TW200814157A - Overall defect reduction for PECVD films - Google Patents

Description

200814157 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明之實施例係涉及一種利用化學氣相沉積法 a )而在半導體基材上沉積薄膜層之設備及方法，特 別是一種用於降低沉積在Μ體基材上之薄㈣缺陷之設 備及方法。 【先前技術】 半導體之製造係包括用於在半導體基材上製造多層特 徵結構（feature )之一系列製程。製程室可包括例如基材 預處理室、清洗室、烘烤室、冷卻室 '化學氣相沉積室、 物理氣相沉積室、蝕刻室及電化學電鍍室等。成功的操作 需要一連串的基材在該些腔室之間進行處理，且該些腔室 係在一連争基材中的各個基材上進行穩態的表現。 在半導體製造過程中，例如氧化物（舉例為碳摻雜氧 化物）之物質係通常於處理室中（例如為沉積室，且舉例 為化學氣相沉積室）而沉積在基材上。於一典型CVD製程 中，基材係暴露於一或多個在CVD室中流動的揮發性前驅 物，該些前驅物會於基材表面產生反應及/或分解而產生所 期望之沉積物。通常，亦會產生揮發性副產物，其可藉由 流經CVD室的氣流來移除之。於電漿輔助化學氣相沉積 (PECVD )中，電漿係於CVD室中產生以增進前驅物的化 學反應速率。PECVD處理係允許在低溫下進行沉積’而此 通常對於半導體之製造係為關鍵的。 6 200814157 致命的缺陷（例如群集型缺陷；cluster 會造成半導體元件的失效，而該些缺陷係在 間由於已存在缺陷之污染物及/或產物所造# (例如PECVD製程）由於其特徵尺寸的連 和晶粒尺寸的增加，因而對缺陷變得更為敏 需要一種用於在半導體處理中降低總缺陷的 【發明内容】 ( 本發明一般係提供一種用以降低沉積在 之薄膜的缺陷之設備及方法。 本發明之一實施例係提供一種用於處理 該方法包括：將基材放置於一處理室中；以 理基材，且第一電漿係設置以減少在基材 陷；以及施加由至少一前驅物及至少一反應 之一第二電漿，以在基材上沉積包括矽及碳 本發明之另一實施例係提供一種用於在 … 漿辅助化學氣相沉積）室中處理一基材之方 ' 括：將基材放置於PECVD室中；提供一 PECVD室，並施加處於一第一層級之射頻功 反應物係設置以減少在基材上已存在之缺陷 第二反應物至PECVD室，並施加處於一第 功率，其中第二反應物係設置以在基材上沉 本發明之又一實施例係提供一種用於處 • 法。該方法包括：將基材放置於一處理室中 type defect ) 半導體製造期 t。半導體製程 續降低及基材 感。因此，更 設備及方法。 半導體基材上 基材之方法。 一第一電漿處 上已存在之缺 物氣體所產生 之薄膜。 一 PECVD(電 法。該方法包 第一反應物至 ’率，其中第一 ;以及提供一 二層級之射頻 積一薄膜。 理一基材之方 :利用一第一 7 200814157 電漿以對基材進行預處理，藉以減少在基材上已存在之缺 陷，·利用由一前驅物及一反應物氣體所產生之一第二電漿 而在基材上沉積一薄膜；以及利用由反應物氣體所產生之 一第三電漿來淨化處理室。 【實施方式】 本發明一般係提供用於降低在PECVD薄膜中之總缺 陷的設備及方法。本發明包括加载鎖定室，其係配置以在 一升尚溫度下加熱基材，而使其具有較佳之微粒表現 (particle performance)。本發明亦包括對於一待沉積之基 材進行一電漿處理，並對於前驅物及功率供應提供一較低 的上升速率。 本發明一般係提供可降低PEcVD製程中之總缺陷的 設備及方法。本發明包括加載鎖定室，其係配置以在一升 高溫度下加熱基材，而使其具有較佳之微粒表現（particU performance )。本發明亦包括對於一待沉積之基材進行一 電漿處理，並對於前驅物及功率供應提供一較低的上升速 率。 本發明於下方之描述係參照PRODUCER® SE CVD系 統或DXZ® CVD系統之修飾系統，兩者皆購自加州聖克拉 拉之應用材料公司（Applied Materials，Inc. )。PRODUCER^ SE CVD系統（20 0 mm或3 00 mm )具有二個分離處理區 域，其係用以沉積碳摻雜氧化矽以及其他物質，並且描述 於美國專利第5,855,681號及第6,495,233號，在此將其併 8 200814157 入以做為參考。DXZ® CVD 室係描述於美國專利第 6,364,954號，其公告於2002年4月2日，並在此將其併 入以做為參考。 「第1圖」係繪示根據本發明之一實施例的PECVD 系統100之剖面視圖。PECVD系統1〇〇通常包括一腔室主 體102，其係支撐一腔室蓋104，而該腔室蓋104係藉由一 絞練而附接至腔室主體102。腔室主體102包括一側壁112 及一底壁116，以界定出一處理區域120。腔室蓋104可包 括穿設於其中之一或多個氣體分配系統1 08，用以將反應 物及清洗氣體輸送至處理區域120。一周圍的抽氣通道125 係形成於側壁1 1 2中，並華馬接至抽氣系統1 6 4，該抽氣通 道1 2 5係配置以將氣體由處理區域1 2 0排出並控制處理區 域120中的壓力。二通道122、124係形成於底壁116中。 加熱器座128之一柄126係用以支撐及加熱待處理之基材 並通過該通道122。一桿130係配置以啟動該基材升舉銷 161通過該通道124。 加熱器座128係可移動地設置於處理區域12〇，其係 由搞接至柄1 2 6的驅動系統1 〇 3所驅動。加熱器座1 2 8可 包括加熱元件（例如電阻元件）以加熱設置於其上之基材 至一期望製程溫度。可選擇地，加熱器座丨28可以由外部 加熱元件（例如燈組件）所加熱。驅動系統i 〇3可包括線 性致動器或馬達及減速齒輪組件，以使加熱器座1 2 $在處 理區域120内上升或下降。 腔室襯墊127較佳係由石英製成，其係設置於處理區 9 200814157 域1 20以保護側壁1 1 2免受腐蝕性處理環境之傷害。腔室 襯墊1 27可由形成於側壁1 1 2之突出件1 2 9所支撐。複數 個排出口 1 3 1係形成於腔室襯墊1 27上。複數個排出口 1 3 1 係配置以將處理區域1 2 0連接至抽氣通道1 2 5。 氣體分配系統1 〇 8係配置以輸送反應物及清洗氣體， 其係穿設於腔室蓋104而將氣體傳送入處理區域120。氣 體分配系統108包括氣體入口通道140，以將氣體輸送入 喷器頭組件142。喷器頭組件142係由環狀基板148構成， 基板148具有阻擋板144設置於面板146中間。耦接至喷 器頭組件142的RF (射頻）源165係提供偏置電位至喷器 頭組件1 4 2，以促進在喷器頭組件1 4 2之面板1 4 6與加熱 器座128之間產生電漿。rf源165通常包括高頻射頻 (HFRF )電源（例如13.56MHz RF產生器）以及低頻射 頻（LFRF )電源（例如300kHz RF產生器）。LFRF電源提 供低頻率的產生及固定匹配元件兩者。HFRF電源係設計 而與固定匹配一同使用，並調節輸送至負载的功率，因而 免除對發射與反射功率之顧慮。 冷卻通遒147係形成於氣體分配系統1〇8之基板148 中，以在操作過程中冷卻基板1 4 8。冷卻入口 1 4 5係將冷 卻劑流體（例如水等）輸送入冷卻通道1 4 7。冷卻劑流體 則通過冷卻劑出口 j 4 9而離開冷卻通道1 4 7。 腔室蓋104更包括匹配通路，以將來自一或多個氣體 入口 166及遠端電漿源162之氣體輸送至設置於腔室蓋 104頂端的氣體入口歧管ι67β 10 200814157

