TW201631654A - 為求均勻處理半導體基板處理設備中之半導體基板而採用之氣體噴射方法 - Google Patents

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Abstract

於包含噴淋頭(其包括其處理曝露表面之分離扇區中的氣體出口)的電漿處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，包含藉由使氣體流經該噴淋頭的第一分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面，及藉由使氣體流經該噴淋頭的第二分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面。流經該噴淋頭的第一分離扇區及第二分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使該半導體基板之上表面受到均勻處理。

Description

為求均勻處理半導體基板處理設備中之半導體基板而採用之氣體噴射方法
本說明書中所揭露的實施例關於為求於半導體基板處理設備之真空腔室中均勻處理半導體基板而經由噴淋頭之分離扇區來噴射氣體的方法，且可在為求於半導體基板處理設備之真空腔室中均勻處理半導體基板而經由噴淋頭之分離扇區來依序噴射氣體的方法中發現特定用途。
半導體結構係於半導體基板處理設備中被處理，例如包含真空腔室、將製程氣體供應至腔室中之氣體源、及由該製程氣體來產生電漿之能源的電漿處理設備。在此類設備中，半導體結構係藉由包含乾式蝕刻製程、濕式蝕刻製程、沉積製程(例如金屬、介電質、及半導體材料之化學氣相沉積法(CVD, chemical vapor deposition)、物理氣相沉積法、或電漿輔助化學氣相沉積法(PECVD, plasma-enhanced chemical vapor deposition))、及阻劑剝除製程之技術來處理。針對該等處理技術以及處理半導體基板之不同材料使用不同的製程氣體。
本說明書中所揭露的為於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法。該半導體基板處理設備包含噴淋頭，其具有在其處理曝露表面之分離扇區中的氣體出口。該方法包含藉由使氣體流經該噴淋頭的第一分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面，及藉由使氣體流經該噴淋頭的第二分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面。流經該噴淋頭的該第一分離扇區及該第二分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使該半導體基板之上表面受到均勻處理。
本說明書中亦揭露於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法。該半導體基板處理設備包含噴淋頭，其具有在其處理曝露表面之分離扇區中的氣體出口。該方法包含使氣體依序流經該等分離扇區之一或多者，同時防止氣體流經至少一其他分離扇區的，其中流經該等分離扇區之氣體為時均化的，以使該半導體基板之上表面受到均勻處理。
為提供對本說明書中所揭露之系統、設備、及方法的透徹理解，以下實施方式中提出許多具體的實施例。然而，正如熟習本領域技術者將明白，本實施例可在缺少該等具體細節的條件下實施、或可藉由使用替代的元件或製程來實施。在其他情況下，為避免非必要地混淆本說明書中所揭露之實施例的態樣，眾所周知的製程、步驟、及/或構件並未詳加描述。圖示中相似的數字表示相似的元件。如本說明書中所使用，用語「約」意指±10%。
半導體基板處理設備的一評量指標為增加的處理均勻性，其包含在半導體基板表面上處理結果的均勻性、以及以名義上相同之輸入參數所處理的一系列基板之處理結果的均勻性。基板上均勻性的持續改善係值得期望的。此尤其需要具有改良之均勻性、一致性以及自我診斷的電漿腔室。
