TWI598939B - 包括多個反應器之半導體處理裝置及用以對其提供處理氣體之方法 - Google Patents

Description

包括多個反應器之半導體處理裝置及用以對其提供處理氣體之方法 發明領域

本發明係有關一用於一多重反應器半導體處理裝置、諸如一用於化學氣相沉積(CVD)的裝置之氣體供應系統，且有關一設有如是一氣體供應系統之多重反應器半導體處理裝置。本發明亦有關一用以對於一半導體處理裝置的多個反應器提供處理氣體之方法。

發明背景

一用於沉積薄膜在半導體基材上之半導體處理裝置、諸如一CVD裝置，亦即一種在本文可詮釋成包含ALD裝置之用語，係可典型地包括一反應器及一用於將諸如前驅物等處理氣體供應至該反應器之氣體供應系統。氣體供應系統係可能為複雜且昂貴，特別是當處理材料/前驅物在大約室溫為固體或液體且因此需要融化及/或蒸發、或在導入反應器內之前昇華時尤然。若半導體處理裝置包括多個反應器，氣體供應系統可被至少部份地共用於多個反應器之間。為此，可達成製造與維護成本兩者、以及空間之節 省。

當對於多個反應器使用一共用的氣體供應系統時，處理氣體可同時被供應至全部的反應器。然而，對於各個個別反應器之氣流可能未受到很好地控制。對於各個個別反應器提供流控制部件係可能使系統不當地複雜及昂貴。替代性地，處理氣體可以一次一個反應器的依序方式被供應至多個反應器。利用此方式，共用氣體源的全部組件、包括最終流控制組件係可被共用於多個反應器之間。特別來說，對於使用處理氣體脈衝之製程，這有可能是一種很經濟的選項。在對於一個反應器的氣體脈衝之間，當氣體供應系統為閒置或是氣流被轉向至一通口路線或一排氣部時，共用的氣體供應系統可將氣體脈衝供應至另一(或多)個系統而不(大幅)損失處理時間。然而，共用的氣體供應系統之一常見問題係在於：將一或多個處理氣體選擇性供應至不同反應器所需要之如是一系統中的多個閥、氣體路線節點及氣體路線段係可能留置一特定容積的停滯流體。此容積可稱為死容積(dead volume)。一承受死容積之氣體供應系統係可能抗拒有效清除，其可能例如造成一反應器被意外供應有原本要供應至另一反應器之處理氣體、或系統的氣體路線內之相互反應性處理氣體的不欲混合。

發明概要

本發明之一目的係提供一半導體處理裝置，其具有多個反應器及一共用的零死容積氣體供應系統以供對於 多個反應器選擇性供應處理氣體。

本發明之另一目的係提供一零死容積氣體供應系統以供使用於一具有多個反應器之半導體處理系統中且能夠對於多個反應器選擇性供應處理氣體。

本發明之又另一目的係提供一用以對於一多重反應器半導體處理裝置的多個反應器提供處理氣體之方法。

因此，本發明的第一形態係針對一半導體處理裝置。該裝置可包括一包含至少一氣體供應單元之氣體供應系統。至少一氣體供應單元係可包括一處理氣體源；一氣體配送歧管，其包括一設有一入口及多個閥式出口之環狀氣體配送導管；及一氣體供應導管，其將處理氣體源流體式連接至氣體配送歧管的入口。該裝置可進一步包括多個反應器。各反應器係可流體式連接到至少一氣體供應單元之氣體配送歧管的一各別閥式出口，俾使來自至少一氣體供應單元的處理氣體源之處理氣體可經由氣體供應導管、氣體配送歧管、及至少一氣體供應單元的一各別閥式出口選擇性供應至該等多個反應器的一各別反應器。

本發明的第二形態係針對一供使用於根據本發明第一形態的半導體處理裝置中之氣體供應系統。氣體供應系統可包括至少一氣體供應單元，其可包含一處理氣體源；一氣體配送歧管，其包括一設有一入口及多個閥式出口之環狀氣體配送導管，其中各閥式出口可連接至半導體處理裝置之多個反應器的一者；及一氣體供應導管，其將 處理氣體源流體式連接至氣體配送歧管的入口。至少一氣體供應單元係可組構俾使來自處理氣體源之處理氣體可經由氣體供應導管、氣體配送歧管、及至少一氣體供應單元的一各別閥式出口選擇性供應至該等多個反應器的一各別反應器。

