TW202217047A - 用於半導體處理系統的可切換輸送 - Google Patents

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Abstract

範例半導體處理系統可包括一處理腔室，包括一蓋堆疊，具有一輸出歧管。系統可包括一氣體面板。系統可包括一輸入歧管。該輸入歧管可將該氣體面板與該處理腔室的該輸出歧管流體耦合。一輸送線可從該輸入歧管延伸至該輸出歧管。系統可包括一第一傳輸線，從該氣體面板的一第一組前驅物源延伸至該輸送線。系統可包括一第二傳輸線，從該氣體面板的一第二組前驅物源延伸至該輸送線。該第二傳輸線可切換地耦合於該輸送線及該半導體處理系統的一排氣之間。

Description

用於半導體處理系統的可切換輸送
本申請案主張於2020年7月19日申請的美國專利申請案第16/932,794號名為「SWITCHABLE DELIVERY FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING SYSTEM」的優先權，該案在此處整體併入作為參考。
本技術關於用於半導體製造之系統及方法。更具體而言，本技術關於可在實行半導體處理方法中利用的處理系統部件及配置。
積體電路藉由在基板表面上生成錯綜複雜的圖案化材料層的處理而製成。在基板上生成圖案化材料需要控制的方法以形成且移除暴露的材料。例如垂直或3D NAND的堆疊的記憶體可包括一系列介電及佔位材料的交替層而形成，透過交替層可蝕刻數個記憶體孔洞或穿孔。隨著技術的演變，初始生成的配對層的數量增加，而需要更長的處理時間用於初始堆疊形成。由於在相同腔室之中可生成兩個層，排空殘餘前驅物的操作可進一步增加處理時間。
因此，需要強化的系統及方法，而可用以生成高品質元件及結構。此等及其他需求藉由本技術來解決。
範例半導體處理系統可包括一處理腔室，包括一蓋堆疊，具有一輸出歧管。系統可包括一氣體面板。系統可包括一輸入歧管。該輸入歧管可將該氣體面板與該處理腔室的該輸出歧管流體耦合。一輸送線可從該輸入歧管延伸至該輸出歧管。系統可包括一第一傳輸線，從該氣體面板的一第一組前驅物源延伸至該輸送線。系統可包括一第二傳輸線，從該氣體面板的一第二組前驅物源延伸至該輸送線。該第二傳輸線可切換地耦合於該輸送線及該半導體處理系統的一排氣之間。
在某些實施例中，該第一組前驅物源可包括一處理前驅物及一載體前驅物，且其中該第二組前驅物源可包括一處置前驅物。系統可包括一遠端電漿源，與該蓋堆疊耦合。系統可包括一第三傳輸線，從該氣體面板延伸至該遠端電漿源。系統可包括一控制器，配置成操作從該第一組前驅物源輸送前驅物且從該第二組前驅物源輸送前驅物至該處理腔室。
本技術的某些實施例可包含一種半導體處理之方法。方法可包括輸送一第一沉積前驅物通過一第一傳輸線及一第一輸送線至一半導體處理系統的一處理腔室，以在一基板上形成一第一層的材料。方法可包括輸送一處置前驅物通過一第二傳輸線及一排氣線。方法可包括切換該處置前驅物的輸送從該排氣線至與該處理腔室流體耦合的一第二輸送線。
在某些實施例中，輸送該處置前驅物至該排氣線在該第一沉積前驅物的輸送期間發生。該第一輸送線及該第二輸送線可為相同的輸送線。方法可包括輸送一第二沉積前驅物通過一第三傳輸線及一第三輸送線至該半導體處理系統的該處理腔室，以在該基板上形成一第二層的材料。該第二輸送線及該第三輸送線可為相同的輸送線。方法可包括輸送一鈍氣前驅物通過一第四傳輸線，該第四傳輸線延伸至靠近與該處理腔室耦合的一遠端電漿單元的一地點。該鈍氣前驅物可輸送至該處理腔室中，且可在該第一沉積前驅物的輸送期間輸送該鈍氣前驅物。
本技術的某些實施例可包含一種半導體處理之方法。方法可包括輸送一含矽前驅物通過一第一傳輸線及一第一輸送線至一半導體處理系統的一處理腔室，以在一基板上形成一含矽層的材料。方法可包括輸送一含氧前驅物通過一第二傳輸線及一第二輸送線至該半導體處理系統的該處理腔室，以在該基板上形成一含氧層的材料。方法可包括輸送一處置前驅物通過一第三傳輸線及該第一輸送線至該半導體處理系統的該處理腔室。該第一傳輸線及該第三傳輸線可與該第一傳輸線透過一輸入歧管耦合。該第三傳輸線可在該輸入歧管處與一排氣線可切換地耦合。該處置前驅物可為或包括一含氮前驅物。
在某些實施例中，在該含矽前驅物的輸送期間可輸送一摻雜前驅物通過該第一傳輸線。方法可包括在輸送該含氧前驅物至該半導體處理系統的該處理腔室的同時，流動該處置前驅物通過該第三傳輸線及該排氣線。方法可包括切換該處置前驅物的輸送從該排氣線至該第一輸送線。一鈍氣前驅物可與該第一傳輸線流體耦合。方法可包括在輸送該處置前驅物通過該第三傳輸線及該第一輸送線的同時，輸送該鈍氣前驅物通過該第一傳輸線及該第一輸送線。輸送該鈍氣前驅物通過該第一輸送線可在輸送該處置前驅物的同時將在該第一輸送線中含有的含矽前驅物的一殘餘量輸送至該處理腔室。
