TW387094B - Methods and apparatus for a cleaning process in a high temperature, corresive plasma environment - Google Patents

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Lee Luo
Jia-Xiang Wang
Xiao-Liang Jin
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Description

五、發明説明（） 1:明領域： 本發明與一種半導體製程有關，特別是關於在具有 腐蝕性電漿環境下溫度約略高於400々之狀態形成薄膜 之方法與設偷。 . ...... . . . ..... . 以某一較佳實施例而言’本發明對於在溫度上升至 约625 C或更高溫時形成含叙薄膜，像是鈥、氮化鈦、 與二矽酸鈦(titanium disiliane)是相當有用的。這些薄膜 可用於將導電層圖案化，用以作為金屬層間栓塞、作為 擴散阻障層、黏著層、與作為金屬矽化反應之犧牲層。 . . ' . . · . . . . . 此外，以另一較佳實施例而言，本發明守以用於沈積其 他型態之金屬薄膜、與基板材料混合、以及對基板材料 做熱回火處理。 ... . . ... .. ' .. ...... '. 於現今製作半導體元件之主要步驟為形成不同之膜 層於基板上’這些膜層包括，介電層、金屬層等、如大 家所熟知，這些膜層可以利用化學氣相沈積方式沈積， 或者以物理氣相方式沈積。於傳統之熱化學氣相沈積挺 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 程中，反應氣體係被供應至基板表面，此表面被加熟產 生化學反應並且於表面形成所要之薄膜Λ於傳統電漿化 學氣相沈積製程中，一受控之電漿用以形成解離與/或以 能量反應方式形成之樣品進而形成所要之薄膜。一艇而 言，於熱製程或電漿反應製程可以經由控制一個或數個 下列條件參數：溫度、電浆密度、反應氣體流量速率、 第4頁 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS)八4規格（210x2y7公釐 B7 五、發明説明（ 功率頻率、功率大小等級、反廄八、 及其他條m準之物肺形狀、以 面向濺㈣之一端可以是處於接地電；射頻)而基座承載 冷卻、或這些狀態之组合人二懸浮、偏壓、加熱、 ._ ^ ^ , 氣體、例如氬氣，被導入 此物理氣相沈積系統，並維 餡 符壓力範圍約數毫托（mtorr) 至100mt〇rr間以提供一起 / 興維持成長之電荷解離之材 料m長之電荷解離開始之後:正離子會撞擊藏 鍍乾並使得材上之原子g動量轉換而被移^。這些把 材上之原子會陸績沈積並形成薄膜於底材上。 自從半導體元件於數十年前問世以來，半導體元件 孓幾何尺寸已快速縮小。自此以後，積體電路一般都遵 猶兩年為一週期之尺寸減半的規律(通常稱為M〇ore‘s定 律）’亦即意味著於晶片上元件數目會較兩年前多一倍。 . . . .· . .. . 現今晶圓廢所生產之元件尺寸為0.5微米甚至是0.35微 米大小，而且未來晶圓廠將會投入更小尺寸元件之量產。 當疋件之尺寸日益縮小且積椏度增加後，原先未引起重 視之課題便得越來越重要<_例如，具有高積極度之元件 ..... . ... ... : ..... .經濟部中央標準局員工消費合作社印製 會擁有高之特徵（例如，0.3 5微米大小之元件其值約為 6:1)(之定義為兩相鄰階梯之高度·間隔比）β具有高乏特 . ..... ........ . .. ... ... 徵’例如’空隙，就需要適當填充一沈積層。 對於生產這些高積極度元件之設備的要求亦越來越 嚴格，傳統之基板製程系統已經不符合上述之需求。另 外’當考慮元件設計因素之後，用於製作上述元件所需 第5頁 本紙張尺度適.用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（.210.Χ 297公釐） 五、發明説明（ 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 之材料所沈積之薄膜其基板製程系統需要更先進之更好 之製程容許度。舉例説，使用欽已經越來越不符合積體 電路製程。於製作半導體元件上，欽具有許多吸引人之 特質’鈦可以作為層與層間，例如，一金鍵結墊層（§〇1(1 bonding pad)與一半導體之擴散阻障層， 其一層 原子遷移至下一層。另外，欽亦可以作為二^ 袖著層，例如，矽與銘之間之黏著。更可以利用鈦與梦 反應形成金屬珍化物用以強化歐姆接點之形成。但是一 艇型式用於沈積鈦金屬薄膜之沈積系統，通常是鈦濺鍍 沈積系統已經不適用於製作高製程需求元件之生產。特 別提到’濺鍍易造成元件損壞進而影響其功能，而鈦滅 錢系統基於本生會發生shadowing effeets因此無法於高 之2隙上形成均勻且覆蓋良好之膜層。 與賤鍍系統相反的，_電槳增強型化學氣相沈積系 統(PECVD)將更適於形成鈦薄膜於具有高空隙之基叔 上。如眾所週知的，電漿，事實上是離子與氣體务子琨 合之物質’可由外加能量產生，例如，以射頻能量將製 程氣體於沈積反應室中以適當之條件控制，像是反應室 内之壓力、溫度 '射頻功率等等。電漿會達到其起始密 度以形成自我維持狀態（se〗f-subst氮化鋁(A阳)〖Μ)、如 大家所熟知的電離氣國。這一射類能量於製程氣體以友 由分子中形成離子樣品中提昇分子之能量狀態。加入能 量之分子與離子化之樣品都比製程氣體更具有反應性， 因此更易於形成所要之薄膜。更明嘹的說，電漿亦可以 第6頁 本錄尺賴财_家縣(CNiTA4^( 210X297^#. ._(請先閲讀背面之注..意事項再填寫本頁)
經濟部中央標隼局員工消費合作社印製
AT — —\ 87 .'：. ：.. 五、發明説明（） 增進反應蟓品跨越基板表面之移動力，如鈦膜之形成並 且具有良好之間隙填補能力。 但是’傳統之PECVD系統，其使用鈦加熱器可能 會造成一些特定製程之限制，例如，利用TiCl4 j成一鈦 薄膜。此外如銘腐蝕（ aluminum corrosi〇n)、溫度之限制、 不需要之薄膜沈積、以及製程效率等問題，達些問題會 於以傳統之PEC VD系統沈積鈥薄膜時發生。以一特別之 製程做說明，TiCl4.，於常溫下為液體，其攜帶氣體.像是 氦氣’當其通入這些液體會產生氣泡，並且有报大之機 會將這些氣泡攜帶.入沈積反庳室中。諸如此一he.cvd 製程需要將基板加溫至6 0 0 °c以達到沈積速率钓為i 〇 〇 埃/分鐘，如此會導致晶圓良率下降'但是，當Ti c^反 應形成敘薄膜時，氯會釋放至反應堂内，特别需要提及 的是，此一電漿會增強鈦膜之沈積，形成之氯原子與離 子會腐蝕鋁製加熱器以及反應室其他部份。此一侵蝕鋁 之現象亦會造成製程中元件之金屬汗染之問題。除此之 外’利用含有鋇製加熱器之PECVD系統有溫度小於48〇 °G下搡作之限制，如此亦限制了薄膜之沈積速率1鋁是 一種不合適於高溫下操作之加熱器材料，因為一旦溫度 高於480X：鋁加熱器將會軟化，有可能造成對加熱器損 害。另外的問題是，當鋁加熱器於溫度高於48(rc下並 於電漿環境下使用，於如此之環境下，銘可能會後向濺 鍍（baCksputter)因而汙染基板及反應室。更甚至，鋁加熱 器於溫度低於4 8 〇°C之製程，於某些化學反應下會有無 ；___ 第7頁 _本紙浪尺度適财.品_家標準.（CNS ) 44規格（210.x 297公發)一— ， ^ -~ 1請先閱讀背面之注意事項再娘寫本萸) 訂 1 .—. 線1 . , I . 一. A7 B7 五、發明説明（ 法相容之效應發生（例如，利用TiCl4反應形成欽薄膜之 製程）。化學樣品’例如氯氣，於乾淨乾燥之製程亦會腐 蝕鈒製加熱器。於溫度高於4 8 0。(：時，相較於低溫情況 下這些化學物將更易腐蝕鋁製加熱器，因此減少加熱器 . .. . ... .. . . -- 之操作壽命，也增加更換加熱器之頻率。更換加熱器費 用昂貴，不僅室加熱器本身之價格，亦包括沈積機台因 無加熱器無法量產產品所造成之損失。於上述乾燥乾淨 .. . .... . : 乏製程中.一假晶圓_(dummy wafer)經常被.放置於链加.熱 器上以抑制製程中對加熱器之腐蝕。但是，放置取出假 晶圓（dummy wafer)浪費時間而且減少晶圓之產量 '並 且.，某些假晶圓（dummy wafer)相當昂貴又需要週期性的 ...' .. .... ...... .............. .... .. 置換_，.如此將_增加整個維.護'費用β___: 除了對鋁腐蝕、造成加熱器軟化、溫度之限制’尚 有其他之諸如於一 PECVD系統做金屬沈積時產生不要之 金屬沈積以及相關製程效率之問題β這些問題大部分都 發生在高溫時，但有些沈積會發生於低溫下，甚至於電 漿環境下。不要之金屬沈積會產生多重問題，像是不平 坦沈積、形成弧度、以及造成反應室内操作元件性能變 差甚至造成元件產生缺陷。除了於反應室之内壁以及底 面會發生上述沈積，不要之金屬沈積也會形成在不導電 . . ... ...... . . .. . . ........ ... 部份上，例如陶資顆粒於沈積反應室或是反應室排氣口 - -- 路徑上，而造成其具有導電性。這些不要之導電金屬沈 積會干擾形成電離之形狀，逵成基板上不平坦之薄膜沈 積。更甚至，鈦會形成於部份之加熱器上、氣體或是真 第8頁 請 閱 讀 背 之 注 t 頁 經濟部中夹標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（ 210X.297公#-) Λ7 B7 五、 經濟部中央標準局員工消资合作社印製 發明説明（ 空開口上而限制氣體之流量、或是於機械操作界面間形 成過小之空間。 請 閱 讀 背 Φ 之 注 意 事 項 再 不需要之沉積物形成於反應室之底部或是於加熱器 之上造成薄片或小顆粒物掉落至基板上而於基板上形成 . .... . .. . ' . 缺陷，會導致生產良率降低。基於這一理由及其它因素， 反為室因而需要週期性的以乾请洗方式清理，此種清洗 方式無須打開反應室，並具預保養清洗功能，但至少需 要拆卸部份之反應室並清洗沉積物，而清理反應室有好 幾種方式。”乾”清理方式為使用反應氣體或電漿樣品來 银刻形成於反.應室上不要之沉積物.，或是以物理方法利 用電漿作為撞擊物將這些沉積物敲落或變鬆，然後在由 ·. . - .... . . 1 系統排出》”濕”清理方式可以提供作為”乾”清理方式之 額外或附加之清理。濕”清理方式需要折卸部份之反應宣 並.以.有機溶劑清洗反應室。._ 接著，反應室必須重新組裝而且會耗費很長乏沈積 循環直到再度形成同樣狀態之膜層^大部份程序都須要 使沉基系統停止線上生產，這是不符效率及經濟利益的 而濕清洗方式通常會較乾清洗更降低產能。因此 有必· 要提供一種有效率之乾清洗方法以減低濕清洗之次數
而使更多晶圓能於兩次清洗間之間隔生產出來e M .叫時也 希望減少反應室内不必沉積物壘積之面積》於t 未些沉積 製程中，特別是金屬沉積，例如，鎢或鈦，其，、土 室所需時間是影響晶圓產能之重要因素。 雖然陶资加熱器已被提出供作為替代於溫卢* 夂问於或 第9頁 本纸罹尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公簸） 些欲 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 製程相容之相 A7 B7 五、發明説明（) 、’勺為400 C操作之沉積系統中的鋁加熱器，但是製造陶 资加熱器以及於沉積系統中使用陶瓷加熱器依然存在許 多挑戰陶爱加熱器可以用於電漿環境中以及具腐独性 电裝環境中，例如’於沉積鈦之PECVD系統製程中之含 氯之樣品。陶瓷加熱器一般具有一電性加熱元件位於陶 瓷加熱器王體内，由鋁（ΑΙΑ3)或是氮化鋁（ALN)所製， 當其將熱由加熱元件傳輸至基板時，這些材質可以保護 加熱7^件使其免於暴露於腐蝕環境中。一般陶瓷較金屬 硬且易脆，這些性質都造成陶瓷難以機械加工，因此其 需要簡單之機械設計。基於上述性質使陶资於反覆之大 溫度梯度下會造成熱裂現象.亦可能在相變點附近由陶 瓷加熱器與組成材質不同之熱膨脹係數造成不同熱澎漲 而引發龜裂現象，即使加入由相同材質之陶瓷製作元件 亦是一種挑戰’因為許多合成方法及纽人-从 夂詛合兀件用於組 成金屬部分，例如’焊接、鎖固、鋼烊與繞線，這 組合於陶资上將是非常困難的。 由以上所陳述之改進方法、系統以及置料古 ^ , 久衮置對於高溫 下(至少為400°C )具有腐蚀性環境中進杵 . 崎仃阿效率之電漿增 強式（plasma-enhanced)薄膜沉積是必3 、w 員的。以最理想情 況下，這些改良之方法會與裝置需要、、 , 乂又反應室清洗 ;入數並增加晶圓之產量。特別是，這也 竖用於製作具有言 深寬比之元件系統與方法應該被設計成對 ’、间 應製程條件。 第10頁 本紙浪尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公t ) (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明説明（） 發明目_的及概述 本發明之主要目的為提供—種在電漿增強式化學氣 相沉積反應室於尚溫（溫度約略高於：4 〇 〇.之狀態）環.境下 形成薄膜之方法與裝置。 本發明之另一目的為提供—加熱模組適合於溫度高 於40(TC且具有腐触性之電漿環境下使用< . . . ' '. , . ' . 本發明之再目.的為.提供一熱阻氣.門（thermal chock)，可容許加熱模組將溫度加熱至高於400〇C。 其中本發明之其中一較佳實施例為一電漿增強式化 學氣相沉積系統用以由四氯化鈇蒸氣與氫氣反應沉積一 欽薄膜。_ _ 根據上述實施例，本發明提供一用以製作基板之裝 置，此一裝置包括一反應室、一氣體傳輸系統、一控制 系統’包含一處琢器與一記憶體、一加熱基座、一電漿 系統、與一真空系統。氣體傳輸系統包含多種氣體源， 其中最少有一個是供给一含有金屬與氫氣之製程氣體。 加熱基座能於含氯電漿環境下將基板加熱至溫度至少為 4 0 0 °C J而且加.熱基座也包含一射頻板位__於基板下方。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 根據另一較佳實施例，本發明提供一加熱模組遑合 於温度高於4 0 0 °C且具有腐蚀性之電漿環境下使用。這 一加熱模组包.含一穿孔金屬板之射頻電極；一金.屬絲加 Γ熱元件與一陶瓷加熱基座，基座包含一.陶資_主體及一 陶瓷凸緣狀固定樁與陶瓷主體連結。陶资主體具有一上 表面用以支撐一基板、一陶瓷凸緣狀固定樁具有一下表 第I頃 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格(2丨0'〆297公釐) ~~~ :~ 發明説明（ Λ7 B7 面。射頻電極位於陶瓷主體内下方與其上 -距離’加熱元件設置於陶资主體内位於射：相距-第 與其相距-第二距離。陶、凸緣狀固定捲因：：極下方 ό 一第一導體用以連接射頻電極，其中第一=二研包 緣狀固定樁之底面裝設入第一凹進處與&出部體 第二導體和第三導體用以連接加熱:電極，其中第二與A 三導體經由凸緣狀固定樁之底面裝設入第二凹進處、】 二凹進處與凸出部。 根據另一較佳實施例，本瘡明提供一熱阻氣門 (thermal choke)於一加熱模組與一金屬支撐抽間，其中加 熱模組可容忍溫度加熱至400以上且加熱模組包含一 .具有第_熱阻（thermal resistivity)之底部支撐。熱阻氣門· (thermal choke)包含一線圏（web)，線圈包括一第一部份 至少與部分之底部支撐接觸，一第二部分與至少與部分 尤金屬支撐軸接觸，一第三部分裝設於第一部份與第二 部分之間。第三部分充分地與第一及第二部分垂直用以 將底部支轉由金屬夂撐軸分開丨線圈具有一第二熱阻 (thermal resistivity)且大於第一熱阻。第—部分具有輿底 部支撐充分對應之一第一直徑，第二部分具有一與金屬 部分具有小於第一直 請 A 閑 讀 背 i 意 事 項 再
S 頁 支撲轴充分對應之第二直.徑 徑與第二直徑之第三直徑。 根據再一較佳實施例，本發明提供一連接器包含一 具有一向上開口之袋狀下半部組成用以承接一陶瓷凸緣 第 第12頁 本紙乐尺度適用中國國家標本（CNS ) Λ4規格（210x2y7公楚） 經.濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 s 〜— : .八： 五、發明説明（） ~~ "~~^ 狀固定樁、與被安全地環繞於凸緣之張力臂可以維持一 環形張力超過一 % —溫片；理4S：朴 又選擇la i圍。此一連接器亦包含 —可以移動及接觸下半部組成之區域的向上夾具，其中 此區域包括懸臂式藝圈裳設於凸緣與向上袋狀承接上。 '向上夾具接觸到下半部組成時，懸臂式墊圈供應一可 壓縮力於凸緣上超過—第二溫度選擇範園。 根據再一較佳實施例，本發明提供一製程用以沉積 —膜層於位於反應室内加熱器上之基板上。此一製程包 含將加熱器加熱至至少搵度為4〇〇t以上，反應室内之 壓力維持約為1 -10托（torr)，然後通入一反應氣體與一 裝程氣體至反應至内，施加以―射頻能童用以在基板附 近形成電漿。製程氣體包含一金屬與一函素，且反應氣 體對製程氣體之流量比约小於250:1。 根據更進一步之較佳實施例，本發明提供_製程用 以清洗沉基於基板表面上不要之沉積物，其製程反應室 具有將溫度加熱至高於40(rc以上之能力I此一製程包 含維持一位於反應室内之加熱器於一第一溫度約為400 °〇 ’維持反應室内之壓力約為〇卜10 #(t〇rr)，通入一氯 氣以清洗反應室表面不要之沉積物。 這些以及其他本發明之較佳實施例連同其優點及特 徵將於後續之文字及圖示中詳加描述。 圖式簡單詖B月： 第1A圖為本發明中—較佳賁施例之沉積系統之方塊圖， ._____ 第13頁 本紙張尺"财關家縣“驗（21Qx 297公錄1 (.請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁.)
