專利名稱：用于熱和等離子體增強(qiáng)氣相沉積的設(shè)備和其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沉積系統(tǒng)及其操作方法，更具體地，涉及具有用于材料沉積和轉(zhuǎn)移的多個獨(dú)立區(qū)域的沉積系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，在材料處理過程中，當(dāng)制備復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時，等離子體常常被用于促進(jìn)材料膜的添加和去除。例如，在半導(dǎo)體處理中，干法等離子體刻蝕處理常常被用于沿著在硅襯底上圖案化的精細(xì)的線或者在硅襯底上圖案化的過孔或接觸中去除或者刻蝕材料?；蛘?，例如，氣相沉積處理被用于沿著硅襯底上的精細(xì)的線或者在硅襯底上的過孔或接觸中沉積材料。在后者中，氣相沉積處理包括化學(xué)氣相沉積(CVD)以及等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。
在PECVD中，等離子體被用于改變或者增強(qiáng)膜沉積機(jī)制。例如，等離子體激發(fā)通常允許成膜反應(yīng)在明顯低于通過熱激發(fā)CVD制備類似的膜而通常所需的溫度的溫度下進(jìn)行。此外，等離子體激發(fā)可以活化在能量上或者動力學(xué)上不利于熱CVD的成膜化學(xué)反應(yīng)。通過調(diào)節(jié)處理參數(shù)，PECVD膜的化學(xué)和物理性質(zhì)由此可以在較寬的范圍內(nèi)變化。
最近，原子層沉積(ALD)和等離子體增強(qiáng)ALD(PEALD)已經(jīng)作為在生產(chǎn)線前端(FEOL)操作中用于超薄柵極膜形成以及在生產(chǎn)線后端(BEOL)操作中用于金屬化的超薄阻擋層和晶種層形成的候選方案出現(xiàn)。在ALD中，兩種或者多種處理氣體，諸如膜前驅(qū)體和還原氣體，被交替和順序地引入，同時襯底被加熱以便一次形成一個單層地形成材料膜。在PEALD中，在引入還原氣體過程中形成等離子體，以形成還原等離子體?，F(xiàn)在，ALD和PEALD處理已被證明提供均一性改善的層厚度和改善的與其上沉積該層的特征的保形性，但是，這些處理比與其相應(yīng)的CVD和PECVD慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于解決在其中保形性、粘附性和純度變成越來越重要的、影響所得半導(dǎo)體器件的問題的不斷減小的線尺寸的情況下，半導(dǎo)體處理中的各種問題。
本發(fā)明的另一個目的是減小隨后沉積或處理的層之間的界面的污染問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供適于在同一系統(tǒng)中進(jìn)行氣相沉積和樣品轉(zhuǎn)移的配置。
通過本發(fā)明的特定實(shí)施例提供了對于本發(fā)明的這些和/或其它目的的變化。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，提供了一種用于在氣相沉積系統(tǒng)中在襯底上進(jìn)行材料沉積的方法，來處理襯底，所述方法包括將氣相沉積系統(tǒng)的第一組件保持在第一溫度；將氣相沉積系統(tǒng)的第二組件保持在低于第一溫度的降低的溫度；將襯底布置在第一組件的處理空間中，所述處理空間與第二組件的轉(zhuǎn)移空間真空隔離；以及將材料沉積在襯底上。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，提供了一種用于在襯底上形成沉積物的沉積系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一組件，其具有配置來便于材料沉積的處理空間；第二組件，其被耦合到第一組件，并且具有便于將襯底轉(zhuǎn)入或者轉(zhuǎn)出沉積系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移空間；襯底臺，其連接到所述第二組件，并且配置來支撐襯底；以及密封組件，其被配置來將處理空間與轉(zhuǎn)移空間隔離。第一組件被配置為保持在第一溫度下，第二組件被配置為保持在低于第一溫度的降低溫度下。


在附圖中，將容易獲得對于本發(fā)明以及其伴隨的優(yōu)點(diǎn)的更全面的理解，同時，通過參考下面的詳細(xì)描述并且在結(jié)合附圖考慮時，可以更好地理解本發(fā)明以及其伴隨的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的沉積系統(tǒng)的示意圖；圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的圖1的沉積系統(tǒng)的示意圖，其中，在較低樣品臺位置處方便地進(jìn)行樣品轉(zhuǎn)移；圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的密封機(jī)構(gòu)的示意圖；圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的另一個密封結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的另一個密封結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的另一個密封結(jié)構(gòu)的示意圖；和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的處理的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，為了便于充分理解本發(fā)明并且為了解釋而非限制的目的，闡明了許多具體的細(xì)節(jié)，諸如沉積系統(tǒng)的具體幾何尺寸和對于各種組件的描述。但是應(yīng)該理解，可以用其它與這些具體細(xì)節(jié)不同的實(shí)施例來實(shí)施本發(fā)明。
現(xiàn)在參考附圖，其中在整個的幾張附圖中，相似的標(biāo)號表示相同或者相應(yīng)的部件，圖1A圖示了沉積系統(tǒng)101，其用于利用例如等離子體增強(qiáng)原子層沉積(PEALD)處理在襯底上沉積諸如阻擋膜的薄膜。在生產(chǎn)線后端(BEOL)操作中對于半導(dǎo)體器件的互連結(jié)構(gòu)和內(nèi)連結(jié)構(gòu)的金屬化過程中，薄的保形阻擋層可以被沉積在配線溝槽或者過孔上，以使金屬到層間或者層內(nèi)電介質(zhì)中的遷移最小化，薄的保形晶種層可以被沉積在配線溝槽或者過孔上，以為塊體金屬(bulk metal)填充提供具有可接收的粘附性的膜，和/或薄的保形粘附層可以被沉積在配線溝槽或者過孔上，以為金屬晶種沉積提供具有可接收的粘附性的膜。除了這些處理之外，諸如銅的塊體金屬必須被沉積在配線溝槽或者過孔內(nèi)。
隨著線尺寸的縮小，PECVD已經(jīng)成為用于上述薄膜的首要候選方案。例如，薄的阻擋層優(yōu)選使用自限制ALD處理(諸如PEALD)來執(zhí)行，因為其提供了對于復(fù)雜的、大高寬比特征的可接受的保形性。為了實(shí)現(xiàn)自限制沉積特性，PEALD處理包括交替提供不同的處理氣體(諸如膜前驅(qū)體和還原氣體)，由此，在第一步驟中膜前驅(qū)體被吸附到襯底表面，然后在第二步驟中被還原以形成所希望的膜。由于在真空室中交替提供兩種處理氣體，所以沉積以較慢的沉積速率進(jìn)行。
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到了小的處理空間體積可以有利于PEALD處理中的第一(非等離子體)步驟，即膜前驅(qū)體吸附，從而提供生產(chǎn)能力和/或保持處理氣體，而在PEALD處理中的第二(等離子體輔助還原)步驟期間，要求較大的處理空間體積，以維持均一的等離子體。
