TW202217046A - 特徵部內的濕蝕刻速率比例縮減 - Google Patents

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道格拉斯 華特 阿格紐
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伊萊 錢
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Abstract

此處之各種實施例係關於使用熱ALD或熱CVD以沉積矽氧化物的方法與設備。在所揭露之實施例的一實施態樣中，提供一種沉積矽氧化物的方法，該方法包含：(a) 在一反應腔室中接收一基板；(b) 將第一反應物的第一流導入到該反應腔室中，並且將該基板曝露至該第一反應物，其中該第一反應物包含一含矽反應物；(c) 將第二反應物的第二流導入到該反應腔室中，以引起該第一反應物與該第二反應物之間的一反應，(i) 其中該第二反應物包含氫(H 2)以及一含氧反應物，(ii) 其中該反應沉積矽氧化物於該基板上，且(iii) 其中當該反應腔室內的壓力大於10 Torr並且等於或小於約40 Torr時，引發該反應。

Description

特徵部內的濕蝕刻速率比例縮減
本發明係關於用以沉積矽氧化物的方法與設備。
許多半導體元件加工製程包含膜的形成，該膜包含含矽膜，例如矽氧化物。矽氧化物膜的某種沉積包含原子層沉積(ALD，atomic layer deposition)及/或化學氣相沉積(CVD，chemical vapor deposition)，但在某些情況下，其可能難以獲得高品質的膜。
此處提供的先前技術說明係為了大致呈現本揭露內容背景之目的。在該先前技術段落中所述之目前列名發明人之工作、以及不可以其他方式認定為申請時之先前技術的實施態樣敘述皆不被明示或暗示地承認為針對本揭露內容之先前技術。
此處之各種實施例係關於使用以熱蒸氣為基礎(thermal vapor-based)的沉積技術在半導體基板上沉積高品質矽氧化物的方法與設備。在所揭露之實施例的一實施態樣中，提供一種在基板上沉積矽氧化物的方法，該方法係使用熱原子層沉積法或熱化學氣相沉積法，該方法包含：(a) 在一反應腔室中接收一基板；(b) 將第一反應物的第一流導入到該反應腔室中，並且將該基板曝露至該第一反應物，其中該第一反應物包含一含矽反應物；(c) 將第二反應物的第二流導入到該反應腔室中，以引起該第一反應物與該第二反應物之間的一反應，(i) 其中該第二反應物包含氫(H 2)以及一含氧反應物，(ii) 其中該反應沉積矽氧化物於該基板上，且(iii) 其中當該反應腔室內的壓力大於10 Torr並且等於或小於約40 Torr時，引發該反應。
在某些情況中，(b)與(c)可在不同的時間發生，且該矽氧化物可透過熱原子層沉積法所沉積。在其他情況中，(b)與(c)可同時發生，且該矽氧化物可透過熱化學氣相沉積法所沉積。
在某些實施例中，當該反應腔室內的該壓力大於10 Torr並且等於或小於約20 Torr時，引發該反應。在某些實施例中，當該反應腔室內的該壓力大於10 Torr並且等於或小於約30 Torr時，引發該反應。在各種實施例中，該氫與該含氧反應物可同時流入該反應腔室中。
在某些實施例中，一高壓限制開關可與該反應腔室流體連通，且該高壓限制開關可設置成在一最大壓力下跳脫。在某些實施例中，該最大壓力係等於或小於約40 Torr。在某些實施例中，該最大壓力係等於或小於約30 Torr。在某些實施例中，該最大壓力係等於或小於約20 Torr。
在各種實施例中，在引發該反應之後，該反應腔室內的該壓力可增加到至少該最大壓力，從而使該高壓限制開關跳脫，該方法更包含(d) 由於使該高壓限制開關跳脫而停止或減少該第二反應物的該第二流。
在某些實施例中，該含氧反應物可包含選自於由下者所組成之群組的一反應物：氧(O 2)、臭氧(O 3)、過氧化氫(H 2O 2)、水(H 2O)、以及其組合。在某些此種實施例中，該含氧反應物包含氧(O 2)。
在所揭露之實施例的另一實施態樣中，提供一種在基板上沉積矽氧化物的設備，該設備係使用熱原子層沉積法或熱化學氣相沉積法，該設備包含：(a) 一反應腔室；(b) 一入口，設置成將反應物導入至該反應腔室；(c) 一出口，設置成從該反應腔室移除材料；(d) 一基板支架，設置成在沉積期間支撐一基板；(e) 一高壓限制開關，與該反應腔室流體連通，其中該高壓限制開關係設置成若該反應腔室內的壓力超過一最大壓力的話則跳脫，該最大壓力為至少10 Torr並且等於或小於約40 Torr；以及(f) 一控制器，具有至少一處理器以及一記憶體，其中該至少一處理器與該記憶體係彼此通信連接，且該記憶體儲存用以控制該至少一處理器以致使在此所述任何方法的電腦可執行指令。
在所揭露之實施例的另一實施態樣中，提供一種在基板上沉積矽氧化物的設備，該設備係使用熱原子層沉積法或熱化學氣相沉積法，該設備包含：(a) 一反應腔室；(b) 一入口，用以將反應物導入至該反應腔室；(c) 一出口，用以從該反應腔室移除材料；(d) 一基板支架，用以在沉積期間支撐一基板；(e) 一高壓限制開關，與該反應腔室流體連通，其中該高壓限制開關係設置成若該反應腔室內的壓力超過一最大壓力的話則跳脫，該最大壓力為至少10 Torr並且等於或小於約40 Torr；以及(f) 一控制器，具有至少一處理器以及一記憶體，其中該至少一處理器與該記憶體係彼此通信連接，且該記憶體儲存用以控制該至少一處理器以致使下列操作的電腦可執行指令：(i) 在該反應腔室中接收該基板；(ii) 將第一反應物的第一流導入到該反應腔室中，並且將該基板曝露至該第一反應物，其中該第一反應物包含一含矽反應物；(iii) 將第二反應物的第二流導入到該反應腔室中，以引起該第一反應物與該第二反應物之間的一反應，(1) 其中該第二反應物包含氫(H 2)以及一含氧反應物，(2) 其中該反應沉積矽氧化物於該基板上，且(3) 其中當該反應腔室內的壓力大於10 Torr並且等於或小於約40 Torr時，引發該反應。
在某些實施例中，該高壓限制開關的該最大壓力可等於或小於約30 Torr。在某些此種實施例中，該高壓限制開關的該最大壓力可等於或小於約20 Torr。
在某些實施例中，該設備可設置成使該第二反應物流動，以使該氫與該含氧反應物同時被導入至該反應腔室。在某些實施例中，該控制器可設置成由於使該高壓限制開關跳脫而致使停止或減少該第二反應物的該第二流。
以下參考圖式來進一步說明這些與其他實施態樣。
在以下說明內容中，提出許多具體細節以提供本案實施例的透徹理解。所揭露之實施例可在不具有某些或全部這些具體細節的情況下被加以實施。在其他情況下，為了不對所揭露之實施例造成非必要性的混淆，已不詳細說明為人所熟知的製程操作。雖然所揭露之實施例將與這些具體實施例一起被說明，但吾人將理解此並非意欲限制所揭露之實施例。
