TWI720787B - 基板配置方法 - Google Patents

基板配置方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI720787B
TWI720787B TW109101812A TW109101812A TWI720787B TW I720787 B TWI720787 B TW I720787B TW 109101812 A TW109101812 A TW 109101812A TW 109101812 A TW109101812 A TW 109101812A TW I720787 B TWI720787 B TW I720787B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
gap
surface treatment
deposited film
reaction chamber
Prior art date
Application number
TW109101812A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202016355A (zh
Inventor
辛昇澈
劉眞赫
千珉鎬
黃喆周
Original Assignee
南韓商周星工程股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商周星工程股份有限公司 filed Critical 南韓商周星工程股份有限公司
Publication of TW202016355A publication Critical patent/TW202016355A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI720787B publication Critical patent/TWI720787B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C23C16/402—Silicon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本案揭露之一種基板配置方法包含向反應腔室中接收的基板方向注入包含資源材料的氣體，此資源材料含有矽，透過產生包含氧自由基的電漿在基板上沈積資源材料從而形成沈積膜，以及透過注入包含氧自由基的電漿氣體，執行沈積膜的表面處理。

Description

基板配置方法
本發明係關於一種基板配置方法，其中可滿足所需要的密度與階梯覆蓋率（step coverage）以及可顯著地降低空隙的產生。
這裡描述的內容僅僅提供實施例之背景資訊，而非構成習知技術。
通常，半導體記憶體裝置、液晶顯示裝置、有機發光裝置等，係透過在基板上重複半導體製程複數次藉由沈積與堆疊期望形狀的結構而製成。
半導體製造包含指定薄膜於基板上的沈積製程、將薄膜的選擇區域曝光的光刻製程、從選擇區域移除薄膜的蝕刻製程等。在反應腔室內進行這種半導體製造，其中實現對應製程的最佳傳導。
使用化學氣相沈積（CVD）或原子層沈積執行基板沈積製程。
與原子層沈積相比，在化學氣相沈積中，因為透過將用於沈積的程序氣體（process gas）注入到基板上，沈積膜係被形成於基板上，化學氣相沈積具有高沈積速度，但是沈積膜的均勻性與品質低。
原子層沈積中，因為透過順序地注入來源氣體、沖洗氣體、反應氣體與沖洗氣體於基板上，沈積膜藉由原子層吸收被形成於基板上，原子層沈積的優點在於沈積膜均勻地沈積於基板上，但是沈積速度低。
隨著需要基板上形成的高積體裝置與具有3D結構的基板的生產，基板沈積製程需要形成均勻且高密度的沈積膜，以及沈積時具有高均勻性即高階梯覆蓋率。
尤其地，如果在基板生產期間透過堆疊複數個沈積膜執行間隙填充製程，用以填充具有3D結構的基板上形成的間隙，在沈積膜被整組合的區域中則產生不期望的空隙。
因為這種空隙的產生導致半導體產品的作業特性的缺陷，具有空隙的半導體產品應該被丟棄，因此需要一種減少空隙產生的基板配置方法。
實施例提供一種基板配置方法，其中滿足所需要的密度與階梯覆蓋率以及顯著地降低空隙的產生。
一個實施例中，一種基板配置方法包含向反應腔室中接收的基板方向注入包含資源材料的氣體，此資源材料含有矽，透過產生包含氧自由基的電漿在基板上沈積資源材料從而形成沈積膜，以及透過注入包含氧自由基的電漿氣體，執行沈積膜的表面處理。
一個實施例中，一個反應腔室內處理的基板被提供為複數個。
反應腔室包含基板支撐單元、蓋、氣體注入單元以及電漿產生單元。基板支撐單元被旋轉以及其上具有對稱裝設的複數塊基板。蓋與基板支撐單元的上表面分離。氣體注入單元被安裝於蓋上。電漿產生單元被安裝於蓋上，從而與氣體注入單元分離。
