等離子體離子注入系統的原位處理室製備方法
2023-11-05 16:53:37
專利名稱：等離子體離子注入系統的原位處理室製備方法
技術領域：
本發明涉及襯底的等離子體離子注入系統和方法，更具體地，涉及製備等離子體離子注入的處理室的方法。製備方法可以包括清洗過程、塗敷過程或兩者。
背景技術：
離子注入是將改變導電性的雜質引入半導體晶片的標準技術。在傳統的束線離子注入系統中，將希望的雜質材料在離子源中電離，加速離子來形成規定能量的離子束，離子束指向晶片的表面。所述束中的高能離子透入半導體材料塊並被嵌入半導體材料的晶格以形成所需導電性的區域。
半導體工業的已知趨勢是趨向於更小、更高速的裝置。具體而言，半導體裝置中部件的橫向尺寸和深度兩者都降低了。摻雜劑材料的注入深度至少部分由注入半導體晶片中的離子的能量來確定。束線離子注入通常被設計用於在相對高的注入能量下有效工作，並且在淺結注入所需的低能量下不能有效地運行。
為了在半導體晶片上形成淺結，已經研究了等離子體摻雜系統。在等離子體摻雜系統中，將半導體晶片放置在導電性臺板上，所述臺板起到陰極的作用並位於處理室內。將包含所需摻雜材料的可電離工藝氣體引入室內，在臺板和陽極或室壁之間施加電壓脈衝，導致在晶片附近形成具有等離子殼層的等離子體。施加的脈衝引起等離子體內的離子穿過等離子殼層並被注入晶片。注入深度與施加在晶片和陽極之間的電壓相關。可以實現非常低的注入能量。例如在1994年10月11日授權給Sheng的美國專利No.5,354,381、2000年2月1日授權給Liebert et al.的美國專利No.6,020,592和2001年2月6日授權給Goeckner et al.的美國專利No.6,182,604中描述的等離子體摻雜系統。
在上述等離子體摻雜系統中，施加的電壓脈衝產生了等離子體並且加速了從等離子體到晶片的陽離子。在其它類型的等離子體系統中，如等離子體浸沒系統，將連續或脈衝的RF能量施加到處理室，由此產生了連續或脈衝的等離子體。每隔一段時間，將可以與RF脈衝同步的陰極電壓脈衝施加到臺板，導致等離子體中的陽離子朝向晶片加速。
已知襯底處理系統中的過程控制對處理室的條件非常敏感。為了良好的過程可重複性，應該將處理室保持恆定的條件。然而，在襯底處理期間，因為與等離子體的相互反應，處理室條件可能漂移。可以通過蝕刻或濺射從表面除去材料，或通過在不同的操作條件下沉積來積聚材料。因此，為了得到可重複的過程，應該控制處理室雜件。與控制室雜件相關的待解決的問題包括為了晶片-到-晶片可重複性，在各注入之間將室恢復到固定條件，在任何保持和/或室清洗之後恢復室條件和限制注入的晶片被所不希望的元素汙染，例如金屬和/或來自當使用不同摻雜劑時預處理的摻雜劑。這些元素來源於處理室硬體部件，並且可以在注入期間輸送到晶片。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供了襯底的等離子體離子注入的方法和設備。所述方法包括提供包含處理室、在處理室中產生等離子體的源、在處理室中支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；在處理室的內表面上沉積塗層，所述塗層與在處理室內進行的等離子體離子注入過程相容；根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入。所述塗層可以包含襯底材料例如矽。
根據本發明的第二方面，提供了襯底的等離子體離子注入的方法和設備。所述方法包括提供包含處理室、在處理室中產生等離子體的源、在處理室中支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；在處理室的內表面上沉積塗層，所述塗層與在處理室內進行的等離子體離子注入過程相容，其中沉積塗層包括沉積包含摻雜劑的塗層；根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入。所述塗層的組成可以類似於等離子體離子注入期間襯底表面的組成。
