TW201608612A - 多站基板沉積系統中之單一原子層沉積循環厚度控制 - Google Patents

多站基板沉積系統中之單一原子層沉積循環厚度控制 Download PDF

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Abstract

文中揭露在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法。此些方法可包含將第一組一或多片基板載入第一組一或多個製程站處的製程室中，並藉著進行薄膜沉積的N 個循環，將薄膜材料沉積至第一組基板上。之後，此些方法更可包含將第一組基板自第一組製程站傳送至第二組一或多個製程站、將第二組一或多片基板載至第一組製程站、及藉著進行薄膜沉積的N’ 個循環而將薄膜材料沉積至第一組基板上及第二組基板上，其中N’ 不等於N 。文中亦揭露可用以進行類似操作的設備及電腦可讀取媒體。

Description

多站基板沉積系統中之單一原子層沉積循環厚度控制
本發明係關於在多站製程室中於複數半導體基板上沉積材料薄膜的方法。 ［交互參考之相關申請案］ 本申請案主張2014年5月15日申請且名為「SINGLE ALD CYCLE THICKNESS CONTROL IN MULTI-STATION PARALLEL SUBSTRATE DEPOSITION SYSTEMS」之美國專利臨時申請案US 61/994,025為優先權母案，將其所有內容包含於此作為所有目的之參考。
當半導體業界中的裝置與特徵部尺寸持續微縮且當3D裝置結構(如英特爾之三閘電晶體架構)在積體電路(IC)設計中變得普遍時，沉積保形薄膜(相對於下方結構之形狀而言具有均勻厚度的薄膜，即便是非平面的結構)的能力將益發重要。因為下列事實，所以原子層沉積(ALD)是一種非常適合沉積保形薄膜的薄膜成形技術：ALD的單一循環只沉積單一材料薄層，且厚度受限於薄膜形成化學反應之前可吸附至基板表面上(即形成一吸附限制層)之一或多種薄膜前驅物反應物的量。接著可使用複數「ALD循環」以累積至期望的薄膜厚度，由於每一層皆薄且保形，因此所得薄膜實質上順著下方裝置結構的形狀。
然而， ALD的挑戰和晶圓處理產量有關。由於ALD的每一循環只沉積單一的薄吸附限制層，因此需要逐一進行許多ALD循環以沉積具有任何期望厚度的薄膜，而每一循環皆需耗時。是以，業界尋求能平行處理晶圓的較佳方法與設備，藉此改善在半導體製造操作中的晶圓/基板製程產量。
文中揭露在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法。在某些實施例中，此些方法可包含將第一組一或多片基板載入第一組一或多個製程站處的製程室中，並藉著進行薄膜沉積的N 個循環，將薄膜材料沉積至第一組製程站處的第一組基板上。之後，某些此類實施例的方法可包含將第一組基板自第一組製程站傳送至製程室中的第二組一或多個製程站、將第二組一或多片基板載入第一組製程站處的製程室中、及藉著進行薄膜沉積的N’ 個循環，將薄膜材料沉積至第一組製程站處的第二組基板上及第二組製程站處的第一組基板上，其中N’ 不等於N 。又，在某些實施例中，在將薄膜材料沉積至第一組與第二組基板後，此些方法可更包含自製程室卸載第一組基板、將第二組基板自第一組製程站傳送至第二組製程站、選擇性地將第三組一或多片基板載入第一組一或多個製程站處的製程室中、及藉著進行薄膜沉積的N 個循環，將薄膜材料沉積至第二組製程站處的第二組基板上並選擇性地將薄膜材料沉積至第一組製程站處的第三組基板上。在某些此類實施例中，N 與N’ 可非為1。可以此方式重覆此順序之操作，在每一沉積步驟處於N 與N’ 循環之間交替，並在整批基板受到處理的全程期間持續交替，直到批次中的最後兩片基板受到薄膜沉積的最後的N 或N’ 循環、並自製程室卸載。
在某些此類實施例中，薄膜沉積之(N 及/或N’ 循環的)單一循環可包含使薄膜前驅物吸附至基板上，俾使前驅物在基板上形成一吸附限制層、自圍繞已吸附前驅物的體積移除至少部分未吸附的薄膜前驅物、在移除未吸附前驅物後，反應已吸附薄膜前驅物以在基板上形成一薄膜層、及在反應已吸附前驅物後，若圍繞薄膜層的體積中存在有脫附之薄膜前驅物及/或副產物，則自該體積移除脫附之薄膜前驅物及/或副產物。在某些實施例中，經沉積之薄膜材料可包含介電材料或導電材料，且在某些此類實施例中，介電材料可包含一或多種矽氧化物、矽碳化物或矽氮化物。雖然文中所揭露的技術與設備能有效地藉由ALD製程沉積矽氧化物薄膜，但其可被應用至半導體製造過程中，藉由施行多沉積循環的任何方法所沉積的任何類型的薄膜材料，文中所揭露的沉積方法與製程室對此目的是有效的。
在某些實施例中，薄膜沉積方法可包含選擇沉積薄膜的目標厚度D 、決定最接近D /d 的正整數M 為單數(其中d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單一膜層的期望平均厚度)、及選擇N 與N’ 、俾使N +N’ = M且|N -N’ | = 1。在某些實施例中，薄膜沉積方法可包含選擇沉積薄膜的目標厚度D 、決定最接近½*D /d 的正整數M (其中d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單一膜層的期望平均厚度)、及選擇N’ 為N -1或N +1。
文中亦揭露在多站製程室中之複數半導體基板上沉積材料薄膜的方法。在某些實施例中，此方法可包含(a)將X片基板載入X 製程站處的製程室中、(b)在(a)之後藉著進行薄膜沉積之N 個循環、將薄膜材料沉積至X片基板上、(c)使(a)中已載入之每片基板輪動至不同於該製程站的另一製程站、及(d)在(c)之輪動後，藉著進行薄膜沉積之N’ 個循環以在X片基板上沉積薄膜材料，其中進行至少薄膜沉積之至少一個循環的每一製程站在每一基板上沉積薄膜沉積的至少N -1個循環。在某些實施例中，X可為2或更大的整數，至少一第一基板係載入至第一製程站處的製程室中、而至少一第二基板係載入至第二製程站處的製程室中。
文中亦揭露在多站製程室中之複數半導體基板上沉積材料薄膜的方法。在某些實施例中，此方法可包含(a)在反應室的第一製程站中接收至少一第一基板、(b)藉著進行週期性沉積製程之N 個循環而將一部分之薄膜厚度沉積至至少該第一基板上、(c)將至少該第一基板傳送至第二製程站、(d)在(c)之後藉著進行週期性沉積製程之N’ 個循環而將另一部分之薄膜厚度沉積在至少該第一基板上，其中N 不等於N’ 且N 與N’ 係受到選擇以達到經定義的厚度、及(e)自反應室移除至少該第一基板。
在某些此類實施例中，N’ 可等於N 、N -1或N +1。又，在某些此類實施例中，可在反應室中的複數製程站中接收X片基板。在某些此類實施例中，X可等於2且方法更可包含選擇一定義的厚度D 、決定最接近D /d 的正整數M 非為X 的倍數(其中d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單一膜層的期望平均厚度)、及選擇N 與N’ ，俾使N +N’ = M且|N -N’ | = 1。在額外的此類實施例中，X可等於4且方法更可包含選擇定義的厚度D 、選擇N 為最接近1/4*D /d 的正整數(其中d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單一膜層的期望平均厚度)、及選擇N’ 為N -1、N 或N +1。
在某些額外的此類實施例中，方法更可包含在(d)之後與在(e)之前，(f)將至少該第一基板傳送至反應室中的第三製程站中、及(g)藉著進行週期性沉積製程之N” 個循環以將另一部分之薄膜厚度沉積至至少該第一基板上，其中N” 係等於或不等於N 且N 、N’ 與N” 係受到選擇以達到所定義的厚度。
在某些額外的此類實施例中，方法更可包含在(g)之後與在(e)之前，(h)將至少該第一基板傳送至反應室中的第四製程站中、及(i)藉著進行週期性沉積製程之N’’’ 個循環以將一額外部分之薄膜厚度沉積至至少該第一基板上，其中N’’’ 係等於或不等於N 且N 、N’ 、N” 與N’’’ 係受到選擇以達到所定義的厚度。在某些的此類實施例中，在反應室的4個製程站中接收4片基板且方法更可包含選擇一定義的厚度D 、決定最接近D /d 的正整數M 非為4 的倍數(其中d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單一膜層的期望平均厚度)、及選擇N 與N’ 俾使N +N’ = M且|N -N’ | = 1。
在某些額外的此類實施例中，在(a)中於反應室中的複數製程站中接收複數基板、在(b)中藉著進行週期性沉積製程的N 個循環將一部分薄膜厚度沉積在複數基板上、在(c)中將複數基板傳送至反應室中的不同製程站、及在(d)中藉著進行週期性沉積製程的N ’個循環將另一部分薄膜厚度沉積在複數基板上。在某些的此類實施例中，複數基板可包含至少該第一基板與一第二基板及(c)更可包含自該第二製程站將該第二基板傳送至該第一製程站。
在某些額外的此類實施例中，方法更可包含在(c)之後且在(d)之前在反應室中的製程站中接收至少一額外基板，其中(d)更包含在該至少一額外基板上沉積另一部分之薄膜厚度。在某些的此類實施例中，可在反應室中的第一製程站中接收該至少一額外基板。
文中亦揭露用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備。在某些實施例中，設備可包含製程室、製程室中所包含的第一組一或多個製程站其中每一製程站具有一基板支撐件、製程室中所包含的第二組一或多個製程站其中每一製程站具有一基板支撐件、用以控制流至製程站之薄膜前驅物流的一或多個閥件、用以自圍繞製程室中所包含之製程站的體積移除薄膜前驅物的閥操作之真空源及/或氣體吹淨源、用以將基板載入一或多個製程站處之製程室中的基板加載裝置、用以將一或多片基板自第一組製程站傳送至第二組製程站的基板傳送裝置、及一或多個控制器。
在某些此類實施例中，一或多個控制器可包含用以操作下列者以將材料薄膜沉積至基板上的機器可讀取之指令：基板加載裝置、基板傳送裝置、一或多個閥件、及真空源。在某些此類實施例中，機器可讀取之指令包含用於下列者的指令：將第一組一或多片基板載入在第一組製程站處的製程室中並藉著進行薄膜沉積的N 個循環將薄膜材料沉積至第一組製程站處的第一組基板。在某些此類實施例中，機器可讀取之指令更可包含用於下列者的指令：之後，自第一組製程站將第一組基板傳送至第二組製程站、將第二組一或多片基板載入第一組製程站處的製程室中、及藉著進行薄膜沉積的N’ 個循環將薄膜材料沉積至第一組製程站處的第二組基板及第二組製程站處的第一組基板。又，某些此類設備實施例可包含用於下列者的額外電腦可讀指令：之後，自製程室卸載第一組基板、自第一組製程站將第二組基板傳送至第二組製程站、將第三組一或多片基板載入第一組製程站處的製程室中、及藉著進行薄膜沉積的N 個循環將薄膜材料沉積至第二組製程站處的第二組基板上並選擇性地將薄膜材料沉積至第一組製程站處的第三組基板上。
在某些實施例中，多站基板製程設備可包含具有基板搬運機器人的基板加載裝置，基板搬運機器人係用以將基板放置到一或多個製程站的基板支撐件(複數支撐件)上。在某些實施例中，基板傳送裝置可包含傳送盤，傳送盤的操作係藉由使複數基板相對於實質上垂直於基板平面並實質上與複數基板間等距的一中心軸旋轉。
在某些實施例中，製程室包含4個 製程站且第一與第二組製程站中的每一組係由2個製程站所構成。在某些實施例中，製程室包含2個製程站，其中第一與第二組製程站中的每一組係由1個製程站所構成。在某些實施例中，製程室包含偶數個製程站S ，其中第一與第二組製程站中的每一組係由S /2個製程站所構成。在某些實施例中，沉積薄膜材料可包含介電材料如矽氧化物、矽氮化物或矽碳化物。在某些實施例中，沉積薄膜材料可包含導體。
在某些實施例中，多站基板製程設備的一或多個控制器更包含用於下者的機器可讀取之指令：選擇沉積薄膜的目標厚度D 、選擇最接近½*D /d 的正整數N (其中d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單一膜層的期望平均厚度)、及選擇N’ 為N -1、N 或N +1。在某些實施例中，一或多個控制器更包含用於下列者的指令：當|∆| ＜d /2時選擇N’ 為N 其中∆ = 2*d *N –D 、當|∆| ＞d /2且∆ ＞ 0時選擇N’ 為N -1其中∆ = 2*d *N –D 、及當|∆| ＞d /2且∆ ＜ 0時選擇N’ 為N +1其中∆ = 2*d *N –D 。
文中亦揭露用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜的多站基板製程設備。在某些實施例中，設備可包含一製程室、製程室中所包含的第一製程站、製程室中所包含的第二製程站、用以控制流至製程站之薄膜前驅物流的一或多個閥件、用以自圍繞製程室中所包含之製程站的體積移除薄膜前驅物的閥操作之真空源、用以將基板載入一或多個製程站處之製程室中的基板加載裝置、用以將一或多片基板自第一製程站傳送至第二製程站的基板傳送裝置、及一或多個控制器，其中一或多個控制器包含用於操作基板加載裝置、基板傳送裝置、一或多個閥件及真空源以將材料薄膜沉積於基板上的機器可讀取之指令。該些指令可包含：(a)將至少一第一基板載入第一製程站處的製程室中、(b)藉著進行薄膜沉積之N 個循環而將一部分定義的薄膜厚度沉積至至少該第一基板上、(c)將至少該第一基板傳送至第二製程站、(d)在(c)之後藉著進行週期性沉積製程之N’ 個循環而將另一部分之薄膜厚度沉積在至少該第一基板上，其中N 不等於N’ 且N 與N’ 係受到選擇以達到所定義的薄膜厚度、及(e)自反應室移除至少該第一基板。
在某些實施例中，指令更可包含：在(a)中將複數基板加載至複數製程站處、在(b)中藉著進行週期性沉積製程的N 個循環而將一部分經定義的薄膜厚度沉積至複數基板上、在(c)中將複數基板傳送至製程室中的不同製程站、及在(d)中藉著進行週期性沉積製程的N ’個循環而將另一部分經定義的薄膜厚度沉積至複數基板上。
在某些實施例中，一或多個控制器更可包含用於下列者之機器可讀取之指令：在(c)之後且在(d)之前，將至少一額外基板載入反應室中的製程站中，其中(d)更包含將另一部分之薄膜厚度沉積在該至少一額外基板上。
在某些實施例中，薄膜沉積之單一循環可包含：(i)使一薄膜前驅物吸附至基板上，俾使該前驅物在基板上形成一吸附限制層；(ii)自圍繞該吸附前驅物的體積移除至少部分未吸附的薄膜前驅物；(iii)在(ii)中移除未吸附的薄膜前驅物後，使已吸附之薄膜前驅物反應，以在基板上形成一薄膜層；及(iv)在反應該已吸附之前驅物後，若存在脫附的薄膜前驅物及/或反應副產物，自圍繞該薄膜層的體積移除脫附的薄膜前驅物及/或反應副產物。
在某些實施例中，基板加載裝置可包含用以將基板放置到至少一製程站的基板搬運機器人。
在某些實施例中，基板傳送裝置可包含傳送盤，傳送盤的操作係藉由使複數基板相對於實質上垂直於基板平面、並實質上與複數基板間等距的一中心軸旋轉。