本發明的第三形態係針對一用以對於多個反應器提供分別來自一第一及一第二處理氣體源的一第一及一第二處理氣體之方法。該方法可包含對於該等多個反應器之反應器各者提供來自第一處理氣體源的第一處理氣體及來自第二處理氣體源的第二處理氣體之交替脈衝，其中第一及第二處理氣體源的各者一次只可流體導通於一個反應器。在一實施例中，對於該等多個反應器之反應器各者提供來自第一處理氣體源的第一處理氣體及來自第二處理氣體源的第二處理氣體之交替脈衝係可包含重覆執行一包含多個相繼週期之操作循環，其中各反應器係專屬地聯結於操作循環之該等週期的一者，且反之亦然，且其中，在一各別週期期間，第一及第二處理氣體的脈衝係被選擇性且交替地供應至與該各別週期相聯結之反應器。在另一實施例中，對於該等多個反應器的反應器各者提供來自第一處理氣體源的第一處理氣體及來自第二處理氣體源的第二處理氣體之交替脈衝係可包含重覆執行一操作循環，在該操作循環期間，反應器的各者係被供應有來自各別第一及第二處理氣體源之交替的處理氣體脈衝，其中從一各別處理氣體源所提供之任二接續的處理氣體脈衝係被供應至不同 的反應器。

將連同附圖從用以示範而非限制本發明之本發明特定實施例的下文詳細描述，更完整地瞭解本發明的這些及其他特徵構造與優點。

1‧‧‧半導體處理裝置

2‧‧‧氣體供應系統

4a,4b,4c‧‧‧反應器

6‧‧‧控制器

100,100’‧‧‧氣體供應單元

110,110’‧‧‧處理氣體源

120,120’‧‧‧清除氣體源

130,130’‧‧‧氣體供應導管

130a-b,130a’-b’‧‧‧氣體供應導管的上游(a)及下游(b)階段

132,132’‧‧‧第一氣體供應切換閥

134,134’‧‧‧第二氣體供應切 換閥

136,136’‧‧‧排氣導管

150,150’‧‧‧氣體配送歧管

152,152’‧‧‧氣體配送導管

154,154’‧‧‧入口

156a-c,156a’-c’‧‧‧閥式出口

158a-c,158a’-c’‧‧‧反應器入口

160,160’‧‧‧排氣部

R‧‧‧反應器

S‧‧‧處理氣體源

V‧‧‧閥

圖1示意性顯示一包括三個反應器及一共用的氣體供應系統之示範性習見半導體處理裝置的管路圖；圖2示意性顯示根據本發明的一半導體處理裝置之第一示範性實施例的管路圖，其包括三個反應器及一共用的氣體供應系統，共用的氣體供應系統包括一用於將單一處理氣體選擇性供應至該等反應器之氣體供應單元；圖3示意性顯示根據本發明的一半導體處理裝置之第二示範性實施例的管路圖，其包括三個反應器及一共用的氣體供應系統，共用的氣體供應系統包括兩個用於將二處理氣體選擇性供應至該等反應器之氣體供應單元；圖4及5示意性顯示示範性處理氣體供應方案，圖3所示的半導體處理裝置之共用的氣體供應系統係可據以將處理氣體供應至該裝置的反應器。

詳細描述

圖1示意性顯示一習見的半導體處理裝置1之管路圖。裝置1係包括三個反應器4a-c、以及三個反應器4a-c之間所共用之一氣體供應系統2。裝置1的一問題係在於：其氣體供應系統2的設計係承受著死容積問題，將經由系統 的構造與操作之描述在下文予以釐清。

氣體供應系統2係包含一處理氣體源110，處理氣體源110經由一氣體供應導管130被流體式連接至一氣體配送歧管150。氣體供應導管130係包括一上游階段130a及一下游階段130b。上游階段130a的一上游端係流體式連接至氣體供應源110，而上游階段130a的一下游端及下游階段130b的一上游端係可經由一第一氣體供應切換閥132彼此導通。下游階段130b的一下游端係流體式連接至氣體配送歧管150，氣體配送歧管150包括一設有多個閥式出口156a-c之概括線性氣體配送導管152。閥式出口156a-c的各者係經由一各別反應器入口158a-c流體式連接至一各別反應器4a-c，俾使氣體配送歧管可選擇性導通於反應器4a-c的各者。此外，處理氣體源110、氣體供應系統2亦包括一清除或載體氣體源120，其流體式連接至氣體供應導管130的下游階段130b。氣體供應系統2額外地包含一經由氣體供應導管130的上游階段130a被流體式連接至處理氣體源110之排氣部160、及一排氣導管136。排氣導管136係具有一可經由一第二氣體供應切換閥134導通於氣體供應導管130的上游階段130a之上游端、以及一流體式連接至排氣部160之下游端。

