用于等离子体辅助原子层沉积中的rf补偿的方法和装置的制造方法_4

文档序号:9703428阅读:来源:国知局
o. 13/934597中有进一步的讨论,在此通过引用将其整体并入本文。
[0064] 在一些实施例中,微体积907位于喷头906下面。在微体积中而不是在处理站的整 个体积中执行CFD工艺可以减少反应物曝光和清扫时间,可以减少用于改变工艺条件(如, 压力、温度等)的次数,可限制处理站机器手暴露于工艺气体,等等。示例的微体积尺寸包 括但不限于在0. 1升和2升之间的体积。
[0065] 在一些实施例中,底座908可以被升高或降低,以将衬底912暴露于微体积907和 /或改变微体积907的体积。例如,在衬底转移阶段,底座908可被降低,以允许衬底912被 装载到底座908上。在ALD工艺期间,底座908可被升高,以定位微体积907内的衬底912。 在一些实施例中,微体积907可以完全包围衬底912以及底座908的一部分,以在ALD工艺 期间创建有高流动阻抗的区域。
[0066] 可选地,底座908可在ALD工艺期间降低和/或升高,以调节微体积907内的工艺 压强、反应物浓度等。在工艺室主体902在工艺期间保持基本压强的一种情况下,降低底座 908可使得微体积907能被排空。微体积与室容积的比例的例子包括但不限于在1 :500和 1:10之间的体积比。应当理解的是,在一些实施例中,底座高度可以由合适的计算机控制器 通过编程进行调整。
[0067] 在另一种情况下,调整底座的高度可以允许等离子体密度在包括于ALD工艺内的 等离子体活化和/或处理周期期间变化。在ALD工艺阶段结束时,底座908可在另一个衬 底转移阶段期间被降低,以允许从底座908去除衬底912。
[0068] 虽然在此描述的示例性的微体积变化涉及高度可调的底座,但可以理解的是,在 一些实施例中,喷头906的位置可以相对于底座908被调整,以改变微体积907的体积。此 外,应当理解,底座908和/或喷头906的垂直位置可以通过在本公开的范围内的任何合适 的机制来改变。在一些实施例中,底座908可以包括用于旋转衬底912的方向的旋转轴。可 以理解的是,在一些实施例中,这些示例性调整中的一个或多个可以由一台或多台合适的 计算机通过编程来执行。
[0069] 返回到图9中所示的实施例。喷头906和底座908电连通RF功率914和匹配网 络916,以便为等离子体提供功率。用于在多个站上施加RF的方法和装置在2014年8月12 日提交的、名称为《MULTI-STATIONPLASMAREACTORWITHRFBALANCING》的美国专利申请 No. 14/458135中有进一步的讨论,在此通过引用将其整体并入。在一些实施例中,等离子体 的能量可通过控制处理站的压强、气体浓度、RF源功率、射频源频率和等离子体功率脉冲定 时中的一个或多个进行控制。例如,RF功率源914和匹配网络916可在任何合适的功率下 操作,以形成具有期望的自由基物质组合物的等离子体。合适的功率的例子包括在上文内。 同样地,RF功率源914可以提供任何适当频率的RF功率。在一些实施例中,RF功率源914 可被配置为彼此独立地控制高频RF功率和低频RF功率。低频RF频率的例子可以包括但 不限于在50kHz和500kHz之间的频率。高频RF频率的例子可以包括但不限于在1. 8MHz 和2. 45GHz之间的频率。应当理解,任何合适的参数都可以被离散地或连续地调制,以便为 表面反应提供等离子体能量。在一个非限制性的实例中,等离子体功率可以间歇脉冲化,以 相对于连续被激励的等离子体减少对衬底表面的离子轰击。
[0070] 在一些实施例中,等离子体可由一个或多个等离子体监控器原位监控。在一种情 形中,等离子体功率可通过一个或一个以上的电压、电流传感器(例如,VI探针)进行监控。 在另一种情况下,等离子体密度和/或工艺气体的浓度可以由一个或多个光发射谱(0ES) 传感器来测量。在一些实施方案中,一个或多个等离子体参数可基于来自这样的原位等离 子体监控器的测量结果通过编程方式进行调节。例如,0ES传感器可用于反馈回路中以提 供对等离子体功率的编程式控制。应理解的是,在一些实施方案中,可使用其它监控器来监 控等离子体和其它工艺特性。这样的监控器可包括,但不限于,红外(IR)监控器、声学监控 器、以及压力传感器。
[0071] 在一些实施方案中,可以经由输入/输出控制(I0C)测序指令来控制等离子体。在 一个示例中,用于设置用于等离子体激活的等离子条件的指令可被包括在工艺配方的相应 的等离子体激活配方中。在某些情况下,工艺配方阶段可按顺序排列,使得用于工艺阶段的 所有指令与该工艺阶段同步执行。在一些实施方案中,用于设定一个或一个以上的等离子 体参数的指令可以被包括在等离子体工艺阶段之前的配方阶段中。例如,第一配方可以包 括用于设置惰性气体和/或反应物气体的流率的指令、用于设置等离子体发生器至功率设 定点的指令、以及用于第一配方阶段的时延指令。后续的第二配方可包括用于启用等离子 体发生器的指令以及用于第二配方的时延指令。第三配方可以包括用于禁用等离子体发生 器的指令以及用于第三配方的时延指令。应当理解,这些配方可进一步以在本公开的范围 内的任何合适的方式细分和/或重复。
