TWI487026B - 氮化矽膜成膜裝置及使用其之方法 - Google Patents
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本發明係關於一種用於以在目標基板(例如半導體晶圓)上形成氮化矽膜之半導體製程的成膜裝置以及使用該裝置之方法。本文中所用術語「半導體製程」包括用以製造半導體器件或具有線路層、電極及用以在目標基板上連接半導體器件的類似物之結構而實行的各種製程，該目標基板例如藉由在該目標基板上之預定圖案中形成半導體層、絕緣層與導電層用於一FPD(平板顯示器)(例如一LCD(液晶顯示器))之半導體晶圓或玻璃基板。
在製造半導體器件中，實行例如CVD(化學汽相沈積)之一製程，以在一目標基板(例如一半導體晶圓)上形成一薄膜(例如，氮化矽膜)。例如，如下配置此種成膜製程以在一半導體晶圓上形成一薄膜。
首先，在一預定負載溫度下藉由一加熱器加熱一熱處理裝置之該製程容器(反應管)的內部，接著載入固持複數個半導體晶圓的一晶舟。接著，將該製程容器內部加熱至一預定製程溫度，並透過一排氣埠排出製程容器內之氣體，以使在製程容器內之壓力降至一預定壓力。
隨後，在將製程容器之內部保持在該預定溫度及壓力下(保持排氣)時，透過一製程氣體饋送線將成膜氣體供應至製程容器內。例如，在CVD情形下，當將一成膜氣體供應至一製程容器內時，該成膜氣體引起一熱反應進而形成反
應產物。該等反應產物係沈積在每一半導體晶圓之表面上，進而在該半導體晶圓之表面上形成一薄膜。
在成膜製程期間產生之反應產物不僅沈積(附著)在半導體晶圓之表面上，亦(例如)沈積(附著)在製程容器之內表面與其他部件上，後者視為副產物膜。若在製程容器的內表面上出現副產物膜時繼續該成膜製程，則產生一應力且其引起若干副產物膜與該製程容器之石英的剝離，此係由於在該石英與副產物膜之間的熱膨脹係數不同。因此產生顆粒，其可降低欲製造的半導體器件之產率及/或劣化處理裝置之若干組件。
為解決此問題，在將該成膜製程重複數次後實行清潔該製程容器的內部。在此清潔中，在一預定溫度下藉由一加熱器加熱該製程容器的內部，並將一清潔氣體(例如氟與一含鹵酸性氣體之混合氣體)供應至該製程容器內。從而乾蝕刻沈積在製程容器之內表面上的副產物膜並藉由該清潔氣體將其移除。日本專利申請案KOKAI申請案第3－293726號揭示此種清潔方法。
為防止在一熱處理裝置中產生顆粒，較佳經常立即進行清潔，例如在每次在半導體晶圓上形成一薄膜時清潔該熱處理裝置的內部。然而，在此情形下，該熱處理裝置之停工時間變得更多從而損害生產率。
本發明之一目標係提供一種用於一半導體製程之一成膜裝置及其使用方法，其可防止顆粒產生而不會降低生產
率。
根據本發明之第一態樣，提供一種使用包括一具有內表面之製程容器的成膜裝置之方法，該製程容器包含選自由石英及碳化矽所組成之群的材料作為主要成分，該方法包括：實行成膜製程以在該製程容器內的產品目標基板上形成氮化矽膜；隨後自該製程容器卸載該產品目標基板；接著供應氧化氣體至未容納有產品目標基板的製程容器內，從而實行氧化製程，以將沈積在製程容器之內表面上的副產物膜在該等副產物膜自其表面至一預定深度之一部分處，變成氧比氮更豐富之組成。
根據本發明之第二態樣，提供一種用於半導體製程之成膜裝置，其包括：經組態以容納目標基板且具有一內表面之一製程容器，其包含選自由石英及碳化矽所組成之群的材料作為主要成分；一加熱器，其經組態以加熱在該製程容器內之該目標基板；一排氣系統，其經組態以排出製程容器內部的氣體；一成膜氣體供應管路，其經組態以將用於形成氮化矽膜之成膜氣體供應至該製程容器內；氧化氣體供應管路，其經組態以將用於在副產物膜上實行氧化製程之氧化氣體供應至該製程容器內；一機構，其經組態以裝載該目標基板至該製程容器及自該製程容器卸載該目標基板；一控制部，其經組態以控制該裝置之操作；其中該控制部係預設以執行一方法，該方法包括：實行成膜製程以在該製程容器內之產品目標基板上形成氮化矽膜；隨後自該製程容器卸載該產品目標基板；接著供應氧化氣體至
未容納有產品目標基板的該製程容器內，從而實行氧化製程以將沈積在該製程容器之內表面上的副產物膜在該等副產物膜自其表面至一預定深度之一部分處，變成氧比氮更豐富之組成。
根據本發明之第三態樣，提供一種包含用於在一處理器上執行之程式指令的電腦可讀取媒體，其用於一包括具有內表面之製程容器的成膜裝置，該製程容器包含選自由石英及碳化矽所組成之群的材料作為主要成分，其中當藉由該處理器執行時，該等程式指令控制該成膜裝置以執行一方法，該方法包括：實行成膜製程以在該製程容器內之產品目標基板上形成氮化矽膜；隨後自該製程容器卸載該產品目標基板；接著供應氧化氣體至未容納產品目標基板的該製程容器內，從而實行氧化製程以將沈積在該製程容器之內表面上的副產物膜在該等副產物膜自其表面至一預定深度之一部分處，變成氧比氮更豐富之組成。
以下說明中將提出本發明的其他目的與優勢，且部分將可從說明中理解，或可藉由本發明之實作而習得。本發明之目的及優點可藉助於下文中特別指出之手段及其組合來實現並獲得。
現在將參考附圖來說明本發明之具體實施例。在以下說明中，具有實質上相同功能與配置的組成元件係由相同的參考編號表示，並且僅在需要時才予以重複說明。
圖1係顯示依據本發明一項具體實施例之成膜裝置(垂直
CVD裝置)之斷面圖；圖2係顯示圖1所示裝置之部分的斷面平面圖。該成膜裝置2具有一製程場，其經組態用以選擇性供應包括二氯甲矽烷(DCS：SiH2
Cl2
)之第一製程氣體作為矽源氣體，包括氨氣(NH3
)之第二製程氣體作為氮化氣體，以及包括氧氣(O2
)之第三製程氣體作為用於一輔助製程之氧化氣體。成膜裝置2經組態用以在該製程場中藉由CVD在目標基板上形成一氮化矽膜。氨氣亦用作用於一輔助製程之氮化氣體(第四製程氣體)，但除非另有需要，氨氣係解釋為僅與該第二製程氣體有關。