根據本發明的第三方面，提供襯底的等離子體離子注入的方法和設備。所述方法包括提供包含處理室、在處理室中產生等離子體的源、在處理室中支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；在處理室的內表面上沉積新塗層，所述塗層在組成上類似於由襯底的等離子體離子注入產生的沉積膜的組成；在沉積新塗層之前，通過使用一種或多種激活的清洗前體除去舊膜來清洗處理室的內表面；根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入和在一個或多個襯底的等離子體離子注入之後重複清洗處理室的內表面和沉積新塗層的步驟。
根據本發明的第四方面，提供了襯底的等離子體離子注入的方法和設備。所述方法包括提供包含處理室、在處理室中產生等離子體的源、在處理室中支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；用清洗氣體清洗處理室的內表面，所述氣體與在處理室內進行的等離子體離子注入方法相容；根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入。
為了更好的理解本發明，參考附圖，其通過引用併入本文，其中圖1是脈衝DC等離子體離子注入系統的簡化示意性結構圖；圖2是根據本發明的實施方案的處理室製備方法的概要流程圖；圖3是圖2中顯示的清洗過程的實施方案的流程圖；圖4是圖2中顯示的塗敷過程的實施方案的流程圖，和圖5是基於RF等離子體離子注入處理室的簡化示意圖，說明了根據本發明的實施方案將清洗氣體和塗層前體氣體引入處理室的技術。
具體實施例方式
圖1中示意性地顯示了適合本發明的注入的等離子體離子注入系統的實例。處理室限定了封閉的體積12。定位於室10內的臺板14提供了支持襯底的表面，例如半導體晶片20。例如可以將晶片20夾在臺板14的平面外周，或可以靜電固定。在一個實施方案中，臺板具有支持晶片20的導電錶面。在另一個實施方案中，臺板包含連接晶片20的導電性引線(未顯示)。另外，臺板14可以裝備加熱/冷卻系統來控制晶片/襯底溫度。
陽極24定位於室10內，相對於臺板14隔開。陽極24可以在箭頭26指示方向上垂直於臺板24移動。陽極通常與室10的導電壁連接，兩者都可以接地。在另一個實施方案中，臺板14接地，陽極24受負電壓脈衝。在進一步的實施方案中，陽極24和臺板14都可以相對於地施加偏壓。
晶片20(通過臺板14)和陽極24與高電壓脈衝源30連接，使晶片20起到陰極的作用。典型地，脈衝源30提供脈衝，振幅為約20-20,000伏特，持續時間為約1-200微秒和脈衝重複率為約100Hz-20kHz。應該理解，給出的這些脈衝參數值只是示例性的，在本發明的範圍內可以利用其它值。
室10的封閉體積12通過可控閥門32與真空泵34連接。工藝氣體源36通過質量流量控制器38與室10連接。位於室10內的壓力傳感器48將室壓力的指示信號提供給控制器46。控制器46比較讀出的室壓力和期望的壓力輸入，並將控制信號提供給閥門32或質量流量控制器38。控制信號控制閥門32或質量流量控制器38，以使室壓力和期望的壓力之間的差異最小化。真空泵34、閥門32、質量流量控制器38、壓力傳感器48和控制器46組成閉合環路壓力控制系統。通常將壓力控制為約1毫託-約500毫託，但不限於此範圍。氣體源36供應包含所需摻雜劑的可電離氣體，用於注入工件。可電離氣體的實例包含BF3、N2、Ar、PH3、AsH3、B2H6、PF3、AsF5和Xe。質量流量控制器38調節氣體供給室10的流量。圖1中顯示的結構以期望的流速和恆定的壓力提供了連續流動的工藝氣體。優選地調節壓力和氣體流速以提供可重複的結果。作為選擇，在另一個實施方案中，可以使用由控制器46控制的閥門調節氣流，同時將閥門32保持在固定的位置。這種設置稱為上遊壓力控制。可以利用其它調節氣體壓力的結構。
