用于處理晶片及清潔腔室的感應(yīng)等離子體源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述用于在基板上沉積材料的方法及系統(tǒng)。一種方法可包括以下步驟：提供處理腔室，該處理腔室分隔成第一等離子體區(qū)域及第二等離子體區(qū)域。方法可進(jìn)一步包括以下步驟：將基板輸送至處理腔室，其中該基板可占據(jù)第二等離子體區(qū)域的一部分。方法可額外包括以下步驟：在第一等離子體區(qū)域中形成第一等離子體，其中該第一等離子體可能未直接接觸基板，且該第一等離子體可通過(guò)啟動(dòng)第一等離子體區(qū)域上方的至少一個(gè)成形的射頻（「RF」）線圈形成。此外，方法可包括以下步驟：在基板上沉積材料以形成層，其中受第一等離子體激發(fā)的一或更多種反應(yīng)物可用于沉積該材料。
【專利說(shuō)明】用于處理晶片及清潔腔室的感應(yīng)等離子體源
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是2011 年 8 月 I 日提交的、題為 “INDUCTIVE PLASMA SOURCES FOR WAFERPROCESSING AND CHAMBER CLEANING (用于處理晶片及清潔腔室的感應(yīng)等離子體源)”的第13/195，371號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)的PCT申請(qǐng)，該申請(qǐng)出于各種目的通過(guò)引用被完全結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請(qǐng)案是關(guān)于制造技術(shù)解決方案，該等制造技術(shù)解決方案涉及用于沉積、蝕刻、圖案化及處理薄膜及涂層的裝備、工藝及材料，其中代表性的實(shí)例包括(但不限于)涉及以下各者的應(yīng)用:半導(dǎo)體及介電材料及器件、硅基晶片及平板顯示器(諸如，TFT)。
【背景技術(shù)】
[0004]習(xí)知半導(dǎo)體處理系統(tǒng)含有一個(gè)或更多個(gè)處理腔室及用于將基板在該一個(gè)或更多個(gè)處理腔室之間移動(dòng)的裝置?？赏ㄟ^(guò)機(jī)械臂在腔室之間移送基板，該機(jī)械臂可延伸以拾取基板、回縮及隨后再次延伸以將基板置放于不同目的地腔室中。圖1圖示基板處理腔室的示意圖。每一腔室具有基座軸架105及基座110或支撐基板115以進(jìn)行處理的某一等效方式。
[0005]在經(jīng)配置以加熱或冷卻基板的處理腔室中，基座可為加熱板或冷卻板。在機(jī)械臂使基板落下與臂返回拾取基板之間，可通過(guò)機(jī)械裝置、壓差裝置或靜電裝置將基板固持至基座。升降桿通常用以在機(jī)器人操作期間升高晶片。
[0006]在腔室中執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體制造工藝步驟，諸如，使基板退火或在基板上沉積膜或蝕刻膜。在一些處理步驟期間將介電膜沉積至復(fù)雜地形中。已開發(fā)將電介質(zhì)沉積至較窄間隙中的許多技術(shù)，該等技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)的變化，該等化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)的變化有時(shí)采用等離子體技術(shù)。高密度等離子體(HDP)-CVD已用以填充許多由進(jìn)入的反應(yīng)物的垂直沖擊軌跡及同時(shí)的濺射活動(dòng)造成的幾何結(jié)構(gòu)。然而，一些非常窄的間隙部份由于在初始沖擊之后缺乏遷移率而繼續(xù)發(fā)展成孔隙。在沉積之后使材料再流可填充孔隙，但若電介質(zhì)具有高再流溫度(如SiO2),則再流工藝亦可能消耗晶片的熱預(yù)算的不可忽略的一部分。
[0007]通過(guò)可流動(dòng)材料的高表面遷移率,諸如旋涂玻璃(spin-on glass; S0G)的可流動(dòng)材料已可用于填充HDP-CVD未完全填充的間隙中的一些間隙。SOG作為液體涂敷且在涂敷之后固化以移除溶劑，藉此將材料轉(zhuǎn)化成固態(tài)玻璃膜。當(dāng)黏度較低時(shí)，SOG的間隙填充能力及平坦化能力增強(qiáng)。不幸的是，低黏度材料可在固化期間顯著收縮。顯著的膜收縮造成高的膜應(yīng)力及分層問(wèn)題，尤其對(duì)于厚膜而言。并且，在大氣壓下以高速旋轉(zhuǎn)執(zhí)行S0G，且難以實(shí)現(xiàn)部分間隙填充及保形間隙填充。
[0008]分隔兩個(gè)組分的輸送路徑可在沉積于基板表面上期間產(chǎn)生可流動(dòng)的膜。圖1圖示具有分隔的輸送通道125及135的基板處理系統(tǒng)的示意圖。可經(jīng)由一個(gè)通道輸送有機(jī)硅烷前體，且可經(jīng)由另一通道輸送氧化前體。氧化前體可通過(guò)遠(yuǎn)端等離子體145激發(fā)。與利用更常見(jiàn)輸送路徑的替代性工藝相比，兩個(gè)組分的混合區(qū)域120出現(xiàn)在更接近于基板115之處。由于使膜生長(zhǎng)而非將膜傾倒至表面上，故允許減小黏度所需要的有機(jī)物組分在減少附屬于固化步驟的收縮的工藝期間蒸發(fā)。以此方式生長(zhǎng)膜限制可用于使經(jīng)吸附物種保持移動(dòng)的時(shí)間，該時(shí)間為可能導(dǎo)致沉積不均勻膜的約束。擋板140可用以使前體更均勻地分布于反應(yīng)區(qū)域中。在低壓控制之下的兩個(gè)組分實(shí)現(xiàn)均勻的部分間隙填充及保形的間隙填充。
[0009]間隙填充能力及沉積均勻性受益于高表面遷移率，該高表面遷移率與高有機(jī)物含量相關(guān)。有機(jī)物含量中的一些有機(jī)物含量可在沉積之后保持，且可使用固化步驟?？赏ㄟ^(guò)用電阻加熱器增加基座110及基板115的溫度來(lái)執(zhí)行固化，該電阻加熱器嵌入于基座中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的實(shí)施例包括在基板上沉積材料的方法。方法可包括以下步驟:提供處理腔室，該處理腔室分隔成第一等離子體區(qū)域及第二等離子體區(qū)域。方法可進(jìn)一步包括以下步驟:將基板輸送至處理腔室，其中該基板占據(jù)第二等離子體區(qū)域的部分。方法可額外包括以下步驟:在第一等離子體區(qū)域中形成第一等離子體，其中該第一等離子體未直接接觸基板，且該第一等離子體通過(guò)激活第一等離子體區(qū)域上方的至少一個(gè)成形的射頻(“RF”)線圈形成。此外，方法可包括以下步驟:在基板上沉積材料以形成層，其中受第一等離子體激發(fā)的一個(gè)或更多種反應(yīng)物用于沉積該材料。
[0011]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)成形的RF線圈可包括定位于實(shí)質(zhì)上整個(gè)第一等離子體區(qū)域上方的扁繞(flat) RF線圈。在其他實(shí)施例中，至少一個(gè)成形的RF線圈可包括第一U形鐵氧體磁心。在此等實(shí)施例中，第一 U形鐵氧體磁心的末端可指向第一等離子體區(qū)域。在此等實(shí)施例中的一些實(shí)施例中，至少一個(gè)成形的RF線圈可進(jìn)一步包括第二 U形鐵氧體磁心。第二 U形鐵氧體磁心的末端可指向第一等離子體區(qū)域，且第一 U形鐵氧體磁心的末端或者第二 U形鐵氧體磁心的末端可指向第一等離子體區(qū)域的每一象限。
[0012]在其他實(shí)施例中，至少一個(gè)成形的RF線圈可包括第一圓柱形鐵氧體棒。在此等實(shí)施例中，第一圓柱形鐵氧體棒的一個(gè)末端可指向第一等離子體區(qū)域。在此等實(shí)施例中的一些實(shí)施例中，至少一個(gè)成形的RF線圈可進(jìn)一步包括第二圓柱形鐵氧體棒。第二圓柱形鐵氧體棒的末端可指向第一等離子體區(qū)域，且第一圓柱形鐵氧體棒的末端或者第二圓柱形鐵氧體棒的末端可指向第一等離子體區(qū)域的每一象限。
