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TWI689615B - 供應製程氣體及處理半導體晶圓的設備 - Google Patents

供應製程氣體及處理半導體晶圓的設備 Download PDF

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TWI689615B
TWI689615B TW104139817A TW104139817A TWI689615B TW I689615 B TWI689615 B TW I689615B TW 104139817 A TW104139817 A TW 104139817A TW 104139817 A TW104139817 A TW 104139817A TW I689615 B TWI689615 B TW I689615B
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gas
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蓋瑞 布里杰 林德
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

本發明者已構思具有環形充氣室及徑向流動路徑至中心通道內的噴淋頭進氣口。可包含前驅物及載體氣體的製程氣體可流至環形充氣室中。環形充氣室及中心通道可用於前驅物及載體氣體的均勻混合。另外，徑向通道可向上定角度，從而有助於更有效地沖洗中心通道內的任何盲管。中心通道亦可與遠端電漿源閥相接合。遠端電漿源閥可控制由遠端電漿源所產生之反應性物種至中心通道中的流動。

Description

供應製程氣體及處理半導體晶圓的設備
本揭露內容相關於半導體處理氣體分佈系統的供氣設備。
許多半導體處理操作需要大面積範圍的製程氣體分佈，例如在半導體晶圓的範圍。氣體的如此分佈經常係透過噴淋頭的使用而實現，典型地，該噴淋頭係具有大量的小氣體通口或氣體分佈洞的裝置，該小氣體通口或氣體分佈洞係分佈於大約與半導體晶圓具有相同尺寸之通常為圓形區域的範圍。使製程氣體饋送至噴淋頭之與氣體通口呈流體連通的內部充氣室中。導入內部充氣室的製程氣體因此係能夠流過氣體通口，且流出至晶圓(其係置中於噴淋頭下方)上。
在一些製程中，複數的不同氣體係以順序的方式流過噴淋頭，以執行半導體製程的不同步驟。在其他像是原子層沉積的製程中，噴淋頭可具有在噴淋頭內彼此係流體隔絕的二或更多內部充氣室。該等內部充氣室的每一者可用來將不同的氣體經由各內部充氣室專用的氣體通口而傳送至晶圓。如此 的單獨充氣室設置防止所使用之反應物在離開噴頭前發生混合，該混合可能導致發生化學反應。這降低了噴淋頭內的阻塞及其他類型的損壞。
噴淋頭中的充氣室典型地藉由經常係直接連接至噴淋頭之一或更多進氣管的方式而提供氣體。此處所討論的是經改善的噴淋頭進氣口設計，其提供優於習知進氣口的強化性能。
本說明書中所描述標的的一或更多實施例的細節係在以下隨附圖式及說明內容中提出。其他特徵部、實施態樣、及優點將自說明內容、圖式、及申請專利範圍而變得明白。注意到，除非特別地註明為等比例圖式，否則以下圖式的相對尺寸可不依比例繪製。
在某些實施例中，可提供用以供應製程氣體至半導體處理氣體分佈系統的設備。該設備可包含：中心通道，其係配置成藉由使氣體在第一方向上流至氣體分佈系統中而使導入中心通道的氣體流至氣體分佈系統中；環形的第一充氣室；流體連接至第一充氣室的第一入口；以及將充氣室與中心通道流體連接的至少一徑向流動路徑。每一徑向流動路徑可定角度成使得第一製程氣體自第一充氣室流動並且沿著一方向流至中心通道中，該方向具有在方向上與第一方向相反的分量。第一製程氣體可經由第一入口而提供至第一充氣室。
在設備的一些如此實施例中，中心通道可進一步包含第一末端及第二末端。第一末端可位於徑向流動路徑與設備之用來與氣體分佈系統相連接的部分之間，且第二末端的位置可為使徑向流動路徑係介設於第二末端與第一末端之間。第二末端亦可包含針對第二製程氣體的第二入口。第二入口可配 置成使第二製程氣體從第二末端流至第一末端，且中心通道的至少一部分可處於徑向流動路徑連接至中心通道的區域與第一末端之間。在一些如此的實施例中，第二末端可包含用以調控第二製程氣體通過第二入口且進入中心通道之流動的閥元件。在一些進一步的、或額外的如此實施例中，中心通道在形狀上可為圓柱形，且位於徑向流動路徑接合中心通道之區域與第二末端之間的中心通道的部分在長度上可為至少一個中心通道直徑。在一些進一步的、或額外的如此實施例中，第二製程氣體可為反應性物種。
在該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，至少一徑向流動路徑可定角度成使得每一徑向流動路徑沿著自第一方向起100至170度之間一角度的流動方向引導第一製程氣體。
在該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，徑向流動路徑可包含複數的徑向通道，每一者在長度上、及橫剖面流動面積上係相等的。在一些如此的實施例中，複數的徑向通道可以實質上等間距的方式分佈於中心通道的周圍。在一些如此的實施例中，複數的徑向通道可分佈成使第一製程氣體以下列方式流至中心通道中：在中心通道的至少一部分內產生第一製程氣體紊流。在一些如此的實施例中，中心通道可進一步包含第一末端及第二末端，使得第一末端可位於徑向流動路徑與設備之用來與氣體分佈系統相連接的部分之間、第二末端的位置可為使徑向流動路徑係介設於第二末端與第一末端之間，且第一製程氣體紊流的至少一部分可產生於徑向流動路徑連接至中心通道的區域與第二末端之間。
在該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，徑向流動路徑可包含複數的徑向通道，使得該複數的徑向通道包含至少一第一徑向通道及一第二徑向通道，且第一徑向通道及第二徑向通道係定角度為不同的角度。
在該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，徑向流動路徑可包含單一的徑向通道。
在該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，設備可進一步包含：與中心通道流體隔絕、且係用以使第三製程氣體在第一方向上流動的次級通道；以及流體連接至次級通道的次級入口。
在該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，設備可進一步包含氣體分佈系統，且氣體分佈系統可為流體連接至中心通道的氣體分佈噴淋頭。在一些如此的實施例中，該設備可進一步包含：與中心通道流體隔絕、且用以使第三製程氣體在第一方向上流動的次級通道；以及流體連接至次級通道的次級入口。氣體分佈噴淋頭可包含第一分佈充氣室及第二分佈充氣室，使得該第一分佈充氣室及第二分佈充氣室在氣體分佈噴淋頭內可彼此流體隔絕、中心通道可流體連接至氣體分佈噴淋頭的第一分佈充氣室、且次級通道可流體連接至氣體分佈噴淋頭的第二分佈充氣室。在一些如此的實施例中，設備可進一步包含複數的立管通道，其係以徑向圖案而設置、流體連接至中心通道及第一分佈充氣室、且實質上置中於次級通道上且與次級通道流體隔絕。在一些如此的實施例中，次級通道的至少一部分可處於至少兩立管通道之間。
