用於填充介電質間隙的處理室的製作方法

2023-05-10 12:25:46 1

專利名稱：用於填充介電質間隙的處理室的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於填充介電質間隙的處理室。
背景技術：
集成電路的晶片製造商是持續增加各個晶片上的電路組件的密度，因 此填充用以分隔該些組件的間隙變得更具挑戰性。電路組件密度的增加是 使得相鄰組件之間的寬度必要性地變短。當該些間隙的寬度的縮減較其高 度來得快速時，高度相對於寬度的比例(已知為深寬比；aspect ratio)是
6成比例地增加。相對於淺及寬的間隙(即，低深寬比間隙)，較不易在高 且窄的間隙(即，高深寬比間隙)中填充均 一 的介電材料膜層。
填充高深寬比間隙常見的難處在於空隙(void)的形成。在高深寬比 間隙中，填充間隙的介電材料是傾向於以較快的速率沉積在間隙的頂端附 近，因此，通常在完全填充間隙之前，介電材料會封閉住間隙的頂端而產 生空隙。即使間隙的頂端並未提早被封閉，在間隙的側壁上的介電膜層的 不均勻生長速率會造成在間隙填充之中間處產生脆弱的接縫，而這些接縫 接著會造成不利於組件的實質完整性及介電特性的裂痕。
用於避免在間隙填充介電層中形成空隙及脆弱接縫的一技術是於較低 的沉積速率下填充間隙。較4氐的沉積速率提供介電物質更多的時間來重新 分布於間隙的內表面，以降低過度的頂部生長機會。較低的沉積速率亦可 能是與介電層沉積同時進行的增強的蝕刻或濺鍍操作的結果。舉例來說，
在間隙的頂端角落的HDPCVD介電材料的蝕刻速率大於在間隙側壁及底
部部分的材料的蝕刻速率。此會增加間隙頂端仍然為開啟狀態的機會，因 此間隙的側壁及底部可完全填充有介電材料。
然而，降低介電材料的沉積速率亦會造成完成沉積的時間較長。較長 的沉積時間則會使得通過沉積室處理基材晶片的速率，進而導致處理室的 效率降低。
另 一個用於避免形成空隙及脆弱接縫的 一技術為增進用於填充間隙的 介電材料的可流動性。具可流動性的介電材料可輕易地隨著側壁往下移動， 並且填充位於間隙中央處的空隙(通常稱的為使空隙「癒合」)。氧化矽 介電材料通常通過增加介電材料中的羥基基團濃度而變得更具流動性。然 而，對於在將該些基團加入氧化物並自其移除而不會對介電材料的最終品 質造成不良影響上仍具有挑戰。
因此，需要一種以無空隙介電膜層填充短寬度及高深寬比的間隙的改 良系統及方法。該些及其它問題是由本發明的系統及方法而可解決的。

發明內容
本發明的實施例是包括一種用於自介電前體的等離子而在基材上形成介電層的系統。該系統包括 一沉積室；'一基材座，是位於沉積室中以支 託基材；以及一遠程等離子產生系統，是用以產生包括一或多個反應性自
由基的一介電前體。該系統更包括一前體分配系統，其包括至少一頂端入 口以及數個側邊入口，用以將介電前體導入沉積室中。頂端入口可設置於 基材座上方，側邊入口是徑向分布於基材座的周圍。反應性自由基前體是
通過頂端入口而供應至沉積室。亦可包括一原位(iri-situ)等離子產生系 統，以在沉積室中由供應至沉積室的介電前體而產生等離子。
本發明的實施例亦包括一種用以在基材上形成二氧化矽層的額外系 統。該系統包括一沉積室以及一位於沉積室中以支託基材的基材座，其中 基材座在氧化矽層形成的過程中會使基材旋轉。該系統更包括一遠程等離 子產生系統，其是耦接至沉積室，其中該等離子產生系統是用以產生原子 氧前體。該系統又更包括一前體分配系統，其具有(i)至少一頂端入口， 其是設置於基材座上方，且原子氧前體是通過頂端入口而供應至沉積室； 以及(ii)數個側邊入口 ，用以將一或多個含矽前體供應至沉積室，其中側 邊入口是徑向分布於基材座的周圍。
本發明的實施例更包括一種用於自介電前體的等離子而在基材上形成 介電層的系統。該系統包括 一沉積室，包括由一半透明材料製成的頂側； 一基材座，是位於沉積室中以支託基材；以及一遠程等離子產生系統，是 耦合至沉積室，其中等離子產生系統是用以產生包括一反應性自由基的一 介電前體。該系統更包4舌一照射加熱系統，是用以加熱基材，加熱系統包 括至少一光源，其中由光源所發射出的至少部分光線在到達基材之前，是 行經沉積室的頂側。另外，該系統可包括一前體分配系統，其具有至少一 頂端入口以及數個側邊入口 ，用以將介電前體導入沉積室中。頂端入口是 耦接至沉積室的頂側並位於基材座的上方。側邊入口是徑向分布於基材座 的周圍。反應性自由基前體是通過頂端入口而供應至沉積室。
本發明的實施例又更包括一種用於自介電前體的等離子而在基材上形 成介電層的額外系統。該系統包括 一沉積室； 一基材座，是位於沉積室 中以支託基材；以及一遠程等離子產生系統，是耦合至沉積室，其中等離 子產生系統是用以產生包括一或多個反應性自由基的第一介電前體。該系
8統更包括 一 前體分配系統，其包括 一 設置於基材座上方的雙通道噴灑頭， 該噴灑頭包括一面板，且面板是具有一第一組開孔及一第二組開孔，反應 性自由基前體是通過第一組開孔而進入沉積室中，第二介電前體則通過第 二組開孔而進入沉積室中，且該些前體在進入沉積室之前並未混合。
本發明的實施例亦可包括一種用於自介電前體的等離子而在基材上形
成介電層的額外系統。該系統包括 一沉積室； 一基材座，是位於沉積室 中以支託基材；以及一遠程等離子產生系統，是耦合至沉積室。等離子產 生系統是用以產生包括一反應性自由基的介電前體。該系統可更包括一前 體分配系統，其包括至少 一頂端入口 、 一穿孔板及數個側邊入口 ，而用以 將介電前體導入沉積室。穿孔板是設置於頂端入口及側邊入口之間，而側 邊入口是徑向分布於基材座的周圍。反應性自由基前體是穿過穿孔板中的 數個開孔而分布於沉積室中。另外，亦可利用一原位等離子產生系統，以 在沉積室中由供應至沉積室的介電前體而產生等離子。
本發明的實施例可再包括一種用於在基材上形成介電層的系統。該系 統包括 一沉積室； 一基材座，是位於沉積室中以支託基材；以及一遠程 等離子產生系統，是耦合至沉積室。等離子產生系統是用以產生包括一反 應性自由基的第一介電前體。該系統可更包括一前體分配系統，其包括數 個側邊噴嘴，以將額外的介電前體導入沉積室中。側邊噴嘴可徑向設置於 基材座的周圍，且各個噴嘴可具有數個側壁開孔，則額外的介電前體可通 過該些開孔而進入沉積室中並與第一介電前體混合。
本發明的實施例可另包括一種用於在基材上形成介電層的額外系統。 該系統包括 一沉積室； 一基材座，是位於沉積室中以支託基材；以及一 遠程等離子產生系統，是耦合至沉積室。等離子產生系統是用以產生包括