等離子體摻雜系統可以包含與空心陰極脈衝源56連接的空心陰極54。在一個實施方案中，空心陰極54包含包圍陽極24和臺板14之間空間的導電性空心圓柱體。空心陰極可用於需要很低離子能量的應用中。具體而言，空心陰極脈衝源56提供足以在室12內形成等離子體的脈衝電壓，脈衝源30建立了期望的注入電壓。在前面提到的美國專利No.6,182,604中提供了有關空心陰極用途的其它細節，其通過引用併入本文。
可以鄰近臺板14安置一個或多個法拉第杯，用來測量注入晶片20的離子劑量。在圖1的實施方案中，法拉第杯50、52等相間隔圍繞在晶片20的外圍。每一個法拉第杯包含面對等離子體40的入口60的導電性外殼。優選地，將各個法拉第杯安置在儘可能接近晶片20並且截取從等離子體40朝臺板14加速的陽離子的樣品。在另一個實施方案中，將環形法拉第杯圍繞晶片20和臺板14安置。
法拉第杯與劑量處理器70或其它劑量監控電路電連接。通過入口60進入各個法拉第杯的陽離子在與法拉第杯連接的電路中產生表示離子流的電流。劑量處理器70可以處理電流以確定離子劑量。
等離子體離子注入系統可以包含包圍臺板14的保護環66。保護環66可以偏置以改善晶片20邊緣附近的注入離子分布的均勻性。可以將法拉第杯50、52安置在晶片20和臺板14的外圍附近的保護環66內。
工作中，將晶片20安置在臺板14上。壓力控制系統、質量流量控制器38和氣體源36在室10內產生期望的壓力和氣體流速。例如，室10可以使用BF3氣體在10毫託的壓力下運行。脈衝源30將一系列高電壓脈衝施加到晶片20，在晶片20和陽極24之間的等離子體放電區域44中引起等離子體40的形成。如本領域中已知，等離子體40含有來自氣體源36的可電離氣體的陽離子。等離子體40包含在晶片20附近的等離子殼層42，通常是在晶片20的表面。高電壓脈衝期間存在於陽極24和臺板14之間的電場加速了陽離子從等離子體40穿過等離子殼層42朝向臺板14。將加速的離子注入晶片20以形成雜質材料區域。選擇脈衝電壓將陽離子注入晶片20至期望的深度。選擇脈衝的數量和脈衝持續時間以在晶片20中提供雜質材料的期望劑量。每個脈衝的電流是脈衝電壓、氣壓和種類以及電極的任何可變位置的函數。例如，對於不同電壓可以調節陰極-到-陽極間距。
圖2顯示了根據本發明實施方案的處理室製備方法的概要流程圖。所述方法包括在清洗過程100中原位清洗處理室10的內表面和在塗敷過程110中原位塗敷處理室10的內表面。處理室製備方法之後是在等離子體離子注入過程120中n個襯底的等離子體注入。然後重複清洗和塗敷過程。以下結合圖3詳細描述清洗過程100，並且結合圖4詳細描述塗敷過程110。
處理室製備方法包括連續進行的兩個主要過程來製備用於等離子體離子注入過程的室，第一個過程是原位等離子體清洗過程，第二個過程是原位塗敷過程。所述過程包括清洗處理室的內表面以除去先前過程的舊膜和材料並沉積新塗層，所述塗層的組成類似於等離子體離子注入期間沉積的膜的組成。所述過程的適當組合和排序使在一個等離子體離子注入系統中具有不同摻雜劑的襯底的無汙染等離子體離子注入成為可能。所述清洗過程從處理室中除去了所不期望的材料和膜，而所述塗敷過程提供了襯底的可重複的處理。所述室製備方法提供了改善的過程靈活性，這與在相同等離子體離子注入系統中使用不同摻雜劑有關。原位室製備方法充分減少了在一個處理室內襯底的可重複處理所需的維護和室製備的停工期。此外，室製備方法可以用於周期性地清洗處理室、除去襯底處理期間室部件上出現的多餘積累。由於過程可重複性，所述室可以在以最佳間隔清洗和塗敷以最大化機器的生產能力和利用時間。
