TWI732846B - 透過控制前驅物混合來強化金屬的空間ald - Google Patents

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Abstract

描述藉由原子層沉積來沉積膜的方法。方法包含以下步驟：將基板表面暴露於包含第一反應氣體及第二反應氣體的第一製程條件，並將基板表面暴露於包含第二反應氣體的第二製程條件。第一製程條件包含小於第二反應氣體用於CVD製程的全部量。

Description

透過控制前驅物混合來強化金屬的空間ALD
本申請案大體上與沉積薄膜的設備及方法相關。確切來說，本申請案與用經控制的前驅物混合來沉積空間ALD膜的設備及方法相關。
空間ALD依賴於前驅物的空間分離。當基板自一前驅物區域移動至另一個前驅物區域時，發生膜成長。隨著基板在兩區域之間重複移動，實現了持續成長。 一範例是鎢空間ALD，其中一前驅物區域以WF6 填充及另一前驅物區域以H2 填充。在每個區域中，可用氬氣來稀釋前驅物，亦可不用氬氣來稀釋前驅物。一個曝光週期係指基板已穿過一WF6 區域及一H2 區域。
對於基板溫度攝氏200至450度之間的鎢空間ALD來說，成長速率通常低於0.2埃/週期。在本領域中需要由空間ALD以更高的成長速率來沉積膜的方法。
本申請案的一或多個實施例係針對藉由原子層沉積來沉積膜的方法。方法包含以下步驟：將基板表面暴露於包含第一反應氣體及第二反應氣體的第一製程條件，並將基板表面暴露於包含第二反應氣體的第二製程條件。第一製程條件包含小於第二反應氣體用於CVD製程的全部量。
本申請案的額外實施例係針對包含將基板表面暴露於包含第一反應氣體及第二反應氣體之第一製程條件之步驟的方法。第一反應氣體及第二反應氣體為自發反應。將基板表面暴露於基本上由第二反應氣體組成的第二製程條件。第一製程條件包含小於第二反應氣體用於CVD的全部量。
本申請案的進一步實施例係針對包含將基板表面暴露於製程腔室之第一製程區域中的第一製程條件之步驟的方法。第一製程條件包含第一反應氣體的恆流及第二反應氣體的脈衝流，該第一反應氣體包含WF6 及該第二反應氣體基本上由H2 組成。將第二反應氣體施以脈衝使得有少於該第二反應氣體用於CVD的全部量。將基板自第一製程區域橫向移動通過氣簾至製程腔室之第二製程區域。氣簾包含淨化氣流及/或真空區域中之一或多者。將基板表面暴露於在第二製程區域中之第二製程條件。第二製程條件基本上由H2 組成。將基板自第二製程區域橫向移動通過氣簾。氣簾包含淨化氣流及/或真空區域中之一或多者。重複暴露於第一製程條件及第二製程條件以沉積預定厚度的膜。
在描述本申請案之多個示例性實施例之前，要瞭解的是，本申請案並不限於下文中所闡述之結構或製程步驟的細節。本申請案能具有其他實施例且能以各種方式被實現或執行。
本文中所使用的「基板」係指任何基板或形成在基板上的材料表面，製造過程中於其上進行膜處理。舉例而言，可於其上執行處理的基板表面包含(取決於應用)如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、碳摻雜氧化矽、非晶矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃及藍寶石之材料、及如金屬、金屬氮化物和金屬合金之其他材料，及其它導電材料。基板包含(但不限於)半導體晶圓。基板可暴露於預處理以拋光、蝕刻、減少、氧化、羥基化、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板表面本身上進行膜處理之外，在本申請案中亦可在基板上形成之下層上執行所揭露之膜處理步驟之任一者(如下文更詳細揭露地)，及術語「基板表面」係意欲包含如上下文所指示的此類下層。因此，舉例而言，膜/層或部分膜/層已沉積在基板表面上時，新沉積的膜/層的暴露表面成為基板表面。
如本說明書及附加申請專利範圍中所使用地，術語「前驅物」、「反應物」及「反應氣體」等可互換使用，以表示可與基板表面反應的任何氣體種類。