因此，在相關(guān)申請“METHOD AND SYSTEM FOR PERFORMINGTHERMALAND PIASMA ENHANCED VAPOR DEPOSITION”和“ADEPOSTION SYSTEM AND METHOD FOR PALSMA ENHANCEDATOMIC LAYER DEPOSITION”中描述了改變處理空間的大小，以適應(yīng)不同的處理或者步驟。
此外，本發(fā)明還將處理空間與轉(zhuǎn)移空間適當(dāng)?shù)胤蛛x，其中，PEALD處理在所述處理空間中執(zhí)行，襯底在所述轉(zhuǎn)移空間中轉(zhuǎn)進(jìn)和轉(zhuǎn)出處理室。處理空間和轉(zhuǎn)移空間的物理隔離減小了對于已經(jīng)處理的襯底的污染。因為已知CVD和ALD處理比諸如物理氣相沉積(PVD)之類的其它沉積技術(shù)“更臟”，所以處理空間和轉(zhuǎn)移空間的物理隔離可以進(jìn)一步減小污染物從處理室到耦合到中央轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的其它處理室的輸運(yùn)。因此，本發(fā)明的一個方面提供和保持處理空間與轉(zhuǎn)移空間的隔離。因此，本發(fā)明的另一個方面提供和保持處理空間與轉(zhuǎn)移空間的隔離，同時改變處理空間的大小。
此外，用于CVD和ALD處理的材料變得越來越復(fù)雜。例如，當(dāng)沉積含金屬膜時，金屬鹵化物膜前驅(qū)體或者金屬有機(jī)膜前驅(qū)體被使用。因此，處理室常常在沉積系統(tǒng)的壁上被前驅(qū)體殘余物或者部分分解的前驅(qū)體殘余物或者這兩者污染。結(jié)果，真空緩沖室已經(jīng)被用來將沉積系統(tǒng)與真空的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)隔離，其中，所述轉(zhuǎn)移系統(tǒng)將處理晶片轉(zhuǎn)移到其它的處理室。然而，緩沖室給整個制造處理增加了更多的成本和耗時。
一種用于減小室表面上的膜前驅(qū)體殘余物的方法是將處理室中的表面溫度升高到不能發(fā)生前驅(qū)體積聚的溫度點(diǎn)。但是，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，這樣的高溫室(尤其是當(dāng)和彈性體密封件一起使用時)可能導(dǎo)致來自處理室(真空)外部的空氣和水蒸氣(并因而導(dǎo)致污染物)滲透穿過處理室的密封。例如，當(dāng)將一個室組件保持在升高的溫度下，而將另一個室組件保持下較低溫度下時，發(fā)明人已經(jīng)觀察到，當(dāng)密封部件包含用于常規(guī)密封方案的彈性體密封件時，在處理室中來自室外部的污染物增加。
因此，本發(fā)明的另一個方面是在處理期間將處理室的處理空間與轉(zhuǎn)移空間物理隔離，由此將處理空間表面保持在較高的溫度下以減小膜前驅(qū)體的積聚，同時將轉(zhuǎn)移空間表面保持在較低的溫度下以減少轉(zhuǎn)移空間區(qū)域中的污染物。
如圖1A所示，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，沉積系統(tǒng)101包括處理室110，處理室110具有配置來支撐襯底125的襯底臺120，諸如薄膜的材料沉積物被形成在該襯底125上。處理室110還包括上部室組件130和下部室組件132，上部室組件130被配置來當(dāng)與襯底臺120耦合時定義出處理空間180，下部室組件132配置來定義轉(zhuǎn)移空間182?？蛇x地，如圖1B所示，中間部分131(即，中間室組件)可以用于沉積系統(tǒng)101’，來將上部室組件130連接到下部室組件132。此外，沉積系統(tǒng)101包括處理材料供應(yīng)系統(tǒng)140，其被配置來將第一處理材料、第二處理材料或者凈化氣體引入到處理室110。此外，沉積系統(tǒng)101包括第一功率源150，其被耦合到處理室110并且配置來在處理室110中產(chǎn)生等離子體；以及襯底溫度控制系統(tǒng)160，其被耦合到襯底臺120并且配置來升高和控制襯底125的溫度。此外，沉積系統(tǒng)101包括處理體積調(diào)節(jié)系統(tǒng)122，其被耦合到處理室110和襯底支座120，并且被配置來調(diào)節(jié)緊鄰襯底125的處理空間180的體積。例如，處理體積調(diào)節(jié)系統(tǒng)122可以被配置來在用于處理襯底125的第一位置(參見圖1A和1B)和用于將襯底125轉(zhuǎn)移進(jìn)和轉(zhuǎn)移出處理室110的第二位置(參見圖2A和2B)之間垂直移動襯底支座120。
此外，沉積系統(tǒng)101包括耦合到處理空間180的第一真空泵190，其中第一真空閥194用于控制被輸送到處理空間180的抽吸速率。沉積系統(tǒng)101包括耦合到轉(zhuǎn)移空間182的第二真空泵192，其中，第二真空閥196用于在必要時將第二真空泵192與轉(zhuǎn)移空間182隔離。
另外，沉積系統(tǒng)101包括可以被耦合到處理室110的控制器170、襯底支座120、上部組件130、下部組件132、處理材料供應(yīng)系統(tǒng)140、第一功率源150、襯底溫度控制系統(tǒng)160、處理體積調(diào)節(jié)系統(tǒng)122、第一真空泵190、第一真空閥194、第二真空泵192、以及第二真空閥196。
沉積系統(tǒng)101可以被配置來處理200mm的襯底、300mm的襯底或者更大尺寸的襯底。事實(shí)上，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，可以想到該沉積系統(tǒng)可以被配置來處理不管什么尺寸的襯底、晶片或者LCD。襯底可以被引入到處理室110，并且可以通過襯底抬升系統(tǒng)(沒有示出)被抬升到襯底支座120的上表面以及被從所述上表面抬升。
處理材料供應(yīng)系統(tǒng)140可以包括第一處理材料供應(yīng)系統(tǒng)和第二處理材料供應(yīng)系統(tǒng)，它們被配置來交替地向處理室110引入第一處理材料和向處理室110引入第二處理材料。第一處理材料和第二處理材料的交替引入可以是周期性的，或者，其可以是非周期性的，其中在第一和第二處理材料的引入之間存在可變的時間段。第一處理材料可以例如包括膜前驅(qū)體，諸如具有在襯底125上形成的膜中出現(xiàn)的主要原子或者分子種類的化合物。例如，膜前驅(qū)體可以開始為固相、液相或者氣相，并且其可以以氣相輸送到處理室110中。第二處理材料可以例如包括還原劑。例如，還原劑可以開始為固相、液相或者氣相，并且其可以以氣相輸送到處理室110中。氣體膜前驅(qū)體和還原氣體的實(shí)例在下面給出。
此外，處理材料供應(yīng)系統(tǒng)140還可以包括凈化氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其可以被配置來在分別將第一處理材料引入到處理室110和將第二處理材料引入到處理室110之間將凈化氣體引入到處理室110。凈化氣體可以包括惰性氣體，諸如稀有氣體(諸如，氦、氖、氬、氙、氪)、或者氮?dú)?以及含氮?dú)怏w)、或者氫氣(以及含氫氣體)。
