TWI699448B - 薄膜形成方法及基底處理裝置 - Google Patents

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Abstract

一種薄膜形成方法包括：第一操作，將源氣體以第一流速 供應到反應器中；第二操作，將所述反應器中的所述源氣體吹洗到排氣單元；第三操作，將反應氣體以第二流速供應到所述反應器中；第四操作，將電漿供應到所述反應器中；以及第五操作，將所述反應器中的所述反應氣體吹洗到所述排氣單元，其中在所述第二操作到所述第五操作期間，所述源氣體旁通到所述排氣單元，且旁通到所述排氣單元的所述源氣體的流速小於所述第一流速。根據所述薄膜形成方法，源氣體及反應氣體的消耗可降低且在排氣單元中反應副產物的產生可最小化。亦提出基底處理裝置。

Description

薄膜形成方法及基底處理裝置
相關申請的交叉參考
本申請主張2018年5月8日在美國專利及商標局中提出申請的美國臨時申請第62/668,685號的權利以及2019年4月29日在美國專利及商標局中提出申請的美國專利申請第16/398,126號的優先權及權益，所述美國臨時申請以及所述美國專利申請的公開內容全文併入本文供參考。
一個或多個實施例涉及一種薄膜形成方法及一種基底處理裝置，且具體來說，涉及一種能夠降低在薄膜形成工藝期間所使用的源氣體及反應氣體的消耗的薄膜形成方法及基底處理裝置。更具體來說，一個或多個實施例涉及一種降低在使用二氯矽烷(DCS；SiH2Cl2)源的SiN薄膜沉積工藝中DCS源的消耗的方法。
一個或多個實施例還涉及一種能夠防止產生反應副產物的薄膜形成方法及基底處理裝置。
隨著半導體技術的發展，半導體基底處理工藝(例如沉積 工藝或蝕刻工藝)已變得更為複雜，且因此越來越多地使用各種類型的化學品來作為原材料。因此，已開發出具有各種用於處理這些原材料的結構的沉底處理設備。
當使用具有高反應性的異源化學品時，設備操作可能因反應副產物而中斷。舉例來說，反應副產物可作為固體而餘留在排氣管線中，且這些殘留固體可能降低排氣效率且使例如閥門、壓力錶等內部元件發生故障。另外，固體餘留在洗滌器或排氣泵(洗滌器或排氣泵在有害化學品被排出到空氣之前收集所述有害化學品)中，且因此，當基底處理裝置的總體操作停止時，其可能在裝置操作及生產率提高方面造成大問題。
另外，為在基底處理工藝期間將反應器中的壓力波動(pressure fluctuation)最小化，將氣體供應管線中的氣體壓力保持為恆定。為此，在除對反應器進行的源氣體供應操作以外的操作中，經由旁通管線而以與在源氣體供應操作中供應的一定量的源氣體相同的速率排出源氣體。然而，當使用此方法時，可能耗費比反應中所需的量大得多的源氣體，且可能在排氣管線中產生量大得多的反應副產物，因此對排氣管線、排氣泵及洗滌器的性能造成負面影響。
一個或多個實施例包括一種能夠通過減少被旁通的源氣體及反應氣體的量來解決前述問題的薄膜形成方法及基底處理裝 置。
其他方面將在以下說明中被部分地闡述，且這些方面將通過所述說明而部分地變得顯而易見，或者可通過實踐所呈現的實施例而得知。
根據一個或多個實施例，一種薄膜形成方法包括：第一操作，經由第一質量流控制器(mass flow controller，MFC)而將源氣體以第一流速供應到反應器中；第二操作，將所述反應器中的所述源氣體吹洗到排氣單元；第三操作，經由第二質量流控制器而將反應氣體以第二流速供應到所述反應器中；第四操作，將電漿供應到所述反應器中；以及第五操作，將所述反應器中的所述反應氣體吹洗到所述排氣單元，其中，在所述第二操作到所述第五操作期間，所述源氣體可經由所述第一質量流控制器而旁通到所述排氣單元，且旁通到所述排氣單元的所述源氣體的流速可小於所述第一流速。
根據一個實施例，被旁通的所述源氣體的排放路徑可與經吹洗的所述源氣體或所述反應氣體從所述反應器排放的路徑相同。
根據一個實施例，可將所述第一流速、第三流速及所述第一操作到所述第五操作的相應處理時間週期輸入到所述第一質量流控制器，所述第三流速小於所述第一流速，且可將所述第一質量流控制器程式設計為基於所輸入的所述第一流速、所輸入的所述第三流速及所輸入的所述第一操作到所述第五操作的所述相應處 理時間週期來調節所述源氣體的量。
根據一個實施例，可將所述第一質量流控制器程式設計為：在所述第一操作期間以所述第一流速供應所述源氣體；以及在所述第二操作到所述第五操作期間以所述第三流速供應所述源氣體。在所述第二操作期間旁通到所述排氣單元的所述源氣體的流速可從所述第一流速逐漸減小到所述第三流速，且在所述第五操作期間旁通到所述排氣單元的所述源氣體的所述流速可從所述第三流速逐漸增大到所述第一流速。
根據一個實施例，所述第三流速可大於0且小於所述第一流速。所述第三流速可為所述第一流速的約1/8到約1/10。
根據其他實施例，可將所述第一質量流控制器程式設計為：在所述第一操作期間以所述第一流速供應所述源氣體；在所述第一操作之後以所述第三流速供應所述源氣體；以及在所述第一操作之前在第一預定週期期間以所述第一流速供應所述源氣體。
根據一個實施例，所述第一預定週期可短於所述第五操作的所述處理時間。
根據其他實施例，所述第二操作到所述第五操作的總處理時間可為1.5秒，且所述第一預定週期可為1.3秒或小於1.3秒。
根據一個實施例，所述第一預定週期的長度可不影響沉積在所述反應器中的薄膜。所述第一預定週期的所述長度可不影響沉積在所述反應器中的所述薄膜的厚度及均勻度。
根據一個實施例，所述第一質量流控制器可在所述第一 操作到所述第五操作期間持續地輸送所述源氣體。
根據一個實施例，可在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間經由所述第二質量流控制器而將所述反應氣體旁通到所述排氣單元，可將所述第二流速、第四流速及所述第一操作到所述第五操作的相應處理時間週期輸入到所述第二質量流控制器，所述第四流速小於所述第二流速，且可將所述第二質量流控制器程式設計為基於所輸入的所述第二流速、所輸入的所述第四流速及所輸入的所述第一操作到所述第五操作的所述相應處理時間週期而：在所述第三操作及所述第四操作期間以所述第二流速供應所述反應氣體；以及在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間以所述第四流速供應所述反應氣體。
根據一個實施例，被旁通的所述源氣體或所述反應氣體的排放路徑可與經吹洗的所述源氣體或所述反應氣體從所述反應器排放的路徑相同，且隨著所述第四流速減小，在所述第二操作期間在所述排放路徑中反應的所述源氣體及所述反應氣體的量可減少，且隨著所述第三流速減小，在所述第五操作期間在所述排放路徑中反應的所述源氣體及所述反應氣體的所述量可減少。
根據一個實施例，可在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間經由所述第二質量流控制器而將所述反應氣體旁通到所述排氣單元，可將所述第二質量流控制器程式設計為：在所述第三操作及所述第四操作期間以第二流速供應所述反應氣體；在所述第四操作之後以第四流速供應所述反應氣體，所述第四流 速小於所述第二流速；以及在所述第三操作之前在第二預定週期期間以所述第二流速供應所述反應氣體，且所述第二預定週期可在於所述第二操作期間旁通到所述排氣單元的所述源氣體的所述流速減小到所述第三流速之後開始。