此處之各種實施例係關於用以沉積矽氧化物的方法與設備。矽氧化物可沉積在半導體基板之表面上的下凹特徵部中。矽氧化物可透過原子層沉積(ALD)或化學氣相沉積(CVD)加以沉積。在許多情況下，沉積係藉由熱能所驅動。換言之，沉積係透過熱ALD或熱CVD而發生。針對間隙填充應用，熱ALD與熱CVD技術係特別有利於以高品質的矽氧化物來填充下凹特徵部。
此處之矽氧化物ALD與CVD技術包含往反應腔室之氫(H 2)與一含氧反應物(例如O 2及/或如以下進一步所述之一不同含氧反應物)兩者的輸送。然而，往高溫反應腔室之氫與氧兩者的輸送會造成某些安全性挑戰。舉例而言，當在高溫(例如＞500℃)下將氫與氧混合在一起時，會發生放熱反應。在較低之溫度下，此種反應一般不會發生。當在高溫下處理基板時，存在觸發放熱連鎖反應的風險，該放熱連鎖反應可能會快速地失去控制並且引起爆炸或其他安全性危害。單個氫分子與單個氧分子的反應會釋放出在周圍混合物中引起額外氫/氧分子之反應的能量，且此種反應可能會快速地傳播遍佈整個反應腔室而潛在地引起爆炸。在一密閉系統(例如，一絕熱系統)中執行反應的情況下，氫/氧反應會增加反應腔室內的壓力。一般而言，若反應腔室內的壓力達到大於約1大氣壓(例如大於約760 Torr)的話，則存在爆炸的風險，此為令人擔憂的安全性顧慮。
可藉由包含與反應腔室流體連通的高壓限制開關來解決此類型的安全性顧慮。當反應腔室內的壓力超過高壓限制開關的限度時，高壓限制開關會跳脫並且將信號送至控制器，該控制器之後用以限制或停止反應物到反應腔室內的流動。高壓限制開關一般包含應變計，其經校準以在一特定壓力下進行跳脫。高壓限制開關跳脫的壓力係基於應變計的設計，且此壓力無法為了單獨的高壓限制開關而進行調整。許多ALD與CVD反應器包含經設置以在10 Torr下進行跳脫的高壓限制開關。因為許多ALD與CVD技術係在非常低壓力(例如，一般小於10 Torr)下被執行，所以10 Torr高壓限制開關不被視為係問題或過度限制。反而，其被視為係重要的安全性措施。
然而，本案發明人已發現矽氧化物可在較高壓力下被安全地沉積，且此種較高壓力沉積意外地造成改善的膜特性。具體來說，在約10-40 Torr下的沉積已被顯示會產生具有相對低、相對均勻之濕蝕刻速率的矽氧化物(如相較於在 ＜ 10 Torr所沉積的矽氧化物)。又，在較高壓力下的沉積允許增加的產量。一般而言，產生較低濕蝕刻速率的技術亦具有減少產量的影響。意外地發現降低膜之濕蝕刻速率並且提供增加之產量的技術。
10 Torr高壓限制開關在實際上不可能達成期望腔室壓力。就其本身而言，為了在期望壓力下進行操作，係使用在反應腔室內容許相對較高壓力的不同高壓限制開關(如相較於先前的10 Torr高壓限制開關)。在各種實施例中，高壓限制開關可將反應腔室限制於約20 Torr、約30 Torr、或約40 Torr的最大壓力。在約40 Torr或更低之腔室壓力下引發/啟動反應係確保，在反應腔室內由氫與氧間之放熱反應所引起的任何壓力增加被限制於產生不超過1大氣壓/760 Torr限度的最大腔室壓力。換言之，可在約40 Torr或更低的壓力下安全地引發反應而不具有爆炸的風險。
在各種情況下，於引發反應時，反應腔室內的壓力可為至少約10 Torr、至少約12 Torr、至少約15 Torr、至少約20 Torr、至少約25 Torr、或至少約30 Torr。在引發反應時的腔室壓力的上限係取決於所使用的特定高壓限制開關。
如上所述，可透過ALD或CVD來沉積矽氧化物。ALD為使用循序自限制反應以沉積薄材料層的技術。一般而言，一ALD循環包含以下操作：輸送至少一反應物並且使其吸附至基板表面，之後使所吸附之反應物與一或更多反應物進行反應，以形成膜的至少一部分的層。作為一範例，一矽氧化物沉積循環可包含以下操作：(i) 含矽反應物的輸送/吸附；(ii) 從腔室之含矽反應物的可選清除(purging)；(iii) 含氧反應物的輸送以及驅動所吸附之含矽反應物與含氧反應物間之反應的可選能量(例如熱能或電漿能)施加；以及(iv) 從腔室之含氧反應物(及/或電漿，若存在的話)的可選清除。當使用熱能來驅動含矽反應物與含氧反應物之間的反應時，ALD技術被稱為熱ALD。相反地，當使用電漿來驅動該反應時，ALD技術則被稱為電漿增強原子層沉積(PEALD，plasma-enhanced atomic layer deposition)。在此處之各種實施例中，係使用熱ALD。
在ALD反應期間，含矽反應物的輸送或吸附可被稱為『給藥(dose)』操作，以及與所吸附之含矽反應物反應之第二反應物(例如氫與含氧反應物)的輸送則可被稱為『轉化(conversion)』操作。ALD製程係使用表面介導(surface‑mediated)沉積反應，以逐層(layer-by-layer)方式來沉積膜。
用以形成矽氧化物之熱ALD製程的一範例係顯示在圖1中。在操作101中，在反應腔室中接收具有形成於其上之下凹特徵部的基板。下凹特徵部係形成在包含一群表面活性位置的表面中。在操作103中，將基板曝露至第一反應物，其為一含矽反應物。第一反應物的示範流率可介於約200-500 sccm之間，以及第一反應物的示範給藥時間可介於約0.2-2秒之間。在某些情況下，可以介於約1000-2000 sccm之間(例如約1500 sccm)的流率來提供一推動氣體(push gas)。以透過體積流動(flow over volume)設定，可使推動氣體在含有含矽反應物的安瓿中流動。使含矽反應物的分子吸附到基板表面上，包含含矽反應物的化學吸附物種及/或物理吸附分子。應理解，當如在此所述使該化合物吸附到基板表面上時，吸附層可包含該化合物以及該化合物的衍生物。例如，含矽反應物的吸附層可包含含矽反應物以及含矽反應物的衍生物。
在含矽反應物的第一反應物給藥之後，於操作105中可選地排空及/或清除腔室，以移除大部分或所有以氣相殘留的含矽反應物，俾能主要留下或僅留下所吸附之物種。在某些實施例中，可不將腔室完全排空。例如，可將腔室排空成使氣相之含矽反應物的分壓為足夠低以令反應緩和下來。在某些情況下，使用非反應性清除氣體，例如鈍氣及/或N 2。在各種實施例中，在操作105中的清除/排空可具有約2秒或更少的期間。在使用清除氣體的情況下，其可以介於約25,000-65,000 sccm之間的速率流動。
接著，在操作107，將基板曝露至包含氫(H 2)與含氧反應物兩者的第二反應物，這些分子的其中若干者係與吸附在表面上的含矽反應物進行反應而形成矽氧化物。氫的示範流率可介於約2000-5000 sccm之間，以及含氧反應物的示範流率可介於約2000-20,000 sccm之間。示範轉化時間(例如輸送第二反應物的期間)可介於約0.1-2秒之間。
在某些製程中，第二反應物係立即與所吸附的含矽反應物進行反應(例如存在引起瞬間反應的足夠熱能)。在其他實施例中，第二反應物僅在短暫施加活化源之後進行反應。在某些實施例中，此活化源為提供至基板的額外熱量。在任一情況下，可將基板曝露至例如介於約500-750℃之間的升高溫度，以驅動反應。在某些情況下，此可指基板支架的溫度，該基板支架在沉積期間支撐著基板。