處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)140可以包括一個或者多個材料源、一個或者多個壓力控制裝置、一個或者多個流量控制裝置、一個或者多個過濾器、一個或者多個閥、或者一個或者多個流量傳感器。處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)140可以將一種或多種處理氣體供應(yīng)到增壓室142，通過增壓室142，氣體被分散到注入板(injection plate)144中的多個噴嘴146。注入板144中的多個噴嘴146有利于處理氣體在處理空間180中的分配。如本領(lǐng)域公知，噴淋頭設(shè)計可以被用于將第一和第二處理氣體材料均勻地分配到處理空間180中。示例性噴淋頭在待決的美國專利申請公開號20040123803(其全部內(nèi)容通過全文引用被包含于此)以及在前面通過引用包含的美國專利號11/0902,55中有更詳細(xì)的描述回過頭參考圖1A，沉積系統(tǒng)101可以被配置來執(zhí)行熱沉積處理(即，不使用等離子體的沉積處理)，諸如熱原子層沉積(ALD)處理或者熱化學(xué)氣相沉積沉積(CVD)處理?；蛘撸练e系統(tǒng)101可以被配置用于等離子體增強(qiáng)沉積處理，其中，或者第一處理材料或者第二處理材料可以被等離子活化。等離子體增強(qiáng)沉積處理可以包括等離子體ALD(PEALD)處理，或者其可以包括等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)處理。
在PEALD處理中，諸如膜前驅(qū)體的第一處理材料和諸如還原氣體的第二處理材料被順序地并交替地引入以在襯底上形成薄膜。例如，當(dāng)使用PEALD處理制備含鉭膜時，膜前驅(qū)體可以包括金屬鹵化物(例如，五氯化鉭)，或者金屬有機(jī)物(例如，Ta(NC(CH3)2C2H5)(N(CH3)2)3；此后稱為TAIMATA；更多的細(xì)節(jié)參見美國專利號6593484)。在此實(shí)例中，還原氣體可以包括氫氣、氨氣(NH3)、N2和H2、N2H4、NH(CH3)2、或N2H3CH3、或其任意組合。
膜前驅(qū)體被引入被引入到處理室110，持續(xù)第一時間段，以便使得膜前驅(qū)體吸附在襯底125的暴露表面上。優(yōu)選地，發(fā)生材料的單層吸附。此后，處理室110用凈化氣體凈化，持續(xù)第二時間段。在膜前驅(qū)體吸附在襯底125上之后，還原氣體被引入到處理室110，持續(xù)第三時間段，同時功率通過例如上部組件130從第一功率源150耦合到還原氣體。功率到還原氣體的耦合加熱了還原氣體，由此使得還原氣體電離和分解，以便形成例如多種分解物質(zhì)(諸如原子氫)，其可以與吸附的Ta膜前驅(qū)體反應(yīng)，以還原吸附的Ta膜前驅(qū)體，形成所期望的含Ta膜。此循環(huán)可以被重復(fù)，直到產(chǎn)生足夠厚度的含Ta層。
此外，可以在其中處理空間180的體積被從V1增加到V2的時刻的同時或者非常接近該時刻，將第二處理材料引入。功率可以通過襯底臺120從第一功率源150耦合到第二處理材料。功率到第二處理材料的耦合加熱了第二處理材料，由此使得第二處理材料的電離和分解(即，等離子體形成)，以便還原第一處理材料的被吸附組分。處理室可以用凈化氣體凈化另一個時間段。第一處理氣體材料的引入、第二處理材料的引入、以及在第二處理材料存在的同時等離子體的形成可以被重復(fù)任何次數(shù)，以產(chǎn)生所期望的厚度的膜。
而且，第一體積(V1)可以足夠小，使得第一處理氣體材料穿過處理空間，并且第一處理材料的一部分吸附在襯底的表面上。隨著處理空間的第一體積減小，對于襯底表面上的吸附所必需的第一處理材料的量減小，并且在第一處理空間中交換第一處理材料所需的時間減小。例如，隨著處理空間的第一體積減小，駐留時間減小，因此允許第一時間段縮短。
如圖1所示，襯底臺120、襯底臺120上的凸緣302、以及自上部室組件130的延伸部304將處理空間180與轉(zhuǎn)移空間182隔離。因此，在延伸部304的底部可以存在密封機(jī)構(gòu)，用于密封或者至少阻礙處理空間和轉(zhuǎn)移空間(將在后面詳細(xì)討論)之間的氣流。于是，處理空間180的表面可以被保持在升高的溫度下，以防止圍繞該空間的表面上的處理殘余物的積聚，同時，轉(zhuǎn)移空間的表面可以被保持在降低的溫度下，以減小下部組件132(包括側(cè)壁)和中間部分131以及上部組件130的污染。
這樣，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，處理空間與轉(zhuǎn)移空間的隔離包括具有升高溫度的上部室組件130與降低溫度的下部室組件132的熱隔離。對于熱隔離，延伸部304可以充當(dāng)輻射屏蔽。而且，包括內(nèi)部通道312的延伸部304可以充當(dāng)熱阻，其限制熱流穿過延伸元件進(jìn)入到圍繞延伸部304的轉(zhuǎn)移空間182。
在熱隔離的另一個實(shí)例中，冷卻通道可以在上部室組件130中被設(shè)置在下部室組件132附近(如圖1A所示)或者中間部分131附近(如圖1B所示)，或者可以設(shè)置在中間部分131中。此外，用于上部室組件130和中間部分131的材料的導(dǎo)熱率可以不同。例如，上部室組件130可以由鋁或者鋁合金制成，中間部分131可以由不銹鋼制成。下部室組件132可以由鋁或者鋁合金制成。
在一個實(shí)例中，氣相沉積處理可以用于沉積鉭(Ta)、碳化鉭、氮化鉭、或者碳氮化鉭，其中，Ta膜前驅(qū)體，諸如TaF5、TaCl5、TaBr5、TaI5、Ta(CO)5、Ta[N(C2H5CH3)]5(PEMAT)、Ta[N(CH3)2]5(PDMAT)、Ta[N(C2H5)2]5(PDEAT)、Ta(NC(CH3)3)(N(C2H5)2)3(TBTDET)、Ta(NC2H5)3)(N(C2H5)2)3、Ta(NC(CH3)2C2H5)(N(CH3)2)3或Ta(NC(CH3)3)(N(CH3)2)3，被吸附到襯底表面，之后暴露于還原氣體或者等離子體，諸如H2、NH3、N2和H2、N2H4、NH(CH3)2、或N2H3CH3。
在另一個實(shí)例中，可以使用Ti前驅(qū)體(諸如TiF4、TiCl4、TiBr4、TiI4、Ti[N(C2H5CH3)]4(TEMAT)、Ti[N(CH3)2]4(TDMAT)或Ti[N(C2H5)2]4(TDEAT))以及包括H2、NH3、N2和H2、N2H4、NH(CH3)2、或N2H3CH3的還原氣體或者等離子體，來沉積鈦(Ti)、氮化鈦、或者碳氮化鈦。
在另一個實(shí)例中，可以使用Wu前驅(qū)體(諸如WF6或W(CO)6)以及包括H2、NH3、N2和H2、N2H4、NH(CH3)2、或N2H3CH3的還原氣體或者等離子體，來沉積鎢(W)、氮化鎢、或者碳氮化鎢。
在另一個實(shí)施例中，可以使用諸如六氟化鉬(MoF6)的Mo前驅(qū)體以及包括H2的還原氣體或者等離子體，來沉積鉬(Mo)。
在另一個實(shí)例中，可以使用具有含銅有機(jī)金屬化合物的Cu前驅(qū)體(諸如Cu(TMVS)(hfac)，也以商品名CupraSelect而被人所知，其可從Air Pruducts and Chemicals，Inc.，1969 Palomar Oaks Way，Carlsbad Calif.92009的一個單位Schumacher獲得)或者無機(jī)化合物(諸如CuCl)來沉積Cu。還原氣體或者等離子體可以包括H2、O2、N2、NH3、或H2O中的至少一種。如在本文中所使用的，術(shù)語“A、B、C、......或X中的至少一種”是指所列出的元素中的任何一種或者所列出的元素的多于一種的任何組合。
在氣相沉積處理的另一個實(shí)施例中，當(dāng)沉積氧化鋯時，Zr前驅(qū)體可以包括Zr(NO3)4或者ZrCl4，并且還原氣體可以包括H2O。
當(dāng)沉積氧化鉿時，Hf前驅(qū)體可以包括Hf(OBut)4、Hf(NO3)4、或者HfCl4，并且還原氣體可以包括H2。在另一個實(shí)施例中，當(dāng)沉積鉿(Hf)時，Hf前驅(qū)體可以包括HfCl4，并且第二處理材料可以包括H2。
當(dāng)沉積鈮(Nb)時，Nb前驅(qū)體可以包括五氯化鈮(NbCl5)，并且還原氣體可以包括H2。
當(dāng)沉積鋅(Zn)時，Zn前驅(qū)體可以包括二氯化鋅(ZnCl2)，并且還原氣體可以包括H2。
