TW202316509A - 用於控制沉積缺陷的處置 - Google Patents

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Abstract

半導體處理的示例性方法可包括以下步驟：在半導體處理腔室的處理區域中形成含碳前驅物的電漿。該方法可包括以下步驟：在該半導體處理腔室的的處理區域中容納的一基板上沉積含碳材料。該方法可包括以下步驟：停止該含碳前驅物流入該半導體處理腔室的該處理區域中。該方法可包括以下步驟：使該含碳材料與氧化材料的電漿流出物接觸。該方法可包括以下步驟：從該含碳材料的一表面形成揮發性材料。

Description

用於控制沉積缺陷的處置
交叉引用相關申請
本專利申請案請求於2021年8月26日提出申請的美國申請案第17/412,721號的優先權益，通過引用將上述申請的內容作為整體結合在此。
本技術係關於半導體處理方法。更具體地，本技術係關於處置基板和沉積材料以減少缺陷形成的方法。
藉由在基板表面上產生交錯（intricately）圖案化的材料層的製程使得可以製成積體電路。在基板上產生圖案化的材料需要用於形成和去除材料的受控方法。隨著元件尺寸的不斷減小，沿沉積膜的缺陷可能會產生更不利的（detrimental）影響。為了限制缺陷的形成和沉積，可施行對沉積參數和腔室清洗的改良控制。然而，這些製程可能無法或在足夠小的尺寸上限制缺陷，這仍然會影響元件效能。
因此，對於可以用於生產高品質元件和結構的改良系統和方法有需求。這些和其他需求由本技術所解決。
半導體處理的示例性方法可包括以下步驟：在半導體處理腔室的處理區域中形成含碳前驅物的電漿。該方法可包括以下步驟：在該半導體處理腔室的的處理區域中容納的一基板上沉積含碳材料。該方法可包括以下步驟：停止該含碳前驅物流入該半導體處理腔室的該處理區域中。該方法可包括以下步驟：使該含碳材料與氧化材料的電漿流出物接觸。該方法可包括以下步驟：從該含碳材料的一表面形成揮發性材料。
在一些實施例中，氧化材料可以是含氧前驅物或含氟前驅物或可包括含氧前驅物或含氟前驅物。在半導體處理腔室的處理區域中可形成氧化材料的電漿流出物。電漿流出物可在小於或約為200W的電漿功率下產生。該氧化材料的該等電漿流出物可形成在遠端電漿單元中，該遠端電漿單元與該半導體處理腔室的該處理區域流體耦接。在該方法期間，半導體處理腔室的溫度可維持在大於或約為400℃。使含碳材料與氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟可導致含碳材料的表面帶負電荷。使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟可施行少於或約為30秒。在將該含碳材料沉積在該基板上的步驟之後，可在該半導體處理腔室中直接施行使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟。載體氣體可與含碳前驅物一起流動。在使含碳材料與氧化材料的該等電漿流出物接觸的同時，可保持載體氣體的流動。可在沉積該含碳材料的步驟與使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟之間維持一電漿。
本技術的一些實施例可包括半導體處理方法。該方法可包括以下步驟：在一半導體處理腔室的一處理區域中形成一個或多個沉積前驅物的一電漿。該方法可包括以下步驟：在該半導體處理腔室的的處理區域中容納的一基板上沉積材料。該方法可包括以下步驟：停止該一個或多個沉積前驅物中的至少一個流入該半導體處理腔室的該處理區域中。該方法可包括以下步驟：使沉積在基板上的材料與氧化材料的電漿流出物接觸。該方法可包括以下步驟：從沉積在該基板上的該材料的一表面形成揮發性材料。
在一些實施例中，沉積在基板上的材料可包括無定形碳、摻雜碳或含矽材料中的一個或多個。氧化材料可以是含氧前驅物或含氟前驅物或可包括含氧前驅物或含氟前驅物。在半導體處理腔室的處理區域中可形成氧化材料的電漿流出物。電漿流出物可在小於或約為500W的電漿功率下產生。使沉積在該基板上的該材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟可導致沉積在該基板上的該材料的一表面帶負電。使沉積在基板上的材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟可施行少於或約為30秒。載體氣體可被包括作為一個或多個沉積前驅物中的一者。在使沉積在該基板上的該材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的同時，可保持載體氣體的流動。可在將該材料沉積在該基板上的步驟與使該材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟之間維持電漿。
