使用空間上分開的注入器腔室進行的對膜的原子層沉積的制作方法
【專利摘要】一種沉積膜的方法，所述方法包含以下步驟：在具有多個處理區(qū)域的處理腔室中的基板支撐件上定位多個基板，通過氣幕使每一個處理區(qū)域與相鄰的區(qū)域分開。在處理區(qū)域中的至少一個處理區(qū)域中交替向第一反應性氣體、凈化氣體、第二反應性氣體和凈化氣體的暴露以沉積膜。
【專利說明】
使用空間上分開的注入器腔室進行的對膜的原子層沉積
技術領域
[0001] 本公開的實施例一般涉及一種用于處理基板的裝置。更具體而言，本公開涉及一 種用于對基板執(zhí)行原子層沉積(ALD)和化學氣相沉積(CVD)的批量處理平臺。
【背景技術】
[0002] 通常在含有多個腔室的基板處理平臺中執(zhí)行形成半導體器件的工藝。在一些實例 中，多腔室處理平臺或群集工具的目的在于，在受控的環(huán)境中順序地對基板執(zhí)行兩個或更 多個工藝。然而，在其他實例中，多腔室處理平臺可僅對基板執(zhí)行單個處理步驟;附加的腔 室旨在使平臺處理基板的速率最大化。在后一種情況下，對基板執(zhí)行的工藝通常是批量工 藝，其中，在給定腔室中同時處理相對較大數量(例如，25個或50個）的基板。批量處理對于 以經濟上可行的方式對單個的基板執(zhí)行過于費時的工藝是尤其有益的，諸如，對于ALD工藝 以及一些化學氣相沉積(CVD)工藝是尤其有益的。
[0003] 隨著半導體器件的尺寸縮小，半導體工業(yè)對于工藝變化性的容許度繼續(xù)減小。為 了滿足這些更加嚴格的工藝控制，業(yè)界已開發(fā)了大量滿足更嚴格的工藝窗口的新工藝，但 這些工藝往往耗費較長的時間來完成。例如，ALD是展示出相比CVD優(yōu)越的階梯覆蓋的CVD的 變型。ALD基于最初用于制造電致發(fā)光顯示器的原子層外延(ALE) ALD采用化學吸附以在基 板表面上沉積反應性前體分子的飽和單層。這通過循環(huán)地交替將合適的反應性前體脈沖輸 送至沉積腔室中來實現。通常由惰性氣體凈化來分開反應性前體的每一次注入以將新的原 子層提供至先前沉積的層，從而在基板的表面上形成均勻的材料層。重復反應性前體與惰 性凈化氣體的循環(huán)以將材料層形成至預定的厚度。ALD技術的最大缺點在于，沉積速率比典 型的CVD技術低至少一個數量級。例如，一些ALD工藝可具有從約10分鐘至約200分鐘的腔室 處理時間以在基板的表面上沉積高質量的層。在為了更好的器件性能而選擇此類ALD和外 延工藝時，由于非常低的基板處理產量，在常規(guī)的單基板處理腔室中制造器件的成本將增 加。因此，當實現此類工藝時，需要一種連續(xù)的基板處理方法以便在經濟上是可行的。然而， 批量處理往往會引入晶片間和晶片內的工藝不均勻性。因此，本領域中仍需要用于沉積均 勻的膜的裝置和方法。

【發(fā)明內容】

[0004] 本公開的一個或多個實施例涉及處理方法。在處理腔室中的基板支撐件上定位多 個基板。處理腔室包含多個處理區(qū)域，通過氣幕使每一個處理區(qū)域與相鄰的區(qū)域分開。使第 一反應性氣體流入處理區(qū)域中的一個或多個處理區(qū)域中，同時使惰性氣體流入不具有第一 反應性氣體流的任何處理區(qū)域中。旋轉處理腔室內的基板支撐件上的多個基板以使基板中 的每一個基板穿過處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域至少一次。停止第一反應性氣體進入處理 區(qū)域的流動。使第二反應性氣體流入處理區(qū)域中的一個或多個處理區(qū)域中，同時使惰性氣 體流入不具有第二反應性氣體流的任何處理區(qū)域中。旋轉處理腔室內的多個基板以使基板 中的每一個基板穿過處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域至少一次。停止第二反應性氣體進入處 理區(qū)域的流動。
[0005] 本公開的附加實施例涉及處理方法。在處理腔室中的基板支撐件上定位多個基 板。處理腔室包含多個處理區(qū)域，通過氣幕使每一個處理區(qū)域與相鄰的區(qū)域分開。使第一反 應性氣體流入每一個處理區(qū)域中。旋轉處理腔室內的多個基板以使基板中的每一個基板暴 露于至少兩個處理區(qū)域以及至少兩個處理區(qū)域之間的氣幕。停止第一反應性氣體的流動。 使第二反應性氣體流入每一個處理區(qū)域中。旋轉處理腔室內的基板以使基板中的每一個基 板暴露于至少兩個處理區(qū)域以及至少兩個處理區(qū)域之間的氣幕。利用凈化氣體停止第二反 應性氣體的流動。
