TW202541202A - 藉由驅淨的微粒緩解 - Google Patents
藉由驅淨的微粒緩解Info
- Publication number
- TW202541202A TW202541202A TW113148031A TW113148031A TW202541202A TW 202541202 A TW202541202 A TW 202541202A TW 113148031 A TW113148031 A TW 113148031A TW 113148031 A TW113148031 A TW 113148031A TW 202541202 A TW202541202 A TW 202541202A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- flow path
- pressure
- flow
- spray head
- particulate matter
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C23C16/455—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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
-
- 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
- C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
-
- 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
- C23C16/455—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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
-
- 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
- C23C16/455—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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
-
- 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
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
流動路徑之驅淨以去除微粒缺陷係包括用惰性氣體充填每一流動路徑以及排放以逐出微粒,微粒接著可被去除。每一流動路徑可被排放至分流器或至製程腔室,以減少接著可能在半導體製造操作期間沉積在基板上之微粒之數目。
Description
本揭示內容關於藉由驅淨(purge)之微粒緩解。
製程晶圓上之微粒(particle)及金屬污染為產品故障之主要原因。在越來越小的技術節點之推動下,半導體元件製造系統不斷進步。新的製程系統需要新的硬體構件、日益複雜的組件、新的製造方法、以及對清潔及搬運技術之嚴格控制。新零件之引入可能是晶圓上微粒之主要來源。此外,現有製程條件之改變可能導致微粒產生。微粒會引入元件缺陷,其降低良率、並且需要清潔程序或零件更換以去除微粒來源。
本文中所提出之先前技術大致上用於呈現本揭示內容之背景。在此先前技術部分中所述之本案發明人之成果範圍、以及不適格做為申請時之先前技術之實施態樣,皆非直接或間接地被承認為對抗本揭示內容之先前技術。
本文中揭示與製程腔室流體連接之驅淨流動路徑之填充方法及系統。在本文中之實施例之一態樣中,提出一系統,該系統包括:一製程腔室,包括複數工作站,其中每一工作站係包括一噴淋頭,其中該製程腔室係包括複數流動路徑,每一流動路徑與至少一噴淋頭流體連接,且每一流動路徑與一真空泵流體連接;及一控制器,包括記憶體及處理器,配置用於 (a) 實施下列者之一或更多循環:用一惰性氣體將一或更多流動路徑充填至一第一壓力;將該一或更多流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該一或更多流動路徑充填至一第二壓力;及將該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放。
在一些實施例中,每一流動路徑係包括一第一閥及一第二閥,該第一閥係控制氣體流動朝向該真空泵,該第二閥係控制該氣體流動朝向該至少一噴淋頭。在一些實施例中,每一流動路徑係包括一充填容積。在一些實施例中,該複數流動路徑之一第一流動路徑與一前驅物物種來源流體連接,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第一壓力;將該第一流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第二壓力;及將該第一流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放,其中 (b) 發生在 (a) 之前。在一些實施例中,流動自該前驅物物種來源之一前驅物物種為一鹵化金屬前驅物物種。在一些實施例中,該至少一噴淋頭係包括一第一噴淋頭及二或更多第二噴淋頭,該第一噴淋頭係不同於該第二噴淋頭,及其中該複數流動路徑之一第一流動路徑與一第一前驅物物種來源及該第一噴淋頭流體連接,該複數流動路徑之一第二流動路徑與一第二前驅物物種來源及該二或更多第二噴淋頭流體連接,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第一壓力;將該第一流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第二壓力;及將該第一流動路徑朝向該第一噴淋頭排放;及 (c) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第二流動路徑充填至該第一壓力;將該第二流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該第二流動路徑充填至該第二壓力;及將該第二流動路徑朝向該二或更多噴淋頭排放,其中 (b) 及 (c) 發生在 (a) 之前。在一些實施例中,該複數流動路徑之一第三流動路徑與一惰性氣體來源流體連接,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第三流動路徑充填至該第二壓力;及將該第三流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放,其中 (b) 係在 (a) 之後實施。在一些實施例中,該複數流動路徑之一第四流動路徑與一安瓿流體連接,該安瓿係包括一金屬前驅物,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第四流動路徑充填至該第二壓力;及將該第四流動路徑朝向該真空泵排放,其中 (b) 係在 (a) 之前實施。
在一些實施例中,該製程腔室更包括一壓電組件,該壓電組件係連接至該第四流動路徑,其中在 (b) 之前、在 (b) 期間、或在 (b) 之前與期間,該壓電組件係振動該第四流動路徑之一部分。在一些實施例中,該第一壓力為至少約1500 Torr。在一些實施例中,該第一壓力為至少約2500 Torr。在一些實施例中,該第一壓力及該第二壓力為相同的壓力。在一些實施例中,該複數流動路徑之第一流動路徑子集各自流體連接至一前驅物物種來源或一反應物來源,及 (a) 係實施於該第一流動路徑子集之每一流動路徑。在一些實施例中,(a) 不實施於該複數流動路徑之第二流動路徑子集,該第二流動路徑子集係包括與該第一流動路徑子集不同的流動路徑。在一些實施例中,排放係實施直到該流動路徑達到一第三壓力。在一些實施例中,該第三壓力係小於約10 Torr。在一些實施例中,(a) 係實施於每一流動路徑至少約50次。在一些實施例中,該製程腔室係包括與一前驅物氣體來源流體連接之一第一流動路徑、與一反應物來源流體連接之一第二流動路徑、及與一惰性氣體來源流體連接之一第三流動路徑。在一些實施例中,該第一流動路徑係包括一第一閥,該第一閥係控制該氣體流動朝向一第一噴淋頭。在一些實施例中,該第二流動路徑係包括一第二閥,該第二閥係控制該氣體流動朝向該第一閥。在一些實施例中,該第三流動路徑係包括一第三閥,該第三閥係控制該氣體流動朝向該第二閥。在一些實施例中,在該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭之排放期間,一惰性氣體正藉由一不同的流動路徑而流動朝向該噴淋頭。在一些實施例中,該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將一或更多流動路徑充填至一第三壓力;將該一或更多流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該一或更多流動路徑充填至一第四壓力;及將該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放,其中該第三壓力及該第四壓力兩者皆小於該第一壓力及該第二壓力。在一些實施例中,該第三壓力及該第四壓力係介於約600 Torr與約1500 Torr之間。
在本文中之實施例之另一態樣中,提出一方法,該方法包括:提供一製程腔室,該製程腔室係包括複數工作站,其中每一工作站係包括一噴淋頭,其中該製程腔室係包括複數流動路徑,每一流動路徑與至少一噴淋頭流體連接,且每一流動路徑與一真空泵流體連接;及實施下列者之一或更多循環:用一惰性氣體將一或更多流動路徑充填至一第一壓力;將該一或更多流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該一或更多流動路徑充填至一第二壓力;及將該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放。