100之微粒污染。腔室

PECA

源169。在操作過程中， 源 169。 閒置期間進行，以降低 粒污染。腔室清洗處理可利用設置而 •端電漿源162 )所產生 62係配置以提供活性物 移除沉積物質。遠端電 63、載氣源168及一電 中，前驅物氣體係以一預定流速而流 C) 入退端電裝源1 62。電源169係提供射頻或微波功率，以 活化遠端電聚源丨62中的前驅物氣體而形成活性物種，該 ，舌性物種接著透過氣體入口歧管167及氣體分配系統108 而流入處理區域120。載氣（例如氬氣、氮氣、氦氣、氫 氣或氧氣等） 可流入遠端電漿源1 62及處理區域1 20以助 於活性物種之輪送及/或協助清洗處理，或者是協助處理區 域1 20中之電漿的初始化及/或穩定。於一實施例中，電源 169係提供廣範圍（例如4〇〇KHz〜1 3 56MHz)之射頻功 率。反應性氣體係選自廣範圍之選擇，包括常使用的鹵素 及齒素化合物。舉例來說，反應性氣體可以為氣、氟或其 化合物，例如 NF3、CF4、SF6、C2F6、CC14、C2C16 等，係 取決於欲移除之沉積物質。遠端電漿源162通常設置而接 近處理區域1 20，此乃因為自由基之存活時間通常較短。 一或多個處理氣體係透過氣體輸入歧管167而輸送至 處理區域120。一般來說，由待輸送至處理室之處理區域 的前驅物形成氣體或蒸氣之方法有三種，因而可藉以將所 期望物質之層形成於基材上。第一種方法為昇華製程，其 11 200814157 中固態之前驅物係利用受控製程而蒸發，使得前驅物在安 瓶中由固相：變為氣相（或蒸氣）。第二種方法係藉由蒸發 製程而產生前驅物氣體，其中載氣係沸騰穿過溫控之液體 前驅物，則栽氣會帶走前驅物氣體。於第三種方法中，前 驅物氣體係於液體輸送系統中產生，其 τ液體前驅物係輸 送至蒸德器，液體前驅物則藉由將額外能量傳送至蒸顧器 以使由液態轉變為氣,tePECVD系統1〇〇通常包括一或； 個前驅物輸送系統。PECVd系統1 〇〇可幻/ 产 J包括一或多個液體 輸送氣源1 5 〇，以及一或多個配置以提 代供载氣及/或前驅物 氣體之氣源1 7 2。 PECVD系統1〇〇可配置以將多種薄膜沉積在基材上， 例如來自八甲基環四石夕氧烧（〇MCTS)的碳換雜氧化石夕薄 膜、來自三甲基石夕炫（TMS)的碳捧雜氧化石夕薄膜、沉積 自四乙氧基M(TE〇S)之氧化梦薄膜、來自M(SiH4) 之氧化梦溥膜、來自- — 來自一乙氧基甲基矽烷及α _結品烯的碳摻 雜氧化發薄臈，以及碳化矽薄膜。 一般來說，待於PECVD系統（pecvd系统刚）中 進行加熱之基材可在加載鎖定室中進行預熱及/或冷卻。在 一實施例中’加載鎖定室係維持在與pecvd室相同之真 空或壓力層級下’並透過-閥（例如狹缝閥）而與PECVD 室為選擇性流體連通。在另—實施例中，加載鎖定室及 PECVD室皆可M接至傳輸室，該傳輸室具有一傳輸機械手 臂設置於其中。基材可藉由傳輪機械手臂而傳輪於傳輸室 及加載鎖定室之間。基材可在加載鎖定室中加熱及冷卻， 12 200814157 因此可花費較少時間在PECVD室中，因而增加系統 第2圖」係概要繪示根據本發明之一實施例 鎖定室200。加載鎖定室2〇〇係包括腔室主體2〇1， 義出一腔室空間2〇2，該腔室空間2〇2係配置以在 程之前及/或之後而用以容納基材211。狹縫閥2〇3 於腔室主體201上，用以將基材211傳輪進出腔 202。抽氣系統212係可以與腔室空間202為選擇性 通，以使腔室空間2〇2維持在一期望壓力之下。加 件204係配置以支撐及加熱基材，其係通常設置於 間202内。於-實施例+，加熱器組件2G4可以為 熱斋’其係具有電阻加熱元件形成於其中。複數個 205係設置於加熱器組件2〇4之頂表面213上，並 在具有較少接觸面積之前提下接觸及支撐基材2ιι 實施例中，複數個間隙器2〇5係由接觸時不大可能 微粒之物質所製成。於另一實施例中，複數個間隙 對於基材21丨與頂表面213之間的空氣具有相似的 性’因此，可提供均一的加熱效果。在加熱器組件 係形成有至少三個穿孔206，以提供設置於升舉板 之升舉銷208的通道。「第3圖」係概要繪示加熱 2〇4之一實施例的上視圖。升舉板2〇9係相對於加 件204而垂直移動，因此可藉由升舉銷2〇8而將基 熱器組件204上拾起，並藉由升舉銷2〇8而將基材 置在加熱器組# 20…於一實施例令，加熱器組 係由柱207所支樓，該柱2〇7係設置在形成於升舉 產量。 