Λ7 B7 五、發明说明（ 包含沉積反應室一簡化之截面圖。 第1 B圓顯示本發明位於使用者與可以控制沉積系統之處 理器間之介面之示意圖。 第2圖為本發明中一簡化之沉積反應室之截面圖。 第3圖為本發明中一簡化、且切面與氣體流向平行，其 中氣流流經晶圓至排氣口之截面圖。 第4Α-4Ε圖顯不位於加熱檔板與.陶资襯塾間流速限封參 之不同實施例示意圖》 第5 圖顯示·本發明中控制軟體之分…級.控…封..:.結.構^之—方.塊 圖。 第6圖顯示本發明中陶备基座與金屬支撐軸連結之截面 圖。 第7 A圖顯示本辞^月中加熱模組簡易之爆炸圖。 第7B圖顯示本發明中位於加熱模組内之射頻（RF)平板之 上視圖。 第7C圖顯示本發明中位於加熱模組内之平面金屬絲加熱 元件之部份簡化之上視圖。 第8圖顯示本發明中具有一密封長陶卷夫撐轴用以淨化 氣體之陶瓷基座之截面圖. 第9圖顯示本發明中位於加熱模組中.之加熱器與射頻平 面詳細電性連接之簡化截面圖。 第10圖顯示本發明中包含一加熱I隔連接器與爽具之連 結器之簡J匕截面圖。 第11圖顯示本發聰中加熱阻隔秦接器之簡化等比例圖β 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公# ) 請 閲 讀 背 φ 之 注 意 事 項 再 頁 經濟部中央標準局員.工消费合作社印製 Λ7 B7 五、發明説明（） ^"~~~ 第12圖顯示本發明中關於支撐軸、加熱阻隔連接器、與 加熱楔組間之連接關係爆炸圖。 ' ... . '...... 第13圖.顯示本發明中基座螺:絲與上蓋簡化截面 圖。 第14圖顯示本發明中位於加熱模組准也底部供鹿射頻平 面之簡化示意圖。 Γ f 15 « m ^ :第16A圖顯示本發明中内蓋模复之簡化爆炸圖。 第16B圖顯示本發明中清洗頭與熱交換通道之平养截面 圖。 第U圖顯示本發明中所製作冬元件外觀表簡化截魚圖。 丫第1 8圖顯示本發明中:所'鰲作之'元^ 截面圖〜 ... . ... .. . . 第19圖顯示本發明中一較隹實施例之製程應列漆程圖。 第20顯示本發明中對加熱基座上溫度均勻性之測試結 果。及 第21圖顯示一鈦膜層沉積速率對四氯化鈦（TiCl4)蒸氣壓 力之曲線圖.且.其蒸氣壓力比低於其他類似沉積條 件。 .. ..... . . '. . . . ' 圖號對照說明： 3、3A-D 指令由控制線 4 電漿系統 5射頻（RF)能量供應器 6 液體熱交換系統 10 化學氣相沉積（CVD)系統 ' . . .... 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（ 210X297公漦） (請先閲讀背面之注意事項再填-^本莨) ir 線、 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（) 11 幫浦室主體 30 反應室 3 2 基座 33 加熱模組 34 晶圓盒 36 晶圓 38 起重插銷 39 垂直移動之起重環 40 喷頭 42 氣體分配孔 44 中央氣體入口 45 進氣覆蓋板_ 46 流速限制環 48 第一碟形空間 50 阻氣門開孔 51 阻礙平面之通道 52 絕緣體 53 反應室頂部襯墊模組 54 第二碟形空間 56 開口 58 製程區域 60 幫浦室 61 通道 62 阻礙平面 64 陶變:環_ 65 外頂部之壁架 66 蓋緣 7 0 幫浦室滚筒蓋 72 幫浦室壁襯墊 7 3 徑向門 74 排氣孔 75 抽.向門 76 高壓_幫浦 78 隔絕閥 79 熱交換通路 8 0 排氣口 83 遏止閥 84 徑向朝外氣流 85 處理器 86 記憶體 88 真空系統 89 氣體供應系統 90 氣體供應面板 91A-C 氣體、液體 92A-C 氣體管路 、或固體源 93a CRT監視器 ____第 16 頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2M公釐） A7 B7 經濟部中女標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 9 3b 光筆 101 頂部年面 102 A 晶圓楼起插鎖孔 102B 多重.曰％圓檯起插銷孔 102C 檯起插銷孔 103 RF平面 104B 熱電偶孔 105 第二氮化鋁（A1N)平面 106 A RF饋入孔 107 .加..熱元件 108 第三氮化鋁（A1N)平面 109 加'熱元件底層 110 氮化鋁（A1N)加熱樁 112 熱接觸點 115 加熱支架_ 116 加熱電.極胃 117 RF支架 118 RF電極 119 翻加熱元件電極 120 A 、120B RF電極盒 121 支撐軸 122 連結器 123 加熱阻氣P1結合器 124 尚上之夾具 124 A 、124B 向上夾具兩個C形等份 125 . . . 下輪緣 126 擁有螺紋之暗管 127 上凹槽 128 凹槽面 129 具張力之臂 13 0 切口 131 拉緊螺絲 132 張力鬆他裂缝 133 薄網 134 進出孔 135 向上夾具之外部對準承口 136 加熱阻氣門連結器外部對準邊緣 ... . . ______:-- 137 懸臂墊圈 139 加熱樁邊緣 140 内具有螺紋之鎳對準揷銷 141 軸環 142 螺絲 143 矽土熱絕緣器 145A -C與146 栓塞 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（2ΐ〇χ 297公潑) A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五.、發明説明（） 147 低處支架 148 低處端點蓋 149 陶瓷線性襯塾 151 襯墊接合處 152 栓塞接合處 153 進氣管 ^-V 請 先 154 鋁-不鏽鋼轉換器 156 鎳棒 閲 讀 158 螺絲 159 遮蓋栓塞 背- 面 之 170 内蓋模組 172 氣體阻滯平面 i 事 173 氣體盒 175 氣體通道 項 176 氣體輸入多歧管 177 氣體輸出多歧管 填 G 178 導管 202 加熱組_成 頁 204 反應_室 205 喷頭 206 RF平面 207 RF產生器 208 匹配網路 209 RF饋入口 210 RF供應線 212 加熱器線 213 雜散電容 215 遽波器 216 加熱器電源 217 交流電源 218 加隹器饋入口 219 高頻RF系統 220 低頻RF系統 221 高通滤.波器. 222 高頻RF產生器 223 低通濾波器 224通路滤波器 226 高通分流濾波器 - 227A 、227B 鎢環 228 匹配網路 229 穿孔 231 加熱護罩 233 後折 246 限制環 264 陶瓷襯# 265 壁架 33 1 耐火硬加熱覆蓋 346 第18頁 流量限制環 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 364 陶瓷環襯墊 366 空隙 43 1 加熱罩 446 限制環 451 孔 454 對準平面 470 熱電偶 646 限制環 647 突起部 648 錐形底部 731 '陶资襯整ι 746 限制環 771 C-環夾 77 3 0-環 775 0-環 803 RF平面 80 5 短支撐軸端 808 絕緣插塞 809 端點蓋 810Α 、810Β 、 810C 、 8 10D 〇形環密封 821 陶瓷支撐軸 826 C-環夾 83 3 熱模组 853 淨化管線 85 5 銅焊接點 856 支架桿 85 8 線圈 85 9 RF電極. 870 熱電偶 900 積體電路 903、 906 NMOS 與 PM0S 電晶 體 91 2 源極區域 915 汲極區域 918 閘極區域 920 LOCOS場氧化層 921 介電層 924 接點 926 介層窗 928、 929 内金屬介電層 930 平坦之保護層 940、 942 、 944 ' 946 金屬層 950 氧化層 952 基板 (請先閲讀背面之注意事項再填^^頁) 第19頁 本紙張^度適用中國國Ϊ標準（CNS ) Λ4規格（210X297公漦） I. .CVD·反應.系Μ Α.—樣本氣梱（cvm反蔽罢夕絵觀 本發明之實施例與一種半導體製程有關，特别是關 漿環境下溫度約略高於400。(：之狀態 裝置。當然’這一如以下所播述之系 除了鈦薄膜外可以用於沉積其他薄膜 其他薄膜。這些薄膜可以用來形成金 屬層、黏著層、界“層栓、或是其他膜層 參考第1A圖，化學氣相沉積（CVD)系翁1〇 :包含友 應宣30，可以容納由一氣體供應系統89鱗由氣體管路 92A-C(其他管路目前並未顯示）。一真全系統8S用來使 反應室内維持一特姝:壓力值並移走氣體副產物以及使反 應室内氣體耗盡。一射银（RF)能量供應器5提供‘頻能 .... . . .... .... ... .... .: . .... · 中: 標 準 局 .員 X. 消 費 合 作 4ί 印 B7 . 發明説明（） 9 54 接觸窗 956 鈦層 958 氮化鈦層 960 鑄金屬廣 發明詳細說明： 於在具有腐極性電 形成薄膜之方法與 統、方法與裝置， 像是氮化鶴、或..是 f至反應室提供電漿增強式（Plasma-enhanced)製種之能 量° —液體熱交換系統6利用液體熱交換媒介，例如， 水或是水-乙二醇混合液，將熱由反應室帶走並使反應室 特定部位維持一合適之溫度使製程穩定。一處理器85裱 照儲存於記憶體86.之.指令’由.控制線' _3..、.::.3.A-D(只有部分 .... . _ ........ . _ . _ . 顯示而已）控制反應室與副系統的操作。 處理器85執行系統控制軟體。一電腦程式倚存於速 第20頁 本紙浪尺適用中國國家椟準（.CNS ) .Λ4規格（2丨0.X 297公漦） A7 B7 五、發明説明（ 接，至_處理器85之記憶體86中。通常較合.適之記.憶體.8.6 可以是一硬碟機，但是亦可以是其他種類之記憶體。除 了硬碟機（即記憶體86)外，CVD設備1〇以一較佳實施例 而言包含一軟碟機與一讀卡機（card rack) »處理器85於 系統控制軟體控制下運作，其包含一組指令指示時序、 氣體混...合、：氣體流量 .、_反應室壓·力、.反應室溫度、射頻· 能級加熱基座位置、加熱器溫度與其他製程特別製程參 數。其他電腦程式像是儲存於其他記憶體包含，例如， .. . 一軟碟或是其他電腦程式產品插人一磁碟機或其他合適 . ' . ' . 之驅動器，也可以用來操作處理器85。系統控制軟體將 ... ... ' ..... .... .. '- ' . . :如.下詳.述讀卡機.包含_ 一單一.主機板之電腦：，:_類比與數· 位輪入/輪出卡，介面以及步進馬達控制卡《 C VD設備1 〇 之不.同部分.遵守· Ve:rsa Modular European(VME)標準此 ..... - ... . - . ' '. 標準定出主機板、card cage、與連接器尺寸與型號。這 一 VME標準亦定出遇有一 16-bit data bus與24_bit . . ..... . ' ... ... .. . ....... address bus bus structure ° .... ........... ... .... ... .
位於使用者與年理器85間之介面為一 CRT監視器 如第1Β圖所示為一監控系統與CVD . . , : . . . .. .... 中描缯'出多重反應室中之一尽應室。 CVD設備1 〇較適;^放置於主機單元95，包括提供電为、 ... ... ... .. ： . 垂直與其他對設備1 0之相關支援功能。標準之主機單元 與實施例中所描述之CVD裝置10相容之型號像是由
Applied Material 公司所提供之 Precision 5〇〇〇τμ 與
Centura 5200ΤΜ系統ι這一多重反應室系統具有將晶圓由 第21頁 本紙張尺度適用中國國家標隼（ CNS ) Α4規格（210X 297公t ) 請 閲 讀 背 1¾ 之 注 頁 經濟部中夾標準局員工消费合作社印製 93a和一光筆93b 設備ί〇之簡圖，圖 五、發明説明（) 不同反應室間傳輸而不會破壞真空之功能，戽不至使晶 圓暴露於系統外部水氣或其他污染下。此—多重反應室 之優點之一為個別不同之反應室可以於製程中用於不同 用途上。舉例說，其中某一反應室甩作金屬坑積，另一 反應室則可以用於作快速熱處理’而另外之反應室則可 以用以沉積一抗反射層。這些製程可以順利進行而不至 於被中斷，因此可以避免晶圓因轉換機台過程遭到.，亏染。 已較佳實施例而言，監視器93a使用之數目為兩個， 其中一個固定於潔淨室牆上給操作員使用，另一個放置 於牆壁後方給支援技術員使用。兩台監梘器93 a同時顯 示相同之資訊，但是只使用一隻光筆93b。光筆93a具有 一光感應器位於筆尖，用以偵測由陰極射線管CRT所放 射之光線。操作貝可以經由光筆 93b之每尖觸壓發幕上 之指定區域並壓下筆尖上之按奴而選出.特'定勞幕或功 能。此一接觸區域改變其顏色，或是顯示一新的選單或 螢幕，作光筆與顯示螢幕間之確認通訊。當然，其他裝 ' . . . 置像是鍵盤、滑鼠、或其他通訊裝置可以取代光筆93 b _ ...... . . 或附加於光筆93b上與處理器85作通訊。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 參.考.第 1A圖氣體供應系統 89包含:氣體供應面板 9〇與氣體、液體、或固體源91 A-C(如有需要亦可增加其 - .. ._ . 圓- -. 數目）其所含之氣體、液體（像是TiCU)、或固體（像是1413) 可以依照製程需求或是特殊應用而變化。一般來説，對 音 L程乳體之供應線均.包括一可以自動或手動關 '閉製· 程氣體流量之停止閥（未顯示），以及一測量流經每一供 . 第22頁 本紙張尺度適肖中國國家縣（cns ) λ视格 A7 1——____ B7 • _ ·_.__. . _._ 五、發明説明（) 應線的氣體或液體流量之質量流控制器（未顯示）。而製 程氣體或是搞帶氣體，例如四氯化欽蒸氣、氦氣、氬 氣、與氮氣或是其他摻雜或反應源供應至反應室30之速 .率.亦..受一溫度基準液體（temperature-based: l.iqiuid).或是氣 體質量流控制器（MFCs)或是閥門之控制；當然，其他製 程氣體以及物質亦可以用作沉積或清洗源。以一實施例 而言’製程氣體或是攜帶氣體，供應至反應室30之速率. 亦受控於壓力基率（pressure-based).之固定開口（aperture) 或可調開口。當有毒氣體（例如臭氧或鹵化氣體）於製程 中使用，以傳統之配置’數個停止閥會裝設於每一氣體 供應線上。氣體供應面板90擁有一混合系統，接收來自 沉積系統與由供應源91A-C之攜帶氣體（或是汽化液體） 經由供應線92A-C，用以混舍與輸送至一位於一進氣覆 蓋板45内之中央氣體入口 44。以一特別之實施例而言， 此一混合系統、多重輸入至混合系統、與由混合系統至 中央氣體入口 44之多重輸出至混舍系銃均可以由鎳或鎳 與鋁平板材質製作。 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印犁 當一液體源被使用，可以有許多方式利用CVD系統 中之液體源將來源氣體導入-其中一種方式為限制及加 熱液體於一次使用量，使蒸氣壓提供一穩定蒸氣流。這 ... ... .. ： .. 一 一次用量通常不完全是液體，而是具有一”head space，， 位於液體上方，作為蒸氣儲存室。因為蒸氣壓與液體之 .... . . . . ... 溫度有關’對液體源作精準之溫度控制是非常重要的。 一質量流控制器（MFC)可以用來控制來源氣體輸出至反應 ______________ 第23 頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨0:χ297公栽） A7 B7 五、發明説明（） 室。 請 閱 it 背 之 注 意 事 項 再 I 本 頁 其他利用液體源導入來源氣體之方式為使攜帶氣 體，像是氦氣通液體過產生泡沫。攜帶氣體提供一壓力 超過液體而使蒸氣凝結於反應室中。此液體可以由溫度 控制以維持一固定分壓。而欲加熱液體使其溫度高過一 次用量所在環境之溫度，維持此一恆溫之只有使用加熱 器。如以上所討論，一質量流控制器（MFC)可以用以控制 反應室中攜帶氣體/蒸氣之混合。而上述之質量流控制器 (MFC)，其操作是基於利用熱質轉換原理與對一特定氣體 校正，一壓力較準裝置可以用以控制來源氣體輸出至反 應室内。這一裝置是一個缝隙、或是一 _小孔，扮演扼阻. 氣流之角色，因而允許維持一高壓於小孔之一_端。經由. 控制反應室（輸出）壓力、噴氣口氣流量、與液體溫度， 經濟部中央標準局員工.消費合作社印製 一固定孔可以維持一大於液體之壓力，因此一固定蒸氣 壓集中於來源氣體。這一技術可以具有不同變化，一額 外之氣體源，像是氬氣，提供相對小體積氣·體至位於液 體上之’’head space”可以被用以維持”head pressure”無論 其他之變化，例如，液體壓力。這些加壓氣體可以與質 量流控制器（MFC)或是位於輸出源上之小孔結合。 另一較佳實施例，一氣體混合系統可以包含一液體 噴入系統，用作由一汽化液體源供應一來源氣體進入反 應室内。一液體喷入系統汽化一定數量之液體至一攜帶 氣體流中。因為這一型態之系統並不依賴液體蒸氣壓力 來操作，液體不需要被加熱。一液體喷氣系統於某些例 第24頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)Λ4規格（ 210X 297公t) A7 B7 五、發明説明（ 子中’像是提供較大之反應液體控制體積與喷水口相比， 而這些液體被導入氣體混合系統中。 液體加熱交換系統6傳送液體至反應器30之不同元 件於高溫製程期間雄持這些元件一合適之溫度。系繞6 作用為對不同元件降低溫度，用以減少不必要之坑積形 成於這些元件上。如第1A圖所示，位於氣體饋入覆蓋 板45内之熱交換通路79允許熱交換液醴循環經過氣體 饋入覆蓋面板45，因此可以維持氣體饋入覆蓋面板 4 5 測 與附近元件之溫度。液體熱交換系統6包括連接頭（未顯 不）’提供液體（例如水）經由一熱交換液體多接頭用以輪 送液體至氣體分配系統包括面板40 〇 —水流偵測器侦 流經一熱交換至封閉模組間之水流。 第2圖為本發明中一簡化之沉積反應室3〇 圖。一熱阻加熱基座32於晶圓盒34中支撐晶圓36。