TW201413788A - 電漿處理中之缺陷減少 - Google Patents

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Abstract

本發明提供降低基板上由微粒所誘發之缺陷的方法與設備。在若干實施例中，該方法涉及在將電漿熄滅之前縮小電漿散佈範圍。在微粒從處理室中被排除時將電漿維持在縮小之電漿散佈範圍。在若干實施例中，該方法涉及在將電漿熄滅之前調降電漿功率。在微粒從處理室中被排除時維持低功率電漿。

Description

電漿處理中之缺陷減少
本發明係關於在電漿處理中減少缺陷的方法及設備，且尤其關於在電漿處理中減少微粒引起之缺陷的方法及設備。
電漿處理可用於各種應用當中。例如：電漿增強式化學氣相沉積(PECVD)製程利用電漿之能量在基板上沉積材料的薄膜。電漿為其中有顯著比例之原子或分子被離子化之任何氣體。電漿可藉由不同方式產生，例如：以直流放電、電容性放電或感應放電。電容性放電可藉由兩平行電極之間的射頻(RF)頻率或以單一電極來產生。射頻可在非常高、高、中或低頻下產生。例如：其可在標準的13.56百萬赫茲(MHz，頻率單位)(高頻)、也可選擇性地在更低或更高的頻率之下產生。反應氣體(也稱為前驅物)被供給至電漿中。電漿的能量使反應氣體分解，並且在晶圓表面上沉積或是將材料從晶圓表面移除。除了PECVD及其它以電漿為基礎的沉積製程之外，電漿處理也可用來移除材料、提供表面調節或功能化及進行其它任何的基板處理。在電漿處理期間，微粒可能會產生且累積在電漿當中。
本發明提供用以減少在製程中沉積、移除及/或處理操作期間基板上由微粒所誘發之缺陷之方法與設備。在若干實施例中，該方法涉及在將電漿熄滅之前縮小電漿散佈範圍，且在微粒從處理室被排除時維持該縮小之電漿散佈範圍。在若干實施例中，該方法涉及在將電漿熄滅之前降低電漿功率。在微粒從處理室被排除時維持該低功率電漿。
本發明之一實施態樣係與一方法有關，該方法涉及將處理室內之基板曝露至處於第一電漿功率之電漿；且進行其中第一電漿功率被調降至第二電漿功率、於第一持續期內維持第二電漿功率、且在第一持續期後將電漿熄滅之電漿熄滅程序。
電漿可為任何類型的電漿，包含DC、RF或微波電漿。根據不同實施例，可使電漿功率線性調降或經由一或更多中介功率位準階梯式調降。第二電漿功率可以低到足以讓來自電漿侵蝕之金屬微粒生成實質上減少。第一持續期可以長到足以實質上移除懸浮在電漿當中的金屬微粒。
在一些實施例中，該方法涉及在到達第二電漿功率之前經過二、三或更多中介功率位準之階梯式調降。在一些實施例中，第二功率位準係處於或接近於電漿可被維持之最小功率位準之功率。在一些實施例中，第二功率位準係處於或接近於電漿散佈範圍為最小之位準。
本發明之另一實施態樣係與一方法有關，該方法包含在處理室中產生電漿；將處理室內之基板曝露至電漿；縮小電漿散佈範圍；及當電漿處於縮小之散佈範圍時將微粒從腔室中沖離。
本發明之又另一實施態樣係與包含基板支座、電連接至第一電漿產生器之第一電極、第二電極、泵抽口及控制器之設備有關，該控制器包含用來在第一電極上施加第一功率、調降第一功率至第二功率、於第一持續期內維持第二功率並且關閉至第一電極之功率之指令。
本發明之這些與其它特徵與優點將參考相關圖式在底下更加詳細地描述。
101‧‧‧晶圓
103‧‧‧晶圓支座
105‧‧‧載送環
107‧‧‧噴淋頭
109‧‧‧桿部
111‧‧‧噴淋頭之有孔面板
113‧‧‧接地之室壁
115‧‧‧泵抽口
117‧‧‧陶瓷套環
119‧‧‧分度器
121‧‧‧處理空間
152‧‧‧腔室外殼
154‧‧‧頂板
156‧‧‧裙部
158‧‧‧噴淋頭
160‧‧‧晶圓
162‧‧‧夾頭
164‧‧‧絕緣環
166‧‧‧RF電極
168‧‧‧電阻式加熱元件
170‧‧‧托架
172‧‧‧托板
174‧‧‧托架支柱
176‧‧‧密封部
182‧‧‧充氣部
184‧‧‧充氣部
186‧‧‧氣管
188‧‧‧氣管
190‧‧‧區域
401‧‧‧噴淋頭
403‧‧‧晶圓支座
405‧‧‧電漿
409‧‧‧泵抽口
502‧‧‧電漿功率位準
504‧‧‧微粒提除功率
506‧‧‧時段
508‧‧‧時段
510‧‧‧時段
800‧‧‧腔室
802‧‧‧低頻RF產生器
804‧‧‧高頻RF產生器
806‧‧‧匹配網路
808‧‧‧歧管
810‧‧‧來源氣體管線
812‧‧‧進氣口
814‧‧‧接地之噴淋頭
816‧‧‧基板
818‧‧‧晶圓支座
822‧‧‧出氣口
824‧‧‧電漿處理室
826‧‧‧真空泵
858‧‧‧控制器
