CN118140292A - 用于控制沉积缺陷的处置 - Google Patents

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Abstract

半导体处理的示例性方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中形成含碳前驱物的等离子体。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中容纳的基板上沉积含碳材料。所述方法可包括停止含碳前驱物到半导体处理腔室的处理区域中的流动。所述方法可包括使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触。所述方法可包括从含碳材料的表面形成挥发性材料。

Description

用于控制沉积缺陷的处置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年8月26日提交的美国专利申请第17/412,721号的权益，上述申请的全部内容出于所有目的通过引用结合在此。
技术领域
本技术涉及半导体处理方法。更具体地，本技术涉及处置(treat)基板和沉积材料以减少缺陷形成的方法。
背景技术
通过在基板表面上产生复杂图案化的材料层的工艺使得可以制成集成电路。在基板上产生图案化的材料需要用于形成和去除材料的受控方法。随着器件尺寸的不断减小，沿沉积膜的缺陷可能会产生更不利的影响。为了限制缺陷的形成和沉积，可执行对沉积参数和腔室清洁的改良控制。然而，这些工艺可能无法或在足够小的尺寸上限制缺陷，这仍然会影响器件性能。
因此，对于可以用于生产高质量器件和结构的改良系统和方法有需求。这些和其他需求由本技术所解决。
发明内容
半导体处理的示例性方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中形成含碳前驱物的等离子体。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中容纳的基板上沉积含碳材料。所述方法可包括停止含碳前驱物到半导体处理腔室的处理区域中的流动。所述方法可包括使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触。所述方法可包括从含碳材料的表面形成挥发性材料。
在一些实施例中，氧化材料可以是或可包括含氧前驱物或含氟前驱物。在半导体处理腔室的处理区域中可形成氧化材料的等离子体流出物。等离子体流出物可在小于或约为200W的等离子体功率下产生。氧化材料的等离子体流出物可形成在远程等离子体单元中，所述远程等离子体单元与半导体处理腔室的处理区域流体耦接。在所述方法期间，半导体处理腔室的温度可维持在大于或约为400℃。使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触的步骤可使含碳材料的表面变得带负电荷。使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触的步骤可执行达少于或约为30秒。在将含碳材料沉积在基板上的步骤之后，可直接在半导体处理腔室中执行使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触的步骤。载气可与含碳前驱物一起流动。在使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触的同时，可保持载气的流动。可在沉积含碳材料的步骤与使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触的步骤之间维持等离子体。
本技术的一些实施例可涵盖半导体处理方法。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中形成一种或多种沉积前驱物的等离子体。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中容纳的基板上沉积材料。所述方法可包括停止一种或多种沉积前驱物中的至少一种沉积前驱物到半导体处理腔室的处理区域中的流动。所述方法可包括使沉积在基板上的材料与氧化材料的等离子体流出物接触。所述方法可包括从沉积在基板上的材料的表面形成挥发性材料。