基 座32可以於製程位置間垂直移動（如第2圖所示）， 低裝載位置則使用一自動調整之起重機，其詳細描、* 1田延如 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 商業設計用可參考美國專利第〇8/738,24〇號 Selyutin and Jun Zhao,一九九六年十月25日）其襟題 為’’Self-Aligning Lift Mechanism”。位於基座内之起重插 銷3 8是可以滑動的，但是藉由其頂端一圓錐形頭防止其 掉落。其下端可被一垂直移動之起重環39接合因此可以 被舉起尚過基座表面·。.當基.座，32位於低.裝載位置時，— 自動機械手臂配合一起重插銷與起重環將晶圓經由開口 5 6送進或送出反應室3 0，而此一開口為真空密封的以避 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格_( 210X297公浼） Λ7 ............ -. . . . B7 五、發明説明（） ~ 免透過開口 56進入或外洩至反應室。起重插銷、8舉起 一插入之晶圓並帶離開機械手臂，然後基座升起將晶圓 帶離起重插銷並送至位於基座上半平面晶圓盒中。I人 適之自動機械傳送模組，其詳細描述如商業設計甩可: 考美國專利第4,951，601號（Maydan)。 . . . . . . . - 經過使用自行對準之起重機制，基座32因此可以更 進一步將晶圓36升至製程位置，這位置相當接近氣體分 配面板4〇。製程氣體經由位於氣體饋入覆蓋板4S内^ 中央進氣44被噴入反應器30至—碟形空間48並由位於 阻礙平面（baffle plate)62之通道51進入一第二碟形空間 54及噴頭40。噴頭4〇包括複数個孔或通道42用以將氣 體噴入製程區域5 8。 ： / ' .... ' ' . .. - 經濟部中央標準局員工_消费合作社印.製· 如箭頭所指，製程氣體由位於喷頭4〇内之孔润42 喷入位於噴頭與基座間之製程區域58，也在晶圓36之 表面反應。製程氣體之反應副產物接著沿徑向越過晶圓 36 <邊緣與一流速限制環46(將於以下詳述），當基座值 於製程位置時，其裝設於基座32之上半週邊。製程氣禮 ’充經一形成於底部環狀隔絕5 2與反應室頂部襯整模組53 間之阻氧門開孔50進入繫浦室60内。一但進入幫浦室 6G’廢氣將會環繞製程反應室之周界並由真空幫浦82使 其消散。繁浦室60透過排氣孔74與高壓幫浦76連接。 如以下所詳述，排氣孔74限制位於幫浦室與高壓f浦閗 之乳流。閥門74驅使廢氣通過排氣口 80至真空幫浦内。 遏止閥8 3係由系統控制器根據儲存於記憶體内之壓力控 . ' ' ' . ·' . .... . . .. . . . . ...... . · .. . ... ______ ~ ' ~ 笛 26 盲 A7 s-------^B7 五、發明説明（） ~~ ~~~~ ~~~ 制程式所控制，它的原理是經由比較一來自壓力感應器 所量得之訊號’例如壓力計，與一儲存於記憶體内或是 由控制程式所產生之值。 環形幫浦室60之側邊通常是由陶资環M、一幫浦宣 滾筒蓋70、一幫浦宣壁襯藝72、與一絕緣體52所定義。 陶瓷幫浦室襯塾是眾所熟知的，商業上之設計可以參見 美國專利第5,366,585號，幫浦宣滾筒蓋7〇被裝設於繁 浦室00面向蓋緣66且與筒蓋形狀相符。幫浦室壁襯整 72裝設於幫浦室6〇面向繁浦室主體η。襯塾之材質較 適合為金屬，像是鋁’可以被加工為珠狀以增加對不同 膜層之黏著力〃幫浦室滾筒蓋7 〇與幫浦室壁襯墊72之 形狀剛好形成一組。幫浦室滾筒蓋7〇係以複獒個插銷75 固定於蓋緣66並使幫浦室滾筒蓋7〇與蓋緣的作電性連 接仁是’繫浦室壁襯整72是被支撐於形成在陶瓷環64 外頂部之壁架65上’且精確形成具有一直徑，使徑向門 73形成於幫浦室壁襯塾72與幫浦室主體丨丨間，且軸向 門75形成於f浦室滾筒蓋與幫浦室壁襯墊之間'阻氣門 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 孔5〇是一完聲環形，形成於絕緣體52與氣流限制環46 間。 ' ' · . · . . . . . . . 阻氣門孔50具有一較製程區域中嘴頭4〇與晶圓36 間深度足夠小之宽度，且小於圓周幫浦室之最小尺寸。 阻氣門孔5 0之寬度製作成足夠小，而其長度則盡量長， 使其在搡作壓力與氣流時造成足狗之空氣動力上之阻 力，使經過阻氣門孔50之壓降大於缠過晶圓或環繞環形 ... . ... . ... .... ...... .... . . - . . . . ... . . .. .. ；. ' . - .... .. _______ 第 27 頁 .本紙张尺度適用中國國家標準（CNS.) A4规格（210X297公趋)~~~ ：~~—~1~· A7 B7 五、發明説明（ 般非典型之阻氣門孔50 幫浦室圓周之壓降。實際上 播法k供足夠之空氣阻力以至曰赶 A * 田如圓中央至幫浦室内 部之壓降.不超過位於幫浦室内之η， 於笫'雨至内您圓周壓降之10%。壓縮 排氣口經由產生一空氣動力阻力執行—… 功能’產生1乎隹线力固繞於環形幫浦室的。 、馬達與光學感應器用以移動及決定可動機械模組之 位·置，例如，遏止間83與基座風箱接觸到基座32 處部與反應至王體】i形成__可移動之氣體封閉物環繞於 基座:基座升降系統、馬達、閥門、包含一光學細微電 漿系統4之電漿系統（可以提供反應室潔淨能力）、以及 其他系統部分均被控制器85輕由控制線3與3八-1)控制。 第三圖是—簡化，部分區域取截两之基座Μ、爽塾 70與72、絕緣體52、環64、與繁浦室之預视圖二這 —圖顯示犁程氣體於喷頭4〇軔向晶圓36流由噴口 ]2之 流量’接著由徑向朝外氣流δ4經晶圓。因此，氣流 會朝上偏轉至限制環46頂端然後進入幫浦室60中。於 幫缚室6〇:内’氣洗沿著圓周路往0至真空幫浦。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 利用弓丨導製辉氣體與甚ίί產物玄辨氣系統，繁浦室6 0 與其元濟被設計成使不要之薄膜沉積物減至最低量^減 低不必要之沉積物之—種方法為利用通入淨化之氣體至 重要部位，例如陶竞部分與加熱器邊緣。另一種方法為 設計一種排氣系統以引導反應氣體流遠離重要區域、 本發明會以其他方式產生不要之沉積物於基座與瓦 應室其他部位3特別地，本發明利用流量限制環46來減 ：第28頁 本紙浪X度適用中國國家標準（ CNS ) Α4規格（210X297公f ___ ' , B7 _________________ 五、發明説明（） 低位於基座到反應室底部間之氣流。根據本發明遠一實 施例：’本_發明：所沉積欽較傳統方·.法而/言其所用_之四氯化 赴具有高.流速。舉.例說，當，由.tetrakis-dimethylamido-· titanium沉積一氮化鈦層，一鈦沉積製程可能需要氣體 流速約15公升/分鐘，例如，一相似之PECVD系統可能 ... ... · .. ..... 需要氣體流速約為5公升/分鐘。於不同之實施例中，限 制環覆蓋住部分基座之邊緣與頂部，以至於有沉積物形 . -：__；_______..... ' . . . . . . 成於環上。於另一實施例中，氣流限制環也可能作為一 ...... .. . . :. .... 邊緣或陰影環，利用輟微延伸至晶圓邊緣以保護晶圓邊 緣避免被沉積V更有利地，氣流限制環減低可能發生於 高流速沉積製程中不要沉積物之量。反應室蓋6 6可以輕 易搬開以利於清洗，而使限制環可以被取出並清洗。 . ' 流量限制環46也形成一具有陶奢環64之氣體開 . " . ... . . .... .... .. . 1，與前述之阻氣門與排氣口相似V通道61形成於限咖 ' ... ... ....... ......... . .... ' 環46與陶资環64之間〜位於反應室中晶圓座之上與基 .... ... : . . . .. ...... ... 座下空間’之.間氣體之.流遒.可經由改變通道 61.，之長.與，寬 …而控制_ • . ... ... · . . ' ： ... .. .... ... . . . ... 流量限制環46可以由多種材質製咸,视其特殊製隹 與相關沉積及清洗所用化學物質有閼。此一環之材質必 須與製程所含化學反應物相蓉v另一考量之因素是之環 <熱膨脹係數，可以經由材料選擇使基座邊緣或晶圓邊 緣熱損增加誠少。於電擎增強化學氣相沉積製程中，一 導電環可以影響電漿之形狀或是造成反應室其他元件或 晶圓變形。於一適於鈦沆積製程之實施例中，流量限制 第29頁 本紙張尺度適用中國準（CNS ) A4規格(21Qx—加公·^· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第30頁 A 7 B7 五、發明説明（〉 ~ ~~ ' 一— . ' . ' . · . 環46是由封火咬所製成，因為這些材質具有相對低的熱 膨脹係數並且不導電」於另一較佳實施例中，於含鈦層 之沉積製,中流量限制環可以由終製成，因為不會污染。 參考第1A圖，於製程中流量限制環46是被基座32 斤支撐w基座降低用以裝卸晶圓時，限制環則置於壁 架69中陶资環M上。當基座支撐起下一片晶圓置製程 位置時’會將流量限制環舉起上報據哉製程於本發明中 反應室所用之氣壓，重力足以握住位於基座上乏晶圓與 限制環。 第4A-4E圖顯示本發明不同之實施例，不同之特徵 顯示於第4A·邙圖可以根據不同實施例分開或個別利 甩，第4A圖顯示一實施例，限如環746充分地填滿位於 加熱模紅33與陶吏襯墊731間之空隙。第化1 -較隹實施巧，其令加熱護罩23 !覆蓋於加熱模组Μ之 邊緣。Θ這广實施例之另y觀點，陶瓷槪签264 ♦有一 壁架265當基座降低時用以接輕限制環Μ6。與等仙圖 所顯:示相反’第4C圖顯示男一實 364較厚且更朝加熱模紅之綠緣延伸，因此才以減少加 熱模李與陶蓊櫬廣間之空樓366>流量限制環^ 空隙之額外空間，並延伸覆蓋加熱模組33.與耐火矽加熱 覆蓋331。如第4C圖之限制環346内徑也約略延伸至二 圓盒邊緣以保護位於晶圓金外之g 低沉積物沉積於基座邊緣。第4D圖顯示—實施例，其中 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS ) A4祝格（2h)X297公漦 (請先閱讀背面之注意事¾再填簿本耳) 4. :訂 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印製 A7 五、發明説明(:' 一~一— 道可以與限制環446組成一體以利位於加熱模組μ下方 疋淨化氣體藉由對流傳熱至晶圓36邊緣。與第4D圖相 似之實施例，第4[圖顯示一實施例，其中限制環之 内徑延伸至與晶圓36之外邊緣重疊作為一邊緣環或遮蔽 環’如同流量限制環之功能。限制環646内徑之距離延 伸之至與晶圓36之外緣重疊，可以有多種不同實施例。 此外，限制環646可以是多重環，例如三個，突起部647(相 對地可以放置增加穩定性）可以提供一空間位於晶圓/基座 與限制環646使環之其他部分不會接觸加熱基座32。相 對地，突起部647亦可以由一環形突起替代，用以提供 晶圓基座與限制環646間之空間。因此，限制環646不 會因為接觸加熱塞座而導致過熱，故可以減低限制環646 上之沉積發生。本實施何之另一外貌為限制環飞46之錐 .... ..... ... .. ........... ... 形底部部分648，其可以幫助位於基座32與反應室襯墊 間264之限制環之教準與對位。每一錐形突起648之錐 形邊亦保護基座32與觀墊264避免其因對位時的衝擊而 破損。於某些實施例中，只有部分一邊或是兩邊可以被 作成錐形。 ' . ... 流量限制環根據如第4A-4E圖之特殊實施例，也可 以降低反應室之總體積，也因此減低反應室内需要清洗 _ ' . . : .. - 之區域面積與反應氣體停留時間。更進一步，氣流限制 環亦將低氣體經由製程區進入至反應室中位於反應室底 部基座下方之體積内之可能性，因而可以降低在此區域 内不必要沉積物之數量而提高乾清洗之_效率’。_ . . . · ... ... 第31頁 本紙張尺Ϊ適用+國國家標準（CNS M4現格(210X297公釐） ~~~~~~ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 如前面所討論的一些CVD設備之外觀是相當一般的 示範CVD反應室，其詳細描述可以參閱美國專利第 〇8/348,723號。其他（^〇設備10之外觀將會於往後之 敘述作詳細說明。 ... .... ... B. 系統.控制 用·以沉積薄膜與清洗反應室之製程可.以經由處理器 8 5 _執行電腦程式而被實施。電腦程式碼可.以以任何方便: 之電腦可以讀之程式語言，例如，68000組合語言、c、 C + +、pascai、Fortran、或其他語言。合適之程式碼利用 —般之文字編輯器被輸入一單一檔案或多重檔案，且被 像存或被實施於一可使用電腦媒體，例如，電腦記憶體 系統。如果輪入碼是一高階語言’這些碼是經過編譯， 而且這些編譯過之編譯碼接著與預編視窗庫程序 (precompiled Windows library routines)之目的碼連結。 為了執行這些連結之目的碼，系統使用者由CPU讀取並 執行這些碼去實行於程式中確認之分派工作，調用這些 目的碼’使電腦系統將這痤碼載入記憶體中， 第5圖為根據特殊實施例，電腦程式16〇，系統控 制軟體分層控制結構之方塊圖。利用一光筆介面，—使 用者輸入一製程設定號碼與製程反應室號碼至位於CRT 監視器中一相對應之選單或螢幕的製程選擇副程序161.。 這些製程設定係由必須實施之特殊製程預先決定之製程 參數设疋’是經由預先定義之設定數字所確認。製程選 .__第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準（cns ) A4規格(210X297公------ (請先閎讀背面之注意事項再填舄本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ _ _— — Β7 五、發明説明（) ~~~~~~~—--—— 擇副程式161確認⑴所要之製反應.血 + 狂汉應至與（H)需要用搡 作製程反應室以執行所要製程之製程參數設定。用以執 行-特殊製程之相關製程條件，例如，製程氣體組成與 泥速、溫度、壓力、電漿條件如高低頻RF功率等級與頻 率大小、冷卻氣體之壓力、與反應宣壁之溫度。製程選 择副程式161控制何種型態之製程（沉積、晶圓清洗、反 應至π洗、反應室偏轉、回流）於一特定時間於反應室内 執行於某些實施例中，可能不只一個製程選擇副程式。 製程參數以配方之形式提供給使用者，並且可以利用光 筆/CRT顯示器介面輸入。 用以監控製程之訊號是.利用系.統控.制器之類比輸入 板與數位輸入板所提供，用以控制製程之訊號被輸出至 CVD系統1 0之類比輸出板與數位輸出板上。 一製程音續器副程式丨62包含程式碼用以由製程選 擇副程式161接受確認製程反應宣與製程參數，並用以 控制不同製程反應室之操作β數個使用者可以輸入製程 设定數字與製程反應室數字，或一單一使用者可以輸入 多組製程設定數字與製程反應室數字，故音績副程式i 62 操作確定所需程序選擇製程之時間。音績副程式162包 含程式碼以執行下列步驟⑴監控製程反應室之操作以決 定反應宣是否正被使用，（ii)決走何種製程於使用中之反 應室被實施，與（iii)基於製程反應室之可利用性與製程 型態執行想得到的製程。傳統監控製程反應室之方法可 以被使用，例如，輪流檢測。當製程時岸安排被執行’ —_____ 第 33 頁 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Λ4規格（21〇x297公兹〉 (請先鬩讀背面之注意事項再填??本頁)
五、 發明説明（ Λ7 B7 經濟部中央榇準局員工消費合作杜印製 音續副程式1 62可以被設計成具有考慮使用中製程反應 室之狀態與所要得到之製程條件比較，或是每一特定使 用輪入請求”階段”，或是任何系統程式師欲包含決定時 序安排優先順序之其他相關因子。 • . ' . .. . ... . . 一旦音續副程式162決定哪一個製程反應室與製程 定組合下一步將被執行，音續副程式丨62利用略過特 別製程而至一反應室管理副程式163a_c設定變數以開始 執行製程設定。其中上述反應室管理副程式162a_c於製 程反應室30中根據音讀副程式162之製程設定控制多重 製程分派任務。例如，反應室管理副程式163b包含程式 碼用以控制位於製程反應室内之CVD操作。反應室管理 副程式1 63b也控制不同反應室組成副程式，上述副程式 控制需要實施之選擇製程設定之反應室组成的操作。反 應室組成副程式由定位副程式（ρ〇^ίη§ subr〇utine)i64， 製程氣體控制副程式165，壓力控 制副程式167，與電漿控制副程式 反應室特殊之配置’某些實施例包^所有上述之副程式 而某些只包括部分之副程式。對於熟知該項技藝者將很 容易了解其他反應室控制副程式可以根據於製程反應室 30内操作何種製程而包含進來。於操作上，反應室管理 副程式163b選擇性地安排時序或呼叫對應於被執行之特 殊製程設定之製程組成副程式。反應宣管理副程式i63b 安排製程組成副程式之時序與音續副程式162安排執行 何種製程反應室30與製程設定之時序非常相像。標準
