一种气体团簇离子束流在真空中形成薄膜的方法与流程

本发明涉及使用气体团簇离子束(gcib)形成超薄膜的方法。

背景技术：

气体团簇离子束(gcib)可以用于蚀刻，清洁，平滑和形成薄膜。气体团簇是指在标准温度和压力条件下呈气态的纳米级材料聚集体。这样的气体团簇可以由离子束聚集体组成，聚集体包括松散结合在一起的几至数千个分子或更多分子电离。可以通过电子轰击将气体团簇电离，这将允许将气体团簇形成为可控能量的定向束。这些团簇离子通常各自携带由电子电荷的大小和大于或等于表示团簇离子的电荷状态的整数的乘积给出的正电荷。

较大尺寸的团簇离子通常是最有用的，因为它们能够携带每个团簇离子大量的能量，而每个分子只具有适度的能量。离子团簇在与基底碰撞时崩解。特定的分解离子簇中的每个分子仅携带总簇能量的一小部分。因此，大的离子簇的影响很大，但仅限于非常浅的表面区域。这使气体簇1ons对各种表面改性过程均有效，但不会产生传统离子束加工所特有的更深的亚表面损伤。

传统的团簇离子源能产生具有宽尺寸分布的团簇离子，其随着每个簇中的分子数目成比例缩放，可以达到数千个分子。高压气体从喷嘴到真空的绝热膨胀过程中，许多单个气体原子(或分子)的缩合可形成原子团簇。带有小孔的撇束(渣)器从不断膨胀的气流的中心剥离发散的气流，以产生准直的簇束。各种不同大小的中性簇通过称为范德华力的弱原子间力产生并保持在一起。该方法已用于从多种气体中产生簇束，例如氦气，氖气，氩气，氪气，氙气，氮气，氧气，二氧化碳，六氟化硫，一氧化氮和一氧化二氮及其混合物这些气体。

在工业规模上对衬底进行gcib处理的几种新兴应用是在半导体领域。尽管对衬底进行gcib处理的过程多种多样，但许多过程仍无法提供对经过gcib处理的表面，结构和/或薄膜的关键特性和/或尺寸的适当控制。

技术实现要素：

本发明目的是，利用气体团簇离子束(gcib)形成薄膜的方法。本发明目的还在于，使用gcib在衬底衬底上沉积或生长薄膜的方法。

本发明的技术方案是，气体团簇离子束流在真空中形成薄膜的方法，使用至少一个气体团簇离子束(gcib)在衬底的至少一部分上形成薄膜，其中所述超薄薄膜的厚度小于5nm，并且其中所述形成包括(a)通过将所述衬底中的至少一种原子成分与所述至少一种gcib中的至少一种成膜原子成分混合，任选地在所述衬底的表面部分中生长混合子层，并且(b)沉积一种或多种成膜原子在所述基底的所述表面部分上来自所述至少一个gcib的组分形成沉积层，其中所述混合子层和所述沉积层一起形成超薄薄膜。所述加压气体混合物产生所述离子团簇束包括含氧气体，含氮气体，含碳气体，含氢气体，含硅气体，含磷气体，含硼气体，含砷气体，含硫气体或锗气体，或其两种以上的组合。在减压环境中所述衬底上，在所述减压环境中由加压气体混合物产生所述gcib；

选择离子团簇加速电位和离子团簇剂量以达到所述小于5nm的厚度；根据所述离子团簇加速电位使所述gcb加速；或根据所述束剂量，将所述加速后的gcib照射到衬底上层间电介质层上；沉积所述超薄薄膜以达到所述厚度。

在减压环境中提供所述衬底；在所述减压环境中由加压气体混合物产生所述至少一个gcib；选择离子团簇加速电位和离子团簇剂量以达到所述小于5nm的厚度；根据所述离子团簇加速电位来加速所述至少一个gcib；根据所述离子团簇剂量，将所述加速的至少一个gcib照射到所述衬底的所述至少一部分上；在所述衬底的所述至少一部分上形成所述超薄薄膜以达到所述厚度。尤其是，所述厚度小于约3nm。

根据一个实施例，描述了一种制备薄膜的方法。该方法包括使用gcib在衬底的一部分上形成超薄薄膜，其中该超薄薄膜的厚度小于大约5nm。

根据另一个实施例，描述了一种在衬底上形成超薄薄膜的方法。该方法包括：在减压环境中提供衬底；在减压环境中由加压气体混合物生成gcib；选择离子团簇加速电位和离子团簇剂量以实现小于约5nm的薄膜厚度；根据离子团簇加速电位加速gcib；根据所述离子团簇剂量，将加速的gcib照射到所述衬底的至少一部分上；在所述衬底的至少一部分上形成所述超薄薄膜以达到所述厚度。

根据另一实施例，描述了一种制备互连结构的方法。该方法包括。使用gcib在金属线上形成超薄薄膜；在超薄薄膜上方形成层间介电层；将图案蚀刻到层间介电层中并停止在超薄薄膜上。

根据另一实施例，描述了一种制备互连结构1s的方法。该方法包括：形成层间电介质层；以及使用gcib在层间介电层上沉积超薄薄膜；将沟槽或通孔或两者蚀刻到层间电介质层中；使沟槽或通孔或两者同时金属化；并抛光金属化沟槽，0rvia或两者，直到达到超薄膜。

根据另一实施例，描述了一种制备互连结构的方法。该方法包括：形成层间电介质层；在层间电介质层上方形成化学机械抛光((mp)停止层)；在层间电介质层中蚀刻沟槽或通孔，或在两者之间蚀刻；金属化沟槽或通孔或两者；抛光金属化沟槽或通孔或两者，直到到达cmp停止层，而不会过度抛光金属化沟槽或通孔或两者；并在其上形成超薄薄膜使用gcib对抛光的金属化沟槽或通孔或两者进行抛光。

根据另一实施例，描述了一种制备互连结构的方法。该方法包括：使用第一gcib在金属线上形成第一超薄薄膜；在第一超薄薄膜上方形成第一层间电介质层；使用第二gcib在第一层间电介质层上形成第二超薄薄膜；在第二超薄薄膜上形成第二层间电介质层；将通孔蚀刻到第一层间电介质层中并停止在第一超薄薄膜上；在第二层间电介质层中刻蚀沟槽并停止在第二超薄薄膜上，其中第一和第二超薄薄膜的厚度均小于约5nm。

根据另一实施例，描述了一种铜互连，其包括使用gcib形成的薄膜覆盖层，该薄膜覆盖层的厚度小于大约5nm。根据另一个实施例，描述了一种层间电介质层，其包括使用gcib形成的薄膜覆盖层，该薄膜覆盖层的厚度小于大约5nm。根据又一实施例，描述了一种超薄势垒层，其包括使用gcib形成的薄膜层，该薄膜层的厚度小于大约5nm。