當(dāng)沉積氧化硅時，Si前驅(qū)體可以包括Si(OC2H5)4、SiH2Cl2、SiCl4、或者Si(NO3)4，并且還原氣體可以包括H2O或者O2。在另一個實(shí)例中，當(dāng)沉積氮化硅時，Si前驅(qū)體可以包括SiCl4、或者SiH2Cl2，并且還原氣體可以包括NH3或者N2和H2。在另一個實(shí)例中，當(dāng)沉積TiN時，Ti前驅(qū)體可以包括硝酸鈦Ti(NO3)，并且還原氣體可以包括NH3。
在氣相沉積處理的另一個實(shí)例中，當(dāng)沉積鋁時，Al前驅(qū)體可以包括氯化鋁(Al2Cl6)或者三甲基鋁(Al(CH3)3)，并且還原氣體可以包括H2。當(dāng)沉積氮化鋁時，Al前驅(qū)體可以包括三氯化鋁(AlCl3)或者三甲基鋁，并且還原氣體可以包括NH3或者N2和H2。在另一個實(shí)例中，沉積氧化鋁時，Al前驅(qū)體可以包括氯化鋁或者三甲基鋁，并且還原氣體可以包括H2O或者O2和H2。
在氣相沉積處理的另一個實(shí)例中，當(dāng)沉積GaN時，Ga前驅(qū)體可以包括硝酸鎵(Ga(NO3)3)或者三甲基鎵(Ga(CH3)3)，并且還原氣體可以包括NH3。
在上面給出的用于形成各種材料層的實(shí)例中，所沉積的處理材料可以包括金屬膜、金屬氮化物膜、金屬碳氮化物膜、金屬氧化物膜、或者金屬硅酸鹽膜中的至少一種。例如，所沉積的處理材料可以包括鉭膜、氮化鉭膜、或者碳氮化鉭膜中的至少一種?；蛘?，例如，所沉積的處理材料可以包括例如Al膜或者Cu膜，其被沉積來金屬化過孔，用于將一個金屬線連接到另一個金屬線，或者用于將金屬線連接到半導(dǎo)體器件的源極/漏極接觸。Al或者Cu膜可以使用上述的Al和Cu的前驅(qū)體利用或者不利用等離子體處理來形成?；蛘?，例如，所沉積的處理材料可以包括氧化鋯膜、氧化鉿膜、硅酸鉿膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氮化鈦膜、和/或GaN膜，這些膜被沉積來形成絕緣層，諸如用于金屬線上方的或者半導(dǎo)體器件的柵極結(jié)構(gòu)的絕緣層。
此外，甲硅烷和乙硅烷可以用作硅前驅(qū)體，用于沉積硅基的或者含硅的膜。鍺烷可以用作鍺前驅(qū)體，用于沉積鍺基的或者含鍺的膜。因此，所沉積的處理材料可以包括金屬硅化物膜和/或含鍺膜，其被沉積例如來形成用于半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電柵極結(jié)構(gòu)。
仍然參考圖1A，沉積系統(tǒng)101包括等離子體發(fā)生系統(tǒng)，其被配置來在將第一處理材料和第二處理材料交替引入到處理室110的至少一部分期間生成等離子體。等離子體發(fā)生系統(tǒng)可以包括第一功率源150，其被耦合到處理室110，并且被配置來將功率耦合到處理室110中第一處理材料或者第二處理材料、或者兩者。第一功率源150可以包括射頻(RF)發(fā)生器和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(沒有示出)，并且可以還包括電極(沒有示出)，RF功率通過該電極被耦合到處理室110中的等離子體。電極可以被形成在襯底臺120中，或者可以被形成在上部組件130中并可以被配置為與襯底臺120相對。襯底臺120可以用DC電壓加電偏壓，或者可以經(jīng)由從RF發(fā)生器(沒有示出)通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(沒有示出)到襯底臺120的RF功率轉(zhuǎn)輸而處于RF電壓下。
阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以被配置來通過使匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出阻抗與處理室(包括電極和等離子體)的輸入阻抗匹配，而優(yōu)化RF功率從RF發(fā)生器到等離子體的傳輸。例如，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)用于通過減小被反射的功率而提高RF功率到等離子體處理室110中的等離子體的傳輸。匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?例如，L型、π型、T型等)和自動控制方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。RF功率的典型頻率的范圍可以從約0.1MHz到約100MHz?；蛘撸琑F頻率的范圍可以例如從約400 kHz到約60MHz。作為另一個實(shí)例，RF頻率的范圍可以例如為約13.56或者27.12MHz。
仍然參考圖1A，沉積系統(tǒng)101包括襯底溫度控制系統(tǒng)160，其被耦合到襯底臺120并被配置來升高和控制襯底125的溫度。襯底溫度控制系統(tǒng)160包括溫度控制元件，諸如冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括再循環(huán)冷卻劑流，該冷卻劑流接收來自襯底臺120的熱并且將熱傳輸?shù)綗峤粨Q系統(tǒng)(沒有示出)，或者當(dāng)加熱時，從熱交換系統(tǒng)傳輸熱。此外，溫度控制元件可以包括加熱/冷卻元件，諸如電阻加熱元件，或者，熱電加熱器/冷卻器可以被包括再襯底支座120以及處理室110的室壁和沉積系統(tǒng)101中的任何其它部件中。
為了改善襯底125和襯底臺120之間的熱傳輸，襯底臺120可以包括機(jī)械夾持系統(tǒng)或者電夾持系統(tǒng)(諸如靜電夾持系統(tǒng))，用于將襯底固定到襯底臺120的上表面。此外，襯底支座120可以還包括襯底背面氣體輸送系統(tǒng)，其被配置來將氣體引入到襯底125的背面，以便提高襯底125和襯底臺120之間的氣隙熱傳導(dǎo)。當(dāng)要求在升高或者降低的溫度下進(jìn)行溫度控制時，可以使用這樣的系統(tǒng)。例如，襯底背面氣體系統(tǒng)可以包括兩區(qū)氣體分配系統(tǒng)，其中，在襯底125的中心和邊緣之間可以獨(dú)立地改變氦氣隙壓強(qiáng)。
此外，處理室110還被耦合到第一真空泵190和第二真空泵192。第一真空泵190可以包括渦輪分子泵，并且第二真空泵192可以包括低溫泵。
第一真空泵190可以包括其抽吸速率能夠達(dá)到約5000升/秒(以及更大)的渦輪分子泵(TMP)，并且閥194可以包括用于節(jié)流室壓強(qiáng)的閘門閥。在用于干法等離子體刻蝕的常規(guī)等離子體處理裝置中，通常使用1000到3000升/秒的TMP。而且，用于監(jiān)控室壓強(qiáng)的裝置(沒有示出)可以被耦合到處理室110。壓強(qiáng)測量裝置可以例如是可從MKS Instruments，Inc.(Andover，MA)商購的Type 628B Baratron絕對容量壓力計。
如圖1A、1B、2A和2B中所示，第一真空泵190可以被耦合到處理空間180，使其位于襯底125平面的上方。但是，第一真空泵190可以被配置來連通處理空間180，使其從襯底125平面的下方的位置抽吸處理空間180，以便例如減少粒子污染物。從處理空間180抽吸的位置和到第一真空泵190的入口之間的流體耦合可以被設(shè)計為最大流量傳導(dǎo)?；蛘?，從處理空間180抽吸的位置和到第一真空泵190的入口之間的流體耦合可以被設(shè)計為基本恒定的橫截面積。
在一個實(shí)施例中，第一真空泵190位于上部室組件130上方，并且被耦合到其上表面(見圖1A)。第一真空泵190的入口191被耦合到至少一個環(huán)形空間，諸如抽吸通道312，所述抽吸通道312通過延伸部304耦合到一個或者多個開口305，所述開口305在襯底125平面的下方的位置處連通處理空間180。一個或多個開口305可以包括一個或者多個狹縫、一個或者多個噴嘴、或者其任意組合。
