用于原子层沉积的涡流室盖
阅读：187发布：2020-05-13
专利汇可以提供用于原子层沉积的涡流室盖专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的实施方式是关于在 原子 层沉积 工艺期间沉积材料至衬底上的设备和方法。在一实施方式中，提供用于处理衬底的 处理室 ，其包括含有置中设置的气体分配道的室盖组件，其中气体分配道的汇流部往气体分配道的中 心轴 逐渐变细，气体分配道的分流部则背离中心轴逐渐变细。室盖组件还包含从气体分配道的分流部延伸至室盖组件的周围部分的锥形底面，其中锥形底面经构形及调整大小以基本上 覆盖 住衬底，且二 导管 耦接至气体分配道的汇流部的气体入口并设置以提供遍及气体分配道的环形气流。，下面是用于原子层沉积的涡流室盖专利的具体信息内容。
1.一种用于半导体处理室的气体罩盖，所述罩盖包括：
具有中心气体分配道的主体，所述中心气体分配道包括圆柱上部分和分流下部分，其中所述中心气体分配道的内面包括粗糙表面以提高上面的材料的黏着，所述粗糙表面具有
10μin Ra至100μin Ra的平均粗糙度。
2.如权利要求1所述的罩盖，其中所述粗糙表面具有30μin Ra至80μin Ra的平均粗糙度。
3.如权利要求1所述的罩盖，其中所述粗糙表面具有10μin Ra至50μin Ra的平均粗糙度。
4.如权利要求1所述的罩盖，所述罩盖还包括：
第一气体导管，所述第一气体导管耦接至所述圆柱上部分且与所述中心气体分配道流体连通。
5.如权利要求4所述的罩盖，所述罩盖还包括：
第二气体导管，所述第二气体导管耦接至所述圆柱上部分且与所述中心气体分配道流体连通。
6.如权利要求5所述的罩盖，其中所述第一气体导管和所述第二气体导管设置以提供环形气流图案。
7.如权利要求6所述的罩盖，其中所述环形气流图案包括一流动图案，所述流动图案选自由涡流、螺旋、盘旋、卷曲、扭曲、卷绕、漩涡和它们的衍生图案所组成的组。
8.如权利要求6所述的罩盖，其中所述第一气体导管和所述第二气体导管自所述气体分配道的中心轴以0度以上的角度独立地设置。
用于原子层沉积的涡流室盖
[0001] 本申请是以PCT国际申请日为2007年10月24日的中国申请号为200780039651.X并且发明名称为“用于原子层沉积的涡流室盖”的发明专利申请为母案的、分案申请日为2012年2月13日的申请号为201210033178.7并且发明名称为“用于原子层沉积的涡流室盖”的分案申请为基础再次提出的分案申请。
[0002] 发明背景发明领域
[0003] 本发明的实施方式大体上涉及用于原子层沉积的设备和方法。更特别地，本发明的实施方式涉及用于原子层沉积的改良的气体输送设备和方法。
[0004] 相关技术说明
[0005] 可靠地生产亚微米和更小特征(feature)为制造下世代超大规模集成电路(VLSI)与超特大规模集成电路(ULSI)半导体器件的关键技术之一。然而，随着电路技术推向极限，VLSI与ULSI技术的缩小的互联结构(interconnect)尺寸还需具备额外的处理能力。位于技术核心的多层互联结构需精确处理高深宽比的特征，例如通孔(via)或其它互联。可靠地形成这些互联对完成VLSI与ULSI以及对不断增加电路密度和各衬底质量是很重要的。
[0006] 随着电路密度增加，诸如通孔、沟槽、接点、和其它特征等互联结构及所述互连结构之间的介电材料的宽度将缩小成45nm至32nm，而介电层的厚度基本上仍维持不变，如此会提高特征的深宽比。许多传统沉积技术难以填充深宽比超过4:1，尤其是深宽比超过10:1的亚微米结构。故尚需持续努力形成基本上无孔洞和无缝的高深宽比的亚微米特征。
[0007] 原子层沉积(ALD)为尝试用于在高深宽比的特征上沉积材料层的沉积技术。ALD工艺的一例子包括相继脉冲引入气体。例如，相继脉冲引入气体的一个循环过程可包含脉冲引入第一反应气体、接着脉冲引入净化气体(purge gas)和/或使用真空泵、然后脉冲引入第二反应气体、接着脉冲引入净化气体和/或使用真空泵。本文所用的术语“气体”定义为包括单一气体或多种气体。相继脉冲引入单独的第一反应气体和第二反应气体可能造成衬底表面的反应物单层轮流自限吸收，以致每一循环过程形成材料单层。可重复进行循环过程直到沉积材料达预定厚度。脉冲引入第一反应气体与脉冲引入第二反应气体之间的脉冲引入净化气体和/或使用真空泵可减少残留腔室的过量反应物产生气相反应。
[0008] 因此，需要用来在ALD工艺期间沉积材料膜的设备和方法。
发明内容
[0009] 本发明的实施方式涉及在原子层沉积(ALD)工艺期间均匀沉积材料至衬底上的设备和方法。沉积材料的高度均匀性可归功于衬底接触到呈环形气流图案(如涡流图案)的沉积气体。在一实施方式中，处理室包括室盖组件，该室盖组件包含置中的扩大通道和从扩大通道往室盖组件周围部分逐渐变细的锥形底面。锥形底面经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底承接面。另一腔室实施方式包括室盖组件，该室盖组件包含置中且具汇流道与分流道的气体分配道。又一腔室实施方式包括室盖组件，该室盖组件包含至少两个围绕扩大通道的气体通路。多个入口由自各气体通路延伸进入扩大通道，并且所述多个入口设置为提供遍及扩大通道的环形气流图案。
[0010] 在一实施方式中，本发明提供一种用于处理衬底的腔室，所述腔室包括一包含衬底承接面的衬底支撑件和室盖组件。室盖组件在室盖组件的中间部分包含气体分配道和锥形底面，其中气体分配道的汇流部往气体分配道的中心轴逐渐变细，而气体分配道的分流部则背离中心轴逐渐变细，锥形底面从气体分配道的分流部延伸至室盖组件的周围部分，且锥形底面经构形及调整大小以基本上衬底承接面，室盖组件还包括第一导管和第二导管，第一导管耦接至气体分配道汇流部内的第一气体入口，第二导管耦接至气体分配道汇流部内的第二气体入口，其中第一导管和第二导管设置为提供遍及气体分配道的环形气流图案。
[0011] 在一实例中，第一导管和第二导管独立地设置以引导气体分配道汇流部的内面处的气体。环形气流图案包含的流动图案有涡流、螺旋、盘旋、卷曲、扭曲、卷绕、漩涡、它们的衍生图案或它们的组合图案。在一些实例中，环形气流图案围绕着气体分配道的中心轴扩展至少约1圈，较佳为围绕着气体分配道的中心轴扩展约1.5圈、约2圈、约3圈、约4圈、或更多圈。
[0012] 在一些实施方式中，第一阀耦接第一导管而第二阀耦接第二导管，第一气体源与第一阀为流体连通，而第二气体源与第二阀为流体连通。第一阀和第二阀可使原子层沉积工艺的脉冲时间为约2秒或更少，例如在约0.05秒至约0.5秒的范围内。在其它实例中，第一导管和第二导管各自独立地以自气体分配道的中心轴0度以上的角度设置以获得环形气流。
[0013] 在一实例中，处理室可包含体积为约3000cm3或更小的反应区，其中反应区位于锥3 3
形底面与衬底承接面之间。其它实例提供了体积可为约1500cm 或更小，例如约600cm 或更小。
形底面与衬底承接面之间。其它实例提供了体积可为约1500cm 或更小，例如约600cm 或更小。
[0014] 在另一实施方式中，本发明提供一种用于处理衬底的腔室，所述腔室包括室盖组件，该室盖组件包含位于室盖组件的中间部分的气体分配道、第一导管、第二导管、第一阀和第二阀，其中气体分配道的汇流部往气体分配道的中心轴逐渐变细而气体分配道的分流部则背离中心轴逐渐变细，第一导管耦接至气体分配道汇流部内的第一气体入口，第二导管耦接至气体分配道汇流部内的第二气体入口，其中第一导管和第二导管设置为提供气流图案，第一阀耦接第一导管而第二阀耦接第二导管，其中第一阀和第二阀可使原子层沉积工艺的脉冲时间为约2秒或更少。
[0015] 在一实例中，室盖组件还包括从气体分配道的分流部延伸至室盖组件周围部分的锥形底面。锥形底面可经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底承接面。在其它实例中，第一气体源可与第一阀为流体连通，而第二气体源可与第二阀为流体连通，且第一导管和第二导管各自独立地设置以引导气体分配道汇流部的内面处的气体。环形气流图案包含的流动图案为涡流、螺旋、盘旋、卷曲、扭曲、卷绕、漩涡、它们的衍生图案或它们的组合图案。在其它实施例中，扩大通道内面的平均表面粗糙度沿着贯穿扩大通道的中心轴(例如自延伸入扩大通道的多个第二入口朝衬底支撑件)增加。
[0016] 在又一实施方式中，本发明提供一种沉积材料至衬底上的方法，所述方法包括将衬底放置于处理室内的衬底支撑件上，该处理室包含室体与室盖组件，其中室盖组件包含位于室盖组件中间部分的气体分配道、锥形底面、第一导管、第二导管，其中气体分配道的汇流部往气体分配道的中心轴逐渐变细而气体分配道的分流部则背离中心轴逐渐变细，锥形底面从气体分配道的分流部延伸至室盖组件周围部分，其中锥形底面经构形及调整大小以基本上覆盖衬底，第一导管耦接至气体分配道汇流部内的第一气体入口，第二导管耦接至气体分配道汇流部内的第二气体入口，其中第一导管和第二导管设置以提供环形气流图案；使至少一载气流过第一导管与第二导管而形成环形流动气体；将衬底暴露于环形流动气体；脉冲引入至少一前驱物至环形流动气体中；以及将包含至少一种源自至少一前驱物的元素的材料沉积至衬底上。
[0017] 在又一实施方式中，本发明提供一种用于处理衬底的腔室，所述腔室包括一室盖组件，该室盖组件包含沿着中心轴延伸并位于室盖组件中间部分的扩大通道，从扩大通道延伸至室盖组件周围部分的锥形底面，其中锥形底面经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底承接面。室盖组件还包括：耦接至第一气体通路的第一导管，第一气体通路环绕扩大通道且包含多个延伸入扩大通道的第一入口；以及耦接至第二气体通路的第二导管，第二气体通路环绕扩大通道且包含多个延伸入扩大通道的第二入口，其中多个第一入口和多个第二入口设置为提供遍及扩大通道的环形气流图案。
[0018] 在一实例中，第一气体通路可设置在第二气体通路的正上方，且第一气体通路和第二气体通路均绕行扩大通道的上部。多个第一入口和多个第二入口可各自独立地设置以引导扩大通道内面处的气体。环形气流图案包含的流动图案有涡流、螺旋、盘旋、卷曲、扭曲、卷绕、漩涡、它们的衍生图案或它们的组合图案。在其它实例中，第一阀可耦接至第一导管而第二阀可耦接至第二导管，第一气体源与第一阀为流体连通，而第二气体源与第二阀为流体连通。第一阀和第二阀可使原子层沉积工艺的脉冲时间为约2秒或更短，例如约1秒或更短、或在约0.05秒至约0.5秒的范围。
[0019] 在另一实施方式中，本发明提供一种用于处理衬底的腔室，所述腔室包括一室盖组件，且室盖组件包含沿着中心轴延伸并位于室盖组件中间部分的扩大通道、第一导管、第二导管、第一阀以及第二阀，第一导管耦接至第一气体通路，其中第一气体通路环绕扩大通道且包含多个延伸入扩大通道的第一入口，第二导管耦接至第二气体通路，其中第二气体通路环绕扩大通道且包含多个延伸入扩大通道的第二入口，而且多个第一入口和多个第二入口设置为提供遍及扩大通道的环形气流图案，以及第一阀耦接至第一导管而第二阀耦接至第二导管，其中第一阀和第二阀可使原子层沉积工艺的脉冲时间为约2秒或更短，例如约1秒或更短、或在约0.05秒至约0.5秒的范围。
[0020] 在另一实施方式中，本发明提供一种沉积材料至衬底上的方法，所述方法包括放置衬底于处理室内的衬底支撑件上，且处理室包含室盖组件，其中室盖组件包含沿着中心轴延伸并位于室盖组件中间部分的扩大通道、锥形底面、第一导管、第二导管，锥形底面从扩大通道延伸至室盖组件周围部分，其中锥形底面经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底承接面，第一导管耦接至第一气体通路，其中第一气体通路环绕扩大通道且包含多个延伸入扩大通道的第一入口，第二导管耦接至第二气体通路，其中第二气体通路环绕扩大通道且包含多个延伸入扩大通道的第二入口，而且多个第一入口和多个第二入口设置为提供遍及扩大通道的环形气流图案；使至少一载气流过多个第一入口或多个第二入口而形成环形流动气体；将衬底暴露于环形流动气体；脉冲引入至少一前驱物至环形流动气体中；以及将包含至少一种源自至少一前驱物的元素的材料沉积至衬底上。
[0021] 在另一实施方式中，本发明提供一种用于处理衬底的腔室，所述腔室包括一室盖组件，该室盖组件包含位于室盖组件中间部分的扩大通道、锥形底面、第一导管、第二导管，其中扩大通道的上部沿基本上平行扩大通道的中心轴延伸，而扩大通道的展开部则背离中心轴逐渐变细，扩大通道的上部内面具有比扩大通道的展开部内面的平均表面粗糙度低更低的平均表面粗糙度，锥形底面从扩大通道的展开部延伸至室盖组件周围部分，其中锥形底面经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底承接面，第一导管耦接至扩大通道上部的第一气体入口，第二导管耦接至扩大通道上部的第二气体入口，其中第一导管和第二导管设置为提供遍及扩大通道环形气流图案。
[0022] 在其它实施方式中，本发明提供一种用于处理衬底的腔室，所述腔室包括一室盖组件，且室盖组件包含位于室盖组件中间部分的扩大通道、第一导管、第二导管、第一阀以及第二阀，其中扩大通道的上部沿基本上平行扩大通道的中心轴延伸，而扩大通道的展开部则背离中心轴逐渐变细，第一导管耦接至扩大通道上部的第一气体入口，第二导管耦接至扩大通道上部的第二气体入口，其中第一导管和第二导管设置为提供环形气流图案，以及第一阀耦接至第一导管而第二阀耦接至第二导管，其中第一阀和第二阀可使原子层沉积工艺的脉冲时间为约2秒或更短。室盖组件还包含从扩大通道的展开部延伸至室盖组件周围部分的锥形底面。
[0023] 在另一实施方式中，本发明提供一种沉积材料至衬底上的方法，所述方法包括将衬底放置于处理室内的衬底支撑件上，该处理室包含室体与室盖组件，其中室盖组件包含位于室盖组件中间部分的扩大通道、锥形底面、第一导管、第二导管，扩大通道的上部沿基本上平行扩大通道的中心轴延伸，而扩大通道的展开部则背离中心轴逐渐变细，锥形底面从扩大通道的展开部延伸至室盖组件周围部分，其中锥形底面经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底，第一导管耦接至扩大通道上部的第一气体入口，第二导管耦接至扩大通道上部的第二气体入口，其中第一导管和第二导管设置为提供环形气流图案；使至少一载气流过第一与第二导管而形成环形流动气体；将衬底暴露于环形流动气体；脉冲引入至少一前驱物至环形流动气体中；以及将包含至少一种源自至少一前驱物的元素的材料沉积至衬底上。环形气流图案包含的流动图案有涡流、螺旋、盘旋、卷曲、扭曲、卷绕、漩涡、它们的衍生图案或它们的组合图案。
[0024] 在一些实例中，第一导管和第二导管可各自独立地设置以引导气体分配道的汇流部的内面处的气体。故第一导管和第二导管可各自独立地以离开气体分配道的中心轴一角度(例如大于0度)设置。或者，多个第一入口和多个第二入口可各自独立设置以引导扩大通道内面处的气体。故多个第一入口和多个第二入口可各自独立地以离开气体分配道的中心轴一角度(例如大于0度)设置。环形气流图案可包含流动图案，例如涡流图案、螺旋图案、盘旋图案、卷曲图案、扭曲图案、卷绕图案、漩涡图案、或它们的衍生图案。环形气流图案可围绕着气体分配道或扩大通道的中心轴扩展至少约1.5圈，优选约2圈，更优选约3圈，以及更优选约4圈。在其它实例中，处理室可包含位于锥形底面与衬底承接面间的反应区。3 3
反应区的体积可为约3000cm 或更小。在一实例中，体积为约1500cm 或更小。在另一实例
3
中，体积为约600cm 或更小。可通过侧向放置衬底支撑件来调整体积。
反应区的体积可为约3000cm 或更小。在一实例中，体积为约1500cm 或更小。在另一实例
3
中，体积为约600cm 或更小。可通过侧向放置衬底支撑件来调整体积。
[0025] 在另一实施方式中，本发明提供一种沉积材料至衬底上的方法，所述方法包括将衬底放置于处理室内的衬底支撑件上，该处理室包含室体与室盖组件，其中室盖组件包含位于室盖组件中间部分的气体分配道。气体分配道包含往气体分配道中心轴逐渐变细的汇流部和背离中心轴逐渐变细的分流部。室盖组件还包含从气体分配道的分流部延伸至室盖组件周围部分的锥形底面。锥形底面可经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底。另外，室盖组件还可包含耦接至气体分配道汇流部的第一气体入口的第一导管和耦接至气体分配道汇流部的第二气体入口的第二导管。第一导管和第二导管可设置为提供环形气流图案。
[0026] 上述方法还包含经由第一与第二导管流入至少一载气而形成环形流动气体；将衬底暴露于环形流动气体；脉冲引入至少一前驱物至环形流动气体中；以及将包含至少一种源自至少一前驱物的元素的材料沉积至衬底上。在一实例中，将至少两种化学前驱物在原子层沉积工艺期间相继脉冲引进环形流动气体中。在另一实例中，将至少三种化学前驱物在原子层沉积工艺期间相继脉冲引进环形流动气体中。
[0027] 在另一实施方式中，本发明提供一种沉积材料至衬底上的方法，所述方法包括将衬底放置于处理室内的衬底支撑件上，该处理室包含室体与室盖组件，其中室盖组件包含沿着中心轴延伸并位于室盖组件中间部分的扩大通道。室盖组件还可包含从扩大通道延伸至室盖组件周围部分的锥形底面，其中锥形底面经构形及调整大小以基本上覆盖住衬底承接面。另外，室盖组件还可包含耦接至第一气体通路的第一导管，且第一气体通路环绕扩大通道并含有多个延伸入扩大通道的第一入口，以及耦接至第二气体通路的第二导管，其中第二气体通路环绕扩大通道并含有多个延伸入扩大通道的第二入口，多个第一入口和多个第二入口设置为提供遍及扩大通道的环形气流图案。
[0028] 上述方法还包含使至少一载气流过多个第一入口或多个第二入口而形成环形流动气体；将衬底暴露于环形流动气体；脉冲引入至少一前驱物至环形流动气体中；以及将包含至少一种源自至少一前驱物的元素的材料沉积至衬底上。在一实例中，将至少两种化学前驱物在原子层沉积工艺期间相继脉冲引进环形流动气体中。在另一实例中，将至少三种化学前驱物在原子层沉积工艺期间相继脉冲引进环形流动气体中。
[0029] 在另一实施方式中，本发明提供一种在衬底结构上沉积材料层的方法，所述方法包括经由第一气体导管输送第一反应气体与第一净化气体，其中第一反应气体以脉冲提供，而第一净化气体则以连续流提供。该方法还包含经由第二气体导管输送第二反应气体与第二净化气体，其中第二反应气体以脉冲提供，而第二净化气体则以连续流提供。
[0030] 在另一实施方式中，本发明提供一种在衬底结构上沉积材料层的方法，所述方法包括输送气体至衬底处理室内的衬底，这包括提供一或多种气体至衬底处理室内；透过非绝热膨胀降低气体速度；提供该气体至衬底的中间部分；以及引导该气体从衬底的中间部分径向越过衬底而抵衬底的周围部分。
[0032] 通过参考说明所附附图的本发明的实施方式，对上面简述的本发明进行更详细的说明，从而可获得并且可以详细理解本发明的上面引述的特征的方式。
[0033] 须注意的是，虽然附图公开了本发明典型的实施方式，但所述实施方式并非用以限定本发明的范围，可对本发明作出其他等效的实施方式。
[0034] 图1绘示根据一实施方式的处理室的截面视图，所述处理室包括用于原子层沉积的气体输送设备；
[0035] 图2绘示图1的室盖的扩大通道的上剖面视图；
[0036] 图3绘示图1的室盖的扩大通道的截面视图；
[0037] 图4绘示气体在衬底表面与图1的室盖底面间的两不同位置的流动的横截面示意图；
[0038] 图5绘示根据一实施方式的用来接收单一气流的扩大通道的上剖面视图；
[0039] 图6绘示根据一实施方式的用来接收三种气流的扩大通道的上剖面视图；
[0040] 图7绘示根据另一实施方式的处理室的截面视图，所述处理室包括用于原子层沉积的气体输送设备；
[0041] 图8绘示根据又一实施方式的处理室的截面视图，所述处理室包括用于原子层沉积的气体输送设备；
[0042] 图9A-9B绘示根据其它实施方式的室盖阻气门的截面视图；
[0043] 图10A-10F绘示根据另一实施方式的用于原子层沉积的处理室室盖组件的截面视图；
[0044] 图11A-11C绘示根据另一实施方式的处理室的截面视图，所述处理室包括盖组件和用于原子层沉积的气体输送设备；
[0045] 图12A-12E绘示根据另一实施方式的用于原子层沉积的处理室室盖组件的示意图；
[0046] 图13A-13C绘示根据所述实施方式的图12A-12E的处理室室盖组件的其它示意图；
[0047] 图14A-14C绘示根据一实施方式的气体注入组件和图12A-13C处理室室盖组件内的气流图案的示意图；
[0048] 图15A-15C绘示根据又一实施方式的处理室的截面示意图，所述处理室包括盖组件和用于原子层沉积的气体输送设备；
[0049] 图16A-16E绘示根据又一实施方式的用于原子层沉积的处理室室盖组件的示意图；
[0050] 图17A-17D绘示根据又一实施方式的处理室的截面示意图，所述处理室包括盖组件和用于原子层沉积的气体输送设备；以及
[0051] 图18A-18H绘示根据可替代的实施方式的用于原子层沉积的室盖罩盖的示意图。
[0052] 实施方式
[0053] 本发明的实施方式提出可在原子层沉积(ALD)工艺期间沉积材料的设备和方法。实施方式包括ALD工艺室和气体输送系统，所述气体输送系统包含扩大通道型上盖组件、汇流/分流型上盖组件、多路注入型上盖组件、或扩大罩盖型上盖组件。其它实施方式提供在ALD工艺期间使用这些气体输送系统以沉积材料的方法。
[0054] 扩大通道型上盖组件
[0055] 图1绘示处理室200的一实施方式的截面，所述处理室200包括用于ALD或连续层沉积的气体输送系统230。处理室200包含具侧壁204和底部206的室体202。处理室200的狭缝阀208提供机械装置(未示出)进出处理室200以传递及取回衬底210，例如200mm或300mm的半导体晶片或玻璃衬底。
[0056] 衬底支撑件212将衬底210支撑于处理室200中衬底承接面211上。衬底支撑件212安装至一升降电动机214，用以提高及降低衬底支撑件212和放置在衬底支撑件212上的衬底210。连接至升降电动机218的升降板216设于处理室200内，用以提高及降低可移动穿过衬底支撑件212的升降销220。升降销220提高及降低衬底支撑件212表面上的衬底210。衬底支撑件212可包括真空吸座(未示出)、静电吸座(未示出)、或钳环(未示出)，以于处理期间将衬底210固定至衬底支撑件212上。
[0057] 可加热衬底支撑件212来加热放置其上的衬底210。例如，可使用诸如电阻加热器等的嵌设型加热元件(未示出)来加热衬底支撑件212，或者可使用诸如设于衬底支撑件212上方的加热灯的辐射热(未示出)进行加热。净化环222可置于衬底支撑件212上，以界定出净化通道224而提供净化气体至衬底210周围部分，以免沉积物沉积在衬底210上。
[0058] 气体输送系统230设在室体202的上部，用以供给处理室200气体，例如工艺气体和/或净化气体。真空系统278连接抽吸道279，以将任一预定气体排出处理室200外，并协助维持处理室200的抽吸区266内想要的压力或维持在想要的压力范围。
[0059] 在一实施方式中，气体输送系统230包含室盖组件232。室盖组件232包括自室盖组件232中间部分延伸的扩大通道234和自扩大通道234延伸至室盖组件232周围部分的下表面260。下表面260经构形及调整大小以基本上覆盖衬底支撑件212上的衬底210。扩大通道234具有气体入口236a、236b，用以提供来自两组相似阀242a/252a、242b/252b的气流，所述气体入口236a、236b可一起和/或单独提供。
[0060] 在一构造中，阀242a和阀242b耦接至不同的反应气体源，但优选耦接至同一净化气体源。例如，阀242a耦接至反应气体源238而阀242b耦接反应气体源239，且两阀242a、242b均耦接至净化气体源240。阀242a、242b各自包括具有阀座组件244a、244b的输送管线243a、243b，阀252a、252b则各自包括具有阀座组件246a、246b的净化管线245a、
245b。输送管线243a、243b与反应气体源238、239流体连通，并且与扩大通道234的气体入口236a、236b流体连通。输送管线243a、243b的阀座组件244a、244b控制反应气体从反应气体源238、239流向扩大通道234。净化管线245a、245b与净化气体源240流体连通，并与输送管线243a、243b的阀座组件244a、244b下游处的输送管线243a、243b相交。净化管线245a、245b的阀座组件246a、246b控制净化气体从净化气体源240流向扩大通道234。
若载气用来输送来自反应气体源238、239的反应气体，则载气与净化气体最好相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
245b。输送管线243a、243b与反应气体源238、239流体连通，并且与扩大通道234的气体入口236a、236b流体连通。输送管线243a、243b的阀座组件244a、244b控制反应气体从反应气体源238、239流向扩大通道234。净化管线245a、245b与净化气体源240流体连通，并与输送管线243a、243b的阀座组件244a、244b下游处的输送管线243a、243b相交。净化管线245a、245b的阀座组件246a、246b控制净化气体从净化气体源240流向扩大通道234。
若载气用来输送来自反应气体源238、239的反应气体，则载气与净化气体最好相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
