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TWI883051B - 包含預熱噴淋頭的低溫電漿輔助化學氣相沉積製程 - Google Patents

包含預熱噴淋頭的低溫電漿輔助化學氣相沉積製程 Download PDF

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TWI883051B
TWI883051B TW109132699A TW109132699A TWI883051B TW I883051 B TWI883051 B TW I883051B TW 109132699 A TW109132699 A TW 109132699A TW 109132699 A TW109132699 A TW 109132699A TW I883051 B TWI883051 B TW I883051B
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

一電漿輔助化學氣相沉積製程方法被提供，並且包含：在一基板之一電漿輔助化學氣相沉積製程之前或準備期間，將一噴淋頭預熱至一預熱態；預熱該噴淋頭的同時，決定該噴淋頭的至少一溫度；基於該至少一溫度決定是否繼續預熱該噴淋頭；響應於該至少一溫度滿足一溫度標準，停止預熱該噴淋頭；以及當該噴淋頭係在該預熱態時，啟動該電漿輔助化學氣相沉積製程以將配置在該基板之上的先前製造的積體電路加以封裝，其中該電漿輔助化學氣相沉積製程包含形成一層以上的膜保護層在該積體電路上方。

Description

包含預熱噴淋頭的低溫電漿輔助化學氣相沉積製程
本揭露關聯於實施電漿輔助化學氣相沉積（PECVD）的基板處理系統之噴淋頭。
此處提供的先前技術描述係為了大致上呈現本揭露背景的目的。在此先前技術章節中所描述的範圍內，目前列名的發明人的作品以及在申請時可能不適格為先前技術的說明實施態樣，均未明確或暗含地承認為對抗本揭露的先前技術。
一基板處理系統，例如一PECVD處理系統，通常包含一噴淋頭以及用於支撐一基板的一基板支撐件。在作業期間，該噴淋頭將反應氣體分佈在該基板上方。一射頻（RF）電位被提供在二電極（例如該噴淋頭以及在該基板支撐件之中的一RF電極）之間以產生電漿。被激發電子將來自該電漿的反應氣體離子化或解離，並且產生化學活性自由基。當這些自由基反應時，一薄膜被沉積在該基板之上。
一電漿輔助化學氣相沉積製程方法被提供，並且包含：在一基板之一電漿輔助化學氣相沉積製程之前或準備期間，將一噴淋頭預熱為一預熱態；預熱該噴淋頭的同時，決定該噴淋頭的至少一溫度；基於該至少一溫度決定是否繼續預熱該噴淋頭；響應於該至少一溫度滿足一溫度標準，停止預熱該噴淋頭；以及當該噴淋頭係在該預熱態時，啟動該電漿輔助化學氣相沉積製程以將配置在該基板之上的先前製造的積體電路加以封裝。該電漿輔助化學氣相沉積製程包含形成一個以上的膜保護層在該積體電路上方。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含將該電漿輔助化學氣相沉積製程限制為溫度低於或等於200℃。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含在實施該電漿輔助化學氣相沉積製程之前，當預熱該噴淋頭時，將該噴淋頭之溫度限制為在50-200℃之間。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含，在預熱該噴淋頭之後並且在啟動該電漿輔助化學氣相沉積製程之前，排空一處理室。該噴淋頭被安置在該處理室之內。
在其他特徵之中，該噴淋頭的該預熱步驟包含：提供一反應氣體至一處理室；並且提供射頻功率至安置在一基板支撐件之中的一第一電極、或安置在該噴淋頭之中的一第二電極的至少其中之一，俾以產生電漿。該噴淋頭被安置在該處理室之中。在其他特徵之中，該噴淋頭之該預熱步驟包含提供電流至在該噴淋頭之中的至少一加熱元件。在其他特徵之中，該噴淋頭之該預熱步驟包含將被供應至該噴淋頭的一流體加熱。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含：在實施一系列的多個電漿輔助化學氣相沉積製程之前，預熱該噴淋頭；以及避免在該等電漿輔助化學氣相沉積之連續者之間與同時將該噴淋頭預熱，或者在該電漿輔助化學氣相沉積製程的二者之間預熱該噴淋頭。
在其他特徵之中，該基板被安置在一基板支撐件之上。該基板支撐件包含一第一電極。該噴淋頭包含一第二電極。該電漿輔助化學氣相沉積製程包含提供射頻功率至該第一電極及該第二電極的至少其中一者。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含：基於該至少一溫度停止該噴淋頭之預熱；以及在停止該噴淋頭之預熱之後並且在該電漿輔助化學氣相沉積製程之前，排空該處理室。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含：響應於該至少一溫度低於或等於一預定溫度，繼續預熱該噴淋頭；以及響應於該至少一溫度大於該預定溫度，停止預熱該噴淋頭。