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研究生: 李卓穎
Lee, Zhuo-Ying
論文名稱: 原子層沉積晶圓膜厚均勻度改善之研究
A Study of Improving Thickness Uniformity of Wafer Film Deposited by Atomic Layer Deposition
指導教授: 周榮華
Chou, Jung-Hua
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系碩士在職專班
Department of Engineering Science (on the job class)
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 電漿輔助原子層沈積薄膜均勻度AlignmentAGS
外文關鍵詞: PEALD, Uniformity, Alignment, AGS, O-ring torque.
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  • 本文研究5奈米電漿輔助原子層沈積機台之薄膜厚度均勻度改善,將現行晶圓廠,在晶圓的區域範圍及整體薄膜厚度落差範圍均達到所需要的規格,針對不同因素的影響進行實驗及分析,並利用實際數據進行改善。實驗中針對機台氣體通道Manifold 與 Gas transfer tube 間的 Alignment 位置、Shower Plate 鎖螺絲的磅數手法對於 O-ring 的平整度,機台維修手法 AGS 的精準度及ATS對均勻度的影響,並利用數據模擬證明研究方向的正確性。實驗結果發現AGS的提升及安裝螺絲手法為主要影響因素,以80nm膜厚的晶圓而言整體range將可減少約7 Å,而氣體通道的alignment 為次要因素整體range將可減少約3 Å。

    In this thesis, improving the film thickness uniformity of a 5 nm process by plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) to meet the specifications was carried out in a fab. The impact of different factors was studied, including the alignment of gas flow channels of manifold and gas transfer tube, shower plate screw torque on O-ring uniformity, optimization of AGS maintenance, and ATS by using both experiments and some numerical simulation. The experimental results show that AGS, the method of screw fixation, and gas channel alignment are the main factors. The overall range of 80nm film thickness wafer can be reduced by around 7Å; the alignment of gas channels can reduce the non-uniformity by around 3 Å. By proper actions of the alignment, AGS, and O-ring torque force and size, both U% and range specifications can be met for the 5 nm process node.

    摘要 ............... I Abstract .............. II 目錄 ............. VII 圖目錄 ............. X 表目錄 ............. XIV 符號說明 ............. XV 第 1 章 緒論 1 1-1研究動機 1 1-2. 研究目的 3 1-3.本文架構 3 1-4.文獻回顧 4 第 2 章 研究背景 6 2-1.1 原子層沉積 (Atomic Layer Deposition,ALD) 6 2-1.2 電漿輔助原子沉積(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition, PEALD) 8 2-2常見沉積技術比較 10 2-3 薄膜均勻度 11 2-4 蝕刻速率Etching rate (ER) 12 2-5 蝕刻均勻性 12 2-7 每Cycle沉膜厚度Growth per cycle (GPC) 14 2-8 晶圓薄膜均勻度異常簡介 15 2-9 PEALD沉膜條件 16 第 3 章 實驗設備與方法 18 3-1 實驗設備 ASM PEALD QCM 18 3-2.1 Adjust Gap Sensor, AGS 22 3-2.2 Auto Teaching System, ATS 23 3-3.1 薄膜均勻度改善手法 24 3-3.2 Manifold & insulator align 24 3-3.3 Gas channel Multistep 安裝螺絲 25 第 4 章 實驗結果與討論 26 4-1.AGS 對於沉膜的影響 26 4-2.ATS 對於沉膜的影響 28 4-3扭力不均勻實驗數據 33 4-4 Shower Plate O-ring 形變實驗 35 4-5 O-ring 壓痕不均勻所造成的影響 37 4-6.1 更換新的 O-ring 規格 53 4-6.2 O-ring所造成的均勻度影響實驗數據 58 4-7.1 Manifold 與 Insulator 中心對位的影響 59 4-7.2上下氣體通道 centering 校正與定義安裝手法 60 4-7.3 中心alignment所造成的均勻度影響實驗數據 62 4-8 Dummy 25 片wafer 實驗 63 4-9 更換新RC2/RC4的 Shower Plate 實驗數據 64 4-10 實驗結論 65 第 5 章 結論與建議 66 5-1.結論 66 5-2.未來建議 67 參考文獻 68 附錄 71 附錄A:原廠提供之Manifold block Models 偏移模擬 71

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