[0061] 阀座组件244a、244b、246a、246b各可包含隔板(未示出)和阀座(未示出)。施加偏压或加以驱动可打开或关闭隔板。隔板可为气动式或电动式。气动阀包括可购自Fujikin公司与帕克汉尼汾公司(Park Hannifin Corp.)的Veriflo分部的气动阀。电动阀包括可购自Fujikin公司的电动阀。例如，ALD阀可采用Fujikin型号FPR-UDDFAT-21-6.35-PI-ASN或Fujikin型号FPR-NHDT-21-6.35-PA-AYT。可程序化的逻辑控制器248a、248b耦接至阀242a、242b，用以控制阀242a、242b的阀座组件244a、244b、246a、246b的隔板的启动。气动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.020秒。电动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.005秒。
电动阀一般需使用联系于阀与可程序化的逻辑控制器之间的驱动器。
电动阀一般需使用联系于阀与可程序化的逻辑控制器之间的驱动器。
[0062] 阀242a、242b分别可为零无效体积(zero dead volume)阀，所述阀可于阀座组件244a、244b关闭时，冲洗输送管线243a、243b的反应气体。例如，净化管线245a、245b可设置邻接输送管线243a、243b的阀座组件244a、244b。当阀座组件244a、244b关闭时，净化管线245a、245b可供应净化气体来冲洗输送管线243a、243b。在所示实施方式中，净化管线245a、245b略与输送管线243a、243b的阀座组件244a、244b相隔，如此在阀座组件244a、
244b打开时不会将净化气体直接送入阀座组件244a、244b。在此使用的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
244b打开时不会将净化气体直接送入阀座组件244a、244b。在此使用的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
[0063] 各组阀242a/252a、242b/252b可用来提供反应气体与净化气体的结合气流和/或单独气流。参照阀242a/252a，反应气体与净化气体的结合气流的一实例包括来自净化气体源240且流经净化管线245a的连续净化气体，和来自反应气体源238且流经输送管线243a的脉冲反应气体。通过打开净化管线245a的阀座组件246a的隔板，可连续供应净化气体。通过打开及关闭输送管线243a的阀座组件244a的隔板，可脉冲供应反应气体源238的反应气体。参照阀242a/252a，反应气体与净化气体的单独气流例子包括来自净化气体源240且流经净化管线245a的净化气体脉冲和来自反应气体源238且流经输送管线243a的反应气体脉冲。通过打开及关闭净化管线245a的阀座组件246a的隔板，可脉冲供应净化气体。
通过打开及关闭输送管线243a的阀座组件244a的隔板，可脉冲供应反应气体源238的反应气体。
通过打开及关闭输送管线243a的阀座组件244a的隔板，可脉冲供应反应气体源238的反应气体。
[0064] 阀242a、242b的输送管线243a、243b可经由气体导管250a、250b连接到气体入口236a、236b。气体导管250a、250b可为阀242a、242b的一体组件或分离组件。在一方面中，阀242a、242b紧邻扩大通道234，如此可减少输送管线243a、243b和气体导管250a、250b在阀242a、242b与气体入口236a、236b之间不必要的体积。
[0065] 参照图3，可将气体导管250a或250b和气体入口236a或236b与扩大通道234的纵轴290设置成任一角度关系。气体导管250a或250b和气体入口236a、236b优选垂直于纵轴290(其中+β、-β＝90°)、或使气体导管250a、250b的中心线302a、302b与纵轴290呈一角度+β或-β(其中0°<+β<90°或0°<-β<90°)。如图3所示，气体导管
250a和250b可垂直纵轴290水平设置、或可向下倾斜+β角度或可向上倾斜-β角度，使气体流向扩大通道234壁面，而非直接往下流向衬底210，这有助于降低吹落衬底210表面所吸附的反应物的可能性。另外，气体导管250a、250b自阀242a、242b的输送管线243a、
243b往气体入口236a、236b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入扩大通道234前先减慢气流速度。例如，气体导管250a、250b的内径可逐渐增加，或者气体导管250a、250b可包含多个内径渐增的相连导管。
250a和250b可垂直纵轴290水平设置、或可向下倾斜+β角度或可向上倾斜-β角度，使气体流向扩大通道234壁面，而非直接往下流向衬底210，这有助于降低吹落衬底210表面所吸附的反应物的可能性。另外，气体导管250a、250b自阀242a、242b的输送管线243a、
243b往气体入口236a、236b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入扩大通道234前先减慢气流速度。例如，气体导管250a、250b的内径可逐渐增加，或者气体导管250a、250b可包含多个内径渐增的相连导管。
[0066] 参照图1，扩大通道234包含一通道，该通道内径自扩大通道234的上部237往该扩大通道234邻接室盖组件232的下表面260的下部235增加。在一特定实施方式中，用来处理直径200mm的衬底的腔室的扩大通道234在扩大通道234的上部237的内径为约0.2英寸至约1.0英寸，优选约0.3英寸至约0.9英寸，更优选约0.3英寸至约0.5英寸，该腔室在扩大通道234的下部235的内径为约0.5英寸至约3.0英寸，优选约0.75英寸至约2.5英寸，更优选约1.1英寸至约2.0英寸。在另一特定实施方式中，用来处理直径300mm的衬底的腔室的扩大通道234在扩大通道234上部237的内径为约0.2英寸至约1.0英寸，优选约0.3英寸至约0.9英寸，更优选约0.3英寸至约0.5英寸，该腔室在扩大通道234下部235的内径为约0.5英寸至约3.0英寸，优选约0.75英寸至约2.5英寸，更优选约1.2英寸至约2.2英寸。上述尺寸通常适用于供应约500sccm至约3000sccm的总气体流量的扩大通道。在其它特定实施方式中，可改变尺寸以供特定气体流量流过。一般而言，气体流量越大，扩大通道所需的直径尺寸越大。在一实施方式中，扩大通道234可构形成截短的圆锥(包括类似截短圆锥的形状)。无论气体是流向扩大通道234壁面、或是直接向下流向衬底
210，当气体流经扩大通道234时，气体膨胀将造成气流速度降低。气流速度减慢有助于降低吹落衬底210表面所吸附的反应物的可能性。
210，当气体流经扩大通道234时，气体膨胀将造成气流速度降低。气流速度减慢有助于降低吹落衬底210表面所吸附的反应物的可能性。
[0067] 不期受限于理论，相信扩大通道234的直径自扩大通道234的上部237往下部235增加可让通过扩大通道234的气体产生较少的绝热膨胀，这有助于控制气体温度。例如，经由气体入口236a、236b进入扩大通道234的气体突然产生绝热膨胀将造成气体温度下降，导致气体凝结而形成液滴。另一方面，相信本发明实施方式的渐增扩大通道234可使气体产生较少的绝热膨胀。因此有更多的热量与气体交换，故通过控制气体的周围部分温度(即控制室盖组件232的温度)，更易控制气体温度。渐增扩大通道234可包含一或多个锥形内面，例如逐渐变细的平面、凹面、凸面、或它们的组合，或者可包含一或多个锥形内面的片段(即一部分为锥形、一部分不为锥形)。
[0068] 在一实施方式中，气体入口236a、236b邻近扩大通道234的上部237。在其它实施方式中，一或多个气体入口236a、236b可沿着扩大通道234的全长设于上部237与下部235之间。
[0069] 图2绘示图1室盖组件232的扩大通道234的一实施方式的上剖面。气体导管250a或250b的中心线302a、302b分别与通过扩大通道234中心的辐径线304夹一角度α。
气体进入气体导管250a、250b的入口优选以倾角α(即，当α>0°)设置，使得气体依箭头
310a和310b所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过扩大通道234。相信层流通过扩大通道234有利于清除扩大通道234的内面和室盖组件232的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过扩大通道234的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管250a、250b和对应的气体入口236a、236b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
气体进入气体导管250a、250b的入口优选以倾角α(即，当α>0°)设置，使得气体依箭头
310a和310b所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过扩大通道234。相信层流通过扩大通道234有利于清除扩大通道234的内面和室盖组件232的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过扩大通道234的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管250a、250b和对应的气体入口236a、236b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
[0070] 不期受限于理论，图3为室盖组件232的扩大通道234的截面图，该截面图简示两种气体流经所述扩大通道234中。虽然不能确切知道通过扩大通道234的流动图案，相信环形流动310(图2的箭头310a和310b)可采用环形流动图案而如箭头402a、402b(以下称为”涡流”流动402)所示流过扩大通道234，所述环形流动图案例如为涡流流动、螺旋流动、盘旋流动、打旋流动、快旋流动、扭曲流动、卷绕流动、曲折流动、卷曲流动、漩涡流动、它们的衍生流动或它们的组合流动，。
[0071] 如图3所示，环形流动形成于”处理区”、而非隔开衬底210的空间。在一方面中，因涡流流动图案扫掠扩大通道234的整个内面，故涡流流动有助于更有效地排空扩大通道234。
[0072] 在一实施方式中，当不预期以盘旋流动越过衬底210表面时，气体入口236a、236b与衬底210间的距离410足以让涡流流动402向下消散流动，如箭头404所示。相信涡流流动402和向下流动404是以层流方式行进，如此可有效清除室盖组件232和衬底210的表面。在一特定实施方式中，扩大通道234上部237与衬底210间的距离410为约3英寸至约8英寸，优选约3.5英寸至约7英寸，更优选约4英寸至约6英寸，例如约5英寸。
[0073] 参照图1，至少一部分的室盖组件232下表面260自扩大通道234往室盖组件232周围部分逐渐变细，以帮助提供气体从扩大通道234流过衬底210表面(即，从衬底中心到衬底周边)的改善的速度波形。下表面260可包含一或多个锥形面，例如平面、凹面、凸面、或它们的组合。在一实施方式中，下表面260为逐渐变细的漏斗状。
[0074] 不期受限于理论，图4绘示了气体在室盖组件232下表面260与衬底210表面之间的两个不同位置502、504的流动。某一位置的气流速度理论上以下式表示：
[0075] (1)Q/A＝V
[0076] 其中，”Q”代表气体流量，”A”为流动截面面积，”V”代表气体速度。气体速度反比于流动截面的面积”A”(H×2πR)，其中”H”为流动截面的高度而2πR代表半径为”R”的流动截面的周长。换言之，气体速度反比于流动截面的高度”H”和流动截面的半径”R”。
[0077] 比较位置502和位置504的流动截面的速度，假设气体流量”Q”在室盖组件232下表面260与衬底210表面间的所有位置皆相等，若流动截面的面积”A”一样大，则气流速度理论上也相同。若位置502和位置504的流动截面的面积一样大，则位置502的高度H1应大于位置504的高度H2。
[0078] 在一方面中，下表面260向下倾斜以帮助减少气流行经室盖组件232下表面260与衬底210之间的速度差异，进而使衬底210表面均匀接触反应气体。在一实施方式中，室盖组件232向下倾斜的下表面260与衬底210表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例小于约2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，最优选约1。
[0079] 不期受限于理论，相信气流以更均一的速度越过衬底210表面可使气体更均匀地沉积于衬底210上。相信气流速度正比于气体浓度，因此正比于气体沉积于衬底210表面的速率。故气流速度较快的衬底210第一表面区域相对于衬底210第二表面区域，第一区域有更快的气体沉积速率。相信具向下倾斜下表面260的室盖组件232可供气体更均匀地沉积于整个衬底210表面，这是因为向下倾斜的下表面260产生了更均一的速度，故气体遍布衬底210表面的浓度更均匀。
[0080] 图1绘示位于邻近衬底210周边的室盖组件232周围部分的阻气门(choke)262。当室盖组件232组装为在衬底210四周构成处理区时，阻气门262包含任一限制气体流过衬底210周边附近区域的元件。图9A绘示阻气门262的一实施方式的截面。在此实施方式中，阻气门262包含周围横侧部267。在一方面中，净化环222用来引导净化气体流向阻气门262的横侧部267。图9B绘示阻气门262的另一实施方式的截面。在此实施方式中，阻气门262包含周围向下延伸的突出部268。在一方面中，净化环222可用来引导净化气体流向周围部分向下延伸的突出部268。在一特定实施方式中，向下延伸的突出部268的厚度为约0.01英寸至约1.0英寸，优选约0.01英寸至约0.5英寸。
[0081] 在一特定实施方式中，阻气门262与衬底支撑件212的间距为约0.04英寸至约2.0英寸，优选约0.04英寸至约0.2英寸。间距可依输送气体和沉积工艺条件改变。利用阻气门262隔开反应区264和抽吸区266(图1)的压力不均匀分布区，可使室盖组件232与衬底210间所界定的体积或反应区264内的压力分布更均匀。
[0082] 参照图1，在一方面中，由于反应区264和抽吸区266已经隔开，因此反应气体或净化气体只需适度填充反应区264，让衬底210充分接触反应气体或净化气体。在传统化学气相沉积中，现有技术腔室需同时且均匀供应反应气体的结合气流至整个衬底表面，以确保反应气体均匀地在整个衬底表面互相反应。在原子层沉积中，处理室200相继引进反应气体至衬底210表面，使反应物薄层交替吸附于衬底210表面。故原子层沉积不需反应气体同时抵达衬底210表面，反而需供应足量的反应气体使反应物薄层吸附于衬底210表面。
[0083] 因反应区264的体积比传统CVD室的内部体积小，故需要较少的气体量来填充进行原子层沉积程序的特定工艺的反应区264。例如，以处理直径200mm的衬底的腔室实施方3 3 3
式为例，反应区264的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm 或更小，更优选约200cm 或
3
更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区264的体积为约3000cm 或
3 3
更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件212以调整用于沉积的反应区264体积。反应区264的体积越小，需流入处理室
200的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室200产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
式为例，反应区264的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm 或更小，更优选约200cm 或
3
更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区264的体积为约3000cm 或
3 3
更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件212以调整用于沉积的反应区264体积。反应区264的体积越小，需流入处理室
200的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室200产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
[0084] 图1-4的室盖组件232包含罩盖272和盖板270，其中罩盖272和盖板270构成扩大通道234。附加板(未示出)可选用地可置于罩盖272与盖板270之间。附加板用来调整(例如加大)罩盖272与盖板270的间距，由此可改变穿设于所述罩盖272与盖板270的扩大通道234长度。在其它实施方式中，扩大通道234可由单一材料组成。
[0085] 视待输送的气体而定，室盖组件232可包括冷却组件和/或加热元件。控制室盖组件232的温度可避免气体在室盖组件232上分解、沉积、或冷凝。例如，水道(未示出)可设于室盖组件232中，用以冷却室盖组件232。在另一实施方式中，加热元件(未示出)可为嵌设的或围绕室盖组件232的零件，用以加热室盖组件232。在一实施方式中，可独立地加热或冷却室盖组件232的零件。例如参照图1，室盖组件232包含盖板270和罩盖272，其中盖板270和罩盖272构成扩大通道234。罩盖272可保持在一温度范围内，盖板270则可保持在另一温度范围内。例如，以加热带缠绕或使用其它加热装置加热罩盖272可防止反应气体冷凝，且盖板270维持呈周围部分温度。在另一实施方式中，可加热罩盖272及利用穿设它的水道来冷却盖板270，以免反应气体在盖板270上进行热分解。
[0086] 室盖组件232包含的零件可由不锈钢、铝、镀镍的铝、镍、或其它与待进行的处理兼容的适合材料组成。在一实施方式中，罩盖272含有铝或不锈钢，盖板270含有铝。在另一实施方式中，可选择地置于盖板270与罩盖272间的附加板含有不锈钢。
[0087] 在一实施方式中，扩大通道234的内面261(包括盖板270与罩盖272的内面)和室盖组件232的下表面260包含抛光镜面，以协助气体沿着扩大通道234和室盖组件232的下表面260形成层流。在另一实施方式中，气体导管250a、250b的内面可经电抛光，以助于形成层流流动的气体。
[0088] 在替代的实施方式中，扩大通道234的内面261(包括盖板270与罩盖272的内面)和室盖组件232的下表面260包含粗糙表面或机械处理过的表面，以增加整个表面的表面积。粗糙表面使不欲得到的积聚材料更易黏着在内面261和下表面260。气相沉积工艺常产生不欲得到的膜层，且可能会从内面261和下表面260剥落而污染衬底210。在一实施方式中，下表面260和/或内面261的平均粗糙度(Ra)至少为约10μin，例如为约10μin(约0.254μm)至约200μin(约5.08μm)，优选约20μin(约0.508μm)至约100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实例中，下表面260和/或内面261的平均粗糙度为至少约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
[0089] 参照图1，诸如可程序化个人计算机、工作站计算机等控制单元280可耦接处理室200，用以控制工艺条件。例如在衬底处理程序的不同阶段中，控制单元280可用来控制来自各气体源238、239和240的工艺气体和净化气体流过阀242a、242b。举例来说，控制单元
280包含中央处理单元(CPU)282、支持电路284、和存有相关控制软件283的内存286。
280包含中央处理单元(CPU)282、支持电路284、和存有相关控制软件283的内存286。
[0090] 控制单元280可为任一类型的通用计算机处理器，所述控制单元可用于工业设定来控制各种腔室及子处理器。CPU282可使用任一适合的内存286，例如随机存取内存、只读存储器、软盘、硬盘、或其它近端或远程的数字储存器。各种支持电路可连接CPU282，用以支持处理室200。控制单元280可连接到另一邻近单独腔室零件的控制器，例如阀242a、242b的可程序化逻辑控制器248a、248b。透过许多信号线(以下统称信号总线288，部分绘于图1)可操作控制单元280与处理室200的其它组件的双向通信。除了控制气体源238、239、
240的工艺气体和净化气体及阀242a、242b的可程序化逻辑控制器248a、248b外，控制单元
280还负责自动控制其它处理晶片的动作，例如传送晶片、控制温度、排空腔室等，这些控制部分将说明于本文他处。
240的工艺气体和净化气体及阀242a、242b的可程序化逻辑控制器248a、248b外，控制单元
280还负责自动控制其它处理晶片的动作，例如传送晶片、控制温度、排空腔室等，这些控制部分将说明于本文他处。
[0091] 参照图1-4，运作时，机械装置(未示出)经由狭缝阀208将衬底210传送到处理室200。升降销220与机械装置协力将衬底210放到衬底支撑件212上。衬底支撑件212抬起衬底210使衬底210紧靠室盖组件232的下表面260。一起或个别利用阀242a可注入(即脉冲供应)第一气流至处理室200的扩大通道234及利用阀242b注入第二气流至处理室200。第一气流可包含来自净化气体源240的连续供应的净化气体和来自反应气体源238的脉冲供应的反应气体，或可包含来自反应气体源238的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源240的脉冲供应的净化气体。第二气流可包含来自净化气体源240的连续供应的净化气体和来自反应气体源239的脉冲供应的反应气体，或可包含来自反应气体源239的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源240的脉冲供应的净化气体。气流以涡流流动402图案行经扩大通道234，藉以扫掠扩大通道234的整个内面。涡流流动402图案朝衬底210表面向下消散流动404。当气体流经扩大通道234时，气流速度会减慢。气流接着流过衬底210的表面和室盖组件232的下表面260。室盖组件232向下倾斜的下表面260有助于减少气流越过衬底210表面的速度差异。气流接着流过阻气门262而进入处理室200的抽吸区266。过量气体、副产物等将流入抽吸道279，然后由真空系统278排出处理室200外。在一方面中，气流以层流方式行经扩大通道234和衬底210表面与室盖组件232下表面260之间，如此可使反应气体均匀接触衬底210的表面及有效清除室盖组件232的内面。
[0092] 图1-4的处理室200具有多项特征。在一方面中，处理室200提供的反应区264体积比传统CVD室小。处理室200只需较少量的反应气体或净化气体来填充进行特定工艺的反应区264。在另一方面中，处理室200提供具有向下倾斜或呈漏斗状下表面260的室盖组件232，如此可减少气流行经室盖组件232底面至衬底210的速度差异。在又一方面中，处理室200提供扩大通道234以减慢气流流贯的速度。在再一方面中，处理室200提供的气体导管与扩大通道234的中心夹一角度α。处理室200提供本文他处所述的其它特征。其它用于原子层沉积的腔室实施方式包含一或多个上述特征。
[0093] 例如，图7绘示处理室800的另一实施方式，包括含有室盖组件832的气体输送设备830，室盖组件832提供小体积的反应区864和扩大通道834。处理室800的部分组件与上述图1处理室200的组件相同或类似。因此，以同样的组件符号表示。室盖组件832包含基本上平坦的下表面860。在一实施方式中，阻气门262与衬底支撑件212的间距为约0.04英寸至约2.0英寸，更优选约0.04英寸至约0.2英寸。
[0094] 在另一实例中，图8绘示处理室900的另一实施方式，包括含有室盖组件932的气体输送设备930，室盖组件932提供小体积的反应区964和向下倾斜或呈漏斗状的下表面960。处理室900的部分组件与上述图1处理室200的组件相同或类似，以同样的组件符号表示。气体源937经由一或多个阀941连接至通道933。在一方面中，通道933很长，以降低经由阀941引入的气体吹落衬底210表面所吸附的反应物的可能性。
[0095] 上述图1-8的气体输送设备230、830、930包含室盖组件232、832、932，所述室盖组件当作室体202的上盖。在又一实施方式中，室盖组件232、832、932包含任一置于衬底支撑件212上方的覆盖构件，以定出反应区264、864、964，而减少衬底处理期间必须流入的气体量。在其它实施方式中，室盖组件232、832、932可代替或结合衬底支撑件212并上下移动来调整反应区264、864、964的体积。
[0096] 图1的气体输送系统230包括两组耦接反应气体源238、239和净化气体源240的阀242a/252a、242b/252b。在其它实施方式中，气体输送系统230包含一或多个以不同构造耦接单一或多个气体源的阀。图1-3的处理室200利用两组阀242a/252a、242b/252b一起或个别供应两个气体入口236a、236b的气流。图5是室盖组件232的另一扩大通道634实施方式的上剖面，该扩大通道634用来接收从耦接单一或多个阀的气体导管650流经气体入口636的单一气流。气体导管650的中心线602与通过扩大通道634中心的辐径线604夹一角度α。以倾角α(其中α>0°)设置的气体导管650可使气体依箭头610所指的环形方向流动。图6是室盖组件232的又一扩大通道734实施方式的上剖面，该扩大通道734用来接收三种气流，且气流一起、部分一起(即三种中的两种一起)、或个别从三气体导管750a、750b、750c流经三气体入口736A、736B、736C，导管分别耦接单一或多个阀。气体导管750a、750b、750c的中心线702与通过扩大通道734中心的辐径线704夹一角度α。以倾角α(其中α>0°)设置的气体导管750a、750b、750c可使气体依箭头710所指的环形方向流动。