一反應性自由基的第一介電前體。該系統亦包括一前體分配系統，其具有 一徑向前體歧管，是用以將額外的介電前體導入沉積室中。該歧管可包括
數個徑向分布的導管，其是設置於基材座上方並沿著基材座周圍而軸向對 齊。該些導管可包括數個側壁開孔，額外的介電前體則通過該些開孔而進 入沉積室中以與第 一介電前體混合。
其它的實施例及特徵是部分在下方的說明中提出，且部分是對於熟悉此項技藝人士在閱讀本發明之後為明顯的，或是可通過實施本發明而習得。 本發明的特徵及優點是通過本說明書中所述的手段、組合及方法而了解並 獲得。


圖1，繪示根據本發明的實施例的工藝系統的簡要示意圖2A，繪示根據本發明的實施例的示範性工藝系統的剖面視圖2B，繪示根據本發明的另一實施例的示範性工藝系統的剖面視圖2C，繪示圖2B所示的工藝系統的另一剖面視圖2D，繪示沉積室的一部分的剖面視圖，其根據本發明的實施例而包
括在抽氣襯墊中的壓力均等通道及開孔，以降低不對稱的壓力效應； 圖3A-C，繪示根據本發明的實施例的工藝系統中的頂板的配置； 圖3D,繪示根據本發明的實施例的工藝系統中的頂端入口及穿孔板的
配置；
圖3E，繪示根據本發明的實施例的含氧前體及含矽前體在工藝系統中 的前體流動分布，該工藝系統包括穿孔頂板；
圖4A，繪示根據本發明的實施例的工藝系統中的側邊噴嘴的配置；
圖4B，繪示根據本發明的實施例的具有覆蓋端及沿著噴嘴管的長度的 數個開孔的側邊噴嘴的另一配置；
圖4C，繪示流經覆蓋住的側邊噴嘴的前體的剖面視圖，該噴嘴如同圖 4B所示的噴嘴；
圖4D，繪示根據本發明的實施例的單部件前體分配歧管的設計；
圖4E，繪示圖4D中所示之前體分配歧管的部分放大視圖5A-B，繪示根據本發明的實施例的工藝系統的剖面視圖，其具有徑
向同中心配置的照射加熱組件；
第5C ~ D圖，繪示根據本發明的實施例的工藝系統的剖面視圖，其具
有平行配置的數個照射加熱組件；
第5E-F圖，繪示根據本發明的實施例的工藝系統的剖面視圖，其具
有雙槽配置的照射加熱組件；圖6，繪示根據本發明的實施例的沉積、烘烤及硬化腔室的配置；
圖7A,繪示根據本發明的實施例的噴灑頭的剖面視圖，其具有獨立的
氣流通道；
圖7B,繪示根據本發明的實施例的噴灑頭的剖面視圖，其具有獨立的 氣流通道及等離子區域；
圖8A，繪示噴灑頭的部分剖面視圖，其中工藝氣體是通過獨立通道而 提供，噴灑頭並包括在面板中的同中心孔洞；
圖8B,繪示根據本發明的實施例的具有同中心孔洞的面板表面；
圖8C,繪示噴灑頭的另一部分剖面視圖，其中工藝氣體是通過形成於 面板中的獨立且平行的通道而提供；以及
圖8D,繪示根據本發明的實施例的部分噴灑頭的剖面視圖，其使氣體 由噴灑頭的邊緣流向中央處。
主要組件符號說明
100,102,1Q4'諷108,110,112,200,206,250 系統
201沉積室202晶片/基材
204基材座208噴嘴
210頂板212通道
214導管216圓蓋
218馬達220軸杆
222照射系統252板
253噴嘴254入口
256,258通道260開孔
262頂蓋264晶片/基材
266基材座268圓蓋
270沉積室272軸才幹
274襯墊276升舉銷
278閥門280沉積室
282通道284開孔286基材座288晶片
302頂端部分304前體
306前體308管線
310a~b(穿孔)板312開孔
314入口316穿孔板
318,320通道322單元
324開孔350系統
352,354前體356穿孔(頂)板
358開孔360噴嘴
362開孔364晶片/基材
404,404噴嘴406氣體環
410噴嘴412開孔
414氣體環416通道
418前體420噴嘴
422開孔450歧管
452， 452a'-b,458 導管454,456,460 環462開孔500照射系統
502燈504圓蓋
506基材508槽
510窗512燈
514槽516燈
518槽600系統
602FOOPs604,610機械手臂
606容設區608a~f處理系統/處理室
700噴灑頭(系統)702,704入口
706面板708區域
710氣體室712沉積室/沉積區域
714,716開孔718面板間隙
722晶片/基材724基材座726,728 等離子 802 面板
804,806 開孔 808,810 開孔
812 區域
具體實施例方式
所述的系統是用以將可流動的CVD介電膜層沉積在基材上，且該些膜 層可用於STI、 IMD、 ILD、 OCS及其它應用上。系統是包括一反應性物種 產生系統，其提供反應性自由基物種至沉積室，而該些物種則與其它沉積 前體產生化學反應，以在基材的沉積表面上形成可流動的介電膜層。舉例 來說，系統可通過遠程等離子源的激發態氧及有機矽烷型前體而在基材上 形成一層。此系統亦可包括基材溫度控制系統，其可在沉積過程中加熱及 冷卻基材。舉例來說，可流動的氧化物膜層可在低溫下(例如小於10CTC ) 沉積於基材表面，且上述的低溫是通過在沉積過程中冷卻基材而維持之。 在膜層沉積之後，溫度控制系統可加熱基材以進行退火。
所述的系統可更包括一基材移動及定位系統，以在沉積過程中旋轉基 材，並且使基材朝向或遠離前體分配系統(例如用於在沉積室中分配前 體的噴嘴及/或噴灑頭)移動。基材的旋轉是用於使可流動的氧化物膜層在 基材表面上更均勻地分布，其是類似旋轉塗覆(spin-on)技術。基材的移 動是用以改變膜層的沉積速率，其是通過改變基材沉積表面與前體進入沉 積室的入口之間的距離。
系統可更包括一基材照射系統，其可利用光來照射沉積膜層。實施例 包括以UV光來照射表面以使沉積的膜層硬化，以及照射基材而使其溫度 升高(例如在快速熱退火型工藝中)。
r圖1」是提供系統100的組件如何整合於本發明的實施例中的簡要 示意圖。系統100包括一沉積系統102，而前體是在該沉積系統102中進 行化學反應，並於沉積室的基材晶片上形成可流動的介電膜層。沉積系統 102可包括線圈及/或電極，其是於沉積室內提供射頻功率以產生等離子。 等離子可增進前體的反應速率，並進而可增加可流動的介電材料在基材上
13的沉積速率。
當可流動的氧化物沉積之後，基材移動及定位系統104是可用於旋轉 基材，以將基材的不同部分以更均一的方式暴露於前體流中，此使得前體 中的物種的質傳更為均一，亦使得低黏性的膜層在基材的沉積表面上散布