在裝置1的操作期間，來自處理氣體源110之處理氣體脈衝係可被選擇性供應至反應器4a-c的一或多者。可藉由關閉第二氣體供應切換閥134、開啟第一氣體供應切換閥132、及開啟與已經選定將被供應有處理氣體的反應器4a-c 相聯結之閥式出口156a-c，以引發對於選定反應器4a-c之如是的處理氣體供應。如同圖1的管路圖所示，從處理氣體源110至選定反應器4a-c之處理氣體供應係可伴隨著來自清除氣體源120的惰性清除氣體之一供應。一旦對於選定反應器4a-c之處理氣體供應已經實行一特定所欲的脈搏時程，可藉由關閉第一氣體供應切換閥132及開啟第二氣體供應切換閥134來終止該供應，俾使來自處理氣體供應源110的處理氣體流經由排氣導管136被轉向至排氣部160。從清除氣體源120至反應器4a-c之清除氣體供應係可繼續直到氣體供應導管130的至少下游階段130b及氣體配送歧管150以及選用性地包括先前選定的反應器4a-c之反應器入口158a-c被完全清除為止。

因此，必須注意：氣體配送歧管150的有效清除係需使位於線性氣體配送導管152下游端之閥式出口156c處於一開啟狀態。當例如處理氣體的一脈衝恰已經被專屬地供應至反應器4a俾使閥式出口156a必然開啟達至少該脈衝時程同時閥式出口156b及156c為關閉之時，氣體配送導管152係固持一大的死容積-從閥式出口156a延伸至氣體配送導管152的下游端-其可當閥式出口156b-c處於關閉狀態而清除反應器入口158a時脫除其內容物。這導致氣體配送導管152及反應器4a之不當清除。尚且，當閥式出口4b、4c的一者為開啟時，反應器4b、4c將意外地曝露於導管152中仍出現之剩餘的處理氣體，這顯然是不欲的。譬如，在一採用兩不同處理氣體的依序及交替脈衝之ALD裝置中， 氣體配送導管152中的一死容積係可導致該死容積將一第一反應劑氣體脫除或往外擴散至一受到清除的反應器入口156a-c內，故當一第二反應劑的一脈衝經由經清除反應器入口156a-c被供應至各別反應器時，兩反應劑可在氣體供應系統2內混合及反應。

為了防止位於氣體配送導管2下游端之死容積保持未被清除，有可能考慮在清除期間開啟閥式出口156b及156c。然而，如此做係可能使反應器4b及4c、及因此包括其中所出現的任何物質以一種與反應器4b及4c的使用並不相關之方式曝露於處理氣體。替代性地，有可能考慮將氣體配送導管152的下游端流體式連接至排氣部160或另一排氣部，但如是一額外的連接或排氣部可能常令氣體供應系統成為不必要地複雜。

圖2示意性顯示根據本發明的一半導體處理裝置1之管路圖。裝置1係包括三個反應器4a、4b、4c、以及一經組構使這些反應器4a、4b、4c被供應有處理氣體之氣體供應系統2。為求清楚，圖2顯示類似於圖1所示者具有類似編號之元件。

氣體供應系統2可包括至少一氣體供應單元100，其組構以使反應器4a-c被選擇性供應有一各別處理氣體。在圖2的實施例中，氣體供應系統2係包括一氣體供應單元100，以供選擇性供應一處理氣體；下文參照圖3討論氣體供應系統2的一實施例，其包括多重氣體供應單元100、100’以供使反應器4a-c被供應有多重處理氣體。

氣體供應單元100可概括包括具有例如一加壓缸筒、一(氣體)噴口等任何適當類型之一處理氣體源110。

氣體供應單元100亦可包括一氣體配送歧管150。氣體配送歧管150可包含一氣體配送導管152，其設有一入口154及多個閥式出口156a-c。不同於圖1所示的習見氣體供應系統2之線性氣體配送導管52，根據本發明的裝置1之氣體供應系統2的氣體配送導管152係可具有一環狀組態、並有效地界定一(氣體)環線以供氣體配送。氣體配送導管152的入口154可經由一氣體供應導管130被流體式連接至處理氣體源110。氣體配送導管152之閥式出口156a-c的各者可較佳包括一可控制式零死容積閥，而在其各別切換點上游之環狀氣體配送導管152中實質不具有死容積。

