TW522483B - Gas distribution apparatus for semiconductor processing - Google Patents
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Description
522483 A7 B7 五、發明説明(1 ) 發明範圍 本發明有關於用於處理半導體基板,如積體電路晶圓的 反應室,以及特別指定的,使用於這些反應室的氣體分配 系統之改善。 發明背景 半導體製程包括沈積製程如金屬、介電質、與半導體材 料之化學氣相沈積(CVD )、這種層的蝕刻、光阻光罩層的 灰化等等,這些半導體製程一般是在真空室中完成,其中 製程氣體是用以處理基板,如半導體晶圓,平面面板顯示 基板等等,製程用氣體可藉由氣體分配系統如蓮蓬頭,氣 體分配環,氣體喷嘴等,供應至真空室的内部,在美國專 利 Nos· 5, 1 34, 965 ; 5, 415, 728 ; 5, 522, 934 ; 5, 614, 055 ;5, 772, 771 ; 6, 013, 155 ;以及 6, 042, 687 中有提及具有眾 多氣體分配系統的反應室。 在蝕刻的情況中,傳統上會用電漿蝕刻來蝕刻金屬,介 電質,以及半導體材料,一電漿蝕刻反應室通常包括在下 電極上支撐矽晶圓的臺座,一能量來源,可激發製程氣體 至電漿激發狀態,以及一製程用氣體來源,供應製程氣體 至處理室。 積體電路製造中常見的需求是開口的蝕刻,如介電材料 中的接觸與通道,此介電材料包括經佈植的矽氧化物如氟 矽氧化物(FSG)、未經佈植的矽氧化物如二氧化矽、矽酸鹽 玻璃如硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG),以及磷矽酸鹽玻璃(PSG) ,經佈植或未經佈植,熱生長的秒氧化物,經佈植或未經 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂
522483 A7 B7 五、發明説明(2 ) 佈植,以TEOS沈積的石夕氧化物等等,介電植入物包括爛、 磷與/或坤,介電質可覆蓋傳導或半導體層如多晶矽、金屬 如鋁.、銅、鈦、鎢、鉬或他們的合金,氮化物如氮化鈦、 金屬石夕化物如鈥碎化物、話♦化物、鎢碎化物、翻碎化物 等等,一種電漿蝕刻技術,在美國專利第5, 〇 13, 398中有提 到:其中用於银刻氧切中開口的平行板㈣反應室。 美國專利第5, 736, 457號有敘述單與雙“波紋” (damascene)金屬化製程,在,,單波紋,,方法中,通道與導體 在分開的步驟中形成,其中導體與通道之一的金屬化圖^ ,被姓刻人介電|,一金屬層被填入介電層中經姓刻的溝 槽或通道孔,而多餘的金屬則由化學機械平坦化(CMp)製程 或回蝕刻製程移除之,在”雙波紋,,方法中,在介電層中蝕 刻通道與導體的金屬化圖案,而蝕刻的溝槽與通道開口則 以單獨金屬填充及多餘金屬去除製程加以填滿。 一般希望能均句地將電漿分配至晶圓的表面,以便得到 晶圓整個表面上均勾的蝕刻速率,現今氣體分配室的設計 包括多重供給線與多重質量流控制器(MFCs)進料於室中的 不同區域,然而,現今氣體分佈室的設計需要許多元件, 設計的複雜性以及高成本,因此,一般希望能減少複雜性 與成本,以製造這種氣體分配的配置。 發明概述 ' 本發明提供一種氣體分配系統,可用於半導體基板製程 所用的反應室,其包含眾多氣體供應器,一混合歧管,= 中混合了來自眾多氣體供應器的氣體,眾多氣體供^線輪 -5-
