TW202206631A - 沉積系統以及處理系統 - Google Patents

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Abstract

一種沉積系統包括：反應室；第一氣體供應單元，將儲存於第一主罐中呈液態的第一前驅物以氣態供應至反應室；反應物供應單元，將反應物供應至反應室；以及排放單元，排出排放材料，其中第一氣體供應單元包括第一子罐、第一液體質量流控制器及第一汽化器，第一前驅物藉由穿過第一子罐、第一液體質量流控制器及第一汽化器而被供應至反應室，第一自動重新填充系統運作以週期性地使用儲存於第一主罐中的液體第一前驅物填充第一子罐，且排放單元包括處理室、幫浦及應用電漿預處理系統的洗滌器。

Description

沉積系統以及處理系統
本發明概念是有關於一種沉積系統及一種處理系統。
在基板上形成薄膜的典型方法包括化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）及原子層沉積（Atomic Layer Deposition，ALD）。在CVD及ALD製程中，可使用各種反應物在基板的表面上形成薄膜。在所述製程中，一般來說將液體反應物相變成氣態並供應至反應室。在沉積製程完成之後，在排放級處排出製程的排放材料。然而，當使用汽化器增大液體反應物的供應時，由於製程的排放材料增加，因此供應液體反應物的濾罐的替換循環可縮短且幫浦的替換循環可縮短。另外，當替換濾罐及幫浦時，必須停止操作沉積系統的設施。
本發明概念的態樣提供一種自成批生產的角度看便於維護及管理沉積設施的沉積系統。
根據本發明概念的態樣，一種沉積系統包括：反應室；第一氣體供應單元，被配置成將儲存於第一主罐中的液體第一前驅物以氣態供應至所述反應室；反應物供應單元，被配置成將與所述第一前驅物進行反應的反應物供應至所述反應室；以及排放單元，被配置成自所述反應室排出所產生的排放材料，其中所述第一氣體供應單元包括第一子罐、第一液體質量流控制器（liquid mass flow controller，LMFC）及第一汽化器，由第一自動重新填充系統（automatic refill system，ARS）填充於所述第一子罐中的所述第一前驅物藉由穿過所述第一子罐、所述第一液體質量流控制器及所述第一汽化器而被供應至所述反應室，所述第一自動重新填充系統運作以週期性地使用儲存於所述第一主罐中呈液態的所述第一前驅物填充所述第一子罐，且所述排放單元包括電漿預處理系統（plasma pretreatment system，PPS）室、幫浦及洗滌器，用於增大所述排放材料的分解速率的電漿預處理系統被應用於所述電漿預處理系統室。
根據本發明概念的態樣，一種沉積系統包括：反應室；一或多個氣體供應單元，被配置成將至少一種前驅物以氣態供應至所述反應室；反應物供應單元，被配置成將與所述前驅物進行反應的反應物供應至所述反應室；以及排放單元，被配置成自所述反應室排出所產生的排放材料，其中所述一或多個氣體供應單元包括：子罐，所述子罐中儲存所述前驅物；汽化器，用於將所述前驅物以氣態供應至所述反應室；及液體質量流控制器，控制供應至所述汽化器的所述前驅物的量，所述排放單元包括電漿預處理系統室、幫浦及洗滌器，且在利用所述電漿預處理系統改變所述排放材料的化學結構之後，所述電漿預處理系統室經由所述幫浦排放所述排放材料。
根據本發明概念的態樣，一種處理系統包括：至少一個自動重新填充系統，被配置成利用呈液態的製程材料自動地填充子罐；氣體供應系統，被配置成將儲存於所述子罐中的所述製程材料以氣態供應至所述反應室；以及電漿預處理系統，被配置成誘導電漿放電以改變自所述反應室排出的排放材料的化學結構，其中所述氣體供應系統被配置成操作連接於所述子罐與所述反應室之間的液體質量流控制器及汽化器，且所述液體質量流控制器被配置成控制供應至所述汽化器的所述製程材料的量。
在後文中，將參考以下附圖詳細地闡述本發明概念的示例性實施例。
圖1是根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統的示意性方塊圖。
參考圖1，沉積系統1可包括反應室10、氣體供應單元20、排放單元30、主罐40及反應供應單元50。
根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1可以是執行化學氣相沉積（CVD）製程及/或原子層沉積（ALD）製程的系統。CVD製程及ALD製程可以是用於藉由將前驅物及反應物供應至反應室10中且使前驅物與反應物在反應室10中進行反應來在基板上沉積薄膜的製程的一部分。
前驅物在室溫下可以液態或固態存在，且可被氣體供應單元20中所包括的組件汽化並以氣態供應至反應室10。然而，此是實例且本揭露未必僅限於此，且前驅物在室溫下可以氣態存在。在沉積系統1中，前驅物可以是液體反應物。舉例而言，前驅物可以是金屬有機前驅物，且可由3族、4族或5族元素組成。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且前驅物可由其他元素組成。
在一般的沉積製程中，可必須利用汽化器將液體前驅物相變成氣態。舉例而言，可使用起泡器及/或汽化器作為汽化裝置來將前驅物相變成氣態。舉例而言，可利用烘烤製程將前驅物相變成氣態，且可利用載氣將氣體前驅物（gaseous precursor，GP）供應至反應室10。與此同時，可藉由使用載氣使前驅物起泡來將液體前驅物汽化，且可將所述氣體前驅物供應至反應室10。