制副程式1 6 6，加熱控 168所組成。根據CVD (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 第34寅 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公楚 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 . __- ____B7 五、發明説明（） 乂 ~~~~~一~~一 — 上’反應室管理副程式163b包含監控不同反應室組成， 基於設定之製程參數決定哪一個組成需要被操作，以及 初始執行一反應室組成副程式以回應監控與決定步驟。 關於操作特定反應室部分之副程式將於第5圖描 述。基板定位副程式164包含程式碼用以控制反應室用 來裝載基板至基座上32之部分與，選擇性地將基板升至 位於反應室内適當之高度以控制基板與喷頭4〇之間隔。 當一基板被裝載至製程反應室30中，加熱模組33被降 低以承接晶圓盒内34之基板，然後再將其升至適當高 度。於操作過程中，基板定位副程式164控制基座32相 對應於由反應室管理副程式160b傳送之支撐高度相關製 程參數設定之移動。 . . . '. ' .. . ..,.t程乳體控制副程式、16 5 具.有控制製程氣體组成與· 流速之程式碼。製程氣體控制副程式165控制安全停止 閥開/關位置，並且可以控制質量流控制器跳上/下以得到 所要之氣體流速》製程氣體控制副程式165可以被反應 室管理副程式所調用，如同所有反應室部分副程式，並 從反應室管理副程式接收關於氣體流速等副程式製程參 數。一般而言’製程氣體控制副程式165是由打開氣體 供應線與重複地⑴讀取所需質量流控制器，（u)比較所讀 取之流速數據與由反應室管理副程式163b所接收之流 速’及（iii)當有需要時調整氣體供應線之氣體流速。更 進一步，製程氣體控制副程式1 63包括下列步驟用以監 控氣體流速是否接過安全標準，並且啟動安全關閉闕η， …' ' …' ... ... ... . . 第35頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210X 297公f ) — '~~ --一 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 五、發明説明（） 當偵測到處於不安全之狀態時。製程氣體控制副程式1 6 5 亦控制乾淨氣體與沉積氣體之氣體组成與流速，這與選 擇之製程有關。另外之實施例可以包含超過一個製程氣 體控制副程式，每一副程式控制一特定型態之製程或特 定之氣體供應線。 經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於某些製程中，通入之氣體例如氮氣或氬氣於反應 製程氣體被導入之前流入反應室内以穩定反應室内之壓 力。對於這些製程，製程氣體控制副程式被編程包括通 入氣體至反應室3 0内持續一段時間以穩定反應室内之壓 力，以及如上文所描述之後續步驟。此外，當一製程氣 體由一液體前身被汽化，例如四氯化鈦，製程氣體控制 副程式1 65可以被寫成包含以下步驟使一輸送氣體經由 上述位於泡沫模組内之液體前身產生氣泡，例如氦氣， 或是用以導入一攜帶氣體，例如氦氣，至一液體射入系 統。當一發泡機被用於此一形式之製程上，為了得到一 想要之製程氣體流速，製'程氣體控制副程式1 65調節輸 送氣體之流速、於發泡機内之壓力、以及溫度。如上所 討論，製程所需要之氣體流速以製程參數之方式被傳送 至製程氣體控制副程式165。更進一步，製程氣體控制 副程式165包含步驟利用存取一包含有某一給定製程氣 體流速之必須值儲存表，以得到所需之輸送氣體流速、 發泡室壓力、溫度。一旦這些所需值被得到，輸送氣體 流速、發泡室壓力、溫度就會被監控，並且與所需之值 做比較並據以作調整。 第36頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）.~^ ' ~~ '~ 經濟部中央榇準局員工消費合作杜印製 A7 ___ . B7_ — 五、發明説明（） 壓力控制副程式166包含程式碼用以控制反應室内 30之壓力，其方式為調節位於反應室排氣系統中節流閥 之孔徑大小而達到調整壓力之目的。節流閥中孔徑尺寸 大小被設定以控制反應室内之壓力至一要求之等級與總 . .. ... ..... .. . 製程氣體流量、反應室大小、以及排氣系統幫浦設定點 壓力（set-point .pres sure)有關.當壓力控制.副程式.166被 調用，所要求或標的之壓力等級會由反應室管，理副程式 1 63當作一參數而被接收。壓力控制副程式1 66利用讀 取一個或一個以上連接至反應室之壓力計之讀數，量得 位於反應室内之壓力值，將所量到之壓力值與標的壓力 (.target pressure).值相.比，.經由儲存壓.力.表得到_相對.應於 標的壓力PID(正比、積分、微分）值，並據以調整節流闕 ' .. --- . . . 對應之PID值》而塵力控制副程式166也可以被寫成能 開或關節流闕至一特定孔徑大小，進而調節位於反應室 内30之幫浦容量達到一所需之等級1 ' . . . . ... . 加熱控制副程式167包含程式碼用以控制使用於加 熱基座上之加熱元件107之溫度。加熱控制副程式167 ' . · - .· ^ …：… - .... ...... ： 亦被反應管理副程式調用，並且用以接收一擦的 . ... ...... ；' (target)、或設定點（set-point)湓度參數。加熱控制副程 式利用測量位於加熱基座3 2的熱電偶之電壓輸出，然後 . · . · · . ... 與將所量得之溫度與設定點溫度相比較，增加或減少電 . .. ... . ... 流供應至加熱元件以得到設定點溫度1此一溫度是經由 所量到之電壓值，然後利用一儲存轉換表而轉換出溫度 值，或是利用一四階多項式計算而得出溫度值。當一個 . ' ..... . .. . . ' - ... . . . ' ' - .... .. .. . ' ' 第37頁 本紙張尺度適國國家標準（CNS ) A4规格（：---- 111——磺丨I (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁.) 訂 A7 ..... ::. \ B7 __ ' 五、發明説明（） . ' ' . ... ' 炭入迴圈.（embe_dded:loop)用於加熱基座32上*力口:熱控制 副程式167逐漸控制一具有向上/下斜率之電流供應至迪 '圈中。此外_ ，一内建、不安.全之模式可以被包_含至一妾_ 全順從偵測程序，且可以關閉加熱單元之運作，如果製 程反應_室没肴被妥當的設_定。.一另外關於加熱控制之方· 法可以"利用一，斜率_控.制運..算（ramp…control· .algorithm)'.達' .. " ： ..... ... : . . 成，此方法被描述於美國專利第08/746657號，，System and
Method for Controling the .Temperature. 〇f a Vapor - . f
Deposition A.pparatus.”。_ . . . . . . . . . .... ....... . . ......... . 於另一較佳實施例中，加熱元件電阻可以當作一個 . . . .... ... ..... . ... . .... 選擇對象去使用熱電偶，因此可將熱電偶之電位自加熱 · ..... . ........ . ..... ； ... 模組消除。將一特別加熱元件之電阻對溫度之特性表杀 . . ..... .... ... .... . .... . . . . .... 出來，幺測量於一操作電下流出加熱元件之電流，和熱 元件於操作期間之溫度就可以被涞定…最好一具有溫度 感應之測試晶圓可以被用來'校正:加熱元件溫度與晶圓表: 面之溫度。於一操作電流下測壹電壓亦可以提供相似之 訊息。在其他例子中’控制器能於熱電偶電壓輸出之場 所使用如熱器无件之電壓-電流數據9 . ' .. . . . ...... .... ... 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事略本頁). —電漿控制副程式168包含程式碼用以設定應用於 反應室30製程電極與加熱模祖32之低頻與高頻rf功率 等級，並用以設定使用之低頻與高頻RF頻率。與前面所 介紹之反應宣无件副程式祖似，電漿控制副輕式168被 反應室管理副程式1 6 3 b調甩。對於包含遙控的電漿產生 器4電漿控制副程式丨6 8亦包括用以控制遙控電漿產 ' · ' ... _ .... 1 .. ...... ... . . ·. ....... - —_—_ 丨一—_一 . 第 38 頁 本紙張尺度刺中國 ~_. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（） .... 生器之程式碼〇 . · , .. _ c· 資加埶楳組 第 6.圖：為加熱基座與.軸.簡.化之截面圖基:座3..2…包 含加熱摸紐3 3。基座3 2可以由至少耐溫至4 0 0 °C或更高 ....... ' . ... ... ... .... . 溫，且__於具'腐羞性_電.漿:環境下運_作—之材·質.所製成:.。舉例· 而言，於莱些環境下’不鏽鋼、，，Hastell〇yTM，，合 . . '· ' . . ' ... . 金、”HaynesTM”合金、或是陶瓷可以作為製成材質。 . , . . . . . · ... . .. . . ... 根據一特殊實施例’一陶资加熱器可以提供一由金 屬製造類似加熱器相比較低熱質》如此允許由一溫度控 . . ...... ' . . . . 制器於功率改變上具有較快之反應時間。因為其儲存較 . . .. . . . . 少之能*，一陶竞加熱器較快冷卻，例如，當反應黨需 要維修或重新組裝時，達性質就相當重要。在某些應 . ； - . ....... ' : . - 用上，此一特性可以像陶麦加熱器於製程期間（亦即，晶 圓運送轉換、或改變氣體滹量及壓力）能快速反應至一熱 ........ 轉換狀態. .... . . . . . .... ： . ... . 第7A圖係本發明特殊實施例中簡化之加熱模粗η ... .... ' .... . . ..... 爆炸圖。頂部平奇1Ρ1為陶堯材料，以一較佳實施例而 . . ..... . . . .. T為氮化銘（ALN) ’它被製造包含晶圓盒於上平面上，連 . :+.... .....-.. ,. ..... .. . .... 同晶圓.檯起插銷孔1'0.2 A ·深约〇. 2 9英叶..。 RF平.面_ 10.3. 裝 設於頂部平面101上並包含多重晶圓檯起插銷孔102B。 最少三個檯起插鎖與相對應數目之播銷孔配合使用。第
7B圖為RF平面1 03之上視圖’顯示晶圓檯起插銷孔1 02B ... ...... ... . . . 與穿孔229之位置。RF平面1〇3可以以任何適宜之導電 . . . . . . . . ·. 1 ' . . . · . 第39頁 本紙張尺度中酬家標準（CNS ) Λ视格（210X 297公~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁λ m 裝· >JI rn^eJ—.1 mi ------ΓΙ—--^------I—-- 1、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 材質製造’其RF場生成、組合製程之導電功率需求、及 RF平面與陶瓷平面相對熱膨脹係數需一致β 於此一較佳實施例中，RF平面103係由鉬薄片座架 約5mm厚且穿孔直徑的^^孔與孔之間隔由中心算起為 2〇〇mm " RF平面103具有一外徑約較晶圓之直徑大〇·2 英对:¾些孔.係.由....電腦辅助（CA.d..)雷射或,.CN.C.(computer-numeric control)雷射形成；化學蝕刻，包括概影蝕刻技 術.電子.放.電加工（EDM).、或.其·他合適之技術.鎢或其 他耐高溫金屬可以用以製作RF平面。翻與鎢相較更適 合，例如，因為鉬之熱膨脹係數較接近氮化鋁（A1N)之熱 . ... ...... 膨服係數。此外’ ί目也較易延展、更能抵抗瓦應室内之 . . .. . ... . . - 蝕環境，且較鎢更容易製成薄片。其中氮化铭(Α1Ν)之膨雁係數約為5.5X10-Vt，與雜之熱膨脹係政5.55 ..... . .· .. . xi〇 / C非常接近，而鶏之熱膨脹係數為56又1〇，<^。 於RF平面1〇3上之穿孔可以讓頂部氮化鋁（A1N)平 面良接結合第二氮化鋁（ A1N)平面，避免陶資-金屬崔合。 於陶党平面1〇3中穿孔直徑及孔之間的^距選擇為&佳 化’滿足内部-陶瓷（iner-ceramic)結合過 諦）之平衡需求並使其具有RF場均勻性 孔區域以達到一可靠之内部_陶瓷結合是j目當重要的。如 前述之較佳實施例所描述之等效區域，可以經由減少穿 孔敦目及增加其直徑’或經虫增加穿孔數目及減少齐直 徑而達到。RF平面i 0 3之厚度是依據製作rf高二从 質與内部-陶瓷結合過程而定，使得 捕 干面义熱膨脹不 腐，熱 轉.（將於下文'討 提供足姨之穿 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂 第40頁 本紙浪尺度適用中國國家標準（.CNS ) Λ4規格（210X.W7公釐 ) 五 、發明説明（ Λ7 B7 敢使位於穿孔區域内夕鈿如 :埤内〈内邵·陶瓷結合產生裂縫、根據一 特殊較佳實施例，以翻制 以銷（成< RF平面其厚度上限约為 請 kj 鬩 讀 背 之 注 意 事 項 再 一 mm’ T限約為3mm。泣匕厚度範圍提供合適之低電阻建 互-均勻電場在RF功率操作等級。 訂 絲 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ，於許多應用領域上，一穿孔薄片較一金屬網為心 因為於溥片内之局部，，熱點（h〇t sp〇ts)”會造成局部高電 阻^這些高電阻可啸散出制外。但是，當線串所跨 過之點與薄片相比有較差之熱傳導性質而使其沿著線串 傳熱，於金屬網中相同熱點（h〇t sp〇ts)頃向於加熱個別之 線串。這樣通常會造成金屬網線串過熱，損壞金屬網線 串且降低RF金屬網電極之操作壽命。此外這些過教或損 壞之金屬線_會使得RF電場不均句。一穿孔薄片有自我 限制損害之能力，且提供一較佳之RF電場形式。使用薄 片 < 另一優點為當金屬網線之尺寸增加時，網線間之空 隙亦增大，因而限制了網線之有效薄片電阻（sheet resistivity)。舉例說，_鉬薄片約4_5mm厚具有薄片電 阻約等於一鉗金屬網線其網線峰植_峰植間厚度遠大於 5mm之之最小薄片電阻。另外，一由薄片座架製作之RF 電極較一金屬網線電極平坦，因此容許—較薄之陶资層 位於晶圓與RF電極間並且於沉積期間容許更均勻之電辉 增強處理（plasma-ehhanced. treatment)。在一個特殊實施· 例中，RF平面103與晶圓間之距離應小於50mm其範圍 約在38-42mm之間。於其他實施例中’這一間距可以有 所變化。 第41頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21ΌΧ297公t ) 五、 經濟·那中央標隼局員工消費合作社印製 發明説明（ 參考第7A圖，第二氮化鋁（A1N)平面105將RF平 面103與加熱元件107隔絕1加熱元件ι〇7是由鉬所製 成但疋其他類似之材質’例如鎢亦可以被使用β加熱 元件疋由翻薄片座架利用雷射切割約厚，包括電腦 輔助（CAD)由射或 CNC(computer-numeric. control)雷射、 化學蝕刻，包括微影蝕刻技術、電子放電加工（EDM)、 或其他合適之技術。第7C圖為簡化之加熱元件ι〇7之上 視圖。加熱元件1 07厚度之選擇最好應該位於如前述之 陶資模組製程之約東條件內。如習知該項技藝著所熟知， 加熱模组之寬度與厚度應選擇與電壓供應能力相I合， 使加熱元件達到適當之功率輸出，並提供合適之内部加 . . ' ' . 熱空間使陶瓷-陶瓷結合/例如，一 5mm厚之加熱元件 约90mm寬325英吋長將增加約2.25-3.25歐姆（〇hm)之 電阻於室溫下可以升高約4千侃乂kilowatts)之熱。詳細 計算加熱元件電阻改變量是否超過其操作範圍是非常重 要的，舉例說，當溫度由室溫升高至700°C，翻加熱元 件之電阻增加為原來之4.3倍。 加熱元件更適合.於加.熱元件平.面内.内切割成正.弦圖 案’如第7C圖所示，正弦圖案較' 簡單弧形為佳因為具有 正弦圖案之弧形於製作過程中較易對準。目前流量改變 之方向就如同每一個後折 2 3 3_於相鄰近孤·形元件之方向 上’因此將會減少使加熱元件電流所產生之磁場，影響 到電漿之特性而造成一不均勻沉積。一類似之抵銷磁場 _ .現象亦發生於位於孤_形内之正弦曲線管別。製作加熱.元 第42頁 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（2丨〇><297公梦-) 請 k. 閱 it 背 之 注 意 事 項 再 i 五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 件’相較於使用線圈使其免於薄片衝擊，且提供具有高 表面積對截面積比。如此將提供一加熱元件與晶圓相比 其熱傳熱更有效率，在一較低元件溫度下較一相似線圈 設計可以提供一加熱元件相同熱量至一晶圓上。如此會 降低加熱元件破損’因此延長加熱元件之壽命^此外， 加熱元件107之寬度可以根據所需求之熱曲線而設計、 或内部元件間格可以利用調整CNC雷射程式調整元件密 度而改變。這樣亦可以產生一較好之溫度均勻性之加熱 模组’或產生一特別之溫度曲線。 請再參考一第7A圖，第二氮化銘(A1N)平面1〇5具 有RF饋入孔106A與熱電偶孔104B，此外還有四個檯起 插銷孔102C。於第6圖接近加熱元件中心，加熱元件1〇7 提供檯起插銷孔、RF饋入、與熱電偶47〇路徑。於加熱 兀件107的每一端均有熱接觸點112，如第7C圖所示。 吊三氮化銘（A1N)平面1〇8裝設於加熱元件1〇7,底層1〇9 間並與氮化鋁（A1N)加熱樁110接觸。底層1〇9於壓力結 =過程如何被形成將於下文討論。以一較佳實施例而言， 最終尤堆線約為〇 546英吋厚，使加熱器具有低熱質。 依照設計之限制或特殊之應用’整個模組可以被加長或 變短’使其具有較大或較小之外徑。以一實施例而言， 厚度約2.25英叶可以提供足夠之空間位於加熱樁 上之邊緣與底部平面間以安装一連結夾具與一熔合二氧 …心罩.較薄.的知熱護罩.或夾具可以容許一.較短之. 加熱樁。較短之加熱樁可以減低陶瓷加熱模組之熱梯度，
第43頁 (210X297公漦） 请 先 閱
