TWI684666B - 按需求塡充安瓿 - Google Patents

Abstract

本發明揭露使用按需求填充安瓿的方法和設備。按需求填充安瓿可在其他沉積製程之執行的同時，利用前驅物而對安瓿進行再填充。按需求填充可使安瓿內前驅物的位準維持在相對恆定的位準。可計算該位準，以使其結果為最佳的頭部容積。按需求填充也可使前驅物的溫度維持在最佳前驅物溫度之溫度值的附近。按需求填充可發生於部分沉積操作期間，該沉積操作中，由於安瓿利用前驅物的填充而引起之前驅物的攪動最小程度地影響基板沉積。基板產能可透過按需求填充的使用而增加。

Description

按需求填充安瓿

本發明相關於填充安瓿的方法及前驅物再填充設備。

某些基板處理操作可使用前驅物。前驅物可容納於安瓿中。期望可有一致的頭部容積、及一致的前驅物溫度，以確保所處理基板的均勻性。另外，在處理基板時，來自於再填充之前驅物的攪動係不期望的。總而言之，再填充的次數可能影響產能，而高產能則是期望所在。

在某些實施例中，基板處理設備之安瓿的再填充方法可作詳細描述。該方法可包含：（a）判定符合安瓿再填充開始條件，其中安瓿再填充開始條件包括判定基板處理設備係進入、或即將進入一階段，在該階段期間，由安瓿利用前驅物的再填充所引起之前驅物的攪動將對由基板處理設備所處理之基板的一致性有最小影響；（b）利用前驅物而再填充安瓿，其中利用前驅物對安瓿的再填充係與至少一其他的基板處理操作而同時執行；（c）判定符合安瓿再填充停止條件；以及（d）停止利用前驅物對安瓿的再填充。

在該方法的一些如此實施例中，期間由安瓿利用前驅物的填充所引起之前驅物的攪動將對由基板處理設備所處理之基板的一致性有最小影響的（a）中之該階段可以是前驅物並未傳送至基板處理腔室時的階段，其中基板處理腔室係用以接收基板、以及傳送前驅物至基板。

在該方法的一些其他的、或額外的實施例中，安瓿再填充開始條件可包含判定含在基板處理設備中之基板上的一序列沉積操作已經完成。在一些如此的實施例中，該序列沉積操作可為與原子層沉積相關的沉積操作。

在該方法的一些其他的、或額外的實施例中，安瓿填充開始條件可包含判定前驅物容積係低於臨界容積。在一些如此的實施例中，臨界容積可為少於總安瓿容積之約50%的前驅物容積。

在該方法的一些其他的、或額外的實施例中，安瓿填充開始條件可包含判定沉積操作的設定目前係正在執行。

在該方法的一些其他的、或額外的實施例中，與填充安瓿同時執行之至少一其他的基板處理操作可包含晶圓定位操作。

在該方法的一些其他的、或額外的實施例中，與填充安瓿同時執行之至少一其他的基板處理操作可包含前驅物及/或基板的溫度浸泡。

在該方法的一些其他的、或額外的實施例中，與填充安瓿同時執行之至少一其他的基板處理操作可包含抽至基底操作。

在該方法的一些其他的、或額外的實施例中，安瓿填充停止條件可係選自以下者組成的群組：判定安瓿全滿感測器已觸發、判定安瓿填充定時器已逾期、或判定安瓿填充停止已觸發。在一些如此的實施例中，安瓿全滿感測器可在安瓿具有的前驅物容積超過總安瓿容積之約80%的時候而觸發。在一些其他的如此實施例中，安瓿全滿感測器可在安瓿具有的前驅物容積係總安瓿容積的約70%-100%之間的範圍內的時候而觸發。在一些其他的如此實施例中，安瓿填充定時器可為少於約45秒鐘之時間段。在一些其他的如此實施例中，可在一或更多以下者之前觸發安瓿填充停止：利用前驅物而對基板處理設備之流動路徑進行進料、以及在基板上執行一序列沉積操作。

在一些其他的或額外的實施例中，該方法在（d）之後，可更包含利用前驅物而對基板處理設備之流動路徑進行進料。

在一些其他的或額外的實施例中，該方法在（d）之後，可更包含在基板上執行一序列沉積操作。

在某些實施例中，前驅物再填充系統可作詳細描述。前驅物再填充系統可包含安瓿、及一或更多控制器。安瓿可用以容納前驅物、配置成基板處理設備的元件、以及配置成流體連接至前驅物傳送系統及前驅物源。一或更多控制器可配置成：（a）判定符合安瓿填充開始條件，此處安瓿填充開始條件包括判定基板處理設備係進入、或即將進入一階段，在該階段期間，由安瓿利用前驅物的填充所引起之前驅物的攪動將對由基板處理設備所處理之基板的一致性有最小影響；（b）促使安瓿利用來自於前驅物源之前驅物而進行填充，此處利用前驅物對安瓿的填充係與至少一其他的基板處理操作而同時執行；（c）判定符合安瓿填充停止條件；以及（d）停止利用前驅物填充安瓿。

