TW464916B - Wafer processing reactor system with programmable processing parameters and method - Google Patents

Description

4649 1 6 Λ7 Α7 _______Β7五、發明說明（） 發明領域： 本發明大致關係於一晶圓處理反應器系統，更明白地 說關於一反應器系統，其具有選定處理參數之上升控制， 以及’關於一種操作方法，以提供對處理晶圓之動態環境 之可重覆控制。 發明背景： 於半導體製造中’晶圓處理方法係用以沉積薄膜於一 半導體基材上。一般而言’化學氣相沉積（CVD)法係被使 用，近來電漿及高密度電漿CVD(HDP-CVD)反應器及方法 被用以沉積薄膜於小裝置特性上。電漿反應器可以用於電 漿触刻。於一例子中，於電漿反應器中’處理典型需要移 動一晶圓進入一電漿室’將該晶圓曝露至一處理順序令， 然後，將晶圓移出該室。處理室之條件於晶圓傳送及處理 時係彼此不同。明確地說，電漿，RF功率，氣體流速， 及真空壓力條件係被影響。這些條件係被依序控制，以維 持一精確之平衡，以確保所需順序不會混亂，及想要結果 可以產生於晶圓上》需要被小心平衡之條件包含處理氣體 堅 流’真空壓力’電漿RF功率’夾盤RF功率·，夾盤夾住及 卩 晶圓背面氣壓等（總和稱為"處理參數"或"參數這些條 | 件影響薄膜品質，應力，組成，蝕刻等及產能。於這些條 S 件中平衡之混亂可能造成電漿之損失，較差薄膜品質及經 : 常性之晶圓破裂。 HDP-CVD技街係有用於其確保了於相當低溫度（客 第2頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 4 9 1 6 A7 B7 五、發明說明（） 400°C )之半導體結構内之窄深間隙之填補。典型地，該間 隙寬度係客0.35微米並具有大於2: 1之高寬比（高對寬 比）。諸間隙係藉由同時沉積薄膜材料並以較低速濺擊該 材料’以保持間隙被填滿時中心溲有孔隙而加以填滿。由 電聚狀沉及晶圓安裝及偏壓狀態所影響之晶圓溫度強烈 地影響這些沉積及濺擊速率。 典型地’晶圓處理反應器及處理係在一電腦系統之控 制下。例如，於HDP-CVD反應控制系統中，使用者係能 藉由使用於反應器及其次系統中之處理參數（例如及 DC功率模組’真空系統元件，氣體流量控制器等），而定 義某些處理參數’以定義HDP-CVD處理之個別步驟或狀 態β這些步驟之順序係被認為一程式（receipe) ^當該程式 被執行時’該處理參數係取決於每一個別跨距之設定，而 經由一參數模組而導通及關閉該處理數。典型地，處理參 數代表於該處理室中需要被平衡之電氣狀態，氣體及壓 力’以產生想要薄膜結果。然而，於此等系統中，對參數 值之改變可能於程式步驟間隔内作階梯狀改變。第3圖例 示一典型包含N程式跨距之先前技藝程式順序。第3圖示 出於該程式步驟内之兩參數A及B之值之階梯狀改變。於 該先前技藝中’使用者給每一個別處理參數創造具有設定 點之個別固定時間長度跨距。每一設定點改變時，則需要 一新的跨距，每一步階執行只能用於特定持績期。換句話 說，一程式跨距係被執行一固定持續期，所有之設定點係 被設定於步階之開始，並且’直到下—步騾被執行時，才 第3頁 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 {請先閲讀背面之注意亊β Μ.丨— ί.填窝本頁) _ 訂： 4 6 4 9 1 0 A7 B7 經 齊 SP 皆 % !才 五、發明說明（ 會改變。 於某些步驟中，想要於一程式時間跨距中，逐漸地改 變一處理參數之值，而不是很突然地改變，或者是較程式 時間步驟快速及逐漸地改變一參數值，或者同時改變幾項 參數，或許具有較程式時間跨距為短或為長之不同時間跨 距。 現行可購得之以秒為單位之時間跨距之程式軟體並 不能提供較程式時間跨距相同大小或更小之時間跨距上 之逐步參數改變。因此，對於例如HDP-CVD之應用，其 中减要一平滑轉換（經常是同時地）並於短於幾秒内之上升 時間内’以維持反應器環境之控制並確保可重覆之處理結 果’所有必須找到其他解決方案。 發明目的及_.诚： 本發明之一般目的係提供一改良晶圓處理反應器系 統’其中’可以完成用於處理晶圓之動態環境之重覆性控 制 本發明之另一目的係提供一晶圓處理反應器系統，其 係架構以於指定時間間隔，逐步地對參數值之控制改變。 本發明之另一目的係提供一控制器及方法，其允許於 一反應器内之一或多數參數之平滑，同時及獨立控制，藉 以完成該反應器之處理特性及晶圓薄膜特性之控制。 本發明之另一目的係提供一晶圓處理反應器，其包含 一控制器，其中於處理順序或程式中之步騾總數係被最小 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝— it ! (請先閲讀背面之注意事項，再'填寫本頁> SJ· .(f· 經濟部智慧財產局員工消費合作法印製 A7 _________B7__________ 五、發明說明（） 化’藉以降低對使用者之複雜性。 本發明之另一目的係提供一晶圓處理反應器’其提供 處理參數之彈性及細微調整，以允許完成最佳薄膜品質。 因此，其中提供有一晶圓處理反應器系統’用以處理 半導體晶圓，其中一控制器反應於程式步驟’每~步驟具 有Tr?cipe之持續期並控制於該反應器内之多數處埋參數， 其中該控制器係架構以提供控制信號’以於多數時間間隔 τ改變諸處理參數之值，其中T為少於T^eipe，藉以提供 於整個持績期Tre^ipe之處理參數值之實質平滑上升。 本發明之其他目的及特性將由以下詳細說明及隨附 申請專利範圍配合上圖式而變得更明顯》 噩式簡箪說afi ·. 第1圖為一晶圓處理反應器之示意圖，其可以用於本發明 並例示某些處理參數模組（例如流量氣體輸入控制 器，RF電漿及RF夾盤功率模組及真空系統控制）。 第2圖為一示意圖，示出於HDP-CVD處理中之間隙填補。 第3圖為依據先前技藝之兩參數之典型程式順序。 第4圖為依據本發明之兩參數之典型程式顺序。 第5圖為依.據本發明之一實施例之可程式控制器示意圖。 第6圖為依據本發明之一實施例之用於一已知可程式控制 之順序之指令流程圖。 第7圖為依據表I之程式順序。 第8圖為一表，例示依據本發明之—實施例之操作HDJ>_ 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之沒急事項寫本頁) I— I I I I I I ·!ΙΙΙΙΙΙ1 464916 A7 B7 修夫I i£ -If 本右 無aj變示 卿 質Jj 内V ·是> 3,： ir 予日 修户/ t捐 «•之 五、發明說明（） CVD反應器之程式順序之例示性實施例 圖號對照說明ί 10 電漿室 11 處理室 13 線圈 17 機械支撐件 19 RF產生器 20 控制器 21 閥 22 氣體入口線 25 流量控制器 26 流量控制器 28 RF產生器 31 流量控制器 32 流量控制器 34 氣體噴氣器 36 使用者界面電腦 37 控制器 38 系统電腦 39 可程式電子電路 40 處理參數模組 241 孔隙 242 夹止 發明詳細銳晌： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 為了更容易了解本發明，一晶圓處理系統係示於第1 圖中。於例示之實施例中，晶圓處理系統係一電漿反應 器，特別是一高密度t漿CVD反應器；然而，可以了解 的是，本發明可以用於任一晶圓處理系統中，其中係想要 有對於處理晶圓動態環境之可重覆控制。於第1圖中，反 應器包含一電漿室10及一處理室11。室10及11係經由 一埠12，經由節流閥12a被抽真空至範圍0-20毫托耳之 真空。線圈13係被安排於電漿室10旁，並當以RF功率 第6頁 本紙張尺度_ +國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 464916 A7 B7 五、發明說明（