Si 之 注 意 事 項 再 r 石 ————————— 經濟部中央標率局員i消費合作社印製 A7 B7 發明説明（） 也因此連結器不會干擾基座下降。 於一較佳實施例而言’頂部氮化鋁（A1N)平面1〇1， 第二氮化鋁（A1N)平面1 〇5，第三氮化鋁（Am)平面U0係 由熱壓（hot-pressed)氮化鋁（A1N)所形成》這些平面為接 地平板並且互相平行，如果有必要可以接地以連接加熱 器與RF平面電極。對準孔（未顯示）银由頂部氮化鋁（A1N) 平面101、第二氮化鋁（A1N)平面105、與第三氮化鋁（A1N) 平面108沿著台(汽插銷孔之中心線鑽通。頂部氣化銘（Α1Ν)。丨 平面1 01、第二氮化鋁（Α1Ν)平面105、第三氮化銘（Α1Ν) 平面1 〇8、與氮化鋁（Α1Ν)加熱樁均利甩sand or bead blasted將其表面加以粗糙化。rf平面103利用一氮化銘 . ....... ..... .. .... ......... (A1N)膠帶將其緊貼於頂部氮化鋁（A1N)平面1〇1上η而 氮化鋁（A1N)膠帶被放置於RF平面1〇3上，係由相同之 氮化鉬（A1N)材質座架鑄成’用以形成熱壓氣化銘(A1N) 平面與一有機結合劑，其中RF平面1 03是被裝設於頂部 氮化鋁（A1N)平面101上。氮化鋁（A1N)膠帶約l〇-2〇mm 厚，可以使用一層或兩層，形成一薄且均勻之氮化紹（A1N) ^ 層於RF平面1 〇3上》氮化鋁（A1N)膠帶也可以黏贴於模 - 板上，例如，’MylerTM”模板，使對準孔於黏貼氮化鋁（A1N) 膠帶於RF平面103之前可以被清潔。第二氮化组（AiN) 平面105接著被裝設於頂部氣化鋁（A1N)平面101、RF平 面103、與氮化鋁（A1N)膠帶黏貼成之組合體上。接著， 加熱元件107被放置於第二氮化鋁（A1N)平面1〇5上並用 氮化鋁（A1N)膠帶黏貼，同樣的RF平面103與氣化鋁（A1N) . 二 .. . ' . ' ' ' ' ' 第44頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇 X 297公釐）
A7 -----------B7 . 五、發明説明（） — 平面1 0 1亦以類似方法結合。第三氮化鋁（A〗N)平面接著 被裝設於layed-up加熱元件上（未顯示）σ對準插銷可由 石墨製成，經由對準孔被放置以幫助頂部氮化鋁（Α1Ν)平 面101、RF平面1〇3、第二氣化鋁（Α1Ν)平面1〇5、加熱 元件107、舆第三氮化鋁（Α1Ν)平面1〇8之對準。加熱器 與RF電極被裝設於事先接地之位置（將於下文做更詳細 之說明）。頂部氮化鋁(Α1Ν)平面101、RF平面1〇3、氮化 銘（A1N)膠帶、第二氮化鋁（A1N)平面1〇5、加熱元件1〇7、 氮化銘（A1N)膠帶、與第三氮化鋁（A1N)平面1〇8之堆疊 ' ... ... ... . 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再本頁) 接.著被裝設於一壓力結合（pressure_b〇Und.i.ng)沖模..中使頂 部氮化銘（A1N)平面1 〇 1位於沖模的一端，使第三氮化鋁 (A1N)平面108露出於沖模之另一端。壓力結合（pressure_ bounding)沖模（未顯示）提供一空洞以容納前述之平面堆 叠。壓力結合（pressure-bounding)沖模可以由石墨製成且 能夠限制上述平面雄疊之邊界使足夠之單邊壓力被提 供，且大約與疊之主平面正交。接著一層氮化銘（A1N)粉 末被用於第三平面丨〇 8露出平面（未顯示）上，且由石墨 成.之 第壓力結合（p.ressure-bounding)平面.，被置於 這.氣化銘（A1N)粉末層上。第.一壓力結，合..（pressure· bounding)平面上有一孔約為加熱樁11〇之尺寸大小，可 ...以穿過加熱樁.1第二壓.力結合.（pressure_baunding) 平面被裝5又於弟一壓..力結合.（presSure_b,ou.ndiiig)乎面:與加 熱樁110上。 一水塵機提供壓力約2500psi於第二壓力緒合 , …. .... .. ... ' . . . * . * . * . 第45貪 ： 本紙張尺度適用.中國國家標準.（CNS .) A&格.(.2ΐ〇χ.297公釐) ~ 一~~" ~~ ____L _ B7 五、發明説明（） " ' . . ' . ' . . .昏-- (請先聞讀背面之沒意事項再填寫本頁.) (pressure-bounding)平面與壓力結合（pressure b〇unding) 沖模間。同時’堆疊平面與加熱樁11〇故加熱至17〇(rc、 這些條件被維持約30-90分鐘，最隹實施例為6〇分鐘。 於此一狀態下，氮化鋁（Am)膠帶變成塑膠而且流動充滿 於RF平面1〇3内之穿孔與及加熱元件1〇7之内部元件 (inter-element)空間，且與氮化鋁（A1N)平板結合在一起。 . .... . ： 於壓力結合（pressure-bounding)期間，氮化鋁(A1N)膠帶 緻密至原先厚度的一半。此外，先前用作第三氮化鋁（A1N) 平板之氮化鋁（ALN)粉末變成塑膠，形成底層1〇9，並使 由_第一壓力結合.(pressure-bounding)平面將塵.力.更均.勻地 分布於第三氮化鋁（A1N)平板108上《於壓力結合 (pressure-bounding)之後，其他操作，包括研磨與錄孔， 可以修正陶资元件之形狀。例如，對準孔可以被鑽成插 銷檯起孔而加熱樁可以被研磨在其較低部位形成一輪 緣。. . . . .. . . . ..... ... ' 數组壓力結合（pressure-bonding)沖模、堆叠平板、 .. . .. .... ' . ....... . .. 與壓力結合（pressure-bonding)平板可以被同一廢力.排 ' ' : 、 ..... . . ' . . 列’因此數组可以同時形成。對於一給定之壓力大小， 1 . . . .... 一較短之加熱組件總高度將容許一相當多數目之類似加 熱组件於一單一操作被..以壓.力結合（pressure : bounding).方 式組合._。因而，具有較短加熱樁之加熱器設計與較.長之 加熱樁相比，較短加熱樁容許一相當多數目之類似加熱 .. . . . . ... 組件被以壓力結合（pressure bounding)方式組合。除了更 堅固外，具有較短加熱樁之陶瓷加熱器也比具有較長陶 第46頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（ 瓷軸之陶资加熱器更容易1能更有效率地被製造出來。 以如上文所描述般以壓 含加熱樁。加熱樁可以 於上逃副組件上。如果 ... .... . ... ... ' ... ，：則將.於下文_中詳述β 8圖所示，一陶瓷支撐 I!丨 1]% (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :經濟部中央標準局員，工消費合作社印製 於另一較佳實施例中，一第一氮化鋁(Α1Ν)平板之副 組件、一 RF平面、一第二氮化Α1Ν)平板、一加熱元 件、與一第三氮化鋁（Α1Ν)平板可 力，結合方式結合在一起，但不包 隨後以一分開之操作，將其裝設 針對特殊需求.，.加熱樁是較.長的 於再一較佳實施例中，如第 軸8 2 1可以被裝設於加熱模组上。這樣可以消除熱阻氣 門之需求，因為支撐轴的底部相當的冷，且容許〇形環 密封8 1 0 A、8丨0Β、8】oc、8 i 〇D來密封支撐轴之底部。 提供一短支撐軸端8〇5〇由良好之熱導體製成，像是鋁）並 提供熱交換通路’可以讓水或其他液禮流過，而更進一 步將〇形環冷卻。此外,一冷卻板可以被連接於軸端8〇5 以提供冷卻。〇形環封皮8丨〇 A封隹陶受支撐軸8 2 i至軸 端805。〇形環封皮8丨〇B形成一環形封皮封住負載彈簧、 未遮罩之熱電偶87Ό，Ό形環封皮810C封住RF電極859。 類似之Ο形環封皮（未顯示）封住加熱元件電極(未顧示）， 〇形環封皮810D封住”VespepM”楠塞8〇6到軸 〇5。 RF支架桿856延伸過陶瓷支撐軸821的低緣，以至 於線圈858可能被RF支架桿856或RF電極859折皺。 於一較佳實施例中’ RF支撐捍856、R]p電極859，與線 • ' . ' ... . . ' ' . 圈858均由錄所製成。線圈858提供張•力缓衝，降低於 組裝或熱循環期間加熱模組833或銅焊接點損壞之機 第47頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ 210X297公釐） A7 ——----------------- B7 ______________ . 五、發明説明（） 會。類似之線圈（未顯示）連接加熱捧（未顯示）與相對應知 加熱電極（未顯示）。雖然RF支架桿856、未遮罩之熱電 偶8 70、與加熱器支架捍（未顯示）都是剛性的，一絕緣插 . . . .... . ..... . 塞808，像是”VespeiTM”插塞，可以提供電絕緣避免線圈 短路。C-環夾82671，與每一電極一起使用，以避免底 部電極被拉進拉出。端點蓋8〇9可以被支撐軸末端拴住 並壓緊Ο形環810B-D。 .... . ... ...... .... .... .. 熱電.偶.870 延伸出加熱元件.名〇7:外.V正好位於RF,平 面803下方。熱電偶87〇位於加熱元件8〇7與基板之空 間，更進一步位於加熱模組之熱質内之空間内為一淺熱 電偶，可以提供更好之熱控制。 . . ... . ......... 淨化管線853可以容許陶瓷支撑軸821利用淨化氣 . . .. . . . . ''；'' , ... 體，如氪氣、氩氣、或其他氣體於高於反應宣壓力下加 ... ....... . .... ... . . . . ... .. 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 邀。淨化耽體保護.位.於支撑軸内..部之.元件.，像:是避.免銅· 焊接點855氧化或腐蝕，特別是升溫時。銅焊接點855 連接W平面S〇3與RF支架桿名56 ,其材質可以是鉑或 是鎢，。類似之鋼焊接點可以連接加熱元件與加熱义架桿。 增壓陶.资支撐:抽 821 .也壓制'位於_陶.资.支:.撑軸與:,其他 元件間RF起派形變化。如上述，見化管锋担可以無备 一銘-不鏞鋼（alumUUm-t〇-stainiess)鋼轉換 接點也可以被内部共溶合金結合，如下文所述、 第9圖為，簡化之部分加熱模組33截面圖，顯示一 電性連接至平面與加熱元件之一實施例。於加熱樁内有 四個孔與加熱模組之主平面正交。這些孔當中其中有兩 . ... . ... .. . · . . . . - ·- . ... . . 第48頁 本紙張尺度適用中國國家標隼[CNS ) A4規格(2Ϊ0Χ297公釐）~~：~~— .: .. A7 _ _ B7 . ' 五、發明説明（） 個包含加熱支架1 1 5。第三孔包含RF支架丨丨7，第四孔 包含熱電偶模组(第6圖470，未於第9圖中顯示）。熱電 偶模組是一雙重覆蓋之熱電偶，熱電偶是由彈簧支撐所 以它是被壓縮頂住為於氮化銘（ALN)平面1 〇 1内暗管之頂 部’ JL提供一用以加熱控制之訊號《鉬加熱无件電極丨1 9 輿RF電極118分別較平面堆疊與壓力結合(pressure_ bounding)先被裝設於加熱電極116盒與RF電極盒12〇A、
120B内。RF電極盒120A、120B較加熱電極116與RF . .....… .... ..... .. ... ...... ，電極大只是為了描述方.像β.於壓.....力:結合（preSS.Ure_b〇un_di.n.g^ 過程後金屬電極於最裡面與肩園之陶瓷物質接觸，鉬於 . . .... . . . . .. .... .. · . . . 壓力結合（pressure-bounding)狀態下會變得易延展 '同樣 ....... ' . .. ......... ' . - .地_，'於凑力結合（pres.SUre_b〇undiivg)斯'間::，.ί目 RF.電..極..118' 基本上洋接至i目RF平面，如同加熱電輊119與加熱元件 ..107之連接'雖然電極如圖 '示被做成一.單'片'，.但’是;可以 逵解的是寒似之電極可以是由多層薄片識成。更進一步， .... ... . . . . ' - .. . 電極之形狀亦可以改變。例如，最好RF電極1 1 g延伸至 , 加熱元件1〇7外’但是也可以稍微短：一黠，所以爲支架 .:..... .......... . 桿117延伸至RF乎面103附近述。 ., .. ...................... ... .. ·. ...... ... 經：濟部中央檁準局員工.消費合作社印製 (.請先閲请背面之注意事項再填寫本頁) 於塵力續合過程後’孔被歡透過加熱樁110與其他 裝設於RF電極上之陶瓷物質，使龃電極幕露i；來v鎳加 .... :...... ... :..... ....... ...; ’ ... ... I支架桿115與媒RF支架桿117被反向鑽孔以承接鶏炭 條227A、227B。杀有鎢崁條227A、227B之鎳加熱支架 桿115與鎳RF支架桿117接著分別被插入加熱電極U9 與RF電極中。於一實施例中’鎮環22δA與228B可以 ........:. .... ... ..... ... ... . .... .. ... '... 第 49 頁 —.. . . .. ... __；. . · 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐:)~~~~~- 經濟部中央標準局員工.消費合作社印製. A7 ——- B7 五、發明説明（) ' — 較插入加熱桿115與尺^样U7之前先被襞置入鑽孔中。 如第9圖所顯示，位於桿n5與n7間之接點電極119 與.1 1:8基本上疋枚於:同一平面且位於加.熱元件.1 同— 邊與RF平面1〇3反方向，但是不一定需要這樣限制、但 是將錄-銷相變自RF平面1〇3移開以避免熱應變發生於 RF平面上。 整個組成接著被加熱至一足夠溫度以形成融化共熔 晶體。如果純鎳與純鉬被使用，一鎳.鉬共蟓晶體將會於 溫度13 15。(：下形成’·但是，如果商用之鎳2〇〇被使用的 話’一多成分之共熔晶體將會於溫度略小於i3i5t下形 成。只要能形成一小塊共熔晶體，製程所花時間將會保 持最少。於製程溫度下10分鐘已足狗結合線與鉗组成。 鎳-细系統是特別設計的，因為其共熔晶體絕佳之抗腐蝕 性’其性質類似”HaynesTM 242，’合金，處於自素環境下與 在一般沉積環境下能保有相同特性^鎢崁條227A與227b 提供一鎢來源，限制鎳-鉬共溶晶體之延伸，因為鶴部分 溶進熔化之鎳-鉬共熔晶體且基本上使合金固化1鱗環 228A、228B ’如果出現將會更限制鎳_麵共熔晶體相之延 伸。特別是，他們會形成熔化鎳棒之煃芯，並使接點脫 : 落。' D· inA阻氣F1輿逮娃哭 根據一特別實施例，加熱模組D，如第6圖所示，. 利用連結器122結合支撐軸121。連結器122，是由不鏽 - . · · - .- . . . .... .. . .- . . . . —_；_第爾 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐)一'：~~~~~~~ ---—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A.7 ______________B7 __' 五、發明説明（） 鋼或其他相似金屬所製作，用以確保陶瓷加熱器結合至 金屬軸。第10圖顯示一簡化之連結器122截面圖，其包 含加熱阻氣門結合器123與兩片向上之夾具1 24。第11 圖顯示一簡化之加熱阻氣門結合器123等體積圖，第10 圖之底部。加熱阻氣門結合器之低輪緣125上擁有螺紋 之暗管126，所以結合器可以被旋上支撐軸。上凹槽127 - . 可以容納加熱樁邊緣，其裝設於凹槽面1 28，被向上夾 具保護（第10圖之124)，且被具張力之臂129環形支撐。 . ' . . _ . ' 參考第10圖，上凹槽127具有一對準平面(見第11圖454) 對應到一位於加熱樁邊緣圓周上之平面，當然，上凹槽 .12 7'應與加熱樁邊緣.之形狀相.對應，.而且其亦可以.利用 他對準機制。向上夾具124包含南個C形等份124A、 .... ... . 124B，於連結於加熱阻氣門連結器之前它們是沿著加熱 樁邊緣被連結在一起。切口 130是被切割成與凹槽面128 同一平面，留下一未切割之細線相反拉緊螺絲13丨，所 以由拉緊螺絲131將張力臂129拉曳在一起以支撐輪緣 於加熱樁上。依據有與切口 13〇類似形狀之間隔器可以 被插入切口 130内以支撐張力臂129並減低流經切口 13〇 之氣流量。成對之張力鬆弛裂縫132被製作於張力臂129 上以增加由拉緊螺絲131所造成之應力供應造成之可利 用應變（strain)，並容許張力臂繼續提供環形張力作為炎 具，由金屬製成’比陶瓷加熱樁邊緣更易膨脹〆於此— 較佳實施例中，顯示出四對怒他裂縫132，但是這個數 ' 第51 直 本紙張尺度適财S國家鮮（CNS ) ( 210X2^5^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁).. •II---I— ----^--II . 經濟部中央榡準局員工消費合作杜印製 A 7 __；___ B7 __ 五、發明説明（） _ ' 殊實施例’約0.3英叫·之張力臂，於一英吋内鬆弛裂縫13 2 破切割成約40mm寬《鬆弛裂缝〗32之端點可以被製成 圓形或環形以降低應力集中，且可以改進製造能力β 如第1 0圖所示，加熱阻氣門連結器1 2 3被製成具有 —薄網133位於上凹槽127與下輪緣125間。這一薄網， 其.厚.度範圍_約為20-1 〇〇mm厚，於跳加實施例中，較佳 厚度约40-60mm，其作用為當作加熱組成與支撐轴間熱 阻之通道。網之有效長度约為0.6—10英吋，其高度於垂 直網部分之變化範圍約為〇.2-0.5英吋。於實施例中顯 示’當加熱組成之操作溫度約為625。(：時，約有25低之 功率於加熱組成與之撐軸間流動，其端點溫度約為5〇<>c。 其他關於結合器122之較佳實施例可以使用於較高之溫 .度下，當其具有網1 33之總長度以一.給定之厚度條件下 較原先長度長，或是於一給定長度下其厚度被降低。這 一薄網133必須是剛性且夠薄使能提供足夠熱阻。使用 連結器122容許，，熱浮，’於支撐軸上，因此可以允許一較 為寬範圍之支撐軸材料選擇’並於維持—定溫度均句性 條件下’可以降低輸送至加熱元件之功率。因為由加熱 器流經底座且流向支撐抽之熱流越少，於加熱導管上带 成冷點之機會就愈少因此可以改進晶圓之溫度均勻性。 也因此，使用連結器122降低陶瓷間之熱梯度，可以降 .低產生裂、纹，因此增加之使用壽命。使.用連結器1 .2.2也 可以形成一較短且較緊密之_’因此較容易製造。 向上夾具124被連結於具有夾緊螺絲之熱阻連結器 第 52頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS.) A4規格（210X297公釐) --~·~- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁.)
