TW202113967A - 半導體製程裝置及用於蝕刻基材的方法 - Google Patents

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Abstract

為了產生恆定的副產物分壓和氣體分子在整個晶圓上的滯留時間，可使用一雙噴灑頭反應器。一雙噴灑頭結構可實現蝕刻劑和副產物在空間上均勻分壓、滯留時間和溫度，從而導致整個晶圓的均勻蝕刻速率。該系統可包括該反應器的差分抽氣。

Description

用於半導體處理系統之噴灑頭裝置
本發明總體上有關一種用於半導體製程系統的噴灑頭器件。
優先權案已併入此案以供參考 本申請案主張在2019年7月18日所申請第62/875,909號美國臨時專利申請案的優先權，出於所有目的，其整個內容在此併入本說明書供參考。
諸如原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)的氣相沉積製程是眾所熟知。ALD製程通常利用交替和循序對基材提供氣相反應物，以受控和高度保形方式沉積多達一層材料，其中有效去除脈衝之間的反應物對於減少氣相中的不良反應是非常重要。通過ALD沉積的薄膜用於各種不同應用中，諸如積體電路的形成。控制性去除材料亦非常想要。控制性去除材料以定義電路和其他結構的示例製程是化學氣相蝕刻(Chemical Vapor Etching，CVE)或原子層蝕刻(Atomic Layer Etching，ALE)。某些CVE製程採用脈衝供應的蝕刻劑。例如，在某些蝕刻製程中，氣相反應物的連續脈衝可採用受控及/或選擇性方式從基材去除微量的材料。
根據一態樣，揭露一種半導體製程裝置。該裝置可包含：一反應室和一第一排氣口，該第一排氣口構造成從該反應室去除蒸氣。該裝置可亦包括一噴灑頭器件，該噴灑頭器件連接到反應室且構造成將反應物蒸氣輸送到該反應室。該噴灑頭器件可包含：一進氣口，其構造成將所述反應物蒸氣供應到該噴灑頭器件中；一流體連通於該進氣口的第一噴灑頭板，所述第一噴灑頭板包含複數個開口；及一第二噴灑頭板包含：複數個入口，其是流體連通於該等複數個開口，該等複數個入口構造成將所述反應蒸氣輸送到該反應室；及複數個第二排氣口，其構造成從該反應室去除蒸氣。該裝置可亦包含連接到所述第一排氣口和該等複數個第二排氣口的一或多個泵，該一或多個泵構造成通過所述第一排氣口和該等複數個第二排氣口從該反應室去除蒸氣。
根據一態樣，揭露一種半導體製程裝置。該裝置可包含：一反應室；一反應室排氣口，其構造成從該反應室去除蒸氣；及一噴灑頭器件，其包含：複數個分佈入口孔，其是流體連通於一反應蒸氣源和該反應室；及複數個分佈排氣孔，其是流體連通於一泵和該反應室。
根據一態樣，揭露一種用於蝕刻基材的方法。該方法可包含將反應蒸氣供應到一噴灑頭器件；通過該噴灑頭器件中的複數個分佈入口孔將反應物蒸氣輸送到一反應室；通過暴露於該反應室的一第一排氣口從反應室除去蒸氣；及通過在該噴灑頭器件中的複數個第二排氣口從該反應室除去蒸氣。
微電子材料的化學蝕刻可優於電漿蝕刻。然而，為了在整個晶圓上提供均勻蝕刻速率，蝕刻反應物(諸如吸附反應物及/或蝕刻劑)和副產物的分壓、滯留時間和溫度不應在基材(諸如晶圓)上方發生空間明顯變化。噴灑頭式反應器可提供進入氣體的分壓的均勻分佈，但是副產物的分壓和氣體分子的滯留時間在整個晶圓上可能不是恆定。例如，相較於從晶圓邊緣進入的分子，從噴灑頭中心進入的分子在反應器中有較長滯留時間，因為從反應室抽出廢氣通常是從晶圓的周邊進行。