[0006] 本公開的進一步的實施例涉及處理方法，所述方法包含以下步驟:在處理腔室中 的基板支撐件上定位六個基板。處理腔室包含多個處理區(qū)域，通過氣幕使每一個處理區(qū)域 與相鄰的處理區(qū)域分開。使第一反應性氣體流入處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中達第一時 間，并且旋轉基板支撐件以使每一個基板暴露于至少兩個相鄰的處理區(qū)域。停止第一反應 性氣體進入處理區(qū)域的流動。使凈化氣體流入每一個處理區(qū)域中達第二時間。使第二反應 性氣體流入處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中達第三時間，同時旋轉基板支撐件以使每一個 基板暴露于至少兩個相鄰的處理區(qū)域。停止第二反應性氣體進入處理區(qū)域的流動。使凈化 氣體流入處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中達第四時間。
【附圖說明】
[0007] 因此，為了可詳細地理解本公開的上述特征的方式，可參照實施例獲得對上文簡 要概述的本公開的更特定描述，實施例中的一些實施例在附圖中示出。然而，應注意的是， 附圖僅示出本公開的典型實施例，因此這些附圖不應視為對本公開范圍的限制，因為本公 開可允許其他同等有效的實施例。
[0008] 圖1是根據本公開的一個或多個實施例的處理腔室的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0009] 圖2示出根據本公開的一個或多個實施例的、具有餅狀氣體分配扇區(qū)的處理腔室 的立體圖；
[0010] 圖3是根據本公開的一個或多個實施例的、配置有四個氣體分配組件和裝載站的 基板處理系統的平面示意圖；
[0011] 圖4示出根據本公開的一個或多個實施例的注入器單元的示意性主視圖；以及
[0012] 圖5示出根據本公開的一個或多個實施例的、包含多個處理區(qū)域的氣體分配組件 的示意性主視圖。
【具體實施方式】
[0013] 本公開的實施例針對用于測量注入器組件與基板或基座組件之間的間隙的裝置 和方法。本公開的一些實施例針對用于以可重復的方式在基座組件上定位晶片的裝置和方 法。本公開的一個或多個實施例針對用于測量基座組件的溫度的裝置和方法。本公開的一 些實施例提供對跨電鍍區(qū)域的間隙的靜態(tài)和動態(tài)3D標測(mapping)，以及使用相機、電容傳 感器和設計元件進行的直接溫度測量和對晶片放置坐標的運行中（on the fly)調整，從而 能夠監(jiān)測各種參數。
[0014] 如本說明書和所附權利要求中所使用，可互換地使用術語"晶片"、"基板"等。在一 些實施例中，晶片是剛性、分立的基板，例如200mm或300mm硅晶片。
[0015] 圖1示出處理腔室100的橫截面，所述處理腔室100包括氣體分配組件120(也稱為 注入器或注入器組件）和基座組件140。氣體分配組件120是用于處理腔室中的任何類型的 氣體輸送裝置。氣體分配組件120包括前表面121，所述前表面121面向基座組件140。前表面 121可具有任何數量或種類的開口以向基座組件140輸送氣流。氣體分配組件120還包括外 邊緣124,在所示實施例中，所述外邊緣124基本上是圓形的。
[0016]取決于所使用的特定工藝，所使用的氣體分配組件120的特定類型可以有所不同。 本公開的實施例可與基座與氣體分配組件之間的間隙是受控的任何類型的處理系統一起 使用。盡管可采用各種類型的氣體分配組件(例如，淋噴頭），但是本公開的實施例對于具有 多個基本上平行的氣體通道的空間ALD氣體分配組件可以是特別有用的。如本說明書和所 附權利要求中所使用，術語"基本上平行"是指氣體通道的伸長軸在相同的總體方向上延 伸。在氣體通道的平行性方面可存在輕微的缺陷。多個基本上平行的氣體通道可包括至少 一個第一反應性氣體A通道、至少一個第二反應性氣體B通道、至少一個凈化氣體P通道和/ 或至少一個真空V通道。從第一反應性氣體A通道、第二反應性氣體B通道和凈化氣體P通道 流動來的氣體被引導至晶片的頂表面。氣流中的一些跨晶片的表面水平地移動，并且通過 凈化氣體P通道離開處理區(qū)域。從氣體分配組件的一端移動至另一端的基板將依次被暴露 于工藝氣體中的每一種，從而在基板表面上形成層。
[0017]在一些實施例中，氣體分配組件120是由單個注入器單元組成的剛性固定式主體。 在一個或多個實施例中，如圖2中所示，氣體分配組件120由多個單個的扇區(qū)（例如，注入器 單元122)組成。單片式主體或者多扇區(qū)主體可與所描述公開內容的各種實施例一起使用。 [0018] 基座組件140定位在氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141以及在所 述頂表面141中的至少一個凹槽142。基座組件140還具有底表面143和邊緣144。取決于正在 處理的基板60的形狀和尺寸，凹槽142可以是任何合適的形狀和尺寸。在圖1中所示的實施 例中，凹槽142具有平坦的底部以支撐晶片的底部;然而，凹槽底部可變化。在一些實施例 中，凹槽在圍繞所述凹槽的外周緣具有階梯區(qū)域，所述階梯區(qū)域尺寸確定為支撐晶片的外 周緣。取決于例如晶片的厚度以及已存在于晶片的背側上的特征的存在，由階梯支撐的晶 片的外周緣的量可有所不同。