A7 B7 五、發明説明（ 123上’經由孔451位於向上夾具124與位於熱阻連結 器上之孔452被配置"孔451係一位於向上夾具124之 暗孔。低輪緣125具有一進出孔134，較央緊螺絲大， 可以谷許其由下組裝。相反地，進出孔134可以被隹於 低輪緣125之螺紋孔平衡，但亦可以是同軸的如果螺紋 孔足夠大可以容許向上夾具螺絲進出的話。根據某些實 施例，位於向上夾具之外部對準承口 135裝設於加熱阻 氣門連結器外部對準邊緣1 3 6上以形成一沿著夾具外徑 相對平滑之平面。於一較佳實施例中，位於向上夾具之 外部承口 1 35可以被裝設或懸吊於加熱阻氣門連結器〗23 上半緣，像是向上夾具之外徑係較加熱阻氣C連結器123 之外徑稍大。懸臂勢圈137是由部分之向上爽具124所 製成，並經由孔451用螺絲旋緊裝配於向上夾具124上， '.' . . ....... . 且位於加熱阻氣門連結器123 .之孔452提供一擠壓力至 - - ' . . . 加熱樁輪緣上以確保其固定位於熱阻之向上凹橹上。於 一特殊實施例中，懸臂墊圏137約為l〇-20mm厚，且具 有鬆弛裂缝138，鬆弛裂缝138被切割成使合適之壓力 維持於陶瓷加熱樁、 第12圖保一簡化等體積爆炸圖，顯示向上夾具124 夾住位..於加熱阻氣門連結器上之向上:凹槽27..内·加熱樁 邊緣1 3 9，加熱樁邊緣1 3 9係由支撐軸12 1所支撐。於 另一較佳實施例中，可以置入一陶瓷;間隔子於金屬加熱 器與支撐軸之間以提供金屬加熱器與支撐軸間之電絕 緣。.一加熱阻.氣門連結器可以於陶瓷.間隔子之一端.或兩_ 第53頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐 請 先 聞 讀 背 面 之 ϋ- 項 頁 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ A7 B7 知被使用.，並降低熱流由一元件流經另一元 件 E. 加熱器某座組成. 參考第6圖，基座32將於下文中.詳細播述。.基座之 功能為將晶圓搬至位於真空反應室内3〇之製程位置上並 於製程期間加熱晶圓。雖然此處所插述之加熱器基座於 製程操作溫度為400X或大於400。〇至约為750。(：及更高 溫時特別有用’但是加熱器基座於低溫下操作亦同樣有 效。於開始時，應該注意基座3 2可以依照用途而做修改， 或是直接裝設較前述PRCVD反’應室更多不同種類之製程 反應室内。例如，加熱/脫離組成4〇可以被使用於其他CVD 反應室。 另外之特徵將有助於與支撐軸間之熱絕緣。熔化之 梦土（silica)加熱罩431可以降低底部之熱損。加熱罩可 以降低不必要之沉積形成於加熱器表面且可以容易分開 清洗’因此可以延長加熱器之使用時間。如上述所討論， 以及第jA-4E圖’加熱罩可以做成各種樣式。以一較佳 ，二[ · · . · ’淨化氣體被供應至加熱罩與底板之間，接 實施例而 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 著波經流量限制環與間以降低晶圓邊緣之沉積、 加“罩431 ’由發土所製’包括一盤狀之片具有一 内担可以容納基座之加熱樁。加熱樁43 1具有最少兩個 面.置於位於其底部:表面内徑上 '所.以加熱罩4 3 L可以· 利用於轴環141内具有螺紋之鎳對準插銷140裝至定位。 轴％ 141係由銘製成利用嫘絲142與支撐軸121連結。 第54頁 本紙張尺歧种_家料（士） {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項苒本頁) 溶化之m絕緣器143 _直接放置於之底部表面下 万（万式’更進一步降低由到支撐軸間之輻射熱損。埶 絕緣n⑷包含兩個半圓狀之薄片。因為它是由之底部、、 加熱樁、支撐軸與向上夾具所束縛，矽土熱絕緣器143 亦可以由減少反應室體積㈣浦時間之方式降低教損。 經济部中.央標準局負工消費合作社印製 於一較佳實施例中’支撐軸⑵由栓塞144、145Α· C與146所填滿每一個栓塞均有四個孔對應到加熱捲上 的四個孔。由於填滿支撐轴内所有空間，固體栓塞可以 降低RF孤形變化之可能性，而於中空之支撐轴將有很大 可能會產生政形變化。熔化之梦土栓塞144會降低熱傳 導，陶究检塞145A-C與146不、僅可以提供插入/抽出熱 電偶之指引也提供電極間之絕緣。與中空支撐抽相比， 栓塞更進一步降低製程中所要達到操作壓力之幫浦體 積》固體栓塞不僅降低所需幫浦時間，也減少於壓力循 環中體積的改變，因此降低反應室與支撐軸間污染物與 腐蝕丨生物質傳輸量。最上面之熔化的矽土检塞提供3 3與 陶瓷栓塞支撐軸丨21間更進一步之熱絕緣。栓塞i45 A_c 與I46可以由熔化之矽土、陶毫、或高分子材料製作， 選擇何種材料端視其最高之操作溫度而定。於此一較佳 實施例中，栓塞145A-C與146係由鋁基（alimumn_based) 陶瓷材料製作而成'於另一較佳實施例中，栓塞145A_C 與146可以由一單一長栓塞所取代或是改變其數目； 或是以高電阻之陶瓷製成。低處支架147可以 由”VeSpelTM”製成。低處端點蓋148係由”DeirinTM,，製成。 _. ._. 第55頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS.).A4規格（210X297公兹〉 A7 B7 五、發明説明（ 低處支架147與低處端點蓋148具有通道可以容納位於 支撐軸内之配線。C-環夾771，用於每一個電極，其作 用為保遵底部電極.被拉進拉出。此外，一 0-環7.7.3封住 支撐軸121、低處支架！47、之端點，而〇_環775(用於 每一個電極上）提供位於低處支架147、低處端點蓋148 間之密封。因此’於某些實施例中，支撐軸可以經由引 入淨化氣體而被氣體束缚（gas-tight).。 陶瓷線性襯墊149對加熱線圈與RF供應器提供避 免被腐蝕之額外保護’並降低其弧形變化，特別是因為 襯墊接合處15 1被栓塞接合處152所補償。線性觀塾149 於每一配線、淨氣管、與電熱偶通道均可以由—長觀栽 所取代。淨化氣體可以從一進氣管153被供應、或以真 空拉出。進氣管153是由鋁所製作並焊接至一鋁製支撐 軸121上。鎔-不鏽鋼轉換器154接上一不鏽鋼氣體線裝 配（gas line fitting) 155至鋁進氣管上。轉換器一般被限 制在支撐軸之内徑並必須緊密結:合_。 鎳 '棒_ ·1 5 6由加熱組成3 3之加熱樁突出，其長度可 以做變化_如第：1 A .圖.、第.2圖與第6圖所 '示》鎳棒被切 短使33易於製作、栓塞組成145A-C與絕緣器144易於 製作於33上。於某些實施例中，鎳棒156延伸至加熱捲 外約2 - 5英对。加熱器供應線1 5 0被結合至具有皺折連 接157之鎳棒156上。鎳棒156之長度決定皺折連接ι57 位於合處。加熱器供應線可以盤繞於陶I：櫬墊149内於 裝配及高溫熱擴環期間提供張力鬆弛。RF功率供應線與 第56頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） 請 先 聞 讀 背 面 '意 項 再 Ϊ 本 頁 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 V ______ : B7 :.. ... ......... ....... 五、發明説明（） 加熱器供應線以類似方式盤繞，所有於基座内之電線均 被盤繞捆起，但是可以被輪流使用。盤繞之電線提供超 ...... . _ . .. _ _ .... ' 過所需之電線用量，且減少加熱器損壤。如果沒有使用 . . .. . . . . . .... .. 這些盤繞線圈，使其鬆驰鎳棒擴張所造成之張力，則鎳 棒可能擴張至基座之頂部陶资面板而損壞基座。更進一 . . .. .. . 步，使用盤燒線圈可以避免因為外部連接器插入所引起 向上之外力造成基座損壞。 . · . . _ . 第1 3圖顯杀螺絲1 58結合支撐軸與熱阻連結器123 與南上夾具124相關聯之截面圖。覆蓋栓塞或外罩159， 於螺絲1 5 8被旋緊後被接著旋進，用以保護螺絲15 8免 於被腐钱。遮蓋栓塞159係由與支撐軸相類似之金屬所 製成，於此一例子中是用鋁舍金製成。支撐軸與遮蓋栓 塞159最好應該用相同材質，因為相同材質具有相同膨 . . . .·. . . ... . 服係數’可以減低使用不同材質金屬造成電流反應的風 險: ----- . . ... 第13圖中顯示形成一對準壁架136於具有向上夾 具124之熱阻連結器123，使得外部準承口 135與熱阻 . ....... . : ... . ...... 埠結器123形成一平面從支撐軸之内表面分離。這一間 隙避免支撐軸121與連結器122之接觸。這一間隙也應 該大到能得知熱膨脹係數之不同，並且提供熱絕緣以使 ... ..... . . . , .... . 由加熱樁邊緣139至支撐軸121之熱損降至最低/於實 施例中’熱阻連結器123沒有壁架136且向上夾具具有 一比熱阻連結器123較大之外徑，使承口 135能與熱阻 連結器123般緣吻合，支撐軸之内表面可以倍加工造成 . . . ........ . ..... . . -.. ' - ... . . ....... . . - _______^ 第 57 頁 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS) A4規^TTi〇x297公兹）~~-—-—-- (諳先聞讀背面之注項再填寫本頁」 •II---訂 — — I--^--— 赞 五、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製· A7 B7 —空間連結器122由支撐軸121分離》 :.... ........ . .... ...；..... F Μ供應系銃 第14圖為一簡化之RF功率供應系統，包括一加熱 组成202與支撐軸202之簡化截面圖。於圖中顯示，反 應室204與噴頭205均接地，且RF平面2〇6係接上電源。 • .... - ........ 於另一較隹實施例中，當RF平面接地時噴頭2〇5可以接 上電，源.’.或是接至 RF平面與喷頭之電源是可:以.被，.V分 裂” ’也就是說’相對於接地之反應室204，兩者均可接 上RF電源。於再一較佳實施例中，當一不同RF頻率被 供應至RF平面上時，一 rf頻率可以供應至喷頭205上。 .今口；弟.I.4.圖.所產生.的...稱為”底.部加電壓（b〇tt〇m. p〇were(j)，， 電漿。而若是面板接上電源且RF平面接地，其所產之 . . .. . . . . . . ........ 電漿稱為”頂部加電签（top powered)’，電漿。此外電漿系 . . .... · .. 統也可以加入一直流偏壓於RF平面2〇6與喷頭2〇5之 間，使薄膜之沉積與特徵最優化。 RF平面2〇6裝設於2〇2之内，位於晶圓％下方， :¾口第14圖所不。RF產生器207經由佐配網路2〇8供應 RF能量至RF平面206。一 RF饋入口 2〇9將RF供應線 2 10與反應室隔絕。加熱器饋入口 218，可以與奸褚入 ^ 209相同或不同，將加熱器線212與反應室2〇4隔絕。 一些RF能量来自！^平面206與加熱器線212透過雜散 電容2 1 3做電容性的耦合及RF供應線2丨〇與加熱器線2 i 2 透過雜散電容214傲電容性的輕合'因此，灯饋入口2〇9 第58頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 (_請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}
a;7 ______ B7 ______ : 五、發明説明() 一~__ · ....... . . ' 與加熱器饋入口 2丨8均為南電壓韻入口，以維持r jp _電壓 產生。位於支撐軸203内之栓塞，可以由固體陶资、多 孔陶瓷、或熔化之矽土，如前文所描述，於RF供應線2丨〇 , 與加熱器線212間提供直流絕緣，由於濾波器盡可能的 靠近支樓軸之底部，濾波器215阻滯了與加熱器線212 耦合之RF能量，要不然這個RF能量會產生薦射並對系 統元件，例如控制器，造成射頻（radio-freqUency)干擾或 電磁干擾。滤波器215於RF頻率下對加熱器供應線21〇 提供一高阻抗，且是最佳化所以滤波器215於沉積系統 操作頻率下具有高阻抗，於加熱器電源216供電之頻率 下具有低阻抗，，此:頻率約為60Hz。加熱器.電源_ 21 6是由· 交流電源2 Π供應電源。渡波器2 1 5提供保護加熱器電 源216之功能’包括降低電子雜訊與千擾，並維持反應 室内RF能量。由遽波器215提供之高阻抗至RF能量也 使RF能量由產生器轉換至電漿變得更有效率丨一具有低 阻抗之谭波器於射頻下可以分滅有效RF能量至知熱器電 源216 ’所以電漿不會被分流。RF產生器2〇7可以在頻 率約為lOOJcHz至5〇0kHz範園下捧作，較佳實施树约為 經濟部中央標準局負.工消費合作社印製 (讀先聞讀背面之注意事項苒填寫本頁') 400kHz，或是在13.56MHz下操作。 第15圖為本發明所使用之兩種不同之^系統，每 一系統提供不同頻率。於此—較佳實施例中，高頻rf系 統219於一與由低頻RF系統22〇至RF平面2〇6(亦即， r〇0-5〇〇kHZ)供應低頻電源相比（其頻率）較高頻率供應電 源至喷頭205，亦即，ι3·56ΜΗζβ高頻Rf系統219包含 . ... ' ' ' . ' · . .. . ... . ' ' ' . . ' ' ' . 第59頁 本紙張又度適用中國國家槔準（CNS ) A4規格（2丨0、/ 297公楚_7一'一- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ... ... _____^_ B7 . ____ 五、發明说明（) 一高通濾波器22卜其允許高頻功率由高頻RF產生器222 流至噴頭205，同時阻滞低頻RF能量進入高頻R；F產生 器222。低通濾波器223提供一低頻能量至接地之通路， . " - ' - . . . 因此使得噴頭205於低頻時扮廣接地電極至RF平面 206。低通遽波器224，其允許RF能量由低頻RF產生器 225流至RF平两206，同時阻滞高頻RF能量進入低頻rf 產生器225。高通分流濾波器226提供一高頻RF能量接 地之通路’所以RF平面206於高頻時可以作為一接地電 極至喷頭205。根據其他實施例中，高頻RF頻率可以被 ... . . . ' 供應至RF平面2〇6同時低頻RF頻率可以被供應至噴頭 205。於此一例子中，高頻rF系統219與低頻RF系統220 必須被調換。匹配網路227與228可以被加入於每一 rf 產生器與其相對應通路遽波器(through filter)間以改善由 ..... .. . . . ....... . . 產生器到其負載之功率轉換。匹配網路227與228可以 分別由通路濾波器(through filter)224與221整合。 - - . - ； . - · . . . ' . .. . .. . . .... . : : ... ... . ... . G. 氣體分配系絲, 第16A圖顯示一簡化内蓋模組170爆炸圖。内蓋模 組170包括氣體盒173、氣體阻滯平面172、氣體分配平 面40、陶瓷絕緣環：52、.與反:應室蓋.66/，具、有.密封元:件 像是0-環配置於内蓋模组1 70之不同元件上。内蓋模組 170也包含一氣體饋入盒173，蓋住氣體通道17:5，氣體 _ . . .... ...... . .. ... . 通道由一氣體輸入多歧管176延伸至一位於氣體輸出多 歧管177之混合區域》氣體通道175輸送氣體至一混合 ... .... . . . . ... · ..... .. · . *- * . ____________ 第 60 頁 本紙取又度賴巾8S醉鮮（CNS ) A4祕（2獻297公楚）~~ ·~~~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 五、發明説明（） . ' . . (請先閲讀背面之注意事項^^·本頁) 區域，此一混合區域於輸送至入口管44之前先將氣體混 合。於某些實施例中，氣體饋入盒173、氣體輸入多歧 管〗76、與氣體輸出多歧管177是由鎳或由含有鎳之鋁 板製成。對於電漿製程，氣體饋入盒173也使得供應高 電壓RF功率至氣體饋入盒丨73不會造成氣體電離且不會 形成氣體.沉積於氣.體分配.系統上。一典.麼的氣體饋入盒 可以在美國專利第4,872,947號說明書上找到。 氣體阻滯平面172為一般之圓盤形成氣體饋入盒I73 之下表面。氣體阻滯平面 1 72包含複黎.個取*體.散佈孔用 以漿氣體散佈至形成於氣體阻滯平面172與喷頭40間之 空間（54，第2圖）中。另一空間（48，第2圖）位於氣體饋 入盒173内靠近氣體阻滯平面172之方向’與噴頭40相 反方向上。氣體阻滯平面i72材質之遽擇必須與製程一 致’例如，鋁可以適於低溫無腐蚀環境下使用’含鎳金 屬適合於高溫含氯之環境下使用。氣體隅滯平面1 72内 之散佈孔其直徑通常約為l0_40mn^當然，熟知該項技 _藝者可以包含一較佳實施例β .. 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 如第16Α圖，於噴頭40内之氣體分配孔42其尺寸 大小與分布將依照製程不同需求而變化。例如’氣體分 配孔42可以均勻分配以提供均勻氣體分沛於晶圓上。另 外’如果有需要的話氣醴分配孔42町以是不均勻間隔與 分布。氣體分配孔42其直徑範圍通常约為5-100mm，較 佳之範圍為10-50mm。此外，嘴頭40 一艨由鋁合金製成， 陽極電鍍或其他表面處理（像是鍍鈦、鍍梦之碳化物、或 第61頁 本纸張尺度適用肀國國家標準（CNS )八4規格（2丨OX297公楚）
P A 7 .. .. . —---- - B7 五、發明説明（） 〜~一"一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電鍍鎳）可能需要用以保護噴頭於含氯樣品之蒸發溫度下 免於被腐蝕。於此一例子中，氣體分配孔42最初製=時 應該使其直徑大小於表面處理後為所需之大小。另外喷 頭40可以由抗腐链材質之導電金屬，像是鎳、鈥、或是 石墨’這些材質與可以做表面處理。氣體分配孔42最^ 被設計成能促進沉積於晶圓上之均勻性。分配孔也被設 計成能避免於面板之外（底部）表面形成沉積物，特別是， 避免軟沉積物形成於表面，因為其可能於製程之後剝落 並掉落於晶圓上。於一典型之實施例中，孔陣列一般是 位於分配孔42之同心環。相鄰環間之間距大約相同，於 每一環内孔與孔間之間隔大約相同。_更詳盡之描述可 以參考美國専利第4,872,947號說明書。 第16A圖顯示一陶瓷絕緣環52，可以使内蓋模組與 内蓋環做電性隔絕。如此可以允許RF功率供應至内蓋模 組，而不供應至内蓋環’所以RF場主要由内蓋環組成， 特別是喷頭40，散發至接地RF電極。絕緣環52也容許 一偏壓，例如直流偏壓，被供應至噴頭4 〇而與任何連接 至反應室主體或蓋環之偏壓無關。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 内蓋環組成1 70係由一夾槔夾在一起，夾棒壓隹氣 體輸入多歧管176的頂端將内蓋模組固定於反應室蓋66 上。虛線顯示氣體饋入盒173如.何套入噴頭.40，.喷.頭40 套入絕緣環52，絕緣環再套入反應室蓋66。〇-環形成位 於_這些·内蓋模组間形成氣密（gas-tight)密封。 晶圓之溫度一般利用3 3維持高於最小沉積溫度， •_ . _ 第62頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~~~一 " ~~ 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 . -———___ . B7 五、發明説明（) —一~~~~— 所以製程氣體將在晶圓表面一起反應並形成一沉積層。 特別是’於一特別實施例中，一電流直接流經導線15〇 至加熱元件107以加熱晶圓至一溫度範圍約2〇〇_8〇〇(>c。 於一較佳實施例中，溫度被加熱器控制副程式167控制 至如上述之溫度範圍。於此一製程期間，內蓋模組17〇 由不同來源接收熱，包括氣體通道、加熱半導體晶圓、 與晶圓加熱源。為了維持内蓋摸組17〇之元件低於最小 沉積溫度，且因而避免氣體反應及沉積於這些元件上， 一熱交換液體被導入熱交換通道（位於第16A圖顯示）， 形成於氣體饋入盒173與噴頭40内如第16B圖所示， 噴頭40具有一熱交換通路203用以降低噴頭之溫度，喷 頭可以倍加熱至與加熱器基座溫度祖近，約為4〇 〇亡或 更高。偏壓連接熱交換通道203至位於氣體馈入盒173 内之熱交換通道。利用降低喷頭溫度可以使氣體分配孔 42上不要之沉積物與易黏物減至最低。 Η. 排氣_系統 參考第1Α圖，一間門組成（節流閥系統）包含一隔 絕閥78與一節流閥83沿著放電管線178配置用以控制 流經幫浦通道60之氣體流速。於製程反應室3〇内之壓 力被電容壓力計監控且被具有節流閥82之導管丨78利用 變化氣流流經導管之截面積所控制。以一較佳實施利而 言，處理器85由顯示反應室内壓力指數之壓力計接收訊 號。處理器85比較測量之壓力植與由搡作員起始設定之 • - . . . ' . - ,:. 第63頁 本紙張尺度適用中_家蘇（CNS) Α4規格（ix297公楚]_ ~~~' -—— (諸先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明説明（ 壓力植做比較，然後決定要維持反應室内壓力時，節流 閥所需要之調整量。處理器85依賴一個調整訊號去驅動 馬達，麻達可以調整節流閥至一個相對應之設定壓力植。 合適之節流閥可以.參考美國專利第〇8/672,891號 "Improved Appratus and Method for Controlling Process Chambei· pressure”。但是，製程中需要高氣體流速，例 如用四氯化鈥（T1CI4)沉積鈥，排氣系統之容量必須增加。 這包括增加排氣口 80之截面積，並增加放電管路178與 節流閥之直徑。於一較佳實施例中，為了容納氣流量約 15升/分鐘’於反應室壓力約5t〇rr下，排氣口 直徑由 1.5英吋增加至約2英吋。於相同實施例中，節流閥與放 電管路直徑也是由1.5英吋增加至約2英吋。這些直徑 可以由不同氣體流量決定其大小。 隔絕閥78可以用來由真空幫浦82隔絕反應室30， 利用幫浦作用以降低反應室内壓力。如第1A圖所視，隔 絕閥78，與節流閥83也可以用來校正CVD裝置1〇之質 量流控制器<與一些製程中，液體源是汽化的，接著利 用攜帶氣體將其輸送至製程反應室。質量流控制器被用 - 以監控氣體或液體進入反應室30之流速。於質量流控制 器校正期間，隔絕閥78限制或阻絕氣流流至節流閥83 使反應室内.壓·力增加至最大，因此就完成校正 如上所描述之CVD系統，並不應限制本發明之範圍。 典型之CVD系統10為一單一晶圓真空反應室系統。但 是..其他C V D系統為多個晶圓反應室系統。這些均不適 . . ..... ..... . . . . ' ... ... 第 64貢 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) A4规格（·21〇χ297公釐' I--------I-IP—— :(讀先閱讀背面之注意事項真填寫本買)
