用于等离子体辅助原子层沉积中的RF补偿的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于等离子体辅助原子层沉积中的RF补偿的方法和装置。实施例涉及在衬底上沉积膜的方法、装置和系统。在这些实施例中，衬底是按批处理的。由于处理批衬底中的另外衬底时反应室内的条件变化，在整个批衬底处理期间各种膜的性能可能有趋向性。本发明专利技术公开了用于使整个分批处理期间的膜的性能的趋向性最小化的方法和装置。更具体地，通过改变在整个分批处理期间用于处理衬底的RF功率的量，使膜的性能趋向性最小化。这样的方法有时被称为RF补偿法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体加工领域，更具体地涉及用于等离子体辅助原子层沉积中的RF补偿的方法和装置。
技术介绍
集成电路的制造包括许多不同的处理步骤。一个经常使用的操作是电介质膜的 沉积。膜可以被沉积在相对平坦的衬底上，或者可以被沉积到在硅衬底上或在硅衬底内 图案化的特征之间的间隙中。沉积这样的膜的一种方法是通过等离子体辅助原子层沉积 (PAALD)。在这种类型的方法中，以循环方式进行一些操作来沉积共形膜。通常，PAALD工艺 包括以下步骤：(a)向反应室提供一定剂量的第一反应物，（b)吹扫反应室，（c)使第二反应 物流到反应室中，（d)点燃在反应室中的等离子体，以及（e)熄灭等离子体并吹扫反应室。 作为前驱体输送到/吸附在衬底表面上的性质的结果，PAALD工艺的单个循环通常沉积单 层材料。该操作可重复多次，以沉积另外的单层，从而达到期望的膜厚度。
技术实现思路
本文的某些实施例涉及用于在反应室中在批（abatch)衬底上沉积膜的方法和装 置。该膜可以通过等离子体辅助原子层沉积工艺进行沉积。 在本文的实施例的一个方面，提供了一种用于在反应室中在批衬底上沉积膜的方 法。该方法可以包括在批中的每一个衬底上沉积膜，其中在每一个衬底上沉积膜包括使一 种或多种反应物以气相形式流动进入反应室，并供给RF功率以产生等离子体，将衬底暴露 于等离子体来驱动在衬底上沉积膜的反应；其中，提供的用以产生等离子体的每一衬底的 RF功率在该批中的另外的衬底被处理时发生变化，由此应对（accountfor)在处理另外的 衬底时在反应室中发生的变化。 在多个实施例中，提供的用以产生等离子体的RF功率是基于在该批中的衬底上 沉积膜之前进行的校准程序来改变的。该校准程序可以包括：(a)在测试批的衬底上沉积 膜，并记录在测试批中的每一个衬底的所得膜的厚度，（b)在不同电平的RF功率下在第二 组衬底上沉积膜，并记录在第二组衬底中的每一个衬底上所得到的膜厚度，（c)从操作（b) 确定在RF功率和所得到的膜的厚度之间的关系，（d)使用从操作（c)得到的关系和从操作 (a)得到的膜的厚度来确定用于该测试批的衬底的有效的RF功率，和（e)至少部分地基于 用于该测试批的衬底的有效的RF功率，确定指定的RF功率以提供给将来的一个或多个批 中的每一个衬底。（e)中所述的将来的一个或多个批可以包括对其执行本方法的批。 在一些实施例中，所述校准程序还包括：在（a)中，在第一RF功率下在测试批中的 每一个衬底上沉积膜，在（e)期间，通过将第一RF功率的平方除以用于测试批的衬底的从 操作（d)得到的有效RF功率来确定提供给将来的一个或多个批中的每一个衬底的指定RF 功率。 操作（e)可以包括：至少部分地基于针对操作（a)的测试批中的衬底的记录的室 积累（accumulation)来确定提供给将来的一个或多个批中的每一个衬底的指定的RF功 率。提供给将来的一个或多个批中的每一个衬底的指定的RF功率可以至少部分地基于在 将来的批处理期间发生的室积累。操作（e)可以进一步包括执行统计分析，以得到在指定 的RF功率和室积累之间的数学关系，并且可以进一步包括使用数学关系来控制在执行本 方法的批中的衬底上的沉积期间供给的RF功率。在一些实施例中，数学关系包括三次多项 式关系。在一些实施方案中，每一批和测试批各自包括至少约1〇〇个衬底。在各个不同的 实施例中，操作（c)包括执行统计分析，以确定在RF功率和从操作（b)得到的膜的厚度之 间的线性关系。 在某些情况下，批可以包括至少约100个衬底，在批中的衬底上沉积的膜可以具 有相差约1%或更小的厚度。在这些或其它情况下，批可以包括至少约100个衬底，其中，沉 积在该批中的衬底上的膜具有相差约5%或以下的湿蚀刻速率。 