在基板處理設備之一些如此的實施例中，安瓿及前驅物源可經由第一流動路徑而流體連接，第一流動路徑可包含閥，利用前驅物對安瓿的填充可包含打開閥，且停止利用前驅物對安瓿的填充可包含關閉閥。

在基板處理設備之一些其他的、或額外的如此實施例中，安瓿及前驅物傳送系統可經由第二流動路徑而流體連接，第二流動路徑可包含閥，且在（a）中，於該階段期間由安瓿利用前驅物的填充所引起之前驅物的攪動將對基板的一致性有最小影響的階段可包含第二流動路徑上之閥係關閉時的階段。

在基板處理設備之一些其他的、或額外的如此實施例中，基板處理設備可更包含沉積腔室、及包含於沉積腔室中的基板處理站，其中基板處理站可包含用以接收基板的基板固持器，並且前驅物傳送系統可用以在基板處理站所接收之基板的處理期間而傳送前驅物。

本發明之該等及其他的特徵將參考圖式而於以下作更為詳細的說明。

本說明書中所描述標的之一或更多實施例的細節係於隨附圖式及以下描述內容中提出。其他特徵、實施態樣、及優勢將自描述內容、圖式、以及申請專利範圍而變得明顯。注意的是，除非特別地標識為等比例圖式，否則以下圖式之相對尺寸可不依比例而繪製。

應理解的是，如此處所使用之用語「半導體晶圓」既可指由半導體材料（例如，矽）所製成之晶圓，也可指由一般並不識別為半導體（例如，介電質、及/或導體）但卻典型地具有半導體材料設置於其上的材料所製成之晶圓。矽絕緣體（SOI，silicon on insulator）晶圓便是如此之範例。本揭示內容中所描述之設備和方法可使用於複數尺寸之半導體晶圓的處理中，包含200mm、300mm、及450mm直徑的半導體晶圓。

均勻性係高品質半導體晶圓之處理中的重要因素。舉例而言，沉積層的厚度和品質在每個晶圓之間、以及晶圓之特徵部內應該係均勻的。在半導體處理的某些實施例中，可能需要在液體前驅物沉積至半導體晶圓上之前使其汽化。液體前驅物可容納於安瓿中，並且載體氣體（例如，氬、或其他惰性的氣體）可流過安瓿，以運送汽化的前驅物至半導體處理腔室。載體氣體可被「推過」（氣體受到壓迫而通過管線）、或「拉過」（氣體係被拉動而通過管線，可能經由真空）安瓿，以運送汽化的前驅物。在如原子層沉積（ALD, Atomic Layer Deposition ）的某些沉積製程中，晶圓均勻性可由安瓿內氣體之相對穩定的頭部容積、及恆定的前驅物溫度而受益。在某些如此實施例中，目標的頭部容積可係安瓿容積之約20%-30%的容積。因此，當頭部容積係安瓿容積的約20%-30%時，可利用前驅物而填充安瓿的約70%-80%。進一步而言，晶圓均勻性也可由前驅物欠缺導致前驅物不平均汽化的攪動而受益。最後，高晶圓產能在半導體晶圓的加工中係重要的。目前，安瓿典型地係透過以下者而填充：手動填充、自動填充、同步填充、或於維護期間再填充。然而，目前技術均未結合使用於沉積期間之相當恆定之頭部容積及前驅物溫度、沉積期間之欠缺前驅物攪動、及高晶圓產能。

圖1A顯示具有按需求填充安瓿之例示性基板處理設備的示意圖。圖1A顯示具有安瓿102及處理腔室132的基板處理設備100。

在圖1A中顯示的圖中，安瓿102容納前驅物104。在某些實施例中，安瓿可具有約600mL至3L之間的容積。在所顯示之實施例中，安瓿可係約1.2L之容積的安瓿。前驅物通過流動路徑112而流入安瓿102。閥114控制前驅物通過流動路徑112的流動。當閥114打開時，前驅物可流過流動路徑112而至安瓿102中，對安瓿102進行填充。當閥114關閉時，前驅物不可流至安瓿102中。在所顯示之實施例中，流動路徑112係連接至安瓿102之底部的流動路徑。在其他實施例中，容納前驅物的流動路徑可係例如量桿的其他配置，且可從安瓿的底部以外的區域對安瓿進行填充。

