TW201435138A - 具高清洗效率的對稱氣體分配設備及方法 - Google Patents
具高清洗效率的對稱氣體分配設備及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201435138A TW201435138A TW102146681A TW102146681A TW201435138A TW 201435138 A TW201435138 A TW 201435138A TW 102146681 A TW102146681 A TW 102146681A TW 102146681 A TW102146681 A TW 102146681A TW 201435138 A TW201435138 A TW 201435138A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- gas
- flow
- channels
- showerhead
- channel
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 67
- 238000010926 purge Methods 0.000 title description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 110
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 83
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 30
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 28
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 24
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims description 14
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 31
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 178
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 114
- 230000008569 process Effects 0.000 description 55
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 33
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 30
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 29
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 29
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 21
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 17
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 17
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 16
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 15
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 10
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 10
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 239000003570 air Substances 0.000 description 9
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- MNWRORMXBIWXCI-UHFFFAOYSA-N tetrakis(dimethylamido)titanium Chemical compound CN(C)[Ti](N(C)C)(N(C)C)N(C)C MNWRORMXBIWXCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 4
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- -1 aluminum-magnesium-bismuth Chemical compound 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001053 Nickel-zinc ferrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000012707 chemical precursor Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- VJDVOZLYDLHLSM-UHFFFAOYSA-N diethylazanide;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CC[N-]CC.CC[N-]CC.CC[N-]CC.CC[N-]CC VJDVOZLYDLHLSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001152 Bi alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001289 Manganese-zinc ferrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIYIUPFAJUGHNL-UHFFFAOYSA-N [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Mn++].[Mn++].[Mn++].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Zn++].[Zn++] Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Mn++].[Mn++].[Mn++].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Zn++].[Zn++] JIYIUPFAJUGHNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WYEMLYFITZORAB-UHFFFAOYSA-N boscalid Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1=CC=CC=C1NC(=O)C1=CC=CN=C1Cl WYEMLYFITZORAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N iron zinc Chemical compound [Fe].[Zn] KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45565—Shower nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
茲提供利用氣相沉積及電漿加強氣相沉積技術來沉積材料的設備和方法，更特別係氣體分配組件和用於沉積材料的氣相沉積腔室。氣體分配組件包含複數個區段，各區段含有流道，流道具有通道從流道延伸到處理腔室的處理區。
Description
本發明的實施例大體係關於沉積材料的設備和方法。更特定言之，本發明的實施例係關於氣體分配板，且特別係併入氣體分配板的氣相沉積腔室，以提供對稱氣體輸送。
在半導體處理、平面顯示器處理或其他電子裝置處理的領域中，氣相沉積製程在沉積材料至基板上方面扮演了重要的角色。隨著電子裝置的幾何形狀持續微縮，裝置密度持續增加，特徵結構的尺寸和深寬比變得更具侵略性，例如特徵結構尺寸為0.07微米(μm)，深寬比為10或以上。因而以共形沉積材料來形成該等裝置日益重要。
雖然習知化學氣相沉積(CVD)已成功使得裝置幾何形狀和深寬比降至0.15μm，但更具侵略性的裝置幾何形狀需要替代的沉積技術。受到相當關注的技術為原子層沉積(ALD)。在ALD製程期間，反應物氣體相繼引入含有基板的沉積腔室。通常，第一反應物脈衝供應到沉積腔室及吸附於基板表面上。第二反應物脈衝供應到沉積腔室中及與第一