若反應腔室內的壓力在沉積期間超過高壓限制開關的限度之時，高壓限制開關會跳脫並且將信號送至控制器，以使控制器停止或限制反應物到反應腔室內的流動。在各種實施例中，高壓限制開關可在大於10 Torr並且等於或小於約40 Torr(在某些情況下，等於或小於約30 Torr、或等於或小於約20 Torr)的壓力下跳脫。
在操作109，可選地，可再次對腔室進行清除及/或排空以移除第二反應物的未結合分子。在某些實施例中，可不將腔室完全排空。操作109中的清除/排空可具有約0-1秒的期間。在使用清除氣體的情況下，其可為例如鈍氣及/或N 2的非反應性氣體，且可以介於約25,000-65,000 sccm之間的速率流動。
接著，在操作111，判定矽氧化物膜是否足夠厚。在許多情況下，可基於已執行之ALD循環的次數以及在各循環中所沉積之矽氧化物的量(其對於特定製程而言係相當均勻的)而做出此種判定。若矽氧化物膜已達到期望厚度，該方法繼續進行操作113，其中從反應腔室移除基板。或者，若期望額外之膜厚度，該方法可被重複而起始於操作103。ALD步驟如圖1所示被循環直到膜達到其最終期望厚度為止。
在某些實施例中，ALD第一反應物給藥使基板表面部分地飽和。在某些實施例中，ALD循環的給藥階段係在反應物接觸到基板而使表面均勻飽和之前結束。一般而言，反應物流被關閉或在此點被轉向，並且僅清除氣體流動。藉由在此種亞飽和態下進行操作，ALD製程減少循環時間並且增加產量。然而，因為反應物吸附並非受飽和限制，所以橫越基板表面的吸附反應物濃度可能會稍微變化。
與ALD表面介導反應相比，CVD係依賴氣相反應。在CVD中，反應物被同時輸送到反應腔室並且以氣相進行反應。反應的產物係沉積在基板的表面上。在使用熱CVD的情況下，係藉由熱能來驅動反應。在使用電漿增強CVD的情況下，係藉由電漿能來驅動反應。在此處之各種實施例中，可使用熱CVD來沉積矽氧化物。
圖2例示使用熱CVD以沉積矽氧化物之方法的流程圖。該方法起始於操作201，其中將具有下凹特徵部的基板提供於反應腔室中。在操作203，第一反應物與第二反應物同時提供至反應腔室並且以氣相互相反應而產生矽氧化物，該矽氧化物之後沉積在基板的表面上。第一反應物為含矽反應物，而第二反應物包含氫(H 2)與含氧反應物兩者。含矽反應物的示範流率可介於約200-500 sccm之間，氫的示範流率可介於約2000-5000 sccm之間，以及含氧反應物的示範流率可介於約2000-20,000 sccm之間。如上所述，推動氣體可以約1000-2000 sccm的速率流動，例如約1500 sccm。以透過體積流動設定，可使推動氣體在含有含矽反應物的安瓿中流動。使操作203進行經過足以形成具有期望厚度之矽氧化物的期間。示範期間可介於約1秒與數百秒之間，例如介於約1-400秒之間。該期間係取決於期望膜厚度。在操作203之期間，將基板曝露至例如介於約500-750℃之間的升高溫度。
若反應腔室內的壓力在沉積期間超過高壓限制開關的限度之時，高壓限制開關會跳脫並且將信號送至控制器，以使控制器停止或限制反應物到反應腔室內的流動。高壓限制開關的示範限度係論述於上文中。
如上所述，在此處之諸多實施例中，熱能(非電漿能)被使用來驅動含矽反應物與含氧反應物之間的反應。然而，在某些情況下，亦可例如在ALD循環之間或在一CVD製程的不同部分之間(例如在沉積一CVD膜的第一與第二半部之間)，將基板曝露至間歇電漿處理。吾人理解，此種電漿處理，若使用的話，會修改既有之材料層，而不驅動含矽與含氧反應物之間的反應來沉積新的材料。就其本身而言，吾人理解，儘管基板曝露至間歇電漿處理，但沉積仍係透過熱ALD或熱CVD技術而正在發生。
可使用若干不同的含矽反應物。在某些實施例中，含矽反應物包含矽烷，例如胺基矽烷。胺基矽烷包含與一矽原子鍵結的至少一氮原子，但亦可含有氫、氧、鹵素以及碳。胺基矽烷的範例可包括雙(第三丁基胺基)矽烷(BTBAS，bis(tert-butylamino)silane)、N-(二乙基胺基甲矽烷基)-N-乙基乙胺(N-(diethylaminosilyl)-N-ethylethanamine)(SAM-24)、三(二甲基胺基)矽烷(3DMAS，tris(dimethylamino)silane)、以及四(二甲基胺基)矽烷(4DMAS，tetrakis(dimethylamino)silane)、以及三甲矽烷基胺(TSA，trisilylamine)。
同樣地，可使用若干不同的含氧反應物。在某些實施例中，含氧反應物可包括選自於下者的至少一反應物：氧(O 2)、臭氧(O 3)、過氧化氫(H 2O 2)、水(H 2O)、以及其組合。
除了高壓限制開關以外，可採用一或更多輔助安全性措施，以降低爆炸的風險。例如，在某些實施例中，可在反應腔室內提供非反應性氣體(例如鈍氣或N 2)的流。此非反應性氣體的流可設置成將反應性氣體侷限在例如介於噴淋頭與基板之間的基板處理空間內。
圖3例示用於沉積的反應腔室301。反應腔室301包含用以在沉積期間支撐基板(未顯示)的基板支架303、以及噴淋頭305。噴淋頭305作為一入口，以將反應物(以及其他物種，若有必要的話)輸送至反應腔室301。藉由控制器(未顯示)來控制通過噴淋頭305的流動，控制器係與高壓限制開關(未顯示)通信，高壓限制開關係與反應腔室流體連通。若反應腔室內的壓力超過高壓限制開關的最大壓力之時，高壓限制開關會跳脫並且將信號送至控制器。作為響應，控制器停止或限制反應物(例如H 2與含氧反應物)到反應腔室內的流動。
設置出口309以從反應腔室301移除材料。例如，出口309可連接至真空源。可在處理期間藉由噴淋頭305來提供第一清除氣體，以例如在ALD循環期間從反應腔室301清除過剩的反應物。此外，可提供第二清除氣體(例如，上述非反應性氣體)。藉由箭頭307來顯示第二清除氣體的流動。可藉由噴淋頭305(例如噴淋頭305可經修改而包含在噴淋頭305下方的反應物之輸送以及在噴淋頭305上方的第二清除氣體之輸送)、或藉由第二噴淋頭或其他氣體入口，提供第二清除氣體。一般來說，提供第二清除氣體，以將反應物(特別係，第二反應物的氫與含氧反應物)流體地侷限在位於噴淋頭305與基板支架303之間的區域，並且中斷氫與含氧反應物之間的連鎖反應，因而停止或減緩可能導致爆炸的能量傳播。 設備
在此處之各種實施例中，熱ALD或熱CVD技術被使用來沉積矽氧化物。然而，吾人理解，此種技術可在用於熱處理及/或電漿處理的反應腔室中進行。就其本身而言，雖然以下說明內容可能提到電漿的使用，但吾人理解在某些實施例中可省略此種電漿特徵。在其他實施例中，在此所述之熱沉積技術可在亦用於電漿處理的反應腔室中進行。