處理腔室132包含歧管120和噴淋頭122。某些實施例可包含不只一個噴淋頭，例如兩噴流頭、或四噴淋頭。在如此實施例中，歧管將流體分配至噴淋頭。某些其他的實施例可利用另一裝置（例如，注入器）替代歧管來分配前驅物。在其他實施例中，處理腔室可不包含歧管。

噴淋頭122可透過流動路徑138而流體連接至歧管120，且閥130可安裝在流動路徑上，以控制流體自歧管120至噴淋頭122的流動。噴淋頭122可將流過流動路徑138的流體分配至位於處理腔室132中的處理站。處理站可包含基板。處理站並未於圖1A中顯示。

歧管120也可透過其他流動路徑而連接至真空。閥128可控制真空。在某些實施例中，閥130和128中最多一者可在任何給定的時間打開。真空可用以在噴淋頭122未準備好接收流體流動的時候，容許載體氣體及/或前驅物氣體的持續流動。

流動路徑118和136將安瓿102連接至歧管120。閥126係位於流動路徑118上。閥126控制所有至歧管120之流體的流動。當閥126關閉時，無流體可流至歧管120。相反地，當閥126打開時，流體可流動至歧管。另外，閥124也位於流動路徑118上。閥124控制載體氣體至閥126的流動。

閥116係位於流動路徑136上。閥116控制前驅物氣體自安瓿102至閥126的流動。

流動路徑106將基板處理設備100與載體氣體源相連接。載體氣體通過流動路徑106進入基板處理設備100之其餘流動路徑的流動係藉由閥108而控制。若閥108關閉，則無流體可流過基板處理設備100。

流動路徑134將流動路徑106與安瓿102相連接。位於流動路徑134上之閥110控制載體氣體自流動路徑106而進入安瓿102的流動。載體氣體流至安瓿102中之後，它可與汽化的前驅物進行混合，以形成前驅物氣體。

流體通過基板處理設備100的流動可透過各種閥的打開和關閉而控制。打開閥和關閉閥的某些配置將在圖4A至4D中更為詳細地討論。

圖1B顯示的是具有按需求填充安瓿之另一例示性基板處理設備的示意圖。圖1B中之基板處理設備100B係與圖1A中之基板處理設備100相似。基板處理設備100B包含藉由流動路徑142而連接之額外的閥140。在圖1B中所顯示之圖100B的實施例中，流動路徑142及閥140可為載體氣體流至閥126提供額外的路徑。在某些實施例中，通過閥124的流動路徑可用以在基板處理設備的操作期間使載體氣體流動，而通過閥140的流動路徑可用以在基板處理設備的維護期間使載體氣體流動。

圖2係詳述使用按需求填充安瓿之例示性沉積製程操作的處理流程圖。圖2詳述安瓿填充操作、以及安瓿填充操作相較於其餘製程操作的時間表。在圖2中，安瓿填充操作係顯示於圖式的右側，而其他沉積製程操作係顯示於左側。圖2中所詳述之製程操作可係ALD處理操作，或可係其他類型之基板處理操作。

在操作202中實行的是製程操作的設定。操作202包含許多於處理操作的設定中（例如，設備的一般性檢查、銷的抬升、基板的裝載、以及操作的程式設計）有所涉及的不同任務。

操作202之後，操作204開始安瓿的填充。操作204開始的是安瓿的初始填充。在操作204的一開始，安瓿可係全空的。

當安瓿正進行填充的同時，溫度浸泡於操作206中發生。溫度浸泡可加熱前驅物，以將其帶至期望的溫度（例如針對ALD中所使用之某些前驅物約為攝氏20至100度之間），以及/或者它可在沉積之前加熱基板。加熱前驅物所達到之溫度可取決於前驅物的化學組成。某些實施例可將前驅物及/或基板自室溫而加熱上升至更高的溫度（例如，約攝氏25-45度之間的溫度）。其他實施例可將前驅物及/或基板自室溫而加熱上升至約攝氏25-60度之間的溫度，而又其他的實施例可將前驅物及/或基板自室溫而加熱上升至甚至更高的溫度（例如，高達約攝氏80度）。隨前驅物的填充而進行之前驅物的加熱浸泡可導致生成的前驅物係處於使前驅物汽化至所期望之量的最佳溫度。另外，於安瓿的填充期間對前驅物進行加熱浸泡可容許更大的基板產能，因為兩個設定操作係同時地執行。最後，因為沒有載體氣體流過安瓿而運送汽化的前驅物氣體，所以在加熱浸泡期間填充安瓿也可使由填充期間之前驅物的攪動所導致的影響最小化。