[0019] 在一些實施例中，如圖1所示，基座組件140的頂表面141中的凹槽142的尺寸確定 為使得在凹槽142中被支撐的基板60具有與基座140的頂表面141基本上共面的頂表面61。 如本說明書和所附權利要求中所使用，術語"基本上共面"是指晶片的頂表面和基座組件的 頂表面在±0.2mm內是共面的。在一些實施例中，頂表面在±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm 內是共面的。
[0020] 圖1的基座組件140包括支撐柱160,所述支撐柱160能夠提升、降低并旋轉基座組 件140?；M件可包括加熱器或氣體管線，或在支撐柱160的中心內的電氣部件。支撐柱 160可以是增加或減小基座組件140與氣體分配組件120之間的間隙的主要手段，從而將基 座組件140移動到適當的位置中?；M件140還可包括微調致動器162,所述微調致動器 162可對基座組件140進行微調整以在基座組件140與氣體分配組件120之間產生預定的間 隙 170。
[0021 ] 在一些實施例中，間隙170的距離處于約0.1mm至約5.0mm的范圍內，或處于約 0 ? 1mm至約3 ? Omm的范圍內，或處于約0 ? 1mm至約2? Omm的范圍內，或處于約0 ? 2mm至約1 ? 8mm 的范圍內，或處于約0.3mm至約1.7mm的范圍內，或處于約0.4mm至約1.6mm的范圍內，或處于 約0.5mm至約1.5mm的范圍內，或處于約0.6mm至約1.4mm的范圍內，或處于約0.7mm至約 1 ? 3mm的范圍內，或處于約0 ? 8mm至約1 ? 2mm的范圍內，或處于約0 ? 9mm至約1 ? 1mm的范圍內， 或為約1mm。
[0022]附圖中所示的處理腔室100是轉盤型腔室，其中，基座組件140可支持多個基板60。 如圖2中所示，氣體分配組件120可包括多個分開的注入器單元122,每一個注入器單元122 能夠當在注入器單元下方移動晶片時在晶片上沉積膜。兩個餅狀注入器單元122示出為定 位在基座組件140的大致的相對側上并且在基座組件140上方。僅出于說明性目的，示出這 一數量的注入器單元122。將會理解，可包括更多或更少的注入器單元122。在一些實施例 中，存在足夠數量的餅狀注入器單元122以形成符合基座組件140形狀的形狀。在一些實施 例中，可在不影響任何其他注入器單元122的情況下獨立地移動、移除和/或替換單個的餅 狀注入器單元122中的每一個注入器單元。例如，可提升一個區(qū)段以允許機器人進出基座組 件140與氣體分配組件120之間的區(qū)域來裝載/卸載基板60。
[0023]可使用具有多個氣體注入器的處理腔室來同時處理多個晶片，使得這些晶片經歷 相同的工藝流程。例如，如圖3中所示，處理腔室100具有四個氣體注入器組件和四個基板 60。在處理的開始時，可在注入器組件120之間定位基板60。旋轉17基座組件14045°將導致 注入器組件120之間的每一個基板60被移動至注入器組件120以進行膜沉積，如注入器組件 120下的虛線圓圈所示。附加的45°旋轉將會使基板60移離注入器組件120。利用空間ALD注 入器，在晶片相對于注入器組件的移動期間，在晶片上沉積了膜。在一些實施例中，以增量 來旋轉基座組件140,所述增量防止基板60在注入器組件120下方停止。基板60和氣體分配 組件120的數量可以是相同或不同的。在一些實施例中，正在處理的晶片的數量與氣體分配 組件的數量相同。在一個或多個實施例中，正在處理的晶片的數量是氣體分配組件的數量 的分數或整數倍。例如，如果存在四個氣體分配組件，則存在4x個正在處理的晶片，其中x是 大于或等于1的整數值。
[0024]圖3中所示的處理腔室100僅表示一個可能的配置，并且不應視為限制本公開的范 圍。在此，處理腔室100包括多個氣體分配組件120。在所示實施例中，存在圍繞處理腔室100 均勻地間隔的四個氣體分配組件（也稱為注入器組件120)。所示處理腔室100是八邊形的； 然而，本領域技術人員將理解，這是一種可能的形狀，并且不應視為限制本公開的范圍。所 示的氣體分配組件120是梯形的，但可以是單個的圓形部件或像圖2中所示的那樣由多個餅 狀區(qū)段組成。
[0025]圖3中所示的實施例包括負載鎖定腔室180或類似緩沖站的輔助腔室。此腔室180 被連接至處理腔室100的一側以允許例如從腔室100裝載/卸載基板(也稱為基板60)?；?機器人可定位在腔室180中以將基板移動到基座上。
[0026]轉盤(例如，基座組件140)的旋轉可以是連續(xù)或不連續(xù)的。在連續(xù)的處理中，持續(xù) 地旋轉晶片，使得這些晶片依次被暴露于每一個注入器。在不連續(xù)的處理中，可將晶片移動 到注入器區(qū)域并停止，隨后移動到注入器之間的區(qū)域84并停止。例如，轉盤可旋轉，使得晶 片從注射器間的區(qū)域跨注入器移動（或停止鄰近的注入器），到達下一注入器間的區(qū)域，在 這一區(qū)域中可再次暫停轉盤。注入器之間的暫?？蔀槊恳淮螌映练e之間的附加的處理步驟 (例如，暴露于等離子體中）提供時間。
