TW202301459A - 氧化銦鎵鋅的蝕刻 - Google Patents

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托爾斯滕 貝恩德 立爾
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Abstract

氧化銦鎵鋅可藉由以下步驟加以蝕刻：對處理室提供具有一層氧化銦鎵鋅的晶圓、將該晶圓加熱至第一溫度、流動包含氟化物的第一化學物質以產生一層銦鎵鋅氧氟化物、以及藉由流動第二化學物質而去除該層銦鎵鋅氧氟化物，該第二化學物質包含：烷基鋁鹵化物、鋁鹼化物、有機鋁化合物、二酮、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物。

Description

氧化銦鎵鋅的蝕刻
本揭露關聯於氧化銦鎵鋅的蝕刻。
半導體製造通常涉及圖案化方案和其他製程，藉此選擇性地蝕刻一些材料以防止蝕刻基板的其他暴露表面。隨著裝置幾何尺寸變得越來越小，需要高蝕刻選擇性製程來實現對所需材料的有效蝕刻，而不蝕刻其他材料。
此處提供的先前技術描述係為了大致上呈現本揭露背景的目的。在此先前技術章節中所描述的範圍內，目前列名的發明人的作品以及在申請時可能不適格為先前技術的說明實施態樣，均未明確或暗含地承認為對抗本揭露的先前技術。
本揭露的系統、方法和裝置各自具有若干創新態樣，其中沒有單獨一者對本文揭露的期望屬性單獨負責。在這些態樣中包括至少以下實施方式，而進一步的實施方式可以在實施方式章節中闡述或者可以從本文提供的討論中顯而易見。
在以下的實施方法章節之中，闡明數個特定細節以提供對所呈現實施例的完整理解。在此所揭露的實施例可在不具備若干或全部這些特定細節的情況下實施。在其他示例之中，週知的製程作業未詳細敘述，以免不必要地模糊所揭露實施例。儘管所揭露實施例將與特定實施例結合加以敘述，但將理解到該特定實施例不旨在限制所揭露實施例。
在本申請案之中，「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」、及「部份製造積體電路」之術語係可互換地使用。在本領域中通常知識者理解「部份製造積體電路」之術語可指涉在矽晶圓上之積體電路製造之許多階段之任何一者期間的矽晶圓。使用於半導體裝置工業中之晶圓或基板通常有著200 mm、或300 mm、或450 mm之直徑。以下實施方式章節假設在「晶圓」上實作的發明。然而本發明並不限於此。工作件可能有各種不同的形狀、尺寸、及材料。除了半導體晶圓，可利用本發明的其他工作件包含各種物品，如印刷電路板、磁性記錄媒體、磁性記錄感測器、鏡子、光學元件、微機械裝置、及相似者。
[介紹與背景]半導體製造製程通常涉及各種材料的圖案化和蝕刻，包括導體、半導體、和介電質。一些例子包括導體，例如金屬或碳；半導體，例如矽或鍺；以及介電質，例如氧化矽、氧化鋁、二氧化鋯、二氧化鉿、氮化矽和氮化鈦。原子層蝕刻（ALE）製程使用連續的自限反應去除薄層材料。通常，ALE循環是用於執行一次蝕刻製程（例如蝕刻單層）的最小作業集。一個ALE循環的結果是基板表面上的至少一些薄膜層被蝕刻。通常，ALE循環包括改質作業以形成反應層，然後是去除作業以僅去除或蝕刻該反應層。該循環可包括某些輔助作業，例如去除反應物或副產物之一，以及清潔作業以去除已在處理室表面上積聚的殘留物。通常，一個循環包含一個獨特的作業序列的一個實例。
作為示例，ALE循環可包括以下作業：(i) 輸送作為反應氣體的第一製程氣體，(ii) 從腔室吹掃反應氣體，(iii) 輸送作為去除氣體的第二製程氣體以及可選的電漿，以及(iv) 吹掃腔室。在一些實施例中，可以非保形地執行蝕刻。在一些情況下，可以在一以上循環之後執行清潔作業，以去除在處理室表面上積聚的殘留物。改質作業（上述的項目(ii)）通常形成厚度小於未改質材料的薄的反應性表面層，例如一個、兩個或三個原子層厚，或小於一個循環中的整體原子層。
本文所述的蝕刻和/或ALE製程的一些實施方式可能依賴於化學反應以及將基板保持在特定溫度或溫度範圍以驅動改質和/或去除作業中的化學反應，這可以被認為是「熱ALE」或「熱蝕刻」。在一些實施例中，熱ALE可以被認為是等向性蝕刻。在一些實施例中，基板的一以上層可以用化學吸附作用（下文稱為「化學吸附」）而不是用電漿來改質，同時將基板保持在第一溫度，在這之後，當基板處於第二溫度時，基板的一以上改質層可藉由解吸而非藉由電漿予以去除。在一些實施例中，第一和第二溫度可以相同，而在一些其他實施例中，它們可以彼此不同。化學吸附和解吸是溫度相依的化學反應，其可能發生在不同的溫度範圍內，可能發生在部分重疊的溫度範圍內，或者可能發生在相同的溫度範圍內。因此，本文所述的一些熱ALE技術在改質和去除作業期間將基板的溫度保持在相同或基本相同（例如，在彼此的大約10%或5%內）的溫度。一些其他實施例在改質和去除作業之間調節基板的溫度，以允許及利用在一個溫度下發生的化學吸附來進行改質作業，並且能夠實現和利用在不同溫度下發生的解吸來進行去除作業。
在熱ALE的一些實施例中，可以在改質作業期間而非在去除作業期間使用電漿。
在一些熱ALE製程中，材料的一以上表面層藉由化學吸附進行改質，同時基板保持在第一溫度；這可能導致產生基板的一以上改質表面層。基板包括材料層和暴露表面，其可以是均勻的材料層或可以是包括不同分子和元素的非均勻層。具有改質分子的第一製程氣體可以流到保持在第一溫度的基板上。在一些實施例中，改質分子可以包括鹵素，例如如下所述的氟，俾以鹵化基板上的暴露分子。第一製程氣體還可以包括載氣，例如N 2、Ar、He和Ne。該第一溫度允許改質分子與材料的暴露表面中的至少一些分子之間的化學吸附。
在其中改質和去除作業在不同溫度下執行的一些實施例中，在改質作業之後，可以將基板的溫度帶到第二溫度，並且可以執行可選的吹掃作業。該第二溫度可以是一以上改質表面層發生解吸的溫度。在一些實施例中，第二溫度可以高於第一溫度並且基板的溫度可以從第一溫度升高到第二溫度。在一些其他實施例中，第二溫度可以低於第一溫度，並且在這些實施例中，基板的溫度可以被主動地從第一溫度冷卻到第二溫度。可以使用輻射加熱、對流加熱、固體到固體的熱傳導、或使用電漿來加熱基板。此外，可以加熱基板頂部、底部、或兩者。在一些實施例中，基板的加熱也可以非線性方式發生，並且基板可以以各種方式被主動冷卻。如上所述，在一些實施例中，第二溫度可以與第一溫度相同或實質相同（例如，在彼此的約10%或5%內），使得改質和去除作業在相同溫度或實質相同溫度下進行。
當基板保持在第二溫度時，可以去除一以上改質表面層。在一些實施例中，單獨的第二溫度可以允許及使得改質分子從基板解吸並由此從基板去除改質分子。在一些其他實施例中，利用去除分子的第二製程氣體可以流到基板上，包括流到基板的暴露表面上。第二製程氣體還可以包括如上所述的載氣。這些去除分子可以與改質分子反應而形成不同的揮發性分子，該揮發性分子可以被認為是揮發的分子。當基板處於第二溫度時，該揮發分子繼而可以藉由解吸從基板中去除。在一些實施例中，第二製程氣體的這種流動可以是去除作業的一部分，或者可以是在基板加熱之前、之後、或期間發生的單獨作業。
在一些其他ALE製程中，例如來自電漿的離子能量可用於驅動改質和/或去除作業。在示例性改質作業中，可以藉由將氯引入腔室中來氯化基板。氯用作示例蝕刻劑物質或蝕刻氣體，但應理解可以將不同的蝕刻氣體引入腔室中。可以根據要蝕刻的基板的類型和化學性質來選擇蝕刻氣體。可以點燃電漿，且使氯與基板發生反應以進行蝕刻製程；氯可與基板反應或吸附在基板表面上。從電漿產生的物質可以藉由在容納基板的處理室中形成電漿而直接產生，或者它們可以在不容納基板的處理室中遠程產生，並且可以供應到容納基板的處理室中。
在一些實施例中，ALE可以是等向性的並且因此是非定向的。在一些其他實施例中，當在蝕刻製程中使用定向離子時，例如在改質作業期間，ALE不是等向性的。
在一些情況下，在蝕刻之前，基板可以包括材料（例如矽或鍺）的毯覆層。基板可以包括預先在基板上沉積和圖案化的圖案化遮罩層。例如，可以在包括毯式非晶矽層的基板上沉積和圖案化遮罩層。基板上的層也可以被圖案化。基板可以具有諸如通孔或接觸孔的「特徵部」，其特徵可以是窄的和/或凹入開口、特徵部內的收縮、以及高縱橫比中的一種以上。特徵部的一示例是半導體基板中的孔或通孔或基板上的層。另一個例子是基板或層中的溝槽。在各種情況下，該特徵部可以具有底層，例如阻擋層或黏附層。底層的非限制性示例包括介電層和導電層，例如矽氧化物、矽氮化物、矽碳化物、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、和金屬層。另一個示例特徵部可以包括懸垂物或擱板，其可能需要在定向離子可能無法到達的位置進行蝕刻。
可以執行其他蝕刻，其中改質和去除分子至少共流到基板上，且因此改質和去除作業至少部分重疊。在這樣的處理期間，包含改質分子和去除分子的一種以上製程氣體可以同時流到晶圓上。在該蝕刻的許多實施方式中，改質分子和去除分子被限制為彼此沒有不利反應，使得它們可以共同流動到基板上。在某些情況下，這種共流可能發生在所有蝕刻中，而在其他情況下，共流可能僅發生在部分蝕刻中。在僅具有部分重疊流動的一些示例中，改質分子可以在去除分子流到基板上之前流到基板上，之後改質分子和去除分子可以同時流到基板上。在一些情況下，改質分子和去除分子二者的流動可以基本上同時停止（例如，在彼此的大約 10% 或 5% 內），而在其他情況下，改質分子的流動可以停止並且去除分子可以流到基板上。
一些半導體製程將半導體氧化銦鎵鋅（在此用作「IGZO」或「InGaZnO」）用於薄膜結構中的各種目的，包括用作薄膜電晶體（或 TFT），這需要沉積 IGZO 和從晶圓上去除部分的所沉積 IGZO，例如從溝槽或通孔內去除一些 IGZO，以創建所需的結構。期望的是，在期望的不均勻公差範圍內蝕刻IGZO，但不會損壞和/或改變意欲保留在晶圓上的IGZO材料的成分，以及不會不利地影響晶圓上的其他材料。
然而，從晶圓上去除IGZO帶來了獨特且困難的挑戰和考慮，並且傳統的蝕刻無法在不損壞和/或改變晶圓上IGZO材料和其他材料的成分的情況下在所欲的不均勻性公差範圍內蝕刻IGZO。例如，每一種元素（銦、鎵、和鋅）具有從表面分離的中間產物的不同結合能，且因此在不同能量（例如溫度）的量下相對於用於去除這些 IGZO 元素每一者的各種滷化物而有著不同去除點。例如，每一種元素（銦、鎵、和鋅）在與其他元素不同的溫度下分離。這不合需要地導致IGZO從晶圓中不相等和不均勻地去除，這會增加不均勻性並降低材料性能，而且還會導致被較慢及以較小量去除之IGZO元素的原位殘留物堆積。這種殘留物會導致晶圓上的缺陷，由於殘留物剝落引起的顆粒污染所導致隨後處理的晶圓上的缺陷，以及毒化蝕刻製程並導致蝕刻停止。此外，某些 IGZO 元素的這種優先耗盡可以從根本上改變留在晶圓上的材料的成分，且從而從根本上改變不同於IGZO的這種材料的物理特性和屬性。
除了這些缺點之外，一些用於去除IGZO的傳統技術也可能對晶圓產生不利影響。例如，使用電漿的反應離子蝕刻（RIE）會導致不好的蝕刻均勻性以及來自電漿的不希望的植入，這會改變 IGZO 的成分並降低其特性。在一些這樣的情況下，在IGZO的RIE蝕刻中使用的鹵素或氫可能被結合到IGZO中，這不理想地降低了其性能。RIE蝕刻中的電漿也是定向的，而不是等向性的，因此限制了它在垂直於基板表面的方向上蝕刻的能力，因而阻止它在擱板或懸垂物下方進行蝕刻。
[蝕刻氧化銦鎵鋅的技術]本文提供了用於在期望的不均勻性公差範圍內蝕刻IGZO而不會損壞和/或改變IGZO材料的成分和構成並且不會不利地影響晶圓上的其他材料的技術和設備。一些實施方式可以包括IGZO的等向性蝕刻，包括熱ALE。一些其他實現可以包括在至少一些改質作業期間使用電漿的熱ALE。本文所述的蝕刻藉由將含氟的第一化學物質（例如氫氟化物）流到晶圓上來進行改質作業，以改質IGZO層的表面並形成IGZO的改質層；具有氟化物的第一化學物質可以被認為是本文所述的改質分子。這種改質將IGZO層轉化為對某些化學物質具有反應性的銦鎵鋅氧氟化物層（即，IGZO改質層）。 IGZO的改質層（即銦鎵鋅氧氟化物）具有反應性，並且可以藉由將含有烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物的第二化學物質流到晶圓上來選擇性地去除；第二化學物質可以被認為是本文所述的去除分子。這些烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物與銦鎵鋅氧氟化物反應形成從晶圓上解吸的揮發性分子。一些實施例可以使用第二化學物質，其包含鋁鹼化物、有機鋁化合物（例如二甲基氯化鋁（DMAC）以及二乙基氯化鋁）、三甲基鋁（TMA）、或二酮，例如乙醯丙酮化錫(II)（Sn(acac) 2）、六氟乙醯丙酮（Hhfac）、和乙醯丙酮（Hacac）。一些實施例可以使用包含以下者的第二化學物質：矽鹵化物（例如四氯化矽（SiCl 4））、鹵化矽烷（例如二甲基二氯矽烷（SiCl 2(CH 3) 2）、或三甲基氯矽烷（SiCl(CH 3) 3））、或烷基矽鹵化物（例如二氯矽烷（SiH 2Cl 2）或二甲基氯矽烷（SiHCl(CH 3) 2））、矽烷（例如四甲基矽烷（Si(CH 3) 4）），或與Si鍵結的Cl、H和CH 3配位基的其他組合。
圖1描繪了用於根據揭露的實施例執行作業的示例製程流程圖。在框101中，將晶圓提供給被配置為執行晶圓蝕刻的處理室。晶圓可以具有沉積在其上的IGZO層，並且在一些情況下，IGZO層的表面可以暴露於處理室環境。在晶圓上，該IGZO也可以沿著孔、通孔、或溝槽的側壁和/或底部，在擱板或特徵部的下側，和/或在特徵部的頂表面上加以定位。在一些這樣的實施方式中，等向性熱 ALE 是有利的，因為它可以執行非定向、非視線蝕刻以到達具有高縱橫比的區域和視線外的區域，例如在擱板或懸垂物下方。