本說明書揭露的各種實施例可用於蝕刻製程(例如，CVE製程)。在揭露的實施例中可使用任何適宜的蝕刻化學。舉一例說明，該製程可能涉及一或多個蝕刻循環，其中每個循環將基材暴露於具有一第一鹵化物配位體的第一氣相鹵化物反應物，以在基材表面上形成吸附的物質，然後將所述基材暴露於具有一第二鹵化物配位體的第二氣相鹵化物反應物，其將吸附的物質轉化為揮發性物質，使得從薄膜除去至少某些材料。在各種實施方式中，薄膜可包括W、TiN、TiO2 、TaN、SiN、A1O2 、A12 O3 、ZrO2 、WO3 、SiOCN、SiOC、SiCN、A1N或HfO2 。所述第一氣相鹵化物可為一金屬鹵化物，諸如Nb、Ta、Mo、Sn、V、Re、Te、W及第5族和第6族過渡金屬。第二氣相鹵化物可為一碳基鹵化物，諸如CCl4 或CBr4 。可以在國際申請案第PCT/US2017/065170號中找到可結合所揭露實施例使用的各種蝕刻化學和製程的進一步示例，出於所有目的，其整個內容在此併入本說明書供參考。
為了產生恆定的副產物分壓和氣體分子在整個基底上的均勻滯留時間，可使用一雙噴灑頭反應器。一雙噴灑頭結構可針對蝕刻反應物和副產物實現空間均勻分壓、滯留時間和溫度，如此導致整個晶圓的蝕刻速率均勻。此裝置可採取穩態分壓模式、分壓脈衝模式或總壓脈衝模式或其組合來使用，此取決於為實現基材的期望蝕刻保形性的較佳模式。
此外，該裝置可整合反應器的差分抽氣(Differential pumping)。通過調整噴灑頭器件和反應室的抽氣速度和電導率，可調整反應器內的滯留時間分佈和分壓曲線，從而調整基材(例如，晶圓)的蝕刻曲線。例如，該裝置可用於一穩態模式(例如，恆定的蝕刻反應物，例如蝕刻劑、流量)或一部分壓力脈衝模式(例如，在保持總壓力恆定的同時進行蝕刻劑流量脈衝)、一壓力脈衝模式(例如，恆定蝕刻劑流量、脈衝總壓力)或一總脈衝模式(例如，脈衝分壓和總壓力)或其組合。脈衝模式和抽氣模式可確定在動態流動條件下晶圓上方蝕刻劑氣體的分壓和滯留時間分佈，因此，可控制蝕刻製程的一致性和均勻性。
在各種實施例中，結合所揭露實施例使用的蝕刻製程的蝕刻保形度可為：大於50%；大於80%；大於90%；大於95%；大於98%；或大於99%。在某些實施例中，蝕刻選擇性亦可受控制。蝕刻選擇性可以百分數表示，利用[(表面A上的蝕刻材料)-(表面B上的蝕刻材料)]/(表面A上的蝕刻材料)計算得出。蝕刻量可採用多種方式測量。例如，蝕刻量可為蝕刻材料的所測量的減小厚度，或可為基於對原始存在的蝕刻量和在蝕刻製程之後剩餘的量進行比較作為所蝕刻材料的測量量。在某些實施例中，蝕刻製程的選擇性大於約10%、大於約50%、大於約75%、大於約85%、大於約90%、大於約93%、大於約95 %、大於約98%、大於約99%或大於約99.5%。在某些實施例中，蝕刻特徵的縱橫比可為大於約：2：1、3：1、5：1、10：1、20：1、40：1或100：1。
例如，噴灑頭器件的第一上腔室可具有連續的流動，而第二下反應室可具有連續抽氣，並從反應副產物和前驅物中濾出以減少壓力突起(Pressure spike)。底反應室可在前驅物暴露時間內提供恆定的分壓。
圖1示意說明半導體製程裝置1，其包括一具有雙噴灑頭器件10的反應器2。該反應器2包括一反應室3，該反應室具有一在基座5和該噴灑頭器件10之間的內部件4。在反應器2內和附接到腔室3是一基座板5。該基座板5從該腔室3的基部向上延伸。該基座板5在製程期間支撐基材6(例如，晶圓)。該雙噴灑頭器件10可設置在基座5和基材6上。雖然未顯示，但是氣體歧管可將反應物和惰性氣體供應給該噴灑頭器件10，其可將所供應的氣體分散在基材6的整個寬度上以蝕刻材料。入口歧管11可流體連接到一反應物源，諸如蝕刻反應物源，例如一蝕刻劑或吸附反應物(參見例如圖2)。蝕刻劑源可為一氣體炸彈，及/或可包括一用於蒸發天然為液體或固體的蝕刻劑化學物質的蒸發器件。
在某些實施例中，雙噴灑頭10可包括複數個氣體入口(孔)18和複數個氣體出口(孔)20或排氣口。所述入口孔18和出口孔20可不彼此直接連通，而是可兩者直接與其下方的所述反應室3流體連通。在某些實施例中，一第二出氣口管線26或排氣口可直接提供與該反應室3流體連通，以從該反應室3去除氣體。如圖1所示，反應氣體(例如，蝕刻氣體)可在進氣口16進入雙噴灑頭器件10而進入一上氣室24，並流向保持晶圓6的基座板5。該雙噴灑頭10的氣體出口孔20通過一連接到內部或下噴灑頭氣室22的泵9而從腔室3去除蒸氣。該第二氣體出口管線26亦可用於通過泵9去除蒸氣。在某些實施例中，該相同泵9可與兩氣體出口管線20、26一起使用。在其他實施例中，兩氣體出口20、26具有一連接到該等氣體出口管線20、26之每一者的分開泵9。在某些實施例中，一閥38連接到每個氣體出口管線20、26並與一泵9串聯工作，以控制氣體從該反應室3流出。