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含：在實施一系列的多個電漿輔助化學氣相沉積製程之前，預熱該噴淋頭；以及避免在該等電漿輔助化學氣相沉積製程之連續者之間與同時將該噴淋頭預熱。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含：實施一系列的電漿輔助化學氣相沉積製程；並且在實施該電漿輔助化學氣相沉積製程每一者之前以及在該電漿輔助化學氣相沉積製程的連續者之間，預熱該噴淋頭。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含：在該噴淋頭的預熱步驟之前，實施另一電漿輔助化學氣相沉積製程，以製造該積體電路。該另一電漿輔助化學氣相沉積製程包含將該噴淋頭加熱至150-350℃之間的一溫度。該噴淋頭的預熱步驟、以及在該噴淋頭的預熱步驟之後的該電漿輔助化學氣相沉積製程之實施包含將該噴淋頭之溫度限制為低於或等於200℃。
在其他特徵之中，該電漿輔助化學氣相沉積處理方法進一步包含在該噴淋頭的預熱步驟之前實施另一電漿輔助化學氣相沉積製程以製造該積體電路。該另一電漿輔助化學氣相沉積製程包含加熱該噴淋頭至高於200℃的一溫度。該噴淋頭的預熱步驟、以及在該噴淋頭的預熱步驟之後的該電漿輔助化學氣相沉積製程之實施包含將該噴淋頭之溫度限制為低於或等於200℃。
根據實施方式章節、申請專利範圍及圖式，本揭露的其他應用領域將變得顯而易見。該實施方式章節及特定示例僅旨在說明之目的，並不旨在限制本揭露的範圍。
一第一PECVD製程時常被實施以製造積體電路（IC）。在該第一PECVD製程期間，一基板被固持在一處理室之內的一基板支撐件之上。反應氣體係藉由安置在該基板上方的一噴淋頭加以提供。該噴淋頭及該基板支撐件包含電極。該等電極其中一者以上係加以供給RF功率，以將該反應氣體激發並且形成電漿，俾以例如將膜層沉積在該基板之上。將一層以上的膜層沉積之後，該處理室被排空。
為了改善整個該基板的沉積均勻度，在實施該第一PECVD製程之前及同時，該噴淋頭可能被加熱至一預定溫度（例如150-350℃）。這可能發生在IC製造製程，其中高溫PECVD被實作並且處理室溫度係高於或等於400℃。
在IC製造之後，一第二PECVD製程可能被實施以封裝該IC。該第二PECVD製程被實施以提供一層以上的保護介電層在該IC上方。該第二PECVD製程可能在低溫下被實施。作為一示例，封裝需求可例如將在該第二PECVD製程期間的一基板之溫度限制為低於或等於200℃。該噴淋頭未在實施該第二PECVD製程之前被加熱，而是在該第二PECVD製程期間加熱。將該第二PECVD製程之溫度限制為低於200℃，避免例如在一基板之一矽層與一基板承載件之一玻璃層之間的一黏合材料之活化。這避免了在處理期間該基板相對於該基板承載件之移動。該基板承載件被用以在處理期間搬運該基板，並且在之後自該基板加以移除。在較高的化學氣相沉積溫度會損害製造裝置的應用之中，低沉積溫度亦被需要。
在該低溫PECVD製程期間，因為該噴淋頭之溫度變化，沉積膜層的不穩定（或趨勢）可發生在一基板之中。在該低溫PECVD製程期間，因為產生的電漿，該噴淋頭之該溫度增加。當複數的低溫PECVD製程連續地實施以封裝個別基板之IC時（每一低溫PECVD一基板），這特別為真。此重複以及/或者持續對電漿的暴露將該噴淋頭之該溫度增加。該製程趨勢包含在沉積膜厚度及應力之中的趨勢。例如，在被實施以分別封裝25個基板之IC的一系列25個PECVD製程期間，該沉積膜厚度可趨勢增加15%並且該應力可趨勢增加35%。對例如低溫IC封裝的低溫應用而言，此顯著的製程趨勢阻礙PECVD的廣泛使用。
在此闡明的示例包含在實施低溫PECVD之前預熱一噴淋頭。該預熱步驟可能如以下加以實施：在實施低溫PECVD於單一基板之前；在對複數基板實施一系列低溫PECVD製程之前；以及/或者在對複數基板連續地實施低溫PECVD製程每一者之前。該預熱步驟可能加以實施在一系列低溫PECVD製程之前以及/或者在連續實施的低溫PECVD製程之間。藉由在開始一低溫PECVD製程之前加熱該噴淋頭，一基板之膜性質（溫度、厚度、及應力）變得高度穩定。
圖1顯示一基板處理系統100，其可能包含一ESC 101或其他基板支撐件、以及一噴淋頭103。雖然圖1顯示一電容耦合電漿（CCP）系統，但本文揭露的實施例可應用於變壓器耦合電漿（TCP）系統、感應耦合電漿（ICP）系統、以及/或者其他包含可被加熱之一噴淋頭的系統及電漿源。該實施例可應用於低溫PECVD製程並且可能可應用於低溫PEALD製程、以及低溫化學輔助電漿氣相沉積（CEPVD）製程。雖然ESC 101及噴淋頭103被顯示為包含一特定結構，但ESC 101及噴淋頭103可能有著其他結構。舉例而言，ESC 101被顯示為有著一單片體102，但ESC 101可能包含複數板。噴淋頭103可能包含複數板及/或一堆疊層佈置。不同噴淋頭配置之一些示例顯示於圖1-2之中。
該基板處理系統100包含一處理室105。ESC 101及噴淋頭103被封閉在該處理室105之內。處理室105可能包含RF電漿。作業期間，一基板107被佈置在ESC 101之上，並且靜電夾持於ESC 101。噴淋頭103引入並且分佈氣體。噴淋頭103可能包含一桿部111，其包含一端連接至處理室105之一頂表面。噴淋頭103通常係圓柱形並且自桿部111之一相反端（在與處理室105之該頂表面間隔的一位置處）徑向地延伸向外。噴淋頭103之一面向基板表面包含處理或吹掃氣體流動經過的孔洞。
