等離子穩定化方法以及使用所述方法的沉積方法與流程

2023-09-21 10:40:05

本發明提供涉及等離子穩定化(plasmastabilization)方法以及使用所述方法的沉積方法的一或多個實施例，且更具體地說涉及在反應性空間中穩定地形成等離子的等離子穩定化方法以及使用所述等離子穩定化方法的沉積方法。

背景技術：

最近，對於在矽襯底上沉積超薄膜(ultra-thinfilm)的要求隨著半導體電路的線寬度減小到約20nm而變得越來越嚴格。確切地說，已經主動地進行與低溫沉積過程相關的研究和開發。為此目的，已經開發等離子增強原子層沉積(plasmaenhancedatomiclayerdeposition，peald)過程，其中可在低溫下沉積超薄膜。由於peald過程中的等離子激活反應性氣體且加速與源氣體的反應，因此可在低溫下形成薄膜。

技術實現要素：

本發明的一或多個實施例包含在等離子過程中在第一襯底上穩定地形成等離子的方法。

本發明的一或多個實施例包含用於在不執行襯底沉積過程的設備空閒時間之後解決問題的方法，這例如是因為當在反應器中處理新批次的第一襯底時，等離子不穩定且因此在過程的開始非正常地沉積薄膜，所以將執行原位清潔或將改變襯底的批次(批次此處意味著將攜載襯底的單元。一個批次通常包括25個襯底)。

另外的方面將部分在以下描述中得到闡述，並且部分地方面將從描述中顯而易見或者可通過對所呈現的實施例的實踐習得。

根據一或多個實施例，等離子穩定化方法包含步驟：(a)供應源氣體；(b)供應衝洗氣體；(c)供應反應性氣體；以及(d)供應等離子，其中在步驟(a)到(d)期間，衝洗氣體和反應性氣體連續地供應到反應器中，且在所述反應器中不存在襯底的狀態中執行所述等離子穩定化方法。

當步驟(a)到(d)稱為一個循環時，可執行多個循環且在每一循環期間供應的等離子的功率水平可彼此不同。

在每一循環期間供應的等離子功率水平可在從在膜沉積過程期間供應的等離子的功率水平的約10％到約100％的範圍內循序地增加。

所述等離子功率水平可逐步地增加。

所述多個循環可包含點燃前循環、中間點燃循環或點燃後循環。

在點燃前循環、中間點燃循環以及點燃後循環期間供應的等離子功率水平可分別為在膜沉積過程期間供應的等離子功率水平的1/3、1/2和1倍。

所述點燃前循環、中間點燃循環以及點燃後循環中的每一者可重複執行三到五次。

當步驟(a)到(d)稱為一個循環時，可執行多個循環且在所述多個循環期間供應的等離子功率水平可為相同的且可小於在膜沉積過程期間供應的等離子功率水平。

所述源氣體、所述衝洗氣體以及所述反應性氣體的流動速率可與在膜沉積過程期間供應的源氣體、衝洗氣體和反應性氣體的流動速率相同。

從步驟(a)到(d)，薄膜可形成於反應器的內壁上。

所述反應性氣體和所述衝洗氣體可為同一類型的反應性衝洗氣體，其中所述反應性衝洗氣體當所述反應性衝洗氣體未通過等離子活化時不與所述源氣體反應，且當所述反應性衝洗氣體通過等離子活化時與所述源氣體反應。

根據一或多個實施例，沉積方法包含：執行所述等離子穩定化方法；將襯底裝載到反應器中；以及在所述襯底上執行沉積。

根據一或多個實施例，等離子穩定化方法包含：供應衝洗氣體、反應性氣體和源氣體的第一步驟；在所述第一步驟之後停止所述源氣體的供應的第二步驟；在所述第二步驟之後施加等離子的第三步驟；在所述第三步驟之後停止所述等離子的施加的第四步驟；以及在所述第四步驟之後將襯底裝載到反應器中且在所述襯底上執行沉積的第五步驟。