在框103中，將晶圓加熱到第一溫度，如本文所提供的，該第一溫度可以被認為是一特定溫度，或者可以是一溫度範圍。在一些實施例中，例如，第一溫度可以在大約20°C和500°C之間、大約20°C和150°C之間、大約20°C和100°C之間、大約20°C和80°C之間、大約200°C和600°C之間、約200°C和500°C之間、約200°C和350°C之間、或約350°C和500°C之間。如下文更詳細討論的，在蝕刻、改質作業、和/或移除作業的所有或基本上所有（例如，至少80%、90%、或95%）期間，晶圓可維持在第一溫度。
在框105中，蝕刻晶圓上的IGZO層係藉由：將具有氟化物的第一化學物質流到晶圓上來改質IGZO層的表面並產生銦鎵鋅氧氟化物層，並藉由將具有烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物的第二化學物質流到晶圓上而去除該銦鎵鋅氧氟化物層。一些實施方式可能具有單獨的改質和去除作業，在一些情況下，這些作業可能被吹掃作業分開。這些實施方式可以被認為是自限蝕刻。一些其他實施方式可以具有至少部分重疊的改質和去除作業，在一些實施例中，可以藉由將第一物質（即，改質分子）和第二物質（即，去除分子）共流到晶圓上來執行這些作業。
具有氟化物的第一化學物質可以包括以下非限制性示例中的一以上者：氫氟化物（例如HF）、硫氟化物（例如四氟化硫或六氟化硫）、氮氟化物（例如三氟化氮）、以及氙氟化物（例如二氟化氙）。使用氟物質來改質IGZO層的表面，與另一鹵素相比，會產生一種獨特的反應性化合物，即銦鎵鋅氧氟化物，它允許去除所有IGZO的成分，即銦、鎵、和鋅，當存在去除分子時，例如烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物。第一化學物質可以蒸氣形式流動到晶圓上並且可以作為製程氣體的一部分流動，製程氣體可以可選地包括載氣，例如氮、氬、氦、或氖。
具有烷基鋁鹵化物的第二化學物質可以包括例如氯化二甲基鋁（DMAC）或其他烷基鋁鹵化物取代基，例如來自乙基的取代基。在一些實施例中，第二化學物質也可以是另一類材料，例如金屬前驅物，包括烷基鋁鹵化物、鋁鹼化物、有機鋁化合物，其包括TMA以及DMAC和二乙基鋁氯化物、或二酮，例如乙醯丙酮錫(II)（Sn(acac) 2）、六氟乙醯丙酮（Hhfac）、和乙醯丙酮（Hacac）。酮是藉由雙鍵將碳與氧鍵結的分子，且二酮具有兩個這種鍵。在一些實施例中，第二化學物質可以包括矽鹵化物、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物，包括四氯化矽（SiCl 4）、二甲基二氯矽烷（SiCl 2(CH 3) 2）、三甲基氯矽烷（SiCl(CH 3) 3）、二氯矽烷（SiH 2Cl 2）、二甲基氯矽烷（SiHCl(CH 3) 2）、四甲基矽烷（Si(CH 3) 4）、或與Si鍵結的Cl、H和CH 3配位基的其他組合。本文提供的技術可以使用這些第二化學物質中的任何一種。
返回參考烷基鋁鹵化物實施例，烷基鋁鹵化物與銦鎵鋅氧氟化物反應以使金屬元素銦、鎵和鋅中的每一種變得易揮發並從晶圓中解吸。在這裡，這種交換反應在能量上是有利的，且因此這些烷基鋁鹵化物能夠與銦鎵鋅氧氟化物形成揮發性化合物，例如，藉由將鹵化物和烷基的組合轉移而形成揮發性化合物，或藉由組合以形成含有烷基鋁鹵化物和IGZO-氟化物的組合的揮發性金屬化合物。可以在改質、去除或兩者期間去除氧。第二化學物質也可以蒸汽形式流到晶圓上，並且可以作為製程氣體的一部分加以流動，製程氣體可以可選地包括載氣，例如氮、氬、氦、或氖。
在一些實施例中，框105的蝕刻可以在能夠進行這種蝕刻的各種製程條件下進行。除了上面提供的溫度範圍之外，一些實施方式可以在蝕刻期間將基板保持在大約150°C和大約400°C之間的溫度。也可以在處理室保持在約20毫托（mTorr）和760托（1 atm）之間的壓力下進行蝕刻，包括約20 mTorr和600 mTorr之間、約30 mTorr和500 mTorr之間、以及約40 mTorr和400 mTorr之間，以及在大約3 Torr和8 Torr之間、及大約4 Torr和8 Torr之間、2 Torr和10 Torr之間、以及100 Torr和760 Torr之間。如以下更詳細討論的，一些實施方式在基本恆定的製程條件下（例如，具有較小偏差，例如設定條件的大約10%或5%的偏差）執行框105的蝕刻，而其他實施方式可以改變蝕刻期間的一個或更多製程條件。
一些實施方式可以使用單獨的改質和去除作業來蝕刻IGZO。圖2描繪了用於根據揭露的實施例執行作業的第二示例製程流程圖。這裡，框201和203與圖1中的框101和103相同。在圖2中，框105的改質和去除作業分別作為單獨的作業（框205A和205B）執行。這可以被認為是自限蝕刻以及 ALE 或熱 ALE。
在框203之後，在框205A中對IGZO層的表面進行改質，即，該框表示改質作業。IGZO層如上文關於圖1的框105所述進行改質，除了此處框205A包括將包括具有氟化物的第一化學物質的第一製程氣體流到晶圓上。與框105一樣，使第一化學物質流到晶圓上的操作改質了IGZO層的表面並產生了能夠藉由暴露於第二化學物質並與第二化學物質（例如烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、和烷基矽鹵化物）反應而被去除的銦鎵鋅氧氟化物層。第一製程氣體中的該第一化學物質可以是本文提供的那些中的任何一種，包括以下非限制性示例中的一者以上：氫氟化物（例如HF）、硫氟化物（例如四氟化硫或六氟化硫）、氮氟化物（例如三氟化氮）、和氙氟化物（例如二氟化氙）。第一製程氣體也可以蒸汽形式流到晶圓上，並且可以可選地包括載氣，例如氮、氬、氦、或氖。框205A的改質作業可以藉由停止第一製程氣體流向晶圓來停止。
在一些實施例中，可提供活化能以幫助克服活化勢壘以使改質分子吸附在晶圓上。在一些情況下，可以用熱能、自由基能、和/或UV光子來提供該活化能，這可以包括加熱晶圓和/或產生電漿或光子。改質分子在第一材料上的這種吸附可以被認為是化學的吸附作用或「化學吸附（chemisorption）」，其是能量依附性（例如，溫度依附性）化學反應。對於某些熱ALE技術，改質作業期間的這種化學吸附可能僅發生在特定溫度範圍內，該溫度範圍使材料層中的分子和進入的改質分子的活化勢壘能夠被克服，從而允許這些分子以及改質分子中的吸附物之間的解離和化學鍵結。在該溫度範圍之外，化學吸附可能不會發生，或者可能以不理想的（例如，緩慢的）速率發生。
因此，框205A的一些實施方式僅使用熱活化能而不是電漿來改質IGZO的表面層。第一製程氣體流到保持在提供活化能的第一溫度的晶圓上，並且IGZO藉由化學吸附加以改質俾以形成IGZO的改質層，即反應性銦鎵鋅氧氟化物。第一溫度可以是本文提供的任何溫度或溫度範圍，例如在大約20°C和500°C之間、大約20°C和150°C之間、大約20°C和100°C之間、大約20°C和80°C之間、約 100°C 和 500°C之間、約 100°C 和 450°C之間、約 150°C 和 500°C之間、約 150°C 和 450°C之間、或約 150°C 和 400°C之間。此外，在改質作業的全部或實質全部（例如，至少80%、90%、或95%）期間，晶圓可以保持在第一溫度。改質作業的持續時間可以是基板上之實質全部（例如，至少80％、90％、或95％）的所欲暴露分子發生改質的持續時間。這可以在例如約0.5秒至約600秒、約0.5秒至約400秒、約0.5秒至約300秒、約0.5秒至約10秒、約0.5秒至約5秒、約1秒至約5秒、或大約 5 秒到大約 300 秒的範圍內。
在一些實施方式中，例如來自電漿的離子能量可用於驅動框205A的改質作業。在一些情況下，電漿可以被點燃並且氟可以與晶圓反應或者可以被吸附到晶圓的表面上。從電漿產生的物質可以藉由在容納晶圓的處理室中形成電漿而直接產生，或者它們可以在不容納晶圓的處理室中遠程產生，並且可以供應到容納晶圓的處理室中。
在框205A的改質作業之後，在框205B中將銦鎵鋅氧氟化物從晶圓中去除。如上文關於圖1的框105所描述的那樣執行該去除，除了此處框205B包括流動第二製程氣體到晶圓上，該第二製程氣體包括具有烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物的第二化學物質。與框105一樣，第二物質與銦鎵鋅氧氟化物反應並導致至少金屬成分銦、鎵、和鋅從晶圓中解吸並因此從晶圓中去除。第二製程氣體中的該第二化學物質可以是本文提供的那些中的任何物質，例如DMAC、TMA、另一種有機鋁化合物、二乙基氯化鋁、其他烷基鋁鹵化物取代基（例如來自乙基的取代基）、或其他金屬前驅物。在一些實施例中，第二製程氣體中的第二化學物質可以是本文提供的那些中的任何物質，例如四氯化矽（SiCl 4）、二甲基二氯矽烷（SiCl 2(CH 3) 2）、三甲基氯矽烷（SiCl(CH 3) 3）、二氯矽烷（SiH 2Cl 2）、二甲基氯矽烷（SiHCl(CH 3) 2）、四甲基矽烷（Si(CH 3) 4）、或與Si鍵結的Cl、H和CH 3配位基的其他組合。例如，第二製程氣體還可以包括諸如氮、氬、氦或氖的載氣。框205B的去除作業可以藉由停止第二製程氣體流向晶圓來停止。
對於解吸，特定的溫度範圍可以使改質分子的活化勢壘能夠被克服，這允許改質層從晶圓上釋放。在一些示例中，發生化學吸附和解吸的溫度範圍不重疊，而在其他示例中，它們可能部分或完全重疊。因此，為了使用化學吸附和解吸以從晶圓去除分子，一些實施方式可以在去除和改質作業期間將晶圓保持在相同或實質相同（例如，彼此相差約10%或5%內）的溫度。為了使用在不同溫度範圍內發生的化學吸附和解吸從晶圓去除分子，框205A的改質作業可能在第一溫度範圍內進行，並且框205B的去除作業可以在可能高於或低於第一溫度的第二不同溫度範圍內進行。一些這樣的實施例可以藉由在去除和改質作業期間將晶圓保持在相同或實質相同的溫度來執行多個循環以去除多層材料，而其他實施例可以在兩個溫度範圍之間重複加熱和冷卻晶圓以用於化學吸附和解吸。
在使用不同溫度範圍的一些實施例中，在框205B期間或之前，可以使晶圓的溫度達到與在框205A的改質作業期間晶圓所保持的第一溫度不同的第二溫度。在一些其他實施例中，第二溫度係與第一溫度相同或實質相同（例如，在彼此的約10%或5%內）的溫度。該第二溫度可以是一以上改質表面層發生解吸的溫度。在一些實施例中，第二溫度可以高於第一溫度，並且在這些實施例中，框205B可以包括將晶圓從第一溫度加熱到第二溫度。在一些其他實施例中，第二溫度可以低於第一溫度，並且在這些實施例中，晶圓可以被主動地從第一溫度冷卻到第二溫度。可以使用輻射加熱、對流加熱、固體到固體的熱傳導、或使用電漿來加熱晶圓。此外，可以加熱晶圓頂部、底部或兩者。在一些實施例中，晶圓的加熱也可以非線性方式發生，如下面進一步討論的。還如下文所述，可以以各種方式主動冷卻晶圓。在一些情況下，可以藉由將晶圓放置在兩個單獨的基板支撐件（例如加熱的基座）上而將晶圓加熱到兩個不同的溫度，每個基板支撐件都保持在彼此不同的溫度。因此，晶圓可以藉由在這兩個不同的基板支撐件之間轉移和放置在這兩個不同的基板支撐件上而被加熱到兩個不同的溫度。
在框205B之中，在晶圓保持為第二溫度的同時去除一以上改質表面層。在一些實施例中，單獨的第二溫度可以允許及致使改質分子從晶圓解吸並由此從晶圓去除改質分子。在一些其他實施例中，具有去除分子的第二製程氣體可以流到晶圓上，包括流到晶圓的暴露表面上。第二製程氣體還可以包括如上所述的載氣。這些去除分子可以與改質分子反應以形成不同的揮發性分子，例如，揮發分子。當晶圓處於第二溫度時，此揮發的分子又可以藉由解吸從晶圓上加以去除。
在一些實施例中，第二溫度可以在例如大約20°C和500°C之間、大約20°C和150°C之間、大約20°C和100°C之間、大約20°C和80°C之間、大約100°C和500°C之間、約100°C和450°C、約150°C和500°C、約150°C和450°C、或約150°C和400°C。此外，晶圓可在去除作業的全部或實質全部（例如，至少80％、90％、或95％）期間保持在該溫度。去除作業的持續時間可以是晶圓上發生實質全部（例如，至少80％、90％、或95％）所欲分子的解吸的持續時間。這可以在例如約0.5秒至約600秒、約0.5秒至約400秒、約0.5秒至約300秒、約0.5秒至約10秒、約0.5秒至約5秒、約1秒至約5秒、或約5秒至約300秒的範圍內。
框205A和205B的性能可以被認為是單個ALE循環。在一些實施方式中，可以重複這些框205A和205B以便執行多個循環並且去除原子單層以及IGZO的多個層。一些實施例在一個循環中去除一部分單層，因為一些蝕刻速率可能低於正被蝕刻的材料的晶格常數。這可以包括執行例如約1至約1,000個循環、約1至約500個循環、約1至約100個循環、約1個循環至約30個循環、或約1至約20個循環。可以包括任何合適數量的ALE循環以蝕刻期望量的IGZO膜。在一些實施例中，循環執行ALE以蝕刻晶圓上之層的表面的約1埃（Å）至約50Å。在一些實施例中，ALE的循環蝕刻晶圓上之層的表面的大約2 Å和大約50 Å之間。在一些實施例中，每個ALE循環可以蝕刻至少約0.1Å、0.5Å、1Å、2Å、或3Å。如圖2中進一步說明的，框205A和205B，以及在一些實施方式中，框207的可選吹掃可以重複N個ALE（或蝕刻）循環。一旦判定步驟209確定已經執行了N個ALE循環，則可以完成蝕刻並且因此可以結束。
