[发明专利]用于处理晶片及清洁腔室的感应等离子体源

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2011年8月1日提交的、题为“INDUCTIVE PLASMA SOURCES FOR WAFER PROCESSING AND CHAMBER CLEANING（用于处理晶片及清洁腔室的感应等离子体源）”的第13/195,371号美国专利申请的PCT申请，该申请出于各种目的通过引用被完全结合于此。

技术领域

本申请案是关于制造技术解决方案，该等制造技术解决方案涉及用于沉积、蚀刻、图案化及处理薄膜及涂层的装备、工艺及材料，其中代表性的实例包括（但不限于）涉及以下各者的应用：半导体及介电材料及器件、硅基晶片及平板显示器（诸如，TFT）。

背景技术

习知半导体处理系统含有一个或更多个处理腔室及用于将基板在该一个或更多个处理腔室之间移动的装置。可通过机械臂在腔室之间移送基板，该机械臂可延伸以拾取基板、回缩及随后再次延伸以将基板置放于不同目的地腔室中。图1图示基板处理腔室的示意图。每一腔室具有基座轴架105及基座110或支撑基板115以进行处理的某一等效方式。

在经配置以加热或冷却基板的处理腔室中，基座可为加热板或冷却板。在机械臂使基板落下与臂返回拾取基板之间，可通过机械装置、压差装置或静电装置将基板固持至基座。升降杆通常用以在机器人操作期间升高晶片。

在腔室中执行一个或更多个半导体制造工艺步骤，诸如，使基板退火或在基板上沉积膜或蚀刻膜。在一些处理步骤期间将介电膜沉积至复杂地形中。已开发将电介质沉积至较窄间隙中的许多技术，该等技术包括化学气相沉积（CVD）技术的变化，该等化学气相沉积（CVD）技术的变化有时采用等离子体技术。高密度等离子体（HDP）-CVD已用以填充许多由进入的反应物的垂直冲击轨迹及同时的溅射活动造成的几何结构。然而，一些非常窄的间隙部份由于在初始冲击之后缺乏迁移率而继续发展成孔隙。在沉积之后使材料再流可填充孔隙，但若电介质具有高再流温度（如SiO₂），则再流工艺亦可能消耗晶片的热预算的不可忽略的一部分。

通过可流动材料的高表面迁移率，诸如旋涂玻璃（spin-on glass;SOG）的可流动材料已可用于填充HDP-CVD未完全填充的间隙中的一些间隙。SOG作为液体涂敷且在涂敷之后固化以移除溶剂，藉此将材料转化成固态玻璃膜。当黏度较低时，SOG的间隙填充能力及平坦化能力增强。不幸的是，低黏度材料可在固化期间显著收缩。显著的膜收缩造成高的膜应力及分层问题，尤其对于厚膜而言。并且，在大气压下以高速旋转执行SOG，且难以实现部分间隙填充及保形间隙填充。

分隔两个组分的输送路径可在沉积于基板表面上期间产生可流动的膜。图1图示具有分隔的输送通道125及135的基板处理系统的示意图。可经由一个通道输送有机硅烷前体，且可经由另一通道输送氧化前体。氧化前体可通过远端等离子体145激发。与利用更常见输送路径的替代性工艺相比，两个组分的混合区域120出现在更接近于基板115之处。由于使膜生长而非将膜倾倒至表面上，故允许减小黏度所需要的有机物组分在减少附属于固化步骤的收缩的工艺期间蒸发。以此方式生长膜限制可用于使经吸附物种保持移动的时间，该时间为可能导致沉积不均匀膜的约束。挡板140可用以使前体更均匀地分布于反应区域中。在低压控制之下的两个组分实现均匀的部分间隙填充及保形的间隙填充。

间隙填充能力及沉积均匀性受益于高表面迁移率，该高表面迁移率与高有机物含量相关。有机物含量中的一些有机物含量可在沉积之后保持，且可使用固化步骤。可通过用电阻加热器增加基座110及基板115的温度来执行固化，该电阻加热器嵌入于基座中。

发明内容

本发明的实施例包括在基板上沉积材料的方法。方法可包括以下步骤：提供处理腔室，该处理腔室分隔成第一等离子体区域及第二等离子体区域。方法可进一步包括以下步骤：将基板输送至处理腔室，其中该基板占据第二等离子体区域的部分。方法可额外包括以下步骤：在第一等离子体区域中形成第一等离子体，其中该第一等离子体未直接接触基板，且该第一等离子体通过激活第一等离子体区域上方的至少一个成形的射频（“RF”）线圈形成。此外，方法可包括以下步骤：在基板上沉积材料以形成层，其中受第一等离子体激发的一个或更多种反应物用于沉积该材料。