氣體注入單元包含第一注入單元以及第二注入單元。第一注入單元用以注入包含資源材料的氣體。第二注入單元用以劃分反應腔室的空間以及注入用以沖洗反應腔室的氣體。
實施例中，在表面處理中，透過重複注入電漿氣體到沈積膜上，沈積膜可收縮。因此，隨著沈積膜收縮，沈積膜的密度增加。另外，隨著沈積膜收縮，沈積膜內或者沈積膜的表面上出現的一些小氣泡被移除，以及可增加沈積膜的沈積均勻性，即沈積膜的階梯覆蓋率。
另外，如果沈積膜已經經過表面處理，則間隙的上部上形成的沈積膜比間隙的下部上形成的沈積膜更薄且更密。這種結構抑制了間隙填充作業期間空隙的產生。
以下，將結合圖式部份描述實施例。這些實施例可依照各種方式被修正，但是將結合附圖代表性地描述特別的實施例。然而，這些實施例並非限制於此，而是覆蓋實施例之範圍內的全部修正、更動與等同物。本文中，為了描述清楚與方便，圖式中所示元件的尺寸與形狀可被放大。
此外，術語「第一」、「第二」等用於描述多個元件，這些元件並非受到這些術語的限制。這些術語僅僅用於將一個元件與另一元件區分開來。此外，考慮到實施例之配置與功能所特別定義的術語僅僅用以描述實施例，而非限制實施例之範圍。
以下實施例之描述中，將要理解當每一元件被稱為形成於另一元件「之上」或「之下」時，可直接位於另一元件「之上」或「之下」，或者間接形成兩者之間具有一或多個介入元件。此外，將要理解元件「之上」或「之下」意味著元件的向上方向與向下方向。
另外，實施例之描述中使用的關係性術語「之上／上方／上部」與「之下／下方／下部」等沒有必要要求或暗示物質與元件或者其順序之間的實體或邏輯關係，但是僅僅用以將一種物質或元件與另一物質或元件區分開來。
第1圖為一個實施例之基板配置方法之流程圖。第2圖為一個實施例之表面處理後在基板10（參考第6圖）的間隙20上沈積的沈積膜100的形狀的剖面示意圖。第3圖為一個實施例之表面處理的次數與表面處理的濕蝕刻率之間的關係曲線。
如第1圖代表性地所示，一個實施例之基板配置方法包含注入（作業S100）、沈積（作業S110）、第一判斷（作業S120）、第一沖洗（作業S130）、表面處理（作業S140）、第二沖洗（作業S150）以及第二判斷（作業S160）。
在注入（作業S100）中，氣體被注入到反應腔室200中接收的基板10上（參考第6圖），其中氣體包含的資源材料含有矽。這種資源材料係為用於形成沈積膜100的材料，以及依照實施例可使用形成氧化矽之資源材料例如矽烷（SiH4 ）等。
本文中，包含資源材料的氣體係供應自反應腔室200的外部，用於形成沈積膜100的資源材料之儲存單元與用於運輸資源材料的程序氣體之儲存單元彼此分離，以及來源材料與程序氣體被混合且被引入到反應腔室200內。
除運輸資源氣體的功能外，程序氣體為處理基板10所需要的成分形成的氣體。舉個例子，程序氣體可以是反應氣體，比如氧氣或臭氧（O3 ），或者沖洗氣體比如氬氣（Ar）或氮氣（N2 ）。
在沈積（作業S110）中，在反應腔室200內產生包含氧自由基（oxygen radicals）的電漿，以及透過在基板10上沈積資源材料，沈積膜100形成於反應腔室200內接收的基板10上。
在沈積（作業S110）中，資源材料形成氧化矽，由此沈積膜100為氧化矽膜。本文中，在沈積（作業S110）中，沈積膜100係使用電漿沈積形成於基板10上。另外，在沈積（作業S110）中，可額外地使用熱沈積。
在電漿沈積中，產生電漿的氣體例如反應氣體比如氧氣或臭氧被引入反應腔室200內作為程序氣體。透過反應腔室200中安裝的電漿產生單元，引入反應腔室200的氧氣或臭氧被分離為離子，由此產生電漿。
熱沈積中，或者在資源材料與程序氣體被引入反應腔室200內以前，資源材料與程序氣體被加熱，或者在資源材料與程序氣體被引入反應腔室200內以後，資源材料與程序氣體透過反應腔室200中放置的加熱裝置被加熱。
以後將結合第6圖更加詳細地描述一個實施例之反應腔室200之結構。
在沈積（作業S110）中，可以同時使用熱沈積與電漿沈積，以及使用熱電漿原子層沈積法更為合適，舉個例子，氧氣與臭氧被混合以及用作電漿產生氣體。
第一判斷（作業S120）中，判斷沈積膜100是否形成為預定厚度。考慮沈積膜100的材料、表面處理期間收縮後的沈積膜100的厚度、複數個沈積膜100的數目、基板10的沈積區域上形成的間隙寬度等，適當地設置沈積膜100的厚度。
第一判斷中，如果沈積膜100的厚度小於預定厚度，基板配置方法返回注入（作業S100），連續進行沈積直到沈積膜100達到預定厚度為止。本文中，為了判斷沈積膜100是否形成為預定厚度，可測量沈積膜100的厚度。為了快速作業，可適當地使用自動化設備測量沈積膜100的厚度。
另外，在判斷沈積膜100到達第一判斷中的預定厚度的基礎上，執行第一沖洗。