附图说明

图1a和图1b以示意性截面图示出了根据现有技术的制备互连结构的方法；

图2以示意性截面图示出了根据实施例的制备互连结构的方法；

图3a至图3c以示意性截面图示出了根据多个实施例的形成超薄膜的方法；

图4以示意性截面图示出了根据另一实施例的制备互连结构的方法。

图5是gcib处理系统的说明图。

图6是gcib处理系统的另一示意图；

图7是gcib处理系统的另一示意图；

图8是用于gcib处理系统的电离源的图示。

图9-11是分别提供使用gcib形成薄膜的示例性数据的图。

图12提供了用于gcib簇大小的示例性数据；

图13a至图13e是描绘方法实施例得到的示意性截面图。

图14a至图14f是描绘另一方法的示意性截面图。

具体实施方式

在各种实施例中公开了一种用于使用气体团簇离子束(gcib)在衬底上形成薄膜的方法和系统。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者在利用其他替换和/或附加方法，材料或组件的情况下实践各种实施例。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构，材料或操作，以避免使本发明的各个实施例的各方面不清楚。类似地，出于解释的目的，阐述了具体的数字，材料和配置，以提供对本发明的透彻理解。然而，可以在没有具体细节的情况下实践本发明。此外，应当理解，附图中所示的各种实施例是说明性表示，并且不一定按比例绘制。

在说明书和权利要求书中，使用了术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词。应当理解，这些术语并不旨在彼此同义。相反，在特定实施例中，“连接”可以用来表示两个或两个以上元件彼此直接物理或电气接触，而“耦合”可能还意味着两个或多个元件彼此不直接接触，但仍可相互协作或相互作用其他。

在整个说明书中，对“一个实施例”或“一个实施例”的引用是指结合该实施例描述的特定特征，结构，材料或特性包括在本发明的至少一个实施例中，但并不表示它们是存在于每个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在一个实施例中”不一定是指本发明的相同实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征，结构，材料或特性可以以任何合适的方式组合。在其他实施例中，可以包括各种附加层和/或结构和/或可以省略所描述的特征。

如上所述，通常需要使用gcib在衬底的表面上形成材料的薄膜。特别地，需要在基底上形成薄膜，同时提供对经受gcib处理的表面，结构和/或膜的关键特性和/或尺寸的适当控制。此外，如上所述，需要使用gcib仅在衬底的选定表面上沉积或生长超薄薄膜。

在本文中，术语“形成(或“形成”或“形成”)用于广义地表示在衬底的一个或多个表面上的材料薄膜的制备。在生长过程中，在衬底上形成薄膜，其中仅将薄膜原子成分的一部分引入gcib，而其余部分由石墨烯提供。例如，当在衬底上生长siox时，衬底可以包括硅表面，该硅表面被含氧的gcib辐照，因此生长的层是硅与硅的反应产物。相反，在沉积过程中，在衬底上形成了薄膜，其中薄膜的基本上所有原子成分都被引入了gcib中，例如，当沉积sicx时，衬底是艾拉由同时含有硅和碳的gcib介导。

现在参考图1a和1b，以示意性截面图示出了现有技术的互连结构。示出了互连层1的一部分，该部分包括具有相应的绝缘层的金属布线层。互连层1包括低介电常数(low-k)介电层10，介电覆盖层20和金属线15。常规地，低k介电层10和介电覆盖层20使用气相沉积技术形成，并且，此后，对其进行图案化和金属化以形成金属线15。低介电常数介电层10可以包括无孔或多孔的含sicoh的膜，而介电覆盖层20可以包括sio2。介电覆盖层20可以在随后的工艺步骤中向绝缘层提供结构完整性。

在金属化之后，将填充低k介电层10和介电盖层20中的图案的金属抛光回去，直到到达介电盖层20为止。此外，金属线15和电介质覆盖层20被过度抛光(在图1a中标记为“5”)以减小电介质覆盖层20的厚度。如图1a和1b所示，在过度抛光步骤5之后，互连层1(和金属线15)的初始总厚度12减小到抛光互连层1'(和金属线15)的最终总厚度12'。此外，将电介质覆盖层20的初始厚度22减小至电介质覆盖层20的最终厚度22'。通常，电介质覆盖层20的初始(22)和最终(22')厚度占据相当大的比例。金属线的初始总厚度(12)和最终总厚度(12')的一小部分15。

该限制部分是由于常规气相沉积技术无法沉积厚度小于约10纳米(nm)的薄膜而导致的。结果，绝缘层(即低k介电层10和介电覆盖层20)的有效介电常数受到损害。例如，金属线15的初始总厚度12可以为大约80nm，并且最终总厚度12'可以为大约50nm。此外，例如，电介质覆盖层20的初始厚度22可以为大约50nm，并且最终厚度22'可以为大约20nm。因此，介电覆盖层20(通常是介电常数为4的sio2)占绝缘层的有效介电常数的约40％。包括化学气相沉积(cvd)和化学机械抛光(cmp)在内的常规技术不能实现小于约10nm的膜厚度。

现在参考图2，根据一个实施例以示意性截面图示出了互连结构。示出了互连层25的一部分，其包括具有相应的绝缘层的金属布线层。互连层25包括低k介电层30，覆盖层40和金属线35。使用气相沉积技术形成低k电介质层30，然后对其进行图案化和金属化以形成金属线35。低k电介质层30可以包括无孔或多孔的含sicoh的膜。

与传统的互连层不同，如图1a和1b所示，覆盖层40是使用gcib形成的。其中，覆盖层40形成为具有小于约5nm的厚度42，这是互连层25的总厚度32的一小部分。结果，尽管覆盖层40可以用作用于隔离层的阻挡层。在随后的互连层中，绝缘层的介电常数受到的影响最小。本文中，描述了用于制备可以与互连结构集成的超薄薄膜的gcib工艺。

发明人已经发现，使用gcib工艺形成的厚度为5nm(纳米)或更小的超薄膜具有与通过常规pecvd方法形成的实质上较厚的薄膜(数量级)相等的气密性水平。例如，发明人已经观察到，sin的超薄膜(小于3nm厚)以及其他材料在金属布线和相邻的绝缘结构之间的界面处降低了铜迁移率和电迁移。