在一些作業中，可以在框205A的改質作業之後以及在框205B的移除作業之前執行框207的可選吹掃作業。在吹掃作業中，非表面結合的活性改質分子，例如氟物質和/或其他殘留物或微粒，可以從處理室、室壁、室氣體容積、和/或基板中去除。這可以藉由在不去除吸附層的情況下吹掃和/或抽空處理室以去除活性物質或其他元素加以完成。去除電漿中產生的物質，可以藉由停止電漿並允許剩餘物質衰減來，可選地結合腔室的吹掃和/或抽空。可以使用任何惰性氣體如N 2、Ar、Ne、He及其組合進行吹掃。吹掃也可以在本文提供的任何作業、框、或步驟之後進行，包括在改質作業之後、在移除作業之後、或兩者之後。由於吹掃是可選的，因此某些實施方式可能沒有任何吹掃步驟。
一些實施方式分別改變框205A和205B的改質和去除作業的製程條件，例如每個作業的持續時間、溫度、和壓力。在一些實施例中，框205A和205B可以被執行實質上大約相同的時間（例如，在彼此的大約10%或5%內），而在其他實施例中，它們可以被執行不同的時間。例如，框205A可以執行比框205B更短或更長的時間段。每個框的不同時間段可以在例如約0.5秒至約600秒、約0.5秒至約400秒、約0.5秒至約300秒、約0.5秒至約10秒、約0.5秒至約5秒、約1秒至約5秒、或約5秒至約300秒的範圍內。
在一些實施方式中，框205A的改質作業和框205B的去除作業可以在不同的壓力下執行。例如，框205A的改質作業可以在第一壓力或第一壓力範圍下執行，並且框205B的去除作業可以在與框205A的改質作業不同的第二壓力或第二壓力範圍下執行。儘管未在圖2中描繪，但一些實施方式可包括將壓力從第一壓力改變為第二壓力的壓力調節作業。例如，此壓力調整可以發生在框205A和205B之間。與上述類似，第一和第二壓力例如可以在約20毫托（mTorr）和760 Torr（1atm）之間，包括在約20 mTorr和600 mTorr之間、約30 mTorr和500 mTorr之間、以及約40 mTorr和400 mTorr之間、以及在約 3 Torr和 8 Torr之間、以及約 4 Torr和8 Torr之間、2 Torr和10 Torr之間、以及100 Torr和760 Torr之間。在一些其他實施例中，框205A的改質作業和框205B的去除作業都可以在實質相同的壓力下（例如，在彼此的大約10%或5%內）執行，例如此處所描述的任何壓力或壓力範圍。
進一步以圖3解釋所描述的蝕刻的一些實施方式，圖3描繪了根據所揭露的實施例的原子層蝕刻的示例示意圖。在圖302a-302e中，從晶圓蝕刻出單層IGZO材料。在302a中，提供晶圓並且它具有一層或多層IGZO，每個IGZO分子表示為無陰影的圓圈。如在圖 3 的圖例中進一步指出的，每個非陰影圓圈代表一個單一的 IGZO 分子，其包括由圖302d中的陰影圓圈和標識符316表示的銦、由圖302d中的陰影三角形和標識符318表示的鎵、由圖302d中的陰影菱形和標識符320表示的鋅、以及由圖302d中的無陰影矩形和標識符321表示的氧。IGZO的頂層可以被認為是表面層306。
在302b中，將具有改質分子308（實心黑色圓圈，其中一些用標識符308標識）的第一製程氣體引入至晶圓，其改質IGZO表面層306以形成銦鎵鋅氧氟化物。302b中的示意圖顯示了一些改質分子308被吸附到表面層306的IGZO分子304上以產生包括改質分子312的改質表面層310（在302b中一個改質分子312被標示在虛線橢圓內）例如，銦鎵鋅氧氟化物。如上所述，改質分子308可以是具有氟的物質，例如氫氟化物。在一些情況下，如在示意圖302b中與從晶圓上移除的氫分子323（陰影正方形）鍵結的氧矩形321所示，IGZO的氧可以在改質作業期間藉由與源自含有氫的改質分子（例如氫氟化物）的氫鍵結而從晶圓去除。對於一些熱ALE技術，該圖302b可以在晶圓保持在如上所述的第一溫度時出現，例如，這使得改質分子能夠化學吸附在IGZO材料的表面上。在一些其他實施方式中，該改質作業可以是電漿輔助的。
在302c中，在302b中已經產生改質分子312（例如，銦鎵鋅氧氟化物）和改質表面層310之後，可以可選地從腔室中吹掃第一製程氣體，如上所述並在圖2中之框207中所表示。
在302d中，去除分子314被引入到處理室中，並且在一些實施例中，這可以藉由將具有第二物質（即，具有去除分子314）的第二製程氣體流到晶圓上而發生，並且第二物質可以包括例如烷基鋁鹵化物、鋁鹼化物、有機鋁化合物（如DMAC以及二乙基氯化鋁）、TMA、或二酮（如Sn(acac) 2、Hhfac、和Hacac）、矽鹵化物、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物（如四氯化矽（SiCl 4）、二甲基二氯矽烷（SiCl 2(CH 3) 2）、三甲基氯矽烷（SiCl(CH 3) 3）、二氯矽烷（SiH 2Cl 2）、二甲基氯矽烷（SiHCl(CH 3) 2）、四甲基矽烷（Si(CH 3) 4））、或與Si鍵結的Cl、H、和CH 3配位基的組合。示意圖302d進一步說明了IGZO的金屬成分中的每一種都被導致從晶圓上解吸並因此被從晶圓上去除。可以看到銦316、鎵318、和鋅320響應於去除分子314（例如，具有烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物的第二物質）從晶圓解吸，流到晶圓上並與IGZO的改質層310（例如，銦鎵鋅氧氟化物312）反應。在某些情況下，在改質作業中一些氧與源自含氫的改質分子（如氫氟化物）的氫鍵結後（如在示意圖302d中與從晶圓上去除的氫分子323（陰影正方形）鍵結的氧矩形321所示），IGZO 的一些氧可能在去除作業期間從晶圓上解吸，如氧矩形321所示。
在一些熱ALE實施例中，該去除作業可以在第二溫度下進行，在該第二溫度下，發生改質表面層310的改質分子312從晶圓的解吸；在這些去除作業的若干者中可能不使用電漿。在一些實施例中，第二溫度與第一溫度相同或實質相同（例如，在彼此的約10%或5%內）。在其他實施例中，第一和第二溫度可以彼此不同，並且在這些實施例中，可以藉由加熱或冷卻基板來將溫度從第一溫度改變到第二溫度。在一些情況下，一以上作業中的溫度可能升高。
在302e中，改質分子312，且因此改質表面層310，已經從晶圓上去除。
如上所述，一些實施方式可以具有至少部分重疊的改質物質和去除物質的流動，例如HF和DMAC的重疊流動。圖4描繪了根據揭露的實施例用於執行作業的第三示例製程流程圖。在此，框401和403與圖1中的框101和103相同。在圖4中，框105的至少一部分改質和去除作業是同時執行的，如可見於框405A和405B的同時發生。框405A的改質作業和框405B的去除作業可以與上文描述的相同，除了所指出的差異之外，包括第一和第二物質流到晶圓上的時間和重疊。例如，框405A的第一物質具有氟化物，該氟化物流到IGZO層的表面上並改質IGZO表面以產生改質表面層，例如銦鎵鋅氧氟化物。此外，框405B的第二種物質具有烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、鹵化矽烷、和烷基矽鹵化物，它們與IGZO的改質表面層反應以將其從晶圓上去除。下面描述其他製程條件和實施方式。每種製程氣體還可以包括如上提供的載氣。
在一些實施例中框405A的改質作業和框405B的去除作業僅針對蝕刻的一部份而重疊。在其他實施例中，這些框405A和405B針對實質全部的此蝕刻（例如，在彼此的大約10%或5%內）重疊；這些實施方式中的若干者使第一和第二化學物質在流動到晶圓上之相同的製程氣體中，而一些其他實施方式使這些物質在共流或同時流動到晶圓上之分別的製程氣體中。
圖5A至5C描繪了根據各種實施例的示例性氣體流序列。在圖5A中，具有第一物質的第一製程氣體和具有第二物質的第二製程氣體在沒有任何重疊的情況下流到晶圓上並且可以被認為是關於圖2和圖3描述的氣體流。在此，從時間t1到時間t2將第一製程氣體流動，然後將它關閉；這可以被認為是框205A和示意圖302b的改質作業。在一些情況下，可以在時間t2和時間t3之間執行可選的吹掃作業，例如可選的框207和示意圖302c。在時間t3，第二製程氣體流到晶圓上直到時間t4，直到將它停止；這個時間段可以被認為是框205B和示意圖302d的去除作業。
在圖5B中，第一製程氣體和第二製程氣體僅針對該蝕刻的一部分而重疊。在時間t1，第一製程氣體流到晶圓上，而第二製程氣體不流到晶圓上，上述操作持續到時間t2。這也可以被認為是框205A和示意圖302b的改質作業。在時間t2，第二製程氣體流到晶圓上，且第一製程氣體同時流到晶圓上。在時間t2和時間t3之間，第一和第二製程氣體皆流到晶圓上；這可以被認為是第一和第二製程氣體的重疊或共流時段。參考返回圖4，該重疊時段可以被認為是框405A和405B的同時執行。在圖5B的時間t3，第一製程氣體流動係加以停止，而第二製程氣體繼續流動，直到將其停止的時間t4。這時間也可以被認為是框205B和示意圖302d的去除作業。
在一些實施例中，可以在圖5B所示的蝕刻期間調整晶圓的溫度。例如，晶圓可以在時間t1和t2之間保持在第一溫度，在時間t2調節到第二溫度並保持在該第二溫度直到時間t3或t4。在一些這樣的實施方式中，可以在時間t3直到時間t4將溫度調節到第三溫度。在一些其他實施例中，溫度可以從時間t1到時間t3保持在第一溫度，然後調整到第二溫度。在一些實施例中，這可以被認為是溫度上升或下降序列，其中第二溫度大於或小於第一溫度，並且當適用時，第三溫度大於或小於第二溫度。這些溫度可以是上文提供的任何溫度。在本文提供的任何蝕刻期間調節溫度可以允許額外控制和使用化學吸附和解吸。在一些其他實施例中，晶圓可以在圖5B的蝕刻期間保持在實質恆定的溫度（例如，在設定溫度的約10%或5%內）。
類似地，晶圓溫度可以在改質、去除、或兩者期間升高或降低。例如參考圖5A，在時間t1和時間t2之間的改質作業期間，晶圓溫度可以從第一溫度升高到更高的第二溫度，或者從第一溫度降低到較低的第三溫度。替代地或附加地，在時間t3和t4之間的去除作業期間，晶圓溫度也可以升高或降低。
替代地或附加地，可以在圖5B的蝕刻期間調節腔室壓力。例如，腔室可以在時間t1和t2之間保持在第一壓力，在時間t2調整到第二壓力並且保持在該第二壓力直到時間t3或t4。在一些這樣的實施方式中，可以在時間t3將壓力調整到第三壓力直到時間t4。在一些其他實施例中，壓力可以從時間t1到時間t3保持在第一壓力，然後調整到第二壓力。在一些實施例中，這可以被認為是壓力上升或下降序列，其中第二壓力大於或小於第一壓力，並且當適用時，第三壓力大於或小於第二壓力。這些壓力可以是上文提供的任何壓力。在本文提供的任何蝕刻期間調整壓力可以允許額外控制和使用化學吸附和解吸，以及減少腔室中不理想的殘留物堆積。在一些其他實施例中，壓力在圖5B的蝕刻期間可以是實質恆定的（例如，在設定壓力的約10%或5%內）。
類似地，可以在改質、去除、或兩者期間執行腔室壓力增加或減少。例如參考圖5A，在時間t1和時間t2之間的改質作業期間，腔室壓力可以從第一壓力增加到更大的第二壓力，或者從第一壓力降低到較低的第二壓力。替代地或附加地，在時間t3和t4之間的去除作業期間，腔室壓力也可以增加或減少。
在圖5C中，對實質全部的蝕刻步驟而言，第一物質和第二物質共流或同時流動到晶圓上。由於氣體輸送系統的設計、實施、公差、和作業方面的缺陷，這些氣體可能意欲以完全相同的時間加以共流，但實際上可能並不準確。在圖 5C 中，第一種物質和第二種物質從時間 t1 到 t2 同時流到晶圓上，之後將它們都停止。在一些實施方式中，第一和第二物質可以與流到晶圓上的可選載氣一起處於相同的製程氣體中。在一些其他實施方式中，第一物質可以是第一製程氣體的一部分，而第二物質可以是分離的第二製程氣體的一部分，如上所述，並且從時間 t1到時間t2這些第一和第二製程氣體都共流到晶圓上。
在一些實施方式中，保持第一和第二物質分離直到它們進入處理室可能是有利的。這可以避免第一和第二物質之間的交互反應。因此，第一和第二物質可以在分離的管線中流動並經由分離的埠口進入處理室，例如經由雙充氣部噴淋頭或經由分離的噴嘴。這可以允許兩種化學物質僅在晶圓表面上相遇。
在一些實施例中，可以在圖5C和圖4所示的蝕刻期間調整晶圓的溫度。例如，可以在時間 t1 和 ta 之間將晶圓保持在第一溫度，在時間ta調節為第二溫度並且保持在該第二溫度直到時間t2。在一些這樣的實施方式中，可以在整個蝕刻過程中將溫度調節到第三溫度或其他溫度。在一些實施例中，這可以被認為是溫度升高或降低序列，其中例如，第二溫度大於或小於第一溫度，並且當適用時，第三溫度大於或小於第二溫度。這些溫度可以是上文提供的任何溫度。在一些其他實施例中，晶圓可以在圖5C的蝕刻期間保持在實質恆定的溫度。
可替代地或附加地，可以在圖5C的蝕刻期間調節腔室壓力。例如，腔室可以在時間t1和t2之間保持在第一壓力，在時間t2調節到第二壓力並保持在該第二壓力直到時間t3。在一些實施例中，這可以被認為是壓力上升或下降序列，其中第二壓力大於或小於第一壓力。這些壓力可以是上文提供的任何壓力。在一些其他實施例中，在圖5C的蝕刻期間壓力可以是實質恆定的。
具有重疊流動的改質和去除作業進一步說明於圖6之中，圖6描繪了根據所揭露的實施例的蝕刻的示例示意圖。圖602a對應於上面的圖302a，其中提供了晶圓並且具有一層或多層IGZO，每個IGZO分子表示為無陰影的圓圈。每個無陰影的圓圈代表一個單一的 IGZO 分子，包括銦（由陰影圓圈表示）、鎵（由陰影三角形表示）、鋅（由陰影菱形表示）、和氧（由無陰影矩形表示）。 IGZO的頂層可以被認為是表面層606。