s 激勵時，激勵於室内之氣體成為一電漿狀態。於本技藝中 已知之線圈或諸線圈之各種配置可以被用以產生電漿。— 基材16係被放置於定位於處理室n中之支撐件i八有時 被稱為夾具或靜電夾盤）上，使得基材之表面係面向上。 支撐件17可以經由RF產生器19，經由輸送線2丨而施加 RF偏壓功率加以偏壓。於本技藝中之已知機械支撐件Ο 或靜電支撐件以用以支撐該晶圓。支撐方法典型包含—機 構，以於支撐件及基材間提供加壓氣體（典型為氦），以確 保熱量由基材傳送至支撐件上D氦氣可以經由流量控制器 2 0及閥2 1加以供給。 於第1圖中’氣體可以喷射至室内之幾個不同地點。 氣體可以經由氣體入口管22喷至室之上端，或經由在電 漿源下方在基材上方之環形氣體噴氣器34噴至宣之上 端。氣體可以於進入室之前加以預先混合，如所示地藉由 流量控制器25及26與氣體入口管22之閘25a，或藉由、.危 量控制器31a及31b及氣體入口管33b。或者，氣體可以 被如所示參考流量控制器32而輪送為單一種類，其輪送 單一氣體經由氣體入口管33a。 典型地，該處理氣體係經由氣體入口管33a，33b進 入處理室11及/或經由氣體入口管22進入電漿室 功率係被施加至線圏1 3，以解離及離子化該等氣體。氣體 之想要流速係被個別之流量控制器.25，26，3 ra，3 1 b及 3 2所控制。 於例示實施例中，RF能量係經由安排於室旁之線圈 第7頁 本紙張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁；> r'·、裳 * ! I 訂.！-- t. 4649 彳 6 A7 B7