的更廣。定位系統104可包括或可耦合至一可旋轉及可垂直移動的基材座。 系統100可包括一基材溫度控制系統106，其是操作以使基材的溫度 升高及降低。溫度控制系統106可耦合至基材座，並通過直接接觸或是基 材與基材座之間的其它熱耦合方式而將熱傳送至基材或是自基材傳送出。 溫度控制系統106可利用循環流體(例如水)及/或電性材料(例如電阻加 熱絲)以控制基材溫度，其中電性材料是通過使電流通過該材料而提供熱 能。
用於形成可流動介電膜層之前體是由一前體分配系統108提供。分配 系統108的實例包括隔板及噴嘴系統，其是使來自沉積系統102中的沉積 室的頂部及側邊的前體流出。實例亦包括具有數個開孔的噴灑頭，前體氣 體是通過該些開孔而分配進入沉積室中。於另一實例中，系統108可包括 一氣體環(不具有噴嘴)，其具有數個開孔，而前體氣體則通過該些開孔 流入沉積室中。
分配系統108可設置以使二或多種前體獨立流入沉積室中。在上述配 置中，至少一對前體並不彼此接觸，直到該些前體離開分配系統時才進行 混合，並在沉積室中反應。舉例來說，反應性物種產生系統110可產生高 反應性的物種(例如原子氧)，其在流出分配系統108並進入沉積系統102 之前並不與其它前體(例如含矽前體)反應。
用於系統100中之前體可包括用以形成可流動的介電氧化物膜層的前 體。氧化物膜層前體可包括一反應性物種前體(例如自由基原子氧)，以 及其它氧化前體，例如分子氧(02)、臭氧(03)、水蒸氣、過氧化氫(1"1202) 以及氮的氧化物(例如N20、 1\102等)等。氧化物膜層前體亦包括含矽前 體，例如有機矽烷化合物，包括TMOS、 TriMOS、 TEOS、 OMCTS、 HMDS、 TMCTR、 TMCTS、 OMTS、 TMS及HMDSO等。含矽前體亦包括不含有 碳的矽化合物，例如矽烷(SiH4)。若沉積的氧化物膜層為一摻雜的氧化物膜層，則亦可使用的摻質(dopant )前體例如為TEB、TMB、 B2H6、TEPO、 PH3、 P2Hs及TMP，以及其它硼及磷摻質。若膜層為氮化矽或氮氧化矽介 電層，則可使用含氮前體，例如氨、BTBAS、 TDMAT、 DBEAS及DADBS 等。針對部分的膜層沉積，則可使用囟素以例如做為催化劑。該些面素前 體可包括卣素氯化物(HCI)及氯矽烷(例如乙基氯矽烷；chloroethylsilane)。 亦可使用其它的酸化合物，例如有機酸(例如曱酸)。所有的該些前體可 通過載氣而傳輸通過分配系統108及沉積系統102,其中載氣包括氦氣、 氬氣、氮氣(N2)及氫氣(H2)等。
系統100亦可包括基材照射系統112,其可烘烤沉積於基材表面的可 流動介電材料及/或使其硬化。照射系統112包括一或多個燈，其可發射出 UV光並通過使介電材料中的矽烷醇(silanol)分解成氧化矽及水而(例如) 使膜層硬化。照射系統112亦可包括加熱燈，其是用以烘烤(即，退火) 可流動膜層，而自膜層中移除水蒸氣及揮發性物種，並使其變得更稠密。
現請參照r圖2A」，是顯示根據本發明的實施例的示範性處理系統 200的剖面圖。系統200包括沉積室201,前體是於沉積室201中產生化 學反應並使可流動介電膜層沉積在基材晶片202上。晶片202 (例如直徑 為200 mm、 300 mm、 400 mm的半導體基材晶片)是耦合至可旋轉的基 材座204,該基材座204亦可垂直移動而使晶片202靠近或更加遠離上方 之前體分配系統206。基材座204亦可使晶片202在約1 rpm ~ 2000 rpm 的轉速下旋轉(例如約10 rpm - 120 rpm )。基材座204亦可使晶片202 垂直移動而與前體分配系統206的側邊噴嘴208相距約0.5 mm-100 mm。
前體分配系統206包括數個徑向分布的側邊噴嘴208,且各噴嘴208 具有二種不同長度的一。在另一實施例中(圖中未示)，是不具有噴嘴， 而使 一 開孔環分布在沉積室的壁上，前體則流經該些開孔而進入腔室。
分配系統206亦可包括一圓錐形的頂板210,其可以與基材座204之 中央為共軸設置。流體通道212可行經頂板210的中央，並與來自頂板210 的外部導引表面提供之前體或載氣的成分不同。
頂板210的外部表面是圍繞有導管214，導管214是導引設置於沉積
15室201上方的反應性物種產生系統(圖中未示)所提供的反應性前體。導
管214可以為圓形直管，並在頂板210的外部表面具有一端開孔，而另一
端則耦合至反應性物種產生系統。
反應性物種產生系統可以為一遠程等離子產生系統(RPS)，其通過
將較穩定的起始物質暴露於等離子而產生反應性物種。舉例來說，起始物
質可以為包括分子氧(或臭氧)的混合物。將起始物質暴露於來自RPS的 等離子會造成一部分的分子氧解離成原子氧，此高反應性的自由基物種會 在較低溫下(例如低於100°C )與有機矽前體(例如OMCTS)產生化學 反應，以在基材表面上形成可流動介電物質。由於反應性物種產生系統所 產生的反應性物種即使在室溫下也會與其它沉積前體之間具有高反應性， 因此反應性物種在與其它沉積前體混合之前，必須在分離的氣體混合物導 管214中(往下)傳送，並通過頂板210而分散進入沉積室201中。
系統200亦可包括RF線圈(圖中未示)，其是纏繞於沉積室201的 圓蓋216周圍。該些線圈可以在沉積室201中產生感應耦合等離子，以進 一步增加反應性物種前體與其它前體之間的反應性，而將流體介電膜層沉 積在基材上。舉例來說，含有反應性原子氧的氣流是通過頂板210而散布 至腔室中，來自通道212及/或一或多個側邊噴嘴208的有機矽前體則可導 入由RF線圈於基材202上方所形成的等離子中。即使在低溫下，原子氧 與有機矽前體會快速反應，以在基材表面形成高度可流動的介電膜層。
基材表面本身可以通過基材座204而旋轉，以增進沉積膜層的均一性。 旋轉平面是平行於晶片沉積表面的平面，或上述二平面為部分未對準。若 該些平面並未對準，基材座204的旋轉會產生搖擺現象，因而在沉積表面 上方的空間產生流體擾流。在部分情況下，此擾流亦可增進沉積於基材表 面的介電膜層的均一性。基材座204亦可包括凹槽及/或其它結構，以提供 一靜電吸座而在基材座204移動時，使晶片保持定位。腔室中的典型沉積 壓力是介於0.05託(Torr) ~約200託(總腔室壓力)(例如1託)，而 使得真空吸座能夠將晶片維持定位。
基材座204的旋轉可由馬達218所致動，馬達218是位於沉積室201 的下方，並旋轉耦合至用以支撐基材座204的軸杆220。軸杆220亦可包括內部通道(圖中未示)，其是將來自沉積室下方的冷卻/加熱系統(圖中
