含钨W、而第四材料包含钽Ta。

行与列提供单元格，每一单元格包含特定顺序的0、1、2、或3符号。符号包含圆形、方形以及三角形。圆形是指导入分子氧(O

图10示出了重复进行快速热脉冲周期以从衬底的一部分移除部分金属层的图。显示层的堆叠件1000，其中每一周期从堆叠件移除部分。图10仅为示例性目的显示。虽然显示了上层受到修饰与移除，但也可能移除上层的侧边。当掩模设置在金属层上时，可在不修饰及移除上层的情况下修饰及移除金属层的侧边。层的堆叠件1000包含上金属层1002及基底层1004，基底层1004可包含一个或多个层。上金属层1002包含经修饰的表面层(或上单层)1006，经修饰的表面层1006包含如本文中所述待利用RTP移除而已受到修饰的金属、金属氧化物、或金属氮化物。在对应RTP处理的每一周期期间移除经修饰的表面层1006。例如，在第一周期期间，从金属层1002移除经修饰的表面层1006以提供金属层1002’。在第二周期期间，自金属层1002’移除经修饰的表面层1006以提供金属层1002”。

本文中所公开的系统可利用各种方法操作，示例性的方法被显示于图11、17、和18中。图11显示了如本文中所述使用RTP的金属ALE方法。金属ALE方法可包含重复进行图4的金属ALE处理，其中每一重复被称为一个周期。虽然下面的操作主要针对图1-2及4进行描述，但可轻易地将操作应用于本公开内容的其他实施方案。操作可重复进行。现行周期可不进行或省略图11中以虚线显示的某些操作。

方法可始于1100。在1102处，将衬底(例如，图1与2的衬底112和/或直径300mm的衬底)布置在处理室中。在1104处，设定处理室操作参数如衬底支撑件温度、处理室压力、RF功率、偏压功率水平、以及气体流率。在1104处，设定在下面的操作1108、1110期间待导入的气体、蒸气、液体、配体、有机蒸气等的类型。在操作1104期间，也可决定在操作1108、1110期间待导入的气体、蒸气、液体、配体、有机蒸气等的体积、流率、和/或压力。也可以选择用于操作1114的能量水平。可选择和/或调整所述的操作参数以调整正在进行的金属ALE处理的每一周期的蚀刻率。蚀刻率为可调制的。在一实施方案中，选择用于进行表面修饰操作的气体、蒸气、液体、等离子体、和/或化学品，以及决定气体、蒸气、液体、等离子体和/或化学品的流动的对应的体积、量、压力、流率、开始、结束和/或持续时间。这可包含以下持续时间：流动停止的持续时间；衬底被暴露至一或多种气体、蒸气、液体、等离子体、和/或化学品的持续时间；清扫时间；和/或其他相关的时序。还可决定温度水平与RTP能量水平以及对应的时序。可针对正在进行的每一周期判断所述的信息。

在1106处，清理衬底表面。例如，衬底可包含设置在基底层上的上(或上部)层。上层可包含或由下列项所构成：金属、金属氧化物、或金属氮化物。可清理上层的上表面。

在1108处，进行预处理，包含将衬底的一或多个表面和/或层(包含金属、金属氧化物、或金属氮化物)暴露于例如分子氧(O

在1109处，选择性地预热衬底。这可包含如上所述增加衬底支撑件的温度和/或对应处理室内的温度。例如，可将衬底、衬底支撑件、和/或处理室内部的温度增加至预定的温度(如200℃)。在一实施方案中，并未进行操作1109且衬底被维持于室温处。在一实施方案中，衬底、衬底支撑件、和/或处理室内部处于一定温度下，该温度高于或等于室温且低于因进行下列操作1110所形成的金属络合物的沸点。

在1110处，进行原子吸附，包含导入一或多种无反应性配体如六氟乙酰丙酮Hhfac和/或乙酰丙酮Hacac和/或导入一或多种其他有机气体、蒸气、和/或待吸附至衬底中的反应物。无金属的配体可包含分子氯(Cl

在1112处，从对应的处理室清扫气体。在1114处，利用例如闪光灯、激光、或如本文所述能快速脉冲的其他适合灯具(流入红外线灯具)进行脉冲快速热退火。在一实施方案中，使用闪光灯提供预定量的热能(例如，7焦耳(J)或11J)。在另一实施方案中，使用脉冲激光。

可重复进行至少操作1108-1115，包含调制衬底的表面或上部的温度。在单一秒内可调制表面(或上部)温度多次。在1114处为了解吸/移除的目的进行脉冲快速热退火。这可包含产生一或多个热能脉冲以加热衬底的经修饰部分。可增加温度以蒸发特定分子。快速热脉冲实现了衬底表面处的清理反应，这从衬底释放金属络合物。

例如，衬底可具有待受到蚀刻的包含氧化铅的金属氧化物层。在1108处，可进行氯化，包含导入氯化物等离子体和/或气体以将HfO

又例如，衬底可具有待蚀刻的金属层或金属氧化物层如铅层、或氧化铅层。在1108处，可导入氧等离子体，接着在1110处导入Hhfac。在1114处，可移除Hf(hfac)

又例如，衬底可具有待蚀刻的金属层或金属氧化物层，例如铅层、或氧化铅层。在1108处，可导入氢等离子体和任选地氧等离子体，接着在1110处导入Hhfac。在1114处，可移除Hf(hfac)

在进行上述操作时并未产生无机盐或额外的金属络合物。当例如导入金属前体时，可能会产生额外的金属络合物。上面的操作不包含导入金属前体。通过在表面更新操作如1115处导入氢等离子体或氧等离子体，可易于清理不完全的有机残余物。