在某些實施例中，可提供用以處理半導體晶圓的設備。該設備可包含：第一入口，其係流體連接至噴淋頭進氣口、且係用以使第一製程氣體流至第一入口中；載體氣體閥，其係流體連接至第一入口、且係用以使載體氣 體流至第一入口中；以及第二製程氣體閥，其係流體連接至噴淋頭進氣口之中心通道、且係用以使第二製程氣體流至中心通道中。設備亦可包含半導體處理氣體分佈系統，且噴淋頭進氣口可用以供應氣體至半導體處理氣體分佈系統。噴淋頭進氣口可包含：中心通道，其可配置成藉由使氣體在第一方向上流至氣體分佈系統中而使導入中心通道的氣體流至氣體分佈系統中；環形第一充氣室；流體連接至第一充氣室的第一入口；以及將充氣室與中心通道流體連接的至少一徑向流動路徑，每一徑向流動路徑係定角度成使得第一製程氣體及/或載體氣體自第一充氣室流動並且沿著一方向流至中心通道中，該方向具有在方向上與第一方向相反的分量。第一製程氣體及/或載體氣體可經由第一入口而被提供至第一充氣室。設備可進一步包含具有一或更多處理器及一記憶體的控制器。一或更多處理器、記憶體、第一製程氣體閥、及第二製程氣體閥可為連通的。記憶體可儲存用以控制一或更多處理器的程式指令，從而：(i)導致載體氣體閥使載體氣體流至第一入口中；(ii)導致第一製程氣體閥使第一製程氣體流至第一入口中；(iii)在(ii)之後，導致第一製程氣體閥停止第一製程氣體至第一入口中的流動。
在該設備的一些如此實施例中，中心通道可進一步包含第一末端及第二末端。第一末端可位於徑向流動路徑與設備之用來與氣體分佈系統相連接的部分之間，第二末端的位置可為使徑向流動路徑係介設於第二末端與第一末端之間，第二末端可配置成與第二製程氣體閥相連接。設備亦可包含針對第二製程氣體的第二入口，該第二入口係配置成使第二製程氣體自第二末端流至第一末端，且中心通道的至少一部分可處於該徑向流動路徑連接至中心通道的區域與第一末端之間。
在該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，記憶體可儲存用以控制一或更多處理器的進一步程式指令，從而：(iv)在(iii)之後，導致第二製程氣體閥使第二製程氣體流至中心通道中；以及(v)在(iv)之後，導致第二製程氣體閥停止第二製程氣體至中心通道中的流動。
該設備之進一步的、或額外的一些如此實施例中，設備可進一步包含第三製程氣體閥，且噴淋頭進氣口可進一步包含：次級通道，其係與中心通道流體隔絕、且係用以使第三製程氣體在第一方向上流動；以及次級入口，其係流體連接至次級通道及第三製程氣體閥。第三製程氣體閥可用以調控第三製程氣體至次級入口的流動，且氣體分佈系統可包含第一分佈充氣室及第二分佈充氣室，使得該第一分佈充氣室及第二分佈充氣室在氣體分佈系統內係彼此流體隔絕的。中心通道可流體連接至氣體分佈噴淋頭的第一分佈充氣室，且次級通道可流體連接至氣體分佈噴淋頭的第二分佈充氣室，且記憶體可儲存用以控制一或更多處理器的進一步程式指令，從而：(iv)在(iii)之後，導致第三製程氣體閥使第三製程氣體流至次級入口；以及(v)在(iv)之後，導致第三製程氣體閥停止第三製程氣體至次級入口的流動。
本發明之該等及其他特徵將於以下參考圖式而加以詳述。
100:氣體分佈組件
102:噴淋頭進氣口
104:噴淋頭背板
122:遠端電漿源(RPS,remote plasma source)閥
300:氣體分佈設備
302:噴淋頭進氣口
302A:上噴淋頭進氣口
302B:下噴淋頭進氣口
304:噴淋頭背板
308:充氣室
310A:上中心通道
310B:下中心通道
311:氣體入口
312A:徑向流動路徑
312B:徑向流動路徑
312C:徑向流動路徑
312D:徑向流動路徑
312E:徑向流動路徑
312F:徑向流動路徑
312G:徑向流動路徑
312H:徑向流動路徑
314A:立管路徑
314B:立管路徑
314C:立管路徑
316:分佈充氣室
318:氣體通道
318A:氣體通道
318B:氣體通道
320:噴淋頭面板
322:RPS閥
324:分佈充氣室
326:噴淋頭埠配接器
330:流動路徑
332:流動路徑
402:噴淋頭進氣口
402A:上噴淋頭進氣口
402B:下噴淋頭進氣口
408:充氣室
410A:上中心通道
410B:下中心通道
411:氣體入口
412A:徑向流動路徑
412B:徑向流動路徑
414A:立管路徑
414B:立管路徑
422:RPS閥
424:箭頭
430:箭頭
432:箭頭
436:箭頭
438:箭頭
502:噴淋頭進氣口
504:充氣室
506A:徑向流動路徑
506B:徑向流動路徑
506C:徑向流動路徑
506D:徑向流動路徑
508:中心通道
510:徑向流動路徑
511:氣體入口
512:虛線
514:橫剖面
516:橫剖面
518:橫剖面
600:噴淋頭進氣口
602:上噴淋頭進氣口
604:下噴淋頭進氣口
606:中心通道
608:前驅物入口
610:充氣室
612:徑向流動路徑
702:步驟
704:步驟
706:步驟
708:步驟
710:步驟
712:步驟
圖1描繪例示性製程氣體分佈組件的視圖。
圖2係顯示經由沉積製程在基板上形成材料膜之基本序列的時序圖。
圖3A描繪具有噴淋頭進氣口之例示性製程氣體分佈設備的切開視圖。
圖3B描繪圖3A之例示性製程氣體分佈設備的分解視圖。
圖4描繪具有所述流動路徑之例示性噴淋頭進氣口的剖面圖。
圖5A描繪噴淋頭進氣口之例示性流動路徑的一配置視圖。
圖5B描繪噴淋頭進氣口之例示性流動路徑的另一配置視圖。
圖5C描繪徑向流動路徑的三種例示性橫剖面。
圖6描繪具有與圖3中顯示之例示性噴淋頭進氣口不同配置的另一例示性噴淋頭進氣口的視圖。
圖7顯示詳述使用噴淋頭進氣口之例示性基板處理序列的流程圖。
圖1、3A、3B、4在每一圖式內係依比例繪製，然而圖與圖之間的比例可有所不同。
本說明書中所描述標的的一或更多實施例的細節係在以下隨附圖式及說明內容中提出。其他特徵部、實施態樣、及優點將自說明內容、圖式、及申請專利範圍而變得明白。注意到，除非特別地註明為等比例圖式，否則以下圖式的相對尺寸可不依比例繪製。
應理解的是，如此處所使用之用語「半導體晶圓」既可指由半導體材料(例如，矽)所製成之晶圓，也可指由一般並不識別為半導體(例如，介電質、及/或導體)但卻典型地具有半導體材料設置於其上的材料所製成之 晶圓。矽絕緣體(SOI，silicon on insulator)晶圓便是如此之範例。本揭露內容中所描述之設備和方法可使用於複數尺寸之半導體晶圓的處理中，包含200mm、300mm、及450mm直徑的半導體晶圓。
半導體晶圓係頻繁地於基板處理腔室內透過複數操作而加以處理，該複數操作可包含使半導體晶圓曝露至製程氣體。基板處理腔室可包含將製程氣體傳送至位於基板處理腔室內之半導體經晶圓的噴淋頭。舉例而言，在各種處理階段期間用來處理基板的製程氣體可包含(複數)載體氣體、(複數)前驅物(氣體的、及/或汽化的液體)、及/或(複數)沖洗氣體。噴淋頭可包含一或更多流動路徑及充氣室(亦即，分佈充氣室)的組合，並且舉例而言，可設計成在使製程氣體流至噴淋頭以便傳送至基板之前使製程氣體混合(例如，使前驅物與載體氣體混合)。
