TW201404925A - 使用快速熱處理之原子層沉積 - Google Patents

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TW201404925A TW102120962A TW102120962A TW201404925A TW 201404925 A TW201404925 A TW 201404925A TW 102120962 A TW102120962 A TW 102120962A TW 102120962 A TW102120962 A TW 102120962A TW 201404925 A TW201404925 A TW 201404925A
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Abstract

本發明提供用於使用快速熱處理之薄膜原子層沉積的方法及設備。本案所描述之方法可用以使用快速熱處理轉化非晶薄膜以形成磊晶薄膜，或用以選擇性地在基板之一部分上沉積薄膜。設備中之熱元件能夠藉由暫時使非晶薄膜之溫度快速上升來整體或局部地改變非晶薄膜或非晶薄膜之一部分的溫度，從而使該薄膜轉化為磊晶薄膜。

Description

使用快速熱處理之原子層沉積 【相關申請案之交叉引用】
本申請案主張2012年6月20日申請之美國臨時專利申請案第61/662,335號之優先權。
本發明之實施例一般係關於用於在基板上沉積物質及形成薄膜之設備及方法。更特定而言，本發明之實施例係針對能夠使薄膜之溫度驟升的原子層沉積室。
在半導體處理、平板顯示器處理或其他電子裝置處理之領域中，氣相沉積處理對於在基板上沉積物質具有重要作用。隨著電子裝置之幾何形狀持續縮小，及裝置之密度持續增大，特徵結構之尺寸及深寬比正變得更具有侵佔性，例如，特徵結構之尺寸為0.07μm且深寬比為10或更大。由此，保形沉積物質以形成該等裝置正變得愈加重要。
在原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)處理期間，將反應物氣體引入含有基板之處理腔室內。一般情況下，將基板區域與吸收至基板表面上之第一反應物接觸。然後，將基板與第二反應物接觸，該第二反應物與第一反應物反應以形成沉積物質。可在每種反應物氣體之輸送間引入淨化氣 體以確保反應僅發生在基板表面上。
原子層沉積已廣泛用於高介電常數介電質及金屬襯料之沉積。儘管如此，將ALD用於磊晶法十分困難，因為高品質之磊晶生長通常所需之高溫對於有效的ALD前驅物而言可能過高。在另一方面，目前之磊晶技術面臨著優良的整合性、較低的熱預算及蝕刻選擇性的困難。因此，本領域此項技藝現需要用於沉積具有優良的整合性及較低的熱預算之磊晶薄膜的方法。
本發明之一或更多個實施例係針對在基板上形成薄膜之方法。在第一溫度下將基板或基板之部分曝露於第一反應性氣體，以使第一反應性氣體吸收至基板或基板之部分。使所吸收之反應性氣體的溫度快速升至高於第一溫度之第二溫度以形成薄膜。
一些實施例進一步包含將基板或基板之部分上所吸收之反應性氣體曝露於與第一反應性氣體不同之第二反應性氣體之步驟。在一或更多個實施例中，先將基板或基板之部分曝露於第二反應性氣體，再使所吸收之反應性氣體的溫度快速升高。在一些實施例中，先將基板或基板之部分曝露於第二反應性氣體，再使所吸收之反應性氣體的溫度快速升高。在一或更多個實施例中，在使所吸收之反應性氣體的溫度快速升高之後，將基板或基板之部分曝露於第二反應性氣體。一些實施例進一步包含在每次使第一反應性氣體吸收至基板並曝露於第二反應性氣體之後，使薄膜之溫度快速升高 之步驟。
在一些實施例中，第一溫度高達約400℃且第二溫度高於約600℃。在一或更多個實施例中，以高於約50℃/秒之速率使溫度升高。
在一或更多個實施例中，在第一溫度下選擇性地使第一反應性氣體吸收在基板的第一部分上，而非基板的第二部分上。
在一些實施例中，所形成之薄膜為磊晶薄膜、介電質、高介電常數介電質，及金屬薄膜中之一或更多者。
一或更多個實施例進一步包含將基板定位在處理腔室中之基板支撐環上之步驟，該處理腔室包含面對基板正面及基板背面中之一或更多者之燈頭，及位於處理腔室之側壁中之噴淋頭及氣體注入器中之一或更多者，該噴淋頭定位在基板之一側，與燈頭相對。
本發明之額外實施例係針對在基板上形成磊晶薄膜之方法。在第一溫度下將基板或基板之一部分曝露於第一反應性氣體以在基板表面或基板之一部分表面上形成非晶薄膜。使非晶薄膜之溫度快速升至高於第一溫度之第二溫度以形成磊晶薄膜。
在一些實施例中，以高於約50℃/秒之速率使非晶薄膜之溫度升高。
一或更多個實施例進一步包含將基板或基板之一部分曝露於與第一反應性氣體不同之第二反應性氣體以形成非晶薄膜之步驟。
在一些實施例中，在移除第一反應性氣體之後，將基板或基板之一部分曝露於第二反應性氣體。在一或更多個實施例中，在將基板或基板之一部分曝露於第一反應性氣體之同時亦曝露於第二反應性氣體。
在一些實施例中，將基板或基板之一部分同時曝露於第一反應性氣體及第二反應性氣體兩者。分別將第一反應性氣體及第二反應性氣體中之每一者輸送至基板表面，並在不混合之情況下移除該兩者。
在一或更多個實施例中，依序在第一溫度下將基板曝露於第一反應性氣體，曝露於第二反應性氣體，然後將基板快速加熱至第二溫度以形成磊晶薄膜。
在一些實施例中，第一溫度高達約400℃。在一或更多個實施例中，第二溫度高於約600℃。在一些實施例中，非晶薄膜之溫度在至多約60秒之時段內出現快速升高。
在一些實施例中，在使溫度快速升高以形成磊晶薄膜之前，所形成的非晶薄膜達約一個單層厚度(monolayer thick)。一或更多個實施例進一步包含依序在磊晶薄膜上形成非晶薄膜，然後使溫度快速升高以形成磊晶薄膜之步驟，該非晶薄膜達約一個單層厚度。在一些實施例中，先曝露於第一前驅物再曝露於第二前驅物導致在使溫度快速升高以形成磊晶薄膜之前，一非晶薄膜達約一個單層厚度。
一些實施例進一步包含在非晶薄膜及磊晶薄膜之形成期間旋轉基板之步驟。
在一或更多個實施例中，藉由紫外線燈、雷射，及 曝露於電漿中之一或更多種方法，使非晶薄膜之溫度快速升高。
在一些實施例中，在基板上形成磊晶薄膜(未將基板曝露於周圍環境)之前及之後中之一或更多個情況下，實施額外處理。
在一或更多個實施例中，在第一溫度下選擇性地使第一反應性氣體吸收至基板之第一部分上，而非基板之第二部分上。
本發明之其他實施例係針對在基板表面或基板表面之部分上形成磊晶薄膜之方法。將基板定位在基板支撐件上。使固定基板之基板支撐件在氣體分配板之下方側向移動，該氣體分配板包含複數個伸長的噴氣口，該等噴氣口包括用以輸送第一反應性氣體之第一出口A及用以輸送第二反應性氣體之第二出口B。將第一反應性氣體輸送至基板表面或基板表面之部分。將第二反應性氣體輸送至基板表面或基板表面之部分以在基板表面形成非晶薄膜。快速改變非晶薄膜之至少一部分的局部溫度以將非晶薄膜轉化為磊晶薄膜。在一些實施例中，藉由輻射加熱及電阻加熱中之一或更多種方法來快速改變非晶薄膜溫度。
10‧‧‧負載鎖定腔室
15‧‧‧隔離閥
20‧‧‧處理腔室
30‧‧‧氣體分配板
60‧‧‧基板
61‧‧‧第一表面
65‧‧‧搬運梭
66‧‧‧基座
67‧‧‧頂表面
68‧‧‧凹部
71‧‧‧軌道
80‧‧‧熱元件
90‧‧‧輻射熱燈
100‧‧‧系統/處理腔室
101‧‧‧腔室主體
102‧‧‧通道
103‧‧‧開口
104‧‧‧真空泵
105‧‧‧節流閥
106‧‧‧送通道
107‧‧‧真空口
108‧‧‧襯料
109‧‧‧孔
110‧‧‧基板表面
111‧‧‧流量閥
112‧‧‧處理區域
115‧‧‧真空導管
120‧‧‧注入器/支撐組件
121‧‧‧邊緣環件
122‧‧‧支撐構件
123‧‧‧頂板
124‧‧‧洞
125‧‧‧噴氣口
126‧‧‧軸
127‧‧‧凹槽
128‧‧‧升舉環件
129‧‧‧孔洞
130‧‧‧注入器
131‧‧‧升舉機構
132‧‧‧波紋管
133‧‧‧淨化氣體通道
134‧‧‧淨化氣體導管
135‧‧‧噴氣口
136‧‧‧熱傳遞導管
137‧‧‧流體通道
138‧‧‧蓋組件
139‧‧‧升舉銷
140‧‧‧注入器
141‧‧‧電極
142‧‧‧進氣口
143‧‧‧上部區段
144‧‧‧電源
145‧‧‧噴氣口
146‧‧‧擴展區段
147‧‧‧上部部分
148‧‧‧下部部分
149‧‧‧空腔
150‧‧‧泵送系統/內徑
151‧‧‧隔離環
152‧‧‧電機
153‧‧‧頂板
154‧‧‧凹槽部份
155‧‧‧真空口
156‧‧‧孔
157‧‧‧環類密封件
158‧‧‧分配板
159‧‧‧安裝凸緣
160‧‧‧分區
161‧‧‧孔
162‧‧‧阻隔板
163‧‧‧孔
164‧‧‧蓋緣
165‧‧‧通路
170‧‧‧內表面
172‧‧‧通路
175‧‧‧環件
198‧‧‧箭頭
300‧‧‧叢集工具
304‧‧‧中央移送室
310‧‧‧基板機器人
320‧‧‧負載鎖定腔室
474‧‧‧加熱元件
500‧‧‧第三處理腔室
1330‧‧‧蓮蓬頭
