ALD工艺是等离子体辅助原子层沉积（PAALD)工 艺，其中反应是通过暴露于等离子体来驱动的。在ALD工艺中，反应物以循环的方式被传 递，以减少或消除不希望有的气相反应。一种典型的ALD反应包括：（1)使在反应室中的衬 底暴露于第一气相反应物（举例来说，例如含硅反应物或含有金属的反应物），并允许反应 物吸附在衬底表面上，（2)吹扫该反应室（例如，通过施加真空以排空该室，或通过使惰性 气体流动而将第一反应物从室中扫出），（3)将衬底暴露于第二气相反应物（举例来说，例 如含氧反应物、含氮反应物和/或含碳反应物），（4)将衬底暴露于能量源（例如，等离子 体或热）来驱动在第一反应物和第二反应物之间的表面反应，和（5)再次吹扫反应室。这 些步骤可重复，以制造所希望的厚度的膜。在不同的情况下，步骤（3)和（4)全部或部分重 叠，以使得在衬底暴露于等离子体的同时，第二反应物被输送到反应室。ALD工艺有时也被 称为共形膜沉积（CFD)工艺，特别是在步骤（3)和（4)之间没有吹扫（或不完全吹扫）、步 骤（3)和（4)在时间上重叠或步骤（3)连续发生时。如本文所用的，除非另有说明，否则术 语ALD包括热式ALD、PAALD和CFD。
[0033] 根据前体配料步骤的曝光时间和前体的粘着系数的不同，在一个实施例中，每一 个ALD循环可沉积约0.5-3A之间厚度的膜层。
[0034] 使用ALD/CFD形成膜的方法在如下美国专利申请中有说明，在此通过引用将其每 一个整体并入本文：2011年4月11日提交的美国专利申请No. 13/084399 ;2013年7月29日 提交的美国专利申请No. 13/953616 ;2013年11月7日提交的美国专利申请No. 14/074596 ; 和2013年12月30日提交的美国专利申请No. 14/144107。
[0035] 在本文中说明的工艺被用于产生多种类型的膜，包括但不限于氧化硅、氮化硅、碳 化硅、掺杂氧化物、金属氧化物和金属氮化物。除非上下文中另有明确说明，否则术语氧化 硅旨在涵盖主要为硅和氧的化学计量和非化学计量的固体组合物。硅氧化物膜可以具有多 种形态，包括不同程度的结晶度和粗糙度等。类似地，本文所提到的其它类型的膜可以是化 学计量或非化学计量的，并可具有各种形态。
[0036] ALD工艺通常按批进行。单个批可以具有从几个衬底到几百个衬底。单个批包括 在随后的清洁周期之间在特定装置上处理的所有衬底。图1示出了表示在单个批中发生 的具体操作的流程图。在操作101，可在批的开始提供清洁室。接着，室可以准备好以供在 操作103中使用。在多种情况下，室准备操作包括沉积底涂层和预涂层，这有助于稳定沉 积工艺和使衬底上的污染最小化。室清洁和准备在以下美国专利和专利申请中有进一步 的讨论，在此通过引用将其每一个整体并入：2013年11月25日提交的、名称为《CHAMBER UNDERCOATPREPARATIONMETHODFORLOWTEMPERATUREALDFILMS》的美国专利申请 No. 14/089653 ;2014年 1 月 17 日提交的、题为《METHODANDAPPARATUSFORTHEREDUCTION OFDEFECTIVITYINVAPORDEPOSITEDFILMS》的美国专利申请No. 14/158536 ;2009年 1 月 16日提交的、名称为《PLASMACLEANMETHODFORDEPOSITIONCHAMBER》的美国专利申请 No. 12/355601 ;2012 年 10 月 17 日提交的、名称为《METHODSANDAPPARATUSFORCLEANING DEPOSITIONCHAMBERS》的美国专利申请No. 13/654303 ;美国专利No. 7479191和美国专利 No.8262800。