本發明者已構思一噴淋頭進氣口，其係針對使前驅物與載體氣體在其導入至噴淋頭分佈充氣室之前進行均勻混合、且針對有效沖洗噴淋頭進氣口之內部流動路徑內的任何盲管而設計。噴淋頭進氣口可包含中心通道，通過該中心通道可使氣體流至噴淋頭中。中心通道可藉由一或更多徑向流動路徑而流體接合至圍繞中心通道的環形充氣室，每一徑向流動路徑可定角度成使得液體自環形充氣室沿著徑向流動路徑流動至中心通道，且該流動具有與中心通道內指向噴淋頭之主要流動方向相反的方向分量。在進一步沿著中心通道的、且偏離(複數)徑向流動路徑與中心通道相交之位置點的位置點，中心通道可永久性地、或藉由閥的方式而受到覆蓋，從而在覆蓋件與(複數)徑向流動路徑之間產生盲區(永久性地，或在關閉閥(若有閥的話)的時候)。
如此的噴淋頭進氣口可適合用於執行各種類型之半導體晶圓或基板處理操作之任何者的任何半導體工具中，但可尤其適合用於如原子層沉積(ALD)及原子層蝕刻(ALE)的製程中。由於ALD的單一循環僅沉積單一的、卻均勻薄之材料層的事實，ALD係非常適用於沉積保形膜的膜形成技術。複數的ALD循環便可用來建立期望厚度的膜，且因為每一層係薄且保形的，結果膜實質上與下方裝置結構的形狀一致。由於ALE的單一循環僅移除單一材料層的事實，ALE係ALD的反向、且係用以選擇性地及精確地移除半導體晶圓上之目標材料的蝕刻技術。
重新參考ALD，用以在腔室內於基板上形成複數膜層的ALD製程可從提供前驅物至基板上的第一操作開始，使得前驅物受到吸附，以在基板上形成膜層，接著是從基板附近的容積移除多餘前驅物及/或反應物副產物的第二操作。此後，在第三操作中，使已吸附前驅物與反應物進行反應，以在基板上形成膜層，以及隨後在第四操作中使脫附的膜前驅物及/或反應副產物自膜層附近的容積移除。
基板處理操作中所使用的(複數)製程氣體可利用位於半導體工具內的製程氣體分佈組件而加以分佈。圖1描繪例示性製程氣體分佈組件的視圖。圖1中之製程氣體分佈組件100可為用於ALD支撐中的分佈組件。製程氣體分佈組件100包含噴淋頭進氣口102、噴淋頭背板104、及遠端電漿源(RPS,remote plasma source)閥122(噴淋頭背板104可與噴淋頭面板(此圖中未顯示)連接，以形成氣體分佈噴淋頭)。
噴淋頭進氣口102係連接至噴淋頭背板104。噴淋頭進氣口102可將製程氣體分佈至噴淋頭背板104。透過連接至噴淋頭進氣口102的各種管線 及歧管，可將(複數)製程氣體分佈至噴淋頭進氣口102。連接至噴淋頭進氣口102的各種管線及歧管、以及噴淋頭的其他元件未在圖1中顯示。在某些實施例中，在第一製程氣體流至噴淋頭進氣口102中之前，使前驅物與載體氣體混合，以產生第一製程氣體，該第一製程氣體係前驅物與載體氣體的組合。
在一些實施例中，由遠端電漿源產生之解離清洗氣體的反應性物種可被導入至噴淋頭進氣口102內的(複數)流動路徑。在某些實施例中，反應性物種可用來活化沉積製程。由遠端電漿源產生之反應性物種至噴淋頭進氣口102內之(複數)流動路徑的導入可藉由RPS閥122而加以控制。反應性物種可用於基板處理期間的清洗操作。
在使用製程氣體分佈組件100的某些基板處理操作中，可使基板交替地曝露於第一製程氣體及第二製程氣體。若使第一製程氣體及第二製程氣體曝露於彼此，其可進行反應。因此，製程氣體自噴淋頭進氣口、噴淋頭、及/或腔室的有效沖洗可為必要的，以防止不需要的反應。為執行沖洗，典型地使惰性氣體流過噴淋頭進氣口、(複數)噴淋頭分佈充氣室、及腔室，以將任何剩餘的製程氣體推出各自的容積。因此，取決於當下受到執行之基板處理操作的階段，噴淋頭進氣口102可傳送複數的不同製程氣體及沖洗氣體。
如此基板處理操作的範例係顯示於圖2中。圖2係顯示經由沉積製程在基板上形成材料膜之基本序列的時序圖。圖2說明ALD操作之四個沉積循環的製程步驟，且每一循環包含前驅物傳送、RF功率傳送、沖洗、及反應物氣體傳送的製程步驟。圖2中之製程步驟係透過其對應的線條而顯示，且係以布林值(Boolean value)(開、或關)為代表。若製程步驟對應的線條係處 於圖2中所顯示的「開」位置(高)，則其為開啟狀態，且若製程步驟對應的線條係處於圖2中所顯示的「關」位置(低)，則其為關閉狀態。
在所有四個沉積循環期間，可對處理腔室進行加壓。圖2中加強顯示一個沉積循環。在該循環中，沉積循環的第一階段可為給劑階段。在給劑階段期間，第一製程氣體(例如，包含前驅物的製程氣體)被傳送至處理腔室，但RF功率係關閉狀態且未傳送(複數)反應物氣體。在給劑階段期間，基板可吸附第一製程氣體並在基板上形成吸附層。
在給劑階段後，接著沉積循環可有一沖洗階段。在沖洗階段期間，可停止第一製程氣體的傳送，且可使沖洗氣體可流過噴淋頭、噴淋頭進氣口、及處理腔室，但RF功率可仍為關閉狀態。沖洗階段可將至少一些未吸附的膜前驅物及/或反應物副產物從基板周圍的容積移除，並且可將噴淋頭、噴淋頭進氣口、及處理腔室的任何其餘的第一製程氣體洗淨。在一些情形中，沖洗氣體亦在給劑階段期間在第一製程氣體中充當反應物的載體氣體，且在沖洗階段期間，僅關閉反應物供應便使得僅有載體氣體可以流動。
在沖洗階段後，接著沉積循環可進入轉變階段。在轉變階段期間，第二製程氣體(例如，包含一或更多其他反應物氣體的製程氣體)係經由噴淋頭及噴淋頭進氣口而被導入至處理腔室，且開啟RF功率，以在傳送第二製程氣體時產生電漿。在轉變階段期間，已吸附的第一製程氣體可與第二製程氣體進行反應，以在基板上形成膜層。
最後，在轉變階段結束之後，沉積循環可進入後RF沖洗階段。在已吸附前驅物反應後，後RF沖洗階段可從基板周圍的容積移除脫附的製程氣體及/或反應副產物。沖洗氣體(與之前沖洗階段期間所使用的沖洗氣體類 似、或不同)可以類似於之前沖洗階段的方式將噴淋頭、噴淋頭進氣口、及處理腔室之殘留的製程氣體及/或產生自電漿的反應性物種洗淨。
本發明者已意識到，因為製程氣體在其互混時可能進行反應而形成不期望的副產物，所以理想的ALD製程將針對製程氣體至基板的傳送具有分明的開啟-關閉狀態(類似於圖2中所說明之內容)，從而有助於基板對製程氣體的持續吸附、連同給劑及轉變階段之間的有效沖洗。另外，本發明者已意識到製程氣體的傳送、以及製程氣體的沖洗應盡可能快速地執行，以使基板處理產量最大化。
圖3A描繪具有噴淋頭進氣口之例示性製程氣體分佈設備的切開視圖。圖3A中的製程氣體分佈設備300包含噴淋頭進氣口302、噴淋頭背板304、噴淋頭面板320(噴淋頭背板304及噴淋頭面板320當組合在一起時可一起形成噴淋頭)、及噴淋頭埠配接器326。
圖3A中顯示的噴淋頭進氣口302包含第一製程氣體入口311、環形充氣室308、徑向流動路徑312A及312B、上中心通道310A、下中心通道310B、立管路徑314A-C、及第二製程氣體通道318。上中心通道310A可流體連接至RPS閥322。RPS閥322可調控由RPS(未於圖3A中顯示)產生之反應性物種至上中心通道310A中的流動。
第二製程氣體可流至第二製程氣體通道318中。第一製程氣體及第二製程氣體終究都可流至噴淋頭背板304及噴淋頭面板320中的流動路徑中。在顯示於300的製程氣體分佈設備中，第一製程氣體及第二製程氣體可保持隔開，直到各個製程氣體已從噴淋頭面板320流出、且進入基板處理腔室中為止。亦即，第一製程氣體具有流動路徑至處理腔室，而第二製程氣體具有不 同的流動路徑至處理腔室。如此配置防止在噴淋頭及噴淋頭進氣口內兩製程氣體之間進行不需要的反應。
為保持製程氣體隔開，製程氣體分佈設備300包含噴淋頭背板、以及可稱為「雙充氣室噴淋頭」(此處亦稱為「雙分佈充氣室噴淋頭」)的噴淋頭配置。雙充氣室噴淋頭係設計成將二或更多不同的製程氣體分佈至基板處理腔室中。雙充氣室噴淋頭在噴淋頭內具有兩個隔開的流動路徑，使得至少一第一製程氣體及一第二製程氣體的流動係保持隔開的，直至製程氣體被分佈至基板處理腔室中為止。