在某些實施例中，製程室可包含4個製程站。在某些此類實施例中，一或多個控制器更可包含用於下列者之機器可讀取之指令：選擇沉積薄膜之目標厚度D 、選擇N 為最接近1/4*D /d 的正整數(其中d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單一膜層的期望平均厚度)、及選擇N’ 為N -1、N 或N +1。在某些此類實施例中，一或多個控制器更可包含用於下列者之機器可讀取之指令：當|∆| ＜d /2時，選擇N’ 為N ，其中∆ = 4*d *N –D 、當|∆| ＞d /2且∆ ＞ 0時，選擇N’ 為N -1，其中∆ = 4*d *N –D 、及當|∆| ＞d /2且∆ ＜ 0時，選擇N’ 為N +1，其中∆ = 4*d *N –D 。
文中亦揭露具有機器可讀取之指令的機器可讀取媒體，此些機器可讀取之指令係用以進行文中所述之操作的任何及所有各種組合。此些指令可被文中所述之多站基板製程設備的一或多個系統控制器所讀取及/或執行。
在下面的敘述中，列舉許多特定細節以提供對本發明實施例的全盤瞭解。然而，可在缺乏一些或全部此些特定細節的情況下實施本發明。在其他情況中，不詳細說明習知之製程操作以免不必要地模糊本發明。雖然利用特定實施例來說明本發明，但應瞭解，本發明之範疇不限於所揭露的特定實施例。
文中揭露之方法與設備係用以改善半導體基板上之薄膜厚度精準度(測量為偏移厚度目標的偏差)但卻不會折損涉及複數薄膜沉積循環之半導體製造操作的產量，其中每一循環會產生一「離散」的薄膜厚度。如上所述，ALD為一此類薄膜沉積方法，但能累積複數層薄膜並以重覆循序方式使用的任何技術皆可被視為是涉及複數沉積循環。大致上，文中揭露之方法與設備亦可用來控制此類複數循環沉積操作中的薄膜厚度。
薄膜沉積設備之概觀
用以在半導體基板上沉積薄膜之步驟可大致上在類似於圖1所示之基板製程設備中進行。圖1之設備100(後續會詳細說明)在其內部體積中具有裝設了單一基板支撐件108的單一製程室102，內部體積可藉由真空泵浦118而被維持在真空狀態。氣體輸送系統101與噴淋頭106亦以流體交流方式耦合至製程室以輸送例如薄膜前驅物、載氣及/或吹淨及/或製程氣體、第二反應物等。在圖1中亦顯示了在製程室內產生電漿的設備，後續將會更詳細地說明。在任何情況下，圖1中所概示的設備提供能在半導體基板上進行薄膜沉積操作（如ALD操作）的基板設備。
用以加速薄膜沉積之平行基板製程設備的概觀
雖然在某些情況中，類似於圖1的基板製程設備可能已足夠，但當涉及耗時的薄膜沉積操作時，在複數半導體基板上同時平行地進行複數沉積操作可有利地增加基板製程產量。為達此目的，可使用如圖2A所概略顯示之多站基板製程設備。雖然圖2A之基板製程設備200仍然在製程室壁所定義的單一內部體積內使用單一基板製程室214，但基板製程設備200為多基板製程站而每一製程站可用以在被支撐在此製程站處之晶圓支撐件上的一基板進行製程操作。在此特定的實施例中，所示之多站基板製程設備 200具有4個製程站201、202、203與204。依據實施例及例如期望的平行晶圓製程的程度、尺寸/空間的限制、成本限制等，其他類似的多站製程設備可具有更多或更少的製程站。在圖2A中亦顯示(後續將更詳細地說明)基板搬運機器人226與控制器250，其亦協助進行有效率之多基板平行沉積操作的目的。
使用如圖2A中所示之多站製程設備可在設備成本與操作費用上達到各種效率。例如，可使用單一真空泵浦(圖2A中未顯示但例如是圖1中的118)產生所有4個製程站用的單一高真空環境，且可排空4個製程站中用過的製程氣體。取決於實施例，每一製程站可具有用以氣體輸送的各自專用噴淋頭(見例如圖1中的106)，但共用相同的氣體輸送系統(如圖1中的101)。類似地，各個製程站可共用電漿產生器設備的某些元件(例如電源)，但取決於實施例，某些態樣可為製程站特定的(例如，若噴淋頭被用於施加電漿生成電位—見下面針對圖1的討論)。然而再次強調，應瞭解，亦可在每一製程室中使用更多或更少的製程站，如每個反應室中2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、或16、或更多製程站，愈發增加或減少此類效率。
在 4 站室中的平行基板沉積操作程序
如所述，在一共同的基板製程室中的複數製程站處處理複數基板可藉著使薄膜沉積同時且平行地在複數基板上進行、並同時地使用不同站點間的共同製程設備而增加產量。
圖2A顯示適合此類目的之一製程設備的實例，在此設備中使用一基板加載裝置(在此實例中為基板搬運機器人226)將基板加載至製程站201與202處，並使用一基板傳送裝置(在此實例中為基板傳送盤290)在不同的製程站201、202、203與204之間傳送基板。對於製程站及基板加載與傳送裝置的此配置而言，可以平行方式在複數基板上進行各種允許薄膜沉積(如薄膜沉積之N 個循環)的製程程序。
例如，一方案被稱為「靜態模式」。在「靜態模式」中，藉由接口220開啟製程室、晶圓被載至4個製程站、製程室關閉、在所有4片晶圓上平行地進行N 個沉積循環、複數沉積循環結束、製程室開啟、然後將4片晶圓移除。
在圖2A之實施例中，將基板加載裝置顯示為用以操控基板之具有2臂的基板搬運機器人226，因此其能夠將基板加載至站點201與202處(也許同時加載或依序加載)。接著，加載至站點201與202處之後，基板傳送裝置，即圖2A中所示之傳送盤290可進行一180度的旋轉(繞著其中心軸，此中心軸係實質上垂直於複數基板的平面(突出紙面)且和複數基板實質上等距)，以將兩片基板自站點201與202傳送至站點203與204。此時，搬運機器人226可將2片新的基板載至站點201與202處，完成加載處理。為了卸載，除了下列情況外可逆轉此些步驟：若欲處理複數組4片晶圓，在傳送盤290旋轉180度之後，搬運機器人226一次卸載2片基板伴隨著加載2片新的基板。類似地，在一4步驟加載處理中可使用用以將複數基板放置到單一站點(如站點201)之單臂搬運機器人及傳送盤290的4次90度旋轉，以將複數基板加載至所有4個站點處。
在任何情況中，在上述所謂的「靜態模式」中，每片基板在4個製程站的一者處接受其整個薄膜沉積(所有N 個循環)。然而，常發現，若每一基板能經歷製程室內的複數製程站，則在不同的基板間可達到更一致的薄膜沉積—即對於每一基板而言，其部分薄膜係於一製程站處受到沉積、而其他部分的薄膜在一或多個其他製程站處受到沉積。這使得在不同站點處所進行之沉積的任何系統差異被平均淡化。
此類在站點間的沉積平均可使用不同於上述之基板「靜態模式」的各種製程程序達成。例如，在一被稱為「循序模式」的操作方案中，在製程室中交替進行沉積之N 個循環與90度的傳送盤旋轉，俾使每一晶圓在4個站點中的每一者經歷沉積之N 個循環。詳細地說，在此種操作模式下，藉由搬運機器人226將第一基板加載至站點201處、進行N 個沉積循環(只沉積至此第一基板上)、傳送盤290旋轉90度將第一基板移動至站點202、將第二基板加載至站點201處、進行另一N 個沉積循環(此次沉積至第一與第二基板兩者上)、然後以此類推直到第一基板已在製程站201、202、203與204的每一者處皆經歷沉積之N 個循環、第二基板已在站點201、202與203的每一者處經歷N 個循環並等著在站點204處接受沉積、然後以此類推。應注意，是以每一基板將總共經歷4次薄膜沉積之N 個循環。
相對於「靜態模式」，站在使每一晶圓在每一站點處經歷相同程度的沉積的角度，「循序模式」是有利的；然而此操作模式的其他特性使其較無吸引力。第一且最重要的，循序模式涉及大量的基板加載/卸載、「標註索引」--即自一製程站將複數基板傳送至另一製程站、及製程室接口220的開啟/關閉。尤其應注意，為了使一基板在4個站點處接受其所分配到的4N 沉積，製程室必須因加載/卸載操作而開啟與關閉4次，每次皆需使製程室的內部環境回復到適合沉積的環境條件(如溫度、壓力、流率等)。使用一站點於加載操作的靜態模式可涉及相同量的標註索引—使用90度傳送旋轉—以將4片晶圓傳送至沉積位置，但由於靜態模式不會在傳送旋轉之間干擾沉積進行，因此製程室只需開啟與關閉一次。是以，亦可在沉積之前將所有4片晶圓(一次一片)加載至多站製程室中，但亦會導致因額外標註索引步驟所造成的明顯較長的額外時間。
在 4 站室中鑲嵌模式之基板沉積操作程序
另一種替代的沉積操作方案可被稱為「鑲嵌模式」。鑲嵌模式讓每一片晶圓得以經歷每一站點約相同的程度，但避免製程室因加載/卸載操作而重覆開啟與關閉的動作。
圖2B顯示適合用於循序或鑲嵌模式之製程設備的實例。在圖2B中，多站基板製程設備200A係類於圖2A中所示之多站基板製程設備200。然而，搬運機器人226A不同於搬運機器人200之處在於，圖2B中之搬運機器人226A具有用以操控基板的單臂。在其他的實施例中，搬運機器人226A可具有用以操控基板的多臂。圖2B中之搬運機器人226A可將一至四片基板加載至站點201-204中。
循序模式與鑲嵌模式之間的差異在於，在循序模式中，一開始只能加載一片基板，在沉積之N個循環之間的加註索引後可加載額外的複數基板。在鑲嵌模式中，在一整組的複數基板受到處理之前，可將一整組的複數基板加載至製程室中。在將複數片基板加載至複數站點後，可進行N 個沉積循環。在進行N 個循環後，接著傳送盤290可旋轉90度，然後可進行N’ 個沉積循環，然後以此類推直到4片基板中的每一片基板都已在製程站201、202、203與204的每一者處經歷沉積的N 、N’ 、N’’ 與N’’’ 個循環。對於特定的薄膜目標厚度而言，N 、N’ 、N’’ 與N’’’ 可皆為相同的數值，但對於許多的厚度而言，N’ 、N’’ 與N’’’ 中的某些者的數值係不同於N 。一般而言，N’ 、N’’ 與N’’’ 可具有N 、N +1或N -1的值，但某些實施例可具有與N 相差更大數值的N’ 、N’’ 與N’’’ 。例如，某些實施例可具有N’ 、N’’ 或N’’’ 為N 、N +1、N +2、N +3、N -1、N -2或N -3的值。
基板沉積之 2x2 模式
另一操作方案被稱為「2x2模式」模式。在「2x2模式」中，極類似於循序模式進行交替的加載/沉積步驟，但使用2-基板加載裝置—如圖2A中所示之基板搬運機器人 226—同時在2個製程站處進行加載/卸載。如此，可將加載/卸載步驟與製程室開啟與關閉的次數減半，由於在製程站間的180度旋轉亦可減少標注索引的量。是以，2x2模式涉及一次加載2片基板並以2次沉積程序處理每片基板(因此被稱為「2x2」)。
基板沉積之 2x2 模式的所示實例
圖3A中顯示代表2x2模式之操作程序的一實例。注意，為了簡化，在圖3A中將站點901-904重新標為A-D。參考圖3A，在步驟1中，藉由基板加載裝置(未顯示)將基板1與基板2加載至站點A與D處，且在步驟2中，進行沉積的N 個循環(如ALD循環)以將N 層薄膜(如介電薄膜)沉積至基板1與基板2上。在步驟3中，藉由基板傳送裝置(未顯示)分別將基板1與基板2 (標註索引)旋轉180度 (如曲線箭頭所示)至站點C與B並進行薄膜沉積之N’ 個循環，以將材料沉積至基板1、2、3與4的每一者上。通常，在步驟2與4中所進行之沉積循環的數目可相同，因此在步驟4結束時，基板1與基板2具有2N 層的沉積薄膜而基板3與基板4具有N 層的沉積薄膜。然而在某些實施例中，將N 與N’ 選擇為不同，後面會更進一步地詳細解釋。在任何情況中，在步驟5中，分別將基板3與基板4旋轉至站點C與B，且基板 1與2與新的基板5與基板6交換(即在站點A與D處卸載基板1與基板2並加載基板5與基板6)。最後，在步驟6中，基板3與基板4接受其第三輪的沉積(此次為N 個循環)，同時新的基板5與基板6接受其第一輪的沉積循環(也是N 個循環)。注意，可無限地持續該製程以處理期望數量的基板對。又應再次注意，每片經完全處理的晶圓會在2個製程站處（即A與C或D與B處）接受薄膜沉積。是以，2x2模式代表在製程速度和複數製程站間平均沉積的有效可行的折衷方案。
基板沉積之循序模式的所示實例
圖3B中顯示代表循序模式之操作程序的一實例。如圖3B中所示，為了簡化，在圖3B中將站點901-904重新標為A-D。參考圖3B，在步驟1中，基板加載裝置(未顯示)將基板1加載至站點A處並進行沉積之N 個循環，以在基板1上沉積N 層薄膜。在步驟2中，將基板1旋轉(標註索引)90度(如曲線箭頭所示)至站點B、並藉由基板加載裝置將基板2加載至站點A處。在旋轉基板1並加載基板2後，進行薄膜沉積之N 個循環，以將材料沉積於基板1與基板2的每一者上。在步驟3中，分別將基板1與基板2旋轉至站點C與B，並在基板1、2與3之每一者上進行薄膜沉積之N 個循環之前，藉由基板加載裝置將基板3加載至站點A處。在步驟4中，分別將基板1、2與3旋轉至站點D、C與B，並在基板1、2、3與4上進行薄膜沉積之N 個循環之前，藉由基板加載裝置將基板4加載至站點A處。在步驟5中，將基板皆更進一步地旋轉90度，俾使基板1、2、3與4分別位於站點A、D、C與B處。在旋轉後，接著在基板5被載入站點A並進行薄膜沉積之N 個循環之前， 藉由基板加載裝置自站點A卸載基板1。接著製程可持續地進行額外的標註索引、加載與卸載基板及薄膜沉積循環。可持續地無限制地進行製程直到處理完期望數目之基板為止。
在循序模式的某些實施例中，在步驟1-4中每一步驟中所進行之沉積循環的數目可變化。例如，步驟1中所進行之沉積循環的數目可為N 、步驟2中所進行之沉積循環的數目可為N’ 、 步驟3中所進行之沉積循環的數目可為N’’ 、而步驟4中所進行之沉積循環的數目可為N’’’ 。N 、N’ 、N’’ 與N’’’ 可以本文中任一處所述的方式變化。所揭露的方案允許至少兩個用以客製沉積薄膜目標厚度的選擇：(a)N’ 、N” 及/或N’” 的選擇；及(b)沉積循環之數目非為N 的站點的數目。例如，在一個四站反應器中，可在一、二或三個站點中使用N’ (不等於N )個循環。
循序模式讓每片基板得以在每一站點處經歷相同數目的沉積循環。然而如上所述，循序模式涉及大量的基板加載/卸載、標註索引及製程室的開啟/關閉。
基板沉積之鑲嵌模式的所示實例
圖3C中顯示代表鑲嵌模式之操作程序的一實例。如圖3A中所示，為了簡化，在圖3C中將站點901-904重新標為A-D。參考圖3C，在步驟1中，藉由基板加載裝置(未顯示)將基板1、2、3與4分別載入站點A、B、C與D中。在步驟2中，進行沉積之N 個循環以將N 層薄膜沉積至基板1、2、3與4上。在步驟3中，分別將基板1、2、3與4(標註索引)旋轉90度(如曲線箭頭所示)至站點D、A、B與C。在步驟4中，進行沉積的N’ 個循環以將N’ 層薄膜沉積至基板1、2、3與4上。在步驟5中，分別將基板1、2、3與4旋轉90度至站點C、D、A與B。在步驟6中，進行沉積的N’’ 個循環以將N’’ 層薄膜沉積至基板1、2、3與4上。在步驟7中，分別將基板1、2、3與4旋轉90度至站點B、C、D與A。在步驟8中，進行沉積的N’’’ 個循環將N’’’ 層沉積至基板1、2、3、與4上。在步驟9中，自製程室卸載基板1、2、3與4並將一組新的基板（即基板5、6、7與8）載入製程室中。接著對基板5、6、7與8重覆製程，並可持續地無限制地進行直到處理完期望數目之基板為止。
鑲嵌模式讓所進行之循環的總數具有彈性。在某些半導體製程模式中，可將循環的總數限制至在沉積期間基板所經歷之站點數目的倍數。在此類情況下，若例如每一循環將1.62 Å的材料沉積至基板上，圖3B中所示的製程可被限制至6.48 Å之倍數的基板目標厚度位準中。相對地，例如對於所述的鑲嵌模式而言，N’ 可等於N 、或可為N -1或N +1。N’’ 與N’’’ 的每一者亦可等於N 、N -1或N +1。在圖3C所示的實例中，可在每一站點處進行下列數目之循環：