以下將參考相關的圖式以詳細描述所揭示的實施例之這些及其它特徵。
在以下的敘述中,將提出數個特定細節以提供對所述實施例之徹底瞭解。所揭示的實施例可在缺乏部分或全部這些特定細節之例子中實施。在其它例子中,不詳細說明習知的製程操作,以免不必要地模糊所揭示的實施例。雖然將利用特定的實施例來說明所揭示的實施例,但應當瞭解,其並非意圖限制所揭示的實施例。 術語
術語「流量控制硬體」通常,表示用以將一或更多化學物質源放置成與處理腔室流體連接之構件。例如,流量控制硬體可包括一或更多質量流量控制器、及∕或閥。示例性化學物質源係包括介電膜前驅物源、含鹵素前驅物源、反應物氣體源、及惰性氣體源。
術語「形成氣體混合物」通常表示,在將複數氣體引入處理腔室之前混合複數氣體、或在處理腔室中混合複數氣體其中之任一者或兩者。
術語「惰性氣體」通常表示,在基板處理期間不與處理腔室中之其它化學物質起反應之氣相材料。示例性惰性氣體包括氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、及氙(Xe)、以及在一些製程中之氮(N2)。
術語「電漿」通常表示,包含離子、自由基、及自由電子之氣體。術語「原位電漿」通常表示,在處理腔室中之處理站處所形成之電漿。術語「遠端電漿」通常表示,在遠離處理腔室中之處理站之位置處所形成之電漿。
術語「電漿產生器」通常表示,可用於形成電漿之構件之組合。示例性構件包括射頻功率源、阻抗匹配網路、及一或更多電極。
術語「前驅物」通常表示,發生反應以形成含有該化學物種之元素之元素或化合物膜層之化學物種。前驅物可與反應物進行反應以形成膜層。在原子層沉積(ALD)製程之一些實施例中,例如,前驅物可吸附在基板之表面上。反應物可與吸附的前驅物進行反應,以將其轉化為膜層。在一些實施例中,前驅物可能是腐蝕性的。腐蝕性前驅物可能從流體輸送系統內之閥或其它零件產生微粒。
術語「處理腔室」或「製程腔室」通常表示,在其中在基板上實施化學及∕或物理製程之殼體。在處理腔室內之壓力、基板溫度、及氣體成分可為可控制的,以實施化學及∕或物理製程。
術語「處理工具」通常可表示,包括處理腔室、及配置以使處理能夠在處理腔室中執行之其它硬體之機器。
術語「處理站」通常表示,在處理期間基板所在之處理腔室中之位置。
術語「反應物」通常表示,在ALD製程中與吸附至基板表面之前驅物進行反應以形成膜層之化學物種。在各種製程中,在反應物與前驅物之間之反應可藉由熱能及∕或電漿而促進。
用語「流體連接」可使用在本文中,以描述在二或更多構件之間之連接,其使這類構件彼此流體連通,與可使用「電連接」以描述在二或更多構件之間之電連接之方式非常相似。例如,用語「流體插設」可用於描述構件之特定順序。例如,如果構件B流體插設於構件A與C之間,則從構件A流至構件C之流體將流過構件B,然後才到達構件C。流體連接可表示在這類構件之間之直接及間接連接,包括流體插設在該等構件之間之其它構件。
以下所揭示之實行例係描述了材料在基板(例如,晶圓、基板、或它工作件)上之沉積。工作件可具有各種形狀、尺寸、及材料。在本案中,術語「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」、及「部分製造的積體電路」可互換使用。所屬技術領域中具有通常知識者將理解,術語「部分製造的積體電路」可關於在積體電路製造之許多階段之任何階段期間之矽晶圓。在半導體元件產業中所使用之晶圓或基板通常具有200 mm、或300 mm、或450 mm之直徑。除非另有說明,本文中所述之處理細節(例如,流率、功率位準等)與製程300 mm直徑基板、或用於處理300 mm直徑基板之製程腔室相關,並且可縮放以適合於其它尺寸之基板或腔室。除了半導體晶圓以外,可利用在本文中所揭示之實行例之其它工作件係包括各種物件,例如印刷電路板等等。所述製程及設備可用於製造半導體元件、顯示器、LED、光伏板等等。 介紹及背景
ALD係一種使用連續自限制反應以沉積材料之薄層之技術。ALD製程係使用表面媒介的沉積反應以在循環中逐層地沉積膜。例如,ALD循環可包括以下操作:(i) 前驅物之輸送∕吸附、(ii) 從腔室驅淨前驅物、(iii) 輸送第二反應物且任選地點燃電漿、以及 (iv) 從腔室驅淨副產物。在第二反應物與吸附的前驅物之間之反應會形成膜在基板表面上,該反應影響膜組成及性質,例如不均勻性、應力、濕式蝕刻率、乾式蝕刻率、電性(例如,崩潰電壓及漏電流)等。在矽氧化物膜之ALD沉積中,此反應涉及使氧電漿與碳及氮進行反應以形成氣態物種;使矽氧化成矽氧化物;消除痕量碳、氮、及氫雜質;及增加膜之結合及緻密化。
與化學氣相沉積(CVD)技術不同,ALD製程係使用表面媒介的沉積反應而逐層地沉積膜。在ALD製程之一範例中,包括一群表面活性位點之基板表面係暴露於以一劑量而提供至容納該基板之腔室之第一前驅物(例如,含矽前驅物)之氣相分配。第一前驅物之分子係吸附至基板表面上,包括第一前驅物之化學吸附物種及∕或物理吸附分子。應當理解,當化合物如本文所述被吸附至基板表面上時,吸附層可包括該化合物、以及該化合物之衍生物。例如,含矽前驅物之吸附層可包括含矽前驅物、以及含矽前驅物之衍生物。在第一前驅物劑量之後,接著將腔室抽真空以去除以氣相殘留之第一前驅物之大部分或全部,使得大部分或僅有被吸附的物種留下。在一些實行例中,腔室可能沒有被完全抽空。例如,可將反應器抽真空,俾使氣相之第一前驅物之分壓係足夠低以減輕反應。將第二反應物(例如,含氫氣體)導入腔室,俾使這些分子其中一些與吸附在表面上之第一前驅物進行反應。在一些製程中,第二反應物立即與吸附的第一前驅物進行反應。在其它實施例中,第二反應物僅在短暫地施加活化源之後才進行反應。接著,可再次將腔室抽真空,以去除未結合的第二反應物分子。如上所述,在一些實施例中,腔室可能沒有被完全抽空。額外的ALD循環可用於建立膜厚度。
在一些實行例中,ALD方法包括電漿活化。如本文中所述,本文中所述之ALD方法及設備可為保形膜沉積(CFD)方法,其概述於2011年4月11日提出申請且標題為「PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION」之美國專利申請案第13/084,399號(現為美國專利第8,728,956號)、以及2011年4月11日提出申請且標題為「SILICON NITRIDE FILMS AND METHODS」之美國專利申請案第13/084,305號中,其整體內容皆以引用方式併入本文。
本揭示內容係關於驅淨方案,以減輕在基板上之微粒缺陷。缺陷來自缺陷來源,其為產生微粒之製程操作及∕或設備構件、或導致在半導體基板上之缺陷之其它條件。例如,當閥打開及關閉以控制前驅物及反應物之流動時,如上所述之ALD循環可能產生微粒缺陷。可能成為缺陷來源之設備構件包括噴淋頭、環、介電質窗、製程腔室壁、氣體管線、彈性體塗層、晶圓傳遞系統、及流體輸送系統。在一些例子中,所有暴露於製造化學品之製程零件都是潛在的缺陷來源。例如,前驅物可能是腐蝕性的,因而從流體輸送系統中之各種構件(例如,流量控制硬體)產生微粒。腐蝕性前驅物可包括鹵化金屬前驅物,例如二氯二氧化鉬(MoO2Cl2)。任何這些來源所導致之缺陷可能是微粒、殘渣、橋接、針孔等。構件之機械磨損亦可能是缺陷來源。
製程腔室可具有複數流動路徑,這些流動路徑將噴淋頭流體連接至各種反應物、前驅物、及惰性氣體來源。這些流動路徑可能變成微粒來源,微粒接著可能沉積在基板上並變成缺陷。在製造操作期間,微粒可能沉積在這些流動路徑內,且最終流向基板並且沉積成為缺陷。因此,需要驅淨流動路徑,以去除這樣的微粒,並且減少可能沉積成為缺陷之微粒之數量。圖1繪示出示例性缺陷圖102。
可藉用尺寸來描繪缺陷之特性。在一些實施例中,可基於微粒之尺寸而為微粒缺陷定義一或更多分格(bin),例如,針對大於或小於約25 nm之微粒之分格。在一些實施例中,相較於較小的微粒,大於某個尺寸之微粒更容易導致正在製造的半導體元件之故障。因此,期望能使較大微粒之數量最小化。
可使用空白晶圓及接著實施半導體製造操作,以計數微粒缺陷。在實施此操作之後,空白晶圓上將具有許多微粒缺陷沉積在其上,接著可進行計數以判定正規化的微粒缺陷數量。較低的數量是較佳的。
圖2繪示出用於四站式製程腔室(亦稱為「四元(quad)站式製程腔室」)之流體輸送系統200。流體輸送系統200具有複數流動路徑250a-256,各自與至少一來源、還有噴淋頭及分流器流體連接。每一流動路徑之來源可能不同,例如惰性氣體來源(220a-b)、氫來源(222a-b)、氨來源(226)、及前驅物「P」來源(224a-b)。雖然圖中所示及本文中所述之來源可能提及特定的反應物或氣體,例如氬、H2、或NH3,但應該理解可使用其它惰性氣體及反應物。例如,Ar來源220b可為用於任何惰性氣體之來源。類似地,H2來源222a及NH3來源226可為用於其它反應物氣體之來源,例如O2或N2O。前驅物來源224a亦可為用於各種前驅物之來源,且不限於本文中所揭示之特定前驅物。氣體之來源可包括氣體之安瓿,其可與製程腔室之流動路徑直接連接。氣體之來源亦可包括流體連接件至製造設施之主來源管線。
在一些實施例中,一來源可更包括或流體連接至另一來源。例如,H2來源222a-b及NH3來源226可獨立地連接至惰性氣體來源(未顯示)。此外,如圖2所示,P來源224b可包括含有金屬前驅物之安瓿212、可控制前驅物流動之安瓿閥216、壓電組件210、及限制前驅物流動之限流孔(RFO)214。因為一些前驅物可能具有高毒性或其它危險性,所以可使用RFO以獨立於閥而限制此類前驅物之流動。P來源224b亦連接至Ar來源220d,Ar來源220d可流動惰性氣體以稀釋前驅物氣體。P來源224a可具有類似或不同的構件及流動路徑(未顯示)。