成膜裝置2包括一製程容器4，其形狀為具有頂部及開口底部的圓柱，其中界定一製程場5來容納及處理沿垂直方向以一定間隔堆疊的複數個半導體晶圓(目標基板)。整個製程容器4係由(例如)石英(或碳化矽(SiC))製成。製程容器4的頂部具有由相同材料製成之一頂板6以用於將頂部以氣密方式密封。製程容器4之底部係透過一密封部件10(例如O環)而連接至一圓筒型歧管8。製程容器亦可形成為一單一單元，亦即包括歧管8的一石英(或碳化矽)圓柱。
歧管8係由(例如)不銹鋼製成且支撐製程容器4之底部。由石英(或碳化矽)製成的一晶舟12透過歧管8之底部埠上下移動，藉此將晶舟12載入製程容器4/自製程容器4卸載。晶舟12經組態用以支撐沿垂直方向以一定間隔堆疊的多個目標基板或半導體晶圓W。例如，此具體實施例中，晶舟12具有支柱12A，其可支撐(例如)大約50至100個晶圓，其直徑為300 mm並沿垂直方向以本質上規則的間隔隔開。
透過由石英(或碳化矽)製成的絕熱圓柱14將晶舟12放置於臺面16上。臺面16係由旋轉軸20支撐，其穿透由(例如)不銹鋼製成的蓋子18，並且係用於開啟/閉合歧管8的底部埠。
蓋子18中由旋轉軸20穿透的部分具有(例如)一磁流體密封體22，從而將旋轉軸20以旋轉方式支撐於氣密式密封的狀態中。一密封部件24(例如O環)係插入蓋子18之周邊與歧管8之底部之間，以使製程容器4之內部保持密封狀態。
旋轉軸20係附著於由升降機構25(例如晶舟升降機)支撐的一臂26的末端。升降機構25向上或向下整體地移動晶舟12與蓋子18。臺面16可固定於蓋子18，以便處理晶圓W時不必旋轉晶舟12。
一氣體供應部係連接至歧管8之側以供應預定製程氣體至製程容器4內之製程場5。明確言之，該氣體供應部包括第一製程氣體供應管路30、第二製程氣體供應管路32、第三製程氣體供應管路34及惰性氣體供應管路36。該第一製程氣體供應管路30係配置成供應包括一矽源氣體(例如，二氣甲矽烷(DCS：SiH2
Cl2
)氣體)的一第一製程氣體。該第二製程氣體供應管路32係配置成供應包括一氮化氣體(例如，氨(NH3
)氣體)的第二製程氣體。第三製程氣體供應管路34係配置成供應包括用於一輔助製程之氧化氣體(例如氧氣(O2
))的第三製程氣體。該惰性氣體供應管路36係配置成供應一惰性氣體(例如N2
氣體)作為用於稀釋、淨化或壓力控制之惰性氣體。需要時，該第一至第三製程氣體之每
一氣體可以一適當數量之載體氣體(稀釋氣體，例如N2
氣體)加以混合。然而，為簡化說明，下文將不再提及此一載體氣體。
更明確言之，該第一製程氣體供應管路30與惰性氣體供應管路36包括一共用氣體分配噴嘴40，而該第二與第三製程氣體供應管路32與34包括一共用氣體分配噴嘴42。氣體分配噴嘴40與42之各噴嘴由一石英(或碳化矽)管形成，該管從外部穿透歧管8之側壁且接著轉向而向上延伸(參見圖1)。氣體分配噴嘴40與42分別具有複數個噴氣孔40A與42A，各組孔係在晶舟12上的所有晶圓W上方沿縱向(垂直方向)按預定間隔形成。噴氣孔40A與42A之各噴氣孔沿水平方向幾乎均勻地輸送對應的製程氣體，以便而形成與晶舟12上之晶圓W平行的氣流。
第一製程氣體供應管路30與惰性氣體供應管路36可具有個別的氣體分配噴嘴。同樣，第二與第三製程氣體供應管路32與34可具有個別氣體分配噴嘴。
噴嘴40係分別透過氣體供應線(氣體通道)50與56而分別連接至DCS氣體與N2
氣體之氣體源30S與36S。噴嘴42係分別透過氣體供應線(氣體通道)52與54而分別連接至NH3
氣體與O2
氣體之氣體源32S與34S。氣體供應線路50、52、54及56分別具有切換閥50A、52A、54A及56A與流速控制器50B、52B、54B及56B，例如質量流量控制器。使用此配置，可以有控制的流速來供應DCS氣體、NH3
氣體、O2
氣體及N2
氣體。
將氣體激發部66沿垂直方向形成於製程容器4的側壁處。在製程容器4之與氣體激發部66相反的側上，藉由沿(例如)垂直方向切割製程容器4之側壁而形成用於真空排出內部空氣之細長的排氣埠68。
明確言之，該氣體激發部66具有藉由沿垂直方向切割製程容器4之側壁的一預定寬度形成之一垂直細長開口70。開口70係覆蓋有一石英(或碳化矽)封蓋72，其藉由焊接而以氣密方式連接至製程容器4的外表面。封蓋72具有一垂直細長形狀，此形狀具有一凹形斷面，以使其從製程容器4向外伸出。
使用此配置形成氣體激發部66，以使其從製程容器4的側壁向外伸出且在製程容器4之內部另一側開啟。換言之，氣體激發部66之內部空間與製程容器4之製程場5流通。開口70具有足以沿垂直方向覆蓋晶舟12上之全部晶圓W的垂直長度。
一對細長的電極74係設置於封蓋72之相反的外表面上且彼此面對，同時沿縱向(垂直方向)延伸。電極74係透過饋送線78而連接至一RF(射頻)電源供應76以用於電漿產生。將(例如)13.56 MHz之RF電壓施加於電極74，以便在電極74間形成用於激發電漿之RF電場。RF電壓之頻率並不限定為13.56 MHz，其可設定為其他頻率，例如400 kHz。
第二與第三製程氣體之氣體分配噴嘴42在低於晶舟12上之最低晶圓W的一位置處沿製程容器4之徑向向外彎曲。接著，氣體分配噴嘴42在氣體激發部66中的最深位置(離
製程容器4之中心最遠的位置)處垂直延伸。亦如圖2所示，氣體分配噴嘴42自夾置在該對電極74之間的一區域(RF電場最強的一位置)，即實際產生主要電漿的一電漿產生區域PS而向外分離。從氣體分配噴嘴42之氣體噴流孔42A向電漿產生區域PS噴出包括NH3
氣體之第二製程氣體及包括O2
氣體之第三製程氣體之各氣體。接著，在電漿產生區域PS內激發(分解或活化)第二及第三製程氣體之各氣體，並以此狀態供應包含氮原子之自由基(N＊
、NH＊
、NH2 ＊
、NH3 ＊
)或包含氧原子之自由基(Q＊
、O2 ＊
)至晶舟12上之晶圓W上(符號[＊
]表示其為自由基)。