未示)的冷卻流體及/或電線輸送至基材座204。該些通道是由基材座204 之中央延伸至周圍，以提供上方的基材晶片202均一的冷卻及/或加熱。該 些通道亦可經過設計，而使得在軸杆220及基材座204旋轉及/或移動時仍 可操作。舉例來說，可操作冷卻系統而使基材晶片202在基材座204旋轉 且沉積可流動氧化物膜層的過程中維持在低於100。C的溫度下。
系統200可更包括一照射系統222,其是設置於圓蓋216上方。照射 系統222的燈可照射下方的基材202,以對基材202上的沉積膜層進行烘 烤或退火。亦可以在沉積過程中激活燈，以增進膜層前體或是沉積膜層中 的反應。至少圓蓋216的頂端是由半透明的材料製成，以傳送來自燈的部 分光線。
r圖2B」是顯示示範性處理系統250的另一實施例，其中穿孔板252 是設置於側邊噴嘴253上方，並分散來自頂端入口 254的前體。穿孔板252 是通過數個穿設於板厚度的開孔260而分散前體。板252可例如具有約 10-2000個開孔260 (例如200個開孔)。在所示的實施例中，穿孔板 252可分散氧化氣體，例如原子氧及/或其它含氧氣體，例如TMOS或 OMCTS。在所示配置中，氧化氣體是導入沉積室中而位於含矽前體上方， 而該些含矽前體是導入而位於沉積基材上方。
頂端入口 254可具有二或多個獨立前體(例如氣體)流動通道256、 258，用以確保二或多個前體在進入穿孔板252上方的空間之前不會進行 混合及反應。第一流動通道256為環形並圍繞於入口 254之中央，此通道 256可耦合至上方的反應性物種產生單元(圖中未示)，且此單元會產生 反應性物種前體，該前體則往下流經通道256而進入穿孔板252上方的空 間。第二流動通道258可為圓柱形，其是用以使第二前體流至穿孔板252 上方的空間，而此流動通道258是起始於使前體及/或栽氣繞過反應性物種 產生單元。第一及第二前體接著進行混合，並流經板252中的開孔260而 至下方的沉積室。
穿孔板252及頂端入口 254可用於將氧化前體傳送至沉積室270內的 下方空間。舉例來說，第一流動通道256可傳送氧化前體，其包括原子氧(於基態或是激發態)、分子氧(02) 、 N20、 NO、 1\102及/或臭氧(03)
的一或多者。氧化前體亦可包括載氣，例如氦氣、氬氣、氮氣(N2)等。
第二通道258亦可傳送氧化前體、載氣及/或額外氣體(例如氨氣；NH3)。
系統250可設置以將沉積室的不同部位加熱至不同溫度。舉例來說， 一第一加熱器區域可使頂蓋262及穿孔板252加熱至約70°C ~約300。C (例如約16(TC )，第二加熱器區域則可將基材晶片264及基材座266上 方的沉積室側壁加熱至與第一加熱器區域相同或不同(例如高於300。C ) 的溫度。系統250亦可包括位於基材晶片264及基材座266下方的第三加 熱器區域，而使其溫度與第 一及/或第二加熱器區域為相同或不同的溫度 (例如約70'C ~約120'C )。另外，基材座266可包括設置於基材座軸杆 272內的加熱及/冷卻導管(圖中未示)，以將基材座266及基材264的溫 度設定在約-40'C ~約20(TC的下(例如約100°C ~約16CTC、小於約100 。C、約4CTC等)。在處理過程中，晶片264可通過升舉銷276而升舉離 開基材座266,並位於狹縫閥門278的周圍。
系統250可額外包括一抽氣襯墊274 (即，壓力均等通道，其是用以 補償抽氣埠的非對稱位置)，其在晶片邊緣及/或晶片邊緣周圍的圓柱形 表面及/或晶片邊緣周圍的圓錐形表面的充氣部(plenum)中包括多個開孔。 該些開孔可如同襯墊274所示而為圓形，或可以為不同的形狀，例如狹縫 (圖中未示)。該些開孔可例如具有約0.125英寸-0.5英寸的直徑。當基 材進行處理時，抽氣襯墊274可位於基材晶片264的上方或下方，且亦可 位於狹縫閥門278的上方。
「圖2CJ是顯示r圖2B」的處理系統250的另一剖面視圖。「圖2C J 是繪示系統250的部分尺寸，包括主腔室內壁直徑是介於約10英寸-約 18英寸(例如約15英寸)。其亦顯示基材晶片264與側邊噴嘴之間的距 離是介於約0.5英寸~約8英寸(例如約5.1英寸)。另外，基材晶片264 與穿孔板252之間的距離是介於約0.75英寸~約12英寸(例如約6.2英 寸)。再者，基材晶片264與圓蓋268的頂端內表面之間的距離是介於約 1英寸~約16英寸(例如約7.8英寸)。
「圖2D」是顯示部分沉積室280的剖面視圖，其是包括一壓力均等通道282以及位於抽氣襯墊中的開孔284。在所示的配置中，通道282及 開孔284可位於上方噴灑頭、頂板及/或側邊噴嘴的下方，並與基材座286 及晶片288位於同高度，或是在其上方。
通道282及開孔284可降低腔室中的非對稱壓力效應，而該效應是由 抽氣埠的不對稱位置所致，其會在沉積室280中產生一壓力梯度。舉例 來說，在基材座286及/或基材晶片288下方的壓力梯度可造成基材座286 及晶片288傾斜，並導致介電膜層沉積的不規則性。通道282及抽氣村墊 開孔284可降低沉積室280中的壓力梯度，並協助穩定基材座286及晶片 288於沉積過程中的位置。
r圖3A」顯示「圖2A」中之前體分配系統206的頂端部分302的實 施例視圖，其是包括通道212,通道212是往下形成於頂板210之中央處， 且頂板210的上部是圍繞有導管214。 r圖3A」顯示反應性物種前體304 是往下流經導管214並位於頂板210的外表面上方。當反應性物種前體3 04 到達最接近沉積室的頂板210的圓錐形端時，其會徑向分散進入腔室，並 在腔室中與第二前體306進行第 一次的接觸。
第二前體306可以為一有機矽烷前體，並且亦可包括一載氣。有機矽 烷前體可包括一或多種化合物，例如TMOS、 TriMOS、 TEOS、 OMCTS、 HMDS、 TMCTR、 TMCTS、 OMTS、 TMS及HMDSO等。載氣可包括一 或多種氣體，例如氮氣(Nb)、氫氣(H2)、氦氣及氬氣等。前體是由 連接至前體供應管線308的來源(圖中未示)所供應，而該供應管線308 亦連接至通道212。第二前體306是往下流經中央通道212，而不會暴露 於在頂板210的外部表面流動的反應性物種前體304。當第二前體離開頂 板210的底部而進入沉積室時，其首次與反應性物種前體304以及由側邊 噴嘴208所供應的額外前體物質反應。