本技術的一些實施例可包括半導體處理方法。該方法可包括以下步驟：在一半導體處理腔室的一處理區域中形成含碳前驅物的電漿。該方法可包括以下步驟：在該半導體處理腔室的的處理區域中容納的一基板上沉積含碳材料。該方法可包括以下步驟：停止該含碳前驅物流入該半導體處理腔室的該處理區域中。該方法可包括以下步驟：使該含碳材料與該半導體處理腔室中的氧化材料接觸。該方法可包括以下步驟：處置（treat）含碳材料的表面。
在一些實施例中，處置含碳材料的表面的步驟可包括以下步驟：在該半導體處理腔室的該處理區域中形成該氧化材料的一電漿。處置含碳材料的表面的步驟可包括以下步驟：使含碳材料與氧化材料的電漿流出物接觸。處置含碳材料的表面的步驟可包括以下步驟：從該含碳材料的一表面形成揮發性材料。
相較於傳統系統和技術，這種技術可提供許多好處。例如，這些製程可減少處理過的基板上的缺陷形成，否則處理過的基板上的這些缺陷會導致在線缺陷（inline defect）。另外，本技術的實施例的操作可藉由控制沉積材料的表面疏水性或親水性來改善隨後沉積材料的黏附性。結合以下描述和所附圖示更詳細地描述這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。
可包括半導體處理中的沉積操作以在基板上形成任意數量的材料。例如，材料可沉積在基板上以產生半導體結構，以及利於基板上材料的圖案化或去除。作為一個非限制性實例，硬遮罩可沉積在基板上以利於基板上材料的去除或圖案化。可以以任何數量的方式施行硬遮罩沉積，其包括藉由熱啟動沉積及電漿增強沉積。無論採用何種機制，許多沉積操作不僅將材料沉積在正在處理的基板上，而且還將材料沉積在腔室部件上。例如，在處理區域中，沉積可能發生在基板以及基板所在的基座或支撐件上、在可將材料分配到處理區域中的面板或擴散器上、在界定處理區域的腔室壁上以及在界定沉積後材料和副產品的排放通道的部件上。
一旦沉積製程完成，可從處理區域移除基板，並且可清洗腔室以用於下一個待處理的晶圓。然而，沉積製程和/或清洗製程的態樣可能會影響基板上缺陷的形成。例如，在沉積期間，材料不僅可沉積在基板上，而且可沉積在處理區域內的各種腔室表面上。一旦沉積完成，一些沉積材料可能會落回基板上，而在形成的膜上造成缺陷。類似地，在完成清洗製程並且將新的基板傳送到處理腔室之後，殘留材料可能仍留在處理區域的表面上，這些殘留材料可能會落到基板，並可能會影響待施行的沉積操作。
儘管可以藉由可以識別和解決缺陷形成的隨後計量操作來相對較好地控制大缺陷，但是許多缺陷可能太小而無法使用各種當前的計量方法來識別。例如，小於或約為20nm的缺陷可能留在沉積膜上。這些缺陷可能對歷史上較大的（historically larger）特徵影響較小，但對於具有減小的關鍵尺寸之特徵有影響，這些缺陷可能會帶來挑戰，例如在縮小比例時後續特徵形成的失準（misalignment）。例如，在後續處理期間（如在遮罩上施行微影術操作時），這些缺陷可能會改變圖案形成，而可能會產生影響後續處理的在線缺陷，並導致元件損壞或報廢。
本技術可藉由在沉積之前和/或之後施行處置來克服這些限制，這可以去除沉積在基板上的缺陷。藉由使材料與氧化材料接觸，許多缺陷顆粒可揮發並從腔室中排出。在描述了根據（可施行以下所述的電漿處理操作所在的）本技術實施例的腔室的大致態樣之後，將描述根據本技術實施例的具體製程和操作。應當理解，本技術不旨在限於所討論的特定腔室或處理，因為所描述的技術可用於改良許多製程，並且可適用於各種處理腔室和操作。
圖1表示根據本技術的一些實施例的示例性處理腔室100的截面圖。該圖可繪示結合了本技術的一個或多個態樣和/或可經特定地配置以施行根據本技術的實施例的一個或多個操作的系統的概述。腔室100的額外細節或所施行的方法可在下文進一步描述。根據本技術的一些實施例，腔室100可用於形成膜層，儘管應當理解，該等方法可在其中可發生膜形成的任何腔室中類似地施行。處理腔室100可包括腔室主體102、基板支撐件104與蓋組件106，基板支撐件104設置在腔室主體102內部，蓋組件106與腔室主體102耦接以及包圍處理空間120中的基板支撐件104。可透過開口126將基板103提供到處理空間120，開口126通常可以被密封以使用狹縫閥或門作處理。在處理期間，基板103可座於基板支撐件的表面105上。如箭頭145所示，基板支撐件104可沿著軸147旋轉，基板支撐件104的軸144可位於軸147。或者，可在沉積製程期間根據需要將基板支撐件104舉起以旋轉。
