用于衬底表面处理的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于衬底表面处理的方法及装置。根据该方法，将该衬底表面布置在过程腔室中，使用由离子束源产生且瞄准该衬底表面的离子束冲击该衬底表面以自该衬底表面移除杂质，其中该离子束具有第一成分，将第二成分引入至该过程腔室中以结合该经移除杂质。此外本发明专利技术涉及一种用于衬底的衬底表面的表面处理的装置，其包含：过程腔室，其用于接收该衬底；离子束源，其用于产生具有第一成分且瞄准该衬底表面的离子束以自该衬底表面移除杂质；构件，其用于将第二成分引入至该过程腔室中以结合该经移除的杂质。

Methods and devices for substrate surface treatment

【技术实现步骤摘要】
用于衬底表面处理的方法及装置本申请是申请号为201480077227.4、申请日为2014年4月1日、专利技术名称为“用于衬底表面处理的方法及装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于衬底的衬底表面的表面处理的方法以及装置。
技术介绍
在半导体产业中，不同湿化学蚀刻方法和/或干蚀刻方法用于表面处理，尤其用于表面清洁及表面活化。最显著的，这些协助原生表面氧化物和/或碳化合物的移除。湿化学蚀刻方法与干蚀刻方法之间的显著差异是使用的清洁剂的物理状态。在湿化学蚀刻方法的情况中，使用液体以清洁衬底表面；在干蚀刻方法中，使用气体或等离子体以清洁衬底表面。湿化学蚀刻方法在若干情况中仍是正当的；然而，近年来，其在许多其它领域中已由干蚀刻系统取代。对于干蚀刻，主要使用等离子体系统或离子溅射系统。将“等离子体系统”理解为可产生准中性气体(所谓等离子体)的系统。经由在两个电极之间施加电压，过程气体经电离且形成电离、准中性气体(所谓等离子体)。这些系统被称为“电容耦合等离子体”(CCP)等离子体系统。也可设想经由所谓“感应耦合等离子体”(ICP)等离子体系统中的磁性装置产生等离子体。在此情况中，使用电磁感应以制造等离子体。此外，仍存在用于产生等离子体的其它方法；此处不详细阐述这些方法。在下文中做出的陈述通常应用至全部等离子体系统，然而，将在CCP等离子体系统的帮助下描述，因为此的构造相对简单。经由其独特特性，这些离子体作用于优选定位于两个电极的一者之上或附近的衬底的表面上。一般来说，可使用惰性或反应性过程气体。在等离子体系统的情况中，预设两个电极之间的电压、气体组合物及气压。低温等离子体借此在高于临界压力点火。此临界压力相较于高真空腔室中的压力是大的，但小于1巴。低温等离子体主要由氧、氮、惰性气体或更复杂的有机气态化合物构成。这些透过离子冲击物理且透过等离子体中产生的基团化学使衬底表面改变(来源：S.Vallon、A.Hofrichter等人，JournalofAdhesionScienceandTechnology，(1996)第10卷，第12期，第1287页)。首要地，将物理改变归于高速度及气体及等离子体原子与衬底表面的原子之间的伴随冲击能。在另一方面，离子溅射系统具有离子源及加速单元。在离子源中，经由加速单元在衬底表面的方向中电离且加速过程气体。经加速离子形成具有平均直径、对应发散或会聚及能量密度的所谓离子束。当离子的动能大于或至少等于杂质与衬底表面之间的结合能时，加速离子可自衬底表面松开杂质。然而，在此过程中，离子的动能也可影响衬底表面自身。此操纵显现在衬底表面的微结构的改变中，点缺陷的产生中、晶格中的并入离子、塑料变形等。杂质的移除称为溅射。为了完整，应注意，原子在表面上的分离过程也可称为溅射。然而，在下文中，溅射将仅指原子的移除。技术问题在于在给定环境条件中，可发生衬底上的杂质(其待移除)与离子之间的反应而不自衬底表面移除杂质。此外，离子通常也与待清洁且定位于待移除的杂质下方的基底材料反应。此导致非均质移除，且因此导致表面粗糙度的增加。此外，经常发生衬底的表面上的气体及等离子体原子的吸附。根据当前最先进技术，主要使用以下方法完成(尤其)经由氢移除杂质：等离子体方法1.经由氢等离子体照射衬底表面。由此通常经由等离子体而大幅增加表面的温度。一般来说，对于不同材料使用不同等离子体过程。对于InPut，使用(例如)所谓ECR(电子回旋共振)等离子体(来源：A.J.Nelson、S.Frigo、D.Mancini及R.Rosenberg，J.Appl.Phys.70,5619(1991))。在经由RF(射频)等离子体的氢照射之后在380℃的温度下大约30分钟之后观察自GaAs的移除全部表面杂质(来源：S.W.Robey及K.Sinniah，J.Appl.Phys.88,2994(2000))。对于CuInSe2，描述(例如)透过在200℃的样品温度下使用氢ECR等离子体移除表面氧化物。