噴淋頭背板304包含第一噴淋頭分佈充氣室316。第一噴淋頭分佈充氣室316可流體連接至立管路徑314A-C，且可將第一製程氣體分佈至噴淋頭面板320內的第一製程氣體噴淋頭流動路徑330。然後，第一製程氣體可流至處理腔室中，以藉由基板而吸附。另外，噴淋頭背板304及噴淋頭面板320亦界定出第二噴淋頭分佈充氣室324。第二噴淋頭分佈充氣室324可流體連接至第二製程氣體通道318，且可將第二製程氣體分佈至噴淋頭面板320內的第二製程氣體噴淋頭流動路徑332。然後，第二製程氣體可流至處理腔室中。
圖3B描繪圖3A之例示性製程氣體分佈設備的分解視圖。除了噴淋頭進氣口302、噴淋頭背板304、噴淋頭面板320、及RPS閥322外，圖3B還單獨地顯示噴淋頭埠配接器326。在顯示的實施例中，噴淋頭進氣口302包含兩個單獨的部件(上噴淋頭進氣口302A、及下噴淋頭進氣口302B)，其係顯示在由虛線標識的區域內。上噴淋頭進氣口302A及下噴淋頭進氣口302B可組裝成完整的噴淋頭進氣口302，例如使用可移除式緊固件(如顯示)、銅焊、或其他接合技術。其他實施例可具有單部件、或多於兩個部件的噴淋頭進氣口。
噴淋頭埠配接器326可引導製程氣體的流動，該製程氣體可流過噴淋頭埠配接器326的各種內部流動路徑及外部氣體管線直至噴淋頭進氣口302，並且其可藉由複數閥而加以控制。可將製程氣體自各種設施製程氣體源提供至噴淋頭埠配接器326。在某些實施例中，若製程氣體係成份流體的混合物(例如，前驅物與載體氣體)，則製程氣體可在製程氣體進入噴淋頭進氣口302之前進行充分地混合。在其他實施例中，其自身為成份流體之混合物的製程氣體未必在一導入至噴淋頭埠配接器326時就進行充分地混合，並且反倒是在噴淋頭進氣口302內開始混合。在如此實施例中，成份流體可保持在單獨的淋頭埠配接器326中，直至成份流體已流入噴淋頭進氣口302為止。在圖3B中顯示的實施例中，噴淋頭埠配接器326將第一製程氣體的流動引導至噴淋頭進氣口302的第一製程氣體入口311中，並且將第二製程氣體的流動引導至第二製程氣體通道318中，如圖3B中顯示，該第二製程氣體通道318可被再劃分為第二製程氣體通道318A及318B。第二製程氣體通道318A此處亦可稱為次級入口，且第二製程氣體通道318B此處亦可稱為次級通道。第二製程氣體通道318A可使第二製程氣體流至第二製程氣體通道318B中。在顯示的實施例中，第二製程氣體通道318A具有處於環形充氣室308外側的一通道末端，且另一末端位於第二製程氣體通道318B的一末端處。圖3中的第二製程氣體通道318B實質上可與中心通道310A及310B(顯示於圖3A中)共軸而居，這是因為第二製程氣體通道318B、以及中心通道310A及310B實質上都可為圓柱形。
重新參考第一製程氣體，第一製程氣體可通過第一製程氣體入口311流至噴淋頭進氣口302中。顯示於圖3中的第一製程氣體入口311係單一製程氣體入口，但噴淋頭進氣口302的其他配置可具有複數的如此製程氣體入 口，例如但不限於二、或十、或更多的製程氣體入口。在某些實施例中，第一製程氣體可為混有載體氣體的前驅物。適當的載體氣體包含但不限於氫、氬、及氮。
第一製程氣體經由第一製程氣體入口311進入噴淋頭進氣口302後，第一製程氣體便可流至環形充氣室308。在一些實施例中，環形充氣室可僅部分地為環形，例如C形、或以其他方式僅部分地環繞中心通道。在一些實施例中，環形充氣室亦可不是真正的環形，舉例而言，環形充氣室在垂直於中心通道的平面內可具有八角形的橫剖面，如此呈現具有徑向對稱而非軸向對稱的環形充氣室。應理解，用語「環形充氣室」可指在垂直於中心通道流動方向的平面內，部分圍繞、或全部圍繞中心通道而延伸的充氣室(無論如此充氣室具有任何確切的形狀)。環形充氣室可具有圓形的、橢圓的、多角形的、或其他的橫剖面幾何形狀。在流至中心通道之前，經由徑向通道被導入環形充氣室的製程氣體可在環形充氣室中受到混合，結果是一旦製程氣體被流至中心通道中，在中心通道內即為較平均的氣體分佈。
如以上顯示，然後可使製程氣體自環形充氣室經由徑向流動路徑312A-H流至中心通道中。徑向流動路徑312A-H可藉由來自上噴淋頭進氣口302A及下噴淋頭進氣口302B兩者的特徵部而加以界定。另外，在顯示的實施例中，噴淋頭進氣口302的環形充氣室及中心通道亦藉由來自上噴淋頭進氣口302A及下噴淋頭進氣口302B兩者的特徵部而界定。在複數部件之噴淋頭進氣口的某些其他實施例中，噴淋頭進氣口內的充氣室及流動路徑可藉由噴淋頭進氣口之單一部件中的特徵部而加以界定。
在顯示的實施例中，徑向流動路徑312A-H將環形充氣室流體連接至中心通道。徑向流動路徑312A-H可容許第一製程氣體至中心通道相對平均的分佈，致使產生均勻混合的前驅物與載體氣體組合，該組合容許前驅物平均分佈至基板上。可能的流動路徑幾何形狀的各種配置係在本揭露內容的其他部分加以詳述。
徑向流動路徑可定角度成使得自徑向流動路徑離開進入中心通道的第一製程氣體係在一流動方向上行進，該流動方向的一個分量係與從中心通道離開的流動方向(亦即，朝向噴淋頭的方向)相反。換言之，徑向流動路徑可使第一製程氣體在至少一個方向分量係通往遠離噴淋頭面板320的方向上流動。
重新參考圖3A，在噴淋頭進氣口302中，中心通道係劃分為上中心通道310A及下中心通道310B。除了供應製程氣體至噴淋頭外，中心通道亦可用來供應由附接的RPS所產生的反應性物種。RPS未於圖3A中顯示，但在某些實施例中，其可連接至上中心通道310A。由RPS所產生之反應性物種的流動可藉由RPS閥322而加以控制。當關閉RPS閥322時，該閥可形成上中心通道310A的邊界面。當打開RPS閥322時，由RPS產生的反應性物種可流過上中心通道310A至下中心通道310B，且接著通過立管路徑314A-C至噴淋頭。藉由徑向通道之方式進入中心通道的載體氣體流動可在反應性物種的流動期間持續進行，以防止反應性物種回流進入環形充氣室308。
在第一製程氣體已進入中心通道後，其可自中心通道經由立管路徑314A-C流至第一噴淋頭分佈充氣室316。切開視圖3A及3B顯示三個立管路徑314A-C，然而由於該圖中使用剖面平面，所以另外有三個立管路徑未在 圖3A及3B中顯示。其他實施例可包含一或複數的立管路徑。在某些實施例中，噴淋頭進氣口302內的某些通道(例如，顯示的立管路徑)可定尺寸為盡可能大(然而仍保留徑向對稱性、及容納例如第二製程氣體通道318A及318B的空間)，以降低反應性物種行進通過噴淋頭進氣口302時，其中自由基可能經受之碰撞的次數，因此降低自由基與噴淋頭進氣口302之側壁的潛在的重組。
圖3A及3B中顯示之實施例的立管路徑容許第一製程氣體在第二製程氣體通道318A及318B的附近流動，使得第一製程氣體與第二製程氣體可以保持隔開。如此實施例可使第一製程氣體及第二製程氣體流至雙充氣室噴淋頭中。雙充氣室噴淋頭可使第一製程氣體及第二製程氣體保持隔開，直至製程氣體已流過噴淋頭面板且進入基板處理腔室為止。