操作206之溫度浸泡係完成之後，但在操作210中管線進行進料之前，在操作208中安瓿停止填充。安瓿可因為各種不同的狀況而停止進行填充。如此狀況係於圖3中更為詳細地描述。在某些實施例中，安瓿初始可為全滿的位準。在如此實施例中，可跳過安瓿的初始填充。

在操作210中執行的是管線進料。管線進料係在傳送前驅物氣體至處理腔室中之前，氣體通過基板處理設備之流動路徑的流動。換句話說，通往腔室的管線進行進料，以減少至腔室之閥打開時的延遲。舉例而言，某些實施例可使載體氣體流過各種流動路徑，以從安瓿運送前驅物氣體。如此之前驅物氣體的預流動可藉由利用沉積中所使用之前驅物氣體對流動路徑進行預進料，而在使沉積具有更一致之初始循環的方面有所幫助，使得在通往處理腔室之閥切換為開時，前驅物氣體更快地抵達處理腔室內。

操作210中管線進料後，於操作212中執行沉積操作。於操作212中執行之沉積操作可為單一循環的沉積，或者可為如ALD期間所執行之複數循環的沉積。

操作212中執行沉積操作後，於操作216中開始二次安瓿填充。操作216中之二次安瓿填充可將安瓿重新填充至全滿位準、或可設計成填充安瓿直至符合另一停止填充條件。當操作220中符合停止填充條件時，第二安瓿填充操作停止。二次安瓿填充容許安瓿維持相對一致的頭部容積，從而有更大的晶圓均勻性。在二次安瓿填充期間，安瓿可進行加熱，以容許有更一致的前驅物溫度。在如圖2中所描述之實施例的某些實施例中，二次安瓿填充係定時發生於由填充所導致之前驅物的攪動對基板處理有最小影響的時間段。在一些實施例中，如此的時間段可為無沉積操作執行時的時間段。在其他實施例中，若前驅物之蒸汽壓力低於某一臨界值，沉積操作可執行於此時間段。具有低蒸汽壓力的前驅物對來自於再填充的攪動可較不敏感，且因此可較適合在執行沉積的同時進行再填充。舉例而言，具有少於約1Torr蒸汽壓力的前驅物係可於沉積期間進行再填充的前驅物。在某些實施例中，於二次安瓿填充之任何單一操作期間所再填充之前驅物量可係少於總安瓿容積的約40%，例如少於總安瓿容積的約20%、少於約10%、少於約5%、或者少於約2%。

在執行二次安瓿填充的同時，其他的製程操作仍在執行，例如抽至基底、以及晶圓定位。在操作214中，執行抽至基底。抽至基底係將腔室抽空至由真空泵所設置之基底壓力的製程。該製程透過如處理腔室中之真空埠而自基板處理腔室移除剩餘的材料。

在操作218中，執行晶圓定位。晶圓定位係基板至基板處理腔室中之額外處理站的轉移及定向。晶圓定位可在基板處理腔室具有複數處理站時執行。在某些實施例（例如，所涉及之處理腔室僅有一個處理站的實施例）中，可不執行晶圓定位。

操作218中晶圓定位後，製程可重新前往操作212，並再次執行沉積操作直至已執行所有需要的沉積操作。安瓿填充可在每一輪沉積之間執行。

圖3係詳述例示性按需求填充安瓿之控制演算法的處理流程圖。在操作302中，給出執行前驅物填充的命令。操作302可對應於圖2中之操作204或216。執行前驅物填充的命令可透過包含於控制器中的邏輯而給出。控制器可係用以控制基板處理設備之其他沉積操作的控制器，或其可係專用於控制相關於安瓿之操作的單獨控制器。

在一些實施例中，控制器係系統的一部分，而系統可為此處所描述之範例的一部分。如此之系統可包含半導體處理裝備，該半導體處理裝備包含（複數）處理工具、（複數）腔室、（複數）處理平臺、及/或特定的處理元件（晶圓基座、氣體流動系統、安瓿等）。該等系統可與電子設備整合，以在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、以及之後，控制系統的運作。該等電子設備可稱為「控制器」，其可控制系統的各種元件或子部件，或者複數的系統。取決於處理需求及/或系統類型，控制器可程式設計成控制此處所揭露製程的任何者，包含處理氣體的傳送、溫度設定（例如，加熱及/或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF, radio frequency ）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體傳送設定、位置和操作設定、安瓿的再填充、晶圓轉移（進出與特定系統相連接或相接合之工具及其他轉移工具、及/或裝載室）。