因此，在圖1所示的實施例中，該半導體製程裝置1可包括一反應室3和一構造成從所述反應室3去除蒸氣的反應室排出口7。該噴灑頭器件10可包括流體連通於一反應物蒸氣源和該反應室3的複數個分佈入口孔18。該噴灑頭器件10可包括流體連通於一泵9和該反應室3的複數個分佈排氣孔20。所述相同或不同泵9可連接到該噴灑頭10和該反應室3。在所示的實施例中，該噴灑頭10的下部件14內的一內氣室22(例如，界定在兩板之間)可連通該泵9。該入口孔18可延伸通過該噴灑頭10，且在某些實施例中，可繞過該內氣室22。該入口孔18可在該噴灑頭10的下部件14上方與一上氣室24連通。圖1顯示一連通上氣室24的簡單側部進氣口16。然而，從圖2至圖3C的下面描述將更佳理解到，該上氣室24可連通一進氣歧管，從而將反應物蒸氣分佈在該上氣室24中。
一或複數個泵9可從所述噴灑頭器件10中的該排氣口20和該反應室3的排氣口7中抽出殘留氣體。在某些實施例中，噴灑頭器件10中的氣體通過該反應室3的排氣口7的抽氣速度可從約25 m3 /h至約5000 m3 /h之間變化，而在某些實施例中，該泵9的速度介於約50 m3 /h至約2500 m3 /h之間，例如介於約100 m3 /h和約2000 m3 /h之間。在某些實施例中，通過所述反應室3中的該反應室3排氣口7的抽氣速度可從約25 m3 /h至約5000 m3 /h之間變化，而泵速度為介於約50 m3 /h與約2500 m3 /h之間，例如，介於約100 m3 /h至約2000 m3 /h之間。在各種實施例中，可調整泵速度(或連通一共用泵9的閥38)，以從該噴灑頭器件10和該反應室3排氣口7汲取不同的排氣流率。在某些實施例中，通過所述噴灑頭器件10中的該排氣口20的抽氣速度與通過所述反應室3中的該反應室3排氣口7的抽氣速度之比率可在100：1至1：100的範圍內、50：1至1:50的範圍內、10：1至1:10的範圍內、5：1至1：5的範圍內、2：1至1：2的範圍內或1.5：1至1：1.5的範圍內。通過調整抽氣速度，可調變蝕刻製程。有利是，本說明書揭露和圖1所示的差分抽氣系統和技術可改善蝕刻技術的均勻性和保形性。
在本說明書揭露的各種實施例中，氣態或電漿物質的滯留時間調整可用於電漿蝕刻反應器中。因此，在某些實施例中，該裝置1可連同電漿蝕刻反應器一起使用。例如，對於RF電漿反應器而言，如技藝中已知，可在該噴灑頭10(該噴灑頭10的所述上部件12和下部件14用作電漿電極)內或在該反應室3(該噴灑頭器件10和所述基座5及/或反應室3壁用作電漿電極)內原位形成一遠程電漿。本說明書揭露的實施例亦可應用於調整電漿本身。在其他實施例中，本說明書揭露的裝置1可用於不是電漿蝕刻反應器的蝕刻反應器及/或不用於沉積製程的反應器中。
在各種實施例中，可提供一節流閥以通過調整有效的抽氣速度及/或通過使用具有適當x值（其為介於該噴灑頭器件10的入口孔18與出口孔20之間的間距）的噴灑頭器件10來調整該(等)泵9，以調整滯留時間。在各種實施例中，可將氣體分子的滯留時間定義為τ，而τ＝ʋ/s，其中ʋ是反應空間的體積，而s是有效體積抽氣速度。s可定義為總有效抽氣速度，並可取決於該噴灑頭器件10中的孔數目及介於該噴灑頭器件10的入口孔18和出口孔20之間的距離x。滯留時間可描述一特定氣體物種在通過排氣管線26抽出氣之前先在反應空間內的停留時間。