併入本說明書中且為其一部分之隨附圖式說明本發明之一或更多實施例，且與詳細之描述一起用來說明本發明之原理與實施方式。
圖1A及1B為電漿處理室之範例之圖形描繪。
圖2及3為適於實施本發明之範例方法之製程流程圖。
圖4A-4C為描繪根據本發明之實施例之方法的不同階段之截面示意圖。
圖5A及5B為描繪根據若干實施例之電漿功率對時間之圖表。
圖6顯示對於RF功率以250W、180W、110W及30W之階段被關閉之RF系統中的偏壓匹配數據。
圖7顯示對於RF功率以250W、180W、110W及30W之階段被關閉之RF系統中的偏壓匹配數據。
圖8提供描繪被安排成用來實施在此所描述的方法之不同部件之簡易方塊圖。
簡介
當前本發明之實施例係以半導體元件之電漿處理為背景所描述。熟悉本技藝者將了解以下本發明之詳細描述僅為說明性的，而無意在任何方面有所限制。受益於本揭露資訊之該熟悉本技藝者將可輕易想到當前本發明之其它實施例。例如：在此所描述之方法與設備可用來減少顯示器與進行電漿處理之任何其它裝置之微粒污染。現在將詳細參照如隨附圖式中所說明之本發明之實施方式。在所有圖式與接下來的詳細描述中將使用相同參照標號來提述相同或類似之部件。
在此所使用的「半導體元件」一詞係指任何在半導體基板上所形成之元件或是任何具有半導體材料之元件。在許多個案中，半導體元件參與電子邏輯判斷或記憶，或是參與能量轉換。「半導體元件」一詞兼容部份製作完成之元件(像是部份製作完成之積體電路)以及可供販售或安裝於特定設備上之已完成元件。簡要地來說，半導體元件可存在於採用本發明之方法或是具有本發明之結構的製造過程中之任何階段。「晶圓」與「基板」等詞係指可在其上面進行處理的工件且在本揭露內容中可互相替換使用。如上所述，在此所描述之方法與設備可相關於包含半導體元件、顯示裝置與其它基板之任何基板類型之電漿處理而使用。
如上所述，本發明提供減少在電漿處理期間基板上由電漿所誘發之污染之方法。電漿處理中所使用的電漿會產生微粒。舉例來說，電漿的能量可以用來分解化學前驅物以及在基板表面進行沉積、自基板表面移 除材料、或處理基板表面。
電漿可以藉由數種包括DC、RF與微波電漿源之不同類型的電漿產生器來產生。電能可被施加在一或更多電極上以傳輸能量至電極間的處理區域。例如：可在噴淋頭作為上電極的情況下對電漿製程氣體所流經的腔室內之噴淋頭施加處於高頻之RF能量。基板可坐落於底部電極上。存在對底部電極或該二電極施加RF功率之其它配置方式。一或更多RF來源被用來傳輸能量至處理區域。DC與微波來源也可用來向一或更多電極提供能量。
圖1A為電漿處理室一部分之範例的圖形描繪。晶圓101係顯示位於晶圓支座103上。其上表面與晶圓等高之載送環105環繞晶圓101。載送環105可在複數站處理室之各站之間傳送晶圓且通常由陶瓷材料所製成。與晶圓支座垂直相對者係噴淋頭107。噴淋頭107藉由桿部109附接至腔室頂端，前驅物係經由該桿部109流至噴淋頭之有孔面板111。陶瓷套環117環繞桿部109之頂部。接地之室壁係顯示為113。泵抽口115係位於晶圓支座103下方且圍繞晶圓支座103。分度器(indexer)119抬升載送環105，以將晶圓101在站之間傳送。分度器119與載送環105間的連結並未顯示於圖1A中，不過兩者可以在載送環的周圍多處連結。電漿(未顯示)可在處理空間121內形成。
圖1B為電漿處理室一部分之另一範例的圖形描繪。腔室外殼152、頂板154、裙部156、噴淋頭158、托架支柱174及密封部176提供處理用的密封空間。晶圓160係藉由夾頭162與絕緣環164所支撐。夾頭162包含RF電極166及電阻式加熱元件168。夾頭162及絕緣環164係藉由包含托板172與托架支柱174之托架170所支撐。托架支柱174穿過密封部176與拖架驅動裝置(未顯示)相接合。噴淋頭158包含分別藉由氣管186與188來進料之充氣室182與184，氣管186及188可在到達噴淋頭158之前於區域190中被加熱。170’與170係指托架，惟處於較低(170)與較高(170’)的位置。
儘管圖1A與1B顯示電漿處理室之範例，惟在此所描述之方法並不限於圖中所示之特定範例，且可被用在任何其中基板接觸電漿之處理 室類型，包括物理氣相沉積(PVD)腔室與其它類似者。舉例來說，此包括不含噴淋頭電極之腔室。
有若干出現在處理電漿中的微粒來源。在一些情況下，電漿可能會從噴淋頭或其它腔室表面擊出材料。氣體亦可能會載運作為污染物的微粒。最後，微粒以氣相成核產生在電漿中。電漿產生之微粒一般在尺寸上落在數奈米到約數百奈米的範圍內。在處理期間，至少一些微粒可能在電漿中保持懸浮，不過當電漿熄滅、或陷縮時，使該微粒懸浮的電場力即告消失。於是微粒便僅受到永久存在之中性曳力、重力與熱泳效應。此等微粒可落在晶圓上且在所製作之元件中造成缺陷。在此所描述之方法與設備容許在將電漿熄滅之前讓電漿微粒被排除。