由(例如)石英(或碳化矽)製成的一絕緣防護封蓋80係附著於封蓋72之外表面且覆蓋該外表面。一冷卻機構(未顯示)係設置於該絕緣防護封蓋80中且包含分別面對電極74之冷卻劑通道。冷卻劑通道供應有冷卻劑(例如，冷卻的氮氣)以冷卻電極74。絕緣防護封蓋80係覆蓋有一護罩(未顯示)，其係設置於外表面上以防止RF洩漏。
在位於氣體激發部66之開口70之附近且在其外部的一位置處設置第一製程氣體與惰性氣體之氣體分配噴嘴40。氣體分配噴嘴40在(製程容器4中)開口70之外部之一側上向上垂直延伸。從氣體分配噴嘴40的噴氣孔40A朝製程容器4的中心噴出包括DCS氣體的第一製程氣體與包括N2
氣體的惰性氣體之各氣體。
另一方面，與氣體激發部66對置而形成的排氣埠68係覆蓋有一排氣埠覆蓋部件82。排氣埠封蓋部件82係由具有U
形斷面的石英(或碳化矽)製成，並藉由焊接附著。排氣埠覆蓋部件82沿著製程容器4之側壁向上延伸，且具有位於製程容器4之頂部處之一氣體出口84。氣體出口84係連接至一真空排氣系統GE，其包括一真空幫浦等。
該製程容器4被一加熱器86所圍繞，其用於加熱製程容器4與晶圓W內之氣體。一熱電耦(未顯示)係設置在製程容器4中之排氣埠68附近，以控制加熱器86。
成膜裝置2進一步包括一主要控制部100，其係由(例如)一電腦形成，以控制整個裝置。圖3係顯示主要控制部100結構之圖式。如圖3所示，主要控制部100係連接至一操作面板121、(一組)溫度感測器122、(一組)壓力計123、一加熱器控制器124、MFC 125(對應於圖1之流速控制器50B、52B、54B及56B)、閥控制器126、一真空幫浦127(對應於圖1之真空排氣系統GE)、一晶舟升降機128(對應於圖1之升降機構25)、一電漿控制器129等。
操作面板121包括一顯示螢幕與操作按鈕且經組態以將操作者之指令發送給主要控制部100，並在顯示螢幕上顯示從主要控制部100發送的各種資料。溫度感測器122經組態以測量製程容器4與排氣線內部之個別部分處的溫度，並將測量值發送給主要控制部100。壓力計123經組態以測量製程容器4與排氣線內部之個別部分處的壓力，並將測量值發送給主要控制部100。
加熱器控制器124經組態用以控制加熱器86之個別部位。加熱器控制器124根據來自主要控制部100之指令開啟
加熱器86之個別部位以產生熱。加熱器控制器124亦經組態用以測量加熱器86之個別部位的功率消耗，及將該等讀數發送至主要控制部100。
MFC 125係分別設置於氣體供應線之管路上。每一MFC 125皆經組態用以根據從主要控制部100接收之指示值控制流經對應線路之氣體的流速。另外，每一MFC 125經組態用以測量實際流動之氣體的流速，並將讀數發送至主要控制部100。
將閥控制器126分別設置於氣體供應線路之管線上，並組態以根據從主要控制部100接收的指示值控制設置於管線上之閥的開啟速率。將真空幫浦127連接至排氣線路並組態以排出製程容器4內部的氣體。
晶舟升降機128經組態用以向上移動蓋子18，以便將放置於旋轉台16上之晶舟12(半導體晶圓W)載入製程容器4。晶舟升降機128亦經組態用以向下移動蓋子18，以便從製程容器4卸載放置在旋轉台16上之晶舟12(半導體晶圓W)。
該電漿控制器129經組態用以根據從主要控制部100接收之指令控制該氣體激發部66。因此，在氣體激發部66中供應有氣體且活化該氣體時，電漿控制器129控制氨氣或氧氣的自由基之產生。
主要控制部100包括配方儲存部分111、ROM 112、RAM 113、I/O埠114及CPU 115。此等部件係經由匯流排116互連，以便可透過匯流排116在該等部件間發送資料。
配方儲存部分111儲存一設定配方及複數個製程配方。
製造成膜裝置2之後，最初僅儲存設定配方。形成特定成膜裝置之熱模型或類似物的時候，執行設定配方。針對使用者實際要執行的熱製程，分別製備其製程配方。各製程配方指定，從將半導體晶圓W載入到製程容器4中之時間至卸載經過處理之晶圓W之時間的時間期間，個別部分處的溫度變化、製程容器4內部的壓力變化、製程氣體之供應的開始/停止時序及製程氣體之供應速率。
ROM 112係由EEPROM、快閃記憶體或硬碟形成的一儲存媒體且係用以儲存由CPU 115或類似者所執行的操作程式。RAM 113係用作CPU 115的一工作區域。
I/O埠114係連接至操作面板121、溫度感測器122、壓力計123、加熱器控制器124、MFC 125、閥控制器126、真空幫浦127、晶舟升降機128及電漿控制器129且經組態用以控制資料或信號之輸出/輸入。
CPU(中央處理單元)115係主要控制部100之集線器。CPU 115經組態用以運行儲存於ROM 112中之控制程式且遵循來自操作面板121之指令、依據儲存於配方儲存部分111中的一配方(製程配方)控制成膜裝置2之運作。明確言之，CPU 115致使溫度感測器122、壓力計123及MFC 125來測量製程容器4與排氣線內部之個別部分處的溫度、壓力及流速。此外，CPU 115基於測量資料將控制信號輸出至加熱器控制器124、MFC 125、閥控制器126及真空幫浦12，以根據製程配方控制上面提及的個別部分。
接著說明在主要控制部100控制下實行的使用圖1所示之
成膜裝置的方法，其中該方法包括一成膜製程(所謂ALD(原子層沈積))或MLD(分子層沈積)成膜)。圖4係示意性顯示根據本發明之具體實施例使用成膜裝置之方法的視圖。
如圖4所示，在根據此項具體實施例之方法中，首先實行一成膜製程以藉由CVD在半導體晶圓W上形成一氮化矽膜。在對每一批次之晶圓W之成膜製程中，將作為矽源氣體之包括二氯矽甲烷(DCS：SiH2
Cl2
)氣體之第一製程氣體以及作為氮化氣體之包括NH3
氣體之第二製程氣體交替供應至容納晶圓W之製程場5中。
自氣體分配噴嘴40之噴氣孔40供應包括DCS氣體之第一製程氣體以形成與晶舟12上之晶圓W平行的氣流。在供應同時，DCS氣體分子以及由氣體分解所產生之分解產物之分子與原子被吸附於晶圓W之預處理表面上從而形成一吸附層(吸附階段)。
接著，自氣體分配噴嘴42之噴氣孔42A供應包括NH3