方法可包括排氣該處理腔室，接續輸送該處置前驅物。方法可包括重複該方法。可在輸送該含矽前驅物之前實行排氣該處理腔室小於或約5秒。該半導體處理系統可包括一遠端電漿源，與該處理腔室耦合。半導體處理腔室可包括一第四傳輸線，將一鈍氣與該遠端電漿源流體耦合。方法可包括在輸送該含矽前驅物、該含氧前驅物或該處置前驅物之至少一者的同時，輸送鈍氣通過該第四傳輸線。
此技術對傳統系統及技術可提供數個優點。舉例而言，本技術的實施例可允許用於記憶體結構的初始材料堆疊在比傳統技術更少的時間內生成。此外，可藉由限制層之間的交叉污染而以本系統及方法實現膜品質的強化。此等及其他實施例，與許多其優點及特徵一起，與以下說明及隨附圖式連結而更詳細說明。
隨著3D NAND結構在形成的小單元數量上成長，生成初始層或堆疊的時間繼續增加，某些時候為大幅增加。在3D NAND處理期間，可形成佔位層及介電材料的堆疊以在可形成的小單元之中生成層的初始堆疊。此等佔位層可具有實行各種操作以在完全移除材料且以金屬取代其之前放置結構。常常形成層來覆蓋導電層，例如多晶矽。當形成記憶體孔洞時，穿孔在進入多晶矽或其他材料基板之前可延伸通過所有的材料的交替層。接續處理可形成樓梯結構用於接觸，且亦可橫向挖掘佔位材料。
在初始堆疊形成期間，可在單一處理腔室中生成交替層。不論層是否包括氧化物及氮化物，氧化物及矽，或任何其他材料的結合，可實行交替沉積處理以生成材料層。因為例如氧化物的介電材料可維持以分開後續生成的小單元，所以膜的完整性及一致性可影響最終元件性能。舉例而言，若歸因於其他材料的有害污染或併入而使介電材料的品質降低，可在小單元之間發生電氣洩漏。
傳統技術可包括氣體輸送方案，其中透過類似的流體線輸送許多氣體至處理腔室。此舉可能需要增加的清洗操作，以確保各個層的殘餘前驅物不會負面影響接續形成。然而，此等清洗操作可增加處理時間。舉例而言，對於包括74對層的初始堆疊，在沉積之間即使十秒的清洗操作可增加整體處理時間超過十分鐘。結果，生成可慢至每小時約一個晶圓或更少。本技術藉由將流體輸送線分開且併入前驅物導流來解決此等問題，其可降低在處理期間實行的幫浦操作。
儘管其餘揭露內容將利用所揭露的技術反覆識別具體沉積及清潔處理，應立即理解系統及方法均等地可應用至其他沉積、蝕刻及清潔腔室，以及在所述腔室中利用各種前驅物源用於沉積、蝕刻、清潔或其他操作而可發生的處理。因此，本技術不應考量為如此限制僅用於此等具體沉積處理或腔室。在對此系統根據所述的本技術的實施例的額外改變及調整之前，本揭露案將討論一個可能的系統及腔室，而可包括根據本技術的實施例的流體系統。
第 1 圖根據實施例，顯示沉積、蝕刻、烘烤及固化腔室的處理系統100的一個實施例的頂部平面視圖。在圖式中，一對前開式統一晶圓盒102供應藉由機器手臂104接收的各種尺寸的基板，且在放置至定位於串聯分區109a-c中的基板處理腔室108a-f之一者中之前，放置至下部壓力保持區106中。第二機器手臂110可用以從保持區106傳送基板晶圓至基板處理腔室108a-f且返回。各個基板處理腔室108a-f可裝備以實行數個基板處理操作，包括形成此處所述的半導體材料的堆疊，此外包括電漿輔助的化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清潔、除氣、定向及其他基板處理，包括退火、灰化等等。
基板處理腔室108a-f可包括一或更多系統部件，用於在基板上沉積、退火、固化及/或蝕刻介電或其他膜。在一個配置中，兩對處理腔室，例如108c-d及108e-f可用以在基板上沉積介電材料，且第三對處理腔室，例如108a-b可用以蝕刻沉積的介電。在另一配置中，所有三對腔室，例如108a-f可配置成在基板上沉積交替介電膜的堆疊。在不同實施例中，處理之任何一者或更多者可在與所顯示的製作系統分開的腔室中執行。應理解用於介電膜的沉積、蝕刻、退火及固化腔室的額外配置藉由系統100考量。
第 2 圖根據本技術的某些實施例，顯示範例電漿系統200的概要剖面視圖。電漿系統200可圖示一對處理腔室108，而可符合在上述的一或更多串聯分區109中，且可包括根據本技術的實施例的遠端電漿源，且可如以下進一步說明。電漿系統200大致可包括腔室主體202，具有界定一對處理區域220A及220B的側壁212、底壁216及內部側壁201。處理區域220A-220B之各者可為類似的配置，且可包括相同的部件。