一RF產生系統120產生並且輸出RF電壓至在該噴淋頭之中的一個以上的上電極112以及/或者在ESC 101之中的一個以上的下電極116。上電極112或者下電極116可能係DC接地、AC接地、或者係在一浮動電位。僅作為示例，RF產生系統120可能包含產生RF電壓的一個以上的RF產生器122（例如一電容耦合電漿RF功率產生器、一偏壓RF功率產生器、以及/或者其他RF功率產生器），該RF電壓由一個以上的匹配及分佈網絡124饋送至上電極112及/或下電極116。作為一示例，一電漿RF產生器123、一偏壓RF產生器125、一電漿RF匹配網絡127及一偏壓RF匹配網絡129係加以顯示。電漿RF產生器123可能係一高功率RF產生器，其產生例如100瓦（W）至10千瓦（kW）的功率。偏壓RF匹配網絡129提供功率至RF電極，例如RF電極116。
噴淋頭103可能包含一個以上的加熱元件118，其可能被用以在實施一低溫PECVD製程之前加熱噴淋頭103。加熱元件118可能係以如所示的接收電流的電極為形式，或者可能係若干其他形式，例如接收一被加熱流體的一條以上流體通道。該被加熱流體可能接收自例如一泵，其自一貯存器或加熱器抽送該被加熱流體至該噴淋頭。一流體通道、泵、一貯存器、及一加熱器之一示例顯示於圖2之中。加熱元件118可能接收來自一功率供給電路144的電流。
一氣體輸送系統130包含一個以上的氣體源132-1、132-2、……、以及132-N（統稱氣體源132），其中N係一大於零的整數。氣體源132供給一個以上的前驅物以及其氣體混和物。該氣體源132可能亦提供沉積氣體、載體氣體、及/或吹掃氣體。汽化前驅物可能亦被使用。氣體源132係藉由閥134-1、134-2、……、及134-N（統稱閥134）以及質量流控制器136-1、136-2、……、及136-N（統稱質量流控制器136）加以連接至一岐管140。岐管140之一輸出被饋送至處理室105。僅作為示例，岐管140之該輸出被饋送至噴淋頭103。
基板處理系統100進一步包含一噴淋頭預熱系統141，其包含可能被連接至加熱元件118的一溫度控制器142。溫度控制器142控制該功率供給電路144，其提供功率至加熱元件118。供給至加熱元件118的該電壓及電流可能係基於噴淋頭103之偵測溫度，例如藉由溫度探測器143所偵測者。
雖然顯示為獨立於一系統控制器160，但溫度控制器142可能實作為系統控制器160之部份。噴淋頭103可能包含複數的溫度控制區域，其中該區域每一者包含溫度感測器及加熱元件（例如加熱元件118）。一例示溫度感測器係溫度探測器143。該溫度感測器可能包含溫度探測器、電阻溫度裝置、熱電耦、數位溫度感測器等等。溫度控制器142可能依該溫度感測器所示監控溫度，並且調整加熱元件118的電流、電壓、及/或功率以將該溫度調整至目標溫度。該功率供給電路144可能亦提供功率（包含一高電壓）至電極131，俾以將基板107靜電夾持至ESC 101。功率供給電路144可能藉由溫度控制器142及/或系統控制器160加以控制。
溫度控制器142可能控制作業，進而控制加熱元件118之溫度以及作為一結果的該噴淋頭之溫度。基於來自溫度感測器的所偵測參數及/或來自其他感測器（例如在處理室105之內的溫度感測器145）的參數，溫度控制器142控制供給至加熱元件118的電流。溫度感測器145可能包含電阻溫度裝置、熱電耦、數位溫度感測器、及/或其他合適的溫度感測器。
一閥156及泵158可能被用以自處理室105排空反應物。系統控制器160可能控制基板處理系統100之構件，包含控制所供給RF功率準位、所供給氣體的壓力及流率、RF匹配等等。系統控制器160控制閥156及泵158之狀態。一機器人164可能被用以將基板輸送至ESC 101之上，以及自ESC 101移除基板。舉例而言，機器人164可能在ESC 101及一負載鎖166之間傳送基板。機器人164可能藉由系統控制器160加以控制。系統控制器160可能控制負載鎖166之作業。
在此所稱的該閥、氣體泵、功率源、RF產生器等等可能被稱為制動器。加熱元件118及RF產生器123可能在此被稱為溫度調整元件。
圖2顯示一噴淋頭預熱系統200，其可能取代圖1之噴淋頭預熱系統141。噴淋頭預熱系統200可能包含溫度控制器142、一噴淋頭202、一泵204、一加熱及冷卻系統206及一貯存器208。在所示示例之中，噴淋頭202包含複數的加熱元件。如所示，該加熱元件包含一加熱電極230及複數條流體通道232。加熱電極230接收如上所述的電流。流體通道232可能經由一泵204接收來自加熱及冷卻系統206的一流體（氣體或液體）。泵204可能自一貯存器208抽送該流體至加熱及冷卻系統206。該流體接著經由流體通道232加以循環。取決於經由加熱及冷卻系統206之加熱及冷卻裝置的作業模式，該流體可能被加熱或冷卻。加熱及冷卻系統206可能包含一加熱器、一熱交換器、一冷卻機等等。作為一示例，該流體可能在一預熱模式期間被加熱，並且可能在一沉積模式期間被冷卻。在該預熱及沉積模式每一者之至少一部份期間，該流體可能或可能不加以循環。噴淋頭202可能亦包含一個以上的RF電極（單一RF電極234被顯示），以接收用於電漿產生的一RF訊號。