本申請案的一些實施例係針對使用具有多個氣體通口之反應腔室的方法，該多個氣體通口可用於引入不同的化學或電漿氣體。空間上來說，彼等氣體通口(亦稱為通道)係由惰性淨化氣體及/或真空抽吸孔分離，以產生最小化或消除來自不同氣體通口之氣體的混合以避免不想要的氣相反應之氣簾。移動通過彼等不同的空間分離之通口的晶圓獲得不同的化學或電漿環境的順序及多表面暴露，從而發生空間ALD模式或表面蝕刻製程中的逐層膜成長。在一些實施例中，製程腔室具有關於氣體分配元件的模組化結構，且每個模組化元件具有獨立的參數控制(例如RF或氣流)，以對控制(舉例而言)氣流及/或RF暴露提供彈性。
本申請案的實施例係針對在批次製程腔室(亦稱為空間製程腔室)中提供增強的化學交換的設備及方法。圖1展示包含氣體分配組件120(亦稱為噴射器或噴射器組件)及基座組件140之製程腔室100的橫截面。氣體分配組件120為在製程腔室中使用之任何類型的氣體輸送裝置。氣體分配組件120包含面向基座組件140的前表面121。前表面121可具有任何數量或種類的開口，以朝向基座組件140輸送氣流。氣體分配組件120亦包含外邊緣124，該外邊緣124在所展示的實施例中基本上是圓形的。
所使用之特定類型的氣體分配組件120可取決於所使用的特定製程來變化。本申請案的實施例可與其中控制基座及氣體分配組件間之間隙的任何類型的處理系統一起使用。在二元反應中，複數個氣體通道可包含至少一個第一反應氣體A通道、至少一個第二反應氣體B通道、至少一個淨化氣體P通道及/或至少一個真空V通道。自第一反應氣體A通道、第二反應氣體B通道及淨化氣體P通道流出的氣體朝向晶圓的頂表面。一些氣流在晶圓表面水平移動，及通過淨化氣體P通道流出製程區域。自氣體分配組件之一端移動至另一端的基板將依次暴露於每個製程氣體，從而在基板表面上形成層。
在一些實施例中，氣體分配組件120係由單個噴射器單元製成的剛性靜止主體。在一或多個實施例中，如圖2所示，氣體分配組件120係由複數個分離扇區(例如，噴射器單元122)組成。單件主體或多扇區主體之任一者可與所描述之本申請案的各個實施例一起使用。
基座組件140經定位於氣體分配組件120的下方。基座組件140包含頂表面141及頂表面141中的至少一個凹部142。基座組件140亦具有底表面143及邊緣144。凹部142可取決於經處理之基板60的形狀和尺寸而為任何合適的形狀和尺寸。 在圖1所示的實施例中，凹部142具有平坦底部以支撐晶圓底部；然而，凹部底部可變化。在一些實施例中，凹部具有圍繞該凹部之外周邊緣的階梯區域，該等階梯區域之尺寸經設計成支撐晶圓的外周邊緣。由階梯支撐之晶圓的外周邊緣的量可取決於(舉例而言)晶圓的厚度及已存在於晶圓背面之特徵的存在而變化。
在一些實施例中，如圖1所示，基座組件140之頂表面141中的凹部142的尺寸經設計成使經支撐於凹部142中之基板60具有基本上與基座140之頂表面141共面的頂表面61。如本說明書及附加的申請專利範圍中所使用地，術語「基本上共面」係意味晶圓的頂表面及基座組件的頂表面共面於±0.5mm內。在一些實施例中，頂表面共面於±0.4mm、±0.3mm、±0.2mm、±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm。
圖1的基座組件140包含能提升、降低及旋轉基座組件140的支撐柱160。基座組件可包含在支撐柱160之中心內的加熱器、或氣體管線或電氣元件。支撐柱160可為增加或減少基座組件140及氣體分配組件120之間的間隙、使基座組件140移動到合適位置的主要手段。基座組件140亦可包含微調致動器162，該微調致動器162可對基座組件140進行微調，以在基座組件140及氣體分配組件120之間形成預定間隙170。
在一些實施例中，間隙170距離係在約0.1mm至約5.0mm的範圍中、或在約0.1mm至約3.0mm的範圍中、或在約0.1mm至約2.0mm的範圍中、或在約0.2mm至約1.8mm的範圍中、 或在約0.3mm至約1.7mm的範圍中、或在約0.4mm至約1.6mm的範圍中、或在約0.5mm至約1.5mm的範圍中、或在約0.6mm至約1.4mm的範圍中、或在約0.7mm至約1.3mm的範圍中、或在約0.8mm至約1.2mm的範圍中、或在約0.9mm至約1.1mm的範圍中或為約1mm。