根據一個或多個實施例，一種執行薄膜形成工藝的基底處理裝置包括：氣體供應單元；反應器；排氣單元，包括單一排氣管線且經由所述單一排氣管線而連接到所述反應器；以及排氣泵單元，經由所述單一排氣管線而連接到所述排氣單元，其中所述氣體供應單元包括：第一氣體供應管道，源氣體經由所述第一氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第二氣體供應管道，反應氣體經由所述第二氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第一旁通管道，從所述第一氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元；以及第二旁通管道，從所述第二氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元，其中，當所述源氣體及所述反應氣體中的一者經由所述第一氣體供應管道或所述第二氣體供應管道而供應到所述反應器時，所述氣體供應單元可被配置成使所述源氣體及所述反應氣體中的另一氣體經由所述第一旁通管道或所述第二旁通管道而旁通到所述排氣單元，且當所述源氣體及所述反應氣體中的一者被從所述反應器吹洗到所述排氣單元時，所述氣體供應單元可被配置成使所述源氣體及所述反應氣體分別經由所述第一旁通管道及所述第二旁通管道而旁通。
根據一個實施例，所述氣體供應單元可進一步包括至少 一個質量流控制器，且可將所述至少一個質量流控制器程式設計為當所述源氣體或所述反應氣體旁通到所述排氣單元時減小對應氣體的流速。
根據一個或多個實施例，提供一種執行薄膜形成工藝的基底處理裝置，其中所述薄膜形成工藝包括：第一操作，供應源氣體；第二操作，吹洗所述源氣體；第三操作，供應反應氣體；第四操作，施加電漿；以及第五操作，吹洗所述反應氣體，且所述基底處理裝置包括：氣體供應單元；反應器；排氣單元，包括單一排氣管線且經由所述單一排氣管線而連接到所述反應器；以及排氣泵單元，經由所述單一排氣管線而連接到所述排氣單元，其中所述氣體供應單元包括：第一氣體供應管道，源氣體經由所述第一氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第二氣體供應管道，反應氣體經由所述第二氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第一旁通管道，從所述第一氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元；以及第二旁通管道，從所述第二氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元，且所述氣體供應單元被配置成：在所述第一操作期間經由所述第一氣體供應管道而將所述源氣體供應到所述反應器；在所述第二操作到所述第五操作期間經由所述第一旁通管道而將所述源氣體供應到所述排氣單元；在所述第三操作及所述第四操作期間經由所述第二氣體供應管道而將所述反應氣體供應到所述反應器；以及在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間經由所述第二旁通管道 而將所述反應氣體供應到所述排氣單元。
根據一個實施例，所述氣體供應單元可進一步包括第一質量流控制器及第二質量流控制器。所述第一質量流控制器可被配置成控制所述第一氣體供應管道及所述第一旁通管道中的氣體的流速，從而使得所述第一旁通管道中的所述流速小於所述第一氣體供應管道中的所述流速，且所述第二質量流控制器可被配置成控制所述第二氣體供應管道及所述第二旁通管道中的氣體的流速，從而使得所述第二旁通管道中的所述流速小於所述第二氣體供應管道中的所述流速。
1:源氣體供應管道
2:源氣體旁通管道
3:反應氣體供應管道
4:反應氣體旁通管道
5:吹洗氣體供應管道
7:第一質量流控制器(MFC)
8:第三MFC
9:第二MFC
10:反應器
11:排氣管線/單一排氣管線
12:射頻(RF)電漿產生器
13:氣體注射構件
14:粗抽閥
15:排氣泵單元
16:源氣體供應單元
17:吹洗氣體供應單元
18:反應氣體供應單元
100:基底處理裝置
201、202、203、204、205、402、403、404、406、407:操作
401:操作/第一操作
405:操作/第五操作
R1:第一流速
R2:第二流速
R3:第三流速
R4:第四流速
t、ti、tj、tx、ty:時間
t1、t3、t4、t5:處理時間週期
t2:處理時間/處理時間週期
trpf:第二預定週期
tspf:第一預定週期
v1:閥門/源氣體供應閥
v2:閥門/源氣體旁通閥
v3:閥門/反應氣體供應閥
v4:閥門/反應氣體旁通閥
v5、v6、v7:閥門/吹洗氣體供應閥
結合附圖閱讀以下對實施例的說明，這些方面和/或其他方面將變得顯而易見並更易於理解，在附圖中： 圖1是說明根據本發明實施例的基底處理裝置的示意圖。
圖2是說明根據本發明實施例的薄膜形成方法的示意圖。
圖3A到圖3D是說明圖1所示基底處理裝置執行圖2所示薄膜形成方法的示意圖。
圖4是說明根據本發明其他實施例的薄膜形成方法的示意圖。
圖5是說明根據本發明其他實施例的薄膜形成方法的示意圖。
圖6是說明根據本發明其他實施例的薄膜形成方法的示意圖。
圖7A到圖7D是說明圖1所示基底處理裝置執行圖4所示薄膜形成方法的示意圖。
圖8說明當使用圖4所示薄膜形成方法時經由旁通管所使用的DCS源的消耗隨DCS預流時間(DCS-pre-flow time)而變化的關係。
圖9說明當使用圖4所示薄膜形成方法時SiN薄膜的均勻度隨DCS預流時間而變化的關係。
現將詳細參照實施例，所述實施例的實例被說明於附圖中，其中相同的參考編號自始至終指代相同的元件。就這一點來說，本發明各實施例可具有不同的形式且不應被視為僅限於本文中所述說明。因此，以下通過參照各圖來闡述實施例僅是為了解釋本說明的各個方面。
在下文中，將參照附圖詳細闡述本發明的實施例。
提供本發明的實施例是為了向所屬領域中的普通技術人員更充分地解釋本發明，且本文中所述實施例可改變為許多不同的形式且不旨在限制本發明的範圍。確切來說，提供這些實施例是為了使本公開內容將透徹及完整，並將向所屬領域中的普通技術人員充分傳達本發明的範圍。
本說明書中所使用的用語僅用於闡述示例性實施例且不旨在限制本發明。除非上下文中清楚地另外指示，否則單數形式的表達也囊括複數形式的表達。另外，例如「包括(comprise和/或comprising)」等用語旨在指示所陳述形狀、數目、步驟、操作、構 件、元件和/或其組合的存在，而非旨在排除一個或多個其他形狀、數目、操作、構件、元件和/或其組合的可能性。本文中所使用的用語「和/或」包括相關列出項其中的一個或多個項的任意及所有組合。
在本說明書中將顯而易見，儘管本文中使用用語「第一」、「第二」等來闡述各種構件、區和/或部分，然而這些構件、元件、區、層和/或部分不應受限於這些用語。這些用語不指示特定次序、位置關係或等級且僅用於區分各個構件、區或部分。因此，在不背離本發明的教示內容的條件下，以下將闡述的第一構件、區或部分也可被稱為第二構件、區或部分。