在一些實施例中,壓電組件210可為P來源224b之一部份。壓電組件將電荷轉換為機械能,亦即振動。在一些實施例中,壓電組件可配置為以介於約15-400 kHz之間之頻率而振動流動路徑。如以下之進一步討論,P來源224b可能是微粒之重要缺陷來源,部分是由於腐蝕性前驅物物種從P來源224b流出並且腐蝕流動路徑之構件(例如,閥或RFO板)。如圖3所示,壓電組件210在RFO 214之前及之後連接至流動路徑。在一些實施例中,壓電組件可在RFO板之前及∕或之後連接至流動路徑。RFO板可能是來自腐蝕之微粒缺陷之重要來源,壓電組件可有助於逐出這樣的微粒。這些微粒可能沉積在流動路徑內,接著流過噴淋頭並沉積成為缺陷。如本文中所討論之驅淨可逐出這些微粒。在一些實施例中,壓電組件可用於振動在壓電組件附近之流動路徑之部分,進一步逐出待藉由驅淨而去除之微粒。雖然在本文中討論了壓電組件,但亦可使用可以上述頻率而振動流動路徑之部分之其它零件或組件。在一些實施例中,可能不存在壓電組件。
每一流動路徑可流體連接至噴淋頭,且每一噴淋頭可具有使氣體流入製程腔室(未顯示)之氣體分配孔。每一流動路徑亦可透過分流流動路徑258與分流器流體連接。分流器是廢棄物槽,氣體可流至廢棄物槽而不是噴淋頭。分流器通常可流體連接至真空泵,使得在分流器處之壓力非常低,例如小於10 mTorr。在圖2中顯示出單一分流器204,然而應當理解,在製程腔室內可能存在多個分流器或流動路徑以用於分流。在一些實施例中,每一流動路徑可具有連接件至單獨分流器。當打開閥以進行分流時,製程氣體將沿著分流流動路徑258之一部分而流向分流器204。
在一些實施例中,每一噴淋頭可具有一組流動路徑,獨立於至其它噴淋頭之流動路徑,例如,從一來源至一噴淋頭之流動路徑不會與從一來源至其它噴淋頭之流動路徑重疊。在其它實施例中,二或更多噴淋頭可共用來自單一來源之流動路徑,並且具有重疊的流動路徑。在圖2中,噴淋頭208a與下列之每一者流體連接:透過惰性流動路徑250a與Ar來源220a、透過反應物流動路徑256與NH3來源226、透過反應物流動路徑252a與H2來源222a、及透過前驅物流動路徑254a與P來源224a。這些來源並未流體連接至任何其它噴淋頭。反之,噴淋頭208b-d具有部分重疊的流動路徑,從Ar來源220b透過惰性流動路徑250b、從H2來源222b透過反應物流動路徑252b、以及從P來源224b透過前驅物流動路徑254b。從每一來源至噴淋頭208b-d其中一者之流動路徑將與從每一來源至噴淋頭208b-d其中另一者之另一流動路徑至少部分地重疊。
在一些實施例中,多個噴淋頭可具有部分重疊的流動路徑,因為在每一噴淋頭處可能實施類似或相同的半導體製造操作。例如,噴淋頭208b-d可各自實施相同的製造操作,因此可提供相同的反應物、前驅物、及∕或惰性氣體流至每一噴淋頭。當實施類似或相同的製造操作時,這可能比獨立的流動路徑更有效率且更具成本效益。
在一些實施例中,一噴淋頭可實施不同的製造操作,因此具有獨立的流動路徑。例如,噴淋頭208a可用於沉積襯墊層,基於與噴淋頭208b-d所實施之不同配方。相較於在噴淋頭208b-d處所實施之其它配方,不同的配方可能需要不同的反應物,例如NH3,並且亦可能需要不同流率之前驅物、反應物、及∕或惰性氣體。
每一流動路徑亦可與或通過各種閥、壓力計、及充填容積而流體連接。在一些實施例中,來源閥可控制氣體從來源至流動路徑中之引入。惰性氣體來源閥270可控制惰性氣體從Ar來源220b之引入。反應物來源閥272可控制反應物氣體從H2來源222b之引入。前驅物來源閥274可控制前驅物氣體從P來源224b之引入。
除了來源閥以外,還有控制反應物流至分流器204之分流閥。惰性分流閥280可控制來自惰性氣體流動路徑之氣體流向分流器。反應物分流閥282可控制來自反應物氣體流動路徑之氣體流向分流器。前驅物分流閥284可控制來自前驅物氣體流動路徑之氣體流向分流器。
在一些實施例中,本文中所述之閥可為二通閥或三通閥。二通閥可控制來自入口之氣體至出口之流動。三通閥可為混合閥或分流閥。混合閥可具有二氣體入口,其結合成為單一出口。分流閥可具有一入口及二出口。當閥具有多個入口或出口時,每一入口及出口可單獨地控制,使得閥不允許氣體流動、允許氣體流過一入口及一出口、允許氣體流過一入口及二出口、或允許氣體流過二入口及一出口。雖然一些閥被描述為二通閥(例如,來源閥270-274及分流閥280-284),但這些閥亦可組合成三通閥而具有來自來源之入口、以及至分流流動路徑或朝向噴淋頭之流動路徑之出口。
分流來源閥290、292、294及296繪示出流體連接氣體來源、分流器、及噴淋頭208a之三通閥。惰性分流來源閥290可控制來自Ar來源220a之氣體流向分流器或噴淋頭208a。反應物分流來源閥292可控制來自H2來源222b之氣體流向分流器或噴淋頭208a。第二反應物分流來源閥296可控制來自NH3來源226之氣體流向分流器或噴淋頭208a。前驅物分流來源閥294可控制來自P來源224a之氣體流向分流器或噴淋頭208a。
在一些實施例中,每一流動路徑可與一或更多對應的充填容積流體連接。充填容積(charge volume,CV)可為接收由氣體來源所供給之製程氣體之槽。在一些實施例中,CV之容積可介於約0.1公升與約5公升之間。CV暫時貯存製程氣體並且以受控的方式將製程氣體供應至處理腔室。當從CV供應(亦即,排放)製程氣體至處理腔室時,可從氣體來源供應額外量之製程氣體至CV以再充填CV。如圖2所示,Ar CV 260a流體連接至流動路徑250a。類似地,Ar CV 260b-d每一者流體連接至流動路徑250b。H2CV 262a流體連接至流動路徑252a。類似地,H2CV 262b-d每一者流體連接至流動路徑252b。P CV 264a流體連接至流動路徑254a。類似地,P CV 264b-d每一者流體連接至流動路徑254b。NH3CV 266流體連接至流動路徑256。
在一些實施例中,每一流動路徑可與一或更多對應的噴淋頭閥流體連接。噴淋頭閥230a-d可控制惰性氣體之流動。噴淋頭閥232a-d及236可控制反應物氣體之流動。噴淋頭閥234a-d可控制前驅物氣體之流動。每一噴淋頭閥可為具有二入口及一出口之三通閥。最靠近噴淋頭之噴淋頭閥(例如,噴淋頭閥234a-d)可具有流體連接至噴淋頭之氣體分配孔、並且使氣體流至製程腔室中之出口。噴淋頭閥230a-d、232a-d及236每一者可各自具有流體連接至另一噴淋頭閥之出口,如圖所示。相應地,噴淋頭閥232a-d、234a-d及236每一者可具有流體連接至充填容積之第一入口、及流體連接至另一噴淋頭閥之第二入口。在一些實施例中,當來自各來源之氣體流過各噴淋頭閥時,它們可能混合。因此,例如,在惰性氣體與反應物一起流動之實施例中,當惰性氣體及反應物氣體流過噴淋頭閥252a-d及噴淋頭閥254a-d時,它們可能混合。應當理解,在一些實施例中,氣體可流過複數噴淋頭閥,該等噴淋頭閥亦可具有用於其它製程氣體之另一入口、但對於這類氣體是關閉的,例如,噴淋頭閥254a-d可對於前驅物氣體是關閉的,但對於反應物及惰性氣體是打開的。
噴淋頭閥230a-d可各自流體連接至細流驅淨來源206。細流惰性來源206為惰性氣體之來源,惰性氣體可流動以確保氣體之向下游流動通過各噴淋頭閥朝向對應的噴淋頭。這可防止或抑制氣體之非期望的回流通過閥及其它流動路徑。在一些實施例中,可在細流惰性來源206與噴淋頭208a-d每一者之間界定一或更多細流流動路徑。如本文中所述,可使惰性氣體在驅淨操作期間沿著細流流動路徑而流動,以抑制氣體之回流。
在一些實施例中,前驅物噴淋頭閥234a-d在流體上最接近對應的噴淋頭208a-d,因為前驅物物種可能具有高腐蝕性,因此產生微粒,其可能導致缺陷。藉由最小化前驅物物種之流動路徑及前驅物物種流過之閥數量,可最小化零件之腐蝕及微粒之產生。
類似地,在一些實施例中,惰性氣體噴淋頭閥230a-d可在流體上位於所有其它閥之上游。惰性氣體通常可使用做為載氣或稀釋氣體,以將其它製程氣體運送通過流動路徑並朝向製程腔室。因此,在一些實施例中,惰性氣體噴淋頭閥可位於反應物或前驅物噴淋頭閥之上游,以協助惰性氣體與反應物或前驅物氣體之混合。
在一些實施例中,壓力計可與各流動路徑流體連接,以測量各流動路徑之壓力。壓力計240a、242a、244a、246可分別與流動路徑250a、252a、254a、256連接。類似地,壓力計240b、242b、244b可分別與流動路徑250b、252b、254b連接。在一些實施例中,可在流動路徑之驅淨期間使用壓力計以測量在各流動路徑中之壓力。當待驅淨之各流動路徑之壓力達到預定壓力時,即可排空該流動路徑。在一些實施例中,壓力計無法測量高於第一界限之壓力,該第一界限低於驅淨流動路徑之期望壓力。在這樣的實施例中,可確定在壓力計可測量之範圍內之壓力增加速率,並且當壓力超出壓力計可測量之範圍時外推流動路徑之壓力。
圖3及圖4揭示可如何驅淨流動路徑之流程圖。待驅淨之流動路徑係顯示在圖5A-5F中。圖5A-5F使用虛線以繪示出流動路徑。圖3揭示待驅淨之流動路徑之順序,而圖4揭示可如何驅淨每一流動路徑。從圖3開始,可驅淨一或更多前驅物流動路徑,以進行分流一或更多次(302)。在一些實施例中,依序驅淨每一流動路徑,而在其它實施例中,可同時驅淨二或更多流動路徑。圖5A使用虛線以繪示出前驅物流動路徑。取決於工具之配置,可能具有一、二、或超過二之前驅物流動路徑。圖5A繪示出二前驅物流動路徑:第一前驅物流動路徑254a,流體地界定在惰性來源閥270c與噴淋頭閥234a之間,其可包括P來源224a、來源分流閥294(其至少最初關閉以分流)、P CV 264a。第二前驅物流動路徑254b可流體地界定在惰性來源閥270d與噴淋頭閥234b-d之間,其可包括P來源224b與P CV 264b-d。
圖4描述驅淨之方法。識別流動路徑(402)。可關閉一或更多閥以隔離流動路徑。在一些實施例中,除了用於惰性氣體來源之入口以外,流動路徑是關閉的。在一些實施例中,其必須被實施,以防止處於高壓之有毒或危險化學品之流動,例如,鹵化的前驅物不能在壓力界限以上流動,該壓力界限遠低於用於驅淨之壓力。在一些實施例中,圖2及圖5A-5F中所示之各來源可額外地流體連接至惰性氣體來源。這明確地顯示於Ar來源220c及220d,但未顯示於其它來源。