在沉積製程中使用的上述汽化裝置可根據液體前驅物的蒸汽壓力而變化。舉例而言，在前驅物具有低蒸汽壓力的情形中，可難以利用起泡器將液體前驅物汽化，且可需要汽化器。在前驅物具有高蒸汽壓力的情形中，可藉由烘烤製程將前驅物汽化。
當利用汽化器將液體前驅物相變成氣態時，可將較在使用起泡器時更大的前驅物量供應至反應室10。可藉由液體質量流控制器（LMFC）控制供應至反應室10的前驅物的量。
可將供應至反應室10的前驅物儲存於濾罐中。在一些情形中，若隨著製程繼續進行在濾罐中前驅物小於預定量，則可需要替換濾罐以再次繼續進行所述製程。因此，可必須停止製程設施以替換濾罐。舉例而言，可必須關閉製程設施以自連接至濾罐的管道內側移除雜質或者替換濾罐。
當沉積製程正在進行中時及/或在沉積製程完成之後，可將排放材料排出至反應室10的排放端。舉例而言，排放材料可包含在沉積製程期間未發生反應的氣體反應物或反應的副產物。排放材料可改變成固相並累積於連接至反應室10的排放端的幫浦32中，此可損壞幫浦。因此，為了替換已用廢的幫浦，可必須停止製程設施。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1中，反應室10可包括執行沉積製程的沉積室。舉例而言，沉積製程可以是化學氣相沉積（CVD）及/或原子層沉積（ALD）製程。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1的反應室10可包括執行利用氣體注入的另一製程的室。舉例而言，反應室10可包括：拋光製程室，在所述拋光製程室中藉由在化學機械拋光（chemical mechanical polishing，CMP）製程之後噴灑清潔氣體來執行清潔；蝕刻製程室，藉由利用包含源氣體的自由基及離子的電漿或類似物來移除晶圓的及/或形成於所述晶圓上的元件層的區的至少一部分。當執行除沉積製程之外的製程時，供應至反應室10的氣體可能並不僅限於前驅物。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1中，供應至反應室10的液體前驅物可儲存於主罐40中。可藉由自動重新填充系統（ARS）將儲存於主罐40中的液體前驅物填充於氣體供應單元20中。舉例而言，自動重新填充系統（ARS）可跨製程不斷地運作。舉例而言，當操作自動重新填充系統ARS時，可藉由連接至位於主罐40與氣體供應單元20之間的管道的真空幫浦在所述管道中形成負壓。可藉由所形成的負壓將適當量的液體前驅物填充於氣體供應單元20中。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且自動重新填充系統ARS的運作時序及方法可根據示例性實施例而有所不同。
在沉積系統1中，氣體供應單元20可包括子罐22、液體質量流控制器23及汽化器24。舉例而言，氣體供應單元20可更包括用於濾除在汽化器24中尚未被完全汽化的液體前驅物的過濾器25。另外，氣體供應單元20的組件之間及/或氣體供應單元20的組件內可設置有用於控制前驅物的供應的多個閥。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且可在必要時確定閥的數目及位置。
可自主罐40填充子罐22以儲存將在對應製程中使用的液體前驅物。舉例而言，子罐22可以是濾罐。液體質量流控制器23可將儲存於子罐22中的液體前驅物以每單位時間恆定的量供應至汽化器24。舉例而言，每單位時間恆定的量可對應於約每分鐘1克至每分鐘10克的範圍。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且所供應的液體前驅物的量可根據液體前驅物的類型、繼續進行製程所需的量及在一個製程中其上發生沉積的基板的數目而有所不同。
汽化器24可將液體前驅物相變成氣態以將所述前驅物供應至反應室10。汽化器24的運作並不僅限於一種方法，且可藉由根據示例性實施例以各種方法運作來將液體前驅物汽化。可經由過濾器25將氣體前驅物供應至反應室10。
圖1中所示出的氣體供應單元20的配置可對應於利用汽化器24及液體質量流控制器23將液體前驅物汽化的實例。在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1中，氣體供應單元20可包括起泡器來替代汽化器24且包括液體質量流控制器23。起泡器可包括於單獨配置中，但本揭露未必僅限於此，且可包括於子罐22中。稍後將闡述根據本發明概念的示例性實施例的氣體供應單元20的運作。
根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1中所包括的反應物供應單元50可將用於藉由與前驅物進行反應而形成薄膜的反應物供應至反應室10。舉例而言，所供應的反應物可包括H2 O、H2 O2 、O3 、NH3 及類似反應物中的至少一種。然而，此是實例且並不僅限於此，且根據示例性實施例供應的反應物可有所不同。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1中，在沉積製程期間及/或在沉積製程完成之後，可將排放材料排出至反應室10的排放端。所排出的排放材料可經由排放單元30自沉積系統1排出。排放單元30可包括電漿預處理系統（PPS）室31、幫浦32及洗滌器33。