在另一個實(shí)施例中，第一真空泵190位于上部室組件130上方，并且被耦合到其上表面(見圖1A)。第一真空泵190的入口191被耦合到第一環(huán)形空間，所述第一環(huán)形空間又耦合到第二環(huán)形空間，由此，第一環(huán)形空間和第二環(huán)形空間可以經(jīng)由一個或者多個抽吸端口被耦合。第二環(huán)形空間可以耦合到抽吸通道312，所述抽吸通道312通過延伸部304耦合到一個或者多個開口305，所述開口305在襯底125平面的下方的位置處連通處理空間180。例如，一個或者多個抽吸端口可以包括第一環(huán)形空間和第二環(huán)形空間之間兩個彼此徑直相對(即，相隔180度)的通孔。但是，抽吸端口的數(shù)量可以更多或者更少，并且其位置可以變化。此外，例如，一個或者多個開口305可以包括兩個彼此徑直相對(即，相隔180度)的狹縫。此外，每一個狹縫可以沿方位角方向延伸大約120度。但是，開口305的數(shù)量可以更多或者更少，并且其位置和大小可以變化。
如上所述，理想的是能夠調(diào)節(jié)處理空間180的體積，而不損失上部室組件130和下部室組件132之間的密封。圖3、4、5和6圖示了當(dāng)沉積系統(tǒng)101處于處理配置時用上部室組件130密封(和可移動密封)襯底臺120的幾個實(shí)施例。因此，系統(tǒng)包括阻礙處理空間和轉(zhuǎn)移空間之間的氣體流動的密封構(gòu)件。實(shí)際上，在一個實(shí)施例中，密封構(gòu)件的密封將處理空間的真空環(huán)境與轉(zhuǎn)移空間的真空環(huán)境隔離。通過將處理空間與轉(zhuǎn)移空間真空隔離，該密封能夠?qū)⑻幚砜臻g和轉(zhuǎn)移空間之間的泄漏減小到小于10-3Torr-l/S，并且優(yōu)選小于10-4Torr-1/S。
圖3是圖示了用于在襯底臺120的凸緣302和自上部室組件130的延伸部304之間產(chǎn)生密封的密封配置的示意圖。如圖3所示，密封件306位于襯底臺120的凸緣302的槽308中。密封件306的細(xì)節(jié)將在下面被描述。如圖3所示，密封件306與延伸部304的底板310(即，密封板)接觸。抽吸通道312被設(shè)置在延伸部304中，用于將氣體從處理區(qū)域180排空到泵190。圖3所示的配置提供了足夠的密封，但不能滿足較大的垂直移動并且不損失密封的要求。例如，在密封松脫與底板310的接觸之前，僅僅小于相當(dāng)于密封件306厚度的大致一半的距離的垂直移動可以被容許。
在一些應(yīng)用中，大于圖3中所允許的移動是所希望的。一個這樣的配置被示于圖4中。圖4是圖示了用于在襯底臺120的凸緣302和自上部室組件130的延伸部304之間的產(chǎn)生密封的密封配置。如圖4所示，密封件314沿垂直方向是狹長的。在圖4的實(shí)施例中，密封件314具有三角形截面，所述三角形的頂點(diǎn)接觸底板310。
此外，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，底板310包括保護(hù)引導(dǎo)件316，該保護(hù)引導(dǎo)件316朝向凸緣302延伸，以保護(hù)密封件314不受有害的材料沉積或者不被暴露于諸如上面提及的等離子體生成還原劑的等離子體物質(zhì)的。為了容許襯底臺120向上到與逐漸變細(xì)的密封件314接觸點(diǎn)的運(yùn)動，凹槽318被設(shè)置在襯底臺120的凸緣302中。這樣，圖4所示的配置允許比圖3中所示的密封配置更大的移動。通過使用引導(dǎo)件316，密封件314可以受到保護(hù)，并且可以不那么容易受到材料沉積或者等離子體劣化的影響。
圖5是圖示了用于在襯底臺120的凸緣302和自上部室組件130的延伸部304之間產(chǎn)生密封的密封配置的示意圖。圖5中所描繪的密封配置在垂直方向上允許比圖3和4中所示的密封配置更大的襯底臺120移動。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，底板310連接到可伸縮單元320，該可伸縮單元320具有接觸板322(即，密封板)。
在此配置中，襯底臺120在垂直移動時通過密封件306接觸接觸板322，以形成初始的密封。當(dāng)襯底臺120進(jìn)一步垂直移動時，可伸縮單元320的壓縮允許進(jìn)一步的垂直移動，而不會損失密封。如圖5所示，類似于圖4的密封配置，引導(dǎo)件324可以被設(shè)置在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，以保護(hù)可伸縮單元320不受有害沉積的影響?？缮炜s單元320是諸如不銹鋼的金屬材料，其將不容易暴露到等離子體而劣化。此外，如圖4中那樣，凹槽326可以被設(shè)置在襯底臺120的凸緣302中。通過使用引導(dǎo)件324，可伸縮單元320可以受到保護(hù)并且可以不那么容易受到材料沉積的影響。
圖6是圖示了用于在襯底臺120的凸緣302和自上部室組件130的延伸部304之間產(chǎn)生密封的密封配置的示意圖。圖6中所描繪的密封配置在垂直方向上允許比圖3和4中所示的密封配置甚至更大的襯底臺120的移動。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，底板310連接到滑動器單元328?；瑒悠鲉卧?28具有至少一個沿垂直方向延伸的縱向板330，所述縱向板330與襯底臺120的凸緣302上的相關(guān)接收板332配合。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，如圖6所示，在縱向板330或者接收板332的側(cè)壁上布置有密封件334，以提供密封。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，接收板332被布置在凸緣的凹槽336中，以便保護(hù)密封件334不受有害材料沉積或者等離子體劣化的影響。此外，密封件334可以是標(biāo)準(zhǔn)的O形環(huán)，或者優(yōu)選地，如圖6所示的逐漸變細(xì)的彈性體密封件，其中，密封件例如具有三角形截面，其頂點(diǎn)處在襯底臺120的凸緣302和上部室組件130之間的密封點(diǎn)處。圖6中所描繪的密封配置允許比圖3和4中所示的密封配置更大的襯底臺120的移動，而不會損失密封?？v向板330提供對于密封件334的保護(hù)，使其不受材料沉積或者等離子體劣化的影響。
在圖4-6中所示的密封配置中，例如，處理空間180的第二體積(V2)可以被設(shè)為這樣的體積，在該體積中，由第二處理材料形成等離子體，導(dǎo)致在襯底上方形成均一的等離子體，而不會損失處理空間180和下部組件132的真空之間的密封。根據(jù)本發(fā)明的能夠提供與處理幾何形狀相當(dāng)?shù)木恍缘牡入x子體處理幾何形狀的能力允許本發(fā)明在同一系統(tǒng)中執(zhí)行連續(xù)的多個處理或者處理步驟(即，非等離子體和等離子體處理)，而不需要在不同的處理系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移襯底，由此節(jié)省了處理時間并且減少了在處理膜之間的界面處的表面污染，使得所得的膜的材料性能提高。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的處理的處理流程圖。圖7的處理可以由圖1-2的處理系統(tǒng)或者任何其它合適的處理系統(tǒng)來執(zhí)行。如圖7中所示，在步驟710，該處理包括將襯底放置在處理系統(tǒng)的處理空間中，該處理空間是與處理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移空間隔離的真空。在步驟720，在處理空間中的第一位置或者第二位置處理襯底，同時保持與轉(zhuǎn)移空間隔離的真空。在步驟730，材料被沉積在處于第一位置或者第二位置上的襯底上。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的處理的處理流程圖。圖7的處理可以由圖1-2的處理系統(tǒng)或者任何其它合適的處理系統(tǒng)來執(zhí)行。如圖7中所示，在步驟710，該處理包括將氣相沉積系統(tǒng)的第一組件保持在第一溫度。在步驟720，氣相沉積系統(tǒng)的第二組件被保持在低于第一溫度的降低溫度下。在步驟730，將襯底放置在第一組件的處理空間中，該處理空間是與第二組件中的轉(zhuǎn)移空間隔離的真空。在步驟740，材料被沉積在襯底上。在步驟750，襯底被移動到氣相沉積系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)移位置。