藉由將泵204及經由加熱及冷卻系統206的流體之溫度加以控制，溫度控制器142可能抽送流體經過流體通道232。基於噴淋頭202之溫度，供給至加熱及冷卻系統206的該功率以及該流體之流率及/或壓力可能藉由溫度控制器142加以設定。單一的溫度探測器236可能指示噴淋頭202及/或RF電極234之溫度。
如所示，噴淋頭202包含RF電極234，其可能係一多孔板，反應物經由其散佈至一基板之上。RF電極234可能被附接於亦係多孔的一背襯件240，並且附接於氣體分佈件242。在RF電極234之中的孔洞241、243以及背襯件240加以顯示並且彼此對準。分佈件242包含一第一板244及一第二板246，有著孔洞使氣體由噴淋頭202之背側輸送至在第二板246及背襯件240之間的一充氣部。一絕緣板248被安置在第一板244及一加熱器250之間，其中加熱器250包含加熱電極230及一條以上的流體通道232。一頂板252被安置在加熱器250之上，並且可能包含一條以上的流體通道232。包含絕緣件254、256的一樞接部加以安置在頂板252之上。第一板244被附接於一向上延伸軸260，其在絕緣件256之內延伸並且接觸絕緣件254。絕緣件256部份地安置在頂板252及加熱器250之內。向上延伸軸260包含用於將反應物流通至充氣部的部件262。RF功率被提供至向上延伸軸260，其接著傳送該RF功率至第二板246、背襯件240、以及RF電極234。被連接至一接地（或者係在一參考接地電位）的一環形電極270環繞RF電極234，並且藉由一環形絕緣件272而獨立於該RF電極。一背襯環274被安置在環形電極270之上。一環形接地環276被安置在加熱器250及背襯環274之間，並且接觸環形電極270。
本文揭露之系統可能使用數種方法加以操作，例示方法繪示於圖3-4之中。在圖3之中，包含一噴淋頭預熱方法的一低溫PECVD方法被顯示。該低溫PECVD製程可能在製造IC之後加以實施，並且用以在該IC上方形成一保護殼及/或一層以上的保護層。儘管圖3-4的以下方法被顯示為獨立的方法，但該等方法以及/或者相對應作業可能被組合並且實施為單一方法。儘管以下作業主要關於圖1-2的實作加以敘述，但該等作業可能輕易地被改變以適用於本揭露之其他實作。該等作業可能迭代地加以實施。
該方法始於300。此方法可能在一噴淋頭之溫度已冷卻至低於200℃之後並且在至少若干實例之中被冷卻至環境溫度（或室溫）之後而加以實施。在302，溫度控制器142可能決定用於待實施的低溫PECVD製程的一配方及相對應製程參數。在一實施例之中，在該PECVD製程期間，在該處理室之內的一溫度係低於或等於200℃。在另一實施例之中，在該PECVD製程期間，在該處理室之內的溫度係在180-200℃之間。這可能包含決定反應物、組成、壓力、流率、作業時間、所實施作業順序等等。
在304並且基於該製程參數，溫度控制器142決定一相對應噴淋頭（例如噴淋頭103、202的其中一者）之預熱溫度。作為一示例，溫度控制器142可能使用將該等製程參數相關於噴淋頭溫度的一表格查詢該溫度。該溫度可能係在該噴淋頭之一個以上區域之內或橫跨其的溫度。
在306並且基於該製程參數及該預熱溫度，溫度控制器142決定(i) 要實施的一噴淋頭預熱方法，以及(ii)預熱參數。作為少數的示例，該噴淋頭可使用以下者加熱：(i) 接收電流的電極、(ii)被加熱的流體通道、(iii)電極及被加熱流體通道的組合、以及/或(iv)其他噴淋頭加熱方法。該噴淋頭可能亦係或替代地如以下進一步敘述藉由電漿產生加以加熱。該預熱參數可能包含：被提供至加熱電極的功率之電壓及／或電流準位以及時間；被供給至加熱元件的流體的流體壓力、流體流率、流體溫度、流動時間、加熱器電壓及／或電流準位；以及／或其他預熱參數（或設定）。
在308，該噴淋頭係基於該預熱溫度及參數加以預熱。例示的預熱作業408、410、412、414、416、418、420、422、424、426、427關於圖4加以顯示及敘述於下文。在309，該處理室可能取決於所實施的預熱步驟加以排空。這可能藉由溫度控制器142加以決定。舉例而言，如果電漿被產生以將該噴淋頭預熱，則該處理室被排空。如果預熱步驟係使用預熱元件加以實施，則該處理室可能不被排空。該排空步驟可能包含提供一真空壓力在該處理室之內，以清空該處理室。該真空壓力可能係藉由致動該泵158及開啟該閥156加以提供。該排空步驟可能包含將一氬氣及/或其他氣體提供至該處理室，以吹掃該處理室。
在310並且在預熱該噴淋頭之後，該溫度控制器142實施該低溫PECVD製程。這可能包含將該噴淋頭之溫度限制為低於或等於一預定溫度（例如200℃）。這可能包含加熱及冷卻系統206將該噴淋頭冷卻以限制該噴淋頭之溫度。在310A，一基板被設在該基板支撐件（或ESC）101之上，該基板可能藉由一黏合層黏合於一基板承載件。作業310A可能在308的預熱該噴淋頭步驟之前、之後、及/或期間加以實施。該基板可能包含複數的IC。在310B，系統控制器160供給反應氣體至該處理室。在310C，系統控制器160將該反應氣體激發以產生電漿並且沉積一膜層。該膜層可能將該IC每一者之至少一部份包覆。此包含了供給RF功率至該噴淋頭以及/或ESC 101。該膜層可能係例如100-5000奈米（nm）厚。在一實施例之中，該膜層係0.5-1.0毫米（mm）厚。該膜層之該厚度係適合用於IC保護及/或隔離。在一實施例之中，該膜層之該厚度係適合用於該IC之包覆。包含IC以及黏合至一基板承載件的一保護層的一例示基板被顯示在圖5之中。在310D，該處理室被排空。這可能包含提供氬氣及/或其他合適氣體至該處理室並且在該處理室之內提供一真空壓力，俾以清空該處理室。該膜層係一介電層，並且可能以以下者加以形成：環氧樹脂、樹脂、聚合物、塑膠、陶瓷、及/或其他合適用於形成一保護層的材料。