反應物反應而形成沉積材料。淨化製程一般係在輸送各反應物氣體間進行。淨化製程可使用載氣連續淨化或在輸送反應物氣體間脈衝淨化。熱致ALD製程係最常見的ALD技術，該製程利用熱，使二個反應物間產生化學反應。儘管熱ALD製程能妥善沉積一些材料，然該製程往往有很慢的沉積速率。因此，可能會影響製造產量達無法接受的程度。提高沉積溫度可提高沉積速率，但許多化學前驅物(特別係金屬有機化合物)在高溫下會分解。
電漿加強CVD(PE-CVD)和電漿加強ALD(PE-ALD)可用於形成各種材料。在一些PE-ALD製程實例中，材料可由和熱ALD製程一樣的化學前驅物形成，但有較高沉積速率和較低溫度。儘管存在數種技術差異，但PE-ALD製程通常係將反應物氣體和反應物電漿相繼引入含有基板的沉積腔室。第一反應物脈衝供應到沉積腔室及吸附於基板表面上。隨後，通常由電漿源供應的反應物電漿脈衝供應到沉積腔室中及與第一反應物反應而形成沉積材料。同樣地，就熱ALD製程而言，可在輸送各反應物氣體間進行淨化製程。
此技術領域仍需輸送設備和利用氣相沉積技術來沉積材料至基板上的製程，例如利用PE-ALD製程。
本發明的實施例係針對包含噴淋頭的氣體分配組件，噴淋頭包含主體，主體具有第一表面和第二表面。噴淋頭劃分成複數個區段。複數個區段各自包含流道，流道延伸穿過噴淋頭的主體。流道包括入口端和出口端。入口端流體
連通入口，出口端流體連通出口。複數個通道從流道延伸穿過主體而至第一表面，以於第一表面上形成口孔，使得流道內的氣體可流過通道及流出第一表面上的口孔。
在一些實施例中，各區段為大約噴淋頭的四分之一。在一或多個實施例中，各區段中的流道包含一系列相連的L形部，L形部的尺寸從噴淋頭的中心到噴淋頭的外部逐漸減小。在一些實施例中，各區段中的流道係旋轉對稱於其他流道，且每一流道流動連通獨立入口與出口。在一或更多個實施例中，各區段中的流道係鄰接區段的鏡像，及二個鄰接區段共用入口與出口之一，並具有獨立的另一入口與出口。
在一些實施例中，各區段中的流道包含第一支腳，第一支腳由入口與出口之一從區段的第一角落朝噴淋頭的中心延伸，在此流道轉向第二支腳，第二支腳從中心朝區段的第二角落延伸並轉變成一系列的之字形路徑，之字形路徑在第一支腳與區段邊緣之間沿著第二支腳長度延伸到入口與出口的另一者。在一或更多個實施例中，各區段中的流道係旋轉對稱於其他流道，且每一流道流動連通獨立入口與出口。在一些實施例中，各區段中的流道係鄰接區段的鏡像，及二個鄰接區段共用入口與出口之一，並具有獨立的另一入口與出口。
在一些實施例中，噴淋頭劃分成兩個均等區段。在一或更多個實施例中，各區段中的流道包含第一支腳，第一支腳從區段邊緣延伸越過噴淋頭直徑而至約區段的相對邊緣並轉變成一系列的之字形路徑，之字形路徑沿著第一支腳長
度延伸且離第一支腳的距離增加。
在一些實施例中，噴淋頭劃分成八個均等區段。
一或更多個實施例進一步包含電極，電極耦接射頻(RF)功率源，以於流道中產生電漿。
在一些實施例中，複數個區段各自包含上流道和下流道，上流道流動連通第一氣體，及下流道流動連通第二氣體，第二氣體不同於第一氣體，複數個通道連接上流道與第一表面，及複數個通道連接下流道與第一表面。在一或更多個實施例中，上流道包含壁面和位於入口上方的氣室，壁面包括複數個開口供氣體從入口流入氣室，及連接上流道與第一表面的複數個通道流體連通氣室。在一些實施例中，上流道進一步包含電極，電極連接RF功率源，以於氣室中產生電漿。在一或更多個實施例中，連接上流道與第一表面的複數個通道呈漏斗狀，且在氣室的開口比在第一表面的開口寬。在一些實施例中，複數個通道各自在通道中間個別包括轉折部，以使通道偏移，從而引導氣體垂直第一表面流動，如此複數個通道將從第一表面形成棋盤圖案，且交替通道連通不同通道。
本發明的額外實施例係針對用於電漿加強處理一或更多個基板的腔室。腔室包含界定處理容積的腔室主體和設於處理容積中的基板支撐件，用以支撐一或更多個基板。噴淋頭包含主體，主體具有第一表面和第二表面。噴淋頭劃分成複數個區段，複數個區段各自包含流道，流道延伸穿過噴淋頭的主體，流道包括入口端和出口端。入口端流體連通入
口，出口端流體連通出口。複數個通道從流道延伸穿過主體而至第一表面，以於第一表面上形成口孔，使得流道內的氣體可流過通道及流出第一表面上的口孔。電漿形成氣源耦接噴淋頭。反應物氣源耦接噴淋頭。
在一些實施例中，複數個區段各自包含上流道和下流道，上流道流動連通第一氣體，及下流道流動連通第二氣體，第二氣體不同於第一氣體，複數個通道連接上流道與第一表面，及複數個通道連接下流道與第一表面。
本發明的進一步實施例係針對包含噴淋頭的氣體分配組件。噴淋頭包含主體，主體具有第一表面和第二表面，噴淋頭劃分成複數個區段。複數個區段各自包含延伸穿過噴淋頭主體的上流道和延伸穿過噴淋頭主體的下流道。每一流道包括入口端和出口端，入口端流體連通入口，出口端流體連通出口。複數個通道從上流道延伸穿過主體而至第一表面，以於第一表面上形成口孔，使得上流道內的氣體可流過通道及流出第一表面上的口孔。至少一些通道包括轉折部，使氣流偏移通過通道。複數個通道從下流道延伸穿過主體而至第一表面，以於第一表面上形成口孔，使得下流道內的氣體可流過通道及流出第一表面上的口孔。至少一些通道包括轉折部，使氣流偏移通過通道。
10‧‧‧氣體分配組件
11‧‧‧噴淋頭
12、14‧‧‧表面
13‧‧‧主體
15‧‧‧區段
18‧‧‧中心
19‧‧‧外部/外緣
19b‧‧‧邊緣
20‧‧‧流道
20a-b‧‧‧流道/渠道
21‧‧‧入口端
22‧‧‧出口端
23、23a-b‧‧‧入口
24、24b‧‧‧出口
29‧‧‧計量裝置
30、30a-b‧‧‧通道
31、31a-b‧‧‧口孔
41、61、63、81‧‧‧支腳
62、64‧‧‧角落
65‧‧‧之字形路徑
82‧‧‧轉折
90‧‧‧氣室
91‧‧‧開口
92‧‧‧壁面
95‧‧‧電極
96‧‧‧功率源
98‧‧‧漏斗
100‧‧‧處理腔室
110‧‧‧主體
112‧‧‧支撐件
114‧‧‧蓋組件
116‧‧‧基板
118‧‧‧處理容積
120‧‧‧加熱器
122‧‧‧噴淋頭組件
124、128‧‧‧電極
132‧‧‧絕緣器
136‧‧‧阻斷板
140‧‧‧水箱
144‧‧‧腔穴
145‧‧‧電容電漿
146‧‧‧功率源
148、158‧‧‧氣源
149A-B、159‧‧‧氣體入口
150、152、160‧‧‧表面
154、156、164、178‧‧‧通道
161‧‧‧開口
162‧‧‧轉折部/表面
163‧‧‧筆直部
166、174‧‧‧凹部
168、176‧‧‧氣區
170、172‧‧‧表面
179‧‧‧流體源
180‧‧‧真空泵
190A-C‧‧‧含鐵氧體元件
200‧‧‧處理腔室
214‧‧‧蓋組件
222‧‧‧噴淋頭組件
228‧‧‧電極
244‧‧‧腔穴
256、264‧‧‧通道
258、270‧‧‧窄孔
259、272‧‧‧渠道
260、262‧‧‧表面
422‧‧‧噴淋頭組件
424‧‧‧電極
450、452‧‧‧表面
454、456‧‧‧通道
為讓本發明的上述概要特徵更明顯易懂，可配合參考實施例說明，部分實施例乃圖示在附圖。然應注意所附圖式僅說明本發明典型實施例，故不宜視為限定本發明範圍，
因為本發明可接納其他等效實施例。
第1圖圖示根據本發明一或更多個實施例，具多個入口的噴淋頭組件；第2圖圖示根據本發明一或更多個實施例，具多個入口與出口的噴淋頭組件；第3A圖圖示根據本發明一或更多個實施例的部分噴淋頭組件；第3B圖圖示第3A圖噴淋頭組件的局部放大圖；第4圖圖示根據第3A圖實施例，具多個入口與出口的噴淋頭組件；第5圖圖示根據第3A圖實施例，另一具多個入口與出口的噴淋頭組件；第6A圖圖示根據本發明一或更多個實施例的部分噴淋頭組件；第6B圖圖示第6A圖噴淋頭組件的局部放大圖；第7圖圖示根據第6A圖實施例，具多個入口與出口的噴淋頭組件；第8圖圖示根據第6A圖實施例，另一具多個入口與出口的噴淋頭組件；第9圖圖示根據本發明一或更多個實施例的部分噴淋頭組件；第10圖圖示根據第9圖實施例，具多個入口與出口的噴淋頭組件；第11A圖圖示根據本發明一或更多個實施例的部分
噴淋頭組件；第11B圖圖示第11A圖噴淋頭組件的局部放大圖；第12圖圖示根據第11A圖實施例，具多個入口與出口的噴淋頭組件；第13圖圖示根據本發明一或更多個實施例的噴淋頭截面圖；第14圖圖示根據本發明一或更多個實施例的噴淋頭截面圖；第15圖圖示根據本發明一或更多個實施例的噴淋頭截面圖；第16A圖係根據本發明一或更多個實施例的噴淋頭局部截面圖；第16B圖圖示根據第16A圖噴淋頭的工作面視圖；第16C圖圖示根據第5圖噴淋頭的工作面視圖；第17圖係根據本發明一或更多個實施例，具處理蓋組件的處理腔室示意圖；第18圖係根據本發明一或更多個實施例，具處理蓋組件的處理腔室示意圖；第19圖係根據本發明一或更多個實施例，用於處理蓋組件的電極局部截面圖；及第20圖係根據本發明一個實施例，用於處理蓋組件的噴淋頭組件局部截面圖。
為助於瞭解，盡可能以相同的元件符號代表各圖中共同的相似元件。應理解某一實施例所述的元件和特徵結構
當可有益地併入其他實施例，在此不另外詳述。