氣體的第二製程氣體以形成與晶舟12上之晶圓W平行的氣流。第二製程氣體在通過該對電極74之間的電漿產生區域PS時受到選擇性激發並部分轉變成電漿。同時，產生包含氮原子之自由基(N＊
、NH＊
、NH2 ＊
、NH3 ＊
)。該等自由基從氣體激發部66的開口70流出而朝製程容器4的中心流動，並以層流狀態供應至晶圓W之間的間隙中。當將含氮原子之自由基供應至晶圓W上時，其與晶圓W上的吸附層中的
Si發生反應，藉此在晶圓W上形成一氮化矽薄膜(氮化階段)。
對於各批次之晶圓W，將包括上述吸附與氮化階段之循環重複若干次(例如M＝100次)，並且層壓藉由個別次數所形成的氮化矽薄膜，從而獲得具有目標厚度的氮化矽膜。
在對N個數量之批次晶圓W重複該成膜製程後(將該成膜製程重複N次)，對於副產物膜實行一輔助製程，沈積在製程容器4內部的該等副產物膜包含氮化矽作為主要成分(其意味50%或更多)。在藉由將該成膜製程重複複數次所獲得之氮化矽膜的累積膜厚超過一預定值之前，實行該輔助製程。在輔助製程中，首先供應作為氧化氣體之包括O2
氣體之第三製程氣體，接著供應作為氮化氣體之包括NH3
氣體之第四製程氣體，二者其中皆至未容納產品目標基板的製程容器4內。
從氣體分佈噴嘴42之氣體噴流孔42A供應包括O2
氣體之第三製程氣體，以形成與晶舟12上之晶圓W平行的氣流。第三製程氣體在通過該對電極74間的電漿產生區域PS時受到選擇性激發並部分轉變成電漿。此時，產生包含氧原子之自由基(O＊
、O2 ＊
)。自由基從氣體激發部66的開口70流出而朝製程容器4的中心流動，並以層流狀態供應至晶圓W之間的間隙中。利用將包含氧原子的自由基供應至晶圓W上，實行一氧化製程以將副產物膜在該等副產物膜自表面至1至10 nm之深度、較佳的係2至5 nm之深度的一部分
處，變成氧比氮更豐富之組成(氧化矽或氮氧化矽)。
從氣體分佈噴嘴42之氣體噴流孔42A供應包括NH3
氣體之第四製程氣體，以形成與晶舟12上之晶圓W平行的氣流。第四製程氣體在通過該對電極74間的電漿產生區域PS時受到選擇性激發並將其部分轉變為電漿。此時，產生包含氮原子之自由基(N＊
、NH＊
、NH2 ＊
、NH3 ＊
)。自由基從氣體激發部66的開口70流出而朝製程容器4的中心流動，並以層流狀態供應至晶圓W之間的間隙中。利用將包含氮原子的自由基供應至晶圓W上，實行一表面氮化製程以將氧化副產物膜之一表面層(其厚度為0.1至1 nm、較佳為0.1至0.5 nm且更佳0.2至0.5 nm)氮化並恢復成氮比氧豐富之組成。
藉由實行上述輔助製程，將副產物膜改變成一結構，其中該內部係由氧化矽或類似物製成且該表面層由氮化矽製成。在此情形下，緩解副產物膜之膜收縮率與膜應力以抑制膜剝離。因此，可能阻止顆粒產生而不降低生產率。
圖5係顯示依據本發明具體實施例之成膜製程與輔助製程之配方之時序圖。下文將參考圖5更詳細說明該成膜製程與輔助製程。
首先，將室溫下的晶舟12(其支撐若干(例如50至100個)具有300 mm直徑的晶圓)載入在預定溫度下加熱的製程容器4中，並且以氣密方式將製程容器4封閉。接著，將製程容器4的內部排氣為真空並將其保持於預定製程壓力下，
並且將晶圓溫度升高至用於成膜的製程溫度。此時，該裝置處於一等持狀態，直至該溫度變穩定。接著如下所述實行一預處理階段以藉由氨自由基處理晶圓W之表面。在包括上述預處理階段與吸附及氮化階段的成膜製程期間，使晶舟12保持旋轉。
在預處理階段，首先按預定流速將氮氣供應至製程場5中，如圖5(c)所示。此外，將製程場5設定於預定溫度(例如，550℃)下，如圖5(a)所示。此時，對製程場5進行排氣以將製程場5設定於預定壓力(例如，45Pa((0.34 Torr：133 Pa＝1 Torr))下，如圖5(b)所示。繼續此等操作，直至製程場5穩定而處於預定壓力與溫度下(穩定化步驟)。
當將製程場5穩定在預定壓力與溫度下時，在電極11之間施加一RF功率(RF：開啟)，如圖5(g)所示。此外，按預定流速(例如，5 slm)將氨氣供應至電極11(在氣體激發部66中(標準公升/分鐘))之間的一位置，如圖5(e)所示。如此供應的氨氣在電極11之間受激發(活化)而轉換成電漿並產生氨自由基。將如此產生的自由基自氣體激發部66供應至製程場5中。此外，按預定流速亦將氮氣供應至製程場5中，如圖5(c)所示(流動步驟)。
將製程場5之溫度設定為25℃(室溫)至800℃。溫度低於室溫時，無氮化膜可形成。溫度高於880℃時，則欲形成之氮化矽膜之品質與厚度均勻度可能下降。較佳的係將製程場5之溫度設定為100至800℃，更佳的係400至650℃。此溫度範圍使得進一步改善欲形成之氮化矽膜的品質與厚
度的均勻度變為可能。
將氨氣之流速較佳地設定為10 sccm至50 slm。此流速範圍使得毫無困難地產生電漿並供應足以在半導體晶圓W的表面上實行預處理之自由基變為可能。
將RF功率較佳地設定為10至1,500 W。功率低於10 W時，難以產生自由基。該功率高於1,500 W時，則氣體激發部66之石英(或碳化矽)壁可能會受損。更佳的係將RF功率設定為50至500 W，且更佳為100至500 W。此功率範圍使得高效地產生自由基變為可能。
宜將製程場5之壓力設定為0.133(1 mTorr)至13.3 kPa(100 Torr)。此壓力範圍使其可能容易地產生自由基並增加製程場5內之自由基的平均自由路徑。更好的是將製程場5之壓力設定為40至100 Pa。此壓力範圍使其可能容易地控制製程場5之壓力。
持續一預定時間週期供應氨氣之後，停止氨氣之供應並停止RF功率之施加。另一方面，按預定流速保持將氮氣供應至製程場5中，如圖5(c)所示。此外，對製程場5進行排氣以將其中的氣體排出製程場5(淨化步驟)。
應注意，依據成膜序列，在成膜期間，將製程場5之溫度較佳地設定為恆定。因此，在此具體實施例中，在預處理、吸附與氮化階段期間，將製程場5之溫度設定為550℃。此外，在該預處理、吸附與氮化階段期間，使製程場5保持排氣。