來自沉積製程的排放材料可在穿過電漿預處理系統（PPS）室31中的PPS之後經由幫浦32及洗滌器33被排出。然而，PPS室31的佈置並不僅限於圖1中所示出的佈置，且PPS室31可設置於幫浦32與洗滌器33之間。與此同時，可安裝多個處理室以使得可反覆地應用電漿預處理系統PPS數次。
在PPS室31中應用於排放材料的電漿預處理系統（PPS）可將反應性氣體（reactive gas，RG）供應至排放材料。舉例而言，反應性氣體可以是O2 。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且可根據示例性實施例供應其他反應性氣體。排放材料中所含有的金屬副產物與反應性氣體可進行反應以產生例如氧化鋯（ZrO2 ）等產物。舉例而言，氧化鋯可呈粉末形式。然而，產物（例如氧化鋯或類似物）可堆疊於管道的內壁上且阻礙排放材料的排出。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1中，電漿預處理系統PPS可在PPS室31中誘導電漿放電。與此同時，可使用具有增大的分解效能及/或增大的流動性及安全性的材料來替換在沉積製程中由電漿放電所帶來的排放材料。因此，電漿預處理系統PPS可延長幫浦32的壽命且提高洗滌器33的效率。
舉例而言，當應用電漿預處理系統（PPS）時，幫浦的壽命可以是在不使用電漿預處理系統時幫浦壽命的2倍至3倍。舉例而言，當不應用電漿預處理系統（PPS）時，幫浦的替換循環可為1個月，且當應用電漿預處理系統（PPS）時，幫浦的替換循環可為2個月至3個月。然而，此是實例且本揭露未必僅限於此，且幫浦的替換循環可根據製程環境、電漿預處理系統（PPS）的效能、幫浦的效能及類似因素而有所不同。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統1中，排出至反應室10的排放端的排放材料可含有呈各種狀態的材料。幫浦32可利用負壓排出排放材料。洗滌器33可用於溶解並吸收呈氣態的排放材料。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且用於安全地排出排放材料的各種方法可應用於排放單元30，且可更包括排出排放材料所必需的附加組件。
圖2A至圖2C是闡釋根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的反應室的類型的圖。
參考圖2A至圖2C，在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中，反應室可以是執行在基板的上表面上沉積薄膜的沉積製程的沉積室。沉積室可根據被同時執行製程的基板的數目而被分類成批次型、半批次型及/或單一型。舉例而言，在其上執行沉積製程的基板可以是晶圓Wa、Wb及Wc。然而，根據示例性實施例，製程目標可並不僅限於晶圓Wa、Wb及Wc。舉例而言，除晶圓Wa、Wb及Wc之外的各種基板（例如，顯示器的母基板）皆可作為製程目標。
無論反應室的類型如何，皆可應用根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統。舉例而言，在過去，批次型反應室主要用於提高製程速度，但近年來，單一型反應室正越來越多地用於提高製程準確性，且因此設施的維護及管理正變得更重要。根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統使得維持及管理設施更容易，且可提高製程效率。
參考圖2A，執行製程的反應室10a可具有批次型。舉例而言，批次型反應室10a可同時處理多個晶圓Wa。舉例而言，以氣態供應至反應室10a的前驅物可在設置成特定排列的晶圓Wa的上表面上沉積薄膜。然而，反應室及相關聯製程並不僅限於圖2A中所示的示例性實施例，且批次型反應室10a的內部形狀可根據示例性實施例而有所不同。
參考圖2B，執行製程的反應室10b可具有半批次型。舉例而言，半批次型反應室10b可同時處理多個晶圓Wb。舉例而言，以氣態供應至反應室10b的前驅物可在設置成特定排列的晶圓Wb的上表面上沉積薄膜。然而，反應室及相關聯製程並不僅限於圖2B中所示的示例性實施例，且半批次型反應室10b的內部形狀可根據示例性實施例而有所不同。
舉例而言，半批次型反應室10b中能夠同時處理的晶圓Wb的數目可小於圖2A中所示的批次型反應室10a中能夠同時處理的晶圓Wa的數目。然而，與批次型反應室10a相比，半批次型反應室10b可增大精確製程的準確性。
參考圖2C，執行製程的反應室10c可具有被稱為「單一型」的類型。舉例而言，單一型反應室10c可一次處理一個晶圓Wc。儘管單一型反應室10c與批次型反應室10a相比可具有較緩慢的處理速度，但可利用高精確程度在晶圓Wc的上表面上均勻地沉積薄膜。然而，反應室及相關聯製程並不僅限於圖2C中所示的示例性實施例，且單一型反應室10b的內部形狀可根據示例性實施例而有所不同。
圖3是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的起泡器的運作的圖。