[0027] 圖4示出氣體分配組件220的扇區(qū)或部分，所述扇區(qū)或部分可稱為注入器單元122。 注入器單元122可單獨地使用，或者可結合其他注入器單元來使用。例如，如圖5中所示，組 合圖4的注入器單元122中的四個注入器單元以形成單個氣體分配組件220。（為了清晰起 見，未示出分隔四個注入器單元的線。）盡管除了凈化氣體端口 155和真空端口 145之外，圖4 的注入器單元122還具有第一反應性氣體端口 125和第二反應性氣體端口 135,但是注入器 單元122不要求這些部件中的所有部件。
[0028] 參見圖4和圖5,根據一個或多個實施例的氣體分配組件220可包含多個扇區(qū)（或注 入器單元122)，其中每一個扇區(qū)是完全相同的或不同的。分配組件220定位在處理腔室內， 并且在氣體分配組件220的前表面121中包含多個伸長的氣體端口 125、135、145。多個伸長 的氣體口 125、135、145、155從鄰近氣體分配組件220的內周緣123的區(qū)域向鄰近氣體分配組 件220的外周緣124的區(qū)域延伸。所示的多個氣體端口包括第一反應性氣體端口 125、第二反 應性氣體端口 135、真空端口 145和凈化氣體端口 155，所述真空端口 145圍繞所述第一反應 性氣體端口和第二反應性氣體端口中的每一個。
[0029] 參見圖4或圖5中所示的實施例，當陳述所述端口從至少大約內周區(qū)域延伸到至少 大約外周區(qū)域時，然而，所述端口可不僅僅只是從內區(qū)域徑向地延伸到外區(qū)域。當真空端口 145圍繞反應性氣體端口 125和反應性氣體端口 135時，所述端口可切向地延伸。在圖4和圖5 中所示的實施例中，在所有邊緣上(包括鄰近內周區(qū)域和外周區(qū)域），由真空端口 145圍繞楔 形的反應性氣體端口 125、135。
[0030] 參見圖4,隨著基板沿路徑127移動，所述基板表面的每一個部分被暴露于各種反 應性氣體。沿著路徑127，基板將暴露于或"見到"凈化氣體端口 155、真空端口 145、第一反應 性氣體端口 125、真空端口 145、凈化氣體端口 155、真空端口 145、第二反應性氣體端口 135和 真空端口 145。因此，在圖4中所示的路徑127的末端處，基板已被暴露于第一反應性氣體125 和第二反應性氣體135以形成層。所示的注入器單元122形成四分之一圓，但是可以更大或 更小。圖5中所示的氣體分配組件220可視為四個串聯連接的圖4的注入器單元122的組合。 [0031]圖4的注入器單元122示出分隔反應性氣體的氣幕150。術語"氣幕"用于描述分隔 反應性氣體以避免混合的氣流或真空的任何組合。圖4中所示的氣幕150包含真空端口 145 緊鄰第一反應性氣體口 125的部分、位于中間的凈化氣體端口 155以及真空端口 145緊鄰第 二反應性氣體端口 135的部分。氣流和真空的這一組合可用于防止或最小化第一反應性氣 體和第二反應性氣體的氣相反應。
[0032]參見圖5,來自氣體分配組件220的氣流和真空的組合形成進入多個處理區(qū)域250 的分隔。圍繞單個的反應性氣體端口 125、135,以250之間的氣幕150粗略地限定了處理區(qū) 域。圖5中所示的實施例組成八個分開的處理區(qū)域250以及這些處理區(qū)域之間的八個分開的 氣幕150。處理腔室可具有至少兩個處理區(qū)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個處理區(qū)域。
[0033] 在處理期間，在任何給定的時刻，基板可暴露于多于一個的處理區(qū)域250。然而，暴 露于不同的處理區(qū)域的部分將具有分隔這兩個區(qū)域的氣幕。例如，如果基板的前緣進入包 括第二反應性氣體端口 135的處理區(qū)域，則基板的中間部分將處于氣幕150下，并且基板的 后緣將在包括第一反應性氣體端口 125的處理區(qū)域中。
[0034] 工廠接口 280(例如，可以是負載鎖定腔室)示出為連接至處理腔室100。基板60示 出為重疊在氣體分配組件220上方以提供參考框架?；?0可常常位于基座組件上以被保 持在氣體分配板120的前表面121附近。經由工廠接口 280將基板60裝載到處理腔室100中， 并裝載到基板支撐件或基座組件上(參見圖3)?；?0可示出為定位在處理區(qū)域內，因為所 述基板位于第一反應性氣體端口 125附近，并且在兩個氣幕150a、150b之間。沿路徑127旋轉 基板60將圍繞處理腔室100逆時針移動基板。因此，基板60將暴露于第一處理區(qū)域250a至第 八處理區(qū)域250h，包括兩者之間的所有的處理區(qū)域。對于圍繞處理腔室的每一個循環(huán)，使用 所示的氣體分配組件，基板60將暴露于第一反應性氣體和第二反應性氣體的四個ALD循環(huán)。 [0035] 批量處理器中的常規(guī)ALD序列(類似于圖5中的ALD序列)維持分別來自空間上分開 的注入器的化學品A與化學品B，并且注入器之間具有栗送/凈化區(qū)段。常規(guī)的ALD序列具有 開始和結束圖案，這會導致所沉積的膜的不均勻性。本發(fā)明人已驚喜地發(fā)現，在空間ALD批 量處理腔室中執(zhí)行的、基于時間的ALD工藝提供了具有較高均勻性的膜。暴露于氣體A、無反 應性氣體、暴露于氣體B、無反應性氣體的基本工藝將在注入器下吹掃基板以分別利用化學 品A與化學品B使表面飽和，從而避免開始和結束圖案在膜中形成。本發(fā)明人已驚喜地發(fā)現， 當目標膜厚度是薄的（例如，小于20個ALD循環(huán))時，基于時間的方法是尤其有益的，其中，開 始和結束圖案對晶片內均勻性性能具有顯著的影響。