[0013]在其他實(shí)施例中，至少一個(gè)成形的RF線圈可包括第一 O形鐵氧體磁心。在此等實(shí)施例中的一些實(shí)施例中，至少一個(gè)成形的RF線圈可進(jìn)一步包括第二 O形鐵氧體磁心。第一O形鐵氧體磁心及第二 O形鐵氧體磁心可為同心的。在一些實(shí)施例中，可獨(dú)立地激活第一 O形鐵氧體磁心及第二 O形鐵氧體磁心。
[0014]在一些實(shí)施例中，第一等離子體區(qū)域及第二等離子體區(qū)域可通過(guò)噴頭分隔。在此等實(shí)施例中的一些實(shí)施例中，噴頭可包括雙通道噴頭。在此等實(shí)施例中，方法可進(jìn)一步包括以下步驟:經(jīng)由雙通道噴頭將第一處理氣體供應(yīng)至第一等離子體區(qū)域且將第二處理氣體供應(yīng)至第二等離子體區(qū)域。
[0015]亦提供用于實(shí)施本文論述的方法的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，提供用于在基板上沉積材料的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包括處理腔室及至少一個(gè)成形的RF線圈。處理腔室可通過(guò)噴頭分隔成第一等離子體區(qū)域及第二等離子體區(qū)域。在第一等離子體區(qū)域中形成的等離子體可經(jīng)由噴頭流動(dòng)至第二等離子體區(qū)域，且第二等離子體區(qū)域可為基板提供位置。當(dāng)將第一流體輸送至第一等離子體區(qū)域時(shí)，一個(gè)或更多個(gè)成形的RF線圈可在第一等離子體區(qū)域中形成第一等離子體。成形的RF線圈可包括扁繞RF線圈、U形鐵氧體磁心、圓柱形鐵氧體棒及/或O形鐵氧體磁心。
[0016]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)亦可包括用于沿與第一等離子體的方向?qū)嵸|(zhì)上相同的方向?qū)⒌诙黧w供應(yīng)至第二等離子體區(qū)域的子系統(tǒng)。此子系統(tǒng)可包括雙通道噴頭，且此子系統(tǒng)可經(jīng)配置以在第二等離子體區(qū)域中自第一等離子體及第二流體形成第二等離子體。
[0017]盡管可在可流動(dòng)CVD系統(tǒng)中采用以上實(shí)施例中的許多實(shí)施例或全部實(shí)施例，但亦可在習(xí)知CVD工藝及蝕刻工藝中采用上文及下文論述的細(xì)節(jié)中的一些或全部細(xì)節(jié)以及用于清潔工藝、沉積工藝、蝕刻工藝及其他工藝的遠(yuǎn)端等離子體源。
[0018]在以下描述中部分地闡述了額外實(shí)施例及特征，且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在查看說(shuō)明書之后在某種程度上將顯而易見(jiàn)該等額外實(shí)施例及特征，或可通過(guò)實(shí)踐所揭示實(shí)施例來(lái)了解該等額外實(shí)施例及特征?？山柚谡f(shuō)明書中描述的工具、組合及方法來(lái)實(shí)現(xiàn)及獲得所揭示實(shí)施例的特征及優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]可通過(guò)參閱說(shuō)明書的剩余部分及附圖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所揭示實(shí)施例的本質(zhì)及優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)
一步理解。
[0020]圖1為沉積腔室內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)處理區(qū)域的示意圖，該沉積腔室用于用分隔的氧化前體及有機(jī)硅烷前體使膜生長(zhǎng)。
[0021]圖2為根據(jù)所揭示實(shí)施例，具有分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域的處理腔室的透視圖。
[0022]圖3A為根據(jù)所揭示實(shí)施例的電氣開關(guān)盒的示意圖。
[0023]圖3B為根據(jù)所揭示實(shí)施例的電氣開關(guān)盒的示意圖。
[0024]圖4A為根據(jù)所揭示實(shí)施例，具有分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域的處理腔室的橫截面圖。
[0025]圖4B為根據(jù)所揭示實(shí)施例，具有分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域的處理腔室的橫截面圖。
[0026]圖5為根據(jù)所揭示實(shí)施例的氣體入口及第一等離子體區(qū)域的特寫透視圖。
[0027]圖6A為根據(jù)所揭示實(shí)施例，與處理腔室一起使用的雙源蓋的透視圖。
[0028]圖6B為根據(jù)所揭示實(shí)施例，與處理腔室一起使用的雙源蓋的橫截面圖。
[0029]圖7A為根據(jù)所揭示實(shí)施例，與處理腔室一起使用的雙源蓋的橫截面圖。
[0030]圖7B為根據(jù)所揭示實(shí)施例，與處理腔室一起使用的噴頭的仰視圖。
[0031]圖8為根據(jù)所揭示實(shí)施例的基板處理系統(tǒng)。
[0032]圖9為根據(jù)所揭示實(shí)施例的基板處理腔室。
[0033]圖10為根據(jù)所揭示實(shí)施例的沉積工藝的流程圖。
[0034]圖11為根據(jù)所揭示實(shí)施例的膜固化工藝的流程圖。
[0035]圖12為根據(jù)所揭示實(shí)施例的腔室清潔工藝的流程圖。
[0036]圖13為具有扁繞射頻(“RF”)線圈的處理腔室的第一等離子體區(qū)域的橫截面透視圖。[0037]圖14為具有U形RF線圈的處理腔室的第一等離子體區(qū)域的橫截面透視圖。
[0038]圖15為圖示圖14的處理腔室的第一等離子體區(qū)域中的渦電流流型的平面圖。
[0039]圖16為具有圓柱形RF線圈的處理腔室的第一等離子體區(qū)域的橫截面透視圖。
[0040]圖17為圖示圖16的處理腔室的第一等離子體區(qū)域中的渦電流流型的平面圖。
[0041]圖18為具有O形RF線圈的處理腔室的第一等離子體區(qū)域的橫截面透視圖。
[0042]圖19為具有U形RF線圈及離子噴頭的可流動(dòng)CVD處理腔室的橫截面透視圖。
[0043]圖20為具有U形RF線圈而無(wú)離子噴頭的可流動(dòng)CVD處理腔室的橫截面透視圖。
[0044]圖21為具有U形RF線圈的遠(yuǎn)端等離子體源的橫截面透視圖。
[0045]圖22為具有O形RF線圈及離子噴頭的可流動(dòng)CVD處理腔室的橫截面透視圖。
[0046]圖23為具有O形RF線圈而無(wú)離子噴頭的可流動(dòng)CVD處理腔室的橫截面透視圖。[0047]圖24為具有O形RF線圈的遠(yuǎn)端等離子體源的橫截面透視圖。
[0048]在附圖中，相似的組件及/或特征可具有相同的附圖標(biāo)記。在附圖標(biāo)記用于說(shuō)明書中的情況下，描述適用于具有相同附圖標(biāo)記的相似組件中的任一組件。
【具體實(shí)施方式】
[0049]所揭示實(shí)施例包括基板處理系統(tǒng)，該基板處理系統(tǒng)具有處理腔室及基板支撐組件，該基板支撐組件至少部分地設(shè)置于該腔室內(nèi)。通過(guò)不同路徑將至少兩種氣體(或兩種氣體組合)輸送至基板處理腔室。處理氣體可被輸送至處理腔室中、在等離子體中受激發(fā)且通過(guò)噴頭進(jìn)入第二等離子體區(qū)域中，在該第二等離子體區(qū)域中，該處理氣體與含硅氣體相互作用且在基板表面上形成膜?？稍诘谝坏入x子體區(qū)域或者第二等離子體區(qū)域中點(diǎn)燃等離子體。
