发明名称 薄膜均匀度之控制方法及其形成之产品
摘要 当有机矽薄膜沉积于一基材上时其厚度均匀性的控制方法及所得到之最终结果。在该薄膜利用CVD, PECVD,快速热处理及类此者来实施的沉积期间,基材温度被加以控制用以建立一特别适合该有机矽薄膜,如以TEOS作为来源物质而被沉积者,沉积率之极端的温度敏感度之温度分布。
申请公布号 TWI223837 申请公布日期 2004.11.11
申请号 TW091119194 申请日期 2002.08.23
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 袁德勇;竹原贵子;威廉R. 哈休巴格
分类号 H01L21/02 主分类号 H01L21/02
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种控制沉积在一处理室内一基材上之薄膜厚度均匀度的方法,该方法至少包括以下的步骤:控制该基材上至少两处不同位置的温度,包括(i)该基材之一表面之一周边区域,及(ii)该基材之该表面之一内围区域,亦即该表面之该周边区域之内侧处;将该基材之该表面之该周边区域之该温度保持在一范围内,该温度范围介于比该内围区域之温度低约10℃以及比该内围区域之温度高约20℃之间;以及沉积该薄膜,其中该薄膜具有一小于或等于约10%的薄膜厚度均匀度。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该基材之该表面的该周边区域之该温度系藉由在一部分载座内及在该基材的该周边区域底下之一第一加热件来加以控制,且该基材之该表面之该内围区域的该温度系藉由在一部份载座内及在该基材的该内围区域底下之一第二加热件来加以控制,该控制包含将该基材之该表面之周边区域的该温度保持在约380℃至约410℃之间的范围内,同时将该基材之该表面之该内围区域的该温度保持在约390℃。3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域的该温度保持在约390℃而同时将该内围区域之该温度保持在约390℃。4.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域之该温度保持在介约390℃至约400℃之间,同时该内围区域之该温度则保持约在390℃。5.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域之该温度保持在介约400℃至约410℃之间,同时该内围区域之该温度则保持在约390℃。6.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域之该温度保持在约410℃,同时该周边内围区域之该温度则保持约在390℃。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该基材之该表面的该周边区域之该温度系藉由在一部份载座内及在该基材的周边区域底下的一第一加热件来加以控制,且该基材之该表面之内围区域之该温度系藉由在一部份载座内及在该内围区域底下的一第二加热件来加以控制,该控制包含将该基材之该表面之该周边区域的该温度保持在约350℃至约460℃之间的范围内,同时将该基材之该表面之该内围区域的温度保持在约340℃至约450℃之间的范围内。8.如申请专利范围第7项所述之方法,其中该沉积包含从一包括TEOS之先驱物沉积一有机矽薄膜于该基材上。9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该沉积包含从一包括TEOS之先驱物沉积一有机矽薄膜于该基材上。10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该沉积系藉化学气相沉积、物理气相沉积、电浆增强化学气相沉积或快速的热处理来进行。11.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该沉积更包含输入TEOS、氦以及氧至一PECVD室中;及施加RF能量用以产生一电浆。12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该TEOS是以约300sccm的流率流入该处理室,氦是以约100sccm的流率输入,氧是以约5000sccm的流率输入,且该RF能量是以约0.3W/cm2至约0.7W/cm2的功率密度输入。13.如申请专利范围第12项所述之方法,其中该沉积被实施约1分钟。14.一种厚度均匀之有机矽薄膜,其被沉积于一基材上且该基材的一表面的周边区域的温度保持在一范围内,该温度范围介于比该周边区域内围的表面区域的该温度低约10℃及比该周边区域内围的表面区域的该温度高约20℃之间。15.如申请专利范围第14项所述之厚度均匀的有机矽薄膜,其中该基材之该表面的周边区域的该温度被保持在介于约390℃至约410℃之间,同时该周边区域内围的区域的该温度则保持在约390℃。16.如申请专利范围第14项所述之厚度均匀的有机矽薄膜,其中该有机矽薄膜是由一包含TEOS的先驱物所形成。17.如申请专利范围第16项所述之厚度均匀的有机矽薄膜,其中该有机矽薄膜是用化学气相沉积来加以沉积。18.如申请专利范围第16项所述之厚度均匀的有机矽薄膜,其中该有机矽薄膜是用电浆增强的化学气相沉积来加以沉积。