的加載 其係定 沉積製 係設置 室空間 流體連 熱器組 腔室空 陶竟加 間隙器 配置以 〇於一 會產生 器 205 熱傳導 204中 209上 器組件 熱器組 材自加 2 1 1放 件204 板209 13 200814157 中之中央孔洞210内。 於PECVD系統（例如PECVD系統1〇〇)中所進行之 沉積製程在特徵尺寸降低及基材與晶粒尺寸增加之下對於 缺陷更加敏感。本發明係提供多種單獨或結合使用之方 法’以降低PECVD沉積製程中的缺陷。示範性的方法包 括在一升高溫度下預熱基材、在電漿中預處理基材、在陳 化（seasoning )處理中利用較低之射頻（rf )、利用較低 之上升速率來供應前驅物，以及在沉積步驟之後進行電漿 淨化。本發明所提出之方法可以單獨或結合使用，並將詳 細描述如下。 基材之預熱 於現今之PECVD製程中，基材在裝載至pecvD室而 用於PECVD製程之前通常設置在一加載鎖定室中。一般 來說’基材首先導引至真空中，並在加载鎖定室内雉持在 小於约7 5 °C之溫度下。 觀察係顯示基材上已存在的缺陷（例如移動的微粒） 會成為反應性前驅物物種之成核處，並會導致在PECVD 沉積中形成遠大於已存在缺陷之缺陷。較晚形成之缺陷可 能具有大於10微米之尺寸，並成為形成於基材上之元件的 致命缺陷。當基材加熱至一升高溫度（例如超過1 〇〇), 於基材上的移動微粒係可自表面而去吸附。於本發明之一 實施例中’基材係於加載鎖定室中而於一升高溫度下預熱 一段時間’以降低在其後沉積之PECvd薄膜上所產生的 14 200814157 總缺陷。 預熱基材-段時間係可用於降低在基材上沉積 =過程中所產生的群集型缺陷’該些薄膜例如來自八： 基壤四梦氧燒（〇MCTS)的破摻雜氧切薄膜 =:)的"摻雜氧㈣薄膜、沉積自四乙氧二 歧η 切薄膜、來自石夕@ (則4)之氧化梦薄 膜、來自二乙氧哥 η 基矽烷及α -萜品烯的碳摻雜氧化矽 膜，以及碳化石夕薄膜。 於一實施例中，在沉積來自八甲基環四石夕氧烷 (CTS )之奴摻雜氧化石夕薄膜之前，基材係以約3〇〇〇c 之溫度加熱約2〜^八^ 刀鐘，以降低碳摻雜氧化矽薄膜之總缺 〃口果係』不數種在CVD沉積過程中所生長之群集型缺 (已知為匍萄狀或爆米花狀缺陷），其在基材於沉積製程 之前而在加載鎖定# 貝疋至中加熱至約l〇(TC以上之時可藉以大 幅降低所形成之缺陷。 再者利用升高溫度之加载鎖定室亦可降低在沉積 膜層上之、、似缺1^尺寸，而不論先前已存在於基材上之缺陷 數目’儿積、、、。果顯不，在一升高温度下加熱加載鎖定室係 可降低大於〇·5微米之缺陷的數目。 另外’在具有升高溫度之加载鎖定室中預熱基材亦可 降低機械⑪缺(¾ ’該些缺陷係在基材& pEcvD系統中進 行處理時所產生的。機械性缺陷之計算可將所觀察到的總 缺陷減去已存在之缺陷而得。舉例來說，當加載鎖定室之 /皿度u又定在75C時’則在基材上會產生2〇〇個大於〇12 15 200814157 微米之機械性缺陷。機械性缺陷可能是因為腔室主體及連 接腔室主體與加載鎖定室之狹缝閥之間的摩擦所致。各加 载鎖定室之溫度設定為約则。㈢，大於G l2微米之:械 性缺陷的平均數目降低至小於1〇。 電漿預處理 义在本發明之一實施例中，¾漿預處理係在《 冗積步驟之 f ι·⑴而在PECVD至中針對基材進行。電製預處理係可利用 氦電漿而進行。其他例如氬氣、氮氣、氧氣及氧化亞氮之 氣體亦可用於電漿預處理製程。結果顯示，針對待處理之 基材的電漿預處理係可減少於之後沉積之薄膜的缺陷數 目。由於電漿預處理而可能使缺陷減少之結果係可降低在 基材上產生缺陷的成核處。 於一實施例中，電漿預處理之後接著進行抽氣步驟， 以在沉積步驟之前將用於電漿預處理之電漿去除。於另一 實施例中，用於電漿預處理之電漿可在其後直接使用用於 V . 沉積步驟之電漿。 本發明之電漿預處理可伴隨將多種薄膜沉積在基材上 而使用，例如例如來自八甲基環四矽氧烷（OMCTS )的碳 推雜氧化矽薄膜、來自三曱基矽烷（TMS )的碳摻雜氧化 石夕薄膜、沉積自四乙氧基矽烷（TEOS )之氧化矽薄膜、來 • 自發燒（SiH4 )之氧化矽薄膜、來自矽烷（SiH4 )之氮化 石夕4膜、來自二乙氧基甲基矽烷及^ -萜品烯的碳摻雜氧化 石夕溥犋，以及碳化矽薄膜。 16 200814157