TI 經濟部中央輻準局貝工消費合作社印製
XI __ B7_ ： 五、發明説明（)；' —— 合作為限制發明範圍_之理由_.，也就是:說，本發明不同 '之 觀點可以用於不同之製程反應室，例如蝕刻反應室，擴 散反應室等。如上所描述之各個不同系統，例如設計上 之變化，加熱器設計、RF功率連結、軟體操作與結構， 運用於軟體副程式特殊之運算，氣體進氣管線與閥門配 置方式等均可以做各種變化。更進一步，如上文所述， 於特定實施例所定之特殊尺寸，而當然另外其他實施例 亦可.能有其他不同尺寸.大小。..此外「本發明，一些實施例 可以於用其他基板製程裝置，包括CVD裝備，像是電子 .· ...... . .. . . ... 適旋共振（electron cyclotron resonance)電聚 CVD 裝置， 感應耦合RF高密度電漿CVD裝置。用以形成膜層之方 法，像是鈥層，不必限制任何特殊裝置或任何激發電聚 之方法。 11. 利用CVD反應器系統之高溫多重步驄寧葙 A. 典型結摄斑廐用 第17圖_描..述本發明一簡.化之.積體.電路J00截面圖。 圓 . . . . . ...' . . . 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁λ 如圖示’積體電路900包括NMOS與PMOS電晶體903 與906，兩者被一 LOCOS場氧化層920，或其他方式電 性隔絕。同樣地，當電晶體903與906均為PM0S電晶 體或NM0S電晶體時，可以被一淺溝渠方式電性隔絕。 每一個電晶體903與9〇6均包括一源極區域912、一汲 極區域91 5與一閘極區域9 1 8。 一具有金屬層_間連接之介電層921將電晶體903·與 ____________________ 第 65 頁 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X297公襄） 經濟部中央標準局員.工消費合作社印製 A7 -^_ _ B7 . 五、發明説明（） — " 906金屬層隔開，且電晶體間係由接點924通連β金屬 層940是四個金屬層940、942、944、與SM6的其中之 —，位於積體電路900内》每一個金屬層940、942、944、 與946分別由内金屬介電層927、928、與929所分開。 相鄰金屬層間被介層窗926連接。沉積於金屬層946上 為平坦之保護層930。CVD裝置1 0可以備用來沉積薄膜， 例如金屬層940、942、944、或946'這些膜層由多重副 膜層組成，例如鈦膜層底下有鋁膜層、金膜層、銘膜層、 或鎢膜層等。CVD裝置10也可以用來沉積源見結構中的 速線接點924或栓塞。 弟18.圖為典型之接觸窗'截構截'面圖（像'是第 1.7...圖之· 接觸窗.924或介層窗9 2:.6)。如第.1 8圖.所示一.氧化層9 5 〇， 一般而言是二氧化矽，被沉•於基板952上其厚度約為 1_μηι ’其.結晶面.為单晶或複晶。.氧化層 95 0 .可以作為金 . .. . .... 屬沉積前之介電廣或作為一内層介電層，但是必須提供 - ' 金屬層與金屬層之間一電性接觸’其方式為利用蝕刻氧 化層950形成接觸窗954，然後以金屬，像是鋁填塞接 觸窗。但是，於較先進之積體電路上，接觸窗954非常 窄’通常小於0.3 5 μιη且具有深寬比約為6 :1或更大。填 充這樣.6¾.洞.是非常困難的，但是有一些標準步驟已經被 開發出來，接觸窗954首先均勻地沉積一鈦層956、接 著沉積.一層氮化叙層.95 8於鈥'層上。然後_.再沉積一銘金 屬層960，通常是以物理氣相沉積方式沉積形成，以填 滿接觸窗9 5 4並提，供電性内連線至上一層。.欽金屬層9 5 6 ' . . ’ . . . ' . ... . ·. ... . · . . .. . _________ 第 66 頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） :~~~' ~~~ <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明説明（ 提供底部矽基板與二氧化矽側壁作為黏著層，也可以與 底層矽起矽化反應形成歐姆接觸。氮化鈦層958與鈦層 結合此好，且鋁層960與氮化欽層接觸良好使鋁層可以 缚滿接觸窗954而不會形成孔洞。氮化鈦層956可以二 為一阻障層避免鋁96〇與矽反應形成漏電。於介層食’ 構中’基板952包含一銘平面，因此鈦層952可以不需 要。即使欽輿氮化鈦之導電性不像鋁一樣好，但是於薄 膜中它們仍可提供足夠之導電性，作為良好之電性接觸。 於本發明之較佳實施例中，可以使用沉積鈦層956作為 電性接觸’另一較佳實施例中，沉積氮化鈦層958作為 電性接觸》 . ·. . 第17圖之積體電路900與第18圖之接觸窗綽構只 是為了描述方便。以一個熟知該項技藝者而言，此一方 未也可以.用來製作其他積.體電路.，例如微處理器.、特.殊 應用電路、記憶體元件或其他元件。更進—步，本發明 . ... . 可以應用於PMOS、NMOS、CMOS、雙載子電晶體、或 BiCMOS元件等。雖然沉積金屬之應用於上文中被討論， 本發明也可以應用在其他方面，像是内金屬沉積或摻雜 薄族沉積等。特別提到的是，此製程可以被有效應用於
許多.其他形式之金屬CVD製程也可以應用於介電質CVD . . .. .... .. ' .... ..... . . 與其他電漿應用上。 B · 典型製程 . . ... . .. .... ..... 第19圖顯示典型製程之流程’此一製程可以被甩 . . ’ . . .. .... ........ . ... . . . . . - . _ . . . . . . · ' '. -. . ..... . .. . . . . . - .第67頁.' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )~A4規格（2丨OX297公釐） "~~— ~~— —I,-I.--ίφ— (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 灯 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製
A7 B7 五 、發明説明（
中 央 標 準 局 員 工 消 費 合 作 .社 印 製 於上述電漿增強式dVD(PECVD)系統沉積像是鈦薄膜於 基板上。此一典型之製程，利用電衆增強式化學氣相沉 積（PECVD)方式’以最少200埃/分鐘之速率，最高4〇〇 埃/分鐘之速率利用一汽化液態四氣化敛反應源來形成欽 鹰’而其..他製程只能以.1.00 :,埃/.分鐘.之速率來_沉積'欽膜。 我們確信可以由輸送液體系統控制、乾氣體清洗製程、 與抗腐蝕、耐高溫反應室元件，例如面板、加熱器等增 ...... .. .... . - : 加沉積速率。增加沉積速率將容許每—晶圓製程時間縮 ' . . . . .½ ...，.因..而.提高:產能。利用掏瓷加.熱元件可以較一般、CVD . ' - - . +系統加熱元件達到更高溫度。一典型之基板製程系統適 .. .. ... . 於這些製程為 TixZ 系爲，由 Applied Materials，Inc· of Santa Clara，California·提供。 ...... ... -用於這一製程之製程氣體與來源氣體之流速約為類. .., :. ... . . ....- . 似系統的3倍，例如，由有機來源之氮化鈦沉積系統， 像是 ietrakis-di.m.ethy.lamido-ti.ta.flium..。排氣口 80.與節流· 閥83，如第1A圖所示已绿較先前之PECVD系統真有類 似反應室_體積壞加其截面酿域.。如上所述_喷頭.4.0..與阻·滞平面52均被製成可以容納更多氣流量。此外，因為由 ....... . ' ..... : .. ... . '· .... .... . ....... ： 四氯化鈦（TiCl4)沉積鈦會產生氣氣、氯離子、與鹽酸等_ ' ... ' ... . -副產物，以一較佳實施例.而言，阻.滞平面_52由鎳;所製，.. 噴頭40由陽極電鍍之鋁所製。更造一步，因為高溫反應， 噴頭40包含液體熱交換通路8 1，此熱交換通路可以降 . . . . ......低噴頭上之沉積且可以間少含氯樣品對噴頭之腐蚀，特 別是在電漿環境下。於這些製程中，晶圓之溫度係保持 第68頁一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公兼） 請 先 閱 面 之 注
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A7 B7 經濟部中央標.準局負工消费合作社印製 五、發明説明（） 固定且節流閥是全開的。因為節流閥不受壓力讀數的控 制，反應室壓力是由反應氣體、來源氣體、與淨化氣體 的流入量；這些氣體反應結合或分解之速率、與幫浦能 力.及其他.因子所設定，。.反應.室壓力範圍於:沉.積期間.可以 為1-lOtorr，於特殊實施例中最好之範圍約4 5,5t〇rr、 .· . . . . . . . . ' ... ..... 製展的.第:一步為.設.定潘度.（step TOO.8) β.於此.步驟期. .... .. . .. ........ :. . ....... ' 間，反應室是由不具腐蚀性之氣體加惠，例如氧氣、加 壓至高於沉積發生時之壓力V這樣可以利用淨化氣體對位於反應室内之孔洞或中空之空間預先充氣，特別是加 . ... . ... ...... 熱基座之内部。這一淨化氣體接著被排氣，於一特殊實 施例（步驟1009)，當反應室壓力被降低至沉積壓力約為 .......... .. :. ..... ....... . : .. ： . 4.5 torr >因此可以降低具腐蚀性製程氣體之侵擾。這一 製程於最佳實梅例中，可以於溫度约為400-750¾，最隹 之邀度约為。於步驟1008，製程溫度最初被設定 .. ... .... . . ..... ： ... ........... ...為63 5 t，接著晶圓被裝載入反應室中。此一起始溫度 . . . ...... ..... . . ' . . ..... .. ... .. .... ... ..... .... . · . 被設定高於製程氣體之溫度，原因是當製程氣禮開始漆......... . .. . .. ......... .. . . .... 動時，製程氣體會冷卻加熱器與晶圓。最初加熱晶圓高 . . .. ....... .... ； . . ..... .......... .. " :. ...........- . - 於製程程溫度’會造成較短之晶圓週斯時間並可以減你 . . ...... ' ...... .......... . 當逋人製程氣體後，加熱器功率續加用以補償所之製秘 : ......... ... ......... 溫度所造成加熱元件與加熱氣表面熱梯度自然之升義％...... ' v::、_二 '' ..; '對加熱器造成之熱衡擊。 於裝載入晶圓约15秒後，當淨化氣體，例如氬氣被........ .... ........ . ... . 流入反應室（步驟1009)，溫度被設定至操作溫皮，以^ . .. . . . ; ..... 實施例而言约6 2 5 °C。當起始氣流允許加熱器之熱容暈 ..... - ......... .. . ....... . .... ：. . . ... + · + + . + . . . . . .. ....... .. ..第69頁.： 本紙張尺度適用中國國家標奉( CNS ) A4规格（210x297公兹) {請先閱讀背面乏注#^項.再填寫本買). ..β— !|订！ ，線 j— 卜 — ! ii ! 五、 發明説明（ A7 B7 吨叶入由氣流開始流動所引起之冷卻量，同時降低加熱 器之設定溫度（步驟1〇〇9^於此一狀態下，與操作溫度 之温度修移量會降低，且只需要較少之加熱器功率需要 破儲存製加熱器以達到此—操作溫度β例如，如采設定 點溫度於氣體開始流動時為625t (需要約最大加熱器功 率的50%去维持），加熱器功專控制器可以供應1 〇〇%之 . . .... 1 . - 最大功率製加熱元件以維持溫度約625。€。如果最初據 定點溫度約為635 °C，於氣體開始流動時約為625。(：，接 著加熱器功率控制器可以只需要約65%之最大功率以雜 待加熱器至6 2 5。(：，因此可以降低位於加熱器元件與妒 熱器表面之熱梯度。正確之功率數量可以隨著加熱器舞 容查、功率控制器型態、與氣流量而改變。 合適之淨北氣體流速範園約為500-3000sccm，對〆 俩具亦約5.5公升之反應室而言，最佳實施例為 _ ..... . . . .. ... . . , . . ' ... lOOOwcm。於這段期間，晶圓被固定於離噴頭約55〇饵m • ..... . . ' . ... . . ...... . .. . ...... . .... ..... ..... 之矩離’且展應室於完全打開節流閥之方式被抽氣堇約 . ... ... .. .. ..... .... .... ..... ...... ... 4·Storr。於製程其喬時間，節流閥被固定打開，但基於 ·.. --V ' - .....-.... 經濟部中央標準局員工消费合作社印製
一開—猶環(QperiHbop)或一閉-播環(ei〇sewi〇op)改氣I . .. ... . ......... ......... . . (由舉力感庳器讀數控制)可以被部分開啟6可以歉斑解 ... .. . ..... . .. ...... . 的是，較大或較4、ϋ速可以通甩於教大或較小之反爲 . ... ..... . ....... .. -... ; ... 室。於—較佳實碑例中，淨化氣猶經由一通風口進入界 ... ... ........ . :. ........ . . 應室内’使得位於反應室卞半部分(低於涑量限制環之都 分）充滿淨化氣體’以減低不必要说積於此一區域内。〆 ..... ..... ... ...... ....... 電漿氣體，像是氬氣’經由噴頭同時被導入反應室内’ 第70頁 本紙張尺度適祐中國國家標隼（CNS )Α4規格（210X297公釐） 五、發明説明（) 流速約為1000-lOOOOsccm’以較佳實施例而言，約為 5000sccm(步驟1009)。於適當之電漿能量下，電聚氣體 很容易被形成電漿。具亦反應氣體與來源氣體之電浆氣 體混舍物’容易由反應氣體及來源氣體形成一電聚。同 時’ 一反應亂.體.像是.氫.氣.被打.....開至，一起始流速（步驟· 1009)。反應氣體降低用來分解來源氣體以形成所需薄膜 之能量’並利用轉換—部份氯成為氯化氫（HC1)來降低沉 . . 積副產物之腐蚀性。反應氣體流速是以階梯方式增加（或 是斜坡方式增加）自起始.流速至:最後流速_ —且造成:一次: 同時.打開全部.開關.使反'摩:氣體最後流速相.當_高且不當.、地. 冷卻晶圓’上述以階梯方式増加之反應氣體流速方式會 降低對加熱器之熱衝擊6這”階梯或成料螓方武蘭择之 ' ..... .. ' .... .. ...... .... ...... ' . . , . .... . ... ... . . . .... .... 氣體流速對氣體，例如，氫氣特别重要，由於這些氣體 具有相當高的熱傳特牲。斧某些實施例中，政應鈦體乏 最初流速約為1 1 %的最終流速，此一狀態維持约5秒。 ... . .. .. . ....... ........ ..... - - ..... . . . · . .... . φ Ψ ^ ^ ^ M ^ ^ ^ 32%(步· . " ' . . ........ . ........ . , . ...... .·. 1011)。於太钓5秒的等待後，反廝 :...... ....... . .........：... .... .... M濟部中央標準局員工消費合作杜印製 最終流迷的5 3%，然後打開來卷氣體彳 隹章施例中’哀應氣像:來源I恭义氣叙漆量比約為25〇 : i〇於一較佳實施例申:’來源ϋ包食表氟，經過一倍加 熱圭6〇r之四氣化歎（TiCl4)液體游後它會被氣泡化^ 缘鸯上之總壓力為氦寒壓力與蒸氣壓名會。於溫度約6〇 ΐ加熱液態四氣化欽卬(：14)會使其赛氣參约為6似〇„。 . . . . . .. . . .. ·. . . . ........ - 氣乳流經液體泡朱源之流速被設定至約為 . . . . .' . · . ...... - . . ' 「： : . .第 71 頁 ____^_ . .... 本紙張尺度朗巾賴家鮮(㈣)A4^#. ( 210^2971½-)'-—: :..'一 ·...-~~ 五、發明説明（） 200sccm。這一由.四氯化欽（TiCl_4)蒸氣與氦氣最終组合氣· 流，其沆經過質量流控制器（由四氯化鈦（TiCl4)蒸氣所校 正）之相.對應流速約.為_ 58s..ccm..*>_.熟'知該.項技藝者可以知道 質量流控制器（MFCs)可以用特定之氣體校正，且改變氛 氣氣泡壓力與氦氣-加-TiCl4-蒸氣輸出壓力之相對壓力， . . . . . ... .. . :這將_會改變四氣化iMTiCl_4):蒸'氣於，來源氣_'體内之濃度， 即使MFC繼續控制”流量”為58 seem。更進一步，加熱 四氣_化敛 (Ti.C 1 *)至高_溫不.僅造成高_蒸氣壓：’於一給定之” 流量”也改變四氣化鈦（Tifl4)蒸氣於來源氣體内之濃度β 選擇氦氣壓力、輸出源壓力、與四氯化鈦（Tic 14)溫度以 ..產生 < 穩定之四氯化欽_ ( T i C14)蒸氣輸送.是必要的，.穩定 .. ..... .... ... . ..... 之四氯化政（TiCl4)蒸氣輸送可以提高薄膜沉積速率。位 ' . . . : . . 於反應室與毐空幫浦間之節流閥是被固定開啟，以提供 .. . ..... ..... .. . · .. . . .. . . ... . .. .. . ....... ... 最大排氣能力。於1一特殊實施例中，於上述丨虎速之條件 下，反應室之最終壓力約為4*5torr。於給定之排氣能力 下，四氯化鈦（TiCl4)蒸氣與氫氣之相對流量被選擇至使 ' ' ... ..... .. ...... 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 _於此，條件..下.形為之欽模層最佳化.。一較大乏排氣...能，力可. 以容許一較高之總氣體減速，因此一較大量之四氯化欽 (TiCl4)蒸氧可以被輪送至沉積反應室内。同樣的，於具 有固定排氣/能:力之系碎;中、增加氧.氣相對於四:氯化飯（Tic 14). 夢氣之流量可以降低四氯化鈦（TiCl4)蒸氣輸送至反應宣 之數量。 . .. ... . . 昏 . . .. . . ' - - .當選擇.一個溫度基準（temperature-based.).之MFC控 . .... ........ ... ' .. 制器，一壓力基準(pressure_based)之控制系統可以被使 丨 _ . . . ：__第72頁 本纸張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 • 一 一· ------ . B7 五、發明説明（) 一 '—'— 用。壓力基準（pressure_based)之控制器包括壓力調整器、 固定開口 {fixed-apertur^控制器、與可變開口（vaHable_ ai^ture)控制器。簡化之固定開口控制系統可以適用於 蒸氣，例如四氯化敛(TiC丨d，可能於MFC控制器内濃縮 /或阻塞，因而擾亂其熱感應機制。例如，一 2.92mm之 開口被裝設於一四氯化鈦(Ticl4)液體源與沉積反應室之 間可以維持一穩定之四氯化鈦（Ticl4)蒸氣供應至反應室 内。於其他實施例中，開孔範圍可以為25_4〇mm以達到 高沉積速率。於此一較佳實施例中，利甩調整真有壓力 控制器之節流閥，反應室可以维持在壓力约為4.5t〇rr。 如果液體源倍加熱至约6〇t且氦氧以流速為4〇〇sccm經 過液體後被氣泡化，於開口輸出壓力約為4 5t〇rr狀態下， 開口於液體來源上維持一穩定壓力約為n 〇t〇rr。合適之 蒸氣流速可以到無須利用一氣泡氣體，特别是當液體來 源被加熱至一足以維持一穩定沉積速率時v .. . _ . .... ...... .. 接著’反應氣體:被設定其最終流逋约為95〇〇sccm(步 . . . . ... . 驟1013) ’於晶圓被移動至製程位置前，持續約）秒，晶 圓之製程位置離嗔頭嘴約4〇〇ίηιη(步驟1〇14)。這一步驟 持續約5秒讓氣流穩定，接奢RF功率被打開(步驟]〇 ! 5 )。 RF頻率約為300-45〇kHz，較隹實施例為4Q〇kH2，功率 等級约為200-2000佤’以較佳實施例而言為7〇〇佤…這 ....:. - . ..... ：.. ... .. . 些條件，包含使用氬氣，建立一穩定之電漿無須額外裝 置，何如一非常高壓之電源或火花產生器，去引燃產生 電離。另一實施例可以利用一較高頻之RF電源，於頻率 . . .. . . . ... ..... ........ . -. ' . · . . _________ 第 73 頁 本紙張尺度綱中家標拳（CNS ) Λ4規格（210X 297公幻~:~~：：—- ；~：一~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第74頁 A7 B7 發明説明（ 13.56MHz下搡作。這一 F電源可以輪流此用或加於低 功率RF電源上。一鈦睃 ^ ώ 將 埃/分鐘之沉積速率形 成於晶圓上。維接i言此制和& 待1—製程條件約100秒將形成約300 埃厚的鈦膜層。 於薄膜被'儿積疋後，來源氣體與反應氣體被關閉（步 騾1016)。電聚功率彡2秒内被降至一低功率等級（約為 沉積時功率等級之43%)，於2秒內再度被降至約為沉積 時功率等級的2〇%，接著於2秒内被降至约為沉積時功 率等級的7%(步驟1019)，在這個之後RF功率被關閉（步 驟刚）。於這段期間，節流間依然是開啟的、加熱器被 降低以減少反應室較冷牆壁，特別是面板與内蓋所造成 之熱損。電聚淨化序列可以減少大量粒子形成於反應室 不同反應至元件上。電漿功率Λ電漿氣體、與淨化氣 體接著被關閉’且反應室於卸下製程晶圓之前（步驟1010) 被抽氣（pumped down)(步驟1〇21)。於晶圓被移走之後， 下—片晶圓被裝載之前（步驟1〇23)溫度被先設定為约635 C (步驟1022)。雖然内部摻雜電漿淨化系統被描述成三 . .· ' - 步驟製程’但是這些製程可以以較少或較多之步驟執行， 或者可以以連續斜坡下降至一常數或變化速率之RF功 〇 除了電漿淨化清洗完成於每一晶圓沉積之後，增加 之清洗製程可以避免晶圓被污染。於一定數量隻晶圓沉 難製程之後’一乾清洗過程被週期性地執行於反應室。 根據本發明，於清洗製裎中反應室内沒有晶圓。這個乾 本紙張尺度適用f國國家標準（CNS ) M規格（21〇><297公錄 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁，)