[0050]圖2為具有分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域的處理腔室的透視圖，該等分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域維持多種氣體前體之間的分隔，藉此提供給可流動(dòng)CVD。可經(jīng)由氣體入口組件225將處理氣體引入至第一等離子體區(qū)域215中，該處理氣體含有氧、氫及/或氮(例如，氧氣(02)、臭氧(03)、隊(duì)0、勵(lì)、勵(lì)2、順3、^民(包括N2H4)、硅烷、二硅烷、TSA、DSA，...)。第一等離子體區(qū)域215可含有由處理氣體形成的等離子體。處理氣體亦可在進(jìn)入遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)(remote plasma system;RPS)220中的第一等離子體區(qū)域215之前受激發(fā)。第一等離子體區(qū)域215下方為噴頭210，該噴頭210為第一等離子體區(qū)域215與第二等離子體區(qū)域242之間的穿孔分隔物(本文稱為噴頭)。在實(shí)施例中，通過(guò)在蓋204與噴頭210之間施加AC功率(可能為RF功率)，來(lái)產(chǎn)生第一等離子體區(qū)域215中的等離子體，該蓋204與該噴頭210亦可能正在導(dǎo)電。
[0051]為使等離子體能夠在第一等離子體區(qū)域中形成，可將電氣絕緣環(huán)205定位于蓋204與噴頭210之間，以使RF功率能夠被施加于蓋204與噴頭210之間。電氣絕緣環(huán)205可由陶瓷制成且電氣絕緣環(huán)205可具有高的擊穿電壓，以避免產(chǎn)生火花。
[0052]第二等離子體區(qū)域242可經(jīng)由噴頭210中的孔自第一等離子體區(qū)域215接收受激發(fā)氣體。第二等離子體區(qū)域242亦可自管子230接收氣體及/或蒸氣，管子230自處理腔室200的側(cè)235延伸。在第二等離子體區(qū)域242中將來(lái)自第一等離子體區(qū)域215的氣體及來(lái)自管子230的氣體混合，以處理基板255。在第一等離子體區(qū)域215中點(diǎn)燃等離子體以激發(fā)處理氣體可導(dǎo)致與僅依賴圖1的RPS145及擋板140的方法相比，流動(dòng)至基板處理區(qū)域(第二等離子體區(qū)域242)中的受激發(fā)物種更均勻的分布。在所揭示實(shí)施例中，在第二等離子體區(qū)域242中不存在等離子體。
[0053]處理基板255的步驟可包括以下步驟:在基板255的表面上形成膜，同時(shí)基板通過(guò)定位于第二等離子體區(qū)域242內(nèi)的基座265支撐。處理腔室200的側(cè)235可含有氣體分配通道，該氣體分配通道將氣體分配至管子230。在實(shí)施例中，含硅前體經(jīng)輸送自氣體分配通道穿過(guò)管子230及每一管子230的末端處的孔及/或沿著管子230的長(zhǎng)度的孔。
[0054]應(yīng)注意，氣體自氣體入口 225進(jìn)入第一等離子體區(qū)域215的路徑可由擋板(未圖示，但類似于圖1的擋板140)中斷，此處該擋板的目的為使氣體更均勻地分配于第一等離子體區(qū)域215中。在一些所揭示實(shí)施例中，處理氣體為氧化前體(該氧化前體可含有氧氣
(02)、臭氧(03)，...)，且在流經(jīng)噴頭中的孔之后，處理氣體可與更直接地引入至第二等離子體區(qū)域中的含硅前體(例如，硅烷、二硅烷、TSA、DSA、TEOS, OMCTS, TMDSO,...)組合。反應(yīng)物的組合可用以在基板255上形成氧化硅(SiO2)的膜。在實(shí)施例中，處理氣體含有氮(NH3、NxHy,該NxHy包括N2H4、TSA、DSA、N2O, NO、NO2,…)，該氮在與含硅前體組合時(shí)可用以形成氮化硅、氧氮化硅或低K電介質(zhì)。
[0055]在所揭示實(shí)施例中，基板處理系統(tǒng)亦配置成使得可通過(guò)在噴頭210與基座265之間施加RF功率而在第二等離子體區(qū)域242中點(diǎn)燃等離子體。當(dāng)基板255存在時(shí)，可在噴頭210與基板255之間施加RF功率。絕緣間隔物240安裝于噴頭210與腔室主體280之間，以允許將噴頭210固持在與基板255不同的電位處。基座265通過(guò)基座軸架270支撐。可將基板255經(jīng)由狹縫閥275輸送至處理腔室200，且在將基板255下降至基座265上之前，可通過(guò)升降桿260支撐基板255。
[0056]在上文描述中，通過(guò)在平行板之間施加RF功率，來(lái)產(chǎn)生第一等離子體區(qū)域215及第二等離子體區(qū)域242中的等離子體。在替代性實(shí)施例中，可感應(yīng)地產(chǎn)生該等等離子體中的任一者或兩者，在此情況下兩個(gè)板可能并非正在導(dǎo)電。導(dǎo)電線圈可嵌入在兩個(gè)電氣絕緣的板內(nèi)及/或圍繞區(qū)域的處理腔室的電氣絕緣的壁內(nèi)。無(wú)論等離子體是電容耦合(CCP)還是感應(yīng)耦合(ICP)，皆可通過(guò)使水流經(jīng)曝露于等離子體的腔室的部分內(nèi)的冷卻流體通道來(lái)冷卻該等部分。在所揭示實(shí)施例中，噴頭210、蓋204及壁205為水冷式的。若使用感應(yīng)耦合的等離子體，則可(更容易地)同時(shí)在第一等離子體區(qū)域與第二等離子體區(qū)域兩者中用等離子體操作腔室。此能力可用于加速腔室清潔。
[0057]圖3A至圖3B為電氣開關(guān)300的電氣示意圖，電氣開關(guān)300可在第一等離子體區(qū)域或者第二等離子體區(qū)域中產(chǎn)生等離子體。在圖3A與圖3B兩者中，電氣開關(guān)300為改良的雙刀雙擲(DTOT)開關(guān)。電氣開關(guān)300可在兩個(gè)位置中的一個(gè)位置處。第一位置圖示于圖3A中，且第二位置圖示于圖3B中。左側(cè)兩個(gè)連接為至處理腔室的電氣輸入，且右側(cè)兩個(gè)連接為至處理腔室上的組件的輸出連接。電氣開關(guān)300可在實(shí)體上位于處理腔室附近或處理腔室上，但亦可在處理腔室遠(yuǎn)端?？墒謩?dòng)地及/或自動(dòng)地操作電氣開關(guān)300。自動(dòng)操作可涉及使用一個(gè)或更多個(gè)繼電器來(lái)改變兩個(gè)接頭306、308的狀態(tài)。所揭示的此實(shí)施例中的電氣開關(guān)300改良自標(biāo)準(zhǔn)DPDT開關(guān)，修改之處在于恰好一個(gè)輸出端312可被兩個(gè)接頭306、308中的每一者接觸，且另一個(gè)輸出端僅可被一個(gè)接頭306接觸。
[0058]第一位置(圖3A)使等離子體能夠在第一等離子體區(qū)域中產(chǎn)生且導(dǎo)致在第二等離子體區(qū)域中產(chǎn)生極少等離子體或沒(méi)有等離子體產(chǎn)生。在大多數(shù)基板處理系統(tǒng)中，腔室主體、基座及基板(若存在)通常處于接地電位。在所揭示實(shí)施例中，無(wú)論電氣開關(guān)300位置在何處，皆將基座接地。圖3A圖示開關(guān)位置，該開關(guān)位置將RF功率施加于蓋370且將噴頭375接地(換言之，施加O伏特于噴頭375)。此開關(guān)位置可對(duì)應(yīng)于在基板表面上的膜沉積。
[0059]第二位置(圖3B)使等離子體能夠在第二等離子體區(qū)域中產(chǎn)生。圖3B圖示開關(guān)位置，該開關(guān)位置將RF功率施加于噴頭375且允許蓋370浮動(dòng)。電氣浮動(dòng)蓋370導(dǎo)致極少或沒(méi)有等離子體存在于第一等離子體區(qū)域中。此開關(guān)位置可對(duì)應(yīng)于在沉積之后的膜處理或?qū)?yīng)于所揭示實(shí)施例中的腔室清潔程序。
