[发明专利]用离子防护件处理基板的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的实施方式大体涉及半导体处理设备。

背景技术

发明人已经观察到无法使用典型的等离子体离子暴露来轻易地执行3D装置结构的氮化，这是由于等离子体壳层(plasma sheath)的非共形(non-conformal)本质，其中等离子体壳层避免了膜的顶表面与装置侧壁的共形掺杂(doping)。而发明人相信3D共形氮化需要自由基(radical)或中性物种驱动的反应。一种将以氧化铪为基底的3D高-k栅极堆叠氮化的方法是通过利用氨以及可选的惰性气体和/或氮气(N₂)所产生的电感耦合等离子体的使用。然而，发明人已经观察到所述工艺也会导致许多反应性氢(reactive hydrogen)物种(包括氢自由基和氢离子)的形成。这些反应性氢物种会潜在地穿过经氮化的膜(nitridized film)且负面地与栅极堆叠材料发生相互作用。此外，发明人已经观察到所述工艺也会导致许多惰性气体和/或氮离子的形成，这也会不合需要地促成非共形处理结果。发明人建议在反应性氢物种穿过栅极堆叠材料且与栅极堆叠材料发生相互作用之前减少或去除反应性氢物种可避免装置故障，并且在惰性气体和/或离子与基板发生相互作用之前减少或去除惰性气体和/或离子可提升共形处理结果。

因此，发明人提供了用于氮化材料(诸如3D装置结构中的材料)的改进的方法和设备。

发明内容

提供用于处理基板的方法和设备。在一些实施方式中，这样的处理包括将基板进行氮化。在一些实施方式中，一种处理基板的方法，所述基板具有设置于所述基板上的第一层(例如所述第一层是设置在所述基板上或被制造在所述基板上的3D装置的一部分)，所述方法可包括以下步骤：将基板设置于基板支撑件上，将所述基板支撑件设置在工艺腔室的下处理空间中且在离子防护件下，所述离子防护件具有被施加到所述离子防护件的偏压功率，其中所述离子防护件包括实质上平坦部件和多个孔，所述实质上平坦部件被支撑成平行于所述基板支撑件，所述多个孔被形成为穿过所述平坦部件，其中所述孔的直径与所述平坦部件的厚度的比具有约10:1至约1:10的范围；使工艺气体流动到所述离子防护件上方的上处理空间内；在所述上处理空间中从所述工艺气体形成等离子体；用通过所述离子防护件的中性自由基来处理所述第一层；并将所述基板加热到高达约550℃的温度，同时处理所述第一层。

在一些实施方式中，一种基板处理设备可包括：腔室主体，所述腔室主体界定处理空间，所述处理空间具有上处理空间和下处理空间；基板支撑件，所述基板支撑件设置在所述下处理空间内；离子防护件，所述离子防护件设置在所述处理空间中且将所述处理空间分隔成所述上处理空间与所述下处理空间，所述离子防护件包括被支撑成平行于所述基板支撑件的实质上平坦部件，并且所述离子防护件具有被形成为穿过所述实质上平坦部件的多个孔，其中所述孔的直径与所述实质上平坦部件的厚度的比具有约10:1至约1:10的范围；偏压功率源，所述偏压功率源耦接至所述离子防护件；防护件支撑件，所述防护件支撑件设置在所述处理空间内设置为以相对于所述基板实质平行的方向将所述离子防护件支撑于所述基板支撑件上方；热源，所述热源用以提供热能至设置于所述基板支撑件上时的基板；和RF功率源，所述RF功率源用于在所述上处理空间内形成等离子体。

在下文描述本发明的其他和进一步实施方式。

附图说明

可通过参考本发明的示范性实施方式来了解本发明的实施方式，本发明的实施方式简短地在上文概述过且在下文进行了详细的讨论，其中所述示范性实施方式在附图中示出。但应注意的是，这些附图仅示出本发明的典型实施方式，因此这些附图不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他等效实施方式。

图1图示根据本发明一些实施方式的处理基板的方法的流程图。

图2A-2B图示根据本发明一些实施方式的基板处理腔室的示意图。

图3图示根据本发明一些实施方式的离子防护件的部分透视图。

图4A-4C图示根据本发明一些实施方式在基板上制造氮化层的阶段。

为便于理解，已尽可能使用相同的标记数字来表示各图中共有的相同元件。各图未按比例绘制且为清晰起见被简化。预期一个实施方式的元件和特征可有利地被用于其他实施方式而无需特别详述。

具体实施方式