1365‧‧‧晶圓支撐環
1380‧‧‧注入口
1390‧‧‧快速熱燈頭
1430a‧‧‧第一前驅物區域
1430b‧‧‧前驅物區域
1430c‧‧‧可選之第二前驅物區域
1483‧‧‧差動泵送
1583‧‧‧氣幕
1590‧‧‧適合之熱處理裝置
6061‧‧‧鍍鎳鋁
因此，參照繪示於附圖中的本發明的實施例來提供於上文簡要概述的本發明的更詳細敘述，以達到且可更詳細瞭解本發明的上述的特徵結構。儘管如此，應注意，附圖僅圖示本發明之典型實施例，且因此不應認為該等附圖限制本 發明之範疇，因為本發明可允許其他同等有效之實施例。
第1圖顯示根據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室之橫截面示意圖；第2圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一基座；第3圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一具有氣體分配板及熱元件之處理腔室的示意圖；第4圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室的部分橫截面側視圖；第5圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室的部分橫截面側視圖；第6圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室的部分橫截面側視圖；第7圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室的部分橫截面側視圖；第8圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室的部分橫截面側視圖；及第9圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室的部分橫截面側視圖；第10圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一原子層沉積室的部分橫截面側視圖；第11圖顯示第10圖之一蓋組件的部分橫截面側視圖；第12圖顯示第10圖之一支撐組件的部分橫截面側 視圖；第13圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一沉積系統的示意圖；第14圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一沉積系統之示意圖；第15圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一沉積系統之示意圖；及第16圖顯示依據本發明之一或更多個實施例之一叢集工具的示意圖。
本發明之實施例係針對用於藉由原子層沉積來沉積薄膜之原子層沉積設備及方法。舉例而言，可沉積高介電常數介電質薄膜或磊晶薄膜。本發明之一或更多個實施例係針對結合快速熱處理法之原子層沉積設備(亦稱作循環沉積)。
根據一或更多個實施例，使用快速熱處理以用於晶體生長之原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)涉及以下步驟中之一些或全部步驟。在一些實施例中，在基板之曝露的磊晶表面上實施ALD式前驅物吸收，並泵出前驅物。此步驟可在前驅物之最佳溫度下(通常在低於約400℃之相對較低溫度下)完成。倘若需要化合物材料或需要多個前驅物反應，則對諸如III-V族半導體之第二前驅物實施ALD。RTP處理法，用以使晶圓溫度驟升至高位準以促進優良品質之晶體生長(充當固化步驟)。例如，紫外線燈可用以協助反應。然後，使晶圓溫度返回至ALD溫度，以用於隨後之循環。
如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，術語「基板」及「晶圓」可互換使用，該兩者皆指示表面或表面之部分，在該表面或表面之部分上進行處理。熟習此項技藝此項技藝者亦將理解，基板之引用亦可僅指示基板之部分，除非本文另有明確指示。舉例而言，在空間分離之ALD中，就第1圖所述，將每一前驅物輸送至基板，但在任意給定時間，將任意單個前驅物流僅輸送至基板之部分。
第1圖為根據本發明之一或更多個實施例之原子層沉積系統或系統100之橫截面示意圖。系統100包括負載鎖定腔室10及處理腔室20。通常情況下，處理腔室20為在真空下或至少在低壓下操作之可密封外殼。處理腔室20藉由隔離閥15而與負載鎖定腔室10隔離。隔離閥15處於閉合位置時密封處理腔室20以與負載鎖定腔室10隔離並允許將基板60從負載鎖定腔室10經由該閥傳遞至處理腔室20，而處於開啟位置時則反之亦然。
系統100包括氣體分配板30，該氣體分配板能夠在整個基板60上分配一或更多種氣體。氣體分配板30可為熟習此項技藝者所熟知之任意適合之分配板，且所述之特定氣體分配板不應被視作限制本發明之範疇。氣體分配板30之輸出面面對基板60之第一表面61。
本發明之實施例所使用之基板可為任意適合之基板。在一些實施例中，基板為剛性的、分立的，通常為平面的基板。如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，術語「分立的(discrete)」在指示基板時意謂該基板具有固定尺 寸。一或更多個實施例之基板為半導體基板，例如，直徑為200mm或300mm之矽基板。在一些實施例中，基板為矽、矽鍺、砷化鎵、氮化鎵、鍺、磷化鎵、磷化銦、藍寶石，及碳化矽中之一或更多者。
氣體分配板30包含複數個噴氣口以傳送一或更多個氣流至基板60，及包含安置在每一噴氣口之間的複數個真空口以將氣流傳送至處理腔室20之外。在第1圖之實施例中，氣體分配板30包含第一前驅物注入器120、第二前驅物注入器130，及淨化氣體注入器140。注入器120、130、140可由諸如主機之系統電腦(未圖示)來控制，或由諸如可程式邏輯控制器之腔室特定控制器來控制。前驅物注入器120將化合物A的反應性前驅物之連續(或脈衝)流經由複數個噴氣口125注入處理腔室20。前驅物注入器130將化合物B的反應性前驅物之連續(或脈衝)流經由複數個噴氣口135注入處理腔室20。淨化氣體注入器140將非反應性或淨化氣體之連續(或脈衝)流經由複數個噴氣口145注入處理腔室20。淨化氣體將反應性物質及反應性副產物自處理腔室20中移除。淨化氣體通常為諸如氮氣、氬氣及氦氣之惰性氣體。噴氣口145安置在噴氣口125與噴氣口135之間，以便將化合物A之前驅物與化合物B之前驅物分離，由此避免前驅物之間發生交錯污染。
在另一態樣中，可在將前驅物注入處理腔室20之前，先將遠端電漿源(未圖示)連接至前驅物注入器120及前驅物注入器130。可藉由向遠端電漿源內之化合物施加電場 來產生反應性物質之電漿。可使用任意能夠活化預期化合物之電源。舉例而言，可使用使用直流電(direct current；DC)、射頻(radio frequency；RF)，及基於微波(microwave；MW)的放電技術之電源。若使用射頻電源，則電源可電容式耦合或電感式耦合。亦可藉由基於熱的技術、氣體解離技術、高能光源(例如，紫外線能量)，或曝露於x射線源來產生活化。示例性遠端電漿源可以在諸如MKS Instruments,Inc.及Advanced Energy Industries,Inc.等供應商處購得。
系統100進一步包括連接至處理腔室20之泵送系統150。通常情況下，泵送系統150經配置以經由一或更多個真空口155將氣流抽出處理腔室20。真空口155安置在每一噴氣口之間，以便在氣流與基板表面反應之後將氣流抽出處理腔室20，以進一步限制前驅物之間發生交錯污染。
系統100包括複數個分區160，該等分區安置在處理腔室20上之每一出口之間。每一分區之下端部分延伸以靠近基板60之第一表面61，例如，距離第一表面61約0.5mm或以上。以此方式，分區160之下端部分與基板表面相分離，且相隔之距離足以允許氣流在與基板表面反應之後圍繞下端部分向真空口155流動。箭頭198指示氣流方向。由於分區160可作為氣流的實體阻障層而操作，該等分區亦限制前驅物之間的交錯污染。圖示之排列僅以說明為目的，且不應被視作限制本發明之範疇。熟習此項技藝者將理解，圖示之氣體分配系統僅為一個可能之分配系統，且可採用其他類型之噴淋頭及氣體分配板。
此類原子層沉積系統(亦即，其中多種氣體以分離之方式同時流至基板之系統)可稱作空間ALD。在操作中，將基板60輸送(例如，藉由機器人)至負載鎖定腔室10並將該基板置於搬運梭65上。開啟隔離閥15之後，搬運梭65沿軌道71移動。一旦搬運梭65進入處理腔室20，則隔離閥15閉合，從而密封處理腔室20。然後，搬運梭65移動穿過處理腔室20以進行處理。在一個實施例中，搬運梭65以線性路徑移動穿過腔室。