在一些實施例中，該方法與設備被用來控制金屬污染。對於較低元件節點之應用及隨著元件節點的縮小，控制金屬污染尤為重要。金屬污染可產生自受到電漿所侵蝕之腔室材料。例如：鋁合金噴淋頭會受腐蝕，產生若干類型之金屬污染物微粒。
製程
圖2係描繪根據本發明之實施例的方法中的操作之製程流程圖。在操作201中，在處理室內提供基板。處理室包含基板上方及下方之第一與第二電極。其也可包含其它電極。在操作203中，在第一功率下產生電漿。例如：第一功率可施加至第一電極。根據不同實施例，第一電極可為噴淋頭，而第二電極包含基板支座與室壁，或第一電極可為基板支座，而第二電極包含噴淋頭與室壁。其它配置係屬可能且落在於此所描述之方法與設備的範圍內。
在操作205中，使基板曝露至電漿以藉此處理該基板。操作205可涉及以下之一或更多者：使基板曝露至在電漿內被離子化之反應氣體且反應以在基板表面沉積薄膜、使基板曝露至在電漿內被活化之處理氣體以處理或調節基板、及使基板曝露至在電漿內被離子化之製程氣體中以從基板上將材料移除、或是以其他方式使基板曝露至電漿中。在一些實施例中，處理電漿係沉積電漿。在一些實施例中，處理電漿係用以提供表面處理的電漿。在一些實施例中，處理電漿係用以移除像是金屬表面上多餘氧化物 之少量材料之電漿。此等電漿與圖案定義蝕刻電漿明顯不同。電漿可為處理室中所產生之DC、電容耦合或感應耦合電漿。
在製程207中，電漿功率被調降至較低功率。在一些實施例中，操作207可在複數階段下完成且各階段之持續時間係長到足以讓電漿響應。一般來說，此係發生於所期望之處理完成之後，惟在一些實施例中，少量沉積或其它處理可於電漿功率調降期間或之後發生。如底下進一步所討論，電漿功率係被調降至電漿不會從腔室表面顯著產生微粒之門檻功率以下，而容許微粒被排掃至腔室之外。低功率係高到足以防止微粒落在基板上。低功率在操作209中被維持第一持續期，足以容許至少大部分之微粒被抽走。最後，在操作211中使電漿熄滅。該基板係經電漿處理而無微粒所產生之缺陷。
圖3係描繪根據本發明之實施例的方法中的操作之另一製程流程圖。在操作301中，在處理室內提供基板。在操作303中，電漿於腔室內產生。在操作305中，使基板曝露至電漿以藉此處理基板。操作305可涉及使基板曝露至在電漿內被離子化之反應氣體且反應以在基板表面沉積材料、使基板曝露至在電漿內被活化之製程氣體以處理或調節基板、使基板曝露至在電漿內被離子化之製程氣體中以從基板上將材料移除、或是以其他方式使基板曝露至電漿中。
在操作307中，使電漿散佈範圍縮小。一般來說，此係發生於所期望之處理完成之後，惟在一些實施例中，少量沉積或其它處理可於電漿散佈範圍縮小期間或之後發生。低功率在操作309中被維持第一持續期，足以容許至少大部分之微粒被抽走。最後，在操作311中使電漿熄滅。該基板係經電漿處理而無微粒所產生之缺陷。
縮小電漿散佈範圍可涉及控制例如托架電極或噴淋頭電極之電極上的偏壓。電極電壓係電漿功率與電漿阻抗之函數，後者為氣體物種、壓力、電極形狀與腔室配置與其它製程條件及硬體配置之函數。因此，除了調降電漿功率之外或代替調降電漿功率，縮小電漿散佈範圍可涉及增加壓力及/或改變氣體組成。在一些實施例中，其可除了調降階段內功率之外或代替調降階段內功率涉及增加階段內壓力。
圖4A-4C顯示根據若干實施例之方法中階段之描繪示意圖。該等階段係電漿處理(圖4A)、金屬微粒提除(圖4B)及電漿陷縮(圖4C)。在圖4A中，金屬微粒懸浮在晶圓支座403上方及噴淋頭401下方之電漿405當中。如上所述，在此所描述之方法與設備並不侷限於特定之製程參數。反之，該方法與設備可應用於任何其中電漿誘發微粒形成之電漿輔助製程。
在金屬微粒提除階段中，微粒由晶圓上方之空間向泵抽口409被提除。應注意，儘管泵抽口409被畫在晶圓下方，但它們可定位於腔室內之任何位置。使電漿405的散佈範圍縮小。在一些實施例中，將電漿功率調降至門檻位準以下。最後階段為電漿陷縮，如圖4C所示。將至電極的功率關閉，使圖4B中之電漿405熄滅。在電漿熄滅之後，可將晶圓從晶圓支座移走且送往下一製程。在複數站腔室中，下一製程可能位於下一站。在單站腔室中，下一製程可能位於安裝在同一半導體處理工具或共同安裝在另一工具之另一腔室內。