在602b中，將第一物質（即改質分子608（實心黑色圓圈，其中一些用標識符608標識））和第二物質（即去除分子614）同時引入處理室中；這可以表示上述的共流或同時流動，例如關於圖4、5B、和5C。這裡，一些改質分子608被吸附到表面層606的IGZO分子604上以產生包括改質分子612的改質表面層610（在602b中一個改質分子612標示於虛線橢圓內），例如，銦鎵鋅氧氟化物。如上所述，改質分子608可以包括氟，例如氫氟化物。去除分子614也共流到晶圓上，並且第二物質可以包括烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物，如上文所提供。這些去除分子614與改質分子612（例如，銦鎵鋅氧氟化物）反應，並導致IGZO的金屬成分的每一者從晶圓上解吸並因此從晶圓上去除。響應於去除分子614（例如，具有烷基鋁鹵化物、矽鹵化物、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物的第二物質）流到晶圓上並與IGZO（例如，銦鎵鋅氧氟化物612）的改質層610反應，可以看到銦616、鎵618、鋅620、和氧621從晶圓解吸。如上所述，氧621藉由與源自含有氫的改質分子（例如氫氟化物）的氫鍵結而被去除，如示意圖602b中與從晶圓去除的氫分子623（陰影正方形）鍵結的氧矩形621所示。在一些實施例中，第一物質和第二物質可以藉由分離的氣體管線和/或分離的埠口（例如，同一噴淋頭內的分離的注入噴嘴或埠口）分別流入處理室。
在一些實施例中，當第一物質和第二物質（例如改質分子和去除分子）流到晶圓上時，可以蝕刻額外的IGZO層。例如，圖 602b 說明 IGZO 的第二層622可以類似地被改質以形成改質分子612a，當暴露於去除分子 614 並與去除分子 614 反應時，該改質分子612a也可以從晶圓上去除。
圖602b可以被認為是在第一和第二物質同時流到晶圓上期間蝕刻的示意圖。如上面關於圖5B所描述的，在該圖602b之前可發生可能由圖302b表示的一些改質。此外，在如圖5B中的某些情況下，在圖 602b 的此共流之後，可能在沒有任何同時改質的情況下發生額外的去除；這可以由圖302d表示。在一些這樣的實施例中，圖5B的蝕刻可以藉由圖302b、602b、和302d的序列加以說明。
參考返回圖4，框405A和405B一起執行一段持續時間可以被認為是單個ALE循環。在一些實施方式中，可以停止框405A和405B然後重複以執行多個循環並移除IGZO的多個層。這可以包括執行例如約1至1,000個循環、約1至約500個循環、約1至約100個循環、約1個循環至約30個循環、或約1至約20個循環。可以包括任何合適數量的ALE循環以蝕刻期望量的IGZO膜。在一些實施例中，循環執行ALE以蝕刻晶圓上之層的表面的約1埃（Å）至約50Å。在一些實施例中，ALE的循環蝕刻晶圓上之層的表面的大約2Å和大約50Å之間。在一些實施例中，每個ALE循環可以蝕刻至少約0.1Å、0.5Å、1Å、2Å、或3Å。
在此處提供的一些實施例中，第一製程氣體的流率可以保持恆定並且第二製程氣體的流率可以保持恆定。在一些其他實施例中，第一和第二製程氣體可以相同或不同的流率流動。在一些其他實施例中，改變第一和/或第二製程氣體的流率可能是有利的。這可以包括，例如，在去除作業期間增加第二製程氣體流率，以便隨著去除作業的進行提供更多去除分子。一些示例流率可以包括在大約50 sccm和1000 sccm之間。
本文所述的蝕刻的一些實施方式可包括加熱處理室和/或氣體輸送系統的一以上表面或態樣，以減少在室表面上或輸送系統內的不理想的反應或沉積。升高這些特徵部的溫度可防止處理室內的處理氣體和蒸汽的不理想的冷凝。例如，到基板上的一些製程氣體使用了將吸附到基板上的蒸汽（例如水和/或酒精蒸汽），但它們也可能不理想地吸附到腔室的內表面上。這會導致腔室內表面（例如腔室壁、噴淋頭、或基座或靜電卡盤）上的不理想的沉積和蝕刻，這會損壞腔室表面並導致微粒剝落到基板上，從而導致基板缺陷。為了減少和防止在腔室的內表面上不理想的冷凝，腔室的壁、頂部、和底部的溫度可以保持在處理作業中使用的化學物質不會發生冷凝的溫度。這些表面可以被加熱到高於環境溫度的溫度，例如至少到至少約40 °C、至少約60 °C、至少約80°C、至少約90°C、至少約120 °C、至少約130℃、或至少約150℃。因此，本文提供的技術還可以包括將處理室的一以上表面和/或氣體輸送系統的一以上態樣加熱並維持至升高溫度，例如至少達至少約40 °C、至少約60 °C、至少約80°C、至少約90°C、至少約120°C、至少約130°C、或至少約150°C。在某些情況下，高於約60°C的溫度可能是安全隱患，可能需要對腔室或設備的外部部分進行隔絕。
類似地，氣體輸送系統的態樣，例如氣體管線和氣體分配裝置（例如面板或噴淋頭）也可以被加熱以減少該系統和處理室中不理想的沉積和反應。例如，可以加熱氣體管線和混合室以防止其中流動的蒸氣和氣體的不理想的冷凝。這些管線和氣體輸送系統可以被加熱到至少約40 °C、至少約80°C、至少約90°C、至少約120°C、至少約130°C、或至少約150°C。
在一些實施例中，本文提供的蝕刻可以使用額外的優先蝕刻步驟來去除在一些蝕刻之後保留在晶圓表面上的IGZO成分。例如，本文所述的一些如此的蝕刻可以以比銦和鎵更高的蝕刻率去除鋅，這可能導致在蝕刻製程之後相較於鋅而在晶圓表面上保留更多的銦和鎵。可以執行優先蝕刻或清潔作業，其可以從晶圓表面去除這些剩餘的IGZO成分。在一些實施例中，這可以在一以上ALE循環或本文描述的改質和去除作業的執行之後執行，例如框105、205A和205B、以及405A和405C。
[ALE設備] 現在參考圖7，示出了根據本揭露的用於選擇性蝕刻材料的基板處理室的示例。雖然顯示和描述了特定的基板處理室，但本文描述的方法可以在其他類型的基板處理系統上實施。圖7描繪了根據所揭露實施例（包括熱原子層蝕刻）的用於半導體處理的示例設備720；該設備720包括處理室722、製程氣體單元724、基板加熱單元726、和基板冷卻單元728。處理室722具有至少部分地界定和限定腔室內部732（其可以被認為是一個充氣容積）的室壁730。製程氣體單元724被配置為使製程氣體流到腔室內部732中的基板734上，製程氣體可以包括液體和/或氣體，例如反應物、改質分子、轉化分子、或去除分子。製程氣體單元724還包括一以上流動特徵部742，其被配置為使第一製程氣體流到基板734上，例如孔、噴嘴（其中描繪了兩個）、或噴淋頭。一以上流動特徵部742可位於腔室內部732內的上方、下方、側面、或位置組合，例如在處理室壁、頂部、及底部上。製程氣體單元724可以包括混合容器，用於混合和/或調節製程氣體以輸送到腔室內部732。一以上混合容器入口閥可以控制製程氣體向混合容器的引入。
製程氣體單元724可以包括第一製程氣體源736、第一製程液體源738、可以將第一液體汽化成氣體的汽化點（未示出）、和載氣源740。一些反應物在汽化之前可以以液態形式儲存，並且之後輸送到處理室722。在一些實施例中，第一製程氣體可以包括氧化氣體、鹵化氣體、或被配置為在不使用電漿的情況下改質基板上的一以上材料層的另一種氣體。在一些實施方式中，汽化點可以是加熱的液體注入模組。在一些其他實施方式中，汽化點可以是加熱汽化器。在一些其他實施例中，可藉由在包含液體試劑的容器上方抽真空來產生蒸氣。在其他實施方式中，汽化點可以從處理站中去除。在一些實施方式中，可在汽化點上游提供液體流控制器（LFC）以控制用於汽化且輸送到腔室內部732的液體質量流。載氣源740包括一種以上載氣或液體，其可與製程氣體一起流動；這些可能是惰性氣體，如N 2、Ar、Ne、He。設備720還可以包括真空泵733，真空泵733被配置為將腔室內部泵送為低壓，例如具有1mTorr或10Torr壓力的真空。
腔室內部732包括基板支撐特徵部735，其被配置為支撐腔室內的基板734並使基板734熱浮動。基板支撐特徵部735可以包括例如支撐腔室內部732中之基板734的夾持件、水平銷或支撐件、垂直銷或支撐件、和半圓形環。這些特徵部被配置為支撐基板734，使得基板734的熱質量盡可能地減少為僅基板的熱質量。每個基板支撐特徵部735因此可以與基板734具有最小的接觸並且可以是在處理期間充分支撐基板所需的最少數量的特徵部（例如，為了支撐基板的重量並防止基板的非彈性變形）。例如，與基板接觸的一個基板支撐特徵部735的表面積可以小於基板背面的總表面積的約1%、0.5%、0.1%、0.05%、或0.01%；例如，也可以使用2、3、或4個特徵部。
在一個示例中，支撐特徵部735可以包括兩個或更多個垂直銷，這些垂直銷具有沿著垂直縱向軸線纏繞或呈螺旋狀的凹槽，並且以自縱向軸線的不同距離而偏移並且被配置為支撐基板。當垂直銷沿其縱向軸線旋轉並且基板的邊緣位於凹槽中時，凹槽的邊緣以及因此基板的邊緣更遠離縱向軸線而移動。當多個垂直銷用於支撐基板時，垂直銷的旋轉導致凹槽在垂直於縱向軸線的方向上向基板施加支撐力。
在一些實施例中，腔室722可以包括晶圓支撐基座，該晶圓支撐基座包括基板升降銷。在熱 ALE 處理期間，升降銷可以支撐和定位基板遠離基座，使得基座和基板之間實質上沒有熱能傳遞（例如，兩者之間的能量傳遞小於 10%、5%、1%、0.5%、或0.1%）。在一些其他實施例中，腔室722可以沒有基座。在一些實施例中，可以使用包含基板加熱單元726的靜電卡盤（ESC），該基板加熱單元726被配置為將基板加熱到本文提供的溫度，例如在大約20°C和500°C之間。
例如，基板加熱單元726被配置為將基板加熱到多個溫度並維持這些溫度例如至少1秒、5秒、10秒、30秒、1分鐘、2分鐘、或3分鐘。在一些實施例中，基板加熱單元726被配置為在至少兩個溫度範圍之間加熱基板，第一範圍在大約20°C和150°C之間，且第二範圍在大約200°C和600°C之間，例如，還配置為將基板的溫度保持在這些範圍內至少1秒、5秒、或10秒。此外，在一些實施例中，基板加熱單元726被配置為例如在小於約250毫秒、150毫秒、100毫秒、或50毫秒的時間內將基板從第一溫度範圍加熱到第二溫度範圍。
基板加熱單元726可利用輻射加熱、對流加熱、雷射加熱、電漿加熱、固體到固體的熱傳遞（例如，將由加熱的靜電卡盤或基座中的一以上加熱元件產生的熱傳遞到由卡盤或基座所支撐的基板、或卡盤或基座之上的基板）、或這些項目的組合。對於輻射加熱，基板加熱單元726可用於發射光加熱、紫外線加熱、微波加熱、射頻加熱和感應加熱。例如，基板加熱單元726可以包括發光二極體（LED），其發射可見光，該可見光之波長可以包括在400奈米（nm）和800nm之間（包含端點）的範圍。這還可以包括例如加熱燈、發光二極體（例如，LED）、陶瓷加熱器、石英加熱器、或連接到光能量源的多個梯度指數（GRIN）透鏡。GRIN透鏡被配置為以均勻的方式將來自光能量源的熱能（熱或光）傳遞到基板；光源可以是雷射或高強度光源，其藉由導管（例如光纖纜線）將熱能傳輸到GRIN透鏡。基板加熱單元726使用的加熱元件可以位於基板734的上方、下方、側面、或位置的組合上，並且它們可以位於腔室內部732的內部、外部、或兩者。在圖7之中，基板加熱單元726使用的加熱元件包括多個LED 726A，它們位於基板734的上方和下方；下部加熱元件定位在腔室內部732內部並且上部加熱元件定位在腔室內部732外部。在一些實施例中，對於定位在腔室722外部的一些加熱元件，腔室722可以具有窗口754，其允許輻射傳輸到腔室內部732之中以及基板734之上。在一些實施例中，該窗口754可以是光學級石英板，而在其他實施例中，它可以是透明的銦錫氧化物（ITO）窗口。在一些實施例中，基板加熱單元726包括多個LED 726A，其可僅位於基板734下方，基板734下方可包括基座或ESC內部，其也可包括窗口，由LED發射的光可經由該窗口到達基板的背面。
對於固體到固體的熱傳遞，基板加熱單元726可以具有一以上加熱表面，這些加熱表面被配置為接觸和加熱在腔室內部中的基板。在一些實施例中，基板加熱單元726可具有加熱平臺，例如平坦表面或基板基座的表面，其被配置為接觸基板的後表面並加熱基板。該加熱平臺可以具有加熱元件，例如上面討論的加熱線圈、加熱流體、或輻射加熱，它們可以加熱加熱平臺的表面。當基板的背面與加熱平臺直接接觸或偏離加熱平臺但足夠接近以接收來自加熱平臺的熱能時，基板可被加熱。當使用這種固體到固體的熱傳遞來加熱基板時，基板在受冷卻時與加熱板分離。雖然一些傳統的ALE設備可能具有包括加熱和冷卻元件的基板基座，但這些設備無法在熱ALE的溫度之間快速（例如，低於250毫秒）循環，這是因為重複被加熱和冷卻的基座的大熱質量。例如，將基座從第一溫度範圍（例如，20°C 到100°C）加熱到第二溫度範圍（例如，200°C 到 500°C）可能需要幾秒鐘或幾分鐘，以及將基座從第二溫度範圍冷卻到可以將基板冷卻到第一溫度範圍的較低溫度也可能需要幾秒鐘或幾分鐘。因此，在使用這固體到固體的加熱技術之後，加熱平臺和基板彼此分離，這可以例如藉由將基板和/或加熱平臺彼此遠離移動來實現。如果沒有這種分離，冷卻發生於基板與加熱平臺的熱質量二者，這會增加冷卻時間，從而降低基板的生產量。在一些實施例中，具有基板加熱單元和用於冷卻的珀耳帖（Peltier）元件的ESC或基座可以實現快速加熱和冷卻時間（例如大約30秒以將基板冷卻至期望溫度）。在一些實施例中，這可以在低壓下進行，例如小於1Torr，包括例如小於50mTorr。
圖7的基板冷卻單元728被配置為主動冷卻基板。在一些實施例中，基板冷卻單元728將冷卻氣體流到基板734上，其主動冷卻基板734。基板冷卻單元728可以包括例如：冷卻流體源748，其可以包含冷卻流體（氣體或液體）；以及冷卻器750，其被配置為將冷卻流體冷卻至期望溫度，例如小於或等於0°C、-50°C、-100°C、-150°C、-170°C、-200°C、及-250°C。基板冷卻單元728包括管道和冷卻劑流動特徵部，例如噴嘴或孔，其被配置為使冷卻劑流體流入腔室內部732。在一些實施例中，當流體流入腔室722時，流體可以處於液態，並且當其到達腔室內部732時，其可變成蒸氣狀態，舉例來說，如果腔室內部732處於低壓狀態，例如1托。冷卻流體可以是惰性元素，例如氮、氬、氦。在一些實施例中，進入腔室內部732的冷卻流體的流率可以是例如至少10升/秒、50升/秒、100升/秒、150升/秒、200升/秒、250升/秒、及300升/秒。