[0036]因此，本公開的實施例針對包含處理腔室100的處理方法，所述處理腔室100具有 多個處理區(qū)域250a-250h，并且由氣幕150將每一個處理區(qū)域與相鄰的區(qū)域分隔。例如，圖5 中所示的處理腔室。取決于氣流的布置，處理腔室內的氣幕和處理區(qū)域的數量可以是任何 合適的數量。圖5中所示的實施例具有八個氣幕150和八個處理區(qū)域250a-250h。氣幕的數量 一般等于或大于處理區(qū)域的數量。例如，如果區(qū)域250a不具有反應性氣體流，但僅充當裝載 區(qū)域，則處理腔室將具有七個處理區(qū)域和八個氣幕。
[0037]多個基板60定位在基板支撐件(例如，圖1和圖2中所示的基座組件140)上。圍繞處 理區(qū)域旋轉多個基板60以進行處理。一般而言，遍及整個處理過程(包括當沒有反應性氣體 流入腔室中的時期），氣幕150是被占用的(engaged)(氣體流動和真空開啟）。
[0038]使第一反應性氣體A流入處理區(qū)域250中的一個或多個中，同時使惰性氣體流入不 具有流入其中的第一反應性氣體A的任何處理區(qū)域250中。例如，如果第一反應性氣體正在 流入處理區(qū)域250a至處理區(qū)域250h中，則惰性氣體將流入處理區(qū)域250a中?？墒苟栊詺怏w 流過第一反應性氣體端口 125或第二反應性氣體端口 135。
[0039]處理區(qū)域內的惰性氣體流可以是恒定或變化的。在一些實施例中，反應性氣體與 惰性氣體共流(co-flow)。惰性氣體將充當載氣和稀釋氣體。由于反應性氣體的量相對于載 氣而言較小，因此，共流可通過減小相鄰區(qū)域之間的壓力差使得平衡處理區(qū)域之間的氣體 壓力更容易。
[0040]在一些實施例中，使第一反應性氣體A流入處理腔室內的處理區(qū)域中的每一個處 理區(qū)域中。在一些實施例中，使第一反應性氣體流入處理腔室的交替的區(qū)域中。因此，使第 一反應性氣體A流入第一處理區(qū)域250a、第三處理區(qū)域250c、第五處理區(qū)域250e和第七處理 區(qū)域250g中。其他處理區(qū)域將不具有反應性氣體流，但可具有惰性氣體流（例如，N 2、Ar、 He)〇
[0041 ] 在處理腔室內旋轉多個基板60以使這些基板穿過處理區(qū)域250中的至少一個處理 區(qū)域。在一些實施例中，使多個基板中的每一個基板穿過處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域至 少一次。在一些實施例中，基板60中的每一個基板暴露于至少兩個處理區(qū)域，從而穿過分隔 這兩個區(qū)域的氣幕。如果基板的任何部分先前在區(qū)域中，則基板被暴露于處理區(qū)域。在一些 實施例中，如果整個基板已經在處理區(qū)域中（無論是曾一度在處理區(qū)域中還是正穿過處理 區(qū)域），則基板被暴露于所述處理區(qū)域。在一個或多個實施例中，每一個基板被暴露于具有 反應性氣體的至少兩個處理區(qū)域中。例如，如果交替的區(qū)域正在使第一反應性氣體A流動， 并且其他區(qū)域正在使惰性氣體流動，則基板將暴露于具有第一反應性氣體A的至少兩個處 理區(qū)域以及兩者之間的、具有惰性氣體的任何處理區(qū)域。
[0042]基板60將被暴露至的處理區(qū)域250的數量將取決于許多因素。例如，基座組件140 的旋轉速度以及流動的反應性氣體的表面飽和所允許的時間?；M件的旋轉速度可自靜 止至高達約30-60rpm(轉每分鐘）變化。在處理期間，基座組件的旋轉速度在零(例如，不旋 轉)至約30rpm的范圍內。基座組件的旋轉速度可影響基板暴露于反應性氣體的暴露時間。 較慢的旋轉速度一般導致較長的暴露時間，反之亦然。如果基座組件旋轉過快，則基板向反 應性氣體的暴露可能不足以利用反應性物質使晶片表面飽和。
[0043] 在第一時間（在所述第一時間中，將結束第一反應性氣體A暴露)之后，凈化工藝腔 室以去除殘留的第一反應性氣體。停止第一反應性氣體A流動，并使凈化氣體流入處理區(qū)域 中。凈化氣體可作為反應性氣體的載氣的部分持續(xù)地流動，或者可在停止反應性氣體流動 之后開啟。在一些實施例中，凈化氣體流一直保持恒定，使得當反應性氣體共流時，處理區(qū) 域中的壓力將比沒有凈化氣體流時略高。在一個或多個實施例中，處理區(qū)域中的壓力一直 保持基本上相同，使得在反應性氣體的共流期間，凈化氣體流動的量減少了與凈化氣體共 流的反應性氣體的量以維持壓力。如本說明書和所附權利要求中所使用，在這方面所使用 的術語"基本上相同"意味著在單獨的處理區(qū)域中的壓力相對變化不超過10%。在一些實施 例中，當反應性氣體正在與凈化氣體或載氣共流時，停止反應性氣體的流動包含:添加附加 的凈化氣體以補償反應性氣體的體積。在凈化氣體時間期間，基板可以是靜止的或旋轉的。 在一些實施例中，僅在暴露于第一反應性氣體A和第二反應性氣體B期間旋轉基板。在一個 或多個實施例中，遍及整個沉積過程，以一致的速率旋轉基板穿過處理區(qū)域。在一些實施例 中，對于第一反應性氣體A和第二反應性氣體B暴露中的每一個，以不同速度旋轉基板。