在氣體配送歧管150的上游側，氣體供應導管130可包括一上游階段130a及一下游階段130b。上游階段130a的一上游端可被流體式連接至氣體供應源110，而上游階段130a的一下游端及下游階段130b的一上游端則可經由一第一氣體供應切換閥132彼此導通。下游階段130b的一下游端可被流體式連接至氣體配送歧管150的入口。

在氣體配送歧管150的上游側、且流體式連接至氣體供應導管130的下游階段130b，氣體供應系統2可進一步提供一清除氣體源120。清除氣體源120係可組構以提供清除或載體氣體的一加壓流，通常是一相對於處理氣體源110所提供的處理氣體呈惰性之氣體，且其本身係為任何適當類型。可想見氣體供應系統2的其他實施例可包括額外的 清除氣體源及/或清除氣體連接件。在一如是的替代性實施例中，例如，清除氣體源120可額外被流體式連接至反應器入口158a-c，如下文討論，俾可當各別閥式出口156a-c關閉時清除這些反應器入口158a-c。

氣體供應單元100可額外包含一排氣部160，其經由氣體供應導管130的上游階段130a被流體式連接至處理氣體源110，以及一排氣導管136。排氣導管136係可具有一上游端，其可經由一第二氣體供應切換閥134導通於氣體供應導管130的上游階段130a，及一下游端，其被流體式連接至排氣部160。第二氣體供應切換閥134可較佳為一零死容積閥，其係調適以在關閉時於其切換點及氣體供應導管130的上游階段130a之間不留有死容積。

在氣體配送歧管150的下游側，閥式出口156a-c的各者可經由一各別反應器入口158a-c被流體式連接至一各別反應器4a-c。反應器4a-c各者可因此藉由開啟各別相聯結的閥式出口156a-c之閥而被帶領成為流體導通於氣體配送歧管150的歧管容積、並藉由關閉相聯結的閥式出口156a-c之閥而被關閉住與歧管容積的流體導通。

雖然在圖2所示的半導體處理裝置1實施例中之反應器4a-c的數量為三，請瞭解此數量可對於不同實施例作改變，且氣體供應單元100的反應器入口158a-c及閥式出口156a-c之數量可依此改變。

在裝置1的操作期間，來自處理氣體源110的處理氣體可被選擇性供應至反應器4a-c的一或多者。可藉由關閉 第二氣體供應切換閥134、開啟第一氣體供應切換閥132、及開啟與已經選定將被供應有處理氣體的反應器4a-c相聯結之閥式出口156a-c，以引發如是的處理氣體供應。依需要，處理氣體可以脈衝被供應至選定的反應器4a、4b、4c，可經由處理氣體源110及各別選定反應器4a-c之間的閥132、156a-c操作來控制其擇時。連同來自氣體源110之處理氣體，清除氣體可從清除氣體源120被供應。

當處理氣體的一脈衝對於反應器4a、4b、4c的一或多者之供應完成時，第一氣體供應切換閥132可被關閉且第二氣體供應切換閥134可被開啟，俾使處理氣體可被轉向至排氣部160。同時，來自清除氣體源120的清除氣體流係可較佳繼續直到氣體供應導管130的下游階段130b及氣體配送歧管150已經被完全清除為止。

例如，當處理氣體已經被專屬地供應至反應器4a、而閥式出口156a開啟且閥式出口156b及156c關閉時，氣體配送歧管150的歧管容積可經由環狀氣體配送導管152的兩分支從其入口154至閥156a被有效地清除。

當藉由重覆切換至少第一及第二氣體供應切換閥132、134而使一序列的脈衝被供應至反應器4a-c的一或多者時，可在整體脈衝序列期間維持處理氣體的一連續流，當流未被供應至一反應器4a-c時係被轉向至排氣部160，且反之亦然。替代性地，依據環境而定、諸如脈衝的所欲長度，處理氣體的流率可在不同脈衝之間被暫時降低或甚至完全切斷。在一序列的處理氣體脈衝之供應期間，可仍從 清除氣體120源供應清除氣體的一連續流。