舉例而言，亦可包括在處理區域220A中的處理區域220B的部件可包括在電漿系統200中透過形成於底壁216中的通路222佈置於處理區域中的基座228。基座228可提供加熱器，適以支撐基板229在基座的暴露的表面上，例如主體部分。基座228可包括加熱元件232，例如電阻加熱元件，而可在所欲的處理溫度下加熱且控制基板溫度。基座228亦可藉由遠端加熱元件加熱，例如燈組件或任何其他加熱元件。
基座228的主體可藉由凸緣233耦合至桿226。桿226可將基座228與功率輸出或功率箱203電氣耦合。功率箱203可包括驅動系統，而控制在處理區域220B之中基座228的抬升及運動。桿226亦可包括電氣功率界面，以提供電氣功率至基座228。功率箱203亦可包括界面用於電氣功率及溫度指示器，例如熱電偶界面。桿226亦可包括底座組件238，適以與功率箱203可拆卸地耦合。圓周環235顯示於功率箱203的上方。在某些實施例中，圓周環235可為肩部適以作為機械止動或著陸，配置成提供底座組件238及功率箱203的上部表面之間的機械界面。
棒230可透過形成於處理區域220B的底壁216中的通路224而包括，且可利用以定位透過基座228的主體佈置的基板舉升銷261。基板舉升銷261可選擇性地將基板229與基座間隔，以促進以機器人交換基板229，機器人利用於傳送基板229透過基板傳送通口260進出處理區域220B。
腔室蓋204可與腔室主體202的頂部部分耦合。蓋204可容納與其耦合的一或更多前驅物分配系統208。舉例而言，前驅物分配系統可包括遠端電漿源209。前驅物分配系統208可包括前驅物入口通路240，而可輸送反應物及清潔前驅物通過雙通道噴淋頭218至處理區域220B中。雙通道噴淋頭218可包括環狀底板248，具有佈置於面板246中間的擋板244。射頻（「RF」）源265可與雙通道噴淋頭218耦合，而可供電雙通道噴淋頭218，以促進在雙通道噴淋頭218的面板246及基座228之間產生電漿區域。在某些實施例中，RF源可與腔室主體202的其他部分耦合，例如基座228，以促進電漿的產生。介電絕緣器258可佈置於蓋204及雙通道噴淋頭218之間，以避免將RF功率耦合至蓋204。影蔽環206可佈置於基座228的周圍，而接合基座228。
可選的冷卻通道247可形成於前驅物分配系統208的環狀底板248中，以在操作期間冷卻環狀底板248。熱傳送流體，例如水、乙二醇、氣體或類似者可透過冷卻通道247循環，使得底板248可維持在預定的溫度下。襯墊組件227可佈置於處理區域220B之中，靠近腔室主體202的側壁201、212，以避免將側壁201、212暴露至處理區域220B之中的處理環境。襯墊組件227可包括可耦合至幫浦系統264的圓周幫浦腔體225，幫浦系統264配置成從處理區域220B排出氣體及副產物，且控制處理區域220B之中的壓力。複數個排氣通口231可形成於襯墊組件227上。排氣通口231可配置成以促進系統200之中的處理的方式，允許氣體從處理區域220B流至圓周幫浦腔體225。
先前討論的腔室可用於實行包括沉積方法的範例方法。轉向 第 3 圖，根據本技術的某些實施例，顯示在方法300中的範例操作。方法300在方法的初始之前可包括一或更多操作，包括前端處理、沉積、閘極形成、蝕刻、拋光、清潔或可在所述操作之前實行的任何其他操作。方法可包括數個可選操作，而可或無須與根據本技術的方法的某些實施例具體相關聯。舉例而言，說明許多操作以便提供結構形成的更廣範疇，但並非對技術為關鍵的，或可藉由將如以下進一步討論的替代方法實行。方法300說明在 第 4 圖中概要顯示的範例系統中用於流體傳輸及處理的操作，第4圖的圖示將與方法300的操作結合說明。應理解第4圖僅圖示部分概要視圖，且處理系統可含有在圖式中圖示的任何數量的部件或配置，以及仍可從本技術的操作獲益的替代結構態樣。
方法300可或無須牽涉可選操作，以將半導體結構發展成特定製作操作或準備系統用於處理半導體基板。應理解方法300可在根據本技術的任何數量的半導體處理系統中實行，且第4圖圖示流體輸送的一個範例配置，而設定可利用以實行根據本技術的操作。舉例而言，儘管圖示某些線地點及耦合，應理解任何數量的修改及安排藉由本技術類似地包含。儘管其餘揭露將參考層的堆疊的形成，例如垂直記憶體形成，應理解第4圖的系統可用於任何數量的其他處理操作，例如包括蝕刻及清潔操作。在系統400的概觀之後，將進一步說明方法300的具體操作。