[0060]適合于由RF源輸出的一個(gè)或更多個(gè)AC頻率及蓋370及噴頭375的態(tài)樣的兩個(gè)阻抗匹配電路360、365圖示于圖3A與圖3B兩者中。阻抗匹配電路360、365可通過(guò)減小返回至RF源的反射功率來(lái)降低RF源的功率要求。此外，在一些所揭示實(shí)施例中，頻率可在射頻頻譜之外。
[0061]圖4A至圖4B為根據(jù)所揭示實(shí)施例，具有分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域的處理腔室的橫截面圖。在膜沉積(氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或氧碳化硅)期間，可使處理氣體經(jīng)由氣體入口組件405流動(dòng)至第一等離子體區(qū)域415中。處理氣體可在進(jìn)入遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)(RPS)400內(nèi)的第一等離子體區(qū)域415之前受激發(fā)。圖示根據(jù)所揭示實(shí)施例的蓋412及噴頭425。蓋412圖示(圖4A)為具有所施加的AC電壓源，且噴頭接地，與圖3A中的電氣開關(guān)的第一位置一致。絕緣環(huán)420定位于蓋412與噴頭425之間，從而使電容耦合的等離子體(CCP)能夠在第一等離子體區(qū)域中形成。
[0062]可使含硅前體經(jīng)由管子430流動(dòng)至第二等離子體區(qū)域433中，該等管子430自處理腔室的側(cè)435延伸。來(lái)源于處理氣體的受激發(fā)物種行進(jìn)穿過(guò)噴頭425中的孔且與流經(jīng)第二等離子體區(qū)域433的含硅前體反應(yīng)。在不同實(shí)施例中，噴頭425中的孔的直徑可小于12mm、可介于0.25mm與8mm之間且可介于0.5mm與6mm之間。噴頭的厚度可變化相當(dāng)大，但孔的直徑的長(zhǎng)度可為約孔的直徑或小于孔的直徑，從而在第二等離子體區(qū)域433內(nèi)增加來(lái)源于處理氣體的受激發(fā)物種的密度。歸因于開關(guān)的位置(圖3A)，極少或沒(méi)有等離子體存在于第二等離子體區(qū)域433中。處理氣體的受激發(fā)衍生物及含硅前體在基板上方區(qū)域及有時(shí)在基板上的區(qū)域中組合，以在基板上形成可流動(dòng)膜。當(dāng)膜生長(zhǎng)時(shí)，新近添加的材料比下層材料擁有更高的遷移率。當(dāng)有機(jī)物含量通過(guò)蒸發(fā)而減小時(shí)，遷移率減小。可使用此技術(shù)來(lái)通過(guò)可流動(dòng)膜填充間隙，而不會(huì)在沉積完成之后將傳統(tǒng)密度的有機(jī)物含量留于膜內(nèi)。固化步驟仍可用以自經(jīng)沉積膜進(jìn)一步減少有機(jī)物含量或移除有機(jī)物含量。
[0063]單獨(dú)或與遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)(RPS)結(jié)合而在第一等離子體區(qū)域415中激發(fā)處理氣體提供若干益處。歸因于第一等離子體區(qū)域415中的等離子體，來(lái)源于處理氣體的受激發(fā)物種的濃度可在第二等離子體區(qū)域433內(nèi)增加。此增加可由第一等離子體區(qū)域415中的等離子體的位置產(chǎn)生。第二等離子體區(qū)域433比遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)(RPS) 400定位于更接近第一等離子體區(qū)域415處，從而為受激發(fā)物種留下更少時(shí)間以經(jīng)由與其他氣體分子、腔室壁及噴頭表面碰撞而離開激發(fā)態(tài)。
[0064]來(lái)源于處理氣體的受激發(fā)物種的濃度的均勻性亦可在第二等離子體區(qū)域433內(nèi)增加。此增加可由第一等離子體區(qū)域415的形狀產(chǎn)生，第一等離子體區(qū)域415的形狀較類似于第二等離子體區(qū)域433的形狀。相對(duì)于穿越噴頭425中心附近的孔的物種，在遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)(RPS) 400中產(chǎn)生的受激發(fā)物種行進(jìn)更大距離，以便穿越噴頭425邊緣附近的孔。該較大距離導(dǎo)致受激發(fā)物種的激發(fā)作用降低，且(例如)可導(dǎo)致基板邊緣附近的生長(zhǎng)速率較慢。在第一等離子體區(qū)域415中激發(fā)處理氣體減緩此變化。
[0065]除處理氣體及含硅前體之外，可能存在出于不同目的在不同時(shí)間處引入的其他氣體。可引入處理氣體，以在沉積期間自腔室壁、基板、經(jīng)沉積膜及/或膜移除非所要的物種。處理氣體可包含來(lái)自以下群組的氣體中的至少一者:H2、H2/N2混合物、順3、順40!1、03、02、!1202及水蒸氣。處理氣體可在等離子體中受激發(fā)且隨后用以自經(jīng)沉積膜減少或移除殘留有機(jī)物含量。在其他所揭示實(shí)施例中，可在不具有等離子體的情況下使用處理氣體。當(dāng)處理氣體包括水蒸氣時(shí)，可使用質(zhì)量流量計(jì)(MFM)及注入閥或通過(guò)可商購(gòu)的水蒸氣產(chǎn)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送。
[0066]圖4B為處理腔室的橫截面圖，該處理腔室在與圖3B中所示開關(guān)位置一致的第二等離子體區(qū)域433中具有等離子體?？稍诘诙入x子體區(qū)域433中使用等離子體來(lái)激發(fā)經(jīng)由管子430輸送的處理氣體，管子430自處理腔室的側(cè)435延伸。歸因于開關(guān)的位置(圖3B)，極少或沒(méi)有等離子體存在于第一等離子體區(qū)域415中。來(lái)源于處理氣體的受激發(fā)物種與基板455上的膜反應(yīng)且自經(jīng)沉積膜移除有機(jī)混合物。在本文中，此工藝可稱為處理膜或固化膜。
[0067]在一些所揭示實(shí)施例中，第二等離子體區(qū)域433中的管子430包含絕緣材料，諸如，氮化鋁或氧化鋁。對(duì)于一些基板處理腔室架構(gòu)而言，絕緣材料降低發(fā)生火花的風(fēng)險(xiǎn)。
[0068]亦可經(jīng)由氣體入口組件405將處理氣體引入至第一等離子體區(qū)域415中。在所揭示實(shí)施例中，可單獨(dú)經(jīng)由氣體入口組件405引入處理氣體或與穿過(guò)管子430的處理氣流結(jié)合引入處理氣體，該等管子430自第二等離子體區(qū)域433的壁435延伸。流經(jīng)第一等離子體區(qū)域415及隨后流經(jīng)噴頭430以處理經(jīng)沉積膜的處理氣體可在第一等離子體區(qū)域415中的等離子體中或者在第二等離子體區(qū)域433中的等離子體中受激發(fā)