圖4概略地顯示處理站400的一實施例，該處理站可使用原子層沉積及/或化學氣相沉積而用以沉積材料(例如矽氧化物)。為了簡便起見，將處理站400描繪成獨立的處理站，其具有用以維持低壓環境的處理腔室本體402。然而，吾人將明白，複數處理站400可被包含在共同處理工具環境中。又，吾人將明白，在某些實施例中，可藉由一或更多電腦控制器，以編程方式調整處理站400的一或更多硬體參數(包含以下所詳細論述者)。
處理站400與反應物輸送系統401流體連通，該反應物輸送系統用以將處理氣體輸送至分配噴淋頭406。反應物輸送系統401包含用以混合及/或調節用於對噴淋頭406之輸送的製程氣體的混合槽404。一或更多混合槽入口閥420可控制處理氣體到混合槽404的導入。同樣地，噴淋頭入口閥405可控制處理氣體到噴淋頭406的導入。
如以下進一步所解釋，控制器(未顯示)可用以控制處理站400的各種方面。控制器係與高壓限制開關(未顯示)通信。高壓限制開關可安置在反應腔室中或在與反應腔室流體連通的另一場所中。以此方式，曝露至高壓限制開關的壓力係與反應腔室內的壓力相同。若反應腔室內的壓力超過高壓限制開關的限度之時，高壓限制開關會跳脫並且將信號送至控制器。作為響應，控制器停止或以其他方式限制反應物到反應腔室內的流動，例如藉由完全或部分關閉噴淋頭入口閥405及/或混合槽入口閥420。高壓限制開關可設置成允許氫與含氧反應物同時流動到反應腔室內。先前的10 Torr高壓限制開關已包含以軟體為基礎的連鎖裝置(interlock)，其防止這些物種同時流動，以例如降低爆炸的風險。在此處的各種實施例中，此種連鎖裝置被省略。
某些反應物，像是BTBAS，可在蒸發並且隨後輸送至處理站之前以液體形式儲存。例如，圖4的實施例包含蒸發點403，其用以蒸發待供應至混合槽404的液體反應物。在某些實施例中，蒸發點403可為一加熱蒸發器。從此種蒸發器產生的反應物蒸氣可能會在下游輸送管線中凝結。不相容之氣體曝露至所凝結之反應物可能會產生小粒子。這些小粒子可能會阻塞管路、妨礙閥操作、汙染基板等等。用以解決這些問題的若干方法包含清掃及/或排空輸送管路，以移除殘留反應物。然而，清掃輸送管路可能會增加處理站循環時間而降低處理站產量。因此，在某些實施例中，在蒸發點403下游的輸送管線可為伴熱的(heat traced)。在某些範例中，混合槽404亦可為伴熱的。在一非限制性範例中，在蒸發點403下游的管路具有從約100℃延伸至在混合槽404的約150℃之增溫曲線(increasing temperature profile)。
在某些實施例中，反應物液體可在液體注入器蒸發。例如，液體注入器可將液體反應物之脈衝注入在混合槽上游之載氣流中。在一方案中，液體注入器可藉由使液體從較高壓力到較低壓力進行急驟蒸發而使反應物蒸發。在另一方案中，液體注入器使液體霧化成分散微滴，分散微滴隨後在加熱輸送管路中蒸發。吾人將明白，較小液滴可比較大液滴更快地蒸發，而縮短液體注入與完全蒸發之間的延遲。更快的蒸發可減少蒸發點403下游的管路長度。在一方案中，液體注入器可直接安裝至混合槽404。在另一方案中，液體注入器可直接安裝至噴淋頭406。
在某些實施例中，蒸發點403上游之液體流量控制器可設置以控制蒸發並輸送至處理站400之液體的質量流量。例如，液體流量控制器(LFC，liquid flow controller)可包括位於LFC下游的熱質量流量計(MFM，thermal mass flow meter)。之後可因應由與MFM電性連通之比例–積分–微分(PID，proportional-integral-derivative)控制器所提供之回饋控制信號而調整LFC之活塞閥。然而，使用回饋控制來穩定液體流量可能要花費1秒或更久時間。此可能會延長施用液體反應物的時間。因此，在某些實施例中，LFC可在回饋控制模式與直接控制模式之間進行動態切換。在某些實施例中，LFC可藉由停用LFC的感測管及PID控制器而從回饋控制模式動態切換至直接控制模式。
噴淋頭406朝基板412分配處理氣體。在圖4所示的實施例中，基板412係設置在噴淋頭406下方，並且被顯示置於基座408上。吾人將明白，噴淋頭406可具有任何合適的形狀，並且可具有任何合適數量與配置的埠口，該等埠口用於將處理氣體分配至基板412。
在某些實施例中，微體積407係位在噴淋頭406下方。在微體積中(而非在處理站的整個體積中)執行ALD及/或CVD製程可減少反應物曝露與清掃時間，可減少修改製程條件(例如壓力、溫度等等)的時間，可限制處理站機械臂對處理氣體的曝露等等。示範微體積大小包括，但不限於，介於0.1公升與2公升之間的體積。此種微體積亦會影響生產產量。雖然每循環的沉積速率下降，但循環時間也同時減少。在某些情況下，對於既定的目標膜厚度，後者的影響係顯著到足以改善模組的整體產量。
在某些實施例中，基座408可上升或下降以使基板412曝露至微體積407及/或改變微體積407的體積。例如，在基板搬運階段中，可降下基座408以允許基板412裝載到基座408上。於沉積製程階段期間，可升高基座408以使基板412位於微體積407內。在某些實施例中，微體積407完全圍住基板412以及部分的基座408，以在沉積製程期間產生高流阻的區域。如關於圖3所述，可提供第二清除氣體(未顯示在圖4中)，以將反應性氣體侷限在微體積407內。
可選地，基座408可於部分沉積製程期間下降及/或上升以調節微體積407內的處理壓力、反應物濃度等等。在處理腔室本體402於沉積製程期間保持在基礎壓力之方案中，降下基座408可允許微體積407被排空。微體積對處理腔室體積之示範比例包括，但不限於，介於1：400與1：10之間的體積比例。吾人將明白，在某些實施例中，可藉由合適的電腦控制器，以編程方式調整基座高度。
在另一方案中，調整基座408的高度可允許於包含在沉積製程中的電漿活化及/或處理循環期間改變電漿密度。在沉積製程階段結束時，於另一基板搬運階段期間降下基座408以允許從基座408移除基板412。
雖然在此所述之示範微體積變化係與高度可調整之基座有關，但吾人將明白，在某些實施例中，噴淋頭406的位置可相對於基座408進行調整，以改變微體積407的體積。又，吾人將明白，基座408及/或噴淋頭406的垂直位置可藉由在本揭露內容之範圍內的任何合適機構加以改變。在某些實施例中，基座408可包含用以旋轉基板412之方向的旋轉軸。吾人將明白，在某些實施例中，可藉由一或更多適合的電腦控制器，以編程方式執行這些示範調整的其中一或更多者。
回到圖4所示之實施例，噴淋頭406及基座408係與RF電源414及匹配網路416電性連通以對電漿進行供電。在某些實施例中，可藉由控制下列其中一或更多者而控制電漿能：處理站壓力、氣體濃度、RF源功率、RF源頻率、以及電漿功率脈衝時序。例如，RF電源414與匹配網路416可以任何合適的功率進行操作，以形成具有期望之自由基物種組成的電漿。合適功率的範例被包含於上文中。同樣地，RF電源414可提供任何合適頻率的RF功率。在某些實施例中，RF電源414可設置成彼此獨立地控制高頻與低頻RF電源。示範之低頻RF頻率可包括，但不限於，介於50 kHz與400 kHz之間的頻率。示範之高頻RF頻率可包括，但不限於，介於1.8 MHz與2.45 GHz之間的頻率。吾人將明白，可離散地或連續地調節任何合適的參數，以提供用於表面反應或電漿處理之電漿能。在一非限制性的範例中，相對於連續地對電漿供電，可間歇地以脈衝輸送電漿功率以降低基板表面之離子轟擊。如上所述，在此處之各種實施例中，膜係透過熱ALD及/或熱CVD技術加以沉積。就其本身而言，在此所述用以產生電漿的構件可被省略。在其他情況下，用以產生電漿的構件可被包含，但可能僅用於非沉積電漿處理、退火等等。