[0037] 在室准备好后，衬底可以在操作105通过该装置处理。这一步骤涉及在该批中的 各个衬底上沉积膜。假如该装置包括多个站，则可同时处理多个衬底。当材料沉积在衬底 上时，来自沉积工艺的材料积累在内室表面上。在批中的所有衬底都已经被处理后，在操 作107,该室被清洁，以除去积累的材料。操作107中的清洁处理结束该批。室清洁方法 在如下美国专利和专利申请中有进一步的讨论，在此通过引用将其每一个整体并入：美国 专利No. 7479191 ;美国专利No. 8262800 ;2009年1月16日提交的、名称为《PLASMACLEAN METHODFORDEPOSITIONCHAMBER》的美国专利申请No. 12/355601 ;和 2012 年 10 月 17 日 提交的、名称为《METHODSANDAPPARATUSFORCLEANINGDEPOSITIONCHAMBERS》的美国专 利申请No. 13/654303。
[0038] 在清洁了反应室后，可处理新的批的衬底，如图1中的虚线箭头所示。在膜实际上 沉积在下一批的衬底上之前，例如通过在内室表面上沉积新的底涂层和预涂层来再次将室 准备用于沉积。批还可以考虑在不同的点开始和结束，只要基本沉积、室清洁和室准备步骤 发生了即可。例如，一旦室已经准备好，当在批中的第一衬底上首先发生沉积时，就可以认 为批已启动。在这种情况下，在室被清洁和下一批准备好后，该批就将会被认为结束。
[0039] 不幸的是，沉积膜的某些性质趋向于在批中随时间的推移而漂移。可能漂移的性 质的例子包括膜厚度和蚀刻速率等。这些趋向的膜性质在诸如双重图案化垫片、FinFET垫 片、栅极衬里和垫片之类的某些应用中特别成问题。这些应用可能需要精确的临界尺寸控 制，这需要诸如膜的厚度、折射率、蚀刻速率等膜性能的精确控制
[0040] 对于最大化吞吐量，大的批量是有利的，因为有更少的时间用在清洁和准备批之 间的室上。在某些情况下，批包含至少约50个衬底，例如至少约100个衬底，或至少约200 个衬底，或至少约300个衬底，或至少约400个衬底，或至少约500个衬底。允许使用大的 批量的一个因素是大的室容积。在某些情况下，室容积可为至少约2L，例如至少为约0. 5L。 可适于与本实施例一起使用的示例性装置包括VECTOR?、SPEED?和ALTUS?装 置产品系列，它们可从加利福尼亚州弗里蒙特的LamResearch公司购买。大的室容积可以 允许多个衬底例如在室容积内的不同站上一次性处理。此外，大的室容积导致积累材料在 室表面上的积累的速度较慢，这是因为这样的积累发生在更大的表面积上。然而，大的批量 生产也产生膜的性能趋向性方面的问题。例如，较大的批可能会导致在批中膜的性能有更 大的漂移。
[0041] 人们相信，膜的性质趋向性问题至少部分源于在内部室表面上的材料的积累。当 沉积材料积累时，室阻抗就变化。在室壁上和在喷头的背面上的积累在改变室阻抗方面会 是特别成问题的。室阻抗的这种变化影响将RF功率输送到衬底的效率。因此，虽然传统的 方法通常为整批衬底使用单个RF功率设置，但在整批期间输送到衬底的RF功率的实际量 是变化的。在各种不同的情况下，在整批期间，RF功率被输送到衬底的效率增长。关于膜 的厚度，例如，当批中的另外的衬底被处理时，这一增加的RF输送效率导致减小膜的厚度。