實例I 本發明之電漿預處理係針對PECVD沉積製程而進 行，其係利用PRODUCER® SE雙腔室而沉積來自OMCTS 之碳摻雜氧化矽薄膜，其中PRODUCER® SE雙腔室包括近 似於「第1圖」之PECVD系統 100的二處理室。有關 PRODUCER® SE雙腔室之詳細說明係描述於美國專利第 5，855，681號及第6，495,233號，在此將其併入以做為參考。 電漿預處理係在約5托（Torr )之壓力及在35〇〇c之 腔室溫度下進行約1 〇秒〜約3 0秒。高頻射頻（HFRF )功 率係開啟至約300W以產生電漿，低頻射頻（lfrf)功率 則關閉。面板與加熱器座之間的間隔為約45〇密爾 (mils)。下方列示出所使用之處理氣體及流速： 氧氣，在各腔室之流速為約9〇〇 sccm。 沉積之後的電漿淨化 於本發明之-實施例中，電漿淨化步驟可以在 驟已於PECVD室中進行於基材之 冰積 ^ 在沉稽舟碰 過程中，-或多個前驅物及_或多個反應物步驟 應至PECVD室’且同時開啟射頻功率以產生’般係 電聚。當沉積步驟完成時，通常會停止供應前驅物冗積 在用於液體前驅物之液體流量計及/或用於氣體」然而 質流流量計下游之氣體管路中存在有殘留 則驅物 腔室進行抽氣通常不足以將殘剛1物。且 戈留之刖驅物去除。殘留之 17 200814157 成·微粒污染的來 驅物可能會凝結於腔室壁上或基材上而變 源0 f 止。電漿淨化步驟之時間係可取決於供應前驅物之氣體管 本發明之電漿淨化包括將 盡。於一實施例中，電漿淨化 後連續地提供射頻功率，並在 應物氣體之流速，藉此可使得 功率係藉由使反應物氣體與殘 電聚。於一實施例中，沉積 PECVD室之間隔、温度及壓力 一實施例中，電漿淨化係進行 系統中的任何殘留前驅物耗 之進行係藉由在沉積步驟之 前驅物停止供應之後調整反 節流閥之作動最小化。射頻 留前驅物進行反應而產生一 步驟與電漿淨化步驟中的 係維持在實質相同數值。於 直到殘留之前驅物不存在為 線的長度。於一實施例中，電漿淨化之持續時間為約2秒。 本發明之淨化係可伴隨將多種PECVD薄膜及低k薄 膜/儿積在基材上而使用，例如來自八甲基環四矽氧烷 (OMCTS )的碳摻雜氧化矽薄膜、來自三曱基矽烷（tmS ) 的碳推雜氧化矽薄膜、來自四乙氧基矽烷（Τ Ε Ο S )之氧化