在某些實施例中，可藉由一或更多電漿監測器來原位(in-situ)監測電漿。在一方案中，可藉由一或更多電壓、電流感測器(例如VI探針)來監測電漿功率。在另一方案中，可藉由一或更多光學放射光譜(OES，optical emission spectroscopy)感測器來量測電漿密度及/或處理氣體濃度。在某些實施例中，可基於來自此種原位電漿監測器之量測結果，以編程方式調整一或更多電漿參數。例如，可在回饋迴路中使用OES感測器以提供電漿功率之程式控制。吾人將明白，在某些實施例中，可使用其他監測器來監測電漿以及其他製程特性。此種監測器可包括，但不限於，紅外線(IR，infrared)監測器、聲學監測器、以及壓力轉換器。
在某些實施例中，電漿可經由輸入/輸出控制(IOC，input/output control)定序指令加以控制。在一範例中，用以設定電漿製程階段之電漿條件的指令可被包含在沉積製程配方的對應電漿活化配方階段中。在某些情況下，可依序安排製程配方階段，使得關於沉積製程階段的所有指令與該製程階段同時被執行。在某些實施例中，用以設定一或更多電漿參數的指令可被包含於在一電漿製程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、以及用於第一配方階段的時間延遲指令。第二、隨後的配方階段可包含用以啟用電漿產生器的指令以及用於第二配方階段的時間延遲指令。第三配方階段可包含用以停止電漿產生器的指令以及用於第三配方階段的時間延遲指令。吾人將明白，在本揭露內容的範圍之內，這些配方階段可進一步以任何合適的方式加以細分及/或迭代。
在某些沉積製程中，電漿放電(plasma strikes)持續大約數秒或更長的期間。在某些實施例中，可使用更短得多的電漿放電。此等電漿放電可為大約10 ms到1秒，一般約20到80 ms，一具體範例為50 ms。此種非常短RF電漿放電需要電漿的極快穩定。為了實現這一點，電漿產生器可經設置而使得阻抗匹配被預設為一特定電壓，並且同時允許頻率浮動。照慣例，以約13.56 MHz的RF頻率產生高頻電漿。在此處所揭露的各種實施例中，允許頻率浮動至與此標準值不同的值。藉由允許頻率浮動並且同時將阻抗匹配固定至一預定電壓，電漿可穩定得要快得多，當使用與某些類型之沉積循環相關聯的非常短電漿放電時，此結果可能係重要的。
在某些實施例中，可經由加熱器410對基座408進行溫度控制。又，在某些實施例中，可藉由蝶形閥418提供對沉積處理站400之壓力控制。如圖4之實施例所示，蝶形閥418調節由一下游真空幫浦(未顯示)所提供之真空。然而，在某些實施例中，亦可藉由改變導入至處理站400之一或更多氣體的流率而調整處理站400之壓力控制。
圖5A顯示具有入站裝載鎖502以及出站裝載鎖504(其中一者或兩者可包含遠端電漿源)之多站處理工具500的示意圖。處於大氣壓力下之機械臂506係設置成將晶圓從透過箱體508載入之卡匣經由大氣埠口510移動至入站裝載鎖502中。藉由機械臂506將晶圓放置在入站裝載鎖502中的基座512上，將大氣埠口510關閉，並且將該裝載鎖抽空。在入站裝載鎖502包含遠端電漿源的情況下，在將晶圓導入到處理腔室514中之前，可將晶圓曝露至該裝載鎖中的遠端電漿處理。又，亦可在入站裝載鎖502中對晶圓進行加熱，以例如去除水分以及所吸附的氣體。接著，開啟通往處理腔室514的腔室運送埠口516，且另一機械臂(未顯示)將晶圓置入反應器中之位在反應器所示之第一站的基座上以供處理。雖然圖5A所描繪之實施例包括裝載鎖，但吾人將明白，在某些實施例中可使晶圓直接進入到處理站中。
所描繪之處理腔室514包含四個處理站，在圖5A所示之實施例中編號從1到4。各站具有加熱基座(顯示在站1之518處)、以及氣體管線入口。吾人將明白，在某些實施例中，各處理站可具有不同或多個用途。雖然所描繪之處理腔室514包含四個站，但吾人將理解，根據本揭露內容之處理腔室可具有任何合適數量的站。舉例而言，在某些實施例中，處理腔室可具有五或更多個站，而在其他實施例中，處理腔室可具有三或更少個站。
圖5A亦描繪用於在處理腔室514內運送晶圓之晶圓搬運系統590的實施例。在某些實施例中，晶圓搬運系統590可在各種處理站之間及/或在一處理站與一裝載鎖之間運送晶圓。吾人將明白，可使用任何合適的晶圓搬運系統。非限制性範例包含晶圓傳送帶以及晶圓搬運機械臂。圖5A亦描繪用以控制處理工具500之製程條件及硬體狀態之系統控制器550的一實施例。系統控制器550可包含一或更多記憶體裝置556、一或更多大量儲存裝置554、以及一或更多處理器552。處理器552可包括CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接、步進馬達控制器板等等。
在某些實施例中，系統控制器550控制處理工具500的所有活動。系統控制器550執行儲存在大量儲存裝置554中、載入至記憶體裝置556、以及在處理器552上所執行的系統控制軟體558。系統控制軟體558可包含用以控制由處理工具500所執行之特定製程之時序、氣體混合、到腔室及/或站之輸送、腔室及/或站壓力、腔室及/或站溫度、清除條件與時序、晶圓溫度、RF功率位準、RF頻率、基板、基座、夾頭及/或承載器位置、以及其他參數的指令。系統控制軟體558可以任何合適的方式加以設置。例如，可寫入各種處理工具構件子常式或控制目標程式，以控制實現依照所揭露方法之各種處理工具製程所需之處理工具構件的操作。系統控制軟體558可用任何合適的電腦可讀程式語言予以編碼。
在各種實施例中，系統控制器550係與高壓限制開關(未顯示)通信，該高壓限制開關係與處理腔室514流體連通。若處理腔室514內的壓力超過該高壓限制開關的限度之時，該高壓限制開關會跳脫並且將信號送至系統控制器550。作為響應，系統控制器550停止或以其他方式限制反應物到處理腔室514內的流動。
在某些實施例中，系統控制軟體558可包含用以控制上述各種參數的輸入/輸出控制(IOC)定序指令。例如，PEALD製程的每一階段可包括供系統控制器550執行之一或更多指令。用以設定PEALD製程階段之製程條件的指令可被包含在對應的PEALD配方階段中。在某些實施例中，可依序安排PEALD製程階段，使得關於PEALD製程階段的所有指令與該製程階段同時被執行。