在第一沖洗（作業S130）中，在判斷沈積膜100達到預定厚度的基礎上，沖洗氣體被注入到反應腔室200內，從而沖洗反應腔室200的內部，
本文中，沖洗氣體被引入反應腔室200內，以及由此將反應腔室200中未形成沈積膜100的剩餘資源材料排放到反應腔室200外部。如上所述，惰性氣體比如氬氣或氮氣可用作沖洗氣體。
表面處理（作業S140）中，電漿氣體被注入到沈積膜100上，從而執行沈積膜100的表面處理。表面處理（作業S140）中，電漿氣體被重複噴塗到沈積膜100上。
本文之表面處理中，使用包含氧自由基的材料藉由電漿執行表面處理。舉個例子，氧氣、臭氧、一氧化氮等可用作包含氧自由基的材料。
表面處理中，電漿處理被重複注入到沈積膜100上，從而收縮沈積膜100。因此，隨著沈積膜100收縮，沈積膜100變得更加硬化，由此增加沈積膜100的密度。
此外，隨著沈積膜100收縮，沈積膜100的濕蝕刻率被降低，由此增加沈積膜100的耐久性。以下將結合第3圖更詳細地描述濕蝕刻率。
此外，隨著沈積膜100收縮，沈積膜100內或者沈積膜100的表面上出現的一些小氣泡被移除，以及增加沈積膜100的沈積的均勻性，即沈積膜100的階梯覆蓋率。
透過重複注入電漿氣體到沈積膜100上，重複表面處理，直到沈積膜100達到預定密度與階梯覆蓋率為止。
第3圖為一個實施例之表面處理的次數與表面處理中的濕蝕刻率之間的關係曲線。濕蝕刻率表示如果沈積膜100被浸泡於蝕刻溶液中，特定時間的沈積膜100的蝕刻度。因此，隨著濕蝕刻率降低，沈積膜100的耐化學性與耐久性增加。
如果濕蝕刻率高，則沈積膜100的密度低，以及如果濕蝕刻率低，則沈積膜100的密度高。因此，沈積膜100的濕蝕刻率與密度彼此成反比。
如第3圖代表性所示，隨著表面處理的次數增加，濕蝕刻率降低。可證明隨著表面處理的次數增加，沈積膜100變得更硬化以及沈積膜的密度增加。因此，為了增加沈積膜100的密度，可增加表面處理的次數。
然而，如果表面處理的次數增加，沈積膜100的形成製程的速度則降低，從而降低整個基板10上的沈積製程的速度。因此，考慮到確保高工作速度以及沈積膜100的期望密度與階梯覆蓋率，適當地選擇表面處理的次數。
第2圖為基板10的間隙20上沈積的經過表面處理的沈積膜100的形狀的剖面示意圖。表面處理（作業S140）中，執行基板10的間隙20上形成的沈積膜100的表面處理。
根據需要，如第2圖代表性所示，間隙20形成於基板10的上表面上，沈積（作業S110）中執行間隙填充作業以利用沈積膜100填充間隙20。
本文中，間隙20的下部上形成的沈積膜100的厚度大於藉由表面處理的間隙20的上部上形成的沈積膜100的厚度。原因在於，在表面處理中，電漿氣體主要與間隙20的上部上形成的沈積膜100反應，以及間隙20的下部深處形成的沈積膜100比間隙20的上部上的沈積膜100的反應小。
就是說，間隙20的上部比間隙20的下部更多地暴露於電漿氣體，由此間隙20的上部上形成的沈積膜100比間隙20的下部上形成的沈積膜100更主動地收縮。
因此，如果已經執行表面處理，則間隙20的上部上形成的沈積膜100比間隙20的下部上形成的沈積膜100更薄且更密。這種結構可抑制間隙填充作業期間空隙V（請參考第5圖）的產生。以下將結合第4圖與第5圖加以描述。
第二沖洗（作業S150）中，沖洗氣體被注入反應腔室200內，從而沖洗反應腔室200的內部。採用與第一沖洗（作業S130）相同的方式，在第二沖洗（作業S150）中，沖洗氣體被引入反應腔室200內，由此將反應腔室200中未形成沈積膜100的剩餘資源材料排放到反應腔室200外部。如上所述，惰性氣體例如氬氣或氮氣可用作沖洗氣體。
第二判斷（作業S160）中，判斷沈積膜100是否形成預定數目的複數層。第二判斷（作業S160）中，如果沈積膜100形成的複數個層數目小於預定數目，則基板配置方法返回注入（作業S100），以及重複執行沈積（作業S110）至第二沖洗（作業S150）。
當基板配置方法經由第二沖洗（作業S150）到達第二判斷時，再次判斷沈積膜100是否形成預定數目的複數層。判斷沈積膜100形成為預定數目的複數層的基礎上，終止全部上述作業。
第4圖為一個實施例之透過基板配置方法在具有間隙20的基板10上形成沈積膜100之完工之剖面示意圖。第5圖為透過一般的基板配置方法在具有間隙20的基板10上形成沈積膜100之完工之剖面示意圖。
如第4圖代表性所示，基板10包含間隙20，間隙20的上表面開口，以及藉由基板配置方法的各個作業透過在間隙20的表面上形成具有複數層的沈積膜100，執行間隙填充作業以填充間隙20。
如以上結合第2圖所述，因為在表面處理中，間隙20的上部比間隙20的下部更多地暴露於電漿氣體，透過表面處理，間隙20的下部上形成的沈積膜100比間隙20的上部上形成的沈積膜100的厚度更大。