當基板60移動穿過處理腔室20時，將基板60之第一表面61反復曝露於來自噴氣口125之化合物A之前驅物及來自噴氣口135之化合物B之前驅物，該兩個前驅物之間則是來自噴氣口145之淨化氣體。注入淨化氣體之設計目的為在將基板表面110曝露於下一前驅物之前，自前一前驅物中移除未反應的物質。在每次曝露於多種氣流(例如，前驅物或淨化氣體)之後，藉由泵送系統150經由真空口155抽出該等氣流。由於真空口可安置在每一噴氣口之兩側，因此經由兩側之真空口155抽出氣流。由此，氣流自各個噴氣口垂直向下流向基板60之第一表面61，穿越整個基板表面110及圍繞分區160之下端部分，並最終向上流向真空口155。以此方式，可在整個基板表面110均勻分配每一氣體。箭頭198指示氣體流動之方向。亦可在將基板60曝露於各種氣流時使該基板旋轉。基板之旋轉可適用於阻止在已形成之層中形成條。可使基板連續旋轉或以離散之步驟旋轉。
通常情況下，在處理腔室20之端部提供充足之空 間，以藉由處理腔室20中之最後一噴氣口及其他處理設備確保完全曝露(參看第3圖)。一旦基板60達到處理腔室20之端部(亦即，第一表面61已完全曝露於處理腔室20中之每一噴氣口)，基板60則向負載鎖定腔室10之方向返回。當基板60向負載鎖定腔室10往回移動時，基板表面可按與第一次曝露相反之順序再次曝露於化合物A之前驅物、淨化氣體，及化合物B之前驅物。
基板表面110曝露於每一氣體之程度可由諸如自噴氣口流出的每一氣體之流動速率及基板60之移動速率來決定。在一個實施例中，控制每一氣體之流動速率，以便於不從基板表面110移除所吸收之前驅物。每一分區之間的寬度、安置於處理腔室20上之噴氣口的數量，及往返傳遞基板之次數亦可決定基板表面110曝露於各種氣體之程度。因此，可藉由改變上述因素而使沉積薄膜之數量及品質最佳化。
在另一實施例中，系統100可包括前驅物注入器120及前驅物注入器130，而不包括淨化氣體注入器140。因此，當基板60移動穿過處理腔室20時，基板表面110將交替地曝露於化合物A之前驅物及化合物B之前驅物，而不在該兩個前驅物之間曝露於淨化氣體。
第1圖圖示之實施例在基板上具有氣體分配板30。當實施例係就此立式定位而描述及圖示之時，將理解，倒置之定位亦具有可能性。在該倒置之定位的情況下，基板60之第一表面61將面向下方，同時，將向上引導流向基板之氣流。
在又一實施例中，系統100可處理複數個基板。在 此實施例中，系統100可包括第二負載鎖定腔室(安置在與負載鎖定腔室10之相對端處)及複數個基板60。可將基板60輸送至負載鎖定腔室10並自第二負載鎖定腔室取回該等基板。
在一些實施例中，搬運梭65係用於承載基板60之基座66。一般情況下，基座66為有助於在整個基板形成均勻溫度的載體。基座66可在負載鎖定腔室10與處理腔室20之間雙向移動(相對於第1圖之排列為從左向右及從右向左)。基座66具有用於承載基板60之頂表面67。基座66可為已加熱之基座，以加熱基板60而用於處理。例如，可藉由安置在基座66下方之輻射熱燈90、加熱板、電阻性線圈，或其他加熱裝置來加熱基座66。
在又一實施例中，基座66之頂表面67包括凹部68以接收基板60，如第2圖所示。通常情況下，基座66之厚度大於基板之厚度，使得基板下方存在基座材料。在一些實施例中，凹部68經設定尺寸使得當基板60安置在凹部68內時，基板60之第一表面61與基座66之頂表面67平齊。換言之，一些實施例之凹部68經設定尺寸使得當基板60安置在凹部68內時，基板60之第一表面61不凸出於基座66之頂表面67。
在一些實施例中，將基板與載體熱隔離以將熱損失最小化。此舉可藉由任意適合之手段完成，包括但不限於將表面接觸面積最小化及使用低導熱材料。
基板具有固有之熱預算，該熱預算基於在基板上完 成之先前處理及任意計劃性處理或未來潛在處理而受限制。因此，此舉是有用的：限制基板在較大的延長溫度變化下的曝露，以避免超過此熱預算從而破壞先前之處理。
第3圖圖示具有基板60、氣體分配板30，及快速熱處理裝置(亦稱作熱元件80)之處理系統20之實施例。氣體分配板30可為包括第1圖之空間ALD氣體分配板或傳統渦流蓋或噴淋頭之任意適合之氣體分配板。在使用中，基板60在氣體分配板30鄰近處移動以便於進行ALD處理。在沉積了預期數量之原子層之後，基板60在熱元件80鄰近處移動，在基板上沉積之非晶薄膜在該鄰近處經熱處理以產生磊晶層，下文中將進一步說明。第3圖之腔室20以寬泛之描述圖示最小組件，且不應被視作限制本發明之範疇。腔室20可包括其他組件，該等組件包括但不限於在氣體分配板30與熱元件80之間作為分離件之分區、進氣口，及排氣口。
在一些實施例中，氣體分配板30包括至少一個熱元件80以使在基板60之部分之表面處發生局部溫度變化。溫度局部變化主要影響基板60表面之一部分，而不影響基板之整體溫度。
請參看第4圖，在操作中，基板60相對於氣體分配板30之噴氣口而移動，如箭頭所示。在此實施例中，使處理腔室20保持在一溫度，該溫度適合於前驅物A與基板60或基板60上之層的有效反應，但對於前驅物B之有效反應而言則過低。區域X移動經過含有淨化氣體之噴氣口、真空口及第一前驅物A出口，基板60之表面在該第一前驅物A出口與 第一前驅物A反應。由於將處理腔室20保持在適合前驅物A反應之溫度，因此當基板60移至前驅物B時，區域X受熱元件80影響，且區域X之局部溫度增高。在一些實施例中，區域X之局部溫度增高至有利於前驅物B反應之溫度。
熟習此項技藝者將理解，如本文中所使用及描述，區域X為基板之人工固定點或固定區域。在實際用於空間ALD處理時，當基板在氣體分配板30附近移動時，區域X將成為確實之移動靶。為實現描述之目的，圖示之區域X在基板處理期間位於一固定點。
在一些實施例中，區域X(亦稱作基板之一部分)之尺寸受限制。在一些實施例中，受任意單個熱元件影響，基板之部分的面積比該基板的面積小約20%。在多個實施例中，受任意單個熱元件影響，基板之部分的面積比該基板的面積小約15%、10%、5%或2%。
熱元件80可為任意適合之溫度變化裝置，且可定位在諸多位置。熱元件80之適合之實例包括但不限於輻射加熱器(例如，燈及雷射)、導電加熱器及電阻性加熱器。舉例而言，第3圖中圖示之熱元件80為典型之單個紫外線燈之六角陣列。適合之熱元件80能夠在少於約一分鐘之時間內使基板或基板上之薄膜的溫度快速上升至高達約1300℃(或更高)之溫度。
快速上升之溫度可導致各種不良之副作用及反應。舉例而言，諸多化合物在高溫下快速分解。藉由謹慎選擇在反應中及尖峰條件(spike condition)下所使用之溫度可避免此 結果。舉例而言，在加熱期間，可存在一些保護性氣體環境，例如，在III-V族反應中，一些V族氣體可用以阻止化合物分解。
第4圖至第6圖圖示各種熱元件80之放置及類型。應理解，該等實例僅以說明本發明之一些實施例為目的，且不應被視作限制本發明之範疇。在一些實施例中，熱元件80定位在至少一個伸長的噴氣口內。此類型之實施例在第4圖至第5圖中圖示。在第4圖中，熱元件80為定位在噴氣口入口處之輻射加熱器(例如，燈或雷射)。當基板60之區域X經過含有輻射加熱器之噴氣口附近時，輻射加熱器可用以直接加熱基板60之區域X。在此實施例中，當基板之區域X鄰近噴氣口B之周圍時，將區域X加熱及使其變化。
熟習此項技藝者將理解，在任意給定之氣體分配板30中可存在一個以上之熱元件80。此配置之實例為具有前驅物A與前驅物B之兩個重複單元之氣體分配板30。若前驅物B之反應溫度高於前驅物A之反應溫度，則可將熱元件放置在每一個前驅物B噴氣口內，或每一個前驅物B噴氣口周圍/附近。
在一或更多個實施例中，輻射加熱器為沿噴氣口導引向基板60之表面的雷射。自第4圖可見，當區域X經過熱元件時，高溫保留一段時間。該區域保持高溫之時長依據諸多因素而定。由此，在一些實施例中，輻射加熱器定位在前驅物B噴氣口前之真空口或淨化氣體出口中之一者處。在該等實施例中，區域X維持剩餘熱之時長足以增強前驅物B之 反應。在該等實施例中，將區域X加熱，且在自噴氣口A周圍延伸至噴氣口B周圍之區域中之溫度發生變化。
第5圖圖示替代性實施例，在該實施例中，將輻射加熱器放置在淨化氣體出口內。在區域X遇到前驅物A及前驅物B之後，才放置此輻射加熱器。此實施例中之加熱器加熱基板，或基板上之薄膜，或基板之部分，或基板上區域X中之薄膜。
第6圖圖示另一實施例，在該實施例中，熱元件80定位在氣體分配板30之正面。圖示之熱元件80位於兩個噴氣口之間的氣體分配板之一部分中。可按需調整此熱元件之尺寸以將相鄰噴氣口之間的間隙最小化。在一或更多個實施例中，熱元件所具有之尺寸約等於分區160之寬度。該等實施例之熱元件80可為任意適合之熱元件。在一些實施例中，熱元件80定位在氣體分配板之正面處以直接加熱基板60之部分，即區域X。在一些實施例中，熱元件80定位在噴氣口之任意一側。該等實施例特別適合用於往復運動處理，在該處理中，基板在氣體分配板30附近往返移動。
熱元件80可定位在氣體分配板30之前及/或之後，如第3圖所示。該等實施例適合於往復處理腔室(在該類腔室中，基板在氣體分配板附近往返移動)及連續(迴轉料架或傳送器)架構兩者。在一些實施例中，熱元件80為加熱燈。在第7圖所圖示之實施例中有兩個熱元件80，氣體分配板之各側均有一個熱元件，使得在往復類型之處理中，在兩個處理方向上加熱基板60。