在下文中，將參照示意性地說明本發明的示例性實施例的附圖來闡述本發明的實施例。在各圖式中，預期會例如因製造技術和/或容差而造成相對於所說明形狀的變化。因此，本發明的實施例不應被視為僅限於本文中所說明的區的特定形狀，而是包括例如因製造而造成的形狀變化。
本文中所述基底處理裝置可為例如半導體或顯示基底的沉積裝置，但本發明並非僅限於此。基底處理裝置可為任何執行沉積用於形成薄膜的材料所需的裝置且可指代其中均勻地供應用於對材料進行蝕刻或拋光的原材料的裝置。在下文中，為解釋方便起見，將主要闡述半導體沉積裝置來作為所述基底處理裝置。
圖1是說明根據本發明實施例的基底處理裝置100的示意圖。
舉例來說，圖1所示基底處理裝置100可為用於形成氮化矽(SiN)的原子層沉積(atomic layer deposition)裝置。在本實施例中，使用二氯矽烷(DCS；SiH2Cl2)作為源氣體，使用氨(NH3)作為反應氣體，且使用Ar作為吹洗氣體，但本發明並非僅限於此。在本實施例中，基底處理裝置100交替地供應DCS源及氨(NH3)並利用電漿增強型原子層沉積(plasma-enhanced atomic layer deposition，PEALD)方法以電漿來啟動氨(NH3)，從而形成SiN膜。
DCS源是氣態源。與通過鼓泡方法(bubbling method)從源容儲器供應到反應器的通用液體源不同，DCS源是從安裝在基底處理裝置100外部的DCS容器(例如，以下將闡述的源氣體供應單元16)直接供應到反應器。
參照圖1，基底處理裝置100可包括氣體供應單元、反應器10、排氣單元及排氣泵單元15。基底處理裝置100可以使得氣體利用氣體注射構件而垂直地供應到基底的方式來實現。
氣體供應單元可包括第一氣體供應管道、第二氣體供應管道、第一旁通管道及第二旁通管道，所述第一氣體供應管道被配置成將源氣體從氣體供應單元供應到反應器，所述第二氣體供應管道被配置成將反應氣體從氣體供應單元供應到反應器，所述第一旁通管道從第一氣體供應管道分支出來且連接到排氣單元，所述第二旁通管道從第二氣體供應管道分支出來且連接到排氣單元。
具體來說，氣體供應單元可包括源氣體供應單元16、吹 洗氣體供應單元17及反應氣體供應單元18。氣體供應單元可包括源氣體供應管道1及源氣體旁通管道2，源氣體供應管道1被配置成將源氣體從源氣體供應單元16供應到反應器10，源氣體旁通管道2從源氣體供應管道1分支出來且連接到排氣管線11。氣體供應單元可包括反應氣體供應管道3及反應氣體旁通管道4，反應氣體供應管道3被配置成將反應氣體從反應氣體供應單元18供應到反應器10，反應氣體旁通管道4從反應氣體供應管道3分支出來且連接到排氣管線11。氣體供應單元可包括吹洗氣體供應管道5，吹洗氣體供應管道5被配置成將吹洗氣體從吹洗氣體供應單元17供應到反應器10，且吹洗氣體供應管道5可被分支成分別連接到源氣體供應管道1及反應氣體供應管道3。
氣體供應單元可進一步包括至少一個質量流控制器(MFC)，所述MFC被配置成控制源氣體和/或反應氣體和/或吹洗氣體的流速。MFC可為數控MFC。
參照圖1，氣體供應單元可包括第一MFC 7、第二MFC 9及第三MFC 8。
第一MFC 7可連接到源氣體供應單元16及源氣體供應管道1且可控制供應到反應器10和/或源氣體旁通管道2的源氣體的流速。第二MFC 9可連接到反應氣體供應單元18及反應氣體供應管道3且可控制供應到反應器10和/或反應氣體旁通管道4的反應氣體的流速。第三MFC 8可連接到吹洗氣體供應單元17及吹洗氣體供應管道5且可控制供應到反應器10的吹洗氣體的流 速。
另外，氣體供應單元可進一步包括閥門v1到v7，閥門v1到v7被配置成控制各管道中的氣體流動。將參照圖3A到圖3D闡述在薄膜形成工藝期間的每一操作中閥門v1到v7的操作。
第一MFC 7、第三MFC 8及第二MFC 9以及閥門v1到v7可被控制成選擇供應到反應器10的源氣體及反應氣體的類型及量。
反應器10可為用於在基底上形成薄膜的空間，例如封閉空間。為此，反應器10的空間可利用例如O形環(O-ring)等密封構件而與反應器10的外部分隔開且可大致維持大氣壓或低於大氣壓。反應器10中可放置有上面裝設有基底的基底支撐構件或承受器(圖中未示出)，且在反應器10的側表面處可設置有容許基底進入及退出的閘閥(圖中未示出)。在此種情形中，閘閥可僅當裝載及卸載基底時開啟且在工藝期間保持關閉。
反應器10可包括氣體注射構件13。氣體注射構件13可被配置成將分別經由源氣體供應管道1及反應氣體供應管道3而供應的源氣體及反應氣體以及經由吹洗氣體供應管道5而供應的吹洗氣體均勻地供應到基底上。舉例來說，氣體注射構件13可為噴淋頭。在另一實施例中，氣體注射構件13可連接到射頻(radio frequency，RF)電漿產生器12，且因此，可執行PEALD工藝。 在另一實施例中，氣體注射構件13可充當電漿電極。
排氣單元可包括單一排氣管線11。反應器10通過單一排 氣管線11連接到排氣單元，且排氣單元通過單一排氣管線11連接到排氣泵單元15。因此，已經過反應器10的源氣體和/或反應氣體可經由排氣管線11及排氣泵單元15被排放。
反應器10、源氣體旁通管道2及反應氣體旁通管道4連接到單一排氣管線11。因此，被旁通的源氣體或反應氣體的排放路徑也為排氣管線11，其可與被從反應器10吹洗的源氣體或反應氣體的排放路徑相同。
另外，排氣單元可包括粗抽閥(roughing valve)14，粗抽閥14被配置成控制反應器10中的壓力。
如上所述，圖1所示基底處理裝置100可為通過PEALD來沉積SiN膜的原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)裝置。 也就是說，基底處理裝置100可重複進行源氣體供應操作、源氣體吹洗操作、反應氣體供應操作、電漿供應操作及反應氣體吹洗操作。在此種情形中，DCS與NH3被交替地供應到反應器10以執行ALD工藝，且當DCS被供應到反應器10時，NH3可經由反應氣體旁通管道4而排放到排氣泵單元15，且當NH3被供應到反應器10時，DCS可經由源氣體旁通管道2而排放到排氣泵單元15。也就是說，源氣體/反應氣體可被以開關方式交替地供應到反應器10及對應旁通管道，從而維持持續流動狀態，且因此，氣體供應管道及反應器10中的壓力波動可減小，從而使得維持處理穩定性。為將薄膜形成工藝期間的壓力波動最小化，氣體供應管線中的氣體壓力被保持為恆定。為此，舉例來說，量與在源氣體供應操作期間 經由源氣體供應管道1而供應到反應器10的源氣體的量相同的源氣體可在除源氣體供應操作以外的操作期間經由源氣體旁通管道2而供應到排氣單元。
圖2是說明根據本發明實施例的薄膜形成方法的示意圖。
參照圖2，薄膜形成方法可包括將源氣體供應到反應器中的第一操作(操作201)、吹洗反應器中的源氣體的第二操作(操作202)、將反應氣體供應到反應器中的第三操作(操作203)、供應電漿的第四操作(操作204)以及吹洗反應器中的反應氣體的第五操作(操作205)。可依序地執行源氣體供應、反應氣體供應及電漿供應。另外，可將第一操作(操作201)到第五操作(操作205)的循環重複若干次，直到形成具有所期望厚度的薄膜為止。