在步驟710和720，第一組件可以被保持在大于或者等于100℃，而第二組件可以被保持在小于或者等于100℃。在步驟710和720，第一組件可以被保持在大于或者等于50℃，而第二組件可以被保持在小于或者等于50℃。
在步驟740，為了沉積材料，處理氣體化合物可以被引入到該處理中，用于氣相沉積該材料。此外，可以由處理氣體化合物形成等離子體，以提高氣相沉積速率。
在步驟740，所沉積的材料可以是金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳氮物或者金屬硅化物中的至少一種。例如，所沉積的材料可以是鉭膜、氮化鉭膜、或者碳氮化鉭膜中的至少一種。
氣相沉積系統(tǒng)可以被配置用于原子層沉積(ALD)處理、等離子體增強(qiáng)ALD處理、化學(xué)氣相沉積(CVD)處理、或者等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)處理中的至少一種。
在步驟740，可以通過將射頻(RF)能量以0.1到100 MHz的頻率施加到處理空間中的處理氣體，來形成等離子體。在步驟740的過程中，電極可以被連接到RF功率供應(yīng)裝置，并且被配置來將RF能量耦合到處理空間中。在本發(fā)明的一個方面，在形成等離子體之前，處理空間的體積被增大，以有利于對于等離子體均一性更有益的條件。因此，在步驟740之前，襯底臺可以被移動到提高氣相沉積處理的等離子體均一性的位置。例如，襯底臺可以被設(shè)置在如下的位置，其中，等離子體均一性在200mm直徑的襯底上優(yōu)于2％或者在200mm直徑的襯底上優(yōu)于1％?；蛘?，例如，襯底臺可以被設(shè)置在如下的位置，其中，等離子體均一性在300mm直徑的襯底上優(yōu)于2％或者在300mm直徑的襯底上優(yōu)于1％。
此外，在沉積材料之后可以引入凈化氣體。而且，在有或者沒有凈化氣體的存在下，電磁功率可以被耦合到氣相沉積系統(tǒng)，以將污染物從氣相沉積系統(tǒng)或者襯底中的至少之一脫離。電磁功率可以以等離子體、紫外光或者激光的形式被耦合到氣相沉積系統(tǒng)。
仍然參考圖1，控制器170可以包括微處理器、存儲器和能夠生成控制電壓的數(shù)字I/O端口，該控制電壓足以傳輸并激活到沉積系統(tǒng)1 01的輸入以及監(jiān)視來自沉積系統(tǒng)101的輸出。此外，控制器170可以與處理室110、襯底臺120、上部組件130、下部室組件132、處理材料供應(yīng)系統(tǒng)140、第一功率源150、襯底溫度控制系統(tǒng)160、第一真空泵190、第一真空閥194、第二真空泵192、第二真空閥196、以及處理體積調(diào)節(jié)系統(tǒng)122交換信息。例如，存儲在存儲器中的程序可以被用于根據(jù)處理方案激活到沉積系統(tǒng)101的前述組件的輸入，以執(zhí)行刻蝕處理或者沉積處理。
控制器170可以包括微處理器、存儲器和能夠生成控制電壓的數(shù)字I/O端口，該控制電壓足以傳輸并激活到沉積系統(tǒng)101(101’)的輸入以及監(jiān)視來自沉積系統(tǒng)101(101’)的輸出，以便控制和監(jiān)視上面討論的用于材料沉積的處理。例如，控制器170可以包括計算機(jī)可讀介質(zhì)，該計算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于執(zhí)行來完成上面結(jié)合圖7所討論的步驟的程序指令。此外，控制器170可以耦合到處理室110、襯底臺120、上部組件130、處理材料氣體供應(yīng)系統(tǒng)140、功率源150、襯底溫度控制器160、第一真空泵系統(tǒng)190、和/或第二真空泵系統(tǒng)192，并且可以與它們交換信息。例如，存儲在存儲器中的程序可以被用于根據(jù)處理方案激活到沉積系統(tǒng)101(101’)的前述組件的輸入，以執(zhí)行上面討論的非等離子體或者等離子體增強(qiáng)沉積處理中的一種。
控制器170的一個實(shí)例是可從Texas的Austin的Dell Corporation得到的Dell Precision Workstation 610TM。但是，控制器170可以被實(shí)現(xiàn)為通用計算機(jī)系統(tǒng)，該通用計算機(jī)系統(tǒng)響應(yīng)于執(zhí)行一個或者多個包含在存儲器中的一條或者多條指令的序列的處理器，執(zhí)行基于本發(fā)明的處理步驟中的一部分或者全部微處理器。這樣的指令可以被從另一個計算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如硬盤或者可移動介質(zhì)驅(qū)動器)讀入到控制器存儲器中。處于多處理布置的一個或者多個處理器也可以被用作控制器微處理器，以執(zhí)行包含在主存儲器中的指令序列。在可選的實(shí)施例中，硬線電路可以用于代替軟件指令或者與軟件指令組合。因此，實(shí)施例不限于硬件電路和軟件的任何特定組合。
控制器170包括至少一種計算機(jī)可讀介質(zhì)或者存儲器，諸如控制器存儲器，用于保持根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)編程的指令或者用于保存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、記錄、或者可能對于實(shí)施本發(fā)明必要的其它數(shù)據(jù)。計算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)例包括光盤、硬盤、軟盤、磁帶、磁光盤、PROM(EPROM、EEPROM、閃存EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或者任何其他磁介質(zhì)、光盤(例如CD-ROM)、或者任何其他光介質(zhì)、穿孔卡片、紙帶、或者具有孔圖案的其他物理介質(zhì)、載波(將在下面描述)、或者計算機(jī)可以讀取的任何其他介質(zhì)。
本發(fā)明包括存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)中的任何一種或其組合上的軟件，該軟件用于控制控制器170，驅(qū)動用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個或多個設(shè)備、和/或用于使控制器能夠與人類用戶交互。這種軟件可以包括但不限于設(shè)備驅(qū)動器、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具和應(yīng)用軟件。這種計算機(jī)可讀介質(zhì)還包括用于執(zhí)行在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中執(zhí)行的處理的全部或一部分(如果處理是分布式的話)的本發(fā)明的計算機(jī)程序產(chǎn)品。
本發(fā)明的計算機(jī)代碼設(shè)備可以是任何可解釋的或可執(zhí)行的代碼機(jī)構(gòu)，包括但不限于腳本、可解釋程序、動態(tài)鏈接庫(DLL)、Java類和完全可執(zhí)行程序。此外，本發(fā)明的一部分處理可以是分布式的以實(shí)現(xiàn)更好的性能、可靠性和/或成本。