第8圖圖示本發明之另一實施例，在該實施例中有兩個氣體分配板30，該等氣體分配板30之每一者之前、之後及之間皆具有熱元件80。此實施例特定用於往復處理腔室，因為此實施例允許在單循環(一次往返)中沉積更多層。因為氣體分配板30之頭部及端部皆具有熱元件80，所以在使氣體分配板30向前(例如，從左向右)或逆向(例如，從右向左)移動之前，基板60受熱元件80影響。熟習此項技藝者將理解，處理腔室20可具有任意數量之氣體分配板30，該等氣體分配板30之每一者之前及/或之後具有熱元件80，且圖示之實施例不應限制本發明。
第9圖圖示與第8圖類似之另一實施例，在該實施例中，每個氣體分配板30之後具有熱元件80。此類型之實施例特定用於連續處理，而非往復處理。舉例而言，處理腔室20可含有任意數量之氣體分配板30，每一分配板之前具有熱元件80。
在一些實施例中，熱元件80為氣體分配板或氣體分配板之部分，用以將已經加熱或冷卻之氣流導引向基板之表面。而且，可加熱或冷卻氣體分配板，使得與基板之鄰近度可使基板表面溫度發生變化。舉例而言，在連續處理環境中，處理腔室可具有數個氣體分配板，或具有大量噴氣口之單分配板。氣體分配板中之一或更多者(存在一個以上氣體分配板時)或噴氣口中之一些噴氣口可提供已經加熱或冷卻之氣體或輻射能。
第10圖係圖示適合用於時域類原子層沉積之處理 腔室100之部分橫截面視圖。如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，術語「時域」係指一處理，藉由該處理，將單種反應性氣體一次性注入處理腔室，並在注入另一種反應性氣體之前淨化該反應性氣體。此舉阻止反應性氣體在處理腔室內發生氣相反應，並有效地將反應限定為基於表面之反應。處理腔室100可包括腔室主體101、蓋組件138，及支撐組件120，該支撐組件亦稱作基板支撐件。蓋組件138安置在腔室主體101之上端，且支撐組件120至少部分地安置在腔室主體101內。腔室主體101可包括在主體之側壁上形成之流量閥開口111，以提供對處理腔室100內部之存取。選擇性地開啟及閉合流量閥開口111以允許機器人(未圖示)對腔室主體101內部之存取。
熟習此項技藝者將理解，對以下組件之描述亦可適用於空間ALD處理腔室。腔室主體101可包括在主體內形成之通道102，該通道用於使熱傳送流體流經該通道。熱傳送流體可為加熱流體或冷卻劑，及用以在處理及基板傳送期間控制腔室主體101之溫度。示例性熱傳送流體包括水、乙二醇，或水與乙二醇之混合物。示例性熱傳送流體亦可包括氮氣。
腔室主體101可進一步包括圍繞支撐組件120之襯料108。較佳地，襯料108可移除用於維護及清洗。襯料108可由諸如鋁之金屬或陶瓷材料製作而成。然而，襯料108可為任意與處理相容之材料。襯料108可經珠粒衝擊以增加在該襯料上沉積之任意材料之黏著力，藉此阻止導致處理腔室100之污染的材料剝脫。襯料108可包括一或更多個孔109 及在襯料中形成之泵送通道106，該通道與真空系統流體連通。孔109為氣體提供一條進入泵送通道106之流道，該流道為處理腔室100內之氣體提供出口。
真空系統可包括真空泵104及節流閥105以調節流經處理腔室100之氣流。真空泵104耦合至安置在腔室主體101上之真空口107，由此，真空泵104與在襯料108內形成之泵送通道106流體連通。
孔109允許泵送通道106與腔室主體101內之處理區域112流體連通。處理區域112由蓋組件138之下表面與支撐組件120之上表面所界定，並由襯料108所圍繞。孔109可具有均勻尺寸，且在襯料108周圍均勻間隔。然而，可使用任意數量、定位、尺寸或形狀之孔，且彼等設計參數中之每一參數可依據整個基板接收表面上之預期氣體流型而變化，如下文中更為詳盡之論述。此外，孔109之尺寸、數量及定位經配置以實現自處理腔室100中排出均勻氣流。另外，孔尺寸及位置可經配置以提供快速或大容量泵送以促進自腔室100中快速排出氣體。例如，與真空口107非常鄰近之孔109之數量及尺寸可小於定位在遠離真空口107之處的孔109之尺寸。
更為詳盡地慮及蓋組件138，第11圖圖示了蓋組件138之放大橫截面視圖，該蓋組件可安置在腔室主體101之上端。請參看第3圖及第4圖，蓋組件138包括多個組件，該等組件堆疊在彼此之頂部，以在彼此之間形成電漿區域或空腔。蓋組件138可包括第一電極141(「上部電極」)，該第 一電極垂直安置在第二電極152(「下部電極」)上，並在兩個電極之間圍束電漿體積或空腔149。第一電極141連接至電源144，例如射頻(RF)電源，且第二電極152接地，從而在兩個電極141、152之間形成電容。
蓋組件138可包括一或更多個進氣口142(僅圖示一個進氣口)，該等進氣口至少部分形成於第一電極141之上部區段143內。一或更多個處理氣體經由一或更多個進氣口142進入蓋組件138。一或更多個進氣口142在該等進氣口之第一端部與電漿空腔149流體連通，及在該等進氣口之第二端部耦合至一或更多個上游氣體源及/或諸如氣體混合器之其他氣體輸送組件。一或更多個進氣口142之第一端部可通向電漿空腔149中之擴展區段146之內徑150的最高點處。同樣，一或更多個進氣口142之第一端部可通向電漿空腔149中沿擴展區段146之內徑150的任意高度間隔。儘管未圖示，但兩個進氣口142可安置在擴展區段146之相對兩側，以產生漩渦流型或「渦流」氣流進入擴展區段146，從而有助於使氣體在電漿空腔149內混合。
第一電極141可具有容置電漿空腔149之擴展區段146。擴展區段146可與進氣口142流體連通，如上所述。擴展區段146可為一環狀構件，該構件具有一內表面或內徑150，該內表面或內徑自該構件之上部部分147至該構件之下部部分148漸次增大。因此，第一電極141與第二電極152之間的距離是可變的。該變化距離有助於控制在電漿空腔149內產生之電漿的形成及穩定性。
擴展區段146可類似於錐形或「漏斗形」，如第10圖及第11圖所示。擴展區段146之內表面170可自擴展區段146之上部部分147至下部部分148漸次傾斜。內徑150之斜度或角度可依據處理要求及/或處理限制而變化。擴展區段146之長度或高度亦可依據特定處理要求及/或限制而變化。內徑150之斜度，或擴展區段146之高度，或該兩者皆可依據處理所需之電漿體積而有所變化。
由於不希望受理論束縛，據信兩個電極141、152之間的距離變化允許在電漿空腔149中形成之電漿搜尋必需之電力位準，以便在電漿空腔149之某部分內(在電漿並非遍佈整體電漿空腔149之情況下)保持電漿本身。因此，電漿空腔149內之電漿對壓力之依賴較少，從而允許在較寬之操作窗內產生及保持電漿。由此，在蓋組件138內可形成更具可重複性及更可靠之電漿。
第一電極141可由任意與處理相容之材料構造而成，例如鋁、陽極氧化鋁、鍍鎳鋁、鍍鎳鋁6061-T6、不鏽鋼，及上述各者之組合及合金。在一或更多個實施例中，將整體第一電極141或第一電極之部分鍍鎳以減少不期望之粒子形成。較佳地，至少將擴展區段146之內表面170鍍鎳。
第二電極152可包括一或更多個堆疊板材。當需要兩個或兩個以上之板材時，板材彼此之間應為電訊連通。每一板材應包括複數個孔或氣體通路，以允許一或更多個來自電漿空腔149之氣體流經該等孔或通路。
蓋組件138可進一步包括隔離環151以使第一電極 141與第二電極152電氣隔離。隔離環151可由氧化鋁或任意其他絕緣性的、與處理相容之材料製作而成。較佳地，隔離環151圍繞或大體上圍繞至少該擴展區段146。
第二電極152可包括頂板153、分配板158，及將處理腔室中之基板與電漿空腔分離之阻隔板162。頂板153、分配板158及阻隔板162堆疊在一起並安置在蓋緣164上，該蓋緣連接至腔室主體101，如第3圖所示。如本領域中已知的，鉸鏈組件(未圖示)可用以將蓋緣164耦合至腔室主體101。蓋緣164可包括嵌入式通道或通路165以用於容置熱傳遞介質。熱傳遞介質可依據處理要求而決定用於加熱、冷卻，或加熱與冷卻兩者。
頂板153可包括在電漿空腔149下方形成之複數個氣體通路或孔156以允許來自電漿空腔149之氣體流經該等通路或孔。頂板153可包括凹槽部分154，該凹槽部分經調整以容置第一電極141之至少一部分，或包括凹槽部分154以容置第一電極之至少一部分。在一或更多個實施例中，孔156在凹槽部分154之下方貫穿頂板153之橫截面。頂板153之凹槽部分154可呈階梯狀，如第11圖所示，以在凹槽部分與第一電極之間提供更佳的密封配合。此外，頂板153之外徑可經設計以安裝或安放在分配板158之外徑上，如第11圖所示。諸如彈性O形環175之O形環類密封件可至少部分地安置在頂板153之凹槽部分154內，以確保該凹槽部分與第一電極141之流體密性接觸。同樣地，O形環類密封件157可用以在頂板153之外周邊與分配板158之外周邊之間提供流 體密性接觸。