在312，溫度控制器142決定另一基板是否係待處理的。如果在該處理室之中另一基板係待處理的，則作業314可能被實施，否則該方法可能在316結束。在314，該溫度控制器142決定是否將該噴淋頭預熱。如果該噴淋頭有待再次預熱，則作業308可能被實施，否則作業310可能被實施。作業308之實施可能係基於由一個以上的溫度感測器（例如溫度探測器143、236的其中一者）所偵測的該噴淋頭之溫度以及/或者自最後PECVD製程以來時間的量。
圖4顯示一噴淋頭預熱方法。該方法可能始於400。在402，溫度控制器142可能針對待實施的一低溫PECVD製程，決定一配方及相對應的製程參數。在一實施例之中，在該PECVD製程期間，於該處理室之內的一溫度係低於或等於200℃。在另一實施例之中，在該PECVD製程期間，於該處理室之內的溫度係180-200℃。這可能包含決定反應物、組成、壓力、流率、作業時間、所實施的作業順序等等。
在404並且基於該製程參數，溫度控制器142決定一相對應噴淋頭（例如噴淋頭103、202之其中一者）之預熱溫度。作為一示例，溫度控制器142可能使用將該等製程參數相關於噴淋頭溫度的一表格查詢該溫度。該溫度可能係在該噴淋頭之一個以上區域之內或橫跨該等區域的溫度。
在406並且基於該製程參數及該預熱溫度，該溫度控制器142決定(i) 用以實施的一噴淋頭預熱方法以及(ii) 預熱參數。作為一些示例，該噴淋頭可能使用以下者加熱：(i) 接收電流的電極、(ii) 被加熱流體通道、(iii) 電極及被加熱流體通道之一組合、以及/或者(iv) 其他噴淋頭加熱方法。該噴淋頭可能亦係或替代地藉由如以下進一步敘述的電漿產生加以加熱。該預熱參數可能包含：用於被供給至加熱電極之功率的電壓及/或電流準位以及時間；用於被供給至加熱元件之流體的流體壓力、流體流率、流體溫度、流動時間、加熱器電壓、及/或電流準位；以及/或者其他預熱參數（或設定）。作業408及420可能在實施作業406之後加以實施。在實施作業420、422、424、426同時，作業408、410、412、414、416、418可能加以實施。
在408，溫度控制器142可能決定是否實施該噴淋頭之電漿加熱步驟。電漿加熱步驟指涉對該處理室的供給反應物氣體，以及供給RF功率以在該處理室之內產生電漿俾以加熱該噴淋頭。如果該噴淋頭之電漿加熱步驟待加以實施，則溫度控制器142可能進展至作業410，否則作業428可能在完成作業420、422、424、及/或426完成之後加以實施。
在410，溫度控制器142將一反應氣體（例如一氧化二氮（N2 O））注入該處理室。作為一示例，該反應氣體可能以1000-100000每分鐘標準立方公分（sccm）之流率以及1-10 Torr之壓力加以供給。在412，藉由將RF功率供給至在該噴淋頭之中或者在該基板支撐件之中的一第一一個以上RF電極，而在該噴淋頭及該基板支撐件之另一者之中的一第二一個以上電極被連接至一參考接地，溫度控制器142將電漿點燃。作為一示例，供給至該第一一個以上電極的該RF功率可能係100-10000瓦（W）並且係5000赫茲（Hz）至100百萬赫茲的頻率。在另一實施例之中，RF功率係以一第一電位供給至在該噴淋頭之中的一個以上電極，並且以一第二電位供給至在該基板支撐件之中的一個以上電極。該被點燃電漿將該噴淋頭加熱。
在414，溫度控制器142藉由如上所述的該一以上溫度感測器決定該噴淋頭之溫度。在416，溫度控制器142決定該測量的溫度是否大於或等於預定溫度（例如在50-200℃之間的一溫度），例如在406所決定的溫度。在一實施例之中，該預定溫度係在150-200℃之間。在另一實施例之中，該溫度係在50-150℃之間。在另一實施例之中，該預定溫度小於150℃。若否，則作業418可加以實施，否則作業428可加以實施。這可能包含決定(i) 分別在該噴淋頭之一個以上的點之處的一個以上平均噴淋頭溫度，以及/或者(ii)基於在該噴淋頭之複數點之處的溫度的一平均噴淋頭溫度。該平均可能與預定的平均溫度進行比較。如果超過該預定平均溫度，則作業427可能在完成作業420、422、424、及/或426之後加以實施。該噴淋頭溫度可能加以限制為在50-200℃之間的一溫度。
在418，溫度控制器142繼續電漿產生。這可能包含繼續供給在410供給的該反應氣體、以及/或者在412供給的RF功率。
在420，溫度控制器142決定是否藉由安置在該噴淋頭之中的加熱元件將該噴淋頭加熱。如果加熱元件既將加以使用，則實施作業422，否則作業428可能在作業408、410、412、414、416、及/或418完成之後加以實施。