A7 B7 五、發明説明（ 清洗製程可以每隔一曰 x阳囡被執杆，以鲂去昝V· 最好為1-25個晶厮。“ 較佳實施利而言 圓。於一特殊實施中， 以每隔3-5個晶 』甲乾凊洗製程可 畑认^ 執行保持乾清洗製程有效率室人 典型之乾清洗製程摇…^出沒有嚴重的影響… 氬％將於下文中詳細描述。 請再度參考第19圖， 1074彳，4 $ 士 反應至正值於乾请洗（步騾 24)如果有χ(例如χ 厂料曰田圓已經被處理。首先加 熱器㈣Μ遠離喷頭’其距離約為·_(步驟1〇25)， 且溫度維持在製程溫度62r(：。反應室維持—清洗壓力 約為0.1 · 10torr ’以較佳實施利而言為約5t〇rr，於特殊 實施例而言約4 0.6t〇rr。這使由加熱器到噴頭之熱流最 小，因此使噴頭相對於加熱器會較冷。反應室被淨化氣 體，例如氬氣，於壓力約在5_15t〇rr之間清洗，於特殊 實施例中，約為15t〇rr(步驟1〇26)，接著抽氣至約 0.6t〇rr(步驟1〇27) β在高於抽氣壓力或沉積壓力下進行 清洗’加熱基座會充滿氬氣，氬氣逐漸地向外流以避免 製程氣體滲透進加熱器或基座。氯.氣接著以流速為 200sccm之速率流進反應室，除了氬氣外（步驟1028)， 均會處進電漿形成。接著，一電漿於功率約為400佤被 點燃（步驟1029)。這一狀態持續约80秒，於這一段時間 含乱樣品會反應形成不想要之沉積物，而氬氣會由反應 室元件上.轟擊_這些沉精物。由沉機制程產生的不想要之 沉積物一般其硬度均超過反應室内最堅硬的元件，也就 是，加熱器的頂部平面未被晶圓或一流量限制環所遮蓋 第75頁 本紙張尺度適用中國國家標隼（CMS ) Μ現格（2丨0X 297公後） f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) > --I 一 —^1 - S- · ί 、* 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印'm .-- I i · .Λ7 . --- -—- _ B7 五、發明説明（） 〜- 之泽分。利用將加熱器自噴頭移開，上述之條件可以保 證所有反應室內元件可以得到有效清洗，而不至於過度 蝕刻這些元件，尤其是噴頭、於電聚清洗之後，氯氣二 關閉而電槳1功率被降至約.5 0低.，用來進行一約.5秒.之電 聚淨化（步驟1030)。溫度接著被預先設定為635。(：（步驟 1031)準備處理x個晶圓，隨後裝載下一片晶圓進入足應 室（步驟1 032) ’然後反應室被抽氣約15秒。當然，，，濕 清洗”或預防維修清洗（發生於每百片至千片製程晶圓間） 了以.利用打開反應.室上蓋清洗反應室.内..步.同.部位。. 於晶圓沉積時間空檔斯間實施定期乾清洗製程，將 使這些預防維修清洗的頻率最小，通常可以節省大量時 間。更進一步說’乾清洗製程提供乾淨的反應室與製程， 可以使沉積速率更快更有效率》 ... . ........ . ..... . . 111 ‘ 測試結果處測景 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 實驗已經被實施於開發沉積製程與裝置用來快速沉 積具.有良.好填充特性:之鈥膜層、或其他膜層^這.些實驗 ¥ ΤιχΖ沉積系統上（由Applied Materials，Inc.所製造）被 實施：it· 一系統擁有一抗熱（resistively-heated)陶资加熱· 組成由一個200-mm厚之晶圓所限制。實驗條件一般約 略選擇與沉積一鈦膜層於晶圓上之條件相似，除了以下 . . . ' . 所描述之.外均與前面所描述之特殊實施例而定。第20圖 為一圖表顯示'於 200-mm.·厚之晶圓1.Q02上，.當晶圓於一 抗熱（resistively-heated)氮化鋁（A1N)加熱組成上被加熱 第76頁 -------- - __ · .___ _一 本纸張尺度適用·中國國家標準（CNS ).Λ4規格.（210X 297公:漦..） A7 ____ _ B7 五、發明説明（） 至設定溫度約625。〇其溫度分布之均勻性，其中反應室 壓力約為5torr ’噴頭與晶圓丨002間之間距約為4〇〇inm。 如第20圖所示，溫度於晶圓10〇2上不同參考點之間其 值由最小552.6 °C (參考點1004)變化至最大565.8 °C (1006) ’溫度偏差為π.2。(：。溫度之均勻性可以由下列 方程式所定義： 溫度=±(△溫度/(2x溫度））χΐ〇〇〇/0， 其中溫度是以。C表示。利用這一方程式，整個晶圓之溫 度均勻性為±1.2%。本發明之陶瓷加熱器顯示一良好均勻 之加熱能力： 第21圖為一圖形顯示鈇膜層沉積速率對來源氣體 中四氯化鈦蒸氣濃度之關係圖，其製程條件與前面所描 述氦氣經過一液’態四氯化鈦源產生氣泡之條件相似。蒸 氣壓比為四氯化鈦蒸氣壓對液體源上之總壓力的比值， 包含由氣泡所產生之氦氣壓力。對兩假沉積來說，液體 源維持在溫度為6〇。(：，產生四氯化鈦蒸氣壓約為60t〇rr。 每一個沉積大約於相同反應室壓力下操作，利用相同固 .' ' . . · 定開口（fixed-aperture)孔來控制液體面上之總壓力約為 120t〇rr。氦氡氣泡之流量被改變以產生不同四氣化鈇蒸 氣壓比。如第12圖所示，將蒸氣壓力比值提高兩倍，沉 積速率也提高兩倍。雖然於這個區域所出現的關係是線 性的，但是於整個蒸氣壓比值範圉關係就不一定是線性 .... . . ·. . .... ... ____________ 第 77 頁 ______ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Λ4&格（210x297公~ (請先閲讀背面之注意事項再· 育) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 ΑΊ . Β7__ 五、發明説明（) 的。更進一步，控制蒸氣壓比值可以由其他元件完成， 例如控制控制四氯化鈦液體源之溫度（也就相當於控制其 蒸氣壓）。例如，升高液體源之溫度至7 0°C可以產生四氯 化飲蒸氣壓力約.90torr。給定一固定.氦氣泡流速，然後 _ - . 1 1 . : ，圓 升高液體源之溫度可以增加蒸氣壓比值’因此增加輸送 至沉積反應室内四氣化鈦之數量。如上所述，增加壓力 · · . 控制系統上開口之直徑，也可以增加壓力比，並因此增 加輸送至沉積反應室内四氯化鈥之數量。於一較佳實施 例中’開口之直徑範園為25-40mm。例如，増加開口之 直徑由大約29mm至約35mm _可以使..沉積速率由.200埃/ 分鐘增加至400埃/分鐘。改變沉積變數，例如反應室壓 力或晶圓溫度可以產生不同沉積速率。利用壓力基準 (pressure-based)控制來源氣體輸出至反應室（像是氣泡由 一蒸發液體源提供一來源氣體’然後經過一開口輸送至 ... . ... 反應室）於沉積製程中形成沉積速率控制良好，具有高稱 定性與可靠性。
如上所做之描述，是為了更加詳細說明本發明而不 是去限制本發明的範圍。對於熟知該項技藝者，本文所 描述的許多實施例均相當顯而易見的。例如，本發明主 要以鈦製程做描述，但是並非將範圍限制僅可以用於戴 製程。例如，根據其他實施例’形成之薄膜可以是氮化 .鈥、珍化鈥（titanium silicide)、.其他金屬缚膜、.接雜薄 膜、介電質薄膜、或其他薄膜。如其他例子，於特殊實 施例所用之電漿為氬氣，但是其他氣體例如，8<:丨3或ClF ..3 第78頁 _______. '_ :本紙張尺度適用'中:國國家標率（CNS ) A4規格_ ( 210X297.公焱）': ~~ ^~~~~~~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁.}
.經濟部中央標準局員工消費合作.社印製. A7 〜--- — Β7 . 五、發明説明（） 一一 ~'一—~- 也可以於其他實施例中作為電漿。當然，如上所嘹之 相同化學氣相沉積裝置亦可以於溫度低於4〇(rc/，或σ 高於⑽下進行沉積薄膜。同樣，除了前面所提及： 特殊實施例用來製作反應室不同組成元件之材質外，亦 可以利用其他材質，例如，面板可以由鎳、石墨、或其 他金屬所製。此外’本發明不同之特性也可以用於其他 應用領域》^ ^ ^ ^ ' 综觀上述’當知本創作具實用性、新穎性與進步性， 符合專利要件’爰依法提出新型專利申請。 熟習此技術者將明瞭依本發明的在一高溫具腐蝕性 電漿環境下進行淨化之方法與設備能被做成各式變化而 .不择離.本發明的精神因此，本發明涵蓋.落在.所附的申. .. .... . ·. 清專利範_圍裡的各式變化/與它們的等效:取代，. 本發明以一較隹實施例說明如上，而熟悉此領域技 藝者在不脫離本發明之精神範圍内當可作些許更動潤 飾。其專利保護範圍更當視後附之申請專利範圍及其等 同領域而定。 第79頁. 本紙張尺度適用牛國國家標牟（.CMS M4規格乂 2Η):χ297公漦） .(請先閲讀背面之注意事項再填离本頁>

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 、.申清專利範圍 成於基 請 先 閲 器，其加熱能力能將反應室加熱至 溫度大，該製程至少包含： '.維持該加.熱器於第.一..溫._度..’.......於\反.，_應室..内.._至少钓.為.4〇〇 ..' . ........ . .. . " _..._. °c ； . . . ' . -.昏. . . 維持該反應室之一壓力範園約1-1 Qtorr; '一適冬一含氯氣.體與一電漿氣體至該反應室内；及 . . . . -. ... i 外加能量形成電漿於鄰近基板處，該電漿包含含氣 樣品用以清洗位於該反應室表面不必要之沉積物4 . ' 2.如申請專利範圍第丨項所述之製程，其中上述之第一 溫度至少約為500它 .- . ..... '' '. . - ' -.. ....: ....... ......... ........ .... _ ..... 3‘如中請專利範園第丨項所述之製程，其中上述之能量 .. - . - . . ' ' - - : : ... .. 包含射頻能量。 , . ' . ..... ... • ' . . .. . .... . . . ... ... . . ...... ... : .. .... .. . ..... ........ 4·如申請專利範圍第1項所述之製程，其中上述之能量 ..... .. .... ..... . ........... .. 包含微波能量。 .. . . . .. . ... .. ..... 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 . . .... . ..... _. . . ........... . . .. .. . 5. 如申請專利範圍第2項所述之製程，其中上述之含氯 氣被通入反應室之流量約為3 0 0 - 4 0 0 s c c m。 . ... . ..... ...... .. 6. 如申請專利範圍第1項所述之製程，其中上述之含氯氣 . . . . . ' ' . . . —被通入瓦應室之流量約為200sccm。 第80頁 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公渣)
    經濟部中央標.準局員.工.消费合作社印製 六、申請專利範圍 .... ........ ... ... • . - . . . . . . .. 7.如申請專利範圍第1項所述之製程，其中上述之不必要 沉積物包含金屬沉積物。 .. 8·如申請專利範圍第7項所述之製租，其中上1夫金屬沉
    9·如申請專利範圍第1項所述之製程，其:中—上述之電漿氣 體係選自任何惰性氣體（例如氬氣）；BC13 ; C1F3等族群 之一，或是其混合。 . . . . ... . ....... . . ... ' ..... 10 .如申請專利範園第1〈項所述之製程，其中上逃之金屬 ....... .. .. ..' ' ... 係選自含数膜層，例如鈦膜、氮化欽^titanium disil|j:ide ........ .... . . ' ' . .. . .及其他金屬:族_群^之一 __。 . ... ...... · . - ...... .... .... . ...... . ... . ...... ...... .....昏 . . ' η.如_請專利範圍第1項所_述之製程，其中上述之壓力 ..... . : ... .... .. 約小於5torr。 12.如申請專刹範園第3項所述之製程，其中上逃所供應 之射頻能量其在頻率範園約100kHz :到13.56MHz，功 率約200-2000佤。 ++ . · . ' ' " ' . ' . ·.· . . . ' ' . · - + . ... . ........ . ,. ... .................. • . . ： ... . .. ... ... .. Π.如申請專利範圍第3項所述之製程，更包會步驟： : .... .. .._ -'' . - . 降低該射頻能量，由第一能級降至第二能級，以維 持該電漿、該降低能量步輝避免熱衝1擊该加熱器及減 _一 - 第81頁 本紙張尺度遂用f國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
    六 、申請專利範圍 低該反應室内择子污染 A8 B8 C8 D8 14.如申請專利範圍第1項所述之製租，更包含加熱該加 + . - + · . ..... ·熱器至乐一 ia度’接著加熱該加熱器至製释溫度，其 中該第一溫度高於該製程溫度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 一具有反應空間之反應室； 一氣體输送系统包含複數個氣體滋_，最少其中一個 該複數個氣體源供應一含氣龙體，而其他複數個氣體 源的其中之，徒應含齡素氣體，轉氣獐輸送系統以 一流速输送.該.含肩素氣〜體…至.該反...應室..内.；.： . . . .... 一加熱系統包含一加芎基座，篇如熱基座具有一表 面可以支撐辞晶圓’該力α熱基座包含^，於，含函化 . : :... . . . ... ... :. . . . 樣品之電漿環境下具有電阻性加熱i革少400f . . . .... . . ... .......... .力；':::一電萊:系統」該電槳系..統於該犮JI宣内具有形成電 漿之能力 . ..... ...... . . . .. ......... ... 一真空系爲:#該反應室連接，該真—空系繞控制該反應室排氣；及 . · .... . ... .... . . . .. - .· ... ........... . . ...一控制系統包含一處理器與一記憶體包舍一電腦可判.讀·媒體:具有貧腦可:判請:(co.,mp.uter，:j：e為d.able)·程式·，用 纹直接操作沉積裝置’連接.至該處理器，該啻腦可判 .... · · . . . .... . . ... ... ........ .讀.(computer-readable)程·式包含：\ (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 第82頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (i) 一第一組指令用以控制該加熱系統加熱及維持該 加熱-器基座在_第一溫度； (ii) 一第二粗i旨令-用以控制該氟體輸送系統，以第 一流速函素氣體與譯電漿氣體；及 (iii) 一第三组指令用以控制該電漿系統由該含鹵素 氣體鹤該含f漿氣體，形成該電聚用以清洗由該反應 室内沉積製程所產生之不必要之沉積物。 16. 如申請專利範圍第15項所述之製程裝置，其中上述 之電漿系統包含一射頻產生器與一射頻平面裝設於該 加熱器基座宁該平面下方約200mm之距離。 17. 如申請專利範圍第15項所述之製程裝置，其中上述 之電漿系統包含一微波產生器。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項所述之製程裝置，其中上述 之第一溫度至少約為500°C。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再頁) 19.如申請專利範圍第15項所述之製程裝置，其中上述 之含_素氣體包含一含氯_氣體-.農__.含—.氣化___樣品包含一 氯化樣品。 20·如申請專利範圍第1 5項所述之製程裴置，其中上述 之第一組指令包含一第_ 一组副指令用以控制該加熱系 __第83頁 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 _統於第一時間週期將該加熱器基_座加熱至一第一溫 度，該第一溫度低於該第二溫度，與一第二組副指令 用以控制該加熱系統於第一時間週期之後的第二時間 週期將該加熱器基座加熱至一第二溫度。 2 1.如申請專利範園第2 0項所述之製程裝置_，其中上述 ； _之第I':二溫度約小-於--5%.的一第一·^溫.度.，：該第_二時間.週期約 小於20秒》 . . ...... .. - .. -.. -.. ' 22.如申請專利範圍第16項所述之製程裝置，其中上述之 含電緣氣體係選自任何情性氣體（例如氬氣）；BC13; C1F3 等4群之一，或是其混合。 (請先閲讀背面之ίΐ>意事項再頁).
    經濟部中央標準局員工消費合作社印製 利用一不反應氣體加壓該反應室至一:第一壓力持續 —第一週期時間，利用一不反應氣體預..先充滿位於該 反應室之内部空間； 释..低該第.一..壓力至一清洗製、程.壓力；及」 .: ... ' ... . " .... ' 於該清洗製〜程壓力下流入..一沉積氣體至反應室内， . … ... . . .. · ... . . .... .... .. 使:該不反應氣體由該内部空向外流，园：此使該反應 氣韙造入該内部空間所受—侵擾-降至最低。 24·如申請專利範園第 | ^ .... __________: 苐 84 頁_ __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~"" A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 反應氣體包含一惰性氣體，像是氬氣、或氮氣；且上 述之反應氣體包含一含氯氣體或含氟氣體，且其中上 述内部空間係位於一加熱器模组或一加熱基座内。 2 5 ·如申請專利範圍第23項所述之鼓、程，其—中上述之第 一壓力至少是該沉積壓力的兩倍大。 (請先閲讀背面之&意事¾再頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 __ 第85頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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