具有独立温控的等离子体处理的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、本公开内容的实施例一般涉及等离子体处理方法。

2、在至少一个实施例中，一种等离子体处理方法包括将工艺气体引入至气体注入通道中，和在气体注入通道内产生电感耦合等离子体。等离子体包括选自氧、氮、氢、nh和氦的至少一种自由基物质。该方法包括借由使等离子体流经在等离子体源与基板之间的分离栅格(grid)而将等离子体自等离子体源输送至与等离子体源耦合的工艺腔室。该方法包括处理基板。处理基板包括使包括该至少一种自由基物质的等离子体与基板的面向分离栅格的第一侧接触，和使用位于基板的与分离栅格相对的第二侧上的多个灯来加热基板。

3、在另一实施例中，一种等离子体处理方法包括将工艺气体引入至被限定在气体注入插入件与等离子体源的侧壁之间的气体注入通道中，及借由定位成靠近侧壁且与气体注入通道水平重叠的电感线圈在气体注入通道内产生等离子体。等离子体包括氮或nh自由基中的至少一者。该方法包括将等离子体自等离子体源输送至与等离子体源耦合的工艺腔室。等离子体流经被设置在等离子体源与待处理的基板之间的分离栅格。在工艺腔室内处理基板包括使等离子体与基板的面向分离栅格的第一侧接触，及使用位于基板的与分离栅格相对的第二侧上的多个灯来加热基板。

4、在又一实施例中，一种等离子体处理方法包括将工艺气体引入至被限定在气体注入插入件与等离子体源的侧壁之间的气体注入通道中，及借由定位成靠近侧壁且与气体注入通道水平重叠的电感线圈在气体注入通道内产生氢等离子体。氢等离子体包括氢自由基。该方法包括将氢等离子体自等离子体源输送至与该等离子体源耦合的工艺腔室。氢等离子体流经被设置在等离子体源与待处理的基板之间的分离栅格。在工艺腔室内处理基板包括使包括氢自由基的氢等离子体与基板的面向分离栅格的第一侧接触，及使用位于基板的与分离栅格相对的第二侧上的多个灯来加热基板。

5、附图的简要说明

6、因此，可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可借由参考实施例来获得以上简要概述的本公开内容的更特定描述，一些实施例在附图中绘示。然而，应注意，附图仅绘示例示性实施例，且因此不应视为对本公开内容的范畴的限制，且可允许其他同等有效的实施例。

7、图1为根据至少一个实施例的等离子体处理装置的示意图。

8、图2为根据至少一个实施例的等离子体处理装置的示意图。

9、图3为根据至少一个实施例的等离子体处理装置的示意图。

10、图4为根据至少一个实施例的等离子体处理装置的示意图。

11、图5为根据至少一个实施例的等离子体处理装置的示意图。

12、图6a为根据至少一个实施例的分离栅格的等角视图。

13、图6b为根据至少一个实施例的图6a的分离栅格的横截面图(沿线6b)。

14、图7为根据至少一个实施例的可与等离子体源一起使用的电感线圈。

15、图8为根据至少一个实施例的工艺的流程图。

16、为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同附图标记来表示诸图中共同的相同元件。预期一个实施例的元件和特征可有益地并入其他实施例中而无需进一步叙述。

技术特征：

1.一种等离子体处理方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括碳氮化钨层，其中所述工艺气体包括氢气，其中所述等离子体包括氢自由基，且其中在加热期间使所述氢自由基与所述碳氮化钨层接触将所述碳氮化钨层中的碳含量减小了约3倍至约6倍而不会降低所述碳氮化钨层中的氮含量。

3.如权利要求2所述的方法，其中在借由所述等离子体处理所述基板之后，所述方法进一步包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括氮化钛的层，所述层具有接缝及钛与氮的起始化学计量比率，且其中所述方法包括三个依序操作，包括以下步骤：

