使用亚稳的活化自由基物质的原子层处理工艺制造技术

一种衬底的暴露表面的处理方法包含使用清扫气体清扫衬底处理系统的第一室和第二室。气体分配装置设置在第一室与第二室之间。该方法包含使处理气体流至第二室但不流至第一室，以在设置于第二室中的衬底支撑件上的衬底的表面上产生吸附层。该方法包含停止处理气体向第二室流动。该方法包含使清扫气体流动以清扫第一室和第二室。该方法包含在使清扫气体流至第一室时，在第一室中激励等离子体以产生亚稳的活化自由基物质，并经由气体分配装置将该亚稳的活化自由基物质输送至第二室以表面活化吸附层。吸附层。吸附层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用亚稳的活化自由基物质的原子层处理工艺
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2018年9月10日申请的美国专利申请No.62/729,124的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。


[0002]本公开涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及利用亚稳的活化自由基物质来执行处理工艺的衬底处理系统。

技术介绍

[0003]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
[0004]衬底处理系统可用于处理例如半导体晶片之类的衬底。衬底处理系统典型地包括处理室、衬底支撑件(例如静电卡盘)以及气体输送系统。衬底处理的示例包括蚀刻、沉积、光致抗蚀剂移除、清洁等。在处理期间，将衬底设置在衬底支撑件上，且可以将一或更多种工艺气体通过气体输送系统引入处理室中。可供给射频(RF)功率以激励使化学反应开始的等离子体。可将RF偏置供给至衬底支撑件以控制离子能量。
[0005]利用沉积、蚀刻及其他处理将特征定义在衬底上。当科技持续进步时，特征尺寸持续减小。为了可靠地制造具有小特征的衬底，具有非常精确工艺控制是重要的。目前，特征尺寸小于10nm，且正推进至5nm以下。
[0006]在一些氧化工艺期间没有蚀刻停止。常规的氧化执行方法依赖于在氧化工艺期间在衬底上形成的作为扩散阻挡层的氧化物，该扩散阻挡层用于减少或停止衬底的进一步氧化。这些方法经历了在氧化厚度方面的大的变化，具体取决于所使用的材料的性质以及表面条件。例如，即使使用相同材料，平滑表面仍将比粗糙表面具有更少氧化作用。类似地，与较不具多孔性的材料相比，多孔表面将经历较快的氧化作用，且在阻挡扩散时具有较小的有效性。