如图1和2所示。如图3a和3b所示，在gcib沉积期间，将材料以低gcib剂量注入到衬底30'的照射表面的子层31'内，并最终以较高gcib剂量过渡到纯沉积过程。将材料注入子层31'内形成混合层41'，其充当下面的衬底组合物和随后沉积在衬底30'上的层43'之间的渐变界面。注入的混合层41'部分地充当扩散阻挡层。然而，沉积在衬底30'上的层43'的质量增强了厚度为42'的整个超薄膜40'的扩散特性。注入到衬底30'的子层31'中以形成混合层41'的材料的材料组成可以与沉积以形成层43'的材料的材料组成相同，如图2所示。在图3b中所示的示例(例如，对于混合层41'和层43'的相同点画)。或者，如图3c所示，注入到衬底30'中以形成混合层41'的材料的材料组成可以不同于沉积以形成层43“的材料的材料组成(例如，不同的阴影线)并为混合层41'和层43”)点涂。在前者中，可以使用一个或多个gcib来形成整个超薄膜40'。在后者中，可以使用两个或更多个gcib来形成整个超薄膜40'，包括混合层41'和层43“。替代地，在后者中，可以使用常规工艺来形成混合层41'，然后是一个或多个gcib，以形成层43“。常规工艺可以包括注入工艺，生长工艺，氧化工艺，氮化工艺等。

发明人发现，可以在各种gcib条件下使用生长和/或沉积工艺来形成高质量的5nm以下的超薄膜。如下所述，当生长超薄膜时，发明人已经观察到，对于给定的束剂量(或gcib剂量)，增加束加速势(或gcib能量)可导致较厚的膜，同时增加膜的粗糙度。。替代地，发明人已经观察到可以执行使用相对较低的gcib能量和/或较宽的gcib能量分布的gcib生长过程，以实现低于5nm的超薄膜，同时实现较低的粗糙度。但是，可以利用宽范围的gcib能量和gcib剂量(包括以下将要讨论的其他参数)来获得5纳米以下的超薄薄膜。另外，如下所述，当沉积超薄膜时，发明人已经观察到，对于给定的gcib剂量，增加gcib能量可以导致较厚的膜，同时增加膜的粗糙度。备选地，发明人已经观察到，可以执行使用相对较低的gcib能量和/或较宽的gcib能量分布的gcib沉积工艺，以实现低于5nm的超薄膜，同时实现较低的粗糙度。但是，可以利用宽范围的gcib能量和gcib剂量(包括以下将要讨论的其他参数)来获得5纳米以下的超薄薄膜。此外，如下文将要讨论的，可执行预处理过程和/或后处理过程以调节一个或多个膜性质，包括但不限于膜厚度，膜粗糙度，膜粘附力，膜的组成等。

现在参考图4，根据另一实施例以示意性截面图示出了互连结构。电镀互连结构50的一部分，该部分包括具有相应绝缘层的金属布线层和用于与金属布线层进行电接触的接触通孔。互连结构50包括具有金属线65的第一低k介电层60。在第一低k介电层60之上，准备第二低k介电层80，在第二低k介电层80内形成接触通孔90。在第一低k介电层60和第二低k介电层80之间，插入蚀刻停止层70，以有助于及时终止用于形成接触通孔90的蚀刻步骤，同时防止蚀刻工艺渗透到绝缘层60。基础金属线65。

蚀刻停止层70可以包括第一层71和第二层72，如图4所示。第一层71可以是使用gcib工艺形成的超薄薄膜，其中第一层71尤其用作阻挡层和粘合层(例如，对cu具有良好粘合性的膜)。使用gcib工艺形成第一层71，以具有小于约5nm的厚度74，其是蚀刻停止层70的总厚度76的一小部分。包括cvd和cmp在内的常规技术无法实现小于约10nm的薄膜厚度。

第二层72可以补充第一层71以提供更厚的蚀刻停止层70；第二层72可以与第一层71互补。然而，可以选择第二层72的材料性质以对第一低k介电层60和第二低k介电层80的有效介电常数具有最小的影响。由于第一层71提供了良好的阻挡性质和良好的粘附性质，所以第二层72可以被设计为具有良好的机械性质，同时具有低的介电常数。例如，第一层可以包括含sicn的膜，而第二层72可以包括含sico的膜。

因此，根据一个实施例，描述了一种制备薄膜的方法。该方法包括使用gcib在衬底的一部分上形成超薄薄膜，其中该超薄薄膜的厚度小于大约5nm。

根据另一个实施例，描述了一种在衬底上形成超薄层的方法。该方法包括：在减压环境中提供衬底；在减压环境中由加压气体混合物生成gcib；选择离子团簇加速电位和离子团簇剂量以实现小于约5nm的薄膜厚度；根据离子团簇加速潜力加速gcib；根据离子团簇剂量，将加速的gcib照射到至少一部分衬底上；在该衬底的至少一部分上形成薄膜以达到该厚度。

在此，离子团簇剂量以每单位面积的簇数的单位给出。然而，射束剂量还可以包括射束电流和/或时间(例如，gcib停留时间)。例如，在改变时间以改变束剂量的同时，可以测量束电流并使其保持恒定。可选择地，例如，当改变时间以改变束剂量时，簇保持在每单位面积上的速率(即，每单位面积的簇的数量和每单位收割者的单位时间)可以保持恒定。

另外，可以改变其他gcib属性以调整膜厚度，以及其他膜属性(例如表面粗糙度)，包括但不限于气体流速，停滞压力，簇尺寸或气体喷嘴设计(例如喷嘴喉道)直径，喷嘴长度和/或喷嘴发散段半角)。此外，可以通过调节gcib特性来改变其他薄膜特性，包括但不限于薄膜密度，薄膜质量等。

现在参考图5，根据一个实施例描绘了用于形成如上所述的超薄膜的gcib处理系统100。gcib处理系统100包括真空容器102，衬底支架150，真空处理系统170a，170b和170c固定在衬底支架150上，要处理的衬底152固定在衬底支架150上。衬底152可以是半导体衬底，晶片，平板显示器(fpd)，液晶显示器(lcd)或任何其他工件。gcib处理系统100被配置为产生用于处理衬底152的gcib。

仍然参考图5中的gcib处理系统100，真空容器102包括三个连通室，即，源室1,04，电离/加速室106和用于提供减压封闭的处理室108。通过真空泵系统170a，170b和170c将三个腔室分别抽空至合适的工作压力。在三个连通室104、106、108中，可以在第一室(源室104)中形成气体团簇束，而可以在第二室(电离/加速室106)中形成gcib，其中气体团簇束被离子化并加速。然后，在第三腔室(处理腔室108)中，可以利用加速的gcib来处理衬底152。

如图1所示。参照图5，gcib处理系统100可包括一个或多个气体源，其被配置为将一种或多种气体或气体混合物引入真空容器102。例如，存储在第一气体源111中的第一气体成分在压力下通过第一气体源进入。气体控制阀113a连接至一个或多个气体计量阀。另外，例如，存储在第二气体源112中的第二气体成分在压力下通过第二气体控制阀11b进入气体计量阀或气体计量阀阀门113。此外，例如，第一气体成分或第二气体成分或两者可包含成膜气体成分。此外，例如，第一气体成分或第二气体成分或两者可包括可冷凝的惰性气体，载气或稀释气体。例如，惰性气体，载气或稀释气体可包括稀有气体，即，he，ne，ar，kr，xe或rn。