[0069]除處理或固化基板455之外，可使處理氣體流動(dòng)至第二等離子體區(qū)域433中，其中存在等離子體以清潔第二等離子體區(qū)域433的內(nèi)表面(例如，壁435、噴頭425、基座465及管子430)。類似地，可使處理氣體流動(dòng)至第一等離子體區(qū)域415中，其中存在等離子體以清潔第一等離子體區(qū)域415的表面(例如，蓋412、壁420及噴頭425)的內(nèi)部體積。在所揭示實(shí)施例中，在第二等離子體區(qū)域維護(hù)程序(清潔及/或干燥)之后使處理氣體流動(dòng)至第二等離子體區(qū)域433 (其中存在等離子體)中，以自第二等離子體區(qū)域433的內(nèi)表面移除殘留氟。作為單獨(dú)程序的部分或相同程序的單獨(dú)步驟(可能為連續(xù)的)，在第一等離子體區(qū)域維護(hù)程序(清潔及/或干燥)之后使處理氣體流動(dòng)至第一等離子體區(qū)域415 (其中存在等離子體)中，以自第一等離子體區(qū)域415的內(nèi)表面移除殘留氟。大體而言，兩個(gè)區(qū)域?qū)⑼瑫r(shí)需要清潔或干燥，且處理氣體可在基板處理繼續(xù)之前連續(xù)地處理每一區(qū)域。 [0070]前述處理氣體工藝在不同于沉積步驟的工藝步驟中使用處理氣體。亦可在沉積期間使用處理氣體，以自生長(zhǎng)膜移除有機(jī)物含量。圖5圖示氣體入口組件503及第一等離子體區(qū)域515的特寫透視圖。較詳細(xì)地圖示氣體入口組件503以顯示兩個(gè)不同的氣流通道505、510。在實(shí)施例中，使處理氣體經(jīng)由外部通道505流動(dòng)至第一等離子體區(qū)域515中?？赏ㄟ^(guò)或可不通過(guò)RPS500來(lái)激發(fā)處理氣體。處理氣體可在不通過(guò)RPS500激發(fā)的情況下自內(nèi)部通道510流動(dòng)至第一等離子體區(qū)域515中。外部通道505及內(nèi)部通道510的位置可以各種實(shí)體配置來(lái)布置(例如，在所揭示實(shí)施例中，RPS激發(fā)的氣體可流經(jīng)內(nèi)部通道)，以使得兩個(gè)通道中的僅一個(gè)通道流經(jīng)RPS500。
[0071]處理氣體(process gas)與處理氣體(treatment gas)兩者皆可在第一等離子體區(qū)域515中的等離子體中受激發(fā)且處理氣體(process gas)與處理氣體(treatment gas)兩者隨后經(jīng)由噴頭520中的孔流動(dòng)至第二等離子體區(qū)域中。處理氣體的目的為在沉積期間自膜移除非所要的組分(通常為有機(jī)物含量)。在圖5中所示的實(shí)體配置中，來(lái)自內(nèi)部通道510的氣體可能未明顯地有助于膜生長(zhǎng)，但該氣體可用以自生長(zhǎng)膜清除氟、氫及/或碳。
[0072]圖6A為透視圖，且圖6B為橫截面圖，兩者皆為根據(jù)所揭示實(shí)施例，與處理腔室一起使用的腔室頂部組件的圖。氣體入口組件601將氣體引入至第一等離子體區(qū)域611中。在氣體入口組件601內(nèi)可見(jiàn)兩個(gè)不同的氣體供應(yīng)通道。第一通道602載運(yùn)穿過(guò)遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)RPS600的氣體，而第二通道603繞過(guò)RPS600。在所揭示實(shí)施例中，第一通道602可用于處理氣體(process gas),且第二通道603可用于處理氣體(treatment gas)。蓋605及噴頭615圖示為在兩者之間具有絕緣環(huán)610，該絕緣環(huán)610允許將AC電位相對(duì)噴頭615施加于蓋605?；逄幚砬皇?25的側(cè)圖示為具有氣體分配通道，管子可安裝為自該氣體分配通道徑向地指向內(nèi)。在圖6A至圖6B的視圖中未圖示管子。
[0073]在所揭示的此實(shí)施例中，圖6A至圖6B的噴頭615比孔的最小直徑617的長(zhǎng)度更大。為維持自第一等離子體區(qū)域611穿透至第二等離子體區(qū)域630的受激發(fā)物種的顯著濃度，可通過(guò)形成部分穿過(guò)噴頭615的較大孔619來(lái)限制孔的最小直徑617的長(zhǎng)度618。在所揭示實(shí)施例中，孔的最小直徑617的長(zhǎng)度可為與孔的最小直徑617的量值相同數(shù)量級(jí)或更小。
[0074]圖7A為根據(jù)所揭示實(shí)施例，與處理腔室一起使用的雙源蓋的另一橫截面圖。氣體入口組件701將氣體引入至第一等離子體區(qū)域711中。在氣體入口組件701內(nèi)可見(jiàn)兩個(gè)不同的氣體供應(yīng)通道。第一通道702載運(yùn)穿過(guò)遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)RPS700的氣體，而第二通道703繞過(guò)RPS700。在所揭示實(shí)施例中，第一通道702可用于處理氣體(process gas)，且第二通道703可用于處理氣體(treatment gas)。蓋705及噴頭715圖示為在兩者之間具有絕緣環(huán)710，該絕緣環(huán)710允許將AC電位相對(duì)噴頭715施加于蓋705。
[0075]圖7A的噴頭715具有與圖6A至圖6B中的通孔類似的通孔，以允許氣體(諸如，處理氣體(process gas))的受激發(fā)衍生物自第一等離子體區(qū)域711行進(jìn)至第二等離子體區(qū)域730中。噴頭715亦具有一個(gè)或更多個(gè)中空體積751，該一個(gè)或更多個(gè)中空體積751可用蒸氣或氣體(諸如，含硅前體)填充且可穿過(guò)小孔755進(jìn)入第二等離子體區(qū)域730中但不進(jìn)入第一等離子體區(qū)域711中?？墒褂弥锌阵w積751及小孔755代替管子，以將含硅前體引入至第二等離子體區(qū)域730中。在所揭示的此實(shí)施例中，噴頭715比通孔的最小直徑717的長(zhǎng)度更大。為維持自第一等離子體區(qū)域711穿透至第二等離子體區(qū)域730的受激發(fā)物種的顯著濃度，可通過(guò)形成部分穿過(guò)噴頭715的較大孔719來(lái)限制通孔的最小直徑717的長(zhǎng)度718。在所揭示實(shí)施例中，通孔的最小直徑717的長(zhǎng)度可為與通孔的最小直徑717的量值相同數(shù)量級(jí)或更小。
[0076]在實(shí)施例中，通孔的數(shù)目可介于約60與約2000之間。通孔可具有各種形狀但最容易制成圓形。在所揭示實(shí)施例中，通孔的最小直徑可介于約0.5mm與約20mm之間或介于約Imm與約6mm之間。亦存在選擇通孔的橫截面形狀的范圍,該橫截面形狀可制成圓錐形、圓柱形或該兩種形狀的組合。在不同實(shí)施例中，用以將氣體引入至第二等離子體區(qū)域730中的小孔755的數(shù)目可介于約100與約5000之間或介于約500與約2000之間。小孔的直徑可介于約0.1mm與約2mm之間。
[0077]圖7B為根據(jù)所揭示實(shí)施例，與處理腔室一起使用的噴頭715的仰視圖。噴頭715對(duì)應(yīng)于圖7A中所示的噴頭。通孔719在噴頭715的底部上具有較大內(nèi)徑(ID)且在頂部處具有較小ID。小孔755實(shí)質(zhì)上均勻地分布于噴頭表面上方，甚至均勻地分布在通孔719之間，此舉幫助提供比本文描述的其他實(shí)施例更均勻的混合。
[0078]示例性基板處理系統(tǒng)
[0079]可將沉積系統(tǒng)的實(shí)施例并入至用于生產(chǎn)集成電路晶片的較大制造系統(tǒng)中。圖8圖示根據(jù)所揭示實(shí)施例的沉積腔室、烘干腔室及固化腔室的一個(gè)此系統(tǒng)800。在圖中，一對(duì)FOUP (前端開啟式晶片傳送盒)802供應(yīng)基板(例如，300mm直徑晶片)，該等基板在被置放至晶片處理腔室808a至808f中之一中之前由機(jī)械臂804接收且被置放至低壓固持區(qū)域806中。第二機(jī)械臂810可用以將基板晶片自固持區(qū)域806傳輸至處理腔室808a至808f及反向傳輸。
[0080]處理腔室808a至808f可包括用于在基板晶片上沉積、退火、固化及/或蝕刻可流動(dòng)介電膜的一個(gè)或更多個(gè)系統(tǒng)組件。在一種配置中，兩對(duì)處理腔室(例如，處理腔室808c至808d及處理腔室808e至808f )可用以在基板上沉積可流動(dòng)介電材料，且第三對(duì)處理腔室(例如，處理腔室808a至808b)可用以使經(jīng)沉積電介質(zhì)退火。在另一配置中，相同的兩對(duì)處理腔室(例如，處理腔室808c至808d及處理腔室808e至808f)可經(jīng)配置以在基板上既沉積又退火可流動(dòng)介電膜，而第三對(duì)腔室(例如，腔室808a至808b)可用于經(jīng)沉積膜的紫外線固化或電子束固化。在又一配置中，所有三對(duì)腔室(例如，腔室808a至808f )可經(jīng)配置以在基板上沉積及固化可流動(dòng)介電膜。在又一配置中，兩對(duì)處理腔室(例如，處理腔室808c至808d及處理腔室808e至808f)可用于既沉積又紫外線固化或電子束固化可流動(dòng)電介質(zhì)，而第三對(duì)處理腔室(例如，處理腔室808a至808b)可用于使介電膜退火。應(yīng)了解，可對(duì)系統(tǒng)800設(shè)想用于可流動(dòng)介電膜的沉積腔室、退火腔室及固化腔室的額外配置。