廣泛地講，控制器可定義為具有用以接收指令、發佈指令、控制操作、啟動清洗操作、啟動終點量測以及類似者之各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含：儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器（DSPs，digital signal processors）、定義為特殊用途積體電路（ASICs，application specific integrated circuits ）的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令（例如，軟體）的微控制器。程式指令可為以各種單獨設定（或程式檔案）之形式而傳達至控制器或系統的指令，該單獨設定（或程式檔案）為實行特定的製程（在半導體晶圓上，或針對半導體晶圓）而定義操作參數。在一些實施例中，操作參數可以是由製程工程師為了在晶圓之一或更多以下者的製造期間實現一或更多處理步驟而定義之配方的一部分：疊層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、以及/或者晶圓的晶粒。

在一些實施例中，控制器可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他網路的方式接至系統、或其組合的方式而接至系統。舉例而言，控制器可在能容許遠端存取晶圓處理之「雲端」或廠房主機電腦系統的全部、或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造操作的目前進度、檢查過去製造操作的歷史、自複數的製造操作而檢查其趨勢或效能度量，以改變目前處理的參數、設定目前處理之後的處理步驟、或開始新的處理。在一些範例中，遠端電腦（例如，伺服器）可通過網路而提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含使得可以進入參數及/或設定、或對參數及/或設定進行程式設計的使用者介面，然後該參數及/或設定自遠端電腦而傳達至系統。在一些範例中，控制器以資料的形式接收指令，該指令為即將於一或更多操作期間進行執行之處理步驟的每一者而指定參數。應該理解，參數可特定地針對待執行之製程的類型、以及控制器與之接合或加以控制之工具的類型。因此如上所述，控制器可為分散式，例如藉由包含以網路的方式接在一起、且朝向共同之目的（例如，此處所描述之處理、及控制）而運作的一或更多的分離的控制器。用於如此目的之分散式控制器的範例將是腔室上與位於遠端的一或更多積體電路（例如，在作業平臺位準處、或作為遠端電腦的一部分）進行通訊的一或更多積體電路，兩者相結合以控制腔室上之製程。

例示性系統可包含但不限於以下者：電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉淋洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜角緣部蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積沉積（PVD，physical vapor deposition）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD ，chemical vapor deposition ）腔室或模組、原子層沉積（ALD ，atomic layer deposition ）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE ，atomic layer etch）腔室或模組、離子植入腔室或模組、徑跡腔室（track chamber）或模組、以及可在半導體晶圓的製造和加工中相關聯的、或使用的任何其他半導體處理系統。

如以上所提及，取決於即將藉由工具而執行之（複數）製程步驟，控制器可與半導體加工工廠中之一或更多的以下者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、叢集工具（cluster tools）、其他工具介面、鄰近的工具、相鄰的工具、遍及工廠而分布的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中使用之工具，該材料輸送中使用之工具將晶圓容器帶至工具位置及/或裝載埠，或自工具位置及/或裝載埠帶來晶圓容器。

重新參考圖3，一旦給出執行前驅物填充的命令，前驅物開始填充安瓿。在執行前驅物填充的同時，控制器也可同時地執行操作304、306、及308。

在操作304中，控制器查看安瓿全滿感測器是否為開啟狀態。安瓿可包含位準感測器，如分離式位準感測器。位準感測器可設定成偵測安瓿內之某一前驅物位準，例如全滿位準。如此的前驅物全滿位準可計算成使所得到之安瓿包含最佳的頭部容積。在某些實施例中，全滿位準可為計算成達成最佳頭部容積的臨界容積。例如，如此之臨界容積可係約為安瓿總容積的70%-80%附近的前驅物容積，例如約為安瓿總容積的75%。在如此實施例中，臨界容積可為一段範圍之容積。在如此實施例中，落在該範圍內的前驅物容積可滿足全滿的條件。在某些如此的實施例中，後續的二次安瓿填充可基於所偵測到之前驅物容積而作調整。舉例而言，後續二次安瓿填充停止條件可做調整。

在某些其他的實施例中，位準感測器可報告低位準。低位準可在安瓿內前驅物之容積係低於安瓿容積之臨界百分比時回報。在如此實施例中，臨界容積係可係少於安瓿容積的約50%的容積。在如此實施例中，基板處理設備可在位準感測器回報低位準時停止基板的處理。在某些實施例中，基板處理設備可在停止基板處理以進行安瓿再填充之前結束一序列基板沉積操作中的所有沉積循環。