可在所述第二步驟和第三步驟期間以及在所述第四步驟和第五步驟期間供應所述衝洗氣體和所述反應性氣體。

根據一或多個實施例，沉積方法包含：在多個第一組襯底上執行的第一沉積步驟；在多個第二組襯底上執行的第二沉積步驟，其中在第一沉積步驟與第二沉積步驟之間執行等離子穩定化步驟，其中在所述等離子穩定化步驟期間供應衝洗氣體和反應性氣體，且交替地執行源氣體的供應和等離子的供應。

可在以下周期當中的至少一個周期期間執行等離子穩定化步驟：襯底從載體傳送到傳送裝置的第一周期、襯底從傳送裝置傳送到裝載鎖裝置的第二周期、襯底從裝載鎖裝置傳送到傳送腔室的第三周期以及襯底從傳送腔室傳送到反應腔室的第四周期。

可在來自所述多個第一組襯底當中的最後襯底上的沉積與來自所述多個第二組襯底當中的第一襯底上的沉積之間的空閒時間期間執行等離子穩定化步驟。

所述多個第一組襯底可包含在第一批次中，且所述多個第二組襯底可包含在不同於所述第一批次的第二批次中。

可在執行反應腔室的原位清潔之後執行等離子穩定化步驟。

所述第一沉積步驟和所述第二沉積步驟中的至少一者可包含：供應第一氣體；通過使用衝洗氣體移除剩餘的第一氣體；供應第二氣體和等離子；以及通過使用衝洗氣體移除剩餘的第二氣體，其中所述第一氣體包含在等離子穩定化步驟期間供應的源氣體，且所述第二氣體包含在等離子穩定化步驟期間供應的反應性氣體。

附圖說明

通過下文結合附圖對實施例的描述，將可以清楚地知道並且更容易地理解這些和/或其它方面，在附圖中：

圖1是根據實施例的等離子穩定化方法以及使用所述等離子穩定化方法的沉積方法的流程圖。

圖2是根據實施例的等離子穩定化方法以及使用所述等離子穩定化方法的沉積方法的流程圖。

圖3是根據實施例的用於解釋等離子穩定化步驟的時序圖。

圖4是說明當通過在長空閒時間之後執行過程而在第一襯底上執行沉積時不穩定地產生等離子的情況的曲線圖。

圖5是說明根據實施例在執行等離子穩定化步驟之後通過裝載襯底而執行正常沉積步驟時供應到反應器中的等離子穩定的情況的曲線圖。

圖6是根據實施例的等離子穩定化方法以及使用所述等離子穩定化方法的沉積方法的流程圖。

圖7是根據另一個實施例用於解釋在沉積過程之前穩定反應器中的等離子的過程的時序圖。

圖8是根據實施例的襯底處理設備的視圖。

圖9和圖10是根據實施例的等離子穩定化步驟和沉積方法的流程圖。

圖11是根據實施例用於解釋在等離子穩定化方法之後執行的原子層沉積(ald)過程的時序圖。

附圖標號說明

810：反應腔室；

820：傳送腔室；

825：傳送機器人；

830：裝載鎖；

840：傳送裝置；

850：載體。

具體實施方式

現在將參考附圖更加完整地描述本發明，在所述附圖中示出了本發明的實施例。

現將參考附圖在下文中更加全面地描述本發明，在這些附圖中示出了本發明的元件。然而，本發明可以用許多不同形式實施，並且不應被解釋為限於本文所闡述的實施例。而是，提供這些實施例是為了使得本發明將是透徹並且完整的，並且將本發明的範圍完整地傳達給所屬領域的技術人員。

本文中所使用的術語僅僅是為了描述實施例，且並不希望限制本發明的實施例。如本文中所使用，除非上下文另外清晰地指示，否則單數形式「一」和「所述」也意圖包含複數形式。將進一步理解，術語「包括」和/或「包含」在於本文中使用時指定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在，但並不排除一或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在或添加。如本文中所使用，術語「和/或」包含相關聯的所列項目中的一或多者的任何及所有組合。

將理解，雖然本文可使用術語「第一」、「第二」等來描述各種部件、區、層和/或部分，但這些部件、區、層和/或部分不應當受這些術語限制。所述術語並不指代特定次序、垂直關係或偏好，且僅用以區分一個部件、一個區或一個部分與另一部件、另一區或另一部分。因此，在不脫離本發明的教示的情況下，下文將描述的第一部件、第一區或第一部分可指代第二部件、第二區或第二部分。