在隨後進行的吸附階段，首先按預定流速將氮氣供應至
製程場5中，如圖5(c)所示，將製程場5設定於預定溫度(例如550℃)下，如圖5(a)所示。此時，對製程場5進行排氣以將製程場5設定於預定壓力(例如，600 Pa(4.6 Torr))下，如圖5(b)所示。繼續此等操作，直至製程場5穩定而處於預定壓力與溫度下(穩定化步驟)。
當製程場5穩定而處於預定壓力與溫度下時，按預定流速(例如，2 slm)將DCS氣體供應到製程場5中，如圖5(d)所示，並且按預定流速亦將氮氣供應到製程場5中，如圖5(c)所示(流動步驟)。對如此供應到製程場5中的DCS氣體加熱，藉此使其在製程場5中活化而在晶圓W之表面上形成一吸附層。
在該預處理階段，當藉由氨自由基在晶圓W之表面上實行預處理時，存在於晶圓W之表面上的－OH族與－H族部分被－NH2
族取代。因此，當開始吸附階段時，在晶圓W之表面上出現－NH2
族。當以此狀態供應DCS時，DCS受熱活化並與晶圓W之表面上的－NH2
族反應，從而加速晶圓W之表面上的Si之吸附。
將DCS氣體之流速較佳地設定為10 sccm至10 slm。流速低於10 slm時，晶圓W上的DCS供應可能不充分。流速高於10 slm時，得以吸附到晶圓W上的DCS之比可能變得太低。將DCS氣體之流速更佳地設定為0.5至3 slm。此流速範圍促進將DCS吸附到晶圓W上變為可能。
將製程場5之壓力較佳地設定為0.133 Pa至13.3 kPa。此壓力範圍促進將DCS吸附至晶圓W上變為可能。將製程場
5之壓力更佳設定為40至800 Pa。此壓力範圍使容易地控制製程場5之壓力變為可能。
持續一預定時間週期供應DCS氣體之後，停止DCS氣體之供應。另一方面，按預定流速保持將氮氣供應至製程場5中，如圖5(c)所示。此外，對製程場5進行排氣以將其中的氣體排出製程場5(淨化步驟)。
在隨後進行的氮化階段，首先按預定流速將氮氣供應至製程場5中，如圖5(c)所示，將製程場5設定處於一預定溫度(例如550℃)下，如圖5(a)所示。此時，對製程場5進行排氣以將製程場5設定於預定壓力(例如，45Pa(0.34 Torr))下，如圖5(b)所示。繼續此等操作，直至製程場5穩定而處於預定壓力與溫度下(穩定化步驟)。
當將製程場5穩定在預定壓力與溫度下時，在電極11之間施加一RF功率(RF：開啟)，如圖5(g)所示。此外，按預定流速(例如，1 slm)將氨氣供應至電極11(在氣體激發部66中)之間的一位置，如圖5(e)所示。如此供應的氨氣在電極11之間受激發(活化)而轉換成電漿並產生包含氮原子之自由基(N＊
、NH＊
、NH2 ＊
、NH3 ＊
)。將如此產生的含氮原子的自由基自氣體激發部66供應至製程場5中。此外，按預定流速亦將氮氣供應至製程場5中，如圖5(c)所示(流動步驟)。
將氨氣之流速較佳地設定為10 sccm至50 slm。此流速範圍使得毫無困難地產生電漿並供應足以氮化晶圓W上之吸附層中的Si的自由基變為可能。將氨氣之流速更佳設定為
0.5至5 slm。此流速範圍使得穩定地產生電漿變為可能。
宜將RF功率設定為10至1,500 W。功率低於10 W時，難以產生自由基。功率高於1,500 W時，氣體激發部66之石英(或碳化矽)壁可能會受損。宜將RF功率設定為50至500 W，且最好是100至500 W。此功率範圍使其可能以高效率產生自由基。
宜將製程場5之壓力設定為0.133 Pa至13.3 kPa。此壓力範圍使其可能容易地產生自由基並增加製程場5內之自由基的平均自由路徑。最好是將製程場5之壓力設定為40至400 Pa。此壓力範圍使其可能容易地控制製程場5之壓力。
持續一預定時間週期供應氨氣之後，停止氨氣之供應並停止RF功率之施加。另一方面，按預定流速保持將氮氣供應至製程場5中，如圖5(c)所示。此時，對製程場5進行排氣，以將其中的氣體排出製程場5(淨化步驟)。
如上所述，根據此具體實施例的成膜方法經安排以依此順序交替重複包括吸附與氮化階段之循環，例如M＝100次(參看圖4)。在每一循環中，將DCS供應至晶圓W上以形成一DCS吸附層，接著供應包含氮原子之自由基以氮化該吸附層，以形成氮化矽膜。從而，可以高效率形成高品質氮化矽膜。
當形成於半導體晶圓W之表面上的氮化矽膜達到一預定厚度時，卸載晶圓W。明確言之，按預定流速將氮供應到製程場5中，從而使製程場5內的壓力恢復為大氣壓力且將
製程場5設定於預定溫度下。接著，藉由晶舟升降機25使蓋子18向下移動，進而將晶舟12以及晶圓W從製程容器4中卸載出去。
由於將此成膜製程重複複數次，藉由該成膜製程產生之氮化矽不僅沈積(附著)在半導體晶圓W之表面上，亦作為副產物沈積在製程容器4的內表面等。因此，在將成膜製程重複複數次後(在圖4中為N次)，接著在該等副產物膜上實行用於防止顆粒產生之一輔助製程，沈積在製程容器4之內表面等的該等副產物膜包含氮化矽作為主要成分(其意味50%或更多)。在沈積在製程容器4之內表面等的副產物膜超過一預定膜厚之前，實行該輔助製程。在此具體實施例中，將製程配方儲存在配方儲存部分111中以在氮化矽膜之累積膜厚超過一預定值之前執行輔助製程。
該累積膜厚係藉由將所累積的氮化矽膜之總膜厚乘以成膜製程的重複複次數來定義。例如，當將用於在半導體晶圓W上形成30 nm氮化矽膜之成膜製程重複10次時，該累積膜厚係表達為0.03×10=0.3 μm。累積膜厚之預定值係根據在目標基板所形成之薄膜類型及成膜氣體類型來決定的值。在累積膜厚超過此預定值後，繼續在目標基板上進行薄膜之成膜，可輕易地剝離在製程容器4之內表面等沈積的副產物膜(或產生裂縫)，從而產生顆粒。
當實行輔助製程時，在將晶圓W卸載後，將用於成形製程中的晶舟12設定於其上無晶圓W放置的空置狀態。接
著，將此空晶舟12載入製程容器4中，且以氣密方式將製程容器4封閉。之後，依此順序依序實行氧化副產物膜之氧化階段以及氮化該被氧化的副產物膜之表面的表面氮化階段。