本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 522483 A7 B7 五、發明説明(3 送該混合氣體至室中不同區域,氣體供應線包括一第一氣 體供應線,輸送混合氣體至室中的第一區,而第二氣體供 應線輸送混合氣體至室中的第二區,至少一控制閥控制在 第一與/或第二氣體供應線中的混合氣體之流速,如此則在 第一與第二氣體供應線中的混合氣體流速可達到預期的比 例,至少一流量量測裝置可量測第一與/或第二氣體供應線 中混合氣體之流速,以及一控制器運作該至少一控制閥, 以回應該至少一流量量測裝置所量得之流速。 根據較佳具體實施例,控制器包含一電腦或可程式邏輯 裝置,可運作該至少一控制閥,使得傳輸到至少眾多氣體 供應線之一的部份混合氣體,在室中半導體基板的製程中 ,從第一設定點改變至第二設定點,在一具體實施例中, 至少一流量量測裝置包含第一與第二控制閥,而該至少一 流量量測裝置包含第一與第二流量量測裝置,第一控制閥 與第一量測裝置位於第一氣體供應線沿線,而第二控制閥 與第二流量量測裝置位於第二氣體供應線沿線,在另一具 體實施例中,該至少一控制閥包含一單一流量量測裝置, 位於第一或第二氣體供應線沿線,反應室可包含一真空室 如電漿蝕刻室或一CVD室。 本發明也提供一方法,在反應室中處理一基板,該製程 包含供給半導體基板至反應室,以至少一個流量量測裝置 量測第一與/或第二氣體供應線中混合氣體之流速,以及藉 由供給混合氣體至第一與第二區,處理該基板,該至少一 控制閥由控制器調整,以回應由該至少一流量量測裝置量 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 線 522483 A7 B7五、發明説明(4 ) 得之流速,在一較佳具體實施例中,控制器監控供應至混 合歧管之氣體的總氣流量,並將總氣流與氣體供應線之一 所量得的氣流,與第二氣體供應線的目標氣流比較,至少 一控制閥重複地被控制器調整以達到第一與第二氣體供應 線中流速的預期比例,半導體基板可包含一矽晶圓,藉由 沈積材料層於其上或電漿蝕刻介電層、半導體或傳導層材 料於其上處理之。 附圖的簡短敘述 本發明的目的與優點,藉由閱讀以下詳細敘述,並配合 附圖,更容易被瞭解,其中: 圖1說明依據本發明第一具體實施例安排的氣體分配; 圖2為依據本發明第一具體實施例,控制反應室中氣體 分佈過程的流程圖; 圖3說明依據本發明第二具體實施例兒排的氣體分配; 圖4為依據本發明第二具體實施例,控制反應室中氣體 分佈過程的流程圖; 圖5說明依據本發明第三具體實施例兒排的氣體分配; 圖6說明依據本發明第四具體實施例兒排的氣體分配; 圖7 A說明依據本發明第五具體實施例兒排的氣體分配; 圖7B說明依據本發明第六具體實施例兒排的氣體分配;及 圖8說明氣體分配的安排,其中固定的孔被用以分離進 給到電漿反應室中的氣體。 較佳具體實施例之詳細敘述 為了更瞭解本發明,以下詳細敘述可參照本發明,其中 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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線 五、發明説明(5 說明並敘述本發明較佳的示範具體實施例,此外,用以確 認途中類似元件的參考編號,從頭到尾都是一樣的。 依據本發明,一氣體供應配置供給預期部分的混合製程 用氣體,至處理室中的眾多區域,氣體供應配置可用於任 一種半導體製程裝置,其中一般希望能選擇性地在半導體 基板上分配製程氣體,這種裝置包括CVD系統、灰化爐、電 容耦合電漿反應室、電感耦合電漿反應室、ECR反應室等等 〇 依據本發明之第一具體實施例,混合的製程氣體,透過 一氣體分配系統輸送至半導體處製程室中的多重區域,例 如反應電漿蝕刻爐,或其他真空製程反應室,同時基於給 定之設定點,與至少一流動速率讀數,同步迴授控制輸送 至每一區的製程氣體之部分,在蝕刻半導體晶圓上的二氧 化矽、鋁、或多晶矽薄膜時,一般希望供給受控制比例的 混合製程氣體,至靠近晶圓中心與邊緣的區域,最佳氣體 進給空間分配有助於達到整個晶圓上均勻的蝕刻結果,儘 管預期的比例取決於應用上,例如,對某種應用,進給如 75%製程氣體至晶圓的邊緣,並進給25%製程氣體至晶圓 的中心是有優點的,在不同的蝕刻應用上,可用同樣工具 執行者,進給如10%製程氣體至晶圓的邊緣,並供給90% 至晶圓的中心,此外,一般希望改變複雜的多步驟蝕刻說 明書中,以步進方法輸送至兩區中製程氣體的比例,在先 前技藝配置中,基於利益的用途與蝕刻均勻性的需求上之 交易,通常會選擇氣體進給的固定空間分配(如,特定孔位 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 522483
