半导体设备制造中材料去除和表面处理的整合

摘要

提供了用于工件的表面处理的工艺。在一个示例实施中，有机自由基(例如，甲基CH3自由基)可在远程等离子体源中通过激发和/或解离氢和/或惰性气体(例如，Ar、He等)并且随后与有机分子(烷烃和烯烃)反应生成。有机自由基(例如，甲基CH3自由基)可暴露于硅和/或硅锗表面。在暴露于有机自由基后，硅和/或硅锗表面可在空气中稳定一段时间(例如，几天)，同时减少表面氧化，使得可以有效地保护硅和/或硅锗表面免受氧化。正因如此，可消除在随后工艺步骤前的天然表面氧化物去除工艺。

说明书

优先权声明

本申请基于和要求于2018年12月11日提交的名称为“Integration of MaterialsRemoval and Surface Treatment in Semiconductor Device Fabrication(半导体设备制造中材料去除和表面处理的整合)”的美国专利申请号16/216,006的优先权，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及工件的表面处理。

背景技术

等离子体处理在半导体工业中广泛用于半导体晶片和其他基材的沉积、刻蚀、抗蚀剂去除(resist removal)以及相关的处理。等离子体源(例如，微波、ECR、感应等)通常用于等离子体处理，以产生用于处理基材的高密度等离子体和反应性物质(species)。使用等离子体干式去胶(dry strip)工艺已经实现了注入后的光刻胶、刻蚀后的残留物和其他掩膜和/或材料的去除。在等离子体干式去胶工艺中，来自在远程等离子体腔室中生成的等离子体的中性颗粒通过隔栅进入处理腔室中，以处理基材，比如半导体晶片。

发明内容

本公开的实施方式的方面和优点将部分在以下描述中陈述，或可从描述中得知，或可通过实施方式的实践而得知。

本公开的一个示例方面涉及用于处理工件的方法。工件可包括半导体材料。方法可包括对工件进行基于有机自由基的表面处理工艺以保护工件免受氧化。基于有机自由基的表面处理工艺可包括使用第一腔室中诱导的等离子体生成一种或多种物质。基于有机自由基的表面处理工艺可进一步包括将一种或多种烃分子与一种和多种物质混合以在从等离子体的下游流动处形成混合物。混合物可包括一种或多种有机自由基。

本公开的另一示例方面涉及处理半导体工件的方法。半导体工件可包括硅或硅锗的半导体材料。方法可包括通过用感应耦合的等离子体源在惰性气体中诱导等离子体在等离子体腔室中的惰性气体中生成一种或多种激发的物质。方法可包括通过将一种或多种烃分子与第一腔室的外部和在来自第一腔室的下游流动处的激发的物质混合生成一种或多种有机自由基以生成混合物，混合物包括一种或多种有机自由基。方法可包括将半导体材料的无氧化表面暴露于有机自由基。

本公开的其他示例方面涉及用于工件的表面处理的系统、方法和装置。

参考以下描述和所附权利要求，各种实施方式的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图阐释了本公开的实施方式，并且与描述一起用来解释相关的原理。

附图说明

指导本领域技术人员的实施方式的详细讨论阐释在参考了所附附图的说明书中，其中：

图1描绘了根据本公开的示例实施方式的在结构上的示例基于有机自由基的表面处理工艺；

图2描绘了根据本公开的示例实施方式的在结构上的示例基于有机自由基的表面处理工艺；

图3描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；

图4描绘了根据本公开的示例方面的用于保护工件免受氧化的示例方法的流程图；

图5描绘了根据本公开的示例方面的用于保护工件免受氧化的示例方法的流程图；

图6描绘了根据本公开的示例实施方式的在表面处理工艺期间的示例等离子体后气体注入；

图7描绘了根据本公开的示例实施方式的氢自由基的示例来源；

图8描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；和

图9描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置。

具体实施方式

现在将详细描述在附图中阐释了其一个或多个示例的实施方式。通过解释实施方式而非限制本公开来提供每个示例。实际上，对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本公开的范围或精神的情况下，可对实施方式进行各种修改和变化。例如，阐释或描述为一个实施方式的一部分的特征可与另一个实施方式一起使用，以产生仍进一步的实施方式。因此，期望本公开的方面覆盖这种修改和变化。