在第一操作到第五操作(操作201到205)期間，可將吹洗氣體持續地供應到反應空間。吹洗氣體使反應空間中的壓力平均，且可在第二操作及第五操作(操作202及205)中從反應器吹洗源氣體及反應氣體。在第二操作(操作202)期間，可經由排氣單元的排氣管線而排放反應器中的源氣體及吹洗氣體。另外，在第五操作(操作205)期間，可經由排氣單元的排氣管線而排放反應器中的反應氣體及吹洗氣體。
同時，當經由源氣體供應管道或反應氣體供應管道而將源氣體及反應氣體中的一者供應到反應器時，可經由源氣體旁通管道或反應氣體旁通管道而將另一氣體旁通到排氣單元。另外，當將源氣體及反應氣體中的一者從反應器吹洗到排氣單元時，可分 別經由源氣體旁通管道及反應氣體旁通管道而將源氣體及反應氣體旁通到排氣單元。
具體來說，在第一操作(操作201)中，在將源氣體供應到反應器的同時，可經由反應氣體旁通管道而將反應氣體旁通到排氣單元。在第二操作(操作202)中，在將源氣體從反應器吹洗到排氣單元的同時，可分別經由源氣體旁通管道及反應氣體旁通管道而將源氣體及反應氣體旁通到排氣單元。在第三操作及第四操作(操作203及204)中，在將反應氣體供應到反應器的同時，可經由源氣體旁通管道而將源氣體旁通到排氣單元。在第五操作(操作205)中，在將反應氣體從反應器吹洗到排氣單元的同時，可分別經由源氣體旁通管道及反應氣體旁通管道而將源氣體及反應氣體旁通到排氣單元。氣體通過這些旁通管道排放是旨在維持氣體的持續流動狀態，且因此，氣體供應管道及反應器中的壓力可被保持為恆定。
如上所述，為通過將氣體壓力保持為恆定來使壓力波動最小化，可在除源氣體供應操作以外的操作期間將量與在源氣體供應操作期間供應的源氣體的量相同的源氣體供應到排氣單元。 相似地，可在除反應氣體供應操作以外的操作期間將量與在反應氣體供應操作期間供應的反應氣體的量相同的反應氣體供應到排氣單元。
也就是說，如圖2中所說明，在相同量的源氣體在第一操作(操作201)期間經由源氣體供應管道而供應到反應器且在第 二操作到第五操作(操作202到205)期間經由源氣體旁通管道而供應到排氣單元的同時，相同量的反應氣體在第三操作及第四操作(操作203及204)期間經由反應氣體供應管道而供應到反應器且在第一操作、第二操作及第五操作(操作201、202及205)期間經由反應氣體旁通管道而供應到排氣單元。正因為這樣，源氣體及反應氣體的供應流速在薄膜形成工藝期間保持恆定，且僅源氣體及反應氣體的供應方向可有所變化。也就是說，氣體供應單元(特別是MFC)可持續地供應相同量的源氣體和/或反應氣體。因此，可能耗費比反應中所需的量大得多的源氣體及反應氣體。
如上所述，被旁通的氣體的排放路徑與從反應器排放的氣體的排放路徑相同。舉例來說，在第二操作(操作202)中，源氣體可從反應器排放，且反應氣體可經由反應氣體旁通管道而旁通。就這點來說，源氣體從反應器排放的路徑與被旁通的反應氣體的排放路徑可為相同的，即排氣管線11(參見圖1)。在此情形中，被引入到排氣管線11中的源氣體及反應氣體可彼此反應以從而產生副產物。這些副產物可能對排氣管線、排氣泵及洗滌器的性能造成負面影響。將參照圖3A到圖3D對此予以更詳細闡述。
圖3A到圖3D是說明圖1所示基底處理裝置100執行圖2所示薄膜形成方法的示意圖。
參照圖2及圖3A，執行將源氣體供應到反應器10的第一操作(操作201)。在第一操作(操作201)期間，經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體供應管道1而將源氣體供應到反 應器10，且經由反應氣體供應單元18、第二MFC 9及反應氣體旁通管道4而將反應氣體旁通到排氣單元。為此，源氣體供應閥v1及反應氣體旁通閥v4可開啟，且源氣體旁通閥v2及反應氣體供應閥v3可關閉。在此操作期間，吹洗氣體供應閥v5、v6及v7可開啟，且吹洗氣體可被持續地供應到反應空間中，從而使得反應空間中的壓力為恆定。
參照圖2及圖3B，執行將反應器10中的源氣體經由排氣管線11吹洗到排氣單元的第二操作(操作202)。在第二操作(操作202)期間，經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體旁通管道2而將源氣體旁通到排氣單元，且經由反應氣體供應單元18、第二MFC 9及反應氣體旁通管道4而將反應氣體旁通到排氣單元。為此，源氣體供應閥v1及反應氣體供應閥v3可關閉，且源氣體旁通閥v2及反應氣體旁通閥v4可開啟。在此操作期間，吹洗氣體供應閥v5、v6及v7保持開啟且吹洗氣體被持續地供應到反應空間中，從而吹洗反應器10中的源氣體。
在此操作(操作202)期間，可將從反應器10吹洗的源氣體、經由源氣體旁通管道2而旁通的源氣體及經由反應氣體旁通管道4而旁通的反應氣體引入到排氣管線11中。如上所述，在源氣體供應操作期間供應的源氣體的流速與在源氣體吹洗操作期間供應的源氣體的流速相同。也就是說，源氣體在源氣體吹洗操作中經由源氣體旁通管道2而以與被供應到反應器10的源氣體的流速相同的流速旁通到排氣單元。舉例來說，2,000標準毫升/分鐘 (sccm)的DSC被供應到反應器10與排氣單元二者。此外，被供 應到反應器10的反應氣體的流速與旁通到排放單元的反應氣體的流速相同。正因為這樣，當大量源氣體與大量反應氣體被同時引入到排氣管線11中時，源氣體與反應氣體可在排氣管線11中彼此反應從而產生反應副產物，且這些反應副產物可能作為固體餘留在排氣管線11中。這些殘留固體使設備性能劣化且使設備的預防性維修(preventive maintenance，PM)循環減小，因此使實際操作時間減少。
參照圖2及圖3C，執行將反應氣體供應至反應器10中的第三操作(操作203)及供應電漿的第四操作(操作204)。在第三操作及第四操作(操作203及204)期間，經由反應氣體供應單元18、第二MFC 9及反應氣體供應管道3而將反應氣體供應到反應器10，且經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體旁通管道2而將源氣體旁通到排氣單元。為此，反應氣體供應閥v3及源氣體旁通閥v2可開啟，且反應氣體旁通閥v4及源氣體供應閥v1可關閉。在此操作期間，吹洗氣體供應閥v5、v6及v7可開啟，且吹洗氣體可被持續地供應到反應空間中，從而使得反應空間中的壓力為恆定。
參照圖2及圖3D，執行將反應器10中的反應氣體經由排氣管線11吹洗到排氣單元的第五操作(操作205)。在第五操作(操作205)期間，經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體旁通管道2而將源氣體旁通到排氣單元，且經由反應氣體供應 單元18、第二MFC 9及反應氣體旁通管道4而將反應氣體旁通到排氣單元。為此，源氣體供應閥v1及反應氣體供應閥v3可關閉，且源氣體旁通閥v2及反應氣體旁通閥v4可開啟。在此操作期間，吹洗氣體供應閥v5、v6及v7保持開啟且吹洗氣體被持續地供應到反應空間中，從而吹洗反應器10中的反應氣體。