、發明説明(6 圖案的蓮蓬頭結構)。 ,發明之氣體分配系統可提供及時 關-能力’該氣體在製程室中被輸送至多重區,以:: 製程罜中的中性氣體成分,並夢 夕 勾的製程_)結果,對進==整個晶圓上均 4 σ μ 野進隖的丰導體製程設備而言, =疋特別有料特性,其中積體電路製t中,用的是較大 直徑的晶圓,元件的尺寸則持續縮小。 本發明之氣體分配系統可在真空室中執行,其製程氣體 供應精由進給氣體供應線、壓力調節器、質流控制器(MFCs) 、各種:斷閥以及奶合歧管,依據本發明之氣體供應配置 貫際上位於混合歧管與真空製程(㈣或⑽室,並可將混 合氣流分離成多管線,輸送至室中的多重區域,由氣二 中輸送至製程室的氣流,最好由電腦控制,-般為用於: 制室中製程/操作參數之相同電腦,在操作上,使用者可文 定氣體分配系統’以特定的流速流動一或多種氣體,以進 給混合製程氣體至反應室,以蝕刻該晶圓,例如,在鋁蝕 刻用途上’使用者可以在主要蚀刻步驟中,分別以刚、 'S/Cm的流速流動Ch、Bcl3、以及&的混合氣體,製 程氣體元件的流速可由MFCs控制並監控。 在-設計當中,本發明可包括至少一流量量測裝置,一 流量控制裝置,以及一迴授控制系統,用以控制輸送至室 中至少兩區的混合氣流之比例’迴授控制系統可以包括在 可成是邏輯裝置或電腦上的類比電路與/或數位控制演算。 圖1顯示依據本發明之氣體分配系統之第—具體實施例 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 522483 A7 B7 五、發明説明(7 ) 之圖示,其中製程室10經由氣體供應線12 (可提供製程氣體 至蓮蓬頭或其他安排在製程室上半部的氣體供應配置)與 氣體供應線14 (可供應製程氣體至製程是下半部如,至環繞 基板固定座的氣體分配環或透過安排在基板支撐座之氣體 出口)供應製程氣體,然而,一交替的雙氣體進給配置,可 供應氣體至室頂的中心與周圍,製程氣體透過氣體供應器 16、18、20供應至氣體線12、14,來自供應器16、18、20 的製程氣體分別被供應至質流控制器22、24、26,質流控 制器22、24、26供應製程氣體至混合歧管28,之後混合氣 體經過選用的流量計30,可一次導引混合製程氣體至流動 線12、14,流動線12可包括選用的流量限制元件32且流動 線14可包含一流量量測元件3 4與迴授控制閥3 6,控制系統 40監控流量量測元件34,並有效地控制質流控制器22、24 、2 6與迴授控制閥3 6,此迴授控制系統允許輸送至製程室 中兩區的混合氣體之比例可被調整,選用的流量限制元件 32可以是固定孔或針閥之類的。 操作上,使用者可選擇氣體盒中每一進給氣體流的設定 點,且可選擇輸送至製程室每一區的混合氣流的部分,例 如,使用者可選擇一氣流為100 CI2/2OO BCl3/4 seem 〇2 ,其75%經管線12輸送,25%經管線14輸送,混合氣流在個 別輸送線的部分之控制,是藉由管線14中迴授控制閥的反 覆調整,基於管線14中相關於其目標流量所量得的實際流 量,將總流量,此處為總和氣體盒中質流控制器22、24、 26流量讀數而量得,與室中輸送線12中流量計量得的流量 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 522483 A7 B7 五、發明説明(8 ) 比較,控制器可調整管線14中閥36之節流程度,以達到預 期的流量分配,交替地,可在混合歧管28的下游處設立一 選用的總流量計,以量測混合氣體的總流量,而非以總和 氣流盒中質流控制器22、24、26之讀數決定總流量。 在總二f疋由總和氣流盒中質流控制器的讀數所決定 時’這些量得的流速可以被轉換成等效的參考氣體如氮氣 之每分鐘多少標準立方公分(seems),已提供一般情形準確 且有彈性的控制,其中每一過程的氣體混合物不同,因此 ’可用一計算轉換混合氣流成’’等效氮氣流,,,且管線14中 的流量量測元件可被校正以量測,,等效氮氣流,,,始能將所 有流量量測至於同一基準點,如一例中,在一般熱基準質 流計中,100 seem的 C12等效於 116· 5 seem的 n2,200 seem 的BCI3等效於444· 4 seem的氮氣,4 seem的〇2等效於4.08 seem的N2 ,因此,在上述例子中,混合氣體的‘‘等效氮氣 流”為564· 98 seem,以迴授控制閥經管線輸送25%,控制 迴路可調整閥以達到此例中,流量讀數為 〇· 25*564. 98 = 141.2 seem的氮氣,注意在穩定狀態下,氣 月豆益中全部混合氣流,最終會到達室中,因為管線1 2中選 用的流量限制器,不會在該過程中被調整,而壓力會在混 合歧管中自然形成,直到流入氣流總量等於流出氣流總量 〇 圖2顯示一流程圖,總結用於以圖丨支裝置控制分離氣體 進給的方法,此流程可被重複地以卜5〇〇 Hz之間(例如5〇 Hz)的速率,在一給定過程中執行,以便調整說明書條件的 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 522483
改變’與即時基準的流動,如圖2所示,流程圖說明了步驟 ’其中S1為輸人分流設定點,如供應至製程室之特別部分 的流速百分比的步騾,S2為讀取或決定供應至製程室之總 混合氣體流速的步驟,S3說明基於分流設定點與總流速, 計算管線14之目標流量之步驟,S4說明在管線咐讀取氣 體$速的步驟,S5說明計算管線14中流量誤差的步驟,及 被定義為f線14爭目標與實際流速的差別,以及S6說明用 比例(P)比例積分(P〗)以及比例—積分-微分(pI〕)互補, 調整閥的控制設定點(如開放的百分比),…咸少管線財 流量誤差的步驟。 圖3說明依據本發明氣體流動配置之第二與最佳具體實 施例,其中管線12中之選用的流量限制器,可用流量計42 與迴杈控制節流閥44之組合加以取代,例如一設計,其中 製程進給氣體是用兩節流閥與兩流量計分離,_或兩節流 閥之開放孔’可被基於比較使用者選擇的分流與流量計讀 數而加以調整,傳統上,流量計與節流閥(包含在虛線盒 中)之組合,可用傳統質流控制器加以完成,其中控制系統 傳迗個別H動設定點控制至每—支柱,以達到使用者選 擇的分%,由#可主動調整及控制每一氣體輸送線之傳導 性,此設計提供較圖丨者稍有彈性,例如,這允許在任一管 線中從0-100%調整分流的能力,相反地,圖丨的設計不允許 100:流動經由管線14輸送,而不需某些(手動)調整選用的 流量限制器32’此外,圖3之設計提供每_混合氣體輸送線 中氣流-即時的量測,可允許在生產處理晶圓_,即時偵 -12- 本紙乐尺度適用中國國豕標準(CNS) Α4規格(210X297公爱)
裝 η
線 B7 五、發明説明(1〇 ) 測錯誤(例如,偵測在給定管線中的流動障礙或氣體盒中質 流控制器,正的漂移),在操作中,-或兩節流閥之開放孔 足凋正,疋基於使用者選定分流設定點與實際取決於管線 12或14之量得的泥量與總流量(由總和管線12與14中個 別流量計讀數所量得)比例的實際分流部分,便利地,管線 12與14足一或兩者中流量計與節流閥(虛線盒所包含)之組 口可以傳統質流控制器完成,其中控制系統輸送個別流 動設定點控制製管線12與14中之每一質流控制器,以達到 使用者所選定的分流。 在管線12與14中使用傳統質流控制器的情況下,一般而 ^ 負流L制器最好在另一質流控制器被控制電路或微 處理器(或等效者)上的演算主動控制時,收到全開的指令 ,以達到使用者選定的分流,確保總混合氣流等同於流出 的總混合氣流’因此,在管線12與14中質流控制器的氣流 上游,不會有非必要的或多餘的囤積,這會影響室中最終 的製程結果,此外,這可消除這些質流控制器主動與其他 脱爭可用的氣體供應之可能性,其可能導致控制上的不穩 定,假設管線12與14中之質流控制器一致(例如,相同流量 校正與容積,相同壓降等等),且具最大需求設定點之管線 中質流控制器被正常地控制為全開狀態,同時在另一管線 中足質流控制器,被基於設定點與個別流量讀數主動控制 ,以達到在該管線中較低的流量,這可以如下加以解釋, 如果質流控制器一致且都被重為全開狀態,那麼在每_管 線中的流動部分為50%,為達到管線12中超過5〇% ,必須減 -13- 本纸張尺度適用中g g家標準(CNS) ^規格(21GX297公爱了 522483 A7 ______B7^____ 五、發明説明(11 ) 少管線14中的流動傳導性(藉由部分關閉管線14節流閥), 此動作會引起混合歧管壓力輕微增加,會引起經過管線j 2 的流量增加,因為給定管線中之流量是與該管線中壓降成 正比的’為了說明,控制至全開狀態的質流控制器是指” 主動”質流控制器,而被主動控制的質流控制器指的是,,被 動”質流控制器。 , 貝際上’因為製造上的誤差,對兩質流控制器而言,有 一致的壓降是不尋常的,儘管流量控制與校正可能為一致 的,事實上,在某些情況下,使用不同的質流控制器範圍 以達到預期的控制效能是有用的,例如,可用1 〇〇〇 sccm 與250 seem的質流控制器組合,以提供4倍優於以25〇 sccm 質流控制器對管線中低流量之流量控制準確度,以較低範 圍的質流控制器,可達到管線中較佳的解析度,因為質流 控制器通常僅控制流量降至完整範圍的少數百分比,(質流 控制器的積分PID調整將會彌補這些差別),因此,對給定 的分流設定點,選擇何者為主動質流控制器,何者為被動 質流控制器,一般是基於可用兩質流控制器被控制至全開 狀態下,量測特定質流控制器的自然分流所決定,此外, 除了所使用質流控制器(例如,1 000與25〇 sccm質流控制器 對1000與1 000質流控制器)的相關範圍與流速之外,此自然 分流可以是流動的氣體型態之函數,所已有必要使用查詢 表,以選擇給定狀況下,適當的主動與被動質流控制器, 此外,控制運算可包括控制迴路的檢查,以確定是否選對 了主動(全開的)質流控制器,並基於使用者選定之分流誤 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公楚) 522483 A7 B7 發明説明(12 差等,依需要碉整主動的選擇。 此,又汁的正個挺制運算(主動/被動檢查特性)總結於圖 ^所不的心私圖,其顯不一基本功能流程圖,用以獨立控制 氣流至製程室之至少兩不同區域,其中sl〇為輸入總氣流混 合氣體分離設定點的步驟,Su則是讀取每一氣體輸送管線 (如被處理的晶圓中心與邊緣)的實際流量,並決定總流量 的步驟,S12為基於分流設定點與總流速,計算每一氣體輸 送線之目標流量之步驟,S13為選擇主動與被動(被控制) 流量控制器的步驟,S14為計算被動流量控制器設定點,以 符合目標流量(此步驟可藉由計算當時分流誤差,並以piD 補償新設定點之計算,加速達到目標流量)之步驟,以及s工5 為寫下設定點至每一氣體輸送線流量控制器(如被處理的 晶圓中心與邊緣)之步驟,分流進給控制的反應時間,可藉 由加入PID補償至被動質流控制器之計算的目標流量,進一 步加以改善,例如,加入比例補償於新被動設定點,可藉 由以下列方程式計算新設定點來達成: 新被動MFCX流量設定點=被動質流控制器目標流量+比 例增益* (被動質流控制器目標流量-被動質流控制器實際 流量)。 圖5顯示本發明另一有區別的設計,其中製程進給氣體 是用”一進二出’’(one-input-two-output)節流閥46加以分 離,其中控制設定點基於預定的閥校正,選擇由每—支柱 排出氣流的部分,此設計之一限制為,閥分流部分的校正 是與氣體組成及流量有關的,若無流量計以監控每一輸送 -15- 本紙張尺度適用中®國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
裝 訂
線 522483 A7 B7 五、發明説明(13 ) 線之相關流量,在給定氣流中既定氣體混合物之分流的精 確度,會因為不同製程條件而有差別,缺乏管線内流量計 也可防止如‘氣流障礙或校正的漂移等情況的錯誤偵測,其 可導致晶圓製程結果上製程的漂移,本設計之另一缺點為 目前比較起廣泛可得的商用質流計,流量控制閥,以及質 流控制器,商用可得的一進二出節流閥的短缺。 圖6顯示藉由提供至少一流量計42、34於氣體輸送線中 ,擴大圖5之設計,以允許分流閥之迴授控制,與錯誤偵測 能力,如果圖6終止使用一流量計,總流量量測將取決於總 和氣體盒中質流控制器之流量讀數,如果使用兩流量計, 那麼總流量可取決於總和由管線12與14中流量計量得的流 量° 圖7A顯示依據本發明第5具體實施例之氣體噴射配置, 其中來自氣體混合歧管28之氣體被分離以供應上氣體進給 線12與周圍氣體進給線14,兩者均包括一流量計42、34, 以及一迴授控制節流閥44、36,在顯示的具體實施例中, 美國專利第4, 948, 458號(本文參考並包含其内容)中所示 室中之介電窗口中心,可具有上氣體進給,而窗口下的氣 體還可具有周圍氣體進給。 圖7B顯示依據本發明第六具體實施例之氣體喷射系統 ,其中氣體進給供應給兩區蓮蓬頭,此例在常見的美國申 請書第09/343,690 (P510)號中有敘述,本文中參考並包含 其内容,如所示氣體噴射系統由氣體混合歧管28至中心充 實通道氣體進給線50,以及配置為由中心充滿50向外的環 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 522483 五 A7 B7 、發明説明(14 ) 狀外部充實通道氣體進給線52,中心充實可具有不同的組 態如較外部空間直徑小的環型空間。 圖8顯示一種配置,其中在混合歧管下游的一或多個固 定孔或氣流孔,被用以分離進給到處理室中眾多位置的氣 體,圖8的配置已經用於平面面板顯示蝕刻工具的設計中, 其中使用中央與邊緣氣流噴射,中心氣體進給線有一固定 孔,插at於進給至單一中心氣體進給噴射器的管線中,同 時邊緣進給氣體並無固定孔,而會進給眾多邊緣喷射器, 在中心噴射器的固定孔之目的為,限制氣體供應至室中心 ,亦即,若無固定孔,流入室中心的氣流部分會比預期來 得大。 依據本發明之氣體分佈系統可用於高密度電漿反應室 ,這種電漿反應室一般有使用RF能量的高能量來源、微波 能量、磁場等等,以製造高密度電漿,例如,高密度電漿 可在變壓耦合電漿中生成,其也稱為感應耦合電漿反應室 、電子-粒子迴旋加速器共振電漿反應室、螺旋電漿反應室 或之類的,在一般擁有的美國專利第5, 820, 723中有敘述可 提供高密度電漿的高流量電漿反應室之一例,本文中有引 用並參考之。 依據本發明之氣體分配系統可用於電漿蝕刻製程,其中 由先前具體實施例之第一與第二氣體供應器供應之製程氣 體,可相對於彼此,如以蝕刻一溝槽為例,氬氣、氧氣與 氟碳化物(如,CHF3與C4F8)的混合氣體可被供應,而在通道 的蝕刻中,送至晶圓中心區域的氧氣流,會被藉由減少供 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 玎
522483 A7 B7 五、發明説明(15 應至中心區域之混合氣體的流速而減少’在蝕刻低介電係 數私層時,製程氣體可包括一種碳氫化合物如,且 在晶圓的中心與周圍的碳氫化合物/氧氣流速比例,徑向上 可改變以達到均勻的蝕刻,如此,則依據本發明供應至 晶圓中心與邊緣的混合氣體量,可被調整以補償電㈣中 的邊緣快速蚀刻與中心快速蚀刻,例如,在傳統電聚蚀刻 益中’邊緣快速姓刻條件直到光阻在中心快速蚀刻發生後 被腐I虫’才會發生,有了依據本發明之氣體分配裝置,告 晶圓有-光阻層時,更多的氧氣可被供應至中心,反之: 二:層=姓殆盡時’會減少至中心的氧氣流量,結果: =仙邊緣快速及中心快速姓刻條件,可達到更均勻的 本發明已經參考較佳具體實施例 該r者顯而易見的是,亦可能“定Π 線 僅供說明用,不應在任何方向上有圭具體實施例 附加申請專利範圍所定,而非先前本發明之範圍由 範圍内的所有變化與等效者,將包本;:其而落在申請專利 -18- 297公复)
本紙張尺度相中目g家裙準(cns)鐵格㈣X
Claims (1)
- 522483 A BCD 々、申請專利範圍 1. 一種用於半導體基板製程中反應室之氣體分配系統,其 •包含: 多個氣體供應源; 一混合歧管,來自眾多氣體供應源的氣體在該混合歧 管内混合; 多個氣體供應線,輸送混合氣體至室中不同區,氣體 供應線包括第一氣體供應線,輸送混合氣體至室中第一 區,以及第二氣體供應線,輸送混合氣體至室中第二區 至少一控制閥,控制在第一與/或第二氣體供應線中 的混合氣體流速,使得在第一與第二氣體供應線中可達 預期的混合氣體流速比例; 至少一流量量測裝置,可量測第一與/或第二氣體 供應線中的混合氣體流速;以及 一控制器,控制至少一控制閥,以回應藉由該至少 一流量量測裝置所量得之流速。 2. 如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,其中該控制器 包含一電腦或可程式邏輯裝置,可操作該至少一控制閥 ,使得輸送至該多個氣體供應線之至少一條之混合氣體 部分,可在該室中半導體基板的製程中,由第一設定點 改變至第二設定點。 3. 如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,其中控制閥與 流量量測裝置位於第一氣體供應線沿線。 4. 如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,其中該至少一 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)522483 A8 · B8 C8 ' --------- D8 *、申請專利範^ ' - --- 控制閥包含第一與第二控制閥,且至少一流量量測裝置 包含第一'與第二泥量量測裝置,第一控制閥與第一流量 量測裝置位於第一氣體供應線沿線,第二控制閥與第二 泥量量測裝置則位於第二氣體供應線沿線。 5·如申請專利範圍第丨項之氣體分配系統,其中該至少一 控制閥與至少一流量量測裝置包含位於第一氣體供應 線沿線之單一控制闕與單一流量量測裝置,該裝置進一 步包括位於第二氣體供應線沿線的流量限制裝置。 6·如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,其中控制閥包 含一可變分流閥,可操作而將混合氣體之第一部份輸送 至第一供應線,並將混合氣體之第二部份輸送至第二供 應線。 " 7·如申請專利範圍第6項之氣體分配系統,其中該至少一 流量量測裝置包含第一與第二流量量測裝置,第一=量 量測裝置測量第一氣體供應線中的混合 流量量測裝置測量第二氣體供應線中的混合 二且孩控制器操作該至少一控制閥,以回應藉由第一與 第二流量量測裝置所測得之流速。 8·如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,其中唁至少一 控制閥包含位於第一氣體供應線沿線之第一控制間7,與 位於第二氣體供應線沿線之第二控制閥,控制器操作第 一控制閥,以保持全開狀態,並主動操作第二抄制閥, 以提供第二氣體供應線中低^第—氣體供應線工中之流 速0 -20- 、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,其中該至少一 控制閥包含位於第一氣體供應線沿線之第一控制閥,與 位於第二氣體供應線沿線之第二控制閥,控制器運作第 一控制閥,以保持全開狀態,並主動控制第二控制閥, 以提供第二氣體供應線中低於第一氣體供應線中之流 速。10 ·如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,進一步包含在 氣體供·應源與混合歧管之間的質流控制器,質流控制器 控制供應入混合歧管中的氣體流速。 11·如申請專利範圍第1項之氣體分配系統,其中該室包含 一電漿蝕刻室,其中RF能量被用於激發混合氣體至電漿 狀態。12. —種處理反應室中基板的方法,其中一氣體分配系統包 括多個氣體供應源、一混合歧管,來自多個氣體供應源 的氣體在該混合歧管内混合,多個氣體供應線輸送混合 氣體至該室中不同區,氣體供應線包括第一氣體供應線 ,輸送混合氣體至該室中第一區,以及第二氣體供應線 ,輸送混合氣體至該室中第二區,至少一控制閥,控制 在第一與/或第二氣體供應線中的混合氣體流速,使得 在第一與第二氣體供應線中可達到混合氣體的預期流 速比例,至少一流量量測裝置,測量第一與/或第二氣 體供應線中的混合氣體流速,以及一控制器,操作至少 一控制閥,以回應藉由至少一流量量測裝置測量得的流 速_,該製程包含: -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 々、申請專利範圍 供應半導體基板至該反應室; •以至少一流量量測裝置測量第一與/或第二氣體供應 線中的混合氣體流速;以及 藉由供給混合氣體至第一與第二區,處理基板,藉由 控制器調整該至少一控制閥,以回應由至少一流量量測 裝置所量得之流速。13.如申請專利範圍第1·2項之方法,其中控制器操作該至少 一控制.閥,使得第一氣體供應線中的混合氣體流速,在 基板的製程中,從第一設定點改變至第二設定點。 14·如申請專利範圍第12項之方法,其中第一氣體供應線中 之混合氣體流速可被測量,且該至少一控制閥被調整以 控制在第一氣體供應線中的混合氣體流速b15.如申請專利範圍第12項之方法,其中該至少一控制閥包 含在第一氣體供應線中的第一控制閥,與在第二氣體供 應線中的第二控制閥,該方法包括測量第一與第二氣體 供應線中的混合氣體流速,並調整第一與/或第二控制 閥,以控制在第一與第二氣體供應線中的混合氣體流速 16·如申請專利範圍第12項之方法,其進一步包含測量在第 一氣體供應線中之混合氣體流速,調整該至少一控制閥 ,以控制在第一氣體供應線中之混合氣體流速,以及導 引混合氣體通過在第二氣體供應線中之流量限制裝置。 17.如申請專利範圍第12項之方法,其中該至少一控制閥包 含一可變分流閥,該方法包括操作可變分流閥,以輸送 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐).混合氣體之第—却々V $ @ 瓜十 M Y 邵伤至罘一供應線,並輸送混合氣體之 罘一邵分至第二氣體供應線。 18.如申請專利範圍第項 i /、 法,其中至少—流量量測裝 :、罘與第-氣體供應線中的混合氣體流速,且 控制閥被操作以回應測得的流速。 專利知圍第12項之方法,其中半導體基板包含一 叩圓忑方法包括在晶圓上乾蝕刻介電、半導體或傳 導材料.層。 別·如申請專利範圍第12項之方法,其中該方法包括沈積一 層材料在半導體基板上。 21. :申請專利範圍第12項之方法,其進一步包含在氣體供 〜源與混合歧管之間操作質流控制器,以控制供應入混 合歧管之氣體流速。 22. 如申請專利範圍第㈣之方法,纟中該*包含一電蒙蚀 刻室,其中RF能量感應耦合入該室中,該方法包括以電 漿蚀刻基板。 23.如申請專利範圍第12項之方法,其中該室包含一電漿蝕 刻室,其中電漿在該室中產生,該方法包括以電漿蝕刻 基板上的二氧化矽、鋁或多晶矽。 24·如申請專利範圍第丨2項之方法,其中該室包含一電衆餘 刻至’其中電漿在該室中產生,該方法包括在混合歧管 中混合至少一種選自eh、HCh與HBr的鹵素氣體,與選 自CHF3與CF4的〇2、N2或氟後化合物,以激發混合氣體至 電漿狀態,並以電漿蝕刻基板。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 々、申請專利範圍 25.如申請專利範圍第12項之方法,其中該室包含一電漿蝕 刻室,其·中電漿產生於該室中,該方法包括混合氟碳化 合物與〇2或C2H4激發混合氣體至電漿激發狀態,並以電 漿蝕刻基板。.26·如申請專利範圍第12項之方法,其中該控制器監控由供 應至混合歧管之氣體供應的總氣流量,並將在氣體供應 線其中之一的總氣流量及測得之氣流量,與第二氣體供 應線之.目標氣流量比較,該至少一控制閥可由控制器重 複地調整,以達到在第一與第二氣體供應線中之預期流 速。 27.如申請專利範圍第26項之方法,其中使用第一與第二質 流控制器,第一質流控制器在全開狀態下操作,而第二 質流控制器之設定點被重複地調整。28·如申請專利範圍第26項之方法,其中使用第一與第二質 流控制器,且藉由基於當時的流量讀數,加上當時與目 標流量之間差別的倍數,重複地施加新設定點至受控制 的質流控制器,以將氣體分流的設定時間減少。 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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