五、發明說明（） 13’由一 RF產生器28被供給至室1〇。一般而言，能 量之頻率為13·56ΜΗζ ’其係為商業標準頻率。於此—架 構中，一電漿係藉由解離由第一氣體流所引入氣體分子之 一百分比，而產生於電漿室1〇中，以形成包含離子化原 子之反應種類。於較佳實施例中，大於1011離子/立方公 分之離子密度係被完成並被稱為高密度電漿。該電漿相較 於其他種類者’包含具有很高能量之電子^高電子能量增 加了可用以沉積’或可用以蝕刻之反應種類之解離密度。 雖然係描述一 HDP CVD，但應了解的是本發明可以實施 於各種類型之反應器中，包含蝕刻反應器及CDV反應器 中。例如，一第二氣體流之氣態化學物係被引入，以提供 沉積種類。該沉積氣體係以流量控制器3 1 a，3 1 b及/或32， 以想要及選定流速引入。當氣體進入處理室11時，氣體 係被混合於氣體入口管3 3 b，及/或被直接經由氣體入口 33a輸送。氣體喷氣器34係被放置於處理室内於基材旁， 以接收並干擾氣體流β氣體喷氣器34包含多數分配孔（未 示出），其係均等地分佈於噴氣器34旁。處理氣體係經由 分配孔實質均勻地分佈於基材16之表面上。處理氣體係 被電漿所解離與活化’該處理氣體係由電漿室10進入處 理室1 1中。於此解離及活性狀態下，氣態化學物反應， 以形成一具有由氣態化學物所決定之组成之層於基材16 之表面上。如所述’反應器包圍一動態環境’其具有很多 需要小心平衡及計時之參數’以創造想要之曰日圓處理結 果。 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝—--訂--11 丨·! . _ 經齊邨皆慧对篆苟,1-肖ϋη乍t户逆 4649 1 6 A7 B7 资年修正補充 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 中乂具有大於2 : 1高寬比（高度對寬度比例）窄深間隙（典 型S 0.35微米）之填補。高密度電漿允許同時濺擊（或蝕刻） 及沉積。第2圖示出一具有間隙之典型結構。為了完全填 補間隙，重要的是於間隙頂端之開口被保持沒有材料，直 到間隙之底部被填滿為止。一方法係沉積少量之材料，然 後，濺擊（或蝕刻）過量者21〇，然後，沉積更多材料然後 再次濺擊220，直到間隙被填滿為止23〇。此交替程序通 常係於反應器之電漿密度有限（即<1〇ΐ£*離子每立方公分） 時被使用。良好平衡的濺擊（或蝕刻）及沉積可取得完全間 隙填補。然而，若濺擊（或蝕刻）及沉積不平衡24〇，或結 構未良好定義’則可能有孔隙241或夹止242。 於高密度電漿工具中，電漿密度係足夠地高（即>ι〇ΙΟ 離子每立方公分），以同時支撐沉積及濺擊。即，沉積氣 體係出現用以沉積薄膜，同時，賤擊蚀刻氣體也出現，以 其沉積之肖時賤擊触刻該薄膜。藉由控制；賤擊功率，氣體 流量及真空壓力’沉積及濺擊速率可以被控制，以平順地 填滿諸間隙，並較先前技藝設備更快速。& 了完全填滿間 隙，濺擊速率及沉積速率於間隙被填滿時，需要被改變。 於早期’絲速率需要較間隙幾乎被填滿時為高。再者， 可能需要一大致純沈積步驟（即很少濺擊成份）以創造—頡 塗覆薄膜於諸間隙上^ 4 了確保薄膜品質為最佳及於反應 器内之電漿穩定性，對管理改變賤擊及沉積速率之氣體流 及天功率設定之碉整必須儘可能地平順。 第9頁 -I J i ϋ ϋ I I I J I ϋ > I I (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) tSJ· I: 一., 五、 6 A7 B7 發明說明（ 和年么月％修正補充 另外，沉積速率對於晶圓溫度係很敏感的。例如，二 氧化麥之沉積速率對於溫度上之改變，展現出每。〇1〇埃1 變化量或敏感度。因此，對於傳統具有約6〇〇〇埃厚度之 二氧化矽薄膜，為了保持於整個晶圓表面於3%内之均勻 度，晶囬溫度必須被保持於18 〇c内（這係由芸6〇〇〇 X 〇-〇3(l/l〇°C) = 18 C所計算出）。晶圓溫度係為電漿功率，氣 體成份，晶圓夾持力，濺擊（或偏壓）功率及晶圓背面氣體 壓力所影響。控制這些元素，以及氣體流，真空壓力，用 於沉積/濺擊處理之濺擊功率之設備或參數模组必須於時 間及大小上彼此協調。為了確保高體積及重覆之高品質薄 膜效能’這些參數之控制必須被自動化《換句話說，吾人 想要提供於反應器内之動態環境之重覆性控制，以處理晶 圓並於其上形成高品質薄膜。 於一反應器系統中之處理之控制一般係經由用軟體 加以完成。此軟體允許一使用者以定義處理室及其次系統 之個別步驟或狀態。籍由鏈結這些步驟，使用者創造一程 式，其定義氣體’ RF及直流功率模组，真空系統元件等 之程庠。當該程式被執行時，各種參數係基於每一個別步 驟上之設定，經由參數模組而被導通/關閉。於每一步驟 中，若干參數可以被改變。然而，為了使用商用控制軟體 及先前系統以於時間上改變參數值，使用者係被限定以協 調程式步驟間隔作階梯狀改變。程式步驟之持績期 r'Trecipe")係以一秒或更大為單位。這表示若一使用者想要 逐漸地改變參數值，則使用者被限定至時間跨距改變’該 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） (諝先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -Γ、裝--------訂i—