電漿分佈調變器111可設置在處理腔室100中，以控制在設置在基板支撐件104上的基板103上的電漿分佈。電漿分佈調變器111可包括第一電極108且可將腔室主體102與蓋組件106的其他部件分開，該第一電極可鄰近腔室主體102設置。第一電極108可以是蓋組件106的部分，或者可以是單獨的側壁電極。第一電極108可以是環形（annular）或環狀（ring-like）構件，且可以是環形電極。第一電極108可以是繞處理腔室100的周邊的連續環，或者如果需要的話，第一電極108可以在所選位置處是不連續的，處理腔室100圍繞處理空間120。第一電極108也可以是穿孔電極（如穿孔環或網狀（mesh）電極），或者可以是板狀電極，例如次級（secondary）氣體分配器。
一個或多個隔離器110a、110b可以是介電材料（如陶瓷或金屬氧化物（如氧化鋁和/或氮化鋁）），一個或多個隔離器110a、110b可與第一電極108接觸以及將第一電極108與氣體分配器112電隔離且熱隔離開及將第一電極108與腔室主體102電隔離且熱隔離開。氣體分配器112可界定用於將處理前驅物分配到處理空間120中的孔118。氣體分配器112可與第一電源142（如RF產生器、RF電源、DC電源、脈衝DC電源、脈衝RF電源或者可與處理腔室耦接的任何其他電源）耦接。在一些實施例中，第一電源142可以是RF電源。
氣體分配器112可以是導電氣體分配器或非導電氣體分配器。氣體分配器112也可由導電和​​非導電部件形成。例如，氣體分配器112的主體可以是導電的，而氣體分配器112的面板可以是不導電的。氣體分配器112可如由圖1所示的第一電源142供電。如圖1所示，或者在一些實施例中，氣體分配器112可與地耦接。
第一電極108可與第一調諧電路128耦接，該第一調諧電路128可控制處理腔室100的接地路徑。第一調諧電路128可包括第一電子感測器130和第一電子控制器134。第一電子控制器134可以是可變電容器或其他電路元件或包括可變電容器或其他電路元件。第一調諧電路128可以是一個或多個電感器132或包括一個或多個電感器132。第一調諧電路128可以是在處理期間在存在於處理空間120中的電漿條件下實現可變或可控阻抗的任何電路。在所示的一些實施例中，第一調諧電路128可包括第一電路支路（circuit leg）和第二電路支路，第一電路支路和第二電路支路在地和第一電子感測器130之間並聯耦接。第一電路支路可包括第一電感器132A。第二電路支路可包括與第一電子控制器134串聯耦接的第二電感器132B。第二電感器132B可設置在第一電子控制器134和一節點之間，該節點將第一電路支路和第二電路支路兩者都連接到第一電子感測器130。第一電子感測器130可以是電壓或電流感測器，且可與第一電子控制器134耦接，該第一電子控制器134可提供對處理空間120內的電漿條件的一定程度的閉迴路控制。
第二電極122可與基板支撐件104耦接。第二電極122可嵌入在基板支撐件104內或與基板支撐件104的表面耦接。第二電極122可以是板、穿孔板、網孔、線網或以任何其他分佈來佈置的導電元件。第二電極122可以是調諧電極，且可藉由導管146（如設置在基板的軸144中的（具有如50歐姆）的選定電阻的纜線）與第二調諧電路136耦接。第二調諧電路136可具有第二電子感測器138和第二電子控制器140，其可以是第二可變電容器。第二電子感測器138可以是電壓或電流感測器，且可與第二電子控制器140耦接以提供對處理空間120中的電漿條件的進一步控制。
（可以是偏壓電極和/或靜電吸盤電極的）第三電極124可與基板支撐件104耦接。第三電極可透過濾波器148與第二電源150耦接，濾波器148可以是阻抗匹配電路。第二電源150可以是DC電源、脈衝DC電源、RF偏壓電源、脈衝RF電源或偏壓電源，或者這些或其他電源的組合。在一些實施例中，第二電源150可以是RF偏壓電源。
圖1的蓋組件106和基板支撐件104可與任何用於電漿或熱處理的處理腔室一起使用。在操作中，處理腔室100可提供對處理空間120中電漿條件的即時控制。可將基板103設置在基板支撐件104上，且可根據任何期望的流動計劃使用入口114使處理氣體流過蓋組件106。入口114可包括來自遠端電漿源單元116與旁路（bypass）117的輸送，該遠端電漿源單元116可與腔室流體耦合，旁路117用於在一些實施例中可能不流過遠端電漿源單元116的處理氣體輸送。氣體可透過出口152離開處理腔室100。電力可與氣體分配器112耦接以在處理空間120中建立電漿。在一些實施例中，可使用第三電極124使基板經受電偏壓。