本發明的實施例提供化學品(製程氣體或前驅物)流道圖案，流道圖案具有(1)對稱氣體分配，以將化學品輸送遍及大晶圓面積而均勻沉積膜，及(2)高淨化效率，以自流道移除反應化學品而有效進行連續的CVD與ALD製程。
可依下列方式製造各種流道圖案實施例：(1)將圓形板劃分成多個等面積的餅形區段，各餅形區段由兩個直邊所界定，直邊連接板中心與當作第三邊界的周邊段；(2)各餅形區段中有一系列互相平行切割的直行氣流渠道對，任二個鄰接渠道對間有均等的未切割材料空間。每對渠道的其中一個渠道係平行餅形區段的一個直邊從周邊往餅形區段尖端切割，另一渠道係以相同方式平行另一直邊切割。二個對應渠道於餅形區段尖端附近的共用端連接；(3)沿著各餅形區段的周邊有一系列的短渠道交替連接上述渠道對，以於餅形區段內形成單一流道。完整流道沿著周邊有兩個渠道開口。開口之一位於平行且緊鄰直邊的渠道區段末端，另一開口則在周邊中心附近；(4)伴隨使用上述加工板頂部具平面的另一平板，以由埋置流動路徑構成夾心分配板組件(每個餅形區段有一個)，使化學品得流過整個板面積；(5)為容許一組相容製程氣體流過氣道而分配以處理晶圓，一組穿孔乃沿著板上渠道的基底鑽鑿，以供化學品進入板另一側的處理腔穴及抵達處理腔室中的晶圓表面；及(6)就第二組相容製程氣體(但不與第一組氣體相容)而言，為分配以處理晶圓，另一組穿
孔乃沿著全部渠道壁面鑽穿整個分配板(和二個個別板)，此係鄰接個別渠道間的加工板未切割空間。
構成氣流路徑的餅形區段數量可為任何皆具等面積的區段數量。例如，圖示2、4、8個區段的實例，然熟諳此技術者將理解該等僅為示例性實施例，其他實施例當可採用。以略與上述不同的方式製造的其他對稱流動圖案亦落在本發明的範圍內。
此外，本發明的實施例包括使用上述氣流板組件並附帶其他部件(例如電漿源)的配置。一些實施例係針對具頂部前驅氣體輸入的對稱流道組件。組件可包含具單組埋置氣道和一組穿孔的分配板，氣道具有上述對稱的化學品流動圖案。透通空間由設在雙渠道分配板頂部的電氣接地封閉板(具氣體輸入)所形成。一或更多個相容氣體分配通過該組埋置氣道而至晶圓表面以進行處理。第二組相容氣體(但不與第一氣體相容)分配遍及分配板頂部的透通空間。此組相容氣體輸送到晶圓表面，以分別經由分配板上的穿孔進行處理，及與處理腔穴中晶圓表面正上方的第一組氣體混合。
一些實施例係針對具雙渠道氣體輸入/輸出的對稱流道組件。該等組件包含具二組獨立埋置氣道和一組穿孔的雙渠道分配板，氣道具有所述一(或更多)個對稱氣流圖案。透通空間由設在雙渠道分配板頂部的電氣接地封閉板(無氣體輸入)所形成。一組相容氣體分配通過底部埋置氣道組而至晶圓表面以進行處理。第二組相容氣體(但不與第一組氣體相容)分配通過頂部埋置氣道組而至雙渠道分配板頂部的
透通空間，接著經由分配板上的穿孔而至晶圓表面以進行處理。
本發明的一或更多個實施例係針對具雙渠道氣體輸入/輸出和電漿源的對稱流道組件。該等組件類似上述組件，並且包含具二組獨立埋置氣道和一組穿孔的雙渠道分配板，氣道具有上述一(或更多)個對稱氣流圖案。RF電極取代電氣接地封閉板，及隔開選定介電材料環，以定義電漿腔穴，此亦當作透通空間來分配電漿激發產生的自由基。一組相容氣體分配通過底部埋置氣道組而至晶圓表面以進行處理。第二組相容氣體(但不與第一組氣體相容)分配通過頂部埋置氣道組而至雙渠道分配板頂部的電漿腔穴，並由此處電漿激發產生反應自由基。自由基接著經由分配板上的穿孔輸送到晶圓表面以進行處理。
根據一或更多個實施例的對稱氣流圖案和組件可提供下列一或更多者：(1)相較於第1圖所示只具氣體輸入和第2圖所示兼具氣體輸入與輸出的開放流動圖案，能有效且完全移除反應氣體。各種流動圖案實施例因設計上很少或無死區，故可自整個氣體分配系統完全移除反應氣體，由於流道為流線型設計，是以淨化具高移除效率；(2)可均勻分配及混合不相容氣體，此係因為流道對稱配置，使得個別流道中用於不相容氣體組的分配孔能均勻分配及混合該等輸送通過該等個別流道的氣體組；(3)加工簡單和製造成本低。使用第1圖及第2圖所示開放流動圖案時，在分配板組件中加工定義流動路徑的直立凸座不但耗時還費工。相較之下，所提流動
圖案可直接切割加工，此既簡單又便宜。
故本發明的實施例係針對氣體分配組件和併入氣體分配組件的處理腔室。第3A圖圖示根據本發明一或更多個實施例，噴淋頭11的第一表面12、部分氣體分配組件10。如第13圖所示，噴淋頭11包含主體13，主體13具有第一表面12和第二表面14。
再次參照第3A圖，噴淋頭11劃分成複數個區段15。第3A圖圖示劃分成四個區段的噴淋頭11，各區段約佔噴淋頭11的四分之一。此僅為舉例說明，如其他實施例所示，噴淋頭11可劃分成任何約等面積的區段數量。第3B圖所示四個區段各自約具等面積。本說明書與後附申請專利範圍所用「等面積」等用語意指區段所屬第一表面的面積為彼此的約5%內。
複數個區段15各自包含流道20。第3A圖僅圖示一個流道20在右上區段。然應理解此僅為舉例說明，流道20當可設於各區段15。第3B圖圖示第3A圖所示流道20的放大圖。流道20延伸穿過噴淋頭11的主體13。流道20包括入口端21和出口端22。入口端21流體連通入口23(參見第4圖)，出口端22流體連通出口24(參見第4圖)。第3B圖所繪入口端21和出口端22僅為舉例說明且可顛倒。
複數個通道30從流道20延伸穿過噴淋頭11的主體13而至第一表面12，以於第一表面12上形成口孔31，使得流道20內的氣體可流過通道30及流出第一表面12上的口孔31。又，此可由第13圖所示噴淋頭側面看出。
在一些實施例中，噴淋頭11的各區段15為約噴淋頭的四分之一。此亦指約佔第一表面面積的四分之一。
許多因素會影響氣流通過流道20。例如，渠道形狀，包括數量和轉彎角度。不侷限於任何特定操作理論，咸信渠道轉彎越多次，橫跨渠道(縱向)的壓降越大。咸信轉彎角度亦然。
在一或更多個實施例中，各區段中的流道20包含一系列相連的L形部。此可參見第3B圖實施例。就每一等效列而言，第3B圖所示L形部各自具有約等長的支腳41。例如，靠近噴淋頭中心的渠道列具有約等長的支腳。然熟諳此技術者將理解支腳長度當可不同，此不應視為限定本發明範圍。例如，最左邊的支腳連接至入口21，故所示最左邊的支腳41略長於最下面的支腳。L形部的尺寸隨著各部從噴淋頭11的中心18往噴淋頭外部19進一步移動而逐漸減小。
在一些實施例中，各區段中的流道係旋轉對稱於其他流道。本說明書與後附申請專利範圍所用「旋轉對稱」一詞係指當看著第一表面時，將噴淋頭轉動1/n後會出現相同外觀的氣體分配組件10，其中n係區段15的數量。例如，第4圖所示實施例呈旋轉對稱，因為將頁面旋轉90度後會出現相同外觀的組件。「相同外觀」意指如圖所示，流道20的形狀和入口23與出口24的位置係一樣的。
從第4圖可知，各區段15流動連通另一區段15的獨立入口23和出口24。不同入口23和出口24可具有共同的泵送源，但由不同管線連接至噴淋頭11。每一入口23和出口
24個別包括計量裝置29(例如閥)，用以控制氣流通過入口和出口。該等計量裝置29可連接至電腦或反饋電路，以依處理需求來自動打開或關閉。
在一些實施例中，如第5圖所示，各區段15中的流道20係鄰接區段15的鏡像。本說明書與後附申請專利範圍所用「鏡像」一詞係指若第一區段繞著徑向軸翻轉而形成第二區段，則第一區段的流道設計將構成第二區段的鏡像。此非意味著通道和第一表面的方向改變，而只是指流道的設計或形狀和入口與出口的位置。例如，第5圖圖示區段係鏡像的實施例。
從第5圖亦可知，二個鄰接區段15共用單一入口23，且各自具有獨立出口24。此僅為舉例說明一個可行實施例，反之亦然。例如，入口23和出口24可顛倒，使鄰接區段共用出口24，且各自具有自己的入口。換言之，在一些實施例中，鄰接區段共用入口23與出口24之一，並具有獨立的另一入口23與出口24。
第6A圖及第6B圖圖示噴淋頭11的另一實施例，噴淋頭11劃分成四等分。此實施例與第3A圖實施例的差別在於流道20的形狀。在此，各區段中的流道包含第一支腳61，第一支腳61由入口端21從區段15的第一角落62朝噴淋頭11的中心18延伸。流道20轉向第二支腳63而朝向第二角落64。第一角落和第二角落係區段15於噴淋頭11周邊或外緣19的相對端。流道20轉變成一系列的之字形路徑65，之字形路徑65在第一支腳61與區段外緣19之間沿著第二支
腳63的長度延伸到出口端22。儘管入口端21和出口端22係繪示於特定位置，但應理解此僅為舉例說明，入口端21和出口端22也可顛倒。換言之，第一支腳連接至入口端21與出口端22之一，渠道則繼續行進到入口端21與出口端22的另一者。
又，不同區段15可如第7圖所示呈旋轉對稱或如第8圖所示像鏡子一樣。從第7圖及第8圖亦可知，各區段可具獨立入口23和出口24，或者鄰接區段可共用入口23和出口24之一。
在第9圖所示實施例中，噴淋頭11劃分成兩個均等區段15。區段15係繪示成頂部和底部，但此僅為舉例說明。各區段15中的流道20具有第一支腳81，第一支腳81由區段15邊緣19的入口23(或出口24)從入口端21(或出口端22)延伸越過直徑(假設為圓形噴淋頭11)而至相對邊緣19b。流道20轉變成一系列的之字形路徑65，之字形路徑65沿著第一支腳81的長度延伸，且每次轉折82後離第一支腳81的距離增加。第10圖圖示第9圖呈旋轉對稱的噴淋頭11，但此亦可為鏡像對稱。又，鄰接區段可共用入口或出口之一(如同鏡像對稱實施例所示)。