在此操作(操作205)期間，可將從反應器10吹洗的反應氣體、經由源氣體旁通管道2而旁通的源氣體及經由反應氣體旁通管道4而旁通的反應氣體引入到排氣管線11中。如上所述，在反應氣體供應操作期間供應的反應氣體的流速與在反應氣體吹洗操作期間供應的反應氣體的流速相同。也就是說，反應氣體在反應氣體吹洗操作中經由反應氣體旁通管道4而以與被供應到反應器10的反應氣體的流速相同的流速旁通到排氣單元。此外，被供應到反應器10的源氣體的流速與旁通到排放單元的源氣體的流速相同。當大量源氣體與大量反應氣體被同時引入到排氣管線11中時，源氣體與反應氣體可在排氣管線11中彼此反應從而產生反應副產物，且這些反應副產物可作為固體餘留在排氣管線11中。這些殘留固體使設備性能劣化且使設備的預防性維修(PM)循環減小，因此使實際操作時間減少。
圖4是說明根據本發明其他實施例的薄膜形成方法的示意圖。圖4所示薄膜形成方法是一種解決因所產生的反應副產物使排氣管線、排氣泵及洗滌器的性能劣化且使預防性維修(PM)循環減小以及因大量源氣體及反應氣體被耗費掉而造成的前述問 題的方法。在下文中，將不再對與前面各實施例中的元件相同的元件予以詳細說明。
參照圖4，薄膜形成方法可包括將源氣體供應到反應器中的第一操作(操作401)、吹洗反應器中的源氣體的第二操作(操作402)、將反應氣體供應到反應器中的第三操作(操作403)、供應電漿的第四操作(操作404)以及吹洗反應器中的反應氣體的第五操作(操作405)。可依序地執行源氣體供應、反應氣體供應及電漿供應。在源氣體供應、反應氣體供應及電漿供應期間，也可將吹洗氣體持續地供應到反應空間中。另外，可將第一操作(401)到第五操作(405)的循環重複若干次，直到形成具有所期望厚度的薄膜為止。
與圖2中不同，根據圖4所示薄膜形成方法，氣體供應單元在供應源氣體的第一操作(操作401)中將源氣體供應到反應器，且在其他操作(操作402到405)中，氣體供應單元可停止供應源氣體且因此不將源氣體供應到源氣體旁通管道或者顯著地降低被供應到源氣體旁通管道的源氣體的流速。相似地，氣體供應單元在供應反應氣體的第三操作(操作403)及第四操作(操作404)中將反應氣體供應到反應器，且在其他操作(操作401、402及405)中，氣體供應單元可停止供應反應氣體且因此不將反應氣體供應到反應氣體旁通管道或者顯著地降低被供應到反應氣體旁通管道的反應氣體的流速。然而，為完全停止供應源氣體和/或反應氣體，即為將源氣體和/或反應氣體的供應量調節為0，必須關閉一閥門 (特別是放置在MFC內部的閥門)，而這是不便的，且當所述閥 門在完全關閉之後重新開啟時，氣體管道內部的壓力可能因流速變化而發生變化。因此，被旁通的源氣體及反應氣體的流速可能降低而不是被調節為0。因此，當氣體流速變化時，壓力所可能發生的巨大變化可最小化。具體來說，氣體供應單元(特別是MFC)可在第一操作到第五操作期間持續地供應源氣體及反應氣體，但源氣體及反應氣體的流速可得到控制。舉例來說，氣體供應單元在第一操作(操作401)期間以第一流速R1供應源氣體，同時在第二操作到第五操作(操作402到405)期間以比第一流速R1小的第三流速R3供應源氣體。舉例來說，第三流速R3可大於0且小於第一流速R1。舉例來說，第三流速R3可介於第一流速R1的約1/8到約1/10範圍內。相似地，氣體供應單元在第三操作及第四操作(操作403及404)期間以第二流速R2供應反應氣體，同時在第二操作及第五操作(操作402及405)期間以比第二流速R2小的第四流速R4供應反應氣體。舉例來說，第四流速R4可大於0且小於第二流速R2。第四流速R4可介於第二流速R2的約1/8到約1/10範圍內。
在又一實施例中，薄膜形成方法可進一步包括在第一操作之前在第一預定週期tspf期間以第一流速R1供應源氣體的源氣體預流操作(操作406)。通過剛好在源氣體被以第一流速R1供應到反應器之前以相同的流速(即源氣體的第一流速R1)流動到旁通管線，源氣體供應管道中的氣體壓力變化可最小化，從而使得薄 膜形成工藝維持穩定。源氣體預流操作(操作406)可根據第一預定週期tspf而在第二操作到第五操作(操作402到405)中的任一者期間開始。舉例來說，源氣體預流操作(操作406)可如圖4中所說明在第五操作(操作405)期間開始，或者可如圖5中所說明在第四操作(操作404)期間開始。舉例來說，第二操作到第五操作(操作402到405)的總處理時間(t2+t3+t4+t5)可為1.5秒，且第一預定週期tspf可為1.3秒或小於1.3秒。
然而，如圖5中所說明，當源氣體預流操作(操作406)在操作404期間開始時，或者當源氣體預流操作(操作406)在第二操作到第五操作(操作402到405)中的任一者期間開始時，來自反應器的大量反應氣體與來自源氣體旁通管道的大量(在此情形中，第一流速R1)源氣體可在第五操作(操作405)期間被同時引入到排氣管線11，從而產生大量反應副產物。另外，源氣體可能在源氣體預流操作(操作406)期間被耗費掉。因此，源氣體預流操作(操作406)可在第五操作(操作405)期間開始。也就是說，第一預定週期tspf可小於第五操作的處理時間t5。
重新參照圖4，與源氣體預流操作(操作406)相似，薄膜形成方法可進一步包括在第三操作之前在第二預定週期trpf期間以第二流速R2供應反應氣體的反應氣體預流操作(操作407)。 第二預定週期trpf可小於第二操作的處理時間t2。
在圖4所示第二操作(操作402)期間，旁通到排氣單元的源氣體的流速可從第一流速R1逐漸減小到第三流速R3。在圖 4所示第五操作(操作405)期間，旁通到排氣單元的源氣體的流速可從第三流速R3逐漸增大到第一流速R1。在第二操作(操作402)及第五操作(操作405)中在旁通管道中流動的源氣體的流速逐漸減小或逐漸增大是因為以下事實：旁通管道中的源氣體的量由於所述旁通管道的物理長度而緩慢增大或緩慢減小。相似地，在第二操作(操作402)期間，旁通到排氣單元的反應氣體的流速可從第四流速R4逐漸增大到第二流速R2，且在第五操作(操作405)期間，旁通到排氣單元的反應氣體的流速可從第二流速R2逐漸減小到第四流速R4。
因此，為將在排氣管線中產生的反應副產物最小化，如圖6中所說明，可在於第五操作(操作405)期間旁通到排氣單元的反應氣體的流速從第二流速R2減小到第四流速R4之後開始源氣體預流操作(操作406)。也就是說，在旁通到排氣單元的反應氣體的流速從第二流速R2減小到第四流速R4的時間ti之後，可在時間tj處開始源氣體預流操作(操作406)。
相似地，為將在排氣管線中產生的反應副產物最小化，如圖6中所說明，可在於第二操作期間旁通到排氣單元的源氣體的流速從第一流速R1減小到第三流速R3(操作402)之後開始反應氣體預流操作(操作407)。也就是說，在旁通到排氣單元的源氣體的流速從第一流速R1減小到第三流速R3的時間tx之後，可在時間ty處開始反應氣體氣預流操作(操作407)。
圖7A到圖7D是說明圖1所示基底處理裝置100執行圖 4所示薄膜形成方法的示意圖。在下文中，將不再對與前面各實施例中的元件相同的元件予以詳細說明。