第二製程氣體可經由一流動路徑、或複數流動路徑流至第二製程氣體通道318A中。在製程氣體分佈設備300中，第二製程氣體可經由噴淋頭埠配接器326內的一流動路徑流至第二製程氣體通道318A中。第二製程氣體可從第二製程氣體通道318A流至第二製程氣體通道318B中。第二製程氣體通道318B可在噴淋頭進氣口302之底部的中心位置處流體連接至第二噴淋頭分佈充氣室324。在某些實施例中，使製程氣體以徑向對稱(從噴淋頭的視角來看)的方式傳送至噴淋頭可有助於使製程氣體均勻傳送至噴淋頭分佈充氣室的各種徑向部位。在如此配置中，第二製程氣體通道318B的至少一部分可定位於至少兩個立管路徑之間。據此，可需複數的立管路徑，以使立管路徑以對稱的方式設置在第二製程氣體通道318B周圍。如此的配置係顯示於製程氣體分佈設備300中，即第一製程氣體係以徑向對稱的方式經由立管路徑而傳送至第一 分佈充氣室，而第二製程氣體係自噴淋頭的視角來看亦為徑向對稱的中心位置而傳送至第二分佈充氣室。
在某些其他的實施例中，噴淋頭進氣口302可不流動第二製程氣體，而可使單一的製程氣體流至單分佈充氣室的噴淋頭中。在如此實施例中，可不需複數的立管路徑，而可使用可能具有類似於中心通道之橫剖面的單一的大立管路徑。
圖4描繪具有所述流動路徑之例示性噴淋頭進氣口的剖面圖。圖4中的例示性噴淋頭進氣口可類似於圖3A及3B中的噴淋頭進氣口302。
圖4中的噴淋頭進氣口402可由兩元件製成：上噴淋頭進氣口402A及下噴淋頭進氣口402B。當組裝在一起時，上噴淋頭進氣口402A及下噴淋頭進氣口402B可進行組合，以界定出噴淋頭進氣口402的某些流動路徑及充氣室，包含環形充氣室408、以及徑向流動路徑412A及412B。由二或更多元件製成的噴淋頭進氣口可簡化噴淋頭進氣口的製造。另外，每一部件中使用的材料可依據下列者的化學組成而有所變化：任何前驅物、反應性物種、反應物、沖洗氣體、及在沉積期間所使用之歧管塊有機會曝露的其他化學物。在某些實施例中，該兩個部件可兩不同的材料。舉例而言，上噴淋頭進氣口402A可為鋁，而下噴淋頭進氣口402B可為鎢。在其他實施例中，歧管塊可為單一塊件(例如，鑄件)，或者可有多於兩個的塊件形成歧管塊。
噴淋頭進氣口402可包含製程氣體入口411、環形充氣室408(顯示於圖式的左側及右側，但事實上係互連的)、徑向流動路徑412A及412B、具有上中心通道410A及下中心通道410B的中心通道、以及兩立管路徑414A及414B(可視需要包含額外的如此立管路徑，以使製程氣體以較平均的方式進 行分佈)。另外，圖4頁顯示RPS閥422。圖4中顯示的箭頭代表流過噴淋頭進氣口402之製程氣體流動的各種方向。
如圖3之描述內容中所述，製程氣體可經由製程氣體入口411進入噴淋頭進氣口402。另外，沖洗氣體可被同時地(或單獨地)導入環形充氣室408中，通過製程氣體入口411、或者通過可選的單獨入口(未顯示)進入環形充氣室408。製程氣體及/或沖洗氣體通過製程氣體入口411的流動係由箭頭430代表。
製程氣體(可包含前驅物及/或沖洗氣體)然後可自製程氣體入口411流至環形充氣室408中，其中製程氣體的複數成分(若具有複數成分)可進一步混合。前驅物與載體氣體在環形充氣室408中的混合係由圓形箭頭432代表。前驅物與載體氣體在環形充氣室中的混合可透過擴散、透過紊流、或透過其他混合方式進行。在某些實施例中，任何前驅物、沖洗氣體、反應物、反應性物種、或者通過噴淋頭進氣口402之充氣室及流動路徑的其他製程氣體的流動可係高速度的。在如此實施例中，以上描述的製程氣體可在約6至10Torr的壓力下流動。環形充氣室可適當地定尺寸，以促進高流動速度下的均勻混合。
在環形充氣室408中混合後，如箭頭424代表，製程氣體然後可流過徑向流動路徑412A及412B。徑向流動路徑的角度可「向上」(相關於圖式頁面的方位，該角度係藉由尺寸「X」而加以顯示)，使得製程氣體在改變方向、且在噴淋頭的方向上(朝向噴淋頭進氣口402的出口--在該圖中係「向下」的方向)進行流動之前，便可流至上中心通道410A中。這導致流入上中心通道410A的氣體產生在方向上與流出噴淋頭進氣口402之大致方向相反的速度分量。上中心通道410A可為中心通道內的盲管。該盲管可能是在氣體分 佈設備內包含RPS閥422以控制基板處理中使用之反應性物種之流動的結果。RPS閥422可控制物種的導入。打開RPS閥422可使反應性物種導入至中心通道，而關閉RPS閥422可阻止反應性物種至中心通道的導入。關閉RPS閥422時，可能在RPS閥422及徑向流動路徑412A及412B之間的空間內產生盲管。
將徑向流動路徑的角度定為「向上」可有助於上中心通道410A利用沖洗氣體進行較快速的沖洗，這是起因於當沖洗氣體反轉方向時在上中心通道410A中的氣體中所產生之紊流(藉由箭頭436顯示)(該同一紊流在沖洗氣體及(複數)反應物氣體係同時流動的情形期間，亦可促進載體氣體中所攜帶之任何反應物的較平均的混合)。據此，在沖洗階段期間，可關閉如前驅物之反應物的流動，且可使沖洗氣體(其可為製程氣體中使用的載體氣體、或可為不同的氣體)以相同於以上相關於載體氣體流動所討論之方式流過噴淋頭進氣口402，從而將反應物從噴淋頭進氣口402內沖走。徑向流動路徑之向上的角度可引導沖洗氣體向上進入上中心通道410A，從而有助於清掃由於各種沉積製程而殘留在上中心通道410A中之來自電漿的任何其餘反應物或反應性物種。噴淋頭進氣口的各種實施例可將徑向流動路徑的角度定為自標稱出口流動方向軸起10至80度之間的角度X。在某些實施例中，在單一的噴淋頭進氣口中，各種徑向流動路徑的角度有所不同。舉例而言，噴淋頭進氣口可具有角度為自標稱出口流動方向軸起向上60度及45度的複數徑向流動路徑。
在製程氣體及/或沖洗氣體已流過上中心通道410A之後，然後製程氣體及/或沖洗氣體可回流經過徑向通道412A及412B、且進入下上中心通道410B、然後通過立管路徑414A及414B進入噴淋頭(未顯示)。製程氣體及/或沖洗氣體向下朝向基板的流動係藉由箭頭438而代表。
重新參考徑向流動路徑，圖5A描繪噴淋頭進氣口之例示性流動路徑的一配置視圖。圖5A顯示噴淋頭進氣口502，其包含氣體入口511、環形充氣室504、徑向流動路徑506A-D、及中心通道508。圖5A的視角係在下中心通道處從上中心通道直接往下看的視角。圖5A中的箭頭顯示噴淋頭進氣口502內製程氣體之流動的範例。
在圖5A中有四個徑向流動路徑，即徑向流動路徑506A-D。在各種實施例中，徑向流動路徑506A-D可具有各種不同的幾何形狀。舉例而言，徑向流動路徑506A-D的橫剖面可為圓形的、橢圓的、半圓形的、矩形的、多角形的、或其他形狀的。在有複數元件形成噴淋頭進氣口的實施例中，徑向流動路徑可藉由一個、兩個、或複數元件而界定。舉例而言，可在兩元件之鄰近的、或對面朝向的表面中切出溝槽，或者可在單一元件的表面中切出溝槽，以界定徑向流動路徑的橫剖面。另外，徑向流動路徑的數目可有所不同。某些實施例可包含1至20、或更多的徑向流動路徑。
圖5B描繪噴淋頭進氣口之例示性流動路徑的另一配置視圖。圖5B顯示噴淋頭進氣口502，其包含氣體入口511、環形充氣室504、徑向流動路徑510、及中心通道508。圖5B中的箭頭顯示噴淋頭進氣口502內製程氣體之流動的範例。在此範例中，徑向流動路徑510係延伸於中心通道之全周長周圍的單一徑向流動路徑(然而，圖5A的徑向流動路徑呈現徑向對稱，圖5B的徑向流動路徑呈現軸向對稱)。
徑向流動路徑可具有各種橫剖面。圖5C描繪徑向流動路徑的三種例示性橫剖面。圖5C顯示沿著噴淋頭進氣口之虛線512方向的徑向流動路徑的各種例示性橫剖面。三種例示性橫剖面係相關於虛線512之圓周經平鋪的例 示性徑向流動路徑橫剖面。在橫剖面514、516、及518中，交叉陰影區域代表具有材料的區域，而交叉陰影區域之間的開放空間代表可流動製程氣體的開放路徑。