在一些实施例中，沉积在基板上的材料可包括无定形碳、掺杂碳或含硅材料中的一者或多者。氧化材料可以是或可包括含氧前驱物或含氟前驱物。在半导体处理腔室的处理区域中可形成氧化材料的等离子体流出物。等离子体流出物可在小于或约为500W的等离子体功率下产生。使沉积在基板上的材料与氧化材料的等离子体流出物接触的步骤可使沉积在基板上的材料的表面变得带负电荷。使沉积在基板上的材料与氧化材料的等离子体流出物接触的步骤可执行达少于或约为30秒。载气可被包括作为一种或多种沉积前驱物中的一者。在使沉积在基板上的材料与氧化材料的等离子体流出物接触的同时，可保持载气的流动。可在将材料沉积在基板上的步骤与使材料与氧化材料的等离子体流出物接触的步骤之间维持等离子体。
本技术的一些实施例可涵盖半导体处理方法。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中形成含碳前驱物的等离子体。所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中容纳的基板上沉积含碳材料。所述方法可包括停止含碳前驱物到半导体处理腔室的处理区域中的流动。所述方法可包括使含碳材料与半导体处理腔室中的氧化材料接触。所述方法可包括处置含碳材料的表面。
在一些实施例中，处置含碳材料的表面的步骤可包括在半导体处理腔室的处理区域中形成氧化材料的等离子体。处置含碳材料的表面的步骤可包括使含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触。处置含碳材料的表面的步骤可包括从含碳材料的表面形成挥发性材料。
相较于传统系统和技术，这种技术可提供许多好处。例如，这些工艺可减少所处理的基板上的缺陷形成，否则这些缺陷会导致内联缺陷(inline defect)。另外，本技术的实施例的操作可通过控制沉积材料的表面疏水性或亲水性来改善随后沉积材料的粘附性。结合以下描述和附图更详细地描述这些和其他实施例以及它们的优点和特征中的许多优点和特征。
附图说明
可通过参考说明书和附图的其余部分来进一步了解所公开技术的性质和优点。
图1示出根据本技术的一些实施例的示例性处理腔室的示意性截面图。
图2示出根据本技术的一些实施例的沉积方法中的示例性操作。
附图中的若干附图被包括作为示意图。应当理解，附图仅用于说明目的，并且除非特别说明是按比例绘制的，否则不应视为按比例绘制。另外，作为示意图，提供附图以帮助理解，并且与实际表示相比，附图可能不包括所有方面或信息，并且出于说明目的，附图可能包括夸大的材料。
在附图中，相似的部件和/或特征可具有相同的附图标记。此外，可通过在附图标记后面加上在相似部件之间进行区分的字母来对相同类型的各种部件加以区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则描述适用于具有相同第一附图标记的任何类似部件，而与字母无关。
具体实施方式
半导体处理中的沉积操作可被包括以在基板上形成任意数量的材料。例如，材料可沉积在基板上以产生半导体结构，以及促进基板上材料的图案化或去除。作为一个非限制性示例，硬模可沉积在基板上以促进基板上材料的去除或图案化。可以以任何数量的方式执行硬模沉积，包括通过热激活沉积和等离子体增强沉积。无论采用何种机制，许多沉积操作不仅将材料沉积在正在处理的基板上，而且还将材料沉积在腔室部件上。例如，在处理区域中，沉积可能发生在基板以及基板安置于其上的基座或支撑件上、在可将材料分配到处理区域中的面板或扩散器上、在限定处理区域的腔室壁上以及在限定用于沉积后的材料和副产品的排放通道的部件上。
一旦沉积工艺完成，就可从处理区域移除基板，并且可清洁腔室以用于下一个待处理的晶片。然而，沉积工艺和/或清洁工艺的各方面可能会影响基板上缺陷的形成。例如，在沉积期间，材料不仅可沉积在基板上，而且可沉积在处理区域内的各种腔室表面上。一旦沉积完成，一些沉积材料可能会落回基板上，从而在形成的膜上造成缺陷。类似地，在完成清洁工艺并且将新的基板传送到处理腔室中之后，残留材料可能仍留在处理区域的表面上，这些残留材料可能会落向基板并影响待执行的沉积操作。
尽管可以通过随后的可以识别和解决缺陷形成的计量操作来相对较好地控制大缺陷，但是许多缺陷可能太小以至于无法使用各种当前的计量方法来识别。例如，小于或约为20nm的缺陷可能留在沉积膜上。这些缺陷可能对历史上较大的特征影响较小，但对于具有减小的关键尺寸的特征，这些缺陷可能会带来挑战，诸如在缩小尺度下后续特征形成的失准。例如，在后续处理期间(诸如在掩模上执行平版印刷术操作时)，缺陷可能会改变图案形成，这可能会产生影响后续处理的内联缺陷，并导致器件损坏或报废。