在某些實施例中，可使用儲存在與系統控制器550相關聯之大量儲存裝置554及/或記憶體裝置556上的其他電腦軟體及/或程式。用於此用途之程式或程式片段的範例包括基板定位程式、處理氣體控制程式、壓力控制程式、加熱器控制程式、以及電漿控制程式。
基板定位程式可包含用以將基板裝載至基座518上並且控制基板與處理工具500之其他部分之間的間距之處理工具構件的程式碼。
處理氣體控制程式可包含用以控制氣體組成與流率、以及可選地用以在沉積之前使氣體流入一或更多處理站中以使處理站內之壓力穩定的碼。處理氣體控制程式可包含用以將氣體組成與流率控制在任何揭露之範圍內的碼。壓力控制程式可包含藉由調節例如處理站之排放系統中的節流閥、進入到處理站中之氣體流量等等而控制處理站內之壓力的碼。壓力控制程式可包含用以將處理站內之壓力維持在任何揭露之壓力範圍內的碼。
加熱器控制程式可包含用於控制通往用以加熱基板之加熱單元之電流的碼。或者，加熱器控制程式可控制往基板之熱傳遞氣體(例如，氦)的輸送。加熱器控制程式可包含用以將基板之溫度維持在任何揭露之範圍內的指令。
電漿控制程式可包含用於設定施加至例如使用此處所揭露之任何RF功率位準之一或更多處理站中之處理電極之RF功率位準與頻率的碼。電漿控制程式亦可包含用於控制各電漿曝露之期間的碼。
在某些實施例中，可存在有與系統控制器550相關聯之使用者介面。使用者介面可包含顯示螢幕、設備及/或製程條件之圖形軟體顯示、以及例如指標裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等等之使用者輸入裝置。
在某些實施例中，由系統控制器550所調整之參數可與製程條件有關。非限制性範例包括處理氣體組成與流率、溫度、壓力、電漿條件(例如RF功率位準、頻率、以及曝露時間)等等。可以配方的形式將這些參數提供給使用者，該配方可利用使用者介面加以輸入。
用來監測製程的信號可從各種處理工具感測器藉由系統控制器550之類比及/或數位輸入連接加以提供。用來控制製程的信號可輸出於處理工具500之類比及數位輸出連接上。可受到監測之處理工具感測器的非限制性範例包括質量流量控制器、壓力感測器(例如壓力計)、熱電偶等等。適當程式化之回饋與控制演算法可與來自這些感測器的資料一起使用以維持製程條件。
可使用任何合適的腔室來實施所揭露之實施例。示範沉積設備包含，但不限於，出自ALTUS®產品系列、VECTOR®產品系列、及/或SPEED®產品系列的設備(皆可自位於Fremont, California的蘭姆研究公司所購得)、或任何種種其他市售之處理系統。該等站的其中二或更多者可執行相同的功能。同樣地，二或更多個站可執行不同的功能。各站可經設計/設置以執行如所期望之特定功能/方法。
在某些實施例中，系統控制器550為系統的部分，該系統可為上述範例的部分。此種系統可包含半導體處理設備，其包含處理工具、腔室、處理用平台、及/或特定處理構件(晶圓基座、氣體流動系統等等)。這些系統可與電子元件整合在一起，該電子元件用以在處理半導體晶圓或基板之前、期間、以及之後，控制這些系統的操作。該電子元件可被稱為『控制器』，其可控制該系統的各種構件或子部件。可根據處理需求及/或系統類型，將系統控制器550程式化，以控制在此所揭露之任何製程，其包含處理氣體的輸送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、某些系統中之射頻(RF，radio frequency)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、位置與操作設定、進入及離開與一特定系統連接或介接之一工具及其他運送工具及/或裝載鎖的晶圓運送。
大體而言，該控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子元件，其接收指令、發出指令、控制操作、進行清理操作、進行終點測量等等。該積體電路可包含具有韌體形式而儲存有程式指令的晶片、數位信號處理器(DSP，digital signal processor)、被定義為特定用途積體電路(ASIC，application specific integrated circuits)的晶片、及/或執行程式指令(例如軟體)的一或更多微處理器、或微控制器。程式指令可為以各種獨立設定值(或程式檔案)形式傳送至控制器的指令，以定義用以在半導體晶圓上或對一系統實現特定製程的操作參數。在某些實施例中，這些操作參數可為製程工程師所定義之配方的部分，以在晶圓之一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶粒的加工期間實現一或更多處理步驟。
在某些實施例中，該控制器可為電腦的一部分或耦合至該電腦，該電腦係與該系統整合在一起、耦合至該系統、或網路連接至該系統、或為其組合。例如，該控制器可位在「雲端(cloud)」中或為晶圓廠主電腦系統的全部或一部分，此可允許晶圓處理的遠端存取。該電腦可對該系統進行遠端存取，以監測加工操作的當前進度、檢查過去加工操作的歷史、從複數加工操作來檢查趨勢或性能指標、改變當前處理的參數、依當前處理來設定處理步驟、或開始新的製程。在某些範例中，遠端電腦(例如伺服器)可透過網路將製程配方提供給系統，該網路可包含區域網路或網際網路。該遠端電腦可包含使用者介面，其可進行參數及/或設定值的輸入或程式化，這些參數及/或設定值之後從該遠端電腦傳送至該系統。在某些範例中，該控制器接收具有資料形式的指令，該指令規定待於一或更多操作期間執行之每一處理步驟的參數。吾人應理解這些參數可特定於待執行之製程的類型以及該控制器所介接或控制之工具的類型。因此，如上所述，可以下列方式來分配該控制器：例如藉由包含以網路連接在一起並且為一共同目的(例如在此所述的製程與控制)而運作的一或更多離散控制器。為此種目的而分配的控制器之一範例可為在腔室上之一或更多積體電路，該積體電路係與遠端設置(例如平台等級或作為遠端電腦之部分)的一或更多積體電路通信，以聯合控制在腔室上的製程。
示範的系統可包含但不限於電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清理腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD，physical vapor deposition)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE，atomic layer etch)腔室或模組、離子植入腔室或模組、塗佈顯影(track)腔室或模組、以及可聯合或用於半導體晶圓之加工及/或製造的任何其他半導體處理系統。
如上所述，根據待由該工具所執行的處理步驟，該控制器可與下列其中一或多者進行通信：其他工具電路或模組、其他工具構件、群集(cluster)工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、設置遍佈於工廠的工具、主電腦、另一控制器、或用於材料運送而將晶圓容器運至與運離半導體製造廠中之工具位置及/或裝載埠口的工具。