分配板158大體上為碟形，並包括複數個孔161或通路以分配氣流流經該等孔或通路。孔161之尺寸及在分配板158周圍之定位可向處理區域112提供可控及均勻之氣流分配，待處理之基板60位於該處理區域112中。而且，除藉由均勻分配氣流以在整個基板60表面提供均勻的氣體分配以外，孔161亦藉由減緩流動氣體之速度剖面並使流動氣體改向，來阻止一或多種氣體直接衝擊基板60表面。
分配板158亦可包括在該分配板之外周邊處形成之環狀安裝凸緣159。安裝凸緣159之尺寸可使該凸緣安放在蓋緣164之上表面之上。諸如彈性O形環之O形環類密封件可至少部分安置在環狀安裝凸緣159內，以確保該凸緣與蓋緣164之流體密性接觸。
分配板158可包括一或更多個嵌入式通道或通路172以用於容置加熱器或加熱流體以提供對蓋組件138之溫度控制。可將電阻加熱元件插入通路172內以加熱分配板158。可將熱電偶連接至分配板158以調節分配板之溫度。可在反饋迴路中使用熱電偶以控制施加至加熱元件之電流，如本領域已知。
或者，可使熱傳遞介質穿過通路172。若需要，則一或更多個通路172可含有冷卻介質以依據腔室主體101內之處理要求而更佳地控制分配板158之溫度。如前文所述，可使用任意熱傳遞介質，例如，氮氣、水、乙二醇，或上述各者之混合物。
可使用一或更多個加熱燈(未圖示)加熱蓋組件138。通常情況下，加熱燈排列在分配板158之上表面周圍以藉由輻射加熱蓋組件138之構件，該等組件包括分配板158。
阻隔板162視情況安置在頂板153與分配板158之間。較佳地，將阻隔板162以可移除之方式安裝至頂板153之下表面。阻隔板162應與頂板153進行良好的熱接觸及電接觸。可使用螺釘或類似之緊固件將阻隔板162耦合至頂板153。亦可將阻隔板162螺紋旋在或擰在頂板153之外徑上。
阻隔板162包括複數個孔163以提供自頂板153至分配板158之複數個氣體通路。孔163之尺寸及在阻隔板162周圍之定位可向分配板158提供可控及均勻之氣流分配。
第12圖圖示說明性支撐組件120或基板支撐件之部分橫截面視圖。支撐組件120可至少部分安置在腔室主體101內。支撐組件120可包括支撐構件122以支撐用於在腔室主體101內處理之基板60(本視圖中未圖示)。支撐構件122可經由軸126耦合至升舉機構131，該軸126延伸貫穿腔室主體101底表面中形成的中心定位開口103。可藉由波紋管132將升舉機構131可撓地密封至腔室主體101中，該波紋管132阻止軸126周圍發生的真空洩漏。升舉機構131允許在腔室主體101內的處理位置與下部傳送位置之間垂直移動支撐構件122。傳送位置略低於在腔室主體101之側壁中形成之流量閥111開口。
在一或更多個實施例中，可使用真空卡盤將基板60(第12圖中未顯示)固定至支撐組件120。頂板123可包括 複數個洞124，該複數個洞與在支撐構件122中形成之一或更多個凹槽127流體連通。凹槽127經由安置在軸126及支撐構件122內之真空導管115而與真空泵(未圖示)流體連通。在某些條件下，當基板60並未安置在支撐構件122上時，真空導管115可用以向支撐構件122之表面供應淨化氣體。真空導管115亦可在處理期間遞送淨化氣體以阻止反應性氣體或副產物接觸基板60之背側。
支撐構件122可包括貫穿該構件而形成的一或更多個孔洞129以容置升舉銷139。每一升舉銷139通常由陶瓷或含有陶瓷之材料構造而成，並用於基板之處理及運輸。每一升舉銷139以可滑動之方式安裝在孔洞129中。藉由嚙合安置在腔室主體101內之環狀升舉環件128，升舉銷139可在其各自之孔洞129中移動。升舉環件128為可移動的，使得當升舉環件128處於上部位置時，升舉銷139之上表面可位於支撐構件122之基板支撐表面之上。反之，當升舉環件128處於下部位置時，升舉銷139之上表面位於支撐構件122之基板支撐表面之下。由此，當升舉環件128自下部位置移至上部位置時，每一升舉銷139之一部分均穿過支撐構件122中之各自孔洞129。
當啟動升舉銷139時，該等升舉銷推抵基板60之下表面，從而升舉起基板60離開支撐構件122。反之，可停止升舉銷139以降低基板60，藉此將基板60安放在支撐構件122上。
支撐組件120可包括安置在支撐構件122周圍之邊 緣環件121。邊緣環件121係環狀構件，該構件用以覆蓋支撐構件122之外周邊及保護支撐構件122。邊緣環件121可定位在支撐構件122上或鄰近處以在支撐構件122之外徑與邊緣環件121之內徑之間形成環狀淨化氣體通道133。環裝淨化氣體通道133可與貫穿支撐構件122及軸126而形成之淨化氣體導管134流體連通。較佳地，淨化氣體導管134與淨化氣體供應器(未圖示)流體連通，以向淨化氣體通道133提供淨化氣體。在操作中，淨化氣體流經導管134，進入淨化氣體通道133，並到達安置在支撐構件122上之基板之邊緣周圍。由此，淨化氣體與邊緣環件121之協同操作阻止在基板之邊緣及/或背側處發生沉積。
支撐組件120之溫度受控於流體，該流體在嵌入支撐構件122主體中之流體通道137內循環流通。流體通道137可與貫穿支撐組件120之軸126而安置的熱傳遞導管136流體連通。流體通道137可定位在支撐構件122周圍以向支撐構件122之基板接收表面提供均一的熱傳遞。流體通道137及熱傳遞導管136可使熱傳遞流體流動以加熱或冷卻支撐構件122。支撐組件120可進一步包括嵌入式熱電偶(未圖示)以用於監測支撐構件122之支撐表面的溫度。
在操作中，可將支撐構件122升高至與蓋組件138緊密相鄰之處以控制正在被處理之基板60的溫度。由此，可經由自分配板158發射出之輻射來加熱基板60，該分配板158受控於加熱元件474。或者，可使用由升舉環件128啟動之升舉銷139升舉起基板60離開支撐構件122至與已經加熱之蓋 組件138緊密相鄰之處。
在一些實施例中，在電漿增強原子層沉積(plasma enhanced atomic layer deposition；PEALD)處理期間可形成一或更多個層。在一些處理中，電漿之使用提供充足之能量，以促使物質進入激發態，在該狀態下，表面反應變得有利及更易成功。可以連續或脈衝方式將電漿引入處理中。在一些實施例中，使用前驅物(或反應性氣體)及電漿之順序脈衝以處理層。在一些實施例中，可在本端(亦即，在處理區域內)或在遠端(亦即，在處理區域外)電離試劑。在一些實施例中，遠端電離可發生在沉積室之上游處，使得離子或其他能量物質或發光物質不與沉積薄膜直接接觸。在一些PEALD處理中，藉由諸如遠端電漿產生器系統在處理腔室之外產生電漿。可經由熟習此項技藝者所熟知之任意適合之電漿產生處理或技術來產生電漿。舉例而言，可藉由微波(microwave；MW)頻率產生器或射頻(RF)產生器中之一或更多者來產生電漿。可依據正在使用之特定反應性物質而調諧電漿之頻率。適合之頻率包括但不限於2百萬赫、13.56百萬赫、40百萬赫、60百萬赫，及100百萬赫。儘管可在本文所揭示之沉積處理期間使用電漿，但應注意，電漿並非必需。實際上，其他實施例涉及在非常溫和之條件下沉積處理，而未使用電漿。
第13圖圖示依據本發明之一或更多個實施例之原子層沉積室的示意圖示。在圖示之實施例中，基板60安放在噴淋頭1330以下之晶圓支撐環1365上。注入口1380定位在 處理腔室之側以自不同於噴淋頭1330之路徑提供前驅物流，以便自不同路徑將不相容之前驅物輸送至腔室。排氣口亦可定位在處理腔室內以將氣體自處理腔室排出。快速熱燈頭1390定位在基板60以下。典型之處理循環可為：曝露於前驅物、淨化、加熱處理、淨化；或曝露於前驅物1、淨化、曝露於前驅物2、淨化、熱處理、淨化；或曝露於前驅物1、淨化、熱處理、淨化、曝露於前驅物2、淨化、熱處理、淨化；其中，淨化步驟是可選的。
第14圖圖示依據本發明之一或更多個實施例之沉積室的示意圖示。在圖示之實施例中，基板自第一前驅物區域1430a移動穿過差動泵送區域1483(例如，氣幕區域或空氣淨化區域)到達前驅物區域1430b接受熱處理，再穿過另一差動泵送區域1483到達可選之第二前驅物區域1430c。熱處理可利用RTP燈頭或線熱源來完成，該線熱源諸如以掃描模式實施熱處理之聚焦雷射線、線形燈，或微波加熱區域。移動速度及雷射功率將決定熱預算。支撐件上之晶圓在區域之間往返移動以實現ALD循環。在加熱區域之外，將晶圓曝露於前驅物。可插入適當之氣幕及差動泵送以確保有關曝露/處理之區域隔離及淨化。
第15圖圖示依據本發明之另一實施例之沉積室之示意圖示。在圖示之實施例中，基板60按圓形路徑或圓形隧道移動，該圓形路徑或圓形隧道被劃分為多個區域，包括前驅物區域、淨化區域，及熱處理區域。可按小批量處理多個晶圓，且該等晶圓可以連續圓形運動之方式穿過該等區域以 實現單次之晶圓小批量處理。每一區域可泵送至中央排氣裝置以排出未反應之氣體。可藉由氣幕1583或類似物來分離每一段路徑。圖示之本實施例具有四分之一的圓形路徑，該路徑用於利用適合之熱處理裝置1590實施熱處理。