圖5A及5B係描繪根據若干實施例之電漿功率對時間之圖表。應當注意，若干時段之尺度係為了便於說明而誇大。時段506對應至電漿處理階段中之至少一部分。取決於基板正受到之電漿處理，時段506可落在例如數秒至一小時之範圍內。電漿功率位準502係設定在最符合製程需求之位準。時段508對應至期間電漿功率被調降之相對短之時間。在圖5A中，電漿功率係連續性地調降至微粒提除功率504；在圖5B中，電漿功率係階梯式下降至微粒提除功率504。如所指出，時段508相對為短，且取決於中介功率位準之數目與電漿於各位準響應所耗費之時間，而可落在10毫秒至3秒之範圍內。在一些案例中，時段508可超過3秒。時段510對應至微粒提除階段且可落在大約例如3至10秒的範圍內。時段510通常明顯地較時段508長；例如：其可為兩倍長、四倍長或是十倍長。
在一些實施例中，微粒提除功率504係處於金屬微粒生成實質上被去除或至少明顯地減少，同時仍高到足以維持電漿之門檻功率以下。電漿係維持在該位準持續一段足以排掃微粒之時間。
根據不同實施例，在此所描述之方法可用來降低金屬污染與其它類型之電漿產生的微粒之污染。可被提除之金屬微粒包含：鋁(Al)、鈣 (Ca)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鋰(Li)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鉀(K)、鈉(Na)、鈦(Ti)、釩(V)及鋅(Zn)。在此所描述之方法可用來降低來自沉積或移除材料所形成之微粒的污染。
參數
處理電漿功率可基於製程最佳化來決定，且將取決於電漿源類型、腔室配置及製程氣體組成。功率可在基板面積方面表示，亦即，表示為功率密度。在若干實施例中，可使用至少大約0.014W/cm2之功率密度。對於RF電漿，功率密度之範例可落在大約0.01W/cm2到大約14W/cm2之範圍內。
製程氣體組成係亦基於製程最佳化而決定。取決於特定之實施例，電漿可具有惰性或反應性化學。惰性化學之範例包括氬。在一些實施例中，該電漿可為氧化性。在一些實施例中，該電漿可為還原性。在一些實施例中，該氣體組成可能在電漿關閉程序期間中有所改變。此可幫助減少在此時段期間的微粒之產生。例如：在電漿功率階梯式下降期間可關閉Ar/H2電漿中之氫流。亦可增加製程氣體之流率俾以促進掃除懸浮於電漿中之微粒。壓力之範例可落在大約1mTorr至760Torr之範圍內。
範例1
用以量測RF功率、匹配輸出Vpp及DC偏壓之匹配網路配置容許功率階梯式/線性下降之特性化俾以達到期望之污染位準。圖6顯示對於RF功率以250W、180W、110W及30W之階段被關閉之RF系統中的偏壓匹配數據。電漿散佈量係由匹配網路訊號收集之DC偏壓量測值來量化。
在圖6中，從250W降至180W造成所量測之DC偏壓值下降大約70V，從180W降至110W造成大約50V之下降，且從110W降到30W造成大約47V之下降。在30W階段期間，在匹配輸出之DC偏壓低於大約3V。電漿係維持在30W-在RF關閉程序期間於30W所見之匹配輸出之降低的Vpp與VDC容許電漿縮小至較小區域卻不會完全陷縮。於是微粒可在第一持續期間被排除。階梯式調降功率可能在電極電壓中產生較大之變化且造成比可由DC偏壓讀值所觀察到的更快之電漿散佈範圍的改變。
假如DC電壓沒有於排空階段期間適當地調降，微粒便可能留 在電漿中。比較圖7與圖6：圖7顯示對於RF功率以250W、180W、110W及50W之階段被關閉之與圖6相同之RF系統中的偏壓匹配數據。在RF關閉過程期間之50W階段提供適當的電極電壓及DC偏壓以供電漿維持某種程度上地散佈。因此，污染位準比起非階梯式調降者並未顯著降低。
範例2
在半導體基板上進行原位電漿預處理及2kA之介電材料的無電漿沉積之後，量測Al與Zn之痕量級(trace level)。預處理電漿功率、預處理時間及預處理RF關閉程序被改變。
Al痕量金屬位準
Zn痕量金屬位進
Al痕量之污染在預處理時間及電漿功率中有改變的情況下係幾乎不變。然而，污染大幅降低可見於在RF關閉程序期間具有降低設定點及 用以排除微粒之較低的最終階段門檻功率者(操作D及E)。對於此等操作，Zn亦顯示污染減少。
設備
本發明可實施於許多不同類型設備中，像是CVD反應器、蝕刻室及其它類似者。電漿處理設備之範例係於上面相關圖1而描述。一般來說，設備會包含容納一或更多晶圓且適合用於晶圓處理之一或更多腔室或「反應器」(有時含有複數站)。每一腔室可容納一或更多處理用之晶圓。一或更多腔室將晶圓維持在經過定義之一或多個位置上(在該位置上有或無動作，例如：旋轉、震動或其它震盪)。在處理時，每一晶圓係由托架、晶圓夾頭及/或其它晶圓固持設備加以固持。針對其中晶圓將被加熱的若干操作，設備可包含像是加熱板之加熱器。在許多實施例中，腔室包含像是配置成產生電容耦合電漿之平行板類型電極之相隔開的電極。例如：噴淋頭與晶圓支座可各自作為一電極。然而，在一些實施例中，使用感應耦合電漿之HDPCVD(高密度電漿化學氣相沉積)系統可結合在此所描述之方法來使用。