技术实现思路

[0007]一种用于处理衬底的暴露表面的方法其包含：a)使用清扫气体清扫衬底处理系统的第一室和第二室，其中气体分配装置设置在所述第一室与所述第二室之间；b)在a)之后，使处理气体流至所述第二室但不流至所述第一室，以在设置于所述第二室中的衬底支撑件上的衬底的表面上产生吸附层；c)停止所述处理气体向所述第二室流动；d)使所述清扫气体流动，以清扫所述第一室和所述第二室；以及e)在使所述清扫气体流至所述第一室时，在所述第一室中激励等离子体以产生亚稳的活化自由基物质，并经由所述气体分配装置将所述亚稳的活化自由基物质输送至所述第二室以表面活化所述吸附层。
[0008]在其他特征中，所述衬底利用单层控制进行氧化或蚀刻。所述方法包含在b)期间
将所述清扫气体供给至所述第一室。所述清扫气体包含氦(He)，并且所述处理气体包含分子氧(O2)。
[0009]在其他特征中，所述清扫气体选自由氦(He)和分子氮(N2)组成的群组，且所述处理气体选自由分子氧(O2)、盐酸(HCl)、分子氯(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及分子氢(H2)组成的群组。
[0010]所述方法包含通过以下步骤蚀刻所述衬底：从由分子氯(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及分子氢(H2)组成的群组选择所述处理气体；以及在处理期间将所述衬底的温度控制在预定温度，所述预定温度低于所选择的所述处理气体的蚀刻反应温度。
[0011]在其他特征中，所述亚稳的活化自由基物质表面活化所述吸附层。
[0012]在其他特征中，使a)至f)重复一或更多次。所述第一室和所述第二室在f)期间不具有所述处理气体。在b)期间供给预定体积的所述处理气体。
[0013]一种用于选择性蚀刻衬底的衬底处理系统包含第一室以及第二室，第二室包括衬底支撑件。气体输送系统将清扫气体和处理气体中的至少一者选择性地供给至所述第一室和所述第二室。等离子体产生系统在所述第一室中选择性地产生等离子体。气体分配装置限定充气腔且包括第一多个通孔和第二多个通孔，所述第一多个通孔是从所述气体分配装置的上表面至所述气体分配装置的下表面，所述第二多个通孔是从所述充气腔至所述下表面。控制器被配置成：a)使所述清扫气体流动以清扫所述第一室和所述第二室；b)在a)之后，使所述处理气体流至所述充气腔，以在所述衬底的表面上产生吸附层；c)停止所述处理气体的流动；d)使所述清扫气体流动，以清扫所述第一室和所述第二室；以及e)在使所述清扫气体流至所述第一室时，在所述第一室中激励等离子体以产生亚稳的活化自由基物质，并且通过所述气体分配装置将所述亚稳的活化自由基物质输送至所述第二室。
[0014]在其他特征中，所述控制器被配置成选择作为所述清扫气体的氦(He)以及作为所述处理气体的分子氧(O2)。所述控制器被配置成从由氦(He)和分子氮(N2)组成的群组中选择所述清扫气体，且从由分子氧(O2)、盐酸(HCl)、分子氯(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及分子氢(H2)组成的群组中选择所述处理气体。
[0015]在其他特征中，所述控制器被配置成通过以下步骤蚀刻所述衬底：从由分子氯(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及分子氢(H2)组成的群组选择所述处理气体；以及在处理期间将所述衬底的温度控制在预定温度，所述预定温度低于所选择的所述处理气体的蚀刻反应温度。
[0016]在其他特征中，所述亚稳的活化自由基物质表面活化所述吸附层。所述控制器被配置成使a)至e)重复一或更多次。所述第一室和所述第二室在e)期间不具有所述处理气体。所述控制器被配置成在b)期间供给预定体积的所述处理气体。所述控制器被配置成在b)期间将所述清扫气体供给至所述第一室。
[0017]根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
[0018]根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
[0019]图1A至1D显示了根据本公开内容的使用亚稳的活化自由基物质的原子层处理工
艺，其用于表面活化被吸附在衬底表面上的处理物质；
[0020]图2为根据本公开内容的衬底处理系统的示例性功能方块图；
[0021]图3为根据本公开内容显示包括双气体充气腔的气体分配装置的示例的平面图；
[0022]图4为根据本公开内容的图3的包括双气体充气腔的气体分配装置的第一剖视图；
[0023]图5为根据本公开内容的图3的包括双气体充气腔的气体分配装置的第二剖视图；以及
[0024]图6为根据本公开内容的使用亚稳的活化自由基物质的原子层处理工艺的方法的示例的流程图，其用于表面活化被吸附在衬底暴露表面上的处理物质。
[0025]在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
[0026]根据本公开内容的系统和方法涉及包括利用单层层级下的控制的氧化或蚀刻的衬底处理。氧等离子体或氧下游等离子体可用于衬底表面的氧化处理。直接氧等离子体具有可能损伤衬底表面的高能氧离子。衬底的多孔材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理衬底的暴露表面的方法，其包含：a)使用清扫气体清扫衬底处理系统的第一室和第二室，其中气体分配装置设置在所述第一室与所述第二室之间；b)在a)之后，使处理气体流至所述第二室但不流至所述第一室，以在设置于所述第二室中的衬底支撑件上的衬底的表面上产生吸附层；c)停止所述处理气体向所述第二室流动；d)使所述清扫气体流动，以清扫所述第一室和所述第二室；以及e)在使所述清扫气体流至所述第一室时，在所述第一室中激励等离子体以产生亚稳的活化自由基物质，并经由所述气体分配装置将所述亚稳的活化自由基物质输送至所述第二室以表面活化所述吸附层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底利用单层控制进行氧化或蚀刻。3.根据权利要求1所述的方法，其还包含在b)期间将所述清扫气体供给至所述第一室。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述清扫气体包含氦(He)，并且所述处理气体包含分子氧(O2)。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述清扫气体选自由氦(He)和分子氮(N2)组成的群组，且所述处理气体选自由分子氧(O2)、盐酸(HCl)、分子氯(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及分子氢(H2)组成的群组。6.根据权利要求1所述的方法，其还包含：通过以下步骤蚀刻所述衬底：从由分子氯(Cl2)、三氟化氮(NF3)以及分子氢(H2)组成的群组选择所述处理气体；以及在处理期间将所述衬底的温度控制在预定温度，所述预定温度低于所选择的所述处理气体的蚀刻反应温度。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述亚稳的活化自由基物质表面活化所述吸附层。8.根据权利要求1所述的方法，其中使a)至f)重复一或更多次。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一室和所述第二室在f)期间不具有所述处理气体。10.根据权利要求1所述的方法，其中在b)期间供给预定体积的所述处理气体。11.一种用于选择性蚀刻衬底的衬底处理系统，所述衬底处理系统包含：第一室；第二室，其包括衬底支撑件；气体输送系统，其用于将清扫气体和处理气体中的至少一者选择性地供给至所述第一室和所述第二室；等离子体产生系统，其用于在所述第一室中选择性地产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：包新宇，方浩权，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：