圖中所示的製程腔室100為轉盤式腔室，其中基座組件140可容納複數個基板60。如圖2所示，氣體分配組件120可包含複數個分離的噴射器單元122；當晶圓在噴射器單元下方移動時，每個噴射器單元122能在晶圓上沉積膜。展示了兩件式餅狀噴射器單元122經定位在基座組件140之大致相對的兩側上及在基座組件140上方。僅為說明目的而展示此種數量的噴射器單元122。將要瞭解的是，可包含更多或更少的噴射器單元122。在一些實施例中，有足夠數量的餅狀噴射器單元122以形成符合基座組件140之形狀的形狀。在一些實施例中，可獨立移動、移除及/或更換分離的餅形噴射器單元122中之每者，而不影響其它噴射器單元122的任一者。舉例而言，可升高一部分以允許機器人進入基座組件140及氣體分配組件120之間的區域以加載/卸載基板60。
可使用具有多個氣體噴射器的製程腔室，以同時處理多個晶圓，使得該等晶圓經歷相同的處理流程。舉例而言，如圖3所示，製程腔室100具有四個氣體噴射器組件及四個基板60。在處理開始時，基板60可位於氣體分配組件120之間。如氣體分配組件120下方的虛線圓圈所示地，45°旋轉17基座組件140將導致位於氣體分配組件120之間的每個基板60移動至氣體分配組件120以用於膜沉積。額外的45度旋轉將基板60移動離開氣體分配組件120。基板60及氣體分配組件120的數量可為相同或不同。在一些實施例中，有與氣體分配組件相同數量之要被處理的晶圓。在一或多個實施例中，要被處理的晶圓數量為氣體分配組件數量的分數或整數倍。舉例而言，若有四個氣體分配組件，則有要被處理的4x個晶圓，其中x是大於1或等於1的整數值。在示例性實施例中，氣體分配組件120包含由氣簾分離之八個製程區域，且基座組件140可容納六個晶圓。
圖3所示的製程腔室100僅為一種可能配置的代表，不應被視為是限制本申請案的範圍。此處，製程腔室100包含複數個氣體分配組件120。在所示的實施例中，有在製程腔室100周圍均勻間隔設置的四個氣體分配組件(亦稱為氣體分配組件120)。所展示的製程腔室100為八邊形；然而，所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解此為一種可能的形狀且不應被認為是限制本申請案的範疇。所示出的氣體分配組件120為梯形，但該等氣體分配組件120可為單個圓形元件或由複數個餅狀部分組成(如圖2所示)。
圖3所示的實施例包含加載互鎖腔室180或像是緩衝站的輔助腔室。此腔室180連接至製程腔室100的側邊以允許(舉例而言)基板(亦稱為基板60)自腔室100裝載/卸載。晶圓機器人可定位在腔室180中以將基板移動至基座上。
轉盤(例如，基座組件140)的旋轉可為連續的或間歇的(不連續的)。在連續處理中，晶圓不斷旋轉使該等晶圓依次暴露於每個噴射器。在不連續處理中，晶圓可移動到噴射器區域且停止，隨後該等晶圓移動到噴射器之間的區域84且停止。舉例而言，轉盤可旋轉，使得晶圓自噴射器間區域移動穿過噴射器(或相鄰噴射器停止)及移動到下一個噴射器間區域上，在該下一個噴射器間區域之其中轉盤可再次暫停。噴射器之間的暫停可為每層沉積之間的附加處理步驟(例如暴露於電漿)提供時間。
圖4展示氣體分配組件220的扇區或部分，該扇區或部分可稱為噴射器單元122。可單獨使用噴射器單元122或與其它噴射器單元組合使用該等噴射器單元122。舉例而言，如圖5所示，圖4的四個噴射器單元122經組合以形成單個氣體分配組件220。(為了清楚起見，未圖示分離四個噴射器單元的線)。儘管圖4的噴射器單元122具有除了淨化氣體通口155及真空通口145之外的第一反應氣體通口125及第二氣體通口135，但噴射器單元122並不需要所有彼等元件。
參考圖4及圖5，根據一或多個實施例的氣體分配組件220可包含複數個扇區(或噴射器單元122)，其中每個扇區為相同的或不同的。氣體分配組件220經定位在製程腔室內且包含氣體分配組件220之前表面121中的複數個細長形的氣體通口125、135及145。複數個細長形的氣體通口125、135、145及155自鄰近於內周邊緣123之區域朝向鄰近於氣體分配組件220之外周邊緣124之區域延伸。所展示之複數個氣體通口包含第一反應氣體通口125、第二氣體通口135、真空通口145及淨化氣體通口155，該真空通口145圍繞第一反應氣體通口及第二反應氣體通口中之每者。