本公开的示例方面涉及用于处理工件(例如，半导体晶片)上的硅和/或硅锗表面以保护工件免受氧化的有机自由基表面处理工艺。在一些情况下，无损伤、无氧化的硅和/或硅锗基材表面可对包括外延膜生长的各种半导体制造工艺是重要的。

例如，首先可去除(经干式刻蚀或湿式刻蚀工艺)硅(Si)和硅锗(SiGe)基材上的损伤的顶层以在随后的外延生长中获得合适的膜质量。然而，清洁的硅和/或硅锗表面在空气暴露后会很快被氧化。

常规方法可去除硅和/或硅锗表面上的天然氧化物层(例如经稀释的氟化氢溶液)，并且然后在随后的外延生长工艺之前限制等待时间(queue time)。然而，因为等待时间变化可导致工艺结果和设备性能的变化，常规方法在制造操作中可具有显著的挑战。

根据本公开的示例方面，有机自由基(例如，甲基CH

本公开的一个示例方面涉及用于在工件(例如，硅或硅锗材料)上进行基于有机自由基的表面处理工艺以保护工件免受氧化的方法。基于有机自由基的表面处理工艺可包括使用第一腔室(例如，等离子体腔室)中诱导的等离子体生成一种或多种物质。工艺可包括在来自第一腔室的下游流动处将一种或多种烃分子与一种或多种物质混合以形成混合物(例如，一种或多种有机自由基)。在一些实施方式中，工艺可包括在第二腔室(例如，处理腔室)中，将半导体材料的无氧化表面暴露于混合物，使得在一段时间期间保护无氧化表面免受表面氧化。如本文使用的，“无氧化表面”指其中至少80％的表面没有氧化的表面。

本公开的另一示例方面涉及用于在工件(例如，硅或硅锗材料)上进行基于有机自由基的表面处理工艺以保护工件免受氧化的方法。基于有机自由基的表面处理工艺可包括使用第一腔室(例如，等离子体腔室)中诱导的等离子体生成一种或多种物质。工艺可包括过滤一种或多种物质以生成过滤的混合物。工艺可包括将一种或多种烃分子与过滤后的过滤的混合物混合以在第一腔室的外部和在来自第一腔室的下游流动处形成混合物(例如，一种或多种有机自由基)。工艺可包括在第二腔室(例如，处理腔室)中，将半导体材料的无氧化表面暴露于混合物，使得在一段时间期间保护无氧化表面免受表面氧化。

在一些实施方式中，方法可包括在基于有机自由基的表面处理工艺之前，在工件上进行天然氧化物去除工艺以形成无氧化表面。例如，在天然氧化物去除工艺期间，可去除硅和/或硅锗材料的顶部上的一种或多种天然氧化物层，使得硅和/或硅锗材料可具有无氧化表面。在天然氧化物去除工艺之后，可进行基于有机自由基的表面处理工艺以形成甲基化的硅和/或硅锗表面，使得在随后工艺步骤(例如，外延膜沉积工艺)前，无氧化表面可在空气中稳定一段时间(例如，几天)。

在一些实施方式中，方法可包括在天然氧化物去除工艺之前，在工件上进行清洁工艺以去除工件的损伤层。例如，首先可去除损伤的硅和/或硅锗材料，并且然后可在非损伤的硅和/或硅锗材料上进行天然氧化物去除工艺以形成无氧化表面。

在一些实施方式中，方法可包括在进行基于有机自由基的表面处理工艺之后，进行外延膜沉积工艺以在无氧化表面的顶部沉积外延膜。例如，在基于有机自由基的表面处理工艺之后，一种或多种外延膜可沉积在硅和/或硅锗材料的无氧化表面的顶部。

在一些实施方式中，方法可包括在外延膜沉积工艺之前，使用高温预退火步骤从工件上去除有机自由基。例如，在外延膜沉积工艺之前，有机自由基可通过高温预退火步骤(例如，大于约700℃)去除，使得一种或多种外延膜可沉积在硅和/或硅锗材料的无氧化表面的顶部。

在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可导致至少一部分工件的甲基化。例如，当硅和/或硅锗材料暴露于CH