[0044] 在一些實施例中，停止第一反應性氣體A進入處理區(qū)域的流動或第二反應性氣體B 進入處理區(qū)域的流動包括:使惰性氣體流入處理區(qū)域中。在一些實施例中，惰性氣體流替換 反應性氣體流。在一個或多個實施例中，遍及整個與反應性氣體共流的過程，惰性氣體以恒 定的壓力流入處理區(qū)域中，使得處理區(qū)域中的壓力在反應性氣體正在流動時與停止反應性 氣體時相比有所變化。在一些實施例中，在處理期間，每一個工藝區(qū)域獨立地維持基本上恒 定的壓力。如本說明書和所附權利要求中所使用，在這方面所使用的術語"基本上恒定的壓 力"意味著單個的處理區(qū)域中的壓力相對變化不超過10%。
[0045]在第二時間后，凈化氣體流已將基本上所有的殘留的第一反應性氣體A從處理腔 室中去除。如本說明書和所附權利要求中所使用，在這方面所所使用的術語"基本上所有 的"意味著已去除了足夠的第一反應性氣體，使得與第二反應性氣體的任何氣相反應將不 會不利地影響所沉積的膜的性能。使第二反應性氣體B流入處理區(qū)域250中的一個或多個處 理區(qū)域中，同時使惰性氣體流入不具有流入其中的第二反應性氣體B的任何處理區(qū)域250 中。例如，如果第二反應性氣體正流入處理區(qū)域250b至處理區(qū)域250h中，則惰性氣體將流入 處理區(qū)域250a中?？墒苟栊詺怏w流過第一反應性氣體端口 125或第二反應性氣體端口 135。 [0046]在第二反應性氣體B流動的情況下，在處理腔室內旋轉多個基板60以使這些基板 60穿過處理區(qū)域250中的至少一個處理區(qū)域。在一些實施例中，使多個基板中的每一個基板 穿過處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域至少一次。在一些實施例中，基板60中的每一個基板暴 露于至少兩個處理區(qū)域，從而穿過分隔這兩個區(qū)域的氣幕。在一個或多個實施例中，每一個 基板暴露于具有反應性氣體的至少兩個處理區(qū)域。如果基板的任何部分先前在區(qū)域中，則 基板暴露于處理區(qū)域。在一些實施例中，如果整個基板已經在處理區(qū)域中（無論是曾一度在 處理區(qū)域中或正在穿過處理區(qū)域），則基板暴露于處理區(qū)域。例如，如果交替的區(qū)域正在使 第二反應性氣體B流動，并且其他處理區(qū)域正在使惰性氣體流動，則基板將暴露于具有第二 反應性氣體B的至少兩個處理區(qū)域以及至少兩個處理區(qū)域之間的、具有惰性氣體的任何處 理區(qū)域。
[0047]在第三時間（在所述第三時間中，將結束第二反應性氣體B暴露）之后，停止第二反 應性氣體進入工藝腔室的流動?？蓛艋幚砬皇乙匀コ龤埩舻牡诙磻詺怏w。停止第二 反應性氣體B流動，并使凈化氣體流入處理區(qū)域中。凈化氣體可作為反應性氣體的載氣的部 分持續(xù)地流動，或者在停止反應性氣體流動之后開啟。在一些實施例中，凈化氣體流一直保 持恒定，使得當反應性氣體共流時，處理區(qū)域中的壓力將比沒有凈化氣體流時略高。在一個 或多個實施例中，處理區(qū)域中的壓力一直保持基本上相同，使得在反應性氣體的共流期間， 凈化氣體流動的量減小以維持壓力。如本說明書和所附權利要求中所使用，在這方面所使 用的術語"基本上相同"意味著單獨的處理區(qū)域中的壓力相對變化不超過30%。在凈化氣體 時間期間，基板可以是靜止的或旋轉的。在一些實施例中，僅在暴露于第一反應性氣體A和 第二反應性氣體B期間旋轉基板。在一個或多個實施例中，遍及整個沉積過程，以一致的速 率旋轉基板穿過處理區(qū)域。在一些實施例中，對于第一反應性氣體A和第二反應性氣體B暴 露中的每一個，以不同的速度來旋轉基板。
[0048]凈化處理腔室達第四時間，以便基本上去除所有的殘留的第二反應性氣體。第一 時間、第二時間、第三時間和第四時間可以是相同的，或者每一個都可以是獨立地不同的。 例如，第一時間和第二時間可以是相同的，且第三時間和第四時間可以是相同的，但是與第 一時間和第二時間不同。
[0049] 在一些實施例中，每一個處理區(qū)域獨立地暴露于第一反應性氣體和第二反應性氣 體中的一種反應性氣體，使得沒有處理區(qū)域暴露于第一反應性氣體和第二反應性氣體兩 者。例如，工藝區(qū)域250a-250d可暴露于第一反應性氣體，而工藝區(qū)域250e-250h可暴露在第 二反應性氣體。盡管每次僅一種反應性氣體在流動，但是可基于反應性氣體流動來將腔室 分隔成多個處理區(qū)域。在一些實施例中，暴露于第一反應性氣體的處理區(qū)域與暴露于第二 反應性氣體的處理區(qū)域交替。