[0072] 在一些沉积工艺中,等离子体激励持续几秒钟的数量级或更长的持续时间。在本 文描述的某些实现方案中,可在处理循环期间应用短得多的等离子体激励。这些可以是从 50毫秒到1秒的量级,0. 25秒是一个具体的例子。如此短的射频等离子体激励要求等离子 体的快速稳定。为了实现这一点,等离子体生成器可以被配置为使得阻抗匹配预设为特定 电压而频率被允许浮动。按惯例,高频等离子体是在约13. 56MHz的RF频率下产生的。在 本文公开的各种实施例中,频率被允许浮动到与这个标准值不同的值。通过允许频率浮动 而同时将阻抗匹配固定到预定电压,等离子体可以更迅速地稳定,这在使用与ALD循环相 关联的非常短的等离子体激励时会是很重要的。
[0073] 在一些实施例中,底座908可以通过加热器910进行温度控制。此外,在一些实施 例中,用于处理站900的压力控制可以由蝶形阀918提供。如在图9的实施例中所示的那 样,蝶形阀918节流由下游真空栗(未示出)提供的真空。然而,在一些实施例中,处理站 900的压力控制也可以通过改变引入到处理站900的一种或多种气体的流速进行调整。
[0074] 处理站900的内表面涂有底涂层950。成为涂有底涂层的表面的实例包括室壁 902、室顶和底板、底座908与喷头906。虽然图9被示为在处理站900中具有衬底912,但 该衬底912在底涂层的沉积期间是不存在的。相反,在底涂层被沉积后,当处理站900准备 好被用于在衬底912上沉积膜时,衬底912被引入到处理站900。
[0075] 图10不出了反应室1000的另一视图。当用于在衬底上沉积I旲时,该衬底(未不 出)被置于衬底运载环1031上,衬底运载环1031是由底座1004(也被称为衬底支撑件) 支撑的,而底座1004是由支承柱1008支撑的。工艺气体通过入口 1051被提供到反应室。 在这个实施例中,远程等离子体生成器1050可以用于产生等离子体。反应物和其它工艺气 体在穿过入口 1051后,通过喷头1002进入反应室。反应室(至少包括喷头1002、支承柱 1008、底座1004、衬底运载环1031以及反应室1000的壁、底板和室顶)的内表面都涂有底 涂层1006。出于说明的目的,底涂层1006的厚度被放大了。
[0076] 如上所述,一个或者多个处理站可以包括在多站式处理工具内。图11示出了具有 进站加载锁1102和出站加载锁1104的多站式处理工具1100的实施例的示意图,所述进站 加载锁1102和出站加载锁1104中的一个或者两者可包括远程等离子体源。机械手1106在 大气压下被配置成将晶片从由吊舱11011加载的盒经由大气端口 1110移动到进站加载锁 1102。晶片在进站加载锁1102内由机械手1106放置在底座1112上,大气端口 1110关闭, 并且将加载锁抽空。当进站加载锁1102包括远程等离子体源时,晶片可以在被导进处理室 1114内之前在加载锁内暴露于远程等离子体处理。此外,晶片还可以在进站加载锁1102内 加热,以例如移除湿气和吸附的气体。接着,室输送端口 1116对处理室1114打开,并且另 一机械手(未图示)将晶片放置到在用于处理的反应器内所示的第一站的底座上的反应器 内。虽然图11所示的实施例包括加载锁,但要理解,在一些实施例中,可以提供晶片进入处 理站的直接进口。
[0077] 所描述的处理室1114包括四个处理站,在图11所示的实施例内标记以1至4。在 不同情况下,每个站具有加热的底座(对于站1以1118显示)以及气体管线入口。要理 解,在一些实施例中,每个处理站可以具有不同的或者多个用途。例如,在一些实施例中,处 理站可以在ALD模式、CFD模式以及CVD处理模式之间切换。附加地或者可替代地,在一些 实施例中,处理室1114可包括一个或者多个匹配的成对的ALD/CFD/CVD处理站。当所描述 的处理站1114包括四个站时,要理解的是,根据本公开的处理室可以具有任意适当数量的 站。例如,在一些实施例中,处理室可以具有五个或者更多站,而在其他实施例中,处理室可 以具有三个或者更少的站。
[0078] 图11还描述了用于在处理室1114内输送晶片的晶片处理系统1190的一个实施 例。在一些实施例中,晶片处理系统1190可以在各种处理站/模块之间输送晶片和/或者 在处理站和加载锁之间输送晶片。要理解的是,可以使用任意适当的晶片处理系统。非限 制性的实施例包括晶片转盘和晶片处理臂。 系统控制器
[0079] 图11还示出了被用于控制处理工具1100的处理条件和硬件状态的系统控制器 1150的一个实施例。系统控制器1150可以包括一个或多个存储器装置1156、一个或多个 大容量存储装置1154和一个或多个处理器1152。处理器1152可以包括CPU或计算机、模 拟和/或数字输入/输出连接、步进电机控制器板等。
[0080] 在一些实施例中,系统控制器1150控制处理工具1100的所有活动。系统控制器 1150执行系统控制软件1158,该系统控制软件1158存储在大容量存储设备1154内,加载 在存储设备1156内并且在处理器1152上执行。系统控制软件1158可以包括用于控制时 序、气体的混合物、室和/或站压强、室和/或站温度、晶片温度、目标功率电平、RF功率电 平、RF暴露时间、衬底底座、卡盘和/或基座位置、以及由处理工具1100执行的特定处理的 其他参数的指令。这些编程的处理可以包括各种类型的处理,这些各种类型的处理包括但 不限于与底涂层的沉积相关的处理、与衬底上的膜沉积相关的处理、以及与清洁室相关的 处理。系统控制软件1158可以以任意适当的方式配置。例如,各种处理工具组件子程序或 者控制对象
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