在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可包括在通过隔栅与处理腔室分开的等离子体腔室中生成一种或多种物质。物质可，例如，通过在工艺气体中感应等离子体生成。在一些实施方式中，工艺气体可为惰性气体，比如氦、氩、氙等。在惰性气体中使用感应等离子体源生成的感应等离子体可生成一种或多种激发的惰性气体分子(例如，激发的氦分子)。

在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可包括在通过隔栅与处理腔室分开的等离子体腔室中生成一种或多种氢自由基。氢自由基可，例如，通过在工艺气体中诱导等离子体生成。工艺气体，例如，可为包括氢(H

基于有机自由基的表面处理工艺可包括过滤离子，同时允许中性物质(neutrals)(例如激发的惰性气体分子和/或氢自由基)穿过以生成具有中性物质的过滤的混合物，用于暴露于工件。例如，隔栅可用于过滤等离子体腔室中生成的离子并且允许中性物质穿过隔栅中的孔至处理腔室，用于暴露于工件。

在一些实施方式中，中性物质可包括一种或多种有机自由基，比如甲基(CH

在一些实施方式中，有机自由基(例如，CH

在一些实施方式中，烃分子可包括环烷烃C

在一些实施方式中，有机自由基(例如，CH

在一些实施方式中，隔栅组件可过滤混合物(例如，离子过滤)以形成过滤的混合物。过滤后，可将烃(CH

示例烃分子可包括，例如，非环烷烃C

有机自由基可使用其他方式生成。例如，有机自由基可使用分子(例如，偶氮甲烷CH

工件可被支撑在基座上。基座可包括用于在处理期间控制工件温度的温度的温度调节系统(例如，一种或多种电加热器)。在一些实施方式中，基于有机自由基的表面处理工艺可在约20℃至约500℃的范围内的温度用工件进行。

为了阐释和讨论的目的，参考“晶片”或半导体晶片讨论了本公开的方面。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，本公开的示例方面可与任何半导体基材或其他合适的基材结合使用。另外，术语“约”与数值的联合使用旨在指在叙述的数值的百分之十(10％)以内。“基座”指可用于支撑工件的任何结构。

图1描绘了根据本公开的示例实施方式的在结构50上的示例基于有机自由基的表面处理工艺。结构50包括基材52(例如，硅和/或硅锗材料)和损伤层54。

根据本公开的示例方面的清洁工艺60可在结构50上进行以去除基材52的顶部上的损伤层54，使得可暴露基材52。由于氧化，在基材52的顶部上生成天然氧化物层56。根据本公开的示例方面的天然氧化物层去除工艺70可在结构50上进行以去除天然氧化物层56以形成基材52的无氧化表面。在天然氧化物去除工艺70之后，根据本公开的示例方面的基于有机自由基(例如，CH

在一些实施方式中，根据本公开的示例方面的基于有机自由基(例如，CH

图2描绘了根据本公开的示例实施方式的在结构50上的示例基于有机自由基的表面处理工艺。根据本公开的示例方面的高温(例如，大于700°C)预退火步骤90可在甲基化的基材58上进行以去除有机自由基，使得可以暴露基材52的无氧化表面。然后，根据本公开的示例方面的外延膜沉积工艺95可在基材52的无氧化表面上进行，使得一种或多种外延膜可沉积在基材52的顶部上。

图3描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置100。如阐释的，等离子体处理装置100包括处理腔室110和与处理腔室110分开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作地支撑待处理的工件114，比如半导体晶片的基材支架或基座112。在该示例阐释中，通过感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成等离子体，并且将期望的物质通过隔栅组件200从等离子体腔室120引导至基材114的表面。

为了阐释和讨论的目的，参考感应耦合的等离子体源讨论了本公开的方面。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可使用任何等离子体源(例如，感应耦合的等离子体源、电容耦合的等离子体源等)。

等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和隔栅200限定了等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料，比如石英和/或氧化铝形成。感应耦合的等离子体源135可包括邻近介电侧壁122围绕等离子体腔室120设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合至RF功率发生器134。工艺气体(例如，反应物和/或载气)可从气体供应150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供至腔室内部。当用来自RF功率发生器134的RF功率为感应线圈130供能时，可在等离子体腔室120中生成等离子体。在特别的实施方式中，等离子体处理装置100可包括任选的接地的法拉第笼(Faraday shield)128，以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图3中显示，隔栅200将等离子体腔室120与处理腔室110分开。隔栅200可用于从在等离子体腔室120中通过等离子体生成的混合物进行离子过滤，以生成过滤的混合物。在处理腔室110中，过滤的混合物可暴露于工件114。