在輔助製程中，將製程場5的溫度較佳設定為接近成膜製程所用之溫度。此方便溫度控制。明確言之，在輔助製程中，將製程容器4內部之溫度(容器內表面之溫度)設定為25℃(室溫)至800℃，較佳的係100至800℃，更佳的係400至650℃。例如，透過上述包括卸載步驟與載入步驟之成膜製程與輔助製程，可將製程容器4內部的溫度保持在550℃下。
在氧化階段，首先按預定流速將氮氣供應至製程容器4中，如圖5(c)所示，將製程容器4設定於一預定溫度(例如550℃)下，如圖5(a)所示。此時，對製程容器4進行排氣以將製程場4設定於預定壓力(例如，100 Pa)下，如圖5(b)所示。
接著，在電極11之間施加一RF功率(RF：開啟)，如圖5(g)所示。另外，按預定流速(例如3 slm)將氧氣供應至電極11間的一位置(氣體激發部66內)，如圖5內(f)所示。如此供應的氧氣在電極11之間受激發(活化)而轉換成電漿並產生包含氧原子之自由基(O＊
與O2 ＊
)。將如此產生的包含氧原子的自由基自氣體激發部66供應至製程場4中。此外，按預定流速亦將氮氣供應至製程場4中，如圖5(c)所示(流動步驟)。
將氧氣之流速較佳地設定為1 sccm至10 slm。此流速範圍使得毫無困難地產生電漿並供應足以在副產物膜上實行一氧化製程之自由基變為可能。將氧氣之流速更佳地設定為1至5 slm。此流速範圍使得穩定地產生氧電漿變為可能。
將RF功率較佳地設定為10至1,500 W。功率低於10 W時，難以產生自由基。功率高於1,500 W時，氣體激發部66之石英(或碳化矽)壁可能會受損。更佳的係將RF功率設定為50至500 W，且更佳為100至500 W。此功率範圍使得高效地產生自由基變為可能。
較佳的係將製程場4內部之壓力設定為0.133 Pa至13.3 kPa。此壓力範圍使容易地產生自由基並增加製程容器4內的自由基之平均自由路徑變為可能。將製程容器4內部之壓力更佳設定為30至300 Pa。此壓力範圍使容易地控制製程容器4內部之壓力變為可能。
將如此供應至晶圓W上之包含氧原子之自由基用於氧化副產物膜，沈積在製程容器4之內表面上等的該等副產物膜包含氮化矽作為主要成分。將該氧化階段的製程條件設定成以將副產物在自其表面至一足夠深度之副產物膜的一部分處，變成氧比氮更豐富之組成(氮化矽或氮氧化矽)。
在氧化階段，將欲氧化之副產物膜的深度設定為大於1 nm，且較佳大於2 nm。此深度(即欲形成之氧化或氮氧化膜至厚度)小於1 nm時，抑制應力之效果變得不充分。另一方面，將欲氧化之副產物膜的深度設定為小於
10 nm，且較佳小於5 nm。若此深度大於10 nm時，氧化時間延長太多，從而劣化該裝置輸出。其中副產物膜具有小於此上限(10 nm，較佳的係5 nm)之厚度時，將基本上遍及其之深度的副產物膜變成氧比氮更豐富之組成。
當持續供應氧氣達預定時間週期後，停止氧氣的供應並停止RF功率之施加。另一方面，按預定流速保持將氮氣供應至製程容器4中，如圖5(c)所示。此時，對製程容器4進行排氣以將其中的氣體排出製程容器4(淨化步驟)。
在隨後進行的表面氮化階段，首先按預定流速將氮氣供應至製程容器4中，如圖5(c)所示，將製程容器4設定處於一預定溫度(例如550℃)下，如圖5(a)所示。此時，對製程容器4進行排氣以將製程容器4設定於預定壓力(例如，75Pa)下，如圖5(b)所示。
接著，在電極11之間施加一RF功率(RF：開啟)，如圖5(g)所示。此外，按預定流速(例如，3 slm)將氨氣供應至電極11(在氣體激發部66中)之間的一位置，如圖5(e)所示。如此供應的氨氣在電極11之間受激發(活化)而轉換成電漿並產生包含氮原子之自由基(N＊
、NH＊
、NH2 ＊
、NH3 ＊
)。將如此產生的包含氮原子的自由基自氣體激發部66供應至製程容器4中。此外，按預定流速亦將氮氣供應至製程容器4中，如圖5(c)所示(流動步驟)。
較佳將氨氣之流速設定為10 sccm至50 slm。此流速範圍使得毫無困難地產生電漿且供應足以氮化被氧化的副產物膜之表面層的自由基變為可能。將氨氣之流速更佳地設定
為1至5 slm。此流速範圍使得穩定地產生氨電漿變為可能。
較佳的係將RF功率設定為10至1,500 W。該功率低於10 W時，難以產生自由基。該功率高於1,500 W時，氣體激發部66之石英(或碳化矽)壁可能會受損。較佳的係將RF功率設定為50至500 W，且更佳100至500 W。此功率範圍使高效地產生自由基變為可能。
製程容器4內部之壓力較佳的係設定為0.133 Pa至13.3 kPa。此壓力範圍使容易地產生自由基並增加製程容器4內的自由基之平均自由路徑變為可能。更佳的係將製程容器4內部之壓力設定為50至100 Pa。此壓力範圍使容易地控制製程容器4內部之壓力變為可能。
將如此供應至晶圓W上之包含氮原子的自由基用於氮化該被氧化的副產物膜之表面層(氧化矽或氮氧化矽)。將氮化階段之製程條件設定成將被氧化的副產物膜之一表面層(其厚度為0.1至1 nm、較佳0.1至0.5 nm，且更佳0.2至0.5 nm)氮化並恢復成氮比氧豐富之組成。
藉由氧化與氮化階段處理之副產物膜具有一結構，其中內部由氧化矽或類似物製成且其表面層由氮化矽製成。相較於氮化矽，氧化矽或氮氧化矽與製程容器4之石英(或碳化矽)等在熱膨脹係數方面差別較小。因此，例如即使製程容器4內部之溫度變低，亦難以引起膜剝離，此係由於副產物膜之膜收縮率與膜應力得以減輕。換言之，氮化矽膜之累積膜厚之限值變得更高。因此，可防止顆粒產生而不會降低生產率。
此外，如此處理之副產物膜之表面由SiN製成且因此較少影響在輔助製程之後所進行的成膜製程中氮化矽膜之形成。因此，可保持該成膜製程的可重複性。
持續一預定時間週期供應氨氣之後，停止氨氣之供應並停止RF功率之施加。另一方面，按預定流速保持將氮氣供應至製程容器4中，如圖5(c)所示。此外，對製程容器4進行排氣以將其中的氣體排出製程容器4(淨化步驟)。