H I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4β49 1 6

五、發明說明（ 改變並不會小於程 為可接受，則使用’冑。若此粗調，階梯狀改變之參數 式。同時，使用者發現很多程式步驟經常需要執行該程 於不小於程式時間可：同時改變幾項參數’但又再次受限 驟。管理及追縱:::::間跨距…^ — 這些程式步驟係很困難。 泵等及制器及RF及直流產生器，壓力閥， ，稱為"參數模组"或"處理參數模組Π)係 :由自-控制電腦送出持定設定點至這些單元而加以控 制’孩電腦執行該處理程式。一參數值係為一選定處理參 U流速為sccm(標準立方公分）或功率值為瓦等。於 每彳式步驟中，任意數量之參數或處理參數，即個別氣 一電壓於此時間間隔内可以被改變。然而，此時間間 隔之顆t度相較於薄膜沉積速率及允許厚度及電槳穩定 性反應時間係相當地粗。設定點變化係由程式時間跨距之 長度所限定’因此’設定點改變只發生於以秒為單位之時 間段中。此一改變之所得圖案將看起來像具有很大跨距之 階梯，如於第3圖所示之用於兩氣體參數A及B。這些限 制使得其很困難控制於晶圓處理反應器内之環境條件，其 結果係取決於很小心之平衡及狀態之計時。 發明人已經發現某些應用中，想要逐漸地及/或同時 地改變參數值’於不同於程式時間跨距（Tr…㈨之時間架 構。一逐漸改變表示於一非零指定時間窗内之由一開始值 至一"結束值之參數之變化。假設由Xstaft至Xend於Tstart 至Tend之改變，則公式為： 第11頁 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

464916 A7 B7 (]0年

五、發明說明（ (XencrXSt<m)/(：Tend_Tstart 卜 Δχ/ΔΤκ 表想要之改變，及 ΔΤ 可以不同於程式時間跨距。於控制設計中，裝置係在電腦 控制之下’於時間上之變化係藉由轉換參數值變化及想要 時間間隔成為不連續跨距改變而成為逐漸改變，諸不連續 跨距改變係小於總想要參數值改變及總想要時間跨距改 變。明確地說： i=m (請先閱讀背面之注音項再填寫本頁) (Xend - D / m = X (xi+1 - xi) = ^Δχ, or (Xend-Xltan) = m Δχ i«l 及 j=n (Tend - / n = Σ (Tj+1 - tj) = ΣΜ, or (Tend-Tstart) = n At j=l 使知 (Xend-Xstart)/(Te„d-Tstart)= Δ X/ Δ T = (m/n)( Δ X/ Δ t) = k( Δ χ/ △ t)，其中k之大小為Αχ及Δί跨距之數量以完成於時間 AT之完全改變 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若k為大（及Δ x/ A t為小），則由開始至結束參數值及 時間之想要變化係接近一直線。此線性限制或較平滑改變 係當k接近無限大時完成。 對於例如HDP-CVD之某些應用，其必須完成一處理 環境之重覆及小心控制，該環境之穩定度係由很多參數之 臨界平衡所決定。於這些例子中，於參數值之變化需要為 逐步地。較佳地，參數值之改變係於時間間隔上逐漸改 第12頁 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 464916 A7 B7