是以，鑲嵌模式(及某些循序模式實施例)能夠將基板的目標厚度控制得低到一個沉積循環的厚度（如1.62 Å）。此外，在典型的半導體製程操作中，每一基板在每一站點所經歷的循環數目可能很高。例如如上段所述，在某些半導體製程操作中N 可超過100。當在每一站進行此類高數目之循環時，在特定站點所經歷的一或二或一位數的外加循環或循環減損將不會大幅地影響晶圓和晶圓間及點和點之間的精準度。是以，鑲嵌模式讓每一片基板在每一站點處經歷約相同數目的沉積循環。最後，由於在鑲嵌模式中一起加載與卸載複數組基板，因此可大幅地減少製程室的加載/卸載與開啟/關閉次數。
可根據目標薄膜厚度選擇N 、N’ 、N’’ 、N’’’ 等的確切數值。具有不同目標薄膜厚度的製程為了要最適切地匹配目標薄膜厚度，可具有不同的N 、N’ 、N’’ 、N’’’ 等數值。N 、N’ 、N’’ 、N’’’ 等之間的關係，即N’ 的數值是否等於N 、N -1或N +1亦可取決於目標薄膜厚度。
2x2、循序及鑲嵌模式的各種特徵可加以整併。例如，一沉積模式可結合下列者：如循序模式中所示在每一步驟之後或在每次進行標註索引之後加載與卸載一單一基板、及如鑲嵌模式中所示不同步驟有不規則的沉積循環數目。是以，例如，若一沉積模式包含四個製程站，可將複數基板標註索引並在每一製程步驟後加載及/或卸載一基板。在複數製程步驟的三個步驟中，可進行沉積之N 個循環。然而，在每個第四個製程步驟處，可進行沉積之N+1 個循環。此類沉積模式的其他實施例可變化具有沉積之N+1 個循環之製程步驟的數目或可包含具有沉積之N-1 個循環而非沉積之N+1 個循環的某些製程步驟。
改善 2x2 模式之目標厚度精準度精準度
重新參考圖3A，上面曾提及，在步驟2中所進行之沉積循環的數目N 可等於或不等於步驟6中所進行之沉積循環的數目N’ 。結果經由明智地選擇N 與N’ ，可將 2x2製程模式的厚度精準度增強約2倍且不會實質上影響製程產量。這可以下列方式達成。
一般而言，若一基板在複數製程站處接受一系列的沉積循環，則沉積在此基板上之薄膜的膜層總數為晶圓經歷之製程站的數目與在每一製程站處所進行之循環數目的乘積。是以，一般而言在2x2模式的情況下，每一基板在2個製程站處接受N 個沉積循環 ，因此總沉積薄膜係由2N 層所構成、並具有厚度2N *d ，其中d 為單層的平均厚度(即d 為每循環的沉積率)。是以，雖然所得之2-站平均改善了基板間的薄膜厚度均勻度，但其亦代表現在厚度精準度的控制被限制至2*d 。例如，當藉由ALD沉積雙圖案化氧化膜時，單一ALD沉積層(即從單一ALD循環所得之薄膜)的厚度d 可約為1.62 Å(埃)。因此，目標厚度只能選自2*d = 3.24 Å的整數倍(假定最佳的理論厚度精準度為±1.62 Å)。相較之下，每一基板在單一製程站處受到沉積的靜態模式可預設將薄膜厚度精準度控制在d = 1.62 Å的整數倍。
換言之，在標準程序中，針對一特定的目標厚度D 而言，吾人可選擇N (沉積循環的數目)，俾使2N *d 儘可能地接近D ，這代表薄膜厚度的控制被限制至2*d 的整數倍。然而，「2x2彈性模式」在上述相同基本的2x2彈性模式程序輪廓內提供能達到1*d 精準度的厚度控制。在某些指定的情況下，這係藉由在每一晶圓所經歷之兩個製程站的一製程站處使用一不同數目的沉積循環所達成。是以，再參考圖3A，在經修改的「2x2 彈性模式」的程序中，步驟2進行薄膜沉積之N 個循環、但步驟4進行薄膜沉積之N’ 個循環，其中N’ 可不同於N 。結果基板1與2經歷薄膜沉積之N +N’ 個總循環、且具有(N + N’ )*d 之所得薄膜厚度。又，在下個沉積步驟（即圖3A之步驟6）中，再次進行沉積的N 個循環，俾使下一對基板（即基板3與4）亦經歷N’ +N =N +N’ 個總循環，因此藉著在使用N 或N’ 個循環之間交替沉積步驟，接續晶圓對的每一晶圓都會受到相同總數目的沉積步驟。
接著的問題是如何最佳化地選擇N 與N’ 。在標準的程序中，在N 與N’ 之間並無差異，因此總沉積薄膜厚度總是2N *d —如上所述，為d 的偶數倍。此處，在經修改的2x2 彈性模式程序中，N’ 可被選擇為不同於N ， 如等於N + 1，因此可將所得之薄膜厚度選擇為(N +N + 1)*d = (2N + 1)*d—即d 的奇數倍。是以，在彈性模式程序，取決於是否選擇N’ 等於N 或N + 1或N – 1，可將沉積循環的總數選擇為奇數或偶數，這使得厚度控制精準到一個沉積循環的解析度。
是以2x2 彈性模式程序如下：對於目標薄膜厚度D 而言，吾人決定最接近D /d 的M 正整數是否為奇數(d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單層薄膜的期望平均厚度)；若M 為奇數，則吾人選擇N 與N’ ，俾使N +N’ = M且|N -N’ | = 1。另一方面，若M 為偶數，可選擇N 與N’ ，俾使N =N’ = ½*D /d 。
或者，亦可回顧並進行如下之2x2 彈性模式程序：選擇沉積薄膜的目標厚度D ，並選擇N 為最接近½*D/d 的正整數(其中再次說明d 為薄膜沉積之單一循環所沉積之單層薄膜的期望平均厚度)。接著基於下列標準選擇N’ 為N -1、N 或N +1：
當|∆| ＜d /2時，選擇N’ 為N ；
當|∆| ＞d /2時，若∆ ＞ 0則選擇N’ 為N -1或若∆ ＜ 0則選擇N’ 為N +1；
其中∆ = 2N *d –D 。當然，可互換標籤N 與N’ 而不改變技術的實質。例如，在進行了上述決定後，在圖3A的步驟2中可使用N’ 而在圖3A的步驟4中可使用N 而不違背文中所揭露的原理或不改變上述說明所包含之方法的範疇。應注意，可以位於多站基板製程設備之控制器上(及/或可受到其存取)的機器可讀取的指令來實施上述標準與其評量，或可將上述標準與其評量體現於非瞬變機器可讀媒體，如可被例如系統控制器所讀取的記憶體裝置/晶片、碟等中。
圖4A中概略地顯示基於上述原理在多站製程室中於複數半導體基板上沉積薄膜材料之方法的實例。適合的設備的實例係於下列詳細說明。如圖中所示且亦在圖3A中所示，可將方法視為具有如垂直虛線左側所示之基板加載/傳送步驟及垂直虛線右側所示之沉積步驟。
參考圖4A，在某些實施例中，一方法可始於步驟410而將第一組一或多片基板加載至第一組一或多個製程站處的製程室中(此第一組站點可以是來自圖2A的站點201與202或是來自圖3A 的站點D與A)。接著此方法在步驟420中藉著進行薄膜沉積之N 個循環而將薄膜材料沉積至第一組製程站處之第一組基板上(亦見來自圖3A之步驟1與2等)。在步驟420之沉積後，可在步驟430中將第一組基板自第一組製程站傳送至製程室中的第二組一或多個製程站，然後在步驟440中將第二組一或多片基板加載至第一組製程站處的製程室中。現在兩組基板皆已被加載至製程室中，在步驟450中藉著進行薄膜沉積之N’ 個循環而將薄膜材料沉積至第一組製程站處的第二組基板上以及第二組製程站處的第一組基板上。如上所詳細討論的，在某些實施例中，可選擇N’ 不等於N ，以改善沉積薄膜的厚度精準度。最後，在此沉積步驟後，在步驟460中自製程室卸載第一組基板(在某些實施例中，可藉著將第一組基板傳送回其可受到基板加載裝置如圖2A中所示之基板搬運機器人 226接取的第一製程站處來達成此步驟)。至此，第一組基板已完成了薄膜沉積程序並離開製程室。為了對第二組基板完成薄膜沉積程序，在選擇性的步驟470 (如虛線所示)中可將第二組基板自第一組製程站傳送至第二組製程站，以進行其第二組沉積循環。至此，若在接受處理的基板批次中尚有額外的基板，可在步驟480中將第三組基板加載至第一組製程站處的製程室中。然後在步驟490中，藉著進行薄膜沉積之N 個循環而將薄膜材料沉積至第二組製程站處的第二組基板上及選擇性地沉積至第一組製程站處的第三組基板上(再次，對於在沉積的N 與N’ 個循環之間的交替可見圖3 A的相關討論)。可持續圖4A中的程序以完成在第三組基板上的沉積(可以是第三組基板之第二輪沉積循環的N’ 個循環)並處理批次中的額外組的基板，如第4組、第5組等。
圖4B更顯示此類多站薄膜沉積方法，其係利用沉積的N 與N’ 個循環的交替輪動沉積任意組數之一或多片基板。圖4B中所示的一連串步驟係始於步驟491而將一組基板加載至第一組製程站(複數製程站)處(應注意，一組基板可為一片基板、而一組製程站可為單一製程站)。在此與其他實施例中，每一組中的基板數目通常相同，在每一步驟中皆使用製程室中的所有製程站 (除了程序的開始或結束)。
接著在步驟492中進行薄膜沉積，其涉及在製程室中的所有基板上進行薄膜沉積之N 個循環。若步驟491中所加載的基板(複數基板)構成批次的第一組，假定製程室先前是空的，因此被加載至第一組製程站(複數製程站)處的此第一組基板(複數基板)為此輪步驟492中唯一受到沉積的基板。然而，若在製程室中存在著另一組基板(複數基板)—例如由於在步驟491中所加載的基板組並非批次中的第一組—則在步驟492中亦會在此些其他的基板(複數基板)上進行沉積。又，在步驟492中位於第二組製程站(複數製程站)處的此些其他基板(複數基板)，早已在先前的步驟中於第一組製程站(複數製程站)處受到了沉積。是以在步驟493中，卸載在第二組製程站(複數製程站)處的基板(複數基板)、將第一組製程站(複數製程站)處的基板(複數基板)傳送至第二組製程站(複數製程站)、然後在第一組製程站(複數製程站)處加載一組新的基板(複數基板)。
現在，基板係位於其新的站點處，在步驟494中進行另一輪的薄膜沉積：尤其，在製程室中的所有基板上進行薄膜沉積之N’ 個循環。是以，才剛自第一組製程站(複數製程站)傳送至第二組製程站(複數製程站)的基板(複數基板)現在已有總共薄膜沉積之N +N’ 個循環施行於其上。此時，在步驟495中自第二組製程站(複數製程站)卸載此些基板，步驟495亦包含自第一組製程站(複數製程站)傳送基板(複數基板)以填充現已空乏的第二組。
此時，至少有一組基板(複數基板)上已完全沉積(已接受沉積的N +N’ 個循環，其中N 可等於或不等於N’ )且已自製程室卸載。是以在步驟496中，判斷正在接受處理的基板批次是否包含尚未受到處理的額外組的基板。若有，操作程序回到步驟491以重覆前述步驟以處理新的基板組，並完成先前的基板組(將會在步驟491與492處)位於第二組製程站(複數製程站)處的處理。若批次中已無額外的基板組欲處理，則剩下的是完成仍位於第二組製程站(複數製程站)處的基板組(在步驟495中已被傳送至第二組製程站)。是以，在步驟497中進行薄膜沉積之N 個循環，並最終在步驟498中卸載已接受過其完整之薄膜沉積之N’ +N 個循環的此些基板(複數基板)。
應注意，可在具有多於或少於4 個製程站的製程室中進行上述的程序(如圖4A與4B)—例如具有2個、或6個、或8個、或10個、或12個、或14個、或16個製程站。一般而言，使用偶數個製程站，俾使上面討論的第一組與第二組製程站可具有相等的數目。是以，用以進行2x2模式及/或彈性模式中之薄膜沉積步驟的製程室通常包含偶數個製程站S , ，其中第一組與第二組製程站中的每一組皆具有S /2個製程站。然而，製程室內之額外製程站的存在(即奇數個製程站)並不會避免文中所揭露之技術的操作。亦應注意，上述的「彈性模式」的作用方式亦類似於同時加載2片晶圓並進行4個沉積步驟的「2x4模式」。
圖4C中概略地顯示基於上述鑲嵌模式在多站製程室中於複數半導體基板上沉積薄膜材料之方法的實例。圖4C顯示將鑲嵌模式應用至具有2個製程站之半導體製程室的實例。
參考圖4C，在某些實施例中，一方法可始於步驟415，將一第一基板加載至一第一製程站處的製程室中，並將一第二基板加載至一第二製程站處的製程室中。接著此方法在步驟425中可藉著進行薄膜沉積之N 個循環、將薄膜材料分別沉積至第一與第二製程站處之第一與第二基板上。在步驟425中的沉積後，可在步驟435中將第一基板自第一製程站傳送至下一製程站、並將第二基板自第二製程站傳送至另一下一製程站。在步驟435後，在步驟445中藉著進行薄膜沉積之N’ 個循環分別將薄膜材料沉積至第一製程站處的第二基板上及第二製程站處的第一基板上，以完成下一輪的沉積。如上所詳細討論的，在某些實施例中，N’ 可為N 、N -1或N +1。在步驟445後，步驟455檢查第一與第二基板是否已接受了其預定的所有沉積循環。若否，方法回到步驟435再一次將第一與第二基板旋轉至其對應的下一製程站。
若在步驟455中判斷出第一與第二基板已經歷了完整的薄膜沉積程序，方法可進行至選擇性的步驟465。接著在選擇性的步驟465中，可自製程室卸載第一與第二基板。可重覆圖4C中的程序以處理批次中的額外基板（如第三基板、第四基板等）直到期望數目的基板皆已受到處理。
在上述方法的某些實施例中，基板可以組別的方式被加載、被傳送與接收薄膜材料。例如，第一組基板可被載入第一組製程站、在第一組製程站處接受N 個沉積循環 、然後第一組基板可被傳送至第二組製程站以接受更進一步的沉積循環。
實例
下面的實例展示對應至各種建議之目標薄膜厚度D (50 Å、100 Å、250 Å與300 Å)的理論薄膜厚度改善。在下面的表中會顯示標準的2x2模式或2x2 彈性模式何者沉積出厚度最接近目標厚度D 的薄膜。對應至每一實例的表格會顯示：預定的目標厚度D ；藉由單一ALD循環所沉積之一薄膜層的厚度d (每循環之ALD薄膜沉積率)；對應至典型「2x2 ALD循環」的2*d 厚度；在下面實例1中對應至兩個操作模式之ALD循環的最佳數目—30與31；對應至2x2模式之該數目的一半；對應至兩個操作模式之ALD循環的總數(N +N’ )的拆解表示；及總沉積薄膜厚度以及偏離目標厚度D 的偏差。
參考上述討論，將N 選擇為最接近½*D /d 的整數(如表中所示)，取決於最佳值為何，將對應至2x2 彈性模式的N’ 選擇為N ± 1。如表中所示，取決於操作模式為何，這意味著進行的ALD循環的總數為2N 或2N ± 1。注意，對於實例1與4而言，2x2 彈性模式為最佳的，但對於實例2與3而言，標準的2x2模式提供最佳的結果。在實務上，可藉著進行此些計算(或其等效物)並據以選擇最佳的操作模式來進行薄膜沉積方法。實例 1 實例 2 實例 3 實例 4
原子層沉積技術與沉積薄膜的詳細說明
如上所述，當裝置尺寸持續微縮且積體電路朝向使用3-D電晶體與其他3-D結構的方向移動時，能沉積精準量(厚度)的保形薄膜材料的能力變得益發重要，尤其是介電材料以及各種含有摻質的材料。原子層沉積是一種能達成保形薄膜沉積的技術，其通常涉及複數沉積循環以達到期望的薄膜厚度。ALD通常被用來沉積上述製程(如圖3與4系列中所顯示的製程)中的獨立膜層。
相對於使用活化氣相反應來沉積薄膜的化學氣相沉積(CVD)製程，ALD製程使用表面媒合沉積反應以逐層方式沉積薄膜。例如在一類的ALD製程中，將第一薄膜前驅物(P1)以氣相導入製程室並暴露至基板，使第一薄膜前驅物(P1)得以吸附至基板表面(通常是吸附至眾多表面活性位置處)。P1的某些分子可在基板表面上形成一濃縮相，此濃縮相包含P1之化學吸附的物種與物理吸附的分子。接著，排空圍繞基板表面的體積以移除氣相與物理吸附的P1，故只留下化學吸附的物種。接著將第二薄膜前驅物(P2)導入製程室，俾使P2的某些分子吸附至基板表面。接著可再次排空製程室內圍繞基板的體積，這次移除未受束縛的P2。接著，提供至基板的能量(如熱能或電漿能量)活化P1與P2之已吸附分子間的表面反應以形成一薄膜層。最後，再次排空圍繞基板之體積，以移除未反應的P1及/或P2及/或反應副產物(若其存在)，結束此ALD之單一循環。