在422，溫度控制器142將功率及/或被加熱流體供給至如上所述之該加熱元件。將此加以完成，俾以將該加熱元件加熱並且從而加熱該噴淋頭。
在424，溫度控制器142藉由如上所述的一個以上溫度感測器決定該噴淋頭之溫度。在426，溫度控制器142決定該測量的溫度是否大於或等於預定溫度（例如在50-200℃之間的一溫度），如在406所決定之溫度。在一實施例之中，該預定溫度係在150-200℃之間。在另一實施例之中，該溫度係在50-150℃之間。在另一實施例之中，該預定溫度低於150℃。若否，則作業422可加以實施，否則作業428可加以實施。這可能包含決定(i) 分別在該噴淋頭之一個以上點的一個以上平均噴淋頭溫度，以及/或者(ii)基於在該噴淋頭之複數點之溫度的一平均噴淋頭溫度，並且將這些平均與預定平均溫度進行比較。如果該預定平均溫度被超過，則作業427可能在作業408、410、412、414、416、及/或418完成之後加以實施。該噴淋頭溫度可能被限制為在50-200℃之間的一溫度。
在427，溫度控制器142停止加熱該噴淋頭。在428，取決於所實施的預熱步驟，該處理室可能加以排空。這可能藉由溫度控制器142加以決定。舉例而言，如果電漿加以產生俾以預熱該噴淋頭，則該處理室加以排空。如果使用預熱元件加以實施預熱步驟，則該處理室可能不加以排空。該排空步驟可能包含在該處理室之內提供一真空壓力，俾以清空該處理室。該排空步驟可能包含將一氬氣及/或其他氣體提供至該處理室，俾以吹掃該處理室。該真空壓力可能藉由致動該泵158及開啟該閥156加以提供。
在430，一低溫PECVD製程加以實施。作為一示例，圖3之低溫PECVD製程310可能加以實施。該方法可能在實施作業430之後結束於432。
圖3-4之上述作業係旨在為例示性示例。取決於該應用，該作業可能如以下加以實施：依序地、同步地、同時地、連續地、在重疊的時段期間或者一不同順序。再者，取決於該實作及/或事件之順序，該作業之任何一者可能不實施或者被略過。
作為一示例，該上述方法可將（例如）橫跨25個基板的膜沉積的厚度趨勢從15%減少為5%，並且將橫跨相同25個基板的應力趨勢從35%減少為5%。該示例改善製程穩定度，包含：在實施該PECVD製程之前，藉由加熱噴淋頭，將低溫PECVD製程的膜沉積厚度及應力穩定化。
圖5顯示一基板500之一示例，包含IC 502以及一保護層504。基板500藉由一黏合層508加以黏合至一基板乘載件506，黏合層508可能包含一黏合材料，其將基板500固定於基板承載件506以供處理，並且仍允許基板500自基板承載件506的後續分離。基板500、IC 502、以及保護層504之每一者，可能包含任何數量的層。
前述描述本質上僅係說明性的，且絕不旨在限制本揭露、其運用、或用途。本揭露的廣泛教示可以以各種形式加以實現。因此，儘管本揭露包含特定示例，但是本揭露的真實範圍不應受到如此限制，因為在研究圖式、專利說明書、及隨附申請專利範圍之後，其他修改將變得顯而易見。應理解到，在一方法之內一以上的步驟可能在不改變本揭露之原理的情況下以不同順序（或同時地）加以執行。此外，儘管以上將每個實施例描述為具有某些特徵，但是就本揭露的任何實施例所描述的這些特徵中的任何一者或多者可以在任何其他實施例的特徵之中實施，及/或與任何其他實施例的特徵相結合，即便未明確地描述該組合。另言之，所述實施例不是相互排斥的，並且一或多個實施例彼此的置換仍在本揭露的範圍內。
使用各種不同術語來描述元件之間（例如，在模組、電路元件、半導體層等之間）的空間和功能關係，包含「連接」、「接合」、「耦合」、「相鄰」、「靠近」、「上方」、「在……之上」、「在……之下」、及「配置」。除非明確地描述為「直接的」，否則在以上揭露之中描述第一元件與第二元件之間的關係時，該關係可以是其中在第一與第二元件之間不存在其他中間元件的直接關係，但也可以是其中在第一與第二元件之間存在（在空間上或功能上）一或多個中間元件的非直接關係。如在此所述，A、B、及C的至少其中一者的表達方式應被理解為意旨使用非排他性邏輯OR的一邏輯（A或B或C），且不應被理解為意指「A的至少一者、B的至少一者、及C的至少一者」。
在若干實施方式之中，一控制器係一系統的部份，其可能是上述示例的部份。如此的系統可以包含半導體處理設備，包含一或多個處理工具、一或多個腔室、一或多個用於處理的平台、及/或特定處理構件（一晶圓基座、一氣體流動系統等等）。這些系統可能與電子器件整合，以在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、及之後控制它們的作業。該等電子器件可能被稱為「控制器」，可能控制一或多個系統的各種不同構件或子部份。取決於處理需求及/或系統類型，該控制器可能被程式設計以控制在此揭露的任何製程，包含處理氣體的輸送、溫度設定（例如，加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、位置及作業設定、晶圓傳送進入及離開一工具及其他傳送工具及/或連接至一特定系統或與一特定系統介接的負載鎖。