橫剖面514係具有分離式徑向流動路徑的橫剖面。對比之下，橫剖面516係相關於圓形虛線512之圓具有連續式流動路徑的橫剖面，且複數的通道係沿圓周分佈，這導致在沿著圓周各個位置處相連的流動路徑中產生增加的流動面積。最後，橫剖面518係相關於圓形虛線512圓周的均勻相連流動路徑的橫剖面。
除以上詳述的幾何形狀外，本發明人已構思可使前驅物及載體氣體更加均勻混合之噴淋頭進氣口的其他配置。圖6描繪具有與圖3中顯示之例示性噴淋頭進氣口不同配置的另一例示性噴淋頭進氣口的視圖。噴淋頭進氣口600包含上噴淋頭進氣口602、下噴淋頭進氣口604、前驅物入口608、環形充氣室610、徑向流動路徑612、及中心通道606。
注意，徑向流動路徑612係類似於圖5B中描述之徑向流動路徑510的配置。徑向流動路徑612可藉由上噴淋頭進氣口602及下噴淋頭進氣口604而界定，且可為可使製程氣體從環形充氣室610的整個內部直徑流入中心通道606的流動路徑。徑向流動路徑612可係稍微向上的角度，例如形成於上及下噴淋頭進氣口602及604分別之兩對面朝向的、卻相分離的圓錐形表面之間。另外，在某些其他的實施例中，在上噴淋頭進氣口上界定徑向流動路徑之頂部的表面可具有與在下噴淋頭進氣口上界定徑向流動路徑之底部的表面錐角不同的錐角。在此範例中，界定徑向流動路徑612之頂部及底部的切口可為相同的 角度。另外，噴淋頭進氣口600可配置成僅使第一製程氣體流動，且因此噴淋頭進氣口600不包含第二製程氣體通道。
以上描述的噴淋頭進氣口可被用在基板處理操作中，圖7顯示詳述使用噴淋頭進氣口之例示性基板處理序列的流程圖。在一些實施例中，控制器可用作系統的一部分，以控制基板的處理。如此系統可包含半導體處理裝備，該半導體處理裝備包含(複數)處理工具、(複數)腔室、(複數)處理平臺、及/或特定的處理元件(晶圓基座、氣體流動系統等)。該等系統可與電子設備整合，以在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、以及之後，控制系統的運作。該電子設備可稱為「控制器」，其可控制系統或複數系統的各種元件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，控制器可程式設計成控制此處所揭露製程的任何者，包含處理氣體的傳送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF,radio frequency)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體傳送設定、位置和操作設定、晶圓轉移(進出與特定系統相連接或相接合之工具及其他轉移工具、及/或裝載室)。
廣泛地講，控制器可定義為具有用以接收指令、發佈指令、控制操作、啟動清洗操作、啟動終點量測以及類似者之各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體(例如，儲存於揮發性記憶體或非揮發性記憶體中)的電子設備。積體電路可包含：儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSPs，digital signal processors)、定義為特殊用途積體電路(ASICs，application specific integrated circuits)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以各種單獨設定(或程式檔案)之 形式而傳達至控制器或系統的指令，該單獨設定(或程式檔案)為實行特定的製程(在半導體晶圓上，或針對半導體晶圓)而定義操作參數。在一些實施例中，操作參數可以是由製程工程師為了在晶圓之一或更多以下者的製造期間實現一或更多處理步驟而定義之配方的一部分：疊層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、以及/或者晶圓的晶粒。
在一些實施例中，控制器可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他網路的方式接至系統、或其組合的方式而接至系統。舉例而言，控制器可在能容許遠端存取晶圓處理之「雲端」或廠房主機電腦系統的全部、或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造操作的目前進度、檢查過去製造操作的歷史、自複數的製造操作而檢查其趨勢或效能度量，以改變目前處理的參數、設定目前處理之後的處理步驟、或開始新的處理。在一些範例中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路而提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含使得可以進入參數及/或設定、或對參數及/或設定進行程式設計的使用者介面，然後該參數及/或設定自遠端電腦而傳達至系統。在一些範例中，控制器以資料的形式接收指令，該指令為即將於一或更多操作期間進行執行之處理步驟的每一者而指定參數。應該理解，參數可特定地針對待執行之製程的類型、以及控制器與之接合或加以控制之工具的類型。因此如上所述，控制器可分佈於以網路的方式接在一起、且朝向共同之目的(例如，此處所描述之處理、及控制)而運作的一或更多的分離的控制器中。用於如此目的之分散式控制器的範例將是腔室上與位於遠端的一或更多積體電路(例如，在作業平臺位準處、或作為遠 端電腦的一部分)進行通訊的一或更多積體電路，兩者相結合以控制腔室上之製程。
例示性系統可包含但不限於以下者：電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉淋洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜角緣部蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積沉積(PVD，physical vapor deposition)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD，chemical vapor deposition)腔室或模組、原子層沉積(ALD，atomic layer deposition)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE，atomic layer etch)腔室或模組、離子植入腔室或模組、徑跡腔室(track chamber)或模組、以及可在半導體晶圓的製造和加工中相關聯的、或使用的任何其他半導體處理系統。
如以上所提及，取決於即將藉由工具而執行之(複數)製程步驟，控制器可與半導體加工工廠中之一或更多的以下者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、叢集工具(cluster tools)、其他工具介面、鄰近的工具、相鄰的工具、遍及工廠而分布的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中使用之工具，該材料輸送中使用之工具將晶圓容器帶至工具位置及/或裝載埠，或自工具位置及/或裝載埠帶來晶圓容器。
