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_5

文档序号:9703428阅读:来源:国知局
可以被写入以控制执行各种处理工具处理所必需的处理工具组件的操作。系统 控制软件1158可以以任意适当的计算机可读编程语言进行编写。
[0081] 在一些实施例中,系统控制软件1158可包括用于控制上述各个参数的输入/输出 控制(I0C)顺序指令。例如,ALD底涂层沉积工艺的每个阶段可包括由系统控制器1150执 行的一个或多个指令。用于为ALD/CFD底涂层沉积工艺阶段设置工艺条件的指令可以包括 在相应的ALD/CFD底涂层沉积配方阶段中。在一些实施例中,配方阶段可顺序排列,使得用 于处理阶段的所有指令与该处理阶段同时执行。
[0082] 在一些实施例中,可以使用存储在与系统控制器1150关联的大容量存储设备 1154和/或存储器设备1156的其他计算机软件和/或程序。用于该目的的程序和程序段 的实施例包括衬底定位程序、工艺气体控制程序、工艺液体控制程序、压力控制程序、加热 器控制程序以及等离子体控制程序。
[0083] 衬底定位程序可以包括用于处理工具组件的程序编码,处理工具组件用于加载衬 底到底座1118上并且控制衬底和处理工具1100的其他部分之间的间隔。定位程序可以包 括用于根据形成底涂层、沉积膜在衬底上以及清洁室所需而将衬底适当地移动进出反应室 的指令。这些指令可包括用于确保在ALD/CFD基的底涂层沉积期间和在清洁处理期间在反 应室内无衬底存在的指令。
[0084] 工艺气体控制程序可包括用于控制气体组成和流速以及可选的用于使气体在沉 积之前流入一个或多个处理站以稳定处理站中的压力的代码。在一些实施例中,工艺气体 控制程序包括用于在反应室上形成底涂层期间引入某些气体的指令以及用于在反应室中 的衬底上形成膜期间引入相同的气体的指令。工艺气体控制程序还可以包括在形成底涂层 期间和在衬底上沉积膜期间以相同的持续时间、以相同的速率输送这些气体的指令。
[0085] 压力控制程序可包括用于通过调节例如在处理站中的排放系统中的节流阀、流入 处理站的气体流量等来控制处理站中的压力的代码。压力控制程序可包括用于在反应室中 沉积底涂层期间保持与在衬底上沉积膜期间的压力相同的压力的指令。
[0086] 加热器控制程序可包括用于控制用于加热衬底的流向加热单元的电流。可选地或 者附加地,加热器控制程序可以控制加热输送气体(例如氦)到衬底的输送。加热器控制 程序可包括用于在反应室和/或衬底支架中沉积底涂层期间保持与在衬底上沉积膜期间 的温度相同的温度的指令。
[0087] 等离子体控制程序可包括用于根据本文的实施例在一个或多个处理站中设置RF 功率大小、频率和曝光时间的代码。在一些实施例中,等离子体控制程序可包括用于使得在 反应室沉积底涂层期间和在衬底上沉积膜期间使用相同的RF功率电平和/或频率和/或 曝光时间的指令。
[0088] 在一些实施例中,存在与系统控制器1150关联的用户接口。该用户接口可以包括 显示屏、装置和/或处理条件的图像软件显示、以及诸如定点设备、键盘、触摸屏、麦克风等 用户输入设备等。
[0089] 在一些实施例中,由系统控制器850调节的参数可以关联于处理条件。非限制性 的实施例包括工艺气体(或者液体)组分和流率、温度、压力、等离子体条件(例如RF偏置 功率电平和暴露时间)等。这些参数可以以配方的形式提供给用户,配方可以使用用户接 口输入。
[0090] 用于监控处理的信号可以从各种处理工具传感器通过系统控制器1150的模拟和 /或数字输入连接提供。用于控制处理的信号可以通过处理工具1100的模拟和数字输出连 接输出。可受监控的处理工具传感器的非限制性实施例包括质量流量控制器、压力传感器 (例如压力计)、热电偶等待。可以使用适当编程的反馈和控制算法与来自这些传感器的数 据一起来维持处理条件。
[0091] 系统控制器1150可以提供用于实现上述沉积处理的程序指令。这些程序指令可 以控制各种处理参数,例如DC功率电平、RF偏置功率电平、压力、温度等等。这些指令可以 控制参数来根据本文所述的各种实施例执行膜堆叠的原位沉积。
[0092] 系统控制器通常将包括一个或者多个存储器设备以及一个或者多个处理器,该一 个或者多个处理器被配置成执行指令以使装置将执行根据本发明的方法。包含用于控制本 发明的处理操作的指令的机器可读的、非暂态介质可以耦合到系统控制器。
[0093] 在一些实现方式中,控制器是系统的一部分,该系统可以是上述实例的一部分。这 种系统可以包括半导体处理设备,该半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多 个室、用于处理的一个或多个平台和/或具体的处理组件(晶片基座、气流系统等)。这些 系统可以与用于控制它们在处理半导体晶片或衬底之前、期间和之后的操作的电子器件一 体化。电子器件可以称为"控制器",该控制器可以控制一个或多个系统的各种元件或子部 件。根据处理要求和/或系统的类型,控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺,包括 控制工艺气体输送、温度设置(例如,加热和/或冷却)、压强设置、真空设置、功率设置、射 频(RF)发生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流速设置、流体输送设置、位置及操作设 置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的加载锁。