[0081]此外，處理腔室808a至808f中的一個(gè)或更多個(gè)可配置為濕處理腔室。此等處理腔室包括在包含濕氣的空氣中加熱可流動(dòng)介電膜。因此，系統(tǒng)800的實(shí)施例可包括濕處理腔室808a至808b及退火處理腔室808c至808d，以對(duì)經(jīng)沉積介電膜既執(zhí)行濕退火又執(zhí)行干退火。
[0082]圖9為根據(jù)所揭示實(shí)施例的基板處理腔室950。遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)(RPS) 948可處理氣體，該氣體隨后行進(jìn)穿過(guò)氣體入口組件954。更特定言之，氣體行進(jìn)穿過(guò)通道956進(jìn)入第一等離子體區(qū)域983中。第一等離子體區(qū)域983下方為穿孔分隔物(噴頭)952，以維持噴頭952下面第一等離子體區(qū)域983與第二等離子體區(qū)域985之間的某一實(shí)體分隔。噴頭允許等離子體存在于第一等離子體區(qū)域983中，以避免在第二等離子體區(qū)域985中直接激發(fā)氣體，同時(shí)還允許受激發(fā)物種自第一等離子體區(qū)域983行進(jìn)至第二等離子體區(qū)域985中。
[0083]噴頭952定位于側(cè)噴嘴(或管子)953上方，側(cè)噴嘴953徑向地伸出至基板處理腔室950的第二等離子體區(qū)域985的內(nèi)部體積中。噴頭952經(jīng)由數(shù)個(gè)孔分配前體，該數(shù)個(gè)孔橫貫板的厚度。例如，噴頭952可具有自約10個(gè)至10000個(gè)孔(例如，200個(gè)孔)。在所示實(shí)施例中，在處理氣體于第一等離子體區(qū)域983中受等離子體激發(fā)之后，噴頭952可分配處理氣體，該處理氣體含有氧氣、氫氣及/或氮?dú)饣虼说忍幚須怏w的衍生物。在實(shí)施例中，處理氣體可含有以下各者中的一個(gè)或更多個(gè):氧氣(02)、臭氧(03)、N2O, NO、NO2, NH3> NxHy (包括N2H4 )、硅烷、二硅烷、TSA 及 DSA。
[0084]管子953可在末端(最接近第二等離子體區(qū)域985的中心之處)具有孔及/或具有分布于管子953的長(zhǎng)度周圍或沿著管子953的長(zhǎng)度分布的孔。孔可用以將含硅前體引入至第二等離子體區(qū)域中。當(dāng)經(jīng)由噴頭952中的孔到達(dá)的處理氣體及該處理氣體的受激發(fā)衍生物與經(jīng)由管子953到達(dá)的含硅前體組合時(shí)，在第二等離子體區(qū)域985中，在通過(guò)基座986支撐的基板上產(chǎn)生膜。
[0085]頂部入口 954可具有兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的前體(例如，氣體)流動(dòng)通道956及958，該等獨(dú)立的前體流動(dòng)通道956及958阻止兩種或兩種以上前體混合及反應(yīng)，直至該兩種或兩種以上前體進(jìn)入噴頭952上方的第一等離子體區(qū)域983為止。第一流動(dòng)通道956可具有圍繞入口 954的中心的環(huán)形形狀。此通道可耦接至遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)(RPS)948，遠(yuǎn)端等離子體系統(tǒng)948產(chǎn)生反應(yīng)性物種前體，該反應(yīng)性物種前體沿通道956向下流動(dòng)且進(jìn)入噴頭952上方的第一等離子體區(qū)域983中。第二流動(dòng)通道958可呈圓柱形形狀且可用以使第二前體流動(dòng)至第一等離子體區(qū)域983。此流動(dòng)通道可以前體源及/或載氣源開始，該前體源及/或載氣源繞過(guò)反應(yīng)性物種產(chǎn)生單元。隨后第一前體及第二前體混合且經(jīng)由板952中的孔流動(dòng)至第二等離子體區(qū)域。
[0086]噴頭952及頂部入口 954可用以將處理氣體輸送至基板處理腔室950中的第二等離子體區(qū)域985。舉例而言，第一流動(dòng)通道956可輸送處理氣體，該處理氣體包括以下各者中的一個(gè)或更多個(gè):原子氧(處于基態(tài)或者電子激發(fā)態(tài))、氧氣(02)、臭氧(03)、N2O, NO、NO2, NH3> NxHy (包括N2H4)、硅烷、二硅烷、TSA及DSA。處理氣體亦可包括載氣，諸如，氦氣、IS氣、氮?dú)?N2)等。第二通道958亦可輸送處理氣體(process gas)、載氣及/或處理氣體(treatment gas)，該氣體用以自正在生長(zhǎng)或沉積后的膜移除非所要的組分。
[0087]對(duì)于電容耦合的等離子體(CCP)而言，將電絕緣體976 (例如，陶瓷環(huán))置放于噴頭與處理腔室的導(dǎo)電頂部部分982之間，以使能夠確定電壓差。電絕緣體976的存在確保等離子體可通過(guò)RF電源產(chǎn)生于第一等離子體區(qū)域983內(nèi)部。類似地，亦可將陶瓷環(huán)置放于噴頭952與基座986之間(未圖示于圖9中)，以允許等離子體產(chǎn)生于第二等離子體區(qū)域985中。取決于管子953的垂直位置及管子953是否具有可能導(dǎo)致火花的金屬含量，可將此陶瓷環(huán)置放于管子953上方或下方。
[0088]可在噴頭上方的第一等離子體區(qū)域983中或者在噴頭及側(cè)噴嘴953下方的第二等離子體區(qū)域985中點(diǎn)燃等離子體。在處理腔室的導(dǎo)電頂部部分982與噴頭952之間施加通常處于射頻(RF)范圍內(nèi)的AC電壓，以在沉積期間在第一等離子體區(qū)域983中點(diǎn)燃等離子體。當(dāng)接通底部等離子體985以固化膜或者清潔與第二等離子體區(qū)域985接界的內(nèi)表面時(shí)，頂部等離子體處于低功率或無(wú)功率。通過(guò)在噴頭952與基座986 (或腔室底部)之間施加AC電壓，來(lái)點(diǎn)燃第二等離子體區(qū)域985中的等離子體。
[0089]本文所使用的處于“激發(fā)態(tài)”的氣體描述氣體，其中氣體分子中的至少一些氣體分子處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)、解離態(tài)及/或離子化態(tài)。氣體可為兩種或兩種以上氣體的組合。
[0090]所揭示實(shí)施例包括可能關(guān)于沉積工藝、蝕刻工藝、固化工藝及/或清潔工藝的方法。圖10為根據(jù)所揭示實(shí)施例的沉積工藝的流程圖。劃分成至少兩個(gè)隔室的基板處理腔室用以執(zhí)行本文描述的方法?；逄幚砬皇铱删哂械谝坏入x子體區(qū)域及第二等離子體區(qū)域。第一等離子體區(qū)域與第二等離子體區(qū)域兩者皆可具有在區(qū)域內(nèi)點(diǎn)燃的等離子體。