原位清洗過程通過使用清洗氣體或氣體混合物實現，單獨或當熱激活或通過等離子體激活時，所述氣體或氣體混合物與沉積在處理室內的摻雜劑反應形成揮發性化合物，其可以通過真空泵從室除去。所述反應氣體混合物可包括NF3、NH3、O2、O3、N2O、Ar、He、H2、CF4、CHF3等，單獨或組合使用。氟基化學品可以更適合使用氟化摻雜劑的室，氟基化學品中活性物質是氟自由基或離子或分子氟，而氫基清洗化學品可以更適於不期望剩餘氟的情況。
在典型的實踐中，通過清洗過程除去的膜主要包括摻雜劑材料(例如B、P或As等)與一些襯底材料(例如Si、Ge或Ga和As等)，其在襯底的等離子體離子注入期間沉積在處理室表面上。如果將過程換成另一種摻雜劑或襯底，這種沉積物可成為汙染源。待除去的膜還可以包括來源於晶片上使用的光刻膠的碳基沉積物。清洗化學品是通過待除去的材料的組成確定的，使得活性清洗劑與所不期望材料的反應時形成揮發性物質。例如，在使用BF3氣體的硼摻雜過程後可以使用包含NH3、O2和Ar的混合物清洗處理室。選擇清洗氣體混合物的組成來最佳化清洗時間和清洗均勻性。
可以通過分開的氣體口或一個共用的氣體口將清洗氣體引入處理室，可以通過在臺板上連接RF電源和/DC脈衝偏壓產生活性清洗物質來激活氣體混合物和產生等離子體。活性物質的濃度由連接的RF電源或DC脈衝偏壓以及室內的工作壓力來確定。可以使用含有包含電容壓力計的反饋控制電路的可變電導閘門或節流閥來控制壓力，利用質量流量控制器固定氣體流量。壓力可以為約1毫託-10託，典型地為約100毫託-2託。作為選擇，可以使用上遊壓力控制器控制壓力，所述控制器具有一個含有可以控制其它氣體比例流量的流量計的氣體管線。RF功率可以為約100瓦特-5千瓦，典型地為約2千瓦。還可以通過在臺板或室壁上施加脈衝DC偏壓來引發和維持等離子體。在另一種方法中，可以同時使用RF和DC偏壓來引發和維持等離子體。可以通過向待清洗表面提供熱能或通過提高穿過待清洗表面和等離子體之間電場的碰撞物質的能量來增強清洗作用。這可以通過在表面上的較高脈衝DC偏壓和/或經過電容耦合的RF天線上較高的電壓來實現。
在通過清洗劑的作用從室除去沉積物之後，從處理室泵出氣體。可以通過輸入惰性氣體例如氬氣或氦氣、或鈍化氣體例如氫氣來使處理室脫氣，以便從處理室除去殘留的痕量不需要的元素。脫氣步驟也可以利用等離子體來增強殘留清洗氣體從表面的清除和製備用於進一步處理的室。
圖3顯示了根據本發明實施方案的清洗過程100的流程圖。在步驟200中，清洗氣體或清洗氣體的混合物被引入處理室。對清洗氣體的選擇基於以前在處理室內進行的過程和已經沉積在處理室表面上的所有塗層。在步驟202中，處理室內的壓力被控制在所期望的水平，典型地為約1毫託-10託。還控制氣體流動。在步驟204中，在處理室內激活清洗氣體或清洗氣體混合物。可以通過利用RF能、DC脈衝或兩者在處理室內引發和維持等離子體來產生激活。激活也可以通過單獨加熱或通過與等離子體的激活組合來實現激活。在步驟206中，可以任選地加熱處理室表面來增強清洗過程。可以利用或不利用等離子體來進行加熱。在步驟208中，實施處理室所期望的清洗。清洗過程可以在選定的時間持續實施或可以使用終點檢測技術來終止。在步驟210中，從處理室泵出清洗氣體或清洗氣體混合物和清洗過程的揮發性產物。在步驟212中，可以使用惰性氣體例如氬氣或氦氣或鈍化氣體例如氫氣使處理室脫氣。可以利用熱和/或化學作用鈍化。可以利用等離子體增強脫氣步驟。
塗敷過程包括塗層在處理室內表面上的沉積，其作為工藝步驟和處理室製備的組成步驟。塗層改善了晶片-對-晶片的可重複性並減少隨後的等離子體離子注入期間可出現的金屬和其它形式的汙染。另外，維護或原位等離子體清洗後塗層加速了處理室的恢復。原位塗層可以包含待注入的襯底材料例如矽，或摻雜劑和襯底材料的混合物，其中摻雜劑對應襯底中待注入的摻雜劑。塗層的一個具體實例是含硼矽，其中使用硼前體氣體和矽前體氣體的混合物來沉積塗層。其它塗層可以包含堆疊的膜，例如襯底材料的第一膜和摻雜劑材料的第二膜。膜疊層可以是有利的，在下面的層可以用來確定清洗過程的終止時間和/或作為清洗過程的終止層。