參考圖3，在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中，氣體供應單元120中所包括的子罐122可包括起泡器B，起泡器B用於將液體前驅物LP汽化且將液體前驅物LP以氣態供應至反應室。起泡器B可作為與子罐122分開的裝置包括於氣體供應單元120中。
舉例而言，可使用液體前驅物LP將子罐122填充至預定高度H。起泡器B可在第一高度h1處注入載氣G。舉例而言，第一高度h1可低於液體前驅物LP所填充起的預定高度H。因此，可將載氣G直接注入至液體前驅物LP中。舉例而言，載氣G可以是具有低反應性的氣體，例如N2 。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且可根據示例性實施例使用各種載氣G。
與此同時，可藉由注入載氣G使液體前驅物LP中發生起泡，且可將液體前驅物LP汽化成氣體前驅物GP。可經由管道將氣體前驅物GP供應至反應室。舉例而言，氣體前驅物GP從中離開的管道的入口可設置於液體前驅物LP的表面上方。然而，此是實例且本揭露未必僅限於此，且管道的入口可靠近液體前驅物LP的表面設置，或可以使氣體前驅物GP逃逸的各種方式設置管道的入口。
可發生起泡的液體前驅物LP可以是具有預定蒸汽壓力的材料。舉例而言，在利用在100攝氏度下蒸汽壓力為約1托或大於1托的液體前驅物LP的沉積製程的情形中，可利用起泡器B將液體前驅物LP汽化。然而，此是實例且本揭露未必僅限於此，且甚至在利用具有高蒸汽壓力的液體前驅物LP的沉積系統中，可使用汽化器替代起泡器B以增大所供應的前驅物的量，所述汽化器將在稍後加以闡述。
圖4是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的汽化器的運作的圖。
參考圖4，在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中，氣體供應單元220可包括液體質量流控制器223、汽化器224及子罐222。液體質量流控制器223可調整供應至汽化器224的液體前驅物LP的量。汽化器可將自液體質量流控制器223供應的液體前驅物LP汽化且將所述液體前驅物LP以氣體前驅物（GP）狀態供應至反應室。
舉例而言，可使用液體前驅物LP將子罐222填充至預定高度H。為了將液體前驅物LP供應至液體質量流控制器223，可在子罐222的第二高度h2處注入載氣G。舉例而言，第二高度h2可高於液體前驅物LP所填充起的預定高度H。因此，載氣G可被注入至液體前驅物LP的表面上。
可藉由注入載氣G將液體前驅物LP的一部分沿著第一管道L1供應至液體質量流控制器223。舉例而言，第一管道L1的入口可設置於低於液體前驅物LP所填充起的預定高度H的第三高度h3處。然而，此是示例性實施例且第一管道L1的排列可並不僅限於此。
可按照液體質量流控制器223控制的量將液體前驅物LP沿著第二管道L2供應至汽化器224。可將利用汽化器224相變成氣態的氣體前驅物GP沿著第三管道L3供應至反應室。因此，穿過第一管道L1及第二管道L2的前驅物可以是液體前驅物LP，且穿過第三管道L3的前驅物可以是氣體前驅物GP。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中，利用汽化器224的液體前驅物LP可以是具有低蒸汽壓力的材料。然而，此是實例且本揭露並不僅限於此，無論前驅物的蒸汽壓力如何皆可使用汽化器224來增大氣體前驅物GP的供應。
參考圖3及圖4，在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中，用於將前驅物汽化的起泡器或汽化器可與其他組件協助以用作整體系統。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且無論其他組件的運作如何起泡器或汽化器皆可由單獨的系統操作。舉例而言，起泡器或汽化器可由單獨的氣體供應系統操作。
圖5是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的自動重新填充系統的運作的示意性流程圖。
參考圖5，在沉積系統中，可藉由應用自動重新填充系統將液體前驅物自主罐填充至子罐。舉例而言，自動重新填充系統可判斷填充於子罐中的液體前驅物是大於還是等於預定量（S100）。預定量可以是繼續進行下一製程所需的液體前驅物的量。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且可進一步使用液體前驅物將子罐填充至超過製程所需量的量。
當填充於子罐中的液體前驅物小於預定量時，可操作自動重新填充系統以將儲存於主罐中的液體前驅物填充至子罐中（S110）。舉例而言，主罐與子罐之間可設置有真空幫浦，且可利用藉由真空幫浦形成的負壓自動地填充液體前驅物。當填充於子罐中的液體前驅物大於或等於預定量時，可執行上述沉積製程（S120）。
在沉積製程完成之後（S130），判斷是否繼續沉積製程（S140），且若繼續進行，則可自步驟S100開始再次重複進行沉積製程。
在應用於根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統的自動重新填充系統中，替代不斷地替換濾罐，可藉由將液體填充於子罐中來執行沉積製程。藉此，可藉由使用原本是作為運作週期花費在替換濾罐上的設施關閉週期來提高製程效率。