往下流經導管214的反應性物種前體304是於一反應性物種產生單元 (圖中未示)中產生，例如RPS單元。RPS單元可產生適合於形成反應 性物種的等離子狀態。由於RPS單元中的等離子是位於沉積室中的等離子 的遠程，因此可針對各成分而使用不同的等離子狀態。舉例來說，在RPS 單元中用於自氧前體(例如02、 03、 N20等)形成原子氧自由基的等離子狀態(例如RF功率、RF頻率、壓力、溫度、載氣分壓等)可不同於原子 氧與一或多個含矽前體(例如TMOS、 TriMOS、 OMCTS )進行反應且在 下方基材上形成可流動介電膜層的沉積室中的等離子狀態。
r圖3A」顯示雙通道的頂板，其是設計以使第一及第二前體在到達沉 積室之前皆為彼此獨立流動。本發明的實施例亦包括三或多種前體可獨立 流至腔室的配置。舉例來說，該配置可包括行經頂板210的二或多個獨立 通道(如同通道212)，各個通道可運送前體，並且使其在到達沉積室之 前為彼此獨立流動。另一實例可包括一單一通道頂板210,其不具有穿過 其中心的通道。在該些實施例中，第二前體306由側邊噴嘴208進入沉積 室，並且與通過頂板210所徑向分配至腔室中的反應性前體304進行反應。
r圖3B及圖3C J是顯示頂板210的其它實施例。在「圖3B及圖3C J 中，通道212是開啟而進入由穿孔板310a b界定在其底側的圓錐形空間 中。前體則通過穿孔板310a~ b的開孔312而離開此空間。「圖3B及圖 3C」是顯示側壁及底部穿孔板310a~ b之間的角度如何改變，且該些圖式 亦說明外部圓錐狀表面(當前體在進入沉積室時是流動於其上)的形狀的 變化。
r圖3D」是顯示頂端入口 314及穿孔板316的配置，而穿孔板316 是用以替代頂板以自沉積室的頂端分配前體。在所示的實施例中，頂端入 口 314是具有二或多個獨立之前體流動通道318、 320,其是用以防止二 或多個前體在進入穿孔板316上方的空間之前發生混合。第一流動通道 318可為環狀，並圍繞於入口 314中心的周圍，此通道318亦可耦合至上 方的反應性物種產生單元322,該單元322是產生反應性物種前體，並使 其往下流經通道318而進入穿孔板316上方的空間。第二流動通道320可 為圓柱狀，並用以使第二前體流至穿孔板316上方的空間，此流動通道320 是起始於使前體及/或栽氣繞過反應性物種產生單元322。第一及第二前體 接著進行混合，並流經穿孔板316中的開孔324而至下方的沉積室。
r圖3E」是顯示含氧前體352及含矽前體354在工藝系統350中之 前體流動分配情形，而工藝系統350根據本發明的實施例而包括有一 穿孔 (頂)板356。如同「圖3D」，遠程等離子系統(圖中未示)是產生一含
20氧氣體(例如自由基原子氧)，其是導引穿過沉積室的頂端而進入穿孔板
356上方的空間。反應性氧物種接著流經穿孔板356的開孔358而往下進 入腔室的一區域，另外，含矽前體354 (例如有機矽烷及/或矽烷醇前體) 則通過側邊噴嘴360而進入腔室中。
r圖3E」所示的側邊噴嘴360在其延伸進入沉積室的末端是被覆蓋住
(capped)。含矽前體354通過形成在噴嘴導管的側壁的數個開孔362 而離開側邊噴嘴360。該些開孔362是形成於面向基材晶片364的部分噴 嘴側壁，以將含矽前體354導向晶片。該些開孔362可為共直線對齊
(co-linearly aligned )，以在同一方向導引前體354的流動，或者是，該 些開孔362可沿著側壁而形成在不同的徑向位置，以在相對於下方晶片的 不同角度下導引前體的流動。覆蓋的側邊噴嘴360的實施例包括直徑為約 8密爾(mils ) ~約200密爾(例如約20密爾-約80密爾)的開孔362, 且開孔362之間的間隔是介於約40密爾~約2英寸(例如約0.25英寸~ 約1英寸)。開孔362的數目可相對於開孔362之間的間隔及/或側邊噴嘴 的長度而有所不同。
「圖4A」是顯示根據本發明的實施例而在工藝系統中的側邊噴嘴的配 置的上視圖。在所示的實施例中，側邊噴嘴是以三個噴嘴為一組而徑向分 布於沉積室的周圍，其中中央噴嘴402是較相鄰的二噴嘴404而更進一步 延伸至腔室中。十六組噴嘴(三個為一組)是均勻分布於沉積室的周圍， 故總共為四十八個側邊噴嘴。其它實施例是包括介於約十二 -八十個的噴 嘴總數。
噴嘴402、 404是位於基材晶片的沉積表面上方而與其間隔設置。基 材與噴嘴之間的間隔是例如介於約1 mm-約80 mm (例如介於約10 mm~30 mm之間)。噴嘴402、 404與基材之間的距離在沉積過程中是 可改變(例如在沉積過程中，晶片可垂直移動、旋轉及/或搖動)。
噴嘴402、 404可設置在相同平面，或是不同的噴嘴組可位於不同的 平面。噴嘴402、 404可使其中線(centerline)定位而平行於晶片的沉積 表面，或其可相對於基材表面而向上或向下傾斜。不同組的噴嘴402、 404 可相對於晶片而定位在不同的角度。的末端以及耦合至環狀氣體環 406的內徑表面的一近端，其中氣體環406是供應前體至噴嘴。氣體環406 的內徑是例如介於約10英寸-約22英寸(例如約14 ~約18 、約15等)。 在部分配置中，較長噴嘴402的末端可延伸超過下方基材的周圍，並進入 基材內部上方的空間，但較短噴嘴404的末端則並未到達基材的周圍。在 r圖4A」所示的實施例中，較短噴嘴404的末端是延伸至直徑12 (即， 300 mm)的基材晶片的周圍，而較長噴嘴402的末端則在沉積表面的內 部上方延伸額外的4英寸。
氣體環406是具有一或多個內部通道(例如2~4個通道)，其是提 供前體至噴嘴402、 404。針對單一通道的氣體環，內部通道可提供前體至 所有的側邊噴嘴402、 404。針對雙通道的氣體環，第一通道可提供前體至 較長噴嘴402，而第二通道則提供前體至較短噴嘴404。各個通道中的反 應性沉積前體(例如有機矽烷前體的種類)及/或載氣的分壓與流速可視沉 積配方(deposition recipe)而為相同或不同。
r圖4B」是顯示根據本發明的實施例而在工藝系統中的被覆蓋住的側 邊噴嘴410。相似於「圖3E」中的側邊噴嘴360,噴嘴410是在其延伸進 入沉積室的末端而被覆蓋住。流經噴嘴410之前體是通過形成於噴嘴導管 的側壁的數個開孔412而離開。該些開孔412是形成於面向基材晶片(圖 中未示)的部分噴嘴側壁，以將前體導向晶片。該些開孔412可為共直線 對齊(co-linearly aligned )，以在同一方向導引前體的流動，或者是，該 些開孔412可沿著側壁而形成在不同的徑向位置，以在相對於下方晶片的 不同角度下導引前體的流動。