可因射頻(RF)功率(例如電漿處理設備之真空腔室中的電漿密度)、溫度(例如被處理之半導體基板整個上表面或周圍腔室部件的溫度)、及/或化學物種(包含來自化學反應及化學不均勻性之活化的及未活化的分子及副產物)的空間變化而造成不均勻之半導體基板處理。本說明書中所揭露之方法的實施例會在半導體基板之處理期間改善化學不均勻性，俾更均勻地處理(例如電漿蝕刻)半導體基板。在較佳的實施例中，為改善化學均勻性，可透過設置於半導體基板上方之噴淋頭來使氣體噴射至半導體基板處理設備之真空腔室中，其中該噴淋頭可包含均勻的孔洞圖樣以藉此均勻地將氣體噴射在半導體基板之整個上表面。
由於通過噴淋頭之對稱的氣體噴射，經由噴淋頭中央而朝向半導體基板中央噴射的氣體較自噴淋頭中央徑向向外而噴射的氣體具有更長的滯留時間。該較長的滯留時間係由於氣體必須自半導體基板中央徑向向外移動而橫越半導體基板之上表面所造成，其中氣體係藉由真空泵而自真空腔室移出。因氣體需要流至半導體基板的邊緣以藉此自真空腔室移出，在半導體基板的邊緣處亦較在半導體基板由其邊緣逕向向內的部分有較大比例的副產物。在半導體基板處理期間供應至真空腔室中之氣體的流動路徑會造成在所處理之半導體基板的臨界尺寸(CD, critical dimensions)中形成「W」形，其中在所處理之半導體基板的中央形成峰值，在所處理之半導體基板的半徑中間部分形成低區，而在所處理之半導體基板的邊緣形成高區。
可藉由使氣體通過設置於在噴淋頭之處理曝露表面(例如：電漿曝露表面)中形成的分離扇區中的不同出口而噴射，並將通過該噴淋頭之分離扇區的氣體噴射依時間排序來降低化學不均勻性。因此，被處理的半導體基板之整個上表面的不同區域具有橫越該處之相似或相等的時均化滯留時間(或氣流)，而故具有較佳的時均化化學均勻性。較佳地，該分離扇區係圍繞該噴淋頭的中央而配置。
半導體處理設備可為電漿處理設備，例如包含使用射頻(RF)能量、微波能量、磁場、或類似物來產生電漿之能量來源的低密度、中等密度、或高密度電漿反應器。例如，可在變壓耦合電漿(TCP™)反應器(亦稱為感應耦合電漿腔室)、電子迴旋共振(ECR, electron-cyclotron resonance)電漿反應器、電容式放電反應器、電容耦合電漿處理腔室、或類似設備中產生高密度電漿。可與氣體供應輸送裝置之實施例一起使用的例示性電漿反應器包含Exelan™電漿反應器，例如2300 Excelan™電漿反應器，可從位於加州費利蒙(Fremont, California)的Lam Research Corporation取得。在一實施例中，如本說明書中所揭露之電漿處理系統包含真空腔室，其為感應耦合電漿處理腔室，在其中氣體噴射系統為氣體分配板，或替代地，該腔室為電容耦合電漿處理腔室，在其中氣體噴射系統可為噴淋頭電極。如本說明書中所使用，用語「噴淋頭」可指噴淋頭電極或氣體分配板。在電漿蝕刻製程期間，可將多種頻率施加至結合電極及靜電卡盤的基板支撐體。或者，在雙頻電漿反應器中，可將不同頻率施加至基板支撐體及電極，例如噴淋頭電極，其與半導體基板分隔開，以便界定電漿產生區域。
例如，圖1描繪可操作以執行本說明書中所揭露方法之實施例的平行板電容耦合電漿處理設備之半部的噴淋頭電極組件100。噴淋頭電極組件100包含噴淋頭電極103及固緊至噴淋頭電極103之可選用的背襯構件102、熱控制板101、及形成真空腔室12之上壁的頂板111。噴淋頭電極組件100的噴淋頭電極103設置於基板支撐體160之上方，其設置在真空腔室12中。基板支撐體160包含嵌入其中的靜電夾持電極(未顯示)，以使基板支撐體160可操作以支撐半導體基板162(例如半導體晶圓)且靜電式地將半導體基板162夾持在其上表面上。可將邊緣環163圍繞半導體基板162而裝配以在半導體基板162之處理期間增進蝕刻均勻性。基板支撐體160的上表面可包含用於將氦供應至支撐於其上的半導體基板162之背側的溝槽。包含用於將氦供應至基板背側之溝槽的基板支撐體之細節可在共同讓與之美國專利第7,869,184號中尋得，其整體內容併入本說明書中以供參照。基板支撐體160亦可包含可操作以使半導體基板下降至其上表面及使半導體基板自其上表面舉升的升降銷組件。用於基板支撐體之升降銷組件的細節可在共同讓與之美國專利第8,840,754號中尋得，其整體內容併入本說明書中以供參照。
頂板111可形成真空腔室12(例如電漿蝕刻真空腔室)的可移除之頂壁。如所示，噴淋頭電極103可為包含內部電極構件105、及可選用之外部電極構件107的噴淋頭電極。內部電極構件105通常由單晶矽所製造。如有需要，內部及外部電極構件105、107可由單件材料製成，例如：CVD碳化矽、單晶矽、或其他合適材料，如包含氧化鋁等之矽基電極材料。噴淋頭電極103包含電漿曝露表面118，其包含分離扇區(見圖2A-2C)，其中可藉由氣體供應輸送裝置500而通過分離扇區的出口113來獨立供應氣體。