這里所用的術(shù)語“計算機(jī)可讀介質(zhì)”指參與向控制器170的處理器提供指令以供執(zhí)行的任何介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以采取許多形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)例如包括光盤、磁盤和磁光盤，如硬盤或可移動介質(zhì)驅(qū)動器。易失性介質(zhì)包括動態(tài)存儲器，如主存儲器。而且，計算機(jī)可讀介質(zhì)的各種形式可用于承載提供給控制器的處理器以供執(zhí)行的一條或多條指令的一個或多個序列。例如，指令可以首先承載在遠(yuǎn)程計算機(jī)的磁盤上。遠(yuǎn)程計算機(jī)可以將用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的全部或一部分的指令遠(yuǎn)程加載到動態(tài)存儲器中，并利用經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送到控制器170。
控制器170可以相對于沉積系統(tǒng)101(101’)位于本地，或者，其可以相對于沉積系統(tǒng)101位于遠(yuǎn)程。例如，控制器170可以利用直接連接、內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)和無線連接中的至少一種與沉積系統(tǒng)101交換數(shù)據(jù)。控制器170可以例如在消費(fèi)者站點(diǎn)(即，器件制造商，等)處耦合到內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)，或者其可以例如在出售商站點(diǎn)(即，設(shè)備制造商)處耦合到內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)。此外，例如，控制器170可以被耦合到因特網(wǎng)。此外，另一個計算機(jī)(即，控制器、服務(wù)器，等)可以訪問例如控制器170，以經(jīng)由直接連接、內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)中的至少一種交換數(shù)據(jù)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，控制器170可以通過無線連接與沉積系統(tǒng)101(101’)交換數(shù)據(jù)。
以上詳細(xì)只是詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易意識到，在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的前提下可以對示例性實(shí)施例進(jìn)行許多修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在襯底上形成沉積物的沉積系統(tǒng)，包括第一組件，其具有配置來便于材料沉積的處理空間；第二組件，其被耦合到所述第一組件，并且具有便于將所述襯底轉(zhuǎn)入或者轉(zhuǎn)出所述沉積系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移空間；襯底臺，其連接到所述第二組件，并且配置來支撐所述襯底；密封部件，其被配置來將所述處理空間與所述轉(zhuǎn)移空間隔離；其中，所述第一組件被配置為保持在第一溫度下，所述第二組件被配置為保持在低于所述第一溫度的降低溫度下。
2.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一組件被配置為在處理過程中保持在大于或者等于100℃的所述第一溫度下，所述第二組件被配置為保持在小于100℃的所述第二溫度下。
3.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一組件被配置為在處理過程中保持在大于或者等于50℃的所述第一溫度下，所述第二組件被配置為保持在小于50℃的所述第二溫度下。
4.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，還包括冷卻劑通道，其處在所述第一組件的主體內(nèi)部靠近所述第一組件和所述第二組件之間的結(jié)合部。
5.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，還包括冷卻劑通道，其處在所述第二組件的主體內(nèi)部靠近所述第一組件和所述第二組件之間的結(jié)合部。
6.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一組件包括鋁或者鋁合金材料；所述第二組件包括鋁或者鋁合金材料；以及所述第二組件通過不銹鋼部件結(jié)合到所述第一組件。
7.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述密封組件包括用于將所述處理空間與所述轉(zhuǎn)移空間真空隔離的密封件。
8.如權(quán)利要求7所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述密封件被配置來將從所述處理空間到所述轉(zhuǎn)移空間的氣體泄漏減小到小于10-3Torr-l/s。
9.如權(quán)利要求7所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述密封被配置來將從所述處理空間到所述轉(zhuǎn)移空間的氣體泄漏減小到小于10-4Torr-l/s。
10.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，還包括第一壓力控制系統(tǒng)，其耦合到所述第一組件，并被配置來在處理過程中排空所述處理空間；第二壓力控制系統(tǒng)，其耦合到所述第二組件，并且被配置來在所述轉(zhuǎn)移空間中提供污染物減少的環(huán)境；氣體注入系統(tǒng)，其連接到所述第一組件，并且被配置來在所述材料沉積過程中將處理化合物引入到所述處理空間；以及溫度控制系統(tǒng)，其耦合到所述襯底臺，并且被配置來控制所述襯底的溫度。
11.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中所述第一組件包括所述沉積系統(tǒng)的上部，并且所述第二組件包括所述沉積系統(tǒng)的下部；以及所述襯底臺被配置來在垂直方向上移動所述襯底。
12.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，還包括功率源，其被配置來將功率耦合到所述處理空間中的處理氣體化合物，以促進(jìn)等離子體形成。
13.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中所述功率源包括RF功率供應(yīng)裝置，其被配置來以0.1到100MHz的頻率輸出RF能量；以及所述襯底臺包括電極，所述電極連接到所述RF功率供應(yīng)裝置，并且被配置來將所述RF能量耦合到所述處理空間中。
14.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一組件包括從所述第一組件延伸出的延伸部，用于將所述處理空間與所述轉(zhuǎn)移空間隔離。
15.如權(quán)利要求14所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述延伸部被配置為所述第一組件和所述第二之間之間的輻射屏蔽。
16.如權(quán)利要求14所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述延伸部包括內(nèi)部通道，所述通道提供從延伸部靠近所述襯底臺的第一側(cè)到縱向位于所述延伸部與所述第一側(cè)相對一端的第二側(cè)的氣體導(dǎo)通。