噴嘴410可由環狀氣體環414供應，而噴嘴410的近端是耦接至氣體 環414。氣體環414可具有單一氣流通道(圖中未示)，以將前體供應至 所有噴嘴410，或是氣體環414具有數個氣流通道，以供應二或多組噴嘴 410。舉例來說，在雙通道氣體環設計中，第一通道是供應第一前體(例如 第一有機矽烷前體)至第一組噴嘴410 (例如r圖4B」中的較長噴嘴組)， 以及第二通道是供應第二前體(例如第二有機矽烷前體)至第二組噴嘴 410 (例如「圖4B」中的較短噴嘴組)。
22r圖4C」是顯示流經側邊噴嘴420 (如同「圖4B」中所示的噴嘴) .之前體的剖面視圖。前體418 (例如來自蒸氣輸送系統的載氣中的有機矽 烷蒸氣前體)是由耦接至側邊噴嘴420的近端的前體流動通道416供應。 前體418流經噴嘴導管之中央，並通過側壁的開孔422而離開。在所示的 噴嘴配置中，開孔422是往下對齊而將前體418導向下方的晶片基材(圖 中未示)。開孔422的直徑介於約8密爾~約200密爾(例如約20密爾~ 約80密爾)，且開孔422之間的間隔是介於約40密爾~約2英寸(例如 約0.25英寸~約1英寸)。開孔422的數目是可相對於開孔之間的間隔及 /或側邊噴嘴420的長度而改變。
本發明的實施例亦可包括單一部件的徑向前體歧管，其是用於取代如 r圖4B」所示的徑向側邊噴嘴組。前體歧管450 (亦可稱的為噴灑頭)的 實施例是顯示於「圖4D」。歧管450包括數個矩形導管452,其是徑向分 布於外部前體環454的周圍。導管452的近端可耦接至外部環454，而導 管452的末端則耦接至內部環456。內部環456亦可耦接至數個內部導管 458的近端，而導管458的末端則耦接至中央環460。
外部前體環454中的一或多個前體通道(圖中未示)是供應前體(例 如一或多個有機矽前體)至矩形導管452。前體經過形成於導管側邊的數 個開孔462而離開導管452。開孔462的直徑介於約8密爾~約200密爾 (例如約20密爾~約80密爾)，且開孔462之間的間隔是介於約40密 爾-約2英寸(例如約0.25英寸-約1英寸)。開孔462的數目是可相 對於開孔462之間的間隔及/或導管452的長度而改變。
「圖4E」是顯示「圖4D」中前體分配歧管的放大部分。在所示實施 例中，徑向分布的導管452a b是包括其長度延伸至內部環456的第一組 導管452a，以及其長度延伸超過內部環456而至中央環460的第二組導 管452b。第一及第二組導管452可提供有不同的前體混合物。
如上所述，沉積系統的實施例亦可包括照射系統，而使沉積於基材上 的可流動介電膜層硬化及/或加熱的。「第5A及5B圖」是顯示此種照射 系統500的實施例，其包括設置於半透明圓蓋504上方的同中心環狀燈502 組。燈502是凹設於反射槽508中，而其位於燈側的表面具有一反射性塗層，其可將燈所發射的光線導向基材506。燈502的總數可為單一個燈至 例如高達10個燈。
燈502可包括用於硬化工藝的UV發射燈及/或用於退火工藝的IR發 射燈。舉例來說，燈502可以為面素鴒絲燈，其可具有水平燈絲(即，定 位而垂直於燈泡的對稱軸的燈絲)、垂直燈絲(即，定位而平行於燈泡的 對稱軸的燈絲)及/或圓形燈絲。在反射槽508中的不同燈502可具有不同 的燈絲配置。
來自燈502的光線是傳送穿過圓蓋504而至基材沉積表面上。至少一 部分的圓蓋504包括一可穿透光的窗510，其是允許UV及/或熱照射進入 沉積室。窗510可例如由石英、熔融二氧化矽、氮氧化鋁或其它適合的半 透明物質製成。如「第5A-5F圖J所示，窗510可以為環形並覆蓋圓蓋 504的頂部，且其直徑是例如為約8 ~約22 (例如約14 )。窗510的中 央可包括一內部開孔，其允許導管穿過其中而進入沉積室的頂端。內部開 孔的直徑是例如為約0.5 ~約4 (例如直徑為約1 )。
r圖5C及5D」是顯示具有管狀燈泡的燈512的另一配置，其是以平 直形狀取代環狀。平直燈512是平行對齊，並凹設於反射槽514中，而反 射槽514是設置於圓蓋504的透明窗510上方。反射槽514可為環狀且可 符合上方窗510的直徑。燈512的一端是可延伸超過槽514的周圍。在窗 510中央的各側的燈512數目可相同，並可使用約4或更多個燈(例如約 4-10個燈)。
r圖5E及5F」是顯示照射系統的另一配置，其是具有設置於窗510 周圍的相對側的二大型燈516。大型燈516可彼此平行對齊，或以小於平 行的角度對齊。燈516亦可凹設於反射槽518中，該反射槽518是有助於 將一部分的燈光線導向沉積室中的基材。
r圖5A-5F J中所示的照射系統的實施例可在可流動的介電膜層沉積 於基材表面上的過程中或之後，用於照射可流動的介電膜層。其亦可在沉 積步驟之間(例如脈衝退火)照射基材。在膜層沉積的過程中，晶片是設 置於溫控基材座上。晶片溫度可例如設定於約-40。C ~約20CTC (例如約40 °C )。當基材於一供烤工藝(即，退火)中被照射，晶片的溫度可升高至高達約1000°C。在此高溫退火的過程中，基材座上的升舉銷可將基材升舉
離開基材座。此可預防基材座變成散熱片(hot sink),而允許基材溫度以 高速升高(例如高達約10(TC/秒)。
沉積系統的實施例可合併入大型製造系統中以生產集成電路晶片。 r圖6」是顯示根據本發明的實施例的沉積、烘烤及硬化腔室的系統600。 在此圖中， 一對FOOPs 602是供應基材晶片(例如直徑300 mm的晶片)， 而晶片是由機械手臂604所接收，並在將其置入晶片處理系統608a~f之 一之前，先將其置入低壓容設區606。第二機械手臂610可用於將基材晶 片由容設區606傳送至處理室608a~f中，並再傳送回來。
處理室608a~f可包括一或多個可對於在基材晶片上的可流動介電膜 層進行沉積、退火、硬化及/或蝕刻處理的一或多個系統組件。此一配置中， 二對處理室(例如608c~d及608e~f)是用於在基材上沉積可流動介電材 料，而第三對的處理室(例如608a b)則用於使沉積的介電材料進行退火。 在另一配置中，相同的二對處理室(例如608c~d及608e~f)可用於在基 材上沉積可流動介電膜層，並對其進行退火，而第三對的處理室(例如 608a b)則可用於使沉積膜層進行UV或電子束(E-beam )硬化。在另 一配置中，三對處理室(例如608a~f)可設置以在基材上沉積可流動介電 膜層並使其硬化。又另一配置中，二對處理室(例如608c~d及608e~f) 可用於沉積可流動介電材料並使其進行UV或電子束硬化，而第三對的處 理室(例如608a~b)則可用於對介電膜層進行退火。亦可了解，針對可流 動介電膜層的沉積、退火及硬化腔室的其它配置亦為可預期的(根據系統 600)。