利用惰性氣體將流動路徑充填至第一壓力(406)。在一些實施例中,第一壓力為至少約1500 Torr、至少約1800 Torr、至少約2000 Torr、至少約2500 Torr、至少約2600 Torr、介於約2000 Torr與約 3000 Torr之間、介於約2000 Torr與約4000 Torr之間、或介於約3000 Torr與約4000 Torr之間。如上所述,在一些實施例中,壓力計之可測壓力之上限可能小於第一壓力。在這樣的實施例中,可基於在壓力計之可測範圍內之充填期間之壓力變化而外推流動路徑之壓力。
接著可將流動路徑排放至第二壓力(408)。第二壓力可為小於約100 Torr、小於約10 Torr、小於約1 Torr、介於約0.1 Torr與1 Torr之間、或介於約1 Torr與10 Torr之間之壓力。流動路徑可排放至分流閥或噴淋頭。較佳為首先排放至分流閥,以減少流過噴淋頭並且進入製程腔室之微粒數量。在排放期間,在流動路徑與分流器或噴淋頭之間之壓力差可實質上為流動路徑之壓力,因為分流器或噴淋頭之壓力可能小於約100 mTorr。此較大的壓力差可能導致超音速流,其將微粒從流動路徑中逐出並且因此運送這樣的微粒(亦即,藉由惰性氣體之大量運動而運輸微粒),因而驅淨流動路徑之微粒。
在一些實施例中,從流動路徑排放惰性氣體可能為阻流。如果在高壓環境與低壓環境之間之壓力比足夠大,則阻流可能發生。流體流速不會隨著低壓環境之壓力之進一步降低而增加,流動被認為是受阻的。阻流之最小壓力比係取決於所使用之特定氣體,但一般約為2:1。可僅使用高壓環境之條件(包括溫度、壓力、及氣體密度)以將阻流模型化,當低壓環境之參數未知或正在變化時,這可能是期望的。具體而言,當進行流動路徑之驅淨時,阻流為減少充分驅淨流動路徑所需之時間之相關因子。雖然流動路徑之較高壓力可能不會增加氣體速度,但它可能增加阻流之持續時間,改善微粒之逐出。
在一些實施例中,流動路徑被充填之壓力可能在循環之間改變。在一些實施例中,實施單一驅淨循環可能是費時的;單一驅淨循環可能需要幾分鐘來完成。考慮到驅淨之流動路徑之數量,每一流動路徑之多個驅淨循環可能需要數小時,其為非期望的,因為會降低整體產量。每一循環之大部分時間花費在將流動路徑充填至期望的壓力。因此,在一些實施例中,可減少一或更多循環之第一壓力。如上所述,第一壓力可能相當高,以逐出可能黏附在流動路徑之各部分之微粒。在從第一壓力排放之一或更多驅淨循環之後,這樣的微粒可能餘留在流動路徑中。接著可在較低的壓力下利用排放而將這樣的微粒排出。
在一些實施例中,在流動路徑之充填以及從第一壓力之排放之後,可將流動路徑充填至低於第一壓力之第三壓力以及從第三壓力排放。在這樣的實施例中,流動路徑可排放至與第二壓力相同或不同的第四壓力。第三壓力低於第一壓力,這可減少充填流動路徑所花費之時間,因而減少充填至第三壓力時之每一循環之時間(相較於充填至第一壓力)。在一些實施例中,第三壓力可在約600 Torr與約1500 Torr之間、在約90 Torr與約1700 Torr之間、或在約700 Torr與約2000 Torr之間。
在一些實施例中,在圖3之操作之間,可改變第一壓力。例如,操作302可藉由從第一充填壓力排放而實施,且操作304可藉由從不同於第一充填壓力之第二充填壓力排放而實施。在一些實施例中,相同的充填壓力可用於所有操作。
排放可藉由打開在分流閥或噴淋頭閥上之出口而實施。例如,返回圖5A,排放至分流器可藉由打開來源分流閥294及分流閥284而實施。反之,排放至噴淋頭可藉由打開噴淋頭閥234a-d而實施。
在一些實施例中,圖4之流程圖可重複一或更多次。在一些實施例中,製程可為至少兩次、至少10次、至少約50次、或至少100次。循環次數可取決於所測量之缺陷微粒,其中,可基於判定在驅淨之前存在較多微粒數量而實施較多次數之循環。
回到圖3,在操作302中,可驅淨前驅物流動路徑至分流器一或更多次。接著,可驅淨前驅物流動路徑至噴淋頭一或更多次。在一些實施例中,除了改變排放流動路徑所打開之閥以外,操作302及304之前驅物流動路徑是相同的。如上所述,較佳為先驅淨流動路徑至分流器,再驅淨至噴淋頭,以減少流至製程腔室中之微粒數量。流動路徑亦可排放至噴淋頭,因為噴淋頭可能包含許多微粒,隨後可能成為基板上之缺陷;經由噴淋頭進行驅淨可因此逐出及驅淨這樣的微粒,這樣的微粒可經由在噴淋頭下方連接至腔室本體之分流器或真空泵而從製程腔室排出。
在一些實施例中,操作302及304可循環n1次。在一些實施例中,n1可為至少兩次、至少10次、至少約50次、或至少100次。循環次數可取決於所測量之缺陷微粒,其中,可基於判定在驅淨之前存在較多微粒數量而實施較多次數之循環。
在一些實施例中,前驅物流動路徑亦可包括藉由安瓿212、安瓿閥216、及安瓿分流閥218流體地界定之流動路徑。在一些實施例中,微粒可能累積在RFO 214後面,但是通過RFO 214之流動受到限制,因而限制了產生大流率以逐出及運送微粒之能力。因此,在一些實施例中,在RFO 214後面之流動路徑可被單獨地驅淨,因為該流動路徑可以高流率進行充填及排放,不受RFO 214所限制。圖5E繪示出P來源224b之流動路徑。可為P來源224a進行類似的流動路徑之驅淨(未顯示)。
在一些實施例中,壓電組件210可在前驅物流動路徑之驅淨之前或期間使流動路徑振動。如上所述,微粒之多數來源為承載著前驅物物種(尤其是腐蝕性前驅物物種)之安瓿及流動路徑之相關構件,腐蝕性前驅物物種例如為MoO2Cl2、氯化鉬(V)(MoCl5)、及四氯氧化鉬(MoOCl4)。本文中所述之驅淨可逐出微粒並將它們運送出流動路徑,從而減少在半導體製造操作期間可能沉積在晶圓上成為缺陷之微粒之數量。在一些實施例中,壓電組件210可用於在驅淨之前及∕或期間振動流動路徑之部分,以進一步逐出微粒,接著可利用驅淨氣體將其排出。
在驅淨前驅物流動路徑之後,可驅淨反應物流動路徑至分流器一或更多次(310)。驅淨反應物流動路徑至分流器可根據如上所述之圖4而實施。圖5B繪示出H2之反應物流動路徑252a及252b。反應物流動路徑252a可流體地界定在來源分流閥292與噴淋頭閥232a之間,其可包括H2CV 262a。反應物流動路徑252b可流體地界定在來源閥272與噴淋頭閥232b-d之間,其可包括H2CV 262b-d。
在驅淨每一反應物流動路徑至分流器之後,驅淨每一反應物流動路徑至噴淋頭一或更多次(312)。操作310及312可循環n2次。在一些實施例中,n2可為至少兩次、至少10次、至少約50次、或至少100次。循環次數可取決於所測量之缺陷微粒,其中,可基於判定在驅淨之前存在較多微粒數量而實施較多次數之循環。
接著,對於每一反應物流動路徑,可重複操作310及312(313)。例如,圖5C繪示出氨之流動路徑256。流動路徑256可流體地界定在來源分流閥296與噴淋頭閥236之間,其可包括NH3CV 266。
在一些實施例中,單一反應物有多個流動路徑。圖5F繪示出替代流體輸送系統200b,具有二獨立的流動路徑用於H2,包括額外的H2來源222c及222d、以及H2CV 262e-h。除了流動路徑252c及252d以外,存在流動路徑252a及252b,流動路徑252c及252d亦為用於流動氫之流動路徑。可根據在圖3及4中所述之製程而獨立地驅淨每一流動路徑。
在一些實施例中,排放流動路徑至噴淋頭可能需要打開多個噴淋頭閥。例如,如圖5B所示,為了排放流動路徑252b至噴淋頭208b-d,必須打開噴淋頭閥232b-d及噴淋頭閥234b-d。當噴淋頭閥234b-d打開時,它們可能被打開而使得流動不會發生在流動路徑254b中。回流通常是非期望的,因此當製程氣體正在流進入口時,可啟動三通閥來打開入口。在驅淨前驅物流動路徑以後才驅淨反應物流動路徑之一優點在於,通往噴淋頭之反應物流動路徑與通往噴淋頭之前驅物流動路徑係部分重疊。因此,驅淨反應物流動路徑至噴淋頭亦可能逐出及運送在噴淋頭閥234a-d與噴淋頭208a-d之間之微粒。如上所述,前驅物及前驅物流動路徑通常是微粒及缺陷之較大來源,因此,重複地驅淨可能具有這樣的微粒之流動路徑部分是有利的,並且可進一步減少在流動路徑內之微粒(相較於在驅淨反應物流動路徑以後才驅淨前驅物流動路徑)。
在驅淨前驅物及反應物流動路徑之後,可驅淨惰性氣體流動路徑至噴淋頭一或更多次。如上所述,惰性氣體噴淋頭閥可能位於所有其它製程氣體噴淋頭閥之上游,以促進製程氣體與惰性氣體之稀釋及混合。此外,透過上游的噴淋頭閥之驅淨可促進微粒經由噴淋頭而進一步逐出及運送。惰性氣體流動路徑250a可藉由來源分流閥290及噴淋頭閥230a流體地界定,其可包括Ar CV 260a。惰性氣體流動路徑250b可藉由來源閥270b及噴淋頭閥230b-d流體地界定,其可包括Ar CV 260b-d。
操作302-314可循環n3次。在一些實施例中,n3可為至少兩次、至少10次、至少約50次、或至少100次。循環次數可取決於所測量之缺陷微粒,其中,可基於判定在驅淨之前存在較多微粒數量而實施較多次數之循環。
圖3可任選地以腔室清潔操作(316)結束。腔室清潔可幫助去除在驅淨期間流至製程腔室中、但未從製程腔室排出之任何微粒。在一些實施例中,可使用NF3、或任何其它合適的清潔化學品以實施腔室清潔。在一些實施例中,可在電漿存在下實施腔室清潔。 範 例
圖10及11呈現出在本文中所述之驅淨方案之前及之後之微粒之範例。在圖10中,藉由計算在本文中所述之驅淨方案之前及之後沉積在測試基板上之尺寸大於約26 nm之微粒缺陷,以測量微粒程度。如圖10所示,每一站呈現出5倍或更多之微粒減少。驅淨方案對於每一流動路徑進行100次驅淨循環,如在圖3及4中所述。
圖11呈現出在本文中所述之驅淨方案之前及之後之微粒程度之另一範例。關於圖11中所示之資料,在高壓(例如,約1800 Torr之壓力)下實施200次驅淨循環,接著在較低的壓力(例如,約1000 Torr)下實施10次驅淨循環。與圖10類似,依循本文中所述之驅淨方案,微粒數量減少了幾乎一個數量級。 設備