[0097] 可有益地使用图1-8所述具气体输送设备230、830、930的处理室200、800、900的实施方式、图10A-17D所述室盖组件1032、1232、1632与处理室1100、1500、1700的实施方式、和图18A-18H所述气体输送组件1800a、1800c、1800e、1800g的实施方式来实施原子层沉积包括但不限于钽、钛、钨、钌、铪、和铜的元素，或者用来实施原子层沉积化合物或合金/复合膜，包但不限于括氮化钽、氮化硅钽、氮化钛、氮化硅钛、氮化钨、氮化硅钨、和铝铜。图1-8所述具气体输送设备230、830、930的处理室200、800、900的实施方式也可有利于用来化学气相沉积不同材料。
[0098] 为清楚说明，将以图1-4的处理室200进行原子层沉积氮化钽层为例详细说明原子层沉积工艺。在一方面中，原子层沉积氮化钽层包括相继脉冲供应钽前驱物和氮前驱物至处理室200，其中各脉冲由净化气体流和/或排空腔室分开来移除任一过量反应物，以免钽前驱物与氮前驱物产生气相反应、及移除任一反应副产物。在每一循环过程中，相继供应钽前驱物和氮前驱物可轮流吸附钽前驱物单层和氮前驱物单层，进而形成氮化钽单层于衬底结构上。在此的“衬底结构”是指衬底和形成于衬底上的其他材料层，例如介电层。
[0099] 相信吸附诸如钽前驱物与氮前驱物的反应物单层的吸附工艺属自限吸附，在一特定脉冲期间，因衬底结构表面据有有限数量的位点(site)用来吸附反应物，故衬底结构表面可能只吸附一单层。诸如钽前驱物或氮前驱物的反应物一旦占满该有有限数量的位点，则将无法进一步吸附反应物。可反复进行循环过程直到氮化钽层达预定厚度。
[0100] 气体源238可经由阀242a脉冲供应钽前驱物，例如五(二甲基酰胺基)钽(PDMAT；Ta(NMe2)5)。钽前驱物可伴随供应载气，包括氦气(He)、氩气(Ar)、氮气(N2)、氢气(H2)、和它们的组合气体，但不以此为限。气体源239可经由阀242a脉冲供应氮前驱物，例如氨。载气也可协助输送氮前驱物。气体源240可经由阀242a和/或经由阀242b引进净化气体，例如氩气。在一方面中，气体源240可经由阀242a、242b连续供应净化气体，所述净化气体当作脉冲供应钽前驱物与氮前驱物之间的净化气体及当作脉冲供应钽前驱物与氮前驱物期间的载气。在一方面中，透过两个气体导管250a、250b输送净化气体相较于只透过气体导管250a或250b输送净化气体更能充分清除反应区264。在一方面中，由于反应物吸附于衬底结构表面的过程属自限吸附工艺，以致诸如钽前驱物或氮前驱物的反应气体的流动均一性不像净化气体的流动均一性一样重要，因此可经由气体导管250a或250b输送反应气体。
在其它实施方式中，可脉冲供应净化气体。在其它实施方式中，净化气体可包含两种以上或以下的气流。在其它实施方式中，钽前驱气体可包含超过一种的气流(即两种或更多种气流)。在其它实施方式中，氮前驱气体可包含超过一种的气流(即两种或更多种气流)。
在其它实施方式中，可脉冲供应净化气体。在其它实施方式中，净化气体可包含两种以上或以下的气流。在其它实施方式中，钽前驱气体可包含超过一种的气流(即两种或更多种气流)。在其它实施方式中，氮前驱气体可包含超过一种的气流(即两种或更多种气流)。
[0101] 钽前驱物的其它例子包括其它金属有机前驱物或它们的衍生物，例如五(乙基甲基酰胺基)钽(PEMAT；Ta(N(Et)Me)5)、五(二乙基酰胺基)钽(PDEAT；Ta(NEt2)5)、和PEMAT、PDEAT或PDMAT的衍生物，但不以此为限。其它钽前驱物的例子还包括TBTDET(Ta(NEt2)3NC4H9或C16H39N4Ta)、卤化钽(例如TaX5，其中X为氟(F)、溴(Br)或氯(Cl))、和/或它们的衍生物，但不以此为限。其它氮前驱物的例子包括氮氢化物(NxHy，x、y为整数)，例如联胺(N2H4)、二甲基联胺((CH3)2N2H2)、三丁基联胺(C4H9N2H3)、苯联胺(C6H5N2H3)、其它联胺衍生物、氮等离子体源(如N2、N2/H2、NH3或N2H4等离子体)、2,2’-偶氮叔丁烷((CH3)6C2N2)、乙基迭氮(C2H5N3)、和其它适合气体，但不以此为限。其它净化气体或载气的例子包括氦气(He)、氮气(N2)、氢气(H2)、其它气体、和它们的组合，但不以此为限。
[0102] 氮化钽层的形成一开始可为钽前驱物单层吸附于衬底上，接着为氮前驱物单层吸附。或者，氮化钽层的形成一开始可为氮前驱物单层吸附于衬底上，接着为钽前驱物单层吸附。又，在其它实施方式中，于脉冲供应反应气体之间独自进行泵排空可防止反应气体混合。
[0103] 钽前驱物的脉冲持续时间、氮前驱物的脉冲持续时间、和穿插各反应物脉冲间的净化气体的通入时间可视所用沉积室的体积容量和与之耦接的真空系统而改变。例如，(1)气体室压越低，需要越长的脉冲时间；(2)气体流量越低，则提高及稳定室压的时间越长，需要越长的脉冲时间；(3)腔室体积越大，则填充腔室的时间越长，以致稳定室压的时间越长，需要越长的脉冲时间。同样地，各脉冲的间隔时间也可视处理室的体积容量和与之耦接的真空系统改变。一般而言，钽前驱物或氮前驱物的脉冲持续时间应足够让化合物单层吸附。在一方面中，当脉冲供给氮前驱物时，钽前驱物脉冲仍在腔室内。一般而言，净化气体的通入时间和/或泵排空时间应够长而足以避免钽前驱物与氮前驱物于反应区混合。
[0104] 钽前驱物的脉冲时间通常为约1.0秒或以下，氮前驱物的脉冲时间通常为约1.0秒或以下，此一般已足够让单层轮流吸附于衬底结构上。钽前驱物脉冲与氮前驱物脉冲的间隔时间为约1.0秒或以下，无论是连续或脉冲通入净化气体，此时间一般足以避免钽前驱物与氮前驱物于反应区混合。当然，延长反应物的脉冲时间可确保钽前驱物与氮前驱物进行吸附，而延长各反应物脉冲的间隔时间可确保移除反应副产物。
[0105] 在原子层沉积期间，衬底210可大略维持在选用的钽前驱物的热分解温度以下。用于钽前驱物的加热器温度例如介于约20℃至约500℃之间，且室压小于约100Torr，优选小于50Torr。若含钽气体为PDMAT，则加热器温度优选介于约100℃至约300℃之间，更优选介于约175℃至约250℃之间，且室压为介于约1.0Torr至约5.0Torr。应理解其它实施方式也可采用其它温度与压力范围。例如，可采用大于热分解温度的温度。然而，温度宜选择让吸附工艺具超过50％的沉积活性。在另一实施方式中，采用温度大于热分解温度，以致各前驱物沉积期间的分解量有限，因此生长模式会类似原子层沉积的生长模式。
[0106] 利用图1-4的处理室200进行原子层沉积氮化钽的工艺实施方式包括经由阀242a脉冲供应来自气体源238的五(二甲基酰胺基)钽(PDMAT)，PDMAT的流量为约100sccm至约1000sccm，优选约100sccm至约400sccm，且因反应区264的体积较小，故脉冲时间为约0.5秒或以下、约0.1秒或以下、或约0.05秒或以下。经由阀242b脉冲供应来自气体源239的氨气的流量为约100sccm至约1000sccm，优选200sccm至约600sccm，且因反应区264的体积较小，故脉冲时间为约0.5秒或以下、约0.1秒或以下、或约0.05秒或以下。经由阀242a、242b可连续供应来自气体源240的净化氩气，氩气的流量为约100sccm至约
1000sccm，优选约100sccm至约400sccm。因反应区264的体积较小，故钽前驱物脉冲与氮前驱物脉冲的间隔时间为约0.5秒或以下、约0.1秒或以下、或约0.07秒或以下。相信反应气体和/或净化气体充满反应区264的脉冲时间需为约0.016秒或以上。加热器温度优选保持为约100℃至约300℃，而室压维持呈约1.0Torr至约5.0Torr。此工艺每次循环所形成的氮化钽层厚度为约0.5埃( )至约1.0埃。可反复进行上述交替程序直到达成预定厚度。
1000sccm，优选约100sccm至约400sccm。因反应区264的体积较小，故钽前驱物脉冲与氮前驱物脉冲的间隔时间为约0.5秒或以下、约0.1秒或以下、或约0.07秒或以下。相信反应气体和/或净化气体充满反应区264的脉冲时间需为约0.016秒或以上。加热器温度优选保持为约100℃至约300℃，而室压维持呈约1.0Torr至约5.0Torr。此工艺每次循环所形成的氮化钽层厚度为约0.5埃( )至约1.0埃。可反复进行上述交替程序直到达成预定厚度。
[0107] 在一实施方式中，诸如氮化钽层的沉积层覆盖侧壁的厚度为约50埃或以下。在另一实施方式中，沉积层覆盖侧壁的厚度为约20埃或以下。在又一实施方式中，沉积层覆盖侧壁的厚度为约10埃或以下。厚度达约10埃或以下的氮化钽层相信足以作为防止铜扩散的阻挡层。在一方面中，薄阻挡层有利于填充高深宽比(例如大于5:1)的亚微米(例如小于0.15微米)和更小特征。当然沉积层覆盖侧壁的厚度也可大于50埃。
[0108] 原子层沉积的实施方式已经以反应物单层吸附于衬底上为例说明如上。本发明也包括沉积多于或少于一反应物单层的实施方式。本发明还包括不以自限方式沉积反应物的实施方式。本发明也包括主要在相继或同时输送反应物的化学气相沉积工艺中进行沉积的实施方式。
[0109] 汇流/分流型上盖组件
[0110] 图10A-10F绘示根据另一实施方式的用于ALD工艺的室盖组件1032。如图10A所示，室盖组件1032包含设于盖板1070中间部分的罩盖1072。气体导管1050a的一端耦接并与罩盖1072流体连通，气体导管1050a的另一端则贯穿盖板1070且耦接及与ALD阀和化学前驱物源流体连通。在一实施方式中，气体导管1050a直接耦接并与气体分配道1028流体连通。或者，气体导管1050a例如经由气体导管1068a(图10F)间接耦接及与气体分配道1028流体连通。
[0111] 气体导管套1052包含至少一气体导管、或可包含两个、三个、或更多个气体导管。图10D-10E绘示的气体导管套1052包含气体导管1050b、1050c。在一实施方式中，气体导管1050b的一端耦接并与罩盖1072流体连通，气体导管1050b的另一端则延伸穿过盖板
1070且耦接及与ALD阀和化学前驱物源流体连通。在另一实施方式中，气体导管1050b或
1050c直接耦接并与气体分配道1028流体连通。或者，气体导管1050b或1050c例如经由气体导管1068b(图10F)间接耦接及与气体分配道1028为流体连通。
1070且耦接及与ALD阀和化学前驱物源流体连通。在另一实施方式中，气体导管1050b或
1050c直接耦接并与气体分配道1028流体连通。或者，气体导管1050b或1050c例如经由气体导管1068b(图10F)间接耦接及与气体分配道1028为流体连通。
[0112] 在一些实施方式中，导管1050c为可选用的。气体导管1050c的一端耦接并与罩盖1072为流体连通，气体导管1050c的另一端则延伸穿过盖板1070且耦接及与ALD阀和气体源为流体连通，例如载气源、净化气体源、等离子体气体源、或化学前驱物源。在另一实施方式中，气体导管1050c耦接及与罩盖1072的上表面为流体连通。在又一实施方式中，气体导管1050c例如透过Y型接头连结气体导管1050b，并且耦接及与气体导管1068b为流体连通。
[0113] 图10A-10F的室盖组件1032包含罩盖1072和盖板1070，其中罩盖1072和盖板1070构成气体分配道1028。附加板(未示出)可选用地可置于盖板1070与罩盖1072之间。沟槽1074内的销1076连接盖板1070和罩盖1072(图10D)。附加板用来调整(例如加大)罩盖1072与盖板1070之间的间距，由此可改变穿设于罩盖1072与盖板1070中的气体分配道1028的长度。在另一实施方式中，可选地置于盖板1070与罩盖1072间的附加板含有不锈钢。在其它实施方式中，气体分配道1028可由单一材料组成。
[0114] 视待输送的气体而定，室盖组件1032可包括冷却组件和/或加热元件。控制室盖组件1032的温度可避免气体在室盖组件1032上分解、沉积、或冷凝。例如，冷却道1090可设于室盖组件1032中，用以冷却室盖组件1032。在另一实施方式中，加热元件(未示出)可嵌入或围绕室盖组件1032，用以加热室盖组件1032。在一实施方式中，可分别加热或冷却室盖组件1032的零件。例如参照图10A，室盖组件1032包含盖板1070和罩盖1072，其中盖板1070和罩盖1072构成气体分配道1028。罩盖1072保持在一温度范围内，盖板1070则保持在另一温度范围内。例如，以加热带缠绕或使用其它加热装置加热罩盖1072可防止反应气体冷凝，且盖板1070维持环境温度。在另一实施方式中，可加热罩盖1072及利用水道冷却盖板1070，以免反应气体在盖板1070上进行热分解。
[0115] 室盖组件1032包含的零件可由不锈钢、铝、镀镍的铝、镍、或其它与待进行的处理兼容的适合材料组成。在一实施方式中，罩盖1072和盖板1070为各自制造、机械加工、锻造，或者它们可由金属组成，例如铝、铝合金、钢、不锈钢、它们的合金、或它们的组合。
[0116] 在一实施方式中，气体分配道1028和室盖组件1032的下表面1060可包含抛光镜面，以协助气体沿着气体分配道1028和室盖组件1032的下表面1060形成层流。在另一实施方式中，气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、或1068b的内面可经电抛光，以助于形成层流流动的气体。
[0117] 在一实施方式中，气体分配道1028的内面1035a、1035b、1035c和室盖组件1032的下表面1060可包含抛光镜面，以协助气体沿着气体分配道1028和室盖组件1032的下表面1060形成层流。在另一实施方式中，气体导管1050a、1050b、1050c的内面可经电抛光，以助于形成层流流动的气体。
[0118] 在又一实施方式中，气体分配道1028的内面1035a、1035b、1035c和室盖组件1032的下表面1060可包含粗糙表面或机械处理过的表面，以增加整个表面的表面积。粗糙表面使不欲得到的积聚材料更易黏着在内面1035a、1035b、1035c和下表面1060。气相沉积工艺常产生不欲得到的膜，且可能会从内面1035a、1035b、1035c和下表面1060剥落而污染衬底1010。在一实施方式中，内面1035a、1035b和/或1035c、和下表面1060的平均粗糙度(Ra)至少为约10μin，例如为约10μin(约0.254μm)至约200μin(约5.08μm)，优选约20μin(约0.508μm)至约100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，内面1035a、1035b和/或1035c、和下表面1060的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
[0119] 图10D-10F绘示室盖组件1032的截面，所述室盖组件1032包含延伸穿过盖板1070中间部分的气体分配道1028。气体分配道1028的延伸方向通常为垂直ALD工艺期间位于室盖组件1032下方的衬底。气体分配道1028沿着罩盖1072的中心轴1033延伸穿过盖板1070而抵下表面1060。气体分配道1028的几何形状类似含有汇流上部与分流下部的沙漏。汇流道1034a为气体分配道1028的一部分，所述汇流道1034a位于气体分配道
1028的上部1037并往中心轴1033逐渐变细。分流道1034b为气体分配道1028的一部分，所述分流道1034b位于气体分配道1028的下部1035并背离中心轴1033逐渐变细。节流圈1036为隔开汇流道1034a与分流道1034b的细窄通道。气体分配道1028进一步延伸越过下表面1060而进入反应区1064。气体分配道1028包含内面1035a-1035c，以致汇流道
1034a具有内面1035a，分流道1034b具有内面1035b，而盖板1070具有内面1035c。下表面1060从分流道1034b延伸到阻气门1062。下表面1060经构形及调整大小以在ALD工艺期间基本上覆盖位于室盖组件1032下方的衬底。
1028的上部1037并往中心轴1033逐渐变细。分流道1034b为气体分配道1028的一部分，所述分流道1034b位于气体分配道1028的下部1035并背离中心轴1033逐渐变细。节流圈1036为隔开汇流道1034a与分流道1034b的细窄通道。气体分配道1028进一步延伸越过下表面1060而进入反应区1064。气体分配道1028包含内面1035a-1035c，以致汇流道
1034a具有内面1035a，分流道1034b具有内面1035b，而盖板1070具有内面1035c。下表面1060从分流道1034b延伸到阻气门1062。下表面1060经构形及调整大小以在ALD工艺期间基本上覆盖位于室盖组件1032下方的衬底。
[0120] 图10A-10F的室盖组件1032可使衬底接触至少两气体源或化学前驱物。在其它实施方式中，气体输送系统1130可重新配置使衬底接触单一气体源(如图5所示)、或接触三或更多气体源或化学前驱物(如图6所示)。
[0121] 在图10E中，当呈环形气流1020的工艺气体通过节流圈1036时，环形气流1020被迫绕着气体分配道1028中心轴1033扩展的圈数相较于构造类似但不具节流圈1036的处理室还多。环形气流1020可包含流动图案，例如涡流图案、螺旋图案、盘旋图案、卷曲图案、扭曲图案、卷绕图案、漩涡图案、或它们的衍生图案。环形气流1020绕着气体分配道1028的中心轴1033扩展至少约1圈，优选至少约1.5圈，更优选至少约2圈，更优选至少约3圈，及更优选为至少约4圈或以上。
[0122] 参照图10A-10F，可将气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b和气体入口1038a、1038b与气体分配道1028的中心轴1033设置成任一角度关系。气体导管1050a、
1050b、1050c、1068a或1068b、或气体入口1038a或1038b优选垂直中心轴1033(其中+β、-β＝90°)、或使各气体导管1050a、1050b、1050c、1068a或1068b、或气体入口1038a或1038b的中心线与中心轴1033夹一角度+β或-β(其中如图11C的中心轴1133所示，
0°<+β<90°或0°<-β<90°)。气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b和气体入口1038a、1038b可垂直于中心轴1033水平设置、或可向下倾斜+β角度或向上倾斜-β角度，使气体流向气体分配道1028壁面，而非直接往下流向衬底，此有助于降低吹落衬底表面所吸附反应物的可能性。另外，气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b自输送管线或ALD阀往气体入口1038a、1038b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入气体分配道1028前先减慢气流速度。例如，气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b的直径可逐渐增加，或者所述气体导管可包含多个内径渐增的相连导管。
1050b、1050c、1068a或1068b、或气体入口1038a或1038b优选垂直中心轴1033(其中+β、-β＝90°)、或使各气体导管1050a、1050b、1050c、1068a或1068b、或气体入口1038a或1038b的中心线与中心轴1033夹一角度+β或-β(其中如图11C的中心轴1133所示，
0°<+β<90°或0°<-β<90°)。气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b和气体入口1038a、1038b可垂直于中心轴1033水平设置、或可向下倾斜+β角度或向上倾斜-β角度，使气体流向气体分配道1028壁面，而非直接往下流向衬底，此有助于降低吹落衬底表面所吸附反应物的可能性。另外，气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b自输送管线或ALD阀往气体入口1038a、1038b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入气体分配道1028前先减慢气流速度。例如，气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b的直径可逐渐增加，或者所述气体导管可包含多个内径渐增的相连导管。
[0123] 图10D-10F绘示的气体分配道1028在汇流道1034a的内径从上部1037沿着中心轴1033往节流圈1036逐渐缩减。又，气体分配道1028在分流道1034b的内径从节流圈1036沿着中心轴1033往邻接室盖组件1032下表面1060的下部1035逐渐增加。
[0124] 在一实施方式中，用于处理直径300mm的衬底的室盖组件1032可具有下列直径。气体分配道1028在上部1037的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。气体分配道1028在节流圈1036的直径为约0.1英寸至约1.5英寸，优选约0.3英寸至约0.9英寸，更优选约0.5英寸至约
0.8英寸，例如约0.66英寸。气体分配道1028在下部1035的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。
0.8英寸，例如约0.66英寸。气体分配道1028在下部1035的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。
[0125] 上述尺寸通常适用于供应约500sccm至约3000sccm的总气体流量的气体分配道1028。在其它特定实施方式中，可改变尺寸以供特定气体流量流过。一般而言，气体流量越大，气体分配道1028所需的直径尺寸越大。
[0126] 不期受限于理论，相信气体分配道1028的直径自气体分配道1028的上部1037往节流圈1036缩减而自节流圈1036往气体分配道1028的下部1035增加，使得通过气体分配道1028的气体产生较少的绝热膨胀，此有助于控制环形气流1020内的工艺气体温度。例如，经由气体入口1038a、1038b进入气体分配道1028的气体突然产生绝热膨胀将造成气体温度下降，导致气体凝结而形成液滴。另一方面，相信逐渐变细的气体分配道1028可使气体产生较少的绝热膨胀。因此有更多的热量与气体交换，故通过控制气体的周围部分温度(即控制室盖组件1032的温度)更易控制气体温度。气体分配道1028可逐渐变细，且可包含一或多个锥形内面，例如逐渐变细的平面、凹面、凸面、或它们的组合，或者可包含一或多个锥形内面的片断(即一部分为锥形、一部分不为锥形)。
[0127] 在一实施方式中，如图10F所示，气体入口1038a、1038b邻近气体分配道1028的上部1037。在其它实施方式中，一或多个气体入口1038a、1038b沿着气体分配道1028的全长设于上部1037与下部1035之间。
[0128] 气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、或1068b的中心线分别与气体分配道1028的辐径线夹一角度α，此类似图11C，其中气体导管1150a、1150b的中心线1176a、
1176b分别与通过气体分配道1028中心的辐径线夹一角度α。气体进入气体导管1050a、
1050b、1050c、1068a、1068b的入口优选以倾角α(即，α>0°)设置，使得气体依环形气流
1020(图10E)所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过气体分配道1028。相信层流通过气体分配道1028有利于清除气体分配道1028的内面和室盖组件1032的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过气体分配道1028的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b和对应的气体入口1038a、1038b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
1176b分别与通过气体分配道1028中心的辐径线夹一角度α。气体进入气体导管1050a、
1050b、1050c、1068a、1068b的入口优选以倾角α(即，α>0°)设置，使得气体依环形气流
1020(图10E)所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过气体分配道1028。相信层流通过气体分配道1028有利于清除气体分配道1028的内面和室盖组件1032的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过气体分配道1028的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管1050a、1050b、1050c、1068a、1068b和对应的气体入口1038a、1038b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
[0129] 不期受限于理论，图10E-10F为室盖组件1032的气体分配道1028的截面图，该截面图简示气体流经气体分配道1028中。虽然不能确切知道通过气体分配道1028的流动图案，相信环形气流1020(图10E)可以采用环形流动图案而流过气体分配道1028，所述环形流动图案例如涡流流动、螺旋流动、盘旋流动、打旋流动、快旋流动、扭曲流动、卷绕流动、曲折流动、卷曲流动、漩涡流动、它们的衍生流动或它们的组合流动。环形流动形成于”处理区”、而非隔开衬底的空间。在一方面中，因涡流流动图案扫掠气体分配道1028的整个内面，故环形气流1020有助于更有效地排空气体分配道1028。