五、發明說明（） 變，該時間間隔係小於（或以）於商用軟體中可得到之程式 時間跨距β即，為了保持處理環境平衡，具有△ t<Trecipe 之小跨距Δ X/ △ t必須被應用並取得，以確保於參數值中之 逐步平滑改變。 本發明使用以秒為單位之程式時間跨距（Trecipe)之限 制，但增加了能力，以允許一參數之設定點於每秒之程式 跨距中改變很多次，造成很小跨距之階梯，而近似一平滑 線，因此，於想要時間間隔内作平滑或逐漸上升。這是於 第4圖所示，其例示出本發明之上升控制，及於ΔΧ及Δχ 及A Τ及Δ t間之關係。特別好的是，本發明使用一”智慧 裝置” ’即於系統控制器及參數模組間之可程式電子電 路。或者，該智慧裝置可以内藏於該參數控制中。不管該 電路實際在何處，邏輯功能係相同的。該智慧裝置係為一 電子電路，其可以被程式及其功能係由系統控制器取輸 入，處理該資訊並於計算時間順序中輸出信號至參數模 纽。此可程式電子電路較佳包含商用可程式控制器 (PLC)’然而’任何其他合適可程式電子電路也可以使用， 例如快速微處理機為主之電腦。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 明確地說’處理室之狀態係被參數模組所設定，例如 流量控制器（MFC) ’電源’ RF功率產生器，真空控制等。 這些參數模組係以彼此獨立方式操作，典型地，接收來自 系統控制器之單一輸入’以提供單一輪出值。例如，一 MFC可以被命令以給1 〇sccm之輸出流速，或一 RF產生 器可以被命令以提供5000瓦之輸出。參數模組本身並不 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 年日修正補充 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 包含接受及處理指令以隨時間改變數值（即輸出"連績„上 升或下降）之能力。參數模組對新輸入之反應時間一般均 不被限定，即，新命令可以被送至參數控制，以提供頻率 大於60Hz之新輸出。於輸入間，時間上之限定係只被商 用參數模組所容許之時間所限定，並一般而言，以幾十毫 秒為早位。具有反應時間低於1毫秒之參數模組係可購 得，並可以用於本發明中。 現再次參考第4圖，其中示出本明之幾個不同結果^ 四個程式階段係詳述有關參數A及B，但可以了解的是， 其只是程式之一邵份，及該程式可以包含N階段及]VI個 處理參數。一般而言，參數A&B之部份200，201，及202 之時間曲線連續於數值上向上移，而部份203及204則於 數值上連績向下。部份2 0 0係為參數A之例子，於整個程 式跨距（階段2)中連續上升，而部份202係上升跨距（階段 3)之一部份，而跨距之其他部份則保持定值。於階段4中， 部份204中，參數A以不同於部份203中參數B之速率連 績下降。最後，第4圖示出一新的程式步驟被啟始，其中 一新上升狀態被引入。例如’參數A啟始於階段2，3及4 之狀態改變，而參數B啟始於階段1及4之狀態改變。程 式時間跨距之長度可以彼此不同’例如於階段3中者係長 於其他階段。 為了完成示於第4圖之上升分佈圖，依據本發明，一 控制器係被以參考第5圖所示方式加以使用。一程式係被 輸入於使用者界面電腦3 6之中，然後被傳送至控制器 第Η頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公愛） 「/ —-------!lrK裝—i—訂-------11 --卜 〈請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

面 之 ί主·

頁

| Ί1Γ t)

意 事 項 再

464916 扑年义月/7曰修正補充 五、發明說明（

係被架構以處理接收自使用去s = & ,

El 1定用耆界面電腦36之信號’並提 供輸出控制信號，用以控剎虑阳▲ & 徑制處理參數模組40。明確地說， 系統電腦3 8自使用者界面啻 茶并面电腦36接收該程式’並控制於 -處理程式中之每-步驟之執行。當系統電腦Μ識別出 其具有-上升程式要執行’其計算出一上升率(即(χ· xstart)Mt)以及’為-固足Δΐ不連續時間跨距所需之跨 距量（k)，並送出此具右势金、 、可疋點又資訊給可程式電子電路 39 ° 特別好的，兹可程式電予電路39係被選擇為一智慧 裝置’即’該電路係可程式並取來自系統電腦38之輸入’， 處理該資訊’及輸出依計算時間順序之信號給參數模组 40。一旦可程式電子電们9 Λ有一設定點及上升率，則 系統電腦38命令該可程式電子電路39開始執行設定點上 升。可程式電予電路39可以如同參數控制4G般快地接受 改變設定點’ 一般而言’此速度係被選擇，以提供上升速 度之想要斜率，即上升之平滑度。於改變設定點間之時間 係由可程式電子電路之速度所限制，典型地，可以改變於 少於1秒之範圍内，甚至到少於i毫秒。At=40毫秒之時 間為一典型值。大量之時間值可以被選擇，較佳地，時間 Δ t係被選擇以滿足可程式電子電路及參數模組之操作能 力及反應時間，並滿足操作一晶圓處理系統所需之上升要 件。典型地’ At為用於所有參數之單一固定值，然而， 此並不是一要件。 系統電腦3 8監視上升之進度並報告所改變設定點及 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公楚） f%先閲讀背面之迮意事項再壤窝本頁) 、t--------訂---------^v· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^6 49 16 A7 B7 t，修正j 五、發明說明（） 實際參數給使用者界面電腦36。若實際想要值超出範圍， 則於上升時或上升後完成，系統電腦38檢測此狀況並發 出—警報或警告使用者界面電腦36。於一警報狀況時，系 統電腦38採取適當動作，以關閉上升程式之執行，並置 反應器於一安全，穩定操作狀態。 例示於第6圖之流程圖示出—用以執行本發明之電腦 程式。明白地說，使用者輸入程式（即例如想要設定點及 上升時間之永久資訊）進入使用者界面電腦36於步驟1〇: 中。於步驟1 04中，程式被傳送至系統電腦3 8，其係内仲 於控制器37之中。系統電腦38於步驟106執行程式步驟。 於步驟1 08完成一詢問，看是否程式步驟已經被執行，於 步驟1 1 0離開電腦程式。若詢問決定程式步驟未被完成， 則於步驟11 2決定上升決定。於步驟丨〗2中，詢問是否程 式步驟呼叫上升°若是，則程式進行至步驟1 14 ,其中系 統電腦38計算上升率。若無，則程式回到步驟〗〇6。 —旦系統電腦38於步騾1 14計算上升率，則其於步 驟Π6’送出上升率（△“△〇及設定點（Xstim，Ay给可程 式電子電路39。可程式電子電路39然後於步驟118執行 上升。上升係能如同參數控制40反應般地改變。步驟12〇 執行增量。當設定點被改變時，程式執行步驟122，程式 再次詢問是否想要設定點（即由使用者所輸入設定點）等於 貫際设定點（Xactual)。若是，則程式回到步觸1〇6，以持續 程式步騾之執行。若否，則程式取該改變並於步驟〗24送 此資訊至系統電腦38。則，程式回到步驟} 18並持續執行 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2ί0 x 297公釐） law as I {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 和年日修jI補充|