第11A圖、第11B圖及第12圖圖示本發明的另一實施例，其中噴淋頭11劃分成八個均等區段15。流道20沿著區段15的邊緣行進，並以來回v形路徑填滿區段15的中間部分。第12圖圖示第11A圖及第11B圖噴淋頭的旋轉對稱視圖，但此亦可為鏡像對稱，及共用入口或出口之一。
第1圖至第12圖所示實施例各自具有兩行沿著相同路徑延伸的口孔31。各行口孔路徑可流動連通相同流道或不同流道。雖然所示實施例具有彼此緊鄰行，但熟諳此技術者將理解口孔可在單一路徑上，且交替口孔流動連通不同流道。
第13圖圖示具第一表面12和第二表面14的噴淋頭11的實施例。噴淋頭主體13具有適當隔板，以將噴淋頭分隔成下流道20a和上流道20b。上流道20b流動連通第一氣體，下流道20a流動連通第二氣體，第二氣體不同於第一氣體。複數個通道30b由口孔31b連接上流道20b與第一表面12，複數個不同通道30a由口孔31a連接下流道20b與第一表面12。
上流道20b的入口23b設在噴淋頭11的中間，出口24b則位於任一端。流過入口23b的氣體將流過渠道20b、通道30b及流出口孔31b而至鄰接噴淋頭11的處理區。入口與出口的位置當可不同，此不應視為限定本發明範圍。例如，入口與出口可在和下流道的入口與出口一樣的相對位置。
經由入口23a而至下流道20a的氣體可直接通往各通道30a。下流道20a內的氣體接著可通過各通道30a而至第一表面12及進入處理區。存在連接上流道與第一表面的通道30b可能會或也許不會造成流動阻力，以致影響氣流均勻性。
第14圖圖示噴淋頭11的實施例，此在上流道20b與下流道20a間有更均勻的阻力。在此，上流道20b包括氣室90，以於流道中形成分離區域。流入上流道20b的氣體將通過壁面92的開口91而至氣室90。複數個通道30b經由氣
室90連接上流道20b與噴淋頭11的第一表面12。存在壁面92和開口91會提供類似氣體流過下流道20a所受到的流動阻力。
第15圖圖示類似第14圖具氣室90的另一實施例。在此，噴淋頭主體13的第二表面14為電極95。電極95例如可連接至RF功率源96，以於上流道20b的氣室90內產生電漿。噴淋頭或處理腔室的任何部分皆可當作電極以產生電漿。例如，壁面92可作為電極。儘管RF功率源96係繪示成連接至具二個流道的噴淋頭，然應理解RF功率源也可連接至具單一流道的噴淋頭。
第15圖亦圖示實施例，其中連接上流道20b與第一表面12的通道30b具有漏斗98的形狀。漏斗98在氣室90的開口比在第一表面12的開口寬。
可改變通道30的角度，以改變流動圖案和均勻性。第16A圖圖示根據本發明一或更多個實施例，噴淋頭11的局部透視圖。所示噴淋頭11具有下渠道20a和上渠道20b。上渠道20b內的氣體流入通道30b及往下流向處理腔室的反應區。通道30b可為直線、彎曲或有轉折。氣流將從上渠道20b流過開口161，開口161係繪示成渠道壁頂表面的淺槽且連接渠道20b與通道30b。氣體往下流動、經過下渠道20a而至轉折部162，在此氣流轉向上渠道20b一側，接著流出下筆直部163而至基板或處理腔室的反應區。此外，流過下渠道20a的氣體同樣會轉向。從下渠道20a引往通道30a的轉折部並未圖示，此係因為該轉折部和上通道30b的轉折部162不在同
一平面。此配置容許鄰接通道互相偏移。在第16A圖所示實施例中，鄰接通道互相偏移1/2節距(意指某一渠道中心到鄰接渠道中心的距離的1/2)，同時使氣流保持實質垂直噴淋頭11的第一表面12離開口孔31a、31b。第16B圖圖示根據第16A圖實施例，噴淋頭11的第一表面12上的孔洞圖案。從圖可知，孔洞圖案構成均勻的棋盤圖案，且交替使口孔31a連通下渠道20a及使口孔31b連通上渠道20b。穿過噴淋頭11的第一表面12將看不見或顯露出渠道20a、20b的形狀。反之，第16C圖圖示根據第5圖實施例，無彎曲或轉折通道的噴淋頭11的第一表面12。在此例中，各通道從渠道20a、20b朝和鄰接通道一樣的方向延伸。如此可得顯露出渠道流動圖案的第一表面12。
通道轉折部162相對第一表面的角度(即垂直呈90度)可加工成任何角度，例如大於約15度，或大於約25度，或大於約35度，或大於約45度，或大於約55度，或大於約65度，或大於約75度或大於約85度。在一些實施例中，轉折部162的角度為約45度。
本發明的實施例大體係關於沉積材料的設備和方法，更特別係關於在電漿加強製程期間配置以沉積材料的氣相沉積腔室。在某些實施例中，提供具內建電漿源的處理腔室蓋，內建電漿源用於在處理腔室的處理容積旁產生活化反應物物種。在某些實施例中，處理腔室蓋組件包含形成電漿腔穴的多個部件，在此活化反應物物種透過兩種不同途徑於電漿腔穴產生，每一途徑用於輸送各反應氣體和電漿至處理
容積。相較於使用RPS的系統，能在處理蓋組件內部產生電漿可縮短電漿活化物種抵達處理腔室的處理容積中的基板表面所需的行進距離。處理容積內的可用活化物種量將顯著增加，同時達成可用活化物種增加所需的功率將減少。
第17圖係根據本發明一個實施例，處理腔室100的示意圖。在一個實施例中，處理腔室適於利用至少一個電漿前驅物來形成膜。處理腔室100包含腔室主體110、設於腔室主體110內的基板支撐件112和設於腔室主體110內的處理腔室蓋組件114。
基板支撐件112配置以支撐一或更多個基板116，使一或更多個基板116接觸處理容積118內的前驅物，處理容積118由腔室主體110和處理蓋組件114界定。在一些實施例中，基板支撐件112包含加熱器120，用以(即適於)加熱一或更多個基板116達製程進行所需溫度。
處理蓋組件114包含具水箱140的噴淋頭組件122，用以提供設於噴淋頭組件122上的處理蓋組件114的溫度控制。噴淋頭組件122包含第一電極124(此亦當作蓋板)、第二電極128(此作為電漿腔穴RF電極且實質平行第一電極124設置)、設在第一電極124與第二電極128間的絕緣器132和設於第二電極128上的阻斷板136。第一電極124、絕緣器132和第二電極128定義電漿腔穴144，在此可產生電容電漿145。在一個實施例中，第一電極124耦接至RF(射頻)接地，第二電極128耦接至RF功率源146，及絕緣器132使第一電極124與第二電極128電氣絕緣。
第一氣源146經由氣體入口149A、149B耦接電漿腔穴144，以提供一或更多個電漿形成氣體至電漿腔穴144。當RF功率施加至第二電極128時，可於電漿腔穴144內產生電容電漿145。諸如載氣和淨化氣體等其他氣體可耦接電漿腔穴，以輸送電漿形成氣體至電漿腔穴，及淨化電漿形成氣體的處理腔室100。
第一電極124包含鄰接處理容積118的第一表面150或下表面和鄰接電漿腔穴144的第二表面152或上表面，且複數個第一通道154形成於二者間。複數個第一通道154耦接處理容積118和電漿腔穴144，及提供導管讓活化反應物物種從電漿腔穴144輸送到處理容積118。複數個第一通道154亦可用於輸送其他氣體至處理腔室100，例如載氣、淨化氣體及/或清洗氣體。在一個實施例中，複數個第一通道154均勻分布遍及第一電極124的表面區域，該區域對應基板支撐件112的表面區域。第一電極124亦具有複數個第二通道156，通道156經由氣體入口159耦接處理容積118和第二氣源158，以供應一或更多個前驅物至處理容積118。複數個第二通道156亦可用於輸送其他氣體至處理腔室100，例如載氣、淨化氣體及/或清洗氣體。
在一個實施例中，第一電極124由導電材料組成，例如金屬或金屬合金。在一個實施例中，第一電極124係平面圓盤。在一個實施例中，第一電極124由金屬組成。示例性金屬可選自由鋁、鋼、不鏽鋼(例如選擇性含鎳的鐵鉻合金)、鐵、鎳、鉻、上述物質合金和上述物質組合物所組成
的群組。
第二電極128包含鄰接電漿腔穴144的第一表面160或下表面和相對第一表面的第二表面162或上表面，且複數個第三通道164形成在第一表面160與第二表面162之間，以從第一氣源148提供一或更多個電漿形成氣體至電漿腔穴144。複數個第三通道164亦可用於輸送其他氣體至處理腔室100，例如載氣、淨化氣體及/或清洗氣體。如第17圖所示，複數個第二通道156橫越電漿腔穴144，並延伸穿過第二電極128的第一表面160而至第二電極128的第二表面162。
在一個實施例中，第二電極128由導電材料組成，例如金屬或金屬合金。在一個實施例中，第二電極128由金屬組成。示例性金屬可選自由鋁、鋼、不鏽鋼(例如選擇性含鎳的鐵鉻合金)、鐵、鎳、鉻、上述物質合金和上述物質組合物所組成的群組。在一個實施例中，第二電極128係平面圓盤。
絕緣器132提供第一電極124與第二電極128間的電氣絕緣，且可由電氣絕緣材料組成。在一個實施例中，絕緣器132由陶瓷材料組成，例如氮化鋁(AlxNy)或氧化鋁(Al2O3)。
阻斷板136設在第二電極128上及具凹部166而形成第二氣區168，氣區168由凹部166與第二電極128的第二表面162所界定。第二氣區168設置上方並經由複數個第二通道156耦接處理容積118，以供應前驅氣體至處理容積118。阻斷板136包含第一表面170或下表面和第二表面172