氣體供應輸送裝置500能提供可控制及可調節之氣體輸送通過噴淋頭電極組件100之噴淋頭電極103的分離扇區之氣體出口113而至真空腔室12，以便在電漿處理(例如電漿蝕刻製程)期間將氣體分配至位於各分離扇區下方之半導體基板162整個上表面的個別區域。氣體供應輸送裝置500可包含一系列氣體分配及控制元件，例如與一或更多個別氣體供應器流體連通的一或更多質量流量控制器(MFC, mass flow controllers)、一或多個壓力轉換器及/或調整器、加熱器、一或多個過濾器或淨化器、氣體切換區、氣體分流器、及停止閥。在給定之氣體供應輸送裝置中使用的該等元件可依據該氣體供應輸送裝置的設計及預期應用而加以改變。在半導體處理裝置的實施例中，超過十七種氣體可藉由氣體供應線、氣體分配元件、及混合歧管而連結至處理腔室。該等元件係附接至底板而形成稱為「氣體面板」或「氣體箱」之完整系統。氣體切換區的例示性實施例可在共同讓與之美國專利第8,772,171號中尋得，其整體內容併入本說明書中以供參照。
在一實施例中，氣體輸送裝置500包含個別氣體線，其係可操作以將氣體供應至噴淋頭電極103之各分離扇區。可將氣體輸送裝置500的各氣體線分開，以使氣體可被單獨輸送至噴淋頭電極103之各分離扇區的兩或更多徑向區域。可經由氣體線而使氣體供應至噴淋頭電極組件100之個別充氣部，其中各充氣部對應至噴淋頭電極103的分離扇區或各分離扇區之徑向區域，俾在半導體基板162之電漿處理期間使氣體可被分配至半導體基板162整個上表面的個別區域。
舉例而言，如繪示於圖1，氣體輸送裝置500包含氣體線510，其中氣體係經由氣體線510、通過噴淋頭電極103的第一分離扇區1之氣體出口113而輸送至真空腔室12。可將氣體線510分為內部氣體線511a及外部氣體線511b。內部氣體線511a係可操作以使氣體通過噴淋頭電極103的第一分離扇區1之內部(徑向)區域1a的氣體出口113而供應至真空腔室12，而外部氣體線511b係可操作以使氣體通過該第一分離扇區1之外部(徑向)區域1b的氣體出口113而供應至真空腔室12。內部及外部氣體線511a、511b可各自包含個別的閥501a、501b，俾於真空腔室12中之處理期間可獨立控制經由第一分離扇區1之內部區域1a及外部區域1b而輸送橫越半導體基板162上表面的氣體流率。控制器505係可操作以控制閥501a、501b，且藉此控制經由個別內部氣體線511a及外部氣體線511b的氣體流動。在一實施例中，氣體可藉由氣體輸送裝置500之內部及外部氣體線511a、511b而供應至包含於噴淋頭電極組件100的個別充氣部551a、551b，其對應至第一分離扇區1的內部區域1a及外部區域1b。在另外的實施例中，可將噴淋頭電極103之各分離扇區分成大於兩個的徑向區域，例如包含內部區域、中間區域、及外部區域的三徑向區域，或者，包含內部區域、外部區域、及介於其間之兩或更多中間區域的四或更多區域，其中可使用個別的閥以控制通過各分離扇區之各區域的流率。
依據本說明書中所揭露之方法來處理之例示性介電材料係例如經摻雜的矽氧化物，如氟化氧化矽；未經摻雜的矽氧化物，如二氧化矽；旋塗式玻璃；矽酸鹽玻璃；經摻雜或未經摻雜的熱矽氧化物；及經摻雜或未經摻雜的TEOS沉積矽氧化物。介電材料可為具有選定之k值的低k材料。此類介電材料可覆蓋在導電或半導電層上，例如多晶矽；金屬，例如鋁、銅、鈦、鎢、鉬、及其合金；氮化物，例如鈦氮化物；及金屬矽化物，例如鈦矽化物、鎢矽化物、及鉬矽化物。舉例而言，在多步驟蝕刻製程期間被處理之包含各種層的多層膜堆疊(半導體基板)係於共同讓與之美國專利第8,668,835號中揭露，其整體內容併入本說明書中以供參照。