在某些反應器2(電漿以及熱蝕刻反應器兩者)中，反應空間的體積可為恆定。例如，本說明書揭露的各種實施例提供對於恆定反應空間環境的解決方案，如圖7所示。在各種實施例中，滯留時間可在0.1ms至10秒的範圍內。例如，滯留時間可在0.1ms至1ms、1ms至10ms、10ms至1s、1s至5s、5s至10s或5s至1min的範圍內。間距x可以在數毫米至數厘米的範圍內，例如在1mm至到5cm的範圍內、在1mm至1cm的範圍內。
圖2示意說明根據各種實施例的一半導體製程裝置1的截面圖，所述半導體製程裝置包括一用於將氣體分散在基材6上並排出的雙噴灑頭器件10。在某些實施例中，該雙噴灑頭10具有一進氣歧管11(例如，一圓錐形頂部)，以饋入該噴灑頭器件10的一上部件12。該上部件12可包括一上噴灑頭板13(其可包括一圓柱形或圓盤形主體)及一位於其下方的上氣室24。該上噴灑頭板13可配置在該噴灑頭器件10的一第二下部件14上。在某些實施例中，該進氣歧管11和該上噴灑頭板13可分開製造，並通過將兩組件焊接在一起而接合。在其他實施例中，該入口歧管11和該上噴灑頭板13可通過機械接頭而連接一起。在其他實施例中，該雙噴灑頭10可利用單件材料製成。在該噴灑頭10組件之間的連接可導致真空或非真空類型的密封。在某些實施例中，在該噴灑頭器件10的所述上部件12和下部件14之間提供空間，該空間形成上噴灑頭氣室24。
該入口歧管11可安裝接近在該上部件12。該入口歧管11可連接到一反應物蒸氣源，以允許來自箱體(Tank)或汽化器的反應氣體從入口歧管11流入該噴灑頭器件10中。在該入口歧管11內可形成數個通道42或分支，並可諸如通過上氣室24而流體連通於一或多個氣體入口孔18。通過該入口歧管11進入該噴灑頭器件10的反應物蒸氣可行經通過界定在該上噴灑頭板13中的通道15。在某些實施例中，該噴灑頭器件10的下部件14可包括入口(孔)18和出口(孔)或排氣口(孔)20。該反應物入口孔18通過該上氣室24而流體連通於該入口歧管氣體通道42和進氣口16，並因此，允許氣體從該噴灑頭器件10流通進入該反應室3。在某些實施例中，該等出口或排氣孔20可通過由諸如泵9的真空源施加真空壓力而將殘留氣體拉入該噴灑頭器件10中。如圖所示，一反應室出氣口7可從該反應室3抽出氣體並流體連通於一或多個泵9。該出氣口管線26可連接到一或複數個泵9，其可產生真空壓力，將殘留物和其他氣體吸入所述噴灑頭器件10的排氣口20和進入反應室排氣口7。該噴灑頭器件10的進氣口16和出氣口26結構連同該反應室排氣口7可使該反應器2對於蝕刻氣體或對於其副產物具有空間唯一性的分壓、滯留時間和溫度。
圖3A至圖3C示意說明該噴灑頭器件10上方的一進氣歧管11的各種實施例。如圖3A所示，該進氣歧管11可具有一主管線40。如圖3A和圖3B所示，該等氣體通道42可從該主管線40分支出來。該等氣體通道42在從該主管線40的多個點處沿多個方向形成分支。該主管線40可具有一略微圓錐形狀，其中該主管線40的內徑d朝該噴灑頭的中心減小。通過朝向該噴灑頭10的中心減小內徑d，通過該入口16進入該噴灑頭10的氣體可採取更均勻方式行進至每個通道42。在某些實施例中，如圖3C所示，一插入件44安裝在該主管線40內以使流通路分叉。該插入件44阻礙該主管線40內的流動，而使氣體以更均勻方式流到每個分支42。
圖4和圖5顯示該噴灑頭器件10的下部件14可包括兩板30、32，其界定其間的下氣室或內氣室22。圖5示意說明圖4所示的第二噴灑頭板32。在某些實施例中，所示的下氣室或內氣室22包含在該第二噴灑頭板32的基部上形成數個同心環的中空通道23，而該第一噴灑頭板30可為平坦以覆蓋該等中空通道23。在某些實施例中，形成在該第二噴灑頭板32中的入口孔18位於該等通道23之間，從而繞過該內氣室22(或通道)，並對準該第一噴灑頭板30中的入口孔18。在所示的實施例中，該等出氣口孔20形成通過該等通道23的底部。該等通道23或內氣室22連接到一泵9，如前述。該等前驅體入口孔18、排氣孔20、中空通道23和泵9的連接25可採取分佈方式配置在該噴灑頭器件的下部件。例如，圖5所示用於反應物入口孔、排氣口和中空通道23的圖案是一圓形圖案。熟習該項技藝者將明白，所示的端口圖案可為不完整圖案，且該圖案可圍繞該噴灑頭板的整個底部連續。在某些實施例中，所述前驅物入口18、排氣口20、中空通道23和泵9的連接25可彼此相似或不同方式配置。如圖5所示，在某些實施例中，該噴灑頭器件10的下部件14可具有泵9彼此成90度的四個連接25。在其他實施例中，該噴灑頭器件10的下部件14可具有該(等)泵9的四個以上或少於四個的連接25。