[0130] 参照图10D，至少一部分的室盖组件1032下表面1060自气体分配道1028往室盖组件1032周围部分逐渐变细，藉以提供气体从气体分配道1028流过衬底表面(即从衬底中心到衬底周边)的优选速度波形。下表面1060可包含一或多个锥形面，例如平面、凹面、凸面、或它们的组合。在一实施方式中，下表面1060为逐渐变细的漏斗状。
[0131] 在一实施方式中，下表面1060向下倾斜以减少工艺气体行经室盖组件1032下表面1060至衬底的速度差异，进而使衬底表面均匀接触反应气体。在一实施方式中，室盖组件1032向下倾斜的下表面1060与衬底表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例小于约2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，和更优选约为1。
[0132] 不期受限于理论，相信气流以更均一的速度越过衬底表面可使气体更均匀地沉积于衬底上。相信气流速度正比于气体浓度，因此正比于气体沉积于衬底表面的速率。故气流速度较快的第一衬底表面区域相对于第二衬底表面区域，第一区域有更快的气体沉积速率。相信具向下倾斜下表面1060的室盖组件1032可供气体更均匀地沉积于整个衬底表面，这是因为下表面1060提供了更均一的速度，故气体遍布衬底表面的浓度更均匀。
[0133] 图10C-10E绘示ALD工艺期间设置于邻近放置衬底处的周边的室盖组件1032周围部分的阻气门1062。当室盖组件1032组装构成衬底周围的处理区时，阻气门1062可包含任一限制气体流过衬底周边附近区域的元件。
[0134] 如图10A-10D所示，具有把手1082的室盖套1080可盖住罩盖1072、气体导管1050a、气体导管套1052、和一部分的盖板1070上表面。室盖组件1032的温度可由液体冷却系统控制，所述液体冷却系统连接水套，例如延伸穿过盖板1070的冷却道1090。诸如水的冷却流体流过冷却道1090而移除盖板1070的热量。冷却剂连结件1092a、1092b通过软管或管子连接至冷却道1090。冷却剂连结件1092a、1092b的另一端通过软管或管子连接至流体源和流体回收器，例如内设的冷却系统或独立的冷却系统。冷却剂连结件1092a、1092b通过支撑架1094连接至盖板1070。流过冷却道1090的液体可包括水、油、乙醇、乙二醇、乙二醇醚、或其它有机溶剂。在一实施方式中，盖板1070或室盖组件1032的温度可维持在约
0℃至约100℃之间，优选约18℃至约65℃之间，更优选约20℃至约50℃之间。
0℃至约100℃之间，优选约18℃至约65℃之间，更优选约20℃至约50℃之间。
[0135] 图11A-11C绘示处理室1100的一实施方式的示意图，所述处理室1100包括适用于ALD工艺的气体输送系统1130。处理室1100包含具侧壁1104和底部1106的室体1102。处理室1100的狭缝阀1108可供机械装置(未示出)进出处理室1100以传递及取回衬底
1110，例如200mm或300mm的半导体晶片或玻璃衬底。
1110，例如200mm或300mm的半导体晶片或玻璃衬底。
[0136] 衬底支撑件1112将衬底1110支撑于处理室1100中的衬底承接面1111上。衬底支撑件1112设有升降电动机1114，用以提高及降低衬底支撑件1112和放置在衬底支撑件1112上的衬底1110。连接升降电动机1118的升降板1116设于处理室1100内，用以提高及降低可移动穿过衬底支撑件1112的升降销1120。衬底支撑件1112可包括真空吸座(未示出)、静电吸座(未示出)、或钳环(未示出)，以于沉积工艺期间固定衬底支撑件1112上的衬底1110。
[0137] 通过调整衬底支撑件1112的温度可控制放置在衬底支撑件1112上的衬底1110温度。例如，可使用诸如电阻加热器(未示出)等嵌设型加热元件加热衬底支撑件1112，或者可使用诸如设于衬底支撑件1112上方的加热灯(未示出)等辐射热来进行加热。净化环1122可置于衬底支撑件1112上，以定出净化通道1124而提供净化气体至衬底1110周围部分，以免沉积物沉积在衬底1110上。
[0138] 气体输送系统1130设在室体1102的上部，用以供给处理室1100气体，例如工艺气体和/或净化气体。图11A-11C的气体输送系统1130可使衬底1110接触至少两气体源或化学前驱物。在其它实施方式中，气体输送系统1130可重新配置使衬底1110接触单一气体源(如图5所示)、或接触三或更多气体源或化学前驱物(如图6所示)。真空系统1178连接抽吸道1179，以将任一预定气体排出处理室1100外，并协助处理室1100的抽吸区1166维持呈期望的压力或保持在期望的压力范围。
[0139] 在一实施方式中，气体输送系统1130包含室盖组件1132，该气体输送系统1130具延伸穿过室盖组件1132中间部分的气体分配道1128。气体分配道1128的延伸方向为垂直衬底承接面1111，并且沿着气体分配道1128的中心轴1133延伸穿过盖板1170而抵下表面1160。汇流道1134a为气体分配道1128的一部分，所述汇流道1134a位于气体分配道1128的上部1137并往中心轴1133逐渐变细。分流道1134b为气体分配道1128的一部分，所述分流道1134b位于气体分配道1128的下部1135并背离中心轴1133逐渐变细。节流圈1131为隔开汇流道1134a与分流道1134b的细窄通道。气体分配道1128进一步延伸越过下表面1160而进入反应区1164。下表面1160从分流道1134b延伸到阻气门1162。下表面1160经构形及调整大小以基本上位于衬底支撑件1112的衬底承接面1111上的衬底
1110。
1110。
[0140] 当呈环形气流1174的工艺气体通过节流圈1131时，所述环形气流1174被迫绕着气体分配道1128的中心轴1133扩展的圈数比构造类似但不具节流圈1131的处理室还多。环形气流1174可包含流动图案，例如涡流图案、螺旋图案、盘旋图案、卷曲图案、扭曲图案、卷绕图案、漩涡图案、或它们的衍生图案。环形气流1174绕着气体分配道1128的中心轴1133扩展至少约1圈，优选至少约1.5圈，更优选至少约2圈，更优选为至少约3圈，并且更优选为至少约4圈或以上。
[0141] 气体分配道1128具有气体入口1136a、1136b，用以提供来自两组相似阀1142a/1152a、1142b/1152b的气流，所述气体入口1136a、1136b可一起或个别提供。在一构造中，阀1142a和阀1142b耦接不同的反应气体源，但最好耦接同一净化气体源。例如，阀
1142a耦接反应气体源1138，阀1142b耦接反应气体源1139，且两阀1142a、1142b均耦接净化气体源1140。阀1142a、1142b各自包括具阀座组件1144a、1144b的输送管线1143a、
1143b，阀1152a、1152b则各自包括具阀座组件1146a、1146b的净化管线1145a、1145b。输送管线1143a、1143b与反应气体源1138、1139为流体连通，并且气体分配道1128的气体入口1136a、1136b为流体连通。输送管线1143a、1143b的阀座组件1144a、1144b控制反应气体从反应气体源1138、1139流向气体分配道1128。净化管线1145a、1145b与净化气体源
1140为流体连通，并与输送管线1143a、1143b的阀座组件1144a、1144b下游处的输送管线
1143a、1143b相交。净化管线1145a、1145b的阀座组件1146a、1146b控制净化气体从净化气体源1140流向气体分配道1128。若载气用来输送反应气体源1138、1139的反应气体，则载气与净化气体优选相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
1142a耦接反应气体源1138，阀1142b耦接反应气体源1139，且两阀1142a、1142b均耦接净化气体源1140。阀1142a、1142b各自包括具阀座组件1144a、1144b的输送管线1143a、
1143b，阀1152a、1152b则各自包括具阀座组件1146a、1146b的净化管线1145a、1145b。输送管线1143a、1143b与反应气体源1138、1139为流体连通，并且气体分配道1128的气体入口1136a、1136b为流体连通。输送管线1143a、1143b的阀座组件1144a、1144b控制反应气体从反应气体源1138、1139流向气体分配道1128。净化管线1145a、1145b与净化气体源
1140为流体连通，并与输送管线1143a、1143b的阀座组件1144a、1144b下游处的输送管线
1143a、1143b相交。净化管线1145a、1145b的阀座组件1146a、1146b控制净化气体从净化气体源1140流向气体分配道1128。若载气用来输送反应气体源1138、1139的反应气体，则载气与净化气体优选相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
[0142] 阀座组件1144a、1144b、1146a、1146b各可包含隔板(未示出)和阀座(未示出)。施加偏压或加以驱动可打开或关闭隔板。隔板可为气动式或电动式。气动阀包括可购自Fujikin公司与帕克汉尼汾公司(Park Hannifin Corp.)的Veriflo分部的气动阀。电动阀包括可购自Fujikin公司的电动阀。例如，ALD阀可采用Fujikin型号FPR-UDDFAT-21-6.35-PI-ASN或Fujikin型号FPR-NHDT-21-6.35-PA-AYT。可程序化的逻辑控制器1148a、1148b耦接阀1142a、1142b，用以控制启动阀1142a、1142b的阀座组件1144a、1144b、1146a、1146b的隔板。气动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.020秒。电动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.005秒。电动阀一般需使用联系阀与可程序化逻辑控制器的驱动器。
[0143] 阀1142a、1142b分别可为零无效体积阀，所述阀可于阀座组件1144a、1144b关闭时，冲洗输送管线1143a、1143b的反应气体。例如，净化管线1145a、1145b可设置邻接输送管线1143a、1143b的阀座组件1144a、1144b。当阀座组件1144a、1144b关闭时，净化管线1145a、1145b可供应净化气体来冲洗输送管线1143a、1143b。在一实施方式中，净化管线
1145a、1145b略与输送管线1143a、1143b的阀座组件1144a、1144b相隔，如此净化气体于阀座组件1144a、1144b打开时不会直接送入阀座组件1144a、1144b。在此的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
1145a、1145b略与输送管线1143a、1143b的阀座组件1144a、1144b相隔，如此净化气体于阀座组件1144a、1144b打开时不会直接送入阀座组件1144a、1144b。在此的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
[0144] 各组阀1142a/1152a、1142b/1152b可用来提供反应气体与净化气体的结合气流和/或个别气流。参照阀1142a/1152a，反应气体与净化气体的结合气流例子包括净化气体源1140的净化气体连续流过净化管线1145a和反应气体源1138的反应气体脉冲流过输送管线1143a。通过打开净化管线1145a的阀座组件1146a的隔板，可连续供应净化气体。通过打开及关闭输送管线1143a的阀座组件1144a的隔板，可脉冲供应反应气体源1138的反应气体。参照阀1142a/1152a，反应气体与净化气体的个别气流例子包括流经净化管线
1145a且来自净化气体源1140的净化气体脉冲和流经输送管线1143a且来自反应气体源
1138的反应气体脉冲。通过打开及关闭净化管线1145a的阀座组件1146a的隔板，可脉冲供应净化气体。通过打开及关闭输送管线1143a的阀座组件1144a的隔板，可脉冲供应反应气体源1138的反应气体。
1145a且来自净化气体源1140的净化气体脉冲和流经输送管线1143a且来自反应气体源
1138的反应气体脉冲。通过打开及关闭净化管线1145a的阀座组件1146a的隔板，可脉冲供应净化气体。通过打开及关闭输送管线1143a的阀座组件1144a的隔板，可脉冲供应反应气体源1138的反应气体。
[0145] 阀1142a、1142b的输送管线1143a、1143b可经由气体导管1150a、1150b连接到气体入口1136a、1136b。气体导管1150a、1150b可为阀1142a、1142b的一体组件或分离组件。在一方面中，阀1142a、1142b紧邻气体分配道1128，如此可减少输送管线1143a、1143b和气体导管1150a、1150b在阀1142a、1142b与气体入口1136a、1136b之间不必要的配置体积。
[0146] 图11C示出将气体导管1150a、1150b和气体入口1136a、1136b与气体分配道1128的中心轴1133设置成多种角度关系。气体导管1150a、1150b和气体入口1136a、1136b优选垂直中心轴1133(其中+β、-β＝90°)、或使气体导管1150a、1150b的中心线1176a、1176b与中心轴1133夹一角度+β或-β(其中0°<+β<90°或0°<-β<90°)。气体导管1150a、1150b可垂直于中心轴1133水平设置、或可向下倾斜+β角度或向上倾斜-β角度，使气体流向气体分配道1128壁面，而非直接往下流向衬底1110，此有助于降低吹落衬底1110表面所吸附的反应物的可能性。另外，气体导管1150a、1150b自阀1142a、1142b的输送管线1143a、1143b往气体入口1136a、1136b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入气体分配道1128前先减慢气流速度。例如，气体导管1150a、1150b的内径可逐渐增加，或者所述气体导管可包含多个内径渐增的相连导管。
[0147] 图11C绘示气体分配道1128在汇流道1134a的内径从上部1137沿着中心轴1133往节流圈1131逐渐缩减。又，气体分配道1128在分流道1134b的内径从节流圈1131沿着中心轴1133往邻接室盖组件1132下表面1160的下部1135逐渐增加。在一实施方式中，用于处理直径300mm的衬底的处理室1100具有下列尺寸。气体分配道1128在上部1137的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。气体分配道1128在节流圈1131的直径为约0.1英寸至约1.5英寸，优选约0.3英寸至约0.9英寸，更优选约0.5英寸至约0.8英寸，例如约0.66英寸。气体分配道1128在下部1135的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。
[0148] 上述尺寸通常适用于供应约500sccm至约3000sccm的气体流量的气体分配道1128。在其它特定实施方式中，可改变尺寸以供特定气体流量流过。一般而言，气体流量越大，气体分配道1128所需的直径尺寸越大。
[0149] 不期受限于理论，相信气体分配道1128的直径自气体分配道1128的上部1137往节流圈1131缩减且自节流圈1131往气体分配道1128的下部1135增加可让通过气体分配道1128的气体产生较少的绝热膨胀，此有助于控制环形气流1174内的工艺气体温度。例如，经由气体入口1136a、1136b进入气体分配道1128的气体突然产生绝热膨胀将造成气体温度下降，导致气体凝结而形成液滴。另一方面，相信逐渐变细的气体分配道1128可使气体产生较少的绝热膨胀。因此有更多的热量与气体交换，故通过控制气体的周围部分温度(即控制室盖组件1132的温度)更易控制气体温度。气体分配道1128可逐渐变细，且可包含一或多个锥形内面，例如逐渐变细的平面、凹面、凸面、或它们的组合，或者可包含一或多个锥形内面的片断(即一部分为锥形、一部分不为锥形)。
[0150] 在一实施方式中，气体入口1136a、1136b邻近气体分配道1128的上部1137。在其它实施方式中，一或多个气体入口1136a、1136b沿着气体分配道1128的全长设于上部1137与下部1135之间。
[0151] 气体导管1150a、1150b的中心线可分别与气体分配道1128的辐径线夹一角度α，类似于图11C，其中气体导管1150a、1150b的中心线1176a、1176b分别与通过气体分配道1128中心的辐径线夹一角度α。气体进入气体导管1150a、1150b的入口优选以倾角α(即，α>0°)设置，使得气体依环形气流1174(图11B-11C)所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过气体分配道1128。相信层流通过气体分配道1128有利于清除气体分配道1128的内面和室盖组件1132的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过气体分配道1128的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管1150a、1150b和对应的气体入口1136a、1136b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
[0152] 不期受限于理论，图11C为室盖组件1132的气体分配道1128的截面图，该截面图简示气体流经气体分配道1128中。虽然不能确切知道通过气体分配道1128的流动图案，相信环形气流1174(图11B-11C)可采用环形流动图案流过气体分配道1128，所述环形流动图案例如涡流流动、螺旋流动、盘旋流动、打旋流动、快旋流动、扭曲流动、卷绕流动、曲折流动、卷曲流动、漩涡流动、它们的衍生流动或它们的组合流动。如图11C所示，环形流动形成于“处理区”而非与衬底1110隔开的空间。在一方面中，因涡流流动图案扫掠气体分配道1128的整个内面，故环形气流1174有助于更有效地排空气体分配道1128。
[0153] 在一实施方式中，当不预期以盘旋流动越过衬底1110表面时，图11C中气体入口1136a、1136b与衬底1110间的距离1175足以让环形气流1174向下消散流动。相信环形气流1174是以层流方式行进，如此可有效清除室盖组件1132和衬底1110的表面。在一特定实施方式中，气体分配道1128的上部1137与衬底1110间的距离1175为约3英寸至约
8英寸，优选约3.5英寸至约7英寸，更优选约4英寸至约6英寸，例如约5英寸。
8英寸，优选约3.5英寸至约7英寸，更优选约4英寸至约6英寸，例如约5英寸。
[0154] 距离1177a为汇流道1134a在罩盖1172内气体分配道1128的上部1137与节流圈1131间沿着中心轴1133的长度，距离1177b则为分流道1134b在罩盖1172内节流圈1131与罩盖1172下表面1173间沿着中心轴1133的长度。在一实施方式中，距离1177a为约1英寸至约4英寸，优选约1.25英寸至约3英寸，更优选约1.5英寸至约2.5英寸，例如2英寸；距离1177b为约0.5英寸至约4英寸，优选约1英寸至约3英寸，更优选约1.25英寸至约1.75英寸，例如约1.5英寸。
[0155] 参照图11A，至少一部分的室盖组件1132下表面1160自气体分配道1128往室盖组件1132周围部分逐渐变细，藉以提供气体从气体分配道1128流过衬底1110表面(即从衬底中心到衬底周边)的优选速度波形。下表面1160可包含一或多个锥形面，例如平面、凹面、凸面、或它们的组合。在一实施方式中，下表面1160为逐渐变细的漏斗状。
[0156] 在一实施方式中，下表面1160向下倾斜以减少气流行经室盖组件1132下表面1160至衬底1110的速度差异，进而使衬底1110表面均匀接触反应气体。在一实施方式中，室盖组件1132向下倾斜的下表面1160与衬底1110表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例小于约2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，并且更优选约为1。
[0157] 不期受限于理论，相信气流以更均一的速度越过衬底1110表面可使气体更均匀地沉积于衬底1110上。相信气流速度正比于气体浓度，因此正比于气体沉积于衬底1110表面的速率。故衬底1110上气流速度较快的第一表面区域相对于第二表面区域，第一表面区域有更快的气体沉积速率。相信具向下倾斜下表面1160的室盖组件1132可供气体更均匀地沉积于整个衬底1110表面，此乃因下表面1160产生了更均一的速度，故气体遍布衬底1110表面的浓度更均匀。
[0158] 图11A绘示位于邻近衬底1110周边的室盖组件1132周围部分的阻气门1162。当室盖组件1132组装以在衬底1110四周构成处理区时，阻气门1162包含任一限制气体流过衬底1110周边附近区域的元件。
[0159] 在一特定实施方式中，阻气门1162与衬底支撑件1112的间距为约0.04英寸至约2.0英寸，优选约0.04英寸至约0.2英寸。间距可依输送气体和沉积工艺条件改变。利用阻气门1162隔开反应区1164和抽吸区1166(图11A)的压力不均匀分布区，可使室盖组件
1132与衬底1110间的体积或反应区1164内的压力分布更均匀。
1132与衬底1110间的体积或反应区1164内的压力分布更均匀。
[0160] 参照图11A，在一方面中，由于反应区1164和抽吸区1166已经隔开，因此反应气体或净化气体只需适度填充反应区1164，让衬底1110充分接触反应气体或净化气体。在传统化学气相沉积中，现有技术的腔室需同时且均匀供应反应气体的结合气流至整个衬底表面，以确保反应气体均匀地在整个衬底1110表面互相反应。在原子层沉积中，处理室1100相继引进反应气体至衬底1110表面，使反应物薄层交替吸附于衬底1110表面。故原子层沉积不需反应气体同时抵达衬底1110表面。反而需供应足量的反应气体使反应物薄层吸附于衬底1110表面。
[0161] 因反应区1164的体积比传统CVD室的内部体积小，故需要较少的气体量来填充进行原子层沉积程序的特定工艺的反应区1164。例如，以处理直径200mm的衬底的腔室实施3 3
方式为例，反应区1164的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm3或更小，更优选约200cm
3
或更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区1164的体积为约3000cm
3 3
或更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件1112以调整用于沉积的反应区1164体积。反应区1164的体积越小，需流入处理室1100的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室1100产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
方式为例，反应区1164的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm3或更小，更优选约200cm
3
或更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区1164的体积为约3000cm
3 3
或更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件1112以调整用于沉积的反应区1164体积。反应区1164的体积越小，需流入处理室1100的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室1100产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
[0162] 如图11A-11C所示，室盖组件1132包含罩盖1172和盖板1170，其中罩盖1172和盖板1170构成气体分配道1128。附加板或可置于盖板1170与罩盖1172之间。在其它实施方式中，气体分配道1128可由单一材料组成。
[0163] 视待输送的气体而定，室盖组件1132可包括冷却组件和/或加热元件。控制室盖组件1132的温度可避免气体在室盖组件1132上分解、沉积、或冷凝。例如，水道(如图10A的冷却道1090)可设于室盖组件1132中，用以冷却室盖组件1132。在另一实施方式中，加热元件(未示出)可为嵌设的或围绕室盖组件1132的零件，用以加热室盖组件1132。在一实施方式中，可分别加热或冷却室盖组件1132的零件。例如参照图11A，室盖组件1132包含盖板1170和罩盖1172，其中盖板1170和罩盖1172构成气体分配道1128。罩盖1172保持在一温度范围内，盖板1170则保持在另一温度范围内。例如，以加热带缠绕或使用其它加热装置加热罩盖1172可防止反应气体冷凝，且盖板1170维持呈周围部分温度。在另一实施方式中，可加热罩盖1172及利用水道冷却盖板1170，以免反应气体在盖板1170上进行热分解。
[0164] 室盖组件1132包含的零件可由不锈钢、铝、镀镍的铝、镍、它们的合金、或其它适合材料组成。在一实施方式中，罩盖1172和盖板1170为各自制造、机械加工、锻造，或者它们可由金属组成，例如铝、铝合金、钢、不锈钢、它们的合金、或它们的组合。
