用离子防护件处理基板的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式大体设及半导体处理设备。
【背景技术】
[0002] 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，该是由于等离子体壳层（plasmasheath)的非共形（non-con化rmal)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渗杂（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W氧化給为基底的3D高-k 栅极堆叠氮化的方法是通过利用氨W及可选的惰性气体和/或氮气（馬）所产生的电感禪 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氨（reactive hy化ogen)物种（包括氨自由基和氨离子）的形成。该些反应性氨物种会潜在地穿过经氮 化的膜（nitridizedfilm)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，该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氨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氨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。
[0003] 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】
[0004] 提供用于处理基板的方法和设备。在一些实施方式中，该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W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°C的温度，同 时处理所述第一层。
[0005] 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，所述偏压功率源禪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W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W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。
[0006] 在下文描述本发明的其他和进一步实施方式。
【附图说明】
[0007] 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，该些附图仅示出本发明的典型实施方式，因此该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。
[000引图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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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】
[0013] 本发明的实施方式提供用于处理基板的改进方法和设备。本发明的实施方式可通 过减少从氨源形成的电感禪合等离子体所产生的反应性物种（诸如氨自由基和氨离子W 及其他离子）的影响，而有利地容许3D结构（诸如用于3D结构中的高-k材料）的共形氮 化。所述方法和设备也可用W对在其他应用（包括不具有3D结构的应用）中的其他材料 进行氮化。
[0014] 图2A和2B图示了根据本发明一些实施方式用于处理基板的工艺腔室200的特定 实施方式。工艺腔室200是为说明目的而被示出，而不应被认为是对本发明的限制。在图 示的实施方式中，工艺腔室200具有实质平坦的介电室顶212。然而，工艺腔室200的其他 变形可具有其他类型的室顶，例如圆顶形的室顶。
[0015] 图2A和2B图示的工艺腔室200大致包括位于腔室主体204内的基板支撑件202 和狭缝阀（slitvalve) 224。狭缝阀224容许基板206进入到基板支撑件202和从基板支 撑件202退出。基板支撑件202具有上表面W支撑基板206,使得基板206的第一层230可 被定位成用于进行处理。在一些实施方式中，工艺腔室200进一步包括热源240W加热基 板206到所需要的温度。热源240可W是适于对基板温度提供控制的任何类型的热源，例 如禪接至基板支撑件202的电阻式加热器或设置在一个位置W直接或通过某个其他部件 来提供热能至基板206的表面的加热灯（未示出）。例如，在一些实施方式中，热源240是 设置在静电夹盘内的电阻式加热器，所述电阻式加热器由于静电夹盘提供的夹持力提升了 基板与静电夹盘之间的热接触而有利地提升对基板的温度控制。
[0016] 腔室主体204界定处理空间208,处理空间208被设置于处理空间208内的离子 防护件210分隔成上处理空间234和下处理空间236。上处理空间234设置在离子防护件 210上方，而下处理空间236设置在离子防护件210下方。上处理空间234与下处理空间 236由离子防护件210中的多个开口而被流体地禪接。
[0017] 工艺气体源222禪接至工艺腔室200,W提供工艺气体至上处理空间234。在一 些实施方式中，工艺气体是含氮气体，例如适于氮化工艺的单独的或与惰性气体（诸如氣 (Ar)或类似惰性气体）组合的氨（畑3)。在一些实施方式中，工艺气体是适于氧化工艺的含 氧气体，诸如氧（〇2)。在一些实施方式中，工艺气体是适于蚀刻工艺的含面素气体，诸如氯 仍2)、氣化)、漠牺2)、立氣化氮邮3)、立氣甲烧（CHFs