或上表面，且第二氣區168界定在阻斷板136的第一表面170與第二電極128的第二表面162之間。複數個第四通道178耦接阻斷板136的第一表面170與阻斷板136的第二表面172，進而耦接複數個第三通道164，以輸送電漿形成氣體至電漿腔穴144。
在一個實施例中，一或更多個淨化氣體從第二氣源158經由氣體入口159流入第二氣區168，及經由複數個第二通道156而至處理容積118內，在此朝一或更多個基板116的表面輸送。在一個實施例中，阻斷板136包含多個平板，平板係設計以協助均勻輸送前驅氣體至處理容積118。
在一個實施例中，水箱140設在阻斷板136上。水箱140可具凹部174而形成第一氣區176，氣區176由凹部174與阻斷板136的第二表面172所界定。第一氣區176設置上方並經由複數個第三通道164耦接電漿腔穴144，以供應電漿形成氣體至電漿腔穴。電漿形成氣體從第一氣源148經由氣體入口149A、149B流到第一氣區176，在此電漿形成氣體經由複數個第三通道164徑向分配至電漿腔穴144內，其中RF功率供應至第二電極128，以於電漿腔穴144內形成電容電漿145。電容電漿145中的活化自由基接著經由複數個第一通道154輸送到處理容積118。
如第17圖所示，複數個第一通道154偏移(例如沒有在「視線」上)複數個第三通道164，以助於均勻分配活化物種至晶圓表面。如所述，在某些實施例中，期望複數個第一通道154與複數個第三通道164排成一線或在同一視線。
在此所用「視線」一詞係指兩點間為直線路徑或實質直線路徑。直線路徑或實質直線路徑可提供暢通途徑或無阻途徑供氣體或電漿在至少兩點間流動。通常，阻塞途徑或遮蔽途徑會阻止或實質減少電漿通過，同時容許氣體通過。因此，視線途徑通常容許氣體或電漿通過，兩點間無視線途徑則會阻止或實質減少電漿通過及容許氣體通過。
水箱140用於自處理蓋組件(例如處理蓋組件114)移除熱，以調節處理腔室100的溫度。水箱140可設在噴淋頭組件122的頂部。水箱140可自處理蓋組件114移除熱，例如自噴淋頭組件122。在沉積製程期間，初始溫度流體經由入口(未圖示)引入水箱140。流體沿著通道(未圖示)行進時會吸熱。高溫流體經由出口(未圖示)移出水箱140。水箱140可含有或由金屬組成，例如鋁、鋁合金(例如鋁鎂矽合金，例如鋁6061)、鍍鋁金屬、不鏽鋼、鎳、鎳合金、鍍鎳鋁、鍍鎳金屬、鉻、鐵、上述物質合金、上述物質衍生物或上述物質組合物。在一個實例中，水箱140可含有或由鋁或鋁合金組成。
水箱140可連接至流體源179，以於沉積製程期間供應流體至水箱140。流體可為液體、氣體或超臨界狀態，且能及時吸熱及散熱。可用於水箱140的液體包括水、油、醇、乙二醇、乙二醇醚、其他有機溶劑、超臨界流體(例如CO2)、上述物質衍生物或上述物質混合物。氣體可包括氮氣、氬氣、空氣、氫氟碳化合物(HFCs)或上述物質組合物。較佳地，水箱140供給水或水/醇混合物。
處理腔室100進一步包含真空泵180，真空泵180配置以泵抽處理容積118，使處理容積118達預定壓力位準。在處理期間，真空泵180相對電漿腔穴144提供處理容積118負壓，以容許電漿腔穴144內的物種流向處理容積118。
在某些實施例中，含鐵氧體元件190A、190B及190C設置鄰接氣體入口149A、149B、159的至少一者。含鐵氧體元件190A、190B及190C可設置鄰接氣體入口149A、149B及159，以減少氣體入口149A、149B及159附近形成寄生電漿或發弧。含鐵氧體元件190A、190B、190C可形成平行的鐵氧體邊界，以抑制垂直鐵氧體邊界的RF電流及吸收平行邊界的磁場分量。
含鐵氧體元件190A、190B、190C可由任何能提供路徑供RF電流於部分處理腔室100內流動產生的場(例如磁場)優先流動的材料組成。在一個實例中，含鐵氧體元件190A、190B及190C可埋置或由鐵氧體材料組成。鐵氧體材料可包括氧化鐵衍生的非導電鐵磁陶瓷化合物，例如赤鐵礦(Fe2O3)或磁鐵礦(Fe3O4)和其他金屬氧化物。鐵氧體材料可進一步含有鎳、鋅及/或錳化合物。示例性鐵氧體材料包括錳鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鎳鋅鐵氧體和上述物質組合物。
含鐵氧體元件190A、190B及190C可具任何形狀，只要能抑制垂直鐵氧體邊界的RF電流及吸收平行邊界的磁場分量即可。含鐵氧體元件190A、190B及190C的示例性形狀包括圈環、超環面和線圈。在一個示例性實施例中，氣體入口149B係鋁管，含鐵氧體元件190B含有複數個含鎳鋅鐵
氧體的超環面或甜甜圈形鐵氧體構件。在另一示例性實施例中，如第17圖所示，氣體入口149A、149B及159係鋁管，被各含鐵氧體元件190A、190B及190C圍繞的各鋁管含有複數個超環面或甜甜圈形鐵氧體構件，構件含有鎳鋅鐵氧體。
第18圖係根據本發明一個實施例，另一處理腔室200的示意圖，處理腔室200具有另一處理蓋組件214實施例。處理腔室200類似第17圖所示處理腔室100，除了處理腔室100的第二電極128以第二電極228取代，電極228具有複數個多錐形腔穴264。錐形腔穴結合第一電極124與第二電極128間的可變距離將有更寬的電漿點燃視窗。可於錐形腔穴264中有效引發電漿，如此可在第一電極124與第二電極128間保持均勻電漿遍及整個電漿腔穴。
處理蓋組件214包含噴淋頭組件222，且水箱140設在噴淋頭組件222上。噴淋頭組件222包含第一電極124、實質平行第一電極124設置的第二電極228、設在第一電極124與第二電極228間的絕緣器132和設於第二電極228上的阻斷板136。第一電極124、絕緣器132和第二電極228定義電漿腔穴244，在此可產生電容電漿。在一個實施例中，第一電極124耦接至RF(射頻)接地，第二電極228耦接至RF功率源146，絕緣器132使第一電極124與第二電極228電氣絕緣。
第19圖係根據本發明一個實施例，用於處理蓋組件214的第二電極228的局部截面圖。第二電極228包含設置鄰接電漿腔穴244的第一表面260或下表面和相對第一表面260
的第二表面262或上表面，且複數個第二通道256供應一或更多個前驅物至處理容積，複數個第三通道264形成於二者間，以從氣源提供一或更多個反應氣體至電漿腔穴244。
在一個實施例中，複數個第三通道264均勻分布遍及第二電極228。在一個實施例中，複數個第三通道264包含窄孔270，窄孔270耦接至錐形渠道272，錐形渠道272的直徑依複數個第三通道264從第二電極228的第二表面262延伸到第二電極228的第一表面260般擴張。在一個實施例中，錐形渠道272的側壁構成一個角度。在一個實施例中，角度係約20度至約30度。
在一個實施例中，複數個第二通道256均勻分布遍及第二電極228。在一個實施例中，複數個第二通道256包含窄孔258，窄孔258從耦接至筆直渠道259的第一表面260延伸，進而延伸到第二電極228的第二表面262。
在一個實施例中，第二電極228由導電材料組成，例如金屬或金屬合金。在一個實施例中，第二電極228由金屬組成。示例性金屬可選自由鋁、鋼、不鏽鋼(例如選擇性含鎳的鐵鉻合金)、鐵、鎳、鉻、上述物質合金和上述物質組合物所組成的群組。在一個實施例中，第二電極228係平面圓盤。
第20圖係根據本發明一個實施例，用於處理蓋組件的噴淋頭組件422的局部截面圖。噴淋頭組件422類似噴淋頭組件222，除了第一電極424具有對準或與複數個第三通道264在同一視線上的複數個第一通道454，以輸送活化物種至
處理腔室(例如處理腔室100、200)的處理容積。在某些實施例中，複數個第一通道454對準複數個第三通道264，如此可以較低的功率位準將較大量的反應物種輸送到處理容積。
第一電極424包含鄰接處理容積118的第一表面450或下表面和鄰接電漿腔穴244的第二表面452或上表面，且複數個第一通道454形成於二者間。複數個第一通道454耦接處理容積118和電漿腔穴244，及提供導管讓活化反應物物種從電漿腔穴244輸送到處理容積118。複數個第一通道454亦可用於輸送其他氣體至處理腔室100，例如載氣、淨化氣體及/或清洗氣體。在一個實施例中，複數個第一通道454均勻分布遍及第一電極424的表面區域，該區域對應基板支撐件112的表面區域。第一電極424亦具有複數個第二通道456，通道456耦接處理容積118和第二氣源，以供應一或更多個前驅物至處理容積118。複數個第二通道456亦可用於輸送其他氣體至處理腔室100，例如載氣、淨化氣體及/或清洗氣體。
在一個實施例中，第一電極424由導電材料組成，例如金屬或金屬合金。在一個實施例中，第一電極424係平面圓盤。在一個實施例中，第一電極424由金屬組成，例如鋁、鋼、不鏽鋼(例如選擇性含鎳的鐵鉻合金)、鐵、鎳、鉻、上述物質合金或上述物質組合物。
各部件(例如第一電極124、424、絕緣器132、第二電極128、228、阻斷板136、水箱140和氣體分配組件)可經尺度化以處理各種尺寸的基板，例如直徑為150毫米(mm)、直徑為200mm、直徑為300mm或更大的晶圓。可
利用此技術已知的任何固定手段，把各部件設置及固定於第一電極124、424或蓋板上，例如夾子及/或扣件。