此外，第一气体源111和第二气体源112可以单独使用或彼此结合使用以产生电离簇。所述成膜组合物可以包含一种或多种膜前体，包括期望在基材上生产，沉积或生长的膜的主要原子或分子种类。

包含第一气体成分或第二气体成分或两者的高压，可冷凝气体通过供气管114进入停滞室116，并通过适当形状的喷嘴110喷射到基本低压的真空中。当高压的，可冷凝的气体从停滞室116膨胀到源室104的低压区域时，气体速度加速到超音速，气体簇束118从喷嘴110发出。

射流的固有冷却以静态焓交换为动能，动能是由射流的膨胀所引起的，导致一部分射流冷凝并形成具有簇的气体簇束118，每个簇由数个到数个组成。几千个弱结合的原子或分子。气体分离器120位于源室104和电离/加速室106之间的喷嘴110出口的下游，该气体分离器120将可能未凝结为气体簇束118的外围气体分子部分分离从气体团簇束118的核心中的气体分子形成的团簇可能已经形成团簇。在其他原因中，气体簇束118的一部分的这种选择可以导致下游区域中的压力降低，在下游区域中，较高的压力可能是有害的(例如，电离器1222和处理室108)。此外，气体分离器120定义了进入电离/加速室106的气体团簇束的初始尺寸。

在源室104中形成气体团簇束118之后，气体团簇束118中的组成气体团簇被电离器122电离以形成gcib128。电离器122可包括电子碰撞电离器，该电离电离器可从一个电子中产生电子。或更多的细丝124被加速并被引导与电离/加速室106内的气体簇束118中的气体簇碰撞。在与气体簇碰撞时，足够能量的电子从气体簇中的分子中释放出电子产生离子化的分子气体团簇的电离可导致大量带电的气体团簇离子，通常具有净正电荷。

如图5所示，束电子器件130用于电离，提取，加速和聚焦gcib128。束电子器件130包括灯丝电源136，其提供电压va以加热电离器灯丝124。

另外，束电子器件130在电离/加速室106中包括一组适当偏置的高压电极126，其从电离器122提取团簇离子。然后，高压电极126将提取的团簇离子加速至期望的能量并聚焦。它们定义了gcib128。gcib18中的团簇离子的动能通常在大约1000电子伏特(1kev)到几十kev之间。例如，gcib128可以加速到1至100kev。

如图1所示。如图5所示，束电子器件130还包括阳极电源134，其向电离器122的阳极提供电压va，以加速从灯丝124发射的电子并使电子轰击气体簇束118中的气体簇，从而产生团簇离子。。

另外，如图5所示，束电子器件130包括提取电源138，提取电源138提供电压ve以偏置至少一个高压电极126以从电离器122的电离区域提取离子并形成gcib128。例如，提取电源138向高

此外，射束电子器件130可包括加速器电源140，该加速器电源140提供电压vacc以相对于电离器122偏置高压电极126之一，从而产生等于大约vacc电子伏特(ev)的总gcib加速能量)。例如，加速器电源140向高压电极126的第二电极提供小于或等于电离器1222的阳极电压和第一电极的提取电压的电压。

此外，束电子器件130可包括透镜电源142、144，其可被提供以用电位(例如，vl1和vl2)偏置一些高压电极126以聚焦gcib128。例如，透镜电源142可以向高压电极126的第三电极提供小于或等于电离器122的阳极电压，第一电极的提取电压和第二电极的加速器电压的电压，以及透镜电源142的电路可以向高压电极126的第四电极提供小于或等于电离器122的阳极电压，第一电极的提取电压，第二电极的加速器电压和第一透镜的电压。第三电极的电压。

注意，可以使用关于电离和提取方案的许多变体。尽管此处介绍的方案可用于指导目的，但另一种提取方案包括将电离器和提取电极(或提取光学器件)的第一个元件放置在vacc上。这通常需要对控制电压进行光纤编程。电离器电源，但可简化整体光学系统。无论离子发生器和提取透镜偏置的细节如何，本文所述的发明都是有用的。高压电极126下游电离/加速腔106中的离子团簇过滤器146可用于从gcib128消除单体或单体和轻团簇离子，以定义进入处理腔室108的已过滤过程gcib128a。在一实施例中，射束滤光器146实质上减少具有100或更少原子或分子或两者的簇的数目。射束滤波器可包括磁体组件，该磁体组件用于在gcib128上施加磁场以辅助滤波过程。

仍然参考图5，束门148设置在电离/加速室106中的gcib128的路径中。束门148具有打开状态，其中允许gcib128从电离/加速室106中通过。到处理室108以限定处理gcib128a，以及闭合状态，其中gcib128被阻止进入处理室108。控制电缆将控制信号从控制系统190传导到束门148。控制信号可控制地切换射束门148在打开或关闭状态之间。

衬底152可以是晶片或半导体晶片，平板显示器(fpd)，液晶显示器(lcd)或要通过gcib处理来处理的其他衬底，该衬底152设置在处理gcib128a的路径中。因为大多数应用都希望对具有空间均匀结果的大衬底进行处理，所以可能需要一种扫描系统来在大面积上均匀扫描过程gcib128a以产生空间均匀的结果。

x扫描致动器160在x扫描运动的方向上(进入和离开纸平面)提供衬底支架150的线性运动。y扫描致动器162在y扫描运动164的方向上提供衬底保持器150的线性运动，该方向通常正交于x扫描运动。x-扫描和y-扫描运动的组合通过处理gcib128a以光栅状扫描运动来平移由衬底保持器150保持的衬底152，以引起对衬底表面的均匀(或以其他方式编程的)照射。衬底152通过工艺gcib128a来处理衬底152。

衬底保持器150相对于工艺gcib128a的轴线成一定角度布置衬底152，使得工艺gcib128a相对于衬底152表面具有离子团簇入射角166。离子团簇入射角166可以是90度或其他角度，但是通常是90度或接近90度。在y扫描期间，衬底152和衬底保持器150从所示位置移动到分别由指示符152a和150a指示的交替位置“a”。注意，在两个位置之间移动时，衬底152通过过程gcib128a被扫描，并且在两个极端位置中，衬底152被完全移出过程gcib128a的路径(过度扫描)。尽管在图5中未明确示出，但是在(典型地)正交x扫描运动方向(在纸面内外)执行类似的扫描和过扫描。

可以在过程gcib128a的路径中将束流传感器180设置在衬底保持器150的上方，以便在从衬底保持器150扫描出过程gcib128a的路径时拦截过程gcib128a的样本。。射束电流传感器180通常是法拉第杯或类似物，除了射束进入开口是封闭的，并且通常通过电绝缘底座182固定在真空容器102的壁上。