第4圖可圖示半導體處理系統400，配置用於實行例如方法300的蝕刻或沉積操作。圖式可包括先前所述系統200的任何態樣，且可圖示以上所述的系統的額外細節，包括氣體面板及流體輸送配置。舉例而言，系統400可包括處理腔室405及遠端電漿源410，而可與處理腔室的蓋堆疊412耦合。蓋堆疊412可包括如先前所述的任何數量的部件，包括輸出歧管415、氣體箱418、擋板420及面板422。隔絕器如圖示可定位於輸出歧管及氣體箱之間，且遠端電漿源410可座落於輸出歧管415上，或如圖示可包括額外隔絕器或適配器416。系統亦可包括基座或基板支撐件425，在其上可座落基板426用於處理。任何此等部件可包括以上所述的部件的任何特徵或特性。
在某些實施例中，氣體箱418下游的部件，例如擋板420及面板422，可具有特徵在於通過部件界定的複數個穿孔。在某些實施例中，如圖示在氣體箱及擋板之間並不包括其他部件，例如僅具有中心穿孔的額外分配器或擋板。當包括僅可包括中心穿孔的額外部件時，在氣體箱及額外部件之間可形成盲區。因此，藉由移除任何此等部件，可在系統之中提供強化的流體流動及排空。
半導體處理系統400亦可包括氣體面板430，而可裝載數個前驅物、氣體或流體，用於在腔室405之中實行操作。舉例而言，前驅物可包括沉積、蝕刻、清潔及各種載體及在半導體處理中使用的其他材料，且以下範例配置並非意圖限制可包括在氣體面板之中的材料。範例包括可在用於基板上沉積材料的交替層的處理中利用的前驅物，然而可實行任何各種其他處理。如圖示，氣體面板可包括數個流體線，延伸至腔室上的一或更多進出位置。流體或傳輸線可包括任何數量的材料，包括電鍍的線或其他塗佈的材料，以抵抗、限制或避免與傳輸通過線的前驅物相互作用。
流體線可將氣體面板430的前驅物源與腔室的一或更多地點或其他部件耦合，用於進一步輸送。舉例而言，系統400可包括輸入歧管435，將氣體面板的一或更多前驅物源與輸出歧管415流體耦合。輸入歧管435可包括一或更多閥門或內部流體線，用於例如將任何入口傳輸線與任何輸送線流體耦合。輸送線437可從輸入歧管延伸至輸出歧管，且如以下進一步解釋，超過一個輸送線437可包括在本技術的實施例中。在氣體面板430之中的前驅物源可包括可在半導體處理中使用的任何數量的前驅物。舉例而言，第一組前驅物源431可與以輸送線437從第一組前驅物源延伸的第一傳輸線440耦合。第一傳輸線440可延伸至輸入歧管，而如圖示可將第一傳輸線與輸送線流體耦合。第二組前驅物源432可與第二傳輸線442耦合，而可將前驅物源432與輸送線437流體耦合。類似於第一傳輸線440，第二傳輸線442可延伸至輸入歧管435，而如圖示可將第一傳輸線與輸送線流體耦合。
如圖示，第二傳輸線442可在輸送線437及半導體處理系統的排氣線444之間可切換地耦合。排氣線444可延伸至前線或處理腔室的排氣系統，例如以上所述的幫浦系統264。可包括第三組前驅物源433，且可以第三傳輸線445與入口歧管435耦合。此外，可包括第四組前驅物源434，且可如圖示以第四傳輸線447耦合靠近遠端電漿源410。第四傳輸線447可輸送第四組前驅物通過遠端電漿源410及/或至旁通地點，例如如圖示至輸出歧管415或適配器416。應理解在本技術的實施例中任何編號的線可為第一、第二、第三或第四線，且圖式的編號及識別並非意圖限制本技術或請求項的任何態樣，而可以本技術中包含的實施例中的任何編號交換地說明任何線。
為了操作處理系統400的各種態樣，在某些實施例中可包括控制器450。控制器450可變化地包括中央處理單元及記憶體，而可為任何種類，且可藉由或以任何附屬元件操作，如可包括於所述的任何系統中。記憶體可包括任何數量的具體指令，用於實行所述的任何方法或操作的一或更多態樣，包括方法300，或可在系統400中實行，或在任何其他系統中實行。控制器450可經配置且與系統的任何態樣通訊耦合，包括如圖示的氣體面板430及入口歧管435。如圖示，前驅物源可與閥門452及流動控制器454耦合，且控制器450可操作任何或所有此等部件，以及系統的任何其他閥門或態樣，以實行處理的任何態樣。舉例而言，控制器450可從第一組前驅物源、第二組前驅物源、第三組前驅物源及第四組前驅物源，操作任何前驅物的輸送。
前驅物源的組可包括任何數量的前驅物，且並非意圖藉由圖式限制。舉例而言，前驅物源可包括任何數量的處理前驅物，以及任何數量的處置前驅物，載體氣體，或用於半導體處理的其他前驅物。一個非限制範例將關於方法300而說明，而可為在基板上形成材料的交替層之方法，例如用於堆疊的記憶體。舉例而言，第一組前驅物源431可包括處理前驅物431a及載體前驅物431c。繼續此範例，第二組前驅物源432可包括處置前驅物。