[0165] 在一实施方式中，气体分配道1128的内面(包括盖板1170与罩盖1172的内面)和室盖组件1132的下表面1160包含抛光镜面，以协助气体沿着气体分配道1128和室盖组件1132的下表面1160形成层流。在另一实施方式中，气体导管1150a、1150b的内面可经电抛光，以助于形成层流流动的气体。
[0166] 在又一实施方式中，气体分配道1128的内面(包括盖板1170与罩盖1172的内面)和室盖组件1132的下表面1160包含粗糙表面或机械处理过的表面，以增加整个表面的表面积。粗糙表面使不欲得到的积聚材料更易黏着在盖板1170与罩盖1172的内面和下表面1160。气相沉积工艺常产生不欲得到的膜，且可能会从下表面1160和气体分配道1128内面剥落而污染衬底1110。在一实施方式中，下表面1160和/或气体分配道1128内面的平均粗糙度(Ra)至少为约10μin，例如为约10μin(约0.254μm)至约200μin(约5.08μm)，优选约20μin(约0.508μm)至约100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，下表面1160和/或气体分配道1128内面的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约
500μin(约12.7μm)。
500μin(约12.7μm)。
[0167] 图11A绘示的诸如可程序化个人计算机、工作站计算机等控制单元1180为耦接处理室1100，用以控制工艺条件。例如在衬底处理程序的不同阶段中，控制单元1180用来控制来自各气体源1138、1139、1140的工艺气体和净化气体流过阀1142a、1142b。举例来说，控制单元1180包含中央处理单元(CPU)1182、支持电路1184、和存有相关控制软件1183的内存1186。
[0168] 控制单元1180可为任一类型的通用计算机处理器，所述控制单元1180可用于工业设定来控制各种腔室及子处理器。CPU1182可使用任一适合的内存1186，例如随机存取内存、只读存储器、软盘、硬盘、或其它近端或远程的数字储存器。各种支持电路可连接CPU1182，用以支持处理室1100。控制单元1180可连接到另一邻近单独腔室零件的控制器，例如阀1142a、1142b的可程序化逻辑控制器1148a、1148b。透过许多信号线(以下统称信号总线1188，部分绘于图11A)可操作控制单元1180与处理室1100的其它组件的双向通信。除了控制气体源1138、1139、1140的工艺气体和净化气体及阀1142a、1142b的可程序化逻辑控制器1148a、1148b外，控制单元1180还负责自动控制其它处理晶片的动作，例如传送晶片、控制温度、排空腔室等，所述控制部分将说明于本文他处。
[0169] 参照图11A-11C，操作时，机械装置(未示出)经由狭缝阀1108将衬底1110传送到处理室1100。升降销1120与机械装置协力将衬底1110放到衬底支撑件1112上。衬底支撑件1112抬起衬底1110使衬底1110紧靠室盖组件1132的下表面1160。一起或个别(即脉冲供应)利用阀1142a注入第一气流至处理室1100的气体分配道1128及利用阀1142b注入第二气流至处理室1100。第一气流可包含来自净化气体源1140的连续供应的净化气体和来自反应气体源1138的脉冲供应的反应气体、或可包含来自反应气体源1138的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源1140的脉冲供应的净化气体。第二气流可包含来自净化气体源1140的连续供应的净化气体和来自反应气体源1139的脉冲供应的反应气体、或可包含来自反应气体源1139的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源1140的脉冲供应的净化气体。环形气流1174以涡流流动方式行经气体分配道1128，藉以扫掠气体分配道1128的整个内面。环形气流1174朝衬底1110表面向下消散流动。当气体流经气体分配道1128时，气流速度会减慢。气流接着流过衬底1110的表面和室盖组件1132的下表面1160。室盖组件1132的向下倾斜下表面1160有助于减少气流越过衬底1110表面的速度差异。气流接着流过阻气门1162而进入处理室1100的抽吸区1166。过量气体、副产物等将流入抽吸道1179，然后由真空系统1178排出处理室1100外。在一方面中，气流以层流方式行经气体分配道1128和衬底1110表面与室盖组件1132下表面1160之间，如此可使反应气体均匀接触衬底1110的表面及有效清除室盖组件1132的内面。
[0170] 图11A-11C的处理室1100具有多项特征。在一方面中，处理室1100提供的反应区1164体积比传统CVD室小。处理室1100只需较少的反应气体或净化气体来填充进行特定工艺的反应区1164。在另一方面中，处理室1100提供的室盖组件1132具有向下倾斜或呈漏斗状的下表面1160，如此可减少气流行经室盖组件1132底面至衬底1110的速度差异。在又一方面中，处理室1100提供的气体分配道1128可减慢气流流贯的速度。在再一方面中，处理室1100提供的气体导管与气体分配道1128的中心夹一角度α。处理室1100还具本文他处所述的其它特征。其它用于原子层沉积的腔室实施方式包含一或多个上述特征。
[0171] 多路注入型上盖组件
[0172] 图12A-12E、13A-13C、14A-14C绘示根据又一实施方式作为多路注入型上盖组件且用于ALD工艺的室盖组件1232的示意图。如图12A所示，室盖组件1232包含设于盖板1270中间部分的罩盖1272。气体导管1250a的一端耦接并与罩盖1272流体连通，气体导管1250a的另一端则贯穿盖板1270且耦接及与ALD阀和/或化学前驱物源或气体源流体连通。或者，气体导管1250a的一端延伸通过盖板1270，并可耦接至化学前驱物源或气体源并与化学前驱物源或气体源流体连通，而ALD阀位于气体导管1250a和盖板1270之间，例如位于盖板1270上方(图中未示)。气体导管1250a耦接及与气体通路1268a流体连通，所述气体通路1268a供前驱气体流过多路注入基底1269。气体通路1268a耦接且与气体节环1264a为流体连通，该气体节环1264a经由狭缝1266a与气体分配道1228为流体连通(图12E、13C及14A-14C)。
[0173] 气体导管套1252包含至少一气体导管、或可包含两个、三个、或更多个气体导管。图12C绘示的气体导管套1252包含气体导管1250b、1250c。在一实施方式中，气体导管
1250b的一端耦接并与罩盖1272为流体连通，气体导管1250b的另一端则贯穿盖板1270且耦接及与ALD阀和化学前驱物源为流体连通。或者，气体导管1250b的一端延伸通过盖板
1270，并可耦接至化学前驱物源或气体源并与化学前驱物源或气体源流体连通，而ALD阀位于气体导管1250a和盖板1270之间，例如位于盖板1270上方(图中未示)。在一实施方式中，气体导管1250b或1250c各自或一起耦接及与气体通路1268b流体连通。气体导管1250b耦接且与气体通路1268b流体连通，所述气体通路1268b供前驱气体流过多路注入基底1269。气体通路1268b耦接及与气体节环1264b流体连通，气体节环1264b经由狭缝1266b与气体分配道1228流体连通(图14A-14C)。
1250b的一端耦接并与罩盖1272为流体连通，气体导管1250b的另一端则贯穿盖板1270且耦接及与ALD阀和化学前驱物源为流体连通。或者，气体导管1250b的一端延伸通过盖板
1270，并可耦接至化学前驱物源或气体源并与化学前驱物源或气体源流体连通，而ALD阀位于气体导管1250a和盖板1270之间，例如位于盖板1270上方(图中未示)。在一实施方式中，气体导管1250b或1250c各自或一起耦接及与气体通路1268b流体连通。气体导管1250b耦接且与气体通路1268b流体连通，所述气体通路1268b供前驱气体流过多路注入基底1269。气体通路1268b耦接及与气体节环1264b流体连通，气体节环1264b经由狭缝1266b与气体分配道1228流体连通(图14A-14C)。
[0174] 在一些实施方式中，导管1250c为可选用的。气体导管1250c的一端耦接并与罩盖1272为流体连通，气体导管1250c的另一端则延伸穿过盖板1270且耦接及与ALD阀和/或气体源流体连通，例如载气源、净化气体源、等离子体气体源、或化学前驱物源。在另一实施方式中，气体导管1250c耦接及与罩盖1272的上表面流体连通。在又一实施方式中，气体导管1250c例如透过Y型接头连结导管1250b，并且耦接及与气体通路1268b为流体连通。
[0175] 图12A-12E、13A-13C、14A-14C的室盖组件1232包含置于罩盖1272和盖板1270上方的多路注入基底1269。多路注入基底1269、罩盖1272、和盖板1270构成气体分配道1228。多路注入基底1269构成气体分配道1228的上部1237，盖板1270则构成气体分配道
1228的下部1235。附加板或可置于盖板1270与罩盖1272之间。在其它实施方式中，气体分配道1228可由单一材料组成。
1228的下部1235。附加板或可置于盖板1270与罩盖1272之间。在其它实施方式中，气体分配道1228可由单一材料组成。
[0176] 图12D-12E绘示穿过多路注入基底1269的气体通路1268a、1268b。多路注入罩1267可设在多路注入基底1269的突出部1261上而于多路注入罩1267和多路注入基底
1269之间构成气体节环1264a。相似的，多路注入基底1269可以设在罩盖1272上而于多路注入基底1269和罩盖1272之间构成气体节环1264b。销1265可以穿过多路注入罩1267的孔洞1263并伸进多路注入基底1269的沟槽1275，以将该些部件固定在一起。同样地，沟槽1275内的销1277连接多路注入基底1269和罩盖1272(图12C)，而沟槽1274内的销
1276连接盖板1270和罩盖1272(图13C)。沉积时，第一工艺气体可从气体通路1268a绕过气体节环1264a及通过狭缝1266a而流入气体分配道1228。类似地，第二工艺气体可从气体通路1268b绕过气体节环1264b及通过狭缝1266b而流入气体分配道1228。
1269之间构成气体节环1264a。相似的，多路注入基底1269可以设在罩盖1272上而于多路注入基底1269和罩盖1272之间构成气体节环1264b。销1265可以穿过多路注入罩1267的孔洞1263并伸进多路注入基底1269的沟槽1275，以将该些部件固定在一起。同样地，沟槽1275内的销1277连接多路注入基底1269和罩盖1272(图12C)，而沟槽1274内的销
1276连接盖板1270和罩盖1272(图13C)。沉积时，第一工艺气体可从气体通路1268a绕过气体节环1264a及通过狭缝1266a而流入气体分配道1228。类似地，第二工艺气体可从气体通路1268b绕过气体节环1264b及通过狭缝1266b而流入气体分配道1228。
[0177] 狭缝1266a、1266b使得气体节环1264a、1264b与气体分配道1228相通。狭缝1266a、1266b可以与中心轴1233夹一角度，例如大致与中心轴1233或气体分配道1228呈正切关系。在一实施方式中，狭缝1266a、1266b正切气体分配道1228的角度为约0°至约
90°，优选约0°至约45°，更优选约0°至约20°。
90°，优选约0°至约45°，更优选约0°至约20°。
[0178] 视待输送的气体而定，室盖组件1232可包括冷却组件和/或加热元件。控制室盖组件1232的温度可避免气体在室盖组件1232上分解、沉积、或冷凝。例如，冷却道1290可设于室盖组件1232中，用以冷却室盖组件1232。在另一实施方式中，加热元件(未示出)可为嵌设的或围绕室盖组件1232的零件，用以加热室盖组件1232。在一实施方式中，可以在工艺期间分别加热或冷却室盖组件1232的零件。例如参照图13C，室盖组件1232包含多路注入基底1269、盖板1270和罩盖1272，其中盖板1270和罩盖1272构成气体分配道1228。多路注入基底1269与罩盖1272保持在一温度，盖板1270则保持在另一温度。例如，以加热带缠绕或使用其它加热装置加热多路注入基底1269与罩盖1272可防止反应气体冷凝，且盖板270维持环境温度。在另一实施方式中，可加热多路注入基底1269与罩盖1272及利用水道冷却盖板1270，以免反应气体在盖板1270上进行热分解。在另一实施方式中，可通过加热带或其它加热装置加热多路注入基底1269与罩盖1272至一温度，而盖板1270可独立地加热至一温度，该温度低于、等于或大于多路注入基底1269与罩盖1272的温度。
[0179] 室盖组件1232包含的零件可由不锈钢、铝、镀镍的铝、镍、或其它适合工艺的材料组成。在一实施方式中，多路注入基底1269、罩盖1272和盖板1270为各自制造、机械加工、锻造，或者它们可由金属组成，例如铝、铝合金、钢、不锈钢、它们的合金、或它们的组合。在一实施方式中，可选用地置于二者之间的附加板含有不锈钢。
[0180] 在一实施方式中，气体分配道1228的内面1231(包括盖板1270与罩盖1272的内面)和室盖组件1232的下表面1260包含抛光镜面，以协助气体沿着气体分配道1228和室盖组件1232的下表面1260形成层流。
[0181] 在另一实施方式中，气体分配道1228的内面1231(包括盖板1270与罩盖1272的内面)和室盖组件1232的下表面1260包含粗糙表面或机械处理过的表面，以增加整个表面的表面积。粗糙表面使不欲得到的积聚材料更易黏着在内面1231和下表面1260。气相沉积工艺常产生不欲得到的膜层，且可能会从内面1231和下表面1260剥落而污染衬底1210。在一实施方式中，下表面1260和/或内面1231的平均粗糙度(Ra)至少为约10μin，例如为约10μin(约0.254μm)至约200μin(约5.08μm)，优选约20μin(约0.508μm)至约
100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，下表面1260和/或内面1231的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，下表面1260和/或内面1231的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
[0182] 图13A及14A-14C绘示室盖组件1232的截面，所述室盖组件1232包含延伸穿过盖板1270中间部分的气体分配道1228。气体节环1264a、1264b绕着气体分配道1228与中心轴1233环状延伸。气体分配道1228的延伸方向通常为垂直ALD工艺期间位于室盖组件1232下方的衬底。气体分配道1228沿着罩盖1272的中心轴1233延伸穿过盖板1270而抵下表面1260。气体分配道1228进一步延伸越过下表面1260而进入反应区1064。下表面1260从分流道1034b延伸到阻气门1262。下表面1260经构形及调整大小以基本上覆盖ALD工艺期间位于室盖组件1232下方的衬底。
[0183] 图13A及14A-14C的室盖组件1232可使衬底接触至少两气体源或化学前驱物。在其它实施方式中，室盖组件1232可重新配置使衬底接触单一气体源(如图5所示)、或接触三或更多气体源或化学前驱物(如图6所示)。
[0184] 在图14B-14C中，当呈环形气流1220的工艺气体通过点1236时，环形气流1220被迫绕着气体分配道1228的中心轴1233扩展的圈数比构造类似但不具有点1236的处理室还多。环形气流1220可包含流动图案，例如涡流图案、螺旋图案、盘旋图案、卷曲图案、扭曲图案、卷绕图案、漩涡图案、或它们的衍生图案。环形气流1220绕着气体分配道1228的中心轴1233扩展至少约1圈，优选至少约1.5圈，更优选至少约2圈，更优选至少约3圈，并且更优选为至少约4圈或更多。
[0185] 在一实施方式中，图13C及14C绘示的气体分配道1228从上部1237沿着中心轴1233往点1236的内径基本上维持不变。在另一实施方式中，气体分配道1228从上部1237沿着中心轴1233往点1236的内径为逐渐增加或逐渐缩减(未示出)。但气体分配道1228的内径从点1236沿着中心轴1233往邻接室盖组件1232下表面1260的下部1235逐渐增加。
[0186] 在一实例中，用于处理直径300mm的衬底的室盖组件1232具有下列直径。气体分配道1228在上部1237的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。气体分配道1228在点1236的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。气体分配道1228在下部1235的直径为约1英寸至约4英寸，优选约1.5英寸至约3英寸，更优选约1.6英寸至约2.4英寸，例如约2英寸。在一实施方式中，上述尺寸应用至气体分配道1228而适用于供应约500sccm至约3000sccm的气体流量。在其它实施方式中，可改变尺寸以供特定气体流量流过。
[0187] 相信逐渐变细的气体分配道1228可使气体产生较少的绝热膨胀。因此有更多的热量与气体交换，故通过控制气体的周围部分温度(即控制室盖组件1232的温度)更易控制气体温度。气体分配道1228可逐渐变细，且可包含一或多个锥形内面，例如逐渐变细的平面、凹面、凸面、或它们的组合，或者可包含一或多个锥形内面的片断(即一部分为锥形、一部分不为锥形)。
[0188] 在一实施方式中，如图14A～14C所示，气体节环1264a、1264b环绕气体分配道1228的上部1237。在其它实施方式中，一或多个气体节环1264a、1264b沿着气体分配道
1228的全长设于上部1237与下部1235之间的不同位置。
1228的全长设于上部1237与下部1235之间的不同位置。
[0189] 不期受限于理论，图14B-14C绘示室盖组件1232的气体分配道1228的不同视图，简示气体流经气体分配道1228中。虽然不能确切知道通过气体分配道1228的流动图案，相信环形气流1220可以采用环形流动图案而由狭缝1266a、1266b流过气体分配道1228，所述形流动图案例如涡流流动、螺旋流动、盘旋流动、打旋流动、快旋流动、扭曲流动、卷绕流动、曲折流动、卷曲流动、漩涡流动、它们的衍生流动、或它们的组合流动。环形流动形成于“处理区”而非与衬底隔开的空间。在一方面中，因涡流流动图案扫掠气体分配道1228的整个内面，故环形气流1220有助于更有效地排空气体分配道1228。
[0190] 图12C、13B-13C及14C示出至少一部分的室盖组件1232下表面1260自气体分配道1228往室盖组件1232周围部分逐渐变细，藉以提供气体从气体分配道1228流过衬底表面(即从衬底中心到衬底周边)的优选速度波形。下表面1260可包含一或多个锥形面，例如平面、凹面、凸面、或它们的组合。在一实施方式中，下表面1260为逐渐变细的漏斗状。
[0191] 在一实施方式中，下表面1260向下倾斜以减少气流行经室盖组件1232下表面1260至衬底的速度差异，进而使衬底表面均匀接触反应气体。在一实施方式中，室盖组件
1232向下倾斜的下表面1260与衬底表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例小于约2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，并且更优选约为1。
1232向下倾斜的下表面1260与衬底表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例小于约2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，并且更优选约为1。
[0192] 不期受限于理论，相信气流以更均一的速度越过衬底表面可使气体更均匀地沉积于衬底上。相信气流速度正比于气体浓度，因此正比于气体沉积于衬底表面的速率。故气流速度较快的第一衬底表面区域相对于第二衬底表面区域，第一表面区域有更快的气体沉积速率。相信具向下倾斜下表面1260的室盖组件1232可供气体更均匀地沉积于整个衬底表面，此乃因下表面1260产生了更均一的速度，故气体遍布衬底表面的浓度更均匀。
[0193] 图12C及13C绘示ALD工艺期间位于邻近于放置衬底处的周边的室盖组件1232的周围部分的阻气门1262。当室盖组件1232组装以构成处理区在衬底四周时，阻气门1262包含任一限制气体流过衬底周边附近区域的元件。
[0194] 如图13A-13B所示，具有把手1282的室盖套1280可盖住罩盖1272、气体导管1250a、气体导管套1252、和一部分的盖板1270上表面。室盖组件1232的温度可由液体冷却系统控制，所述液体冷却系统连接水套，例如延伸穿过盖板1270的冷却道1290。诸如水的冷却流体流过冷却道1290而移除盖板1270的热量。冷却剂连结件1292a、1292b通过软管或管子连接至冷却道1290。冷却剂连结件1292a、1292b的另一端通过软管或管子连接至流体源和流体回收器，例如内设的冷却系统或独立的冷却系统。冷却剂连结件1292a、1292b通过支撑架1294连接至盖板1270。流过冷却道1290的液体可包括水、油、乙醇、乙二醇、乙二醇醚、或其它有机溶剂。在一实施方式中，盖板1270或室盖组件1232的温度可维持在约
0℃至约100℃之间，优选约18℃至约65℃之间，更优选约20℃至约50℃之间。
0℃至约100℃之间，优选约18℃至约65℃之间，更优选约20℃至约50℃之间。
[0195] 图15A-15C绘示的一实施方式的示意图，所述处理室1500包括用于ALD工艺的气体输送系统1530。处理室1500包含具侧壁1504和底部1506的室体1502。处理室1500的狭缝阀1508可供机械装置(未示出)进出处理室1500以传递及取回衬底1510，例如200mm或300mm的半导体晶片或玻璃衬底。
[0196] 衬底支撑件1512支撑处理室1500中衬底承接面1511上的衬底1510。衬底支撑件1512设有升降电动机1514，用以提高及降低衬底支撑件1512和放置在衬底支撑件1512上的衬底1510。连接升降电动机1518的升降板1516设于处理室1500内，用以提高及降低可移动穿过衬底支撑件1512的升降销1520。衬底支撑件1512可包括真空吸座(未示出)、静电吸座(未示出)、或钳环(未示出)，以于沉积工艺期间固定衬底支撑件1512上的衬底1510。
[0197] 通过调整衬底支撑件1512的温度可控制放置其上的衬底1510温度。例如，可使用诸如电阻加热器(未示出)等嵌设型加热元件加热衬底支撑件1512，或者可使用诸如设于衬底支撑件1512上方的加热灯(未示出)等辐射热来进行加热。净化环1522可置于衬底支撑件1512上，以限定净化通道1524而提供净化气体至衬底1510周围部分，以免沉积物沉积衬底1510上。
[0198] 气体输送系统1530设在室体1502的上部，用以供给处理室1500气体，例如工艺气体和/或净化气体。图15A-15C的气体输送系统1530可使衬底1510接触至少两气体源或化学前驱物。在其它实施方式中，气体输送系统1530可重新配置使衬底1510接触单一气体源(如图5所示)、或接触三或更多气体源或化学前驱物(如图6所示)。真空系统1578连接抽吸道1579，以将任一预定气体排出处理室1500外，并协助处理室1500的抽吸区1566维持呈期望的压力或保持在期望的压力范围。
[0199] 在一实施方式中，气体输送系统1530包含室盖组件1532，所述气体输送系统1530具延伸穿过室盖组件1532中间部分的气体分配道1534。气体分配道1534的延伸方向为垂直衬底承接面1511，并且沿着气体分配道1534的中心轴1533延伸穿过盖板1570而抵下表面1560。在一实施方式中，部分气体分配道1534沿着上部1537内的中心轴1533基本上呈圆柱状，部分气体分配道1534则背离下部1535内的中心轴1533逐渐变细。气体分配道1534更延伸越过下表面1560而进入反应区1564。下表面1560从气体分配道1534的下部
1535延伸到阻气门1562。下表面1560经构形及调整大小以基本上位于衬底支撑件1512的衬底承接面1511上的衬底1510。
1535延伸到阻气门1562。下表面1560经构形及调整大小以基本上位于衬底支撑件1512的衬底承接面1511上的衬底1510。
[0200] 当呈环形气流1574的工艺气体沿着中心轴1533行进时，所述环形气流1574将被迫绕着气体分配道1534的中心轴1533扩展。环形气流1574可包含流动图案，例如涡流图案、螺旋图案、盘旋图案、卷曲图案、扭曲图案、卷绕图案、漩涡图案、或它们的衍生图案。环形气流1574绕着气体分配道1534的中心轴1533扩展至少约1圈，优选至少约1.5圈，更优选至少约2圈，再佳为至少约3圈，又再佳为至少约4圈或更多。
[0201] 气体分配道1534具有气体入口1536a、1536b，用以提供来自两组相似阀1542a/1552a、1542b/1552b的气流，所述气体入口可一起或个别提供。在一构造中，阀
1542a和阀1542b耦接不同的反应气体源，但优选耦接同一净化气体源。例如，阀1542a耦接反应气体源1538，阀1542b耦接反应气体源1539，且两阀1542a、1542b均耦接净化气体源1540。阀1542a、1542b各自包括具阀座组件1544a、1544b的输送管线1543a、1543b，阀1552a、1552b则各自包括具阀座组件1546a、1546b的净化管线1545a、1545b。输送管线
1543a、1543b与反应气体源1538、1539为流体连通，并且与气体分配道1534的气体入口
1536a、1536b为流体连通。输送管线1543a、1543b的阀座组件1544a、1544b控制反应气体从反应气体源1538及1539流向气体分配道1534。净化管线1545a、1545b连接净化气体源