各種不同因素可增加冷卻流體冷卻基板的能力。藉由各種實驗已經發現，冷卻流體的流率越高，基板冷卻得越快。在一個示例性實驗中，發現以每秒1升的流率流向基板的大約 -196°C 的冷卻氣體在大約 5,000 毫秒內將基板的溫度從大約 220°C 降低到大約 215°C ，而相同的冷卻氣體以每秒 10 升的流率在大約 5,000 毫秒內將基板的溫度從大約 220°C 降低到大約 195°C。還發現基板和腔室頂部之間的間隙也可能影響基板的冷卻；間隙越小，冷卻作用越高。在一個實例中，發現使用約-196°的冷卻氣體在約5,000毫秒內將與腔室頂部相隔約50微米的間隙的基板從約220°C冷卻至約215°C，同時使用相同的冷卻氣體在約5,000毫秒內將與腔室頂部相隔約5毫米間隙的基板從約220°C冷卻至約209°C。因此，發現流率越高且間隙越小，基板冷卻得越快。
在一些實施例中，基板冷卻單元728可以使用固體到固體的熱傳遞來主動冷卻基板734。在這些實施例中的若干者之中，可以使用冷卻平臺（例如平坦的冷卻表面）來接觸基板734的底部並冷卻基板。該平臺可以藉由在平臺上、經由平臺、或在平臺下方流動冷卻流體來冷卻。當使用這種固體到固體的冷卻時，類似於上面討論的固體到固體的加熱，在加熱基板期間，例如藉由用升降銷將基板抬起而將基板從冷卻平臺上移開，而使基板與冷卻平臺分離。如果沒有此分離，基板和冷卻平臺的熱質量都會被冷卻，這需要更多的冷卻，進而會增加製程時間並降低產量。在一些實施例中，基板頂部的輻射加熱或基板底部的電漿加熱可以與固體到固體的冷卻結合使用。
在一些實施例中，基板冷卻單元728可以使用雷射冷卻來冷卻基板。這可以藉由利用反向Navier-Stokes反應來冷卻至少在基板的暴露表面上包括銩分子的基板。例如，基板的溫度以聲子形式表現自身，且雷射冷卻將光子發射到基板表面，這些光子與銩中的聲子相互作用並拾取聲子，且接著使基板有著處於更高能階的來自銩的聲子。這些聲子的去除導致基板溫度降低。銩可以摻雜到基板的表面上以便能夠進行此雷射冷卻，並且此摻雜可以結合到上面列出的技術中，例如在諸如去除作業之類的任何作業之後或之前發生。
如上所述，該設備的一些實施例可以包括電漿源，該電漿源被配置為在腔室內部產生電漿。這些電漿源可以是電容耦合電漿（CCP）、電感耦合電漿（ICP）、上遠程電漿、和下遠程電漿。
在一些實施例中，本文描述的設備可以包括控制器，該控制器被配置為控制設備的各個態樣以便執行本文描述的技術。例如，在圖7中，設備720包括控制器766（其可以包括一以上物理或邏輯控制器），其與處理室通信連接並且控制處理室的一些或所有作業。系統控制器766可以包括一以上記憶裝置768和一以上處理器770。在一些實施例中，該裝置包括當執行所揭露的實施例時用於控制例如流率和持續時間、基板加熱單元、基板冷卻單元、腔室中基板之裝載和卸載、基板的熱浮動、及製程氣體單元的切換系統。在一些實施例中，該設備可以具有高達約500ms或高達約750ms的切換時間。切換時間可能取決於流動化學品、選擇的配方、反應器結構、和其他因素。
在一些實施方式中，控制器766是設備和系統的一部分，其可以是上述示例的一部分。如此的系統或設備可以包括半導體處理設備，包括一個以上處理工具、一個以上腔室、一個以上用於處理的平臺、和/或特定的處理組件（氣體流系統、基板加熱單元、基板冷卻單元等）。這些系統可以與電子設備整合，用於在處理半導體晶圓或基板之前、期間、和之後控制它們的作業。電子設備可以被稱為「控制器」，它可以控制一個以上系統的各種組件或子部分。根據處理參數和/或系統類型，控制器766可以被程式設計以控制本文揭露之製程的任何一者，包括製程氣體的輸送、溫度設定（例如，加熱和/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF）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、位置和作業設定、晶圓轉移進及出與特定系統相連接或介接之工具及其他轉移工具及/或負載鎖。
廣義而言，該控制器766可能被定義為具有各種不同的積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子裝置，其接收指令、發佈指令、控制作業、啟動清潔作業、啟動端點量測、及類似者。該等積體電路可能包含儲存程式指令的韌體形式的晶片、數位訊號處理器（DSP）、被定義為特定應用積體電路（ASIC）的晶片、及/或一以上微處理器、或執行程式指令（例如，軟體）的微控制器。程式指令可能是以各種不同的獨立設定（或程式檔案）的形式傳輸至該控制器的指令，定義在半導體晶圓之上或對半導體晶圓或對系統執行特定製程的作業參數。在若干實施例之中，該等作業參數可能係由製程工程師所定義的配方的部份，以完成在晶圓的一以上層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒的製造期間的一以上處理作業。
在若干實施方式之中，該控制器766可能耦合至一電腦或係該電腦的一部份，該電腦與該系統整合、耦合至該系統、以其他方式網路連線至該系統、或其中的組合。舉例而言，該控制器可能在「雲端」或係晶圓廠主機電腦系統的全部或一部份，其可以允許晶圓處理的遠程存取。該電腦可能使得能夠遠程存取該系統以監控製造作業的目前進度、檢視過去製造作業的歷史紀錄、檢視來自複數製造作業的趨勢或績效指標、改變目前處理的參數、設定目前處理之後的處理作業、或開始新的製程。在若干示例之中，遠程電腦（例如，伺服器）可藉由網路對系統提供製程配方，該網路可能包含區域網路或網際網路。該遠程電腦可能包含一使用者介面，允許參數及/或設定的輸入或程式設計，接著將參數及/或設定從遠程電腦傳輸至該系統。在若干示例之中，該控制器766接收資料形式的指令，該指令對在一或多作業期間待實施的處理步驟每一者指定參數。應理解到，該等參數可能特定於待實施的製程類型以及該控制器被配置以介接或控制的工具類型。因此，如上所述，該控制器766可能為分散式的，例如透過包含被網路連線在一起並朝著共同目的（例如，本文中所述的製程及控制）而運作的一以上分離式控制器。用於如此目的的分散式控制器的一示例是在腔室之上的一以上積體電路，其與位於遠程（例如在平臺層級或作為一遠程電腦的部份）的一以上積體電路進行通信，這些積體電路相結合以控制在腔室上的製程。
如上所示，取決於將藉由設備實施的一以上製程作業，該控制器766可能與以下一者以上通訊：其他的設備電路或模組、其他工具組件、叢集工具、其他工具介面、鄰接工具、相鄰工具、位於整個工廠的工具、一主電腦、另一控制器、或用在材料傳送以將晶圓容器攜至及攜自在半導體製造工廠之中的工具位置及/或負載埠的工具。
同樣如上所述，控制器被配置為執行上述任何技術。例如，參考圖7的設備720和圖1的技術，在一些實施例中，控制器766被配置為使基板加熱單元726將定位在基板支撐特徵部735上的晶圓734帶到（即加熱）至第一溫度，並導致製程氣體單元724將第一製程氣體流向晶圓734。如上所述，在一些實施例中在不使用電漿的情況下，第一製程氣體被配置為藉由化學吸附而改質晶圓734上之IGZO的一以上表面層，而晶圓734保持在第一溫度。控制器766還可以被配置為使製程氣體單元724如本文所述將第二製程氣體流到基板上以去除IGZO的改質層。
如上所述，本文中執行的一些蝕刻可以是溫度控制之處理室的特徵部，例如其側壁、頂部、和/或底部，以及噴淋頭和氣體輸送系統。圖8描繪了根據所揭露實施例的示例設備的橫截面側視圖。如下文詳述，該設備800能夠快速且精確地控制基板的溫度，包括執行熱蝕刻作業。設備800包括處理室802、具有基板加熱器822和配置為支撐基板818的多個基板支撐件808的基座804、以及氣體分配單元810。
處理室802包括側壁812A、頂部812B、和底部812C，其至少部分地限定腔室內部814，其可以被認為是充氣容積。如本文所述，在一些實施例中可能需要主動控制處理室壁812A、頂部812B、和底部812C的溫度，以防止在它們的表面上出現不理想的冷凝。一些新興的半導體處理作業將蒸汽（例如水和/或酒精蒸汽）流到基板上，其吸附到基板上但它們也可能不理想地吸附到腔室的內表面上。這會導致在腔室內表面上產生不理想的沉積和蝕刻，這會損壞腔室表面並導致微粒剝落到基板上，從而導致基板缺陷。為了減少和防止在腔室的內表面上不理想的冷凝，腔室的壁、頂部、和底部的溫度可以保持在處理作業中使用的化學物質不會發生冷凝的溫度。
可以藉由使用加熱器加熱室壁812A、頂部812B、和底部812C來實現腔室之表面的此主動溫度控制。如圖8所示，腔室加熱器816A位於並配置以加熱室壁812A，腔室加熱器816B位於並配置以加熱頂部812B，且腔室加熱器816C位於並配置以加熱底部812C。腔室加熱器816A-816C可以是電阻加熱器，其被配置為當電流流過電阻元件時產生熱。腔室加熱器816A-816C也可以是流體導管，熱傳流體可以流過該流體導管，例如可以包括熱水的加熱流體。在一些情況下，腔室加熱器816A-816C可以是加熱流體與電阻加熱器二者的組合。腔室加熱器816A-816C被配置為產生熱以使室壁812A、頂部812B、和底部812C中的每一個的內表面達到期望的溫度，其範圍可以在大約40°C和大約150°C的範圍之間，包括例如約80℃和約130℃之間、約90℃、或約120℃。已經發現，在某些條件下，水和酒精蒸氣不會凝結在保持在約 90°C 或更高溫度的表面上。
室壁812A、頂部812B、和底部812C也可以由能夠耐受處理技術中使用的化學物質的各種材料所構成。這些腔室材料可以包括例如鋁、陽極氧化鋁、具有聚合物（例如塑膠）的鋁、具有釔氧化物塗層的金屬或金屬合金、具有鋯氧化物塗層的金屬或金屬合金、以及有著鋁氧化物塗層的金屬或金屬合金；在某些情況下，塗層的材料可以是混合的或不同材料組合的層，例如鋁氧化物和釔氧化物的交替層、或鋁氧化物和鋯氧化物的交替層。這些材料係配置以耐受處理技術中使用的化學物質，例如無水HF、水蒸氣、甲醇、異丙醇、氯、氟氣、氮氣、氫氣、氦氣、及其混合物。
設備800還可被配置成在真空或接近真空的情況下執行處理作業，例如在約0.1 Torr至約100 Torr、或約20 Torr至約200 Torr、或約0.1 Torr至約10 Torr的壓力下。這可以包括真空泵884，真空泵884被配置為將腔室內部814泵送為低壓，例如具有約0.1 Torr至約100 Torr的壓力的真空，包括約0.1 Torr至約10 Torr、及約20 Torr至約200 Torr、或約0.1 Torr至約10 Torr。
現在將討論基座804的各種特徵部。基座804包括加熱器822（由圖8中的虛線矩形包圍），該加熱器822具有多個LED 824，LED 824被配置以發射可見光，其波長包含400nm和800nm以及400nm至800nm之間，包括450nm。加熱器 LED 將此可見光發射到基板的背面，從而加熱基板。具有從約400nm至800nm波長的可見光能夠快速且有效率地將矽晶圓從環境溫度（例如約20℃）加熱至約600℃，因為矽吸收此範圍內的光。相比之下，包括紅外輻射在內的輻射加熱可能在直到約400 °C 的溫度下無法有效地加熱矽，因為矽在低於約 400 °C 的溫度下往往對紅外線透明。傳統的「熱板」加熱器（依賴於基板和加熱平臺（例如帶有加熱線圈的基座）之間的固體到固體的熱傳遞）加熱和冷卻速率相對較慢，並且提供的加熱不均勻，這可能是由基板翹曲以及與加熱平臺接觸不一致引起的。例如，將傳統基座加熱到所需溫度、以及從第一到第二較高溫度、以及將基座冷卻到較低溫度，可能需要數分鐘。
加熱器的多個LED可以以各種方式佈置、電連接、和電控制。每個LED可以被配置為發射可見藍光及/或可見白光。在某些實施例中，使用白光（使用EM光譜的可見部分中的波長範圍產生）。在一些半導體處理作業中，白光可以減少或防止不需要的薄膜干擾。例如，一些基板具有背側膜，其反射不同數量的不同光波長，從而產生不均勻且可能無效率的加熱。使用白光可以藉由將白光提供的寬可見光譜上的薄膜干擾加以平均來減少此不需要的反射變化。在一些情況下，取決於基板背面上的材料，使用可見的非白光（例如具有 450 nm 波長的藍光）可能是有利的，例如，以便提供單個或窄帶波長，它可以為某些基板（與白光相比，這些基板可能更好地吸收窄帶波長）提供更有效率、更強大、和直接的加熱。
可以採用各種類型的LED。示例包括板上晶片（COB, chip on board）LED或表面安裝二極體（SMD）LED。對於SMD LED，LED晶片可熔接到印刷電路板（PCB）上，該印刷電路板（PCB）可具有多個電接點，從而允許控制晶片上的每個二極體。例如，單個SMD晶片通常被限制為具有三個二極體（例如，紅色、藍色、或綠色），這些二極體可以單獨控制以產生例如不同的顏色。 SMD LED 晶片的尺寸範圍可以是例如2.8 x 2.5 mm、3.0 x 3.0 mm、3.5 x 2.8 mm、5.0 x 5.0 mm、和5.6 x 3.0 mm。對於COB LED，每個晶片可以有三個以上（例如九個、十二個、十個、數百個或更多）的二極體印刷在相同的PCB上。無論二極體的數量如何， COB LED 晶片通常具有一個電路和兩個接點，從而提供簡單的設計和有效率的單色應用。LED加熱基板的能力和性能可以藉由每個LED發出的熱的瓦數來測量；這些瓦特的熱可能直接有助於加熱基板。
圖9描繪了具有多個LED的基板加熱器的俯視圖。該基板加熱器822包括印刷電路板826和多個LED 824，其中一些被標記；這個描述的多個包括大約1,300個 LED。外部連接828藉由跡線連接以向多個LED 824提供功率。如圖9所示，LED可以沿著從基板加熱器822的中心830徑向偏移不同半徑的多個弧加以佈置；在每個弧之中，LED可以彼此等距。例如，一個弧832被部分陰影點形狀包圍，包括16個LED 824，並且是圍繞中心830延伸的半徑為R的圓的一部分。16個LED 824可以被認為彼此等距沿著此弧 832。