包含於氣體供應輸送裝置500中的氣體源之數量並不限於任何特定數量的氣體源，但較佳包含至少兩不同氣體源。舉例而言，氣體供應輸送裝置500可包含多於或少於八種氣體源，例如多達十七種氣體源，各透過氣體面板及個別MFC而與氣體分流器流體連通。可由個別氣體源所提供之該等不同的氣體包含單獨氣體，例如O2 、Ar、H2 、Cl2 、N2 等，以及氣態的氟碳化合物及/或氟烴化合物，例如CF4 、CH3 F等。在一實施例中，處理腔室為電漿處理蝕刻腔室，而氣體源可供應Ar、O2 、N2 、Cl2 、CH3 、CF4 、C4 F8 、及CH3 F或CHF3 (依其任何合適的順序)。可基於欲在電漿處理腔室中執行的所需製程來選擇由個別氣體源所供應之該等特定氣體，該所需製程係由待處理的半導體基板之上表面的特定材料組成所決定，例如：特定乾式蝕刻及/或材料沉積製程。氣體供應輸送裝置500可提供關於為執行蝕刻製程而可供應的氣體之選擇的廣泛通用性。氣體供應輸送裝置500較佳亦包含至少一調節氣體源以調整氣體組成。調節氣體可為例如：O2 、惰性氣體(例如氬)、或反應性氣體(例如：氟碳化合物或氟烴化合物，如C4 F8 )。
本說明書所揭露之本實施例包含在例如電漿處理設備之半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法。電漿處理設備包含噴淋頭，其具有在其處理曝露表面之分離扇區中的氣體出口。該方法可包含藉由使氣體流經該噴淋頭的第一分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面，及藉由使氣體流經該噴淋頭的第二分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理半導體基板之上表面。經由該噴淋頭的第一分離扇區及第二分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使半導體基板之上表面受到均勻處理。
在一實施例中，噴淋頭可包含第三分離扇區，其中可藉由使氣體流經該噴淋頭的第三分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理半導體基板之上表面，其中經由該噴淋頭的第一、第二、及第三分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使半導體基板之上表面受到均勻處理。在另外的實施例中，噴淋頭可包含第四分離扇區，其中可藉由使氣體流經該噴淋頭的第四分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理半導體基板之上表面，其中經由該噴淋頭的第一、第二、第三、及第四分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使半導體基板之上表面受到均勻處理。
舉例而言，圖2A-2C顯示經由噴淋頭之處理曝露表面的四個分離扇區1、2、3、及4而供應氣體的方法步驟。在一實施例中，各分離扇區1、2、3、及4可包含個別內部及外部區域1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b。在處理期間，可獨立控制經由分離扇區之內部及外部區域而供應的氣體流率。例如，若較少氣體流至內部區域，而較多氣體流至外部區域，則可減少在該內部區域中流量及壓力梯度，而該外部區域中之額外製程氣體可取代該外部區域中之副產物。在另外的實施例中，氣體被間歇地阻斷經過在處理期間氣體流經的第一、第二、第三、或第四分離扇區1、2、3、或4之內部區域或外部區域。
圖2A依據如本說明書中所揭露的實施例，顯示氣體經由噴淋頭之處理曝露表面的四分離扇區1、2、3、及4而依序供應的方法步驟。該方法包含，在步驟320，使氣體流經第一分離扇區1，同時防止氣體流經第二、第三、及第四分離扇區2、3、及4。在步驟321，使氣體流經第二分離扇區2，同時防止氣體流經第三、第四、及第一分離扇區3、4、及1。在步驟322，使氣體流經第三分離扇區3，同時防止氣體流經第四、第一、及第二分離扇區4、1、及2。在步驟323，使氣體流經第四分離扇區，同時防止氣體流經第一、第二、及第三分離扇區。在一實施例中，可將步驟320-323重複一或多次，直至完成製程配方。
在如由圖2B之方法步驟所示之實施例中，可使氣體於給定的時間依序流經不只一個分離扇區。舉例而言，步驟300顯示使氣體流經第一及第二分離扇區1、2，同時防止氣體流經第三及第四分離扇區3、4。在步驟301，使氣體流經第二及第三分離扇區2、3，同時防止氣體流經第四及第一分離扇區4、1。在步驟302，使氣體流經第三及第四分離扇區3、4，同時防止氣體流經第一及第二分離扇區1、2。在步驟303，使氣體流經第四及第一分離扇區4、1，同時防止氣體流經第二及第三分離扇區2、3。在一實施例中，可將步驟300-303重複一或多次，直至完成製程配方。