圖7中描述的序列可使用圖3A及3B中所描述的噴淋頭進氣口來處理基板。該序列可從步驟702開始，其中開啟第一製程氣體至第一製程氣體入口中的流動。第一製程氣體然後可流過環形充氣室、徑向流動路徑、中心通道、立管路徑、及第一製程氣體噴淋頭流動路徑，進入基板處理腔室以便被基板吸附。步驟702可對應於如圖2中所描繪之給劑階段的開始。
在步驟702之後，然後，該序列可繼續進行至步驟704。在步驟704中，停止第一製程氣體至第一製程氣體入口中的流動。步驟704可對應於圖2中所描繪之給劑階段的結束。在某些實施例中，步驟704可停止前驅物的流動，但衝沖洗或載體氣體可持續流入第一製程氣體入口，以沖洗前驅物在噴淋頭及噴淋頭進氣口內的流動路徑，並且防止製程氣體的回流。
在步驟704之後，然後，該序列可繼續進行至步驟706。在步驟706中，開始第二製程氣體至第二製程氣體通道中的流動。第二製程氣體可流過第二製程氣體通道、及第二製程氣體噴淋頭流動路徑，進入基板處理腔室。第二製程氣體可與被基板吸附的第一製程氣體進行反應。步驟704可對應於如圖2中所描繪之轉變階段之反應物氣體傳送的開始。
在步驟706之後，然後，該序列可繼續進行至步驟708。在步驟708中，停止第二製程氣體至第二製程氣體通道中的流動。步驟708可對應於如圖2中所描繪之轉變階段之反應物氣體傳送的結束。若有必要，可在停止第二製程氣體流動之後執行另一沖洗操作。
在步驟708之後，在步驟710中，可使反應性物種導入中心通道中。反應性物種可針對清洗的目的，且可流過噴淋頭進氣口的中心通道及立管路徑，且通過噴淋頭進入基板處理腔室中。反應性物種的流動可藉由RPS閥而控制，且反應性物種可藉由打開RPS閥而導入。某些實施例可僅在清洗序列期間使反應性物種導入噴淋頭進氣口，而其他實施例可在沉積步驟期間使反應性物種導入噴淋頭進氣口。在一些實施例中，如第一製程氣體之沖洗或載體氣體成份的沖洗或載體氣體可在導入反應性物種時持續流動。在其他實施例中，沖洗或載體氣體未必在導入反應性物種時流動。
在步驟710中已執行反應性物種流動後，在步驟712中便可關閉RPS閥，以停止反應性物種至中心通道中的流動。在關閉RPS閥後，可使沖洗氣體流過噴淋頭進氣口，以沖洗殘留在噴淋頭進氣口及噴淋頭內的任何反應性物種。
在某些實施例中，步驟702-08可為沉積循環的一部分，在多種情況下重複該循環，以處理基板。在已執行設定數目的沉積循環之後，便可執行步驟710及712，以清洗基板處理設備。據此，圖7顯示虛線，以此表示可在執行步驟710及712之前，可選地執行N個循環的步驟702-08。
此處所描述的設備可與半導體處理工具中的各種其他設備部件(例如，半導體製程腔室)相連接。典型地，使用如此處所描述之噴淋頭進氣口的半導體處理工具可與控制器相連接，該控制器係與處理工具的各種元件呈通訊連接。如此控制器可包含一或更多處理器、以及儲存指令(用以控制半導體處理工具、以及任何製程氣體源)的記憶體。舉例而言，指令可包含用以控制以下者的指令：在半導體處理期間所使用之各種製程氣體及/或反應性物種的流速、以及可控制製程氣體及/或反應性物種之流速的任何閥。如以上所討論，控制器可典型地包含：用以儲存指令的一或更多記憶體裝置、及用以執行該等指令的一或多個處理器，使得設備將執行根據本揭露內容的方法。可將包含用以根據本揭露內容控制製程操作之指令的機器可讀媒體耦合至系統控制器。
以上所述的設備/製程可與微影圖案化工具或製程結合使用，例如用以製造或加工半導體裝置、顯示器、LED、光伏面板、及類似者，以及用以乾式蝕刻、濕式蝕刻、介電質沉積、原子層沉積/蝕刻、及其他半導體加工製程。儘管沒有必要，但該等工具/製程典型地將在共同的製造設施中一起使 用或進行。膜的微影圖案化典型地包含下列步驟的一些或全部者，每一步驟可利用許多可能的工具而達成：(1)利用旋塗或噴塗工具將光阻施加至如基板的工件上；(2)使用熱板、或爐、或UV固化工具使光阻固化；(3)使用如晶圓步進器的工具將光阻曝露至可見光、或UV光、或X射線光；(4)使光阻顯影，以選擇性地移除光阻，並且從而使用如濕檯的工具而使其圖案化；(5)藉由使用乾式、或電漿輔助式蝕刻工具而將光阻圖案轉移至下層膜、或工件中；以及(6)使用如RF或微波電漿光阻剝離器的工具移除光阻。其他半導體加工製程可跟隨在其他製程步驟之後。
吾人亦將理解，任何所描述之特定實施例中的特徵部，除非其係明確地標識為彼此不相容、或周圍的上下文意味著其係相互排除且不可輕易地以互補性及/或支援性的觀念而結合，否則本揭露內容之總體考量並展望該等互補性實施例之具體特徵部可進行選擇性地組合，以提供一或更多廣泛的、但稍微不同的技術解決方案。吾人將因此更理解，以上描述已僅藉由例示的方式提出，並且可在本揭示內容的範疇內做出細節修改。
300:氣體分佈設備
302:噴淋頭進氣口
304:噴淋頭背板
308:充氣室
310A:上中心通道
310B:下中心通道
311:氣體入口
312A:徑向流動路徑
312B:徑向流動路徑
314A:立管路徑
314B:立管路徑
314C:立管路徑
316:分佈充氣室
318:氣體通道
320:噴淋頭面板
322:RPS閥
324:分佈充氣室
326:噴淋頭埠配接器
330:流動路徑
332:流動路徑

Claims (20)

  1. 一種將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，該設備包含：一中心通道，其係配置成藉由使氣體在一第一方向上流至該氣體分佈系統中而使導入該中心通道的該氣體流至該氣體分佈系統；一環形的第一充氣室；一第一入口，其係流體連接至該第一充氣室；以及一連續式流動路徑，圍繞該中心通道的周邊，設有複數徑向通道，其中該連續式流動路徑及該等徑向通道將該第一充氣室與該中心通道流體連接，其中該連續式流動路徑及每一徑向通道係定角度成使得一第一製程氣體自該第一充氣室流動並且沿著一方向流入該中心通道，該方向具有在方向上與該第一方向相反的一分量，且其中該第一製程氣體係經由該第一入口而提供至該第一充氣室。
  2. 如申請專利範圍第1項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，該中心通道更包含一第一末端及一第二末端，其中該第一末端係位於該連續式流動路徑及該等徑向通道與該設備之用來與該氣體分佈系統相連接的一部分之間，該第二末端的位置係使得該連續式流動路徑及該等徑向通道係介設於該第二末端與該第一末端之間，該第二末端包含針對一第二製程氣體的一第二入口，該第二入口係配置成使該第二製程氣體從該第二末端流至該第一末端，並且 該中心通道的至少一部分係處於該連續式流動路徑及該等徑向通道連接至該中心通道的區域與該第一末端之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該第二末端包含一閥元件，該閥元件用以調控該第二製程氣體通過該第二入口且進入該中心該通道之流動。
  4. 如申請專利範圍第2項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該中心通道在形狀上為圓柱形，且位於該連續式流動路徑及該等徑向通道接合該中心通道之區域與該第二末端之間的該中心通道的部分在長度上係至少一個中心通道直徑。
  5. 如申請專利範圍第2項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該第二製程氣體係一反應性物種。