在一些實施例中，多個LED可以包括至少約1,000個LED，例如包括約1,200、1,500、2,000、3,000、4,000、5,000、或多於6,000個。在某些情況下，每個 LED 可以配置為使用在 100% 功率下4 瓦或更少，包括使用在 100% 功率下3 瓦、以及使用在 100% 功率下1 瓦。這些 LED 可以佈置並電連接到單獨可控的區域中，以實現跨基板的溫度調節和微調。在一些情況下，LED可以被分組成例如至少20個獨立可控制區域，例如包括至少大約25、50、75、80、85、90、95、或100個區域。這些區域可以允許在徑向和方位角（即角度）方向上進行溫度調整。這些區域可以按定義的圖案排列，例如矩形網格、六邊形網格、或用於產生所需要溫度輪廓的其他合適的圖案。這些區域還可以具有不同的形狀，例如正方形、梯形、矩形、三角形、長圓形、橢圓形、圓形、環形（例如，環）、部分環形（即，環形扇形）、弧形、段、以及可以以加熱器的中心為中心並且半徑小於或等於基板加熱器 PCB 的總半徑的扇形。這些區域能夠調節晶圓上多個位置的溫度，以產生更均勻的溫度分佈以及所需的溫度輪廓，例如基板邊緣周圍的溫度高於基板中心的溫度。這些區域的獨立控制還可以包括控制每個區域的功率輸出的能力。例如，每個區域可以具有至少 15、20 或 25 個可調整功率輸出。在一些情況下，每個區域可以具有一個LED，從而使每個LED能夠被單獨控制和調整，這可以導致基板上更均勻的加熱輪廓。因此，在一些實施例中，基板加熱器中的多個LED中的每個LED可以是單獨可控制的。
在某些實施例中，基板加熱器822被配置為將基板加熱到多個溫度並且將每個這樣的溫度保持不同的持續時間。這些持續時間可以包括以下的非限制示例：至少約1秒、至少約5秒、至少約10秒、至少約30秒、至少約60秒、至少約90秒、至少約120秒、至少約150秒、或至少約180秒。基板加熱器可以被配置為將基板加熱到約50°C和600°C之間，例如包括約50°C和150°C之間，包括約130°C、或約150°C和350°C之間。基板加熱器可以被配置為將基板維持在這些範圍內的一溫度達各種持續時間，包括以下非限制性示例：至少約1秒、至少約5秒、至少約10秒、至少約30秒、至少約60秒、至少約90秒、至少約120秒、至少約150秒、或至少約180秒。此外，在一些實施例中，基板加熱器822被配置為在例如小於約60秒、小於約45秒、小於約30秒、或小於約15秒之中將基板加熱到這些範圍內的任何溫度。在某些實施例中，基板加熱器822被配置成以一種以上加熱速率加熱基板，例如在至少約0.1℃/秒和至少約20℃/秒之間。
基板加熱器可以藉由使 LED 以一種以上功率準位發射可見光來增加基板的溫度，包括至少約 80%、至少約 90%、至少約 95%、或至少約 100%功率。在一些實施例中，基板加熱器被配置為在約10W至4000W之間發射，包括至少約10W、至少約30W、至少約0.3千瓦（kW）、至少約0.5kW、至少約2kW、至少約3kW、或至少約4kw。該裝置被配置為向基座提供大約0.1 kW及9 kW之間的功率；功率供給件藉由基座連接到基板加熱器，但圖中未示出。在溫度上升期間，基板加熱器可以以高功率運行，並且可以以較低功率準位（例如，包括在大約5W和大約0.5kW之間）運行以維持加熱基板的溫度。
在一些實施例中，基板加熱器還可以包括熱連接到LED的基座冷卻器，使得由多個LED產生的熱可以從LED傳遞到基座冷卻器。此熱連接使得熱可以沿著這些組件之間的一以上熱流路徑從多個LED傳導到基座冷卻器。在一些情況下，基座冷卻器與基板加熱器的一以上元件直接接觸，而在其他情況下，諸如導熱板（例如，包括金屬）的其他傳導元件插入基板加熱器和基座冷卻器之間。參考返回圖8，基板加熱器包括與PCB 826的底部直接接觸的基座冷卻器836。熱被配置為從LED流到PCB 826，以及流到基座冷卻器836。基座冷卻器836還包括多個流體導管838，傳熱流體（例如水）被配置為流過該等流體導管838，以便接收熱並因此冷卻基板加熱器822中的LED。流體導管838可以連接到位於腔室外的貯存器和泵（未圖示）。在一些情況下，基座冷卻器可以被配置為流動被冷卻的水，例如在大約5 °C和20 °C之間。
如本文所提供的，主動加熱處理室802的外表面可能是有利的。在某些情況下，加熱基座804的外表面以防止在其外表面上不理想的冷凝和沈積同樣可能是有利的。如圖8所示，基座804還可包括基座804內部的基座加熱器844，其被配置為加熱基座804的外表面，包括其側面842A和底部842B。基座加熱器844可以包括一以上加熱元件，例如一以上電阻加熱元件和加熱流體被配置為在其中流動的流體導管。在一些情況下，基座冷卻器和基座加熱器都可以具有彼此流體連接的流體導管，使得相同的傳熱流體可以在基座冷卻器和基座加熱器中流動。在這些實施例中，流體可以被加熱到50°C和130°C之間，包括大約90°C和120°C。
基座還可以包括窗口以保護包括多個LED的基板加熱器免受由於暴露於處理作業期間使用的處理化學品和壓力而造成的損壞。如圖8所示，窗口850可以定位在基板加熱器822上方並且可以密封到基座804的側壁849，以便在產生與腔室內部流體隔離的在基座內之充氣容積。此充氣容積也可以被認為是碗部846的內部。窗口可以由一種以上材料構成，這些材料對由LED發射的可見光是光學透明的，包括具有在400nm到800nm範圍內的波長的光。在一些實施例中，該材料可以是石英、藍寶石、具有藍寶石塗層的石英、或氟化鈣（CaF）。窗口內也可能沒有任何孔或開口。在一些實施例中，加熱器可具有15至30mm的厚度，包括20mm和25mm。
如圖8所示，基座804的基板支撐件808被配置為在窗口850和基板加熱器822上方支撐基板818並偏離窗口850和基板加熱器822。在某些實施例中，基板的溫度可以藉由熱浮動或熱隔離來快速且精確地控制腔室內的基板。基板的加熱和冷卻針對基板的熱質量和與基板接觸的其他物件的熱質量。例如，如果基板與大型主體熱接觸（例如在許多傳統蝕刻設備中，整個基板背面位於基座或靜電卡盤的大表面上）則該主體用作基板的散熱件，其影響基板溫度的準確控制能力，且降低基板加熱和冷卻的速度。因此，理想的情況是將基板定位使得僅最小的熱質量被加熱和冷卻。此熱浮動被配置為將基板定位使其與腔室中的其他物體具有最小的熱接觸（包括直接和輻射）。
因此，在一些實施例中，基座804被配置為藉由熱浮動或熱隔離腔室內部814內的基板來支撐基板818。基座804的多個基板支撐件808被配置為支撐基板818，使得基板818的熱質量盡可能地減少到僅基板818的熱質量。每個基板支撐件808可以具有提供與基板818最小接觸的基板支撐表面820。基板支撐件808的數量的範圍可以在從至少3個到例如至少6個或更多。支撐表面820的表面積也可以是在處理作業期間充分支撐基板所需的最小面積（例如，為了支撐基板的重量並防止基板的非彈性變形）。在一些實施例中，一個支撐表面820的表面積可以例如小於約0.1%、小於約0.075%、小於約0.05%、小於約0.025%、或小於約0.01%。
基板支撐件還被配置為防止基板與基座的其他元件接觸，包括基座的表面和基板下方的特徵部。基板818也從基板加熱器822偏移（在一些情況下從基板加熱器822的頂面測量，該頂面可以是LED 824的頂面）一段距離，該距離可能影響加熱基板818的許多態樣。
如上所述，基板支撐件808被配置為將基板818支撐在窗口上方。在一些實施例中，這些基板支撐件是固定的並且固定在定位；這些基板支撐件可能不是升降銷或支撐環。在一些實施例中，包括支撐表面820的每個基板支撐件808的至少一部分可以由至少對LED 824發射的光而言係透明的材料所構成。在一些情況下，該材料可以是石英或藍寶石。這些基板支撐件808的透明性可以使由基板加熱器822的LED發射的可見光能夠穿過基板支撐件808並到達基板818，使得基板支撐件808不會阻擋該光並且基板818可以在被支撐的面積之中予以加熱。與包括對可見光不透明之材料的基板支撐件相比，這可以提供對基板818更均勻的加熱。在一些其他實施例中，基板支撐件808可以由諸如二氧化鋯（ZrO 2）的非透明材料構成。
返回參考圖8，在一些實施例中，基座還被配置為垂直移動。這可以包括移動基座，使得氣體分配單元810的面板876與基板818之間的間隙886能夠在2mm和70mm的範圍內。如下文更詳細地提供的，由於氣體分配單元810與基板818之間產生的小容積，垂直移動基座可以實現基板的主動冷卻以及包括流動氣體和吹掃在內的處理作業的快速循環時間。此移動還可以在基板和氣體分配單元之間產生小的處理容積，這可以導致更小的吹掃和處理容積，且從而減少吹掃和氣體移動的時間並增加產量。
氣體分配單元810被配置為使製程氣體流到腔室內部814中的基板818上，該製程氣體可以包括液體和/或氣體，例如反應物、改質分子、轉化分子、或去除分子。如圖8所示，氣體分配單元810包括一以上流體入口870，其流體連接到一以上氣體源872和/或一以上蒸氣源874。在一些實施例中，氣體管線和混合室可被加熱以防止內部流動的蒸汽和氣體發生不理想的冷凝。這些管線可被加熱至至少約40 °C、至少約80°C、至少約90°C、至少約120°C、至少約130°C、或至少約150°C。一種以上蒸氣源可包括一種以上氣體源和/或氣化的液體源。汽化可以是直接注入汽化器、流過汽化器（flow over vaporizer）、或兩者。氣體分配單元810還包括面板876，面板876包括將氣體分配單元810與腔室內部814流體連接的多個通孔878。這些通孔878流體連接到一以上流體入口870並且還延伸通過面板876的前表面877，其中前表面877被配置為面向基板818。在一些實施例中，氣體分配單元810可以被認為是頂板，並且在一些其他實施例中，它可以被認為是噴淋頭。
通孔878可以以各種方式配置，以便將均勻的氣流輸送到基板上。在一些實施例中，這些通孔可以都具有相同的外徑，例如在大約0.03英寸和0.05英寸之間，包括大約0.04英寸（1.016毫米）。這些面板通孔也可以佈置在整個面板上，以產生離開面板的均勻流動。
返回參考圖8，氣體分配單元810還可以包括單元加熱器880，該單元加熱器880熱連接到面板876，使得熱可以在面板876與單元加熱器880之間傳遞。單元加熱器880可以包括流體導管，在其中可以流動傳熱流體。與上述類似，傳熱流體可以被加熱到例如大約20℃和120℃的溫度範圍。在一些情況下，單元加熱器880可用於加熱氣體分配單元810以防止蒸汽和氣體的不理想的冷凝；在一些這樣的情況下，該溫度可以是至少約90°C或120°C。
在一些實施例中，氣體分配單元810可以包括第二單元加熱器882，其被配置以加熱面板876。該第二單元加熱器882可以包括一以上電阻加熱元件、用於流動加熱流體的流體導管、或二者。在氣體分配單元810中使用兩個加熱器880和882可以實現氣體分配單元810內的各種熱傳遞。這可以包括使用第一及/或第二單元加熱器880和882來加熱面板876以便提供如上所述的一溫度受控制腔室，以減少或防止氣體分配單元810的元件上的不理想的冷凝。
設備800也可以被配置以冷卻基板。此冷卻可以包括使冷卻氣體流到基板上、將基板移動到靠近面板以允許基板和面板之間的熱傳遞、或二者。主動冷卻基板可實現更精確的溫度控制和更快的溫度轉換，從而減少處理時間並提高產量。在一些實施例中，使傳熱流體流過流體導管的第一單元加熱器880可用於藉由將傳遞自基板818的熱從面板876傳遞出去而冷卻基板818。因此，基板818可以藉由以下方式冷卻：將其定位靠近面板876（例如小於或等於5mm或2mm的間隙886），使得基板818中的熱加以輻射傳遞到面板876，並藉由第一單元加熱器880中的傳熱流體而傳遞遠離面板876。因此，面板876可以被認為是基板818的散熱件，以冷卻基板818。
在一些實施例中，設備800還可以包括冷卻流體源873和冷卻器（未圖示），冷卻流體源873可以包含冷卻流體（氣體或液體），冷卻器被配置為將冷卻流體冷卻到所需溫度，例如低於或等於至少約90°C、至少約70°C、至少約50°C、至少約20°C、至少約10°C、至少約0°C、至少約-50°C、至少約-100°C、至少約-150°C、至少約-190°C、至少約-200°C、或至少約-250°C。設備800包括用於將冷卻流體輸送到一以上流體入口870的管道，以及被配置為使冷卻流體流到基板上的氣體分配單元810。在一些實施例中，流體在流向腔室802時可以處於液態並且當流體到達腔室內部814時可以轉為蒸氣態，例如如果腔室內部814處於低壓狀態，例如如上所述，例如在大約0.1 Torr和10 Torr之間、或在大約0.1 Torr和100 Torr之間、或在大約20 Torr和200 Torr之間。冷卻流體可以是惰性元素，例如氮、氬、或氦。在一些情況下，冷卻流體可包括或可僅具有非惰性元素或混合物，例如氫氣。在一些實施例中，進入腔室內部814的冷卻流體之流率可以是至少約0.25升/分鐘、至少約0.5升/分鐘、至少約1升/分鐘、至少約5升/分鐘、至少約10升/分鐘、至少約50升/分鐘、或至少約100升/分鐘。在某些實施例中，該設備可以被配置為以一種以上冷卻速率冷卻基板，例如至少約5°C/秒、至少約10°C/秒、至少約15°C/秒，在至少約20°C/秒、至少約30°C/秒、或至少約40°C/秒。
在一些實施例中，設備800可以藉由將基板移動到靠近面板並且將冷卻氣體流到基板上來主動冷卻基板。在一些情況下，藉由在基板緊鄰面板的同時使冷卻氣體流動，主動冷卻可能更有效。冷卻氣體的有效性也可能取決於所用氣體的類型。