在一些实施方式中，隔栅200可为多板隔栅。例如，隔栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可分开一定距离。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电颗粒可在它们通过隔栅中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合200。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔的尺寸和厚度可影响带电颗粒和中性颗粒二者的透过性。

在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由其他材料，比如硅或碳化硅制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，则栅板可为接地的。

图4描绘了根据本公开的示例方面的用于保护工件免受氧化的示例方法(400)的流程图。方法(400)可使用等离子体处理装置100实施。然而，如以下将详细地讨论，在不偏离本公开的范围的情况下，根据本公开的示例方面的基于有机自由基的表面处理工艺可使用其他方式实施。为了阐释和讨论的目的，图4描绘了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。另外，在不偏离本公开的范围的情况下，可进行各种另外的步骤(未阐释)。

在(410)处，方法可包括在工件上进行清洁工艺。例如，可在工件114上进行清洁工艺60以去除工件114的一个或多个损伤层。清洁工艺60可包括，例如，等离子体刻蚀工艺、湿化学工艺或其他合适的工艺。

在(420)处，方法可包括在工件上进行天然氧化物去除工艺。例如，可在工件114上进行天然氧化物去除工艺70以去除在清洁工艺60后由表面氧化引起的一种或多种天然氧化物层。天然氧化物去除工艺可包括，例如，等离子体干式刻蚀工艺、湿化学工艺等。

在(430)处，方法可包括使用第一腔室中诱导的等离子体生成一种或多种物质。例如，可允许工艺气体经环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构从气体源150进入等离子体腔室内部125。在一些实施方式中，工艺气体可包括反应性气体，比如氢气(H

在(440)处，方法可包括将一种或多种烃分子与一种或多种物质混合以在从等离子体的下游流动处形成混合物。例如，由等离子体生成的物质可从等离子体向下游流向工件。在一些实施方式中，如图3中显示，等离子体腔室120和处理腔室110可通过隔栅组件200分开。作为一个示例，一种或多种烃分子可在等离子体下游流动处的等离子体腔室120中与一种或多种物质混合。作为另一示例，一种或多种烃分子可在等离子体的下游流动处在处理腔室110中与一种或多种物质混合。在一些实施方式中，隔栅组件200为任选的。等离子体腔室120和处理腔室110可为连续的以形成单个腔室。作为一个示例，一种或多种烃分子可在单个腔室中在从等离子体至工件的下游流动位置(例如，靠近等离子体的位置、靠近工件的位置)与一种或多种物质混合。

示例烃分子可包括，例如，非环烷烃C

在(450)处，方法可包括在第二腔室中，将工件的无氧化表面暴露于混合物，使得在一段时间期间可保护无氧化表面免受表面氧化。例如，在处理腔室110中，工件114的无氧化表面可暴露于混合物(例如，CH

在(460)处，方法可包括从工件上去除有机自由基。例如，高温预退火步骤90可在工件114的表面进行以去除有机自由基。

在(470)处，方法可包括在工件上进行外延膜沉积工艺。例如，可在工件114上进行外延膜沉积工艺95以在工件114的无氧化表面上沉积一种或多种外延膜。

在不偏离本公开的范围的情况下，基于有机自由基的表面处理工艺可使用其方式实施。例如，在一些实施方式中，有机自由基可在等离子体腔室中生成。

在一些实施方式中，工艺气体可包括一种或多种烃分子。示例烃分子可包括，例如，非环烷烃C

在一些实施方式中，烃分子可包括环烷烃C

在一些实施方式中(图4中未显示)，方法可包括使用等离子体在等离子体腔室内部中解离混合物中的一种或多种烃分子。例如，使用感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室内部125中诱导的等离子体可在工艺气体中解离烃分子和其他分子以生成自由基和离子。例如，在等离子体中，可解离一种或多种烃分子以生成有机自由基，比如CH