本文所述實施例提供利用氣相沉積製程，例如原子層沉積(ALD)或電漿加強ALD(PE-ALD)，沉積各種材料(例如氮化鈦)至基板上的方法。在一個態樣中，製程很少或無初始延遲，並於形成鈦材料時，維持快速沉積速率，鈦材料例如為金屬鈦、氮化鈦、氮化鈦矽或上述物質衍生物。
在一個實施例中，配合所述PE-ALD製程使用的鈦前驅物可包括四(二甲胺基)鈦(TDMAT)、四(二乙胺基)鈦(TDEAT)、四氯化鈦(TiCl4)和上述物質衍生物。所述PE-ALD製程包括使基板相繼接觸氮前驅物和氮電漿或其他離子化試劑電漿。
處理腔室的操作將以形成氮化鈦膜為例說明。然熟諳此技術者將理解此僅為一個可行膜，故不應視為限定本發明範圍，其他可形成膜當落在本發明的範圍內。所述氮化鈦膜沉積相關處理條件亦可應用到其他膜。
在一個實施例中，在含有恆定試劑氣流且同時相繼脈衝提供鈦前驅物與電漿的PE-ALD製程期間，形成氮化鈦材料。在另一實施例中，在相繼脈衝提供鈦前驅物(例如TDMAT)與試劑電漿(例如氮電漿)的另一PE-ALD製程期間，形成鈦材料。在該二個實施例中，試劑通常會在製程期間離子化。PE-ALD製程係在噴淋頭組件內部產生電漿，以縮短電漿活化物種抵達基板表面所需的行進距離，相較於使用RPS的系統，此距離將大幅縮短。處理容積內的可用活化物
種量將顯著增加，同時達成可用活化物種增加所需的功率將減少。在PE-ALD製程期間，電漿可由微波(MW)頻率產生器、射頻(RF)產生器或脈衝式DC電流產生。在又一實施例中，在相繼脈衝提供鈦前驅物與試劑的熱ALD製程期間，形成鈦材料。含TDMAT的製程氣體和氮電漿均相繼脈衝供應到噴淋頭組件122、222。隨後，使基板相繼接觸製程氣體和氮電漿。
在一些實施例中，在所述ALD製程期間，可以約0.01托耳至約80托耳的壓力加壓沉積腔室，較佳為約0.1托耳至約10托耳，更佳為約0.5托耳至約2托耳。又，在所述數個ALD製程期間，可加熱腔室或基板達低於約500℃的溫度，較佳為約400℃或以下，例如約200℃至約400℃，更佳為約340℃至約370℃，例如約360℃。電漿可由微波(MW)產生器或射頻(RF)產生器產生。例如，電漿產生器可設定成功率輸出為約200瓦(W)至約400千瓦(kW)，較佳為約200kW至約10kW，更佳為約500W至約3kW。
在一個實施例中，基板可在整個ALD循環過程接觸試劑氣體。藉由使載氣(例如氮氣或氬氣)通過鈦前驅物安瓿，可使基板接觸第二氣源158供應的鈦前驅氣體。可視製程所用鈦前驅物來加熱安瓿。在一個實例中，含TDMAT的安瓿經加熱達約25℃至約80℃。鈦前驅氣體的流率通常為約100sccm(每分鐘標準毫升)至約2000sccm，較佳為約200sccm至約1000sccm，更佳為約300sccm至約700sccm，例如約500sccm。鈦前驅氣體和試劑氣體可結合而形成沉積氣
體。試劑氣體的流率通常為約100sccm至約3000sccm，較佳為約200sccm至約2000sccm，更佳為約500sccm至約1500sccm。在一個實例中，氮電漿作為試劑氣體且流率為約1500sccm。基板可接觸鈦前驅氣體或含鈦前驅物與試劑氣體的沉積氣體，計約0.1秒至約8秒的時間，較佳為約1秒至約5秒，更佳為約2秒至約4秒。一旦基板上吸附一層鈦前驅物，即停止流入鈦前驅氣體。鈦前驅物層可為不連續層、連續層或甚至多層。
停止流入鈦前驅氣體後，以淨化製程處理基板和腔室。淨化處理時，可維持或調整前一步驟的試劑氣體流率。較佳係維持前一步驟的試劑氣體流量。視情況而定，淨化氣體引入沉積腔室的流率可為約100sccm至約2000sccm，較佳為約200sccm至約1000sccm，更佳為約300sccm至約700sccm，例如約500sccm。淨化製程移除任何過量的鈦前驅物和沉積腔室內的其他污染物。淨化製程可進行約0.1秒至約8秒的時間，較佳為約1秒至約5秒，更佳為約2秒至約4秒。載氣、淨化氣體和製程氣體可含有氮氣、氫氣、氨氣、氬氣、氖氣、氦氣或上述氣體組合物。在較佳實施例中，載氣含有氮氣。
隨後，在點燃電漿前，維持或調整試劑氣體流量。處理期間，氮源(例如氮氣)由第一氣源148供應。氮氣流入電漿腔穴144，其中當施加於第一電極124與第二電極128間的RF功率點燃氮氣電漿時，氮氣將會解離。自由氮基(氮原子)接著流過複數個第一通道154而至處理容積118內。
基板可接觸電漿約0.1秒至約20秒的時間，較佳為約1秒至約10秒，更佳為約2秒至約8秒。隨後，關閉電漿功率。在一個實例中，試劑可為氨氣、氮氣、氫氣或上述氣體組合物，以形成氨電漿、氮電漿、氫電漿或組合電漿。反應物電漿與基板上吸附的鈦前驅物反應而於基板上形成鈦材料。在一個實例中，反應物電漿作為還原劑，以形成金屬鈦。然可使用各種反應物來形成組成範圍廣泛的鈦材料。
以第二淨化製程處理沉積腔室，以移除過量的前驅物或前一步驟的污染物。淨化處理時，可維持或調整前一步驟的試劑氣體流率。將選擇性淨化氣體引入沉積腔室，且流率為約100sccm至約2000sccm，較佳為約200sccm至約1000sccm，更佳為約300sccm至約700sccm，例如約500sccm。第二淨化製程可進行約0.1秒至約8秒的時間，較佳為約1秒至約5秒，更佳為約2秒至約4秒。
可反覆進行ALD循環，直到預定厚度的鈦材料沉積至基板上為止。鈦材料的沉積厚度可小於1000埃(Å)，較佳為小於500Å，更佳為約10Å至約100Å，例如約30Å。所述製程可以至少0.15Å/循環的速率沉積鈦材料，較佳為至少0.25Å/循環，更佳為至少0.35Å/循環或更快。在另一實施例中，所述製程克服了先前技術的成核延遲相關缺點。在許多(若非多數)沉積鈦材料的實驗中並無偵測到成核延遲。
雖然所述實施例係以金屬氮化物膜為例說明，但應理解亦可利用本文所述設備和方法來進行其他需要自由基的製程。
所述實施例能在處理蓋組件內部產生電漿，故相較於使用RPS的系統，可縮短電漿活化物種抵達處理腔室的處理容積中的基板表面所需的行進距離。處理容積內的可用活化物種量將顯著增加，同時達成可用活化物種增加所需的功率將減少。
配合本發明實施例使用的基板可為任何適當基板。在詳細實施例中，基板係剛性、不連續且通常為平面基板。本說明書與後附申請專利範圍以「不連續」一詞描述基板時係指基板具有固定尺寸。特定的基板實施例係半導體晶圓，例如直徑為200mm或300mm的矽晶圓。
本說明書與後附申請專利範圍所用「反應氣體」、「反應前驅物」、「第一前驅物」、「第二前驅物」等用語係指能與基板表面或基板表面上的層反應的氣體和氣態物種。
本說明書與後附申請專利範圍所用「激發氣態物種」一詞係指任何非電子基態的氣態物種。例如，分子氧可激發形成氧自由基，氧自由基為激發物種。此外，「激發物種」、「自由基物種」等意指非基態物種。本說明書與後附申請專利範圍所用「基板表面」一詞係指裸基板表面或具有層(例如氧化層)於裸基板表面上。
在一些實施例中，可在電漿加強原子層沉積(PEALD)製程期間，形成一或更多個層。在一些製程中，使用電漿提供足夠的能量，以促進物種變成激態，而使表面反應變得有利又可行。可以連續或脈衝方式將電漿引入製
程。在一些實施例中，使用相繼脈衝供應的前驅物(或反應氣體)和電漿來處理層。在一些實施例中，可於本地(即處理區域內)或遠端(即處理區域外)離子化試劑。在一些實施例中，可在沉積腔室上游進行遠端離子化，使離子或其他高能或發光物種不直接接觸沉積膜。在一些PEALD製程中，電漿係在處理腔室外產生，例如利用遠端電漿產生系統。可利用任何適合的電漿產生製程或熟諳此技術者所知技術來產生電漿。例如，可以一或更多個微波(MW)頻率產生器或射頻(RF)產生器產生電漿。可依據所用特定反應物種，調整電漿頻率。適合頻率包括2兆赫(MHz)、13.56MHz、40MHz、60MHz和100MHz，但不以此為限。雖然本文所述沉積製程期間可使用電漿，但應注意也可能不需要電漿。事實上，其他實施例係關於在無電漿且非常溫和條件下的沉積製程。
根據一或更多個實施例，在形成層之前及/或之後，處理基板。此處理可在同一腔室或在一或更多個不同的處理腔室中進行。在一些實施例中，基板從第一腔室移到不同的第二腔室供進一步處理。基板可從第一腔室直接移到不同的處理腔室，或者基板可從第一腔室移到一或更多個移送室，然後移到不同的預定處理腔室。因此，處理設備可包含連接移送站的多個腔室。此類設備稱作「叢集工具」或「叢集系統」等。
通常，叢集工具係包含多個腔室的模組系統，腔室執行各種功能，包括基板中心找尋及定位、除氣、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或更多個實施例，叢集工具包括至少一
第一腔室和中央移送室。中央移送室可容納機器人，用以在處理腔室與負載鎖定室間運送基板。移送室一般維持呈真空條件，且提供中間臺階供基板從某一腔室運送到另一腔室及/或位於叢集工具前端的負載鎖定室。兩種已知適於本發明的叢集工具為Centura®和Endura®，二者均取自美國加州聖克拉拉的應用材料公司。此一分階真空基板處理設備細節描述於西元1993年2月16日授予Tepman等人、名稱為「分階真空晶圓處理設備和方法(Staged-Vacuum Wafer Processing Apparatus and Method)」的美國專利案第5,186,718號。然為進行本文所述製程的特定步驟，可改變腔室的確切配置和組合方式。其他可用處理腔室包括循環層沉積(CLD)、原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預清洗、化學清洗、諸如RTP的熱處理、電漿氮化、除氣、定位、羥化和其他基板處理，但不以此為限。藉由在叢集工具的腔室中進行處理，可避免基板表面在沉積後續膜前還未氧化即遭大氣雜質污染。