如图1所示。如图5所示，控制系统190通过电缆连接到x扫描致动器160和y扫描致动器162，并且控制x扫描致动器160和y扫描致动器162以便将衬底152放入或放出衬底152。处理gcib128a并相对于处理gcib128a均匀地扫描衬底152，以通过处理gcib128a实现对衬底152的期望处理。控制系统190通过电缆接收由束电流传感器180收集的采样束电流，并由此在以下情况下通过从过程gcib128a中移除衬底152来监视gcib并控制由衬底152接收的gcib剂量。预定剂量已送达。

在图1所示的实施例中，参照图6，gcib处理系统100'可以类似于图5的实施例。如图5所示，并且还包括xy定位台253，该xy定位台253可操作以在两个轴上保持和移动衬底252，通过沿着gcib路径引导gcib128穿过压力室350内的增大的压力区域来实现有效地扫描束能量分布。gcib的至少一部分横穿增加的压力区域。束能量分布的改变程度可以通过沿着gcib路径的那部分的压力-距离积分来表征，其中距离(或压力室350的长度)由路径长度(d)表示。通过增加压力和/或光程长度(d)，压力-距离积分值的最大值增大，束能量分布变宽，峰值能量减小。当压力-距离积分的值减小时(通过减小压力和/或路径长度(d)，射束能量分布变窄，峰值能量增加。)由美国专利第7,060,989号确定，其标题为使用气体团簇离子束的方法和装置改进的处理方法；其全部内容通过引用并入本文。

控制系统190包括微处理器，存储器和数字i/o端口，该端口能够生成足以传送和激活到gcib处理系统100(或100“，100”)的输入的控制电压，以及来自gcib的监视器输出处理系统100(或100，100“)。此外，控制系统190可以与真空泵系统170a，170b和170c，第一气体源111，第二气体源112，第一气体控制阀113a耦合并与它们交换信息。例如，“第二气体控制阀113b”，电子束130，束过滤器146，束门148，x扫描致动器160，y扫描致动器162和束电流传感器180。存储器可被用于根据处理配方来激活对gcib处理系统100的前述组件的输入，以便在衬底152上执行gcib处理。

然而，控制系统190可被实现为通用计算机系统，其响应于处理器执行存储器中包含的一个或多个指令的一个或多个序列来执行本发明的基于微处理器的处理步骤的一部分或全部。这样的指令可以从诸如硬盘或可移动介质驱动器的另一计算机可读介质读入控制器存储器。多处理装置中的一个或多个处理器也可以用作控制器微处理器，以执行包含在主存储器中的指令序列。在替代实施例中，可使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令结合使用。实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

如上所述，控制系统190可用于配置任何数量的处理元件，并且控制系统190可从处理元件收集，提供，处理，存储和显示数据。控制系统190可以包括用于控制一个或多个处理元件的多种应用以及多种控制器。例如，控制系统190可以包括图形用户界面(gui)组件(未示出)，该图形用户界面(gui)组件可以提供使用户能够监视和/或控制一个或多个处理元件的界面。

控制系统190可以相对于gcib处理系统100(或100'，100”)位于本地，或者可以相对于gcib处理系统100(或100、100”)位于远处。例如，控制系统190可以使用直接连接，内联网和/或互联网与gcib处理系统100交换数据。控制系统190可以在例如网络上耦合到内联网。

客户站点(例如，设备制造商等)，也可以将其耦合到例如卖方站点(即设备制造商)处的intranet。替代地，或另外，控制系统190可以耦合到互联网。此外，另一台计算机(即，控制器，服务器等)可以访问控制系统190以经由直接连接，内联网和/或互联网交换数据。

衬底152(或252)可通过诸如机械夹紧系统或电夹紧系统(例如，静电夹紧系统)之类的夹紧系统(未示出)固定至衬底保持器150(或衬底保持器250)。衬底支架150(或250)可包括加热系统(未示出)或冷却系统(未示出)，其被配置为调节和/或控制衬底支架150(或250)和衬底152(或252)的温度。

真空泵送系统170a，170b和170c可以包括涡轮分子真空泵(tmp)，其能够以高达每秒约5000升(或更高)的速度泵送，以及用于限制腔室压力的闸阀。在常规的真空处理装置中，可以采用每秒1000至3000升的tmp。tmp可用于低压处理，通常小于约50mtorr。尽管未示出，但是可以理解，压力传感器腔室350也可以包括真空泵系统。此外，用于监测腔室压力的装置(未示出)可以连接到真空容器102或三个真空腔室104、106、108中的任何一个。压力测量装置可以是例如电容压力计或电离。测量。

现在参考图。参照图8，示出了用于使气体团簇射流(图5、6和7的气体团簇束118)电离的气体团簇电离器(122，图5、6和7)的部分300。截面300垂直于gcib128的轴。对于典型的气体团簇尺寸(2000至15000原子)，团簇离开分离器(120，图5、6和7)的孔径并进入电离器(122，图5，6和7)将以约130至1000电子伏特(ev)的动能行进。在这些低能量下，任何离离电离器122中的空间电荷中性的情况都将导致射流的快速分散，并显着损失电子束电流。图8示出了自中和离子发生器。与其他离子发生器一样，气体团簇通过电子撞击而离子化。在该设计中，从多个线性热电子丝302a，302b和302c(通常为钨)发射热电子(由310表示的七个示例)，并通过电子排斥电极306a提供的适当电场的作用将热电子提取并聚焦。，306b和306c以及束形成电极304a，304b和304c。热电子310穿过气体团簇射流和射流轴，然后撞击相对的束形成电极304b以产生低能二次电子(312、314，以316为例)。

尽管(为简单起见)未示出，但是线性热电子丝302b和302c也产生热电子，该热电子随后产生低能的二次电子。所有二次电子通过提供低能电子来帮助确保电离团簇射流保持空间电荷中性，这些低能电子可以根据需要被吸引到正离子化气体团簇射流中，以保持空间电荷中性。束形成电极304a，304b和304c相对于线性热电子丝302a，302b和302c正偏，电子排斥电极306a，306b和306c相对于线性热电子丝302a，302b和306c负偏。302c。绝缘体308a，308b，308c，308d，308e和308f电绝缘并支撑电极304a，304b，304c，306a，306b和306c。例如，这种自中和离子发生器是有效的，可实现超过1000微安的氩气gcib。

或者，电离器可使用从等离子体中提取电子来使簇电离。这些电离器的几何形状与此处描述的三丝电离器有很大不同，但工作原理和电离器控制非常相似。例如，电离器的设计可以类似于美国专利no.5,235,641中所述的电离器。美国专利no.7,173,252，标题为用于气体团簇离子形成的ion-izer和方法；其内容通过引用整体并入本文。