在如由圖2C之方法步驟所示之實施例中，可使氣體於給定的時間依序流經不只一個分離扇區，其中氣體被間歇地阻斷經過在處理期間氣體流經的第一、第二、第三、或第四分離扇區1、2、3、或4之內部區域或外部區域。舉例而言，步驟310顯示使氣體流經第一分離扇區1之內部區域1a、第二分離扇區2、及第三分離扇區3之外部區域3b，同時防止氣體流經第一分離扇區1之外部區域1b、第三分離扇區3之內部區域3a、及第四分離扇區4。在步驟311，使氣體流經第二分離扇區2之內部區域2a、第三分離扇區3、及第四分離扇區4之外部區域4b，同時防止氣體流經第二分離扇區2之外部區域2b、第四分離扇區4之內部區域4a、及第一分離扇區1。在步驟312，使氣體流經第三分離扇區3之內部區域3a、第四分離扇區4、及第一分離扇區1之外部區域1b，同時防止氣體流經第三分離扇區3之外部區域3b、第一分離扇區1之內部區域1a、及第二分離扇區2。在步驟313，使氣體流經第四分離扇區4之內部區域4a、第一分離扇區1、及第二分離扇區2之外部區域2b，同時防止氣體流經第四分離扇區4之外部區域4b、第二分離扇區2之內部區域2a、及第三分離扇區3。在一實施例中，可將步驟310-313重複一或多次，直至完成製程配方。
依據本說明書中所揭露之方法的實施例，例如圖2A-2C中所示之實施例，可使相同流率下之相同氣體以相同流率間歇地供應至第一、第二、第三、及第四分離扇區1、2、3、及4。在替代的實施例中，不同流率下的相同氣體係以不同的流率間歇地供應至第一、第二、第三、及第四分離扇區1、2、3、及4。在另外的實施例中，可使不同的氣體以相同或不同的流率經由第一、第二、第三、及第四分離扇區1、2、3、及4其中一或多者來供應。
在一實施例中，該方法可包含使氣體依序流經該等分離扇區之一或多者，同時防止氣體流經至少一其他分離扇區，其中流經該等分離扇區之氣體為時均化的，以使半導體基板之上表面受到均勻處理。如以上所說明，各分離扇區可包含內部區域及外部區域，其中本說明書中所揭露之方法的實施例可包含在處理期間獨立控制經過各分離扇區之內部及外部區域的氣體流率。在一實施例中，氣體流動被間歇地阻斷經過任何分離扇區之內部區域或外部區域。在一較佳實施例中，可使氣體經由第一分離扇區之內部區域及與第一分離扇區相鄰的第二分離扇區之外部區域而間歇地供應，其中第一分離扇區之外部區域及/或第二分離扇區之內部區域可防止氣體經由其而供應。
可使氣體間歇地流經分離扇區達相等長度的時間，或替代地，氣體係間歇地流經分離扇區達不相等長度的時間。較佳地，氣體係依序流經分離扇區，其中該程序約費時1秒。在替代的實施例中，該程序可費時少於1秒或多於1秒。在一實施例中，氣體係依序流經噴淋頭之分離扇區的不同組合。例如，相鄰分離扇區之組合可使氣體經由其而依序流動，或替代地，以一或多個分離扇區來分開的兩分離扇區可使氣體經由其而依序流動。
可操作以執行如本說明書中所揭露方法之實施例的半導體基板處理設備及相關氣體供應輸送裝置500可與電子裝置整合以於半導體晶圓或基板之處理前、處理期間、及處理後控制他們的操作。可將該等電子裝置稱為「控制器」，其可控制一或複數系統的各種元件或子部件。例如，如圖1中所繪示，半導體基板處理設備及/或氣體供應輸送裝置500包含相連的控制器505。依據處理之需求及/或半導體基板處理設備之類型，可將控制器505程式化以控制本說明書中所揭露之製程的任一者，包含處理氣體之輸送、溫度設定(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、流率設定、流體輸送設定、位置及操作設定、進出工具及連接至特定系統或與特定系統介面接合的其他傳送工具及/或負載鎖室之晶圓傳送。
廣泛而言，可將控制器定義為具有接收指令、發送指令、控制操作、允許清潔操作、允許終點量測等之各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。該積體電路可包含儲存程式指令的韌體形式之晶片、數位信號處理器(DSPs, digital signal processors)、定義為特殊應用積體電路(ASICs, application specific integrated circuits)之晶片、及/或執行程式指令(如：軟體)之一或更多的微處理器或微控制器。程式指令可為以各種個別設定(或程式檔案)之形式傳送到控制器的指令，其定義用以在半導體晶圓上、或針對半導體晶圓、或對系統執行特定製程的操作參數。在某些實施中，該操作參數可為由製程工程師所定義之配方的部分，該配方係用以在一或更多的層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓之晶粒的製造期間，完成一或更多的處理步驟。