圖6示意性地顯示出製程工作站600之實施例,其可用於使用原子層沉積(ALD)及∕或化學氣相沉積(CVD)而沉積材料,ALD及CVD其中任一者可為電漿增強的。為了簡化起見,製程工作站600係描繪為獨立製程工作站,具有用於維持低壓環境之製程腔室本體602。然而,應當理解,在公共製程工具環境中可包括複數製程工作站600。此外,應當理解,在一些實施例中,藉由一或更多電腦控制器650,可編程地調整ALD製程工作站600之一或更多硬體參數,包含以下所詳細討論者。
製程工作站600與反應物輸送系統601流體連通,反應物輸送系統601用於將製程氣體輸送至分配噴淋頭606。在一些實施例中,反應物輸送系統601可與以上所揭示之流體輸送系統200相同。在一些實施例中,反應物輸送系統601包括混合容器604,用於混合及∕或調節製程氣體以輸送至噴淋頭606。一或更多混合容器入口閥620可控制製程氣體至混合容器604之引入。類似地,噴淋頭入口閥605可控制製程氣體至噴淋頭606之引入。在一些實施例中,抑制劑或其它氣體可直接輸送至腔室本體602。一或更多混合容器入口閥620可控制製程氣體至混合容器604之引入。這些閥可根據在各種操作期間是否開啟製程氣體、抑制氣體、或載氣而加以控制。在一些實施例中,可藉由使用抑制液體並且使用加熱的蒸發器進行蒸發以產生抑制氣體。
做為一範例,圖6之實施例包括汽化點603,用於將待供應至混合容器604之液體反應物汽化。在一些實施例中,汽化點603可為加熱的汽化器。由此類汽化器所產生之反應物蒸汽可能在下游的輸送管路中凝結。讓不相容的氣體暴露至凝結的反應物可能產生小微粒。這些小微粒可能堵塞管道、阻礙閥操作、污染基板等。解決這些問題之一些方法涉及驅淨及∕或抽空輸送管路,以去除殘留的反應物。然而,驅淨輸送管路可能增加製程工作站之循環時間,從而降低製程工作站之產能。因此,在一些實施例中,汽化點603下游之輸送管路可為伴熱的(heat-traced)。在一些範例中,混合容器604亦可為伴熱的。在一非限制性範例中,汽化點603下游之管路具有漸增的溫度分佈,從大約100 ℃至在混合容器604處之大約150 ℃。
在一些實施例中,反應物液體可在液體注入器被汽化。例如,液體注入器可將液體反應物脈衝注入至在混合容器上游之載氣流中。在一方案中,液體注入器可藉由使液體從較高壓力快速移動至較低壓力而使反應物汽化。在另一方案中,液體注入器可使液體霧化為分散的微滴,該分散的微滴隨後在加熱的輸送管路中被汽化。應當理解,較小的液滴之汽化可能比較大的液滴更快,因而縮短在液體注入與完全汽化之間之延遲。較快的汽化可減少在汽化點603下游之管路長度。在一方案中,液體注入器可直接安裝至混合容器604。在另一方案中,液體注入器可直接安裝至噴淋頭606。
在一些實施例中,可設置在汽化點603上游之液體流量控制器(LFC),以控制用於汽化及輸送至製程工作站600之液體之質流。例如,液體流量控制器可包括位於LFC下游之熱質流計(MFM)。接著,可調整LFC之柱塞閥,以因應於由比例-積分-微分(PID)控制器(與MFM係電性連通)所提供之反饋控制信號。然而,使用反饋控制可能花費1秒或更久來使液體流量穩定。這可能拉長用於注入液體反應物之時間。因此,在一些實施例中,LFC可在反饋控制模式與直接控制模式之間進行動態地切換。在一些實施例中,可藉由使LFC之感測管及PID控制器失效而將LFC從反饋控制模式動態地切換至直接控制模式。
噴淋頭606將製程氣體朝向基板612分配。在圖6所示之實施例中,基板612位於噴淋頭606下方,並且顯示為置於基座608上。應當理解,噴淋頭606可具有任何適當的形狀,並且可具有任何適當數目及配置之埠口,用以分配製程氣體至基板612。
在一些實施例中,微容積607位於噴淋頭606下方。在微容積中(而不是在製程工作站之整個容積中)實施ALD及∕或CVD製程,可縮短反應物暴露及驅淨時間、可縮短用於改變製程條件 (例如壓力、溫度等)之時間、可限制製程工作站機械臂暴露至製程氣體等。示例性微容積尺寸包含,但不限於,介於0.1公升與2公升之間之容積。微容積亦影響生產產能。雖然每一循環之沉積率下降,但循環時間亦同時減少。在某些例子中,對於給定的目標膜厚而言,後者之效果是戲劇性的而足以改善模組之整體產能。
在一些實施例中,基座608可升高或降低,以使基板612暴露至微容積607、及∕或改變微容積607之容積。例如,在基板傳遞階段中,基座608可降低,以允許基板612載入至基座608上。在沉積製程階段期間,基座608可升高,以將基板612放置於微容積607內。在一些實施例中,在沉積製程期間,微容積607可完全包圍基板612以及基座608之一部份,以建立高流動阻抗之區域。
任選地,在部分的沉積製程期間,基座608可降低及∕或升高,以調變在微容積607內之製程壓力、反應物濃度等。在製程腔室本體602於沉積製程期間內維持在基礎壓力之一方案中,降低基座608可容許將微容積607排空。微容積與製程腔室容積之示例性比例包括,但不限於,介於1:600與1:10之間之容積比。應當了解,在一些實施例中,可藉由適當的電腦控制器以編程地調整基座高度。
在另一方案中,在沉積製程中所包括之電漿活化及∕或製程循環期間,調整基座608之高度可允許電漿密度之改變。在沉積製程階段結束時,基座608可在另一基板傳遞階段期間下降,以容許基板612從基座608移除。
雖然本文中所述之示例性微容積改變係與高度可調整的基座有關,但應當了解,在一些實施例中,噴淋頭606之位置可相對於基座608而加以調整,以改變微容積607之容積。此外,應當了解,在本揭示內容之範疇內,基座608及∕或噴淋頭606之垂直位置可藉由任何適當的機構而加以改變。在一些實施例中,基座608可包括旋轉軸,用於旋轉基板612之位向。應當了解,在一些實施例中,這些示例性調整其中一或多者可藉由一或更多適當的電腦控制器而編程地加以實施。
回到圖6所示之實施例,噴淋頭606及基座608與用來對電漿施加功率之RF電源614及匹配網路616電性連通。在一些實施例中,藉由控制製程工作站壓力、氣體濃度、RF來源功率、RF來源頻率、及電漿功率脈衝時序其中一或更多者,可控制電漿能量。例如,RF電源614及匹配網路616可在任何合適的功率下操作,以形成具有期望的自由基物種組成之電漿。合適功率之範例係說明在上文中。同樣地,RF電源614可提供任何適當頻率之RF功率。在一些實施例中, RF電源614可配置成彼此獨立地控制高頻及低頻RF電源。示例性低頻RF頻率可包括,但不限於,介於50 kHz與500 kHz之間之頻率。示例性高頻RF頻率可包括,但不限於,介於1.8 MHz與2.45 GHz之間之頻率。應當了解,任何適當的參數都可分離地或連續地加以調控,以提供用於表面反應之電漿能量。在一非限制性範例中,可間歇地以脈衝式提供電漿功率(相對於連續地對電漿施加功率),以減少基板表面之離子轟擊。
在一些實施例中,電漿可藉由一或更多電漿監控器而受到原位監控。在一方案中,電漿功率可藉由一或更多電壓、電流感測器(例如,VI探針)而加以監控。在另一方案中,電漿密度及∕或製程氣體濃度可藉由一或更多光學放射光譜感測器(OES)而加以量測。在一些實施例中,一或更多電漿參數可基於來自這樣的原位電漿監控器之測量結果而編程地加以調整。例如,OES感測器可使用在用於提供電漿功率之編程控制之反饋迴路中。應當了解,在一些實施例中,可使用其它監控器以監控電漿及其它製程特性。這樣的監控器可包括,但不限於,紅外線(IR)監控器、音訊監控器、及壓力轉換器。
在一些實施例中,電漿可透過輸入∕輸出控制(IOC)序列指令而加以控制。在一範例中,用於設定電漿製程階段之電漿條件之指令可包括在沉積製程配方之相應的電漿活化配方階段中。在一些例子中,可依序地設置製程配方階段,俾使用於沉積製程階段之所有指令與該製程階段係同時執行。在一些實施例中,用以設定一或更多電漿參數之指令可包括在電漿製程階段之前之配方階段中。例如,第一配方階段可包括:用於設定惰性氣體及∕或反應物氣體之流率之指令、用於設定電漿產生器至一功率設定值之指令、以及用於第一配方階段之時間延遲指令。隨後的第二配方階段可包括:用於啟動電漿產生器之指令、及用於第二配方階段之時間延遲指令。第三配方階段可包括:用於關閉電漿產生器之指令、及用於第三配方階段之時間延遲指令。應當了解,這些配方階段可在本揭示內容之範疇內以任何適當方式進一步再分割及∕或重複。
在一些沉積製程中,電漿點燃係持續幾秒或更長時間之數量級。在某些實行例中,可使用更短的電漿點燃。這些可能為10 ms至1秒之數量級,通常大約為20至80 ms,其中一特定範例為50 ms。這種非常短的RF電漿點燃需要極快的電漿穩定。為了實現這一點,電漿產生器可配置為使得阻抗匹配被預先設定為特定電壓,而允許頻率為浮動。通常,高頻電漿係以大約13.56 MHz之RF頻率產生。在本文中所揭示之各種實施例中,允許頻率浮動至與該標準值不同的值。透過在將阻抗匹配固定至預定電壓之同時允許頻率浮動,電漿可更快地穩定,當使用與某些類型的沉積循環相關之非常短的電漿點燃時,此結果可能很重要。
在一些實施例中,基座608可透過加熱器610而控制溫度。此外,在一些實施例中,沉積製程工作站600之壓力控制可藉由蝶形閥618來提供。如圖6之實施例中所示,蝶形閥618節流由下游真空泵(未顯示在圖6中)所提供之真空。然而,在一些實施例中,製程工作站600之壓力控制亦可藉由改變一或更多氣體導入至製程工作站600之流率而加以調整。
圖7係適合實行根據某些實施例之薄膜沉積製程之處理系統之方塊圖。系統700包括傳送模組703。傳送模組703提供乾淨、加壓的環境,以當被製程基板在各種不同的反應器模組之間移動時,使被製程基板之污染之風險降至最低。根據某些實施例,在傳送模組703上安裝著二多站式反應器709及710,其每一者能夠執行原子層沉積(ALD)及∕或化學氣相沉積(CVD)。根據所揭示的實施例,反應器709及710可包括多個工作站711、713、715及717,其可依序地或非依序地執行操作。該等工作站可包括加熱的基座或基板支撐件、一或更多氣體入口或噴淋頭或分散板。