一旦激發處理空間120中的電漿，可在電漿與第一電極108之間建立電勢差。亦可在電漿和第二電極122之間建立電勢差。然後，可使用電子控制器134、140來調整由兩個調諧電路128和136表示的接地路徑的流動性質。可將設定點傳送到第一調諧電路128和第二調諧電路136，以提供從中心到邊緣的沉積速率和電漿密度均勻性的獨立控制。在電子控制器都可以是可變電容器的實施例中，電子感測器可獨立地調整可變電容器以最大化沉積速率且最小化厚度不均勻性。
調諧電路128、136中的各者可具有可變阻抗，可使用相應的電子控制器134、140來調整該可變阻抗。在電子控制器134、140是可變電容器的情況下，可選擇每個可變電容器的電容範圍以及第一電感器132A和第二電感器132B的電感來提供阻抗範圍。此範圍可取決於電漿的頻率和電壓特性，其在每個可變電容器的電容範圍內可具有最小值。因此，當第一電子控制器134的電容處於最小值或最大值時，第一調諧電路128的阻抗可能很高，而使得電漿形狀在基板支撐件上具有最小的空中（aerial）或側向（lateral）覆蓋。當第一電子控制器134的電容接近使第一調諧電路128的阻抗最小化的值時，電漿的空中覆蓋範圍可成長到最大，從而有效地覆蓋基板支撐件104的整個工作區域。隨著第一電子控制器134的電容自最小阻抗設定偏離，電漿形狀可能從腔室壁收縮且基板支撐件的空中覆蓋可能減弱（decline）。第二電子控制器140可具有類似的效果，隨著第二電子控制器140的電容可以改變，增加和減少電漿在基板支撐件上的空中覆蓋。
電子感測器130、138可用於調諧閉迴路中的個別電路128、136。可將（取決於所使用的感測器的類型的）用於電流或電壓的設定點安裝在每個感測器中，且感測器可提供有控制軟體，該控制軟體決定對每個個別電子控制器134、140的調整以最小化自設定點的偏離。因此，可在處理期間選擇電漿形狀並對其動態控制。應該理解，儘管前面的討論是基於可以是可變電容器的電子控制器134、140，但是任何具有可調特性的電子部件都可用來為調諧電路128和136提供可調阻抗。
轉到圖2，表示根據本技術的一些實施例的處理方法200中的示例性操作。該方法可在各種處理腔室中施行，其包括上述處理腔室100以及包括可以在其中施行操作的任何其他腔室。方法200可包括多個可選操作，其可以或可以不與根據本技術的方法的一些實施例具體地相關。例如，描述了許多操作以提供更大範圍的結構形式，但是對技術不是關鍵的，或者可藉由容易理解的替代方法來施行。方法200可包括一種處理方法，該處理方法可包括用於減少基板或沉積在基板上的材料上的表面缺陷的多個操作。如將在下文進一步解釋的，藉由調整表面能和/或對基板上的暴露材料做表皮蝕刻（superficially etching），可以限制或防止缺陷，這可以改善包含微影術的下游製程。
在一些實施例中，方法200可以可選地包括在可選操作205對基板表面預處置。藉由預處置基板的表面，可藉由在基板和膜之間產生有利的終止（favorable）來改善膜的黏附性。此外，在膜沉積之前，可淨化或去除可能已經落到基板的任何材料。預處置可以是熱製程或可包括熱製程，或者可包括電漿增強製程。處理條件或材料可類似於下文討論的任何處理條件或材料，其可在沉積期間或在沉積之後發生的處置期間使用。該處置可包括輸送含氫前驅物、含氮前驅物、如下文所述之氧化前驅物或某些其他前驅物。示例性前驅物可包括氫、氨或其他含氫或含氮前驅物，或可與基板或如下文將進一步描述的缺陷材料交互作用的任何氧化前驅物。例如，在一些實施例中，預處置可包括如下文將討論的在根據本技術的實施例的膜沉積之後發生的部分或所有操作。
在操作210，該方法可包括以下步驟：在半導體處理腔室的處理區域中形成含碳前驅物的電漿。在操作215，可將含碳材料沉積在基板上，該基板可坐（seated）在處理區域內的基板支撐件上，例如之前所描述的。儘管剩餘的揭示內容將討論含碳材料，但應當理解，本技術的一些實施例可適用於多種附加材料和膜，其包括附加膜形成。例如，雖然討論了電漿增強沉積，但是熱沉積的含碳膜也可以藉由本技術的態樣做有益的處置。類似地，可在本技術的實施例中使用的其他材料可包括含矽材料、摻雜材料（包括摻雜碳和/或摻雜矽）以及許多附加遮罩或沉積產品，如本發明所屬領域中具有通常知識者將容易理解的那樣可以結合在本技術的一些實施例中。