通過利用良性材料例如襯底材料(矽、鍺、砷化鎵、氮化鎵、藍寶石等)原位塗敷，室塗敷過程限制了系統停工期並且限制了晶片被原位塗層汙染的風險。塗層改善了過程穩定性，因為等離子體在每次過程運行期間被暴露於相同的室條件。此外，通過用良性材料覆蓋潛在的汙染源，塗層基本上減少了加工晶片上的汙染，因此保護了硬體部件免於暴露於等離子體。塗層還防止了處理室中除氣的材料或吸附的元素在等離子體離子注入期間被釋放到等離子體中。塗敷過程減少了維護或任何清洗方法之後所需的調理時間。
在將矽塗層沉積在處理室內表面的實施方案中，含矽前體被引入室。使用等離子體來分解含矽前體，以便在處理室的暴露表面上沉積含矽塗層。含矽前體可以是氣體例如SiH4、Si2H6、SiF4或SiCl4，或可以是有機矽前體例如三甲基矽烷(TMS)或三乙基矽烷(TES)，其可以與惰性氣體例如氦、氖、氬或氙一起引入。可以通過加入惰性或反應氣體來控制含矽塗層的組成而進一步控制矽材料沉積。反應氣體可以包含氫氣、氧氣、氮氣、BF3、B2H6、PH3、AsF5、PF5、PF3或胂來形成含矽材料的摻雜或未摻雜的塗層。這種方法可以使用包含適當襯底材料的不同前體氣體而用於其它襯底。例如，GeH4或GeF4可以用來處理Ge或Si-Ge襯底。
將包含所期望的塗層物質的氣體或氣體混合物引入處理室，並且引發等離子體。等離子體工作足夠的時間以產生期望的塗層厚度。塗層的厚度可以為約1-10微米，但不限制在此厚度範圍內。可以使用位於處理室內的標準薄膜沉積監控器監控塗層厚度。可以將塗層厚度監控器留在適當的位置來監控塗層隨後的腐蝕和處理室重新塗敷的需求。這在確定清洗過程後所需塗層厚度或後續工藝運行之間所需塗敷過程上是有利的。
當通過各過程之間的轉換將處理室用於利用不同摻雜劑的襯底的等離子體離子注入時，處理室可以需要清洗來除去不需要的痕量摻雜劑，從而避免交叉汙染的風險。室清洗是引起機器停工期的維護過程。通過在處理室內表面上沉積包含待注入的新摻雜劑的塗層，可以不需要顯著的停工期來準備室。塗層可暴露於工藝條件並且可以作為摻雜劑膜而沉積或可以通過化學蝕刻和/或物理濺射機製作為其它原子源。如果原子在處理期間從塗層除去，這些原子應該從工藝混合物除去或它們應該對過程是良性的。因此，塗層優選地具有與該過程中襯底表面的組成接近的組成。因此，塗層可以包含襯底材料和摻雜劑。塗層可以是單層膜或在不同膜中具有不同組成的堆疊的膜結構。
在典型的實踐中，塗層可以包含作為襯底材料的矽和作為摻雜劑材料的硼、磷或砷。通過在產生塗層沉積的條件下原位分解前體來提供兩種材料。得到的塗層或膜疊層的組成可以通過處理兩種前體的相對比來控制。典型的矽前體包含矽烷(SinH2n+2，其中n＝1、2、3、…)或有機矽烷例如TMS、TES等或滷代矽烷例如SiF4、SiCl4等，而摻雜劑前體可以是氫化物(例如B2H6、PH3、AsH3等)或滷化物(BF3、BCl3、PF3、PF5、AsF5等)。塗敷過程還可以利用稀釋氣例如惰性氣體(氦、氬或氙)或反應氣體(F2、Cl2、H2等)來控制塗層的組成。
選擇塗層組成時，將塗層前體以預定的比例引入處理室，將室壓力控制在預先設定的值並且以期望的功率引發等離子體來分解塗層前體。作為選擇，可以將處理室或需要塗層的處理室的具體部分加熱以使膜沉積。不需要沉積表面的溫度控制，但該溫度控制可以是有利的。可以將塗層前體通過一個口或分開的口引入室，可以通過噴嘴將所述流導入具體目標區域以有利於處理室內期望的塗層輪廓。繼續塗敷過程直到達到期望的塗層厚度。可以使用位於處理室內的標準薄膜沉積監控器監控塗層厚度。可以使用不同的塗層前體組成通過重複所述過程來形成膜疊層。暴露於工藝混合物的最後膜典型地主要包含用於該過程的摻雜劑。對於塗敷過程，使用臺板和/或室部件上的DC脈衝偏壓對塗層前體的離子轟擊能量提供額外控制可以是有利的，其反過來可以控制塗層密度和粘附性質。