如第4圖代表性所示，各個沈積膜100例如第一沈積膜100-1、第二沈積膜100-2、第三沈積膜100-3、第四沈積膜100-4以及第五沈積膜100-5順序地被沈積，由此完全填充間隙20，然後完成間隙填充作業。
雖然這個實施例描述了5個沈積膜100，但是沈積膜100的數目可為3或更少或者5或更多。
實施例中，除了位於最上位置的第五沈積膜100-5以外，配置剩餘的沈積膜100-1、100-2、100-3與100-4，這樣間隙20的下部上形成的每一沈積膜100-1、100-2、100-3與100-4的厚度大於間隙20的上部上形成的每一沈積膜100-1、100-2、100-3與100-4的厚度，以及間隙20的中央上形成的每一沈積膜100-1、100-2、100-3與100-4的厚度具有介於間隙20的下部上形成的每一沈積膜100-1、100-2、100-3及100-4的厚度與間隙20的上部上形成的每一沈積膜100-1、100-2、100-3及100-4的厚度之間的數值。
由於這種結構的緣故，因為沈積膜100的厚度大，間隙20的下部或中央部上的各個沈積膜100於其中的介面處被彼此按壓，以及被整組合為沒有空隙以填充間隙20，由此完成間隙填充作業。
另外，間隙20的上部上形成的沈積膜100在表面處理中充分收縮，以及在其中的介面處被彼此按壓，由此被整組合為沒有空隙。
然而，與第4圖所示之實施例不同，如果採用一般的基板配置方向進行間隙填充作業，舉個例子如第5圖代表性所示，與第二沈積膜100-2形成介面的第三沈積膜100-3的另一表面相對的第三沈積膜100-3的一個表面的區域處形成空隙V。
在第5圖代表性所示的間隙填充作業的情況下，因為未進行表面處理，如果順序地沈積第一沈積膜100-1、第二沈積膜100-2、第三沈積膜100-3與第四沈積膜100-4以執行間隙填充作業，則間隙20的上部、中央與下部處形成的沈積膜100-1、100-2、100-3與100-4的厚度相等。
因此，與第二沈積膜100-2形成介面的第三沈積膜100-3的表面相對的第三沈積膜100-3的另一表面的相對部分未被彼此充分按壓，由此第三沈積膜100-3的另一表面的相對部分之間形成空隙V。
如以上結合第4圖與第5圖所述，尤其在這個實施例中，如果經由表面處理在基板10上形成沈積膜100而完成間隙填充作業，則抑制了在間隙20的中央處產生空隙。
第6圖係為一個實施例之基板配置方法中使用的反應腔室200之示意圖。
反應腔室200包含基板支撐單元210、蓋229、氣體注入單元230以及電漿產生單元240。第6圖所示的實施例的反應腔室200接收複數塊基板10，由此執行在一個反應腔室200中的基板10上形成沈積膜100。
與第6圖所示的實施例不同，可在反應腔室（圖未示）中執行上述基板配置方法，此反應腔室（圖未示）具有其中基板支撐單元不旋轉的結構。
基板10被裝設於基板支撐單元210上，從而相對基板支撐單元210的中央對稱，以及旋轉基板支撐單元210。本文中，穿透反應腔室200的底表面的中央的旋轉軸（圖未示）支撐基板支撐單元210。
雖然第6圖表示沿順時針方向旋轉基板支撐單元210，可沿逆時針方向旋轉基板支撐單元210，這樣沈積膜100形成於基板10上。
基板支撐單元210上裝設的一些基板10藉由第二注入單元232與剩餘的基板10在空間上分離。以下將描述第二注入單元232。
因此，在基板10上已經完成沈積膜100被形成為預定厚度，然後在沈積與第一判斷後執行表面處理，此基板10與另一基板10在空間上分離以及藉由電漿產生單元被暴露給電漿，從而使用電漿執行表面處理。
蓋220與基板支撐單元210的上表面間隔，以及用於封閉反應腔室200的上部。另外，氣體注入單元230與電漿產生單元被安裝於蓋220上，以及這種情況下，蓋220用作電極以供應電力至電漿產生單元。
氣體注入單元230被安裝於蓋220上，用以向基板支撐單元210上裝設的基板10方向向下注入基板配置方法中使用的各種程序氣體，以及包含第一注入單元231與第二注入單元232。
第一注入單元231向基板支撐單元210上裝設的基板10方向向下注入包含資源材料的氣體，以在基板10上形成沈積膜100，由此在基板10上執行沈積膜100的沈積。
第二注入單元232用以劃分反應腔室200的空間，以及用以注入用於沖洗反應腔室200的氣體。因此，至於從第二注入單元232注入的氣體，如上所述，可使用惰性氣體例如氬氣或氮氣。
因此，第二注入單元232劃分反應腔室200的空間，以及如果基板10經由沈積與第一判斷已經完成沈積膜100的沈積，在此基板10上執行表面處理，第二注入單元232則用以注入用於劃分反應腔室200的空間的氣體。