19.如申请专利范围第14项所述之厚度均匀的有机矽薄膜,其中该薄膜具有约1000的均匀厚度。20.一种由包含TEOS的先驱物所形成之厚度均匀的有机矽薄膜,其被沉积于一基材上且该基材的一表面的周边区域的该温度被保持在一范围内,该温度范围介于比该周边区域内围的表面区域的该温度低约10℃及比该周边区域内围的表面区域的该温度高约20℃之间,该厚度均匀的有机矽薄膜具有小于或等于10%的薄膜均匀度。21.一种平板堆叠,其至少包含:一基材;及一有机矽薄膜,其藉由电浆增强的化学气相沉积而被沉积于该基材上且具有小于或等于约10%的薄膜均匀度。22.如申请专利范围第21项所述之平板堆叠,其中该有机矽薄膜系使用包含TEOS的先驱物来形成。23.如申请专利范围第21项所述之平板堆叠,其中该有机矽薄膜具有至少约1000之均匀厚度。24.如申请专利范围第21项所述之平板堆叠,其中该有机矽薄膜系被沉积,同时该基材的一表面的周边区域的该温度被保持在一范围内,该温度范围介于比该周边区域内围的表面区域之该温度低约10℃及比该周边区域内围的表面区域之该温度高约20℃之间。25.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该薄膜系为一有机矽薄膜。26.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该TEOS系以约700sccm的流率引入该处理室中。27.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该氦气系以约240sccm的流率引入该处理室中。28.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该RF能量于该沉积期间系提供约0.3至约0.7W/cm2的功率密度。29.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该沉积系实施约600秒至约700秒。30.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该处理室系一快速热处理室、一物理气相沉积室、一电浆增强化学气相沉积室或化学气相沉积室。31.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该基材系一玻璃基材或矽基材。32.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该基材具有一大于300毫米之长度以及一大于300毫米之宽度。33.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该基材具有一介于550毫米及1.0米之间的长度以及一介于650毫米及1.2米之间的宽度。34.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该薄膜系以约850/分至约1050/分之沉积速率被沉积。35.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该处理室于沉积步骤期间具有一介约0.3W/cm2及约0.7W/cm2的功率密度。36.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该薄膜系使用数种气体物质进行沉积,而该等气体系由SiH4、H2、N2、NH3、PH3、CH4、Si2H6、及O2所组成之群组中选出。37.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该薄膜为一金属薄膜或矽薄膜。38.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该薄膜系形成一部分之介电层、一部份之半导体层或一部份之金属层。39.一种控制沉积在一处理室内一基材上之薄膜厚度均匀度的方法,其至少包括以下的步骤:控制该基材上至少两处不同位置的温度,包括(i)该基材之一表面之一周边区域,及(ii)该基材之该表面之一内侧区域,其中该内侧区域系位于该基材之该表面之该周边区域内之该内侧处;将该基材之该表面的该周边区域之该温度保持在一高于该基材之该表面之该内侧区域之该温度,以使一温差系维持在该周边区域之该温度及该内侧区域之该温度间;以及沉积一薄膜于该基材之该表面;其中该温差系使该薄膜具有一小于或等于约10%的薄膜均匀度。40.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该外围区域之该温度系维持在一预定之温差内,且该预定之温差系高于该内侧区域之该温度。41.如申请专利范围第40项所述之方法,其中该预定之温差系介约0℃至约20℃之间。42.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该薄膜系一有机矽薄膜。43.如申请专利范围第42项所述之方法,其中该基材之该表面之该外围区域之该温度系藉由在一部分载座内以及该基材的周边区域底下之一第一加热件来加以控制,且该基材之该表面之内侧区域之该温度系藉由在一部份载座内以及该内侧区域底下之一第二加热件来加以控制,该控制包含将该基材表面之周边区域之该温度保持在约380℃至约410℃之间的范围内,同时将该基材之一表面之该内侧区域的该温度保持在约390℃。