本技术可通过在沉积之前和/或之后执行处置来克服这些限制，这可以去除沉积在基板上的缺陷。通过使材料与氧化材料接触，许多缺陷颗粒可挥发并从腔室中排出。在描述了根据本技术实施例的可在其中执行以下讨论的等离子体处理操作的腔室的大致方面之后，将描述根据本技术实施例的具体工艺和操作。应当理解，本技术不旨在限于所讨论的特定腔室或处理，因为所描述的技术可用于改良许多工艺，并且可适用于各种处理腔室和操作。
图1示出根据本技术的一些实施例的示例性处理腔室100的截面图。图中可绘示结合了本技术的一个或多个方面和/或可专门配置成执行根据本技术的实施例的一个或多个操作的系统的概览。腔室100的额外细节或所执行的方法可在下文进一步描述。根据本技术的一些实施例，腔室100可用于形成膜层，尽管应当理解，所述方法可在其中可发生膜形成的任何腔室中类似地执行。处理腔室100可包括腔室主体102、基板支撑件104与盖组件106，基板支撑件104设置在腔室主体102内部，盖组件106与腔室主体102耦接并且将基板支撑件104封围在处理空间120中。可通过开口126将基板103提供到处理空间120，开口126可以使用狭缝阀或门常规地密封以用于进行处理。在处理期间，基板103可安置在基板支撑件的表面105上。如箭头145所指示，基板支撑件104可沿着轴线147旋转，基板支撑件104的轴144可位于轴线147处。替代地，可在沉积工艺期间根据需要将基板支撑件104举起以旋转。
等离子体分布调制器111可设置在处理腔室100中，以控制在设置在基板支撑件104上的基板103上的等离子体分布。等离子体分布调制器111可包括第一电极108且可将腔室主体102与盖组件106的其他部件分开，第一电极108可邻近腔室主体102设置。第一电极108可以是盖组件106的部分，或者可以是单独的侧壁电极。第一电极108可以是环形(annular)或环状(ring-like)构件，并且可以是环电极。第一电极108可以是在环绕处理空间120的处理腔室100的周边周围的连续环，或者如果需要的话，第一电极108可以在选定位置处是不连续的。第一电极108也可以是穿孔电极(诸如穿孔环或网状(mesh)电极)，或者可以是板状电极，诸如例如次级(secondary)气体分配器。
一个或多个隔离器110a、110b可以是介电材料，诸如陶瓷或金属氧化物，例如氧化铝和/或氮化铝，一个或多个隔离器110a、110b可与第一电极108接触并且将第一电极108与气体分配器112电隔离且热隔离开和将第一电极108与腔室主体102电隔离且热隔离。气体分配器112可限定用于将处理前驱物分配到处理空间120中的孔118。气体分配器112可与第一电功率源142耦接，第一电功率源142诸如RF产生器、RF电源、DC电源、脉冲DC电源、脉冲RF电源或者可与处理腔室耦接的任何其他电源。在一些实施例中，第一电功率源142可以是RF电源。
气体分配器112可以是导电气体分配器或非导电气体分配器。气体分配器112也可由导电和非导电部件形成。例如，气体分配器112的主体可以是导电的，而气体分配器112的面板可以是不导电的。气体分配器112可诸如由图1所示的第一电功率源142供电，或者在一些实施例中，气体分配器112可与接地耦接。
第一电极108可与第一调谐电路128耦接，第一调谐电路128可控制处理腔室100的接地路径。第一调谐电路128可包括第一电子传感器130和第一电子控制器134。第一电子控制器134可以是或可包括可变电容器或其他电路元件。第一调谐电路128可以是或可包括一个或多个电感器132。第一调谐电路128可以是在处理期间在存在于处理空间120中的等离子体条件下实现可变或可控阻抗的任何电路。在所示的一些实施例中，第一调谐电路128可包括第一电路支路(circuit leg)和第二电路支路，第一电路支路和第二电路支路在接地和第一电子传感器130之间并联耦接。第一电路支路可包括第一电感器132A。第二电路支路可包括与第一电子控制器134串联耦接的第二电感器132B。第二电感器132B可设置在第一电子控制器134和一节点之间，所述节点将第一电路支路和第二电路支路两者都连接到第一电子传感器130。第一电子传感器130可以是电压或电流传感器，并且可与第一电子控制器134耦接，第一电子控制器134可提供对处理空间120内部的等离子体条件的一定程度的闭环控制。