廣義而言，該控制器可能被定義為具有各種不同的積體電路、邏輯件、記憶體、及/或軟體的電子器件，其接收指令、發佈指令、控制作業、啟動清潔作業、啟動端點量測等等。該等積體電路可能包含儲存程式指令的韌體形式的晶片、數位信號處理器（DSP）、被定義為特定應用積體電路（ASIC）的晶片、及/或一或多個微處理器、或執行程式指令（例如，軟體）的微控制器。程式指令可能是以各種不同的獨立設定（或程式檔案）的形式傳輸至該控制器的指令，定義在半導體晶圓之上或對半導體晶圓或對系統執行特定製程的作業參數。在若干實施例之中，該等作業參數可能係由製程工程師所定義的配方的部份，以在晶圓的一或多個層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶粒的製造期間完成一或多個處理步驟。
在若干實施方式之中，該控制器可能係耦合至一電腦或該電腦的一部份，該電腦與該系統整合、耦合至該系統、以其他方式網路連線至該系統、或其中的組合。舉例而言，該控制器可能在「雲端」或著係晶圓廠主機電腦系統的全部或一部份，其可以允許晶圓處理的遠端存取。該電腦可能使得能夠遠端存取該系統以監控製造作業的目前進度、檢視過去製造作業的歷史紀錄、檢視來自複數製造作業的趨勢或績效指標、改變目前製程的參數、設定處理步驟以遵循目前的製程、或開始新的製程。在若干示例之中，一遠端電腦（例如，一伺服器）可藉由網路對一系統提供製程配方，該網路可能包含一區域網路或網際網路。該遠端電腦可能包含一使用者介面，允許參數及/或設定的輸入或程式設計，接著將參數及/或設定從遠端電腦傳輸至該系統。在若干示例之中，該控制器接收資料形式的指令，該指令對在一或多作業期間待實施的處理步驟每一者指定參數。應理解到，該等參數可能特定於待實施的製程類型以及該控制器被配置以介接或控制的工具類型。因此如上所述，該控制器可能為分散式的，例如透過包含被網路連線在一起並朝著共同目的（例如，本文中所述的製程及控制）而運作的一或多個分離式控制器。用於如此目的的分散式控制器的一示例是一腔室之上的一或多個積體電路與位於遠程（例如在平台層級或作為一遠端電腦的部份）的一或多個積體電路進行通信，這些積體電路相結合以控制在該腔室之上的一製程。
不限於此，例示系統可能包含一沉積室或模組、一清潔室或模組、一物理氣相沉積（PVD）室或模組、一化學氣相沉積（CVD）室或模組、一原子層沉積（ALD）室或模組、一離子佈植室或模組、一軌道室或模組、及可能關聯或使用在半導體晶圓的製造及/或生產的任何其他半導體處理系統。
如上所述，取決於將藉由工具實施的一或多個處理步驟，該控制器可能與以下一者以上通訊：其他的工具電路或模組、其他工具構件、叢集工具、其他工具介面、鄰接工具、相鄰工具、位於整個工廠的工具、一主電腦、另一控制器、或用在材料傳送以將晶圓容器攜至及攜自在半導體製造工廠之中的工具位置及/或負載埠的工具。
100:基板處理系統 101:ESC 102:單片體 103:噴淋頭 105:處理室 107:基板 111:桿部 112:上電極 116:下電極 118:加熱元件 120:RF產生系統 122:RF產生器 123:電漿RF產生器 124:匹配及分佈網絡 125:偏壓RF產生器 127:電漿RF匹配網絡 129:偏壓RF匹配網絡 130:氣體輸送系統 131:電極 132-1~132-N:氣體源 134-1~134-N:閥 136-1~136-N:質量流控制器 140:岐管 141:噴淋頭預熱系統 142:溫度控制器 143:溫度探測器 144:功率供給電路 145:溫度感測器 156:閥 158:泵 160:系統控制器 164:機器人 166:負載鎖 200:噴淋頭預熱系統 202:噴淋頭 204:泵 206:加熱及冷卻系統 208:貯存器 230:加熱電極 232:流體通道 234:RF電極 236:溫度探測器 240:背襯件 241:孔洞 242:氣體分佈件 243:孔洞 244:第一板 246:第二板 248:絕緣板 250:加熱器 252:頂板 254,256:絕緣件 260:向上延伸軸 262:部件 270:環形電極 272:環形絕緣件 274:背襯環 276:環形接地環 500:基板 502:IC 504:保護層 506:基板承載件 508:黏合層
藉由實施方法章節及隨附圖式，將更全面地理解本揭露，其中：
圖1係根據本揭露之一實施例的納入一噴淋頭的一基板處理系統以及實作的一加熱製程之一示例之一功能方塊圖；
圖2係根據本揭露之一實施例的一噴淋頭預熱系統之一示例的一功能方塊圖；
圖3繪示根據本揭露之一實施例的包含噴淋頭預熱步驟的一例示低溫PECVD方法；
圖4繪示根據本揭露之一實施例的一例示噴淋頭預熱方法；及
圖5係包含積體電路的一基板以及黏合至一基板乘載件的一保護層之一示例之一橫剖面圖。
在該等圖式之中，參考數字可重複使用以標示相似及/或相同的元件。

Claims (18)

  1. 一種電漿輔助化學氣相沉積處理方法，包含：在一基板之一電漿輔助化學氣相沉積製程之前及對該製程的準備之中，藉由一個以上加熱元件及電漿加熱其中至少一者將一噴淋頭預熱至一預熱態；決定該噴淋頭之至少一溫度，同時預熱該噴淋頭；基於該至少一溫度，決定是否繼續預熱該噴淋頭；響應於該至少一溫度滿足一溫度標準，停止預熱該噴淋頭；以及當該噴淋頭係在該預熱態時，啟動該電漿輔助化學氣相沉積製程以將配置在該基板之上的先前製造的積體電路加以封裝，其中該電漿輔助化學氣相沉積製程包含：形成一層以上的膜保護層在該等積體電路上方。