參考圖4或圖5所展示的實施例，儘管描述了通口係從至少大約內周區域延伸到至少大約外周區域；然而，通口可自內部(不僅僅是徑向)延伸至外部。當真空通口145圍繞反應氣體通口125及反應氣體通口135時，端口可切向延伸。在圖4及圖5中所展示的實施例中，藉由真空通口145，在所有邊緣上圍繞楔形反應氣體通口125及135，該等所有邊緣包含鄰近內周區域及外周區域。
參考圖4，當基板沿著路徑127移動時，基板表面的每個部分暴露於各種反應氣體。為了遵循路徑127，基板將暴露於或「看見」淨化氣體通口155、真空通口145、第一反應氣體通口125、真空通口145、淨化氣體通口155、真空通口145、第二氣體通口135及真空通口145。因此，在圖4中所示的路徑127的末端處，基板已暴露於第一反應氣體125及第二反應氣體135以形成層。所展示的噴射器單元122形成四分之一圓(但可更大或更小)。可將圖5所示的氣體分配組件220視為圖4之四個噴射器單元122的串聯連接組合。圖4所示的路徑127經表示為逆時針；然而，所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解路徑可顛倒及/或氣體通口的順序可顛倒。
圖4的注射器單元122展示分離反應氣體的氣簾150。術語「氣簾」用於描述將反應氣體自混合分離之氣流或真空的任何組合。圖4所展示的氣簾150包含位於第一反應氣體通口125旁之真空通口145的部分、中間的淨化氣體通口155及位於第二氣體通口135旁的真空通口145的部分。氣流及真空的此種組合係用於防止或最小化第一反應氣體及第二反應氣體的氣相反應。
參考圖5，來自氣體分配組件220之氣流及真空的組合形成複數個製程區域250中的分離。以250間的氣簾150大體上定義製程區域圍繞各個氣體通口125、135。如圖5中所展示的實施例組成八個獨立的製程區域250，其間具有八個分離的氣簾150。製程腔室可具有至少兩個處理區域。在一些實施例中，存在至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、10個、11個或12個製程區域。
在處理期間，基板可在任何給定時間處暴露於多於一個的製程區域250。然而，暴露於不同製程區域的部分將具有分離兩者的氣簾。舉例而言，若基板的前緣進入了包括第二氣體通口135的製程區域，基板的中間部分將位於氣簾150下，且基板的後緣將處於包括第一氣體端口125的製程區域中。
展示(舉例而言)可為加載互鎖腔室的工廠接口280連接到製程腔室100。基板60經展示為疊加在氣體分配組件220上以提供參考框架。基板60可經常位在基座組件上以保持在氣體分配組件120之前表面121附近。經由工廠接口280將基板60載入至基板支撐件或基座組件上的製程腔室100中(見圖3)。因鄰近第一反應氣體通口125及在兩個氣簾150a及150b之間設置基板，故可展示基板60位於製程區域內。沿著路徑127旋轉基板60將圍繞著製程腔室100逆時針地移動基板。因此，基板60將暴露於第一製程區域250a至第八製程區域250h(包含其間的所有製程區域)。
本申請案的實施例係針對包含具有複數個製程區域250a-250h之製程腔室100的處理方法，其中每個製程區域藉由氣簾150與相鄰區域分離。舉例而言，圖5中所展示的製程腔室。 取決於氣流的佈置，製程腔室內的氣簾及製程區域的數量可為任何合適的數量。 圖5中所示的實施例具有八個氣簾150及八個製程區域250a-250h。 氣簾的數量通常等於或大於製程區域的數量。
複數個基板60經定位在基板支撐件上，該基板支撐件(舉例而言)為圖1及圖2所展示的基座組件140。複數個基板60圍繞製程區域旋轉以用於處理。一般來說，在整個包含無反應氣體流入腔室之週期的處理過程中，氣幕150接合(氣流及真空)。
將第一反應氣體A流入一或多個製程區域250中，同時將惰性氣體流入任何不具有流入製程區域其中之第一反應氣體A的製程區域250中。舉例而言，若第一反應氣體通過製程區域250h流入製程區域250b中，則惰性氣體將流入製程區域250a中。惰性氣體可流過第一反應氣體通口125或第二氣體通口135。