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此迴路直到想要設定點（xend)等於實際設定 入actual)為 止。 程式估計是否存在-警粮狀態。再次參考第6圖，於 步驟13〇’當PLC於步驟118執行上升時所接收之資訊作 -系統電腦比較。該系統電冑38比較係藉由於步驟I 中，詢問是否系統電腦值是於範圍外而加以執行。若是， 則於步驟U4 t ’-警報狀況係符合，及—關閉係=於 步驟136。若否，則程式回到步驟13〇並持績執行系統電 腦比較。 以下係為本發明之操作之一例子，其係示於第7圖 中。一製程工程師想要於一已知步驟中以不同速率上升兩 氣體。該製程工程師指定氣體A由XstartA = 〇至 XendAdOOsccm，於 ΔΤΑ=3 秒中，氣體 B 由 XstartB = 〇 至 XendB = 500sccm 於 ΔΤΒ = 1〇 秒中，總跨距時間 Trecipe = 3〇 秒，進入使用者界面電腦3 6中。此資料係被傳送給系統 電腦3 8中。該可程式邏輯控制器3 9係提供來自系統電腦 38之設定點，並計算於該步驟中，上升開始設定點，以下 述用於氣體A及B之公式： 設定點 * =設定點始 +((Xcnd_Xstaft)/ △ 步驟 數，其中步驟數為（1，2，3，..k)。於此例子中’跨距時 間At被假設為40毫秒。 表1提供用於氣體A及B之新設定點值於選定步驟數 中。 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之沒意事項再填寫木頁} •、裝 ----訂------