在操作1114期间将衬底的基底和/或主体部分维持在预定温度或低于预定温度(例如低于或等于20℃)。RTP能够使一处理室构造以高产量使用。在单一处理室内可进行多个处理操作。又例如，每一脉冲长度可以为0.1微秒(ms)且将衬底的表面和/或部分的温度增加至最高1000℃。

在一些示例中，每个闪光灯脉冲提供5J/cm

操作1108、1110、1114允许通过在操作1108与1110期间受到修饰的衬底的表面和/或上层的原子移除达成可控制的原子蚀刻。在1114处进行的快速加热在不使用等离子体的情况下提供各向同性反应。此外，本公开内容所主张的加热允许快速冷却，这也避免了热预算问题。

在1115，可通过用清扫气体(例如，氩(Ar)气体)清扫处理室以进行离子轰击并去除衬底的改性部分来刷新衬底的表面。在一实施方案中，在提供的快速热脉冲的连续的一对或多对之间清扫处理室。在一实施方案中，在每一连续的脉冲对之间从处理室清扫气体。这使得能够在处理室内执行多个等离子体和/或气相工艺。在一实施方案中，在脉冲快速热退火期间和/或之后提供衬底支撑件冷却，以有助于在脉冲快速热退火期间维持衬底的基体和/或主体的温度，并且有助于在执行脉冲快速热退火后对衬底进行快速冷却。

在1116，控制器180或208和/或快速热脉冲控制器182或210确定是否已经完成N个循环，其中N是大于或者等于1的整数。如果已经完成了N个循环，则执行操作1118，否则执行操作1108。在1118，控制器180或210可以任选地执行第二(或后)退火操作。在1119，控制器180或210可以针对当前管芯确定是否执行另一工艺和/或是否改变和/或重复当前工艺。如果要执行另一工艺，则可以执行操作1104，否则，可在利用如图2的实施方案中那样的激光器和透镜电路时执行操作1120。如果使用如图1的实施方案中那样的闪光灯，则该方法可以在未执行另一工艺或当前工艺的改变的情况下在1122处结束。如果要在另一管芯上执行工艺，则执行操作1124，否则该方法可以在1122处结束。

在1124，控制器208移动反射镜214、216，以将激光束的图像平面位置改变为位于衬底112的不同管芯上。例如，可以将2cm×2cm的激光束从位于第一管芯上移到位于第二管芯上。可以迭代地执行所描述的方法以使激光束在衬底上的数十至数百个管芯上扫描。反射镜214、216的移动可以与激光器204的脉冲重复率同步，以便为每个管芯提供一个或多个发射。

上述操作意在作为说明性示例。可以在重叠的时间段期间或以不同顺序来顺序地、同步地、同时地、连续地执行这些操作，具体取决于应用。另外，根据事件的实现和/或顺序，可能不执行或跳过这些操作中的任何操作。

尽管图11的方法被描述为用于使用图1-2的系统执行金属ALE，但是图1-2的系统可用于执行金属ALD。诸如闪光灯和激光器之类的热源可用于在衬底上生长单层。例如，可以在沉积操作之前和/或期间提供RTP，并且可以沉积(或生长)材料而不是去除材料。在金属ALD期间可以提供不同的气体并将其保持在相应的处理室中，以允许单层的生长。

图12示出了衬底处理系统1200的示例，该衬底处理系统1200结合了RTP系统1202，该RTP系统1202包括激光器1204、透镜电路1206和具有RTP控制器1210的控制器1208。衬底处理系统1200可以类似于图2的衬底处理系统200进行操作。激光器1204是热源，其可以在RTP操作期间基于从RTP控制器1210接收的控制信号由RTP控制器1210脉冲化(或调制)。这可以在金属ALE和金属ALD处理期间发生。

透镜电路1206包括光束成形光学器件1212、包括第一反射镜1214和第二反射镜1216的电流反射镜电路1213以及远心透镜组件1218。光束成形光学器件1212可以包括平顶(或第一光束成形)光学器件1220和衍射(或第二光束成形)光学器件1222。平顶光学器件1220用于将从激光器1204接收的激光束转换成平顶光束(例如2厘米(cm)×2cm的平顶光束)，其中激光束具有高斯分布。激光束的温度曲线也是高斯的。衍射光学器件1222将来自平顶光学器件1220的平顶圆形光束转换成方形光束。方形光束在衬底上具有相应的均匀温度分布。衬底112可以设置在衬底支撑件(例如，图1的衬底支撑件110)上。

激光器1204可以以脉冲模式或连续波(CW)模式操作。在脉冲模式期间，可以将光束成形光学器件1212的输出直接提供给光束尺寸调节设备1226。在脉冲模式期间，RTP控制器1210控制激光束的脉冲速率，使得脉冲持续时间处于皮秒或纳秒范围。当激光器1204以CW模式操作并且由RTP控制器1210控制时，可以包括声光调制器1223。在一实施方案中，RTP控制器1210产生射频(RF)控制信号，该信号被提供给声光调制器1223。提供RF控制信号以控制声光调制器1223的晶体的折射率变化。晶体的折射率基于RF控制信号的频率而变化。从光束成形光学器件1212提供给声光调制器1223的激光束基于RF信号的频率被晶体偏转。晶体用作允许或阻止激光束到达光束尺寸调节设备1226和/或第一反射镜1214的激光器快门。在一实施方案中，RTP控制器1210控制RF控制信号的频率，使得从光束成形光学器件1212发出的连续波激光束被声光调制器1223有效地脉冲化(或调制)。对激光束进行脉冲化，使得每个脉冲的时间段在微秒或毫秒的范围内。结果，使用声光调制器1223使得能产生具有更长持续时间脉冲的脉冲激光束，以增加每个脉冲的加热。

光束尺寸调节设备1226可以设置在光束成形光学器件1212和第一反射镜1214之间。在一实施方案中，光束尺寸调节设备1226将方形光束的尺寸调节为大于或等于衬底112上的管芯的尺寸。光束尺寸调节设备1226可以是电动的，并且包括光束扩展器1227。