如先前所解釋，堆疊的膜形成可包括材料的交替層的沉積或形成，而可包括以上所述的任何材料。在一個範例中，層可包括含矽層，例如多晶矽，及含氧層，例如氧化矽。在某些實施例中，處置操作可在兩層的沉積之間以含氮材料實行。為了限制在含矽層中氮材料的效應或完整性，可實行清洗或抽取操作以清潔腔室及流體線的殘餘含氮材料。某些傳統配置可包括例如氨、一氧化二氮、氮氣或任何其他含氮前驅物的含氮前驅物，與例如含矽前驅物的一或更多處理前驅物以相同的傳輸線耦合。然而，歸因於氣體面板的地點，流體線在輸送前驅物至腔室之前可橫跨數英尺。在輸送含矽前驅物之前從傳輸線排氣含氮前驅物可佔用許多秒的時間，而如上所述可增加整體產量。本技術藉由將處置前驅物與輸送處理前驅物的傳輸線之一或兩者或所有者分開，而可解決此等延遲。結果，半導體處理之方法可以減少的排隊時間來實行。
方法300可為或包括在系統400中實行的沉積處理。儘管以下範例將說明氧化矽及多晶矽的交替層的沉積處理，應理解任何已知的堆疊的層可利用系統400形成，例如藉由利用具有第一組沉積前驅物或第二組沉積前驅物的交替或額外前驅物。類似地，在藉由本技術包含的實施例中，蝕刻方法或清潔方法亦可藉由利用交替或額外前驅物作為第一組處理前驅物及第二組處理前驅物而實行。
方法300可包括在操作305處，輸送第一前驅物至半導體處理系統的處理腔室。第一前驅物可為任何處理前驅物，例如含矽前驅物或含氧前驅物，用於交替材料堆疊的範例。在實施例中，氧化層或矽層任一者可首先或第二個沉積，且因此在本技術的各種實施例中可構成第一或第二前驅物。在某些實施例中，操作305可包括輸送含矽前驅物通過第一傳輸線及第一輸送線至半導體處理系統的處理腔室，以在基板上形成含矽的材料層。舉例而言，含矽前驅物可包括在前驅物源431a中，且可通過第一傳輸線440輸送至輸入歧管435，其中前驅物可流動至輸送線437a且接著配給至腔室中。
在某些實施例中，一或更多額外前驅物可與含矽前驅物或第一前驅物一起輸送。舉例而言，與含矽層一起，於沉積的膜中可包括摻雜以影響一或更多膜特性或特徵。因此，前驅物源431b可包括用於摻雜的前驅物，包括p型摻雜或n型摻雜，且可包括任何數量的摻雜前驅物，例如含硼前驅物，例如硼烷或乙硼烷，含磷前驅物，例如磷化氫，或任何數量的材料或元素。亦可包括一或更多額外前驅物，例如鈍氣或載體前驅物，包括氬、氦或其他材料，且可包括在前驅物源431c中。可利用一或更多閥門或質量流量控制器以調整或排除此等前驅物之一或更多者的流動。
在操作310處，第二沉積操作可藉由輸送例如第二處理前驅物的第二前驅物而實行。舉例而言，含氧前驅物可通過第二傳輸線及第二輸送線傳輸至半導體處理系統的處理腔室，以在基板上形成含氧材料層，且可覆蓋含矽層而形成。在某些實施例中，含氧前驅物可為含矽及氧前驅物，例如正矽酸四乙酯（tetraethyl orthosilicate）及其他前驅物。繼續使用範例系統400作為範例，含氧前驅物可包括在前驅物源433中，且可通過第三傳輸線445輸送至輸入歧管435，其中前驅物可流至輸送線437a且接著配給至處理腔室中。在某些實施例中，含氧前驅物或第二前驅物可通過不同的或第二輸送線437b輸送至腔室中，而可限制在任何傳輸或輸送線之中殘餘剩餘的前驅物之間的污染。在其他實施例中，含氧前驅物或第二前驅物在輸送至輸出歧管415之前，可例如輸送至分開的輸入歧管。
儘管在膜形成中可發生任何數量的變化，且可類似地實行不同的沉積、蝕刻或處理方法，在形成包括氧化層的材料的交替層的某些實施例中，亦可在氧層上實行處置處理。舉例而言，可利用如先前所述的含氮前驅物實行氮處置。在操作315處，可為含氮前驅物的處置前驅物可通過第三傳輸線輸送。舉例而言，含氮前驅物可為第二組前驅物源432的前驅物之一者，且可通過第二傳輸線442傳輸至輸入歧管435。
如先前所述，某些傳統技術可輸送處置前驅物通過與含矽前驅物相同的傳輸線，而可減少傳輸線的數量。然而，若在形成含矽材料的下一層之前並未完全從傳輸線排氣殘餘含氮前驅物或其他處置前驅物，則含氮前驅物可影響含矽材料的形成。抽取出可佔用延長的時間，而可增加整體排隊時間。藉由利用分開的傳輸線，例如第二傳輸線442，本技術可減少所需的抽取時間。此外，本技術藉由包括導流線，例如排氣線444，而可允許含氮前驅物的流動在腔室輸送開始時間之前起動，可強化用於處置操作的輸送時間。舉例而言，如先前所述，第二傳輸線442可從第二組前驅物源432延伸至輸入歧管435，其中前驅物可輸送至輸送線437之一者。入口歧管亦可導流處置前驅物的流動至排氣線。因此，第二傳輸線442可與輸送線437或排氣線444在如圖示的入口歧管435處或上游任一者而可切換地耦合。