圖3示意性顯示一半導體處理裝置1的管路圖，其包括三個反應器4a-c，及根據本發明的一氣體供應系統2之第二示範性實施例，其包括兩個氣體供應單元100、100’。兩氣體供應單元100、100’可在結構上與上文參照圖2所討論之氣體供應單元100相同，且其各者係組構以經由一各別氣體配送歧管150、150’將一各別處理氣體從一各別處理氣體源110、110’選擇性供應至多個反應器4a-c。圖3的氣體供應系統2可能對於其中採用兩處理氣體之CVD、且確切來說ALD製程特別有用。將清楚得知：原則上，任何數量的氣體供應單元100、100’等可被組合成一氣體供應系統2，藉以使多重不同的處理氣體選擇性供應多個反應器4a-c。

在一實施例中，根據本發明的氣體供應系統2可包括一控制器6，其可操作地連接至氣體供應系統2之部分或全部的可控制組件、特別是包括其可控制閥，諸如第一及第二處理氣體供應切換閥132、132’、134、134’以及閥式出口156a-c、156a’-c’、以及可能已經被提供用來控制處理氣體及清除氣體流之任何其他流控制部件。控制器6係可組構以控制氣體供應系統2的操作，以根據一特定處理氣體供應方案實行處理氣體至裝置1的各別反應器4a-4c之選擇性供應。

例如，現在將參照圖4及5描述兩個如是的處理氣體供應方案。兩方案皆可由圖3所示的氣體供應系統2之控制器6實行、並在ALD處理中特別有用，其可能需使兩處理 氣體的依序及交替脈衝被供應至半導體處理裝置1的各別反應器4a-c。

在圖4的處理氣體供應方案中，三個反應器4a-c係轉而被供應有一序列的依序處理氣體脈衝，其中藉由第一及氣體供應單元100、100’交替地供應一各別序列的脈衝。為此，控制器6係可組構以重覆執行一操作循環，亦即處理氣體供應方案的重覆性建造區塊，其可包含多個相繼的週期P₁、P₂、P₃、其對於各反應器4a-c各有一者。半導體處理裝置1的各反應器4a-c係可專屬地聯結於該等週期P₁-P₃的一者且反之亦然(俾使反應器與週期之間存在一種一對一關係)，且在一各別週期P₁-P₃期間，氣體供應系統1的兩氣體供應單元100、100’可受到控制以對於與各別週期相聯結之反應器4a-c選擇性且交替地供應處理氣體。

在操作循環的第一週期P₁期間，例如，控制器6可開啟氣體供應單元100、100’兩者的閥式出口156a、156a’以供處理氣體從各別處理氣體源110、110’供應至反應器4a。其他的閥式出口156a-c及156b-c’係可關閉。控制器6可隨後藉由重覆及交替地開啟及關閉第一氣體供應切換閥132、132’而從源110及110’供應一序列的處理氣體脈衝至反應器4a。在此(整個)序列的處理氣體脈衝期間，清除氣體的連續流可從氣體供應單元100、100’的清除氣體源120、120’兩者被供應至反應器4a。接在第一週期P₁之後可為一第二週期P₂及一第三週期P₃。在週期P₂及P₃期間之氣體供應單元100、100’的閥之控制係可類似於週期P₁期間，分別瞭解到 反應器4b及4c而非反應器4a被提供有處理及清除氣體。因此，在操作循環的第二週期P₂期間，氣體供應單元100、100’兩者的閥式出口156b、156b’可為開啟以供處理氣體從各別處理氣體源110、100’供應至反應器4b，同時閥式出口156a,c及156a’,c’可為關閉。且類似地，在操作循環的第三週期P₃期間，氣體供應單元100、100’兩者的閥式出口156c、156c’可為開啟以供處理氣體從各別處理氣體源100、100’供應至反應器4c，同時閥式出口156a-b及156a-b可為關閉。

特別是在ALD的實例中，可較佳選擇一個別處理氣體脈衝的一時程以確保其所處理之基材的一表面之飽和。較佳可選擇對於一特定反應器4a-c之相繼脈衝之間的一時間間隔，俾在處理氣體經由另一氣體供應單元100’、100的反應器入口158a’-c’、158a-c被供應至該反應器4a-c的時間之前使得對於反應器4a-c之一各別氣體供應單元100、100’的一反應器入口158a-c、158a’-c’相對於處理氣體被充分地清除，故使第一及第二處理氣體保持充分地分離。

在圖4的方案中，假定出現三個反應器，但請瞭解可能出現一不同數量N的反應器。在該實例中，一操作循環可包含N個相繼的週期P₁、P₂、P₃、...、P_N。並且，例如，若單一操作循環對應於一ALD製程中的單一原子層之沉積，則顯然包含週期P₁-P_N之操作循環可重覆K次以達成一所欲的膜厚度。