在某些實施中，控制器505可為電腦的部分或連接至電腦，該電腦係與系統整合、連接至系統、或透過網路連接至系統、或上述之組合。舉例而言，控制器係可位於「雲端」、或為晶圓廠主機電腦系統的全部或部分，其可允許晶圓處理之遠端存取。該電腦能達成對該系統之遠端存取，以監視製造操作之目前製程、查看過去製造操作之歷史、查看來自多個製造操作之趨勢或性能指標，來改變目前處理之參數，以設定處理步驟來接續目前的處理、或開始新的製程。在某些範例中，遠端電腦(如：伺服器)可透過網路將製程配方提供給系統，該網路可包含區域網路或網際網路。該遠端電腦可包含可達成參數及/或設定之輸入或編程的使用者介面，該等參數或設定接著自該遠端電腦傳送至該系統。在某些範例中，控制器接收資料形式之指令，在一或更多的操作期間，其針對該待執行的處理步驟之每一者而指定參數。應瞭解，該等參數可特定於待執行之製程的類型、及工具(控制器係配置成與該工具介面接合或控制該工具)的類型。因此，如上所述，控制器505可分散，例如藉由包含一或更多的分離的控制器，其透過網路連接在一起並朝共同的目標而作業，例如本說明書中所敘述之製程及控制。用於此類目的之分開的控制器之範例可為腔室上之一或更多的積體電路，其與位於遠端(例如為平台等級(即，電漿處理設備)、或為遠端電腦的部分)之一或更多的積體電路連通，其結合以控制該腔室上的製程。
範例半導體基板處理設備可包含處理腔室，其中該等處理腔室包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、潔淨腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(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、徑跡腔室或模組、及可與半導體晶圓之製造及/或生產有關或用於其中的任何其他半導體處理設備或系統，但不限於此。
如上所述，依據待由半導體基板處理設備執行之製程步驟(或複數製程步驟)，其控制器505可與下列一或多者通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、群集工具、其他工具介面、鄰接工具、附近工具、位於整個工廠的工具、主要電腦、另一控制器、或將晶圓之容器帶往或帶離半導體製造廠中的工具位置及/或載入埠的用於材料傳送之工具。較佳地，非暫態電腦機器可讀取媒體包含針對半導體基板處理設備之控制的程式指令。
本說明書中所揭露的實施例已參照較佳實施例而加以描述。然而，熟習本項技術者應可清楚理解，在不背離本發明之精神的情況下，以除了如上述以外之特定方式來實施本發明係為可允許的。該等較佳實施例係為說明性的，且在任何情況下皆不應被視為限制性的。本發明之範疇係由隨附請求項所給定，而非由前述說明所給定，且落入該等請求項之範圍的所有變化及等同物應包含於其中。
1‧‧‧第一分離扇區
1a‧‧‧第一分離扇區之內部區域
1b‧‧‧第一分離扇區之外部區域
12‧‧‧真空腔室
100‧‧‧噴淋頭電極組件
101‧‧‧熱控制板
102‧‧‧背襯構件
103‧‧‧噴淋頭電極
105‧‧‧內部電極構件
107‧‧‧外部電極構件
111‧‧‧頂板
113‧‧‧氣體出口/出口
118‧‧‧電漿曝露表面
160‧‧‧基板支撐體
162‧‧‧半導體基板
163‧‧‧邊緣環
500‧‧‧氣體供應輸送裝置/氣體輸送裝置
501a‧‧‧控制閥
501b‧‧‧控制閥
505‧‧‧控制器
510‧‧‧氣體線
511a‧‧‧內部氣體線
511b‧‧‧外部氣體線
551a‧‧‧充氣部
551b‧‧‧充氣部
2‧‧‧第二分離扇區
2a‧‧‧第二分離扇區之內部區域
2b‧‧‧第二分離扇區之外部區域
3‧‧‧第三分離扇區
3a‧‧‧第三分離扇區之內部區域
3b‧‧‧第三分離扇區之外部區域
4‧‧‧第四分離扇區
4a‧‧‧第四分離扇區之內部區域
4b‧‧‧第四分離扇區之外部區域
320‧‧‧步驟