在傳送模組703上亦可安裝著一或更多單站或多站式模組707,其可執行電漿或化學(非電漿)預清潔、或關於所揭示的方法所述之任何其它製程。在一些例子中,模組707可用於各種製程以,例如,準備用於沉積製程之基板。模組707亦可設計成∕配置以執行各種其它製程,例如蝕刻或研磨。系統700亦包括一或更多晶圓來源模組701,其在處理之前及之後儲存晶圓。在常壓傳送腔室719中之常壓機器人(atmospheric robot)(未顯示)首先可將晶圓從來源模組701移動至裝載室721。在傳送模組703中之晶圓傳送裝置(通常為機器手臂單元)將晶圓從裝載室721移動至安裝在傳送模組703上之該等模組及移動於該等模組之間。
在各種實施例中,系統控制器729係用以在沉積期間控制製程條件。控制器729通常包括一或更多記憶體裝置及一或更多製程器。製程器可包括CPU或電腦、類比及∕或數位輸入∕輸出連接、步進馬達控制器板等。
控制器729可控制沉積設備之所有活動。系統控制器729執行系統控制軟體,包括控制下述者之指令集:時序、氣體混合、腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度、射頻(RF)功率位準、晶圓夾盤或基座位置、及特定製程之其它參數。在一些實施例中,可使用儲存於與控制器729相聯繫之記憶體裝置上之其它電腦程式。
通常,具有與控制器729相聯繫之使用者介面。該使用者介面可包括顯示螢幕、設備及∕或製程條件之圖形軟體顯示、及使用者輸入裝置,例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等。
系統控制邏輯可以任何合適的方式配置。通常,邏輯可被設計或配置於硬體及∕或軟體中。用於控制驅動電路之指令可為硬編碼或被提供做為軟體。指令可由「程式設計」提供。這樣的程式設計係被理解為包括任何形式之邏輯,包括在數位訊號製程器、特殊應用積體電路、及具有實現為硬體之特定演算法之其它裝置中之硬編碼邏輯。程式設計亦被理解為包括可在通用製程器上執行之軟體或韌體指令。系統控制軟體可以任何合適的電腦可讀程式設計語言加以編碼。
在製程序列中用於控制抑制物種流量、RF功率、氫流量、氧流量、及含矽前驅物流量以及其它製程之電腦程式碼可以任何傳統的電腦可讀程式設計語言撰寫:例如,組合語言、C、C++、巴斯卡(Pascal)、福傳(Fortran)等等。經編譯的目的碼或腳本係由製程器來執行,以執行在程式中所識別之任務。如所示,程式碼可為硬編碼。
控制器參數涉及製程條件,例如製程氣體成分及流率、溫度、壓力、冷卻氣體壓力、基板溫度及腔室壁溫度。這些參數係以配方的形式提供給使用者,且可利用使用者介面輸入。監測製程之訊號可由系統控制器729之類比及∕或數位輸入連接提供。控制製程之訊號係在沉積設備700之類比及數位輸出連接上輸出。
系統軟體可以許多不同的方式設計或配置。例如,根據所揭示的實施例,可撰寫各種腔室構件之副程式或控制物件,以控制執行沉積製程(及其它製程,在某些例子中)所需之腔室構件之操作。為了此目的之程式或程式部分之範例包括基板定位碼、製程氣體控制碼、壓力控制碼、及加熱器控制碼。
在一些實行例中,控制器(例如,控制器650或729)為系統之一部分,其可為上述範例之一部分。這類系統可包括半導體處理設備,包括一或更多處理工具、一或更多腔室、用以進行處理之一或更多平台、及∕或特定的處理構件(晶圓基座、氣體流動系統、等)。這些系統可與電子元件整合,電子元件係用以於半導體晶圓或基板之處理之前、期間內、及之後控制它們的操作。電子元件可稱為「控制器」,控制器可控制一或更多系統之各種構件或子部分。根據處理需求及∕或系統類型,控制器729可被編程,以控制本文中所揭示的任何製程,包括處理氣體之輸送、溫度設定(例如,加熱及∕或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、定位及操作設定、晶圓傳遞進入與離開連接至特定系統或與特定系統接合之工具及其它傳遞工具及∕或裝載室。
廣義而言,控制器可定義為具有用以接收指令、發出指令、控制操作、使清洗操作得以進行、使終點測量得以進行、及達成類似功能之各種積體電路、邏輯、記憶體、及∕或軟體之電子元件。積體電路可包括儲存程式指令之韌體形式之晶片、數位信號製程器(DSP)、定義為特殊應用積體電路(ASIC)之晶片、及∕或一或更多微製程器、或執行程式指令(例如,軟體)之微控制器。程式指令可為以各種單獨設定(或程式檔案)之形式通訊至控制器之指令,定義了用以在半導體晶圓上、或對半導體晶圓、或對系統實施特定製程之操作參數。在一些實施例中,操作參數可為由製程工程師所定義以在晶圓之一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及∕或晶粒之製造期間內完成一或更多處理步驟之配方之一部分。
在一些實行例中,控制器可為電腦之一部分或耦接至電腦,該電腦與系統整合、耦接至系統、以其它方式網路連接至系統、或其組合。例如,控制器可在「雲端」或晶圓廠主機電腦系統之全部或一部分中,允許晶圓處理之遠端控制。電腦可使得對系統之遠端控制得以進行,以監控製造操作之當前製程、檢驗過去製造操作之歷史記錄、檢驗複數製造操作之趨勢或效能評量、改變當前處理之參數、設定在當前處理之後之處理步驟、或開始新的製程。在一些範例中,遠端電腦(例如,伺服器)可透過網路而將製程配方提供至系統,網路可包括區域網路或網際網路。遠端電腦可包括使用者介面,使用者介面使得參數及∕或設定之輸入或編程得以進行,參數及∕或設定接著從遠端電腦被傳遞至該系統。在一些範例中,控制器接收數據形式之指令,指令為待於一或更多操作期間內執行之處理步驟其中每一者指定了複數參數。應當了解,該等參數可針對待執行之製程類型、以及控制器與其接合或對其進行控制之工具類型。因此,如上所述,控制器可為分散式的,例如藉由包括以網路連接在一起並朝著共同目標(例如本文中所述之製程及控制)工作之一或更多獨立控制器。用於這類目標之分散式控制器之範例為,與位於遠端(例如,在平台等級或做為遠端電腦之一部分)之一或更多積體電路進行通訊之腔室中之一或更多積體電路,其結合以控制腔室中之製程。
非限制性地,示例性系統可包括電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、及關於或用於半導體晶圓之加工及∕或製造之任何其它半導體處理系統。
如上所述,取決於待由工具所執行之一或更多製程步驟,控制器可與下列之一或多者通訊:其它工具電路或模組、其它工具構件、叢集工具、其它工具介面、相鄰工具、鄰近工具、位於工廠各處之工具、主電腦、另一控制器、或在半導體製造工廠中將晶圓容器移入及移出工具位置及∕或裝載埠之材料傳送用工具。
應當理解,在多站式處理工具環境中可包括複數製程工作站,例如圖8中所示,圖8描繪多站式處理工具之實施例之示意圖。處理設備800採用積體電路製造腔室863,其包括多個製造製程工作站,每一製造製程工作站可用於在保持在特定製程站之晶圓固持件(例如,基座)之基板上執行處理操作。在圖8之實施例中,積體電路製造腔室863係顯示為具有四個製程工作站851、852、853及854。其它類似的多站式處理設備可具有更多或更少的製程工作站,其取決於實施方式以及,例如,並行晶圓處理之期望數量、尺寸∕空間限制、成本限制等。圖8亦顯示基板搬運機械臂875,其可在系統控制器890之控制下操作、配置以將來自晶圓匣(圖8中未顯示)之基板從裝載埠880移動至積體電路製造腔室863中以及製程工作站 851、852、853 及 854其中一者上。
圖8亦描繪用於控制處理設備800之製程條件及硬體狀態之系統控制器890之實施例。系統控制器890可包括一或更多記憶體裝置、一或更多大容量儲存裝置及一或更多製程器,如本文中所述。
RF子系統895可產生RF功率並將RF功率透過射頻輸入埠867而傳送至積體電路製造腔室863。在特定實施例中,積體電路製造腔室863可包括射頻輸入埠867之外之輸入埠(額外的輸入埠未顯示在圖 8 中)。因此,積體電路製造腔室863可使用8個RF輸入埠。在特定實施例中,積體電路製造腔室863之製程工作站851-854可各自使用第一及第二輸入埠,其中第一輸輸入埠可以傳送具有第一頻率之訊號,第二輸入埠可傳送具有第二頻率之訊號。雙頻率之使用可帶來增強的電漿特性。
如上所述,在多站式處理工具中可包括一或更多製程工作站。圖9顯示多站式處理工具900之實施例之示意圖,具有入站裝載室902及出站裝載室904,入站裝載室902及出站裝載室904其中任一者或兩者可包括遠程電漿源。在大氣壓力下之機械臂906係用以將基板或晶圓自卡匣(透過盒908而裝載)經由大氣埠移動至入站裝載室902中。將基板藉由機械臂906而放置在入站裝載室902中之基座912上,關閉大氣埠,且抽空裝載室。在入站裝載室902包括遠程電漿源之情況中,可使基板在被導入處理腔室914之前、在裝載室中暴露至遠程電漿製程。此外,亦可在入站裝載室902中將基板加熱,例如,以移除濕氣及吸附的氣體。接著,打開往處理腔室914之腔室傳送埠916,另一機械臂990將晶圓放置在反應器中之第一工作站(顯示在反應器中)之基座上,以進行處理。雖然圖9中所繪示之實施例包括裝載室,但應當了解,在一些實施例中,晶圓可直接進入製程工作站中。在各種實施例中,當基板藉由機械臂906而放置在基座912上時,將浸潤氣體引入該工作站。
在圖9所示之實施例中,所描繪的處理腔室914包括四製程工作站,編號為1到4。每一工作站具有加熱的基座(顯示於工作站1之918)、及氣體管線入口。應當了解,在一些實施例中,每一製程工作站可具有不同或多個目的。例如,在一些實施例中,製程工作站可在抑制電漿、鈍化電漿、ALD、及∕或PEALD製程模式之間切換。額外或替代地,在一些實施例中,處理腔室914可包括一或更多匹配成對之ALD及電漿增強ALD製程工作站。儘管所描繪之處理腔室914包括四工作站,但應當理解,根據本揭示內容之處理腔室可具有任何適當數目的工作站。例如,在一些實施例中,處理腔室可具有五或更多工作站,然而在其它實施例中,處理腔室可具有三或更少工作站。