另外， 一或多個處理室608a~f可設置以作為溼式處理室。該些處理室 包括在一包含水分的空氣中加熱可流動的介電膜層。因此，系統600的實 施例可包括溼式處理室608a~b以及退火處理室608c~d,以在沉積的介電 膜層上進行溼式及乾式退火處理。
噴灑頭設計
根據本發明的氣體輸送及等離子產生系統的實施例包括噴灑頭，以將計而使得二或多個前體可獨立流 經噴灑頭，以在沉積室內混合之前不會彼此接觸。噴灑頭可經設計而使得 等離子可獨立產生於面板後方以及沉積室中。獨立產生於噴灑頭的隔板與 面板之間的等離子可用於形成反應性前體物種，並且可通過在接近面板處 激發清潔物種而增進噴灑頭清潔處理的效率。關於設計以將二或多個前體 獨立流入沉積區域的噴灑頭的額外細節是描述於美國專利申請序號第
11/040,712號的申請中，其發明人為Jung等人，申請日為2005年1月 22日，發明名稱為「用於氮化矽沉積的激發態及非激發態氣體的混合 (MIXING ENERGIZED AND NON-ENERGIZED GASES FOR SILICON NITRIDE DEPOSITION)」，是將其整體併入以做為參考。
現請參閱「圖7A」，是顯示噴灑頭系統700的簡要剖面視圖。噴灑頭 700是設置而具有二前體入口 702、 704。第一前體入口 702是與噴灑頭 700之中心為共軸設置，且往下通過噴灑頭700中央並接著橫向通過面板 706後側而界定出第一前體的流動通道。第一前體是通過面板的所選開孔 而離開噴灑頭並進入沉積室中。
第二前體入口 704是設置以使第二前體流動於第一前體入口 702的周 圍，並進入氣體室(gasbox) 710與面板706之間的區域708。第二前體 則在到達沉積室712之前，接著由區域708流經面板706的所選開口 。如 r圖7A」所示，面板706具有二組開孔第一組開孔714是提供區域708 與沉積區域712之間的流體連通；第二組開孔716則提供第一入口 702、 面板間隙718及沉積區域712之間的流體連通。
面板706可以為雙通道面板，並用以使第一及第二前體在離開噴灑頭 並進入沉積室之前保持分開。舉例來說，第一前體在經過開孔716離開噴 灑頭之前，會在面板間隙718的開孔714周圍移動，而例如圓柱狀口的阻 障物是包圍住開孔714,以防止第一前體經過該些開孔而離開。同樣的， 流動穿過開孔714的第二前體則無法跨越面板間隙718而自第二開孔716 進入沉積區域。
當前體離開其各自的開孔組時，其可在基材晶片722及基材座724上 方的沉積區域712進行混合。面板706及基材座724可形成電極，以在基
26材722上方的沉積區域712中產生電容耦合等離子726。
系統700亦可設置在面板706後方的區域708的後方以產生第二等離 子728。如r圖7B」所示，等離子是可通過在氣體室710及面板706之 間施加一 RF電場而產生，而氣體室710及面板706是形成等離子的電極。 此等離子可由來自第二前體入口 704而流入區域708的第二前體所形成。 第二等離子728可用以由第二前體混合物中的一或多個前體來產生反應性 物種。舉例來說，第二前體包括含氧來源，其在等離子728中形成自由基 原子氧物種。反應性原子氧接著流經面板開孔714而進入沉積區域，且在 此處與第一前體物質(例如有機矽烷前體)混合併產生反應。
於r圖7B」中，面板706可作為第二等離子728及在沉積區域中的 第一等離子726的電極。雙區域等離子系統可利用同步等離子以在面板 706後面產生前體反應性物種，並且以該等離子726中的其它前體增進該 物種的反應性。另外，等離子728可用於激發清潔前體，而使其與存在於 噴灑頭開孔中的物質之間的反應性更高。另外，在噴灑頭而非沉積區域中 產生反應性物種可降低活化的清潔物種與沉積室壁之間不期望存在的反應 數。舉例來說，在面板706後方產生的較活化的氟物種在其離開並進入沉 積室之前會先進行反應，而該氟物種會移動至沉積室的鋁組件並形成不欲 其存在的AIF3。
r圖8A及圖8C」是顯示在面板802中的第一及第二組開孔804、 806 的二種配置，二前體混合物是通過該些開孔804、 806而在到達沉積區域 之前為獨立流動。「圖8A」是顯示同中心開孔設計的剖面視圖，其中第一 組開孔804是使第一前體通過平直導管，而第二組開孔806則使第二前體 通過圍繞第一開孔的同中心環開口 。第一及第二前體在面板後方是彼此分 隔開來，並在離開開孔804、 806之後而在沉積區域中首次進行混合及反 應。
r圖8B』為面板802的部分視圖，其顯示形成於面板表面的第一及第 二開孔804、 806的數組。第二環狀開孔806是由最外側面板層及界定第 一開孔804的管狀壁之間的間隙所形成。在r圖8B」所示的實施例中，環 狀間隙開孔806是在中央開孔804壁的周圍約0.003的處，而中央開孔
27804的直徑為約0.028 。當然，亦可採用其它的第一及第二開孔的尺寸。 第二前體通過該些環狀開孔806並圍繞在由中央開孔804離開的前體的周圍。
r圖8C」是顯示平行開孔設計的剖面視圖，其中第一組開孔808仍 產生一第一前體的平直導管，而平行且鄰近設置的第二組開孔810則提供 第二前體的獨立流動通道。兩組開孔是彼此分隔開，故第一及第二前體在 其離開噴灑頭而進入反應區域之前不會進行混合及反應。
離開開孔810的第二前體可由噴灑頭的邊緣區域流至中央，如r圖8D」 所示。形成於第二前體來源及開孔810之間的通道是與由區域812流經開 孔808而進入沉積區域的第一前體為流體分隔。第二前體可由形成於噴灑 頭內及/或周圍的 一或多個流體通道提供。
當說明書中提供有 一數值範圍時，應了解此範圍中的最高及最低限值 之間的各個(介於其間的)數值(除非文中特別指出，數值是至最低限值 單位的十分之一)亦被揭露。在所述範圍中的各個較小範圍，或是介於所 述範圍中的數值以及在所述範圍中的其它述及或界於其中的數值亦包含在 本發明的範圍中。該些較小範圍的較高或較低限值可獨立地包括在該範圍 內或排除至該範圍外，且較小範圍內包括二限值或其中之一限值或不包括 該些限值的各範圍亦包含在本發明的範圍中，其條件為所述範圍的任何特 定排除限值。所述的範圍包括限值的一者或兩者、將一或二個該些限值排 除的範圍皆包括在本發明中。