[0094] 宽泛地讲,控制器可以定义为接收指令、发布指令、控制操作、启用清洁操作、启用 端点测量等等的具有各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件的电子器件。集成电路可以包 括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC) 的芯片和/或一个或多个微处理器或执行程序指令(例如,软件)的微控制器。程序指令 可以是以各种单独设置的形式(或程序文件)通信到控制器、定义用于在半导体晶片或系 统上或针对半导体晶片或系统执行特定过程的操作参数的指令。在一些实施例中,操作参 数可以是由工艺工程师定义的用于在制备晶片的一个或多个(种)层、材料、金属、氧化物、 硅、二氧化硅、表面、电路和/或管芯期间完成一个或多个处理步骤的配方(recipe)的一部 分。
[0095] 在一些实现方式中,控制器可以是与系统集成、耦接或者说是通过网络连接系统 或它们的组合的计算机的一部分或者与该计算机耦接。例如,控制器可以在"云端"或者是 fab主机系统的全部或一部分,它们可以允许远程访问晶片处理。计算机可以启用对系统 的远程访问以监测制造操作的当前进程,检查过去的制造操作的历史,检查多个制造操作 的趋势或性能标准,改变当前处理的参数,设置处理步骤以跟随当前的处理或者开始新的 工艺。在一些实例中,远程计算机(例如,服务器)可以通过网络给系统提供工艺配方,网 络可以包括本地网络或互联网。远程计算机可以包括允许输入或编程参数和/或设置的用 户界面,该参数和/或设置然后从远程计算机通信到系统。在一些实例中,控制器接收数据 形式的指令,该指令指明在一个或多个操作期间将要执行的每个处理步骤的参数。应当理 解,参数可以针对将要执行的工艺类型以及工具类型,控制器被配置成连接或控制该工具 类型。因此,如上所述,控制器可以例如通过包括一个或多个分立的控制器而分布,这些分 立的控制器通过网络连接在一起并且朝着共同的目标(例如,本文所述的工艺和控制)工 作。用于这些目的的分布式控制器的实例可以是与结合以控制室内工艺的一个或多个远程 集成电路(例如,在平台水平或作为远程计算机的一部分)通信的室上的一个或多个集成 电路。
[0096] 在非限制的条件下,示例的系统可以包括等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、 旋转冲洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相 沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层 蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及在半导体晶片的制备和/或 制造中可以关联上或使用的任何其他的半导体处理系统。
[0097] 如上所述,根据工具将要执行的一个或多个工艺步骤,控制器可以与一个或多个 其他的工具电路或模块、其他工具组件、组合工具、其他工具界面、相邻的工具、邻接工具、 位于整个工厂中的工具、主机、另一个控制器、或者在将晶片的容器搬运到半导体制造工厂 中的工具位置和/或装载口以及从工具位置和/或装载口搬运晶片的容器的材料搬运中使 用的工具通信。
[0098] 上述各种硬件和方法可以与光刻图案化工具或过程结合使用,例如,用于制备或 制造半导体器件、显示器、LED、光伏电池板等。通常,虽然不是必要地,这些工具/过程将在 共同的制造设施中一起使用或操作。
[0099] 膜的光刻图案化通常包括以下步骤中的一些或所有,每个步骤启用多个可行的工 具:(1)使用旋涂或喷涂工具在工件,即,衬底(其上面形成有氮化硅膜)上涂覆光致抗蚀 剂;(2)使用热板或加热炉或其它合适的固化工具固化光致抗蚀剂;(3)使用例如晶片步 进曝光机之类的工具使光致抗蚀剂暴露于可见光或紫外线或X射线;(4)使抗蚀剂显影以 便选择性地去除抗蚀剂并且从而使用例如湿式台或喷射式显影器之类的工具将其图案化; (5) 通过使用干式或等离子体辅助蚀刻工具将抗蚀剂图案转移到下方的膜或工件上;并且 (6) 使用例如射频或微波等离子体抗蚀剂剥离器之类的工具去除抗蚀剂。在一些实施例中, 可灰化硬掩模层(例如无定形碳层)和另一种合适的硬掩模(例如抗反射层)可以在施加 光致抗蚀剂之前沉积。
[0100] 要理解的是,本文所述的配置和/或方法本质上是示例性的,并且这些具体实施 方式或实施例不应当视为有限制意义,因为可进行许多改变。本文所述的这些具体程序或 者方法可以表示一个或者多个任意数量的处理方案。如此,所示意的各种操作可以以所示 意的顺序进行、以其他顺序进行、并行地进行或者在一些情况下省略。类似地,所述处理的 顺序可以改变。
[0101] 本公开内容的主题包括各种处理、系统和配置的所有新颖的和非显而易见的组合 和子组合,以及其它特征、功能、操作和/或本文公开的属性,及其任意和所有的等同方案。 实验
[0102] 实验结果表明,本文公开的RF补偿方法可用于在批处理期间控制RF功率,以实现 在该批中的更均匀的膜的性质。膜性质的趋向性在膜厚度和湿蚀刻速率的情况下被特别减 少。图12示出了对于两批的375个衬底而言关联于膜厚度和晶片序数的关系的实验结果。 在一批中,设置RF功率在整个批中是恒定的。在另一批中,使用了所公开的RF补偿方法, 在该批期间,设置RF功率被降低了。其中,在使用恒定的RF功率(即,没有RF补偿)时, 在该批期间,膜厚度的趋势显著向下,有约6.0A的总厚度差(最大厚度减去最小厚度)。 这些结果与在图2中所示的相符。相反,当使用RF补偿方法时,膜厚度是在批期间稳定得 多,具有仅为2.丨人的总厚度差。在这个计算中,排除了具有超过预期厚度的异常值(在晶 片号281和321之间),这是因为沉
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