圖9描繪晶圓搬運系統990之實施例,用以在處理腔室914內轉移晶圓。在一些實施例中,晶圓搬運系統990可在各種製程工作站之間及∕或在製程工作站與裝載室之間轉移基板。應當了解,可採用任何適當的晶圓搬運系統。非限制性範例包括晶圓旋轉架及晶圓搬運機械臂。圖9亦描繪系統控制器950之實施例,用以控制處理工具900之製程條件及硬體狀態。系統控制器950可包括一或更多記憶體裝置956、一或更多大容量儲存裝置954、及一或更多處理器952。處理器952可包括CPU或電腦、類比及∕或數位輸入∕輸出連接、步進馬達控制器板等。在一些實施例中,系統控制器950包括機器可讀指令,用於執行操作,例如本文中所述之那些操作。
在一些實施例中,系統控制器950控制處理工具900之活動。系統控制器950執行系統控制軟體958,系統控制軟體958係儲存於大容量儲存裝置954中、載入至記憶體裝置956中、以及在處理器952上執行。或者,可將控制邏輯硬編碼於控制器950中。為了這些目的,可使用特殊應用積體電路、可編程邏輯裝置(例如,場域可編程閘陣列、或FPGA)及類似者。在以下討論中,在使用「軟體」或「編碼」之任何情況中,可適當地使用功能上可比較的硬編碼邏輯。系統控制軟體958可包括用以控制以下者之指令:時序、氣體之混合、氣體流量、腔室及∕或工作站壓力、腔室及∕或工作站溫度、基板溫度、目標功率位準、RF功率位準、基板基座、夾盤及∕或托座位置、及藉由處理工具900而執行之特定製程之其它參數。系統控制軟體958可以任何適當的方式加以配置。例如,可撰寫各種製程工具元件子程序或控制物件,以控制用於實行各種製程工具製程之製程工具元件之操作。系統控制軟體958可以任何適當的電腦可讀程式語言加以編碼。 結論
儘管上述實施例已為了清楚理解之目的而詳細地加以描述,但顯然地,在所附申請專利範圍之範疇中,可實行某些變更及修改。本文中所揭示之實施例可在缺乏部分或全部這些特定細節之情況下實施。在其它情況下,不詳細說明習知的製程操作,以免不必要地模糊所揭示的實施例。另外,雖然利用特定的實施例來說明所揭示的實施例,但應當瞭解,特定的實施例並非意圖限制所揭示的實施例。應當注意,有許多替代的方式來實施本案實施例之製程、系統及設備。因此,本案實施例應被視為是用於說明的而不是限制性的,且本案實施例不應被限制於本文中所提出之細節。
1-4:製程工作站102:缺陷圖200, 200b:流體輸送系統204:分流器206:細流惰性來源208a-d:噴淋頭210:壓電組件212:安瓿214:限流孔(RFO)216:安瓿閥218:安瓿分流閥220a-d:惰性氣體來源222a-d:氫(H2)來源224a, 224b:前驅物(P)來源226:氨(NH3)來源230a-d:噴淋頭閥232a-d:噴淋頭閥234a-d:噴淋頭閥236:噴淋頭閥240a, 240b:壓力計242a, 242b:壓力計244a, 244b:壓力計246:壓力計250a-b:惰性流動路徑252a-d:反應物流動路徑254a-b:前驅物流動路徑256:反應物流動路徑258:分流流動路徑260a-d:Ar充填容積(CV)262a-h:H2CV264a-d:P CV266:NH3CV270, 270b, 270c, 270d:惰性氣體來源閥272:反應物來源閥274:前驅物來源閥280, 282, 284:分流閥290:惰性分流來源閥292反應物分流來源閥294:前驅物分流來源閥296:第二反應物分流來源閥302-316:操作402-408:操作600:製程工作站601:反應物輸送系統602:製程腔室本體603:汽化點604:混合容器605:噴淋頭入口閥606:噴淋頭607:微容積608:基座610:加熱器612:基板614:RF電源616:匹配網路618:蝶形閥620:混合容器入口閥650:控制器700:系統701:晶圓來源模組703:傳送模組707:模組709:反應器710:反應器711, 713, 715, 717:工作站719:常壓傳送腔室721:裝載室729:控制器800:處理設備851-854:製程工作站863:積體電路製造腔室867:射頻輸入埠875:基板搬運機械臂880:裝載埠890:系統控制器895:RF子系統900:處理工具902:入站裝載室904:出站裝載室906:機械臂908:盒912:基座914:處理腔室916:腔室傳送埠918:基座950:系統控制器952:處理器954:大容量儲存裝置956:記憶體裝置958:系統控制軟體990:晶圓搬運系統
圖1呈現出缺陷圖,繪示出在晶圓上之微粒缺陷。
圖2呈現出根據本文中之各種實施例之反應物輸送系統之示意圖。
圖3呈現出用於驅淨流動路徑之操作之流程圖。
圖4呈現出驅淨流動路徑之另一流程圖。
圖5A-5F呈現出示意圖,強調各種流動路徑。
圖6-9為用於實施根據所揭示的實施例之方法之製程腔室之範例之示意圖。
圖10及圖11呈現出實驗數據,繪示出在實施本文中所揭示之實施例之前及之後之微粒缺陷。
200:流體輸送系統
204:分流器
206:細流惰性來源
208a-d:噴淋頭
210:壓電組件
212:安瓿
214:限流孔(RFO)
216:安瓿閥
218:安瓿分流閥
220a-d:惰性氣體來源
222a-b:氫(H2)來源
224a,224b:前驅物(P)來源
226:氨(NH3)來源
230a-d:噴淋頭閥
232a-d:噴淋頭閥
234a-d:噴淋頭閥
236:噴淋頭閥
240a,240b:壓力計
242a,242b:壓力計
244a,244b:壓力計
246:壓力計
250a-b:惰性流動路徑
252a-b:反應物流動路徑
254a-b:前驅物流動路徑
256:反應物流動路徑
258:分流流動路徑
260a-d:Ar充填容積(CV)
262a-d:H2 CV
264a-d:P CV
266:NH3 CV
270,270c,270d:惰性氣體來源閥
272:反應物來源閥
274:前驅物來源閥
280,282,284:分流閥
290:惰性分流來源閥
292:反應物分流來源閥
294:前驅物分流來源閥
296:第二反應物分流來源閥
Claims (25)
- 一種用於減少微粒之系統,包括:一製程腔室,包括複數工作站,其中每一工作站係包括一噴淋頭,其中該製程腔室係包括複數流動路徑,每一流動路徑與至少一噴淋頭流體連接,且每一流動路徑與一真空泵流體連接;及一控制器,包括記憶體及處理器,配置用於 (a) 實施下列者之一或更多循環:用一惰性氣體將一或更多流動路徑充填至一第一壓力;將該一或更多流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該一或更多流動路徑充填至一第二壓力;及將該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中每一流動路徑係包括一第一閥及一第二閥,該第一閥係控制氣體流動朝向該真空泵,該第二閥係控制該氣體流動朝向該至少一噴淋頭。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中每一流動路徑係包括一充填容積。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該複數流動路徑之一第一流動路徑與一前驅物物種來源流體連接,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第一壓力;將該第一流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第二壓力;及將該第一流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放,其中 (b) 發生在 (a) 之前。
- 如請求項4之用於減少微粒之系統,其中流動自該前驅物物種來源之一前驅物物種為一鹵化金屬前驅物物種。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該至少一噴淋頭係包括一第一噴淋頭及二或更多第二噴淋頭,該第一噴淋頭係不同於該二或更多第二噴淋頭,及其中該複數流動路徑之一第一流動路徑與一第一前驅物物種來源及該第一噴淋頭流體連接,該複數流動路徑之一第二流動路徑與一第二前驅物物種來源及該二或更多第二噴淋頭流體連接,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第一壓力;將該第一流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該第一流動路徑充填至該第二壓力;及將該第一流動路徑朝向該第一噴淋頭排放;及(c) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第二流動路徑充填至該第一壓力;將該第二流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該第二流動路徑充填至該第二壓力;及將該第二流動路徑朝向該二或更多第二噴淋頭排放,其中 (b) 及 (c) 發生在 (a) 之前。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該複數流動路徑之一第三流動路徑與一惰性氣體來源流體連接,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第三流動路徑充填至該第二壓力;及將該第三流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放,其中 (b) 係在 (a) 之後實施。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該複數流動路徑之一第四流動路徑與一安瓿流體連接,該安瓿係包括一金屬前驅物,及其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將該第四流動路徑充填至該第二壓力;及將該第四流動路徑朝向該真空泵排放,其中 (b) 係在 (a) 之前實施。