製程區域內的惰性氣流可為恆定或變化。在一些實施例中，反應氣體與惰性氣體共流。惰性氣體將作為載體及稀釋劑。由於相對於載體氣體的反應氣體的量小，共流可藉由減小相鄰區域之間的壓力差而使得製程區域之間的氣壓平衡更容易。
因此，本申請案的一或多個實施例係針對利用如圖5所示之批次製程腔室的處理方法。基板60被放置在製程腔室中，該製程腔室具有複數個部分250，每個部分藉由氣簾150與相鄰部分分離。
在一些實施例中，基板表面暴露於第一製程條件，接著暴露於第二製程條件。如以此方式所使用地，術語「製程條件」係指化學環境、溫度及壓力。第一製程條件包含第一反應氣體及第二反應氣體。第一反應氣體及第二反應氣體在製程條件(例如溫度及壓力)下為自發反應。以少於將用於化學氣相沉積(CVD)製程之全部量的量來提供第二反應氣體。
在時域過程中，在暴露於第一製程條件後，製程腔室被清洗以用惰性環境來取代第一製程條件。此事亦從第一反應氣體及第二反應氣體的反應中移除副產物。在空間ALD過程中，如使用圖5所展示之腔室一樣地，在暴露於第一製程條件後，基板可橫向移動通過氣簾至製程腔室的第二製程區域。氣簾從基板表面局部清除第一製程條件以取代存在於第一製程區域中的第一製程條件。氣簾包含一或多個淨化氣體流及/或真空區域。在一些實施例中，如圖5所示，氣簾包含在任一側由真空區域限制的淨化氣流，使得基板表面依次暴露於製程腔室之每個製程區域間的真空區域、淨化氣流及第二真空區域。
在暴露於第一製程條件及淨化後，基板表面暴露於第二製程條件。可以在製程腔室(時域ALD)中或在製程腔室的第二製程區域(空間ALD)中形成第二製程條件。第二製程條件包括第二反應氣體。在一些實施例中，第二製程條件基本上由第二反應氣體組成。如在這方面所使用地，術語「基本上由…組成」係意味第二反應氣體的反應性物質構成大於或等於約95%、98%或99%的所述物質(基於莫耳)。百分比不包含惰性氣體、稀釋氣體或載體氣體。
在暴露於第二反應氣體後，基板表面或製程腔室被清除第二製程條件。此事可藉由清洗整個製程腔室(即，在時域過程中)或將基板通過氣簾移動至製程腔室的不同區域(即，在空間過程中)來執行。
本申請案的一些實施例藉由以受控方式(第一製程條件) 來將H2 流入WF6 區域而增加成長速率。在此種經強化的空間ALD中，H2 區域保持相同僅有H2 ，及在一些情況中亦具有氬(第二製程條件)。WF6 區域現在具有WF6 及H2 兩者。在一些實施例中，亦存在氬。
可實現大於0.2埃/週期的成長速率(亦稱為沉積速率)。 為了在保持階梯覆蓋的同時將成長速度提高到超過0.2埃/週期，將受控量的H2 或H2 /惰性混合物亦引入至(多個)WF6 區域中。此亦稱為經強化的空間ALD。 在一些實施例中，沉積速率在約0.2埃/週期至約1埃/週期的範圍中。
在一些實施例中，第一製程條件包含WF6 。 一些實施例的第一製程條件包含WF6 、H2 及任選的惰性氣體(如氬)。在一些實施例中，第二製程條件包含H2 及任選的惰性氣體(如氬)。
在示例性實施例中，第一製程條件包含WF6 ，其總流速在約10sccm至約1000sccm的範圍中、或在約50sccm至約500sccm的範圍中，或約100sccm。第一製程條件的H2 流量在約1sccm至約100sccm的範圍中，或約10sccm。第一製程條件的氬氣流在約0sccm至約10000sccm的範圍中、或在約100sccm至約5000sccm的範圍中、或在約500sccm至約1000sccm的範圍中，或約890sccm。
在一些實施例中，第二製程條件包含或基本上由H2 /Ar的混合物組成。混合物中H2 的百分比可在約1%至約99%的範圍中、或在約1%至約80%的範圍中、或在約1%至約60%的範圍中、或在約2%至約40%的範圍中、或在約3%至約20%的範圍中、或在約3%至約10%的範圍中，或約4%。
總H2 /Ar混合物流可在約1sccm至約10000sccm的範圍中、或在約10sccm至約1000sccm的範圍中、或在約100sccm至約500sccm的範圍中，或在約250sccm中。總H2 流可在約1sccm至約10000sccm的範圍中、或在約100sccm至約5000sccm的範圍中、或在約1000sccm至約4000sccm的範圍中，或約2000sccm。氬氣流量的總量可在約0sccm至約10000sccm的範圍中。若不使用氬氣共流，則流量為0sccm。