  6. 如申請專利範圍第1項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該連續式流動路徑及該等徑向通道係定角度成使得該連續式流動路徑及每一徑向通道沿著自該第一方向起100至170度之間一角度的一流動方向引導該第一製程氣體。
  7. 如申請專利範圍第1-6項其中任一項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該等徑向通道每一者在長度上、及橫剖面流動面積上係相等的。
  8. 如申請專利範圍第1項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該等徑向通道係以實質上等間距的方式分佈於該中心通道的周圍。
  9. 如申請專利範圍第8項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該連續式流動路徑及該等徑向通道係分佈成使該第一製程氣體以下列方式流至該中心通道中：在該中心通道的至少一部分中產生該第一製程氣體之紊流。
  10. 如申請專利範圍第9項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該中心通道更包含一第一末端及一第二末端，其中該第一末端係位於該連續式流動路徑及該等徑向通道與該設備之用以與該氣體分佈系統相連接的部分之間，該第二末端的位置係使該連續式流動路徑及該等徑向通道係介設於該第二末端與該第一末端之間，且該第一製程氣體之紊流的至少一部分係產生於該連續式流動路徑及該等徑向通道連接至該中心通道的區域與該第二末端之間。
  11. 如申請專利範圍第1-6項其中任一項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中：該複數的徑向通道包含至少一第一徑向通道及一第二徑向通道；並且該第一徑向通道及該第二徑向通道係定角度成不同的角度。
  12. 如申請專利範圍第1-6項其中任一項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，更包含：一次級通道，其係與該中心通道流體隔絕，且係用以使一第三製程氣體在該第一方向上流動；以及一次級入口，其係流體連接至該次級通道。
  13. 如申請專利範圍第1-6項其中任一項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，更包含：該氣體分佈系統，其中該氣體分佈系統為流體連接至該中心通道的一氣體分佈噴淋頭。
  14. 如申請專利範圍第13項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，更包含：一次級通道，其係與該中心通道流體隔絕、且係用以使一第三製程氣體在該第一方向上流動；以及一次級入口，其係流體連接至該次級通道，其中：該氣體分佈噴淋頭包含一第一分佈充氣室及一第二分佈充氣室，其中該第一分佈充氣室及該第二分佈充氣室在該氣體分佈噴淋頭內係彼此流體隔絕，該中心通道係流體連接至該氣體分佈噴淋頭的該第一分佈充氣室，並且該次級通道係流體連接至該氣體分佈噴淋頭的該第二分佈充氣室。
  15. 如申請專利範圍第14項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，更包含複數的立管通道，其係以一徑向圖案而設置、流體連接至該中心通道及該第一分佈充氣室、且實質上置中於該次級通道上且與該次級通道流體隔絕。
  16. 如申請專利範圍第15項之將製程氣體供應至半導體處理之氣體分佈系統的設備，其中該次級通道的至少一部分係處於至少兩個的該立管通道之間。
  17. 一種用以處理半導體晶圓的設備，該設備包含：一第一製程氣體閥，其係流體連接至一噴淋頭進氣口的一第一入口、且係用以使一第一製程氣體流至第一入口中；一載體氣體閥，其係流體連接至該第一入口、且係用以使一載體氣體流至該第一入口中；以及 一第二製程氣體閥，其係流體連接至該噴淋頭進氣口的一中心通道、且係用以使一第二製程氣體流至該中心通道中；一半導體處理氣體分佈系統；該噴淋頭進氣口，其係用以供應氣體至該半導體處理氣體分佈系統，該噴淋頭進氣口包含：該中心通道，其係用以藉由使氣體在一第一方向上流入該氣體分佈系統而使導入該中心通道的該氣體流至該氣體分佈系統，一環形的第一充氣室，該第一入口，其係流體連接至該第一充氣室，以及一連續式流動路徑，圍繞該中心通道的周邊，設有複數徑向通道，其中該連續式流動路徑及該等徑向通道將該第一充氣室與該中心通道流體連接，其中該連續式流動路徑及每一徑向通道係定角度成使得該第一製程氣體及/或該載體氣體自該第一充氣室流動並且沿著一方向流入該中心通道，該方向具有在方向上與該第一方向相反的一分量，且其中該第一製程氣體及/或該載體氣體係經由該第一入口而提供至該第一充氣室；以及一控制器，其具有一或更多處理器及一記憶體，其中該一或更多處理器、該記憶體、該第一製程氣體閥、及該第二製程氣體閥係連通的，且該記憶體儲存用以控制一或更多處理器的程式指令，從而：(i)導致該載體氣體的閥使該載體氣體流至該第一入口中；(ii)導致該第一製程氣體閥使該第一製程氣體流至該第一入口中；以及(iii)在(ii)之後，導致該第一製程氣體閥停止該第一製程氣體至該第一入口中的流動。
  18. 如申請專利範圍第17項之用以處理半導體晶圓的設備，該中心通道更包含一第一末端及一第二末端，其中該第一末端係位於該連續式流動路徑及該等徑向通道與該設備之用來與該氣體分佈系統相連接的的部分之間，該第二末端的位置係使得該連續式流動路徑及該等徑向通道係介設於該第二末端與該第一末端之間，該第二末端係配置成與該第二製程氣體閥相連接，並且包含針對該第二製程氣體的一第二入口，該第二入口係配置成使該第二製程氣體自該第二末端流至該第一末端，且該中心通道的至少一部分係處於該連續式流動路徑及該等徑向通道連接至該中心通道的區域與該第一末端之間。
  19. 如申請專利範圍第17或18項其中任一項之用以處理半導體晶圓的設備，其中該記憶體儲存用以控制該一或更多處理器的進一步程式指令，從而：(iv)在(iii)之後，導致該第二製程氣體閥使該第二製程氣體流至該中心通道中；以及(v)在(iv)之後，導致該第二製程氣體閥停止該第二製程氣體至該中心通道中的流動。
  20. 如申請專利範圍第17或18項其中任一項之用以處理半導體晶圓的設備，更包含一第三製程氣體閥，其中：該噴淋頭進氣口更包含：一次級通道，其與該中心通道流體隔絕、且係用以使一第三製程氣體在該第一方向上流動；以及一次級入口，其係流體連接至該次級通道及該第三製程氣體閥，該第三製程氣體閥係配置成調控該第三製程氣體至該次級入口的流動， 該氣體分佈系統包含一第一分佈充氣室及一第二分佈充氣室，其中該第一分佈充氣室及該第二分佈充氣室在該氣體分佈系統內係彼此流體隔絕，該中心通道係流體連接至該氣體分佈噴淋頭的該第一分佈充氣室，該次級通道係流體連接至該氣體分佈噴淋頭的該第二分佈充氣室，並且該記憶體儲存用以控制該一或更多處理器的進一步程式指令，從而：(iv)在(iii)之後，導致該第三製程氣體閥使該第三製程氣體流至該次級入口中；以及(v)在(iv)之後，導致該第三製程氣體閥停止該第三製程氣體至該次級入口的流動。
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