圖6是示出排出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的排放材料的製程的示意圖。
參考圖6，在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中，可經由反應室的排放端將在沉積製程中產生的排放材料WP排出至排放單元30。
舉例而言，排放單元30可包括應用電漿預處理系統（PPS）改變排放材料WP的化學結構的PPS室31且包括幫浦32及洗滌器33。
在沉積系統中，電漿預處理系統可藉由分解及/或替換自反應室排出的排放材料WP來促進排出。舉例而言，電漿預處理系統可在PPS室31中應用於排放材料WP。然而，電漿預處理系統並不僅限於應用於沉積系統，且不僅可應用於沉積製程而且可應用於排出排放材料WP的其他製程。舉例而言，電漿預處理系統可應用於例如灰化、蝕刻、退火及清潔等製程。
在應用電漿預處理系統之前的排放材料WP可以是尚未進行反應的前驅物及/或在反應之後剩餘的副產物。舉例而言，排放材料WP可以是具有相對複雜結構的材料，例如氧化鋯。因此，當在不應用電漿預處理系統的情況下排出排放材料WP時，幫浦32的壽命可由於例如作用於幫浦32上的力過大或排放材料WP在管道中的累積等問題而縮短。
電漿預處理系統可應用於PPS室31。電漿預處理系統可包括供應反應性氣體（RG）及誘導電漿放電。舉例而言，反應性氣體RG可以是O2 。分解速率由於電漿放電而提高的排放材料可分解成具有電荷的離子。舉例而言，電漿預處理系統所應用於的排放材料可包含 N3- 、O2- 、H+ 、Mx+ 、C、e- （電子）及類似物。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且電漿預處理系統的運作及所分解的排放材料根據示例性實施例而有所不同。
移動至幫浦32的呈離子狀態的排放材料可重新組合以形成新材料。舉例而言，幫浦32可包含混合氧化物（MOX ）、NO2 、H2 O、CO2 及類似物。然而，此僅是實例且本揭露未必僅限於此，且另外可包含各種材料。舉例而言，幫浦32可包含不會重新組合的H+ （陽離子）。
洗滌器33可溶解並排出剩餘排放材料中的至少一些排放材料。與此同時，由於電漿預處理系統所應用於的排放材料被分解及/或由與初始排放材料WP相比具有相對簡單結構的材料代替，因此可提高洗滌器33的效率。舉例而言，經由洗滌器33排出至外部的排放材料可呈MOX 、NO2 、H2 O、CO2 、H2 或類似物的形式。然而，此是實例且本發明概念未必僅限於此，且可包含各種材料。
圖7是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的電漿預處理系統的運作的示意性流程圖。
參考圖7，電漿再處理系統的運作可能不會總是在每一製程中執行。因此，根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統可在步驟S200處判斷是否操作電漿預處理系統。電漿預處理系統可在多個製程期間及/或在多個製程之間操作。當不操作電漿預處理系統時，可將自反應室排出的排放材料經由幫浦及洗滌器排出至外部。
當操作電漿預處理系統時，可將反應性氣體注入至處理室中（S210）。舉例而言，如上文所述，反應性氣體可以是O2 。可藉由使反應性氣體與自反應室排出的排放材料進行反應來分解所述反應性氣體。
然而，由於尚未被完全分解的呈粉末形式的排放材料可累積於幫浦中且可縮短幫浦的壽命，因此可使用電漿放電增大分解效能（S220）。舉例而言，電漿放電可以射頻（radio frequency，RF）電漿放電的形式產生。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且根據示例性實施例可以直流（direct current，DC）輝光放電的形式或類似形式產生。
在沉積系統中，根據示例性實施例可操作電漿預處理系統多次。因此，可執行判斷是否反覆地操作電漿預處理系統的步驟S230。因此，可重複進行步驟S210及步驟S220多次。可經由幫浦及洗滌器排出分解效能因上述步驟而得以增大的排放材料（S240）。然而，如上文所述，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且排放單元的配置及每一組件的佈置可根據示例性實施例而變化。
應用於沉積系統的電漿預處理系統可運作以排出分解效能得以增大的排放材料。因此，藉由減小累積於幫浦中的排放材料的量延長幫浦的壽命是可能的。另外，可藉由提高洗滌器的效率來提高排放效率。
圖8至圖10是根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統的示意性方塊圖。
參考圖8，根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統300可為當待沉積薄膜是由二元材料或三元材料製成時使用的沉積系統。因此，除與氣體供應單元20對應的第一氣體供應單元320a之外，可更包括第二氣體供應單元320b。沉積系統300可包括與圖1所示沉積系統1中所示出的相應組件對應的組件。