5.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括钨层，其中所述工艺气体包括氧气，其中所述等离子体包括氧自由基，且其中在加热期间使所述氧自由基与所述钨层接触将氧化硅的生长速率增大至约3埃/√(秒)或更大，并将氧含量降低至约40原子百分比或更小。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括硅层，其中所述工艺气体包括氧气，其中所述等离子体包括氧自由基，且其中在加热期间使所述氧自由基与所述硅层接触将氧化硅的生长速率增大至约5埃/√(秒)或更大，其中氧化硅保形性为约95％至约100％。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括氧化硅层，其中所述工艺气体包括氧气与氢气的混合物，其中所述等离子体包括氧及氢自由基，且其中与处理之前的所述氧化硅层相比较而言，在加热期间使所述氧及氢自由基与所述氧化硅层接触降低了所述氧化硅层中的氧-氢键合、硅-氢键合及氮-氢键合。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括氧化硅层，其中所述工艺气体包括氦气，其中所述等离子体包括氦自由基，且其中与处理之前的所述氧化硅层相比较而言，在加热期间使所述氦自由基与所述氧化硅层接触提高了所述氧化硅层的膜品质。

9.如权利要求1所述的方法，其中处理所述基板的步骤包括化学气相沉积后处理。

10.如权利要求1所述的方法，其中处理所述基板的步骤包括原子层沉积预处理或后处理。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括氮化硅层，其中所述工艺气体包括氢气、氮气或氨气中的至少一者，其中所述等离子体包括氢、氮或nh自由基中的至少一者，且其中类似于快速热处理退火，在加热期间使所述氢、氮或nh自由基与所述氮化硅层接触降低了所述氮化硅层中的氧、氢及氯的杂质含量。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述基板包括氮化硅层，所述层具有接缝及硅与氮的起始化学计量比率，且其中所述方法包括三个依序操作，包括以下步骤：

13.如权利要求1所述的方法，其中所述工艺气体包括ph3、bf3、ash3或ga中的至少一者，且其中处理所述基板包括气相掺杂。

14.一种等离子体处理方法，包括以下步骤：

15.如权利要求14所述的方法，其中所述基板包括氧化硅层，其中所述工艺气体包括氮气、氨气或氮气和氨气的混合物中的至少一者，且其中在加热期间使所述氮或nh自由基与所述氧化硅层接触在大致相同的氮保形性位准下增大了所述氧化硅层的氮含量。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述基板包括硅层，其中所述工艺气体包括氮气，且其中在加热期间使所述氮自由基与所述硅层接触形成氮化硅的保形层。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述基板包括钨层，其中所述工艺气体包括氮气，且其中在加热期间使所述氮自由基与所述钨层接触形成了氮化钨的保形层。

18.如权利要求14所述的方法，其中所述基板包括设置在界面层之上的高介电常数介电层，其中所述工艺气体包括氮气、氨气及氩气，且其中在加热期间使所述nh自由基与所述高介电常数介电层接触在不使所述界面层实质性变薄的情况下增大所述高介电常数介电层的氮含量。

19.一种等离子体处理方法，包括以下步骤：

20.如权利要求19所述的方法，其中所述基板包括钨层，其中所述工艺气体包括氢气，且其中在加热期间使所述氢自由基与所述钨层接触将所述钨层的界面氟含量降低了约2倍至约20倍。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述基板包括氮化钛层，其中所述工艺气体包括氢气，且其中在加热期间使所述氢自由基与所述氮化钛层接触相比于仅热处理而言使所述氮化钛层中的氧、氯及碳的杂质含量降低得更大。

22.如权利要求19所述的方法，其中所述基板包括钌层，其中所述工艺气体包括氢气，且其中在加热期间使所述氢自由基与所述钌层接触相对于无氢自由基的氢退火而言改良钌缝隙填充。

23.如权利要求19所述的方法，其中所述基板包括硼掺杂碳层，其中所述工艺气体包括氢气，且其中在加热期间使所述氢自由基与所述硼掺杂碳层接触降低了所述硼掺杂碳层的氢含量，借此增大了杨氏模量及所述硼掺杂碳层的密度。

技术总结
本公开内容的实施例一般涉及电感耦合等离子体源、等离子体处理装置及等离子体处理的独立温控。在至少一个实施例中，一种方法包括将工艺气体引入至气体注入通道中，及在气体注入通道内产生电感耦合等离子体。等离子体包括选自氧、氮、氢、NH及氦的至少一种自由基物质。该方法包括借由使等离子体流经在等离子体源与基板之间的分离栅格而将等离子体自等离子体源输送至与等离子体源耦合的工艺腔室。该方法包括处理基板。处理基板包括使包括该至少一种自由基物质的等离子体与基板的面向分离栅格的第一侧接触，及使用位于基板的与分离栅格相对的第二侧上的多个灯来加热基板。

技术研发人员：刘炜,弗拉基米尔·纳戈尔尼,雷妮·乔治
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15