RTP控制器1210和电流反射镜电路1213可以用作X-Y电流计扫描系统。第一反射镜1214可用于沿第一(或X)方向在衬底112的整个表面上移动激光束。第二反射镜1216可用于沿第二(或Y)方向在衬底的整个表面上移动激光束。控制器1208和/或RTP控制器1210可以经由马达1230、1232移动反射镜1214、1216。

远心透镜组件1218可以包括一系列平凸透镜1240、1242、1244、1246。尽管示出了特定数量的平凸透镜，但是可以包括不同数量的平凸透镜。平凸透镜1240、1242、1244、1246越靠近窗组件130，其直径就越大，使得：透镜1242的直径大于透镜1240的直径；透镜1244的直径大于透镜1242的直径；并且透镜1246的直径大于透镜1244的直径。平凸透镜1240、1242、1244、1246竖直对准以具有共同的中心线1248。平凸透镜1240、1242、1244，1246以固定关系保持在模具1250内。平凸透镜1240、1242、1244、1246引导从第二反射镜1216接收的激光束正交于衬底112的表面。当激光束在衬底112的整个表面上移动时，远心透镜组件1218保持激光束与衬底112的表面的正交关系。

举例而言，可以将光束成形光学器件1212、声光调制器1223和/或光束尺寸调节设备1226中发出的激光束聚焦在第二反射镜1216的中心1252处，然后将其引导穿过远心透镜组件1218，在其中将激光束准直并提供给衬底112。将激光聚焦在第二反射镜(或透镜)1216的输入光瞳处，有助于在衬底112的向上表面上提供准直光束。

举例而言，由激光器1204产生的激光束的直径可以为355nm。激光器1204可以在脉冲模式或CW模式下操作。光束成形光学器件1212、光束尺寸调节设备1227和远心透镜组件1218可产生在衬底112处接收的2厘米乘2厘米的方形光束。RTP控制器1210可移动反射镜1214、1216以在衬底112的整个表面上执行200Hz扫描。RTP控制器1210可以在1秒的时间段内扫描所有管芯和/或面朝上的表面积(例如，对于直径为300mm的衬底，衬底的面朝上的表面积为2.83×10

衬底处理系统1200可包括温度控制系统150，其可用于控制衬底支撑件110和衬底112的温度。温度控制系统150可包括一个或多个温度传感器156以感测衬底支撑件110的一个或多个位置或区域的温度。

如图3所示的远心透镜组件实现起来可能是昂贵的。可以在不使用远心透镜组件的情况下使激光束准直。举例而言，并参考图3和13，图3的远心透镜组件218可以被去除，并且将反射镜216从图像平面304移开，以便使激光束准直。为了使激光束准直并且使光线指向衬底112的角度(或远离正交于图像平面304的方向的角度)最小，反射镜216与图像平面304之间的透射距离TD为最大和/或设置为大于预定最小距离。如果光线沿正交于图像平面304的方向被引导，则存在理想的激光束条件以使衬底112的整个表面上的蚀刻速率均匀。如果光线以在处于正交的预定小范围内的角度(例如90°±3°)被引导，则激光束被充分准直以提供高于预定最小均匀度水平的表面蚀刻均匀度。为了引导激光束的光线以使光线的角度在预定范围内，将距离TD设置为大于或等于预定长度(例如3米)。距离TD越大，角度越小，因此激光束越准直。图13示出了(i)何时将激光束导向衬底112的中心，以及(ii)何时将激光束导向衬底112的边缘。透镜216与图像平面304之间的距离越大，这两种透射之间的入射角1300就越小。

为了减小反射镜216之间的距离并同时使激光束准直，可以在反射镜216和图像平面304之间结合光束折叠组件。光束折叠组件改善了远心性。这样的一个示例在图14中示出。图14示出了结合RTP系统1402的衬底处理系统1400的示例，该RTP系统1402包括激光器1404、透镜电路1406和具有RTP控制器1410的控制器1408。衬底处理系统1400可以类似于图2的衬底处理系统200和图12的衬底处理系统1200进行操作。激光器1404是热源，其可以在RTP操作期间基于从RTP控制器1410接收的控制信号通过RTP控制器1410脉冲化(或调制)。这可以在ALE和ALD过程期间发生。

透镜电路1406包括光束成形光学器件1412、包括第一反射镜1414和第二反射镜1416的电流反射镜电路1413、以及光束折叠组件1418。光束成形光学器件1412可包括平顶(或第一光束成形)光学器件1420和衍射(或第二光束成形)光学器件1422。平顶光学器件1420用于将从激光器1404接收的激光束转换成平顶光束(例如2厘米(cm)×2厘米平顶光束)，其中激光束具有高斯分布。激光束的温度曲线也是高斯的。衍射光学器件1422将从平顶光学器件1420发出的平顶圆形光束转换成方形光束。方形光束在衬底112上具有相应的均匀温度分布。衬底112可以设置在处理室108中的衬底支撑件上。

激光器1404可以以脉冲模式或连续波(CW)模式操作。在脉冲模式期间，光束成形光学器件1412的输出可以直接提供给光束尺寸调节设备1426。在脉冲模式期间，RTP控制器1410可以控制激光束的脉冲速率，使得脉冲持续时间在皮秒或纳秒范围。当激光器1404以CW模式操作时，可以包括声光调制器1423。声光调制器1423可以由RTP控制器1410控制。在一个实施方案中，RTP控制器1410生成RF控制信号，其被提供给声光调制器1423。R提供F控制信号以控制声光调制器1423的晶体的折射率的变化。晶体的折射率基于RF控制信号的频率而变化。从光束成形光学器件1412提供给声光调制器1423的激光束基于RF信号的频率被晶体偏转。晶体用作允许或阻止激光束到达光束尺寸调节设备1426和/或第一反射镜1414的激光器快门。在一实施方案中，RTP控制器1410控制RF控制信号的频率，使得光束成形光学器件1412发出的连续波激光束被声光调制器1423有效地脉冲化(或调制)。激光束被脉冲化，使得每个脉冲的持续时间在微秒或毫秒的范围内。结果，声光调制器1423的使用允许产生具有更长持续时间脉冲的脉冲激光束，以增加每个脉冲的加热。