石夕薄膜、來自矽烷（SiH4 )之氧化矽薄膜、來自矽烷（SiH4 ) 之氣化石夕薄膜、來自二乙氧基甲基矽烷及α-祐品烯的碳摻 雜氧化矽薄膜，以及碳化矽薄膜。 tiMJl 本發明之淨化係針對PECVD沉積製程而進行，其係 利用PRODUCER® SE雙腔室而沉積來自〇MCTS之碳摻雜 氧化矽薄膜，其中PRODUCER® SE雙腔室包括近似於「第 18 200814157 1圖」之PECVD系統100的二處理室。PECVD沉積步驟 之目的在於沉積碳摻雜氧化矽薄膜，且其厚度為5000埃， 介電值為3.0。 沉積步驟係在約5托之壓力及在3 5 0 °C之腔室溫度下 進行約45秒。高頻射頻（HFRF )功率（約13.56 Hz )係 開啟至約5 0 0 W，低頻射頻（LF RF )功率（約3 〇 〇 Ηz )則 開啟至約1 2 5 W。面板與加熱器座之間的間隔為約3 5 0密 爾（mils )。下方列示出所使用之處理氣體及流速： OMCTS，2700 mgm ; 氧氣，1600 seem;以及 氦氣，1 000 seem。 在上方沉積步驟之後進行之電漿淨化係在約5托之壓 力及在3 5 0 C之腔室溫度下進行約2秒。高頻射頻（η f r ρ ) 功率係開啟至約100W以產生電漿’低頻射頻（lfrf)功 0 率則關閉。面板與加熱器座之間的間隔為約350密爾 (m Π s )。壓力、腔室溫度及間隔仍然與沉積步驟中之條件 相同。下方列示出所使用之處理氣體及流速·· 氧氣，375 seem ;以及 氦氣，11 25 seem。 在電漿淨化步驟中，係停止供應前驅物〇MCTS，則氧 19 200814157 氣和氦氣的流速需增加以維持與沉積步驟相同之 藉此，才可使得節流閥之作動最小化。 電聚淨化步驟係配置以清除殘留的前驅物， 統的微粒表現。應注意在電漿淨化之過程中亦會 現象，此乃因為反應物與殘留前驅物之間的反應 在實例Π中’介電值^ 3·5且厚度為@ H)〇埃之 膜係沉積在於沉積步驟中所形成之薄膜之上。介 變係由於前驅物與反應物之比率改變所造成。然 電漿淨化之沉積現象通常不影響形成於基材上之 為在沉積之後通常會進行研磨步驟。研磨步驟可 300〜400埃的基材表面層，因此電漿淨化過程中 被完全移除。 較低之上升速率 於本發明之一實施例中，較低之上升速率係 少PECVD過程中的群集型缺陷。較低之上升速 ti 至前驅物之流速、反應物氣體之流速、射頻功率 其組合至少其中之一者。較低之上升速率可以應 步驟之起始處及/或沉積步驟與電漿淨化步驟之 時期。 在沉積來自OMCTS之碳摻雜氧化矽薄膜的 . 群集型缺陷之形成係與OMCTS及氧氣相關。當 氧氣之莫爾比大於約丨.56，則會形成群集型缺陷 降低OMCTS/氧氣之比率係有利於減少群集型缺 總流速’ 並增進系 發生沉積 所造成。 氧化物薄 電值的改 而，來自 元件，因 以移除約 之沉積會 應用以減 率可應用 之功率或 用在沉積 間的過渡 過程中， OMCTS/ 。因此， 陪。期望 20 200814157 之OMCTS/氧氣之莫爾比係介於約〇·28〜奏 在》儿積製程之起始時，前驅物（例如 上升速率為約5〇〇〇 mgrn/sec。在此預設上 物之流速有可能會造成前驅物/反應物之bt 沉積過程中形成群集型缺陷。因此，降低 供較具控制性之前驅物/反應物比率，因而 之形成降低。再者，反應物氣體之上升速 提供對於前驅物/反應物比率之較佳控制。 另外，較佳亦可降低沉積製程中所使 上升速率’特別是在沉積過程終點及/或沉 積之間的過渡時期而停止及降低功率供應 率供應之上升速率降低時，可避免例如電 流（eddie current)等之不期望現象發生 於形成在基材上之元件的傷害並增加沉積