在下列文獻中詳細記載了用以沉積具有各種化學物之保形薄膜的ALD技術—及根據基本ALD製程程序的許多變化型—：2011年4月11日申請之名為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION」之美國專利申案US 13/084,399，代理人案號為NOVLP405；2011年9月23日申請之名為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION」的美國專利申請案US 13/242,084，現為美國專利US 8,637,411，代理人案號為NOVLP427；2011年9月1日申請之名為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION」的美國專利申請案US 13/224,240，代理人案號為NOVLP428；及2012年9月7日申請之名為「CONFORMAL DOPING VIA PLASMA ACTIVATED ATOMIC LAYER DEPOSITION AND CONFORMAL FILM DEPOSITION」之美國專利申請案US 13/607,386，代理人案號為NOVLP488，將上述每一者的所有內容包含於此作為所有目的之參考。如此些先前申請案中所述，一個用以在基板上沉積單一材料層的基本ALD循環可包含：(i)使一薄膜前驅物吸附至基板上、俾使該前驅物形成一吸附限制層；(ii)自圍繞該吸附前驅物的體積移除未吸附的薄膜前驅物；(iii)使已吸附之薄膜前驅物反應、以在基板上形成一薄膜層；及(iv)自圍繞形成在該基板上之該薄膜層的體積移除脫附的薄膜前驅物及/或反應副產物。在步驟(ii)與(iv)中的移除動作可藉由吹淨圍繞基板之體積、排空圍繞基板之體積、將圍繞基板之體積泵抽至一基本壓力(「pump-to-base」)等完成。應注意，此步驟(i)至(iv)的基本ALD程序不一定要像上述實例中涉及兩種化學吸附的反應性物質P1與P2，甚至其也不必要涉及第二種反應性物質。可根據所涉及之期望的沉積化學品來施行此些可能性/選擇。
然而，由於ALD的吸附限制本質，ALD的單一循環只會沉積一材料薄膜且通常只沉積單一的材料單層。例如，取決於薄膜前驅物給劑步驟的暴露時間及薄膜前驅物(對基板表面)的黏附係數，每一ALD循環可沉積僅約0.5至3埃的厚度的薄膜層。是以，在一典型的ALD循環中，步驟的程序—如上所述之步驟(i)至(iv)—大致上會被重覆複數次以形成具有期望厚度的保形薄膜。是以，在某些實施例中，連續地重覆步驟(i)至(iv至少一次、或至少2次、或至少3次、或至少5次、或至少7次、或至少10次。ALD薄膜可以下列的速率沉積：介於每一ALD循環約0.1 Å至約2.5 Å之間、或介於每一ALD循環約0.2 Å至約2.0 Å之間、或介於每一ALD循環約0.3 Å至約1.8 Å之間、或介於每一ALD循環約0.5 Å至約1.5 Å之間、或介於每一ALD循環約0.1 Å至約1.5 Å之間、或介於每一ALD循環約0.2 Å至約1.0 Å、或介於每一ALD循環約0.3 Å至約1.0 Å、或介於每一ALD循環約0.5 Å至約1.0 Å之間。
在某些薄膜形成化學中，除了被稱為「薄膜前驅物」的反應物外，亦可使用輔助反應物或共反應物。在某些此類實施例中，在步驟(i)至(iv)的子組合期間或重覆步驟(i)至(iv)時，在步驟(i)至(iv)的每一步驟中可連續地流動輔助反應物或共反應物。在某些實施例中，此其他反應性化學物質(輔助反應物、共反應物等)可吸附至具有薄膜前驅物的基板表面上，然後與薄膜前驅物反應(如上述涉及前驅物P1與P2的實例)，但在其他實施例中，其毋需先吸附至基板表面上而是當其與已吸附的薄膜前驅物接觸時、同時與已吸附的薄膜前驅物發生反應。又，在某些實施例中，步驟(iii)之反應已吸附的薄膜前驅物可涉及使已吸附之薄膜前驅物與電漿接觸。電漿可提供能量以驅動基板表面上的薄膜形成反應。在某些此類實施例中，電漿可以是在反應室中利用施加適當的RF功率所產生的氧化性電漿(雖然在某些實施例中，其可遠端產生)。在其他實施例中可使用惰性電漿取代氧化物電漿。氧化電漿可自一或多種氧化劑（如O2 、N2 O、或CO2 ）所形成且可選擇性地包含一或多種稀釋劑（如Ar、N2 、或He）。在一實施例中，氧化電漿係自O2 與Ar所形成。適合的惰性電漿可自一或多種惰性氣體（如He或Ar）所形成。在先前所引用(並包含於此作為參考)的專利申請案中詳細說明了ALD製程的更進一步變型。
因此，圖5A中的流程圖概略地顯示藉由ALD製程在基板上形成材料薄膜的步驟的基板程序。如圖中所示，用以在基板上形成複數薄膜層的ALD製程可始於步驟511，使一薄膜前驅物吸附至基板上，俾使前驅物在基板上形成一吸附限制層。之後，在步驟512處自圍繞已吸附之前驅物的體積移除至少部分之未吸附的薄膜前驅物及/或反應副產物。之後，在步驟513中，使已吸附的薄膜前驅物反應以在基板上形成一薄膜層。在步驟513中反應已吸附之前驅物之後，在步驟514中，若圍繞該薄膜層的體積中存在脫附的薄膜前驅物及/或反應副產物，則自該體積移除脫附的薄膜前驅物及/或反應副產物。
前述之步驟511至514的程序代表一個ALD循環。然而，由於單一ALD循環通常只沉積一層薄膜，可依序重覆多個ALD循環，以形成複數層薄膜(或者相等地，形成具有期望厚度的複數層薄膜)。是以，再參考圖5A，在步驟514處結束ALD循環後，在步驟515中判斷是否已形成充分層數之薄膜(或是否已沉積具有充分厚度的薄膜)—在此實例中，此係藉由判斷是否已進行N 或N’ 個循環(如上所述)來加以判斷—若是，則結束薄膜形成步驟，若否，則製程程序回到步驟511以開始另一個ALD循環。應注意，在圖4A與4B之文義下所闡述的多基板製程與薄膜沉積操作可使用圖5A的此些ALD薄膜形成步驟，以同時將薄膜沉積至複數基板上。
圖5B之時序圖更進一步地說明藉由沉積製程如ALD製程在基板上形成材料薄膜之程序的一實例。圖5B顯示用於四個沉積循環的製程步驟，每一循環包含前驅物輸送、RF功率輸送、反應物氣體輸送及製程室加壓的製程步驟。圖5B中的製程步驟係經由其對應的線所顯示且被表示為布林值，即開或關。若在圖5B中顯示一製程步驟所對應的線係處於「開」的位置，則此製程步驟正在進行。若在圖5B中顯示一製程步驟所對應的線係處於「關」的位置，則此製程步驟未在進行。
在整個4個沉積循環期間，可對製程室加壓。圖5B中加強標註了一個沉積循環。在該一循環中，沉積循環的第一階段可為給劑階段。在給劑階段期間，前驅物被輸送至製程室，但RF功率未開啟且尚未輸送反應物氣體或複數氣體。在給劑階段期間，基板可吸附前驅物並在基板上形成一吸附層。圖5B的給劑階段係對應至圖5A的步驟511。
在給劑階段後，接著可以是沉積循環的吹淨階段。在吹淨階段期間，前驅物停止輸送、但RF功率仍未開啟且仍尚未輸送反應物氣體。吹淨階段可自圍繞已吸附前驅物的體積移除至少部分之未吸附的薄膜前驅物及/或反應副產物。圖5B的吹淨階段係對應至圖5A的步驟512。
在吹淨階段後，接著沉積循環可進入轉變階段。在轉變階段期間，開啟RF功率並同時輸送反應物氣體或複數氣體。在轉變階段期間，已吸附的薄膜前驅物可進行反應，以在基板上形成一薄層。圖5B的轉變階段係對應至圖5A的操作513。
最後，在結束轉變階段後，沉積循環可進入RF後之吹淨階段。在反應已吸附之前驅物後，若圍繞薄膜層的體積中有脫附之薄膜前驅物及/或反應副產物，RF後之吹淨階段可自該體積移除脫附之薄膜前驅物及/或反應副產物。圖5B的RF後之吹淨階段係對應至圖5A的操作514。
在圖5B中所特別標註的1個循環中，可將一薄膜層(可能具有厚度d )沉積至基板上。在某些實施例中，d 可以是介於0.1 Å至2.5 Å的厚度。額外的循環亦可將數層薄膜(可能具有厚度d )沉積至基板上。
在某些實施例中，一多層沉積薄膜可包含組成交替的區域/部分，例如組成交替的區域/部分係由依序保形沉積具有一組成的多層、接著依序保形沉積具有另一組成的多層、然後重覆交替此兩程序所形成。某些ALD沉積薄膜的此些態樣係載於例如2012年9月7日申請之名為「CONFORMAL DOPING VIA PLASMA ACTIVATED ATOMIC LAYER DEPOSITION AND CONFORMAL FILM DEPOSITION」的美國專利申請案US 13/607,386(代理人案號NOVLP488) 中，將其所有內容包含於此作為所有目的之參考。在下列文獻中更詳細地說明具有交替組成之部分的保形薄膜的其他實例—包含用以摻雜下方之目標積體電路結構或基板區域的薄膜—以及形成此些薄膜的方法：2011年4月11日申請之名為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION」的美國專利申請案，代理人案號為NOVLP405；2011年9月23日申請之名為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION」的美國專利申請案US 13/242,084，現為美國專利US 8,637,411，代理人案號為NOVLP427)；2011年9月1日申請之名為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL DIELECTRIC FILM DEPOSITION」的美國專利申請案US 13/224,240，代理人案號為NOVLP428；2012年9月7日申請之名為「CONFORMAL DOPING VIA PLASMA ACTIVATED ATOMIC LAYER DEPOSITION AND CONFORMAL FILM DEPOSITION」的美國專利申請案US 13/607,386，代理人案號為NOVLP488；及2014年2月28日申請之名為「CAPPED ALD FILMS FOR DOPING FIN-SHAPED CHANNEL REGIONS OF 3-D IC TRANSISTORS」之美國專利申請案US 14/194,549，將上述者之所有內容包含於此作為參考。
如上列者之說明書中詳細說明，ALD製程常被用來沉積保形矽氧化物薄膜(SiOx)，然而如下列者之說明書中所述，ALD製程亦可被用來沉積其他化學物的保形介電薄膜。在某些實施例中，以ALD 形成的介電薄膜可包矽碳化物(SiC)材料、矽氮化物(SiN)材料、矽的碳氮化物(SiCN)材料、或上述之組合。在某些實施例中，矽的碳氧化物與矽的碳氮氧化物及矽的碳氮化物亦可為ALD形成的薄膜。在下列案件詳細揭露了沉積此類薄膜的方法、技術與操作：2012年6月12日申請之名為「REMOTE PLASMA BASED DEPOSITION OF SiOC CLASS OF FILMS」的美國專利申請案 US 13/494,836，代理人案號為NOVLP466/NVLS003722；2013年5月31日申請之名為「METHOD TO OBTAIN SiC CLASS OF FILMS OF DESIRED COMPOSITION AND FILM PROPERTIES」的美國專利申請案US 13/907,699，代理人案號為LAMRP046/3149；名為「GROUND STATE HYDROGEN RADICAL SOURCES FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF SILICON-CARBON-CONTAINING FILMS」之美國專利申請案US 14/062,648；及2014年2月28日申請之名為「CAPPED ALD FILMS FOR DOPING FIN-SHAPED CHANNEL REGIONS OF 3-D IC TRANSISTORS」的美國專利申請案US 14/194,549。將上述每一者的所有內容包含於此作為所有目的之參考。
藉由ALD之薄膜沉積的其他實例包含如被列舉並包含作為參考之專利申請案(US 13/084,399、US 13/242,084、US 13/224,240與US 14/194,549)中所述之用以沉積含摻質之薄膜的化學品。如文中所述，可使用各種含摻質的薄膜前驅物形成含摻質之薄膜，如下列者的薄膜：摻雜硼的矽酸鹽玻璃(BSG)、摻雜磷的矽酸鹽玻璃(PSG)、摻雜硼磷的矽酸鹽玻璃(BPSG)、摻雜砷(As)的矽酸鹽玻璃(ASG)等。含摻質的薄膜可包含B2 O3 、B2 O、P2 O5 、P2 O3 、As2 O3 、As2 O5 等。是以，具有非硼之含摻質的薄膜亦可。實例包含鎵、磷、或砷摻質、或適合摻雜半導體基板的其他元素，如其他價的III與V族元素。
對於ALD製程的條件而言，ALD製程可在任何溫度下進行。在某些實施例中， ALD反應室內的適合的溫度範圍可自介於約25 °C 至450 °C、或介於約50 °C至300 °C、或介於約20 °C至約400 °C、或介於約200 °C至約400 °C、或介於約100 °C至約350 °C。
類似地，ALD製程可在各種ALD反應室壓力下進行。在某些實施例中，反應室內適合的壓力範圍係自介於約10 mTorr至10 Torr、或介於約20 mTorr至約8 Torr、或介於約50 mTorr至約5 Torr、或介於約100 mTorr and 至約2 Torr。
若在步驟(iii)中使用電漿，可使用各種RF功率位準產生電漿。在某些實施例中，適當的RF功率的範圍可自介於約100 W至約10 kW、或介於約200 W至約6 kW、或 介於約500 W至約3 kW、或介於約 1 kW至約2 kW。
在步驟(i)中可使用各種薄膜前驅物的流率。在某些實施例中，適合的流率範圍可介於約0.1 mL/min至約10 mL/min、或介於約0.5 mL/min至約5 mL/min、或介於約1 mL/min至約3 mL/min之間。
在不同的操作中可使用不同的氣體流率。在某些實施例中，一般的氣體流率的範圍可介於約1 L/min至約20 L/min之間、或介於約2 L/min 至約10 L/min之間。對於步驟(ii)與(iv)中的選擇性惰性氣體吹淨步驟而言，所用的猛暴流率的範圍可介於約20 L/min與約100 L/min之間、或介於約40 L/min至約60 L/min之間。
再次強調，在某些實施例中，泵抽至一基本壓力(pump-to-base)的步驟代表藉由將反應室直接暴露至一或多個真空泵浦、而將反應室泵抽至一基本壓力。在某些實施例中，基板壓力可通常只有數毫托(如介於約1至20 mTorr)。又，如上所述，泵抽至一基本壓力的步驟可伴隨著或可不伴隨著惰性氣體吹淨，是以在一或多個閥件開啟通往真空泵浦之傳導路徑時，可使載氣流動或可不使載氣流動。
又，再次強調，可重覆多個ALD循環以建立複數保形層的堆疊。在某些實施例中每一層可具有實質上相同的組成，但在其他實施例中，依序沉積的ALD沉積層可具有不同的組成，或在某些此類實施例中組成可自層至層間交替或如上所述具有不同組成的複數層可依序重覆。是以，根據實施例，可使用某些堆疊工程的概念，如被列舉並包含作為參考之專利申請案(US 13/084,399、US 13/242,084及US 13/224,240)中所揭露的概念調變此些薄膜中的硼、磷或砷濃度。