在不偏离本公开的范围的情况下，基于有机自由基的表面处理工艺可使用其他方式实施。例如，在一些实施方式中，有机自由基可在过滤后生成。

图5描绘了根据本公开的示例方面的用于保护工件免受氧化的示例方法(500)的流程图。方法(500)可使用等离子体处理装置100实施。然而，如以下将详细地讨论，在不偏离本公开的范围的情况下，根据本公开的示例方面的基于有机自由基的表面处理工艺可使用其他方式实施。为了阐释和讨论的目的，图5描绘了以特定的顺序进行的步骤。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述的任何方法的各个步骤。另外，在不偏离本公开的范围的情况下，可进行各种另外的步骤(未阐释)。

在(410)处，方法可包括在工件上进行清洁工艺。例如，清洁工艺60可在工件114上进行以去除工件114的一个或多个损伤层。清洁工艺60可包括，例如，等离子体刻蚀工艺、湿化学工艺或其他合适的工艺。

在(420)处，方法可包括在工件上进行天然氧化物去除工艺。例如，可在工件114上进行天然氧化物去除工艺70以去除清洁工艺60后由表面氧化引起的一种或多种天然氧化物层。天然氧化物去除工艺可包括，例如，等离子体干式刻蚀工艺、湿化学工艺等。

在(430)处，方法可包括使用第一腔室中诱导的等离子体生成一种或多种物质。例如，可允许工艺气体经环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构从气体源150进入等离子体腔室内部125。在一些实施方式中，工艺气体可包括反应性气体，比如氢气(H

在(510)处，方法包括过滤一种或多种物质以生成过滤的混合物。在一些实施方式中，一种或多种物质可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的隔栅组件过滤。例如，隔栅200可用于过滤由等离子体生成的离子。

隔栅200可具有多个孔。带电颗粒(例如，离子)可在它们通过多个孔的路径中的壁上复合。中性颗粒(例如，自由基)可通过孔。在一些实施方式中，隔栅200可被配置为以大于或等于约90％，比如大于或等于约95％的效率过滤离子。

在一些实施方式中，隔栅可为多板隔栅。多板隔栅可具有平行的多个隔栅板。可选择栅板中的孔的布置和排列，以提供期望的用于离子过滤的效率，比如大于或等于约95％。

在(520)处，方法可包括将烃分子与过滤后的过滤的混合物混合以形成混合物。烃分子可与氢自由基反应以生成期望的自由基(例如，CH

示例烃分子可包括，例如，非环烷烃C

在一些实施方式中，一种或多种烃分子可在等离子体的下游流动处在等离子体腔室120中与一种或多种物质混合。在一些实施方式中，一种或多种烃分子可在等离子体的下游流动处在处理腔室110中与一种或多种物质混合。

在(530)处，方法可包括在第二腔室中将工件的无氧化表面暴露于混合物，使得在一段时间期间可保护无氧化表面免受表面氧化。例如，在处理腔室110中，工件114的无氧化表面可暴露于混合物(例如，CH

在(460)处，方法可包括从工件上去除有机自由基。例如，可在工件114的表面上进行高温预退火步骤90以去除有机自由基。

在(470)处，方法可包括在工件上进行外延膜沉积工艺。例如，可在工件114上进行外延膜沉积工艺95以在工件114的无氧化表面上沉积一种或多种外延膜。

在不偏离本公开的范围的情况下，基于有机自由基的表面处理工艺可使用其他方式实施。例如，在一些实施方式中，有机自由基可在等离子体腔室中生成。

在一些实施方式中，工艺气体可包括一种或多种烃分子。示例烃分子可包括，例如，非环烷烃C

在一些实施方式中，烃分子可包括环烷烃C

在一些实施方式中(图5中未显示)，方法可包括使用等离子体在等离子体腔室内部中在混合物中解离一种或多种烃分子。例如，使用感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室内部125中诱导的等离子体可在工艺气体中解离烃分子和其他分子以生成自由基和离子。例如，一种或多种烃分子可在等离子体中解离以生成有机自由基，比如CH

在一些实施方式中(图5中未显示)，方法可进一步包括过滤混合物中由等离子体生成的一种或多种离子以形成过滤的混合物。过滤的混合物可包括通过烃分子的解离生成的自由基，比如CH

在一些实施方式中，一种或多种离子可使用将等离子体腔室与工件所在的处理腔室分开的隔栅组件过滤。例如，隔栅200可用于过滤由等离子体生成的离子。隔栅200可具有多个孔。带电颗粒(例如，离子)可在它们通过多个孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基比如CH