因此，舉個例子，透過第二注入單元232劃分反應腔室200的空間而形成的兩個分離空間中，可同時執行一個分離空間中的沈積與另一分離空間中的表面處理。
另外，在第一沖洗與第二沖洗期間，第二注入單元232用以注入沖洗氣體，用於沖洗反應腔室200內剩餘的資源材料。
電漿產生單元使用反應氣體比如氧氣或臭氧產生電漿，如果在沈積期間使用電漿沈積方法，則在表面處理期間，使用包含氧自由基的材料例如為上述反應氣體產生電漿，反應氣體比如為氧氣、臭氧或一氧化氮。
本文中，如果在沈積期間使用電漿，則未操作第二注入單元232，以及同時執行基板支撐單元210上裝設的全部基板10上的沈積。
另外，如果在沈積期間使用電漿且操作第二注入單元232，從而在第二注入單元232所劃分的空間中，在執行沈積的一個分離空間中使用反應氣體比如氧氣或臭氧產生電漿，可在蓋220上提供分離的電漿產生單元。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。尤其地，各種更動與修正可能為本發明揭露、圖式以及申請專利範圍之內主題組合排列之組件部和／或排列。除了組件部和／或排列之更動與修正之外，本領域技術人員明顯還可看出其他使用方法。
10:基板 20:間隙 100:沈積膜 100-1、100-2、100-3、100-4、100-5:沈積膜 V:空隙 200:反應腔室 210:基板支撐單元 220:蓋 230:氣體注入單元 231:第一注入單元 232:第二注入單元 240:電漿產生單元
第1圖係為一個實施例之基板配置方法之流程圖。 第2圖係為一個實施例之表面處理後在基板的間隙上沈積的沈積膜的形狀的剖面示意圖。 第3圖係為一個實施例之表面處理的次數與表面處理的濕蝕刻率之間的關係曲線。 第4圖係為一個實施例之透過基板配置方法在具有間隙的基板上形成沈積膜之完工之剖面示意圖。 第5圖係為透過一般的基板配置方法在具有間隙的基板上形成沈積膜之完工之剖面示意圖。 第6圖係為一個實施例之基板配置方法中使用的反應腔室之示意圖。
10:基板
200:反應腔室
210:基板支撐單元
220:蓋
230:氣體注入單元
231:第一注入單元
232:第二注入單元
240:電漿產生單元

Claims (12)

  1. 一種基板配置方法，包含：向容納在一反應腔室中的一基板注入包含一資源材料的氣體，該資源材料含有矽；透過產生包含氧自由基的電漿在該基板上沈積該資源材料，從而形成多個沈積膜；以及透過注入包含氧自由基的一電漿氣體，在該些沈積膜上執行一表面處理，其中該基板包含容納該些沈積膜的至少一間隙；其中在該至少一間隙的一上部與該至少一間隙的一下部上的該些沈積膜上進行該表面處理；以及其中，在進行該表面處理時，該至少一間隙的該上部比該至少一間隙的該下部更多地暴露於該電漿氣體，使得形成在該至少一間隙的該上部的該些沈積膜比形成在該至少一間隙的該下部的該些沈積膜更薄與更密。
  2. 如請求項1所述之基板配置方法，在該表面處理後，更包含：透過注入沖洗氣體到該反應腔室內，沖洗該反應腔室的內部；以及判斷該些沈積膜是否形成為一預定數目的複數層。
  3. 如請求項1所述之基板配置方法，其中該資源材料形成氧化矽並且該些沈積膜為氧化矽膜。
  4. 如請求項1所述之基板配置方法，其中使用氧氣和臭氧之其中至少一者產生電漿。
  5. 如請求項1所述之基板配置方法，其中，在進行該表面處理時，該些沈積膜收縮，使得該些沈積膜的密度增加。
  6. 如請求項5所述之基板配置方法，其中重複執行該表面處理，直到該些沈積膜達到預定密度與階梯覆蓋率。
  7. 如請求項5所述之基板配置方法，其中，藉由執行該表面處理，形成在該至少一間隙的該上部的該些沈積膜比形成在該至少一間隙的該下部的該些沈積膜更加地收縮。
  8. 如請求項1所述之基板配置方法，其中，在進行該表面處理時，使用包含氧自由基的材料藉由電漿執行該表面處理。
  9. 如請求項1所述之基板配置方法，其中透過執行注入、沈積與表面處理，該些沈積膜在該至少一間隙的表面上形成複數層以填充該至少一間隙。
  10. 如請求項1所述之基板配置方法，其中該反應腔室內處理的該基板被提供為多個。
  11. 如請求項10所述之基板配置方法，其中該反應腔室包含：一基板支撐單元，旋轉並且其上具有對稱裝設的複數塊基板；一蓋，與該基板支撐單元的上表面分離；一氣體注入單元，安裝於該蓋上；以及一電漿產生單元，安裝於該蓋上，從而與該氣體注入單元分離。
  12. 如請求項11所述之基板配置方法，其中該氣體注入單元包含：一第一注入單元，用以注入包含該資源材料的氣體；以及 一第二注入單元，用以劃分該反應腔室的空間以及注入用以沖洗該反應腔室的氣體。
TW109101812A 2014-12-08 2015-12-07 基板配置方法 TWI720787B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140174674A KR102362534B1 (ko) 2014-12-08 2014-12-08 기판 처리방법
