[發明專利]用于晶片間膜厚度匹配的通過隨室堆積量變化調制沉積循環數量的厚度補償

在審

• 申請號: 201880059891.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN111133554A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 理查德·菲利普斯;克洛伊·巴爾達賽羅尼;尼山斯·曼朱納特
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/285;H01L21/67;C23C16/455
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張華

提供了用于執行原子層沉積的方法和裝置。方法可以包括：確定當前在沉積室內部的內部區域上的沉積材料堆積量，其中所述沉積材料堆積量隨批次襯底的處理過程改變；將所確定的所述沉積材料堆積量應用至下列兩者之間的關系：達到目標沉積厚度所需的ALD循環數量與代表沉積材料堆積量的變量，其中在已知當前在所述沉積室內部的所述內部區域上的所述沉積材料堆積量的情況下，所述應用返回補償的ALD循環數量以產生所述目標沉積厚度；以及在所述批次中的一個或多個襯底上執行所述補償的ALD循環數量。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年9月15日提交的美國臨時專利申請No.62/559,434以及于2017年10月16日提交的美國專利申請No.15/785,093的優先權，通過引用將兩者中的每一者的全部公開內容并入本文以用于所有目的。

背景技術

集成電路的加工成形包括很多不同的處理步驟。常采用的操作中的一者是介電膜的沉積。該膜可沉積在相當平坦的襯底上，或其可沉積到在硅襯底上方或硅襯底內圖案化的特征之間的間隙中。沉積此類膜的一種方法經過等離子體輔助原子層沉積(ALD)。在此類型的方法中，以循環方式進行數個操作，以沉積保形膜。典型地，ALD工藝包括以下步驟：(a)向反應室提供一定劑量的第一反應物，(b)清掃反應室，(c)使第二反應物流至該反應室，(d)點燃該反應室中的等離子體，以及(e)熄滅該等離子體并清掃該反應室。由于前體輸送/吸附至該襯底表面上的本質，ALD工藝的單個循環通常沉積約單層材料。這些操作可重復多次，以沉積附加的單層來達到所期望的膜厚度。限定同時優化產量和一致性的操作模式仍然是一項挑戰。

發明內容

在一個實施方案中，提供了一種在沉積室中執行原子層沉積的方法。所述方法可以包括：(a)確定當前在沉積室內部的至少內部區域上的沉積材料堆積量，所述沉積材料堆積量隨批次襯底的處理過程改變；(b)將在(a)中所確定的所述沉積材料堆積量或由其導出的參數應用至下列兩者之間的關系：(i)達到目標沉積厚度所需的ALD循環數量與(ii)代表沉積材料堆積量的變量，其中在已知當前在所述沉積室內部的所述內部區域上的所述沉積材料堆積量的情況下，所述應用返回用于產生所述目標沉積厚度的補償的ALD循環數量；以及(c)在所述批次襯底中的一或多個襯底上執行所述補償的ALD循環數量。

在一些實施方案中，確定所述沉積材料堆積量可以包括：通過使用所執行的ALD循環數量和每ALD循環的預測沉積材料堆積量來計算所述沉積材料堆積量。

在一些實施方案中，所述沉積材料堆積量可以隨批次襯底的所述處理過程實質上線性地變動。

在一些實施方案中，所述沉積材料堆積量可以隨ALD循環數量而實質上線性地變動。

在一些實施方案中，確定所述沉積材料堆積量可以包括原位測量所述沉積材料堆積量。

在一些實施方案中，所述關系可以至少部分地基于在處理批次襯底的所述過程中在該批次襯底中的襯底的厚度趨勢。

在一些實施方案中，所述關系可以至少部分地基于至少一個批次的經處理的襯底的數據，在所述批次的經處理的襯底中的每個襯底上可以已執行相同的沉積循環數量，且其中所述數據可以包括所述批次的經處理的襯底中的多個襯底的厚度和所述多個襯底中的每個襯底的對應的所述沉積材料堆積量。

在一些這樣的實施方案中，所述關系可以是所述數據的多項式擬合。

在一些實施方案中，所述關系可以是多項式關系，其中用于產生所述目標沉積厚度的補償ALD循環數量是代表所述沉積材料堆積量的所述變量的函數，并且代表所述沉積材料堆積量的所述變量可以提升至乘冪。

在一些這樣的實施方案中，所述乘冪可以是三。

在一些這樣的其他實施方案中，所述多項式關系可將達到目標沉積厚度所需的所述ALD循環數量表示為項的和的函數。所述項中的至少兩項可以包含代表當前在所述沉積室內部的內部區域上的所述沉積堆積量提升至乘冪的變量。