設備的詳細說明
可以任何適當的半導體基板製程設備進行文中所述之方法。適合的設備包含用以完成製程步驟的硬體、以及具有用以根據文中所揭露之各種通道摻雜方法控制製程步驟之指令的系統控制器。在某些實施例中，硬體可包含被包含在一多站基板製程設備中的一或多個製程站、及具有(或可接取)用以根據文中所述之製程技術控制製程步驟之機器可讀取之指令的控制器。
是以，在某些實施例中，適合在複數半導體基板上沉積材料薄膜的一設備可包含：製程室中所包含的第一組一或多個製程站，其中每一製程站具有一基板支撐件、製程室中所包含的第二組一或多個製程站，其中每一製程站具有一基板支撐件、用以控制流至製程站之薄膜前驅物流的一或多個閥件、用以自圍繞一或多個製程室中所包含之製程站的體積移除薄膜前驅物的一或多個閥操作之真空源。且，此類設備亦可包含具有(或可接取) 機器可讀取之指令的一控制器，此些機器可讀取之指令係用以操作基板加載裝置、基板傳送裝置、一或多個閥件及真空源，以將材料薄膜沉積至基板上。
是以，在某些實施例中，控制器所執行的該些指令可包含用以在製程室所包含之複數製程站處之複數基板上形成薄膜的指令，其中藉由一系列的ALD循環，在每一基板上形成複數層的薄膜。是以，在某些此類實施例中，控制器所包含的該些指令可包含：用以進行上述ALD步驟(i)至(iv)的指令、重覆ALD步驟(i)至(iv)複數次，以在基板製程設備之複數製程站處之複數基板上形成複數層薄膜的指令。
圖1顯示基板製程設備100之一實施例的概圖。為了簡化圖示，製程設備100被顯示成具有用以維持低壓環境之一製程室體102的一獨立製程站。然而，應瞭解，在一共同的製程設備環境中—如文中所述之共同反應室內—可包含複數製程站。例如，圖2A顯示一多站製程設備之一實施例。又，當明白，在某些實施例中，可藉由一或多個系統控制器以程式方式調整製程設備100的一或多個硬體參數，此些硬體參數包含上面已詳細討論的硬體參數。
製程站100係與反應物輸送系統101流體交流，反應物輸送系統101係用以將製程氣體輸送至分配噴淋頭106。反應物輸送系統101包含用以混合及/或調整欲輸送至噴淋頭106之製程氣體的混合容器804。一或多個混合容器入口閥120可控制製程氣體至混合容器804的導入。
某些反應物在蒸發並接著被輸送至製程室102之前可以液態儲存。圖1的實施例包含用以蒸發欲供給至混合容器804之液體反應物的蒸發點103。在某些實施例中，蒸發點103可以是一經加熱的液體注射模組。在某些實施例中，蒸發點103可以是一經加熱的蒸發器。在未採取適當控制(例如在蒸發/原子化液體反應物時未使用氦氣)時，自此類模組/蒸發器所產生的飽和反應物蒸氣可能在下游輸送管線中凝結。不匹配之氣體暴露至已凝結的反應物可能會產生小粒子。此些小粒子可阻塞管線、阻礙閥件操作、污染基板等。解決此些問題的某些方法涉及掃除及/或排空輸送管線，以移除剩餘的反應物。然而，掃除輸送管線可增加製程站循環時間、不利製程站產量。是以，在某些實施例中，可熱處理蒸發點103下游的輸送管線。在某些實例中，亦可熱處理混合容器804。在一非限制性的實例中，蒸發點103下游的管線具有較高溫度的輪廓自約100°C延伸至混合容器804處的約150°C。
如所述，在某些實施例中，蒸發點103可以是一經加熱的液體注射模組(簡稱「液體注射器」)。此類液體注射器可將液體反應物的脈衝注射至混合容器上游的載氣流中。在一情況中，液體注射器可藉著瞬間使液體自較高壓力變為較低壓力來蒸發反應物。在另一實例中，液體注射器可將液體原子化為分散微滴，此些分散微滴接著在經加熱的輸送管線中蒸發。應明白，較小的液滴比較大的液滴更快蒸發，因此可降低液體注射與完成蒸發之間的延遲。較快蒸發可減少蒸發點103下游之管線的長度。在一情況中，液體注射器可直接架設至混合容器804。在另一情況中，液體注射器可直接架設至噴淋頭106。
在某些實施例中，可提供蒸發點103上游的液流控制器(LFC)以控制蒸發及輸送至製程室102之液體的質量流量。例如，LFC可包含位於LFC下游的一熱質量流量計(MFM)。接著可調整LFC的柱塞閥，以回應與MFM電交流之比例-積分-微分(PID)控制器所提供的反饋控制訊號。然而，利用反饋控制可能要花一秒或更久才能穩定液流。這可能會延長液態反應物的給劑時間。是以，在某些實施例中，LFC可動態地在反饋控制模式與直接控制模式之間切換。在某些實施例中，LFC可藉由使LFC與PID控制器的感測管失效來動態地自反饋控制模式切換至直接控制模式。
噴淋頭106朝向製程站處的基板112分配製程氣體及/或反應物(如薄膜前驅物)，製程氣體及/或反應物流係藉由噴淋頭上游的一或多個閥件(如閥件120、120A、105)所控制。在圖1所示的實施例中，基板112係位於噴淋頭106下方且被顯示為座落於平臺108上。應瞭解，噴淋頭106可具有任何適合的形狀且可具有任何適合數目與配置的接口以將製程氣體分配至基板112。
在某些實施例中，微體積107係位於噴淋頭106下方。在製程站的微體積中靠近基板進行ALD製程會比在製程站的整個體積中進行ALD製程更能降低反應物暴露與掃除時間、更可降低轉換製程條件(如壓力、溫度等)的所需時間、可限制製程站機器人被暴露至製程氣體等。微體積尺寸的實例可包含但不限於介於0.1升至2升的體積。
在某些實施例中，可舉升或降低平臺108以將基板112暴露至微體積107及/或改變微體積107的體積。例如，在一基板傳送階段中，可降低平臺108以將基板112載於平臺108上。在於基板上進行沉積的製程階段中，可舉升平臺108以將基板112置於微體積107中。在某些實施例中，微體積107可完全圍繞基板112以及平臺108的一部分，以於沉積製程期間產生一高流動阻抗區域。
選擇性地，可在部分沉積製程期間降低及/或舉升平臺108以調變微體積107內的製程壓力、反應物濃度等。在製程期間製程室體102被維持在一基礎壓力的情況中，降低平臺108可使微體積107被排空。微體積之體積對製程室之體積的例示性比例可包含但不限於介於1：500至1：10。應明白，在某些實施例中，可藉由適合的系統控制器以程式方式調整平臺高度。
在另一情況中，調整平臺108的高度可使例如ALD或CVD製程中所包含之電漿活化期間及/或處理循環期間的電漿密度變化。在完成沉積製程階段時，可在另一基板傳送階段期間降低平臺108，以自平臺108移除基板112。
雖然文中所述之例示性微體積變化係指高度可調整之平臺，但應瞭解，在某些實施例中，可調整噴淋頭106相對於平臺108的位置以變化微體積107的體積。又，應瞭解，在本發明的範疇內可藉由任何適當的機構來變化平臺108及/或噴淋頭106的垂直位置。在某些實施例中，平臺108可包含用以旋轉基板112之位向的一旋轉軸。當明白，在某些實施例中，可藉由具有用以施行全部或部分前述步驟之機器可讀取指令的一或多個適合的系統控制器以程式方式進行此些例示性調整的一或多者。
回到圖1所示的實施例，噴淋頭106與平臺108係與用以對電漿供給能量的RF電源114與匹配網路116電交流。在某些實施例中，可藉著控制製程站壓力、氣體濃度、RF電源、RF源頻率及電漿功率脈衝時點中的一或多者來控制電漿能量(例如藉由具有適當機器可讀指令之系統控制器)。例如，可在任何適當的功率下操作RF電源114與匹配網路116以產生具有期望之自由基物種組成的電漿。適當功率的實例已包含於上面段落。類似地，RF電源114可提供具有任何適當頻率的RF功率。在某些實施例中，RF電源114可用以彼此獨立地控制高頻與低頻RF電源。低頻RF頻率的實例可包含但不限於介於50 kHz至500 kHz的頻率。高頻RF頻率可包含但不限於介於1.8 MHz至2.45 GHz的頻率。應明白，可以離散或連續的方式調變任何適當的參數以提供表面反應用的電漿功率。在一非限制性的實例中，相較於連續供能的電漿，可間歇地脈衝電漿功率以降低對基板表面的離子轟擊。
在某些實施例中，可藉由一或多個電漿監測器原位監測電漿。在一情況中，可藉由一或多個電壓、電流感測器(如VI探針)監測電漿功率。在另一情況中，可藉由一或多個光發射光譜(OES)感測器量測電漿密度及/或製程氣體濃度。在某些實施例中，可基於來自此類原位電漿監測器的量測值以程式方式調整一或多個電漿參數。例如，可在提供電漿功率之程式化控制的反饋迴路中使用OES感測器。應瞭解，在某些實施例中，可使用其他監測器監測電漿與其他製程特性。此類監測器可包含但不限於紅外線(IR)監測器、聲學監測器及壓力傳感器。
在某些實施例中，可藉由輸入/輸出控制(IOC)序列指令控制電漿。在一實例中，設定電漿活化階段用之電漿條件的指令可被包含在製程配方的對應電漿活化配方階段中。在某些情況中，製程配方階段可依順序配置，故一製程階段的所有指令係與該製程階段同步執行。在某些實施例中，可將用以設定一或多個電漿參數的指令包含於一電漿配方階段之前的一配方階段中。例如，第一配方階段可包含用以設定惰性氣體(例如氦氣)及/或反應物氣體之流率的指令、用以將電漿產生器設定至一功率設定點的指令以及第一配方階段用的時間延遲指令。接續的第二配方階段可包含用以致能電漿產生器的指令以及第二配方階段用的時間延遲指令。第三配方階段可包含用以使電漿產生器失能的指令以及第三配方階段用的時間延遲指令。應明白，在本發明的範疇內此些配方階段可以任何適合的方式被更進一步地分割及/或重覆。
在某些沉積製程中，電漿會擊發數秒或更久等級的時間。在本文的某些實施例中，在一製程循環內可施用更加短暫的電漿擊發。此些電漿擊發可持續50 ms至1秒等級的時間，例如0.25秒的特定例示性時間。此類短暫的RF電漿擊發需要電漿的快速穩定。為了達到此目的，可配置電漿產生器，俾使阻抗匹配被預設在一特定電壓但允許頻率浮動。在傳統上，高頻電漿係於約13.56 MHz的RF頻率下產生。在本文所述的各種實施例中，允許頻率浮動至不同於此標準值的值。藉著允許頻率浮動但將阻抗匹配固定在一預設電壓，可更加快速地穩定電漿，當使用與ALD循環相關的極短電漿擊發時，此結果可能是重要的。
在某些實施例中，平臺108可藉由加熱器110控制其溫度。又，在某些實施例中，製程設備100的壓力控制可藉由一或多個閥操作的真空源（如蝶閥118）所提供。如圖1的實施例所示，蝶閥118 壓抑下游真空泵浦(未顯示)所提供的真空。然而，在某些實施例中，製程設備100的壓力控制亦可藉由變化導入製程室102之一或多種氣體的流率來加以調整。在某些實施例中，該一或多個閥操作的真空源（如蝶閥118）可在適當的ALD操作階段期間用以自圍繞製程站的體積移除薄膜前驅物。
如上所述，可將一或多個製程站包含於多站基板製程設備中。圖2A概略地顯示一多站製程設備200的一實例，多站製程設備200包含在一共同低壓製程室214中的複數製程站201、202、203與204。藉著將每一站維持在一低壓環境中，可避免因薄膜沉積製程之間的真空中斷所引起的缺陷。
如圖2A中所示，多站製程設備200具有基板加載接口220與機器人226。機器人226係用以移動來自晶圓盒的複數基板，基板係經由艙228藉由大氣接口220而被載入製程室214中之4 個製程站201、202、203與204中之一者上。
圖2A中所示之製程室214提供四個製程站、即製程站201、202、203與204。每一站具有一經加熱的平臺以及複數氣體線入口。應瞭解，在某些實施例中，每一製程站可具有不同或複數的用途。例如，在某些實施例中，一製程站可在ALD製程模式與CVD製程模式之間切換。額外地或或者，在某些實施例中，製程室214可包含一或多個匹配成對的ALD/CVD複數製程站。雖然所示的製程室214包含四個製程站，但當瞭解，根據本發明的製程室可具有任何適當數目的站點。例如，在某些實施例中，一製程室可具有1、或2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9、或10、或11、或12、或13、或14、或15、或16、或更多的製程站(或一系列實施例可被描述為每一反應室可具有數目落在任一對前列數值所定義的範圍內的製程站，例如每一反應室具有2至6個製程站、或每個反應室具有4至8個製程站、或每個反應室具有8至16個製程站等)。
圖2A亦顯示在製程室214中用以在製程站201、202、203與204之間傳送基板之基板傳送系統290的一實施例。應瞭解，可使用各種適合的基板傳送系統。非限制性的實例包含基板傳送盤與基板搬運機器人。
圖2A亦顯示用以控制製程設備200之製程條件與硬體狀態之系統控制器250的一實施例。系統控制器250可包含一或多個記憶體裝置256、一或多個大量儲存裝置254及一或多個處理器252。處理器252可包含一或多個CPU、ASIC(特殊應用積體電路)、通用電腦及/或專用電腦、一或多個類比及/或數位輸入/輸出連接件、一或多個步進機馬達控制器板等。
在某些實施例中，系統控制器250控制製程設備200的部分或所有操作，此些操作包含製程設備200之各別製程站的操作。系統控制器250可在處理器252上執行機器可讀取之系統控制指令258，在某些實施例中系統控制指令258係自大量儲存裝置254載入至記憶體裝置256中。系統控制指令258可包含用以控制下列者的複數指令：時序、氣態與液態反應物的混合物、反應室及/或站點的壓力、反應室及/或站點的溫度、晶圓溫度、目標的功率位準、RF功率位準、RF曝露時間、基板平臺、夾頭及/或支撐件的位置及製程設備200所進行之特定製程的其他參數。此些製程可包含各種類型的製程，其包含但不限於：和在基板上沉積薄膜相關的製程。系統控制指令258可以任何適當的方式配置。例如，可撰寫各種製程設備元件的子程式或控制物件以控制施行各種製程設備製程所需之製程設備元件的操作。可以任何適當的電腦可讀程式語言編碼系統控制指令258。在某些實施例中以軟體實施系統控制指令258，在其他的實施例中可以硬體實施統控制指令258—例如在ASIC(特殊應用積體電路)中的硬體編碼邏輯，在其他實施例中以軟體與硬體的組合實施系統控制指令258。
在某些實施例中，系統控制軟體258可包含用以控制上述各種參數的輸入/輸出(IOC)序列指令。例如，一沉積製程或複數製程的每一階段可包含用以被系統控制器250執行的一或多個指令。用以設定薄膜沉積製程階段之製程條件的複數指令可例如被包含於對應的沉積配方階段中，對於覆蓋薄膜沉積步驟而言亦是如此。在某些實施例中，可依序配置複數配方階段，俾使一製程階段的所有指令係與該製程階段同時執行。
在某些實施例中，可施行被儲存在與系統控制器250相關之大量儲存裝置254及/或記憶體裝置256上的其他電腦可讀指令及/或程式。程式或程式段落的實例包含基板定位程式、製程氣體控制程式、壓力控制程式、加熱器控制程式及電漿控制程式。
基板定位程式可包含製程設備元件用的程式碼，此些程式碼係用以將基板載至平臺218上並控制基板與製程設備200之其他部件之間的距離。定位程式可包含複數指令，此些指令係用以在必要時適當地將基板移入與移出反應室以沉積薄膜。
製程氣體控制程式可包含用以控制氣體組成與流率並選擇性地控制在沉積前流入圍繞一或多個製程站之體積的氣體以穩定的體積中的壓力的程式碼。在某些實施例中，製程氣體控制程式可包含在將薄膜沉積至基板上時用以將特定氣體導入製程室內圍繞一或多個製程站之體積中的指令。製程氣體控制程式亦可包含依據正在沉積之薄膜之組成而以相同流率持續輸送此些氣體相同時間或以不同流率持續輸送此些氣體不同時間的指令。製程氣體控制程式亦可包含在經加熱之注射模組中於氦氣或其他載氣的存在下、用以原子化/蒸發液體反應物的指令。