在操作306中，控制器查看安瓿計時器是否已逾期。安瓿填充計時器可係設定在控制器中的計時器，以使得執行安瓿填充製程的時間長度僅持續接近於將安瓿填充至全滿位準而會需要之時間長度。在某些實施例中，為導入安全係數，填充計時器可為稍微長於將安瓿填充至全滿位準所需之時間的時間長度。在其他實施例中，安瓿填充計時器可比將安瓿填充至全滿所需之時間長度而長的多。在如此實施例中，可選擇填充計時器的時間長度，以容許有最佳的機會來將安瓿填充至全滿位準，且可依靠安瓿全滿感測器作為預防安瓿之過度填充的主要機制。

在某些實施例中，初始填充及二次填充的填充計時器可係不同的。在如此實施例中，舉例而言，初始填充計時器可係45秒或更少，而二次填充計時器可係如5至10秒之間。在其他實施例中，填充計時器可基於校正係數而作調整。校正係數可係說明各種不同的基板處理設備之再填充管線的壓力中之差異的係數。因此，具有高再填充管線壓力的基板處理設備可具有低的校正係數，結果是填充計時器更短，而具有低再填充管線壓力的基板處理設備可具有高的校正係數，結果是填充計時器更長。再填充管線壓力可基於基板處理設備之固有特性而改變，或者其可基於操作者對於一件特定設備的經驗而改變。舉例而言，若期望前驅物中的攪動進一步降低，則可降低再填充管線的壓力。另外，校正係數可說明前驅物再填充管線內壓力指示器之上游的任何變化。可影響管線壓力的因素包含再填充管線的直徑和長度。

在某些實施例中，無論於初始填充期間所偵測到之狀況如何，二次填充計時器皆可保持恆定。在其他實施例中，二次填充計時器可取決於初始填充期間所偵測到之條件而作調整。 舉例而言，若初始填充期間，安瓿全滿感測器從未偵測到為開啟狀態，則二次填充計時器的時間長度可延長，以容許安瓿在二次填充操作期間達到全滿位準的可能性更大。

在操作308中，控制器查看是否已呼叫明確停止命令。 在某些實施例中，停止填充安瓿的明確停止命令可在某些沉積步驟（例如，在該步驟執行期間同時進行安瓿填充可能導致無法接受之前驅物攪動的沉積步驟）的執行之前而程式設計至控制器內。明確停止命令可係對抗安瓿全滿感測器及/或安瓿填充計時器發生故障的進一步防衛。另外，某些實施例中之填充計時器及/或全滿容積可係使用者定義的參數。明確停止命令可預防參數之使用者定義中的錯誤影響基板處理的品質。

若控制器自操作304、306、或308之任何者而偵測到「是」的結果，則控制器前往操作310，且前驅物填充停止。若自操作304、306、或308之任何者而未偵測到「是」的結果，則控制器可重返操作302，並繼續執行前驅物填充。

圖4A顯示的是圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的一步驟。圖4A中顯示之步驟對應於圖2之操作204。圖4A、以及圖4B-C中顯示之基板處理設備100可係與圖1A中顯示之基板處理設備的配置具有相似配置的基板處理設備。在圖4A-D中，實線代表無流動的流動路徑，虛線代表有液體前驅物流動的流動路徑，斷線代表有載體氣體流動的流動路徑，且點斷線代表有前驅物氣體流動的流動路徑。

在圖4A中，正在執行的是安瓿102的初始填充。在圖4A中所顯示的實施例中，除閥114外之所有閥係關閉的。閥114係打開的，以容許前驅物流動至安瓿102內。在其他實施例中，閥108、124、126、及128可係打開的。安瓿102在圖4A中可進行加熱，以將前驅物帶至期望的溫度，以促使前驅物的汽化。

圖4B顯示的是圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的另一步驟。圖4B中顯示之步驟對於於圖2之操作210。在圖4B中，閥114現在係關閉的，因為停止前驅物填充所需要之條件的至少一者已經觸發。

在圖4B中，閥108、110、116、及126係打開的，以容許基板處理設備利用前驅物氣體流動而對流動路徑118和136進行預進料。因為在圖2中，噴淋頭122並未準備好接收前驅物氣體流動，所以流過流動路徑118和136的前驅物氣體接著流過流動路徑138而至轉儲源(dump source)。持續流動的前驅物氣體係透過流動路徑118和136而供應，以確保在噴淋頭112準備好接收前驅物氣體時，前驅物氣體做好供應的準備。