[0050] 在廣泛的方面，處理腔室包含至少兩個處理區(qū)域，并且基板支撐件可支撐至少兩 個基板。在一個或多個實施例中，如圖5中所示，處理腔室包含八個處理區(qū)域，并且基板支撐 件可支撐多達六個基板。在一個或多個實施例中，基板支撐件可支撐至少兩個、三個、四個、 五個、六個、七個、八個、九個、十個、11個或12個基板。在一些實施例中，第一處理區(qū)域250a、 第三處理區(qū)域250c、第五處理區(qū)域250e和第七處理區(qū)域250g暴露于基本上由第一反應性氣 體組成的反應性氣體，而第二處理區(qū)域250b、第四處理區(qū)域250d、第六處理區(qū)域250f和第八 處理區(qū)域250h暴露于基本上由第二反應性氣體組成的反應性氣體。在一些實施例中，交替 的處理區(qū)域(例如，偶數編號的區(qū)域)暴露于基本上由第一反應性氣體組成的反應性氣體或 (例如，奇數編號的區(qū)域)暴露于基本上由第二反應性氣體組成的反應性氣體。
[0051 ] 在一個或多個實施例中，通過順序地暴露于三甲基錯（trimethylaluminum;TMA) 和水中來沉積氧化鋁膜。惰性氣體可以是任何合適的惰性氣體，包括但不限于犯。在一些實 施例中，使TMA流入處理區(qū)域中的至少一個處理區(qū)域中，并使基板暴露于TMA達第一時間。一 些實施例中的第一時間(暴露于第一反應性氣體的時間）小于約l〇s。在一些實施例中，第一 時間小于或等于約6秒、5秒、4秒、3秒或2秒。
[0052]在一個或多個實施例中，通過順序地暴露于四氯化鈦和氨來沉積氮化鈦膜。惰性 氣體可以是任何合適的惰性氣體，包括但不限于N2。在一些實施例中，使四氯化鈦流入處理 區(qū)域中的至少一個處理區(qū)域中，并使基板暴露于四氯化鈦達第一時間。一些實施例中的第 一時間小于或等于約6秒、5秒、4秒、3秒或2秒。
[0053]可改變旋轉速度以增加或減少暴露。在一些實施例中，在基板支撐件上以約5rpm、 6rpm、7rpm、8rpm、9rpm、lOrpm、llrpm、12rpm、13rpm、14rpm 或 15rpm 的速度來方定車?；濉Ｔ谝?些實施例中，以約5rpm至約15rpm范圍內或約7rpm至約13rpm范圍內的速度來旋轉基板支撐 件。
[0054] 在一個或多個實施例中，使TMA流入八個處理區(qū)域的每一個處理區(qū)域中。以約8rpm 與約12rpm范圍內的速度來旋轉六個基板。使基板暴露于TMA達第一時間，所述第一時間具 有處于1秒與2秒范圍內的長度。停止TMA去往所有的處理區(qū)域的流動，并用作為載氣流動的 氮氣凈化處理區(qū)域達第二時間，所述第二時間在約1秒至約2秒的范圍內。使水流入處理區(qū) 域中的每一個處理區(qū)域中，并暴露于基板達第三時間，所述第三時間大于約六秒。停止水， 并且已作為載氣流動的氮氣凈化處理區(qū)域達第四時間，所述第四時間為至少約六秒。隨后 重復這一循環(huán)以形成具有預定厚度的膜。在一些實施例中，重復循環(huán)以沉積具有小于約 50 A、45. A、40 A、35 A、30 A、25 A或20 A的平均厚度的膜。在一些實施例中，跨 基板從最小厚度至最大厚度的膜厚度的范圍為相對于平均值小于約6%，或相對于平均值 小于約5 %，或相對于平均值小于約4 %。在一些實施例中，15個循環(huán)之后的平均厚度在約 27 A至約28.5 A范圍內，并且總沉積時間小于約250秒。
[0055]在一個或多個實施例中，使四氯化鈦流入八個處理區(qū)域的每一個區(qū)域中。以約 8rpm與約12rpm范圍內的速度來旋轉六個基板。使基板暴露于四氯化鈦達第一時間，所述第 一時間具有在1秒與2秒范圍內的長度。停止去往所有的處理區(qū)域的四氯化鈦流，并且已作 為載氣流動的氮氣凈化處理區(qū)域達第二時間，所述第二時間在約1秒至約2秒的范圍內。使 氨流入處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中，并暴露于基板達第三時間，所述第三時間大于約 六秒。停止氨，并已作為載氣流動的氮氣凈化處理區(qū)域達第四時間，所述第四時間為至少約 六秒。然后重復這一循環(huán)以形成具有預定厚度的膜。在一些實施例中，重復循環(huán)以沉積具有 小于約50 A、45 A、40 A、35 A、30 A、25 A或20 A的平均厚度的膜。在一些實施 例中，跨基板從最小厚度至最大厚度的膜厚度的范圍為相對于平均值小于約6%，或相對于 平均值小于約5%，或相對于平均值小于約4%。在一些實施例中，15個循環(huán)之后的平均厚度 在約27 A至約28,5 !_范圍內，并且總沉積時間小于約250秒。
[0056] 示例
[0057]通過交替三甲基鋁（TMA)和水的脈沖將氧化鋁沉積到硅晶片上。氮氣流作為載氣 或凈化氣體一直是開啟的。以約lOrpm的速度旋轉基板。在表1中示出結果。
[0058]表1 ?