根據一或更多個實施例，基板在形成層之前及/或之後經受處理。可在同一腔室中或在一或更多個獨立處理腔室中實施此處理。在一些實施例中，將基板自第一腔室移至獨立的第二腔室以實施進一步處理。可將基板自第一腔室直接移至獨立處理腔室，或可將該基板自第一腔室移至一或更多個移送室，然後移至預期之獨立處理腔室。由此，處理設備可包含多個與移送站相連通之腔室。此類設備可稱作「叢集工具」或「叢集系統」，及其類似物。
一般情況下，叢集工具係模組系統，該系統包含多個實施各種功能之腔室，該等功能包括基板中心搜尋及定向、脫氣、退火、沉積，及/或蝕刻。根據一或更多個實施例，叢集工具包括至少一個第一腔室及中央移送室。中央移送室可容置機器人，該機器人可使基板在處理腔室與負載鎖定腔室之間穿梭。通常情況下，移送室維持在真空條件下，且提供中間級(intermediate stage)以用於使基板自一個腔室穿梭至另一腔室及/或穿梭至定位在叢集工具前端處之負載鎖定腔室。可經調適以用於本發明之兩個眾所熟知之叢集工具係Centura®及Endura®，該兩個工具皆可購自美國加利福尼亞州聖克拉拉市的美國應用材料有限公司(Applied Materials,Inc.)。由Tepman等人申請於1993年2月16日且標題名為 「Staged-Vacuum Wafer Processing Apparatus and Method(分級真空晶圓處理設備及方法)」之美國專利案第5,186,718號中揭示了一個此類分級真空基板處理設備之細節。然而，可改變確切之腔室排列及組合，以達到執行本文所述之特定處理步驟之目的。可使用之其他處理腔室包括但不限於循環層沉積(cyclical layer deposition；CLD)、原子層沉積(atomic layer deposition；ALD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition；PVD)、蝕刻、預清洗、化學清洗、諸如RTP之熱處理、電漿氮化、脫氣、定向、羥化，及其他基板處理。藉由在叢集工具上之腔室內實施處理，可避免大氣雜質對基板表面之污染，而無需在沉積後續薄膜之前實施氧化。
請參看第16圖，說明性叢集工具300包括中央移送室304，該中央移送室一般包括多基板機器人310，該機器人經調適以將複數個基板傳送入及傳送出負載鎖定腔室320及各種處理腔室。儘管圖示之叢集工具300具有例如可為空間ALD處理腔室之處理腔室20、例如可為時域ALD處理腔室之處理腔室100，及例如快速熱處理腔室之第三處理腔室500，但熟習此項技藝者將理解，亦可存在多於或少於三個之處理腔室。此外，處理腔室可用於不同類型(例如，ALD、CVD、PVD)之基板處理技術。
根據一或更多個實施例，基板連續處於真空或「負載鎖定」條件下，且當將該基板自一腔室移至下一腔室時，不將該基板曝露於周圍空氣。由此，移送室處於真空狀態， 並在真空壓力之下被「泵空」。惰性氣體可存在於處理腔室中或移送室中。在一些實施例中，在基板表面上形成矽層之後，使用惰性氣體作為淨化氣體以移除一些或全部反應物。根據一或更多個實施例，在沉積室之出口處注入淨化氣體以阻止反應物自沉積室移至移送室及/或額外處理腔室。由此，惰性氣體流在腔室之出口處形成氣幕。
可在單基板沉積室中處理基板，在該等沉積室中，載入、處理及卸載單個基板，然後再處理另一基板。亦可以連續之方式處理基板，例如使用傳送系統，在該系統中，將多個基板分別單獨載入腔室之第一部分，使該等基板移動通過腔室，並自腔室之第二部分卸載該等基板。腔室之形狀及相關聯之傳送系統可形成直線路經或彎曲路徑。此外，處理腔室可為一迴轉料架，在該迴轉料架中，使多個基板圍繞中心軸移動，並在迴轉料架之整條路徑中將該多個基板曝露於沉積、蝕刻、退火、清洗等處理。
在處理期間，可加熱或冷卻基板。此加熱或冷卻可藉由任意適合之手段來完成，該等手段包括但不限於改變基板支撐件之溫度及使已加熱或已冷卻之氣體流動至基板表面。在一些實施例中，基板支撐件包括一加熱器/冷卻器，該加熱器/冷卻器可經控制以用傳導之方式改變基板溫度。在一或更多個實施例中，加熱或冷卻所採用之氣體(反應性氣體或惰性氣體)以局部地改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器定位在與基板表面相鄰之腔室內以用對流之方式改變基板溫度。
在處理期間，亦可使基板靜止或旋轉。可連續旋轉基板或以離散之步驟旋轉基板。舉例而言，可在整體處理期間旋轉基板，或在基板曝露於不同反應性氣體或淨化氣體之間輕微地旋轉基板。在處理期間旋轉基板(連續旋轉或分步驟旋轉)有助於藉由將諸如氣流幾何形狀之局部變異之效果降至最低而產生更為均一的沉積或蝕刻。
本發明之一或更多個實施例係針對在基板或基板之一部分上形成薄膜之方法。如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，及熟習此項技藝者將理解，對基板表面之提及未必意謂整體基板表面，亦可意謂基板之一限定區域或一部分。在第一溫度下將基板曝露於第一反應性氣體。在第一溫度下，使第一反應性氣態物質吸收在基板表面上。所吸收物質可形成薄膜，或僅成為所吸收分子。然後，使所吸收之反應性氣體的溫度自第一溫度快速升高至高於第一溫度之第二溫度。快速升溫可使所吸收物質發生轉變。舉例而言，若所吸收物質僅成為所吸收分子，則快速加熱可使該等所吸收分子直接形成磊晶薄膜。若所吸收物質為薄膜，則快速加熱該薄膜可使該薄膜之特性發生改變(例如，自非晶薄膜轉化至磊晶薄膜)。
在一些實施例中，將所吸收之反應性氣態物質曝露於與第一反應性氣體不同之第二反應性氣體。第二反應性氣體可在基板上獨立於第一反應性物質而形成薄膜或結合該第一反應性物質而形成薄膜，或僅可成為所吸收分子。再次快速加熱可使所吸收物質發生轉變。舉例而言，快速加熱可導 致以下情況中之一或更多者：促使第一吸收物質與第二吸收物質之間發生化學反應以產生薄膜(例如，高介電常數介電質薄膜或磊晶薄膜)或導致薄膜轉化成具有不同特性之薄膜，如將非晶薄膜轉化至磊晶薄膜。
在一些實施例中，將基板及/或第一吸收物質曝露於第二反應性氣體，再使所吸收之反應性氣體的溫度快速上升。在一或更多個實施例中，在使所吸收之反應性氣體的溫度快速上升之後，將基板及/或第一吸收物質曝露於第二反應性氣體。在將所吸收物質及/或所形成薄膜曝露於第二反應性氣體之後，可再次使該等所吸收物質及/或所形成薄膜之溫度快速上升。
在一些實施例中，低溫使第一反應性物質及/或第二反應性物質能夠被選擇性吸收至基板之第一部分而非基板之第二部分。舉例而言，在半導體處理中經常遇到此種情況：基板上覆有薄膜，該薄膜形成特徵結構，而通過該特徵結構之溝道則使基板表面曝露在外。基板上之薄膜可為任意適合之薄膜，該等薄膜包括但不限於高介電常數介電質層、介電質層，及金屬層。由於薄膜可形成在特徵結構頂部及溝道底部，因此在該種裝置上沉積薄膜十分複雜。在低溫下將其上具有特徵結構之基板曝露於第一反應性物質，可導致第一反應性物質被選擇性吸收至特徵結構之一者或吸收至溝道底部而非特徵結構。然後，溫度之快速上升導致所吸收之反應性物質轉化為薄膜(例如，介電質薄膜或磊晶薄膜)。由於ALD反應具有自限性，因此第一反應性氣體可被選擇性地吸收至 特徵結構上或溝道底部。然後，快速加熱所吸收之第一反應性氣體可活化所吸收物質，以便用於與第二反應性氣體之進一步反應。在該種情況下，第二反應性氣體可與經活化之所吸收物質反應，而不與其上未吸收第一反應性物質之基板之部分反應。
在一些實施例中，將基板表面或基板表面之一部分曝露於第一反應性氣體及第二反應性氣體，然後快速加熱。可將基板同時或分別曝露於第一反應性氣體及第二反應性氣體。若第一溫度低於第一反應性氣體與第二反應性氣體反應之溫度，則可使該兩種氣體一起流動至處理腔室，或可使該兩種氣體同時但經由不同之導管流動至處理腔室。
在第一及/或第二反應性氣體下之低溫曝露可使該氣體被選擇性地吸收至基板或基板之一部分。此舉允許在基板或基板之部分上形成混合薄膜。舉例而言，第一反應性氣體及第二反應性氣體皆可被吸收至基板或基板之部分。然後，快速加熱可使薄膜作為第一反應性物質及第二反應性物質之混合薄膜而形成，或可使第一反應性物質與第二反應性物質在基板表面或表面之部分上反應。在一些實施例中，第一反應性氣體經選擇用於基板之第一部分，及第二反應性氣體經選擇用於基板之第二部分。由此，快速加熱可導致在基板之不同部分上(例如，溝道或特徵結構)同時形成兩個薄膜。每一薄膜可為不同類型之薄膜(例如，介電質薄膜、高介電常數介電質薄膜、金屬薄膜，及磊晶薄膜)。
本發明之一或更多個實施例係針對在基板上形成磊 晶薄膜之方法。將基板曝露於第一反應性氣體以在基板表面上形成非晶薄膜。如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，術語「反應性氣體」與「前驅物」可互換地使用並意謂一種氣體包括在原子層沉積處理中具有反應性之物質。在第一溫度下形成非晶薄膜，該溫度為使ALD反應形成非晶薄膜的任意適合之溫度。如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，術語「非晶」及「實質上非晶」可互換地使用且意謂薄膜具有至少約90%之非晶，或至少約95%之非晶，或至少約99%之非晶。熟習此項技藝者理解，在低溫下形成之薄膜中少量薄膜可為磊晶薄膜，其原因在於隔離區域中之晶體結構可與基板之晶體結構保形。此外，本文所述之一般處理可用以在不通過非晶相之情況下直接生長磊晶薄膜。舉例而言，可藉由熱處理來活化反應性氣體以直接形成磊晶薄膜。可藉由在表面上吸收前驅物而使磊晶薄膜生長，泵出剩餘氣體，然後對薄膜實施熱處理。此處理可有利地使用低溫，以實現對前驅物之選擇性吸收並由此實現選擇性磊晶生長。