基於所使用的前驅物，可調節及維持基板溫度。 在一些實施例中，基板的溫度在約200℃至約700℃的範圍中、或在約300℃至約500℃的範圍中、或在約325℃至約400℃的範圍中，或約350℃。
用於第一製程條件之合適的鎢前驅物包含但不限於WF6 、WCl6 、WCl5 、WOCl4 、W2 Cl10 、WCl4 、二(環戊基)氫氯化鎢(IV)及/或上述組合。用於第一製程條件之合適的鉬前驅物包含但不限於MoF6 、MoCl5 、MoOCl4 、MoCl3 及/或上述組合。
可重複暴露於第一製程條件及第二製程條件以沉積具有預定厚度的膜。在時域過程中，製程腔室在每個製程條件暴露之間被清除。在空間過程中，基板在製程腔室的不同製程區域之間移動，其中不同的製程區域具有不同的製程條件。舉例而言，參考圖5，製程區域250a、250c、250e及250g可具有第一製程條件，且製程區域250b、250d、250f及250h可具有第二製程條件。通過完整圓旋轉的基板將暴露於第一製程條件及第二製程條件的四個重複序列。
根據一或多個實施例，在形成層之前及/或之後基板承受處理。此處理可在相同腔室中或在一或多個分離的製程腔室中執行。在一些實施例中，基板從第一腔室移動至分離的第二腔室以用於進一步處理。可將基板從第一腔室直接移動至分離的製程腔室，或可將該基板從第一腔室移動至一或多個傳送腔室，隨後將該基板移動至分離的製程腔室。因此，處理設備可包含與傳送站通訊的多個腔室。此種設備可被稱為「集束型設備(cluster tool)」或「集束型系統(cluster system)」等諸如此類。
一般來說，集束型設備為包含執行各種功能之多個腔室的模組系統，該等各種功能包含基板中心發現及導向、退火、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或多個實施例，集束型設備包含至少第一腔室及中央傳送腔室。中央傳送腔室可容納能在製程腔室及加載互鎖腔室之間運送基板的機器人。傳送腔室通常保持在真空狀態且提供用於將基板從一腔室運送至位於集束型設備之前端處之另一腔室及/或加載互鎖腔室的中間台。可適用於本申請案之兩種眾所周知的集束型設備為可從加利福尼亞州聖塔克拉拉市之應用材料公司獲得的Centura®及Endura®兩者。然而，可調整腔室的精確佈置及組合以用於執行如本文所述之方法的具體步驟。可使用的其它製程腔室包含但不限於循環層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清潔、化學清潔、熱處理(如RTP)、電漿氮化、退火、導向、羥基化及其他基板製程。藉由在集束型設備上之腔室中執行製程，可避免在沉積後續膜之前未氧化之具有大氣雜質之基板的表面污染。
根據一或多個實施例，基板連續地處於真空或「加載互鎖」狀態中，且當從一腔室移動至下一腔室時不暴露於環境空氣中。因此，傳送腔室處於真空狀態且在真空壓力下經「抽氣降壓(pumped down)」。惰性氣體可存在於製程腔室或傳送腔室中。在一些實施例中，將惰性氣體用為淨化氣體以移除一些或全部反應物。根據一或多個實施例，在沉積腔室的出口處注入淨化氣體，以防止反應物自沉積腔室移動至傳送腔室及/或附加的製程腔室。 因此，惰性氣體的流動在腔室出口處形成簾幕。
基板可在單個基板沉積腔室中進行處理，其中在處理另一基板前加載、處理及卸載單一基板。亦可用類似於傳送帶系統的連續方式來處理基板，其中將多個基板個別地加載至腔室的第一部分中、移動通過腔室且從腔室的第二部分卸載。腔室的形狀及和相關聯的傳送帶系統可形成直線路徑或曲線路徑。此外，製程腔室可為轉盤，其中多個基板圍繞中心軸線移動且暴露於整個轉盤路徑中之沉積、蝕刻、退火及淨化等處理。
在製程期間，可加熱或冷卻基板。此種加熱或冷卻可藉由任何合適手段來實現，該等任何合適手段包含但不限於改變基板支撐件的溫度且將經加熱或經冷卻的氣體流至基板表面。 在一些實施例中，基板支撐件包含加熱器/冷卻器，該加熱器/冷卻器可經控制以傳導地改變基板溫度。在一或多個實施例中，加熱或冷卻所使用的氣體(反應氣體或惰性氣體)以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器位於鄰近基板表面的腔室內，以對流地改變基板溫度。