KR10-2014-0174674 2014-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202016355A TW202016355A (zh) 2020-05-01
TWI720787B true TWI720787B (zh) 2021-03-01

Family

ID=56107687

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109101812A TWI720787B (zh) 2014-12-08 2015-12-07 基板配置方法
TW104141000A TWI719957B (zh) 2014-12-08 2015-12-07 基板配置方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104141000A TWI719957B (zh) 2014-12-08 2015-12-07 基板配置方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10373821B2 (zh)
KR (1) KR102362534B1 (zh)
CN (1) CN107924820B (zh)
TW (2) TWI720787B (zh)
WO (1) WO2016093564A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102572629B1 (ko) 2020-09-10 2023-08-31 세메스 주식회사 탈기 장치, 기판 처리 장치 및 처리액 탈기 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200929360A (en) * 2007-10-22 2009-07-01 Applied Materials Inc Methods for forming a dielectric layer within trenches
TW201220397A (en) * 2010-08-02 2012-05-16 Eugene Technology Co Ltd Method of depositing cyclic thin film
US20130008381A1 (en) * 2010-06-29 2013-01-10 Tokyo Electron Limited Trap apparatus and substrate processing apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040001542A (ko) * 2002-06-28 2004-01-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 소자분리막 형성방법
FR2869325B1 (fr) * 2004-04-27 2006-06-16 Commissariat Energie Atomique Procede de depot d'une couche mince sur une couche oxydee d'un substrat
KR100624391B1 (ko) * 2004-12-09 2006-09-18 한국전자통신연구원 알루미늄 실리케이트 박막 형성 방법
TWI424498B (zh) 2006-03-31 2014-01-21 Applied Materials Inc 用以改良介電薄膜之階梯覆蓋與圖案負載的方法
US20070281106A1 (en) 2006-05-30 2007-12-06 Applied Materials, Inc. Process chamber for dielectric gapfill
KR101316745B1 (ko) * 2007-04-03 2013-10-08 주식회사 원익아이피에스 트리메틸사일렌과 오존을 이용한 실리콘다이옥사이드 박막제조 방법
JP4966097B2 (ja) * 2007-05-30 2012-07-04 キヤノン株式会社 情報処理装置および情報処理方法
US8716154B2 (en) * 2011-03-04 2014-05-06 Applied Materials, Inc. Reduced pattern loading using silicon oxide multi-layers