在一些實施例中，僅需要單一反應性氣體以在基板表面上形成非晶薄膜。在此類實施例中，薄膜之形成具有自限性，其原因在於基板之整體可用表面與反應性氣體物質僅反應一次。然而，單一反應性氣體形成之薄膜在實質上為非晶。
使非晶薄膜之溫度快速上升至高於第一溫度之第二溫度。使溫度快速上升使實質上之非晶薄膜轉化為實質上之磊晶薄膜。如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，術 語「磊晶」及「實質上之磊晶」可互換地使用以意謂薄膜具有高於約90%之磊晶，或高於約95%之磊晶，或高於約99%之磊晶。如本說明書及所附之專利申請範圍中所使用，術語「快速」意謂溫度以高於約50℃/秒之速率上升。在一些實施例中，溫度以高於約100℃/秒之速率、或高於約150℃/秒之速率、或高於約200℃/秒之速率、或高於約250℃/秒之速率、或高於約300℃/秒之速率，或高於約350℃/秒之速率上升。在一或更多個實施例中，溫度以約50℃/秒至約400℃/秒之範圍中之速率上升。在一些實施例中，例如當使用雷射退火時，降溫速率可為極其之高。雷射退火處理可具有每秒百萬度的降溫速率。在一或更多個實施例中，降溫速率處於約50℃/秒至約2百萬℃/秒之範圍中。
在一些實施例中，實質上為非晶之薄膜係由於第一反應性氣體與基板之反應及隨後第二反應性氣體與第一反應性氣體在基板上之反應而形成。第二反應性氣體不同於第一反應性氣體。此類型之兩個部分的反應常用在原子層沉積中以形成最終薄膜。然而在本文中，所形成之薄膜實質上為非晶。可在與將基板曝露於第一反應性氣體之相同溫度或不同溫度下，將該基板曝露於第二反應性氣體。溫度對於氣態物質之表面反應程度可具有顯著影響。舉例而言，若溫度過低，則反應根本不會發生。若溫度過高，則可能破壞反應效率，或反應不再是就能量而言的最有利之結果。
在一些實施例中，在自處理腔室移除第一反應性氣體之後，將基板曝露於第二反應性氣體。此舉使第一反應性 氣體與第二反應性氣體之間發生氣相反應之可能性最小化，以使基板表面上之反應最大化。
在一或更多個實施例中，將第一反應性氣體及第二反應性氣體同時曝露於基板。此舉允許各個反應物在基板表面上反應，亦允許隨後與基板表面反應的反應性氣體之氣相反應。將基板同時曝露於該兩種氣體可實現為曝露於例如CVD類型反應中之混合氣體，或曝露於例如空間ALD類型處理中之獨立及隔離的同時氣流，如上所述。在一些實施例中，將基板同時曝露於第一反應性氣體及第二反應性氣體，分別將第一反應性氣體及第二反應性氣體中之每一氣體輸送至基板表面，並在不混合之情況下自基板表面移除該兩種氣體。
在一或更多個實施例中，在移除第一反應性氣體之後，將基板曝露於第二反應性氣體。舉例而言，在習用之ALD反應中，將基板曝露於第一反應性氣體，將該第一反應性氣體自系統中排出淨化，然後將基板曝露於第二反應性氣體，及將該第二反應性氣體自系統中排出淨化。
可依據所使用之特定試劑而修正反應溫度。每一反應具有最有利於薄膜形成之處理的條件。在一些實施例中，第一溫度高達約400℃。當分別輸送第一反應性氣體及第二反應性氣體時，該等氣體可處於相同溫度或不同溫度之下。若第二反應性氣體與第一反應性氣體處於不同溫度下，為了區分各種反應之溫度，可假設第二反應性氣體處於第三溫度下。當該兩種氣體處於不同溫度下時，第一反應性氣體反應之溫度與第二反應性氣體反應之溫度可皆低於約400℃。在一 些實施例中，第一溫度處於約50℃至約400℃之範圍中，或處於約100℃至約300℃之範圍中。
第二溫度係用於使實質上非晶之薄膜轉化為實質上磊晶之薄膜的溫度，該第二溫度亦依據所形成的特定薄膜而定。一些材料將需要更高或更低之第二溫度以用於磊晶薄膜之形成。在一或更多個實施例中，第二溫度高於約600℃。在一些實施例中，第二溫度處於約600℃至約1600℃之範圍中，或該第二溫度處於約600℃至約1300℃之範圍中，或處於約700℃至約1200℃之範圍中。
將溫度增至第二溫度的速率十分快速，以形成磊晶薄膜及儘量保全更多熱預算。由此，達到第二溫度所耗之時長將依據溫度增高之速率及第一溫度與第二溫度之間的溫差或第三溫度與第二溫度之間的溫差。在一些實施例中，使非晶薄膜之溫度快速上升在至多約60秒之時段內發生。
將薄膜保持在第二溫度之時間量亦影響熱預算及薄膜品質。在一些實施例中，將薄膜保持在第二溫度之時長在約0.1秒至約60秒之範圍中。在一些實施例中，依據所使用之溫度及技術，曝露時間可為毫微秒等級。在短時間內，溫度可高達1500℃。
特定薄膜形成之處理可有所不同。在一些實施例中，在使溫度快速升高以形成磊晶薄膜之前，所形成的非晶薄膜達約一個單層厚度(monolayer thick)。在一或更多個實施例中，在快速熱處理之前，所形成的非晶薄膜可達約五個單層厚度。一些反應可導致在基板上形成之薄膜少於一完整單 層，因為該等反應處理在停止反應之前並未自飽和。例如，請參看第3圖，基板可在氣體分配板下穿過，從而形成了具有至少一部分單層之厚度的薄膜。然後，將基板移至快速熱處理裝置，在該裝置中，使薄膜轉化為磊晶。該處理可反復實施任意次數，使得非晶薄膜反復沉積及轉化為磊晶以累積磊晶薄膜之厚度。換言之，該處理可依序在磊晶薄膜上形成非晶薄膜，該非晶薄膜達約一個單層厚度，隨後使非晶薄膜之溫度快速上升以形成磊晶薄膜。
快速熱處理裝置可為用於以可控之方式使薄膜之溫度快速上升的任意適合之裝置。在一些實施例中，藉由IR燈、紫外線燈、雷射、射頻(RF)、微波，及曝露於電漿中之一或更多個方法使非晶薄膜之溫度快速上升。
在一些實施例中，在基板上形成磊晶薄膜(未將基板曝露於周圍環境)之前及之後之一或更多個情況下，實施額外處理。舉例而言，清洗處理、拋光處理、額外薄膜沉積、蝕刻，及退火。
本發明之額外實施例係針對在基板上形成磊晶薄膜之方法。藉由原子層沉積而在基板表面上形成實質上之非晶薄膜。在第一溫度下形成實質上之非晶薄膜。使實質上之非晶薄膜的溫度自第一溫度快速上升至第二溫度，以將實質上之非晶薄膜轉化至實質上之磊晶薄膜。
在一或更多個實施例中，形成實質上非晶之薄膜的步驟包含將基板之表面曝露於第一反應性氣體，隨後曝露於第二反應性氣體。熟習此項技藝者將理解，基板之表面無需 是裸基板表面，而亦可包括已在基板上形成之薄膜。
本發明之其他實施例係針對在基板表面上形成磊晶薄膜之方法。將基板定位在基板支撐件上。使基板支撐件在將基板固定在氣體分配板下方的同時側向移動，該氣體分配板包含複數個伸長的噴氣口，如第1圖所圖示。噴氣口包括第一出口A以輸送第一反應性氣體及第二出口B以輸送第二反應性氣體。將第一反應性氣體輸送至基板表面或基板表面上之薄膜。將第二反應性氣體輸送至基板表面或基板表面上之薄膜(例如，由第一反應性氣體所形成的薄膜)以在基板表面上形成實質上之非晶薄膜。快速改變實質上之非晶薄膜的至少一部分的局部溫度，以使實質上之非晶薄膜轉化為實質上之磊晶薄膜。
雖然本發明已以參考特定實施例之方式描述如上，但應理解，該等實施例僅以說明本發明之原理及應用為目的。對熟習此項技藝者將顯而易見的是，在不脫離本發明之精神和範圍之情況下，可對本發明之方法及設備作各種更動及潤飾。因此，本發明意欲包括所附之專利申請範圍及其等效物之範疇內的更動及潤飾。
60‧‧‧基板
1330‧‧‧蓮蓬頭
1365‧‧‧晶圓支撐環
1380‧‧‧注入口
1390‧‧‧快速熱燈頭

Claims (20)

  1. 一種在一基板上形成一薄膜之方法，該方法包含以下步驟：在一第一溫度下將該基板曝露於一第一反應性氣體以使該第一反應性氣體吸收至該基板；及使所吸收之該反應性氣體之溫度快速上升至一第二溫度以形成一薄膜，該第二溫度高於該第一溫度。
  2. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該基板上所吸收之該反應性氣體曝露於一第二反應性氣體，該第二反應性氣體與該第一反應性氣體不同。
  3. 如請求項2所述之方法，其中，將該基板曝露於該第二反應性氣體，再使所吸收之該反應性氣體之溫度快速上升。
  4. 如請求項2所述之方法，其中，在使所吸收之該反應性氣體之溫度快速上升之後，將該基板曝露於該第二反應性氣體。
  5. 如請求項1所述之方法，其中，該第一溫度高達約400℃，及該第二溫度高於約600℃。
  6. 如請求項1所述之方法，其中，在該第一溫度下，該第一反應性氣體被選擇性地吸收至該基板之一第一部分上，而非該基板之一第二部分上。
  7. 如請求項1所述之方法，其中，所形成之該薄膜為一磊晶薄膜。