根據一或更多個實施例，基板持續處於真空或「負載鎖定」條件，並且從某一腔室移到下一腔室時，不會接觸周遭空氣。故移送室處於真空且在真空壓力下「泵回」。鈍氣可存於處理腔室或移送室。在一些實施例中，鈍氣用作淨化氣體，以於基板表面上形成矽層後，移除部分或所有反應物。根據一或更多個實施例，於沉積腔室的出口處，注入淨化氣體，以防止反應物從沉積腔室移到移送室及/或額外處理腔室。故鈍氣流將在腔室出口處形成簾幕。
基板可在單一基板沉積腔室中處理，其中在處理另一基板前，裝載、處理及卸載單一基板。亦可以如運送系統般的連續方式處理基板，其中多個基板個別裝載至腔室的第一部分、移動通過腔室及自腔室的第二部分卸載。腔室和相關運送系統的形狀可構成直線路徑或彎曲路徑。此外，處理腔室可為迴轉料架，其中多個基板繞著中心軸移動，並在整個迴轉料架路徑經沉積、蝕刻、退火、清洗等處理。
處理期間，可加熱或冷卻基板。可以任何適合手段達成加熱或冷卻，包括改變基板支撐件的溫度及使加熱或冷卻氣體流至基板表面，但不以此為限。在一些實施例中，基板支撐件包括加熱器/冷卻器，加熱器/冷卻器經控制以傳導改變基板溫度。在一或更多個實施例中，加熱或冷卻所用氣體(反應氣體或鈍氣)，以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器設在鄰近基板表面的腔室內，以對流改變基板溫度。
處理期間，基板亦可固定不動或轉動。基板可持續旋轉或按不連續階段轉動。例如，基板可在整個製程過程旋轉，或者基板可在接觸不同反應氣體或淨化氣體之間少量旋轉。處理期間轉動基板(持續或分階段)有助於最小化如氣流幾何形狀的局部變異影響，從而得到更均勻的沉積或蝕刻。
雖然本發明已以特定實施例揭示如上，然應理解該等實施例僅為舉例說明本發明的原理和應用而已。在不脫離本發明的精神和範圍內，熟諳此技術者當可對本發明的方法和設備作各種更動與潤飾。因此本發明擬包括在後附申請專
利範圍所界定範圍內的修改例與變化例和其均等物。
23‧‧‧入口
24‧‧‧出口
Claims (20)
- 一種氣體分配組件，該氣體分配組件包含：一噴淋頭，該噴淋頭包含一主體，該主體具有一第一表面和一第二表面，該噴淋頭劃分成複數個區段；該複數個區段各自包含一流道，該流道延伸穿過該噴淋頭的該主體，該流道包括一入口端和一出口端，該入口端流體連通一入口，該出口端流體連通一出口；及複數個通道，該等通道從該流道延伸穿過該主體而至該第一表面，以於該第一表面上形成一口孔，使得該流道內的一氣體可流過該等通道及流出該第一表面上的該口孔。
- 如請求項1所述之氣體分配組件，其中每一區段為約該噴淋頭的四分之一。
- 如請求項2所述之氣體分配組件，其中各區段中的該流道包含一系列相連的L形部，該等L形部的尺寸從該噴淋頭的一中心到該噴淋頭的一外部逐漸減小。
- 如請求項3所述之氣體分配組件，其中各區段中的該等流道係旋轉對稱於其他流道，且每一流道流動連通一獨立入口與出口。
- 如請求項3所述之氣體分配組件，其中各區段中的該流道係該等鄰接區段的鏡像，及二個鄰接區段共用該入口與出 口之一，並具有獨立的另一入口與出口。
- 如請求項2所述之氣體分配組件，其中各區段中的該流道包含一第一支腳，該第一支腳由該入口與出口之一從該區段的一第一角落朝該噴淋頭的一中心延伸，在此該流道轉向一第二支腳，該第二支腳從該中心朝該區段的一第二角落延伸並轉變成一系列的之字形路徑，該等之字形路徑在該第一支腳與該區段的一邊緣之間沿著該第二支腳的一長度延伸到該入口與出口的另一者。
- 如請求項6所述之氣體分配組件，其中各區段中的該等流道係旋轉對稱於其他流道，且每一流道流體連通一獨立入口與出口。
- 如請求項6所述之氣體分配組件，其中各區段中的該流道係該等鄰接區段的一鏡像，二個鄰接區段共用該入口與出口之一，並具有獨立的另一入口與出口。
- 如請求項1所述之氣體分配組件，其中該噴淋頭劃分成兩個均等區段。
- 如請求項9所述之氣體分配組件，其中各區段中的該流道包含一第一支腳，該第一支腳從該區段的一邊緣延伸越過該噴淋頭的一直徑而至約該區段的一相對邊緣並轉變成一系 列的之字形路徑，該等之字形路徑沿著該第一支腳的該長度延伸且離該第一支腳的距離增加。
- 如請求項1所述之氣體分配組件，其中該噴淋頭劃分成八個均等區段。
- 如請求項1所述之氣體分配組件，進一步包含一電極，該電極耦接一RF功率源，以於該流道中產生一電漿。
- 如請求項1所述之氣體分配組件，其中該複數個區段各自包含一上流道和一下流道，該上流道流動連通一第一氣體，該下流道流動連通一第二氣體，該第二氣體不同於該第一氣體，複數個通道連接該上流道與該第一表面，及複數個通道連接該下流道與該第一表面。
- 如請求項13所述之氣體分配組件，其中該上流道包含一壁面和一氣室，該氣室位於該入口上方，該壁面包括複數個開口供一氣體從該入口流入該氣室，連接該上流道與該第一表面的該複數個通道流體連通該氣室。
- 如請求項14所述之氣體分配組件，其中該上流道進一步包含一電極，該電極連接一RF功率源，以於該氣室中產生一電漿。
- 如請求項14所述之氣體分配組件，其中連接該上流道與該第一表面的該複數個通道呈漏斗狀，且在該氣室的一開口比在該第一表面的一開口寬。
- 如請求項13所述之氣體分配組件，其中該複數個通道各自在該通道中間個別包括一轉折部，以使該通道偏移，從而引導一氣體垂直該第一表面流動，如此該複數個通道將從該第一表面形成一棋盤圖案，且交替通道連通不同通道。
- 一種用於電漿加強處理一或更多個基板的腔室，該腔室包含：一腔室主體，該腔室主體界定一處理容積；一基板支撐件，該基板支撐件設於該處理容積中，用以支撐一或更多個基板；一噴淋頭，該噴淋頭包含一主體，該主體具有一第一表面和一第二表面，該噴淋頭劃分成複數個區段，該複數個區段各自包含一流道，該流道延伸穿過該噴淋頭的該主體，該流道包括一入口端和一出口端，該入口端流體連通一入口，該出口端流體連通一出口，及複數個通道從該流道延伸穿過該主體而至該第一表面，以於該第一表面上形成一口孔，使得該流道內的一氣體可流過該等通道及流出該第一表面上的該口孔；一電漿形成氣源，該電漿形成氣源耦接該噴淋頭；及一反應物氣源，該反應物氣源耦接該噴淋頭。
- 如請求項18所述之腔室，其中該複數個區段各自包含一上流道和一下流道，該上流道流動連通一第一氣體，該下流道流動連通一第二氣體，該第二氣體不同於該第一氣體，複數個通道連接該上流道與該第一表面，及複數個通道連接該下流道與該第一表面。
- 一種氣體分配組件，該氣體分配組件包含：一噴淋頭，該噴淋頭包含一主體，該主體具有一第一表面和一第二表面，該噴淋頭劃分成複數個區段；該複數個區段各自包含延伸穿過該噴淋頭的該主體的一上流道和延伸穿過該噴淋頭的該主體的一下流道，每一流道包括一入口端和一出口端，該入口端流體連通一入口，該出口端流體連通一出口；複數個通道，該等通道從該上流道延伸穿過該主體而至該第一表面，以於該第一表面上形成一口孔，使得該上流道內的一氣體可流過該等通道及流出該第一表面上的該等口孔，其中該等通道的至少一些通道包括一轉折部，使一氣流偏移通過該通道；及複數個通道，該等通道從該下流道延伸穿過該主體而至該第一表面，以於該第一表面上形成一口孔，使得該下流道內的一氣體可流過該等通道及流出該第一表面上的該等口孔，其中該等通道的至少一些通道包括一轉折部，使一氣流偏移通過該通道。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261745093P | 2012-12-21 | 2012-12-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201435138A true TW201435138A (zh) | 2014-09-16 |
Family
ID=50973193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW102146681A TW201435138A (zh) | 2012-12-21 | 2013-12-17 | 具高清洗效率的對稱氣體分配設備及方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140174362A1 (zh) |
| TW (1) | TW201435138A (zh) |
| WO (1) | WO2014100413A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI600791B (zh) * | 2016-01-06 | 2017-10-01 | 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 | 氣體供應裝置 |