光束尺寸调节设备1426可以设置在光束成形光学器件1412和第一反射镜1414之间。光束尺寸调节设备1426可以调节方形光束的尺寸以大于或等于衬底112上的管芯的尺寸。光束尺寸调节设备1426可以是电动的并且包括光束扩展器1427。

RTP控制器1410和电流反射镜电路1413可以用作X-Y电流计扫描系统。第一反射镜1414可以用于沿第一(或X)方向在衬底112的整个表面上移动激光束。第二反射镜1416可用于沿第二(或Y)方向在衬底的整个表面上移动激光束。控制器1408和/或RTP控制器1410可以经由马达1430、1432来移动反射镜1414、1416。

光束折叠组件1418可以包括用于反射接收的激光束的成组的反射镜。光束折叠组件1418可以包括任何数量的反射镜。举例而言，示出了4个反射镜1452、1454、1456、1458。反射镜可以具有不同的尺寸，以不同的角度定位并且位于壳体1459内的不同位置。壳体1459可以具有第一(或输入)窗1460和第二(或输出)窗1461，激光穿过它们传送。在所示的示例中，示出了三个激光束1462、1464、1466；其每个都有各自的光线。在相应的时间，并且通过将反射镜1414、1416移动到相应的位置来提供三个激光束。可以产生任何数量的激光束。在一个实施方案中，电流反射镜电路包括在壳体1459中。电流反射镜电路1413与光束折叠组件1418的组合或单独的光束折叠组件1418可以被称为准直组件。

光束折叠组件1418增加了激光束从第二反射镜1416到衬底112的传播距离，同时使第二反射镜1416和衬底112之间的距离最小化。增加的传播距离使激光束在被衬底接收之前准直。这提供了紧凑的设计。光束折叠组件1418的制造也比远心透镜组件便宜。

光束折叠组件1418的成组的反射镜被定位和定向为引导从第二反射镜1416接收的激光束与衬底112的表面正交(或在相对于衬底112的表面的90°预定角度内)。当激光束在衬底112的整个表面上移动时，光束折叠组件1418将激光束与衬底112的表面保持处于这种正交或半正交关系。

举例而言，可以将从光束成形光学器件1412、声光调制器1423和/或光束尺寸调节设备1426发出的激光束聚焦在第二反射镜1416的中心，然后将其引导穿过光束折叠组件1418，其中使激光束准直并将其提供给衬底112。将激光聚焦在第二反射镜(或透镜)1416的输入光瞳处有助于在衬底112的面朝上表面处提供准直光束。

举例而言，由激光器1404产生的激光束的直径可以为355nm。激光器1404可以在脉冲模式或CW模式下操作。光束成形光学器件1412、光束尺寸调节设备1427和光束折叠组件1418可产生在衬底112处接收的2厘米×2厘米的方形光束。RTP控制器1410可移动反射镜1414、1416以在衬底112的整个表面上执行200Hz扫描。RTP控制器1410可以在1秒钟的时间段内扫描所有管芯和/或面朝上的表面积(例如，对于直径为300mm的衬底，衬底的2.83×10

衬底处理系统1400可包括温度控制系统150，其可用于控制衬底支撑件110和衬底112的温度。温度控制系统150可包括一个或多个温度传感器156以感测衬底支撑件110的一个或多个位置或区域的温度。

ALD和ALE的工艺取决于迭代地执行第一操作A，然后是第二操作B，其中在操作A和B之间执行泵/清扫操作。这与所使用的热源的类型无关。例如，可以在整个晶片表面上投配第一气体以形成饱和的单层。然后可以将任何残留量的第一气体泵出相应的处理室。然后可以将整个晶片表面暴露于第二气体和/或能量源(例如高能离子或紫外线光子)，然后抽出产物(或剩余)气体。然后可以重复这些操作，直到获得预定的沉积膜厚度或达到预定的蚀刻深度为止。

对于基于激光的衬底处理，将激光束聚焦到比衬底的面朝上的表面积小得多的区域(例如直径300mm的衬底，面朝上的表面积为约2800cm

因此，通过使用以上公开的实现方式，可以将激光束聚焦到衬底的芯片(或管芯)的尺寸，然后使激光束步进到衬底的表面上并且与重新定位激光束所需的时间量同步脉冲。因此，激光束在芯片上方时为开启(ON)，而在传播到下一个芯片时为关闭(OFF)。

例如，如果芯片具有1cm×1cm的面朝上的表面积，则所产生的激光束的尺寸也为1cm×1cm。举例而言，可以对衬底的表面积进行投配，然后泵出气体，然后可以使用本文公开的衬底处理系统中的一个使激光束从一个芯片步进到另一个芯片。可以连续地在每个芯片上将激光束脉冲开启。在将激光于衬底的芯片中的每一个上脉冲开启之后，可以再次给衬底投配，并且可以重复该工艺，直到对于每个管芯达到预定的蚀刻深度或预定的沉积厚度。可以在不到1-3秒的时间内使激光束步进到衬底的所有芯片上，该时间类似于与气体投配和气体清扫操作相关的时间量。因此，减少了激光退火时间，并且衬底产量高且便宜。这也减少了激光器的开启时间以及减小了相对于与相应的投配和清扫相关的时间量的在衬底的芯片上执行退火工艺的时间比。