參照圖4及圖7A，執行將源氣體供應到反應器10中的第一操作(操作401)。在第一操作(操作401)期間，可經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體供應管道1而將源氣體以第一速率R1供應到反應器10中。為以第一流速R1供應源氣體，可將第一MFC 7程式設計為在第一操作(操作401)期間以第一流速R1供應源氣體。在第一操作(操作401)期間，可經由反應氣體供應單元18、第二MFC 9及反應氣體旁通管道4而將反應氣體以第四速率R4旁通到排氣管線11。為以第四流速R4供應反應氣體，可將第二MFC 9程式設計為在第一操作(操作401)期間以第四流速R4供應反應氣體。
參照圖4及圖7B，執行吹洗反應器10中的源氣體的第二操作(操作402)。在第二操作(操作402)期間，可經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體旁通管道2而將源氣體以比第一流速R1小的第三流速R3旁通到排氣單元。為以第三流速R3供應源氣體，可將第一MFC 7程式設計為在第二操作(操作402)期間以第三流速R3供應源氣體。另外，在第二操作(操作402)期間，可經由反應氣體供應單元18、第二MFC 9及反應氣體旁通管道4而將反應氣體以比第二流速R2小的第四流速R4旁通到排氣單元。為以第四流速R4供應反應氣體，可將第二MFC 9程式設計為在第二操作(操作402)期間以第四流速R4供應反應氣體。 在又一實施例中，如上所述，可執行反應氣體預流操作(操作407)。 為執行反應氣體預流操作(操作407)，可將第二MFC 9程式設計為在第三操作(操作403)之前在第二預定週期trpf期間以第二流速R2供應反應氣體。
在第二操作(操作402)期間，可將從反應器10吹洗的源氣體、經由源氣體旁通管道2而以第三流速R3旁通的源氣體及經由反應氣體旁通管道4而以第四流速R4旁通的反應氣體引入到排氣管線11中。因此，隨著被旁通的反應氣體的流速減小，即隨著第四流速R4減小，在第二操作(操作402)期間在排氣管線11中反應的源氣體及反應氣體的量可減少。
參照圖4及圖7C，執行將反應氣體供應至反應器10中的第三操作(操作403)及施加電漿的第四操作(操作404)。在第三操作及第四操作(操作403及404)期間，可經由反應氣體供應單元18、第二MFC 9及反應氣體供應管道3而將第二流速R2的反應氣體供應到反應器10。為供應第二流速R2的反應氣體，可將第二MFC 9程式設計為在第三操作及第四操作(操作403及404)期間以第二流速R2供應反應氣體。另外，在第三操作及第四操作(操作403及404)期間，可經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體旁通管道2而將第三流速R3的源氣體旁通到排氣單元。為供應第三流速R3的源氣體，可將第一MFC 7程式設計為在第三操作及第四操作(操作403及404)期間以第三流速R3供應源氣體。
參照圖4及圖7D，執行吹洗反應器10中的反應氣體的第五操作(操作405)。在第五操作(操作405)期間，可經由反應氣體供應單元18、第二MFC 9及反應氣體旁通管道4而將第四流速R4的反應氣體旁通到排氣單元。為供應第四流速R4的反應氣體，可將第二MFC 9程式設計為在第五操作(操作405)期間以第四流速R4供應反應氣體。另外，在第五操作(操作405)期間，可經由源氣體供應單元16、第一MFC 7及源氣體旁通管道2而將第三流速R3的源氣體旁通到排氣單元。為供應第三流速R3的源氣體，可將第一MFC 7程式設計為在第五操作(操作405)期間以第三流速R3供應源氣體。在又一實施例中，如上所述，可執行源氣體預流操作(操作406)。為執行源氣體預流操作(操作406)，可將第一MFC 7程式設計為在第一操作(操作401)之前在第一預定週期tspf期間以第一流速R1供應反應氣體。
在第五操作(操作405)期間，可將從反應器10吹洗的反應氣體、經由源氣體旁通管道2而旁通的第三流速R3的源氣體及經由反應氣體旁通管道4而旁通的第四流速R4的反應氣體引入到排氣管線11中。因此，隨著被旁通的源氣體的流速減小，即隨著第三流速R3減小，在第五操作(操作405)期間在排氣管線11中反應的源氣體及反應氣體的量可減少。
如上所述，第一MFC 7、第三MFC 8及第二MFC 9可為數控MFC。因此，根據本發明的基底處理裝置可在不控制閥門的條件下通過對MFC適宜地程式設計來調節源氣體及反應氣體在薄 膜形成工藝的每一操作中的流速。
一種使用圖7所示基底處理裝置100的MFC來控制氣體的流速以執行圖4所示薄膜形成工藝的方法將被詳細闡述如下：
1)可將第一流速R1、比第一流速R1小的第三流速R3及第一操作到第五操作的相應處理時間週期t1到t5輸入到第一MFC 7。可將第一MFC 7程式設計為基於所輸入的第一流速R1、所輸入的第三流速R3及所輸入的第一操作到第五操作的相應處理時間週期t1到t5而將源氣體的量調節成對應於每一時間週期。
具體來說，可將第一MFC 7程式設計為在第一操作(操作401)期間以第一流速R1供應源氣體以及在第二操作到第五操作(操作402到405)期間以第三流速R3供應源氣體。
2)在又一實施例中，為將源氣體供應管道中的氣體壓力波動最小化，第一MFC 7可使相同流速(即第一流速R1)的源氣體剛好在以第一流速R1將源氣體供應到反應器之前流動到旁通管線。為此，可將第一MFC 7程式設計為在第一操作(操作401)期間以第一流速R1供應源氣體、在第一操作(操作401)之後以第三流速R3供應源氣體以及在第一操作(操作401)之前在第一預定週期tspf期間以第一流速R1供應源氣體。
3)如上所述，第三流速R3可為0或高於0。因此，第一MFC 7可在第一操作到第五操作(操作401到405)期間持續地供應源氣體，且因此，第一MFC 7中的閥門不需要重複地開啟及關閉。
4)可將第二流速R2、比第二流速R2小的第四流速R4及第一操作到第五操作的相應處理時間週期t1到t5輸入到第二MFC 9。可將第二MFC 9程式設計為基於所輸入的第二流速R2、所輸入的第四流速R4及所輸入的第一操作到第五操作的相應處理時間週期t1到t5而將反應氣體的量調節成對應於每一時間週期。
具體來說，可將第二MFC 9程式設計為在第三操作及第四操作(操作403及404)期間以第二流速R2供應反應氣體以及在第一操作、第二操作及第五操作(操作401、402及405)期間以第四流速R4供應反應氣體。
5)在又一實施例中，為在第三操作(操作403)中將反應氣體供應管道中的氣體壓力波動最小化，第二MFC 9可使相同流速(即第二流速R2)的反應氣體剛好在以第二流速R2將反應氣體供應到反應器之前流動到旁通管線。為此，可將第二MFC 9程式設計為在第三操作及第四操作(操作403及404)期間以第二流速R2供應反應氣體、在第四操作(操作404)之後以比第二流速R2小的第四流速R4供應反應氣體以及在第三操作(操作403)之前在第二預定週期trpf期間以第二流速R2供應反應氣體。
6)如上所述，第四流速R4可為0或高於0。因此，第二MFC 9可在第一操作到第五操作(操作401到405)期間持續地供應反應氣體，且因此，第二MFC 9中的閥門不需要重複地開啟及關閉。
7)也就是說，第一MFC 7可控制源氣體供應管道1及源 氣體旁通管道2中的氣體的流速。具體來說，為解決前述問題，可將第一MFC 7配置成使得源氣體旁通管道2中的氣體的流速小於源氣體供應管道1中的氣體的流速。