現在將參考附圖更加完整地描述本發明，在所述附圖中示出了本發明的實施例。在附圖中，應預期作為例如製造技術和/或公差的結果而從圖示的形狀的變化。因此，實施例不應當解釋為限於本文所說明的區的特定形狀，但可包含例如從製造引起的形狀偏差。

當在元件列表之前時，例如「...中的至少一個」的表述修飾元件的整個列表而不是修飾列表的個別元件。

圖1是根據實施例的等離子穩定化方法以及使用所述等離子穩定化方法的沉積方法的流程圖。

參考圖1，在操作s101中，在不存在襯底的狀態中在反應器中執行等離子穩定化步驟。用於搜索等離子匹配點的等離子穩定化步驟可包含供應源氣體的步驟(下文被稱作「步驟(a)」)、供應衝洗氣體的步驟(下文被稱作「步驟(b)」)、供應反應性氣體的步驟(下文被稱作「步驟(c)」)以及供應等離子的步驟(下文被稱作「步驟(d)」)。在等離子穩定化步驟期間，在從步驟(a)到步驟(b)的周期期間可將衝洗氣體和反應性氣體連續地供應到反應器中。並且，可在反應器中不存在襯底(即，未裝載襯底)的狀態中執行步驟(a)到步驟(d)。

在執行等離子穩定化步驟之後，在操作s102中，將襯底裝載到反應器中。所述襯底可以是與先前已卸載的襯底不同批次的襯底；或者所述襯底可以是與先前已卸載的襯底相同批次的襯底。在襯底裝載到反應器中之後，在操作s103中，對襯底執行等離子原子層沉積(atomiclayerdeposition，ald)。

等離子ald過程中的等離子是重要的過程參數。即，需要穩定地產生等離子以便形成具有良好質量的膜。在peald過程中，由於氣體之間的快速切換，等離子的點燃/熄滅循環也是短且快速的。因此，匹配網絡必須在等離子點燃的短時間期間找到穩定的等離子匹配點。確切地說，當等離子在過程的開始點燃等離子的時間期間匹配失敗時，參與過程中的等離子正向功率減少，且初始沉積工藝中等離子反射功率增加，從而導致過程不穩定。

舉例來說，當連續地處理襯底時，由於維持反應空間中的沉積氛圍，因此不存在大問題。然而，在某些情況下可能不連續地處理襯底。舉例來說，可完成經設計以保持多個襯底的例如前開式通用晶圓盒(frontopeningunifiedpod，foup)的匣(cassette)中的襯底的過程，可停止沉積，且可將所述匣改變為另一匣(即，另一批次)。替代地，可在處理襯底的中間停止沉積，且可執行原位清潔以便移除反應器中積聚的薄膜。

當從一個批次的處理結束到下一批次的處理開始的空閒時間延長時，反應空間中的沉積氛圍改變。因此，當將處理後續襯底(例如下一批次的第一襯底)時，找到等離子匹配點所花費的時間延長。在此情況下，在沉積過程的開始，薄膜沉積是不穩定的。

為了解決此問題，根據本發明，在反應器中不存在襯底的狀態中(即，襯底被卸載)執行等離子穩定化步驟。由於加載襯底且在執行等離子穩定化步驟之後執行沉積步驟因此當薄膜沉積在襯底上時可防止等離子不穩定(例如功率下降)。因此，可從一開始穩定地執行沉積過程。

圖2是根據實施例的等離子穩定化方法以及使用所述等離子穩定化方法的沉積方法的流程圖。

參考圖2，在操作s201中，在裝載到反應器中的襯底上執行沉積。接著，停止沉積，且在操作s202中，卸載襯底。在襯底卸載且因此不存在襯底的狀態中，在操作s203中，供應衝洗氣體和反應性氣體。在隨後步驟期間可連續地供應衝洗氣體和反應性氣體。

衝洗氣體可為例如氬氣等惰性氣體或可為例如氮氣或氧氣等相對穩定的氣體。當沉積氧化物膜時反應性氣體可為氧氣，且當沉積氮化物膜時反應性氣體可為氮氣，且可根據將沉積的膜的類型確定供應的氣體。