第二电极122可与基板支撑件104耦接。第二电极122可嵌入在基板支撑件104内或与基板支撑件104的表面耦接。第二电极122可以是板、穿孔板、网孔、线网或导电元件的任何其他分布式布置。第二电极122可以是调谐电极，并且可通过(例如，设置在基板支撑件104的轴144中的)导管146(例如，具有诸如50欧姆的选定电阻的缆线)与第二调谐电路136耦接。第二调谐电路136可具有第二电子传感器138和第二电子控制器140，第二电子控制器140可以是第二可变电容器。第二电子传感器138可以是电压或电流传感器，并且可与第二电子控制器140耦接以提供对处理空间120中的等离子体条件的进一步控制。
可以是偏压电极和/或静电吸盘电极的第三电极124可与基板支撑件104耦接。第三电极可通过滤波器148与第二电功率源150耦接，滤波器148可以是阻抗匹配电路。第二电功率源150可以是DC功率、脉冲DC功率、RF偏压功率、脉冲RF源或偏压功率，或者这些或其他电源的组合。在一些实施例中，第二电功率源150可以是RF偏压功率。
图1的盖组件106和基板支撑件104可与任何用于等离子体处理或热处理的处理腔室一起使用。在操作中，处理腔室100可提供对处理空间120中等离子体条件的实时控制。可将基板103设置在基板支撑件104上，并且可根据任何期望的流动计划使用入口114使处理气体流过盖组件106。入口114可包括来自可与腔室流体耦合的远程等离子体源单元116的输送，以及在一些实施例中，来自旁路(bypass)117的输送，旁路117用于可能不流过远程等离子体源单元116的处理气体输送。气体可通过出口152离开处理腔室100。电力可与气体分配器112耦接以在处理空间120中建立等离子体。在一些实施例中，可使用第三电极124使基板经受电偏压。
一旦激发处理空间120中的等离子体，可在等离子体与第一电极108之间建立电势差。还可在等离子体和第二电极122之间建立电势差。然后，可使用电子控制器134、140来调整由两个调谐电路128和136表示的接地路径的流动性质。可将设定点传送到第一调谐电路128和第二调谐电路136，以提供对从中心到边缘的沉积速率和等离子体密度均匀性的独立控制。在两个电子控制器都可以是可变电容器的实施例中，电子传感器可独立地调整可变电容器以最大化沉积速率且最小化厚度不均匀性。
调谐电路128、136中的每一者可具有可变阻抗，可使用相应的电子控制器134、140来调整所述可变阻抗。在电子控制器134、140是可变电容器的情况下，可选择可变电容器中的每一者的电容范围以及第一电感器132A和第二电感器132B的电感来提供阻抗范围。此范围可取决于等离子体的频率和电压特性，其在每个可变电容器的电容范围内可具有最小值。因此，当第一电子控制器134的电容处于最小值或最大值时，第一调谐电路128的阻抗可能很高，从而产生在基板支撑件上具有最小的空中(aerial)或侧向(lateral)覆盖的等离子体形状。当第一电子控制器134的电容接近使第一调谐电路128的阻抗最小化的值时，等离子体的空中覆盖范围可成长到最大，从而有效地覆盖基板支撑件104的整个工作区域。随着第一电子控制器134的电容从最小阻抗设定偏离，等离子体形状可能从腔室壁收缩且基板支撑件的空中覆盖率可能下降。第二电子控制器140可具有类似的效果，随着第二电子控制器140的电容可以改变，增加和减少等离子体在基板支撑件上的空中覆盖率。
电子传感器130、138可用于在闭环中调谐相应电路128、136。取决于所使用的传感器的类型，可将电流或电压的设定点安装在每个传感器中，并且传感器可提供有控制软件，所述控制软件确定对每个相应电子控制器134、140的调整以最小化从设定点的偏离。因此，可在处理期间选择并且动态地控制等离子体形状。应理解，尽管前面的讨论是基于可以是可变电容器的电子控制器134、140，但是任何具有可调特性的电子部件都可用来为调谐电路128和136提供可调阻抗。
转到图2，示出了根据本技术的一些实施例的处理方法200中的示例性操作。所述方法可在各种处理腔室中执行，包括上述处理腔室100以及可以在其中执行操作的任何其他腔室。方法200可包括多个可选操作，这些操作可以与或可以不与根据本技术的方法的一些实施例具体地相关联。例如，描述了许多操作以提供更大范围的结构形式，但是对技术不是关键的，或者可通过容易理解的替代方法来执行。方法200可包括一种处理方法，所述处理方法可包括用于减少在基板上或在沉积在基板上的材料上的表面缺陷的多个操作。如将在下文进一步解释地，通过调整表面能量和/或对基板上的暴露材料做表面蚀刻(superficially etching)，可以限制或防止缺陷，这可以改善包含平版印刷术的下游工艺。