相似地，第二MFC 9可控制反應氣體供應管道3及反應氣體旁通管道4中的氣體的流速。具體來說，為解決前述問題，可將第二MFC 9配置成使得反應氣體旁通管道4中的氣體的流速小於反應氣體供應管道3中的氣體的流速。
8)總之，可將第一MFC 7及第二MFC 9程式設計為當源氣體及反應氣體旁通到排氣管線11時分別減小對應氣體的流速且當源氣體及反應氣體被供應到反應器10時分別增大對應氣體的流速。
圖8說明當使用圖4所示薄膜形成方法時在第二操作到第五操作(操作402到405)期間經由源氣體旁通管道2所使用的DCS源的消耗隨源氣體預流操作(操作406)的第一預定週期tspf而變化的關係、以及作為結果而沉積的SiN薄膜的厚度。在一個實施例中，其中不供應源氣體的操作(即第二操作到第五操作(操作402到405))可被執行達1.5秒。圖2所示薄膜形成方法與其中圖4所示源氣體預流操作(操作406)的第一預定週期tspf被設定為1.5秒的情形相同。為1.5秒的第一預定週期tspf是作為圖8的參考值而設定，其對應於圖2所示情形。由於源氣體預流操作(操作406)的第一預定週期tspf以0.2秒為間隔從0.7秒增大到1.3秒，因此當第一預定週期tspf為0.7秒時經由源氣體旁通管道2 而排放的源氣體的量與當第一預定週期tspf為1.5秒(即，參考值)時所排放的源氣體的量相比減少了約60%。另外，證實了第一預定週期tspf的長度並未影響沉積在反應器10中的SiN薄膜，特別是所述SiN薄膜的厚度。具體來說，顯然，即使當第一預定週期tspf為0.7秒時，仍沉積有具有與現有SiN薄膜(即，參考值)相同厚度的SiN薄膜。這是因為在源氣體供應操作(操作401)中供應到反應器10的源氣體對在反應器10中在基底上形成SiN薄膜有所貢獻，且在其他操作(操作402到405)中旁通的源氣體對在反應器10中形成SiN薄膜毫無貢獻。
圖9說明當使用圖4所示薄膜形成方法時SiN薄膜的均勻度隨源氣體預流操作(操作406)的第一預定週期tspf而變化的關係。
與圖8所示實驗相似，由於圖4所示源氣體預流操作(操作406)的第一預定週期tspf以0.2秒為間隔從0.7秒增大到1.3秒，因此證實了無論源氣體預流操作(操作406)的第一預定週期tspf的長度如何，SiN薄膜均比較均勻。也就是說，證實了第一預定週期tspf的長度並未影響沉積在反應器10中的SiN薄膜，特別是所述SiN薄膜的均勻度。
還證實了根據圖4所示薄膜形成方法而沉積的薄膜的均勻度比根據圖2所示薄膜形成方法而沉積的薄膜的均勻度好。這是因為排氣管線、排氣泵及洗滌器所受的負擔及損害通過減少經由旁通管道而排放的源氣體的消耗而最小化，且源氣體供應管道 中的壓力波動通過源氣體預流操作(操作406)而最小化。
通過圖8及圖9所示實驗，證實了經由旁通管道而排放的氣體並不影響沉積在反應器中的薄膜。還證實了通過使用圖4所示薄膜形成工藝，不僅經由旁通管道而排放的氣體的消耗可降低，而且排氣管線、排氣泵及洗滌器所受的負擔及損害也可最小化，而不會影響沉積在反應器中的薄膜，因此使設備的預防性維修(PM)循環增大且對提高生產率有所貢獻。
儘管以上所述實施例中已主要闡述ALD工藝或PEALD工藝，然而這是僅出於說明性目的而提供。應注意，本發明的技術精神可適用於除PEALD工藝以外的化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)工藝、清潔工藝(cleaning process)及需要將流體單獨排放的任何其他工藝。
如閱讀前述說明會顯而易見，在基底處理裝置的薄膜形成工藝中，可通過降低對反應無貢獻的非必要源氣體及反應氣體的消耗來節省設備的擁有成本(cost of ownership，CoO)。另外，根據本發明的一個實施例，一種包括單一排氣管線的基底處理裝置的薄膜形成工藝通過降低未被供應到反應器而是經由旁通管道而排放的氣體的消耗而使得所述裝置因排氣管道中產生反應副產物而受的負擔及損害可最小化、排氣管線、排氣泵及洗滌器的預防性維修(PM)循環可增大且生產率可提高。
應理解，本文中所述的實施例應被視為僅具有說明性意義，而並非用於限制目的。對每一實施例內的特徵或方面的說明通 常應被視為可用於其它實施例中的其他相似特徵或方面。
儘管已參照各圖闡述了一個或多個實施例，然而所屬領域中的普通技術人員應理解，在不背離由以上權利要求書所界定的本公開內容的精神及範圍的條件下，可在本文中作出各種形式及細節上的變化。
402、403、404、406、407:操作
401:操作/第一操作
405:操作/第五操作
R1:第一流速
R2:第二流速
R3:第三流速
R4:第四流速
t1、t3、t4、t5:處理時間週期
t2:處理時間/處理時間週期
trpf:第二預定週期
tspf:第一預定週期

Claims (18)

  1. 一種薄膜形成方法，包括：第一操作，經由第一質量流控制器而將源氣體以第一流速供應到反應器中；第二操作，將所述反應器中的所述源氣體吹洗到排氣單元；第三操作，經由第二質量流控制器而將反應氣體以第二流速供應到所述反應器中；第四操作，將電漿供應到所述反應器中；以及第五操作，將所述反應器中的所述反應氣體吹洗到所述排氣單元，其中，在所述第二操作到所述第五操作期間，所述源氣體經由所述第一質量流控制器而旁通到所述排氣單元，且旁通到所述排氣單元的所述源氣體的流速小於所述第一流速。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜形成方法，其中旁通的所述源氣體的排放路徑與經吹洗的所述源氣體或所述反應氣體從所述反應器排放的路徑相同。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜形成方法，其中所述方法進一步包括在所述第一操作之後以第三流速供應所述源氣體，所述第三流速小於所述第一流速，以及其中將所述第一流速、所述第三流速及所述第一操作到所述第五操作的相應處理時間週期輸入到所述第一質量流控制器，且將所述第一質量流控制器程式設計為基於所輸入的所述第一流速、所輸入的所述第三流速及 所輸入的所述第一操作到所述第五操作的所述相應處理時間週期來調節所述源氣體的量。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的薄膜形成方法，其中將所述第一質量流控制器程式設計為：在所述第一操作期間以所述第一流速供應所述源氣體；以及在所述第二操作到所述第五操作期間以所述第三流速供應所述源氣體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的薄膜形成方法，其中在所述第二操作期間旁通到所述排氣單元的所述源氣體的流速從所述第一流速逐漸減小到所述第三流速，且在所述第五操作期間旁通到所述排氣單元的所述源氣體的所述流速從所述第三流速逐漸增大到所述第一流速。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的薄膜形成方法，其中所述第三流速大於0且小於所述第一流速。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的薄膜形成方法，其中所述第三流速為所述第一流速的1/8到1/10。