接著，按預定流速將氮供應到製程場5中，從而使製程容器4內的壓力恢復為大氣壓力且將製程容器4設定於預定溫度下。接著，藉由晶舟升降機25使蓋子18向下移動，進而將空晶舟12從製程容器4中卸載出去。
由於氮化矽膜之累積膜厚之限值變大，可在圖5所示之條件下，再次如圖4所示實行成膜製程(成膜製程N＋1)。之後，在氮化矽膜之累積膜厚超過另一預定值之前(例如立即在重複成膜製程達到成膜製程2N後)，再次實行該輔助製程。將成膜製程與輔助製程重複多達成膜製程XN，如圖4所示。
如上所述，可連續重複形成氮化矽膜之成膜製程，而無需移除沈積在製程容器4之內表面等上的副產物膜。因此，在一給定時間內，重複形成氮化矽膜之成膜製程的次數增加，從而防止顆粒產生而不會降低生產率。
為證實此具體實施例之效應，根據藉由輔助製程所獲得之氮化矽膜的累積膜厚的限值，進行一項實驗。此時，根
據此具體實施例所述製程條件設定製程條件。其中不實行輔助製程時，累積膜厚之限值為0.3至0.8 μm。另一方面，其中實行輔助製程時，累積膜厚之限值為1.0至8 μm，其比未實行輔助製程的情形下所獲得之膜厚大3至10倍。
圖6係顯示依據本發明另一項具體實施例之成膜裝置(垂直CVD裝置)之斷面圖。為活化氮化氣體與氧化氣體，可使用另一媒介物(例如觸媒、UV、熱或磁力)代替前面具體實施例中所述之電漿。例如，在藉由加熱活化一製程氣體時，可使用圖6所示之熱處理裝置。
在圖6所示之成膜裝置2X中，在製程容器之頂部形成氣體出口84，並將其連接至一真空排氣系統，同時將短的L型噴嘴40與42連接在製程容器4之底部附近。因此，自位於放置支撐晶圓W之晶舟12的製程場5下方的噴嘴40與42之供應埠供應製程氣體，且其隨後流經製程場5，直至自頂部處的氣體出口84排出。將噴嘴40連接至包括氮化矽氣體之第一製程氣體的供應管路以及惰性氣體的供應管路。將噴嘴42連接至包括氮化氣體之第二製程氣體的供應管路以及包括氧化氣體之第三製程氣體的供應管路。製程容器4係被一加熱器86所圍繞，其用於加熱製程場5。
在使用熱處理裝置時，將製程氣體供應至在一預定溫度下加熱之製程場5，進而將其活化。將製程場5之溫度設定成能活化該製程氣體之值。
在上述具體實施例中，在輔助製程的氧化階段中，使用氧(氧自由基)作為氧化氣體。就此方面而言，該氧化氣體可包括選自由氧、臭氧(O3
)及水蒸氣(H2
O)所組成之群組的一或多個氣體。在使用臭氧氧化副產物膜時，可在製程容器4外部放置一臭氧化器以供應臭氧至製程容器4內。此外，將製程容器4內的溫度(容器內表面之溫度)設定為400至800℃，且較佳400至500℃。此溫度範圍使得在不去活化臭氧下氧化副產物膜變為可能。
在上述具體實施例中，輔助製程包括氧化階段之後氮化被氧化之副產物膜之表面的氮化階段。然而，即使未實行氮化階段，亦可防止顆粒產生而不降低生產率。
在上述具體實施例中，將DCS與氨用作成膜氣體。或者，出於相同目的，可使用(例如)六氯乙矽烷(HCD)與氨。氮化氣體可包括氧化氮，例如N2
O、NO或NO2
以代替氨。
在上述具體實施例中，在供應各製程氣體(例如，DCS氣體)時，供應氮氣作為稀釋氣體。就此方面而言，在供應各製程氣體時，亦可不供應氮氣。不過，各製程氣體較佳地包含氮氣作為一稀釋氣體，因為如此配置可更容易控制製程時間。稀釋氣體較佳地由一惰性氣體(例如，氮氣或氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)或氙氣(Xe))代替氮氣組成。
在上述具體實施例中，透過一共用氣體供應噴嘴供應DCS氣體與氮氣，且透過一共用氣體噴嘴供應氨氣與氧
氣。或者，依據氣體類型分別設置氣體供應噴嘴。此外，複數個氣體供應噴嘴可連接至製程容器4之靠近底部之側壁，以透過複數個噴嘴供應各氣體。在此情形下，透過複數個氣體供應噴嘴將一製程氣體供應到製程容器4中，從而使其更均勻地分散在製程容器4中。
在上述具體實施例中，所使用之成膜裝置係具有單管結構之批次型熱處理裝置。不過，舉例而言，本發明可應用於批次類型的垂直熱處理裝置，其具有一雙管類型(其係由內與外管形成)的製程容器。或者，可將本發明應用於單基板型的熱處理裝置。目標基板不受限於半導體晶圓W，其亦可為用於(例如)LCD之玻璃基板。
成膜裝置之控制部100不受限於一特定系統，其亦可藉由一普通電腦系統而實現。例如，用於執行上述製程之程式可藉由使用其中儲存有該程式的記錄媒體(軟碟、CD－ROM等等)而安裝到一多用途電腦中，以便製備用於執行上述製程之控制部100。
用於供應此種類程式的構件係各種各樣的。例如，可藉由一通信線、通信網路或通信系統(取代上述預定記錄媒體)來供應一程式。在此情況下，例如，可將程式黏貼到通信網路上的佈告欄(BBS)上，接著在疊加於一載波上的同時透過網路加以供應。接著，如此提供的程式將如同其他應用程式一樣得以啟動並在電腦之OS之控制下運行，從而執行該製程。
熟悉本技術人士將可輕易發現額外的優點並進行修改。
因此，本發明就其廣泛方面而言並不限於本文中所顯示及說明之特定細節及代表性具體實施例。據此，只要不背離隨附申請專利範圍及其等效範圍所定義之一般發明概念的精神或範疇，即可進行各種修改。
2‧‧‧成膜裝置
4‧‧‧製程容器
5‧‧‧製程場
6‧‧‧頂板
8‧‧‧歧管
10‧‧‧密封部件
12‧‧‧晶舟
12A‧‧‧支柱
14‧‧‧絕緣圓柱
16‧‧‧臺面
18‧‧‧蓋子
20‧‧‧旋轉軸
22‧‧‧磁流體密封體
24‧‧‧氣密部件
25‧‧‧升降機構
26‧‧‧臂
30‧‧‧第一製程氣體供應管路
32‧‧‧第二製程氣體供應管路
34‧‧‧第三製程氣體供應管路
36‧‧‧惰性氣體供應管路
30S‧‧‧氣體源
32S‧‧‧氣體源
34S‧‧‧氣體源
36S‧‧‧氣體源
40‧‧‧氣體分配噴嘴
42‧‧‧氣體分配噴嘴
40A‧‧‧噴氣孔
42A‧‧‧噴氣孔
50‧‧‧氣體供應線
52‧‧‧氣體供應線
54‧‧‧氣體供應線
56‧‧‧氣體供應線
50A‧‧‧切換閥
52A‧‧‧切換閥
54A‧‧‧切換閥
56A‧‧‧切換閥
50B‧‧‧流速控制器