在一些实施例中，方法200可以可选地包括在可选操作205处对基板表面预处置。通过预处置基板的表面，可通过在基板和膜之间产生有利的封端来改善膜的粘附性。此外，在膜沉积之前，可净化或去除可能已经落到基板的任何材料。预处置可以是或可包括热工艺，或者可包括等离子体增强工艺。处理条件或材料可类似于下文讨论的任何处理条件或材料，其可在沉积期间或在沉积之后发生的处置期间使用。所述处置可包括输送含氢前驱物、含氮前驱物、如下文所述的氧化前驱物或某些其他前驱物。示例性前驱物可包括氢、氨或其他含氢或含氮前驱物，或可与基板或如下文将进一步描述的缺陷材料交互作用的任何氧化前驱物。例如，在一些实施例中，预处置可包括如下文将讨论的在根据本技术的实施例的膜沉积之后发生的部分或所有操作。
在操作210处，所述方法可包括在半导体处理腔室的处理区域中形成含碳前驱物的等离子体。在操作215处，可将含碳材料沉积在基板上，所述基板可安置在处理区域内的基板支撑件上，如先前所描述的。尽管剩余的公开内容将讨论含碳材料，但应当理解，本技术的一些实施例可适用于多种附加材料和膜，包括附加膜形成。例如，虽然讨论了等离子体增强沉积，但是热沉积的含碳膜也可以通过本技术的各方面来有益地处置。类似地，可在本技术的实施例中使用的其他材料可包括含硅材料、掺杂材料(包括掺杂碳和/或掺杂硅)以及许多附加掩模或沉积产品，如本领域技术人员将容易理解的那样可以结合在本技术的一些实施例中。
执行处理的等离子体功率可能会影响膜的生长以及膜的各种性质。例如，在膜中掺入碳可通过在膜中掺入额外的甲基来允许降低介电常数。然而，在等离子体处理期间，甲基可相对容易分解，然后碳可简单地从腔室中排出。此外，随着等离子体功率增加，对膜的轰击(bombardment)可能会增加，这可能会去除孔隙并使膜致密，并且这可能进一步减小膜的介电常数。因此，在一些实施例中，等离子体可在小于或约为500W的等离子体功率下产生，并且可以在小于或约为450W、小于或约为400W、小于或约为350W、小于或约为300W、小于或约为250W、小于或约为200W、小于或约为150W、小于或约为100W、小于或约为50W或更低的功率下产生。
类似地，可执行工艺的压力也可能会影响工艺的各方面。例如，随着压力的增加，大气水的吸收可能会增加，这可能会增加膜的介电常数。随着压力保持较低，膜的疏水性可能会增加。因此，在一些实施例中，压力可维持在小于或约为10托以提供足够低的介电常数的产生，并且压力可维持在小于或约为9托、小于或约为8托、小于或等于约7托、小于或约为6托、小于或约为5托、小于或约为4托、小于或约为3托、小于或约为2托、小于或约为1托、小于或约为0.5托或更低。然而，为了维持等离子体参数以促进膜形成，压力可维持在高于或约0.5托，并且可维持在高于或约1托或更高。
在操作220处，一旦发生了足够的沉积，就可停止含碳前驱物以及任何数量的其他沉积前驱物的流动。在一些实施例中，如果使用等离子体，可熄灭等离子体，然后可在已发生沉积的相同处理腔室中进行净化操作。此外，在一些实施例中，可以在往净化的过渡期间维持等离子体，或随后重新点燃等离子体，这可允许更好地从系统净化沉积材料。例如，在一些实施例中，等离子体可在操作225处由氧化前驱物产生。等离子体可如前所述在远程等离子体单元中产生，或者可在处理区域内产生，或者在沉积之后维持在处理区域内。作为含碳材料的一个非限制性示例，沉积前驱物可包括一种或多种载气，诸如氩和/或氦。在一些实施例中，当停止含碳前驱物的输送时，可至少部分地维持载气的输送以维持等离子体。另外，可在与停止含碳前驱物的流动的同时，输送氧化材料，这也可促进维持等离子体的产生。
在操作230处，氧化材料的等离子体流出物可接触含碳材料并可从含碳材料的暴露表面形成挥发性材料。此外，可能已经被捕获或保持在等离子体包封内的任何残留的含碳材料，尤其是可能没有大到足以从等离子体沉积的小的缺陷材料，可能与氧化材料反应。在传统技术中，尽管有净化气体流动，但一旦沉积等离子体被消除，小颗粒就可能落到基板表面。这可能是由于颗粒靠近基板以及排放路径的长度，这可能使颗粒落向晶片，并在形成的膜中造成缺陷。尤其是上面讨论的较小的缺陷颗粒可能有助于亚20nm颗粒的产生，因为这些材料可能会在沉积期间以其他方式保持在等离子体中。
然而，氧化材料可能在落到基板之前与这些颗粒反应，这可能允许形成挥发性材料。作为一个非限制性示例，含碳材料(诸如碳氢自由基或流出物物质)可与氧自由基、氟自由基或氢自由基接触并产生挥发性气体物质，所述挥发性气体物质可容易地从系统中排出。氧化材料可限制碳-氢片段合并成较大的链，这可以限制较小的气相成核缺陷。这已被证明显著减少基板上的缺陷产生。尽管在一些实施例中，氧化等离子体的形成可发生在远程等离子体区域中，但通过在处理区域中产生或维持等离子体，颗粒可被维持在等离子体中并在接触基板之前与氧化材料反应。