圖8提供描繪被安排成用來實施在此所描述的方法之不同部件之簡易方塊圖。如所示，腔室800包含將該反應器之其它部件封閉於其中且用於容納由包含與接地之噴淋頭814共同運作之晶圓支座818之電容式系統所產生的電漿之電漿處理室824。高頻RF產生器804及低頻RF產生器802連接至匹配網路806，該匹配網路806接著又連接至晶圓支座818。
在反應器中，晶圓支座818支撐基板816。支座通常包含夾頭或托板及叉狀物或升降銷用以在沉積反應期間及之間固持及傳送基板。夾頭可為靜電式夾頭、機械式夾頭或各種可用於工業及/或研究上之其它不同類型的夾頭。
製程氣體係透過進氣口812導入。複數來源氣體管線810係連接至歧管808。氣體可預先混合或否。適當之閥調與質流控制機構係用以確保於製程之沉積與電漿處理階段期間輸送正確之氣體。在化學前驅物以液態輸送之情況下，則採用液流控制機構。然後在到達沉積室之前，在該液體於被加熱至其汽化溫度以上的歧管內傳輸期間使之汽化且與其它製程氣 體相混合。
製程氣體透過出氣口822離開腔室800。真空泵826(例如：一或二階段機械乾式泵及/或渦輪分子泵)可將製程氣體吸出且藉由像是節流閥或擺閥之封閉迴路控制式流動限制裝置於反應器內部維持適當低壓。
匹配網路806所供應之功率及頻率足以從製程氣體產生電漿，例如：50-2500W每站總能量。在一範例製程當中，高頻RF部件可介於例如2-60MHz之間；HF部件為13.56MHz，LF或中頻部件介於大約100kHz到400kHz之間。如上所述，該方法可與任何適當之電源搭配使用而不限於RF電源。
控制器858可連結至各部件且控制所施加電漿功率、製程氣體組成、壓力及溫度。機器可讀媒體可耦接至控制器且含有用以控制包括電漿功率關閉條件之製程條件之指令。控制器通常包含一或更多記憶體裝置及一或更多處理器。處理器可包含CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接裝置、步進馬達控制器板...等。
在若干實施例中，控制器控制設備之所有動作。系統控制器執行包含用以控制時序、製程氣體供應、腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度、電漿功率與曝露時間、及特定製程之其它參數之指令組的系統控制軟體。在一些實施例中，可使用儲存在與控制器相關之記憶體裝置上的其它電腦程式。
通常會有與控制器858相關之使用者介面。該使用者介面可包括顯示螢幕、顯示設備與/或製程條件之圖形化軟體、以及使用者輸入裝置，像是：指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風...等。
用於控制製程的電腦程式碼可用任何習用之電腦可讀程式語言所寫成，例如：組合語言、C、C++、Pascal、Fortran或其它者。編譯後之目的碼或腳本係由處理器執行以進行程式中所識別的工作。用於監測製程的訊號可藉由系統控制器之類比與/或數位輸入連接裝置提供。用於控制製程之訊號係輸出於沉積設備之類比與數位輸出連接裝置。系統軟體可用許多不同方式來設計或配置。例如：可撰寫各種腔室部件子程式或控制物件來控制執行發明性之沉積製程所必要之腔室部件的操作。針對此目的之程 式或程式片段範例包括電漿功率控制程式碼、進氣口控制程式碼。在一實施例中，控制器包含根據上述方法進行本發明之製程的指令。
所使用之系統或儀器配置可以在相同的時間尺度下以高取樣率(例如：比10毫秒更快)監測正向功率、電極偏壓及DC偏壓。用於匹配輸出端所見之正向功率、反射功率、匹配輸出偏壓與DC偏壓之量測可藉由客製化匹配所產生。
201‧‧‧於處理室內設置基板
203‧‧‧在處理室中產生處於第一功率之電漿
205‧‧‧使基板曝露至電漿藉此處理基板
207‧‧‧調降電漿功率至低功率
209‧‧‧於第一持續期內維持低功率電漿
211‧‧‧將電漿熄滅

Claims (25)

