基于蒸气的组合式处理制造技术

提供了一种组合式的处理腔室及方法。在此方法中，流体容积流过基板的表面，且不同流体容积部分具有不同的组成成分，以同时暴露基板的分离区域于组成成分的混合物中，此组成成分不同于相邻区域所暴露的组成成分。藉由多重流动而产生经不同处理的分离区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体处理。更明确而言，本专利技术涉及基于位置隔离的蒸气的处理 (site-isolated vapor based processing)的处理系统及方法，其用以促进基板上的组合 式的膜沉积及整合。化学气相沉积(CVD)为常用于半导体制造中的基于蒸气的沉积处理，半导体制造 包含但不限于介电层、导通层、半导通层、内衬、阻障、黏着层、种子层、应力层及填补层的形 成。CVD—般是热驱动处理，藉此使前驱物流预先混合并符合将沉积的基板表面。CVD需 要控制基板温度及进入的前驱物流，以达成期望的膜材料特性及厚度一致性。基于CVD的 处理的衍生方法包含但不限于电浆强化化学气相沉积(PECVD)、高密度电浆化学气相沉积 (HDP-CVD)、次大气压化学气相沉积(SACVD)、雷射辅助/感应CVD，及离子辅助/感应CVD。随着装置几何尺寸缩减及相关的膜厚度减少，对于沉积层的改进的控制有逐渐增 加的需求。一种能促进优良的阶梯覆盖率(st印coverage)、材料特性及膜厚度控制的CVD 变形为顺序的沉积技术(sequential depositiontechnique)，也就是已知的原子层沉积 (ALD)。ALD为一种多重步骤自我限制之处理，其包含使用至少两个前驱物或是试剂。大致 上而言，引入第一前驱物(或是试剂)到含有一基板的处理腔室中，并使其吸附在该基板 的表面上。清理及/或是排出多余的第一前驱物。然后引入第二前驱物(或是试剂)到腔 室中，并与该初始吸附层作用，以透过沉积反应而形成沉积层。沉积反应为自我限制反应， 因为一旦第二前驱物将初始吸附层耗尽就会终止反应。清理及/或是排出多余的第二前驱 物。前述步骤组成一个沉积或是ALD “循环”。重复此处理以形成下一层，且由循环次数决 定沉积薄膜的总厚度。亦可选择不同组的前驱物，以形成包括不同材料成分的纳米复合物。 ALD的衍生方法包含但不限于电浆强化原子层沉积(PEALD)、自由基辅助/强化ALD、雷射辅 助/感应ALD，及离子辅助/感应ALD。现今，常规的基于蒸气的处理(例如CVD及ALD)被设计用以一致地处理整个晶 圆。此外，这些CVD及ALD处理必需整合于处理/装置流程中。一致处理会使每个基板上 的数据量较少，需要较长时间来累积多样化的数据，且为了得到该种数据需要较高费用。作为对于新的ALD及CVD薄膜之探索、最佳化及合格化处理的一部分，本专利技术促使 测试i)多于一种材料， )多于一个处理条件，iii)多于一个处理条件顺序，及iv)在单 一整体基板上具有多于一组处理顺序整合流程，不需要为每种材料、每种处理条件、每组处 理条件顺序、每种处理顺序及其组合耗费数目相等的大量基板。如此可大幅改善速度，且亦 减少与探索、实现、最佳化及合格化基于新的CVD及ALD的材料、处理及制造所需要的处理 整合顺序相关的费用。本专利技术提供了透过改变流体容积(fluid volume)的组成部分，以组 合式方式来处理基板的系统、组件及方法。附图说明藉由伴随附图的以下详细说明，可轻易地了解本专利技术。相似的参考标号代表相似 的构造组件。图1为根据本专利技术的一个实施方式的系统的详细横剖面图；图2为显示图1所示系统中的处理流体的流动的简化概略图；图3为根据第一实施方式，显示图1所示的半导体处理系统所使用的喷淋头组件的自下而上的立体图；图4为根据本专利技术，显示图3所示的喷淋头的自上而下的立体图；图5为图3及4所示的喷淋头的歧管本体的自上而下的图；图6为根据本专利技术的一个实施方式，显示图1所示的处理腔室的流体供应系统的 平面图；图7为显示图6所示的流体供应系统的操作，及流出图3、4及5所示的喷淋头的 处理流体的最终分配的图像表示；图8A为一自上而下的平面图，说明根据本专利技术，处理流体移动经过设置于图1所 示的处理区域中的基板表面；图8B为一简化概略图，说明根据本专利技术的一个实施方式中的轴对称分隔气体流 动用的流动向量，其能促进物种隔离以限定晶圆表面的分离的扇形；图9为根据本专利技术的第一替换性实施方式，显示示于图1的系统的详细横剖面 图；图10为根据本专利技术的第二替换性实施方式，显示示于图1的系统的详细横剖面 图；图IlA为根据本专利技术的替换性实施方式，显示示于图1的处理腔室的流体供应系 统的平面图；图IlB为一图像表示，说明与图8A及8B中所示的基板相关的图IlA中的流体供 应系统的操作；图12为根据本专利技术的替换性实施方式，显示示于图4的歧管本体的横剖面图；图13为根据本专利技术的替换性实施方式，显示示于图3及4的歧管本体的自上而下 的图；图13-1、13-2、13_3及13-4为根据本专利技术的一个实施方式，显示图13的喷淋头的 例示性实施方式；图14为根据本专利技术的替换性实施方式，显示示于图3、4、5及14的歧管本体中制 造的注入口的详细图；图15A为根据本专利技术的一个实施方式，显示为了筛选目的，具有利用组合式处理 