气体团簇电离器(122，图5、6和7)可以被配置为通过改变gcib128的电荷状态来改变gcib128的束能量分布。例如，可以通过调节电子通量来改变电荷状态。电子能量或用于电子碰撞的气体团簇电离中所利用的电子的电子能量分布。

根据一个实施例，利用gcib在衬底的表面上形成薄膜。例如，可以使用图5，图6和图7中所示的任何一种gcib处理系统(100、100'或100”，或其组合)来生成gcib。薄膜和/或沉积薄膜。

当生长薄膜时，薄膜的形成可以包括衬底或衬底上的层的氧化，氮化或氧氮化。另外，薄膜的形成可以包括在衬底上或衬底上的层上生长siox，sinx，sicx，sioxny，sioxcy或sicxny膜。另外，薄膜的形成可以包括生长锗化物。根据本发明的实施例，加压气体混合物因此可以包括含氧气体，含氮气体，含碳气体，含氢气体，含硅气体或含锗气体。或其两个或多个的组合。

当生长诸如siox的氧化物时，可以通过由具有含氧气体的加压气体混合物形成的gcib来照射包含硅或含硅材料的衬底。例如，加压气体混合物可包含o2。在另一个示例中，加压气体混合物可以包括o2，no，no2，n2o，co或co2，或者其两种或更多种的任意组合。

当生长诸如sinx的氮化物时，可以通过由具有含氮气体的加压气体混合物形成的gcib来辐照包含硅或含硅材料的衬底。例如，加压气体混合物可包含n2。在另一个示例中，加压气体混合物可以包含n2，no，no2，n2o或nh3或它们中的两种或更多种的任意组合。

当生长诸如sicx的碳化物时，可通过由具有含碳气体的加压气体混合物形成的gcib来照射包含硅或含硅材料的衬底。例如，加压气体混合物可包含ch4。在另一示例中，加压气体混合物可包括ch4(或更一般地，碳氢气体，即cxhy)，co或co2或其两种或更多种的任意组合。

当生长诸如sioxny的氮氧化物时，可以通过由具有含氧气体和含氮气体的加压气体混合物形成的gcib来辐照包含硅或含硅材料的衬底。例如，加压气体混合物可以包含o2以及n2，no，no2或n2o，或者其两种或更多种的任意组合。

当生长诸如sicxny之类的碳氮化物时，可通过由加压气体混合物形成的gcib辐照包含硅或含硅材料的衬底具有含碳气体和含氮气体。例如，加压气体混合物可包含ch4和n2。

当生长诸如sige之类的锗化物时，可以通过由具有含锗气体的加压气体混合物形成的gcib来辐照包含硅或含硅材料的衬底。例如，加压气体混合物可包含geh4或ge2h6或两者。

当沉积薄膜时，薄膜的形成可包括在其上沉积siox，sinx，sicx，sioxny，sicxny，sioxcy，sioxcynz，ac，bnx，bsixny，ge，sige(b)或sic(p)膜。基材或基材上的一层。根据本发明的实施例，加压气体混合物可因此包含含氧气体，含氮气体，含碳气体，含硼气体，含硅气体，含磷气体，含硫气体，含氢气体，含砷气体或含锗气体，或其两种以上的组合。

当沉积硅时，可以通过由具有含硅气体的加压气体混合物形成的gcib来照射衬底。例如，加压气体混合物可包含硅烷(sih4)。在另一个示例中，加压气体混合物可包括乙硅烷(si2h6)，二氯硅烷(sih2cl2)，三氯硅烷(sicl3h)，乙乙硅烷(c4h12si)，三甲基硅烷(c3h10si)，四氯化硅(sicl4)，四氟化硅(sif4)或其中两个或多个的组合。

当沉积诸如sinx的氮化物时，可以通过由具有含硅气体和含氮气体的加压气体混合物形成的gcib来照射衬底。例如，加压气体混合物可包含硅烷(sih4)和n2。在另一个示例中，加压气体混合物可以包括n2，no，no2，n2o或nh3，或者其两种或更多种的任意组合。

当沉积诸如sicx的碳化物时，可以通过由具有含硅气体和含碳气体的加压气体混合物形成的gcib来照射衬底。例如，加压气体混合物可包含硅烷(sih4)和ch4。另外，例如，加压气体混合物可包含硅烷(sih4)和甲基硅烷(h3c-sih3)。此外，例如，加压气体混合物可以包括含硅气体和ch4(或更一般地，烃气体，即cxhy)，co或co2，或者其两种或更多种的任意组合。此外，例如，加压气体混合物可包含烷基硅烷，烷烃硅烷，烯烃硅烷或炔硅烷，或其两种或更多种的任意组合。另外，例如，加压气体混合物可包括硅烷，甲基硅烷(h3c-sih3)，二甲基硅烷(h3c-sih2-ch3)，三甲基硅烷((ch)3-sih)或四甲基硅烷((ch3)4-si)，或其两种以上的任意组合。当形成诸如sicxny的碳氮化物时，加压气体可以进一步包括含氮气体。例如，含氮气体可包括n2，nh3，nf3，no，no2或n2o，或其两种或更多种的组合。添加含氮气体可以允许形成碳氮化硅膜(sicn)。

当形成诸如bn的氮化物时，可以通过由具有含硼气体和含氮气体的加压气体混合物形成的gcib来照射衬底。例如，加压气体混合物可包含乙硼烷(b2h6)和n2。在另一个示例中，加压气体混合物可以包含n，no，no2，n2o或nh3，或其两种或更多种的任意组合。

当形成诸如bsixny的氮化物时，可以通过由加压气体混合物形成的gcib辐照衬底，该加压气体混合物具有含硅气体，含硼气体和含氮气体。例如，加压气体混合物可以包含硅烷(sih4)，乙硼烷(b2h6)和n2。在另一个示例中，加压气体混合物可以包括n2，no，no2，n2o或nh3，或者其两种或更多种的任意组合。

在以上示例中，加压气体混合物包括可选的惰性气体。任选的惰性气体包括稀有气体。

根据一个实例，通过用由含有o2的加压气体混合物形成的gcib照射硅基底，在硅基底上生长sio2。收集膜厚度(以埃为单位，)和表面粗糙度(以埃为单位，)，并在图2中提供。图9中提供的数据。使用具有三(3)电极束线的gcib处理系统获得图9。例如，图1和2中所示的一组适当地偏置的高压电极被设置为高电压。如图5至7所示，包括具有引出电极(正偏压)，抑制电极(负偏压)和接地电极的三电极布置。

生长的膜的膜厚度是根据束加速电位(以kv为单位测量)(即束能量)和处理时间(以分钟为单位)(即束剂量)的函数提供的。在每种情况下，厚度都会随着处理时间(或射束剂量)的增加而增加，直到最终达到饱和为止。与基本达到最大厚度有关的最大厚度和经过的处理时间取决于离子团簇加速的可能性。随着离子团簇加速度的增加，最大厚度增加，而达到最大厚度的时间减少。相反，随着离子团簇加速度的减小，最大厚度减小，并且达到最大厚度的时间增加。