JP2013026347A (ja) * 2011-07-19 2013-02-04 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
KR101835755B1 (ko) * 2012-06-13 2018-04-19 주식회사 원익아이피에스 박막 제조방법 및 기판 처리 장치
CN103972146B (zh) * 2013-01-30 2016-12-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 沟槽隔离结构的形成方法
KR101576637B1 (ko) * 2014-07-15 2015-12-10 주식회사 유진테크 고종횡비를 가지는 오목부 상에 절연막을 증착하는 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200929360A (en) * 2007-10-22 2009-07-01 Applied Materials Inc Methods for forming a dielectric layer within trenches
US20130008381A1 (en) * 2010-06-29 2013-01-10 Tokyo Electron Limited Trap apparatus and substrate processing apparatus
TW201220397A (en) * 2010-08-02 2012-05-16 Eugene Technology Co Ltd Method of depositing cyclic thin film

Also Published As

Publication number Publication date
TW201629265A (zh) 2016-08-16
CN107924820B (zh) 2022-05-27
WO2016093564A1 (ko) 2016-06-16
CN107924820A (zh) 2018-04-17
US20170345647A1 (en) 2017-11-30
US10373821B2 (en) 2019-08-06
KR20160069138A (ko) 2016-06-16
TWI719957B (zh) 2021-03-01
TW202016355A (zh) 2020-05-01
KR102362534B1 (ko) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4968552B2 (ja) 原子層堆積法を用いる材料層の形成方法
US9966299B2 (en) Inhibitor plasma mediated atomic layer deposition for seamless feature fill
JP6195898B2 (ja) 核形成の抑制を伴うタングステンによるフィーチャ充填
US9748093B2 (en) Pulsed nitride encapsulation
US9786512B2 (en) Etching method
TWI784399B (zh) 半導體裝置之製造方法、基板處理裝置、程式及基板處理方法
TW201207976A (en) Method of improving film non-uniformity and throughput
TWI720787B (zh) 基板配置方法
JP2023001165A (ja) 半導体製造装置
US7709276B2 (en) Manufacturing method of a semiconductor device and substrate processing apparatus
KR101188959B1 (ko) 원자층 증착 방법
KR101913044B1 (ko) 기판의 오목부를 텅스텐으로 충전하는 방법
CN112921305A (zh) 提高薄膜厚度均匀性的方法
TW201712731A (zh) 以uv輔助方式將材料注入多孔膜
KR100683110B1 (ko) 플라즈마 형성 방법 및 이를 이용한 막 형성 방법
KR20040053457A (ko) 반도체 소자의 제조 방법
KR20070078007A (ko) 박막 증착 장치의 운영 방법
US20230260794A1 (en) Method for forming thin film
CN109892012B (zh) 元件结构体的制造方法
JP2010229548A (ja) 情報保存パターンの形成方法