基板亦可在處理期間靜止或旋轉。旋轉基板可連續旋轉或以離散階地旋轉。舉例而言，可在整個製程中旋轉基板，或在不同反應氣體或淨化氣體之暴露間可少量旋轉基板。在處理期間(連續地或階梯地)旋轉基板可能有助於藉由最小化(舉例而言)氣流幾何形狀之局部變異性的影響來產生更均勻的沉積或蝕刻。
在原子層沉積類型的腔室中，基板可在空間上或時間上分離的製程中暴露於第一前驅物及第二前驅物。 時間ALD為習知方法，其中第一個前驅物流入腔室中以與表面反應。在第二前驅物流動之前，自腔室清除第一前驅物。在空間ALD中，第一前驅物及第二前驅物同時流至腔室，但在空間上分離，使得在流之間存在防止前驅物混合的區域。在空間ALD中，基板相對於氣體分配板移動，反之亦然。
在實施例中，其中之方法的一或多個部分發生在一腔室中之製程可為空間ALD製程。儘管上述一或多種化學物質可能不相容(即，導致除了在基板表面上外所產生之反應及/或在腔室上之沉積外的反應)，但空間分離仍確保了試劑不暴露於氣相中的每者。舉例而言，時間ALD涉及清除沉積腔室。然而，在實施中，有時不可能在流入額外試劑之前自腔室中清除出過量的試劑。因此，腔室中任何殘留的試劑都可能發生反應。通過空間分離，不需清除過量的試劑，且交叉污染受到限制。此外，清洗腔室可使用大量時間；因此，藉由消除清洗步驟可增加產量。
在本說明書整篇中提及「一實施例」、「某些實施例」、「一或多個實施例」或「實施例」係意味結合實施例描述的特定特徵、結構、材料或特性包含於本申請案的至少一實施例中。因此，在本說明書中之各處出現的短語，如「在一或多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一實施例中」或「在實施例中」，並不一定代表本申請案的相同實施例。此外，特定特徵、結構、材料或特性可用任何合適方式結合於一或多個實施例中。
儘管已參考特定實施例來描述了本申請案，但將要瞭解的是，彼等實施例僅說明本申請案的原理及應用。將對所屬技術領域中具有通常知識者顯而易見的是，在不背離本申請案的精神及範疇的情況下，可對本申請案的方法及設備進行各種修改及變化。因此，用意在於本申請案係包含在附加申請專利範圍及其等同物之範疇內的修改及變化。
17‧‧‧旋轉60‧‧‧基板61‧‧‧頂表面84‧‧‧區域100‧‧‧製程腔室120‧‧‧氣體分配組件121‧‧‧前表面122‧‧‧噴射器單元123‧‧‧內周邊緣124‧‧‧外周邊緣125‧‧‧第一反應氣體通口127‧‧‧路徑135‧‧‧第二氣體通口140‧‧‧基座組件141‧‧‧頂表面142‧‧‧凹部143‧‧‧底表面144‧‧‧邊緣145‧‧‧真空通口150‧‧‧氣簾155‧‧‧淨化氣體通口160‧‧‧支撐柱162‧‧‧微調致動器170‧‧‧間隙180‧‧‧加載互鎖腔室220‧‧‧氣體分配組件250‧‧‧製程區域250a‧‧‧製程區域250b‧‧‧製程區域250c‧‧‧製程區域250d‧‧‧製程區域250e‧‧‧製程區域250f‧‧‧製程區域250g‧‧‧製程區域250h‧‧‧製程區域280‧‧‧工廠接口
上文簡要總結之本申請案的更具體描述可參考實施例(該等實施例其中一些實施例經圖示說明於附加圖式中)，以便可更仔細瞭解本申請案的上述特徵。然應注意到附加圖式僅圖示說明本申請案之典型實施例，因而不應被視為本申請案範圍之限制；本申請案可允許其他等效實施例。
圖1展示根據本申請案之一或多個實施例的批次製程腔室的橫截面圖；
圖2展示根據本申請案之一或多個實施例的批次製程腔室的部分透視圖；
圖3展示根據本申請案之一或多個實施例的批次製程腔室的示意圖；
圖4展示根據本申請案之一或多個實施例之用於批次製程腔室中的楔形氣體分配組件之部分的示意圖；及
圖5展示根據本申請案之一或多個實施例的批次製程腔室的示意圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
121‧‧‧前表面
122‧‧‧噴射器單元
123‧‧‧內周邊緣
124‧‧‧外周邊緣
125‧‧‧第一反應氣體通口
127‧‧‧路徑
135‧‧‧第二氣體通口
145‧‧‧真空通口
150‧‧‧氣簾
155‧‧‧淨化氣體通口
250‧‧‧製程區域

Claims (16)