壓力控制程式可包含藉由調節例如製程站之排放系統中的節流閥、控制流入製程站的氣體流等而控制製程站中之壓力的程式碼。壓力控制程式可包含用以在將各種類型薄膜沉積至基板上時、維持相同或不同壓力的指令。
加熱器控制程式可包含用以控制流至用以加熱基板之加熱單元之電流的程式碼。或者或額外地，加熱器控制程式可控制輸送至基板之加熱傳輸氣體(如氦氣)的輸送。加熱控制程式可包含用以在將各種類型薄膜沉積至基板上時、在反應室及/或圍繞製程站之體積中維持相同或不同溫度的指令。
電漿控制程式可包含用以根據文中實施例設定一或多個製程站中之RF功率位準、頻率與暴露時間的程式碼。在某些實施例中，電漿控制程式可包含在沉積薄膜至基板上時、所用的相同或不同RF功率位準及/或頻率及/或暴露時間的指令。
在某些實施例中，可具有與系統控制器250相關的使用者介面。使用者介面可包含顯示螢幕、該設備及/或製程條件的圖形化軟體顯示及使用者輸入裝置如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等。
在某些實施例中，系統控制器250所調整的參數可與製程條件相關。非限制性實例包含製程氣體組成與流率、溫度、壓力、電漿條件(如RF偏壓功率位準與曝露時間)等。此些參數可以配方的形式提供予使用者，使用者可利用使用者介面輸入此些參數。
用以監測製程的訊號可來自各種製程設備感測器、並藉由系統控制器250的類比及/或數位輸入連接件所提供。用以控制製程的訊號可在製程設備200的類比及/或數位輸出連接件上輸出。可被監控之製程設備感測器的非限制性實例包含質量流量控制器(MFCs)、壓力感測器(如壓力計)、熱電偶等。適當程式化的反饋與控制演算法可與來自此些感測器的數據一起使用以維持製程條件。
系統控制器250可提供用以實施上述沉積製程的機器可讀指令。指令可控制各種不同的製程參數，如DC功率位準、RF偏壓功率位準、壓力、溫度等。指令可根據文中的各種實施例控制參數以進行薄膜疊層的原位沉積。
系統控制器通常包含一或多個記憶體裝置以及一或多個用以執行機器可讀指令的處理器，俾使設備能根據文中所述的方法進行步驟。可使包含用以控制文中所述之基板摻雜製程之步驟之指令的機器可讀非暫態媒體和系統控制器耦合。
上文中所述的各種設備與方法實施例可與微影圖案化設備及/或製程一起使用，例如用以製造半導體裝置、顯示器、LEDs、光伏面板等的微影圖案化設備及/或製程。一般而言，雖然沒有必要，但此些設備或製程會在一共同的製造廠房中一起及/或同時使用或進行。
薄膜的微影圖案化通常包含下列步驟的部分者或全部，每一步驟可由許多可能的設備達成：(1)利用旋塗或噴塗設備將光阻施加至基板上如其上形成有氮化矽膜的基板上；(2)利用熱板、爐管或其他適合的固化設備固化光阻；(3)利用一設備（如晶圓步進機）將光阻曝露至可見光或UV或X射線；(4)利用一設備（如濕式槽或噴塗顯影設備）顯影光阻，以選擇性地移除光阻藉此將其圖案化；(5)利用一乾式或電漿輔助蝕刻設備將光阻圖案轉移至下方膜層或基板中；及(6)利用一設備如RF或微波電漿光阻剝除設備移除光阻。在某些實施例中，在施加光阻之前可沉積可灰化的硬遮罩層(如非晶碳層)及另一適合的硬遮罩(如抗反射層)。
其他實施例
雖然為了清楚瞭解的目的已詳細地說明特定實施例之文義中的前述技術、步驟、製程、方法、系統、設備、工具、薄膜、化學品與組成，但熟知此項技藝者應明白，在本發明的精神與範疇內有許多能施行前述實施例的替代性方案。因此，文中所揭露之實施例應被視為說明性說明文中所揭露之發明概念而非限制性不合理地限制申請專利範圍最終所主張之請求標的的範疇。
1‧‧‧基板
2‧‧‧基板
3‧‧‧基板
4‧‧‧基板
5‧‧‧基板
6‧‧‧基板
100‧‧‧設備
101‧‧‧氣體輸送系統
102‧‧‧製程室
103‧‧‧蒸發點
105‧‧‧閥件
106‧‧‧噴淋頭
107‧‧‧微體積
108‧‧‧基板支撐件(平臺)
112‧‧‧基板
114‧‧‧RF電源
116‧‧‧匹配網路
118‧‧‧真空泵浦(蝶閥)
120‧‧‧混合容器入口閥
120A‧‧‧閥件
126‧‧‧基板搬運機器人
150‧‧‧控制器
200‧‧‧基板製程設備
200A‧‧‧多站基板製程設備
201‧‧‧製程站
202‧‧‧製程站
203‧‧‧製程站
204‧‧‧製程站
214‧‧‧基板製程室
218‧‧‧經加熱的平臺
220‧‧‧大氣接口
226‧‧‧基板搬運機器人
226A‧‧‧基板搬運機器人
228‧‧‧艙
250‧‧‧系統控制器
252‧‧‧處理器
254‧‧‧大量儲存裝置
256‧‧‧記憶體裝置
258‧‧‧系統控制指令
290‧‧‧基板傳送盤(基板傳送系統)
410‧‧‧步驟
415‧‧‧步驟
420‧‧‧步驟
425‧‧‧步驟
430‧‧‧步驟
435‧‧‧步驟
440‧‧‧步驟
445‧‧‧步驟
450‧‧‧步驟
455‧‧‧步驟
460‧‧‧步驟
465‧‧‧步驟
470‧‧‧步驟
491‧‧‧步驟
492‧‧‧步驟
493‧‧‧步驟
494‧‧‧步驟
495‧‧‧步驟
496‧‧‧步驟
497‧‧‧步驟
511‧‧‧步驟
512‧‧‧步驟
513‧‧‧步驟
514‧‧‧步驟
515‧‧‧步驟
804‧‧‧混合容器
901‧‧‧製程站
902‧‧‧製程站
903‧‧‧製程站
904‧‧‧製程站
A‧‧‧製程站
B‧‧‧製程站
C‧‧‧製程站
D‧‧‧製程站D目標薄膜厚度d薄膜沉積之單一循環所沉積之單層薄膜的期望平均厚度M正整數N沉積循環數N’沉積循環數N”沉積循環數N’’’沉積循環數
P1‧‧‧第一薄膜前驅物
P2‧‧‧第一薄膜前驅物S製程站
圖1為具有一製程室之一基板製程設備之概圖，製程室具有單一製程站。
圖2A為具有一基板搬運機器人與一控制器之四站基板製程設備的概圖，此基板搬運機器人係用以將基板加載至兩個製程站、並自兩個製程站卸載基板，該控制器係用以操作該設備。
圖2B為具有一基板搬運機器人與一控制器之四站基板製程設備的概圖，此基板搬運機器人係用以將基板加載至一個製程站、並自一個製程站卸載基板，該控制器係用以操作該設備。
圖3A顯示代表2x2模式(或2x2「彈性」模式)之步驟程序的實例。
圖3B顯示代表典型沉積模式之步驟程序的實例。
圖3C顯示代表循序模式之步驟程序的實例。
圖4A為一方法實例的流程圖，此方法係用以根據文中所揭露的原則，在多站製程室的複數半導體基板上沉積複數材料薄膜。
圖4B為一例示性步驟程序的流程圖，此步驟程序係利用交替輪動之沉積的N 與N’ 個循環而在任意組一或多片基板上進行沉積。
圖4C為一方法實例的流程圖，此方法係用以根據鑲嵌模式在多站製程室中的複數半導體基板上沉積複數材料薄膜。
圖5A為一例示性步驟程序的流程圖，此步驟程序係藉由ALD製程在基板上形成材料薄膜。
圖5B之時序圖顯示藉由沉積製程在基板上形成材料薄膜的基本步驟程序。
步驟1‧‧‧加載
步驟2‧‧‧進行N個沉積循環
步驟3‧‧‧標註索引與加載
步驟4‧‧‧進行N’個沉積循環
步驟5‧‧‧標註索引與交換
步驟6‧‧‧進行N個沉積循環

Claims (42)

  1. 一種在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，包含： (a) 將一第一組一或多片基板載入第一組一或多個製程站處的該製程室中； (b) 藉著確切地進行薄膜沉積的N 個循環、將一薄膜材料沉積至該第一組製程站處的該第一組基板上； (c) 在(b)中的沉積之後，將該第一組基板自該第一組製程站傳送至該製程室中的一第二組一或多個製程站； (d) 將一第二組一或多片基板載入該第一組製程站處的該製程室中； (e) 藉著確切地進行薄膜沉積的N’ 個循環、將薄膜材料沉積至該第一組製程站處的該第二組基板上及該第二組製程站處的該第一組基板上，其中該N’ 係不等於該N ；及 (f) 在(e)中的沉積之後，自該製程室卸載該第一組基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，更包含： (g) 將該第二組基板自該第一組製程站傳送至該第二組製程站；及 (h) 藉著確切地進行薄膜沉積的N 個循環、將薄膜材料沉積至該第二組製程站處的該第二組基板上。
  3. 如申請專利範圍第1項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，其中該薄膜沉積的一單一循環包含： (i) 使一薄膜前驅物吸附至該基板上，俾使該前驅物在該基板上形成一吸附限制層； (ii)  自圍繞已吸附之該前驅物的一體積移除至少部分未吸附之該薄膜前驅物； (iii)  在(ii)中移除未吸附之該前驅物後，反應已吸附之該薄膜前驅物以在該基板上形成一薄膜層；及 (iv)  在反應已吸附之該前驅物後，若圍繞該薄膜層的該體積中存在有脫附之該薄膜前驅物及/或副產物，則自該體積移除脫附之該薄膜前驅物及/或該副產物。
  4. 如申請專利範圍第1項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，其中N 與N’ 差1。
  5. 如申請專利範圍第1項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，更包含： 選擇該沉積薄膜的一目標厚度D ； 決定最接近D /d 的正整數M 為單數，其中d 為薄膜沉積之一單一循環所沉積之一單一膜層的期望平均厚度；及 選擇N 與N’ ， 俾使N +N’ = M且|N -N’ | = 1。
  6. 如申請專利範圍第1項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，更包含： 選擇該沉積薄膜的一目標厚度D； 選擇最接近½*D /d 的正整數N ，其中d 為薄膜沉積之一單一循環所沉積之一單一膜層的期望平均厚度；及 選擇N’ 為N -1或N +1。
  7. 如申請專利範圍第1-6項中任一項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，其中該製程室包含4個製程站，且該第一組製程站與該第二組製程站中的每一組製程站係由 2個製程站所構成。
  8. 如申請專利範圍第1-6項中任一項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，其中該製程室包含2個製程站，且該第一組製程站與該第二組製程站中的每一組製程站係由 1個製程站所構成。
  9. 如申請專利範圍第1-6項中任一項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，其中該製程室包含偶數的S 個製程站且該第一組製程站與該第二組製程站中的每一組製程站係由S /2個製程站所構成。
  10. 如申請專利範圍第1-6項中任一項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，其中該沉積薄膜材料包含一介電材料。
  11. 如申請專利範圍第10項之在多站製程室中於複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的方法，其中該介電材料包含一或多種矽氧化物。
  12. 一種在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，包含： (a) 在該反應室的一第一製程站中接收至少一第一基板； (b) 藉著確切地進行一週期性沉積製程之N 個循環而將一部分之該薄膜厚度沉積至至少該第一基板上； (c) 將至少該第一基板傳送至一第二製程站； (d) 在(c)之後，藉著確切地進行該週期性沉積製程之N’ 個循環而將另一部分之該薄膜厚度沉積在至少該第一基板上，其中N 不等於N’ 且N 與N’ 係受到選擇以達到該經定義的厚度；及 (e) 自該反應室移除至少該第一基板。
  13. 如申請專利範圍第12項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中N’ 係等於N -1或N +1。
  14. 如申請專利範圍第12項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中(a)包含在該反應室的複數製程站中接收複數片基板。
  15. 如申請專利範圍第14項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中(a)包含接收2片基板且此方法更包含： 選擇一定義的厚度D ； 決定最接近D /d 的正整數M 非為X 的倍數，其中d 為薄膜沉積之一單一循環所沉積之一單一膜層的期望平均厚度；及 選擇N 與N’ 俾使N +N’ = M且N 不等於N’ 。
  16. 如申請專利範圍第14項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中(a)包含接收4片基板且此方法更包含： 選擇一經定義的厚度D ； 選擇N 為最接近1/4*D /d 的正整數，其中d 為薄膜沉積之一單一循環所沉積之一單一膜層的期望平均厚度；及 選擇N’ 為N -1或N +1。
  17. 如申請專利範圍第12-16中任一項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，在(d)之後與(e)之前更包含： (f) 將至少該第一基板傳送至該反應室中的一第三製程站中；及 (g) 藉著確切地進行該週期性沉積製程之N” 個循環，以將另一部分之該薄膜厚度沉積至至少該第一基板上，其中N” 係等於或不等於N 且N 、N’ 與N” 係受到選擇以達到該經定義的厚度。
  18. 如申請專利範圍第17項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，在(g)之後與(e)之前更包含： (h) 將至少該第一基板傳送至該反應室中的一第四製程站中；及 (i) 藉著確切地進行該週期性沉積製程之N’’’ 個循環以將一額外部分之該薄膜厚度沉積在至少該第一基板上，其中N’’’ 係等於或不等於N 且N 、N’ 、N” 與N’’’ 係受到選擇以達到該經定義的厚度。
  19. 如申請專利範圍第18項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中在該反應室的4個製程站中接收4片基板且該方法更可包含： 選擇一經定義的厚度D ； 決定最接近D /d 的正整數M 非為4 的倍數，其中d 為薄膜沉積之一單一循環所沉積之一單一膜層的期望平均厚度；及 選擇N 與N’ 俾使N +N’ = M且N 不等於N’ 。
  20. 如申請專利範圍第12-16中任一項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中 在(a)中於該反應室中的複數製程站中接收複數基板； 在(b)中藉著確切地進行該週期性沉積製程的N 個循環，將一部分之該薄膜厚度沉積在該複數基板上； 在(c)中將該複數基板傳送至該反應室中的不同製程站；及 在(d)中藉著確切地進行該週期性沉積製程的N ’個循環，將另一部分之該薄膜厚度沉積在該複數基板上。