本文提供的設備因此可以快速加熱和冷卻基板。圖10提供了一個示例溫度控制序列。在時間0，基板處於大約20或25°C，並且本文提供的基板加熱器的LED發出波長在400 nm和800 nm之間的可見光且使基板溫度在大約30秒之中上升到約400°C。此加熱是使用在1 kW和2 kW之間的加熱功率完成的，該加熱功率由大約9 kW的供給功率提供給基板加熱器。從大約30秒到大約95秒，基板加熱器822使用較少的功率將基板保持在400℃，例如由大約2kW的供給功率提供的0.3到大約0.5kW的加熱功率。在大約30到60秒的時間裡，使用流到基板上的冷卻氣體（例如氫或氦）以及對面板的熱傳遞來主動冷卻基板。一旦冷卻，基板加熱器使用由大約100W的供給功率提供的在大約10和30W之間的加熱功率加熱基板以將其溫度保持在大約70°C。各種處理技術可以一次或重複地使用此類型的序列來處理基板。
在一些實施例中，設備800可以包括混合充氣部，用於在到達流體入口870之前混合和/或調節製程氣體以供輸送。一以上混合充氣部入口閥可以控制製程氣體到混合充氣部的引入。在一些其他實施例中，氣體分配單元810可以包括在氣體分配單元810內的一以上混合充氣部。氣體分配單元810還可以包括一以上與通孔878流體連接的環形流動路徑，其可以將接收到的流體均勻分配到通孔878，以提供在基板上之均勻流動。
設備800包括控制器831（其可以包括一以上物理或邏輯控制器），其與處理室通信連接並且控制處理室的一些或全部作業，並且能夠執行本文描述的任何製程。系統控制器831可以包括一以上記憶裝置833和一以上處理器835。在一些實施例中，當執行所揭露的實施例時，該設備包括例如用於控制流率和持續時間的切換系統、基板加熱單元、基板冷卻單元、腔室中的基板之裝載和卸載、基板的熱浮動、及製程氣體單元。在一些實施例中，該設備可以具有高達約500ms或高達約750ms的切換時間。切換時間可能取決於流動化學品、選擇的配方、反應器架構、及其他因素。
圖11A-11C繪示了一可調整空隙電容耦合限制RF電漿反應器1100的一實施例，可能被用於實施在此敘述的蝕刻作業。如所示，一真空室1102包含了一腔室外殼1104，將容納一下電極1106的一內部空間圍繞。在該腔室1102的一上部份之中，一上電極1108係與下電極1106垂直間隔開。上及下電極1108、1106的平面表面基本上係平行的並且與電極之間的垂直方向正交。較佳是，該上及下電極1108、1106係圓形的並且相對於一垂直軸而共軸。上電極1108的一下表面面向該下電極1106的一上表面。間隔開的面向電極表面在其之間界定了一可調整間隙1110。在作業期間，藉由一RF功率供給件（匹配件）1120對該下電極1106加以提供RF功率。RF功率經由一RF供給導管1122、一RF帶1124、以及一RF功率件1126加以提供至該下電極1106。一接地罩1136可能圍繞該RF功率件1126以提供一更均勻的RF場至該下電極1106。如在共同擁有的美國專利第7732728號所述，其全部內容在此藉由引用納入，一晶圓經由晶圓埠1182被放入並且為了處理而支撐在間隙1110之中在該下電極1106之上，一製程氣體被提供至該間隙1110並且被該RF功率激發為電漿態。該上電極1108可被供電或接地。
在圖11A-11C顯示的實施例之中，下電極1106被支撐於一下電極支撐板1116之上。被插入在下電極1106及下電極支撐板1116之間的一絕緣環1114將下電極1106自支撐板1116絕緣。
一RF偏壓殼1130將下電極1106支撐在一RF偏壓殼槽1132之上。該槽1132係經由在一腔室壁板1118之中的一開口，藉由該RF偏壓殼1130的一手臂1134，加以連接至一導管支撐板1138。在一優選實施例之中，該RF偏壓殼槽1132及RF偏壓殼手臂1134加以整合地形成為一構件，然而，該手臂1134及槽1132亦可為螺接或接合在一起的二個不同的構件。
該RF偏壓殼手臂1134包含一以上的中空通道，用於將RF功率及裝置（例如氣體冷卻劑、液體冷卻劑、RF能量、用於上升銷控制的纜線、電子監控以及致動訊號）自該真空室1102之外通至在該下電極1106的背側之上的一空間處該真空室1102之內。該RF供給導管1122被絕緣於該RF偏壓殼手臂1134，該RF偏壓殼手臂1134提供用於RF功率至RF功率供給件1120的一返回路徑。一裝置導管1140將一通道提供予裝置構件。裝置構件的進一步細節被敘述於美國專利第5948704及7732728號之中，並且為了敘述之簡潔未顯示於此。該間隙1110最好由一限制環組件或側板（未顯示）所圍繞，其細節可在共同擁有的揭露美國專利第7740736號之中找到，在此藉由引用將其納入。藉著經由真空入口1180連接至一真空泵，將該真空室1102的內部加以維持在一低壓。
該導管支撐板1138被附接於一致動機構1142。舉例而言，藉由一螺旋齒輪1146（如一滾珠螺桿及用於轉動該滾珠螺桿的馬達），該致動機構1142（例如一伺服機械馬達、步進馬達或類似者）被附接於一垂直直線軸承1144。在調整該間隙1110的尺寸的作業期間，該致動機構1142沿著該垂直直線軸承1144行進。圖11A繪示以下的配置：當致動機構1142係在該直線軸承1144之上的一高位置處時，導致一小間隙1110a。圖11B繪示了當該致動機構1142係在該直線軸承1144之上的一中間位置處時的配置。如所示，該下電極1106、該RF偏壓殼1130、該導管支撐板1138、該RF功率供給件1120已全部相對於該腔室外殼1104以及該上電極1108加以向下移動，導致一中尺寸間隙1110b。
圖11C繪示了當該致動機構1142係在該直線軸承之上的一低位置處時的一大間隙1110c。較佳是，在該間隙調整期間，該上及下電極1108、1106維持共軸，並且橫跨該間隙的該上及下電極的面向表面維持平行。
此實施例允許了在該真空室1102中的該下及上電極1106、1108之間的該間隙1110在多步驟製程配方（BARC、HARC、以及STRIP等等）期間加以調整，俾以（例如）在整個諸如300 mm晶圓或平板顯示器的一大直徑基板上維持均勻蝕刻。特別是，此腔室涉及一機械配置，其允許了對於在下及上電極1106、1108之間提供可調整間隙而言係必要的線性移動。
圖11A繪示了側向偏斜的伸縮囊1150，其密封在朝該導管支撐板1138的一近端處以及朝腔室壁板1118的一階梯凸緣1128的一遠端處。該階梯凸緣的內直徑界定了在該腔室壁板1118之中的一開口1112，RF偏壓殼手臂1134通過該開口1112。該伸縮囊1150的該遠端被一夾持環1152所夾持。
該側向偏斜伸縮囊1150提供了一真空密封，但允許了該RF偏壓殼1130、導管支撐板1138及致動機構1142的垂直移動。該RF偏壓殼1130、導管支撐板1138及致動機構1142可被稱為一懸臂組件。較佳是，該RF功率供給件1120與該懸臂組件一起移動，並且可以被附接於該導管支撐板1138。圖11B顯示了當該懸臂組件係在一中間位置時在一中性位置的伸縮囊1150。圖11C顯示了當該懸臂組件係在一低位置時側向偏斜的該伸縮囊1150。
一迷宮式密封1148提供了一粒子阻障層在該伸縮囊1150及該電漿處理腔室外殼1104的內部之間。一固定屏障1156不可移動地附接於在該腔室壁板1118處的該腔室外殼1104的內側內壁，俾以提供一迷宮式溝槽1160（槽孔），在其中一可移動屏蔽板1158垂直地移動以容納該懸臂組件的垂直移動。在該下電極1106的所有垂直位置，該可移動屏蔽板1158的外部部分維持在該槽孔之中。
在所示實施例之中，該迷宮式密封1148包含了一固定屏障1156，其在該腔室壁板1118之中的開口1112的一周緣處附接於該腔室壁板1118的一內部表面，界定一迷宮式溝槽1160。該可移動屏蔽板1158被附接且徑向延伸自該RF偏壓殼手臂1134，其中該手臂1134通過在該腔室壁板1118之中的該開口1112。該可移動屏蔽板1158延伸進入該迷宮式溝槽1160，同時以一第一間隙與該固定屏障1156間隔開並且以一第二間隙與該腔室壁板1118的內部表面間隔開，允許該懸臂組件垂直移動。該迷宮式密封1148阻斷由該伸縮囊1150散落的粒子遷移進入真空室內部1105，並且阻擋來自製程氣體電漿的自由基遷移至伸縮囊1150，在該伸縮囊1150處自由基可以形成將在之後散落的沉積物。
圖11A顯示當該懸臂組件係在一高位置（小間隙1110a）之中時，位於該RF偏壓殼手臂1134上方的迷宮式溝槽1160之中的一較高位置處的該可移動屏壁板1158。圖11C顯示當該懸臂組件係在一低位置（大間隙1110c）之中時，位於在該RF偏壓殼手臂1134上方的迷宮式溝槽1160之中的一較低位置處的該可移動屏壁板1158。圖11B顯示當該懸臂組件係在一中間位置（中間隙1110b）之中時，位於迷宮式溝槽1160之內的一中性或中間位置之中的該可移動屏壁板1158。儘管該迷宮式密封1148被顯示為關於該RF偏壓殼手臂1134對稱的，但在其他實施例之中，該迷宮式密封1148可能係關於該RF偏壓手臂1134不對稱的。
圖12示出一半導體製程叢集架構，具有與一真空傳送模組1238（VTM）介接之各種不同模組。用以在複數的儲存設施及處理模組之間「傳送」基板的傳送模組的配置可能被指涉為一「叢集工具架構」系統。氣閘1230（亦稱為負載閘或傳送模組）被顯示在VTM 1238之中，有著四個處理模組1220a-1220d，其可能各自加以最佳化以實施各種不同的製造程序。例如，處理模組1220a-1220d可能被實現以實施基板蝕刻、沉積、離子佈植、基板清潔、濺鍍、及/或其他半導體製程以及雷射量測以及其他瑕疵偵測及瑕疵辨識方法。一個以上的處理模組（任何的1220a-1220d）可能如在此所揭露地加以實現，亦即將凹陷特徵部蝕刻進入基板。氣閘1230及處理模組1220a-1220d可能被稱為「站」。每一站具有將該站介接至VTM 1238的一分面1236。在該等分面之內，當基板1226在對應的站之間移動時，感應器1-18被用以偵測其通過。
機器人1222在站之間傳送基板。在一實作之中，該機器人可能有著一手臂，而在另一實作之中，該機器人可能有著二手臂，其中每一手臂具有一末端效應器1224以拾取基板俾以傳送。前端機器人1232，在大氣傳送模組（ATM）1240之中，可能被用以自在負載埠模組（LPM）1242之中的匣或前開式晶圓傳送盒（FOUP）1234將基板傳送至氣閘1230。在處理模組1220a-1220d內的模組中心1228可能係用於放置該基板的一位置。在ATM 1240之中的對準器1244可能被用以對準晶圓。
在一例示處理方法之中，一基板被放置在LPM 1242之中的FOUP 1234的其中一者。前端機器人1232自FOUP 1234傳送該基板至該對準器1244，該對準器1244允許基板1226在受到蝕刻、或於其上沉積、或以其他方式處理之前被適當地定心。在對準之後，該基板藉由前端機器人1232加以移動進入一氣閘1230。因為氣閘模組有能力匹配一ATM及一VTM之間的環境，該基板能夠在此二壓力環境之間移動而不受損害。藉由機器人1222將該基板自氣閘1230經由VTM 1238加以移動，且進入處理模組1220a-1220d的其中之一，例如處理模組1220a。為了達成此基板移動，機器人1222使用在其各手臂上的末端效應器1224。在處理模組1220a之中，該基板進行如敘述的蝕刻。接著，該機器人1222將該基板自處理模組1220a移出至其下一個所欲的位置。
須注意的是，控制基板移動的該電腦可對該叢集架構為本地的、或可係位在叢集架構外部的製造樓層之中、或在一遠端位置並藉由一網路連接至叢集架構。
可以理解，多個處理站可以包括在多站處理工具環境中，例如圖15中所示，圖15描繪了多站處理工具的實施例的示意圖。處理設備1500採用積體電路製造室1563，其包括多個製造處理站，每個製造處理站可用於在特定處理站處對保持在諸如基座的晶圓固持器中的基板執行處理作業。這些處理作業包括本文所述的任何蝕刻。在圖15的實施例中，積體電路製造室1563被示為具有四個處理站1551、1552、1553、和1554。每個處理站可以是上述處理站之一，包括關於圖7-10配置的進行本文所述的蝕刻。其他類似的多站處理設備可以具有更多或更少的處理站，這取決於實施方式以及，例如，平行晶圓處理的期望準位、尺寸/空間限制、成本限制等。應當理解，可以採用任何合適的晶圓搬運系統。非限制性示例包括晶圓轉盤和晶圓搬運機器人。圖15中所示的是基板搬運機器人1575，其可以在系統控制器1590的控制下作業，被配置為將基板從晶圓盒（圖15中未示出）從裝載埠1580移動且進入積體電路製造室1563中，並移到處理站1551、1552、1553、和1554之一者之上。系統控制器1590可以是這裡描述的任何控制器並且可以被配置為實施這裡提供的任何技術。
設備1500還可以包括RF子系統1595，RF子系統1595可以產生RF功率並將RF功率經由射頻輸入埠1567傳送到積體電路製造室1563。在特定實施例中，積體電路製造室1563可以包括除了射頻輸入埠1567之外的輸入埠（額外的輸入埠未在圖15中顯示）。因此，積體電路製造室1563可以利用8個RF輸入埠。在特定實施例中，積體電路製造室1563的處理站1551-1554可以各自利用第一和第二輸入埠，其中第一輸入埠可以傳送具有第一頻率的信號並且其中第二輸入埠可以傳送具有第二頻率的信號。雙頻的使用可以帶來增強的電漿特性。
設備1500還包括一以上氣體源1572、一以上蒸氣源1574、和/或一以上冷卻氣體源1573，它們與每個處理站1551、1552、1553、和1554流體連接。每個站也可能有一個加熱的基座和氣體管線入口；如本文所述，每個站也可以被配置為在該站處加熱晶圓。應當理解，在一些實施例中，每個處理站可以具有不同或多個目的。例如，在一些實施例中，處理站可以在電漿輔助蝕刻製程與熱蝕刻製程之間切換。附加或替代地，在一些實施例中，處理室1563可以包括一對或多對匹配的ALE處理站。