  1. 一種用於沉積一膜的方法，包含以下步驟：將一基板表面暴露於包含一第一反應氣體及一第二反應氣體的一第一製程條件，其中該第一反應氣體包含WF6及該第二反應氣體包含H2；及將該基板表面暴露於包含該第二反應氣體的一第二製程條件；其中該第一製程條件包含小於該第二反應氣體用於CVD的一全部量；其中該第一製程條件的一總流速在約10sccm至約1000sccm的範圍中；及其中該第二製程條件的一總流速在約1sccm至約10000sccm的範圍中。
  2. 如請求項1所述之方法，其中將該第二反應氣體施以脈衝至該第一製程條件中的該第一反應氣體。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該第二反應氣體連續地流入至該第一製程條件中的該第一反應氣體。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該第一製程條件中的該第一反應氣體及該第二反應氣體在流入一製程腔室的一製程區域中前經混合。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該第二反應氣 體包含約1%至約10%的範圍的該第一製程條件中的該第一反應氣體。
  6. 如請求項1所述之方法，其中以約0.2至約1Å/cycle範圍的一沉積速率來沉積一膜。
  7. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：重複暴露於該第一製程條件及該第二製程條件。
  8. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：將該基板表面自該第一製程條件橫向移動通過一氣簾至該第二製程條件。
  9. 一種用於沉積一膜的方法，包含以下步驟：將一基板表面暴露於包含一第一反應氣體及一第二反應氣體的一第一製程條件，該第一反應氣體及該第二反應氣體為自發反應，及該第一反應氣體包含WF6及該第二反應氣體包含H2；及將該基板表面暴露於基本上由該第二反應氣體組成的一第二製程條件；其中該第一製程條件包含小於該第二反應氣體用於CVD的一全部量；其中該第一製程條件的一總流速在約10sccm至約1000sccm的範圍中；及其中該第二製程條件的一總流速在約1sccm至約10000sccm的範圍中。
  10. 如請求項9所述之方法，其中將該第二反應氣體施以脈衝至該第一製程條件中的該第一反應氣體。
  11. 如請求項9所述之方法，其中該第二反應氣體連續地流入至該第一製程條件中的該第一反應氣體。
  12. 如請求項9所述之方法，其中該第一製程條件中的該第一反應氣體及該第二反應氣體在流入一製程腔室的一製程區域中前經混合。
  13. 如請求項9所述之方法，其中該第二反應氣體包含約1%至約10%的範圍的該第一製程條件中的該第一反應氣體。
  14. 如請求項9所述之方法，其中以約0.2至約1埃/週期(Å/cycle)範圍的一沉積速率來沉積一膜。
  15. 如請求項9所述之方法，進一步包含以下步驟：重複暴露於該第一製程條件及該第二製程條件。
  16. 一種用於沉積一膜的方法，包含以下步驟：將一基板表面暴露於一製程腔室之一第一製程區域中的一第一製程條件，該第一製程條件包含一第一反 應氣體的一恆流及一第二反應氣體的一脈衝流，該第一反應氣體包含WF6及該第二反應氣體基本上由H2組成，將該第二反應氣體施以脈衝使得有少於該第二反應氣體用於CVD的一全部量；將該基板自該第一製程區域橫向移動通過一氣簾至該製程腔室之一第二製程區域，該氣簾包含一淨化氣流及/或一真空區域中之一者或多者；將該基板表面暴露於在該第二製程區域中之一第二製程條件，該第二製程條件基本上由H2組成；將該基板自該第二製程區域橫向移動通過一氣簾，該氣簾包含一淨化氣流及/或一真空區域中之一者或多者；及重複暴露於該第一製程條件及該第二製程條件以沉積一預定厚度的一膜；其中該第一製程條件的一總流速在約10sccm至約1000sccm的範圍中；及其中該第二製程條件的一總流速在約1sccm至約10000sccm的範圍中。
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