在一些实施方式中，隔栅200可被配置为以大于或等于约90％，比如大于或等于约95％的效率过滤离子。对于离子过滤的效率百分数指相对于混合物中离子的总数从混合物去除的离子的量。例如，约90％的效率指示约90％的离子在过滤期间去除。约95％的效率指示约95％的离子在过滤期间去除。

在一些实施方式中，隔栅可为多板隔栅。多板隔栅可具有平行的多个隔栅板。可选择栅板中的孔的布置和排列，以提供期望的用于离子过滤的效率，比如大于或等于约95％。

例如，隔栅200可具有彼此平行关系的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电颗粒(例如，离子)可在它们通过隔栅200中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。

在一些实施方式中，方法可进一步包括在第二腔室中，将工件的无氧化表面暴露于混合物，使得在一段时间期间可保护无氧化表面免受表面氧化。更具体地，工件可暴露于等离子体中生成并且穿过隔栅组件的自由基(例如，CH

图6描绘了根据本公开的示例实施方式的在表面处理工艺期间的示例等离子体后气体注入。更具体地，隔栅200包括以平行关系设置的第一栅板210和第二栅板220，用于离子/UV过滤。

第一栅板210和第二栅板220可为彼此平行的关系。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。来自等离子体的中性颗粒和带电颗粒215可暴露于隔栅200。带电颗粒(例如，离子)可在它们通过隔栅200中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，H自由基或激发的惰性气体分子)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。

在第二栅板220之后，可配置气体注入源230以允许烃气体进入过滤的混合物。来源于烃气体的注入的自由基(例如，CH

为了示例目的，参考具有三个栅板的隔栅来讨论本示例。在不偏离本公开的范围的情况下，使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，可使用更多或更少的栅板。

在图5的(530)处，方法可包括将工件暴露于过滤的混合物。更具体地，在烃分子的注入后，工件可暴露于自由基(例如，CH

在一些实施方式中，氢自由基可使用不同的氢自由基来源生成。例如，图7描绘了根据本公开的示例实施方式的示例氢自由基来源。如图7中显示，氢气H

隔栅200包括以平行关系设置的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。

在第一栅板210之后，可配置气体注入源230以允许烃气体进入过滤的混合物。来源于烃气体的注入的自由基(例如，CH

烃气体可包括一种或多种烃分子。示例烃分子可包括，例如，非环烷烃C

为了示例目的，参考具有两个栅板的隔栅讨论本示例。在不偏离本公开的范围的情况下，使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，可使用更多或更少的栅板。

在偏离本公开的范围的情况下，有机自由基(例如，CH

根据本公开的示例方面的表面处理工艺可在其他合适的等离子体处理装置中实施。例如，根据本公开的示例实施方式的表面处理工艺可使用以下详细讨论的图8中显示的示例装置和图9中显示的示例装置实施。

图8描绘了可用于实施根据本公开的示例实施方式的工艺的示例等离子体处理装置700。等离子体处理装置700类似于图3的等离子体处理装置100。

更具体地，等离子体处理装置700包括处理腔室110和与处理腔室110分开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作地支撑待处理的工件114，比如半导体晶片的基材支架或基座112。在该示例阐释中，通过感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成等离子体，并且将期望的物质通过隔栅组件200从等离子体腔室120引导至基材114的表面。

等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和隔栅200限定了等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料，比如石英和/或氧化铝形成。感应耦合的等离子体源135可包括邻近介电侧壁122围绕等离子体腔室120设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合至RF功率发生器134。工艺气体(例如，惰性气体)可从气体供应150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供至腔室内部。当用来自RF功率发生器134的RF功率为感应线圈130供能时，可在等离子体腔室120中生成等离子体。在特别的实施方式中，等离子体处理装置100可包括任选的接地的法拉第笼128，以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图8中显示，隔栅200将等离子体腔室120与处理腔室110分开。隔栅200可用于从在等离子体腔室120中通过等离子体生成的混合物进行离子过滤，以生成过滤的混合物。在处理腔室中，过滤的混合物可暴露于工件114。

在一些实施方式中，隔栅200可为多板隔栅。例如，隔栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可分开一定距离。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电颗粒可在它们通过隔栅中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔的尺寸和厚度可影响带电颗粒和中性颗粒二者的透过性。