L列 III 沉積來自OMCTS之碳摻雜氧化砍薄月 製程係利用PRODUCER® SE雙腔室來 producer® SE雙腔室包括近似於「第 系統1 0 0的二處理室。 所進行之沉積製程的參數係設定在下 溫度：約20(TC〜約55〇t 壓力：約5托〜約8托 間隔：約200密爾〜約12〇〇密爾 勺 1 · 5 6。 OMCTS )之預設 升速率下，前驅 〕率超過，因而在 上升速率可以提 使得群集塑缺陷 率亦可降低，以 用之射頻功率的 積步驟與電漿沉 之時。當射頻功 弧、火花及/或滿 ，因而可避免對 土句*十生 ° R的PECVD沉積 L進行，而其中 1圖」之PECVD 列範圍内： 21

200814157 HFRF功率：約l〇〇W〜約1000W LFRF功率：約〇W〜500W Ο M C T S 流速··約 1 0 0 〇 m g m 〜約 5 0 0 0 m g m 氦氣流速：約5 0 0 s c c m〜約5 0 0 0 s c c m 氧氣流速··約1 〇 0 s c c m〜約1 0 0 0 s c c m

該些參數之上升速率係設定在下列數值： HFRF 功率：約 l〇〇W/s 〜約 500W/S LFRF 功率：約 50W/s 〜約 200W/S OMCTS 流速：約 300 mgm/s 〜約 1500 mgm/s 氦氣流速：約200 sccm/s〜約2000 sccm/s 氧氣流速：約50 sccm/s〜約500 sccm/s 以較低RF功率進行陳化（seasoning) 在PECVD製程中進行週期性的腔室清洗處理之 通常會進行腔室之陳化。當PECVD室已清除製程氣 且清除處理所產生之副產物已被排出腔室外時，則進 化步驟以在形成處理區域之腔室的組件上沉積一薄膜 將殘留之污染物密封於其中，並降低製程中的污染層 陳化步驟通常根據接續之製程配方而包括將一陳化薄 覆於在腔室中界定處理區域之内表面上。 可利用與在陳化處理之後而於腔室中進行之沉積 所使用的相同氣體混合物來將陳化薄膜沉積在腔室 面。在陳化處理之過程中’前驅物氣體、氧化氣體及 後， 體， 行陳 ，以 級。 膜塗 製程 内表 载氣 22 200814157 係抓入L至中，其中射頻源係提供射頻能量以激發前驅物 氣體並促使沉積進行。有關陳化之詳細說明係描述於美國 專利申凊序號第10/816,606號’2004年4月2日申請，2005 年10月13日公開為美國專利申請公開第2〇〇5/〇227499 號，專利名稱為「0xide七ke seas〇ning f〇r dielectHc L〇w κ

Films(低K介電薄膜之似氧化物陳化）」，在此將其併入以 做為參考。 於本發明之一實施例中，具有較低之射頻功率層級的 陳化處理係應用以降低沉積薄膜中的群集型缺陷。係顯示 陳化薄膜之附著力與陳化薄膜中的碳含量有關。具有較少 碳含量之陳化薄膜較具黏著力，因此可獲得較佳之污染控 制。陳化薄臈之傅立葉轉換紅外線光譜（F〇uHer Infrared Spectr〇scopy; FTIR)顯示在較低RF功率層級下 沉積之薄膜係具有較低之碳含量及較高 明之一實施例中，在陳化處理之過程中 射頻功率皆要降低。在另一實施例中， 降低，低頻射頻功率則維持不變。於另 射頻功率降低，低頻射頻功率則關閉。 之黏著力。於本發 ’高頻射頻及低頻 僅有高頻射頻功率 一實施例中，高頻 戶斤使用的不同氣 理相同之沉積速 ^内形成所期望 一實施例中，陳 持在約1000埃/ 在以較低R F功率進行之陳化處理中 體之流速係可經調整以維持與傳統陳化處 率。此使得可在與傳統陳化處理相同之時 之陳化薄膜，因而可避免微粒的產生。於 化處理可進行約1 〇秒鐘，陳化速率係維 分〜3000埃/分。 23 200814157 於另一實施例中，在用於陳化處理之氣體混合物中的 不同氣體之比率係經調整以獲得由氧化產物所製成之沉積 薄膜，以避免碳併入沉積薄膜中。 實例IV :傳統陳化處理 陳化層係沉積在用於PECVD製程之腔室的内表面， 該PECVD製程係用以沉積來自OMCTS之碳摻雜氧化矽薄 膜。腔室壓力為約5托，腔室溫度為3 5 0 °C，陳化處理係 進行1 0秒，間隔為約4 5 0密爾。並採用下列之處理參數： HFRF，約 1 000W ; LFRF，約 1 50W ; OMCTS，1 300 seem ; 氧氣，900 seem ; 氦氣，2500 seem。 實例V :以較低RF層級進行之陳化處理