可藉由第一自動重新填充系統ARS_a將作為待沉積薄膜的組分的第一前驅物自第一主罐340a填充於第一氣體供應單元320a中。第一氣體供應單元320a可將第一前驅物以氣態供應至反應室310，且第二氣體供應單元320b可將與第一前驅物不同的第二前驅物以氣態供應至反應室310。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統300中，第二氣體供應單元320b可包括與第一氣體供應單元320a對應的組件。舉例而言，第二氣體供應單元320b可包括第二子罐322b、第二液體質量流控制器323b、第二汽化器324b及第二過濾器325b。第二子罐322b可儲存由第二自動重新填充系統ARS_b自第二主罐340b填充的第二前驅物。
第一前驅物及第二前驅物可在反應室310中與自反應物供應單元350供應的反應物進行反應以在基板上形成薄膜。可在應用圖6中所示的電漿預處理系統之後將由沉積製程排出的排放材料排出至外部。配置的其他特徵及操作可與圖中所示的沉積系統1相同。然而，此是實例且本揭露未必僅限於此，且第一氣體供應單元320a的配置及第二氣體供應單元320b的配置可根據第一前驅物與第二前驅物之間物理性質的差異而變化。
參考圖9，根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統400可為當待沉積薄膜是由二元材料或三元材料製成時使用的沉積系統。舉例而言，沉積系統400可更包括第二氣體供應單元420b以及與圖1所示沉積系統1中所示出的氣體供應單元20對應的第一氣體供應單元420a。
可藉由第一自動重新填充系統ARS_a將作為待沉積薄膜的組分的第一前驅物自第一主罐440a填充於第一氣體供應單元420a中。第一氣體供應單元420a可將第一前驅物以氣態供應至反應室410。可藉由第二自動重新填充系統ARS_b將與第一前驅物不同的第二前驅物自第二主罐440b填充於第二子罐422b中。第二氣體供應單元420b可將第二前驅物以氣態供應至反應室410。
與圖8中所示的沉積系統300中所包括的第二氣體供應單元320b不同，沉積系統400中所包括的第二氣體供應單元420b可利用起泡器將第二汽化器汽化。舉例而言，載氣供應單元421b可將載氣供應至第二子罐422b。舉例而言，載氣可以是具有低反應性的氣體，例如N2 。可藉由烘烤製程及/或起泡將儲存於第二子罐422b中的液體第二前驅物汽化並供應至反應室410。
第一前驅物及第二前驅物可在反應室410中與自反應物供應單元450供應的反應物進行反應以在基板上形成薄膜。可在應用圖6中所示的電漿預處理系統之後將由沉積製程排出的排放材料排出至外部。
配置的其他特徵及運作可與圖中所示的沉積系統1相同。然而，此是實例且本揭露未必僅限於此，且第一氣體供應單元420a的配置及第二氣體供應單元420b的配置可根據第一前驅物與第二前驅物之間物理性質的差異而具有不同的特性。
參考圖10，根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統500可更包括多個氣體供應單元（520b、520c、...520n）以及與圖1所示沉積系統1中所示出的氣體供應單元20對應的第一氣體供應單元520a。為方便說明，圖10中所示的沉積系統500的至少一部分可與圖8中所示的沉積系統300及/或圖9中所示的沉積系統400相同。
第一氣體供應單元520a可將第一前驅物以氣態供應至反應室510。第n氣體供應單元可將第n前驅物以氣態供應至反應室510。
氣體供應單元520a、520b、...520n的數目及反應物供應單元550可依據沉積於基板上的薄膜的組成來確定。舉例而言，在薄膜由二元材料組成的情形中，可藉由包括一個氣體供應單元520a及反應物供應單元550的沉積系統執行沉積製程。另外，在薄膜由三元材料製成的情形中，可藉由包括兩個氣體供應單元520a及520b以及反應物供應單元550的沉積系統執行沉積製程。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且薄膜的構成元素的數目、氣體供應單元520a、520b、...520n的數目以及反應物供應單元550的數目可根據沉積製程方法而有所不同。
所述多個氣體供應單元520a、520b、…520n中的每一者可分別包括獨立組件。舉例而言，與圖1中所示出的沉積系統類似，所述多個氣體供應單元520a、520b、...520n可全部是包括汽化器的氣體供應單元。然而，本發明概念未必僅限於此，且所述多個氣體供應單元520a、520b…520n中的氣體供應單元中的一或多者可以是包括起泡器的氣體供應單元。
在根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中，分別自所述n個氣體供應單元520a、520b、…520n供應的第一前驅物至第n前驅物可與自反應物供應單元550供應的反應物進行反應以在基板上形成薄膜。
可在應用圖6中所示的電漿預處理系統之後將由沉積製程排出的排放材料排出至外部。配置的其他特徵及運作可與圖1中所示的沉積系統1相同。然而，此是示例性實施例且本揭露未必僅限於此，且第一氣體供應單元520a至第n氣體供應單元520n的配置可根據第一前驅物至第n前驅物在物理性質上的差異而具有不同的特性。