另外，表面粗糙度(平均粗糙度，ra)取决于电子束加速电势。随着离子团簇加速度的增加，表面粗糙度增加。相反，随着离子团簇加速度的降低，表面粗糙度降低。

如图2中的数据所示。参照图9，当束加速电势减小到约5kv以下时，可以获得中等表面粗糙度的超薄膜。例如，当束加速电位为约3kv或以下时，可获得具有等于或小于的表面粗糙度的小于膜。但是，可以使用更高的离子团簇加速电位。

此外，对于给定的膜厚度，可以通过修改束能量分布函数来减小表面粗糙度。除少数数据集外，每个数据集都是使用gcib处理系统获取的，没有修改束能量分布函数，例如，没有压力容器具有增大的压力区域，gcib通过该压力区域。在例外情况下，通过沿增加的压力沿gcib路径引导gcib来修改gcib的束能量分布函数。在一种情况下，将压力盒的路径长度(d)设置为并通过引入背景气体来升高压力盒中的压力。例如，在一种情况下，将背景气体以15sccm(标准立方厘米每分钟)的流量(“15p”)(或压力距离积分约为0.002torr-cm)引入压力传感器或在另一种情况下，将背景气体以40sccm(“40p”)的流量(或压力-距离积分约为0.005torr-cm)引入压力传感器。

如图9所示，可以使用束能量分布函数的修改来减小表面粗糙度，同时保持大约相同的膜厚度(通过增加束加速电势)。例如，当束加速度增加到60kv，并且压力传感器中的压力设置为“40p”时，作为处理时间的函数的所得膜厚度几乎与在3kv束加速电势下测得的膜厚度一致压力盒的使用。然而，通过使用压力盒，表面粗糙度从约降低到约

根据另一个实例，通过用由包含o2的加压气体混合物形成的gcib照射硅衬底，在硅衬底上生长sio2。收集膜厚度(以埃表示，)和表面粗糙度(以埃表示)，并在图2中提供。图10中提供的数据图10类似于图9；然而，数据是使用具有五(5)个电极束线的gcib处理系统获得的。例如，一组适当偏置的高压电极类似于图5到图7所示的电极系统。

如图10中所示，厚度随着处理时间(或射束剂量)而增加，直到最终饱和。与基本达到最大厚度有关的最大厚度和经过的处理时间取决于离子团簇加速的可能性。另外，表面粗糙度(平均粗糙度，ra)取决于电子束加速电势。随着离子团簇加速电位的增加，表面粗糙度增加。相反，随着电子束加速电位的降低，表面粗糙度降低。

如图2所示，参照图10，可以使用束能量分布函数的修改来减小表面粗糙度，同时保持大约相同的膜厚度(通过增加束加速电势)。例如，当束加速度增加到60kv，并且压力传感器中的压力设置为“40p”时，可以生长厚度小于约50a，表面粗糙度约的超薄膜。

根据其他示例，通过用由分别包含sih4和ch4或n2的加压气体混合物形成的gcib照射衬底，将sicx和sin沉积在衬底上。可以以类似于图11中提供的方式收集并呈现膜厚度(以埃为单位，)和表面粗糙度(以埃为单位，)。可以使用具有三(3)电极或五(5)电极束线的gcib处理系统获得数据。例如，一组适当偏置的高压电极类似于图5至图7所示的电极系统。

通常，如图11所示，厚度将根据处理时间(或射束剂量)而增加。沉积速率(或斜率)取决于电子束加速电位。另外，表面粗糙度(平均粗糙度，ra)取决于离子团簇加速度的潜力。随着离子团簇加速度的增加，表面粗糙度将增加。相反，随着离子团簇加速度的减小，表面粗糙度将减小。如图11所示，当将束加速电势降低到较低水平时，可以获得中等表面粗糙度的超薄膜。

参考图12中，gcib中簇尺寸的分布是根据gcib处理系统中喷嘴(例如，图5至图7中的喷嘴110)入口处的总压力的函数而提供的。使用战斗时间法测量了ar的gcib的团簇大小分布。其中，簇数被记录为质量的函数，其与每个簇的原子数相关。如图12所示，每个分布中的峰簇大小随总压力的增加而增加。

根据实施例的使用gcib在衬底上形成薄膜的方法。该方法包括在减压环境中提供衬底。可以将衬底放置在gcib处理系统中。衬底可以放置在衬底支架上，并且可以由衬底支架牢固地保持。可以控制或可以不控制衬底的温度。例如，可以在成膜过程中加热或冷却衬底。衬底周围的环境保持在减压下。在减压环境中生成gcib。gcib可以由具有成膜成分和任选的惰性气体的加压气体混合物产生。但是，如上所述，可以使用其他气体或气体混合物。

选择束加速电位和束剂量。可以选择束加速电势和束剂量，以使薄膜的厚度达到约并且使薄膜的上表面的表面粗糙度小于约可以选择束加速电势和束剂量，以使薄膜的厚度达到约并使薄膜的上表面的表面粗糙度小于约可以选择束加速电势和束剂量，以使薄膜的厚度达到约并且使薄膜的上表面的表面粗糙度小于约gcib处理系统可以是上述图5、6或7中描述的任何gcib处理系统(100、100'或100”)，或者它们的任意组合。衬底可以包括导电材料，非导电材料。另外，衬底可以包括形成在其上的一种或多种材料结构，或者衬底可以是没有材料结构的毯状衬底。

举例来说，束加速电势的范围可以高达100kv，并且束剂量的范围可以高达每cm²约1×10¹⁶簇。可替代地，束加速电势的范围可以高达50kv，并且束剂量的范围可以高达每cm²大约1×10¹⁶个簇。替代地，束加速电势的范围可以高达25kv，并且束剂量的范围可以高达每cm²大约1×10¹⁶簇。可替代地，束加速电势的范围可以高达10kv，并且束剂量的范围可以高达每cm²约1×10¹⁶簇。替代地，束加速电势的范围可以高达5kv，并且束剂量的范围可以高达每cm²大约1×10¹⁶簇。替代地，束加速电势的范围可以高达5kv，并且束剂量的范围可以高达每cm²约8×10¹³个簇。备选地，束加速电势的范围可以高达4kv，并且束剂量的范围可以高达每cm²大约1×10⁴个簇。或者，束加速电势的范围可以高达3kv，并且束剂量的范围可以高达每厘米大约2x10¹⁴簇。可选地，束加速电势的范围可以高达2kv，并且束剂量的范围可以高达每平方厘米约1×10¹⁵簇。