陳化層係沉積在用於與實例IV的相同目的之腔室内 表面。腔室壓力為約5托，腔室溫度為3 5 0 °C，陳化處理 係進行1 0秒，間隔為約4 5 0密爾。並採用下列之處理參數： HFRF，約 500W ; LFRF，約 150W ; OMCTS，900 seem ; 氧氣，900 seem ; 氧氣，1 000 seem 〇 24 200814157 陳化薄膜之特性係比較於「表1」。實例係顯示以較低 功率層級沉積之陳化薄膜係具有較低之碳含量及較佳之黏 著力。 表1 來自實例IV之 來自實例V之陳 陳化薄膜 化薄膜 於350°C下沉積之應力 (MPa) -185 -7 於150°C下沉積之應力 (MPa) -10 22 密度（g/cc) 1.97±0.02 2.03±0.02 在1 # m下之硬度（GPa) 3.54土0.06 3.20±0.01 在1 // m下之模數（GPa) 29·28±0·39 30·84±0·09 黏著力（kPa) 3.42 15.69 濕潤角（wetting angle) 71.7° 65° 多孔性 2% 3% -OH/Si-O-Si (面積比xlOOO) 150.02 320.74 Si-CH3/Si-0-Si (面積比xlOOO) 6.65 2.15 Si-(CH3)2/Si-0-Si (面積比xlOOO) 80.58 42.07 Si/C/0/H(RBS，HFS)(% ) 23/10/46/21 26/5/54/15 HRFR/OMCTS(W/mgm) 0.77 0.56 25 200814157 「第4圖」係繪示根據本發明之一實施例的示 積製程3 0 〇。 於沉積製程300之步驟310中，基材係於一升 下而在加載鎖定室中加熱一段預定時間。在基材上 微粒於加熱過程中係被吸附出基材的表面。 於沉積製程300之步驟320中，通常藉由一機 ρ 而將基材自PECVD室的加載鎖定室傳輸出。加載 與PECVD室之間設置有狹缝闊，其係配置以使基 於加載鎖定室與PECVD室之間。 於沉積製程3 00之步驟330中，在基材上進行 處理。電漿預處理係配置以減少基材上之成核處。 於沉積製程300之步驟340中，係進行沉積步 要沉積步驟，其係藉由將所需之一或多個前驅物及 反應物氣體及載氣流入PECVD室中，並在PECVD 生電漿而進行之。於一實施例中，在步驟34〇之； 〇 或終點之處係使一或多個製程參數具有較低之上升 可選擇地，在步驟330及步驟340之間可進 335。於步驟335中，在主要沉積步驟進行之前， 室係進行抽氣以將用於電漿預處理之電漿及/或反 體排出。 - 於沉積製程3〇〇之步驟3 50中，係進行電聚淨 漿淨化係配置以「燒除」殘留的前驅物，並減少在 至中及基材上之則驅物凝結物。於一實施例中，在 範性沉 高溫度 之移動 械手臂 鎖定室 材傳輸 電漿預 驟或主 相應之 室中產 趣始及/ 速率。 行步驟 PECVD 應物氣 化。電 PECVD 卜驟340 26 200814157 至步驟3 5 0之間的過渡時期係針對一或多個製程參數採用 降低之上升速率。 應注意的是，本發明所提出之缺陷降低方法係可單獨 或結合使用之。熟悉該技術領域之人士可利用不同之降低 缺陷方法的組合，而在特定之沉積處理中減少缺陷之產生。 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 和範圍内所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。 【圖式簡單說明】 藉由上方描述則可詳細瞭解本發明之特徵，而簡單摘 要於上之針對本發明的特定說明可參照實施例，且部分亦 說明於所附圖示中。然而，需注意的是，所附圖示僅繪示 本發明之實施例，因此不可認定為限制本發明之範圍，該 發明需承認其他等效的實施例。 第1圖，繪示根據本發明之一實施例的PECVD系統 之剖面視圖。 第2圖，概要繪示根據本發明之一實施例的加載鎖定 室。 第3圖，概要繪示第2圖中所示之加載鎖定室的加熱 器組件之一實施例的上視圖。 第4圖，繪示根據本發明之一實施例的的示範性沉積 製程。 27 200814157