  1. 一種方法，包含：將一處理室內之一基板曝露至處於一第一電漿功率之一電漿；且進行一電漿熄滅程序，包含調降該第一電漿功率至一第二電漿功率、於一第一持續期內維持該第二電漿功率、及在該第一持續期後將該電漿熄滅。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿係一RF電漿。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一電漿功率為至少大約0.014W/cm2。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第二電漿功率小於大約0.007W/cm2。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿為一DC電漿。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿為一微波電漿。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中電漿功率在一範圍為10毫秒至3秒之時段內被調降。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中微粒係從該處理室沖離。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一持續期介於大約3至10秒。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿為一沉積、表面調節或移除電漿。
  11. 如申請專利範圍第1項到第10項中任一項之方法，其中調降該第一電漿功率至該第二電漿功率包含使電漿功率線性下降。
  12. 如申請專利範圍第1項到第10項中任一項之方法，其中調降該第一電漿功率至一第二電漿功率包含使電漿功率階梯式下降。
  13. 一種方法，包含：在一處理室中產生一電漿；將該處理室內之一基板曝露至該電漿；縮小該電漿之散佈範圍；當該電漿處於縮小之散佈範圍時將微粒從該腔室沖離。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，更包含將該電漿熄滅。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中縮小該電漿之散佈範圍包含調降電漿功率。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該電漿為一沉積、表面調節或移除電漿。
  17. 一種半導體處理設備，包含：一基板支座；一第一電極，電連接至一第一電漿產生器；一第二電極；一泵抽口；及一控制器，該控制器包含用以施加一第一功率至該第一電極、調降該第一功率至一第二功率、在一第一持續期內維持該第二功率、及關閉至該第一電極之功率的指令。
  18. 如申請專利範圍第17項之半導體處理設備，其中該第一電極包含一噴淋頭。
  19. 如申請專利範圍第17項之半導體處理設備，其中該第一電極包含該基板支座。
  20. 如申請專利範圍第17項之半導體處理設備，其中該第一功率為至少0.014W/cm2。
  21. 如申請專利範圍第20項之半導體處理設備，其中該第二功率小於大約0.007W/cm2。
  22. 如申請專利範圍第17項之半導體處理設備，其中該功率在一範圍為10毫秒至3秒之時段內被調降。
  23. 如申請專利範圍第17項之半導體處理設備，其中該第一持續期介於大約3至10秒。
  24. 如申請專利範圍第17項到第23項中任一項之半導體處理設備，其中用以調降該第一功率至該第二功率之指令包含使該電漿功率線性下降之指令。
  25. 如申請專利範圍第17項到第23項中任一項之半導體處理設備，其中用以調降該第一功率至該第二功率之指令包含使該電漿功率階梯式下降之指令。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9892917B2 (en) 2010-04-15 2018-02-13 Lam Research Corporation Plasma assisted atomic layer deposition of multi-layer films for patterning applications
US8637411B2 (en) 2010-04-15 2014-01-28 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US9257274B2 (en) 2010-04-15 2016-02-09 Lam Research Corporation Gapfill of variable aspect ratio features with a composite PEALD and PECVD method
US9997357B2 (en) 2010-04-15 2018-06-12 Lam Research Corporation Capped ALD films for doping fin-shaped channel regions of 3-D IC transistors