  21. 如申請專利範圍第20項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中該複數基板包含至少該第一基板與一第二基板、且(c)更包含自該第二製程站將該第二基板傳送至該第一製程站。
  22. 如申請專利範圍第12-16中任一項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，更包含：在(c)之後且在(d)之前，在該反應室中的一製程站中接收至少一額外基板，其中(d)更包含在該至少一額外基板上沉積另一部分之該薄膜厚度。
  23. 如申請專利範圍第22項之在具有兩或更多製程站之反應室中於半導體基板上沉積具有經定義之厚度之薄膜的方法，其中在該反應室中的該第一製程站中接收該至少一額外基板。
  24. 一種用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，包含： 一製程室； 該製程室中所包含之一第一組一或多個製程站，每一該製程站具有一基板支撐件； 該製程室中所包含之一第二組一或多個製程站，每一該製程站具有一基板支撐件； 一或多個閥件，用以控制流至該些製程站之一薄膜前驅物流； 一閥操作之真空源，用以自圍繞該製程室中所包含之該些製程站的複數體積移除該薄膜前驅物； 一基板加載裝置，用以將複數基板載入一或多個該製程站處之該製程室中； 一基板傳送裝置，用以將一或多片基板自該第一組製程站傳送至該第二組製程站； 一或多個控制器，包含用以操作該基板加載裝置、該基板傳送裝置、該一或多個閥件及該真空源以將複數材料薄膜沉積至該些基板上的複數機器可讀取之指令，此些機器可讀取之指令包含用於下列者之指令： (a) 將一第一組一或多片基板載入在該第一組製程站處的該製程室中； (b) 並藉著確切地進行薄膜沉積的N 個循環，將薄膜材料沉積至該第一組製程站處的該第一組基板； (c) 在(b)中之沉積後，自該第一組製程站將該第一組基板傳送至該第二組製程站； (d) 將一第二組一或多片基板載入該第一組製程站處的該製程室中； (e) 藉著確切地進行薄膜沉積的N’ 個循環，將薄膜材料沉積至該第一組製程站處的該第二組基板及該第二組製程站處的該第一組基板，其中N’與N係受到選擇以提供該薄膜的一經定義的總厚度；及 (f) 在(e)中之沉積後，自該製程室卸載該第一組基板。
  25. 如申請專利範圍第24項之用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，其中該一或多個控制器更包含用於下列者之機器可讀取之指令： (g) 自該第一組製程站將該第二組基板傳送至該第二組製程站；及 (h) 藉著進行薄膜沉積的N 個循環，將薄膜材料沉積至該第二組製程站處的該第二組基板上。
  26. 如申請專利範圍第24項之用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，其中該薄膜沉積的一單一循環包含： (i)  使一前驅物吸附至該基板上，俾使該前驅物在該基板上形成一吸附限制層； (ii)  自圍繞已吸附之該前驅物的一體積移除至少部分未吸附的該薄膜前驅物； (iii)  在(ii)中移除未吸附之該前驅物後，反應已吸附之該薄膜前驅物以在該基板上形成一薄膜層；及 (iv)  在反應已吸附之該前驅物後，若圍繞該薄膜層的該體積中存在有脫附之該薄膜前驅物及/或副產物，則自該體積移除脫附之該薄膜前驅物及/或該副產物。
  27. 如申請專利範圍第24項之用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，其中該基板加載裝置包含用以將該複數基板放置到一或多個製程站之該基板支撐件(複數支撐件)上的一基板搬運機器人。
  28. 如申請專利範圍第24項之用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，其中該基板傳送裝置包含一傳送盤，該傳送盤的操作係藉由使該複數基板相對於一中心軸旋轉，該中心軸實質上垂直於該基板之平面並實質上與該複數基板間等距。
  29. 如申請專利範圍第24-28項中任一項之用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，其中該製程室包含4 個製程站且該第一組製程站與該第二組製程站中的每一組製程站係由 2個製程站所構成。
  30. 如申請專利範圍第24-28項中任一項之用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，其中該一或多個控制器更包含用於下列者之機器可讀取之指令： 選擇沉積薄膜的一目標厚度D ； 選擇最接近½*D /d 的正整數N ，其中d 為薄膜沉積之一單一循環所沉積之一單一膜層的期望平均厚度；及 選擇N’ 為N -1或N +1。
  31. 如申請專利範圍第30項之用以在複數半導體基板上沉積材料薄膜之多站基板製程設備，其中該一或多個控制器更包含用於下列者之機器可讀取之指令： 當|∆| ＜d /2時，選擇N’ 為N ，其中∆ = 2*d *N –D ； 當|∆| ＞d /2且∆ ＞ 0時，選擇N’ 為N -1，其中∆ = 2*d *N –D ；及   當|∆| ＞d /2且∆ ＜ 0時，選擇N’ 為N +1，其中∆ = 2*d *N –D 。
  32. 一種用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備： 一製程室； 該製程室中所包含的第一製程站；  該製程室中所包含的第二製程站； 一或多個閥件，用以控制流至該製程站之一薄膜前驅物流； 一閥操作之真空源，用以自圍繞該製程室中所包含之該製程站的複數體積移除該薄膜前驅物； 一基板加載裝置，用以將該複數基板載入一或多個該製程站處之該製程室中； 一基板傳送裝置，用以將一或多片該基板自該第一製程站傳送至該第二製程站； 一或多個控制器，包含用於操作該基板加載裝置、該基板傳送裝置、該一或多個閥件及該真空源以將該複數材料薄膜沉積於該複數基板上的機器可讀取之指令，該些機器可讀取之指令包含用於下列者之指令： (a) 將至少一第一基板載入該第一製程站處的該製程室中； (b) 藉著確切地進行薄膜沉積之N 個循環，將一部分經定義的薄膜厚度沉積至該第一製程站處的至少該第一基板上； (c) 將至少該第一基板傳送至該第二製程站； (d) 在(c)之後，藉著確切地進行週期性沉積製程之N’ 個循環，將另一部分之該經定義的薄膜厚度沉積在至少該第一基板上，其中N 不等於N’ 且N 與N’ 係受到選擇以達到該經定義的薄膜厚度；及  (e) 自該反應室移除至少該第一基板。
  33. 如申請專利範圍第32項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中該一或多個控制器更包含用於下列者之機器可讀取之指令： 在(a)中將複數基板加載至複數製程站處； 在(b)中藉著確切地進行週期性沉積製程的N 個循環，將一部分經定義的薄膜厚度沉積至該複數基板上； 在(c)中將該複數基板傳送至該製程室中的不同製程站；及 在(d)中藉著確切地進行週期性沉積製程的N ’個循環，將另一部分之該經定義的薄膜厚度沉積至該複數基板上。
  34. 如申請專利範圍第32項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中該一或多個控制器更包含用於下列者之機器可讀取之指令：在(c)之後且在(d)之前將至少一額外基板載入該反應室中的該製程站中，其中(d)更包含將另一部分之該薄膜厚度沉積在該至少一額外基板上。
  35. 如申請專利範圍第32項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中薄膜沉積的一單一循環包含： (i)  使一薄膜前驅物吸附至該基板上，俾使該前驅物在該基板上形成一吸附限制層； (ii)  自圍繞已吸附之前驅物的一體積移除至少部分未吸附的該薄膜前驅物；  (iii)  在(ii)移除未吸附之該前驅物後，反應已吸附之該薄膜前驅物以在該基板上形成一薄膜層；及  (iv)  在反應已吸附之該前驅物後，若圍繞該薄膜層的該體積中存在有脫附之該薄膜前驅物及/或副產物則自該體積移除脫附之該薄膜前驅物及/或該副產物。
  36. 如申請專利範圍第32項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中該基板加載裝置包含用以將複數基板放置到至少一該製程站的一基板搬運機器人。
  37. 如申請專利範圍第32項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中該基板傳送裝置包含一傳送盤，該傳送盤的操作係藉由使該複數基板相對於一中心軸旋轉，該中心軸實質上垂直於該複數基板之平面並實質上與該複數基板間等距。
  38. 如申請專利範圍第32-37中任一項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中該製程室包含4個製程站。
  39. 如申請專利範圍第38項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中該一或多個控制器更包含用於下列者之機器可讀取之指令： 選擇該沉積薄膜之一目標厚度D ； 選擇N 為最接近1/4*D /d 的正整數，其中d 為薄膜沉積之一單一循環所沉積之一單一膜層的期望平均厚度；及 選擇N’ 為N -1或N +1。
  40. 如申請專利範圍第39項之用以在複數半導體基板上沉積複數材料薄膜的多站基板製程設備，其中該一或多個控制器更包含用於下列者之機器可讀取之指令： 當|∆| ＜d /2時，選擇N’ 為N ，其中∆ = 4*d *N –D ； 當|∆| ＞d /2且∆ ＞ 0時，選擇N’ 為N -1，其中∆ = 4*d *N –D ；及   當|∆| ＞d /2且∆ ＜ 0時，選擇N’ 為N +1，其中∆ = 4*d *N –D 。
  41. 一種具有用於下列者之機器可讀取之指令的機器可讀取媒體： (a)將一第一組一或多片基板載入一第一組一或多個製程站處的一製程室中； (b)藉著進行薄膜沉積之N 個循環，將一薄膜材料沉積至該第一組製程站處的該第一組基板上； (c) 在(b)中之沉積後，將該第一組基板自該第一組製程站傳送至該製程室中的一第二組一或多個製程站； (d)將一第二組一或多片基板載入該第一組製程站處的該製程室中； (e) 藉著進行薄膜沉積之N’ 個循環，將薄膜材料沉積在該第一組製程站處之該第二組基板上以及該第二組製程站處的該第一組基板上，其中N’ 不等於N ；及  (f) 在(e)中之沉積後，自該製程室卸載該第一組基板。
  42. 一種具有用於下列者之機器可讀取之指令的機器可讀取媒體： (a) 在一反應室的一第一製程站中接收至少一第一基板； (b) 藉著確切地進行一週期性沉積製程的N 個循環，將一部分的一薄膜厚度沉積至至少該第一基板上； (c) 將至少該第一基板傳送至一第二製程站； (d) 在(c)之後，藉著確切地進行該週期性沉積製程的N’ 個循環，將另一部分的該薄膜厚度沉積至至少該第一基板上，其中N 不等於N’ 且N 與N’ 係受到選擇以達到該經定義的厚度；及 (e) 自該反應室移除至少該第一基板。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI737996B (zh) * 2019-05-16 2021-09-01 華景電通股份有限公司 晶圓載具監控系統及其監控方法
TWI775749B (zh) * 2016-04-29 2022-09-01 美商蘭姆研究公司 多站沉積系統中之膜厚度匹配用可變循環與時間射頻活化方法
TWI780369B (zh) * 2018-10-29 2022-10-11 美商應用材料股份有限公司 操作空間沉積工具的方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9797042B2 (en) 2014-05-15 2017-10-24 Lam Research Corporation Single ALD cycle thickness control in multi-station substrate deposition systems
KR102323248B1 (ko) * 2015-03-25 2021-11-09 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 박막 형성 방법
JP6541599B2 (ja) * 2016-03-28 2019-07-10 東京エレクトロン株式会社 制御装置、基板処理システム、基板処理方法及びプログラム
WO2017168675A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板装填方法および記録媒体
US9966316B2 (en) 2016-05-25 2018-05-08 Toshiba Memory Corporation Deposition supporting system, depositing apparatus and manufacturing method of a semiconductor device
US9738977B1 (en) * 2016-06-17 2017-08-22 Lam Research Corporation Showerhead curtain gas method and system for film profile modulation
US9698042B1 (en) 2016-07-22 2017-07-04 Lam Research Corporation Wafer centering in pocket to improve azimuthal thickness uniformity at wafer edge
US10553465B2 (en) * 2016-07-25 2020-02-04 Lam Research Corporation Control of water bow in multiple stations
US10347547B2 (en) 2016-08-09 2019-07-09 Lam Research Corporation Suppressing interfacial reactions by varying the wafer temperature throughout deposition
US10128116B2 (en) * 2016-10-17 2018-11-13 Lam Research Corporation Integrated direct dielectric and metal deposition
KR20180061866A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 엘지디스플레이 주식회사 봉지 유닛 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치