顺序形成的构造的基板的简化横剖面图；及图15B为根据本专利技术的替换性实施方式，显示具有材料形成于其上的基板的自上 而下的图；图16为根据本专利技术的实施方式，显示基板的区域分割的自上而下的图；图17为显示群集工具(cluster tool)的简化平面图，其中可包含示于图1、9及 10的处理系统其中任一者；图18为根据本专利技术之又另一实施方式，显示流体控制机构的自下而上的图；图19为用以沉积材料于基板上的系统的简化平面图，包含示于图18中的流体控 制机构；图20为显示示于图19中的系统且移除该流体控制机构的自上而下的图；图21-23根据本专利技术的一个实施方式，显示了闸堆栈构型(gate stackconfiguration)的处理顺序中筛选处理的应用；及图24-25根据本专利技术的一个实施方式，显示了用以评估内存装置的金属-绝缘体-金属(MIM)构造的筛选技术。详细描述于此所述的实施方式提供了用以评估材料、单元处理、及处理整合顺序的方法及 系统，以改善半导体制造操作。然而，本领域的技术人员可轻易了解，本专利技术可脱离部分或 全部该细节而仍能实现。在其它范例中，不叙述已熟知的处理操作以免不必要地模糊本发 明。为了要达到半导体制造操作的全域最佳顺序，于此所述的实施方式通过考虑在一 基板上的多重区域上同时进行单元制造操作之间的交互作用效应，而使得能够将组合式技 术应用于沉积处理顺序整合。明确而言，不但可同时使用多重处理条件来实现单元制造操 作，亦可在单元制造操作之内使用组件的材料特性，藉此最小化实行多重操作所需的时间。 亦可推知全域最佳顺序，且作为本技术之一部分，亦考虑用于最佳顺序的单元处理操作的 单元处理、单元处理参数及材料。此实施方式能够分析用于制造半导体装置的整体沉积处理顺序的一部分或是子 组合。处理顺序可用于集成电路(IC)半导体装置、平面显示器、光电装置、数据储存装置、 电磁装置、光磁装置、封装装置等的制造。一旦辨认出用于分析的处理顺序的子组合，就实 施组合式处理顺序整合测试，以最佳化用于所辨认的整体处理的该部分的材料、单元处理、 及处理顺序。在此处所述的某些实施方式的处理期间，可以使用沉积来形成构造，或是改变 已经形成在基板上的构造，此构造与在制造基板期间中所形成的构造等效。举例而言，半导 体基板上的构造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式处理基板的方法，包含下列步骤：流动步骤，将一流体容积流过所述基板的表面，所述流体容积的不同部分具有不同的组成成分，以同时将所述基板的分离区域暴露于组成成分的混合物中，该组成成分与相邻区域所暴露的组成成分不同；及产生步骤，藉由多重流动步骤产生经不同处理的分离区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-5 60/970,199;US 2008-1-14 12/013,759;US 一种组合式处理基板的方法，包含下列步骤流动步骤，将一流体容积流过所述基板的表面，所述流体容积的不同部分具有不同的组成成分，以同时将所述基板的分离区域暴露于组成成分的混合物中，该组成成分与相邻区域所暴露的组成成分不同；及产生步骤，藉由多重流动步骤产生经不同处理的分离区域。2.如权利要求1所述的方法，其中，产生步骤在与所述分离区域中的至少一个的表面 接近的气压下建立条件，以在进行多个流动步骤期间产生一材料。3.如权利要求1所述的方法，还包括顺序地将所述分离区域暴露于处理流体及清洁 流体中，且其中，所述处理流体包含至少一个前驱物，而所述清洁流体为一载子气体，且其 中，所述分离区域中的一个在流动步骤期间暴露于一个或更多前驱物中。4.如权利要求1所述的方法，还包括利用实际阻障或流体流中的一个来分离所述不 同部分的相邻部分。5.如权利要求4所述的方法，其中，分离相邻部分的步骤允许相邻的不同部分沿着相 邻部分之间共享的周围边缘交互扩散，且分离的相邻部分的剩余部分被实质上一致地处理。6.如权利要求1所述的方法，还包括实质上平衡所述流体容积的每一不同部分的压力，以维持所述不同部分的分离； 在非处理时间期间中，流动所述流体容积；以及排出流体流，以为流体的各流体流产生朝向且径向跨越所述基板的表面的单一方向移动。7.如权利要求1所述的方法，其中，通往真空源的通道的传导量大于沿着所述基板的 周围限定的通道的传导量。8.如权利要求1所述的方法，还包括改变步骤，以改变所述流体容积的不同部分与所述基板的分离区域之间的空间方位； 重复所述流动步骤及所述产生步骤，其中，所述改变步骤包括 顺序地多次改变所述流体容积的不同部分与所述基板的分离区域之间的相对角度位 置，其中，所述流体容积的不同部分及所述基板的分离区域之间的各顺序的相对角度位置 保持一预定时间。9.如权利要求1所述的方法，还包括通过流速来隔离所述不同部分的相邻部分，以实 质上平衡所述不同部分中的压力。10.一种用于组合式处理基板的腔室，...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尼P江，苏尼尔申科，齐艾朗，
申请(专利权)人：分子间公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]