  2. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含將該電漿輔助化學氣相沉積製程限制為溫度低於或等於200℃。
  3. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含在實施該電漿輔助化學氣相沉積製程之前，當預熱該噴淋頭時，將該噴淋頭之溫度限制為在50-200℃之間。
  4. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含在預熱該噴淋頭之後並且在啟動該電漿輔助化學氣相沉積製程之前，排空一處理室，其中該噴淋頭加以安置在該處理室之內。
  5. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，其中該噴淋頭之預熱包含：供給一反應氣體至一處理室；以及供給射頻功率至安置在一基板支撐件之中的一第一電極或者安置在該噴淋頭之中的一第二電極的至少其中一者，俾以產生電漿，其中該噴淋頭安置在該處理室之中。
  6. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，其中該噴淋頭之該預熱步驟包含供給電流至在該噴淋頭之中的至少一加熱元件。
  7. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，其中該噴淋頭之該預熱步驟包含將被供給至該噴淋頭的一流體加熱。
  8. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含：在實施一系列的多個電漿輔助化學氣相沉積製程之前，預熱該噴淋頭；以及避免在該等電漿輔助化學氣相沉積製程之連續者之間與同時將該噴淋頭預熱，或在該等電漿輔助化學氣相沉積製程的其中二者之間預熱該噴淋頭。
  9. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，其中：該基板被安置在一基板支撐件之上；該基板支撐件包含一第一電極； 該噴淋頭包含一第二電極；以及該電漿輔助化學氣相沉積製程包含提供射頻功率至該第一電極及該第二電極的至少其中一者。
  10. 如請求項1之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含：基於該至少一溫度停止該噴淋頭之預熱；以及在停止該噴淋頭之預熱之後以及在該電漿輔助化學氣相沉積製程之前，排空一處理室，其中該噴淋頭係安置在該處理室之內。
  11. 如請求項第1項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含：響應於該至少一溫度低於或等於一預定溫度，繼續預熱該噴淋頭；以及響應於該至少一溫度大於該預定溫度，停止預熱該噴淋頭。
  12. 如請求項第1項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含：在實施一系列的多個電漿輔助化學氣相沉積製程之前，預熱該噴淋頭；以及避免在該等電漿輔助化學氣相沉積製程之連續者之間與同時將該噴淋頭預熱。
  13. 如請求項第1項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含：實施一系列的電漿輔助化學氣相沉積製程；以及在實施該等電漿輔助化學氣相沉積製程每一者之前以及在該等電漿輔助化學氣相沉積製程的連續者之間，預熱該噴淋頭。
  14. 如請求項第1項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含在該噴淋頭的預熱步驟之前，實施另一電漿輔助化學氣相沉積製程，以製造該積體電路，其中：該另一電漿輔助化學氣相沉積製程包含將該噴淋頭加熱至150-350℃之間的一溫度；以及該噴淋頭的預熱步驟、以及在該噴淋頭的預熱步驟之後的該電漿輔助化學氣相沉積製程之實施包含將該噴淋頭之溫度限制為低於或等於200℃。
  15. 如請求項第1項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，進一步包含在該噴淋頭的預熱步驟之前，實施另一電漿輔助化學氣相沉積製程，以製造該積體電路，其中：該另一電漿輔助化學氣相沉積製程包含加熱該噴淋頭至高於200℃的一溫度；以及該噴淋頭的預熱步驟、以及在該噴淋頭的預熱步驟之後的該電漿輔助化學氣相沉積製程之實施包含將該噴淋頭之溫度限制為低於或等於200℃。
  16. 如請求項第1項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，其中一層以上的膜層係形成在該積體電路上方以封裝該積體電路。
  17. 如請求項第5項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，其中該電漿係加以產生以預熱該噴淋頭並滿足該溫度標準。
  18. 如請求項第6項之電漿輔助化學氣相沉積處理方法，其中該電流係加以供給至在該噴淋頭之中的至少一電加熱元件以預熱該噴淋頭並滿足該溫度標準。
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