[0042] 图2是示出了与375个衬底的批相关的数据，其中在每一个衬底上沉积氧化硅。还 示出了第二批的开始部分，其始于衬底数376。在批中的各个个别衬底的平均膜厚和晶片内 厚度的不均匀性示于图中。在开始的150个左右的衬底，膜厚趋于向下。对于批中的其余 衬底，膜厚度远远更稳定。膜厚在下一批的开始（在室清洁后）处再次有向上的尖峰。整 体而言，膜厚在批的最薄膜和最厚膜之间有约7.8A的范围，约占膜厚的2. 25%。在晶片内 的厚度非均匀性在该批期间相当稳定。虽然在图2中的数据是涉及沉积氧化硅的批，但其 它类型的膜在批中随着时间的推移遇到同样的厚度漂移。
[0043] 如所提到的那样，人们相信，膜厚度的趋于向下，由于传输到衬底的RF功率随着 时间的推移而效率提高，这可能是在反应室的内表面（例如，室壁、天花板、喷头等）上的增 加的积累导致的。这种积累会影响室的阻抗，从而可能会影响沉积的结果。当被沉积的膜 是电介质膜时，这些效果特别明显。
[0044] 在本文的各实施例中，采取了步骤来减少某些膜的性能在批的衬底上的趋向性程 度。例如，RF功率可以随时间变化，来解决将RF输送到衬底时的效率改变问题。本文所公 开的方法提供了用于以在整批衬底中实现更稳定的膜的性能的方式控制RF功率的技术。
[0045] 图3示出了用于在整个批的衬底中控制RF功率的方法的流程图。该方法涉及一 定的实验/校准步骤，其可根据需要来执行。没有必要在每次批运行时都执行这些步骤。 在一些实现方式中，实验/校准步骤被执行一次（例如，每组相关沉积条件执行一次，相关 沉积条件如特定类型的膜、前体、流速、定时、温度、压力等），并且结果被用于在多个批（例 如，使用有关的沉积条件的任何批）中控制RF功率。在某些情况下，沉积参数对于用于实 验/校准程序的那些沉积参数和用于在衬底上沉积膜的那些沉积参数通常是一致的。在其 它情况下，某些沉积参数（例如，流速、定时、温度、压力、RF功率等）对于用于校准程序的那 些和用于在衬底上沉积膜的那些可能通常会有约10%或更少的改变，例如5%或更少。在 图3中列出的操作将对应于图4-8所示的图进行说明。
[0046] 图3的方法300开始于操作301，在这里，使用要被用于在衬底上沉积膜的相关的 沉积条件运行测试批。测试批应该比较大，使得在批中的任何趋向性都明显并很好地特征 化。测试批可包括至少与在所希望的批处理中处理的衬底数大约一样多的衬底。在一些情 况下，测试批包含至少约100个衬底、至少约200个衬底、至少约300个衬底、至少约400个 衬底或至少约500个衬底。在有关图4-8所示的示例中，测试批包括约375个衬底，RF生 成器被设置为提供1600W。该批应该如参照图1描述的那样在室被准备用于沉积之后（例 如，在沉积底涂层/预涂层之后）在清洁室中运行。在操作301，衬底被送入沉积装置，将膜 沉积在衬底上。
[0047] 在沉积期间，当对每一个衬底进行处理时，监视/记录室的积累量。随着越来越多 的衬底进行处理，室积累增加。室积累通常涉及基于沉积条件下计算的度量，而不是与实际 测量的数量有关的度量。然而，如操作303所示，室积累可以在整个批期间可靠地计算和监 测。在沉积之后，也如操作303所示，对每一个衬底进行膜厚度测试。因此，对于批中的每 一个衬底，室的积累和膜的厚度是已知的。然后，可基于该数据，将膜厚与室积累之间的关 系特征化，例如通过如图4所示绘制膜厚与室积累的关系图来进行。类似于在图2中所示 的趋向性，在批处理过程中，膜厚度的趋向向下。
[0048] 接着，在操作305中，在不同电平的设置RF功率下在第二组衬底上沉积和测量膜。 设置