在某些實施例中，處置前驅物的流動可在例如含氧前驅物的處理前驅物之一者的輸送期間起動。舉例而言，在將含氧前驅物輸送至處理腔室期間，例如含氮前驅物的處置前驅物可輸送通過第二傳輸線442且流動通過排氣線444，而可旁通處理腔室，且輸送流體至系統前線或排氣。取決於與氣體通道的距離，此舉可將前驅物攜帶數英尺而更靠近腔室，而可減少將前驅物輸送至腔室的時間。在操作320處，在完成含氧前驅物的輸送之後，可繼續處置前驅物的輸送通過第二傳輸線，但連接可從排氣線切換至輸送線，允許處置前驅物進入處理腔室且處置含氧膜。再次，通過圖示的輸送系統可發生任何其他處置操作或流動操作，且類似地藉由本技術包含。在某些實施例中，接續操作310可實行處置前驅物的輸送，或例如處理前驅物的輸送，然而藉由利用導流線以排氣，本技術可減少通過傳輸線的流動時間。
包括交替膜的堆疊的某些膜形成可生成界面層。舉例而言，在處置操作的初始包括含矽前驅物的量可強化含氧層及接續矽層之間的界面層。儘管當輸送處置前驅物時共用的傳輸線可給予殘餘含矽前驅物的包括，本技術可分開此等傳輸線。然而，第一傳輸線440在接續此輸送操作後仍可包括含矽前驅物的殘餘量。因此，在某些實施例中，藉由利用相同的輸送線437a用於含矽前驅物的第一傳輸線440及用於處置前驅物的第二傳輸線442兩者，仍可實行此併入。
舉例而言，在某些實施例中，當處置前驅物初始輸送通過輸送線437a時，例如當從排氣線切換時，或當初始輸送前驅物時，來自前驅物源431c的鈍氣前驅物可流動通過第一傳輸線440，而可清洗在此線之中的殘餘含矽材料至輸送線437a中。利用與不同源相關聯的流動控制器及閥門，鈍氣前驅物可流動，同時額外含矽前驅物或摻雜前驅物可或無須流動。此舉可接著輸送殘餘前驅物至腔室中，以促進界面層的生成。包括的界面層可為小於或約20 Å的材料，且歸因於第一傳輸線的長度，在此線之中的殘餘含矽前驅物可足以生成界面材料的所欲厚度，而可包括將氧化層暴露至處置前驅物，例如氨，及殘餘含矽前驅物，例如矽烷或某些其他含矽前驅物。在某些實施例中，即使在清洗殘餘含矽前驅物之後，鈍氣前驅物可繼續輸送，而可限制處置前驅物的返回串流至第一傳輸線中。若允許，例如含氮前驅物的殘餘處置前驅物可生成氮併入含矽膜中，而可影響接續移除操作。
在可選操作325處可選地可實行抽取或清洗操作，而可從系統移除任何殘餘的處置前驅物。不像其中需要通過多重傳輸線進一步清洗的傳統技術，本技術可不包括大規模的抽取。因為處置前驅物可通過分開的傳輸線輸送，所以一旦閥門關閉，僅輸送線可與處理腔室一起清洗。結果，在某些實施例中，抽取操作可實行小於或約10秒，且可實行小於或約8秒，小於或約6秒，小於或約5秒，小於或約4秒，小於或約3秒，小於或約2秒，小於或約1秒，小於或約0.5秒，或更少。方法可接著重複任何數量的處理循環，以作成任何數量的材料層的配對。因此，產量可強化至每小時大於一個晶圓，包括每小時大於或約1.5個晶圓，每小時大於或約2個晶圓，或取決於生成的層的數量而更多。
如圖式中圖示，遠端電漿源410可包括在系統中，而可在處理中使用，例如與蝕刻操作一起，或在腔室清潔操作期間使用。當未使用時，輸送的某些前驅物可能返回串流至遠端電漿源的空間或提供用於從源輸送的電漿排出物的輸送路徑的部件中。舉例而言，任何處理前驅物或處置前驅物可流動至輸出歧管中，且至少部分向上流動通過適配器416或至遠端電漿源410中。前驅物在接續操作中可接著流動至處理區域中，而可污染待實行的其他操作或待形成的其他材料。
因此，在某些實施例中，本技術可包括第四組前驅物源434，而可包括鈍氣，而可流動以生成流體幕簾，而可限制或避免其他前驅物的返回串流。舉例而言，鈍氣可流動通過第四傳輸線447，且可流動通過遠端電漿源本身或可旁通源以流動至腔室中。在任一情形中，前驅物可流動通過輸出歧管的中心穿孔，以限制或避免任何氣體向上流動至空間中。鈍氣可在任何其他輸送操作期間流動，例如與第一前驅物輸送、第二前驅物輸送、或處置前驅物一起。藉由利用根據本技術的實施例的裝備及方法，可強化產量同時額外強化膜品質及材料形成。
一或更多計算元件或部件可藉由在電腦可讀請形式中存取軟體指令適以提供全篇所述的某些所欲功能。計算元件可處理或存取訊號用於操作本技術的一或更多部件列如氣體面板質量流量控制器，或例如在系統中的任何閥門。當使用軟體時，任何適合的程式、腳本或其他類型的語言或語言的結合可用以實行所述的處理。然而，軟體無須單獨使用，或完全不需要。舉例而言，以上所述的本技術的某些實施例亦可藉由硬佈線邏輯或其他電路實施，包括但非限於專用電路。電腦執行的軟體及硬佈線邏輯或其他電路的結合亦可為適合的。
本技術的某些實施例可藉由適以實行先前所討論的一或更多操作的一或更多適合的計算元件來執行。如上所述，此等元件可存取體現電腦可讀取指令的一或更多電腦可讀取媒體，當藉由可併入元件中的至少一個處理器執行時，造成至少一個處理器實施本技術的一或更多態樣。此外或替代地，計算元件可包括電路，而使得元件能夠操作以實施所述的一或更多方法或操作。