在一实施方案中，激光器的占空比与使相关的激光束从一个管芯转向另一个芯片的时间同步。例如，如果在衬底上有160个2cm×2cm的管芯，则将激光束的中心重新定位为在每个激光脉冲之间略大于大约2cm的距离(或管芯的宽度加上相邻管芯之间的间隙)。如果在1秒钟的时间内扫描整个衬底，则与每个激光脉冲循环相关的时间为1/160秒。

举例而言，可以对整个衬底进行投配，将气体泵出相应的处理室，并且将激光从一个管芯步进到下一管芯，从而依次在每个管芯上脉冲开启。然后可以再次对衬底进行投配，并且重复该工艺。这提供了快速的退火工艺。如果整个衬底表面的激光退火花费很长时间(例如10分钟)，那么衬底的生产量将是低的并且昂贵的。通过提供其中在短时间段(例如1秒)内扫描整个衬底表面的激光退火工艺，时间选通项(time gating items)是衬底投配和气体清扫而不是激光退火。

图15示出了结合有RTP系统1502的衬底处理系统1500，该RTP系统1502包括激光器1504、透镜电路1506和具有RTP控制器1510的控制器1508。衬底处理系统1500可以类似于图2的衬底处理系统200、图12的衬底处理系统1200和/或图14的衬底处理系统1400进行操作。激光器1504是热源，其可以在RTP操作期间基于从RTP控制器1510接收的控制信号通过RTP控制器1510脉冲化(或调制)。这可以在ALE和ALD处理期间发生。

透镜电路1506包括光束成形光学器件1512以及反射镜1514和多边形扫描仪1516中的至少一个。在一实施方案中，包括反射镜1514并且不包括多边形扫描仪1516。在另一实施方案中，反射镜1514被实现为多边形扫描仪1516的一侧。多边形扫描仪1516可以具有一个或多个反射镜。在一实施方案中，多边形扫描仪1516的每个侧表面均具有反射镜。在所示的示例中，多边形扫描仪具有6个侧表面和两个端表面。多边形扫描仪可以具有任意数量的侧面。在一实施方案中，反射镜1514通过诸如图2、12、14所示的马达中的一种之类的马达旋转。在另一个实施方案中，多边形扫描仪1516通过马达旋转。

马达可以是单向的或双向的，使得马达的轴可以沿正向和反向驱动。马达可以旋转反射镜和/或多边形扫描仪，使得激光束不再从第一反射镜的第一部分反射，而是从第一反射镜的第二部分反射。然后，马达的轴可以返回到初始位置，以使激光束从第一反射镜的第一部分反射，或者可以旋转，以使激光束从不同的反射镜反射。在一个实施方案中，马达是单向的，因此马达的轴沿相同方向旋转。代替沿相反方向旋转轴并在重新扫描衬底时返回到初始位置，可以旋转多边形扫描仪，以使激光束从多边形扫描仪上的下一个相邻反射镜反射出去。这与返回初始位置具有相同的效果。

光束成形光学器件1512可以包括平顶(或第一光束成形)光学器件1520和第二光束成形光学器件1522。平顶光学器件1520用于将从激光器1504接收的激光束转换成平顶光束，其中激光束具有高斯分布。激光束的温度分布也是高斯的。第二光束成形光学器件1522将从平顶光学器件1520发出的平顶圆形光束转换为具有椭圆形横截面的线形光束1524，如图16所示。线形光束1524可以在第一(或x)方向上具有高斯强度和/或温度分布，并且在第二(或y)方向上具有基本“平顶”或均匀的强度和/或温度分布。线形光束1524在y方向上的横截面的长度L1可以大于衬底112的直径。举例而言，长度L1可以是320mm，衬底的直径可以是300mm。在一实施方案中，线形光束1524(i)具有在线形光束1524的中心部分1500中的基本“平顶”或均匀的强度，并且在衬底112的表面上提供均匀的温度分布，以及(ii)具有从中心部分1500到衬底112的径向最外边缘1504的强度分布急剧减小的端部1502。如图16所示，线形光束1524的横截面的中心部分1500具有长度L2，该长度L2等于或几乎与衬底112的直径相同。衬底112可以设置在衬底支撑件上(例如，图1的衬底支撑件110)。

在图15所示的示例中，在三个旋转位置示出了多边形扫描仪1516，其中两个由虚线表示1516'和1516”示出。尽管在多边形扫描仪1516的左侧和右侧示出了表示1516'和1516”，但实际上多边形扫描仪是固定的，仅仅旋转即可在衬底112上扫描。这提供了线形光束在整个衬底112上的一维运动以进行快速扫描(即短扫描时间)。对于图15的实施方案，没有使用远心透镜组件和/或光束折叠组件。

激光器1504可以以脉冲模式或连续波(CW)模式操作。在脉冲模式期间，光束成形光学器件1512的输出可以直接提供给光束尺寸调节设备1526。在脉冲模式期间，RTP控制器1510可以控制激光束的脉冲速率，使得脉冲持续时间在皮秒或纳秒范围。当激光器1504以CW模式操作时，可以包括声光调制器1523。声光调制器1523可以由RTP控制器1510控制。在一个实施方案中，RTP控制器1510生成RF控制信号，其被提供给声光调制器1523。RF控制信号被提供以控制声光调制器1523的晶体的折射率的变化。晶体的折射率基于RF控制信号的频率而变化。从光束成形光学器件1512提供给声光调制器1523的激光束基于RF信号的频率被晶体偏转。晶体用作允许或阻止激光束到达光束尺寸调节设备1526、反射镜1514和/或多边形扫描仪1516的激光器快门。在一实施方案中，RTP控制器1510控制RF控制信号的频率，使得光束成形光学器件1512发出的连续波激光束被声光调制器1523有效地脉冲化(或调制)。激光束被脉冲化，使得每个脉冲的持续时间在微秒或毫秒的范围内。结果，声光调制器1523的使用允许产生具有更长持续时间脉冲的脉冲激光束，以增加每个脉冲的加热。