如上文所陳述，沉積系統可使用應用於子罐的自動重新填充系統（ARS）來替代週期性地替換濾罐，藉此將液體反應物溶液維持於可不中斷地供應的狀態。另外，藉由將電漿預處理系統（PPS）應用於排放單元，可延長幫浦的壽命且可提高洗滌器的效率。
可理解，當使用例如「第一」及「第二」等用語提及元件時，所述元件不會因此而受限制。所述用語可用於區分所述元件與其他元件的目的，且可不限制元件的順序或重要性。在一些情形中，第一元件可被稱為第二元件，而此並不背離本文中所陳述的申請專利範圍的範疇。類似地，第二元件亦可被稱為第一元件。
本文中所使用的用語「示例性實施例」不指代同一示例性實施例，且是為了強調與另一示例性實施例的特徵或特性不同的特定特徵或特性而提供。然而，本文中所提供的示例性實施例被視為能夠藉由將示例性實施例整體地或部分地彼此組合來實施。舉例而言，特定示例性實施例中所述的一個元件即使在另一示例性實施例中未加以闡述仍可被理解為與另一示例性實施例相關的說明，除非本文中提供相反或矛盾的說明。
本文中所使用的用語是為了闡述示例性實施例而使用，而非限制本揭露。在此種情形中，單數形式包括複數形式，除非上下文中另有解釋。
雖然上文已示出及闡述示例性實施例，但熟習此項技術者將明白，可在不背離本發明概念的範疇的情況下作出修改及變化。
1、300、400、500:沉積系統 10、310、410、510:反應室 10a:反應室/批次型反應室 10b:反應室/半批次型反應室 10c:反應室/單一型反應室 20、120、220、520b、520c:氣體供應單元 22、122、222:子罐 23、223:液體質量流控制器 24、224:汽化器 25:過濾器 30:排放單元 31:電漿預處理系統（PPS）室 32:幫浦 33:洗滌器 40:主罐 50、350、450、550:反應物供應單元 320a、420a:第一氣體供應單元 320b、420b:第二氣體供應單元 322b、422b:第二子罐 323b:第二液體質量流控制器 324b:第二汽化器 325b:第二過濾器 340a、440a:第一主罐 340b、440b:第二主罐 421b:載氣供應單元 520a:第一氣體供應單元/氣體供應單元 520n:氣體供應單元/第n氣體供應單元 ARS:自動重新填充系統 ARS_a:第一自動重新填充系統 ARS_b:第二自動重新填充系統 B:起泡器 G:載氣 GP:氣體前驅物 h1:第一高度 h2:第二高度 h3:第三高度 H:預定高度 L1:第一管道 L2:第二管道 L3:第三管道 LP:液體前驅物 PPS:電漿預處理系統 S100、S110、S120、S130、S140、S200、S210、S220、S230、S240:步驟 RG:反應性氣體 Wa、Wb、Wc:晶圓 WP:排放材料/初始排放材料
參考附圖閱讀以下詳細說明，將更清晰地理解本發明概念的以上及其他態樣、特徵及優點，在附圖中： 圖1是根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統的示意性方塊圖。 圖2A至圖2C是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的反應室的類型的圖，且具體而言，圖2A及圖2C是根據本發明概念的示例性實施例的反應室的剖視圖。 圖3是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的起泡器的運作的圖。 圖4是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的汽化器的運作的圖。 圖5是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的自動重新填充系統的運作的示意性流程圖。 圖6是示出排出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的排放材料的過程的示意圖。 圖7是示出根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統中的電漿預處理系統的運作的示意性流程圖。 圖8至圖10是根據本發明概念的示例性實施例的沉積系統的示意性方塊圖。
1:沉積系統
10:反應室
20:氣體供應單元
22:子罐
23:液體質量流控制器
24:汽化器
25:過濾器
30:排放單元
31:電漿預處理系統(PPS)室
32:幫浦
33:洗滌器
40:主罐
50:反應物供應單元
ARS:自動重新填充系統
PPS:電漿預處理系統

Claims (20)

  1. 一種沉積系統，包括： 反應室； 第一氣體供應單元，被配置成將儲存於第一主罐中呈液態的第一前驅物以氣態供應至所述反應室； 反應物供應單元，被配置成將與所述第一前驅物進行反應的反應物供應至所述反應室；以及 排放單元，被配置成自所述反應室排出排放材料， 其中所述第一氣體供應單元包括第一子罐、第一液體質量流控制器及第一汽化器， 其中由第一自動重新填充系統填充於所述第一子罐中的所述第一前驅物藉由穿過所述第一子罐、所述第一液體質量流控制器及所述第一汽化器而被供應至所述反應室， 其中所述第一自動重新填充系統在所述第一主罐與所述第一氣體供應單元之間的管道中形成負壓，且週期性地使用儲存於所述第一主罐中呈液態的所述第一前驅物填充所述第一子罐，以維持能夠將所述第一前驅物供應至所述反應室的狀態，且 其中所述排放單元包括電漿預處理系統室、幫浦及洗滌器，用於增大所述排放材料的分解速率的電漿預處理系統被應用於所述電漿預處理系統室。