JP6538300B2 (ja) 2012-11-08 2019-07-03 ノベラス・システムズ・インコーポレーテッドＮｏｖｅｌｌｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 感受性基材上にフィルムを蒸着するための方法
US9851389B2 (en) 2014-10-21 2017-12-26 Lam Research Corporation Identifying components associated with a fault in a plasma system
US9564312B2 (en) 2014-11-24 2017-02-07 Lam Research Corporation Selective inhibition in atomic layer deposition of silicon-containing films
US9773643B1 (en) 2016-06-30 2017-09-26 Lam Research Corporation Apparatus and method for deposition and etch in gap fill
US10062563B2 (en) 2016-07-01 2018-08-28 Lam Research Corporation Selective atomic layer deposition with post-dose treatment
GB201615114D0 (en) * 2016-09-06 2016-10-19 Spts Technologies Ltd A Method and system of monitoring and controlling deformation of a wafer substrate
JP6807792B2 (ja) * 2017-03-27 2021-01-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ生成方法及びこれを用いたプラズマ処理方法、並びにプラズマ処理装置
US10269559B2 (en) 2017-09-13 2019-04-23 Lam Research Corporation Dielectric gapfill of high aspect ratio features utilizing a sacrificial etch cap layer
TW202137323A (zh) * 2020-01-29 2021-10-01 日商東京威力科創股份有限公司 基板處理方法及基板處理系統

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5902494A (en) * 1996-02-09 1999-05-11 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for reducing particle generation by limiting DC bias spike
US6521302B1 (en) * 2000-09-26 2003-02-18 Applied Materials, Inc. Method of reducing plasma-induced damage
US20020139477A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-03 Lam Research Corporation Plasma processing method and apparatus with control of plasma excitation power
US8192806B1 (en) * 2008-02-19 2012-06-05 Novellus Systems, Inc. Plasma particle extraction process for PECVD
US20090236214A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 Karthik Janakiraman Tunable ground planes in plasma chambers

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