在一些实施例中，氧化材料可以是或可包括含氧材料、含氟材料和/或含氢材料。作为非限制性示例，氧化材料可以是或可包括氧、臭氧、一氧化二氮、一氧化氮、水、醇、任何有机氟材料(其可包含碳、氢和氟、四氟化碳、三氟化氮、氟气或任何其他含氟前驱物)、双原子氢、氨或任何数量的其他材料(其可包含氧、氟或氢)。
可用于沉积中的含碳前驱物可以是或可包括任何数量的含碳前驱物。例如，含碳前驱物可以是或可包括任何烃，或包括碳和氢或者由碳和氢组成的任何材料。在一些实施例中，含碳前驱物可由一个或多个碳-碳双键和/或一个或多个碳-碳三键表征。因此，在一些实施例中，含碳前驱物可以是或可包括烷烃、烯烃或炔烃，诸如乙炔、乙烯、丙烯，或任何其他含碳材料。前驱物可包括含碳和氢的前驱物，其可包括任何量的碳和氢键结以及任何其他元素键结。
如上文所解释地，一些实施例可包括含硅材料的形成。根据本技术的一些实施例，可在处理期间使用的含硅前驱物的非限制性示例可包括硅烷、乙硅烷、丙硅烷、四氟化硅、四氯化硅、二氯硅烷，以及可在含硅膜形成中使用的任何其他含硅前驱物。掺杂剂前驱物也可与其他前驱物中的任一者一起使用以生产掺杂膜。作为可被包括的一种掺杂剂，含硼前驱物可包括硼烷、乙硼烷、四硼烷、五硼烷、六硼烷、十硼烷或任何其他可在沉积膜中提供任何量的硼掺入的含硼前驱物。
处理区域内的温度或者基板或支撑件温度可保持在沉积温度，或者在一些实施例中可增加。因此，在本技术的实施例中，温度可以是在沉积操作中使用的任何温度，诸如大于或约为100℃、大于或约为200℃、大于或约为300℃、大于或约为400℃、大于或约为500℃或更高的温度。可在沉积操作之间增加或减少压力，并且可用于控制与氧化材料和沉积材料的交互作用的量。例如，随着压力增加，氧化材料和基板之间的冲击或相互作用的量可能增加，这可能增加膜的蚀刻量。类似地，在低得多的压力下，平均自由路程可能会增加，这可能会增加离子能量，从而导致沉积膜的一定量的溅射。因此，为了控制沉积材料的损失，尽管压力可维持在沉积操作的任何压力下，但在一些实施例中，压力可维持在约2托至约20托之间，并且可以维持在小于或约为15托、小于或约为12托、小于或约为10托、小于或约为8托、小于或约为5托、或小于或约为3托。
如上所述，氧化材料可对形成在基板上的材料进行一定量的蚀刻。例如，含氧材料通常用于蚀刻碳膜或硬模。为了减少或限制去除量，当产生氧化材料的等离子体物质时使用的等离子体功率可保持在小于或约为500W，并且可以保持在小于或约为450W、小于或约为400W、小于或约为350W、小于或约为300W、小于或约为250W、小于或约为200W、小于或约为150W、小于或约为100W、小于或约为50W或更小。通过执行低功率净化工艺，沉积材料的去除可保持在小于或约为1nm或更小，并且可保持在几个单层材料或更小。这可足以从表面去除颗粒，这些颗粒可能对膜具有较低的吸引力或键结能，并且可以容易地挥发和去除，从而解决膜上的缺陷，同时维持形成的膜。此外，通过用氧化材料执行较低功率的处置，可调整沿沉积材料的表面吸引力。例如，氧和许多其他物质可能带负电荷，并可能导致表面变为负电性(electronegative)。这可对漂浮在处理区域中的粒子提供排斥力，并且可确保可以将粒子从系统中净化而不是落在基板上。
此外，在一些实施例中，可将基板的表面能调谐为更亲水或更疏水，这不仅可提供如上所述的排斥力，而且还可影响后来沉积的膜的粘附性。例如，在一些实施例中，后续处理操作可包括在基板上沉积一种或多种其他材料。如果基板表面可吸引随后沉积的材料，则可能不需要其他调整。此外，如果经过处置的表面可能会排斥随后产生的膜，这会降低粘附力并导致膜剥离。因此，在一些实施例中，在可减少基板上的颗粒缺陷的充分净化之后，可执行单独的处置以调整基板上的表面能。例如，可输送含氢材料或等离子体流出物以与表面交互作用，这可调整表面能并改善与后来形成的膜的粘附性质。许多其他处置可包括使用在等离子体净化中使用的前驱物，并且可包括基于对膜表面能变化的影响来选择用于等离子体净化的材料。例如，膜的表面能，特别是来自杨氏方程(Young’s equation)的固体表面自由能，可根据所使用的材料而增加或减少。作为一个示例，可执行氮处置以略微增加膜表面能以促进粘附兼容性。在可能需要更大的增加时，可以使用更多的负电性材料。例如，一氧化二氮可在等离子体净化中使用以产生增加的表面能变化，并且氧可在等离子体净化中使用以产生更大的表面能变化。这些处置可分别增加接触膜表面的负电性材料的数量，这会更大地影响膜表面能。此外，材料可用于减少膜表面能。例如，含氟材料可用于在后续工艺之前减少膜表面能。