圖5B描繪多站處理工具之另一實施例的示意圖，其係類似於圖5A所示。處理設備500B係使用積體電路加工腔室563，其包含多個加工處理站，該等加工處理站之每一者可用以在被固持於位在特定處理站之晶圓支架(例如基座)中的基板上執行處理操作。在圖5B的實施例中，積體電路加工腔室563係顯示具有四個處理站541、542、543、以及544。其他類似之多站處理設備可根據實施方式以及例如並行晶圓處理之期望等級、尺寸/空間限制、成本限制等等而具有更多或更少的處理站。在圖5B中亦顯示基板搬運器機械臂575，其可在系統控制器591的控制之下進行操作、設置成將基板從來自裝載埠口580的晶圓卡匣(未顯示於圖5B中)移動到積體電路加工腔室563中並且到處理站541、542、543、以及544其中一者上。
圖5B亦描繪用以控制處理設備500B之製程條件及硬體狀態之系統控制器591的一實施例。系統控制器591可包含一或更多記憶體裝置、一或更多大量儲存裝置、以及一或更多處理器。系統控制器591可如關於圖5A之系統控制器550所描述。
在某些實施例中，RF子系統595可產生RF功率，並且經由射頻輸入埠口567將RF功率傳送至積體電路加工腔室563。在特定實施例中，除了射頻輸入埠口567以外，積體電路加工腔室563還可包含輸入埠口(額外的輸入埠口未顯示於圖5B中)。因此，積體電路加工腔室563可利用8個RF輸入埠口。在特定實施例中，積體電路加工腔室563的處理站541-544可各自利用第一與第二輸入埠口，其中第一輸入埠口可傳送具有第一頻率的信號，且其中第二輸入埠口可傳送具有第二頻率的信號。雙頻率的使用可產生增強的電漿特性。在此處的各種實施例中，基板未曝露至電漿，或者僅曝露至非沉積電漿以對所沉積之膜進行退火或其他處理。 實驗
本案發明人已說明，在此所述之技術可使用具有高產量之以熱蒸氣為基礎的沉積技術而用以安全地沉積高品質的矽氧化物。尤其，依照所揭露之技術而在相對較高壓力(例如介於約10-40 Torr之間)所形成的矽氧化物膜係顯現出比在相對較低壓力(例如在＜ 10 Torr)所沉積的參照膜更低的濕蝕刻速率比例。又，相對高壓能夠使處理時間變得更短，因而增加產量。因為改善/降低濕蝕刻速率比例的技術亦傾向於減少產量，所以出乎意料的是，向更高的處理壓力變化會改善這兩個因素。
圖6-8顯示檢驗壓力對濕蝕刻速率比例(圖6與7)以及壓力對循環時間(圖8)之影響的實驗結果。該壓力係指當引發反應時在反應腔室內的壓力。在圖6-8的範例中，係使用20 Torr高壓限制開關。就其本身而言，在這些實施例中，如該等圖式所示，反應總是在約20 Torr或更低的腔室壓力下被引發。該濕蝕刻速率比例係指與標準矽氧化物之濕蝕刻速率相比的所沉積之材料(例如在下凹特徵部內)的濕蝕刻速率。例如，在一特定系列之條件下蝕刻得比標準矽氧化物快兩倍的材料被理解為具有2的濕蝕刻速率比例。同樣地，在一特定系列之條件下蝕刻得比標準矽氧化物快四倍的材料被理解為具有4的濕蝕刻速率比例。較低的濕蝕刻速率與濕蝕刻速率比例係表示較緩慢的蝕刻、較高品質的膜。就其本身而言，在矽氧化物間隙填充的背景下，通常期望濕蝕刻速率係相對低的，並且期望濕蝕刻速率比例係接近於1。
圖6係呈現關於使用BTBAS(例如，雙(第三丁基胺基)矽烷)在約550℃所發生之矽氧化物沉積的結果。圖7係呈現使用3DMAS(例如，三(二甲基胺基)矽烷)在約650℃所發生之矽氧化物沉積的結果。在兩情況中，反應係透過熱ALD技術而發生。圖6與7中的結果顯示，在10-20 Torr的範圍內，增加的壓力會導致較低的濕蝕刻速率比例。換言之，增加的壓力會造成較高品質的矽氧化物膜。
圖8係呈現顯示壓力對循環時間之影響的結果。在10-20 Torr的範圍內，增加的壓力導致減少的循環時間。因為循環時間係與產量成反比，所以在較高壓力之減少的循環時間係對應於較高的產量。
雖然圖6-8中的結果係限於約10-20 Torr的範圍，但吾人認為此種趨勢在較高之壓力會仍舊持續。然而，為了確保反應可被安全地執行，反應腔室內的壓力不應被允許增加超過約1大氣壓/760 Torr。吾人認為，若在反應腔室處於約40 Torr或更低的壓力時引發反應的話，由氫與含氧反應物之間的反應所引起的任何壓力增加將會係足夠小，以保持在1大氣壓/760 Torr的限度之下。
圖9係呈現檢驗不同類型沉積製程對不同特徵部內(in-feature)之深度處的濕蝕刻速率(WER，wet etch rate)之影響的實驗結果。兩種不同的熱ALD製程被檢驗，一者係在10 Torr、以及一者係在20 Torr。兩種熱ALD製程皆在整個特徵部深度上造成相對固定的濕蝕刻速率，此係被期望的。相較於在10 Torr所沉積的膜，在20 Torr所沉積的膜表現出實質較低的濕蝕刻速率。這些結果暗示著膜品質係隨著較高沉積壓力而被改善。圖9亦呈現關於在6 Torr所執行之電漿增強ALD製程的結果。在此情況下，濕蝕刻速率係不均勻的，在特徵部之頂部附近，濕蝕刻速率較低，而在特徵部之底部附近，濕蝕刻速率較高。吾人認為，此種不均勻性乃為在特徵部之頂部附近之相對較大離子轟擊(選擇性地使在特徵部之頂部附近的膜密實)所導致的結果。一般而言，此種不均勻性係不被期望的。 結論
雖然上述實施例已為了理解清楚之目的而進行相當程度的詳細描述，但吾人將明白，在隨附請求項的範圍之內可實施某些變化與修改。應注意到，存在許多用以實施本案實施例之製程、系統、以及設備的替代方式。因此，本案實施例係視為例示性而非限制性，且該等實施例不限於此處所提供的細節。
101:操作 103:操作 105:操作 107:操作 109:操作 111:操作 113:操作 201:操作 203:操作 301:反應腔室 303:基板支架 305:噴淋頭 307:箭頭 309:出口 400:處理站 401:反應物輸送系統 402:處理腔室本體 403:蒸發點 404:混合槽 405:噴淋頭入口閥 406:噴淋頭 407:微體積 408:基座 410:加熱器 412:基板 414:RF電源 416:匹配網路 418:蝶形閥 420:混合槽入口閥 500:多站處理工具 500B:處理設備 502:入站裝載鎖 504:出站裝載鎖 506:機械臂 508:箱體 510:大氣埠口 512:基座 514:處理腔室 516:腔室運送埠口 518:基座 541:處理站 542:處理站 543:處理站 544:處理站 550:系統控制器 552:處理器 554:大量儲存裝置 556:記憶體裝置 558:系統控制軟體 563:積體電路加工腔室 567:射頻輸入埠口 575:基板搬運器機械臂 580:裝載埠口 590:晶圓搬運系統 591:系統控制器 595:RF子系統
圖1係一流程圖，其說明依照某些實施例之使用熱原子層沉積機制來沉積矽氧化物的方法。
圖2係一流程圖，其說明依照某些實施例之使用熱化學氣相沉積機制來沉積矽氧化物的方法。