任何適合的電腦可讀取媒介或媒體可用以實施或執行本技術的一或更多態樣，包括但非限於軟盤、驅動及其他基於磁性的儲存媒體、光學儲存媒體，包括光碟，例如CD-ROM、DVD-ROM或其變化，快閃、RAM、ROM及其他記憶體元件，及類似者。
在以上說明中，為了解釋之目的，已提及數個細節以便提供對本技術的各種實施例之理解。然而，對本領域技藝人士而言，無須某些此等細節或具有額外細節而可執行某些實施例為顯而易見的。
已揭露數個實施例，本領域中技藝人士將認知可使用各種修改、替代構造及均等而不會悖離實施例的精神。此外，並未說明數個已知處理及元件，以便防止非必要的模糊本技術。因此，以上說明不應視為對本技術的範疇之限制。
當提供值的範圍時，應理解各個中間值到下限單位的最小分數，除非內文清楚另外指示，亦具體揭露在該範圍的上限及下限之間的值。在任何所述值之間的任何更窄範圍或在所述範圍中未說明的中間值及在所述範圍中的任何其他所述或中間值均包含在內。此等較小範圍的上限及下限可獨立包括在範圍中或從範圍排除，且當任一者、非任一者或兩者的極限包括在較小範圍中時，各個範圍亦包含在技術之中，而遭受在所述範圍中任何具體排除的極限。當所述的範圍包括一或兩者極限時，排除任一或兩者的該等包括的極限的範圍亦包括在內。
如此處及在隨附請求項中所使用，單數形式的「一」、「一者」及「該」包括複數參考，除非內文清楚另外指示。因此，舉例而言，參考「一傳輸線」包括複數個此線，且參考「該前驅物」包括參考一或更多前驅物，及對本領域中技藝人士而言已知的其均等，且依此類推。
而且，當在此說明書中及在以下請求項中使用「包含」、「可包含」、「含有」、「可含有」、「包括」及「可包括」時，意圖說明所述特徵、數值、部件或操作的存在，但其並非排除一或更多其他特徵、數值、部件、操作、動作或群組的存在或添加。
100:處理系統 102:前開式統一晶圓盒 104:機器手臂 106:保持區 108a~f:基板處理腔室 109a~c:串聯分區 110:機器手臂 200:電漿系統 201:內部側壁 202:主體 203:功率箱 204:腔室蓋 208:前驅物分配系統 209:遠端電漿源 212:側壁 216:底壁 218:雙通道噴淋頭 220:處理區域 222:通路 224:通路 225:圓周幫浦腔體 226:桿 227:襯墊組件 228:基座 229:基板 230:棒 231:排氣通口 232:加熱元件 233:凸緣 235:圓周環 238:底座組件 240:通路 244:擋板 246:面板 247:冷卻通道 248:底板 258:介電絕緣器 260:基板傳送通口 261:基板舉升銷 264:幫浦系統 265:源 300:方法 305:操作 310:操作 315:操作 320:操作 325:操作 400:半導體處理系統 405:腔室 410:遠端電漿源 412:蓋堆疊 415:輸出歧管 416:適配器 418:氣體箱 420:擋板 422:面板 425:基板支撐件 426:基板 430:氣體面板 431:第一組前驅物源 432:第二組前驅物源 433:第三組前驅物源 434:第四組前驅物源 435:輸入歧管 437:輸送線 440:第一傳輸線 442:第二傳輸線 444:排氣線 445:第三傳輸線 447:第四傳輸線 450:控制器 452:閥門 454:流動控制器
所揭露的技術的本質及優點的進一步理解可藉由參考說明書及圖式的其餘部分而實現。
第1圖根據本技術的某些實施例，顯示範例處理系統的頂部平面視圖。
第2圖根據本技術的某些實施例，顯示範例電漿系統的概要剖面視圖。
第3圖根據本技術的某些實施例，顯示在處理方法中選擇的操作。
第4圖根據本技術的某些實施例，顯示範例處理系統的概要剖面視圖。
包括數個圖式作為方案。應理解圖式為說明之目的，且不應考量為按照規模，除非具體說明為按照規模。此外，如示意，提供圖式以幫助理解，且相較於實際表現可能不包括所有態樣或資訊，且可包括誇張的材料用於說明之目的。
在隨附圖式中，類似的部件及/或特徵可具有相同的元件符號。再者，相同類型的各種部件可藉由隨著元件符號的字母之區別而在類似部件之中進行區別。若在說明書中僅使用第一元件符號，則說明可應用至具有相同第一元件符號的任何一個類似部件，而不論字母。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:半導體處理系統
405:腔室
410:遠端電漿源
412:蓋堆疊
415:輸出歧管
416:適配器
418:氣體箱
420:擋板
422:面板
425:基板支撐件
426:基板
430:氣體面板
431:第一組前驅物源
432:第二組前驅物源
433:第三組前驅物源
434:第四組前驅物源
435:輸入歧管
437:輸送線
440:第一傳輸線