US10692724B2 (en) * 2016-12-23 2020-06-23 Lam Research Corporation Atomic layer etching methods and apparatus
JP6586440B2 (ja) * 2017-07-11 2019-10-02 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
US10697059B2 (en) * 2017-09-15 2020-06-30 Lam Research Corporation Thickness compensation by modulation of number of deposition cycles as a function of chamber accumulation for wafer to wafer film thickness matching
JP6714562B2 (ja) 2017-09-20 2020-06-24 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
US20200066572A1 (en) * 2017-10-27 2020-02-27 Applied Materials, Inc. Methods Of Operating A Spatial Deposition Tool
US20200090978A1 (en) * 2017-10-27 2020-03-19 Applied Materials, Inc. Methods Of Operating A Spatial Deposition Tool
TWI768849B (zh) 2017-10-27 2022-06-21 美商應用材料股份有限公司 具有空間分離的單個晶圓處理環境
US10109517B1 (en) * 2018-01-10 2018-10-23 Lam Research Corporation Rotational indexer with additional rotational axes
CN111819659A (zh) 2018-01-16 2020-10-23 朗姆研究公司 基于蚀刻残渣的抑制剂的选择性处理
KR20200108240A (ko) * 2019-03-06 2020-09-17 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 캐리어 장치, 기판 처리 장치, 및 서셉터의 온도 조절 방법
CN113811637A (zh) * 2019-03-12 2021-12-17 朗姆研究公司 利用可独立调整的基座的多站半导体处理
CN110421271A (zh) * 2019-07-04 2019-11-08 大族激光科技产业集团股份有限公司 上下料方法
JP6766235B2 (ja) * 2019-08-06 2020-10-07 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
KR102656744B1 (ko) * 2020-01-03 2024-04-12 램 리써치 코포레이션 배면 보우 보상 증착의 스테이션-대-스테이션 (station-to-station) 제어
WO2023059988A1 (en) * 2021-10-07 2023-04-13 Lam Research Corporation Selective control of multi-station processing chamber components
CN115418629B (zh) * 2022-08-17 2024-01-12 杭州富芯半导体有限公司 薄膜沉积的方法

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4987856A (en) * 1989-05-22 1991-01-29 Advanced Semiconductor Materials America, Inc. High throughput multi station processor for multiple single wafers
US6143082A (en) * 1998-10-08 2000-11-07 Novellus Systems, Inc. Isolation of incompatible processes in a multi-station processing chamber
US6860965B1 (en) * 2000-06-23 2005-03-01 Novellus Systems, Inc. High throughput architecture for semiconductor processing
US7141494B2 (en) * 2001-05-22 2006-11-28 Novellus Systems, Inc. Method for reducing tungsten film roughness and improving step coverage
JP2004068091A (ja) 2002-08-07 2004-03-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 成膜処理装置および成膜処理方法
WO2004094695A2 (en) 2003-04-23 2004-11-04 Genus, Inc. Transient enhanced atomic layer deposition
ATE466119T1 (de) 2003-09-19 2010-05-15 Akzo Nobel Nv Metallisierung von substrat(en) durch ein flüssigkeit/ - dampfabscheidungsverfahren
US20060137609A1 (en) * 2004-09-13 2006-06-29 Puchacz Jerzy P Multi-single wafer processing apparatus
US7459175B2 (en) 2005-01-26 2008-12-02 Tokyo Electron Limited Method for monolayer deposition
KR100715862B1 (ko) 2005-07-27 2007-05-11 한국과학기술원 원자층증착법 시뮬레이션 방법
CN100590804C (zh) * 2007-06-22 2010-02-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 原子层沉积方法以及形成的半导体器件
JP5023004B2 (ja) 2008-06-30 2012-09-12 株式会社日立国際電気 基板処理方法及び基板処理装置
US8119527B1 (en) * 2009-08-04 2012-02-21 Novellus Systems, Inc. Depositing tungsten into high aspect ratio features
WO2011125471A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US8728956B2 (en) 2010-04-15 2014-05-20 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal film deposition
US9611544B2 (en) 2010-04-15 2017-04-04 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US8956983B2 (en) 2010-04-15 2015-02-17 Novellus Systems, Inc. Conformal doping via plasma activated atomic layer deposition and conformal film deposition
US9076646B2 (en) 2010-04-15 2015-07-07 Lam Research Corporation Plasma enhanced atomic layer deposition with pulsed plasma exposure
US8637411B2 (en) 2010-04-15 2014-01-28 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal dielectric film deposition
US8524612B2 (en) * 2010-09-23 2013-09-03 Novellus Systems, Inc. Plasma-activated deposition of conformal films
US8647993B2 (en) * 2011-04-11 2014-02-11 Novellus Systems, Inc. Methods for UV-assisted conformal film deposition
US20130196078A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 Joseph Yudovsky Multi-Chamber Substrate Processing System
US8728955B2 (en) 2012-02-14 2014-05-20 Novellus Systems, Inc. Method of plasma activated deposition of a conformal film on a substrate surface
KR101340425B1 (ko) 2012-05-15 2013-12-10 (주)베오스솔루션 박막 증착 장치 및 방법
KR101358641B1 (ko) * 2012-06-04 2014-02-10 주식회사 테스 박막형성방법
US20140030444A1 (en) 2012-07-30 2014-01-30 Novellus Systems, Inc. High pressure, high power plasma activated conformal film deposition
KR102207992B1 (ko) * 2012-10-23 2021-01-26 램 리써치 코포레이션 서브-포화된 원자층 증착 및 등각막 증착
SG2013083241A (en) 2012-11-08 2014-06-27 Novellus Systems Inc Conformal film deposition for gapfill
US9677176B2 (en) 2013-07-03 2017-06-13 Novellus Systems, Inc. Multi-plenum, dual-temperature showerhead
US8940646B1 (en) 2013-07-12 2015-01-27 Lam Research Corporation Sequential precursor dosing in an ALD multi-station/batch reactor
US9797042B2 (en) 2014-05-15 2017-10-24 Lam Research Corporation Single ALD cycle thickness control in multi-station substrate deposition systems
US9263350B2 (en) 2014-06-03 2016-02-16 Lam Research Corporation Multi-station plasma reactor with RF balancing
US9502238B2 (en) 2015-04-03 2016-11-22 Lam Research Corporation Deposition of conformal films by atomic layer deposition and atomic layer etch
US10378107B2 (en) 2015-05-22 2019-08-13 Lam Research Corporation Low volume showerhead with faceplate holes for improved flow uniformity
US10023959B2 (en) 2015-05-26 2018-07-17 Lam Research Corporation Anti-transient showerhead
US20170029948A1 (en) 2015-07-28 2017-02-02 Asm Ip Holding B.V. Methods and apparatuses for temperature-indexed thin film deposition
US11421321B2 (en) 2015-07-28 2022-08-23 Asm Ip Holding B.V. Apparatuses for thin film deposition
US20170314129A1 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Lam Research Corporation Variable cycle and time rf activation method for film thickness matching in a multi-station deposition system
US10697059B2 (en) 2017-09-15 2020-06-30 Lam Research Corporation Thickness compensation by modulation of number of deposition cycles as a function of chamber accumulation for wafer to wafer film thickness matching

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI775749B (zh) * 2016-04-29 2022-09-01 美商蘭姆研究公司 多站沉積系統中之膜厚度匹配用可變循環與時間射頻活化方法
TWI780369B (zh) * 2018-10-29 2022-10-11 美商應用材料股份有限公司 操作空間沉積工具的方法
TWI737996B (zh) * 2019-05-16 2021-09-01 華景電通股份有限公司 晶圓載具監控系統及其監控方法

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