圖4中顯示了根據本發明實施方案的塗敷過程110的流程圖。在步驟300中，將塗層前體氣體或氣體混合物引入處理室。如上所述，可以單獨或與惰性氣體、反應氣體或兩者一起結合引入。塗層前體氣體的選擇基於在處理室中運行的等離子體離子注入過程。塗層前體氣體可以包含襯底材料、摻雜劑材料或兩者。在步驟302中，將處理室內的壓力和氣體流量控制在期望水平。在步驟304中，在處理室10內引發等離子體。在步驟306中，可以任選地將處理室的內表面或選定的內表面加熱來增強塗敷過程。可以使用加熱元件和/或等離子體進行加熱。在步驟308中，進行期望的塗層沉積。在步驟310中，監控塗層厚度。當塗層達到期望的厚度時，可以終止塗敷過程或可以將具有不同組成的塗層沉積在第一塗層上。在步驟312中，如果沒有完成期望的塗層疊層，所述過程返回步驟300。可以重複這個過程來得到期望的薄疊層，其可以包含具有不同組成的多個膜層。
圖5顯示了等離子體離子注入處理室的簡化示意圖。圖1和5中的類似元件具有相同的附圖標記。在圖5的實施方案中，通過與RF源(未顯示)連接的RF線圈314來引發和維持等離子體。如圖所示，可以將工藝氣體通過室頂部的口引入處理室10。清洗過程期間，可以將清洗氣體例如NF3、O2和稀釋劑通過室頂部的口引入。空心環310圍繞著臺板140並且可用於將塗層前體氣體引入處理室10。可以為空心環310提供一定模式的孔，使得能夠在優選的方向上引導塗層前體氣體。在圖5的實施方案中，空心環310具有引導塗層前體氣體通向處理室10的上部且遠離臺板14的孔。這種布置限制了臺板14上的沉積。可以利用模擬晶片320限制臺板14的塗敷。應該理解，空心環310隻是通過實例的方式來表示且不限制本發明的範圍。可以利用將塗層前體氣體引入處理室的任何布置。類似的布置可以用於DC脈衝等離子注入系統，其中等離子體通過臺板和/或室組件上的DC偏壓來引發和維持。
應該理解，可以在本發明的精神和範圍內對說明書中描述的附圖中顯示的實施方案進行各種改變和改進。因此，上述說明和附圖顯示的所有內容只是用於示例性說明，沒有限制意義。本發明只受所附權利要求及其等價物的定義限制。
權利要求
1.一種用於襯底的等離子體離子注入的方法，包括提供包括處理室、在處理室內產生等離子體的源、在處理室內支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；在處理室的內表面上沉積塗層，所述塗層與在處理室內進行的等離子體離子注入過程相容；和根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入。
2.權利要求1的方法，其中沉積塗層包括沉積包含襯底材料的塗層。
3.權利要求1的方法，其中沉積塗層包括沉積含矽材料。
4.權利要求1的方法，其中沉積塗層包括沉積包含選自下列材料的塗層Si、Si-Ge、Ge、GaAs、GaN和藍寶石。
5.權利要求1的方法，其中沉積塗層包括將塗層前體引入處理室。
6.權利要求5的方法，其中沉積塗層還包括用等離子體分解塗層前體。
7.權利要求1的方法，其中沉積塗層還包括在沉積期間監控塗層厚度。
8.權利要求1的方法，其中沉積塗層包括將含矽前體引入處理室，所述含矽前體選自SiH4、Si2H6、SiF4、SiCl4、三甲基矽烷和三乙基矽烷。
9.權利要求8的方法，其中沉積塗層還包括將惰性氣體引入含有含矽前體的處理室。
10.權利要求8的方法，其中沉積塗層還包括將反應氣體引入含有含矽前體的處理室，所述反應氣體選自H2、O2、N2、BF3、B2H6、PH3、AsF5、PF5、PF3或胂。
11.權利要求8的方法，其中沉積塗層還包括將反應氣體引入含有含矽前體的處理室，選擇所述反應氣體用於控制含矽塗層的組成。
12.權利要求1的方法，其中沉積塗層還包括以預定的比例將塗層前體和反應氣體引入處理室。
13.權利要求1的方法，其中沉積塗層還包括在沉積期間控制處理室內的壓力和氣體流量之一或控制兩者。
14.權利要求1的方法，其中沉積塗層包括利用DC脈衝加速塗層材料的離子到處理室的至少一個內表面。