作为另一示例，当修改束能量分布时(例如，使用压力盒，其压力-距离积分为约0.002torr-cm或约0.005torr-cm)，束加速电势的范围可高达100kv，离子团簇剂量范围可达每平方厘米1x10¹⁶簇。或者，当修改束能量分布时(例如，使用压力盒以大约0.002torr-cm的压力距离积分)，束加速电势的范围可以高达45kv，并且束剂量的范围可以高达每平方厘米1x10¹⁴簇。备选地，当改变束能量分布时(例如，使用压力盒，其压力-距离积分约为0.005torr-cm)，束加速电位的范围可以高达45kv，束剂量的范围可以高达每平方厘米1.3x10¹⁴簇。

作为又一个示例，可以针对每个簇原子(即，ev/簇原子)的能量建立gcib，其范围为约0.5ev/簇原子至约10ev/簇原子。或者，每个簇原子的能量可以在约1ev/簇原子至约10ev/簇原子的范围内。或者，每个簇原子的能量可以在约0.5ev/簇原子至约1ev/簇原子的范围内。例如，可以通过改变gcib处理系统中喷嘴入口处的总压力来改变团簇原子的能量比，以调节团簇尺寸(例如，每个团簇的原子数)，或者改变束加速度。调整束能量的潜力，或两者兼具。

根据离子团簇加速电位来加速gcib。可选地，如上所述，可以修改束能量。在一个实施例中，通过沿着增加的压力沿着gcib路径引导gcib来修改gcib的束能量分布函数，使得gcib的至少一部分横越增加的压力区域。束能量分布的改变程度可以通过沿着gcib路径的那部分的压力-距离(d)积分来表征。当压力-距离积分的值增加时(通过增加压力和/或路径长度(d))，射束能量分布变宽，峰值能量减小。当压力-距离积分的值减小时(通过减小压力和/或路径长度(d))，束能量分布变窄，并且峰值能量增大。作为示例，可以使束能量分布变宽以减小薄膜的表面粗糙度，或者可以使束能量分布变窄以增大薄膜的表面粗糙度。在450中，根据束剂量将加速的gcib照射到衬底的至少一部分上。在460中，在衬底的照射部分上形成薄膜。

如上所述，可执行预处理过程和/或后处理过程以调节一种或多种膜性质，包括但不限于膜厚度，膜粗糙度，膜粘附力，膜组成等。”预处理过程和/或后处理过程可以包括暴露于离子源，gcib源，离子团簇束，电子源，等离子体源，微波辐射源，热源，电磁(em例如，预处理过程可能包括将要形成超薄薄膜的衬底或层暴露于另一个gcib，将衬底或层暴露于缝隙平面天线(spa)等离子体，或将衬底或层暴露于电磁(em)辐射，或其两种或多种的任何组合。暴露于另一gcib可以包括进行惰性gcib过程或gcib生长过程，以例如改善粘附性和/或辅助随后的gcib生长和/或沉积过程以形成超薄膜。另外，例如，后处理过程可能包括将超薄薄膜暴露于另一个gcib，将超薄薄膜退火，将超薄薄膜暴露于缝隙平面天线(spa)等离子体或暴露超薄薄膜对电磁(em)辐射，或其两种或多种的任意组合。暴露于另一gcib可包括在gcib生长和/或沉积过程形成超薄膜之后，进行惰性gcib工艺以例如降低超薄膜的膜粗糙度。

根据实施例的制备互连结构的方法另一例。使用gcib在金属线上形成超薄膜的，其中，该超薄膜的厚度小于大约5nm。此后，在超薄膜上方形成层间电介质层，并且在停止在超薄膜上的同时将图案蚀刻到层间电介质层中。该方法可以进一步包括在超薄膜和层间电介质层之间形成一个或多个薄膜，其中一个或多个薄膜中的至少一个包括介电层，该介电层的介电常数的值小于与超薄膜相关的介电常数，并且大于或等于与层间电介质层相关的介电常数。在图3中描绘了示出该方法的该实施例的类似结构。

参照图13a至图13d，示出了根据另一实施例的制备互连结构的方法。该方法包括形成层间电介质层612，如图13a所示，使用gcib在层间电介质层612上沉积超薄膜622。此后，在630中，将诸如沟槽或通孔或两者的特征632蚀刻到层间电介质层中，如图6所示、13b。在640中，特征632被金属化，这意味着特征632被金属642填充，并且金属642被进一步沉积在特征632上方(即，特征被过度填充)以及在特征632周围的场区域634上。如图13c所示。金属化的沟槽，或通孔或两者都被抛光，直到到达超薄膜622，即，从场区域634和从特征632上方去除金属642，如图6所示。13d中该方法可以进一步包括在超薄膜上形成一个或多个薄膜，其中一个或多个薄膜中的至少一个包括介电层，该介电层的介电常数的值小于与超薄膜相关的介电常数。薄膜622且大于或等于与层间电介质层612相关的介电常数。

根据另一实施例的制备互连结构的方法。图13a-13e也总体上示出了该实施例，图13e示出了最终结构。在层间电介质层上方形成化学机械抛光(cmp)停止层722。因此，例如，如以上关于图4中的层72所描述的，形成cmp停止层722，而不是超薄膜622。

将诸如沟槽或通孔或两者的特征632蚀刻到层间介电层中，特征632进行金属化，例如填充金属642。

抛光金属化的特征，直到到达cmp停止层，而不会过度抛光金属化的特征，即，没有在场区域634的水平以下进行抛光。

使用gcib在抛光的金属化特征上形成超薄膜762，其中超薄膜762的厚度小于大约5nm。参考图14示意图。参照图14a-14f，示出了制备互连结构的方法根据另一个实施例。该方法包括使用第一gcib在金属线802上方形成第一超薄膜812，如图14a所示。

如图14b所示，在第一超薄膜812上方形成第一层间电介质层822。该方法可以进一步包括在第一超薄膜812和第一层间电介质层822之间形成一个或多个薄膜。一个或多个薄膜可以包括具有其介电常数值较小的介电层。与第一超薄膜812相关的介电常数大于或等于与第一层间电介质层822相关的介电常数。

使用第二gcib在第一层间电介质层822上方形成第二超薄膜832，如图8所示、14c。

第二层间电介质层842形成在第二超薄膜832上，如图14d所示，该方法可以进一步包括在第二超薄膜832和第二层间电介质层842之间形成一个或多个薄膜。一个或多个薄膜可以包括介电层，该介电层的介电常数值为小于与第二超薄膜832相关的介电常数并且大于或等于与第二层间电介质层842相关的介电常数。

如图8所示，在停止在第一超薄膜812上的同时，将通孔852蚀刻到第一层间电介质层822中。参照图14e，并在860中，将沟槽862蚀刻到第二层间电介质层842中，同时停止在第二超薄膜832上，如图14f所示。