光束尺寸调节设备1526可以设置在光束成形光学器件1512与反射镜1514和/或多边形扫描仪1516之间。光束尺寸调节设备1526可以将线形光束的尺寸调整为大于衬底112的直径。光束尺寸调节设备1526可以是电动的，并且包括光束扩展器1527。

RTP控制器1510、反射镜1514和/或多边形扫描仪1516可以作为一维扫描系统来操作。反射镜1514和/或多边形扫描仪1516可以旋转，以使激光/线形光束1524沿例如第一(或X)方向在衬底112的整个表面移动。如上所述，控制器1508和/或RTP控制器1510可以经由相应的马达旋转反射镜1514和/或多边形扫描仪1516，以在衬底112的整个表面上进行扫描。在线形光束的在衬底的表面上的每个位置，线形光束沿y方向加热衬底112的管芯的部分。可以在线形光束的每个位置处产生一个或多个脉冲。线形光束可在表面上循环多次以从衬底112去除预定厚度(或多个厚度)的材料。

图16示出了圆形光束1610和线形光束1624的截面图。光束成形光学器件1512将从图15的激光器1504输出的圆形光束1610转换成线形光束1524。线形光束具有椭圆形的横截面，并且可以在x方向上具有高斯分布且在y方向上具有基本均匀的分布。例如，当线形光束指向衬底112的中心时和当线形光束指向衬底112的径向最外边缘附近的点时之间的入射角可以是8.53°。线形光束在中心位置的法向能量密度可以为1，在径向最外侧边缘位置的法向能量密度可以为0.989。两个位置之间的光束尺寸偏差可以为1.12μm。

图17显示了金属ALE方法，其使用本文中所述的非快速热脉冲和/或非脉冲(固定)热退火。金属ALE方法可以包含图4的可重复进行的金属ALE处理，其中每一重复被称为一周期。虽然下面的操作主要针对图1-2和4的实施方案进行说明，但可轻易地将操作进行修改以应用至本公开内容的其他实施方案。操作可重复进行。现行周期可不进行或省略图17中以虚线显示的某些操作。

方法可始于1700。在1702处，将衬底(例如，图1与2的衬底112和/或直径300mm的衬底)布置在处理室中。在1704处，设定处理室操作参数如衬底支撑件温度、处理室压力、RF功率、偏压功率水平、及气体流率。在操作1704期间，可设定在下面的操作1708、1710期间待导入的气体、蒸气、液体、配体、有机蒸气等类型。在操作1704期间，还可决定在操作1708、1710期间导入的气体、蒸气、液体、配体、有机蒸气等的体积、流率、和/或压力。还可选择用于操作1714的能量水平。可选择和/或调整所述的操作参数以调整正在进行的金属ALE处理的每一周期的蚀刻率。蚀刻率是可调制的。在一实施方案中，选择用于进行表面修饰操作用的气体、蒸气、液体、等离子体、和/或化学品，以及决定气体、蒸气、液体、等离子体和/或化学品的流动的对应的体积、量、压力、流率、开始与结束、和/或持续时间。这可以包含如下持续时间：流动停止的持续时间；衬底被暴露于一或多种气体、蒸气、液体、等离子体、和/或化学品的持续时间；清扫时间；和/或其他相关的时序。还可决定温度水平与RTP能量水平以及对应的时序。可针对正在进行的每一周期判断所述的信息。

在1706处，清理衬底表面。例如，衬底可包含设置在基底层上的上(或上部)层。上层可包含或由下列者所构成：金属、金属氧化物、或金属氮化物。可清理上层的上表面。

在1708处，进行预处理，包含将衬底的一或多个表面和/或层(包含金属、金属氧化物、或金属氮化物)暴露于例如分子氧(O

在1709处，任选地预热衬底。这可包含如上所述增加衬底支撑件(或其板)的温度和/或增加对应处理室内的温度。例如，可将衬底、衬底支撑件、和/或处理室内部的温度增加至预定的温度(例如200℃)。在一实施方案中，并未进行操作1709且衬底被维持于室温处。在一实施方案中，衬底、衬底支撑件、和/或处理室内部处于一定温度，该温度高于或等于室温且低于由于进行下列操作1710待形成的金属络合物的沸点。

在1710处，进行原子吸附，包含导入一或多种无反应性配体如六氟乙酰丙酮Hhfac和/或乙酰丙酮Hacac和/或导入一或多种其他有机气体、蒸气、和/或待吸附至衬底中的反应物。无金属的配体可包含分子氯(Cl

在1712处，清扫对应处理室的气体。在1714处，进行延长的(或长的)脉冲或非脉冲热退火。这可包含加热衬底支撑件和/或利用闪光灯、激光、或能提供延长加热脉冲的其他适合灯具(例如红外线灯)。可将衬底支撑件加热至例如介于250℃至400℃之间的温度。在高于400℃的温度处，Cl

可重复进行至少操作1708-1715，包含调制衬底的表面或上部的温度。在1714处为了解吸/移除的目的进行热退火。可增加温度以蒸发某些分子。

在进行上述操作时不产生无机盐或额外的金属络合物。当例如导入金属前体时，可能会产生额外的金属络合物。上面的操作不包含导入金属前体。通过在表面更新操作如1715处导入氢等离子体或氧等离子体，可轻易清理不完全的有机残余物。