圖5顯示比圖4所示者更具效率之另一處理氣體供應方案。若圖4的方案招致對於不同反應器4a-c“依序地 (sequentially)”提供一序列之交替的第一及第二處理氣體脈衝，圖5的方案係招致對於不同反應器4a-c“平行地(in parallel)”提供一序列之交替的第一及第二處理氣體脈衝。此處可將“平行地”詮釋成指藉由一各別氣體供應單元100、100’所供應之任二個接續的處理氣體脈衝被提供至不同的反應器4a-c。

為了執行圖5的方案，控制器6可組構以重覆地執行一包含單一週期譬如P₂、P₃、P₄、或P₅(請注意P₁被描繪成一將不被重覆執行的起始週期；同理適用於未作標示且僅部份描繪的最後週期)之操作循環，在其期間，各氣體供應單元100、100’將處理氣體交替地供應至反應器4a-c的各者，俾使反應器4a-c的各者在該週期期間從各別氣體供應單元100、100’被交替地供應有處理氣體。在一有利實施例中，處理氣體脈衝的擇時係可使得不同反應器4a-c在操作循環/週期的至少一部分期間同時從不同氣體供應單元100、100’被供應有處理氣體；亦即與從一氣體供應單元100、100’至一反應器4a-c之處理氣體的供應呈現同時，來自另一氣體供應系統100、100’之氣體可被供應至另一反應器4a-c。

更確切來說，在各操作循環P₂’-P₅’期間，控制器6可控制第一氣體供應單元100以提供一序列的第一處理氣體脈衝，並造成這些脈衝被交替地供應至各別反應器4a-c。因此，可重覆及交替地開啟與關閉閥式出口156a-c的各別一者，且每當各別閥式出口156a-c開啟時，則額外地開啟第一氣體供應切換閥132。同時地，控制器6可控制第二氣體供 應單元100’，以提供一序列的第二處理氣體脈衝，並造成這些脈衝被交替地供應至各別反應器4a-c。因此，可重覆及交替地開啟及關閉閥式出口156a’-c’的各別一者，並每當各別閥式出口156a’-c’開啟，則額外地開啟第二處理氣體供應切換閥132’。如同前文，請瞭解：每當相聯結的閥式出口156a-c、156a’-c’開啟，則清除氣體可被供應至反應器4a-c的任一者。

並且，可較佳地選擇一個別處理氣體脈衝的一時程以確保其所處理之基材的一表面之飽和。較佳可選擇對於一特定反應器4a-c之相繼脈衝之間的一時間間隔，俾在處理氣體經由另一氣體供應單元100’、100的反應器入口158a’-c’、158a-c被供應至該反應器4a-c的時間之前使得對於反應器4a-c之一各別氣體供應單元100、100’的一反應器入口158a-c、158a’-c’相對於處理氣體被充分地清除，故使第一及第二處理氣體保持充分地分離。

雖然在圖5的方案中，只顯示四個操作循環P₂’、P₃’、P₄’、P₅’，顯然操作循環可重覆任何所欲的次數M，俾以若是單一操作循環對應於單一原子層的ALD沉積，則可達成一所欲的膜厚度。並且，在圖5的範例中，描繪對於三個反應器之脈衝，但反應器的數量可為任何多個反應器N。

可如圖5所見，控制器6可同步控制第一及第二氣體供應切換閥132、132’，而分別開啟及關閉第一及第二氣體供應單元100、100’的閥式出口156a-c及156a’-c’之型式則可相對於彼此時移。利用此方式，反應器4a-c的各者係被供 應有來自各別氣體供應單元100、100’之交替的處理氣體脈衝，且各氣體供應單元一次只將氣體供應至一反應器。

事實上，在圖4及5的方案中，各氣體供應單元100、100’一次只將處理氣體供應至一反應器4a-c。這確保各反應器4a-c在一特定脈衝時程期間係接收相同量的處理氣體，而與其反應器入口158a-c及相聯結的閥式出口156a-c連接至氣體配送導管之位置獨立無關。若多重反應器4a-c將在一特定脈衝時程期間同時被供應有來自同一氣體供應單元100、100’的處理氣體，其中氣體被配送於個別反應器上方，各反應器係接收由一流控制部件所控制之總氣流的一比例部分，被輸送至個別反應器之氣體量有可能依據其對於氣體配送歧管150的入口154之各別距離而定。為此，依照圖4、5的方案，連接至氣體供應系統2之反應器4a-c的數量係可依需要改變，而不需改變氣體配送歧管152之拓樸結構及/或經選定的脈衝時程以補償反應器4a-c數量減少的任何增加。