施行處理的電漿功率可能會影響膜的生長以及膜的各種性質。例如，在膜中摻入碳可藉由在膜中加入額外的甲基來允許降低介電常數。然而，在電漿處理期間，甲基可相對容易分解，然後碳可簡單地從腔室中排出。此外，隨著電漿功率增加，膜的撞擊（bombardment）可能會增加，這可能會去除孔隙並使膜緻密（densify），並且可能進一步減少膜的介電常數。因此，在一些實施例中，電漿可在小於或約為500W的電漿功率下產生，並且可以在小於或約為450W、小於或約為400W、小於或約為350W、小於或約為300W、小於或約為250W、小於或約為200W、小於或約為150W、小於或約為100W、小於或約為50W或更少下產生。
類似地，該製程可施行的壓力也可能會影響該製程的態樣。例如，隨著壓力的增加，大氣水的吸收可能會增加，這可能會增加膜的介電常數。隨著壓力保持較低，膜的疏水性（hydrophobicity）可能會增加。因此，在一些實施例中，壓力可維持在小於或約為10Torr以提供足夠低的介電常數的產生，且壓力可維持在小於或約為9Torr、小於或約為8Torr、小於或等於約7Torr、小於或約為6Torr、小於或約為5Torr、小於或約為4Torr、小於或約為3Torr、小於或約為2Torr、小於或約為1Torr、小於或約為0.5Torr或更低。然而，為了維持電漿參數以利於膜形成，壓力可維持在0.5Torr以上或約0.5Torr，且可維持在1Torr以上或約1Torr或更高。
在操作220，一旦發生了足夠的沉積，就可停止含碳前驅物以及任何數量的其他沉積前驅物的流動。在一些實施例中，如果使用電漿，可消除（extinguish）電漿，然後可在發生沉積的相同處理腔室中進行淨化操作。此外，在一些實施例中，可以在往淨化的過渡期間維持電漿，或隨後重新點燃（reignite）電漿，這可允許沉積材料更好地從系統淨化。例如，在一些實施例中，電漿可在操作225由氧化前驅物產生。電漿可如前所述在遠端電漿單元中產生，或者可在處理區域內產生，或者在沉積之後維持在處理區域內。作為含碳材料的一個非限制性實例，沉積前驅物可包括一個或多個載體氣體，如氬和/或氦。在一些實施例中，當停止輸送含碳前驅物時，可至少部分地維持載體氣體的輸送以維持電漿。另外，可在與含碳前驅物的停止流動的同時，輸送氧化材料，這也可利於維持電漿的產生。
在操作230，氧化材料的電漿流出物可接觸含碳材料並可從含碳材料的暴露表面形成揮發性材料。此外，可能已經被捕獲或保持在電漿包圍（plasma envelope）內的任何殘留的含碳材料，尤其是可能不足以從電漿沉積的小的缺陷材料，其可能與氧化材料反應。在傳統技術中，儘管有淨化氣體流動，但沉積電漿一消除，小顆粒就可能落到基板表面。這可能是由於顆粒靠近基板及排放路徑的長度，這可能使顆粒落到晶圓，並在形成的膜中造成缺陷。尤其是上面討論的更小的缺陷顆粒可能有助於亞20nm（sub-20 nm）顆粒的產生，因為這些材料可能會在沉積期間保持在電漿中。
然而，氧化材料可能在落到基板之前與這些顆粒反應，這可能允許形成揮發性材料。作為一個非限制性實例，含碳材料（如碳氫自由基或流出物物質）可與氧自由基、氟自由基或氫自由基接觸並產生揮發性氣體物質，其可容易地從系統中排出。氧化材料可限制碳-氫段（fragment）合併成較大的鏈，這可以限制較小的氣相成核缺陷。這已被證明可以顯著減少基板上的缺陷產生。儘管在一些實施例中，氧化電漿的形成可發生在遠端電漿區域中，但藉由在處理區域中產生或維持電漿，顆粒可被維持在電漿中並在接觸基板之前與氧化材料反應。
在一些實施例中，氧化材料可以是含氧材料、含氟材料和/或含氫材料或可包括含氧材料、含氟材料和/或含氫材料。作為非限制性實例，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、任何有機氟材料（其可包含碳、氫和氟、四氟化碳、三氟化氮、氟氣或任何其他含氟前驅物）、雙原子氫、氨或任何數量的其他材料（其可包含氧、氟或氫）。
可用於沉積中的含碳前驅物可以是或可包括任何數量的含碳前驅物。例如，含碳前驅物可以是或可包括任何烴，或包括碳和氫或者由碳和氫組成的任何材料。在一些實施例中，含碳前驅物的特徵可在於一個或多個碳-碳雙鍵和/或一個或多個碳-碳三鍵。因此，在一些實施例中，含碳前驅物可以是或可包括烷烴、烯烴或炔烴（如乙炔）、乙烯、丙烯或任何其他含碳材料。前驅物可包括含碳和氫的前驅物，其可包括任何量的碳和氫鍵結以及任何其他元素鍵結。