321‧‧‧步驟
322‧‧‧步驟
323‧‧‧步驟
300‧‧‧步驟
301‧‧‧步驟
302‧‧‧步驟
303‧‧‧步驟
310‧‧‧步驟
311‧‧‧步驟
312‧‧‧步驟
313‧‧‧步驟
圖1為電漿處理設備的示意圖，其可依據本說明書中所揭露之實施例來使用。
圖2A-2C依據本說明書中所揭露之實施例，顯示經由噴淋頭的分離扇區之依序的氣體噴射製程步驟。
1‧‧‧第一分離扇區
1a‧‧‧第一分離扇區之內部區域
1b‧‧‧第一分離扇區之外部區域
2‧‧‧第二分離扇區
2a‧‧‧第二分離扇區之內部區域
2b‧‧‧第二分離扇區之外部區域
3‧‧‧第三分離扇區
3a‧‧‧第三分離扇區之內部區域
3b‧‧‧第三分離扇區之外部區域
4‧‧‧第四分離扇區
4a‧‧‧第四分離扇區之內部區域
4b‧‧‧第四分離扇區之外部區域
320‧‧‧步驟
321‧‧‧步驟
322‧‧‧步驟
323‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，該半導體基板處理設備包含噴淋頭，該噴淋頭包括位於其處理曝露表面之分離扇區中的氣體出口，該方法包含以下步驟： 藉由使氣體流經該噴淋頭的第一分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面；及 藉由使氣體流經該噴淋頭的第二分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面； 其中流經該噴淋頭的該第一分離扇區及該第二分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使該半導體基板之上表面受到均勻處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，更包含藉由使氣體流經該噴淋頭的第三分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面，其中流經該噴淋頭的該第一、第二、及第三分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使該半導體基板之上表面受到均勻處理。
  3. 如申請專利範圍第2項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，更包含藉由使氣體流經該噴淋頭的第四分離扇區，同時防止氣體流經該噴淋頭的相鄰分離扇區來處理該半導體基板之上表面，其中流經該噴淋頭的該第一、第二、第三、及第四分離扇區之氣體流動係為時均化的，以使該半導體基板之上表面受到均勻處理。
  4. 如申請專利範圍第3項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中： (a)各分離扇區具有內部區域及外部區域，該方法包含在處理期間獨立控制經過各分離扇區之該內部區域及該外部區域的氣體流率；或 (b)各分離扇區具有內部區域、外部區域，及介於其間之一或更多中間區域，該方法包含在處理期間獨立控制經過各分離扇區之該內部區域、該外部區域、及該一或更多中間區域的氣體流率。
  5. 如申請專利範圍第3項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中各分離扇區具有內部區域及外部區域，且間歇地阻斷氣體流動經過在處理期間氣體流經的該第一、第二、第三、或第四分離扇區之內部區域或外部區域。
  6. 如申請專利範圍第3項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中： (a)使相同流率下之相同氣體以相同流率間歇地供應至該第一、第二、第三、及第四分離扇區；或 (b)使不同流率下之相同氣體以不同的流率間歇地供應至該第一、第二、第三、及第四分離扇區。
  7. 如申請專利範圍第3項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，包含： (a)使氣體流經該第一及第二分離扇區，同時防止氣體流經該第三及第四分離扇區； (b)使氣體流經該第二及第三分離扇區，同時防止氣體流經該第四及第一分離扇區； (c)使氣體流經該第三及第四分離扇區，同時防止氣體流經該第一及第二分離扇區；及 (d) 使氣體流經該第四及第一分離扇區，同時防止氣體流經該第二及第三分離扇區。