尚且，在圖4及5兩者的方案中，一各別氣體供應單元100、100’之閥式出口156a-c、156a-‘c的至少一者在操作循環期間的任何時間點皆為開啟。在所描繪的實施例中，一旦相同的各別氣體供應單元100、100’之另一閥式出口156a-c、156a’-‘c為關閉，可藉由開啟一各別氣體供應單元100、100’的一閥式出口156a-c、156a’-c’達成此作用。在一替代性實施例中，一特定的氣體供應單元100、100’之一閥式出口156a-c、156a’-c’係可恰在相同的各別氣體供應單 元100、100’之另一閥式出口156a-c、156a’-c’關閉之前被開啟。在任一實例中，來自任一氣體供應單元100、100’的清除氣體源120、120’之清除氣體係可有利地連續流動。

對於本文的用語，請注意下列用語。“A流體導通於B”陳述係可詮釋成指流體可自由從A流到B，及/或反之亦然。“A流體式連接至B”陳述係可詮釋成指已經在A與B之間設置一例如由一導管所界定之流體流徑；然而，由於流體流徑可包括一或多個可切換至關閉狀態以阻礙沿著A與B之間流體流徑的流體流之閥，A並不需必然流體導通於B。“A可(流體)導通於B”陳述係可詮釋成指A被流體式連接至B且已經將至少一可控制閥設置於A與B之間的流體流徑中，俾可替代性帶領A進入及脫離與B之流體導通。

雖然上文已部份參照附圖描述本發明的示範性實施例，請瞭解本發明不限於這些實施例。熟習用以實行所請求發明的技藝者係可從研讀圖式、揭示及附帶的申請專利範圍瞭解並實行所揭露的實施例之變異。此說明書中提到“一個實施例”或“一實施例”係指連同實施例所描述的一特定的特徵構造、結構或特徵被包括在本發明的至少一實施例中。因此，此說明書不同地方出現“一個實施例中”或“一實施例中”用語未必皆指同一實施例。尚且，請注意：一或多實施例之特定的特徵構造、結構或特徵可以任何適當方式作組合以形成新而未明述的實施例。

1‧‧‧半導體處理裝置

2‧‧‧氣體供應系統

4a,4b,4c‧‧‧反應器

6‧‧‧控制器

100,100’‧‧‧氣體供應單元

110,110’‧‧‧處理氣體源

120,120’‧‧‧清除氣體源

130,130’‧‧‧氣體供應導管

130a-b,130a’-b’‧‧‧氣體供應導管的上游(a)及下游(b)階段

132,132’‧‧‧第一氣體供應切換閥

134,134’‧‧‧第二氣體供應切換閥

136,136’‧‧‧排氣導管

150,150’‧‧‧氣體配送歧管

152,152’‧‧‧氣體配送導管

154,154’‧‧‧入口

156a-c,156a’-c’‧‧‧閥式出口

158a-c,158a’-c’‧‧‧反應器入口

160,160’‧‧‧排氣部

Claims (14)