如上所述，一些實施例可包括含矽材料的形成。根據本技術的一些實施例，可在處理期間使用的含矽前驅物的非限制性實例可包括矽烷、乙矽烷、丙矽烷、四氟化矽、四氯化矽、二氯矽烷，以及可在含矽膜形成中使用的任何其他含矽前驅物。摻雜劑前驅物也可與任何其他前驅物一起使用以生產摻雜膜。作為可包括的一個摻雜劑，含硼前驅物可包括硼烷、乙硼烷、四硼烷、五硼烷、六硼烷、十硼烷或任何其他可在沉積膜中提供任何量的硼結合的含硼前驅物。
處理區域內的溫度或者基板或支撐件溫度可保持在沉積溫度，或者在一些實施例中可增加。因此，在本技術的實施例中，溫度可以是在沉積操作中使用的任何溫度，如大於或約為100°C、大於或約為200°C、大於或約為300°C、大於或約為400°C、大於或約為500 °C或更高。可在沉積操作之間增加或減少壓力，並且可用於控制與氧化材料和沉積材料的交互作用的量。例如，隨著壓力增加，氧化材料和基板之間的衝擊或相互作用的量可能增加，這可能增加膜的蝕刻量。類似地，在低得多的壓力下，平均自由路程可能會增加，這可能會增加離子能量，從而導致沉積膜的大量濺射。因此，為了控制沉積材料的損失，儘管壓力可維持在沉積操作的任何壓力下，但在一些實施例中，壓力可維持在約2Torr治約20Torr之間，並且可以維持在小於或約為15TorrTorr、小於或約為12Torr、小於或約為10Torr、小於或約為8Torr、小於或約為5Torr、或小於或約為3Torr。
如上所述，氧化材料可對形成在基板上的材料進行一定量的蝕刻。例如，含氧材料通常用於蝕刻碳膜或硬遮罩。為了減少或限制去除量，當產生氧化材料的電漿物質時使用的電漿功率可保持在小於或約為500W，並且可以保持在小於或約為450W、小於或約為400WW、小於或約為350W、小於或約為300W、小於或約為250W、小於或約為200W、小於或約為150W、小於或約為100W、小於或約為50W或更少。藉由施行低功率淨化製程，沉積材料的去除可保持在小於或約為1nm或更小，並且可保持在幾個單層材料或更小。這可足以從表面去除顆粒，這些顆粒可能對膜具有較低的吸引力或鍵結能，並且可以容易地揮發和去除，從而解決膜上的缺陷，同時維持形成的膜。此外，藉由用氧化材料施行較低功率的處置，可調整沿沉積材料的表面吸引力。例如，氧和許多其他物質可能帶負電，並可能導致表面變為負電性（electronegative）。這可對漂浮在處理區域中的粒子提供排斥力，並且可確保可以將粒子從系統中淨化而不是落在基板上。
此外，在一些實施例中，可將基板的表面能調整為更親水或更疏水，這不僅可提供如上所述之排斥力，而且還可影響後來沉積的膜的黏附性。例如，在一些實施例中，後續處理操作可包括在基板上沉積一個或多個其他材料。如果基板表面可吸引隨後沉積的材料，則可能不需要其他調整。此外，如果經過處置的表面可能會排斥隨後產生的薄膜，這會降低黏附力並導致膜剝離。因此，在一些實施例中，在可減少基板上的顆粒缺陷的充分淨化之後，可施行單獨的處置以調整基板上的表面能。例如，可輸送含氫材料或電漿流出物以與表面交互作用，這可調整表面能並改善與後來形成的膜的黏附性質。許多其他處置可包括使用在電漿淨化中的前驅物使用，並且可包括基於對膜表面能變化的影響來選擇用於電漿淨化的材料。例如，膜的表面能，特別是來自楊氏方程（Young’s equation）的固體表面自由能，可根據所使用的材料而增加或減少。作為一個實例，可施行氮處置以略微增加膜表面能以促進黏附相容性。在可能需要更大的增加時，可以使用更多的負電性材料。例如，一氧化二氮可用於電漿淨化以產生增加的表面能變化，且氧可用於電漿淨化以產生更大的表面能變化。這些處置可分別增加接觸膜表面的負電性材料的數量，這會更大地影響膜表面能。此外，材料可用於減少膜表面能。例如，含氟材料可用於在後續製程之前減少膜表面能。
如上所述，如果製程沒有受到充分控制，在一些實施例中暴露於氧化材料可能會導致蝕刻發生。這可能導致所生產的膜凹陷（pitting）或其他問題。因此，在一些實施例中，根據本技術的實施例的電漿淨化操作可施行少於或約為30秒的電漿產生或暴露於氧化物質，且可施行少於或約為25秒、少於或等於約20秒、小於或約為15秒、小於或約為10秒、小於或約為5秒或更少。類似地，藉由限制氧化材料的量，該製程可確保有限的蝕刻，同時允許發生可以限制顆粒產生和缺陷形成的氣相反應。例如，為了確保形成的膜的有限蝕刻，氧化材料可以以小於或約為250sccm的流速輸送，且可以以小於或約為200sccm、小於或約為150sccm、小於或約為100 sccm、小於或約為50sccm或更少的流速輸送。
在一些實施例中可能不需要電漿製程，這取決於所生產的膜，且取而代之地，可施行淨化和浸泡操作，其中非電漿增強的氧化材料流入處理區域並允許與基板交互作用，這也可以捕獲自由基流出物沉積物質，並調整沉積材料上的表面電荷。藉由根據本技術的一些實施例施行淨化處置，可以大大減少缺陷的產生。
在前面的描述中，出於解釋的目的，已經闡述了許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對於本發明所屬領域中具有通常知識者將顯而易見的是，可在沒有這些細節中的部分細節或具有其他細節的情況下實踐某些實施例。
已經揭露了若干實施例，本發明所屬領域中具有通常知識者將認識到，在不背離實施例的精神的情況下，可使用各種修改、替代構造和等效物。另外，為了避免不必要地混淆本技術，沒有描述許多習知的製程和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範圍。另外，方法或製程可以依順序或步驟描述，但是應當理解，可同時施行該等操作，或者以與所列順序不同的順序施行該等操作。
在提供一數值範圍時，應理解的是，除非在上下文有另外明確指出，否則在該範圍之上下限之間的各個中間值，小至下限之最小單元分數也經特定地揭露。在任何指明數值之間的任何更小範圍、或在一指明範圍中的未指明中間值以及在該所指明範圍中任何其他指明數值或中間值，均被涵蓋。該等較小範圍的上下限可獨立地被包括或被排除在範圍中，且各個範圍（無論上下限之一者或無或兩者同時被包括在該等較小範圍中）也被涵蓋在本技術內，除非在該指明範圍中也任何被特定地排除的限制。當所陳述之範圍包括該等極限值的其中一者或兩者，則也包括將那些所含極限值的任一者或二者排除的範圍。
除非上下文另外明確指出，如在本說明書及隨附之申請專利範圍中所使用者，單數型態「一個」、「一」及「該」包括複數指稱。因此，例如，指稱「一前驅物」包括複數個此種前驅物，而指稱「該層」包括對一或多個層及本發明所屬中具有通常知識者習知的等效物的指稱等。
再者，「包括」、「含有」、「含」及「包含」等詞，當被使用於本說明書及以下申請專利範圍中時，意圖指定所述特徵、整數、部件、或操作之存在，但該等用詞不排除一個或多個其他特徵、整數、部件、操作、動作、或群組的存在或增加。
100:處理腔室 102:腔室主體 103:基板 104:基板支撐件 105:表面 106:蓋組件 108:第一電極 111:電漿分佈調變器 112:氣體分配器 114:入口 116:遠端電漿源單元 117:旁路 118:孔 120:處理空間 122:第二電極 124:第三電極 126:開口 128:調諧電路 130:第一電子感測器 134:電子控制器 136:調諧電路 138:第二電子感測器 140:電子控制器 142:第一電源 144:軸 145:箭頭 146:導管 147:軸 148:濾波器 150:第二電源 152:出口 110a:隔離器 110b:隔離器 132A:第一電感器 132B:第二電感器
可藉由參考說明書和圖式的其餘部分來進一步瞭解所揭露技術的性質和優點。
圖1表示根據本技術的一些實施例的示例性處理腔室的示意性截面圖。
圖2表示根據本技術的一些實施例的沉積方法中的示例性操作。
其中若干圖作為示意圖包含在內。應當理解，圖示僅用於說明目的，除非特別說明是按比例繪製的，否則不應視為按比例繪製。另外，作為示意圖，提供了圖示以幫助理解，且相較於實際表示，圖示可能不包括所有態樣或資訊，且出於說明目的，圖示可能包括誇大的材料。
在所附圖示中，相似的部件和/或特徵可具有相同的數字編號。此外，可藉由在數字編號後面加上在相似組件之間作區分的字母來區別相同類型的各種部件。如果在說明書中僅使用第一數字編號，則該描述適用於具有相同第一數字編號的任何類似部件，而與字母無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:處理方法
205:操作
210:操作
215:操作
220:操作
225:操作
230:操作

Claims (20)

  1. 一種半導體處理方法，包括以下步驟： 在一半導體處理腔室的一處理區域中形成含碳前驅物的一電漿； 在該半導體處理腔室的的處理區域中容納的一基板上沉積含碳材料； 停止該含碳前驅物流入該半導體處理腔室的該處理區域中； 使該含碳材料與氧化材料的電漿流出物接觸；及 從該含碳材料的一表面形成揮發性材料。
  2. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該氧化材料包括含氧前驅物或含氟前驅物。
  3. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該氧化材料的該等電漿流出物形成在該半導體處理腔室的該處理區域中。
  4. 如請求項3所述之半導體處理方法，其中該等電漿流出物以小於或約為200W的一電漿功率產生。
  5. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中該氧化材料的該等電漿流出物形成在一遠端電漿單元中，該遠端電漿單元與該半導體處理腔室的該處理區域流體耦接。
  6. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中在該方法期間，該半導體處理腔室的一溫度保持在大於或約為400℃。
  7. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟導致該含碳材料的一表面帶負電。
  8. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟施行少於或約為30秒。
  9. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中在將該含碳材料沉積在該基板上的步驟之後，在該半導體處理腔室中直接施行使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟。
  10. 如請求項1所述之半導體處理方法，其中一載體氣體與該含碳前驅物一起流動，且其中在使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的同時保持該載體氣體的流動。
  11. 如請求項10所述之半導體處理方法，其中在沉積該含碳材料的步驟與使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟之間維持一電漿。
  12. 一種半導體處理方法，包括以下步驟： 在一半導體處理腔室的一處理區域中形成一個或多個沉積前驅物的一電漿； 在該半導體處理腔室的的處理區域中容納的一基板上沉積一材料； 停止該一個或多個沉積前驅物中的至少一個流入該半導體處理腔室的該處理區域中； 使沉積在該基板上的該材料與一氧化材料的該等電漿流出物接觸；及 從沉積在該基板上的該材料的一表面形成揮發性材料。
  13. 如請求項12所述之半導體處理方法，其中沉積在該基板上的該材料包括無定形碳、摻雜碳或含矽材料中的一個或多個。
  14. 如請求項12所述之半導體處理方法，其中該氧化材料包括含氧前驅物或含氟前驅物。
  15. 如請求項12所述之半導體處理方法，其中該氧化材料的該等電漿流出物形成在該半導體處理腔室的該處理區域中，及其中該等電漿流出物以小於或約為500W的一電漿功率產生。
  16. 如請求項12所述之半導體處理方法，其中使沉積在該基板上的該材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟導致沉積在該基板上的該材料的一表面帶負電。
  17. 如請求項12所述之半導體處理方法，其中使沉積在該基板上的該材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟施行少於或約為30秒。
  18. 如請求項12所述之半導體處理方法，其中一載體氣體被包括作為一個或多個沉積前驅物中的一者，其中在使沉積在該基板上的該材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的同時保持該載體氣體的流動，且其中在將該材料沉積在該基板上的步驟與使該材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸的步驟之間維持一電漿。
  19. 一種半導體處理方法，包括以下步驟： 在一半導體處理腔室的一處理區域中形成含碳前驅物的一電漿； 在該半導體處理腔室的的處理區域中容納的一基板上沉積含碳材料； 停止該含碳前驅物流入該半導體處理腔室的該處理區域中； 使該含碳材料與該半導體處理腔室中的氧化材料接觸；及 處置該含碳材料的一表面。
  20. 如請求項19所述之半導體處理方法，其中處置該含碳材料的該表面的步驟包括以下步驟： 在該半導體處理腔室的該處理區域中形成該氧化材料的一電漿； 使該含碳材料與該氧化材料的該等電漿流出物接觸；及 從該含碳材料的一表面形成揮發性材料。
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