如上文所解释地，如果工艺没有受到充分控制，在一些实施例中暴露于氧化材料可能会导致蚀刻发生。这可能导致所生产的膜有凹陷(pitting)或其他问题。因此，在一些实施例中，根据本技术的实施例的等离子体净化操作可执行达少于或约为30秒的等离子体产生或暴露于氧化物质，并且可执行达少于或约为25秒、少于或等于约20秒、小于或约为15秒、小于或约为10秒、小于或约为5秒或更少。类似地，通过限制氧化材料的量，所述工艺可确保有限的蚀刻，同时允许发生可以限制颗粒产生和缺陷形成的气相反应。例如，为了确保形成的膜的有限蚀刻，氧化材料可以以小于或约为250sccm的流速输送，并且可以以小于或约为200sccm、小于或约为150sccm、小于或约为100sccm、小于或约为50sccm或更少的流速输送。
在一些实施例中可能不需要等离子体工艺，这取决于所生产的膜，并且取而代之地，可执行净化和浸泡操作，其中非等离子体增强的氧化材料流入处理区域并允许与基板交互作用，这也可以捕获自由基流出物沉积物质，并调整沉积材料上的表面电荷。通过根据本技术的一些实施例执行净化处置，可以大大减少缺陷的产生。
在前面的描述中，出于解释的目的，已经阐述了许多细节以便提供对本技术的各种实施例的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些细节中的一些细节或具有其他细节的情况下实践某些实施例。
已经公开了若干实施例，本领域技术人员将认识到，在不背离实施例的精神的情况下，可使用各种修改、替代构造和等效物。另外，为了避免不必要地混淆本技术，没有描述许多常规的工艺和元件。因此，以上描述不应被视为限制本技术的范围。另外，方法或工艺可以依顺序或步骤描述，但是应当理解，可同时执行所述操作，或者以与所列顺序不同的顺序执行所述操作。
在提供值的范围的情况下，应理解，除非在上下文有另外明确指出，否则在此范围的上限和下限之间的每个中间值，直到下限单位的最小分数也被具体公开。在阐明范围中的任何阐明值或未阐明的中间值与此阐明范围中的任何其他阐明值或中间值之间的任何更小范围被涵盖。这些较小范围的上限和下限可独立地被包括或被排除在范围中，并且其中限值中的任一者、一者都不或两者都被包括在较小范围中的每个范围也被涵盖在本技术内，受限于阐明范围中任何具体排除的限值。在阐明范围包括限值中的一者或两者的情况下，排除这些所包括的限值中的任一者或两者的范围也被包括。
除非上下文另外明确指出，否则如在本说明书和所附权利要求书中所使用，单数形式“一个(a)”、“一(an)”和“所述”包括复数指代。因此，例如，对“一前驱物”的指代包括多个此类前驱物，而对“所述层”的指代包括对一个或多个层和本领域技术人员知道的其等效物的指代，等等。
而且，在本说明书和所附权利要求书中使用时，词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(contain)”、“包含(containing)”、“包括(include)”和“包括(including)”旨在指定所阐明的特征、整数、部件、或操作的存在，但它们不排除一个或多个其他特征、整数、部件、操作、动作、或群组的存在或增加。

Claims (20)

1.一种半导体处理方法，包括以下步骤：
在半导体处理腔室的处理区域中形成含碳前驱物的等离子体；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域中容纳的基板上沉积含碳材料；
停止所述含碳前驱物到所述半导体处理腔室的所述处理区域中的流动；
使所述含碳材料与氧化材料的等离子体流出物接触；以及
从所述含碳材料的表面形成挥发性材料。
2.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述氧化材料包括含氧前驱物或含氟前驱物。
3.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述氧化材料的所述等离子体流出物形成在所述半导体处理腔室的所述处理区域中。
4.如权利要求3所述的半导体处理方法，其中所述等离子体流出物以小于或约为200W的等离子体功率产生。
5.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中所述氧化材料的所述等离子体流出物形成在远程等离子体单元中，所述远程等离子体单元与所述半导体处理腔室的所述处理区域流体耦接。