| TWI777288B (zh) * | 2019-12-10 | 2022-09-11 | 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司 | 等離子體處理設備及其氣體擋板結構、等離子體處理方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102203098B1 (ko) | 2013-07-25 | 2021-01-15 | 삼성디스플레이 주식회사 | 기상 증착 장치 |
| KR102215965B1 (ko) * | 2014-04-11 | 2021-02-18 | 주성엔지니어링(주) | 가스 분사 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 |
| US9922851B2 (en) * | 2014-05-05 | 2018-03-20 | International Business Machines Corporation | Gas-controlled bonding platform for edge defect reduction during wafer bonding |
| JP6305314B2 (ja) * | 2014-10-29 | 2018-04-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置およびシャワーヘッド |
| US10954597B2 (en) * | 2015-03-17 | 2021-03-23 | Asm Ip Holding B.V. | Atomic layer deposition apparatus |
| US10256075B2 (en) * | 2016-01-22 | 2019-04-09 | Applied Materials, Inc. | Gas splitting by time average injection into different zones by fast gas valves |
| JP6696322B2 (ja) * | 2016-06-24 | 2020-05-20 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス処理装置、ガス処理方法及び記憶媒体 |
| WO2018106627A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | Applied Materials, Inc. | Temporal atomic layer deposition processing chamber |
| US10943769B2 (en) * | 2018-07-19 | 2021-03-09 | Lam Research Corporation | Gas distributor and flow verifier |
| TWI754180B (zh) * | 2018-10-29 | 2022-02-01 | 美商應用材料股份有限公司 | 用於形成薄膜的處理腔室與方法 |
| SG11202107817XA (en) * | 2019-03-11 | 2021-09-29 | Applied Materials Inc | Lid assembly apparatus and methods for substrate processing chambers |
| US11521834B2 (en) * | 2020-08-26 | 2022-12-06 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing systems and methods for chemical processing a substrate |
| US20220270914A1 (en) * | 2021-02-25 | 2022-08-25 | Shibaura Mechatronics Corporation | Substrate treatment device |
| CN116695098B (zh) * | 2023-08-07 | 2023-11-17 | 江苏微导纳米科技股份有限公司 | 一种喷淋板、喷淋方法及处理装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6090210A (en) * | 1996-07-24 | 2000-07-18 | Applied Materials, Inc. | Multi-zone gas flow control in a process chamber |
| KR100550342B1 (ko) * | 2004-02-24 | 2006-02-08 | 삼성전자주식회사 | 가스 산포 방법, 및 샤워 헤드, 및 샤워 헤드를 구비하는반도체 기판 가공 장치 |
| KR100558922B1 (ko) * | 2004-12-16 | 2006-03-10 | (주)퓨전에이드 | 박막 증착장치 및 방법 |
| US8216419B2 (en) * | 2008-03-28 | 2012-07-10 | Bridgelux, Inc. | Drilled CVD shower head |
| JP2011222592A (ja) * | 2010-04-05 | 2011-11-04 | Sharp Corp | 気相成長装置及び気相成長方法 |
-
2013
- 2013-12-17 TW TW102146681A patent/TW201435138A/zh unknown
- 2013-12-19 US US14/133,813 patent/US20140174362A1/en not_active Abandoned
- 2013-12-19 WO PCT/US2013/076560 patent/WO2014100413A1/en active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI600791B (zh) * | 2016-01-06 | 2017-10-01 | 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 | 氣體供應裝置 |
| TWI777288B (zh) * | 2019-12-10 | 2022-09-11 | 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司 | 等離子體處理設備及其氣體擋板結構、等離子體處理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014100413A1 (en) | 2014-06-26 |
| US20140174362A1 (en) | 2014-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201435138A (zh) | 具高清洗效率的對稱氣體分配設備及方法 | |
| KR102405728B1 (ko) | 플라즈마 식각 프로세스들에서, 코팅된 부분들을 사용한 프로세스 윈도우 확장 | |
| JP5909484B2 (ja) | 短寿命種のためのプラズマ源を組み込んだプロセスチャンバ蓋の設計 | |
| TWI677593B (zh) | 用於提供均勻流動的氣體的設備及方法 | |
| US7175713B2 (en) | Apparatus for cyclical deposition of thin films | |
| TWI607503B (zh) | 具有多個電漿配置構件之半導體處理系統 | |
| JP6924136B2 (ja) | 空間的原子層堆積におけるガス分離制御 | |
| US11186910B2 (en) | Apparatus for multi-flow precursor dosage | |
| US20030198754A1 (en) | Aluminum oxide chamber and process | |
| TW201448041A (zh) | 氮化鈦之選擇性移除 | |
| TW201320220A (zh) | 用於處理晶圓及清潔腔室之感應電漿源 | |
| US8955547B2 (en) | Apparatus and method for providing uniform flow of gas | |
| TW201404925A (zh) | 使用快速熱處理之原子層沉積 | |
| US20180073147A1 (en) | Remote plasma generator of remote plasma-enhanced chemical vapor deposition (pecvd) system | |
| TW202403821A (zh) | 基板處理裝置及基板處理方法 |