  2. 如請求項1所述的沉積系統，其中所述第一液體質量流控制器被配置成將所述第一前驅物以每單位時間恆定的量供應至所述第一汽化器。
  3. 如請求項1所述的沉積系統，更包括第二氣體供應單元，所述第二氣體供應單元將儲存於第二主罐中呈液態的第二前驅物以氣態供應至所述反應室， 其中所述第二氣體供應單元包括儲存所述第二前驅物的第二子罐，且 其中所述第二前驅物不同於所述第一前驅物。
  4. 如請求項3所述的沉積系統，其中所述第二氣體供應單元被配置成將所述第二前驅物經由與所述第一氣體供應單元不同的單獨路徑供應至所述反應室。
  5. 如請求項3所述的沉積系統，其中與所述第一自動重新填充系統分開運作的第二自動重新填充系統被應用於所述第二氣體供應單元，且 其中所述第二自動重新填充系統週期性地使用儲存於所述第二主罐中呈液態的所述第二前驅物填充所述第二子罐。
  6. 如請求項3所述的沉積系統，其中所述第二氣體供應單元更包括汽化裝置，其中所述汽化裝置為起泡器或汽化器， 其中所述汽化裝置是根據所述第二前驅物的蒸汽壓力及所述第二前驅物的所需供應量來確定，且 其中被所確定的所述汽化裝置汽化的所述第二前驅物被供應至所述反應室。
  7. 如請求項3所述的沉積系統，其中所述第二氣體供應單元更包括依序連接於所述第二子罐與所述反應室之間的第二液體質量流控制器及第二汽化器， 其中所述第二液體質量流控制器被配置成調整所述第二前驅物的流動速率以及將所述第二前驅物供應至所述第二汽化器，且 其中所述第二汽化器被配置成將所述第二前驅物汽化以及將所述第二前驅物供應至所述反應室。
  8. 如請求項3所述的沉積系統，其中所述第二氣體供應單元更包括載氣供應單元及起泡器， 其中所述載氣供應單元被配置成將載氣注入至所述第二子罐中， 其中所述起泡器被配置成利用所述載氣產生起泡，且 其中藉由所述起泡而汽化的所述第二前驅物被供應至所述反應室。
  9. 如請求項8所述的沉積系統，其中所述第二前驅物的所述蒸汽壓力在100攝氏度下為1托或大於1托。
  10. 如請求項3所述的沉積系統，其中所述第二氣體供應單元更包括載氣供應單元， 其中所述載氣供應單元被配置成將載氣注入至所述第二子罐中，且 其中藉由烘烤製程而汽化的所述第二前驅物被供應至所述反應室。
  11. 如請求項1所述的沉積系統，其中所述第一氣體供應單元更包括設置於所述第一汽化器與所述反應室之間的過濾器。
  12. 如請求項1所述的沉積系統，其中所述反應室是批次型、半批次型或單一型。
  13. 如請求項1所述的沉積系統，其中所述電漿預處理系統被配置成將反應性氣體供應至所述排放材料且然後誘導電漿放電。
  14. 一種沉積系統，包括： 反應室； 一或多個氣體供應單元，分別被配置成將一或多種前驅物以氣態供應至所述反應室； 反應物供應單元，被配置成將與所述一或多種前驅物進行反應的反應物供應至所述反應室，以及 排放單元，被配置成自所述反應室排出排放材料， 其中所述一或多個氣體供應單元包括：子罐，自動重新填充系統被應用於所述子罐，所述自動重新填充系統在所述第一主罐與所述第一氣體供應單元之間的管道中形成負壓且週期性地填充所述前驅物以維持能夠將所述第一前驅物供應至所述反應室的狀態；汽化器，用於將所述前驅物以氣態供應至所述反應室；以及液體質量流控制器，控制供應至所述汽化器的所述前驅物的量， 其中所述排放單元包括電漿預處理系統室、幫浦及洗滌器，且 其中所述電漿預處理系統室在電漿預處理系統被應用之後經由所述幫浦排放所述排放材料，其中所述電漿預處理系統改變所述排放材料的所述化學結構。
  15. 如請求項14所述的沉積系統，其中所述自動重新填充系統被配置成在使用所述前驅物的第一製程與在所述第一製程之後執行的第二製程之間使用所述前驅物自動地填充所述子罐。
  16. 如請求項14所述的沉積系統，其中所述電漿預處理系統被控制成獨立於所述反應室中的所述製程而根據需要選擇性地運作。
  17. 一種處理系統，包括： 至少一個自動重新填充系統，被配置成在連接至以液態儲存製程材料的主罐的管道中形成負壓，以使用所述製程材料自動地填充子罐，並將儲存於所述子罐中的所述製程材料維持在高於特定的量； 氣體供應系統，被配置成將儲存於所述子罐中的所述製程材料以氣態供應至所述反應室， 電漿預處理系統，被配置成誘導電漿放電，以改變自所述反應室排出的排放材料的化學結構， 其中所述氣體供應系統被配置成操作連接於所述子罐與所述反應室之間的液體質量流控制器及汽化器，且 其中所述液體質量流控制器被配置成控制供應至所述汽化器的所述製程材料的量。
  18. 如請求項17所述的處理系統，其中所述製程材料用於沉積製程、蝕刻製程、灰化製程、退火製程及清潔製程中的一者中，且 其中所述氣體供應系統被配置成週期性地將所述製程材料以氣態供應至所述反應室。
  19. 如請求項17所述的處理系統，其中所述氣體供應系統包括多個氣體供應單元，且 其中所述多個氣體供應單元被配置成將多種製程材料分別供應至所述反應室。
  20. 如請求項19所述的處理系統，其中所述多個氣體供應單元中的至少兩者被配置成藉由不同的機制運作。
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