在圖4B中，前驅物氣體係載體氣體和汽化前驅物的混合物。載體氣體流過流動路徑106和134而進入安瓿102，該流動路徑106和134分別各自具有打開的閥108和110。安瓿包含汽化前驅物，且載體氣體與汽化前驅物進行混合，以形成前驅物氣體。然後前驅物氣體經由流動路徑136而從安瓿102流出。

圖4C顯示的是圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的額外步驟。圖4C中顯示之步驟對應於圖2之操作212。在圖4C中，閥128係關閉的，但閥130現在係打開的，以容許前驅物氣體流過噴淋頭122，並且至處理腔室132內。

圖4D顯示的是圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的進一步步驟。圖4D中顯示之步驟對應於圖2之操作214。在圖4D中，閥110和116係關閉的，但閥124係打開的。因此通過流動路徑並無前驅物氣體的流動，但載體氣體可流過流動路徑106和118。額外地，閥130現在係關閉的，以預防載體氣體流至噴淋頭122中。閥128現在係打開的，以容許載體氣體流至轉儲源。

在圖4D中，閥114係打開的，以容許利用前驅物對安瓿102進行再填充。圖4D中顯示之再填充係二次前驅物再填充。

圖5係具有按需求填充之基板處理對不具按需求填充之基板處理的基板處理結果的比較。在圖5中，由「X」標誌所代表之點圖係使用按需求填充的沉積製程，而由方形標誌所代表之點圖係未使用按需求填充的沉積製程。

如圖5中所示，使用按需求填充的沉積製程具有較一致的厚度，而未使用按需求填充的沉積製程在其厚度方面具有較大的變異。使用按需求填充的沉積製程較未使用按需求填充的製程顯示出較大的製程均勻性。

100‧‧‧基板處理設備 100B‧‧‧基板處理設備 102‧‧‧安瓿 104‧‧‧前驅物 106‧‧‧流動路徑 108‧‧‧閥 110‧‧‧閥 112‧‧‧流動路徑 114‧‧‧閥 116‧‧‧閥 118‧‧‧流動路徑 120‧‧‧歧管 122‧‧‧噴淋頭 124‧‧‧閥 126‧‧‧閥 128‧‧‧閥 130‧‧‧閥 132‧‧‧處理腔室 134‧‧‧流動路徑 136‧‧‧流動路徑 138‧‧‧流動路徑 140‧‧‧閥 142‧‧‧流動路徑 202‧‧‧操作 204‧‧‧操作 206‧‧‧操作 208‧‧‧操作 210‧‧‧操作 212‧‧‧操作 214‧‧‧操作 216‧‧‧操作 218‧‧‧操作 220‧‧‧操作 302‧‧‧操作 304‧‧‧操作 306‧‧‧操作 308‧‧‧操作 310‧‧‧操作

圖1A顯示具有按需求填充安瓿之例示性基板處理設備的示意圖。

圖1B顯示具有按需求填充安瓿之另一例示性基板處理設備的示意圖。

圖2係詳述使用按需求填充安瓿之例示性沉積製程操作的處理流程圖。

圖3係詳述例示性按需求填充安瓿之控制演算法的處理流程圖。

圖4A顯示圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的一步驟。

圖4B顯示圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的另一步驟。

圖4C顯示圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的額外步驟。

圖4D顯示圖1A之例示性基板處理設備之基板處理中的進一步步驟。

圖5係具有按需求填充之基板處理與無按需求填充之基板處理的基板處理結果的比較。

100‧‧‧基板處理設備

102‧‧‧安瓿

104‧‧‧前驅物

106‧‧‧流動路徑

108‧‧‧閥

110‧‧‧閥

112‧‧‧流動路徑

114‧‧‧閥

116‧‧‧閥

118‧‧‧流動路徑

120‧‧‧歧管

122‧‧‧噴淋頭

124‧‧‧閥

126‧‧‧閥

128‧‧‧閥

130‧‧‧閥

132‧‧‧處理腔室

134‧‧‧流動路徑

136‧‧‧流動路徑

138‧‧‧流動路徑

Claims (20)

1. 一種填充基板處理設備之安瓿的方法，包含：(a)判定符合一安瓿填充開始條件，其中藉由判定該基板處理設備係進入、或即將進入在已經裝載一或更多基板至該基板處理設備的一基板處理腔室之後、在已經從該基板處理腔室卸載該一或更多基板的任何者之前、以及當該基板處理腔室中無發生沉積時之一階段而判定符合該安瓿填充開始條件；(b)利用前驅物填充該安瓿，其中利用該前驅物對該安瓿的填充係與至少一其他的基板處理操作同時執行，該至少一其他的基板處理操作包含一晶圓定位操作或一抽至基底操作；(c)判定符合一安瓿填充停止條件；以及(d)停止利用該前驅物對該安瓿的該填充。
2. 如申請專利範圍第1項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中：在已經裝載一或更多基板至該基板處理設備的該基板處理腔室之後、在已經從該基板處理腔室卸載該一或更多基板的任何者之前、以及當該基板處理腔室中無發生沉積時之該階段係前驅物並未傳送至基板處理腔室時的一階段，以及該基板處理腔室係用以接收一基板，並且傳送前驅物至該基板。
3. 如申請專利範圍第1項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿填充開始條件包含判定含在該基板處理設備中之基板上的一序列沉積操作已經完成。
4. 如申請專利範圍第3項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該序列沉積操作係與原子層沉積相關的沉積操作。
5. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿填充開始條件包含判定該前驅物的容積係少於總安瓿容積之約50%。
6. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿填充開始條件包含判定沉積操作的設定目前正在執行。
7. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中與填充該安瓿同時執行之該至少一其他的基板處理操作包含該晶圓定位操作。
8. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中與填充該安瓿同時執行之該至少一其他的基板處理操作包含該前驅物及/或該基板的一溫度浸泡。
9. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中與填充該安瓿同時執行之該至少一其他的基板處理操作包含該抽至基底操作。
10. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿填充停止條件係選自由以下者組成的群組：判定一安瓿全滿感測器已觸發、判定一安瓿填充定時器已逾期、或判定一安瓿填充停止已觸發。
11. 如申請專利範圍第10項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿全滿感測器在該安瓿具有的前驅物容積超過該總安瓿容積的約80%時已觸發。
12. 如申請專利範圍第10項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿全滿感測器在該安瓿具有的前驅物容積於該總安瓿容積的約70-100%之間的一範圍內時已觸發。
13. 如申請專利範圍第10項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿填充定時器係少於約45秒鐘的時間段。
14. 如申請專利範圍第10項之填充基板處理設備之安瓿的方法，其中該安瓿填充停止係在一或更多以下者之前而觸發：利用前驅物而對該基板處理設備的一流動路徑進行進料；以及在該基板上執行一序列沉積操作。
15. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，更包含在(d)之後，利用前驅物對該基板處理設備的一流動路徑進行進料。
16. 如申請專利範圍第1-4項中任一項之填充基板處理設備之安瓿的方法，更包含在(d)之後，在該基板上執行一序列沉積操作。
17. 一前驅物再填充系統，包含：一安瓿，該安瓿係用以容納前驅物、配置成一基板處理設備的一元件、以及配置成流體連接至一前驅物傳送系統及一前驅物源；一或更多控制器，該一或更多控制器係配置成：(a)判定符合一安瓿填充開始條件，其中該安瓿填充開始條件包括判定該基板處理設備係進入、或即將進入在已經裝載一或更多基板至該基板處理設備的一基板處理腔室之後、在已經從該基板處理腔室卸載該一或更多基板的任何者之前、以及當該基板處理腔室中無發生沉積時之一階段； (b)使該安瓿利用來自於該前驅物源之前驅物而進行填充，其中利用該前驅物對該安瓿的填充係與至少一其他的基板處理操作而同時執行，該至少一其他的基板處理操作包含一晶圓定位操作或一抽至基底操作；(c)判定符合一安瓿填充停止條件；以及(d)停止利用該前驅物填充該安瓿。
18. 如申請專利範圍第17項之前驅物再填充系統，其中：該安瓿及該前驅物源係經由一第一流動路徑而流體連接；該第一流動路徑包含一閥；利用前驅物對該安瓿的填充包含打開該閥；且停止利用前驅物對該安瓿的填充包含關閉該閥。
19. 如申請專利範圍第17項之前驅物再填充系統，其中：該安瓿及該前驅物傳送系統係經由一第二流動路徑而流體連接；該第二流動路徑包含一閥；且在(a)中之在已經裝載一或更多基板至該基板處理設備的該基板處理腔室之後、在已經從該基板處理腔室卸載該一或更多基板的任何者之前、以及當該基板處理腔室中無發生沉積時之該階段包含該第二流動路徑上之閥關閉時的一階段。
20. 如申請專利範圍第17-19項中任一項之前驅物再填充系統，更包含：一沉積腔室；以及 一基板處理站，其係包含於該沉積腔室中，其中該基板處理站包含用以接收一基板的一基板固持器，且該前驅物傳送系統係用以在由該基板處理站所接收之該基板的處理期間傳送前驅物。

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