在1715处，可通过以清扫气体(如氩(Ar)气体)清扫处理室而更新衬底表面，以进行离子轰击并移除衬底的经修饰的部分(多个部分)。在一实施方案中，在所提供的快速热脉冲的一或多个连续脉冲对之间清扫处理室。在一实施方案中，在每一连续脉冲对之间从处理室清扫气体。这实现在处理室内进行多个等离子体和/或气相处理。在一实施方案中，在脉冲快速热退火期间和/或之后提供衬底支撑件冷却，以协助在脉冲快速热退火期间维持衬底的基底和/或主体部分的温度、并协助在进行脉冲快速热退火之后的衬底快速冷却。

在1716处，控制器180或208判断是否已完成N个周期，其中N为大于或等于1的整数。如果已完成N个周期，进行操作1718，否则进行操作1708。在1718处，控制器180或210可任选地进行第二(或后)退火操作。在1719处，控制器180或210可判断，针对现行管芯，是否进行其他处理和/或是否改变和/或重复现行处理。当如图2的实施方案使用激光与透镜电路时，如果待进行其他处理，可进行操作1704，否则可进行操作1720。如果如图1的实施方案中使用闪光灯，当不进行其他处理或改变现行处理时，方法可在1722处结束。如果待在其他管芯上进行处理，则进行操作1724，否则方法可在1722处结束。

在1724处，控制器208移动镜214、216以将激光束的成像平面位置改变至衬底112的不同管芯上方。例如，可将2cm×2cm激光束从第一管芯上方移动至第二管芯上方。可重复执行所述方法以使激光束在衬底上的数十至数百管芯上方扫描。镜214、216的移动可与激光204的脉冲重复率同步，以对每个管芯提供一或多次照射。

上述操作应为说明性的示例。取决于应用，可依序、同步、同时、连续、在重叠的期间内、或以不同顺序进行操作。此外，取决于事件的实施和/或程序，可进行或省略任何操作。

上述方法提供高度选择性的ALE，其具有高产量、在等离子体蚀刻期间提供经改善的ALE厚度控制。示例包含导入CL

通孔的填充部分在后段(BEOL)处理中可能会贡献最多的阻抗。为了减少此阻抗，可利用图18的下列方法移除通孔的底部，图18的方法可被称为利用快速热脉冲的方向性非各向同性BEOL阻挡层移除方法。此直接配体处理可被用于金属氮化物层的部分的选择性移除。该些部分是在不损伤下面层的情况下被移除。由于包含导线(例如铜(Cu)线)，因此也无热预算问题。例如，可移除通孔底部处的上层但留下通孔的侧壁。也可移除通孔外部的上层。这可参考图18的方法进一步说明。

图18显示了BEOL金属阻挡层ALE方法，其使用低处理室压力和/或等离子体压力控制、偏压功率控制、以及RTP热退火。当部分金属氮化物层被移除时，该方法可被称为金属氮化物ALE方法且可包含图4的金属ALE处理。该方法可重复进行，其中每一重复被称为一周期。虽然下面的操作主要针对图1-2、4、以及19的实施方案进行说明，但可轻易地将操作进行修改以应用于本公开内容的其他实施方案。现行周期可不进行或省略图18中以虚线显示的某些操作。

方法可始于1800。在1802处，将衬底(如图1与2的衬底112和/或直径300mm的衬底)放置在处理室中。在1804处，设定处理室操作参数，例如衬底支撑件温度、处理室压力、RF功率、偏置功率水平、以及气体流率。在操作1804期间，可决定在下面的操作1808、1810期间待导入的气体、蒸气、液体、配体、有机蒸气等的类型。在操作1804期间，还可决定在操作1808、1810期间待导入的气体、蒸气、液体、配体、有机蒸气等的体积、流率、和/或压力。还可选择用于操作1814的能量水平。可选择和/或调整所述的操作参数以调整正在进行的金属ALE处理的每一周期的蚀刻率。蚀刻率是可调整的。在一实施方案中，选择用于进行表面修饰操作的气体、蒸气、液体、等离子体、和/或化学品，且判断气体、蒸气、液体、等离子体、和/或化学品的流体的对应的体积、量、压力、流率、以及开始与结束、和/或持续时间。这可以包含以下持续时间：流动停止的持续时间；衬底被暴露于一或多种气体、蒸气、液体、等离子体、和/或化学品的持续时间；清扫时间；和/或其他相关的时序。还可决定温度水平与RTP能量水平以及对应的时序。可针对正在进行的每一周期判断所述的信息。

在1806处，清理衬底的表面。例如，衬底可包含设置于基底层上的上(或顶)层。上层可以包含金属、金属氧化物、或金属氮化物，或由其所构成。可清理上层的上表面。

在1808处，进行预处理，包含将包含金属、金属氧化物、或金属氮化物的衬底的一或多个表面和/或层暴露于例如分子氧(O

在该操作期间，将包含于此的等离子体室压力和/或等离子体压力维持在低压(如低于预定压力的压力)处。通过例如图1的RF产生器120-2供给偏压功率(偏压电流和/或电压)以通过衬底支撑件给衬底施加偏置。例如，偏压电流和/或电压可大于预定的偏压电流和/或电压。例如，可偏压衬底的一或多个部分。可进行操作1808以修饰金属氮化物层的选择性部分。低压及衬底的选择性偏压能选择性修饰上部或金属氮化物层。现在还参考图19A，其显示形成有通孔1902的衬底的部分1900。衬底包含导电下层1904、中间层1906、以及上层1908。中间层1906可以为介电层且可由介电材料所形成。中间层1906包含孔洞1910。可由金属氮化物如TaN或TiN形成的上层1908与中间层1906的上表面接触、横跨中间层1906的上表面设置、且填充部分孔洞1910。上层1908位于孔洞1910的侧壁1912以及底部1914上(或孔洞1910的导电层1904的上部上)。中间层1906与导电下层1904接触且设置于导电下层1904上。导电下层1904可由铜(Cu)、钴(Co)、和/或一或多种其他适合的导电材料所形成。