(来源：A.J.Nelson、S.P.Frigo及R.Rosenberg，J.Appl.Phys.73,8561(1993))。2.在氢分子的作用的下，在真空中将衬底表面加热至大于500℃。在GaAs的情况下，需要(例如)高达两个小时的清洁时间(来源：DE10048374A1)。3.在真空中使用氢原子加热衬底表面。在GaAs的情况下，此优选发生于(例如)350℃与400℃之间的温度范围中。在参考文献中全面详述此方法(来源：Y.Ide及M.Yamada，J.Vac.Sci.Technol.A12,1858(1994)或T.Akatsu、A.H.Stenzel及U.J.Appl.Phys.86,7146(1999)及DE10048374A1)。离子束方法透过使用离子束过程的惰性气体(Ar、N2、氙、…)移除表面杂质主要是基于纯溅射移除的基础(来源：J.G.C.Labanda、S.A.Barnett及L.Hultman“SputtercleaningandsmootheningofGaAs(001)usingglancing-angleionbombardment”，Appl.Phys.Lett.66,3114(1995))。另一方面，使用的反应性气体(H2、O2、N2、CF5)主要是基于过程气体与表面杂质的化学反应及随后移除的反应产物(解吸附、部分热刺激或经由离子冲击刺激)。氢证实为用于移除半导体的表面上的多种表面氧化物及碳杂质的优选过程气体(来源：DE10210253A1)。现有技术已知的表面清洁方法通常用于预处理随后过程的衬底表面。随后过程是(例如)使用光阻剂的涂覆，经由诸如PVD(物理气相沉积)或CVD(化学气相沉积)的气相沉积过程的一或多个原子或分子的沉积。归因于离子，表面缺陷首要地产生于半导体材料中，该缺陷可严重削弱组件的电功能。此外，在当前最先进技术中，出现的根本问题为等离子体系统及溅射系统总是使衬底表面根本上改变，且通常损害衬底表面。当等离子体过程或离子溅射过程用于清洁或活化Si、SiC、石英或3A至5B半导体表面时，(例如)额外损害作为实质上缺点发生于半导体的表面上(例如，粗糙度、金属相的形成、氧化物层生长、薄水膜的形成)。公认地，多数杂质的可验证的有效表面清洁是透过使用等离子体系统而发生；然而，尤其在有机组分的情况下，此清洁方法不足够完全移除有机化合物变得显而易见。当使用等离子体系统时损害的产生的主要原因本质上为等离子体与半导体表面之间的直接接触以及等离子体组分(例如，离子、基团及高度激发的分子/原子、电子及UV光子)与衬底表面上的原子之间的所得交互作用。具体来说，等离子体的高度激发且因此高度高能粒子或离子或离子溅射系统的粒子或离子高度可能产生衬底表面的不利损害过程，尤其高度敏感半导体表面。使用氧、氮、惰性气体或更复杂的有机气态化合物产生的低温等离子体透过离子冲击以及透过使用存在于等离子体中的基团的表面反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于衬底的衬底表面的表面处理的方法，该方法包括：/n将该衬底表面布置在过程腔室中，/n使用具有<1000eV的离子能量和具有第一成分的离子束冲击该衬底表面以自该衬底表面移除杂质，其中该离子束由离子束源产生且瞄准该衬底表面，/n将第二成分引入至该过程腔室中以结合被移除的杂质，/n其中该衬底的深度范围小于10 µm，在该深度范围内因冲击衬底而带来的微结构的改变是可验证的。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于衬底的衬底表面的表面处理的方法，该方法包括：
将该衬底表面布置在过程腔室中，
使用具有<1000eV的离子能量和具有第一成分的离子束冲击该衬底表面以自该衬底表面移除杂质，其中该离子束由离子束源产生且瞄准该衬底表面，
将第二成分引入至该过程腔室中以结合被移除的杂质，
其中该衬底的深度范围小于10µm，在该深度范围内因冲击衬底而带来的微结构的改变是可验证的。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述深度范围小于15nm。


3.如权利要求2所述的方法，其中所述深度范围小于1.5nm。


4.如权利要求1所述的方法，其中所述过程腔室的温度低于100°C。


5.如权利要求1所述的方法，其中所述过程腔室的温度为室温。


6.一种用于衬底的衬底表面的表面处理的装置，该装置包括：
过程腔室，其用于接收该衬底，
离子束源，其用于产生具有<1000eV的离子能量的离子束且将该离子束瞄准该衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：N拉策克，
申请(专利权)人：EV集团E·索尔纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT