TWI355690B - A method for depositing and curing low-k films for - Google Patents

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TWI355690B
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Description

1355690 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於沉積與硬彳匕低k膜層用於充填間隙與同 形膜層應用的方法。 【先前技術】
介電膜沉積中，往往樂見形成一高度同形（conformal) 層，其具有充分的絕緣特性（即，低k值）與良好的膜層特 性（例如，高膜層密度與低濕式钱刻速率比值「wet etch rate ratio, WERRj )。不幸地，極少（如果有的話）有初始材質於 單次沉積中就兼備所有這些特性。二氧化矽介電質沉積 中，高度同形層一般具有良好的流動性，這讓該膜層移入 間隙、空隙與接缝。然而，具有良好流動性的氧化物膜亦 傾向具有高濃度的水與矽醇（即，矽醇鍵結「Si-OH」），其 提高該膜層的k質與濕式蝕刻速率比值。另一方面，低水 分氧化物膜的沉積物一般具有較低的k值與濕式蝕刻速率 比值，但他們的低流動性亦使他們容易形成間隙與接缝。 一種用來緩和高溼度與低溼度二氧化矽膜之間缺點的 方式，首先沉積一高溼度同形膜層，接著退火處理以移除 至少一部份的水。兩種習知的退火處理方法為：（1)高溫熱 能退火處理，以及（2)高密度電漿退火處理。熱能退火處理 中，將沉積的氧化物.層提高至某一溫度，在此溫度下該膜 層蒸發出明顯的水氣。矽醇基亦斷裂成水與矽氧（Si-0)鍵 結，而至少某部分這樣形成的水亦由該氧化物層逸出。而 5 1355690 成果為一退火處理過的二氧化矽層，其比最初沉積的氧化 物膜具有更高的密度與更佳的電絕緣性（即，具有較低的k 值）。 .
習知的熱能退火處理在退火溫度較高時更有效率。超 過1000 °C的高溫退火處理，以明顯高於300 °c退火處理的 速度斷裂矽醇鍵結與蒸發沉積的氧化物層之水氣。較高的 移除速率縮短退火處理時間且提高退火處理步驟的效率。 然而，較高溫度的退火處理需與製程的熱能預算限制達成 平衡。例如，假若對沉積在金屬管線上之金屬間介電層 (intermetal dielectric，IMD)執行熱能退火處理，退火處理 溫度的最高限制為400°C或更低。某些實例中，熱能預算 不足會使得需要長期退火處理的熱能退火處理無法實行。
當無法實行高溫退火處理時，可應用一包括高密度電 漿的第二種退火處理方法。此種方法中，將最初沉積的二 氧化矽層暴露在高密度電漿（一般由諸如氦與氬等惰性氣 體斷裂而形成）下。來自電漿的帶電微粒撞擊氧化物膜且造 成矽醇鍵結的斷裂與水蒸氣的移除，高密度電漿中的退火 溫度通常低於熱能退火處理的溫度，因此可用來以低熱能 預算限制退火處理氧化物膜。 高能電漿微粒亦可斷裂氧化物膜中的碳-矽與碳-碳鍵 結。當沉積一純粹的二氧化矽層時，電漿退火處理斷裂與 移除碳鍵結為一樂見的結果。然而，對併入碳以降低該材 質介電常數之低k值氧化物膜而言，電漿移除碳會因為提 高其k值而損害該膜層。因此，需要一種額外的退火處理 6 1355690 方法，其可在低溫下有效地硬化介電膜層而不有害地影響 低k材質的介電常數。#由本發明之實施例來解块此問 與其他爭議。 丨 °蹲 【發明内容】 本發明之實施例包括製造一個二氧化矽層於—基板上 的方法。該些方法包括在一反應腔中形成該二氧化矽層於
該基板上，而此過程係藉由使一氧原子前驅物與—矽前驅 物進行反應然後沉積反應產物於該基板上。可於該反應腔 外產生該氧原子前驅物。該些方法亦包括在6〇〇 °c或更低 的一溫度下加熱該二氧化矽層，然後將該二氧化矽層暴露 在一誘導輕合電衆（induced coupled plasma)下。 本發明之實施例亦包括形成一個二氧化矽層於—I ^ 、 泰扳 上的方法。該些方法包括在一反應腔中形成該二氧化石夕層 於該基板上，而此過程係藉由使一氧原子前驅物斑
一、 吵月IJ
驅物進行反應然後沉積反應產物於該基板上。可於該反應 腔外產生該氧原子前驅物。該些方法亦包括將該二氧化發 層暴露在紫外光下’然後將該二氧化矽層暴露在一誘導輛 合電漿下。 本發明之實施例又進一步包括沉積與退火處理一晶圓 基板上的一個二氧化珍層之方法。該些方法包括提供該晶 圓基板給一高密度電漿化學氣相沉積（HDP-CVD)處理腔， 二氧化石夕廣的沉積即係於該HDP-CVD處理腔中進行；以 及提供一遠端電漿產生裝置，其位於該高密度電漿化學氣 7 1355690
相沉積處理腔外。該遠端電漿產生裝置可用來產生一氧 子前驅物，其被供應給該高密度電漿化學氣相沉積處 腔。該些方法亦包括供應一矽前驅物給該高密度電漿化 氣相沉積處理腔，該矽前驅物與該氧原子前驅物於 HDP-CVD處理腔中進行反應以形成該二氧化矽層於該 圓上。該二氧化矽層形成後，執行一第一次退火處理於 沉積的二氧化矽層上，而該第一次退火處理包括將該層 熱至一約3 0 0 °C至約6 0 0 °C之間的温度約1分鐘至約3 0 鐘。然後，執行一第二次退火處理於該沉積的氧化物層J 而該第二退火處理包括將該層暴露在一高密度氬電漿下 1分鐘至約1 0分鐘。 額外的實施例與特徵一部分在接下來的描述中提出 而一部分那些熟悉技術人士依靠說明書的檢驗可顯而 見，或可藉由本發明的實施得知。藉由描述於說明書的 造、組合與方法可理解與獲得本發明的特徵與優點。 【實施方式】 描述多階段式退火處理二氧化矽層的系統與方法。 階段式退火處理不需高溫（例如，超過 6 0 0 °C的溫度）即 效地由氧化層中移除水分與矽醇基。多階段式退火處理 括第一階段退火處理，其提高該層的硬度且移除一部分 濕氣與/或氩氧基（hydroxyl group);與第二階段退火 理，其移除大部分（假若不是全部）殘留的水分與氫氧基 產生具有良好介電特性（例如，低於3的k值）之硬氧化 原 理 學 該 晶 該 加 分 > 約 易 構 多 有 包 的 處 以 物 1355690 層（例如，高於lGPa)。
多階段式-退火處理不需高溫或冗長的退火時間（例 如，超過60分鐘）即可將最初沉積的軟氧化物膜層轉變為 一高品質、低k值的介電層。對含碳的低k氧化物層來說， 退火處理的第一階段硬化該軟膜層至接下來退火階段（們） 無法斷裂與移除足夠的碳而明顯提高該層k值之程度。因 此，低溫且高效率移除水分的退火處理方法（例如，高密度 電漿退火處理），可用於退火處理中而不危及含碳二氧化梦 介電層的低k值特性。 示範性氧化物層沉積與退火處理
第1圖顯示根據本發明實施例的介電質沉積與退火處 理方法100中所選步驟之流程圖。方法100包括提供晶圓 基板給沉積腔（步驟102)。晶圓基板可包括200毫米、3〇〇 毫米等梦晶圓基板。基板具有形成於其上的構造（其包括Μ 隙、溝槽與間距「steps」等），這些構造具有2:1或更高、 5: 1或更高、7: 1或更高、10: 1或更高、13: 1或更高、 15 : 1或更高等等的深寬比（aspect ratio)。 將矽前驅物導入包含基板的反應腔内（步驟1〇4)。梦 前驅物包括一或多種含碳有機矽化合物，與/或例如守炫 (SiH4)的非含碳矽化合物。包含有機矽的化合物包括那些 具有直接矽-碳鍵結與/或那些具有矽-氧-碳鍵結的化合 物。有機矽烷類的矽前驅物之實例包括二甲基石夕恢 (d i m e t h y 1 s i 1 a n e) ' 二曱基碎炫（t r i m e t h y 1 s i 1 a n e )、四甲基發 院（tetramethylsilane)、二乙基石夕院（diethylsilane)、四甲基 9 1355690
發酸鹽（tetramethy丨orthosilicate，TMOS)、四乙基梦酸鹽 (tetraethylorthosilicate, TEOS)、八甲基三句氧 (octamethyltrisiloxane, OMTS)、八曱基環四梦氧 (octamethylcyclotetrasiloxane, OMCTS)、四甲基環四碎氧 (tetramethylcyclotetrasiloxane，TOMCATS)、二甲基二甲氧 基梦烧（(111116111丫1(111]16111〇\>^11&116，01^10^408)、二乙氧基甲 基梦炫> (diethoxymethylsilane，DEMS)、甲基三乙氧基碎烧 (methyl triethoysilane, MTES)、苯基二甲基梦烧 (phenyldimethylsilane)、苯基碎烧（phenylsilane)以及上述 之混合物等。 將有機矽前驅物導入沉積腔前或過程中，可將其與一 載氣混合。載氣為一非活性氣體，其不過度干擾氧化膜形 成於基板上。載氣的實例包括氦、氖、氬與氫氣（H2)等氣 體。
亦將含氧前驅物導入包含基板的反應腔（步驟106)。 含氧前驅物可包括沉積腔外遠端產生的氧原子。可藉由解 離下列前驅物產生氧原子：氧氣（02)、臭氧（03)、氮-氧化 合物（例如，一氧化氮「NO」、二氧化氮「N〇2」、氧化亞氮 「N20」等等）、氫氧化合物（例如，水「H20」、過氧化氫 「h2o2」等等）、碳氧化合物（例如，一氧化碳「CO」、二 氧化碳「C02J等等）以及其他含氧前驅物與該些前驅物的 組合物。 亦可由下列方式解離前驅物以產生氧原子：熱能解 離、紫外光解離與/或電漿解離等方法。電漿解離包括在遠 10 1355690
端電漿產生腔内由氦、氬等擊出電漿，且將該氧前驅 導給電漿好產生氧原子前驅物。 方法100的實施例中，氧原子與有機矽前驅物彼 混合直到被導入沉積腔。前驅物經由空間上分散的獨 驅物進入口（分散在反應腔周圍）進入腔室。例如，氧 前驅物由位在腔室頂部且位於基板正上方的一進入Ϊ 進入口群）進入腔室。進入口將氧前驅物流指向垂直於 沉積表面的方向。同時，矽前驅物由一或多個環繞在 腔側壁的進入口進入腔室。此類進入口將矽前驅物流 大約平行於沉積表面的方向。 額外的實施例包括經由多埠式嘖頭的獨立埠傳遞 子與矽前驅物。例如，位在基板上方的喷頭，其包括 驅物進入沉積腔之開口的一種樣式。以氧原子前驅物 一部分開口，而以矽前驅物供應第二部分開口。經由 部分開口傳遞的前驅物，其彼此之間係流動分離直到 進入沉積腔。關於前驅物處理設備之形式與設計的額 細内容描述於共同讓渡的美國暫時性專利申請案（案 « A01 1 162/T72700)-由Lubomirsky在與本說明書相同 提申且命名為「介電質間隙充填所用的處理腔」，其全 此以參考資料的方式併入本文中。 當氧原子與矽前驅物在沉積腔内反應時，他們形 氧化矽於基板沉積表面上（步驟 108)。初步沉積過程 將基板維持在一穩定且相對低溫下（例如，約3 0 °C至 °C )。最初的氧化物層具有出色的流動性，且可快速地 物引 此不. 立前 原子 1 (或 基板 沉積 指向 氧原 讓前 供應 不同 離開 外詳 號為 曰期 文在 成二 中， 句70 移動 11 1355690
至基板表面上構造内的間隙底部。 二氧化矽層沉積後，接著執行第一次退火處理（步 110)，以移除一部分的水分且提高該層的硬度。此初·步 火步驟包括在惰性環境（例如，乾燥氮氣環境）中加_熱-該 化物層約1分鐘至約1 0分鐘。以不傷害形成於基板構造 之金屬管線（例如，當氧化物層為沉積於鋁金屬管線上的 屬間介電層）來選擇熱能退火處理的溫度。 或者（或另外），該第一次退火步驟包括將該二氧化 層暴露在紫外光下約1分鐘至約30分鐘。如同熱能退火 理，紫外光退火處理可移除最初沉積的氧化物膜中存在 一部分水分，且亦增加該膜層的硬度。 第一次退火處理結束後，執行一第二次退火處理（步 112)以進一步由該氧化物層中移除水分與矽醇鍵結。退 處理步驟112中，移除實質上所有的水分與矽醇，好給 層一較低的 k值與較低的濕式蝕刻速率比值（不論相對 最初沉積的氧化物層或第一次退火步驟處理後的該層）。 第二次退火處理包括將該氧化物層暴露在一電漿下，此 漿有效地從該氧化物中移除水與矽醇基。然而第一退火 理後，氧化物層具有足夠的硬度能減少（或避免）電漿斷 存在於氧化物中的碳基團。因此，對低k值含碳氧化物 而言，電漿退火處理不會移除足以明顯提高該層k值的 含量。 現在參照第2圖，顯示一描述根據本發明實施例之 電質沉積與熱能/電漿退火處理方法 200中所選步驟之 驟 退 氧 内 金 矽 處 的 驟 火 該 於 這 電 處 裂 層 碳 介 流 12 1355690 程圖。方法200包括提供基板給沉積腔（步驟202)。接著， 最初氧化物層的沉積包括在反應腔外的遠端系統中產生反 應式氧原子（步驟204)。例如，在一遠端高密度電紫產生 器中，供以4000至6000瓦特（例如，5500瓦特）的射頻功 率給複合氣體流好產生氧原子，該複合氣體流包括氬氣（其 流速，例如約9 0 0至約1 8 0 0 s c c m)與氧氣（其流速，例如約 600至約1200 seem)。接著將遠端產生的氧原子前驅物導
入反應腔（步驟206)。 亦將有機矽前驅物導入反應腔（步驟208)。藉由將有 機矽化合物（氣體或液體）與載氣（例如，氦或氫分子）混合 而將此類前驅物導入沉積腔。舉例來說，以約600至約2400 s c c m的流速讓氦通過室溫為液態的有.機矽前驅物（例如， 八曱基環四矽氧「OMCTS'」）而冒出，以提供流速約 800 至約1 6 0 0 m g m的八曱基環四碎氧流給腔室。
腔室中，氧原子與矽前驅物彼此互相反應以形成最初 的氧化物層於基板上（步驟210)。氧化物層沉積過程中腔 室内的整體壓力為，例如約0.5托爾（Tor r)至約6托爾。較 高的整體壓力（例如，1 · 3托爾）將沉積更具流動特性的氧化 物層，而較低的整體壓力（例如，0.5托爾）將沉積更高程度 的同形（conformal)氧化物層。由於氧原子為高度反應物 質，所以反應腔内的沉積溫度則相當地低（例如，約1 00°C 或更低）。氧化物沉積速率在每分鐘約500A至約3000A範 圍之間（例如，每分鐘 1 5 00A)。該層的厚度約 500A至約 5000A。 13 1355690 低k值氧化物膜沉積後，接著執行一熱能退火處理（步 驟212)。這退火處理包括將最初沉積的氧化物層溫度提高 到約3 0 0 °C至約6 0 0 °C (例如，約3 5 0 °C至約4 0 0 °C ;約3 8 0 艺等）。熱能退火處理.環境包括乾燥氮、氦、氬等惰性氣體， 以及約1 5毫托爾至約7 6 0托爾（例如，約5 0托爾）的腔室 壓力。氧化物層經歷熱能退火處理約1分至約3 0分鐘（例 如，約1分鐘），然後產生具有較低溼度與較高硬度（相對 於最初的沉積膜層）的退火處理過之氧化物層。由於熱能退 火處理無法完全移除水分與矽醇，因此該層的硬度低於完 全乾燥且沒有矽醇的氧化物之硬度。例如，熱能退火處理 後的膜層具有約 〇.5Gpa或更低的硬度（例如，0. lGpa至 0· 5 Gpa)。相同地，膜層的介電常數通常高於完全乾燥的氧 化物層，且具有高於4.0的熱能退火處理後k值。 接著執行第二次電漿退火處理（步驟214)於熱能退火 處理過的氧化物層上。藉由將晶圓基板暴露在電漿（由一或 多種諸如氦或氬的惰性氣體所產生）下而執行電漿退火處 理。可由誘導耦合電漿（ICP)產生電漿且可原位產生於反應 腔内。用來產生電漿的射頻功率約為1 000瓦特至約9600 瓦特（例如，約1800瓦特），而腔室内的電漿壓力約為2毫 托爾至約50毫托爾（例如，約20毫托爾）。電漿退火處理 過程中，將晶圓由約3 5 0 °C加熱至約4 0 0 °C (例如，約3 8 0 °C )，而將該氧化物層暴露在電漿下約1至約1 0分鐘（例 度 的 濃醇 醇梦 矽與 與分 分水 水無 的於 層 同 該相 ， 上 後質 理實 處度 火硬 退的 裝層 電該 ο ο ΝΪ/ 鐘零 分近 3 接 約上 , 質 如實 14 1355690 低k值二氧化矽（例如，约1.2Gpa)。該層亦具有低於2 · 的濕式蝕刻速率比值（例如，約1.8 : 1至約1 ·4 : 1) °相同 地，該層的k值可能低於3.0。在一金屬化基板的熱損算 溫度下（例如，約60(TC ) ’退火處理過的氧化物層亦係一 致且穩定的。
第3圖顯示根據本發明實施例之介電質沉積與紫外光 /電漿退火處理方法300中所選步驟之流程圖。相似於方法 200，方法300包括提供基板給沉積腔（步驟30 2)，且產生 氧原子前驅物（步驟304)，且將其導入該沉積腔中（步驟 306)。亦將矽前驅物（例如’有機矽化合物）導入該腔至（步 驟308)，且與該氧原子前驅物反應以形成最初氧化物層（步 驟310)。此最初沉積後，接著執行兩步式退火處理以由該 氧化物層中移除水分與矽醇基》
第一退火處理步驟包括將最初沉積的二氧化矽層暴露 在紫外光下（步驟312)。紫外光可藉由移除水分與斷裂碎 醇（即，Si-OH)鍵結而提高該膜層的硬度與降低該膜層的k 值。例如，矽醇鍵結吸收約200奈米的紫外光輻射’而該 輻射將該矽醇轉換成二氧化矽與水蒸氣》 可由一或多個照耀基板的紫外光源提供紫外光。這些 紫外光源包括一紫外光燈泡，其散發廣譜波長（包括非紫外 光波長）的光’而其具有位在紫外光波長上（例如，220奈 米）的波峰強度。紫外光燈泡的實例包括氙氣燈（散發波長 的波峰為172奈米）、水銀燈（波峰在243奈米）、氘燈（波 峰在140奈米）與氣化氪（KrCh)燈（波峰在222奈米）等類型 15 1355690
的紫外光燈泡。額外的紫外光源包括提供連貫窄 光給氧化物層的雷射。雷射光源包括準分子雷射 化氙「XeCl」、氟化氪「KrF」、氟「F2等準分3 或適當的固態雷射（例如，摻钕釔鋁石榴石雷射 lasers」）的諧波。紫外光源亦包括二極體紫外光: 濾光器與/或單色計可用來縮小到達氧化物 的波長範圍。例如，濾光器可阻擋低於1 7 0奈米 線好避免紫外光退火處理移除該層中的碳。 將氧化物層暴露在紫外光源下約1 0秒至6 0 型的暴露時間約為1分鐘至10分鐘（例如，約2 5分鐘）。紫外光退火處理步驟過程中氧化物層的 25°C至900°C。在氧化物層處於含有氦、氬、氣 亞氮、氨、臭氧、水或上述之混合物的空氣中時 外光暴露。紫外光暴露過程中腔室内的空氣壓力 托爾至600托爾之間。 紫外光退火處理後，接著執行電漿退火處理 物層上（步驟 314)。此第二次退火處理移除實質 存的水與矽醇基，以提供高品質（例如，1.2 Gp a 低k值（例如，約3.0或更小的k值）的二氧化矽 於方法200中的電漿退火處理步驟214，藉由將 板暴露在電漿下（由一或多種諸如氦或氬的惰性 生）而執行電漿退火處理步驟 314。可藉由誘導 (IC P)產生電漿且可原位產生於反應腔内。電漿退 程中，將晶圓由約3 5 0 °C加熱至約4 0 0 °C，且將該 頻的紫外 (例如，氯 1雷射）與/ 「Nd-YAG 源。 層之光線 波長的光 分鐘。典 分鐘至約 溫度約為 氣、氧化 ，執行紫 介於約 1 於該氧化 上所有殘 的硬度）、 層。相似 該晶圓基 氣體所產 耦合電漿 火處理過 氧化物層 16 1355690
沉 層。第 該層的 由該層 在惰性 過程中 如，約 退火處 接 一介電 子與有 層的厚 沉 層。第 暴露在％漿下約1至10分鐘。退火處理後該層中的水 梦醇濃度實質上接近零。 現在參照第4圖，顯示一根據本發明實施例之多 介電質％積與熱能/電漿退火處理400中所選步帮之 圖方螓4〇〇包括提供基板給沉積腔（步驟402)，且 第介電層於該基板上（步驟404)。介電層可以為藉 原’、有機妙别驅物反應形成的二氧化發層。藉由古 電聚解％含氧翁炉（你丨如 ^ 。 含氧氣體（例如，氧氣）遠端產生該氧原子 物第氣化物層的厚度約為50A至500人之間（例 100A至約200人）。 後，接著於兩步式退火製程中退火處理第 退火步驟406包括紫外光或熱能退火處理 哽度。接著，執行第二退火處理步驟4〇8以 中移除水分與料鍵結。這可藉由將該介電 電毁的電聚退火處理下來達成。纟退火處理 的介電層溫度係維持在約3 〇 〇 〇c至約6 〇 〇。〇_； 350°c至約400。〇。第一介電層的第一次與 理會持續約30秒至的1Λ、沐 ν王約1 0分鐘。 著形成第二介電居 ;「€增（步驟410)於該基板上（現 層）。可由相同於坌 第〜介電層之前驅物（例如 機發前驅物）形成笛 战第二介電層。亦以大約相同 度形成第二介雷思 电增（例如，約50A至約500入) 積後，接著$ & I i ;兩步式退火製程中退火處理第 一退火步驟412 t括紫外光或熱能退火處理 分與 層式 流程 沉積 由氧 密度 前驅 ，約 介電 提尚 —步 暴露 步驟 切（例 二次 有第 氧原 第一 介電 提高 17 1355690 該層的硬度並減少該膜層中的水分與矽醇量。接著，執行 第二退火處理步驟414以進一步由該層中移除水分與矽醇 鍵結。這可藉由將該介電層暴露^在惰性電漿的電漿退火處 理下達成。在退火處理兩步驟過程中的介電層溫度係維持 在約3 〇 〇 °C至約6 0 0 C之間（例如’約3 5 〇 〇c至約4 〇 〇)。 第二介電層的第一-人與第二次退火處理會持續約秒至 約1 0分鐘。 會重複許多次地（未顯示）執行介電沉積與兩階段退火 處理循環，直到形成該介電材質至所欲的厚度。例如，假 設每個介電層的厚度為100A，而所欲之整體薄膜厚度為 1.2#m’那麼需要執行12次沉積與退火處理循環。各個 沉積層的厚度可藉由調控影響氧化物沉積速率的參數來設 定，該參數包括諸如反應前驅物的類型與流速、沉積腔中 的整體壓力以及溫度等參數。如上述提到，典型的氧化物 層沉積速率係每分鐘約500A至約3000A (例如，約每分鐘 1500A)。 示性沉積與退火處理系、統 執行本發明實施例的沉積系統包括高密度電漿化學氣 相沉積（high-density plasma chemical vapor deposition, HDP-CVD)系統' 電漿輔助化學氣相沉積（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)系統、次大氣壓化學氣 相沉積(sub-atmospheric chemical vapor deposition, S A C V D)系統與熱能化學氣相沉積系統等類型的系統。執 行本發明實施例的化學氣相沉積系統之特定實例包括 18 1355690 CENTURA ULTIMA™高密度電漿化學氣相沉積腔/系統與 PRODUCER™電聚輔助化學氣相沉積腔/系統（Applied Materials, Inc., Santa Clara，广California)。 一個適當的沉積與退火處理系統（其中可修改用來應 用依照本發明之實施例）顯示與描述於共同讓渡的美國專 利公開案第 US2005/0250340(美國專利申請案第 10/841，582號）中（由等人於2004年5月7日提伸）， 其在此以參考方式併入本文中。 現在參照第5A圖，高密度電漿化學氣相沉積 (HDP-CVD)系統510’其中根據本發明的一膜層會沉積於 硝酸銘構件（例如，噴嘴、擋板等）上。系統5丨〇包括一腔 室5 1 3、一真空系統5 7 〇、_電漿源系統5 8 〇 A、一偏壓電 漿系統580B、一氣體輸送系統533與一遠端電漿清潔系統 550 » 腔至513的較兩部分包括一圓蓋514，其係由陶質介 電材質（例如’氮化鋁）所製成。圓蓋514界定一電漿處理 區516之上部界線。電漿處理區516其底部的邊界在基板 517與基板支撐構件518的上表面。 加熱板523與冷卻板5 24裝設在圓蓋514上端且與其 ’’·、此耗接。加熱板523與冷卻板524可調控圓蓋溫度至約 OOC至約20〇c範圍上下1〇β(：之間。這讓圓蓋達到最有效 之狐度好應付不同處理。例如，帛見將清潔或钱刻處理的 圓蓋服度維持兩於沉積處理時的溫度。圓蓋溫度的準確調 控亦減少腔室内占y Al ^ 至円成片剝洛或粒子數目，且改善沉積層與基 19 1355690 板之間的黏著性》
腔室513較低的部分包括一腔體構件522(其連結腔室 與真空系統）。基板支揮構:件51 8的底座部分521固定在腔 體構件522上，並與腔體構件522形成—連續性内表面。 機械片（未顯示）經由腔室513側邊的插入/移出開口（未顯 不）將基板傳入與傳出腔室513。在馬達（未顯示）的調控下 :高然後降下舉昇銷（亦未顯示），好將基板從機械片（在較 高的負載位置55 7)上移至較低的處理位置556，其中該基 板被置於基板支撐構件518的基板接收部分519。基板接 收部分519包括一靜電塊52〇，其在基板處理過程中將 基板固定於基板支撐構件518上。一實施例中，基板支撐 構件5 1 8由銘陶瓷複合（例如，氮化鋁）材質所構成。 真空系統570包括節流閥體（throttle body)525，其内 含雙葉式節流閥526，且該節流閥體連結於閘閥（gate
valve)527 與渴輪分子聚浦（turb〇-m〇lecular pump)528。應 當注意的是節流閥體5 2 5提供氣流極小的阻礙，且能夠對 稱式抽吸’如同描述於共同讓渡的美國專利申請案第 08/5 74,839號（1 995年12月12日提伸），其在此以參考方 式併入本文中。閘閱527可分隔泵浦528與節流閥體525 ’ 當節流閥526完全打開時，閛閥527亦可藉由限制排出流 動之能力來調控腔室壓力。節流閥體、閘閥與渦輪分子泵 浦的配置可精確與穩定地調控腔室壓力介於約1毫托爾至 約2托爾之間。
電漿源系統58〇a包括裝設於圓蓋514上的頂線圈（t〇P 20 1355690
C〇U)529與側線圈（side C〇in)530 »對稱式接地屏蔽（gr〇und )(未顧示）減少這些線圈之間的電輕合。頂線圈529 藉由頂端的射頻源（StRF)產生器531Α供以動力，而側線圈 530藉由側端的射頻源（SRF)產生器53 ^供以動力，讓各 個線圈具有獨立功率量與操作頻率。這種雙重式線圈系統 可調控腔室513内的放射離子密度，因而改善電漿的均— 性。一般來說側線圈530與頂線圈529係感應式驅動，並 不而要相應電極（complimentary electrode)。一實施例中， 頂端的射頻源產生器531A在名義上2 MHz下提供高達 10，000瓦特的射頻功率，而側端的射頻源產生器531B在 名義上2 MHz下提供高達10,000瓦特的射頻功率。由名 義上的執行頻率（例如，分別高達17_19 MHz與1.9-2.1 MHz)抵銷頂端與側端射頻產生器之操作頻率以改善電漿 產生效率。
偏壓電漿系統5 80B包括一射頻偏壓（BRF)產生器 531C與一偏壓匹配網路532C。偏壓電漿系統580B電容式 耦接基板部分5 1 7與腔體構件522，其作為一相應電極。 偏壓電漿系統580B適合用來增進傳送電漿源系統580A產 生的電漿物質（例如，粒子）至基板表面。一特定實施例中， 射頻偏壓產生器在13.56 MHz下提供高達5,000瓦特的射 頻功率》 射頻產生器531A與531B包括數位調控式合成器，且 運轉約1.8至約2.1 MHz的頻率振幅。各個產生器包括— 射頻調控電路（未顯示）’該電路測量由腔室與線圈反射至 21 1355690
產生器的功率，且調整運轉頻率以得到最少的反射j 悉技術人士可以理解）。一般將射頻產生器設計成可 50歐姆阻抗的負..載中。具有與產生器不同阻抗的負 射射頻功率。這會降低送至負載的功率。此外，由 射給產生器的功率會過度負載且損害該產生器。由 的阻抗範圍可小於5歐姆以及大於900歐姆（取決於 子密度等因素），且由於反射的功率為頻率的一種函 此根據反射的功率而調整產生器頻率以提高射頻產 送給電漿的功率且保護該產生器。另一減少反射功 善效率的方式為利用匹配網路（matching network)。 匹配網路532A與532B將產生器531A與531 出阻抗匹配於各自的線圈529與530。射頻調控電 改變匹配網路内電容器的數值來協調兩個匹配網路 著負載變化將產生器匹配於負載。當負載反射回產 功率超過某一限度時，射頻調控電路會調整匹配網 個提供固定匹配且有效讓射頻調控電路不再協調匹 的方式為，將反射功率的限度設定成高於任何預期 功率數值。這有助在某些情況下穩定電漿（藉由維持 路固定於其最近的狀態）。 其他方法亦有助於穩定電漿。例如，射頻調控 用來測定傳送給負載（電漿）的功率，且可提高或降 器輸出功率以在一膜層沉積過程中維持實質上不變 功率。 氣體輸送系統5 3 3由許多來源提供氣體，來源 々率（熟 運轉於 載會反 負載反 於電漿 電漿離 數，因 生器傳 率與改 B的輸 路藉由 ，好隨 生器的 路。一 配網路 的反射 匹酉己網 電路可 低產生 的傳送 包括經 22 1355690
由氣體輸送管線 53 8(僅顯示某一部分）處理基板的 534A-534F腔室。如熟悉技術人士可理解般，5 34A-534F 來源實際上所'用的來源與實際上的連接（輸送管線 538至 腔室513)隨著執行於腔室513内的沉積與清潔處理而有所 改變。氣體經由氣體環537與/或頂噴嘴545導入腔室513。 氣體環537與/或頂喷嘴545可由氮化鋁構成。第5B圖係 腔室513的一簡化、部份橫剖面圖式，其顯示更詳細的氣 體環5 3 7。 一實施例中，第一與第二氣體源（534A與534B)與第 一與第二氣體流量控制器（535 A’與535B’）經由氣體輸送管 線5 3 8 (僅顯示某一部分）提供氣體給氣體環53 7中的環狀 空間536。氣體環537具有多個提供一致氣體流於基板上 的氣體喷嘴 539(僅顯示一個以便描述）。可改變噴嘴長度 與喷嘴角度以符合特定處理（個別腔室内）的外觀一致性與 氣體利用效率。一實施例中，氣體環5 3 7具有1 1 2個由氮 化鋁構成的氣體噴嘴539。
氣體環537亦具有多個氣體噴嘴 540(僅顯示其中之 一），這些噴嘴與來源氣體喷嘴 539位於同一平面但比較 短，而一實施例中，氣體喷嘴540接收來自主體空間（body plenum)541的氣體。氣體喷嘴5 4 0可由氮化鋁構成。氣體 注入腔室513前不欲混合氣體的某些實施例中，氣體喷嘴 539與540彼此不流動地耦接。其他實施例中，藉由提供 主體空間5 4 1與氣體環狀空間5 3 6之間的隙縫（未顯示）， 可在氣體注入腔室513前混合氣體。一實施例中，第三與 23 1355690 第四氣體源（5 34C與534D)與第三與第四氣體流量控制器 (535C與535D’）可經由氣體輸送管線538提供氣體給主體 空間。例如543B(未顯示其他閥）的附加閥可關斷由流量控 制器至腔室的氣體。 -
在使用易燃、有毒或腐蝕性氣體的實施例中，樂見沉 積後排除留在氣體輸送管線内的氣體。這可利用三通閥（例 如543B閥）來完成，例如，隔離腔室513與輸送管線538A 以及排出輸送管線538A至真空前置管線544。如第5A圖 所示，其他相似閥（諸如，543A與 543C)可併入其他氣體 輸送管線。盡可能將上述之三通閥接近腔室513而設置以 減少輸送管線未排出氣體的容積（三通閥與腔室之間）。再 者，可將兩通（開-關）閥（未顯示）置於質量流量控制器（MFC) 與腔室之間，或氣體源與質量流量控制器之間。
再度參照第5A圖，腔室513亦具有頂喷嘴545(由氮 化鋁所構成）與頂氣口（top vent)546。頂喷嘴545與頂氣口 546可獨立調控氣體的上方與側邊流動，這改善薄膜的一 致性且可微調薄膜的沉積與摻雜參數。頂氣口 546為一環 繞頂喷嘴545的環型開口。一實施例中，第一氣體源534A 提供來源氣體喷嘴539與頂喷嘴545。來源喷嘴的質量流 量控制器535 A’調控送至來源氣體喷嘴539的氣體量，而 頂噴嘴的質量流量控制器535A調控送至頂氣體噴嘴545 的氣體量。同樣地，兩個質量流量控制器535B與535B， 可用來調控單一氧氣源（例如，來源534B)進入頂氣口 546 與氧化劑氣體喷嘴540的氧氣流動。供應給頂喷嘴545與 24 1355690 頂氣口 546的氣體/ $ %丑流入腔室5 1 3前可保持分離，或在流 入腔室513前於 a a間（top pienum)548中混合。可用不同 來源的相同氣體來 供應腔室的不同部分。 提供遠端微波 ^ ^ 座生式電漿清潔系統5 5 0以週期性由腔 室零件上*^除沉積换机 从么 β餘物。清潔系統包括遠端微波產生器 5 5 1，該系統在反 、， & 腔553内以清潔氣體源534E(諸如，氟 分子、三氟化氮、 „ ^ 其他碳氟化合物或均等物）的氣體產生電 漿。此類電漿所產 的活性物質經由塗抹管（applicator tube)5 5 5、清潔氡 進π埠554運送至腔室513。用來容納 清潔電漿的材質（柄&
如’反應腔553與塗抹管555)需可抵 抗電漿的侵害。督田L 用上’反應腔553與進給埠554之間的 距離越短越好，因发& ^ , 為所欲的電漿物質濃度會隨著離開反應 腔553的距離而減少。 〜 在遠端腔至内產生清潔電漿可運用 有效的微波產生器，曰τ么& 不會使腔室零件遭受存在於電漿產 生地點之溫度、輕射岑經氺 -輝光放電（gl〇xv discharge)的粒子衝 擊。因此’相對敏感性愛生 玖性零件（例如，靜電塊520)便不須以 撞片晶圓覆蓋或其他保護，作芒县 ^但若疋原位電漿清潔處理則需 要這些保護。 系統調控器560控制系統51〇 $缺突— 作。調控器560包 括一記憶體562，諸如硬碟、斂埋 欺磲（未顯示）與一耦接於處 理器561的卡架（card rack)(未埯+、 t 八禾顯不）。卡架包括單板機 (single-borad computer，SBC)(未顯示、虹•木‘ Α ν个翔不）、類比與數位輪入/ 輸出板（未顯示）、介面板（未顯示） )興步進式電動控制板 (stepper motor controller boards) Γ 去 as 及 以 ；、禾顯不）。系統調控器符 25 1355690
。歎洲插卡式模组（Versa Modular European, VME)標準， 該標準界定電路板、卡槽（card cage)與連接器的尺寸與類 S^ VME標準亦界定匯流排結構為16位元資料匯流排與 24位元位址匯流排。在儲存於硬碟上之電腦程式或經由其 他電腦程式（例如，儲存於卸除式磁碟中的程式）的調控下 運轉系統調控器5 3 1。電腦程式制定下列參數：諸如時間、 &合的氣體、射頻功率強度與特定處理的其他參數。如第 5 c圖所示’使用者與系統調控器之間的介面係經由顯示器 (例如陰極射線管「CRT」565)與光筆566。 第5C圖係一用於連接第5A圖示範性化學氣相沉積處 理腔之示範性系統使用者介面的部分圖示。系統調控器 560包括一耦接於電腦可讀式記憶體562的處理器561。記 憶體562最好為硬碟，但記憶體562可為其他類型的記憶 體’諸如唯讀記憶體（ROM)、可編程程式唯讀記憶體（pR〇M) 等等。
在儲存於記憶體562内之電腦可讀式形式的電腦程式 5 6 3調控下運轉系統調控器5 60。電腦程式制定下列參數： 時間、溫度 '氣體流、射頻功率強度與特定處理的其他參 數。使用.者與系统調控器之間的介面係經由陰極射線管顯 示器（CRT monitor)565與光筆5 66(第5C圖所示）。可運用 兩個顯示器（565與565A)與兩支光筆（5 66與566A)，其中 一個（565)鎮嵌於清潔室壁（操作者用）’而另一個（565A)位 在該壁後面（設備技術員用）。兩個顯示器可同時顯示相同 的資訊，但僅可用一隻光筆（例如，566)。為了選擇特定的 26 1355690 螢幕區域或功能，操作者觸碰顯示器螢幕上選定的區域， 然後按下光筆上的按鈕（未顯示）。舉例來說，觸碰的區域 '藉由改變其強調顏色或顯示一個新的選單以證實唭被光筆 所挑選。
可用任何習知的電腦可讀式程式語言來編寫電腦程式 编場：例如，68000 組合語言（assembly language)、C、C + +、 Pascal、Fortran或其他》利用習知的文件编輯器將適當的 程式編碼輸入成單一檔案或多個檔案，且存於或具現於電 腦可用式媒體（computer usable medium)，例如電腦的記憶 體系統。假若輸入的編碼文件為高階語言，那麼編譯該編 碼，然後合成的編譯碼接著鏈結（linked)於預先編譯的 Microsoft Window®程序庫程序（library routines)之目的瑪 (object code) »為了執行鏈結、已編譯之目的碼，系統使 用者希望目的碼引發電腦系統讀取記憶體中的編碼。中央 處理器（CPU)接著讀取與執行編碼好完成程式中識別的工 作。
第5D圖顯示電腦程式580遞階控制結構的一描述性 方塊圖示。使用者藉由利用光筆介面回應陰極射線管顯示 器上顯示的選單或螢幕，而將處理設定序號與處理腔室編 號輸入處理選擇子程式（process selector subroutine)582 中。處理設定為能夠實施特定處理的預定處理參數，且可 被預先界定的處理設定序號所辨認。處理選擇子程式582 確認（i)多腔室系統中所欲的處理腔，以及（ii)足以操作處 理腔執行所欲處理的所欲處理參數設定。執行特定處理的 27 1355690 處理參數係關於下述狀態：處理氣體组成與流速、溫度、 壓力、電漿環境（例如，射頻功率強度）以及腔蓋温度，且 以處方方式提供給使用者。利用光筆/陰極射線管顯示器介 面輸入處方指定的參'數。 系統調控器560的類比與數位輸入板提供監測處理的 訊號，而系統調控器560的類比與數位輸出板輸出調控處 理的訊號。
處理排序子程式（process sequencer subroutine)584 包 括接收來自處理選擇子程式582所識別之處理腔室與處理 參數設定的程式編碼，以及調控不同處理腔運轉的程式編 碼。多個使用者可輸入處理設定序號與處理腔室編號，或 單一使用者可輸入多個處理設定序號與處理腔室編號；排 序子程式584以所欲的順序中安排所選的處理。排序子程 式584最好包括可執行下列步驟的程式編碼：（i)監測處理 腔的運轉以測定腔室是否正在使用，（i i)測定正在使用的腔 室中執行哪種處理，以及（iii)基於處理腔室的可得性與即 將實施的處理類型執行所欲的處理。可運用習知監測處理 腔的方法.，例如輪詢（polling)。在安排執行哪個處理時， 可將排序子程式584設計用來考慮「各個特定使用者年紀· 輸入要求」或正在使用的處理腔當前狀況與選擇所欲處理 狀況的比較；或任何其他的重大因子，其為系統程式設計 師想要包含在内用以測定排序優先性。 排序子程式584決定接下來執行哪個處理腔與處理設 定組合後，排序子程式5 84藉由傳遞特定處理設定參數給 28 1355690 腔室管理子程式 586A-C而開啟處理設定的執行，而該腔 室管理子程式根據由排序子程式584送來的處理設定調控 腔室 513中的多個處理工作以及可能調控其他腔室（未顯 示）。
腔室元件子程式（chamber component subroutines)的 實例為基板定位子程式588、處理氣體調控子程式590、壓 力調控子程式592與電漿調控子程式594»那些熟悉技術 的人士可理解其可根據哪種處理被挑選用在腔室513内執 行來包括其他腔室調控子程式。實施中，腔室管理子程式 5 8 6B依照將被執行的特定處理設定選擇性地安排或呼喚 處理元件子程式。腔室管理子程式586B安排處理元件子 程式的方式相同於排序子程式584安排處理腔室與執行之 處理設定的方式。一般而言，腔室管理子程式 586B包括 以下步驟：監測多個腔室元件，基於即將執行之處理設定 的處理參數決定哪個元件需要運轉，以及回應監測與決定 步驟弓丨發腔室元件子程式的執行。
現將參照第5A與5D圖描述特定腔室元件子程式的運 轉。基板定位子程式588包括調控腔室元件的程式編碼， 該腔室元件被用來負載基板至基板支撐構件518上。基板 定位子程式588亦（在其他處理已經完成後）調控一基板由 例如，電漿輔助化學氣相沉積反應器或多腔室系統中其他 反應器，傳送至腔室513。 處理氣體調控子程式590具有調控處理氣體組成與流 速的程式編碼。子程式 590調控安全性閉鎖閥（shut-off 29 1355690 valve)的開啟/關閉位置，以及上升/下降（ramp up/ramp down)質量流量調控器以獲得所欲的氣體流速。所有腔室 元件子程式（包括處理氣體調控子程式. 590)均可由腔室管 理子程式586B引發。子程式590由腔室管理子程式586B 接收有關所欲氣體流速的處理參數。
'一般而言，處理氣體調控子程式590打開氣體供應管 線，且若需要可重複下述步驟，（i)讀取必備的質量流量調 控器，（ii)比較讀取值與由腔室管理子程式586B所接收的 所欲流速，以及（iii)調整氣體供應管線流速。再者，處理 氣體調控子程式590可包括下列步驟，監測不安全速度的 氣體流速，當監測到不安全狀況時活化安全性閉鎖閥。 某些處理中，惰性氣體（例如，氬）流入腔室5 1 3以穩 定腔室内的壓力直到導入活性處理氣體。針對這些處理， 設計處理氣體調控子程式590包括下述步驟，將惰性氣體 流入腔室5 1 3 —段時間（穩定腔室内壓力所需）。而接著實 施上述的步驟。
此外，當處理氣體由液態前驅物（諸如，四乙基矽酸 鹽、八甲基環四矽氧等）蒸發而來，處理氣體調控子程式 590會包括下列步驟：將運送氣體（例如，氦）冒泡穿過起 泡配件中的液態前驅物，或將氦導入液體注射閥。針對這 類型的處理，處理氣體調控子程式590調節運送氣體的流 動、起泡器内的壓力以及起泡器溫度以得到所欲的處理氣 體流速。如上所述，所欲的處理氣體流速被送至處理氣體 調控子程式590作為處理參數。 30 1355690 再者，處理氣體調控子程式590包括下列步驟：藉由 存取含有特定處理氣體流速所必須之數值的儲存表格，而 獲得所欲處理氣體流速必需的運送·氣體流速、起泡器壓力 以及起泡器溫度。一但獲得必需的數值，偵測運送氣體流 速、起泡器壓力與起泡器溫度並與必需的數值作比較好依 此調整。
處理氣體調控子程式 590亦藉由一獨立式氦調控 (independent helium control, IHC)子程式（未顯示）通過晶 圓塊内的内部與外部通道，調控熱能傳輸氣體（例如，氦） 的流動。氣體流將基板熱耦接於晶圓塊上。一典型處理中， 晶圓受到電紫·與形成膜層之化學反應的加熱，而氦透過晶 圓塊（水冷式）冷卻基板。這使基板低於會傷害已經存在於 基板上之特徵的溫度。
壓力調控子程式592包括藉由調節腔室排出部分的節 流閥5 2 6之開口大小而調控腔室内壓力的程式編碼。至少 有兩種以節流閥調控腔室的基本方法。第一種方法依靠描 繪與腔室壓力相關的總處理氣體流、處理腔大小與泵浦能 力等等。第一種方法將節流閥526固定在一位置上。將節 流閥52安裝至一固定位置最終造成穩定態壓力。 再者，可測得腔室壓力（例如，以一壓力計）且可根據 壓力調控子程式592調整節流閥526的位置，先決條件為 調控點位在氣體流動與排出能力界限之内。前者的方法會 導致腔室壓力快速的改變，而與後者的方法相關之測量、 比較與計算則不會引發腔室壓力快速的改變。在不需精確 31 1355690 調控腔室壓力下樂見使用前者的方法，但在預期一準確、 可重複性以及穩定壓力下（例如，薄層沉積過程中）樂見使 用後者的方法。 當喚起壓力調控子程式592時，所欲、或目標的壓力 程度以參數方式由腔室管理子程式586B所接收。壓力調 控子程式592藉由讀取一或多個連結到腔室的習知壓力計 來測量腔室内壓力；比較所測得的數值與目標壓力值；由 相對目標壓力的儲存壓力表獲得比例、整體與差別 (proportional, intergral and differential, PID)數值，且根 據由壓力表獲得的PID值調整節流閥526。再者，壓力調 控子程式592會打開或關上節流閥526至一特定開啟大小 好調節腔室内的壓力至一所欲的壓力或壓力範圍。 電漿調控子程式5 94包括調控射頻產生器531A與 531B頻率與功率輸出設定的程式編碼’以及協調匹配網狀 系統53 2A與532B的程式編碼。電漿調控子程式594如同 之前描述的腔室元件子程式一般，由腔室管理子程式586B 所引發。 已經描述許多實施例’熟悉技術的人士可以理解，其 可在不悖離本發明之精神下使用許多修改物、替換構造與 均等物》再者’並未描述許多知名的處理方式與元件好避 免對本發明造成不必要的渑淆。因此，上述内容不應被視 為本發明範圍的限制性。 此處所提供的數值範固，可以理解各個介於範圍較高 與較低限制值之間的中間值（除非文中另有明確指出，否則 32 1355690
到較低限制值之單位的十分之一）亦明確地被揭示。任何所 述數值之間的各個較小範圍；或所述範圍與任何其他所述 數值的中間值；或所述範圍的中間值均包含在其中。這些 較小範圍的較高與較低限制值可單獨地被包括在範圍内或 排除在範圍外，且各個範圍的限制值（任一、兩者皆無、兩 者皆有）被包含在較小範圍亦包含在本發明中，其屬於所述 範圍内任何特別排除在外的限制值。所述範圍包括一或兩 個限制值，亦包括排除任一或兩者限制值的範圍。 此處與附加的專利申請範圍中所用的單數形式「一 (a)」、「一（an)」與「該」包括多個所指對象，除非文中另 有明確指出。因此，舉例來說，提到「一處理」係包括多 個此類處理，而提到「該前驅物」係包括所指的一或多個 前驅物與熟悉技術人士所知的均等物等等。
同樣地，應用於本說明書與接下來的申請專利範圍之 詞彙「包括」、「包含」，其用來明確指明所述之特徵、整體、 成分或步驟的存在，但並不排除一或多個其他特徵、整體、 成分、步驟、行動或群組的存在或附加。 【圖式簡單說明】 可藉由參照說明書剩餘部分與圖式來實現對本發明性 質與優點的進一步了解，在圖式内不同圖中相同的元件符 號代表相同的部件。某些實例中，次要符號連結於元件符 號且跟在連字號後以代表許多相同部件的其中之一。當沒 有詳述現行的次要符號之元件編號當作參考時，意指代表 33 1355690 所有這類的多個相同元件。 第1圖係顯示根據本發明實施例的介電質沉積與退火 處理中挑出之步驟的流程圖； 第2圖係顯示根據本發明實施例的介電質沉積與熱/ 電漿退火處理中挑出之步驟的流程圖； 第3圖係顯示根據本發明實施例的介電質沉積與紫外 光/電漿退火處理中挑出之步驟的流程圖；
第4圖係顯示根據本發明實施例的多層式介電質沉積 與熱/電漿退火處理中挑出之步驟的流程圖； 第5A圖係根據本發明實施例的高密度電漿化學氣相 沉積系統的簡易圖示； 第5B圖係用於連結根據本發明實施例的高密度電漿 化學氣相沉積系統的氣體環實例之簡易剖面圖； 第5 C圖係用於連結根據本發明實施例的高密度電漿 化學氣相沉積系統的顯示器與光筆系統實例之簡易圖示； 以及
第5D圖係用於調控根據本發明實施例的高密度電漿 化學氣相沉積系統的處理調控器實例之簡易圖示； 【主要元件符號說明】 100 ' 200 ' 300 、 400 方法 102 ' 104、 106、 108、 110、 112、 202、 204、 206、 208、 210 ' 212、 214、 302、 304、 306、 308、 310、 312、 314、 402、 404、 406' 408、 410、 412、 414 步驟 34 1355690
5 10 系統 5 14 圓蓋 517 基板 ' 519 基板接收部分 521 底座部分 523 加熱板 525 節流閥體 527 閘閥 529 、 530 線圈 5 3 1 A、5 3 1 B 射頻源產生器 53 1C 射頻偏壓產生器 532C 偏壓匹配網路 534A-E 氣體源
53 5C ' 5 3 5D、5 3 5D’、53 5E 536 環狀空間 53 8 > 5 3 8A 氣體輸送管線 541 主體空間 544 真空前置管線 546 頂氣口 550 遠端電漿清潔系統 553 反應腔 55 5 塗抹管 557 負載位置 562 記憶體 5 13 腔室 5 16 電漿處理區 518 基板支撐構件 520 靜電塊 522 腔體構件 524 冷卻板 526 節流閥 528 渦輪分子泵浦 531、560 系統調控器 532A ' 532B 匹配網路 5 3 3 氣體輸送系統 5 3 5 A、5 3 5 A’、5 3 5B、5 3 5 B’ 流量控制器 537 氣體環 539、540 氣體喷嘴 543A ' 543B、543 C 三通閥 545 頂喷嘴 548 頂空間 551 遠端微波產生器 5 54 進給埠 5 56 處理位置 561 處理器 563、580 電腦程式 35 1355690 565、 565A 陰極射線管顯示器 566、 566A 光筆 570 真空系統 5 80A 電漿源系統 580B 偏壓電漿系統 582 處理選擇子程式 584 處理排序子程式 5 86A、5 86B、586C 腔室管理子程式 5 8 8 基板定位子程式 590 處理氣體調控子程式 592 壓力調控子程式 594 電漿調控子程式