在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由其他材料，比如硅或碳化硅制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，则栅板可为接地的。

图8的示例等离子体处理装置700是可操作的，以在等离子体腔室120中生成第一等离子体702(例如，远程等离子体)并且在处理腔室110中生成第二等离子体704(例如，直接等离子体)。如本文使用的，“远程等离子体”指远离工件，比如在通过隔栅与工件分开的等离子体腔室中生成的等离子体。如本文使用的，“直接等离子体”指直接暴露于工件的等离子体，比如在具有可操作地支撑工件的基座的处理腔室中生成的等离子体。

更具体地，图8的等离子体处理装置700包括在基座112中具有偏置电极710的偏置源。偏置电极710可经合适的匹配网络712耦合至RF功率发生器714。当偏置电极710用RF能供能时，第二等离子体704可从处理腔室110中的混合物生成，用于直接暴露于工件114。处理腔室110可包括用于从处理腔室110排出气体的排气口716。根据本公开的示例方面的氧化物去除工艺中使用的物质可使用第一等离子体702和/或第二等离子体704生成。

图9描绘了类似于图3和图8的处理腔室的处理腔室800。更具体地，等离子体处理装置800包括处理腔室110和与处理腔室110分开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作地支撑待处理的工件114，比如半导体晶片的基材支架或基座112。在该示例阐释中，通过感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成等离子体，并且将期望的物质通过隔栅组件200从等离子体腔室120引导至基材114的表面。

等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和隔栅200限定了等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料，比如石英和/或氧化铝形成。感应耦合的等离子体源135可包括邻近介电侧壁122围绕等离子体腔室120设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合至RF功率发生器134。工艺气体(例如，惰性气体)可从气体供应150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供至腔室内部。当用来自RF功率发生器134的RF功率为感应线圈130供能时，可在等离子体腔室120中生成等离子体。在特别的实施方式中，等离子体处理装置100可包括任选的接地的法拉第笼128，以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图9中显示，隔栅200将等离子体腔室120与处理腔室110分开。隔栅200可用于从在等离子体腔室120中通过等离子体生成的混合物进行离子过滤，以生成过滤的混合物。在处理腔室中，过滤的混合物可暴露于工件114。

在一些实施方式中，隔栅200可为多板隔栅。例如，隔栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可分开一定距离。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电颗粒可在它们通过隔栅中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔的尺寸和厚度可影响带电颗粒和中性颗粒二者的透过性。

在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由其他材料，比如硅或碳化硅制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，则栅板可为接地的。

图9的示例等离子体处理装置800是可操作的，以在等离子体腔室120中生成第一等离子体802(例如，远程等离子体)并且在处理腔室110中生成第二等离子体804(例如，直接等离子体)。如显示，等离子体处理装置800可包括从与远程等离子体腔室120相关的竖直侧壁122延伸的有角度的介电侧壁822。有角度的介电侧壁822可形成处理腔室110的一部分。

第二感应等离子体源835可靠近介电侧壁822放置。第二感应等离子体源835可包括经合适的匹配网络812耦合至RF发生器814的感应线圈810。当用RF能供能时，感应线圈810可从处理腔室110中的混合物诱导直接等离子体804。法拉第笼828可设置在感应线圈810和侧壁822之间。

基座112可在标记为“V”的竖直方向上移动。例如，基座112可包括可配置为调节基座114和隔栅组件200之间的距离的竖直提升器816。作为一个示例，基座112可放置在第一竖直位置中，用于使用远程等离子体802处理。基座112可在第二竖直位置中，用于使用直接等离子体804处理。第一竖直位置相对于第二竖直位置可更靠近隔栅组件200。

图9的等离子体处理装置800包括在基座112中具有偏置电极710的偏置源。偏置电极710可经合适的匹配网络712耦合至RF功率发生器714。处理腔室110可包括用于从处理腔室110中排出气体的排气口716。

尽管已经结合其特定的示例实施方式详细地描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在获得前述的理解之后，可容易地为这些实施方式产生改变、变型和等效方案。因此，示例了而不是限制了本公开的范围，并且本公开不排除包括对本领域技术人员是显而易见的对本主题的这种修改、变型和/或添加。