15.權利要求1的方法，其中沉積塗層包括通過設置在臺板周圍的空心環中的孔來注射塗層前體。
16.權利要求1的方法，還包括在沉積塗層之前清洗處理室。
17.一種用於襯底的等離子體離子注入的方法，包括提供包括處理室、在處理室內產生等離子體的源、在處理室內支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；在處理室的內表面上沉積含摻雜劑的塗層，所述含摻雜劑的塗層與在處理室內進行的等離子體離子注入過程相容；和根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入。
18.權利要求17的方法，其中塗層具有類似於等離子體離子注入期間襯底表面組成的組成。
19.權利要求17的方法，其中沉積塗層包括沉積包含摻雜劑的塗層，所述摻雜劑選自B、P、As和Sb。
20.權利要求17的方法，其中沉積塗層包括將含硼前體氣體和含矽前體氣體引入處理室。
21.權利要求17的方法，其中塗層包含兩層或更多層。
22.權利要求17的方法，其中沉積塗層包括沉積包含襯底材料的層，隨後沉積含摻雜劑的層。
23.權利要求17的方法，其中沉積含摻雜劑的塗層包括將氫化物摻雜劑前體引入處理室。
24.權利要求17的方法，其中沉積含摻雜劑的塗層包括將滷化物摻雜劑前體引入處理室。
25.權利要求17的方法，其中沉積含摻雜劑的塗層包括將摻雜劑前體和惰性氣體引入處理室。
26.權利要求17的方法，其中沉積含摻雜劑的塗層包括將摻雜劑前體和反應氣體引入處理室。
27.權利要求26的方法，其中引入摻雜劑前體和反應氣體包括使摻雜劑前體和反應氣體通過單個噴嘴流入處理室。
28.權利要求26的方法，其中引入摻雜劑前體和反應氣體包括使摻雜劑前體和反應氣體通過不同噴嘴流入處理室。
29.權利要求26的方法，其中引入摻雜劑前體和反應氣體包括將摻雜劑前體和反應氣體流導向處理室中的目標區域。
30.一種用於襯底的等離子體離子注入的方法，包括提供包括處理室、在處理室內產生等離子體的源、在處理室內支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；用清洗氣體清洗處理室的內表面，所述清洗氣體與處理室內進行的等離子體離子注入過程相容；和根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入。
31.權利要求30的方法，還包括用等離子體激活清洗氣體。
32.權利要求30的方法，還包括熱激活清洗氣體。
33.權利要求30的方法，其中清洗氣體選自NF3、NH3、O2、O3、N2O、Ar、He、H2、CF4、CHF3和它們的組合。
34.權利要求30的方法，其中選擇與等離子體離子注入過程相容的清洗氣體。
35.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面在將新塗層沉積在處理室的內表面之前進行。
36.權利要求30的方法，其中在使用氟化摻雜劑的等離子體離子注入之後使用氟基清洗氣體。
37.權利要求30的方法，其中氫基清洗氣體用於不期望殘留氟的應用中。
38.權利要求30的方法，其中在使用BF3的硼的等離子體離子注入之後使用包括NF3、O2和Ar的混合物的清洗氣體。
39.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面包括將處理室的壓力控制在約1毫託-10託。
40.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面包括將處理室的壓力控制在約100毫託-2託。
41.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面包括用等離子體激活清洗氣體，所述等離子體由約100瓦-5千瓦的RF能量產生。