衬底通常批处理，某些附加操作可能会在每一批期间发生。例如，在一些情况下， 在批中的每一个衬底上沉积膜之后，该方法可以包括清洁反应室以除去在反应室的内表面 上积累的材料。此外，在清洁反应室后，该方法可以包括在反应室的内表面上沉积底涂层。 也可以沉积预涂层。 在所公开的实施例的另一个方面，提供了一种用于在批的衬底上沉积膜的装置， 该装置包括：反应室；用于为反应室提供气相反应物的一个或多个入口；衬底支撑件；配置 为使用RF功率生成等离子体的RF生成器；和控制器，其包括指令，该指令用以当批中的另 外的衬底被处理时改变由RF生成器所提供的RF功率，以应对当批中的另外的衬底被处理 时反应室中发生的变化。 在多个实施例中，用以改变RF功率的指令是基于校准程序。控制器可以进一步包 括通过如下操作来执行校准程序的指令：(a)在测试批的衬底上沉积膜，并记录在测试批 中的每一个衬底的所得膜的厚度，（b)在不同电平的RF功率下在第二组衬底上沉积膜，并 记录在第二组衬底的每一个衬底上所得到的膜的厚度，（c)从操作（b)确定在RF功率和所 得到的膜的厚度之间的关系，（d)使用从操作（c)得到的关系和从操作（a)得到的膜的厚 度来确定用于该测试批的衬底的有效的RF功率，和（e)至少部分地基于用于该测试批的衬 底的有效的RF功率，确定指定的RF功率以提供给将来的一个或多个批中的每一个衬底，其 中用以改变当该批中的另外的衬底被处理时由RF生成器提供的RF功率的指令包括施加来 自操作（e)的所述指定的RF功率的指令。 用以执行校准程序的指令还可以包括用于下述操作的指令：在（a)期间，在第一 RF功率下在测试批中的每一个衬底上沉积膜，在（e)期间，通过将第一RF功率的平方除以 用于测试批中的衬底的、从操作（d)得到的有效RF功率来确定提供给将来的一个或多个批 中的每一个衬底的指定的RF功率。 在某些实现方案中，操作（e)包括：至少部分地基于针对操作（a)的测试批中的衬 底的记录的室积累来确定提供给将来的一个或多个批中的每一个衬底的指定的RF功率。 虽然校准程序通常是在与处理该批衬底的反应室相同的反应室中进行的，但在一些实施例 中，校准程序是在第二反应室中进行的。用以改变由RF生成器所提供的RF功率的指令可 以包括基于当批中的另外的衬底被处理时在反应室中积累的改变量来改变RF功率。 这些和其它特征将在下面参照相关附图进行说明。【附图说明】 图1示出了表示在ALD批中进行的操作的流程图。 图2是示出了在成批处理期间在各个衬底的膜的厚度和厚度不均匀性的曲线图。 图3示出了用于校准一种使用RF补偿在衬底上沉积膜的沉积装置的方法的流程 图。 图4绘出了示出了测试批的衬底的膜厚度与室积累的关系曲线图。 图5绘出了示出在使用RF补偿的各实施例中有用的RF功率和膜厚度的表和曲线 图。 图6是示出了对于测试批衬底的有效的RF功率与膜的厚度之间的关系的曲线图。 图7是示出了在使用RF补偿的各实施例中有用的、对于测试批衬底的功率缩放比 与积累之间的关系的曲线图。 图8是示出了根据一个实施例的最佳的生成器设定值与积累的关系的曲线图。 图9和10是示出了可用于在某些实现方案中在衬底上沉积膜的反应室的视图。 图11示出了可在某些实施例中使用的多站式反应室。 图12是示出了两批衬底的膜厚度与晶片数之间关系的图表：一批是在恒定的射 频功率下处理的，另一批是使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在反应室中在批衬底上沉积膜的方法，所述方法包括：在所述批中的每一个衬底上沉积膜，其中在每一个衬底上沉积膜包括：使一种或多种反应物以气相形式流进所述反应室，以及供给RF功率以产生等离子体，并将所述衬底暴露于所述等离子体以驱动在所述衬底上沉积所述膜的反应；其中，在所述批中的另外的衬底被处理时，所提供的用以产生所述等离子体的每一衬底的所述RF功率改变，以此来应对在处理所述另外的衬底时在所述反应室中发生的变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：钱俊，弗兰克·L·帕斯夸里，阿德里安·拉沃伊，克洛伊·巴尔达赛罗尼，康胡，尚卡尔·斯瓦米纳坦，普鲁肖塔姆·库马尔，弗兰岑·保罗，特伦格·T·勒，阮途安，詹尼弗·L·彼得拉利亚，大卫·查尔斯·史密斯，塞沙萨绮·瓦拉达拉简，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US