圖6示意說明根據另一實施例的該噴灑頭器件10的下部件14的第二噴灑頭板32之俯視圖。圖6所示的第二噴灑頭板32可具有以任何適宜方式成形以界定下氣室或內氣室22的通道23。該等通道23可採用數種不同形狀和圖樣。例如，該(等)中空通道23可如圖6所示採用鋸齒狀或曲徑式密封(Labyrinth)圖案配置。在某些實施例中，該第二噴灑頭板32可包含多個通道23，每個通道23具有一不同或不同形狀。入口孔18可形成在該等通道23的外部，而該等排氣孔20可形成流體連通該等通道23，而該等通道23連接到一或多個泵9。
圖7示意說明具有如上前述的一雙噴灑頭器件10和一可移動基座板50的反應器2。該可移動基座50可產生一具有動態反應空間的反應器2。一動態反應空間可包括調整該可移動基座板50與該噴灑頭器件10之間的距離。例如，如果需要，可針對每個週期、每個半週期或在任何時間週期性改變反應空間。該可移動基座板50可通過一外部作動驅動器單元52進行調整。該外部作動驅動器單元52可包含一類比或數位馬達，並可機械和電氣式連接到該可移動基座板50，藉使該外部作動驅動器單元52可調整(例如，上和下)該可移動基座板50。在一外部作動驅動器單元52連接到裝置1的情況下，如果需要，可隨時間改變所述晶圓6與噴灑頭器件10(或頂板，在交叉流動反應器的情況下)之間的間隙。在某些實施例中，該可移動基座板50可移動在1mm至200mm範圍內；在2mm至100mm範圍內；在2mm至50mm範圍內;或在3mm至30mm範圍內的距離。在某些實施例中，該基座板可移動在0.1mm至50mm範圍內；在0.1mm至30mm範圍內;或在0.1mm至20mm範圍內的距離。在某些實施例中，該外作動驅動器52可使該可移動基座板50旋轉。在各種實施例中，一控制系統可電連通該馬達驅動器，該控制系統構造成在蝕刻期間調整該可移動基座板50與該噴灑頭器件10之間的距離。
該控制系統亦可構造成控制在該裝置1中使用的製程。在利用通過頂置噴灑頭器件10的注入和排氣兩者的操作之一示例中，反應物(例如，蝕刻劑)和排氣製程在針對動態壓力控製的製程中可脈衝或交替方式進行。因此可將反應物劑量分成多個短脈衝，此可改善反應物分子在該反應室中的分佈，從而在每個反應物或吹驅脈衝期間通過擴散及/或壓力梯度在整個基材上促成氣體快速擴散。針對反應物，可重複至少兩次開啟和關閉階段。因此，反應空間的壓力在低位準壓力和高位準壓力之間迅速擺動。在開啟階段，反應空間中產生的壓力梯度將前驅物分子有效推到反應空間的所有區域，而在關閉階段，反應空間中產生的壓力梯度將氣態反應副產物從反應空間的表面推離到出氣口。如果將常規的相對較長脈衝(例如1秒)釋放到反應室3中，將使壓力均衡，使得失去動態擴散效果，且氣流的主要部分傾向直接流向出氣口。當釋放數個短脈衝(例如，0.3秒有3次)時，在相似的時間週期內獲得更均勻分佈。
局部壓力梯度增強反應空間中氣體的交換，並增強基材表面和反應空間氣相之間的分子交換。已發現到，當處理(例如，蝕刻)具有高縱橫比特徵的晶圓(諸如，半導體基材中的深、窄溝槽或通孔)時，每個步驟的相同氣體的多個脈衝，無論是吹驅步驟或反應物步驟都是特別有利。因此，連續的多個相同蒸氣脈衝及隨後的壓力擺動的製程，對於蝕刻包括具有大於20：1縱橫比，更特別大於40：1縱橫比的通孔和溝槽的表面是特別有利。相較於單個長脈衝，壓力擺動可在更短的時間內使此通孔和溝槽內的表面更均勻分佈及/或覆蓋。因此，減少整個製程時間(或循環製程的循環時間)。