I t)· 4 8 4 9 1 6 A7 _B7 五、發明說明（） 表1.用於詳細例子之各項值 步驟數（k) 時間（秒） 氣體A設定 氣體Β設定 (seem) (seem) 0 0 (設定點Μ * ) 0 (設定點Μ * ) 1 0.040 2,67 2 .2 0.080 5.33 4 3 0.120 7.99 6 4 0.160 10.64 8 25 1.00 66.7 50 50 2.00 133.3 100 75 3.00 200 150 100 4.00 _200 200 125 5.00 200 250 250 10.00 200 500 500 20.00 200 500 750 30.00 200 500 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於此計劃下，氣體A於三秒後將到達其全設定點，並 將以全設定點持續流動，持績步驟至剩下之2 7秒。一旦 氣體A飽和，氣體B將持續上升，於10秒到達其全設定 點，及剩下20秒保持其流量層次。程式步驟之上升持續 3 0秒，並例示於第7圖中。 —種間隙填滿程式以依據本發明之一實施例以創造 一二氧化矽薄膜係示於第8圖中。該程式包含9個步驟， 第19頁 本紙張尺度適用111國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 9 f 兑 A7 - - - B7 五、發明說明（） (請先間讀背面之注意事項#r填寫本頁) 及可以為使用者所設定之參數控制40係被列於a行。於 此例子中轉換值或上升時間可以選擇：妙燒（SiH4)，氬， 及氧流速圓背面氣壓（於第8圖之"炎頭氦,，），由直流 力率所管之夾盤電壓（於第8圖被標示為電壓”及 "ESC上升時間”），電漿及夹頭偏壓功率（於第s囷被標示 為"爽頭RF上升時間"及"電漿“上升時間"）β參考於第s 圖中之步騾5，二個處理參數，矽烷，氬及夾頭RF功率（即 施加至夾頭之偏壓）係被上升。步驟5之持續期為9秒， 如於”處理時間'，列中所指示。如於列3之步騾5所示，矽 烷流速係由40ccm(於前一步騾4之流速）被上升至 9〇SCCm，以3秒之上升速率（見列4步驟5)。同時，氬係 兩秒内（於步驟5中之列6及.7)被由12〇sccm上升至 1 50sccm ’施加至夾頭之偏壓功率，以確保濺擊於五秒内 (如於步驟5中之列14及15)被由零上升至1700瓦偏壓功 率。於步驟5完成後，這些參數及氧及晶圓背面氣壓係被 於步驟6中被上升，其持續期為5〇秒。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 若本'發明之上升方法未被使用，步驟5將需要為至少 6步驟長，於此步驟5中’需要被分成六次步驟，每一次 步驟需要操作員以輸入定義每一設定之資料。即，它將取 得5個次步驟，以執行上升速，及第六次步騾，以保持該 步驟四秒，以符合9秒之總處理時間。明白地說，於前兩 個次步驟，矽烷之流速將增加三分之二，以其目標 90sccm，氬將會加至1 50sccm，並此偏壓功率係被上升五 分之二，至其1700瓦之最大值。第三次步驟將使得矽烷 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ~ Α7 Β7 經 濟 部 智 慧 財 k 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五'發明說明（ 至其目標值，偏壓功率將增加五分之一。第四及第五次步 驟將使得偏壓功率至目標值（同時其他參數將保持不變 第六次步騾將保持所有參數不變，持績原始步驟5持續期 持續4秒。每一次步騾需要操作者以定義每—參數之開始 及結束值》若本發明之方法為不可能，則整個程式將需要 1 + 1+4 + 3+6+11 + 1〇 + 4 + 4 = 44步驟（至少每一步驟！秒長）， 相反於本發明其只需要9步驟以執行程式A。 再者，若本發明之系統及方法未使用，除了延伸程式 長度由9步驟至44步驟外，用於每一參數改變之轉換將 很粗。例如，再次參考第8圖之步騾5，於矽烷氣流中之 想要改變係於3秒内由40sccm改至90sccm將發生3個步 驟之16.6sCCm，即5〇SCCm/3。這是一很粗步驟改變，相較 於本發明所完成之逐漸步騾改變，該例子使用4〇毫秒時 間跨距，造成0.67sccm之增量步驟。因此，本發明之系 統及方法並不只減少程式步騾之數量，同時，再重要的是 較先前技藝完成於時間上之參數值之平順改變。 雖然’本發明已經參考少數實施例加以說明，但該說 明係例示本發明並不是用以限制本發明β各種修改可以發 生於熟習此技藝者之上’而不必脫離隨後申請專利範所界 定之本發明精神及範圍。 第21肓 f . i,,-.挪 | I-1.-I裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項¾填寫本頁) 、

Claims (1)

1. 8 8 8 8 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 · 一種晶圓處理系統，用以處理—控制器反應於程式步驟 之類型之半導體晶圓，每一程式步騾具有一時間T…… 之持績期，以提供控制信號給參數控制，其控制處理參 數之值，其特徵在於該控制器係架構以提供控制信號給 參數控制，該參數控制改變於該持績期Trecipe内之處理 參數之值。 2. —種晶圓處理反應器系統，其中一控制器反應於程式步 驟’每一步驟具有時間Tre(!ipe之持績期，並控制於該反 應器内之多數處理參數，該系統至少包含： 該控制器係架構以提供揸制信號，以改變於多數時 間間隔T之至少—處理參數之值，其中τ為少於 Treeipe ’藉以提供至少處理參數於Trecipe之實際平滑上 升。 3. 如申請孚利範圍第2項所述之系統，更包含： 該控制器架構以允許於個別程式步驟内之選定處理 參數之開始值及結束值及代表於開始及結束值間之轉 換之時間間隔T之選擇； 一系統電腦，用以接收諸值之一，並用以執行該程 式步驟’藉由產生一上升率及至少反應諸值之—設定 點；及 一可程式電子電路，用以接收該上升率及至少來自 該系統電腦之一設定點，其中上述之可程式電子電路送 第221 本&張尺度適用中國國家揉隼（〇'«)八4規格（21(^297公釐) ~ ~ i. ,...... I ^^1 1-- .= 11 m - --.,1 - - — 1^1 HI - - - - -- - 1 HI 1^1 m. · -___ I !、!1 νί— -- ίι --j-*· V. (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 4 6 4 8888 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 出控制信號至參數控制，該參數控制係反應於上升率及 設定點，以提供對處理參數之實際平滑控制。 4. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中上述之系統更 包含一使用者界面，用以提供開始，結束及時間間隔值 之任一個。 5. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中上述之可程式 '' 電子電路係架構以改變設定點，如同參數控制可以接受 控制信號般快。 6 ·如申請專利·範圍第2項所述之系統，其中上述之參數控 制係由包含流量控制器，RF產生器，直流產生器，壓 力閥，系及其组合之群_組中選出。 7.如申請專利範圍第3項所述之系統，其中上述之系統電 腦為一 VME電腦。 8 ·如申請專利範圍第2項所述之系統，其中上述之反應器 為一化學氣相沉積（CVD)反應器。 9.如中請專利範圍第2項所述之系統，其中上述之反應器 為一触刻反應器 第23頁 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裴- I <1T. β 464916 A8 B8 C8 D8 ____ 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貫) 1 〇-一種晶圓處理反應器系統，用以於一室内處理半導體晶 圓，該室中一控制器會反應於程式步騾，以提供對參數 控制之控制信號，該參數控制提供處理參數之步階狀控 制，其特徵在於該控制器被架構以允許開始值及結束值 之選擇，及於個別程式步騾中之一選定參數之值間之轉 換。 π.如申請專利範園第1 〇項所述之系統，其中上述之控制 '器包含： 一系統電腦，用以接收諸值之一，及用以藉由產生 一上升率及反應於諸值之至少一設定點，以執行諸程式 步驟；及 一可程式電子電路，用以接收來自該系統電腦之該 上升率及至少一設定點’其中該可程式電子電路反應於 該上升率及設定點’送出控制信號给參收控制，以提供 處理參數之平滑狀控制。 12.如申請專利範圍第10項所述之系統，其中上述之系統 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 更包含一使用者界面’用以提供開始，結束及轉換值中 之任一者 I 3 ·如申請專利範固第π項所述之系統，其中上述之可程 式電子電路係架構以如同參數控制可接受控制信號般 快地改變設定點》 第24頁 本紙張尺度適用t國國家襟準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） A8 B8 C8