在操作1808期间，上层1908与中间层1906的上表面相接触的部分1920以及导电下层1904的上表面位于孔洞1910中的部分1922被修饰以在操作1814期间被移除。上层1908的侧壁部1930仍然留在孔洞1910中。操作1808以及1814的结果被显示于图19B中。在图18的方法之后，可用导电材料1940填充具有侧壁1930的孔洞1910以形成如图19C中所示的通孔1902。导电材料可以为Cu、Co、和/或其他适合的导电材料。

在操作1808期间以及在一实施方案中，可提供O

在1809处，任选地预热衬底。这可包含如上述增加衬底支撑件的温度和/或对应处理室内的温度。例如，可将衬底、衬底支撑件、和/或处理室内部的温度增加至预定的温度(例如，200℃)。在一实施方案中，并未进行操作1809并且将衬底维持在室温处。在一实施方案中，衬底、衬底支撑件、和/或处理室内部的温度处于高于或等于室温且低于因进行后续操作1810所形成的金属络合物的沸点的温度。

在1810处，进行原子吸附，包含导入一或多种无反应性配体，例如六氟乙酰丙酮Hhfac和/或乙酰丙酮Hacac和/或导入一或多种其他有机气体、蒸气、和/或待吸附至衬底中的反应物。无金属的配体可包含分子氯(Cl

在1812处，清扫对应处理室的气体。在1814处，利用例如闪光灯、激光、或如本文中所述能快速脉冲的其他适合灯具(如红外线灯)进行脉冲快速热退火。在一实施方案中，使用闪光灯提供预定量的热能(例如，7焦耳(J)或11J)。在另一实施方案中，使用脉冲激光。

可重复进行至少操作1808-1815，包含调制衬底的表面或上部的温度。可在一秒内调制表面或上部的温度多次。在1814处为了解吸/移除的目的进行脉冲快速热退火。这可包含产生一或多个热能脉冲以加热衬底的经修饰部分。可增加温度以蒸发某些分子。快速热脉冲实现衬底表面处的清理反应，自衬底释放金属络合物。

在进行上述操作时并未产生无机盐或额外的金属络合物。当例如导入金属前体时，可能会产生额外的金属络合物。上述操作不包含导入金属前体。通过在表面更新操作如1815处导入氢等离子体或氧等离子体，可轻易清理不完全的有机残余物。

在操作1814期间使衬底的基底和/或主体部分维持在或低于预定的温度(例如，低于或等于20℃)。RTP能使一处理室构造以高产量使用。在单一的处理室中进行多个处理操作。又例如，每一脉冲的长度可为0.1毫秒(ms)且衬底的表面和/或部分的温度可增加至最高1000℃。

在某些示例中，每一闪光灯脉冲提供5J/cm

操作1808、1810、1814能以原子移除在操作1808与1810期间受到修饰的衬底的表面和/或上层的选择性部分而达成可控制的原子蚀刻。在1814处所进行的快速加热提供在不使用等离子体情况下的各向同性反应。此外，所主张的加热能快速冷却，还避免热预算问题。

在1815处，可通过以清扫气体(例如，氩(Ar)气体)清扫处理室而更新衬底表面，以进行离子轰击并且移除衬底的一个或多个经修饰的部分。在一实施方案中，在所提供的快速热脉冲的一或多个连续脉冲对之间清扫处理室。在一实施方案中，在每一连续脉冲对之间从处理室清扫气体。这致使在处理室内进行多个等离子体和/或气相处理。在一实施方案中，在脉冲快速热退火期间和/或之后提供衬底支撑件冷却，以协助在脉冲快速热退火期间维持衬底的基底和/或主体部分的温度，并协助在进行脉冲快速热退火之后的衬底快速冷却。

在1816处，控制器180或208和/或快速热脉冲控制器182或210判断是否已完成N个周期，其中N为大于或等于1的整数。若已完成N个周期，进行操作1818，否则进行操作1808。在1818处，控制器180或210可选择性地进行第二(或后)退火操作。在1819处，控制器180或210可判断，针对现行管芯是否进行其他处理和/或是否改变和/或重复现行处理。当如图2的实施方案使用激光与透镜电路时，如果待进行其他处理，可以进行操作1804，否则可以进行操作1820。如果如图1的实施方案中使用闪光灯，当不进行其他处理或现行处理的改变时，方法可在1822处结束。如果待在其他管芯上进行处理，进行操作1824，否则方法可以在1822处结束。

在1824处，控制器208移动镜214、216以将激光束的成像平面位置改变至衬底112的不同管芯上方。例如，可将2cm×2cm激光束自第一管芯上方移动至第二管芯上方。可重复施行所述方法以使激光束在衬底上的数十至数百管芯上方扫描。镜214、216的移动可与激光204的脉冲重复率同步，以对每个管芯提供一或多次照射。

上述操作应该为说明性的示例。根据应用，可以按顺序、同步、同时、连续、在重叠的期间内、或以不同顺序进行操作。另外，根据事件的实施和/或程序，可进行或省略任何操作。

在Cu或Co沉积以填充通孔之前，可进行图18的上述方法而非进行溅射清理处理。移除TaN层在通孔底部处的部分以最少化和/或消除电阻-电容(RC)问题。方法能选择性地移除上层以及对应表面的平坦/水平单层部分。

图18的方法可用于从三维特征，例如通孔、孔洞、NAND存储器特征部等，各向同性以及选择性地移除例如金属氮化物。方法可用于从高深宽比孔洞内移除金属氮化物层。利用所述方法可各向同性移除由TiN所形成的具有预定深度的前段(FEOL)金属栅极(MG)。

前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。

使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。

在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括工艺气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。

概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。

在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。

示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。

如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。