Ο 【主要元件符號說明】 100 系統 102 腔室主體 103 驅動系統 104 腔室蓋 108 氣體分配系統 112 側壁 116 底壁 120 處理區域 122，124 通道 125 抽氣通道 126 柄 127 腔室襯墊 128 加熱器座 129 突出件 130 桿 131 排出口 140 通道 142 喷器頭組件 144 阻擋板 145 入口 146 面板 147 冷卻通道 148 基板 149 出口 150 氣源 161 升舉銷 162 遠端電漿源 163 前驅物源 164 抽氣系統 165 RF源/射頻源 166 入口 167 歧管 168 載氣源 169 電源 172 氣源 200 裝載鎖定室 201 腔室主體 202 腔室空間 203 狹縫闊 204 加熱器組件 205 間隙器 206 穿孔 207 柱 208 升舉銷 209 升舉板 210 孔洞 28 200814157 211 基材 212 抽 氣系統 213 頂表面 300 製 程 3 1 0,320, 330,335,340,350 步驟 29

Claims (1)

1. 200814157 十、申請專利範圍： 1. 一種用於處理一基材之方法，包括： 將該基材放置於一處理室中； 以一第一電漿處理該基材，該第一電漿係設置以減少 在該基材上已存在之缺陷，以及 施加由至少一前驅物及至少一反應物氣體所產生之 一第二電漿，以在該基材上沉積包括矽及碳之一薄膜。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一電漿係 由選自下列各者之至少一反應物氣體所產生：氦氣（He )、 氬氣（Ar)、氮氣（N2)、氧氣（02)及氧化亞氮（N20)。 3·如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括在上述之 沉積該薄膜的步驟之後，以一第三電漿淨化該至少一前驅 物。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中上述之淨化該 至少一前驅物的步驟包括： 調整該至少一反應物氣體之流速以及調整一射頻功 率層級，並且同時停止該至少一前驅物之供應。 5.如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該至少一反應 物氣體之流速係經調整，以在該至少一前驅物停止供應之 30 200814157 同時，可使得該處理室之一節流閥的作動最小化。 6·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之處理該 基材及沉積該薄膜之步驟係連續進行，而不將該第一電漿 抽離該處理室。 7·如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括在上述之 f % 將該基材放置於該處理室中之步驟之前，在一升高溫度下 而於一加載鎖定室中加熱該基材一充足時間，以移除在該 基材之表面上一或多個移動微粒。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜係為選 自下列各者之至少一薄膜：來自八甲基環四矽氧烷 (OMCTS )的礙摻雜氧化矽薄膜、來自三甲基石夕烷（tmS ) 的破摻雜氧化石夕薄膜、沉積自四乙氧基石夕燒（TEOS)之氧 U 化矽薄膜、來自矽烷（SiH4)之氧化物薄膜、來自矽烷（SiH4) 之氮化物薄膜、來自二乙氧基甲基矽烷及α-萜品烯（α -terpinene )的碳摻雜氧化石夕薄膜，以及碳化石夕薄膜。 9. 一種用於在一 PECVD (電漿輔助化學氣相沉積）室中 ▲ 處理一基材之方法，包括： . 將該基材放置於該PECVD室中； 提供一第一反應物至該PECVD室，並施加處於一第 31 200814157 一層級之一射頻功率，其中該第一反應物係設置以減少在 該基材上已存在之缺陷，以及 提供一第二反應物至該PECVD室，並施加處於一第 二層級之該射頻功率，其中該第二反應物係設置以在該基 材上沉積一薄膜。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第一反應物 包括選自下列各者之至少一反應物氣體：氦氣（He )、氬 氣（Ar)、氮氣（N2)、氧氣（02)及氧化亞氮（N20)。 11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其更包括在上述之 提供該第二反應物之步驟之前，抽空該PECVD室。 12. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中上述之提供該 第二反應物之步驟係包括以一充分低之上升速率提供該第 二反應物。 13. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第二反應物 包括至少一前驅物及至少一反應物氣體。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其更包括在施加 一處於一第三層級之射頻功率的同時，使該至少一反應物 氣體之流速增加，並停止該至少一前驅物之供應。 32 200814157 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該射頻功率 係以一受控方式而由該第二層級調整到該第三層級。 16. —種用於處理一基材之方法，包括： 將該基材放置於一處理室中； 利用一第一電漿以對該基材進行預處理，藉以減少在 該基材上已存在之缺陷， 利用由一前驅物及一反應物氣體所產生之一第二電 漿而在該基材上沉積一薄膜；以及 利用由該反應物氣體所產生之一第三電漿來淨化該 處理室。 17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，更包括在上述之 將該基材放置於該處理室中之步驟之前，於一加載鎖定室 中預處理該基材。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中上述之進行 預處理及沉積該薄膜之步驟係連續進行，而不抽空該處理 室。 1 9 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中上述之沉積 該薄膜之步驟包括： 33 200814157 在一充分缓慢之第一速率下開始供應該前驅物； 以預定流速供應該前驅物及該反應物氣體；以及 在一充分缓慢之第二速率下停止供應該前驅物。 20.如申請專利範圍第19項所述之方法，其中上述之沉積 該薄膜之步驟包括： 在一充分緩慢速率下調整一射頻功率層級。 34