Claims (1)

  1. 1355690 十、申請專利範圍： 1. 一種製造一個二氧化梦層於一基板上的方 法至少包含：-- 在一反應腔内形成該二氧化矽層於該基板上 • 程係藉由使一氧原子前驅物與一梦前驅物反應並 _ 產物於該基板上，其中該氧原子前驅物係產生於 外； # 在一約600 °C或更低的溫度下加熱該二氧化 及 將該二氧化矽層暴露在一感應耦合電聚 coupled plasma)下 ° 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該二 被加熱至一約3 0 0 °C至約6 0 0 °C之間的溫度。 3.如申請專利範圍第1項之方法，其中該二 被加熱至約3 8 0 °C。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該二 被加熱約1分鐘至约3 0分鐘。 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中該二 被加熱約1分鐘。 法，該方 ! 而此過 沉積反應 該反應腔 矽層；以 (induced 氧化矽層 氧化矽層 氧化矽層 氧化矽層 37 1355690 6.如-申請專利範圍第1項之方法，其中該二氧化矽層 係於該反應腔内一約15毫托爾至約760托爾之一氮氣壓 力下被加熱。 7.如申請專利範圍第6項之方法，其中該壓力大約為 50托爾。
    8.如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿包含一 氦或氬前驅物。 9.如申請專利範圍第1項之方法，其中在將該二氧化 矽層暴露在該電漿下的過程中，其具有一約300 °C至約600 °C之間的溫度。
    10.如申請專利範圍第9項之方法，其中該溫度大約 為 3 80°C。 11.如申請專利範圍第1項之方法，其中一在約1000 瓦特至約 9600瓦特的一功率強度下運轉之射頻功率源係 用來產生該電漿。 12.如申請專利範圍第11項之方法，其中該功率強度 38 1355690 大約為1 800瓦特。 13.如申請專利範圍第1項之方法，其中該反應腔在 暴露該二氧化矽層給該電漿過程中具有一約2毫托爾至-約 50毫托爾的壓力。 14.如申請專利範圍第13項之方法，其中該腔室壓力 # 大約為20毫托爾。 15.如申請專利範圍第1項之方法，其中將該二氧化 矽層暴露在該電漿下約1分鐘至約1 〇分鐘。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之方法，將該二氧化矽層 暴露在該電漿下約3分鐘。
    17.如申請專利範圍第1項之方法，其中將該二氧化 矽層暴露在該感應耦合電漿前，加熱該二氧化矽層約1分 鐘至約3 0分鐘。 18. —種形成一個二氧化矽層於一基板上的方法，該 方法至少包含： 在一反應腔内形成該二氧化矽層於該基板上，而此過 程係藉由使一氧原子前驅物與一矽前驅物反應並沉積反應 39 1355690 產物於該基板上，其中該氧原子前驅物係產生於該反應腔 外； 將該二氧化矽層暴露在紫外光下；以及 ·· - 將該二氧化矽層暴露在一感應耦合電漿下。 .
    19.如申請專利範圍第18項之方法，其中在將該二氧 化矽層暴露在該紫外光下的過程中，該二氧化矽層具有一 約2 5 °C至約9 0 0 °C之間的溫度。 20.如申請專利範圍第18項之方法，其中將該二氧化 矽層暴露在該紫外光下的過程中，該二氧化矽層具有一約 300°C至約600°C之間的溫度。 21.如_請專利範圍第18項之方法，其中該紫外光在 約220奈米波長處具有一峰值強度。
    22.如申請專利範圍第18項之方法，其中將該二氧化 矽層暴露在該紫外光下約1 0秒至約60分鐘。 23.如申請專利範圍第18項之方法，其中將該二氧化 矽層暴露在該紫外光下約30分鐘。 24.如申請專利範圍第18項之方法，其中該二氧化矽 40 1355690
    層係在一空氣中暴露於該紫外光下，該空氣包括 氮、氧化亞氮、氨、臭氧或水。 25.如申請專利範圍第24項之方法，其中該 該空氣的壓力大約為1托爾至600托爾。 26. —種沉積與退火處理一晶圓基板上之一 矽層的方法，該方法至少包含： 提供該晶圓基板給一高密度電漿化學】 (HDP-CVD)處理腔，二氧化碎層的沉積即係於該 處理腔中進行； 在該高密度電漿化學氣相沉積處理腔外提供 漿產生裝置，其中該遠端電漿產生裝置係用來產 該高密度電漿化學氣相沉積處理腔的一氧原子前 供應一矽前驅物給該高密度電漿化學氣相 腔，其中該矽前驅物與該氧原子前驅物進行反應 二氧化矽層於該晶圓上； 執行一第一退火處理於該沉積的二氧化矽層 該第一退火處理包括將該層加熱至一約 300 °C至 的溫度約1分鐘至約3 0分鐘；以及 執行一第二退火處理於該沉積的二氧化矽層 該第二退火處理包括將該層暴露在一高密度氬電 分鐘至約1 0分鐘。 氦、氬、 反應腔内 個二氧化 I相沉積 HDP-CVD 一遠端電 生供應給 驅物； 沉積處理 以形成該 上，其中 約 6 0 0 °C 上，其中 漿下約1 41 1355690 2 7.如申請專利範圍第26項之方法，其中執行該第一 退火處理與第二退火處理約4分鐘至約1 0分鐘。 . 28.如申請專利範圍第26項之方法，其中執行該第一 . 退火處理約1分鐘而執行該第二退火處理約3分鐘。 # 29.如申請專利範圍第26項之方法，其中在約380 °C 下執行該第一退火處理與第二退火處理。 30.如申請專利範圍第26項之方法，其中該矽前驅物 係選自下列物質所構成的群組中：八曱基環四矽氧 (octamethylcyclotetrasiloxane, OMCTS)、四曱基硬酸鹽 (tetramethylorthosilicate，TM0S)及上述之混合物。
    31.如申請專利範圍第26項之方法，其中該氧原子前 驅物係在該遠端電漿產生裝置中利用電漿解離氧分子而產 生。 3 2.如申請專利範圍第26項之方法，其中該晶圓基板 在該二氧化矽層形成過程中維持在一約 3 0 °C至約 7 5 °C的 溫度下。 42
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