  8. 一種在一基板上形成一磊晶薄膜之方法，該方法包含以下步驟：在一第一溫度下將該基板曝露於一第一反應性氣體以在該基板之一表面上形成一非晶薄膜；及使該非晶薄膜之溫度快速上升至一第二溫度以形成一磊晶薄膜，該第二溫度高於該第一溫度。
  9. 如請求項8所述之方法，其中，該非晶薄膜之溫度以高於約50℃/秒之一速率上升。
  10. 如請求項8所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該基板曝露於一第二反應性氣體以形成該非晶薄膜，該第二反應性氣體與該第一反應性氣體不同。
  11. 如請求項10所述之方法，其中，在移除該第一反應性氣體之步驟之後，將該基板曝露於該第二反應性氣體。
  12. 如請求項10所述之方法，其中，在將該基板曝露於該第一反應性氣體之同時將該基板曝露於該第二反應性氣體。
  13. 如請求項10所述之方法，其中，將該基板同時曝露於該第一反應性氣體及該第二反應性氣體，將該第一反應性氣體及該第二反應性氣體中之每一氣體單獨輸送至該基板表面，並在不混合之情況下自該基板表面移除該兩種氣體。
  14. 如請求項8所述之方法，其中，使該非晶薄膜之該溫度快速上升之步驟在至多約60秒之一時段內發生。
  15. 如請求項8所述之方法，其中，在使該溫度快速升高以形成該磊晶薄膜之步驟之前，所形成之該非晶薄膜達約一個單層厚度(monolayer thick)。
  16. 如請求項15所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在該磊晶薄膜上依序形成一非晶薄膜，該非晶薄膜之厚度達約一個單層厚度，然後使該溫度快速上升以形成該磊晶薄膜。
  17. 如請求項10所述之方法，其中，先曝露於該第一前驅物然後曝露於該第二前驅物導致在使該溫度快速升高以形成該磊晶薄膜之前，一非晶薄膜達約一個單層厚度。
  18. 如請求項8所述之方法，其中，藉由紫外線燈、雷射及曝露於電漿中之一或更多種方法，使該非晶薄膜之該溫度快速上升。
  19. 如請求項8所述之方法，其中，在該第一溫度下，該第一反應性氣體被選擇性地吸收至該基板之一第一部分上，而非該基板之一第二部分上。
  20. 一種在一基板表面上形成一磊晶薄膜之方法，該方法包含以下步驟：將該基板定位在一基板支撐件上；使固定該基板之該基板支撐件在一氣體分配板之下方側向移動，該氣體分配板包含複數個伸長的噴氣口，該等噴氣口包括一第一出口A以輸送一第一反應性氣體及一第二出口B以輸送一第二反應性氣體；將該第一反應性氣體輸送至該基板表面；將該第二反應性氣體輸送至該基板表面以在該基板表面上形成一非晶薄膜；及快速改變該非晶薄膜之至少一部分之該局部溫度，以使該非晶薄膜轉化為一磊晶薄膜。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI683382B (zh) * 2013-03-15 2020-01-21 應用材料股份有限公司 具有光學測量的旋轉氣體分配組件
TW201610215A (zh) * 2014-03-27 2016-03-16 應用材料股份有限公司 用於低熱預算處理的循環尖峰退火化學曝露
CN112111729A (zh) * 2014-09-04 2020-12-22 沈阳拓荆科技有限公司 原子层沉积设备
TWI696724B (zh) * 2014-09-10 2020-06-21 美商應用材料股份有限公司 空間原子層沈積中的氣體分離控制
US10273578B2 (en) * 2014-10-03 2019-04-30 Applied Materials, Inc. Top lamp module for carousel deposition chamber
CN113981414A (zh) * 2015-03-20 2022-01-28 应用材料公司 用于3d共形处理的原子层处理腔室
CN107644949B (zh) * 2016-07-21 2020-11-24 Ncd有限公司 在oled上形成无机薄层的方法
TWI620830B (zh) * 2016-12-30 2018-04-11 Nat Chung Shan Inst Science & Tech Batch coating process system
US10319586B1 (en) * 2018-01-02 2019-06-11 Micron Technology, Inc. Methods comprising an atomic layer deposition sequence
US11584993B2 (en) 2020-10-19 2023-02-21 Applied Materials, Inc. Thermally uniform deposition station
CN113540375B (zh) * 2021-06-04 2022-06-03 华中科技大学 干涉滤光膜及其制备方法和发光装置
CN114400183A (zh) * 2022-01-21 2022-04-26 长鑫存储技术有限公司 一种快速热处理方法以及装置
WO2024111505A1 (ja) * 2022-11-25 2024-05-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電解コンデンサ用の電極箔の製造装置および製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6346477B1 (en) * 2001-01-09 2002-02-12 Research Foundation Of Suny - New York Method of interlayer mediated epitaxy of cobalt silicide from low temperature chemical vapor deposition of cobalt
DE10208450B4 (de) * 2002-02-27 2004-09-16 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Abscheiden dünner Schichten mittels ALD/CVD-Prozessen in Verbindung mit schnellen thermischen Prozessen
US7132338B2 (en) * 2003-10-10 2006-11-07 Applied Materials, Inc. Methods to fabricate MOSFET devices using selective deposition process
KR20060011449A (ko) * 2004-07-30 2006-02-03 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 소자분리 방법
US7955646B2 (en) * 2004-08-09 2011-06-07 Applied Materials, Inc. Elimination of flow and pressure gradients in low utilization processes
US7273811B2 (en) * 2005-06-27 2007-09-25 The Regents Of The University Of California Method for chemical vapor deposition in high aspect ratio spaces
KR100773749B1 (ko) * 2006-05-09 2007-11-09 주식회사 아이피에스 박막 증착 방법
US20100024732A1 (en) * 2006-06-02 2010-02-04 Nima Mokhlesi Systems for Flash Heating in Atomic Layer Deposition
TW200833866A (en) * 2007-02-15 2008-08-16 Promos Technologies Inc Method for improving atom layer deposition performance and apparatus thereof
US7883988B2 (en) * 2008-06-04 2011-02-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor substrate
JP2010095431A (ja) * 2008-10-20 2010-04-30 Toyota Motor Corp ＳｉＣ薄膜形成装置

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