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的薄膜形成方法，其中將所述第一質量流控制器程式設計為：在所述第一操作期間以所述第一流速供應所述源氣體；在所述第一操作之後以所述第三流速供應所述源氣體；以及在所述第一操作之前在第一預定週期期間以所述第一流速供應所述源氣體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的薄膜形成方法，其中所述第一預定週期短於所述第五操作的所述處理時間。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的薄膜形成方法，其中所述第二操作到所述第五操作的總處理時間為1.5秒，且所述第一預定週期為1.3秒或小於1.3秒。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的薄膜形成方法，其中所述第一預定週期的長度不影響沉積在所述反應器中的薄膜的性質。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的薄膜形成方法，其中所述第一預定週期的所述長度不影響沉積在所述反應器中的所述薄膜的厚度及均勻度。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的薄膜形成方法，其中所述第一質量流控制器在所述第一操作到所述第五操作期間持續地輸送所述源氣體。
  14. 如申請專利範圍第3項所述的薄膜形成方法，其中在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間經由所述第二質量流控制器而將所述反應氣體旁通到所述排氣單元，將所述第二流速、第四流速及所述第一操作到所述第五操作的相應處理時間週期輸入到所述第二質量流控制器，且將所述第二質量流控制器程式設計為基於所輸入的所述第二流速、所輸入的所述第四流速及所輸入的所述第一操作到所述第五操作的所述相應處理時間週期而：在所述第三操作及所述第四操作期間以所述第二流速供 應所述反應氣體；以及在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間以所述第四流速供應所述反應氣體，所述第四流速小於所述第二流速。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的薄膜形成方法，其中被旁通的所述源氣體或所述反應氣體的排放路徑與經吹洗的所述源氣體或所述反應氣體從所述反應器排放的路徑相同，隨著所述第四流速減小，在所述第二操作期間在所述排放路徑中反應的所述源氣體及所述反應氣體的量減少，且隨著所述第三流速減小，在所述第五操作期間在所述排放路徑中反應的所述源氣體及所述反應氣體的所述量減少。
  16. 如申請專利範圍第5項所述的薄膜形成方法，其中在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間經由所述第二質量流控制器而將所述反應氣體旁通到所述排氣單元，將所述第二質量流控制器程式設計為：在所述第三操作及所述第四操作期間以第二流速供應所述反應氣體；在所述第四操作之後以第四流速供應所述反應氣體，所述第四流速小於所述第二流速；以及在所述第三操作之前在第二預定週期期間以所述第二流速供應所述反應氣體，且所述第二預定週期是在於所述第二操作期間旁通到所述 排氣單元的所述源氣體的所述流速減小到所述第三流速之後開始。
  17. 一種執行薄膜形成工藝的基底處理裝置，所述基底處理裝置包括：氣體供應單元；反應器；排氣單元，包括單一排氣管線且經由所述單一排氣管線而連接到所述反應器；以及排氣泵單元，經由所述單一排氣管線而連接到所述排氣單元，其中所述氣體供應單元包括：第一氣體供應管道，源氣體經由所述第一氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第二氣體供應管道，反應氣體經由所述第二氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第一旁通管道，從所述第一氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元；以及第二旁通管道，從所述第二氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元，其中，當所述源氣體及所述反應氣體中的一者經由所述第一氣體供應管道或所述第二氣體供應管道而供應到所述反應器時，所述氣體供應單元被配置成使所述源氣體及所述反應氣體中的另一氣體經由所述第一旁通管道或所述第二旁通管道而旁通到所述排氣單元，且 當所述源氣體及所述反應氣體中的一者被從所述反應器吹洗到所述排氣單元時，所述氣體供應單元被配置成使所述源氣體及所述反應氣體分別經由所述第一旁通管道及所述第二旁通管道而旁通，其中所述氣體供應單元進一步包括至少一個質量流控制器，其中將所述至少一個質量流控制器程式設計為當所述源氣體或所述反應氣體旁通到所述排氣單元時減小對應氣體的流速。
  18. 一種執行薄膜形成工藝的基底處理裝置，包括：其中所述薄膜形成工藝包括：第一操作，供應源氣體；第二操作，吹洗所述源氣體；第三操作，供應反應氣體；第四操作，施加電漿；以及第五操作，吹洗所述反應氣體，且所述基底處理裝置包括：氣體供應單元；反應器；排氣單元，包括單一排氣管線且經由所述單一排氣管線而連接到所述反應器；以及排氣泵單元，經由所述單一排氣管線而連接到所述排氣單元，其中所述氣體供應單元包括： 第一氣體供應管道，源氣體經由所述第一氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第二氣體供應管道，反應氣體經由所述第二氣體供應管道而被從所述氣體供應單元供應到所述反應器；第一旁通管道，從所述第一氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元；以及第二旁通管道，從所述第二氣體供應管道分支出來且連接到所述排氣單元，且所述氣體供應單元被配置成：在所述第一操作期間經由所述第一氣體供應管道而將所述源氣體供應到所述反應器；在所述第二操作到所述第五操作期間經由所述第一旁通管道而將所述源氣體供應到所述排氣單元；在所述第三操作及所述第四操作期間經由所述第二氣體供應管道而將所述反應氣體供應到所述反應器；以及在所述第一操作、所述第二操作及所述第五操作期間經由所述第二旁通管道而將所述反應氣體供應到所述排氣單元，其中所述氣體供應單元進一步包括第一質量流控制器及第二質量流控制器，其中所述第一質量流控制器被配置成控制所述第一氣體供應管道及所述第一旁通管道中的氣體的流速，從而使得所述第 一旁通管道中的所述流速小於所述第一氣體供應管道中的所述流速，且所述第二質量流控制器被配置成控制所述第二氣體供應管道及所述第二旁通管道中的氣體的流速，從而使得所述第二旁通管道中的所述流速小於所述第二氣體供應管道中的所述流速。
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