442:第二傳輸線
444:排氣線
445:第三傳輸線
447:第四傳輸線
450:控制器
452:閥門
454:流動控制器

Claims (20)

  1. 一種半導體處理系統，包含： 一處理腔室，包括一蓋堆疊，具有一輸出歧管； 一氣體面板； 一輸入歧管，該輸入歧管將該氣體面板與該處理腔室的該輸出歧管流體耦合，其中一輸送線從該輸入歧管延伸至該輸出歧管； 一第一傳輸線，從該氣體面板的一第一組前驅物源延伸至該輸送線；及 一第二傳輸線，從該氣體面板的一第二組前驅物源延伸至該輸送線，其中該第二傳輸線可切換地耦合於該輸送線及該半導體處理系統的一排氣之間。
  2. 如請求項1所述之半導體處理系統，其中該第一組前驅物源包含一處理前驅物及一載體前驅物，且其中該第二組前驅物源包含一處置前驅物。
  3. 如請求項1所述之半導體處理系統，進一步包含： 一遠端電漿源，與該蓋堆疊耦合；及 一第三傳輸線，從該氣體面板延伸至該遠端電漿源。
  4. 如請求項1所述之半導體處理系統，進一步包含： 一控制器，配置成操作從該第一組前驅物源輸送前驅物且從該第二組前驅物源輸送前驅物至該處理腔室。
  5. 一種半導體處理之方法，包含以下步驟： 輸送一第一沉積前驅物通過一第一傳輸線及一第一輸送線至一半導體處理系統的一處理腔室，以在一基板上形成一第一層的材料； 輸送一處置前驅物通過一第二傳輸線及一排氣線；及 切換該處置前驅物的輸送從該排氣線至與該處理腔室流體耦合的一第二輸送線。
  6. 如請求項5所述之半導體處理之方法，其中輸送該處置前驅物至該排氣線在該第一沉積前驅物的輸送期間發生。
  7. 如請求項5所述之半導體處理之方法，其中該第一輸送線及該第二輸送線為相同的輸送線。
  8. 如請求項5所述之半導體處理之方法，進一步包含以下步驟： 輸送一第二沉積前驅物通過一第三傳輸線及一第三輸送線至該半導體處理系統的該處理腔室，以在該基板上形成一第二層的材料。
  9. 如請求項8所述之半導體處理之方法，其中該第二輸送線及該第三輸送線為相同的輸送線。
  10. 如請求項5所述之半導體處理之方法，進一步包含以下步驟： 輸送一鈍氣前驅物通過一第四傳輸線，該第四傳輸線延伸至靠近與該處理腔室耦合的一遠端電漿單元的一地點，其中該鈍氣前驅物輸送至該處理腔室中，且其中在該第一沉積前驅物的輸送期間輸送該鈍氣前驅物。
  11. 一種半導體處理之方法，包含以下步驟： 輸送一含矽前驅物通過一第一傳輸線及一第一輸送線至一半導體處理系統的一處理腔室，以在一基板上形成一含矽層的材料； 輸送一含氧前驅物通過一第二傳輸線及一第二輸送線至該半導體處理系統的該處理腔室，以在該基板上形成一含氧層的材料；及 輸送一處置前驅物通過一第三傳輸線及該第一輸送線至該半導體處理系統的該處理腔室，其中該第一傳輸線及該第三傳輸線與該第一傳輸線透過一輸入歧管耦合，且其中該第三傳輸線在該輸入歧管處與一排氣線可切換地耦合。
  12. 如請求項11所述之半導體處理之方法，其中該處置前驅物包含一含氮前驅物。
  13. 如請求項11所述之半導體處理之方法，其中在該含矽前驅物的輸送期間輸送一摻雜前驅物通過該第一傳輸線。
  14. 如請求項11所述之半導體處理之方法，進一步包含以下步驟： 在輸送該含氧前驅物至該半導體處理系統的該處理腔室的同時，流動該處置前驅物通過該第三傳輸線及該排氣線。
  15. 如請求項14所述之半導體處理之方法，進一步包含以下步驟： 切換該處置前驅物的輸送從該排氣線至該第一輸送線。
  16. 如請求項11所述之半導體處理之方法，其中一鈍氣前驅物與該第一傳輸線流體耦合，該方法進一步包含以下步驟： 在輸送該處置前驅物通過該第三傳輸線及該第一輸送線的同時，輸送該鈍氣前驅物通過該第一傳輸線及該第一輸送線。
  17. 如請求項16所述之半導體處理之方法，其中輸送該鈍氣前驅物通過該第一輸送線在輸送該處置前驅物的同時將在該第一輸送線中含有的含矽前驅物的一殘餘量輸送至該處理腔室。
  18. 如請求項11所述之半導體處理之方法，進一步包含以下步驟： 排氣該處理腔室，接續（subsequent）輸送該處置前驅物；及 重複該方法，其中在輸送該含矽前驅物之前實行排氣該處理腔室小於或約5秒。
  19. 如請求項11所述之半導體處理之方法，其中該半導體處理系統包含： 一遠端電漿源，與該處理腔室耦合；及 一第四傳輸線，將一鈍氣與該遠端電漿源流體耦合。
  20. 如請求項19所述之半導體處理之方法，進一步包含以下步驟： 在輸送該含矽前驅物、該含氧前驅物或該處置前驅物之至少一者的同時，輸送鈍氣通過該第四傳輸線。
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