44.如申请专利范围第43项所述之方法,其中该有机矽薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域的该温度保持在约390℃,同时将该内侧区域的该温度保持在约390℃。45.如申请专利范围第43项所述之方法,其中该有机矽薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域之该温度保持在介约390℃至约400℃之间,同时该内侧区域的该温度则保持在约390℃。46.如申请专利范围第43项所述之方法,其中该有机矽薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域之该温度保持在介约400℃至约410℃之间,同时该内侧区域的该温度则保持在约390℃。47.如申请专利范围第43项所述之方法,其中该有机矽薄膜是使用包含TEOS作为一先驱物来形成的,且该控制包括将该周边区域之该温度保持在约410℃,同时该内围区域之该温度则保持在约390℃。48.如申请专利范围第42项所述之方法,其中该基材之该表面之该周边区域之该温度系藉由在一部份载座内以及该基材的周边区域底下之一第一加热件来加以控制,且该基材之该内侧表面之该内侧区域之该温度系藉由在一部份载座内以及该内侧区域底下之一第二加热件来加以控制,该控制包含将该基材表面之周边区域之该温度保持在约350℃至约460℃之间的范围内,同时将该基材之该表面之该内侧区域之该温度保持约在约340℃至约450℃之间的范围内。49.如申请专利范围第42项所述之方法,其中该薄膜系以约850/分至约1050/分之沉积速率被沉积。50.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该沉积包含从一包含TEOS之先驱物沉积一有机矽薄膜于该基材上。51.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该沉积系藉化学气相沉积、电浆增强化学气相沉积、物理气相沉积或快速的热处理来进行。52.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该沉积更包含输入TEOS、氦以及氧至一PECVD室中;及施加RF能量用以产生一电浆。53.如申请专利范围第52项所述之方法,其中该RF能量系以约0.3W/cm2至约0.7W/cm2的功率密度输入。54.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该处理室系一快速热处理室、一物理气相沉积室、一电浆增强化学气相沉积室或化学气相沉积室。55.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该基材系一玻璃基材或矽基材。56.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该基材具有一大于300毫米之长度以及一大于300毫米之宽度。57.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该基材具有一介于550毫米及1.0米之间的长度以及一介于650毫米及1.2米之间的宽度。58.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该处理室于沉积步骤期间具有一介约0.3W/cm2及约0.7W/cm2的功率密度。59.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该薄膜系使用数种气体物质进行沉积,而该等气体系由SiH4、H2、N2、NH3、PH3、CH4、Si2H6、及O2所组成之群组中选出。60.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该薄膜为一金属薄膜或矽薄膜。61.如申请专利范围第39项所述之方法,其中该薄膜系形成一部份之介电层、一部份之半导体层或一部份之金属层。图式简单说明:第1图为可用来实施本发明的一CVD处理室的剖面图。第2A图为依据本发明的一基材安张板或载座的顶视图。第2B图为沿着第2A图的线2-2所曲之基材安装板的一示意剖面图。第3图为使用一单一加热管路来加热整个载座板表面之前技载座的顶视图。第4图为第3图的载座的一个视图,其显示一包围住该载座之室壁。第5图为第2A图中的载座的图式,其显示包围该载座的室壁。第6图为一图表,其显示介于薄膜厚度均匀性与一其上将被沉积该薄膜之基材的温度分布之间的关系。第7图为一图表,其显示以PECVD(黑色圈圈)及低压CVD(没有电浆加强)(白色圈圈)沉积于氧化矽基材上的多晶矽薄膜的沉积率的对数图(log10)。(参见Haijar,J. J.;Reif, R.:及Adler D.:J. Electronic Mat.,15, 279(1986))第8图为一图表,其显示温度改变与使用TEOS作为一来源物质之有机矽薄膜的沉积率之间的线性关系。
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