  8. 如申請專利範圍第7項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，並重複步驟(a)-(d)。
  9. 如申請專利範圍第3項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，包含： (a)使氣體流經該第一分離扇區，同時防止氣體流經該第二、第三、及第四分離扇區； (b)使氣體流經該第二分離扇區，同時防止氣體流經該第三、第四、及第一分離扇區； (c)使氣體流經該第三分離扇區，同時防止氣體流經該第四、第一、及第二分離扇區；及 (d) 使氣體流經該第四分離扇區，同時防止氣體流經該第一、第二、及第三分離扇區。
  10. 如申請專利範圍第9項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，並重複步驟(a)-(d)。
  11. 如申請專利範圍第1項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中該噴淋頭為噴淋頭電極，而該處理包含電漿蝕刻該半導體基板之上表面。
  12. 一種包含程式指令之非暫態電腦機器可讀取媒體，其中該程式指令係用於依據如申請專利範圍第1項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法來控制電漿處理設備。
  13. 一種於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，該半導體基板處理設備包含噴淋頭，該噴淋頭包括位於其處理曝露表面之分離扇區中的氣體出口，該方法包含以下步驟： 使氣體依序流經該等分離扇區之一或多者，同時防止氣體流經至少一其他分離扇區，其中流經該等分離扇區之氣體為時均化的，以使該半導體基板之上表面受到均勻處理。
  14. 如申請專利範圍第13項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中該噴淋頭為噴淋頭電極，而該處理包含電漿蝕刻該半導體基板之上表面。
  15. 如申請專利範圍第13項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中： (a)各分離扇區包含內部區域及外部區域，該方法包含在處理期間獨立控制經過各分離扇區之該內部區域及該外部區域的氣體流率；或 (b)各分離扇區具有內部區域、外部區域，及介於其間之一或更多中間區域，該方法包含在處理期間獨立控制經過各分離扇區之該內部區域、該外部區域、及該一或更多中間區域的氣體流率。
  16. 如申請專利範圍第13項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中各分離扇區包含內部區域及外部區域，該方法包含間歇地阻斷氣體流動經過任一分離扇區之內部區域或外部區域。
  17. 如申請專利範圍第13項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中： (a)使該氣體間歇地流經該等分離扇區達相等長度的時間；或 (b)使該氣體間歇地流經該等分離扇區達不相等長度的時間
  18. 如申請專利範圍第13項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中： (a)使該氣體經由第一分離扇區之內部區域及與該第一分離扇區相鄰的第二分離扇區之外部區域而間歇地供應； (b)使相同流率下之相同氣體經由該等分離扇區而間歇地供應；及/或 (c)使氣體依序流經該噴淋頭之分離扇區的不同組合。
  19. 如申請專利範圍第13項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法，其中各分離扇區包含內部區域及外部區域，該方法包含間歇地阻斷氣體流動經過第一分離扇區之外部區域及與該第一分離扇區相鄰的第二分離扇區之內部區域。
  20. 一種包含程式指令之非暫態電腦機器可讀取媒體，其中該程式指令係用於依據如申請專利範圍第13項之於半導體基板處理設備中均勻處理半導體基板之上表面的方法來控制電漿處理設備。
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