6.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中在所述方法期间，所述半导体处理腔室的温度保持在大于或约为400℃。
7.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中使所述含碳材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的步骤使所述含碳材料的表面变得带负电荷。
8.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中使所述含碳材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的步骤执行达少于或约为30秒。
9.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中在将所述含碳材料沉积在所述基板上的步骤之后，直接在所述半导体处理腔室中执行使所述含碳材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的步骤。
10.如权利要求1所述的半导体处理方法，其中载气与所述含碳前驱物一起流动，并且其中在使所述含碳材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的同时保持所述载气的流动。
11.如权利要求10所述的半导体处理方法，其中在沉积所述含碳材料的步骤与使所述含碳材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的步骤之间维持等离子体。
12.一种半导体处理方法，包括以下步骤：
在半导体处理腔室的处理区域中形成一种或多种沉积前驱物的等离子体；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域中容纳的基板上沉积材料；
停止所述一种或多种沉积前驱物中的至少一种沉积前驱物到所述半导体处理腔室的所述处理区域中的流动；
使沉积在所述基板上的所述材料与氧化材料的等离子体流出物接触；以及
从沉积在所述基板上的所述材料的表面形成挥发性材料。
13.如权利要求12所述的半导体处理方法，其中沉积在所述基板上的所述材料包括无定形碳、掺杂碳或含硅材料中的一者或多者。
14.如权利要求12所述的半导体处理方法，其中所述氧化材料包括含氧前驱物或含氟前驱物。
15.如权利要求12所述的半导体处理方法，其中所述氧化材料的所述等离子体流出物形成在所述半导体处理腔室的所述处理区域中，并且其中所述等离子体流出物以小于或约为500W的等离子体功率产生。
16.如权利要求12所述的半导体处理方法，其中使沉积在所述基板上的所述材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的步骤使沉积在所述基板上的所述材料的表面变得带负电荷。
17.如权利要求12所述的半导体处理方法，其中使沉积在所述基板上的所述材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的步骤执行达少于或约为30秒。
18.如权利要求12所述的半导体处理方法，其中载气被包括作为一种或多种沉积前驱物中的一者，其中在使沉积在所述基板上的所述材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的同时保持所述载气的流动，并且其中在将所述材料沉积在所述基板上的步骤与使所述材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触的步骤之间维持等离子体。
19.一种半导体处理方法，包括以下步骤：
在半导体处理腔室的处理区域中形成含碳前驱物的等离子体；
在所述半导体处理腔室的所述处理区域中容纳的基板上沉积含碳材料；
停止所述含碳前驱物到所述半导体处理腔室的所述处理区域中的流动；
使所述含碳材料与所述半导体处理腔室中的氧化材料接触；以及
处置所述含碳材料的表面。
20.如权利要求19所述的半导体处理方法，其中处置所述含碳材料的所述表面的步骤包括以下步骤：
在所述半导体处理腔室的所述处理区域中形成所述氧化材料的等离子体；
使所述含碳材料与所述氧化材料的等离子体流出物接触；以及
从所述含碳材料的表面形成挥发性材料。
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