1. 一種半導體處理裝置，其包含：一氣體供應系統，其包含至少一氣體供應單元，其包括：一處理氣體源；一氣體配送歧管，其包括：多個閥，各閥具有二閥入口及一閥出口，其中各閥之各閥入口經由一導管分支連接至該等多個閥中之一相鄰閥的二閥入口中之一者，以提供包含導管分支及該等閥的一封閉式環圈導管，該等閥在該封閉式環圈導管內經由各別閥入口及該等導管分支成串聯連接；其中該封閉式環圈導管具有一入口；及其中各閥之閥出口界定該氣體配送歧管之一出口；以及一氣體供應導管，其將該處理氣體源流體式連接至該封閉式環圈導管的入口；其中該半導體處理裝置更包含：多個反應器，各反應器被流體式連接至該至少一氣體供應單元之氣體配送歧管的一各別出口，俾使來自該至少一氣體供應單元之處理氣體源的處理氣體可經由該氣體供應導管、該氣體配送歧管、及該至少一氣體供應單元的出口選擇性供應至該等 多個反應器的一各別反應器。
2. 如請求項1之半導體處理裝置，其中該氣體配送歧管之該等出口的至少一者係包括一零死容積閥，而在該零死容積閥的一切換點上游之該環狀氣體配送導管中實質不具有死容積。
3. 如請求項1之半導體處理裝置，其中該氣體供應導管係包括一上游階段及一下游階段，及其中該上游階段係經由一第一氣體供應切換閥被流體式連接至該下游階段，俾只有若該第一氣體供應切換閥處於一開啟狀態，來自該處理氣體源之處理氣體方可被供應至該等反應器。
4. 如請求項3之半導體處理裝置，其中該第一氣體供應切換閥係為一零死容積閥，而在該零死容積閥的一切換點下游之該氣體供應導管的下游階段中實質不具有死容積。
5. 如請求項3之半導體處理裝置，其進一步包含：一清除氣體源，其被流體式連接至該氣體供應導管的下游階段。
6. 如請求項3之半導體處理裝置，進一步包含：一排氣部；及一氣體排氣導管，其具有一經由一第二氣體供應切換閥被流體式連接至該氣體供應導管的上游階段之上游端，及一被流體式連接至該排氣部之下游端。
7. 如請求項1之半導體處理裝置，其中該氣體供應系統係 包含至少二氣體供應單元，俾使來自該等至少二氣體供應單元的第一者之一處理氣體源的處理氣體可經由該氣體供應導管、該氣體配送歧管、及該等至少二氣體供應單元的第一者之一各別出口被選擇性供應至該等多個反應器的一各別反應器，同時來自該等至少二氣體供應單元的第二者之一處理氣體源的處理氣體可經由該氣體導管、該氣體配送歧管、及該等至少二氣體供應系統的第二者之一各別出口被選擇性供應至該等多個反應器的一各別反應器。
8. 如請求項7之半導體處理裝置，其中該氣體供應系統進一步包含：一控制器，其係組構以控制該等至少二氣體供應單元的操作、且因此被可操作地連接至該等氣體供應單元的至少該等閥式出口。
9. 如請求項8之半導體處理裝置，其中該控制器係組構以：重覆執行一包含多個相繼週期之操作循環，其中各反應器係專屬地聯結於該操作循環之該等週期的一者且反之亦然，且其中在一各別週期期間，該氣體供應系統的至少二氣體供應單元係對於與該各別週期相聯結之該反應器選擇性且交替地供應處理氣體。
10. 如請求項9之半導體處理裝置，其中該等至少二氣體供應單元的各者之該等出口的至少一者係在該操作循環期間的實質任何時間點皆開啟。
11. 如請求項8之半導體處理裝置，其中該控制器係組構以：重覆執行一操作循環，在其期間該等反應器的各者係被供應有來自該等各別氣體供應單元之交替的處理氣體脈衝，各氣體供應單元一次只將處理氣體供應至一反應器，及由一各別氣體供應單元所提供的任二個接續的處理氣體脈衝係被供應至不同的反應器。
12. 如請求項11之半導體處理裝置，其中該處理氣體脈衝之一擇時係使得在該操作循環的至少一部分期間一反應器被供應有來自一氣體供應單元之處理氣體並且同時另一反應器被供應有來自另一氣體供應單元之處理氣體。
13. 如請求項8之半導體處理裝置，其中該控制器係經組構以重複執行一操作循環，在其期間該等反應器的各者係被供應有來自該等各別氣體供應單元之處理氣體脈衝，其中該等處理氣體脈衝之一擇時係使得不同反應器在該操作循環的至少一部分期間被同時供應有來自不同氣體源之處理氣體。
14. 一種供使用於一半導體處理裝置中之氣體供應系統，其包含至少一氣體供應單元，其包括：一處理氣體源；一氣體配送歧管，其包括：多個閥，各閥具有二閥入口及一閥出口，其 中各閥之各閥入口經由一導管分支連接至該等多個閥中之一相鄰閥的二閥入口中之一者，以提供包含導管分支及該等閥的一封閉式環圈導管，該等閥在該封閉式環圈導管內經由各別閥入口及該等導管分支成串聯連接；其中該封閉式環圈導管具有一入口；及其中各閥之閥出口界定該氣體配送歧管之一出口；以及一氣體供應導管，其將該處理氣體源流體式連接至該封閉式環圈導管的入口；該至少一氣體供應單元係組構以使來自該處理氣體源之處理氣體可經由該氣體供應導管、該氣體配送歧管、及該至少一氣體供應單元的出口選擇性供應至該等多個反應器的一各別反應器，其中該等多個反應器的一各別反應器係流體式連接至該氣體配送歧管之一出口。