52B‧‧‧流速控制器
54B‧‧‧流速控制器
56B‧‧‧流速控制器
66‧‧‧氣體激發部
68‧‧‧排氣埠
70‧‧‧開口
74‧‧‧電極
76‧‧‧電源供應
78‧‧‧饋送線
80‧‧‧防護封蓋
82‧‧‧排氣埠覆蓋部件
84‧‧‧氣體出口
86‧‧‧加熱器
100‧‧‧主要控制部
111‧‧‧配方儲存部分
112‧‧‧ROM
113‧‧‧RAM
114‧‧‧I/O埠
115‧‧‧CPU
116‧‧‧匯流排
121‧‧‧操作面板
122‧‧‧溫度感測器
123‧‧‧壓力計
124‧‧‧加熱器控制器
125‧‧‧MFC
126‧‧‧閥控制器
127‧‧‧真空幫浦
128‧‧‧晶舟升降機
129‧‧‧電漿控制器
併入並建構說明書之一部分的附圖說明本發明的具體實施例，並且連同前面的一般說明與文中具體實施例的詳細說明係用來解說本發明原理。
圖1係顯示依據本發明一項具體實施例之成膜裝置(垂直CVD裝置)之斷面圖；圖2係顯示圖1所示裝置之部分的斷面平面圖；圖3係顯示圖1所示之裝置的主控制部結構之視圖；圖4係示意性顯示使用根據本發明具體實施例之成膜裝置之一方法的圖式；圖5係顯示根據本發明該具體實施例之一成膜方法與一輔助方法之配方的時序圖；以及圖6係顯示依據本發明另一項具體實施例之成膜裝置(垂直熱CVD裝置)之斷面圖。
2‧‧‧成膜裝置
4‧‧‧製程容器
5‧‧‧製程場
6‧‧‧頂板
8‧‧‧歧管
10‧‧‧密封部件
12‧‧‧晶舟
12A‧‧‧支柱
14‧‧‧絕緣圓柱
16‧‧‧臺面
18‧‧‧蓋子
20‧‧‧旋轉軸
22‧‧‧磁流體密封體
24‧‧‧氣密部件
25‧‧‧升降機構
26‧‧‧臂
30‧‧‧第一製程氣體供應管路
32‧‧‧第二製程氣體供應管路
34‧‧‧第三製程氣體供應管路
36‧‧‧惰性氣體供應管路
30S‧‧‧氣體源
32S‧‧‧氣體源
34S‧‧‧氣體源
36S‧‧‧氣體源
40‧‧‧氣體分配噴嘴
42‧‧‧氣體分配噴嘴
40A‧‧‧噴氣孔
42A‧‧‧噴氣孔
50‧‧‧氣體供應線
52‧‧‧氣體供應線
54‧‧‧氣體供應線
56‧‧‧氣體供應線
50A‧‧‧切換閥
52A‧‧‧切換閥
54A‧‧‧切換閥
56A‧‧‧切換閥
50B‧‧‧流速控制器
52B‧‧‧流速控制器
54B‧‧‧流速控制器
56B‧‧‧流速控制器
66‧‧‧氣體激發部
68‧‧‧排氣埠
70‧‧‧開口
74‧‧‧電極
76‧‧‧電源供應
78‧‧‧饋送線
80‧‧‧防護封蓋
82‧‧‧排氣埠覆蓋部件
84‧‧‧氣體出口
86‧‧‧加熱器
Claims (10)
- 一種用以使用一氮化矽膜成膜裝置之方法，該成膜裝置包括：一製程容器，其經組態為沿垂直方向以一定間隔容納複數個目標基板，且具有一內表面，並包含一選自由石英與碳化矽所組成之群的材料作為主要組分；一加熱器，其圍繞該製程容器配置，以加熱該製程容器內部的該目標基板；一排氣系統，其經組態以從該製程容器內部排出氣體；一氣體供應管路，其經組態以將矽源氣體、氨氣及氧化氣體供應至該製程容器內；一機構，其經組態以將該目標基板載入該製程容器，以及從該製程容器卸載該目標基板；以及一控制部，其經組態以控制該裝置之運作；該方法包括：於該控制部安裝一儲存有程式指令之非暫態電腦可讀取儲存媒體，其當執行時使該控制部控制該製程順序指揮裝置；且然後，藉由執行該程式指令以指揮該製程順序，並藉由該控制部控制該裝置；其中該製程順序使用如下之一成膜製程及一輔助製程：該成膜製程將矽源氣體及氨氣供應至該製程容器內，以藉由CVD在各該目標基板上形成一氮化矽膜；以及該輔助製程處理由於該成膜製程而沈積在該製程容器之該內表面上的副產物膜，從而阻止顆粒自該副產物膜產生而不需移除該副產物膜； 且該製程順序包含下列時期：對在該製程容器內之N個數量之各批次目標基板，不在該等成膜製程之間插入輔助製程而重複N次實行該成膜製程；然後，於未容納有目標基板之該製程容器內實行該輔助製程；然後，對在該製程容器內之另一批N個數量之各批次目標基板，不在該等成膜製程之間插入輔助製程而重複N次實行該成膜製程；其中，該輔助製程包含：於加熱該製程容器之該內表面時，供應氧化氣體至未容納有目標基板之該製程容器內，從而實行一氧化製程，以將該等副產物膜自其一表面至一預定深度之一部分處變成氧比氮更豐富之一組成；然後，於加熱該製程容器之該內表面時，供應氨氣至未容納有目標基板之該製程容器內，從而實行一氮化製程，以將該等被氧化之副產物膜之厚度小於該預定深度之表面層恢復成氮比氧更豐富之一組成。
- 如請求項1之方法，其中藉由該輔助製程之該氮化製程所處理之該表面層的厚度為0.1至1nm。
- 如請求項2之方法，其中藉由該輔助製程之該氮化製程所處理之該表面層的厚度小於0.5nm。
- 如請求項2之方法，其中藉由該輔助製程之該氧化製程所處理之該預定深度小於10nm。
- 如請求項4之方法，其中藉由該輔助製程之該氧化製程所處理之該預定深度大於2nm。
- 如請求項1之方法，其中在於該控制部安裝一儲存有程式指令之非暫態電腦可讀取儲存媒體之前，該方法進而包含藉由使用累積膜厚作為阻止顆粒自該副產物膜產生之副產物膜厚度的指標而測定該N次之值並併入該製程順序，且該累積膜厚係藉由將由實行一次成膜製程所獲得之氮化矽膜厚度乘以成膜製程的重複次數來定義。
- 如請求項6之方法，其中該N次之值係設定為使累積膜厚成為0.3至0.8μm。
- 如請求項6之方法，其中該製程順序交替重複對N個數量之批次目標基板重複N次實行該成膜製程之時期、以及實行輔助製程之時期，而不移除該副產物膜，直到該累積膜厚達到1至8μm。
- 如請求項1之方法，其中該裝置進而包含連接至該製程容器之一電漿激發機構，其將氣體轉變成電漿；該成膜製程包括將該氨氣轉變成電漿，且該輔助製程之該氧化及氮化步驟各自包括將該氧化氣體及該氨氣轉變成電漿。
- 如請求項9之方法，其中該氧化氣體含有氧氣。
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