1540，并与输送管线1543a、1543b的阀座组件1544a、1544b下游处的输送管线1543a、1543b相交。净化管线1545a、1545b的阀座组件1546a、1546b控制净化气体从净化气体源1540流向气体分配道1534。若载气用来输送反应气体源1538及1539的反应气体，则载气与净化气体优选相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
1542a和阀1542b耦接不同的反应气体源，但优选耦接同一净化气体源。例如，阀1542a耦接反应气体源1538，阀1542b耦接反应气体源1539，且两阀1542a、1542b均耦接净化气体源1540。阀1542a、1542b各自包括具阀座组件1544a、1544b的输送管线1543a、1543b，阀1552a、1552b则各自包括具阀座组件1546a、1546b的净化管线1545a、1545b。输送管线
1543a、1543b与反应气体源1538、1539为流体连通，并且与气体分配道1534的气体入口
1536a、1536b为流体连通。输送管线1543a、1543b的阀座组件1544a、1544b控制反应气体从反应气体源1538及1539流向气体分配道1534。净化管线1545a、1545b连接净化气体源
1540，并与输送管线1543a、1543b的阀座组件1544a、1544b下游处的输送管线1543a、1543b相交。净化管线1545a、1545b的阀座组件1546a、1546b控制净化气体从净化气体源1540流向气体分配道1534。若载气用来输送反应气体源1538及1539的反应气体，则载气与净化气体优选相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
[0202] 阀座组件1544a、1544b、1546a、1546b各可包含隔板(未示出)和阀座(未示出)。施加偏压或加以驱动可打开或关闭隔板。隔板可为气动式或电动式。气动阀包括可购自Fujikin公司与帕克汉尼汾公司(Park Hannifin Corp.)的Veriflo分部的气动阀。电动阀包括可购自Fujikin公司的电动阀。例如，ALD阀可采用Fujikin型号FPR-UDDFAT-21-6.35-PI-ASN或Fujikin型号FPR-NHDT-21-6.35-PA-AYT。可程序化的逻辑控制器1548a、1548b耦接阀1542a、1542b，用以控制启动阀1542a、1542b的阀座组件1544a、1544b、1546a、1546b的隔板。气动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.020秒。电动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.005秒。电动阀一般需使用联系阀与可程序化逻辑控制器的驱动器。
[0203] 阀1542a、1542b分别可为零无效体积阀，所述阀可于阀座组件1544a、1544b关闭时，冲洗输送管线1543a、1543b的反应气体。例如，净化管线1545a、1545b可设置邻接输送管线1543a、1543b的阀座组件1544a、1544b。当阀座组件1544a、1544b关闭时，净化管线1545a、1545b可供应净化气体来冲洗输送管线1543a、1543b。在一实施方式中，净化管线
1545a、1545b略与输送管线1543a、1543b的阀座组件1544a、1544b相隔，如此净化气体于阀座组件1544a、1544b打开时不会直接送入阀座组件1544a、1544b。在此的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
1545a、1545b略与输送管线1543a、1543b的阀座组件1544a、1544b相隔，如此净化气体于阀座组件1544a、1544b打开时不会直接送入阀座组件1544a、1544b。在此的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
[0204] 各组阀1542a/1552a、1542b/1552b可用来提供反应气体与净化气体的结合气流和/或个别气流。参照阀1542a/1552a，反应气体与净化气体的结合气流例子包括来自净化气体源1540且流经净化管线1545a的连续净化气体流和来自反应气体源1538且流经输送管线1543a的反应气体脉冲。通过打开净化管线1545a的阀座组件1546a的隔板，可连续供应净化气体。通过打开及关闭输送管线1543a的阀座组件1544a的隔板，可脉冲供应反应气体源1538的反应气体。参照阀1542a/1552a，反应气体与净化气体的个别气流例子包括来自净化气体源1540且流经净化管线1545a的净化气体脉冲和来自反应气体源1538且流经输送管线1543a的反应气体脉冲。通过打开及关闭净化管线1545a的阀座组件1546a的隔板，可脉冲供应净化气体。通过打开及关闭输送管线1543a的阀座组件1544a的隔板，可脉冲供应反应气体源1538的反应气体。
[0205] 阀1542a、1542b的输送管线1543a、1543b可经由气体导管1550a、1550b连接到气体入口1536a、1536b。气体导管1550a、1550b可为阀1542a、1542b的一体组件或分离组件。在一方面中，阀1542a、1542b紧邻气体分配道1534，如此可减少输送管线1543a、1543b和气体导管1550a、1550b在阀1542a、1542b与气体入口1536a、1536b之间不必要的配置体积。
[0206] 不期受限于理论，相信气体分配道1534的直径沿着中心轴1533从气体分配道1534的上部1537到特定点为固定不变且自特定点往气体分配道1534的下部1535增加可让通过气体分配道1534的气体产生较少的绝热膨胀，此有助于控制环形气流1574内的工艺气体温度。例如，进入气体分配道1534的气体突然产生绝热膨胀将造成气体温度下降，导致气体凝结而形成液滴。另一方面，相信逐渐变细的气体分配道1534可使气体产生较少的绝热膨胀。因此有更多的热量与气体交换，故通过控制气体的周围部分温度(即控制室盖组件1532的温度)更易控制气体温度。气体分配道1534可逐渐变细，且可包含一或多个锥形内面，例如逐渐变细的平面、凹面、凸面、或它们的组合，或者可包含一或多个锥形内面的片断(即一部分为锥形、一部分不为锥形)。
[0207] 图15B～15C绘示气体移动至气体分配道1534的通道，在此于实施方式中讨论它。工艺气体由气体导管1550a、1550b传输通过气体入口1536a、1536b而进入气体结环1568a及1568b，并通过狭缝1569a及1569b而进入气体分配道1534。图15B绘示工艺气体或前驱物气体移动的路径，也就是由气体导管1550a通过气体入口1536a进入气体结环
1568a，通过狭缝1569a而进入气体分配道1534。第二路径(例如图15的镜像)由气体导管
1550b通过气体入口1536b进入气体结环1568b，通过狭缝1569b而进入气体分配道1534，如图15C所示。这些路经皆围绕气体分配道1534的上部1537。
1568a，通过狭缝1569a而进入气体分配道1534。第二路径(例如图15的镜像)由气体导管
1550b通过气体入口1536b进入气体结环1568b，通过狭缝1569b而进入气体分配道1534，如图15C所示。这些路经皆围绕气体分配道1534的上部1537。
[0208] 狭缝1569a及1569b提供由气体结环1568a及1568b至气体分配道1534的流体连通。狭缝1569a及1569b可相对于中心轴1533而呈一角度设置，例如正切于中心轴1533或气体分配道1534。在一实施方式中，狭缝1569a及1569b可经设置而与气体分配道1534正切一角度，该角度例如介于约0°～约90°，优选介于约0°～约45°，且更优选介于约0°～约20°。
[0209] 不期受限于理论，图15C为室盖组件1532的气体分配道1534的截面图，简示气体流经气体分配道1534中。虽然不能确切知道通过气体分配道1534的流动图案，相信环形气流1574(图15C)可采用环形流动图案而由狭缝1569a及1569b流过气体分配道1534，所述环形流动图案如涡流流动、螺旋流动、盘旋流动、打旋流动、快旋流动、扭曲流动、卷绕流动、曲折流动、卷曲流动、漩涡流动、它们的衍生流动或它们的组合流动。如图15C所示，环形流动形成于“处理区“而非与衬底1510隔开的空间。在一方面中，因涡流流动图案扫掠气体分配道1534的整个内面，故环形气流1574有助于更有效地排空气体分配道1534。
[0210] 在一实施方式中，图15C示出距离1575是指从衬底1510表面的位置1576a到气体分配道1534上部1537的位置1576b。当不预期以盘旋流动越过衬底1510表面时，距离1575足以让环形气流1574向下消散流动。相信环形气流1574是以层流方式行进，如此可有效清除室盖组件1532和衬底1510的表面。在另一实施方式中，距离1575或气体分配道
1534沿着中心轴1533延伸的长度为约3英寸至约9英寸，优选约3.5英寸至约7英寸，更优选约4英寸至约6英寸，例如约5英寸。
1534沿着中心轴1533延伸的长度为约3英寸至约9英寸，优选约3.5英寸至约7英寸，更优选约4英寸至约6英寸，例如约5英寸。
[0211] 图15A示出至少一部分的室盖组件1532下表面1560自气体分配道1534往室盖组件1532周围部分逐渐变细，藉以提供气体从气体分配道1534流过衬底1510表面(即从衬底中心到衬底周边)的优选速度波形。下表面1560可包含一或多个锥形面，例如平面、凹面、凸面、或它们的组合。在一实施方式中，下表面1560为逐渐变细的漏斗状。
[0212] 在一实施方式中，下表面1560向下倾斜以减少气流行经室盖组件1532下表面1560至衬底1510的速度差异，进而使衬底1510表面均匀接触反应气体。在一实施方式中，室盖组件1532向下倾斜的下表面1560与衬底1510表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例小于约2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，并且更优选约1。
[0213] 不期受限于理论，相信气流以更均一的速度越过衬底1510表面可使气体更均匀地沉积于衬底1510上。相信气流速度正比于气体浓度，因此正比于气体沉积于衬底1510表面的速率。故衬底1510上气流速度较快的第一表面区域相对于第二表面区域，第一表面区域有更快的气体沉积速率。相信具向下倾斜下表面1560的室盖组件1532可供气体更均匀地沉积于整个衬底1510表面，此乃因下表面1560产生了更均一的速度，故气体遍布衬底1510表面的浓度更均匀。
[0214] 图15A绘示位于邻近衬底1510周边的室盖组件1532周围部分的阻气门1562。当室盖组件1532组装以构成处理区在衬底1510四周时，阻气门1562包含任一限制气体流过衬底1510周边附近区域的元件。
[0215] 在一特定实施方式中，阻气门1562与衬底支撑件1512的间距为约0.04英寸至约2.0英寸，优选约0.04英寸至约0.2英寸。间距可依输送气体和沉积工艺条件改变。利用阻气门1562隔开反应区1564和抽吸区1566(图15A)的压力不均匀分布区，可使室盖组件
1532与衬底1510间的体积或反应区1564内的压力分布更均匀。
1532与衬底1510间的体积或反应区1564内的压力分布更均匀。
[0216] 参照图15A，在一方面中，由于反应区1564和抽吸区1566已经隔开，因此反应气体或净化气体只需适度填充反应区1564，让衬底1510充分接触反应气体或净化气体。在传统化学气相沉积中，现有技术的腔室需同时且均匀供应反应气体的结合气流至整个衬底表面，以确保反应气体均匀地在整个衬底1510表面互相反应。在原子层沉积中，处理室1500相继引进反应气体至衬底1510表面，使反应物薄层交替吸附于衬底1510表面。故原子层沉积不需反应气体同时抵达衬底1510表面。反而需供应足量的反应气体使反应物薄层吸附于衬底1510表面。
[0217] 因反应区1564的体积相较于传统CVD室的内部体积小，故需要较少的气体量来填充进行原子层沉积程序的特定工艺的反应区1564。例如，以处理直径200mm的衬底的腔室3 3
实施方式为例，反应区1564的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm 或更小，更优选约
3
200cm 或更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区1564的体积为约
3 3 3
3000cm 或更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件1512以调整用于沉积的反应区1564体积。反应区1564的体积越小，需流入处理室1500的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室1500产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
实施方式为例，反应区1564的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm 或更小，更优选约
3
200cm 或更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区1564的体积为约
3 3 3
3000cm 或更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件1512以调整用于沉积的反应区1564体积。反应区1564的体积越小，需流入处理室1500的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室1500产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
[0218] 如图15A-15C所示，室盖组件1532包含罩盖1572和盖板1570，其中罩盖1572和盖板1570构成气体分配道1534。在一实施方式中，如图15A-15C所示，处理室1500包含具有气体节环1568a、1568b和狭缝1569a、1569b的罩盖1572。在另一实施方式中，如图12A-14C所示，处理室1500包含罩盖、气体节环、和狭缝。附加板(未示出)或可置于盖板1570与罩盖1572之间。附加板用来调整(例如加大)罩盖1572与盖板1570的间距，由此可改变穿设于罩盖1572与盖板1570中的气体分配道1534长度。在另一实施方式中，选择性置于盖板1570与罩盖1572间的附加板含有不锈钢。在其它实施方式中，气体分配道1534可由单一材料组成。
[0219] 视待输送的气体而定，室盖组件1532可包括冷却组件和/或加热元件。控制室盖组件1532的温度可避免气体在室盖组件1532上分解、沉积、或冷凝。例如，水道(如图12A的冷却道1290)可设于室盖组件1532中，用以冷却室盖组件1532。在另一实例中，加热元件(未示出)可为嵌设的或围绕室盖组件1532的零件，用以加热室盖组件1532。在一实施方式中，可分别加热或冷却室盖组件1532的零件。例如参照图15A，室盖组件1532包含盖板1570和罩盖1572，其中盖板1570和罩盖1572构成气体分配道1534。罩盖1572保持在一温度范围内，盖板1570则保持在另一温度范围内。例如，以加热带缠绕或使用其它加热装置加热罩盖1572可防止反应气体冷凝，且盖板1570维持呈周围部分温度。在另一实例中，可加热罩盖1572及利用水道冷却盖板1570，以免反应气体在盖板1570上进行热分解。
[0220] 室盖组件1532包含的零件可由不锈钢、铝、镀镍的铝、镍、它们的合金、或其它适合材料组成。在一实施方式中，罩盖1572和盖板1570为各自制造、机械加工、锻造，或者它们可由金属组成，例如铝、铝合金、钢、不锈钢、它们的合金、或它们的组合。
[0221] 在一实施方式中，气体分配道1534的内面1531(包括盖板1570与罩盖1572的内面)和室盖组件1532的下表面1560包含抛光镜面，以协助气体沿着气体分配道1534和室盖组件1532的下表面1560形成层流。在另一实施方式中，气体导管1550a、1550b的内面可经电抛光，以助于形成层流流动的气体。
[0222] 在又一实施方式中，气体分配道1534的内面1531(包括盖板1570与罩盖1572的内面)和室盖组件1532的下表面1560包含粗糙表面或机械处理过的表面，以增加整个表面的表面积。粗糙表面使不欲得到的积聚材料更易黏着在内面1531和下表面1560。气相沉积工艺常产生不欲得到的膜层，且可能会从内面1531和下表面1560剥落而污染衬底1510。在一实施方式中，下表面1560和/或内面1531的平均粗糙度(Ra)至少为约10μin，例如为约10μin(约0.254μm)至约200μin(约5.08μm)，优选约20μin(约0.508μm)至约
100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，下表面1560和/或内面1531的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，下表面1560和/或内面1531的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
[0223] 图15A绘示的诸如可程序化个人计算机、工作站计算机等控制单元1580为耦接处理室1500，用以控制工艺条件。例如在衬底处理程序的不同阶段中，控制单元1580用来控制来自各气体源1538、1539、1540的工艺气体和净化气体流过阀1542a、1542b。举例来说，控制单元1580包含中央处理单元(CPU)1582、支持电路1584、和存有相关控制软件1583的内存1586。
[0224] 控制单元1580可为任一类型的通用计算机处理器，所述控制单元1580可用于工业设定来控制各种腔室及子处理器。CPU1582可使用任一适合的内存1586，例如随机存取内存、只读存储器、软盘、硬盘、或其它近端或远程的数字储存器。各种支持电路可连接CPU1582，用以支持处理室1500。控制单元1580可连接到另一邻近单独腔室零件的控制器，例如阀1542a、1542b的可程序化逻辑控制器1548a、1548b。透过许多信号线(以下统称信号总线1588，部分绘于图15A)可操作控制单元1580与处理室1500的其它组件的双向通信。除了控制气体源1538、1539、1540的工艺气体和净化气体及阀1542a、1542b的可程序化逻辑控制器1548a、1548b外，控制单元1580还负责自动控制其它处理晶片的动作，例如传送晶片、控制温度、排空腔室等，所述控制部分将说明于此他处。
[0225] 参照图15A-15C，运作时，机械装置(未示出)经由狭缝阀1508将衬底1510传送到处理室1500。升降销1520与机械装置协力将衬底1510放到衬底支撑件1512上。衬底支撑件1512抬起衬底1510使衬底1510紧靠室盖组件1532的下表面1560。一起或个别(即脉冲供应)利用阀1542a注入第一气流至处理室1500的气体分配道1534及利用阀1542b注入第二气流至处理室1500。第一气流可包含来自净化气体源1540的连续供应的净化气体和来自反应气体源1538的脉冲供应的反应气体、或可包含来自反应气体源1538的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源1540的脉冲供应的净化气体。第二气流可包含来自净化气体源1540的连续供应的净化气体和来自反应气体源1539的脉冲供应的反应气体、或可包含来自反应气体源1539的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源1540的脉冲供应的净化气体。
[0226] 环形气流1574以涡流流动方式行经气体分配道1534，藉以扫掠气体分配道1534的整个内面。环形气流1574朝衬底1510表面向下消散流动。当气体流经气体分配道1534时，气流速度会减慢。气流接着流过衬底1510的表面和室盖组件1532的下表面1560。室盖组件1532向下倾斜的下表面1560有助于减少气流越过衬底1510表面的速度差异。气流接着流过阻气门1562而进入处理室1500的抽吸区1566。过量气体、副产物等将流入抽吸道1579，然后由真空系统1578排出处理室1500外。在一方面中，气流以层流方式行经气体分配道1534和衬底1510表面与室盖组件1532下表面1560之间，如此可使反应气体均匀接触衬底1510的表面及有效清除室盖组件1532的内面。
[0227] 图15A-15C的处理室1500具有多项特征。在一方面中，处理室1500提供的反应区1564体积比传统CVD室小。处理室1500只需较少的反应气体或净化气体来填充进行特定工艺的反应区1564。在另一方面中，处理室1500提供的室盖组件1532具有向下倾斜或呈漏斗状的下表面1560，如此可减少气流行经室盖组件1532底面至衬底1510的速度差异。在又一方面中，处理室1500提供的气体分配道1534可减慢气流流贯的速度。在再一方面中，处理室1500提供的气体导管与气体分配道1534的中心夹一角度α。处理室1500也具本文他处所述的其它特征。其它用于原子层沉积的腔室实施方式包含一或多个上述特征。
[0228] 扩大罩盖型盖组件
[0229] 在另一实施方式中，图16A-16E绘示具有扩大罩盖且用于ALD工艺的室盖组件1632的示意图。图17A-17D绘示根据再一实施方式的处理室1700的示意图，所述处理室
1700包括扩大罩盖1772和用于ALD工艺的气体输送系统1730。
1700包括扩大罩盖1772和用于ALD工艺的气体输送系统1730。
[0230] 在一实施方式中，如图16A所示，室盖组件1632包含设于盖板1670中间部分的罩盖1672。气体导管1650a的一端耦接并与罩盖1672流体连通，气体导管1650a的另一端则贯穿盖板1670且耦接及与ALD阀和化学前驱物源流体连通。在一实施方式中，气体导管1650a为直接耦接并与气体分配道1628流体连通。或者，气体导管1650a可间接耦接及与气体分配道1628流体连通。
[0231] 气体导管套1652包含至少一气体导管、或可包含两个、三个、或更多个气体导管。图16B-16D绘示的气体导管套1652包含气体导管1650b、1650c。在一实施方式中，气体导管1650b的一端耦接并与罩盖1672流体连通，气体导管1650b的另一端则贯穿盖板1670且耦接及与ALD阀和化学前驱物源流体连通。在另一实施方式中，气体导管1650b或1650c为直接耦接并与气体分配道1628流体连通。或者，气体导管1650b或1650c可间接耦接及与气体分配道1628流体连通。
[0232] 在一些实施方式中，气体导管1650c为可选用的。气体导管1650c的一端耦接并与罩盖1672流体连通，气体导管1650b的另一端则延伸穿过盖板1670且耦接及与ALD阀和气体源流体连通，例如载气源、净化气体源、等离子体气体源、或化学前驱物源。在另一实施方式中，气体导管1650c耦接及与罩盖1672的上表面流体连通。在又一实施方式中，气体导管1650c例如透过Y型接头连结导管1650b，并且耦接及与气体通路1668b流体连通。
[0233] 图16D-16E的室盖组件1632包含罩盖1672和1670，其中罩盖1672和盖板1670构成气体分配道1628。附加板(未示出)或可置于盖板1670与罩盖1672之间。沟槽1674内的销1676连接盖板1670和罩盖1672(图16D)。附加板用来调整(例如加大)罩盖1672与盖板1670的间距，由此可改变穿设于罩盖1672与盖板1670中的气体分配道1628长度。在另一实施方式中，选择性置于盖板1670与罩盖1672间的附加板含有不锈钢。在其它实施方式中，气体分配道1628可由单一材料组成。
[0234] 视待输送的气体而定，室盖组件1632可包括冷却组件和/或加热元件。控制室盖组件1632的温度可避免气体在室盖组件1632上分解、沉积、或冷凝。例如，冷却道1690可设于室盖组件1632中，用以冷却室盖组件1632。在另一实施方式中，加热元件(未示出)可为嵌设的或围绕室盖组件1632的零件，用以加热室盖组件1632。
[0235] 在一实施方式中，可分别加热或冷却室盖组件1632的零件。例如参照图16D-16E，室盖组件1632包含盖板1670和罩盖1672，其中盖板1670和罩盖1672构成气体分配道1628。罩盖1672保持在一温度范围内，盖板1670则保持在另一温度范围内。例如，以加热带缠绕或使用其它加热装置加热罩盖1672可防止反应气体冷凝，且盖板1670维持环境温度。在另一实施方式中，可加热罩盖1672及利用水道冷却盖板1670，以免反应气体在盖板
1670上进行热分解。
1670上进行热分解。
[0236] 室盖组件1632包含的零件可由不锈钢、铝、镀镍的铝、镍、或其它适合材料组成。在一实施方式中，罩盖1672和盖板1670为各自制造、机械加工、锻造，或者它们可由金属组成，例如铝、铝合金、钢、不锈钢、它们的合金、或它们的组合。
[0237] 在一替代的实施方式中，气体分配道1628的内面1631(包括盖板1670与罩盖1672的内面)和室盖组件1632的下表面1660包含抛光镜面，以协助气体沿着扩大通道
1634和室盖组件1632的下表面1660形成层流。在另一实施方式中，气体导管1650a、1650b的内面可经电抛光，以助于形成层流流动的气体。
1634和室盖组件1632的下表面1660形成层流。在另一实施方式中，气体导管1650a、1650b的内面可经电抛光，以助于形成层流流动的气体。