   六、申請專利範圍 4649 16 1 4.如申請專利範圍第1 〇項所述之系統，其中上述之程式 具有Trecipe之持績期，及於值間之轉換具有Τ之間隔， 其中該τ係小於Trecipe。 15 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之系統’其中上述之參數 控制係由包含流量控制器，RF產生器，直流產生器， 壓力閥，泵及其組合之群组中選出。 16.如申請專利範圍第i!項所述之系統，其中上述之系統 電腦為一 VME電腦。 f請先聞锖背面之注$項再填寫本頁) 裝. 17.如申請專利範圍第1 0項所述之系統，其中上述之反應 器係為一化學氣相沉積（CVD)反應器。 1 8 .如申請專利範圍第I 〇項所述之系統，其中上述之反應 .器為一高密度電漿化學氣相沉積（HDP CVD)反應器， 訂 I _ 經濟部智蒽財產局員工消費合作社印製 19. 如申請專利範圍第η項所述之系統，其中上述之可程 式電予電路係為可程式邏輯控制器》 20. 如申請專利範圍第1〇項所述之系統，其中上述之反應 器係為一蝕刻反應器。 21，一種用以操作一晶圓處理反應器之方法，該反應器具有 第25貰 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 響|1日所提之

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4649 彳 6 __jl 六、申請專利範圍 用以處理-半導體晶圓之處理參數，該方法至少包 驟： ° 定義具有一Trecipe時間持續期之至少一程式步騾； 於該至少-程式步驟中，提供一開始值，一結束值 及於值間之轉換’用於諸處理參數之至少之―，及其中 上述之於值間之轉換係時間持續期τ，τ係少於; 執行菘程式♦驟，其中於每—個別程式步驟内，— 上升率係反應於該開始，結束及轉換值被計算出來丨 fc供一輸出信號，其包含上升率及至少結束值；及 反應於該輸出信號以操作該處理參數，以處理該半 導體晶圓。 22_如申請專利範園第2丨項所述之方法，其中上述之處理 參數包含流量’壓力’直流功率，R]p功率或其組合。 2 3 .如申請專利範圍第2 1項所述之方法，其中上述之處理 參數係被同時執行於一個別程式步驟中。 24. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中上述之上升 率係對於一個別程式步騾内之每一處理參數而改變。 25. —種用以於一電漿化學氣相沉積反應器中沉積一層於 半導體晶圓表面上之方法’該反應器包含一晶圓支掉 件，用以支撐該晶圓，一電漿室，用以產生一電漿及一 第26頁 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公釐） 464916 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 控制器’用以接收該程式步蹲，該方法至少包含步驟： 以想要設定值，施加RF功率至該電漿室，以產生電 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 漿； 夾持該晶圓至該晶圓支撐件，藉由施加想要設定值 之直流功率至該晶圓支撐件上； 以一想要流速設定值，引入多數氣體入該反應器； 及 反應於該程式步驟，控制諸氣體之流速，直流功率 及RF功率.，其中該控制器係架構以允許於個別程式步 驟中，對於每一流速’直流及RF功率設定之開始值’ 結束值及於值間之轉換之選擇； 其中上述之流速，直流及RF功率設定係大致平滑上 升，以提供實質均勻層沉積於該半導體晶圓之表面上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第27T 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格(2!0〆29?公釐）