[发明专利]用于晶片间膜厚度匹配的通过随室堆积量变化调制沉积循环数量的厚度补偿

说明书

提供了用于执行原子层沉积的方法和装置。方法可以包括：确定当前在沉积室内部的内部区域上的沉积材料堆积量，其中所述沉积材料堆积量随批次衬底的处理过程改变；将所确定的所述沉积材料堆积量应用至下列两者之间的关系：达到目标沉积厚度所需的ALD循环数量与代表沉积材料堆积量的变量，其中在已知当前在所述沉积室内部的所述内部区域上的所述沉积材料堆积量的情况下，所述应用返回补偿的ALD循环数量以产生所述目标沉积厚度；以及在所述批次中的一个或多个衬底上执行所述补偿的ALD循环数量。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月15日提交的美国临时专利申请No.62/559,434以及于2017年10月16日提交的美国专利申请No.15/785,093的优先权，通过引用将两者中的每一者的全部公开内容并入本文以用于所有目的。

背景技术

集成电路的加工成形包括很多不同的处理步骤。常采用的操作中的一者是介电膜的沉积。该膜可沉积在相当平坦的衬底上，或其可沉积到在硅衬底上方或硅衬底内图案化的特征之间的间隙中。沉积此类膜的一种方法经过等离子体辅助原子层沉积(ALD)。在此类型的方法中，以循环方式进行数个操作，以沉积保形膜。典型地，ALD工艺包括以下步骤：(a)向反应室提供一定剂量的第一反应物，(b)清扫反应室，(c)使第二反应物流至该反应室，(d)点燃该反应室中的等离子体，以及(e)熄灭该等离子体并清扫该反应室。由于前体输送/吸附至该衬底表面上的本质，ALD工艺的单个循环通常沉积约单层材料。这些操作可重复多次，以沉积附加的单层来达到所期望的膜厚度。限定同时优化产量和一致性的操作模式仍然是一项挑战。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种在沉积室中执行原子层沉积的方法。所述方法可以包括：(a)确定当前在沉积室内部的至少内部区域上的沉积材料堆积量，所述沉积材料堆积量随批次衬底的处理过程改变；(b)将在(a)中所确定的所述沉积材料堆积量或由其导出的参数应用至下列两者之间的关系：(i)达到目标沉积厚度所需的ALD循环数量与(ii)代表沉积材料堆积量的变量，其中在已知当前在所述沉积室内部的所述内部区域上的所述沉积材料堆积量的情况下，所述应用返回用于产生所述目标沉积厚度的补偿的ALD循环数量；以及(c)在所述批次衬底中的一或多个衬底上执行所述补偿的ALD循环数量。

在一些实施方案中，确定所述沉积材料堆积量可以包括：通过使用所执行的ALD循环数量和每ALD循环的预测沉积材料堆积量来计算所述沉积材料堆积量。

在一些实施方案中，所述沉积材料堆积量可以随批次衬底的所述处理过程实质上线性地变动。

在一些实施方案中，所述沉积材料堆积量可以随ALD循环数量而实质上线性地变动。

在一些实施方案中，确定所述沉积材料堆积量可以包括原位测量所述沉积材料堆积量。

在一些实施方案中，所述关系可以至少部分地基于在处理批次衬底的所述过程中在该批次衬底中的衬底的厚度趋势。

在一些实施方案中，所述关系可以至少部分地基于至少一个批次的经处理的衬底的数据，在所述批次的经处理的衬底中的每个衬底上可以已执行相同的沉积循环数量，且其中所述数据可以包括所述批次的经处理的衬底中的多个衬底的厚度和所述多个衬底中的每个衬底的对应的所述沉积材料堆积量。

在一些这样的实施方案中，所述关系可以是所述数据的多项式拟合。

在一些实施方案中，所述关系可以是多项式关系，其中用于产生所述目标沉积厚度的补偿ALD循环数量是代表所述沉积材料堆积量的所述变量的函数，并且代表所述沉积材料堆积量的所述变量可以提升至乘幂。

在一些这样的实施方案中，所述乘幂可以是三。

在一些这样的其他实施方案中，所述多项式关系可将达到目标沉积厚度所需的所述ALD循环数量表示为项的和的函数。所述项中的至少两项可以包含代表当前在所述沉积室内部的内部区域上的所述沉积堆积量提升至乘幂的变量。