[0238] 在又一实施方式中，气体分配道1628的内面1631(包括盖板1670与罩盖1672的内面)和室盖组件1632的下表面1660包含粗糙表面或机械处理过的表面，以增加整个表面的表面积。粗糙表面使不欲得到的积聚材料更易黏着在内面1631和下表面1660。气相沉积工艺常产生不欲得到的膜层，且可能会从内面1631和下表面1660剥落而污染衬底1610。在一实施方式中，下表面1660和/或内面1631的平均粗糙度(Ra)至少为约10μin，例如为约10μin(约0.254μm)至约200μin(约5.08μm)，优选约20μin(约0.508μm)至约
100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，下表面1660和/或内面1631的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
100μin(约2.54μm)，更优选约30μin(约0.762μm)至约80μin(约2.032μm)。在另一实施方式中，下表面1660和/或内面1631的平均粗糙度至少为约100μin(约2.54μm)，优选介于约200μin(约5.08μm)～约500μin(约12.7μm)。
[0239] 图16D-16E绘示室盖组件1632的截面，所述室盖组件1632包含延伸穿过盖板1670中间部分的气体分配道1628。气体分配道1628的延伸方向通常为垂直ALD工艺期间位于室盖组件1632下方的衬底。气体分配道1628沿着罩盖1672的中心轴1633延伸穿过盖板1670而抵下表面1660。气体分配道1628更延伸越过下表面1660而进入反应区1064。
下表面1660从气体分配道1628延伸到阻气门1662。下表面1660经构形及调整大小以基本上覆盖ALD工艺期间位于室盖组件1632下方的衬底。
下表面1660从气体分配道1628延伸到阻气门1662。下表面1660经构形及调整大小以基本上覆盖ALD工艺期间位于室盖组件1632下方的衬底。
[0240] 图16A-16E的室盖组件1632可使衬底接触至少两气体源或化学前驱物。在其它实施方式中，室盖组件1632可重新配置使衬底接触单一气体源(如图5所示)、或接触三或更多气体源或化学前驱物(如图6所示)。
[0241] 在图16E中，当呈环形气流1620的工艺气体沿着中心轴1633行进时，环形气流1620将被迫绕着气体分配道1628的中心轴1633扩展。环形气流1620可包含流动图案，例如涡流图案、螺旋图案、盘旋图案、卷曲图案、扭曲图案、卷绕图案、漩涡图案、或它们的衍生图案。环形气流1620绕着气体分配道1628的中心轴1633扩展至少约1圈，优选至少约
1.5圈，更优选至少约2圈，更优选为至少约3圈，又更优选为至少约4圈或更多。
1.5圈，更优选至少约2圈，更优选为至少约3圈，又更优选为至少约4圈或更多。
[0242] 在一实施方式中，图16A-16E示出将气体导管1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、1668b与气体分配道1628的中心轴1633设置成任一角度关系。气体导管1650a、
1650b、1650c和/或气体通路1668a、1668b供工艺气体流过气体入口1638a、1638b而进入气体分配道1628。气体导管1650a、1650b或1650c、或气体通路1668a或1668b优选垂直中心轴1633(其中+β、-β＝90°)、或使各气体导管1650a、1650b或1650c、或气体通路
1668a或1668b的中心线与中心轴1633夹一角度+β或-β(其中如图17C的中心轴1733所示，0°<+β<90°或0°<-β<90°)。气体导管1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、
1668b可垂直中心轴1633水平设置、或可向下倾斜+β角度或向上倾斜-β角度，使气体从气体入口1638a、1638b流向气体分配道1628壁面，而非直接往下流向衬底，此有助于降低吹落衬底表面所吸附反应物的可能性。
1650b、1650c和/或气体通路1668a、1668b供工艺气体流过气体入口1638a、1638b而进入气体分配道1628。气体导管1650a、1650b或1650c、或气体通路1668a或1668b优选垂直中心轴1633(其中+β、-β＝90°)、或使各气体导管1650a、1650b或1650c、或气体通路
1668a或1668b的中心线与中心轴1633夹一角度+β或-β(其中如图17C的中心轴1733所示，0°<+β<90°或0°<-β<90°)。气体导管1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、
1668b可垂直中心轴1633水平设置、或可向下倾斜+β角度或向上倾斜-β角度，使气体从气体入口1638a、1638b流向气体分配道1628壁面，而非直接往下流向衬底，此有助于降低吹落衬底表面所吸附反应物的可能性。
[0243] 另外，气体导管1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、1668b自输送管线或ALD阀往气体入口1638a、1638b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入气体分配道1628前先减慢气流速度。例如，气体导管1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、1668b的内径可逐渐增加，或者所述气体导管可包含多个内径渐增的相连导管。
[0244] 在一实施方式中，图16D-16E绘示的气体分配道1628从上部1637沿着中心轴1633往点1636的内径为实质维持不变。在另一实施方式中，气体分配道1628从上部1637沿着中心轴1633往点1636的内径为逐渐增加或逐渐缩减(未示出)。但气体分配道1628的内径从点1636沿着中心轴1633往邻接室盖组件1632下表面1660的下部1635逐渐增加。
[0245] 在一实例中，用于处理直径300mm的衬底的室盖组件1632可具有下列直径。气体分配道1628在上部1637的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。气体分配道1628在点1636的直径为约0.5英寸至约2英寸，优选约0.75英寸至约1.5英寸，更优选约0.8英寸至约1.2英寸，例如约1英寸。气体分配道1628在下部1635的直径为约1英寸至约4英寸，优选约1.5英寸至约3英寸，更优选约1.6英寸至约2.4英寸，例如约2英寸。
[0246] 上述尺寸通常适用于供应约500sccm至约3000sccm的气体流量的气体分配道1628。在其它特定实施方式中，可改变尺寸以供特定气体流量流过。一般而言，气体流量越大，气体分配道1628所需的直径尺寸越大。
[0247] 相信逐渐变细的气体分配道1628可使气体产生较少的绝热膨胀。因此有更多的热量与气体交换，故通过控制气体的周围部分温度(即控制室盖组件1632的温度)更易控制气体温度。气体分配道1628可逐渐变细，且可包含一或多个锥形内面，例如逐渐变细的平面、凹面、凸面、或它们的组合，或者可包含一或多个锥形内面的片断(即一部分为锥形、一部分不为锥形)。
[0248] 在一实施方式中，如图16E所示，气体入口1638a、1638b邻近气体分配道1628的上部1637。在其它实施方式中，一或多个气体入口1638a、1638b设于气体分配道1628的上部1637内。
[0249] 气体导管1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、1668b的中心线分别与气体分配道1628的辐径线夹一角度α，此类似图17B-C，其中气体导管1750a、1750b的中心线1776a、1776b分别与通过气体分配道1734中心的辐径线夹一角度α。气体进入气体导管
1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、1668b的入口优选以倾角α(即，α>0°)设置，使得气体依环形气流1620(图16E)所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过气体分配道1628。相信层流通过气体分配道1628有利于清除气体分配道1628的内面和室盖组件1632的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过气体分配道1628的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管1650a、1650b、1650c与气体通路1668a、1668b和对应的气体入口1638a、1638b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
1650a、1650b、1650c和气体通路1668a、1668b的入口优选以倾角α(即，α>0°)设置，使得气体依环形气流1620(图16E)所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过气体分配道1628。相信层流通过气体分配道1628有利于清除气体分配道1628的内面和室盖组件1632的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过气体分配道1628的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管1650a、1650b、1650c与气体通路1668a、1668b和对应的气体入口1638a、1638b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
[0250] 不期受限于理论，图16E为室盖组件1632的气体分配道1628的截面图，简示气体流经气体分配道1628中。虽然不能确切知道通过气体分配道1628的流动图案，相信环形气流1620可以采用环形流动图案而流过气体分配道1628，所述环形流动图案例如涡流流动、螺旋流动、盘旋流动、打旋流动、快旋流动、扭曲流动、卷绕流动、曲折流动、卷曲流动、漩涡流动、它们的衍生流动或它们的组合流动。环形流动形成于“处理区”而非与衬底隔开的空间。在一方面中，因涡流流动图案扫掠气体分配道1628的整个内面，故环形气流1620有助于更有效地排空气体分配道1628。
[0251] 图16C-16E示出至少一部分的室盖组件1632下表面1660自气体分配道1628往室盖组件1632周围部分逐渐变细，藉以提供气体从气体分配道1628流过衬底表面(即从衬底中心到衬底周边)的优选速度波形。下表面1660可包含一或多个锥形面，例如平面、凹面、凸面、或它们的组合。在一实施方式中，下表面1660为逐渐变细的漏斗状。
[0252] 在一实施方式中，下表面1660向下倾斜以减少气流行经室盖组件1632下表面1660至衬底的速度差异，进而使衬底表面均匀接触反应气体。在一实施方式中，室盖组件
1632向下倾斜的下表面1660与衬底表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例约小于2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，并且更优选约为1。
1632向下倾斜的下表面1660与衬底表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例约小于2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，并且更优选约为1。
[0253] 不期受限于理论，相信气流以更均一的速度越过衬底表面可使气体更均匀地沉积于衬底上。相信气流速度正比于气体浓度，因此正比于气体沉积于衬底表面的速率。故气流速度较快的第一衬底表面区域相对于第二衬底表面区域，第一表面区域有更快的气体沉积速率。相信具向下倾斜下表面1660的室盖组件1632可供气体更均匀地沉积于整个衬底表面，此乃因下表面1660产生了更均一的速度，故气体遍布衬底表面的浓度更均匀。
[0254] 图16C-16E绘示位于邻近ALD工艺期间放置衬底处的周边的室盖组件1632周围部分的阻气门1662。当室盖组件1632组装以构成处理区在衬底四周时，阻气门1662包含任一限制气体流过衬底周边附近区域的元件。
[0255] 如图16B-16D所示，具有把手1682的室盖套1680可盖住罩盖1672、气体导管1650a、气体导管套1652、和一部分的盖板1670上表面。室盖组件1632的温度可由液体冷却系统控制，所述液体冷却系统连接水套，例如延伸穿过盖板1670的冷却道1690。诸如水的冷却流体流过冷却道1690而移除盖板1670的热量。冷却剂连结件1692a、1692b通过软管或管子连接至冷却道1690。冷却剂连结件1692a、1692b的另一端通过软管或管子连接至流体源和流体回收器，例如内设的冷却系统或独立的冷却系统。冷却剂连结件1692a、1692b通过支撑架1694连接至盖板1670。流过冷却道1690的液体可包括水、油、乙醇、乙二醇、乙二醇醚、或其它有机溶剂。在一实施方式中，盖板1670或室盖组件1632的温度可维持在约
0℃至约100℃之间，优选约18℃至约65℃之间，更优选约20℃至约50℃之间。
0℃至约100℃之间，优选约18℃至约65℃之间，更优选约20℃至约50℃之间。
[0256] 图17A-17D绘示处理室1700的一实施方式的示意图，所述处理室1700包括用于ALD工艺的气体输送系统1730。处理室1700包含具侧壁1704和底部1706的室体1702。处理室1700的狭缝阀1708可供机械装置(未示出)进出处理室1700以传递及取回衬底
1710，例如200mm或300mm的半导体晶片或玻璃衬底。
1710，例如200mm或300mm的半导体晶片或玻璃衬底。
[0257] 衬底支撑件1712支撑处理室1700中衬底承接面1711上的衬底1710。衬底支撑件1712设有升降电动机1714，用以提高及降低衬底支撑件1712和放置在衬底支撑件1712上的衬底1710。连接升降电动机1718的升降板1716设于处理室1700内，用以提高及降低可移动穿过衬底支撑件1712的升降销1720。升降销1720提高及降低衬底支撑件1712表面上的衬底1710。衬底支撑件1712可包括真空吸座(未示出)、静电吸座(未示出)、或钳环(未示出)，以于沉积工艺期间固定衬底支撑件1712上的衬底1710。
[0258] 通过调整衬底支撑件1712的温度可控制放置其上的衬底1710温度。例如，可使用诸如电阻加热器(未示出)等嵌设型加热元件来加热衬底支撑件1712，或者可使用诸如设于衬底支撑件1712上方的加热灯(未示出)等辐射热来进行加热。净化环1722可置于衬底支撑件1712上，以限定净化通道1724而提供净化气体至衬底1710周围部分，以免沉积物沉积在衬底1710上。
[0259] 气体输送系统1730设在室体1702的上部，用以供给处理室1700气体，例如工艺气体和/或净化气体。图17A-17D的气体输送系统1730可使衬底1710接触至少两气体源或化学前驱物。在其它实例中，气体输送系统1730可重新配置使衬底1710接触单一气体源(如图5所示)、或接触三或更多气体源或化学前驱物(如图6所示)。真空系统1778连接抽吸道1779，以将任一预定气体排出处理室1700外，并协助处理室1700的抽吸区1766维持呈期望的压力或保持在期望的压力范围。
[0260] 在一实施方式中，气体输送系统1730包含室盖组件1732，气体输送系统1730具延伸穿过室盖组件1732的中间部分的气体分配道1734。罩盖1772包含气体分配道1734的圆柱部分，例如细窄部1754。罩盖1772还包含气体分配道1734的分流或扩大部分，例如展开部1756。气体分配道1734从衬底承接面1711沿着气体分配道1734的中心轴1733延伸穿过盖板1770而抵下表面1760。在一实例中，部分气体分配道1734沿着上部1737内的中心轴1733实质上仍呈圆柱状，部分气体分配道1734则背离下部1735内的中心轴1733逐渐变细。气体分配道1734更延伸越过下表面1760而进入反应区1764。下表面1760从气体分配道1734的下部1735延伸到阻气门1762。下表面1760经构形及调整大小以基本上位于衬底支撑件1712的衬底承接面1711上的衬底1710。
[0261] 当呈环形气流1774的工艺气体沿着中心轴1733行进时，环形气流1774将被迫绕着气体分配道1734的中心轴1733扩展。环形气流1774可包含流动图案，例如涡流图案、螺旋图案、盘旋图案、卷曲图案、扭曲图案、卷绕图案、漩涡图案、或它们的衍生图案。环形气流1774绕着气体分配道1734的中心轴1733扩展至少约1圈，优选至少约1.5圈，更优选至少约2圈，更优选至少约3圈，并且更优选至少约4圈或更多。
[0262] 气体分配道1734具有气体入口1736a、1736b，用以提供来自两组相似阀1742a/1752a、1742b/1752b的气流，所述气体入口可一起或个别提供。在一构造中，阀
1742a和阀1742b耦接不同的反应气体源，但优选耦接同一净化气体源。例如，阀1742a耦接反应气体源1738，阀1742b耦接反应气体源1739，且两阀1742a、1742b均耦接净化气体源1740。阀1742a、1742b各自包括具阀座组件1744a、1744b的输送管线1743a、1743b，阀1752a、1752b则各自包括具阀座组件1746a、1746b的净化管线1745a、1745b。输送管线1743a、1743b与反应气体源1738、1739流体连通，并且与气体分配道1734的气体入口
1736a、1736b流体连通。输送管线1743a、1743b的阀座组件1744a、1744b控制反应气体从反应气体源1738、1739流向气体分配道1734。净化管线1745a、1745b与净化气体源1740为流体连通，并与输送管线1743a、1743b的阀座组件1744a、1744b下游处的输送管线1743a、
1743b相交。净化管线1745a、1745b的阀座组件1746a、1746b控制净化气体从净化气体源
1740流向气体分配道1734。若载气用来输送反应气体源1738、1739的反应气体，则载气与净化气体优选相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
1742a和阀1742b耦接不同的反应气体源，但优选耦接同一净化气体源。例如，阀1742a耦接反应气体源1738，阀1742b耦接反应气体源1739，且两阀1742a、1742b均耦接净化气体源1740。阀1742a、1742b各自包括具阀座组件1744a、1744b的输送管线1743a、1743b，阀1752a、1752b则各自包括具阀座组件1746a、1746b的净化管线1745a、1745b。输送管线1743a、1743b与反应气体源1738、1739流体连通，并且与气体分配道1734的气体入口
1736a、1736b流体连通。输送管线1743a、1743b的阀座组件1744a、1744b控制反应气体从反应气体源1738、1739流向气体分配道1734。净化管线1745a、1745b与净化气体源1740为流体连通，并与输送管线1743a、1743b的阀座组件1744a、1744b下游处的输送管线1743a、
1743b相交。净化管线1745a、1745b的阀座组件1746a、1746b控制净化气体从净化气体源
1740流向气体分配道1734。若载气用来输送反应气体源1738、1739的反应气体，则载气与净化气体优选相同(例如，使用氩气做为载气与净化气体)。
[0263] 阀座组件1744a、1744b、1746a、1746b各可包含隔板(未示出)和阀座(未示出)。施加偏压或加以驱动可打开或关闭隔板。隔板可为气动式或电动式。气动阀包括可购自Fujikin公司与帕克汉尼汾公司(Park Hannifin Corp.)的Veriflo分部的气动阀。电动阀包括可购自Fujikin公司的电动阀。例如，ALD阀可采用Fujikin型号FPR-UDDFAT-21-6.35-PI-ASN或Fujikin型号FPR-NHDT-21-6.35-PA-AYT。可程序化逻辑控制器1748a、1748b耦接阀1742a、1742b，用以控制启动阀1742a、1742b的阀座组件1744a、1744b、1746a、1746b的隔板。气动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.020秒。电动阀产生的气体脉冲周期可低至约0.005秒。电动阀一般需使用联系阀与可程序化逻辑控制器的驱动器。
[0264] 阀1742a、1742b分别可为零无效体积阀，所述阀可于阀座组件1744a、1744b关闭时，冲洗输送管线1743a、1743b的反应气体。例如，净化管线1745a、1745b可设置邻接输送管线1743a、1743b的阀座组件1744a、1744b。当阀座组件1744a、1744b关闭时，净化管线1745a、1745b可供应净化气体来冲洗输送管线1743a、1743b。在一实施方式中，净化管线
1745a、1745b略与输送管线1743a、1743b的阀座组件1744a、1744b相隔，如此净化气体于阀座组件1744a、1744b打开时不会直接送入阀座组件1744a、1744b。在此的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
1745a、1745b略与输送管线1743a、1743b的阀座组件1744a、1744b相隔，如此净化气体于阀座组件1744a、1744b打开时不会直接送入阀座组件1744a、1744b。在此的零无效体积阀是指阀具有可忽略的无效体积(即无效体积不一定为零)。
[0265] 各组阀1742a/1752a、1742b/1752b可用来提供反应气体与净化气体的结合气流和/或个别气流。参照阀1742a/1752a，反应气体与净化气体的结合气流例子包括来自净化气体源1740且流经净化管线1745a的连续净化气体流和来自反应气体源1738且流经输送管线1743a的反应气体脉冲。通过打开净化管线1745a的阀座组件1746a的隔板，可连续供应净化气体。通过打开及关闭输送管线1743a的阀座组件1744a的隔板，可脉冲供应反应气体源1738的反应气体。参照阀1742a/1752a，反应气体与净化气体的个别气流例子包括来自净化气体源1740且流经净化管线1745a的净化气体脉冲和来自反应气体源1738且流经输送管线1743a的反应气体脉冲。通过打开及关闭净化管线1745a的阀座组件1746a的隔板，可脉冲供应净化气体。通过打开及关闭输送管线1743a的阀座组件1744a的隔板，可脉冲供应反应气体源1738的反应气体。
[0266] 阀1742a、1742b的输送管线1743a、1743b可经由气体导管1750a、1750b连接到气体入口1736a、1736b。气体导管1750a、1750b可为阀1742a、1742b的一体组件或分离组件。在一方面中，阀1742a、1742b紧邻气体分配道1734，如此可减少输送管线1743a、1743b和气体导管1750a、1750b在阀1742a、1742b与气体入口1736a、1736b之间不必要的配置体积。
[0267] 不期受限于理论，相信气体分配道1734的直径沿着中心轴1733从气体分配道1734的上部1737到特定点为固定不变且自特定点往气体分配道1734的下部1735增加可让通过气体分配道1734的气体产生较少的绝热膨胀，此有助于控制环形气流1774内的工艺气体温度。例如，经由气体入口1736a、1736b进入气体分配道1734的气体突然产生绝热膨胀将造成气体温度下降，导致气体凝结而形成液滴。另一方面，相信逐渐变细的气体分配道1734可使气体产生较少的绝热膨胀。因此有更多的热量与气体交换，故通过控制气体的周围部分温度(即控制室盖组件1732的温度)更易控制气体温度。气体分配道1734可逐渐变细，且可包含一或多个锥形内面，例如逐渐变细的平面、凹面、凸面、或它们的组合，或者可包含一或多个锥形内面的片断(即一部分为锥形、一部分不为锥形)。
[0268] 在一实施方式中，气体入口1736a、1736b邻近气体分配道1734的上部1737。在其它实施方式中，一或多个气体入口1736a、1736b沿着气体分配道1734的全长设于上部1737与下部1735之间。
[0269] 图17B绘示气体导管1750a、1750b的中心线1776a、1776b分别与气体分配道1734的中心线1733夹一角度α。气体进入气体导管1750a、1750b的入口优选以倾角α(即，α>0°)设置，使得气体依环形气流1774所指的环形方向流动。以倾角α供应气体而不直接流向扩大通道壁面(即，α＝0°)有助于形成层流而非紊流通过气体分配道1734。相信层流通过气体分配道1734有利于清除气体分配道1734的内面和室盖组件1732的其它表面。相较之下，紊流不能均匀地流过气体分配道1734的内面和其它表面，并且可能含有气流无法抵达的死角。在一方面中，气体导管1750a、1750b和对应的气体入口1736a、1736b彼此间隔隔开，并以同一环形方向(即顺时钟或逆时钟)引导气流。
[0270] 图17C绘示可将气体导管1750a、1750b或气体入口1736a、1736b设置而与气体分配道1734的中心轴1733成任一关系。气体导管1750a、1750b及气体入口1736a、1736b的各者优选垂直中心轴1733(其中+β、-β＝90°)、或使各气体导管1750a及1750的中心线1776a、1776b与中心轴1733夹一角度+β或-β(其中0°<+β<90°或0°<-β<90°)。
因此，气体导管1750a、1750b可垂直中心轴1733水平设置(如图17C所示)、或可向下倾斜+β角度或向上倾斜-β角度，使气体流向气体分配道1734壁面，而非直接往下流向衬底1710，此有助于降低吹落衬底1710表面所吸附反应物的可能性。另外，气体导管1750a、