現將描述蝕刻製程的一示例。在前驅物A暴露期間，所述晶圓6和噴灑頭器件10之間的間隙可為約3mm，且可優化用於輸送反應物A。在吹驅期間，可因此調整所述晶圓6和噴灑頭器件10之間的間隙。在反應物B暴露時間期間，可適當調整輸送反應物B的間隙。因此，所揭露的實施例提供製程每個步驟的靈活性。本說明書所述的裝置可用於蝕刻製程中，包括電漿蝕刻製程。對於電漿製程而言，可針對製程的任何步驟來調整及優化電漿鞘寬度、離子轟擊、滯留時間、電漿密度等。
雖然已描述某些實施例，但是這些實施例僅採示例方式呈現，且未意欲限制本發明的範圍。實際上，本說明書描述的新穎方法和系統可採取多種其他形式實施。此外，在不悖離本發明精神的情況下，可對本說明書所述的系統和方法進行各種省略、替換和改變。文後申請專利範圍及其等同請求項意欲涵蓋本發明的範疇和精神內的此形式或修改。因此，僅通過參考文後申請專利範圍來界定本發明的範圍。
除非不相容，否則結合特定態樣、實施例或示例描述的特徵、材料、特性或群組應瞭解為可應用於本節或本說明書其他地方描述的任何其他態樣、實施例或示例。除了至少某些此特徵及/或步驟的組合是互相排斥之外，本說明書揭露的所有特徵(包括任何文後申請專利、發明摘要和圖式簡單說明)及/或如此揭露的任何方法或製程的所有步驟可以任何組合進行組合。該保護不限於任何前述實施例的細節。該保護擴展到本說明書中揭露的特徵的任何新穎一者或任何新穎組合(包括任何文後申請專利範圍、發明摘要和圖式簡單說明)或如此披露的任何方法或製程的步驟的任何新穎一者或任何新穎組合。
此外，在個別實施的情境中，本發明描述的某些特徵亦可採取單個實施的組合方式實施。相反，在單個實施的情境中描述的各種特徵亦可分別採取多個實施方式或採取任何適宜附屬組合方式實施。此外，雖然前述特徵可描述為採取某些組合方式實施，但是在某些情況下，可從組合中除去所主張組合中的一或多個特徵，且可將該組合主張為子組合或子組合的變體。
此外，雖然可採用特定順序在圖式或說明書中描述多個操作，但是不必然要以所示的特定順序或循序來執行此操作或者要執行的所有操作，以獲得想要的結果。未描述或描述的其他操作可併入示例方法和製程中。例如，可在所述操作之任一者之前、之後、同時；或之間執行一或多個附加操作。此外，在其他實施中，可重新配置或重新排序操作。熟習該項技藝者將明白，在某些實施例中，在示意說明及/或揭露的製程中採取的實際步驟可不同於圖式所示的步驟。隨著實施需要，可去除前述某些步驟，或可添加其他步驟。此外，前面所揭露特定實施例的特徵和屬性可採取不同方式組合以形成其他實施例，所有這些實施例是在本發明的範疇內。另外，前述實現中的各種系統組件的分離不應認為所有實施中需要此分離，且應瞭解，所描述的組件和系統通常可一起整合在單一產品或包裝成多個產品。
為了本發明之目的，本說明書描述某些態樣、優點和新穎特徵。根據任何特定實施例可不必然實現所有此優點。因此，例如，熟習該項技藝者將明白，可採取實現如本說明書所教示的一優點或一組優點，而不必然實現如本說明書所教示或建議的其他優點的方式來實施或實現本發明。
除非另有明確說明或在所使用情境中的理解，諸如「能夠」、「可能」、「可以」或「可」的有條件用詞通常意圖傳達某些實施包括同時其他實施不包括的某些特徵、元素及/或步驟。因此，此有條件用詞通常不意圖暗示特徵、元素及/或步驟在一或多個實施所需的任何方式中，或者一或多個實施必然包括用於在有或沒有使用者輸入或提示的情況下決定這些特徵、元素及/或步驟是否包括或在任何特定實施中執行。
除非另有明確說明，否則諸如措詞「X、Y和Z之至少一者」的連接性用詞理解為通常用於傳達一項目、術語等可為X、Y或Z。因此，此連接性用詞通常不意圖暗示某些實施例需求存在X之至少一者、Y之至少一者和Z之至少一者。