[0091]圖10中所示的工藝以將基板輸送至基板處理腔室中開始(步驟1005)。將基板置放于第二等離子體區(qū)域中，在此之后可使處理氣體流動(dòng)至第一等離子體區(qū)域中(步驟1010)。亦可將處理氣體引入至第一等離子體區(qū)域中或者第二等離子體區(qū)域中(未圖示步驟)。隨后可在第一等離子體區(qū)域中而非第二等離子體區(qū)域中引發(fā)等離子體(步驟1015)。使含硅前體流動(dòng)至第二等離子體區(qū)域中(步驟1020)?？稍诓幻撾x本發(fā)明的精神的情況下調(diào)整步驟1010、1015及1020的時(shí)序及次序。一旦引發(fā)等離子體且前體正在流動(dòng)，則膜在基板上生長(zhǎng)(步驟1025)。在膜生長(zhǎng)(步驟1025)至預(yù)定厚度或達(dá)預(yù)定時(shí)間之后，使等離子體及氣流停止(步驟1030)且可自基板處理腔室移除基板(步驟1035)。在移除基板之前，可在接下來(lái)描述的工藝中固化膜。
[0092]圖11為根據(jù)所揭示實(shí)施例的膜固化工藝的流程圖。此工藝的開始(步驟1100)可恰好在圖10中所示的方法中移除基板(步驟1035)之前。此工藝亦可以使基板進(jìn)入處理腔室的第二等離子體區(qū)域中為開始(步驟1100)。在此情況下，可能已在另一處理腔室中處理基板。使處理氣體(treatment gas)(可能為前述氣體)流動(dòng)(步驟1110)至第一等離子體區(qū)域中，且在第一等離子體區(qū)域中引發(fā)等離子體(步驟1115)(此外，可調(diào)整時(shí)序/次序)。隨后移除膜中的不良內(nèi)容物(步驟1125)。在一些所揭示實(shí)施例中，此不良內(nèi)容物為有機(jī)物，且工藝涉及在基板上固化或硬化(步驟1125)膜。膜可能在此工藝期間收縮。使氣流及等離子體停止(步驟1130)，且可自基板處理腔室移除(步驟1135)基板。
[0093]圖12為根據(jù)所揭示實(shí)施例的腔室清潔工藝的流程圖。此工藝的開始(步驟1200)可發(fā)生在清潔或干燥腔室之后，清潔或干燥腔室的步驟通常發(fā)生在預(yù)防性維護(hù)(preventative maintenance;PM)程序或計(jì)劃外事件之后。因?yàn)榛逄幚砬皇揖哂袃蓚€(gè)隔室，該兩個(gè)隔室可能不能夠同時(shí)在第一等離子體區(qū)域中及第二等離子體區(qū)域中支撐等離子體，所以可能需要連續(xù)的工藝來(lái)清潔兩個(gè)區(qū)域。使處理氣體(treatment gas)(可能為前述氣體)流動(dòng)(步驟1210)至第一等離子體區(qū)域中，且在第一等離子體區(qū)域中引發(fā)等離子體(步驟1215)(此外，可調(diào)整時(shí)序/次序)。在使處理氣流及等離子體停止(步驟1230)之前清潔第一等離子體區(qū)域內(nèi)的內(nèi)表面(步驟1225)。針對(duì)第二等離子體區(qū)域重復(fù)工藝。使處理氣體流動(dòng)(步驟1235)至第二等離子體區(qū)域中，且在該第二等離子體區(qū)域中引發(fā)等離子體(步驟1240)。清潔第二等離子體區(qū)域的內(nèi)表面(步驟1245)，且使處理氣流及等離子體停止(步驟1250)?？蓤?zhí)行內(nèi)表面清潔程序，以自基板處理腔室的內(nèi)表面清除氟以及來(lái)自故障診斷及維護(hù)程序的其他殘留污染物。
[0094]圖13為具有扁繞射頻(“RF”)線圈1310的處理腔室1305的第一等離子體區(qū)域1300的橫截面透視圖。在此實(shí)施例及本文論述的其他實(shí)施例中，處理腔室1305可具有200mm的蓋。亦圖示陶瓷氣體注入器1315、鋁冷卻板1320、陶瓷隔離器1325、陶瓷圓頂室1330及單一通道噴頭或雙通道噴頭1335，單一通道噴頭或雙通道噴頭1335可能覆蓋有陶瓷板或涂層1340。在噴頭1335為單一通道噴頭的此實(shí)施例及其他實(shí)施例中，噴頭1335中的孔可將流體及/或等離子體自第一等離子體區(qū)域1300輸送至噴頭1335下面的第二等離子體區(qū)域。在噴頭1335為雙通道噴頭的此實(shí)施例及其他實(shí)施例中，噴頭1335中的孔可將來(lái)自第一等離子體區(qū)域1300的流體及/或等離子體以及來(lái)自另一源的流體輸送至噴頭1335下面的第二等離子體區(qū)域。以此方式，可以與來(lái)自第一等離子體區(qū)域1300的流體及/或等離子體的流型(flow pattern)實(shí)質(zhì)上相似的流型向第二等離子體區(qū)域提供來(lái)自另一源的流體。
[0095]圖14為具有U形鐵氧體磁心1410的處理腔室1405的另一實(shí)施例的第一等離子體區(qū)域1400的橫截面透視圖。亦圖示陶瓷氣體注入器1415、鋁冷卻板1420、陶瓷隔離器1425、陶瓷圓頂室1430及單一通道噴頭或雙通道噴頭1435,單一通道噴頭或雙通道噴頭1435可能覆蓋有陶瓷板或涂層1440。自圖14可見(jiàn)，兩個(gè)U形鐵氧體磁心1410具有指向第一等離子體區(qū)域1400的末端，其中U形鐵氧體磁心1410的每一末端指向第一等離子體區(qū)域1400的不同象限。圖15為平面圖，該平面圖圖示在圖14的處理腔室1405的第一等離子體區(qū)域1400中，RF線圈卷繞于U形鐵氧體磁心1410上以產(chǎn)生B場(chǎng)1500及渦電流流型1510。冷卻板1420上的U形鐵氧體磁心1410的每一末端處的間隙1520中斷每一渦電流回路1510。間隙1530中斷相反的渦電流流型。
[0096]圖16為具有圓柱形鐵氧體棒1610的處理腔室1605的另一實(shí)施例的第一等離子體區(qū)域1600的橫截面透視圖。亦圖示陶瓷氣體注入器1615、鋁冷卻板1620、陶瓷隔離器1625、陶瓷圓頂室1630及單一通道噴頭或雙通道噴頭1635，單一通道噴頭或雙通道噴頭1635可能覆蓋有陶瓷板或涂層1640。自圖16可見(jiàn)，四個(gè)圓柱形鐵氧體棒1610(—個(gè)圓柱形鐵氧體棒未圖示)具有指向第一等離子體區(qū)域1600的末端，其中每一圓柱形鐵氧體棒1610的末端指向第一等離子體區(qū)域1600的不同象限。圖17為平面圖，該平面圖圖示在圖16的處理腔室1605的第一等離子體區(qū)域1600中，RF線圈卷繞于圓柱形鐵氧體棒1610上以產(chǎn)生B場(chǎng)1700及渦電流流型1710。冷卻板1620上的圓柱形鐵氧體棒1610的每一末端處的間隙1720中斷每一渦電流回路1710。間隙1730中斷相反的渦電流流型。
[0097]圖18為具有O形鐵氧體磁心1810的處理腔室1805的另一實(shí)施例的第一等離子體區(qū)域1800的橫截面透視圖。亦圖示陶瓷氣體注入器1815、鋁冷卻板1820、陶瓷隔離器1825、陶瓷圓頂室1830及單一通道噴頭或雙通道噴頭1835，單一通道噴頭或雙通道噴頭1835可能覆蓋有陶瓷板或涂層1840。RF線圈卷繞于O形鐵氧體磁心1810上，以產(chǎn)生B場(chǎng)1850及渦電流流型I860。
[0098]重要的是，圖13至圖18中所示及本文另外描述的RF線圈布局亦可應(yīng)用于含有處理腔室及遠(yuǎn)端等離子體源的單一等離子體區(qū)域，以產(chǎn)生工藝等離子體或清潔等離子體以及提供蝕刻。
[0099]舉例而言，圖19為具有U形鐵氧體磁心1910及離子噴頭1920的可流動(dòng)CVD處理腔室1900的橫截面透視圖。圖20為具有U形鐵氧體磁心2010而無(wú)離子噴頭的可流動(dòng)CVD處理腔室2000的橫截面透視圖。圖21為具有U形鐵氧體磁心2110的遠(yuǎn)端等離子體源2100的橫截面透視圖。
[0100]在更多實(shí)例中，圖22為具有O形鐵氧體磁心2210及離子噴頭2220的可流動(dòng)CVD處理腔室2200的橫截面透視圖。圖23為具有O形鐵氧體磁心2310而無(wú)離子噴頭的可流動(dòng)CVD處理腔室2300的橫截面透視圖。圖24為具有O形鐵氧體磁心2410的遠(yuǎn)端等離子體源2400的橫截面透視圖。
[0101]本文描述的RF線圈布局可通過(guò)以下步驟來(lái)幫助可流動(dòng)CVD系統(tǒng)、蝕刻系統(tǒng)及清潔系統(tǒng)以及方法與習(xí)知CVD系統(tǒng)、蝕刻系統(tǒng)及清潔系統(tǒng)以及方法兩者:(a)提供更大的均勻性控制；(b)降低自由基損失；(C)提供更高沉積速率；(d)降低實(shí)現(xiàn)沉積速率均勻性所需的工藝壓力；以及(e)減少遠(yuǎn)端等離子體產(chǎn)生中常見(jiàn)的污染。