在所附的權利要求中，除非內文有清楚指出，則單數形式r一個(a、 an及the)」亦包括數個指示對象。因此，舉例來說，r一個工藝」包括 數個此種工藝，而「這個噴嘴」包括一或多個噴嘴，或是熟習此技藝的人 士所知的等效物。
另外，說明及所附申請專利範圍中所使用的「包括』或「包含」 一詞 是用以說明所述特徵、事物、組件或步驟的存在，但並非用以排除一或多 個其它特徵、事物、組件或步驟的存在及附加。
惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何 熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。
權利要求
1. 一種用於自介電前體的一等離子而在一基材上形成一介電層的系統，該系統包括一沉積室；一基材座，是位於該沉積室中以支託該基材；一遠程等離子產生系統，是耦合至該沉積室，其中該等離子產生系統是用以產生包括一反應性自由基的一第一介電前體；以及一前體分配系統，包括一設置於該基材座上方的雙通道噴灑頭，其中該噴灑頭包括一面板，該面板具有一第一開孔組及一第二開孔組，該反應性自由基前體是通過該第一開孔組而進入該沉積室中，一第二介電前體則通過該第二開孔組而進入該沉積室中，且其中該些前體在進入該沉積室之前並未混合。
2. 如權利要求1所述的系統，其中該第一開孔組為圓形，該第二開孔 組為環形。
3. 如權利要求1所述的系統，其中各個該些第二開孔是沿著該些第一 開孔其中之一者的周圍而同中心對齊。
4. 如權利要求1所述的系統，其中該前體分配系統更包括數個側邊噴 嘴，是用以將一或多個額外的介電前體導引至該沉積室。
5. 如權利要求4所述的系統，其中該些額外的介電前體是包括該第二 介電前體。
6. 如權利要求4所述的系統，其中該些額外的介電前體是包括一不同 於該第一及第二介電前體的第三介電前體。
7. 如權利要求4所述的系統，其中該些噴嘴的至少二者是具有不同長度。
8. 如權利要求1所述的系統，其中在形成該介電層的過程中，該基材座是旋轉該基材。
9. 如權利要求1所述的系統，其中在形成該介電層的過程中，該基材 座可升高或降低。
10. 如權利要求1所迷的系統，其中該系統包括一基材座溫度控制系 統，以控制該基材座的溫度。
11. 如權利要求1所迷的系統，其中該系統包括一原位等離子產生系 統，該產生系統在該沉積室中由供應至該沉積室的該些介電前體而產生一 等離子。
12. 如權利要求1所述的系統，其中該系統包括一照射加熱系統。
13. 如權利要求1所述的系統，其中該第一介電前體包括一 自由基原 子氧。
14. 如權利要求1所述的系統，其中該第二介電前體包括一含矽前體。
15. 如權利要求14所述的系統，其中該含矽前體是選自由矽烷、二 曱基矽烷、三甲基矽烷、四曱基矽烷、二乙基矽烷、四甲基正矽酸鹽(TMOS)、四乙基正矽酸鹽(TEOS)、八甲基三矽氧(OMTS)、八甲 基環四矽氧(OMCTS)、四曱基環四矽氧(TOMCATS) 、 二曱基二曱氧 基矽烷(DMDMOS) 、 二乙基曱基矽烷(DEMS)、甲基三乙氧基矽烷(MTES)、笨基二甲基矽烷及笨基矽烷所組成的群組。
16. —種用於自介電前體的一等離子而在一基材上形成一介電層的系 統，該系統包括一沉積室；一基材座，是位於該沉積室中以支託該基材，其中在沉積該介電層的過程中，該基材座是操作以進行旋轉；一遠程等離子產生系統，是耦合至該沉積室，其中該等離子產生系統 是用以產生包括一反應性自由基的一介電前體；一前體分配系統，包括一設置於該基材座上方的雙通道噴灑頭，其中 該噴灑頭包括一面板，該面板具有一第一開孔組及一第二開孔組，該反應 性自由基前體是通過該第一開孔組而進入該沉積室中， 一第二介電前體則 通過該第二開孔組而進入該沉積室中，且其中該些前體在進入該沉積室之 前並未混合；以及一原位等離子產生系統，該產生系統在該沉積室中由供應至該沉積室 的該些介電前體而產生一等離子。
17. 如權利要求16所述的系統，其中該基材為一 200 mm或300 mm的晶片。
18. 如權利要求16所述的系統，其中該基材包括矽、鍺或砷化鎵。
19. 如權利要求16所述的系統，其中在形成該介電層的過程中，該 基材座可升高及降低以調整該基材相對於該噴灑頭的位置。
20. 如權利要求16所述的系統，其中在形成該介電層的過程中，該 基材座可同時旋轉並升高及降低。
21. 如權利要求16所迷的系統，其中該系統包括一基材座溫度控制 系統，以控制該基材座的溫度。
22. 如權利要求21所述的系統，其中該溫度控制系統是將該基材座 的溫度維持在約-40。C ~約20CTC 。
23. 如權利要求16所述的系統，其中該第二介電前體包括一含矽前 體，該含矽前體是選自由矽烷、二曱基矽烷、三甲基矽烷、四曱基矽烷、 二乙基矽烷、四曱基正矽酸鹽(TMOS)、四乙基正矽酸鹽(TEOS)、八 甲基三矽氧(OMTS)、八曱基環四矽氧(OMCTS)、四曱基環四矽氧 (TOMCATS) 、 二曱基二曱氣基矽烷(DMDMOS) 、 二乙基甲基矽烷 (DEMS)、曱基三乙氧基矽烷(MTES)、笨基二曱基矽烷及苯基矽烷所組成的群組。
24. 如權利要求16所述的系統，其中該反應性自由基前體包括一 自 由基原子氧。
全文摘要
本發明是揭露一種用於自介電前體的等離子而在基材上形成介電層的系統(100)。該系統(100)包括一沉積室(201)；一位於沉積室(201)中以支託基材的基材座；以及一耦合至沉積室(201)的遠程等離子產生系統，其中該等離子產生系統是用以產生包括一或多種反應性自由基的一介電前體。該系統(700)亦包括一前體分配系統(700)，包括位於該基材座上方的雙通道噴灑頭(700)。噴灑頭(700)具有面板(802)，面板(802)包括第一組開孔(804)，反應性自由基介電前體通過第一組開孔(804)進入沉積室(201)，面板(802)還包括第二組開孔(806)，第二介電前體通過第二組開孔(806)進入沉積室(201)。亦可包括一原位(in-situ)等離子產生系統，以在沉積室(201)中由供應至沉積室(201)的介電前體而產生等離子。
文檔編號C23F1/00GK101454482SQ200780020050
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月30日 優先權日2006年5月30日
發明者D·盧博米爾斯基, 葉怡利, 樸書南, 梁奇偉, 祝基恩 申請人:應用材料股份有限公司