本說明書所使用的程度用語，諸如本說明書所使用的用語「概略」、「大約」、「通常」和「基本上」意指接近仍執行想要功能或達成想要結果的聲明值、量或特徵值之值、量或特徵值。例如，用語「概略」、「大約」、「通常」和「基本上」可指小於聲明值的10%、小於其的5%、小於其的1%、在小於其的0.1%內和小於其的0.01%內。舉另一例說明，在某些實施例中，用語「通常平行」和「大致平行」是指精確平行偏離小於或等於15度、10度、5度、3度、1度或0.1度的值、量或特徵值。
本發明的範疇不意圖受到此部分或本說明書中其他部分的較佳實施例的特定揭露所限制，且可由如此部分或本說明書的其他部分或以下提出的申請專利範圍的限制。申請專利範圍的用語將基於申請專利範圍中使用的用語來廣泛解釋，且不限於在本說明書中或在本申請案的執行期間描述的示例，這些示例應認為非排他性。
1:半導體製程裝置 2:反應器 3:反應室/腔室 4:內部件 5:基座/基座板 6:基材/晶圓 7:反應室排出口/排氣口 9:泵 10:雙噴灑頭/雙噴灑頭器件/噴灑頭器件/噴灑頭 11:入口歧管/進氣歧管 12:上部件 13:上噴灑頭板 14:下部件 15:通道 16:進氣口 18:氣體入口/入口孔/入口 20:氣體出口/排氣口/出口孔/氣體出口管線/排氣孔 22:下噴灑頭氣室/內氣室 23:通道/中空通道 24:上氣室/上噴灑頭氣室 25:連接 26:第二出氣口管線/出氣口管線/氣體出口 30:第一噴灑頭板 32:第二噴灑頭板 38:閥 40:主管線 42:通道/分支/氣體通道 44:插入件 50:可移動基座/可移動基座板 52:外部作動驅動器單元 d:內徑
現將參考數個實施例的圖式描述本發明的這些及其他特徵、態樣和優點，這些實施例在於說明而不是限制本發明。 圖1示意說明根據某些實施例的具有雙噴灑頭器件的反應器之示意性側視圖。 圖2示意說明根據某些實施例的雙噴灑頭器件之側視截面圖。 圖3A示意說明根據某些實施例之一用於噴灑頭器件的進氣口。 圖3B示意說明圖3A所示進氣口的示意性三維透視圖。 圖3C示意說明包括一插入件的圖3A所示進氣口。 圖4示意說明根據某些實施例的雙噴灑頭器件之一部分的示意性側視截面圖。 圖5示意說明根據某些實施例的圖4所示噴灑頭器件的下部件的一第二噴灑頭板之俯視圖。 圖6示意說明根據某些實施例的一第二噴灑頭板之俯視圖。 圖7示意說明根據某些實施例之具有一雙噴灑頭和一可移動基座之一反應器。
1:半導體製程裝置
2:反應器
3:反應室/腔室
4:內部件
5:基座/基座板
6:基材/晶圓
7:反應室排出口/排氣口
9:泵
10:雙噴灑頭/雙噴灑頭器件/噴灑頭器件/噴灑頭
16:進氣口
18:氣體入口/入口孔/入口
20:氣體出口/排氣口/出口孔/氣體出口管線/排氣孔
22:下噴灑頭氣室/內氣室
24:上氣室/上噴灑頭氣室
26:第二出氣口管線/出氣口管線/氣體出口
38:閥

Claims (29)

  1. 一種半導體製程裝置，包括： 一反應室與一第一排氣口，該第一排氣口構造成從該反應室去除蒸氣； 一噴灑頭器件，其連接到該反應室並構造成將反應物蒸氣輸送到該反應室，該噴灑頭器件包括： 一進氣口，其構造成將所述反應物蒸氣供應到該噴灑頭器件中； 一第一噴灑頭板，其是流體連通於該進氣口，該第一噴灑頭板包括複數個開口；及 一第二噴灑頭板，其包括： 複數個入口，其是流體連通於該等複數個開口，該等複數個入口構造成將所述反應物蒸氣輸送到該反應室；及 複數個第二排氣口，其構造成從該反應室去除蒸氣；及 一或多個泵，其連接到該第一排氣口及該等複數個第二排氣口，該一或多個泵構造成通過該第一排氣口及該等複數個第二排氣口從該反應室去除蒸氣。
  2. 如請求項1所述的半導體製程裝置，其中該一或多個泵包括複數個泵。
  3. 如請求項1所述的半導體製程裝置，其更包括一在面向該噴灑頭的該腔室內的基座。
  4. 如請求項3所述的半導體製程裝置，其更包括一連接到該基座的馬達驅動器，該馬達驅動器構造成調整該基座及該噴灑頭器件之間的距離。