[0102]在已揭示若干實(shí)施例的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可在不脫離所揭示實(shí)施例的精神的情況下使用各種修改、替代性建構(gòu)及等效物。此外，未描述若干熟知工藝及元件，以避免不必要地使本發(fā)明變得模糊。因此，上文描述不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范疇。
[0103]在提供值的范圍的情況下，應(yīng)理解，除非上下文另外清楚地規(guī)定，否則亦特定揭示該范圍的上下限之間的每一居中值(精確到下限值單位的十分位)。涵蓋任何敘述值或所敘述范圍中的居中值與任何其他敘述值或該敘述范圍中的居中值之間的每一較小范圍。此等較小范圍的上下限可獨(dú)立地包括在范圍中或排除在范圍外，且在上下限中的任一者、兩者皆不或兩者皆包括于較小范圍中的情況下，每一范圍亦涵蓋于本發(fā)明內(nèi)，經(jīng)受敘述范圍內(nèi)任何特定排除限制。在敘述范圍包括該等限制中的一者或兩者的情況下，亦包括排除彼等被包括的限制中的任一者或兩者的范圍。
[0104]如本文所使用的及隨附權(quán)利要求書中所使用的，除非上下文另外清楚地規(guī)定，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”及“該”包括數(shù)個(gè)指示物。因此，例如，引用“一工藝”包括數(shù)個(gè)此等工藝，且引用“該介電材料”包括引用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的一種或更多種介電材料及該一種或更多種介電材料的等效物等等。
[0105]此外，當(dāng)用于此說(shuō)明書中及用于以下權(quán)利要求書中時(shí)，用語(yǔ)“包含”及“包括”意欲指定所敘述的特征、整體、組件或步驟的存在，但該等用語(yǔ)未排除一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、組件、步驟、動(dòng)作或群組的存在或添加。
【權(quán)利要求】
1.一種在基板上沉積材料的方法，所述方法包含以下步驟: 提供處理腔室，所述處理腔室分隔成第一等離子體區(qū)域及第二等離子體區(qū)域； 將所述基板輸送至所述處理腔室，其中所述基板占據(jù)所述第二等離子體區(qū)域的一部分； 在所述第一等離子體區(qū)域中形成第一等離子體，其中: 所述第一等離子體未直接接觸所述基板；以及 所述第一等離子體通過(guò)激活所述第一等離子體區(qū)域上方的至少一個(gè)成形的射頻(“RF”)線圈形成；以及 在所述基板上沉積所述材料以形成層，其中受所述第一等離子體激發(fā)的一種或更多種反應(yīng)物用于沉積所述材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)成形的RF線圈包含扁繞RF線圈，所述扁繞RF線圈定位于實(shí)質(zhì)上整個(gè)所述第一等離子體區(qū)域上方。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)成形的RF線圈包含第一U形鐵氧體磁心。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一U形鐵氧體磁心的末端指向所述第一等離子體區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述 的方法，其特征在于: 所述至少一個(gè)成形的RF線圈進(jìn)一步包含第二 U形鐵氧體磁心； 所述第二 U形鐵氧體磁心的末端指向所述第一等離子體區(qū)域；以及所述第一 U形鐵氧體磁心或者所述第二 U形鐵氧體磁心的末端指向所述第一等離子體區(qū)域的每一象限。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)成形的RF線圈包含第一圓柱形鐵氧體棒。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于，所述第一圓柱形鐵氧體棒的一個(gè)末端指向所述第一等離子體區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于: 所述至少一個(gè)成形的RF線圈進(jìn)一步包含第二圓柱形鐵氧體棒； 所述第二圓柱形鐵氧體棒的一個(gè)末端指向所述第一等離子體區(qū)域；以及所述第一圓柱形鐵氧體棒或者所述第二圓柱形鐵氧體棒的末端指向所述第一等離子體區(qū)域的每一象限。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)成形的RF線圈包含第一O形鐵氧體磁心。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)成形的RF線圈進(jìn)一步包含第二 O形鐵氧體磁心。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一O形鐵氧體磁心及所述第二 O形鐵氧體磁心為同心的。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一O形鐵氧體磁心及所述第二 O形鐵氧體磁心被獨(dú)立地激活。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一等離子體區(qū)域及所述第二等離子體區(qū)域通過(guò)噴頭分隔。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述噴頭包含雙通道噴頭。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟: 將第一處理氣體供應(yīng)至所述第一等離子體區(qū)域；以及 經(jīng)由所述雙通道噴頭將第二處理氣體供應(yīng)至所述第二等離子體區(qū)域。
16.—種用于在基板上沉積材料的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包含: 處理腔室，所述處理腔室通過(guò)噴頭分隔成第一等離子體區(qū)域及第二等離子體區(qū)域，其中: 在所述第一等離子體區(qū)域中形成的等離子體經(jīng)由所述噴頭流動(dòng)至所述第二等離子體區(qū)域；以及 所述第二等離子體區(qū)域?yàn)榛逄峁┪恢?；以? 至少一個(gè)成形的RF線圈，所述至少一個(gè)成形的RF線圈用于在將第一流體輸送至所述第一等離子體區(qū)域時(shí)，在所述第一等離子體區(qū)域中形成第一等離子體。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)成形的RF線圈包含來(lái)自由以下各者組成的群組的選擇: 扁繞RF線圈； U形鐵氧體磁心； 圓柱形鐵氧體棒；以及 O形鐵氧體磁心。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含: 用于沿與所述第一等離子體的方向?qū)嵸|(zhì)上相同的方向?qū)⒌诙黧w供應(yīng)至所述第二等離子體區(qū)域的子系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述子系統(tǒng)包含雙通道噴頭。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)經(jīng)配置以在所述第二等離子體區(qū)域中自所述第一等離子體及所述第二流體形成第二等離子體。
【文檔編號(hào)】H01L21/205GK103688338SQ201280034888
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】Q·梁 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司