[0060]盡管上述內容針對本公開的實施例，但是可設計本公開的其他和進一步的實施例 而不背離本公開的基本范圍，并且本公開的范圍由所附權利要求書來確定。
【主權項】
1. 一種處理方法，所述方法包含以下步驟： 在處理腔室中的基板支撐件上定位多個基板，所述處理腔室包含多個處理區(qū)域，通過 氣幕使每一個處理區(qū)域與相鄰的區(qū)域分開； 使第一反應性氣體流入所述處理區(qū)域中的一個或多個處理區(qū)域中，同時使惰性氣體流 入不具有第一反應性氣體流的任何處理區(qū)域中； 旋轉所述處理腔室內的基板支撐件上所述多個基板以使所述基板中的每一個基板穿 過所述處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域至少一次； 停止所述第一反應性氣體進入所述處理區(qū)域的流動； 使第二反應性氣體流入所述處理區(qū)域中的一個或多個處理區(qū)域中，同時使惰性氣體流 入不具有第二反應性氣體流的任何處理區(qū)域中； 旋轉所述處理腔室內的所述多個基板以使所述基板中的每一個基板穿過所述處理區(qū) 域中的每一個處理區(qū)域至少一次；以及 停止所述第二反應性氣體進入所述處理區(qū)域的流動。2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，停止所述第一反應性氣體進入所述處理區(qū)域 或所述第二反應性氣體進入所述處理區(qū)域的流動進一步包含以下步驟:使惰性氣體流入所 述處理區(qū)域中。3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，使所述惰性氣體流入所述處理區(qū)域替換所述 第一反應性氣體或所述第二反應性氣體的流動。4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，在處理期間，每一個處理區(qū)域獨立地維持基 本上恒定的壓力。5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第一反應性氣體流入所述處理區(qū)域中 包含所述處理區(qū)域中的所有處理區(qū)域。6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第二反應性氣體流入所述處理區(qū)域中 包含所述處理區(qū)域中的所有處理區(qū)域。7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，每一個處理區(qū)域獨立地暴露于所述第一反應 性氣體和所述第二反應性氣體中的一種反應性氣體，使得沒有處理區(qū)域暴露于所述第一反 應性氣體和所述第二反應性氣體兩者。8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于，暴露于所述第一反應性氣體的處理區(qū)域與暴 露于所述第二反應性氣體的處理區(qū)域交替。9. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理腔室包含至少兩個處理區(qū)域，并且 所述基板支撐件能夠支撐至少兩個基板。10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，交替的處理區(qū)域暴露于基本上由所述第一 反應性氣體組成的反應性氣體或基本上由所述第二反應性氣體組成的反應性氣體。11. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含以下步驟:在暴露于所述第一反 應性氣體期間，相對于暴露于所述第二反應性氣體交替所述基板支撐件的旋轉速度。12. -種處理方法，所述方法包含以下步驟： 在處理腔室中的基板支撐件上定位多個基板，所述處理腔室包含多個處理區(qū)域，通過 氣幕使每一個處理區(qū)域與相鄰的區(qū)域分開； 使第一反應性氣體流入每一個處理區(qū)域中； 旋轉所述處理腔室內的所述多個基板以使所述基板中的每一個基板暴露于至少兩個 處理區(qū)域以及所述至少兩個處理區(qū)域之間的氣幕； 停止所述第一反應性氣體的流動； 使第二反應性氣體流入每一個處理區(qū)域中； 旋轉所述處理腔室內的所述多個基板以使所述基板中的每一個基板暴露于至少兩個 處理區(qū)域以及所述至少兩個處理區(qū)域之間的氣幕；以及 利用凈化氣體停止所述第二反應性氣體的流動。13. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一反應性氣體與載氣共流，并且所 述第二反應性氣體與載氣共流。14. 如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述載氣包含所述凈化氣體。15. 如權利要求14所述的方法，其特征在于，停止所述第一反應性氣體和所述第二反應 性氣體的流動包含以下步驟:添加附加量的凈化氣體以補償所述被停止的流的體積。16. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，存在八個處理區(qū)域，并且所述基板支撐件 支持多達六個基板。17. -種處理方法，所述方法包含以下步驟： 在處理腔室中的基板支撐件上定位六個基板，所述處理腔室包含多個處理區(qū)域，通過 氣幕使每一個處理區(qū)域與相鄰的處理區(qū)域分開； 使第一反應性氣體流入所述處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中達第一時間，并且旋轉所 述基板支撐件以使每一個基板暴露于至少兩個相鄰的處理區(qū)域； 停止所述第一反應性氣體進入所述處理區(qū)域的流動； 使凈化氣體流入所述處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中達第二時間； 使第二反應性氣體流入所述處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中達第三時間，同時旋轉所 述基板支撐件以使每一個基板暴露于至少兩個相鄰的處理區(qū)域； 停止所述第二反應性氣體進入所述處理區(qū)域的流動；以及 使凈化氣體流入所述處理區(qū)域中的每一個處理區(qū)域中達第四時間。18. 如權利要求17所述的方法，其特征在于，遍及整個處理過程，以基本上恒定的速度 旋轉所述基板支撐件。19. 如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一反應性氣體包含三甲基鋁，并且 所述第二反應性氣體包含水。20. 如權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一時間和所述第二時間小于約3秒， 并且所述第三時間和所述第四時間小于約12秒。
【文檔編號】C23C16/455GK105821393SQ201610023480
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月14日
【發(fā)明人】T·E·佐藤, E·紐曼
【申請人】應用材料公司