1750b自阀1743a、1742b的输送管线1743a、1743b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入气体分配道1734前先减慢气流速度。例如，气体导管1750a、1750b的直径可逐渐增加，或者所述气体导管可包含多个内径渐增的相连导管。
因此，气体导管1750a、1750b可垂直中心轴1733水平设置(如图17C所示)、或可向下倾斜+β角度或向上倾斜-β角度，使气体流向气体分配道1734壁面，而非直接往下流向衬底1710，此有助于降低吹落衬底1710表面所吸附反应物的可能性。另外，气体导管1750a、
1750b自阀1743a、1742b的输送管线1743a、1743b的直径可逐渐增加，以助于在气体进入气体分配道1734前先减慢气流速度。例如，气体导管1750a、1750b的直径可逐渐增加，或者所述气体导管可包含多个内径渐增的相连导管。
[0271] 不期受限于理论，图17C为室盖组件1732的气体分配道1734的截面图，简示气体流经气体分配道1734中。虽然不能确切知道通过气体分配道1734的流动图案，相信环形气流1774(图17C)可以采用环形流动图案而流过气体分配道1734，所述环形流动图案例如涡流流动、螺旋流动、盘旋流动、打旋流动、快旋流动、扭曲流动、卷绕流动、曲折流动、卷曲流动、漩涡流动、它们的衍生流动或它们的组合流动。如图17C所示，环形流动形成于“处理区”而非与衬底1710隔开的空间。在一方面中，因涡流流动图案扫掠气体分配道1734的整个内面，故环形气流1774有助于更有效地排空气体分配道1734。
[0272] 在一实施方式中，图17C示出从气体导管1750a、1750b的中心线1776a、1776b到衬底1710的表面距离1775。距离1777是指从气体分配道1734的上部1737到罩盖1172的下表面1773。当不预期以盘旋流动越过衬底1710表面时，距离1775、1777足以让环形气流1774向下消散流动。相信环形气流1774是以层流方式行进，如此可有效清除室盖组件1732和衬底1710的表面。在一实施方式中，距离1777为约4英寸至约8英寸，优选约4.5英寸至约7英寸，更优选约5英寸至约6英寸，例如5.5英寸。在另一实施方式中，距离1775或气体分配道1734沿着中心轴1733延伸的长度为约5英寸至约12英寸，优选约
6英寸至约10英寸，更优选约7英寸至约9英寸，例如约8英寸。
6英寸至约10英寸，更优选约7英寸至约9英寸，例如约8英寸。
[0273] 图17A及17C示出至少一部分的室盖组件1732下表面1760自气体分配道1734往室盖组件1732周围部分逐渐变细，藉以提供气体从气体分配道1734流过衬底1710表面(即从衬底中心到衬底周边)的优选速度波形。下表面1760可包含一或多个锥形面，例如平面、凹面、凸面、或它们的组合。在一实施方式中，下表面1760为逐渐变细的漏斗状。
[0274] 在一实施方式中，下表面1760向下倾斜以减少气流行经室盖组件1732下表面1760至衬底1710的速度差异，进而使衬底1710表面均匀接触反应气体。在一实施方式中，室盖组件1732向下倾斜的下表面1760与衬底1710表面间的流动截面，所述截面的最大面积与最小面积的比例约小于2，优选小于约1.5，更优选小于约1.3，并且更优选约为1。
[0275] 不期受限于理论，相信气流以更均一的速度越过衬底1710表面可使气体更均匀地沉积于衬底1710上。相信气流速度正比于气体浓度，因此正比于气体沉积于衬底1710表面的速率。故衬底1710上气流速度较快的第一表面区域相对于第二表面区域，第一表面区域有更快的气体沉积速率。相信具向下倾斜下表面1760的室盖组件1732可供气体更均匀地沉积于整个衬底1710表面，此乃因下表面1760产生了更均一的速度，故气体遍布衬底1710表面的浓度更均匀。
[0276] 图17A绘示阻气门1762，所述阻气门1762位于邻近衬底1710周边的室盖组件1732周围部分。当室盖组件1732组装构成处理区于衬底1710四周时，阻气门1762包含任一限制气体流过衬底1710周边附近区域的元件。
[0277] 在一特定实施方式中，阻气门1762与衬底支撑件1712的间距为约0.04英寸至约2.0英寸，优选约0.04英寸至约0.2英寸。间距可依输送气体和沉积工艺条件改变。利用阻气门1762隔开反应区1764和抽吸区1766的压力不均匀分布区，可使室盖组件1732与衬底1710间的体积或反应区1764内的压力分布更均匀。
[0278] 参照图17A，在一方面中，由于反应区1764和抽吸区1766已经隔开，因此反应气体或净化气体只需适度填充反应区1764，让衬底1710充分接触反应气体或净化气体。在传统化学气相沉积中，现有技术的腔室需同时且均匀供应反应气体的结合气流至整个衬底表面，以确保反应气体均匀地在整个衬底1710表面互相反应。在原子层沉积中，处理室1700相继引进反应气体至衬底1710表面，使反应物薄层交替吸附于衬底1710表面。故原子层沉积不需反应气体同时抵达衬底1710表面。反而需供应足量的反应气体使反应物薄层吸附于衬底1710表面。
[0279] 因反应区1764的体积比传统CVD室的内部体积小，故需要较少的气体量来填充进行原子层沉积程序的特定工艺的反应区1764。例如，以处理直径200mm的衬底的腔室实施3 3 3
方式为例，反应区1764的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm 或更小，更优选约200cm
3
或更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区1764的体积为约3000cm
3 3
或更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件1712以调整用于沉积的反应区1764体积。反应区1764的体积越小，需流入处理室1700的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室1700产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
方式为例，反应区1764的体积为约1000cm 或更小，优选约500cm 或更小，更优选约200cm
3
或更小。以处理直径300mm的衬底的腔室实施方式为例，反应区1764的体积为约3000cm
3 3
或更小，优选约1500cm 或更小，更优选约600cm 或更小。在一实施方式中，可抬高或降低衬底支撑件1712以调整用于沉积的反应区1764体积。反应区1764的体积越小，需流入处理室1700的沉积气体量或净化气体量越少。因气体用量减少，故可提高处理室1700产能及减少废弃物，进而降低营运成本。
[0280] 如图17A-17D所示，室盖组件1732包含罩盖1772和盖板1770，其中罩盖1772和盖板1770构成气体分配道1734。附加板(未示出)或可置于盖板1770与罩盖1772之间。附加板用来调整(例如加大)罩盖1772与盖板1770的间距，由此可改变穿设于罩盖1772与盖板1770中的气体分配道1734长度。在另一实施方式中，选择性置于盖板1770与罩盖
1772间的附加板含有不锈钢。在其它实施方式中，气体分配道1734可由单一材料组成。
1772间的附加板含有不锈钢。在其它实施方式中，气体分配道1734可由单一材料组成。
[0281] 视待输送的气体而定，室盖组件1732可包括冷却组件和/或加热元件。控制室盖组件1732的温度可避免气体在室盖组件1732上分解、沉积、或冷凝。例如，水道(如图16A的冷却道1690)可设于室盖组件1732中，用以冷却室盖组件1732。在另一实施方式中，加热元件(未示出)可为嵌设的或围绕室盖组件1732的零件，用以加热室盖组件1732。在一实施方式中，可分别加热或冷却室盖组件1732的零件。例如参照图17A，室盖组件1732包含盖板1770和罩盖1772，其中盖板1770和罩盖1772构成气体分配道1734。罩盖1772保持在一温度范围内，盖板1770则保持在另一温度范围内。例如，以加热带缠绕或使用其它加热装置加热罩盖1772可防止反应气体冷凝，且盖板1770维持呈周围部分温度。在另一实施方式中，可加热罩盖1772及利用水道冷却盖板1770，以免反应气体在盖板1770上进行热分解。
[0282] 室盖组件1732包含的零件可由不锈钢、铝、镀镍的铝、镍、它们的合金、或其它适合材料组成。在一实施方式中，罩盖1772和盖板1770为各自制造、机械加工、锻造，或者它们可由金属组成，例如铝、铝合金、钢、不锈钢、它们的合金、或它们的组合。
[0283] 图17A绘示的诸如可程序化个人计算机、工作站计算机等控制单元1780为耦接处理室1700，用以控制工艺条件。例如在衬底处理程序的不同阶段中，控制单元1780用来控制来自各气体源1738、1739、1740的工艺气体和净化气体流过阀1742a、1742b。举例来说，控制单元1780包含中央处理单元(CPU)1782、支持电路1784、和存有相关控制软件1783的内存1786。
[0284] 控制单元1780可为任一类型的通用计算机处理器，所述控制单元1780可用于工业设定来控制各种腔室及子处理器。CPU1782可使用任一适合的内存1786，例如随机存取内存、只读存储器、软盘、硬盘、或其它近端或远程的数字储存器。各种支持电路可连接CPU1782，用以支持处理室1700。控制单元1780可连接到另一邻近单独腔室零件的控制器，例如阀1742a、1742b的可程序化逻辑控制器1748a、1748b。透过许多信号线(以下统称信号总线1788，部分绘于图17A)可操作控制单元1780与处理室1700的其它组件的双向通信。除了控制气体源1738、1739、1740的工艺气体和净化气体及阀1742a、1742b的可程序化逻辑控制器1748a、1748b外，控制单元1780还负责自动控制其它处理晶片的动作，例如传送晶片、控制温度、排空腔室等，所述控制部分将说明于此他处。
[0285] 参照图17A-17C，运作时，机械装置(未示出)经由狭缝阀1708将衬底1710传送到处理室1700。升降销1720与机械装置协力将衬底1710放到衬底支撑件1712上。衬底支撑件1712抬起衬底1710使衬底1710紧靠室盖组件1732的下表面1760。一起或个别利用阀1742a注入(即脉冲供应)第一气流至处理室1700的气体分配道1734及利用阀1742b注入第二气流至处理室1700。第一气流可包含来自净化气体源1740的连续供应的净化气体和来自反应气体源1738的脉冲供应的反应气体、或可包含来自反应气体源1738的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源1740脉冲供应的净化气体。第二气流可包含来自净化气体源1740的连续供应的净化气体和来自反应气体源1739的脉冲供应的反应气体、或可包含来自反应气体源1739的脉冲供应的反应气体和来自净化气体源1740的脉冲供应的净化气体。环形气流1774以涡流流动方式行经气体分配道1734，藉以扫掠气体分配道1734的整个内面。环形气流1774朝衬底1710表面向下消散流动。当气体流经气体分配道1734时，气流速度会减慢。气流接着流过衬底1710的表面和室盖组件1732的下表面1760。室盖组件1732的向下倾斜下表面1760有助于减少气流越过衬底1710表面的速度差异。气流接着流过阻气门1762而进入处理室1700的抽吸区1766。过量气体、副产物等将流入抽吸道1779，然后由真空系统1778排出处理室1700外。在一方面中，气流以层流方式行经气体分配道1734和衬底1710表面与室盖组件1732下表面1760之间，如此可使反应气体均匀接触衬底1710的表面及有效清除室盖组件1732的内面。
[0286] 图17A-17D的处理室1700具有多项特征。在一方面中，处理室1700提供的反应区1764体积相较于传统CVD室小。处理室1700只需较少的反应气体或净化气体来填充进行特定工艺的反应区1764。在另一方面中，处理室1700提供的室盖组件1732具有向下倾斜或呈漏斗状的下表面1760，如此可减少气流行经室盖组件1732底面至衬底1710的速度差异。在又一方面中，处理室1700提供的气体分配道1734可减慢气流流贯的速度。在再一方面中，处理室1700提供的气体导管与气体分配道1734的中心夹一角度α。处理室1700尚具其它特征。其它用于原子层沉积的腔室实施方式包含一或多个上述特征。
[0287] 在一些实施方式中，处理室1700内的气体分配道1734具有粗糙表面或机械处理过的表面，以增加整个表面的表面积。粗糙表面使不欲得到的积聚材料更易黏着在罩盖1772的内面1790和盖板1770的下表面1760。气相沉积工艺常产生不欲得到的膜层，且可能会从内面1790和下表面1760剥落而污染衬底1710。
[0288] 在另一实施方式中，如图17D所示，多个表面在罩盖1772的内面1790、1792和盖板1770的下表面1760上的区域R1至R10间构成粗糙表面梯度。例如，罩盖1772的细窄部1754包含内面1790，且位于区域R1至R2间。罩盖1772的展开部1756包含内面1792，且位于区域R3至R8间。又，盖板1770的下部1758包含下表面1760，且位于区域R9至R10间。
[0289] 在一些实施方式中，气体分配道1734的表面粗糙度可沿着中心轴1733增加，例如由R1至R10。在另一实施方式中，气体分配道1734的表面粗糙度可沿着中心轴1733而由气体入口1736a、1736b延伸朝向衬底承接面1711增加。在另一实施方式中，气体分配道1734的平均表面粗糙度可以由内面1790增加至内面1792，再进一步增加至下表面1760。在另一实施方式中，气体分配道1734的平均表面粗糙度可以由上部1737增加至下部1735。
[0290] 在一实施方式中，罩盖1772的细窄部1754包含内面1790，内面1790的平均粗糙度(Ra)至少为约10μin(约0.254μm)，例如为约10μin(约0.254μm)至约50μin(约1.27μm)，优选约20μin(约0.508μm)至约45μin(约1.143μm)，更优选约30μin(约
0.762μm)至约40μin(约1.016μm)。罩盖1772的展开部1756包含内面1792，内面
1792的平均粗糙度至少为约35μin(约0.89μm)，例如为约35μin(约0.89μm)至约
70μin(约1.78μm)，优选约40μin(约1.016μm)至约65μin(约1.65μm)，更优选约
45μin(约1.143μm)至约60μin(约1.52μm)。盖板1770的下部1758包含下表面1760，下表面1760的平均粗糙度至少为约35μin(约0.89μm)，例如为约35μin(约0.89μm)至约70μin(约1.78μm)，优选约40μin(约1.016μm)至约65μin(约1.65μm)，更优选约45μin(约1.143μm)至约60μin(约1.52μm)。
0.762μm)至约40μin(约1.016μm)。罩盖1772的展开部1756包含内面1792，内面
1792的平均粗糙度至少为约35μin(约0.89μm)，例如为约35μin(约0.89μm)至约
70μin(约1.78μm)，优选约40μin(约1.016μm)至约65μin(约1.65μm)，更优选约
45μin(约1.143μm)至约60μin(约1.52μm)。盖板1770的下部1758包含下表面1760，下表面1760的平均粗糙度至少为约35μin(约0.89μm)，例如为约35μin(约0.89μm)至约70μin(约1.78μm)，优选约40μin(约1.016μm)至约65μin(约1.65μm)，更优选约45μin(约1.143μm)至约60μin(约1.52μm)。
[0291] 在一实例中，罩盖1772的细窄部1754包含区域R1，区域R1的内面1790的Ra为约32μin至约36μin，例如约34μin，区域R2的内面1790的Ra为约34μin至约42μin，例如约38μin。罩盖1772的展开部1756包含区域R3，区域R3的内面1792的Ra为约40μin至约50μin，例如约45μin，区域R4的内面1790的Ra为约44μin至约60μin，例如约
51μin，区域R5的内面1792的Ra为约48μin至约68μin，例如约58μin，区域R6的内面
1790的Ra为约46μin至约64μin，例如约55μin，区域R7的内面1792的Ra为约48μin至约68μin，例如约57μin，区域R8的内面1790的Ra为约48μin至约68μin，例如约
57μin。又，盖板1770的下部1758包含区域R9，区域R9的下表面1760的Ra为约46μin至约64μin，例如约55μin，区域R10的下表面1760的Ra则为约46μin至约64μin，例如约55μin。
51μin，区域R5的内面1792的Ra为约48μin至约68μin，例如约58μin，区域R6的内面
1790的Ra为约46μin至约64μin，例如约55μin，区域R7的内面1792的Ra为约48μin至约68μin，例如约57μin，区域R8的内面1790的Ra为约48μin至约68μin，例如约
57μin。又，盖板1770的下部1758包含区域R9，区域R9的下表面1760的Ra为约46μin至约64μin，例如约55μin，区域R10的下表面1760的Ra则为约46μin至约64μin，例如约55μin。
[0292] 图18A-18H绘示根据另一实施方式的用于ALD工艺的室盖罩盖的截面。气体输送组件1800a、1800c、1800e、1800g有利于施行ALD工艺且可结合其它实施方式，例如合并采用图1-8中具气体输送系统230、830、930的处理室200、800、900、或图10A-17D所述的室盖组件1032、1232、1632、和处理室1100、1500、1700。
[0293] 在一实施方式中，图18A-18B绘示的气体输送组件1800a包含主气体导管1864，所述主气体导管1864耦接及与气体入口1862为流体连通。气体入口1862轴向放置在往沉积室的处理区扩展的气体分配道1828上方。主气体导管1864与气体入口的连接角度为90度(如图18A-18B所示)、或大于或小于90度(未示出)。气体导管1866a、1866b、1866c耦接且与主气体导管1864为流体连通。气体导管1866a、1866b、1866c分别连接至少一气体源，例如前驱气体源、工艺气体源、载气源、或净化气体源。来自气体源的气体流过气体导管1866a、1866b、1866c后流入主气体导管1864。若气体同时流自气体导管1866a、
1866b、1866c，则气体可于特定点1830a会合。随后，气体经由气体入口1862流进气体分配道1828。
1866b、1866c，则气体可于特定点1830a会合。随后，气体经由气体入口1862流进气体分配道1828。
[0294] 在另一实施方式中，图18C-18D绘示的气体输送组件1800c类似气体输送组件1800a的构造，但不含主气体导管1864。气体输送组件1800c包含轴向放置在气体分配道
1828上方的气体入口1862，气体入口1862朝沉积室的处理区扩展。气体导管1868a、1868b、
1868c直接耦接且与气体入口1862为流体连通。气体入口1862与气体导管1868a、1868b的连接角度为90度(如图18B-18C所示)、或大于或小于90度(未示出)。气体导管1868a、
1868b、1868c分别连接至少一气体源，例如前驱气体源、工艺气体源、载气源、或净化气体源。若气体同时流自气体导管1868a、1868b、1868c，则气体可于气体入口1862正上方的特定点1830c会合。随后，气体经由气体入口1862流进气体分配道1828。
1828上方的气体入口1862，气体入口1862朝沉积室的处理区扩展。气体导管1868a、1868b、
1868c直接耦接且与气体入口1862为流体连通。气体入口1862与气体导管1868a、1868b的连接角度为90度(如图18B-18C所示)、或大于或小于90度(未示出)。气体导管1868a、
1868b、1868c分别连接至少一气体源，例如前驱气体源、工艺气体源、载气源、或净化气体源。若气体同时流自气体导管1868a、1868b、1868c，则气体可于气体入口1862正上方的特定点1830c会合。随后，气体经由气体入口1862流进气体分配道1828。
[0295] 在又一实施方式中，图18E-18F绘示的气体输送组件1800e类似气体输送组件1800c的构造，但不含一气体导管。气体输送组件1800e包含轴向放置在气体分配道1828上方的气体入口1862，气体入口1862朝沉积室的处理区扩展。气体导管1870a、1870b直接耦接且与气体入口1862为流体连通。在一实施方式中，气体入口1862与气体导管1870a、
1870b的连接角度从气体分配道1828的中心轴量起为小于90度，例如为约10度至约85度，优选约20度至约75度，更优选约30度至约60度，例如约45度。气体导管1870a、1870b分别连接至少一气体源，例如前驱气体源、工艺气体源、载气源、或净化气体源。若气体同时流自气体导管1870a、1870b，则气体可于气体入口1862正上方的特定点1830e会合，然后流进气体分配道1828。
1870b的连接角度从气体分配道1828的中心轴量起为小于90度，例如为约10度至约85度，优选约20度至约75度，更优选约30度至约60度，例如约45度。气体导管1870a、1870b分别连接至少一气体源，例如前驱气体源、工艺气体源、载气源、或净化气体源。若气体同时流自气体导管1870a、1870b，则气体可于气体入口1862正上方的特定点1830e会合，然后流进气体分配道1828。
[0296] 图18G-18H绘示根据再一实施方式的气体输送组件1800g。气体输送组件1800g包含轴向放置在气体分配道1828上方的气体入口1862，气体入口1862朝沉积室的处理区扩展。气体导管1872a、1872b直接耦接且与气体入口1862为流体连通。在一实施方式中，气体入口1862与气体导管1872a、1872b的连接角度从气体分配道1828的中心轴量起为约90度(如图18G-18H所示)。或者，气体导管1872a、1872b与气体入口1862的连接角度为大于或小于90度(未示出)。挡板1800a、1800b设在气体导管1872a、1872b的气体流动路径内，并导引气体朝向彼此和/或向上。气体导管1872a、1872b分别连接至少一气体源，例如前驱气体源、工艺气体源、载气源、或净化气体源。若气体同时流自气体导管1872a、1872b，则气体可于气体入口1862与挡板1800a、1800b正上方的特定点1830g会合。接着，工艺气体流进气体分配道1828。
[0297] 在此所用的“原子层沉积(ALD)”、“循环沉积”、或“循环层沉积”是指相继引进两种或更多种反应化合物来沉积材料层至衬底表面。二、三或更多种反应化合物或可引入处理室的反应区或处理区中。反应化合物的形态可为气体、等离子体、蒸气、流体、或其它可用于气相沉积工艺的物质状态。各反应化合物间通常以时间延迟隔开，使化合物得以黏着于衬底表面和/或在衬底表面反应。在一方面中，脉冲供应第一前驱物或化合物A至反应区后，执行第一时间延迟。接着，脉冲供应第二前驱物或化合物B至反应区，然后执行第二时间延迟。化合物A与化合物B反应形成沉积材料。时间延迟期间，引进净化气体至处理室内，以排空反应区或将任一残余的反应化合物或副产物移出反应区外。或者，在整个沉积过程中可持续流入净化气体，如此在各脉冲供应反应化合物之间的时间延迟期间，只有净化气体流进。反应化合物或可脉冲供应直到预定膜厚的材料沉积于衬底表面。在任一情况下，脉冲供应化合物A、供应净化气体、供应化合物B、供应净化气体的ALD工艺为一循环。每一循环可先引进化合物A或化合物B，并且继续进行循环的各步骤直到膜层达预定厚度。在另一实施方式中，含有化合物A的第一前驱物、含有化合物B的第二前驱物、和含有化合物C的第三前驱物个别脉冲供应到处理室。或者，脉冲供应第一前驱物的时间可与脉冲供应第二前驱物的时间重叠，而脉冲供应第三前驱物的时间不与脉冲供应第一或第二前驱物的时间重叠。在此的“工艺气体”是指单一气体、多种气体、含等离子体的气体、气体和/或等离子体的混合物。工艺气体包含至少一用于气相沉积工艺的反应化合物。反应化合物的形态可为气体、等离子体、蒸气、流体、或其它可用于气相沉积工艺的物质状态。又，工艺可包含净化气体或载气，但不含反应化合物。
[0298] 在此的“衬底”或”衬底表面”是指进行膜层处理的任一衬底或衬底上的材料表面。例如，视应用类型而定，进行处理的衬底表面包括诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘层上覆硅(silicon on insulator；SOI)、掺杂碳的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、石墨、石英等材料、和视应用类型而定包括其它材料，例如金属、金属氮化物、金属合金、和其它导电材料。衬底表面的阻挡层、金属、或金属氮化物包括钛、氮化钛、氮硅化钛、钨、氮化钨、氮硅化钨、钽、氮化钽、或氮硅化钽。衬底可具任何尺寸，例如200mm或300mm的晶片、和矩形或方形玻璃衬底。衬底包括半导体衬底、显示衬底(例如LCD)、太阳能面板、和其它种类的衬底。除非另行指明，否则所述实施方式与范例优选是实施于200mm或300mm大小的衬底，更优选300mm大小。本发明实施方式可采用的衬底包括半导体晶片，例如结晶硅(例如Si<100>或Si<111>)、氧化硅、玻璃、石英、应变硅、硅锗、掺杂或未掺杂的多晶硅、掺杂或未掺杂的硅晶片、和图案化或未图案化的晶片，但不以此为限。衬底可经历预处理工艺，藉以研磨、蚀刻、还原、氧化、氢氧化、退火、和/或烘烤衬底表面。
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