- 如請求項8之用於減少微粒之系統,其中該製程腔室更包括一壓電組件,該壓電組件係連接至該第四流動路徑,其中在 (b) 之前、在 (b) 期間、或在 (b) 之前與期間,該壓電組件係振動該第四流動路徑之一部分。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該第一壓力為至少約1500 Torr。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該第一壓力為至少約2500 Torr。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該第一壓力及該第二壓力為相同的壓力。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該複數流動路徑之第一流動路徑子集各自流體連接至一前驅物物種來源或一反應物來源,及 (a) 係實施於該第一流動路徑子集之每一流動路徑。
- 如請求項13之用於減少微粒之系統,其中 (a) 不實施於該複數流動路徑之第二流動路徑子集,該第二流動路徑子集係包括與該第一流動路徑子集不同的流動路徑。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中排放係實施直到該流動路徑達到一第三壓力。
- 如請求項15之用於減少微粒之系統,其中該第三壓力係小於約10 Torr。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中 (a) 係實施於每一流動路徑至少約50次。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該製程腔室係包括與一前驅物氣體來源流體連接之一第一流動路徑、與一反應物來源流體連接之一第二流動路徑及與一惰性氣體來源流體連接之一第三流動路徑。
- 如請求項18之用於減少微粒之系統,其中該第一流動路徑係包括一第一閥,該第一閥係控制該氣體流動朝向一第一噴淋頭。
- 如請求項19之用於減少微粒之系統,其中該第二流動路徑係包括一第二閥,該第二閥係控制該氣體流動朝向該第一閥。
- 如請求項20之用於減少微粒之系統,其中該第三流動路徑係包括一第三閥,該第三閥係控制該氣體流動朝向該第二閥。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中在該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭之排放期間,一惰性氣體正藉由一不同的流動路徑而流動朝向該噴淋頭。
- 如請求項1之用於減少微粒之系統,其中該控制器額外地配置用於:(b) 實施下列者之一或更多循環:用該惰性氣體將一或更多流動路徑充填至一第三壓力;將該一或更多流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該一或更多流動路徑充填至一第四壓力;及將該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放,其中該第三壓力及該第四壓力兩者皆小於該第一壓力及該第二壓力。
- 如請求項23之用於減少微粒之系統,其中該第三壓力及該第四壓力係介於約600 Torr與約1500 Torr之間。
- 一種用於減少微粒之方法,包括:提供一製程腔室,該製程腔室係包括複數工作站,其中每一工作站係包括一噴淋頭,其中該製程腔室係包括複數流動路徑,每一流動路徑與至少一噴淋頭流體連接,且每一流動路徑與一真空泵流體連接;及實施下列者之一或更多循環:用一惰性氣體將一或更多流動路徑充填至一第一壓力;將該一或更多流動路徑朝向該真空泵排放;用該惰性氣體將該一或更多流動路徑充填至一第二壓力;及將該一或更多流動路徑朝向該至少一噴淋頭排放。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202363609292P | 2023-12-12 | 2023-12-12 | |
| US63/609,292 | 2023-12-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202541202A true TW202541202A (zh) | 2025-10-16 |
Family
ID=96058433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW113148031A TW202541202A (zh) | 2023-12-12 | 2024-12-11 | 藉由驅淨的微粒緩解 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TW202541202A (zh) |
| WO (1) | WO2025128602A1 (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970052711A (ko) * | 1995-12-05 | 1997-07-29 | 제임스 조셉 드롱 | 웨이퍼 가공처리시 미립자 오염물의 감소방법 및 장치 |
| US6244575B1 (en) * | 1996-10-02 | 2001-06-12 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus for vaporizing liquid precursors and system for using same |
| US10443127B2 (en) * | 2013-11-05 | 2019-10-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | System and method for supplying a precursor for an atomic layer deposition (ALD) process |
| KR20260036050A (ko) * | 2019-06-07 | 2026-03-13 | 램 리써치 코포레이션 | 멀티 스테이션 반도체 프로세싱에서 독립적으로 조정 가능한 플로우 경로 컨덕턴스 |
| WO2021021403A1 (en) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | Applied Materials, Inc. | Evaporator chamber for forming films on substrates |
-
2024
- 2024-12-10 WO PCT/US2024/059424 patent/WO2025128602A1/en active Pending
- 2024-12-11 TW TW113148031A patent/TW202541202A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025128602A1 (en) | 2025-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102563427B1 (ko) | 2차 퍼지 가능한 ald 시스템에서 샤워헤드 후면 기생 플라즈마 억제를 위한 방법들 및 장치들 | |
| US12371781B2 (en) | In situ protective coating of chamber components for semiconductor processing | |
| US10176984B2 (en) | Selective deposition of silicon oxide | |
| KR20230010807A (ko) | 플라즈마 보조 원자층 증착의 rf 보상을 위한 방법 및 장치 | |
| CN104851796B (zh) | 用于保形氮化铝的高增长速率的工艺 | |
| US12131909B2 (en) | Selective processing with etch residue-based inhibitors | |
| JP2021507513A (ja) | 半導体処理のためのチャンバ構成要素のエクスサイチュコーティング | |
| CN105185727A (zh) | 用分子反应性清扫气体改善dc偏置的缺陷控制和稳定性 | |
| US10431451B2 (en) | Methods and apparatuses for increasing reactor processing batch size | |
| JP2021528857A (ja) | 金属酸化物膜を除去するための温度制御システムおよびその方法 | |
| US20230220544A1 (en) | In-feature wet etch rate ratio reduction | |
| US20240420969A1 (en) | Valve manifold for semiconductor processing | |
| JP2023501371A (ja) | 高周波電力増加によるプラズマ強化原子層堆積 | |
| CN119256114A (zh) | 在半导体处理装置中钼氧卤化物副产物的原位处理 | |
| US20250257453A1 (en) | Throughput improvement with interval conditioning purging | |
| CN116508146A (zh) | 低电阻栅极氧化物金属化衬里 | |
| US20240395513A1 (en) | Apparatus for cleaning plasma chambers | |
| WO2025128602A1 (en) | Particle mitigation by purging | |
| KR102706039B1 (ko) | 반응기 프로세싱 배치 (batch) 사이즈를 증가시키기 위한 방법들 및 장치들 | |
| WO2025096119A1 (en) | Vapor delivery system with charge volume container |