42.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面包括用等離子體激活清洗氣體，所述等離子體由DC脈衝產生。
43.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面包括加熱處理室的一個或多個表面。
44.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面包括用等離子體激活清洗氣體，所述等離子體由RF能量和DC脈衝的組合產生。
45.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面包括在處理室內提供電場，用於加速清洗氣體的離子。
46.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面還包括用惰性氣體將處理室除氣。
47.權利要求30的方法，其中清洗處理室的內表面還包括用鈍化氣體將處理室除氣。
48.一種用於襯底的等離子體離子注入方法，包括提供包括處理室、在處理室內產生等離子體的源、在處理室內支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；在處理室的內表面上沉積新塗層，所述新塗層的組成類似於由襯底的等離子體離子注入產生的沉積膜的組成；沉積新塗層之前，通過使用一種或多種激活的清洗前體除去舊膜來清洗處理室的內表面；根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入，和在一個或多個襯底的等離子體離子注入之後重複清洗處理室的內表面和沉積新塗層的步驟。
49.一種等離子體離子注入系統，包含處理室；在處理室內產生等離子體的源；在處理室內支持襯底的臺板；產生用來加速離子從等離子體進入襯底的注入脈衝的脈衝源；和在處理室的內表面上沉積塗層的裝置，所述塗層與處理室內進行的等離子體離子注入過程相容。
50.一種等離子體離子注入系統，包含處理室；在處理室內產生等離子體的源；在處理室內支持襯底的臺板；產生用來加速離子從等離子體進入襯底的注入脈衝的脈衝源；和在處理室的內表面上沉積含摻雜劑的塗層的裝置，所述含摻雜劑的塗層與處理室內進行的等離子體離子注入過程相容。
51.一種等離子體離子注入系統，包含處理室；在處理室內產生等離子體的源；在處理室內支持襯底的臺板；產生用來加速離子從等離子體進入襯底的注入脈衝的脈衝源；和用清洗氣體清洗處理室的內表面的裝置，所述清洗氣體與處理室內進行的等離子體離子注入過程相容。
52.一種等離子體離子注入系統，包含處理室；在處理室內產生等離子體的源；在處理室內支持襯底的臺板；產生用來加速離子從等離子體進入襯底的注入脈衝的脈衝源；在處理室的內表面沉積新塗層的裝置，所述新塗層的組成類似於由襯底的等離子體離子注入產生的沉積膜的組成；和清洗處理室的內表面的裝置，所述裝置在沉積新塗層之前通過使用一種或多種激活的清洗前體除去舊膜。
全文摘要
一種襯底的等離子體離子注入方法，所述方法包括提供包含處理室、在處理室內生產等離子體的源、在處理室內支持襯底的臺板和加速離子從等離子體進入襯底的電壓電源的等離子體離子注入系統；在處理室的內表面上沉積新塗層，所述塗層在組成上類似於由襯底的等離子體離子注入所產生的沉積膜；在沉積新塗層之前，通過使用一種或多種活性清洗前體除去舊膜來清洗處理室的內表面；根據等離子體離子注入方法進行襯底的等離子體離子注入和在一個或多個襯底的等離子體離子注入之後重複清洗處理室的內表面和沉積新塗層的步驟。
文檔編號H01J37/32GK1977351SQ200580020329
公開日2007年6月6日 申請日期2005年5月19日 優先權日2004年5月20日
發明者維克拉姆·辛格, 阿圖爾·古普塔, 哈羅爾德·M·佩爾欣, 史蒂文·R·沃爾瑟, 安妮·L·泰斯託尼 申請人:瓦裡安半導體設備聯合公司