17.如權(quán)利要求16所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述延伸部包括對于從所述處理空間到所述轉(zhuǎn)移空間的熱流的熱阻。
18.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述處理空間被配置用于原子層沉積或者化學(xué)氣相沉積中的至少一種。
19.如權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，還包括控制器，其被配置來控制所述處理室中的處理。
20.如權(quán)利要求19所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述控制器被編程來將所述氣相沉積系統(tǒng)的第一組件保持在第一溫度；將所述氣相沉積系統(tǒng)的第二組件保持在低于所述第一溫度的降低的溫度；將所述襯底布置在所述處理空間中；以及將材料沉積在所述襯底上。
21.一種用于在氣相沉積系統(tǒng)中的襯底上的材料沉積的方法，包括將所述氣相沉積系統(tǒng)的第一組件保持在第一溫度；將所述氣相沉積系統(tǒng)的第二組件保持在低于所述第一溫度的降低的溫度；將所述襯底布置在所述第一組件的處理空間中，所述處理空間與所述第二組件的轉(zhuǎn)移空間真空隔離；以及將材料沉積在所述襯底上。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括將所述第一組件保持為大于或者等于100℃；以及將所述第二組件保持為小于100℃。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括將所述第一組件保持為大于或者等于50℃；以及將所述第二組件保持為小于50℃。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，沉積材料包括將處理氣體化合物引入到所述處理空間中，以進(jìn)行氣相沉積。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，沉積材料包括將處理氣體化合物引入到所述處理空間中，以進(jìn)行等離子體增強(qiáng)氣相沉積；以及由所述處理氣體化合物形成等離子體。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，沉積材料包括沉積鉭膜、碳化鉭膜、氮化鉭膜、或碳氮化鉭膜中的至少一種。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，沉積材料包括沉積金屬、金屬碳化物膜、金屬氧化物膜、金屬氮化物膜、金屬碳氮化物膜、或者金屬硅化物膜中的至少一種，或者沉積這些膜中的任何一種的組合。
28.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述布置包括將所述襯底布置在室中，所述室被配置來執(zhí)行原子層沉積處理、等離子體增強(qiáng)原子層沉積處理、化學(xué)氣相沉積處理、或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積處理中的至少一種。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，沉積材料包括利用所述原子層沉積處理沉積第一膜；以及利用所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積處理或者所述等離子體增強(qiáng)原子層沉積處理沉積第二膜。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，沉積材料包括利用所述化學(xué)氣相沉積處理沉積第一膜；以及利用所述等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積處理或者所述等離子體增強(qiáng)原子層沉積處理沉積第二膜。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，沉積材料包括利用所述原子層沉積處理沉積第一膜；以及利用所述化學(xué)氣相沉積處理沉積第二膜。
32.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，沉積材料包括以0.1到100MHz的頻率將RF能量施加到所述處理空間中的處理氣體。
33.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括在所述沉積材料之后引入凈化氣體。
34.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括將襯底臺移動到提高所沉積的材料的均一性的位置。
35.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，沉積材料包括將保持所述襯底的襯底臺的位置設(shè)置在如下位置，在該位置上，在300mm直徑的所述襯底臺上，所述處理空間中的等離子體均一性優(yōu)于2％。；以及形成等離子體，以在所述襯底上進(jìn)行材料沉積。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述設(shè)置包括將所述襯底臺設(shè)置在如下位置，在該位置上，在300mm直徑的所述襯底臺上，所述等離子體均一性優(yōu)于1％。
37.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，布置所述襯底包括將所述襯底布置在處理室中，所述處理室具有小于10-3Torr-l/s的從所述處理空間到所述轉(zhuǎn)移空間的氣體泄漏。
38.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，布置所述襯底包括將所述襯底布置在處理室中，所述處理室具有小于10-4Torr-l/s的從所述處理空間到所述轉(zhuǎn)移空間的氣體泄漏。
39.一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其包含用于在襯底處理系統(tǒng)處理器上執(zhí)行的程序指令，當(dāng)所述處理器執(zhí)行所述程序指令時，使得所述襯底處理系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求21-28中所述的步驟中的任意一個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在襯底上進(jìn)行氣相沉積的方法、計算機(jī)可讀介質(zhì)和系統(tǒng)，包括將氣相沉積系統(tǒng)的第一組件保持在第一溫度；將氣相沉積系統(tǒng)的第二組件保持在低于第一溫度的降低的溫度；將襯底布置在第一組件的處理空間中，所述處理空間與第二組件的轉(zhuǎn)移空間真空隔離；以及將材料沉積在襯底上。因此，所述系統(tǒng)包括第一組件，其具有配置來便于材料沉積的處理空間；第二組件，其被耦合到第一組件，并且具有便于將襯底轉(zhuǎn)入或者轉(zhuǎn)出沉積系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移空間；襯底臺，其連接到所述第二組件，并且配置來支撐襯底；以及密封部件，其被配置來將處理空間與轉(zhuǎn)移空間隔離。第一組件被配置為保持在第一溫度下，第二組件被配置為保持在低于第一溫度的降低溫度下。
文檔編號C23C16/52GK101082125SQ20061014031
公開日2007年12月5日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者李一成, 石坂忠大, 山本薰, 五味淳, 原正道, 藤里敏章, 雅克·法蓋特, 水澤寧 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社