[結果] 使用本文提供的技術導致蝕刻IGZO具有低不均勻性，並且在某些情況下，執行的 ALE 循環的數量與蝕刻的 IGZO 的量之間存在線性關係，以及其他優點。圖 13 描繪了蝕刻 IGZO 的實驗結果的圖表。此處，在執行 10 個 ALE 循環、20 個 ALE 循環、和 30 個 ALE 循環（在 x 軸上）後測量 IGZO 厚度（並在 y 軸上標準化）。每個 ALE 循環根據圖 2 和圖 3 使用作為單獨作業的改質和去除作業予以執行。可以看出，根據此處提供的 ALE 蝕刻對 IGZO 進行蝕刻會導致循環次數與去除的 IGZO 量之間存在線性關係。這種線性關係是有利的，因為 IGZO 以均勻且因此易於預測的方式予以去除。
圖14描繪了根據所揭露的實施例的在IGZO的兩次ALE蝕刻程序之後的基板的橫截面側視圖。此處，與圖 13 類似，IGZO 厚度是根據圖2和圖3使用作為單獨作業的改質和去除作業執行 N個ALE循環和 Y個ALE循環後加以影像測量。基板為灰色材料，且其上沉積的IGZO為白色材料。在左側的第一張圖像中，沒有進行蝕刻。中間的圖像為 N個ALE循環後的IGZO材料，且右側圖像為 Y個ALE 循環後的 IGZO 材料。可以看出，IGZO材料在執行 N個ALE循環和 Y個ALE循環之後有利地保持均勻，即具有低的不均勻性。
儘管本文揭露的申請標的已參考所示實施例具體敘述，但將顯而易見的是可能基於本揭露進行各種改變、修改及適應，並且係旨在本發明之範圍之內。應理解到敘述不限於所揭露實施例，但相反地係旨在涵蓋包含於申請專利範圍內之各種修改及同等配置。
101:框 103:框 105:框 201:框 203:框 205A:框 205B:框 207:框 209:步驟 302a~302e:圖 304:IGZO分子 306:表面層 308:標識符（改質分子） 310:層 312:改質分子（銦鎵鋅氧氟化物） 314:去除分子 316:標識符（銦） 318:標識符（鎵） 320:標識符（鋅） 321:標識符（氧） 323:氫分子 401,403,405A,405B:框 602a~602c:圖 604:IGZO分子 606:表面層 608:標識符（改質分子） 610:層 612:改質分子（銦鎵鋅氧氟化物） 612a:改質分子 614:去除分子 616:銦 618:鎵 620:鋅 621:氧（氧矩形） 622:第二層 623:氫分子 720:設備 722:室 724:製程氣體單元 726:基板加熱單元 726A:LED 728:基板冷卻單元 730:室壁 732:腔室內部 733:真空泵 734:基板（晶圓） 735:支撐特徵部 736:第一製程氣體源 738:第一製程液體源 740:載氣源 742:流動特徵部 748:冷卻流體源 750:冷卻器 754:窗口 766:控制器 768:記憶裝置 770:處理器 800:設備 802:室 804:基座 806:基板加熱器 808:基板支撐件 810:氣體分配單元 812A:壁 812B:頂部 812C:底部 814:腔室內部 816A~816C:腔室加熱器 818:基板 820:支撐表面 822:加熱器 824:LED 826:印刷電路板（PCB） 828:外部連接 830:中心 831:控制器 832:弧 833:記憶裝置 835:處理器 836:基座冷卻器 838:流體導管 842A:側面 842B:底部 844:基座加熱器 846:碗部 849:側壁 850:窗口 870:流體入口 872:氣體源 873:冷卻流體源 874:蒸氣源 876:面板 877:前表面 878:通孔 880:加熱器 882:加熱器 884:真空泵 886:間隙 1100:可調整空隙電容耦合限制RF電漿反應器 1102:室 1104:腔室外殼 1105:真空室內部 1106:下電極 1108:上電極 1110:間隙 1110a~1110c:間隙 1112:開口 1114:絕緣環 1116:支撐板 1118:腔室壁板 1120:RF功率供給件 1122:RF供給導管 1124:RF帶 1126:RF功率件 1128:階梯凸緣 1130:RF偏壓殼 1132:RF偏壓殼槽 1134:手臂 1136:接地罩 1138:導管支撐板 1140:裝置導管 1142:致動機構 1144:直線軸承 1146:螺旋齒輪 1148:迷宮式密封 1150:伸縮囊 1152:夾持環 1156:固定屏障 1158:可移動屏蔽板 1160:迷宮式溝槽 1180:真空入口 1182:晶圓埠 1220a~1220d:處理模組 1222:機器人 1224:末端效應器 1226:基板 1228:模組中心 1230:氣閘 1232:前端機器人 1234:前開式晶圓傳送盒（FOUP） 1236:分面 1238:真空傳送模組（VTM） 1240:大氣傳送模組（ATM） 1242:負載埠模組（LPM） 1244:對準器 1500:設備 1551~1554:處理站 1563:室 1567:射頻輸入埠 1572:氣體源 1573:冷卻氣體源 1574:蒸氣源 1575:基板搬運機器人 1580:裝載埠 1590:系統控制器 1595:RF子系統
圖1描繪用於根據揭露的實施例執行作業的示例製程流程圖。
圖2描繪用於根據揭露的實施例執行作業的第二示例製程流程圖。
圖3描繪根據揭露的實施例的原子層蝕刻的示例示意圖。
圖4描繪根據揭露的實施例用於執行作業的第三示例製程流程圖。
圖5A到5C描繪根據各種實施例的示例性氣體流序列。
圖6描繪根據所揭露的實施例的蝕刻的示例示意圖。
圖7描繪根據所揭露實施例的用於半導體處理的示例設備。
圖8描繪根據所揭露實施例的示例設備的橫截面側視圖。
圖9描繪具有多個LED的基板加熱器的俯視圖。
圖10提供一個示例溫度控制序列。
圖11A-11C繪示一可調整空隙電容耦合限制RF電漿反應器的一實施例，可能被用於實施在此敘述的蝕刻作業。
圖12示出一半導體製程叢集架構，具有與一真空傳送模組介接之各種不同模組。
圖13描繪蝕刻氧化銦鎵鋅的實驗結果的圖表。
圖14描繪根據所揭露的實施例的在氧化銦鎵鋅的兩次ALE蝕刻程序之後的基板的橫截面側視圖。
圖15描繪多站處理工具的實施例的示意圖。

Claims (31)

  1. 一種處理方法，包含： 將一晶圓提供至一處理室，該晶圓具有一層氧化銦鎵鋅； 將該晶圓加熱至第一溫度；以及 藉由以下操作，蝕刻該層氧化銦鎵鋅：在該晶圓處於該第一溫度的同時，藉著將包含氟化物的第一化學物質流動至該晶圓之上以產生一層銦鎵鋅氧氟化物而改質該層氧化銦鎵鋅之表面，以及藉著將第二化學物質流動到該晶圓上而去除該層銦鎵鋅氧氟化物，該第二化學物質包含：烷基鋁鹵化物、鋁鹼化物、有機鋁化合物、二酮、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物。
  2. 如請求項1之處理方法，其中： 該改質步驟包含：流動包含該第一化學物質的第一製程氣體，並且 該去除步驟包含：流動包含該第二化學物質的第二製程氣體。
  3. 如請求項2之處理方法，其中流動該第一製程氣體至該晶圓上的步驟至少部份地重疊於流動該第二製程氣體至該晶圓上的步驟。
  4. 如請求項2之處理方法，其中流動該第一製程氣體的步驟不重疊於流動該第二製程氣體至該晶圓上的步驟。
  5. 如請求項4之處理方法，其中該蝕刻步驟更包含： 停止該第一製程氣體之流動， 在停止該第一製程氣體之流動之後，將吹掃氣體流動至該晶圓之上，以及 在該吹掃氣體之流動期間或之後，開始該第二製程氣體之該流動。
  6. 如請求項5之處理方法，其中該蝕刻步驟進一步包含在該第一製程氣體之該停止之前、期間、或之後，開始該吹掃氣體之該流動。
  7. 如請求項2之處理方法，其中： 流動該第一製程氣體的步驟係實施持續第一時間段，及 流動該第二製程氣體的步驟係實施持續與該第一時間段不同的第二時間段。
  8. 如請求項2之處理方法，其中流動該第一製程氣體的步驟及流動該第二製程氣體的步驟二者實施持續實質相同的時間段。
  9. 如請求項1之處理方法，其中該蝕刻步驟包含將一製程氣體流動至該晶圓之上，該製程氣體包含該第一化學物質以及該第二化學物質。
  10. 如請求項1之處理方法，其中該改質步驟包含使用電漿，且該去除步驟不使用電漿。
  11. 如請求項10之處理方法，其中該電漿係遠程電漿。
  12. 如請求項10之處理方法，其中該電漿係產生於該處理室之中。
  13. 如請求項1之處理方法，其中該改質步驟及該去除步驟不使用電漿。
  14. 如請求項1之處理方法，其中，在該晶圓維持於實質相同溫度的同時，發生該改質步驟及該去除步驟。
  15. 如請求項1之處理方法，其中： 在該晶圓被維持在該第一溫度的同時，發生該改質步驟，以及 在該晶圓被維持在不同於該第一溫度的第二溫度的同時，發生該去除步驟。
  16. 如請求項15之處理方法，更包含：在該改質步驟之後，將該晶圓從該第一溫度加熱到大於該第一溫度的該第二溫度。
  17. 如請求項15之處理方法，進一步包含：在該改質步驟之後，將該晶圓從該第一溫度冷卻到小於該第一溫度的該第二溫度。
  18. 如請求項1之處理方法，其中在該晶圓由該第一溫度被改變為與該第一溫度不同的第二溫度的同時，發生該改質步驟。
  19. 如請求項1之處理方法，其中在該晶圓由該第一溫度被改變為與該第一溫度不同的第二溫度的同時，發生該去除步驟。
  20. 如請求項1之處理方法，其中在該處理室被維持在實質上相同的壓力的同時，發生該改質步驟及該去除步驟。
  21. 如請求項1之處理方法，其中： 在該處理室被維持在第一壓力的同時，發生該改質步驟，以及 在該處理室被維持在與該第一壓力不同的第二壓力的同時，發生該去除步驟。
  22. 如請求項1之處理方法，其中在該處理室的壓力由第一壓力改變為與該第一壓力不同的第二壓力的同時，發生該改質步驟。
  23. 如請求項1之處理方法，其中在該處理室的壓力由第一壓力改變為與該第一壓力不同的第二壓力的同時，發生該去除步驟。
  24. 如請求項1之處理方法，其中該第一化學物質包含以下之一者：氫氟化物、硫氟化物、氮氟化物、及氙氟化物。
  25. 如請求項1之處理方法，其中該第二化學物質係選自由以下者所組成之群組：氯化二甲基鋁、三甲基鋁、二乙基氯化鋁、乙醯丙酮化錫(II)、六氟乙醯丙酮、及乙醯丙酮。
  26. 如請求項1之處理方法，其中該第二化學物質係選自由以下者所組成之群組：四氯化矽（SiCl 4）、二甲基二氯矽烷（SiCl 2(CH 3) 2）、三甲基氯矽烷（SiCl(CH 3) 3）、二氯矽烷（SiH 2Cl 2）、二甲基氯矽烷（SiHCl(CH 3) 2）、及四甲基矽烷（Si(CH 3) 4）、及與Si鍵結的Cl、H及CH 3配位基的其他組合。
  27. 如請求項1之處理方法，其中： 在該蝕刻步驟之後，銦及鎵留在該晶圓之表面之上，及 該方法更包含：在該蝕刻步驟之後，優選地去除留在該晶圓之該表面上之該銦及鎵。
  28. 如請求項1之處理方法，更包含在該蝕刻步驟期間，將以下之一者以上加熱至高於至少約40°C的第二溫度：該處理室之側壁、該處理室中之氣體散佈裝置、或流體連接至該氣體散佈裝置的氣體輸送管線。
  29. 一種半導體處理設備，包含： 一處理室，包含一內部以及配置以支撐在該內部中之晶圓的一晶圓支撐件； 一晶圓加熱單元，配置以加熱由該晶圓支撐件所支撐的晶圓； 一製程氣體單元，配置以將包含氟化物的第一化學物質流動至該處理室中之該晶圓之上，以及將第二化學物質流動至該處理室中之該晶圓之上，該第二化學物質包含：烷基鋁鹵化物、鋁鹼化物、有機鋁化合物、二酮、矽鹵化物、矽烷、鹵化矽烷、或烷基矽鹵化物；以及 一控制器，有著配置用於以下者的指令： 將該晶圓提供至該處理室，該晶圓具有一層氧化銦鎵鋅， 將該晶圓加熱至第一溫度；以及 藉由以下操作，蝕刻該層氧化銦鎵鋅：在該晶圓處於該第一溫度的同時，藉著將該第一化學物質流動至該晶圓之上以產生一層銦鎵鋅氧氟化物而改質該層氧化銦鎵鋅之表面，，並且藉著將第二化學物質流動到該晶圓上而去除該層銦鎵鋅氧氟化物。
  30. 如請求項29之半導體處理設備，其中該第二氣體係選自由以下者所組成之群組：氯化二甲基鋁、三甲基鋁、二乙基氯化鋁、乙醯丙酮化錫(II)、六氟乙醯丙酮、及乙醯丙酮。
  31. 如請求項29之半導體處理設備，其中該第二化學物質係選自由以下者所組成之群組：四氯化矽（SiCl 4）、二甲基二氯矽烷（SiCl 2(CH 3) 2）、三甲基氯矽烷（SiCl(CH 3) 3）、二氯矽烷（SiH 2Cl 2）、二甲基氯矽烷（SiHCl(CH 3) 2）、四甲基矽烷（Si(CH 3) 4）、及與Si鍵結的Cl、H及CH 3配位基的其他組合。
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KR100905993B1 (ko) * 2007-09-13 2009-07-02 인하대학교 산학협력단 인듐옥사이드-징크옥사이드의 건식 식각 방법
KR100925210B1 (ko) * 2008-05-27 2009-11-06 한국전자통신연구원 건식 식각 공정을 이용한 산화물 박막 트랜지스터의 제조방법
TWI658512B (zh) * 2016-02-23 2019-05-01 東京威力科創股份有限公司 原子層蝕刻用方法與系統
US10256108B2 (en) * 2016-03-01 2019-04-09 Lam Research Corporation Atomic layer etching of AL2O3 using a combination of plasma and vapor treatments
US10720334B2 (en) * 2018-07-20 2020-07-21 Asm Ip Holding B.V. Selective cyclic dry etching process of dielectric materials using plasma modification

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