圖3描繪依照某些實施例之包含一入口的一反應腔室，該入口位於一噴淋頭上方以將非反應性氣體導入到該反應腔室。
圖4顯示依照某些實施例之可用於沉積矽氧化物的一反應腔室。
圖5A與5B描繪依照某些實施例之可用以同時處理數個基板的多站處理工具。
圖6與7顯示檢驗壓力對濕蝕刻速率比例之影響的實驗結果。
圖8顯示檢驗壓力對循環時間之影響的實驗結果。
圖9顯示檢驗不同壓力與不同類型沉積製程對不同特徵部深度處的濕蝕刻速率之影響的實驗結果。
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Claims (19)

  1. 一種在基板上沉積矽氧化物的方法，該方法係使用熱原子層沉積法或熱化學氣相沉積法，該方法包含： a. 在一反應腔室中接收一基板； b. 將第一反應物的第一流導入到該反應腔室中，並且將該基板曝露至該第一反應物，其中該第一反應物包含一含矽反應物； c. 將第二反應物的第二流導入到該反應腔室中，以引起該第一反應物與該第二反應物之間的一反應， i. 其中該第二反應物包含氫(H 2)以及一含氧反應物， ii. 其中該反應沉積矽氧化物於該基板上，且 iii. 其中當該反應腔室內的壓力大於10 Torr並且等於或小於約40 Torr時，引發該反應。
  2. 如請求項1所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中(b)與(c)係在不同的時間發生，且該矽氧化物係透過熱原子層沉積法所沉積。
  3. 如請求項1所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中(b)與(c)係同時發生，且該矽氧化物係透過熱化學氣相沉積法所沉積。
  4. 如請求項1所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中當該反應腔室內的該壓力大於10 Torr並且等於或小於約20 Torr時，引發該反應。
  5. 如請求項1所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中當該反應腔室內的該壓力大於10 Torr並且等於或小於約30 Torr時，引發該反應。
  6. 如請求項1所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中該氫與該含氧反應物同時流入該反應腔室中。
  7. 如請求項1至6其中任一項所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中一高壓限制開關係與該反應腔室流體連通，且其中該高壓限制開關係設置成在一最大壓力下跳脫。
  8. 如請求項7所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中該最大壓力係等於或小於約40 Torr。
  9. 如請求項7所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中該最大壓力係等於或小於約30 Torr。
  10. 如請求項7所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中該最大壓力係等於或小於約20 Torr。
  11. 如請求項7所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中在引發該反應之後，該反應腔室內的該壓力增加到至少該最大壓力，從而使該高壓限制開關跳脫，該方法更包含： d. 由於使該高壓限制開關跳脫而停止或減少該第二反應物的該第二流。
  12. 如請求項1至6其中任一項所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中該含氧反應物包含選自於由下者所組成之群組的一反應物：氧(O 2)、臭氧(O 3)、過氧化氫(H 2O 2)、水(H 2O)、以及其組合。
  13. 如請求項12所述之在基板上沉積矽氧化物的方法，其中該含氧反應物包含氧(O 2)。
  14. 一種在基板上沉積矽氧化物的設備，其係使用熱原子層沉積法或熱化學氣相沉積法，該設備包含： a. 一反應腔室； b. 一入口，設置成將反應物導入至該反應腔室； c. 一出口，設置成從該反應腔室移除材料； d. 一基板支架，設置成在沉積期間支撐一基板； e. 一高壓限制開關，與該反應腔室流體連通，其中該高壓限制開關係設置成若該反應腔室內的壓力超過一最大壓力的話則跳脫，該最大壓力為至少10 Torr並且等於或小於約40 Torr；以及 f. 一控制器，具有至少一處理器以及一記憶體，其中該至少一處理器與該記憶體係彼此通信連接，且該記憶體儲存用以控制該至少一處理器以致使請求項1至13其中任一項之方法的電腦可執行指令。
  15. 一種在基板上沉積矽氧化物的設備，其係使用熱原子層沉積法或熱化學氣相沉積法，該設備包含： a. 一反應腔室； b. 一入口，設置成將反應物導入至該反應腔室； c. 一出口，設置成從該反應腔室移除材料； d. 一基板支架，設置成在沉積期間支撐一基板； e. 一高壓限制開關，與該反應腔室流體連通，其中該高壓限制開關係設置成若該反應腔室內的壓力超過一最大壓力的話則跳脫，該最大壓力為至少10 Torr並且等於或小於約40 Torr；以及 f. 一控制器，具有至少一處理器以及一記憶體，其中該至少一處理器與該記憶體係彼此通信連接，且該記憶體儲存用以控制該至少一處理器以致使下列操作的電腦可執行指令： i. 在該反應腔室中接收該基板； ii. 將第一反應物的第一流導入到該反應腔室中，並且將該基板曝露至該第一反應物，其中該第一反應物包含一含矽反應物； iii. 將第二反應物的第二流導入到該反應腔室中，以引起該第一反應物與該第二反應物之間的一反應， 1. 其中該第二反應物包含氫(H 2)以及一含氧反應物， 2. 其中該反應沉積矽氧化物於該基板上，且 3. 其中當該反應腔室內的壓力大於10 Torr並且等於或小於約40 Torr時，引發該反應。
  16. 如請求項15所述之在基板上沉積矽氧化物的設備，其中該高壓限制開關的該最大壓力係等於或小於約30 Torr。
  17. 如請求項16所述之在基板上沉積矽氧化物的設備，其中該高壓限制開關的該最大壓力係等於或小於約20 Torr。
  18. 如請求項15至17其中任一項所述之在基板上沉積矽氧化物的設備，其中該設備係設置成使該第二反應物流動，以使該氫與該含氧反應物同時被導入至該反應腔室。
  19. 如請求項15至17其中任一項所述之在基板上沉積矽氧化物的設備，其中該控制器係設置成由於使該高壓限制開關跳脫而致使停止或減少該第二反應物的該第二流。
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