  5. 如請求項4所述的半導體製程裝置，其更包括一電連通該馬達驅動器的控制系統，該控制系統構造成在蝕刻期間調整該基座與該噴灑頭器件之間的距離。
  6. 如請求項1所述的半導體製程裝置，其中該第一噴灑頭板及該第二噴灑頭板協作成界定一流體連通於該等複數個第二排氣口及該一或多個泵的通道。
  7. 如請求項6所述的半導體製程裝置，其中該噴灑頭器件包括由一氣室隔開的一上部件及一下部件，該上部件包括一第二複數個開口，且該下部件包括該第一噴灑頭板及該第二噴灑頭板。
  8. 如請求項6所述的半導體製程裝置，其中該等複數個入口繞過該通道。
  9. 如請求項6所述的半導體製程裝置，其中該通道形成一鋸齒狀圖案。
  10. 如請求項1所述的半導體製程裝置，其中該等複數個第二排氣口沿著該第二板上的同心環而定位。
  11. 如請求項1所述的半導體製程裝置，其中該進氣口包括將所述反應物蒸氣輸送到該第一噴灑頭板的複數個分支進氣管線。
  12. 如請求項1所述的半導體製程裝置，其更包括一構造成將蝕刻反應物從一蝕刻反應物源輸送到該反應室的控制系統。
  13. 如請求項12所述的半導體製程裝置，其更包括流體連通於該第一噴灑頭板的該蝕刻反應物源。
  14. 如請求項13所述的半導體製程裝置，其中該控制系統構造成保形性地將所述蝕刻反應物輸送到基材，使得蝕刻保形度大於50%。
  15. 如請求項13所述的半導體製程裝置，其中該控制系統構造成選擇性地將所述蝕刻反應物輸送至基材，使得蝕刻選擇性大於10%。
  16. 一種半導體製程裝置，包括： 一反應室； 一反應室排出口，其構造成從該反應室去除蒸氣；及 一噴灑頭器件，其包括： 複數個分佈入口孔，其是流體連通於一反應蒸氣源及該反應室；及 複數個分佈排氣孔，其是流體連通於一泵及該反應室。
  17. 如請求項16所述的半導體製程裝置，其中該噴灑頭器件包括一第一噴灑頭板，該第一噴灑頭板是配置於一第二噴灑頭板上方。
  18. 如請求項17所述的半導體製程裝置，其中該第一噴灑頭板包括複數個進氣孔，且其中該第二噴灑頭板包括複數個入口及複數個排氣口。
  19. 如請求項16所述的半導體製程裝置，其更包括一進氣口，該進氣口包括複數個分支進氣口管線，以將蒸氣輸送到該噴灑頭器件。
  20. 一種半導體製程裝置，包括： 一反應室；及 一噴灑頭器件，其包括： 一內氣室，其是連通一泵； 複數個排氣孔，其是流體連通於該內氣室及該反應室； 複數個入口孔，其是流體連通於一反應蒸氣源及該反應室，該等入口孔延伸通過該噴灑頭器件並繞過該內氣室。
  21. 如請求項20所述的半導體製程裝置，其中該內氣室包括一曲徑式密封通道。
  22. 如請求項21所述的半導體製程裝置，其中該噴灑頭器件包括兩個噴灑頭板，且該曲徑式密封通道由該等噴灑頭板之一者中的凹槽所界定，該噴灑頭板是由該等噴灑頭板之另一者所覆蓋。
  23. 如請求項20所述的半導體製程裝置，其更包括一反應室排氣口。
  24. 如請求項20所述的半導體製程裝置，其更包括一或多個泵，其是流體連通於該等複數個排氣孔。
  25. 一種用於蝕刻基材的方法，包括： 供應反應蒸氣到一噴灑頭器件； 通過該噴灑頭器件中的複數個分佈入口孔，輸送所述反應物蒸氣到反應室； 通過暴露於該反應室的一第一排氣口從該反應室除去蒸氣；及 通過該噴灑頭器件中的複數個第二排氣口從該反應室中除去蒸氣。
  26. 如請求項25所述的用於蝕刻基材的方法，其中該方法不使用電漿蝕刻。
  27. 如請求項25所述的用於蝕刻基材的方法，其中該等反應物蒸氣在該反應室中具有0.1毫秒至10秒的滯留時間。
  28. 如請求項25所述的用於蝕刻基材的方法，其更包括保形性地蝕刻該基材，使得蝕刻保形度大於50%。
  29. 如請求項25所述的用於蝕刻基材的方法，其更包括選擇性地蝕刻該基材，使得該蝕刻選擇性大於10%。
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