任選地，衝洗氣體可用作反應性氣體，且在此情況下，衝洗氣體和反應性氣體可為同一類型的氣體(即，反應性衝洗氣體)。可連續地供應反應性衝洗氣體。因此，當不施加等離子時，反應性衝洗氣體可充當衝洗氣體，且當供應等離子時，反應性衝洗氣體可經活化且可與源氣體發生化學反應，所述源氣體化學吸附到襯底上以用作用於形成沉積薄膜的元素。

舉例來說，反應性衝洗氣體可為氧氣或氮氣。氧氣或氮氣可在供應等離子之前充當衝洗氣體，因為氧氣或氮氣與源氣體不具有反應性。當供應等離子時，氧氣或氮氣可經活化且可與源氣體反應以形成氧化物膜或氮化物膜。

在供應衝洗氣體和反應性氣體之後(或當時)，在操作s204中，供應源氣體。當將形成基於矽的膜時，源氣體可包含含矽的材料中的至少一者，舉例來說，例如單矽烷、二矽烷、二氯矽烷(dcs)以及氨基矽烷(例如雙二乙基氨基矽烷(bdeas)或二異丙基氨基矽烷(dipas))等矽烷材料。源氣體可吸附到反應器或基座的壁上。

接著，在操作s205中，將等離子供應到反應器中。反應性氣體(或源氣體)可通過等離子而活化。等離子可為在反應空間中在襯底上直接產生的原位等離子或者可為在反應器外部產生且供應到反應空間中的遠程等離子。所述等離子的功率可以等於或小於在膜沉積過程期間供應的等離子的功率。

由於通過等離子的活化，吸附到反應器壁上的源氣體和反應性氣體可反應以形成薄膜。並且，由於襯底卸載且因此不存在襯底，因此吸附到基座上的源氣體和反應性氣體可反應以形成基座上的薄膜。

接著，在操作s206中，確定等離子是否穩定。可基於以上步驟重複執行的次數而確定等離子是否穩定。替代地，可通過使用單獨設備(例如用於測量等離子的正向功率的設備)確定等離子是否穩定。

當在操作s206中確定等離子不穩定時，可再次執行供應源氣體的操作s204以及施加等離子的操作s205。在執行操作s204和操作s205的同時，可連續地供應衝洗氣體和反應性氣體。

當在操作s206中確定等離子穩定時，操作s203到操作s206結束，且在操作s207中，裝載新襯底。在操作s208中，在裝載的襯底上執行沉積。

如上文所描述，由於在襯底裝載到反應性空間中之前通過在反應空間中交替地供應源氣體、反應性氣體和等離子而形成適合等離子匹配條件的環境，因此當稍後裝載襯底且過程開始時，防止等離子功率下降且從過程的開始穩定地執行沉積過程。

圖3是根據實施例的用於解釋等離子穩定化步驟的時序圖。

參考圖3，可在多個循環中執行前述的等離子穩定化方法。更詳細地，當供應源氣體的步驟、供應衝洗氣體的步驟、供應反應性氣體的步驟以及供應等離子的步驟稱為一個循環時可執行多個循環。

所述多個循環可包含點燃前循環、中間點燃循環以及點燃後循環當中的至少一者。雖然在本實施例中執行全部三個循環，但本發明不限於此且僅可執行所述三個循環的一部分。

首先，在點燃前循環中，在從時間t0到時間t1的周期期間供應源氣體。在從時間t0到時間t4(和在時間t4之後)的周期期間將反應性氣體和衝洗氣體連續地供應到反應器中。

供應源氣體，且在時間t1停止源氣體的供應。接著，在時間t2施加(供應)等離子，且在時間t3停止等離子的施加(供應)。薄膜可由於以上過程沉積於反應器或基座的內壁上。

所施加等離子的功率可小於在正常沉積過程期間的等離子的功率。優選地，在點燃前循環期間供應的等離子的功率可為在正常沉積過程期間的等離子的功率的約1/3。舉例來說，當在正常沉積過程期間供應的等離子的功率是300w時，在點燃前循環期間供應的等離子的功率可為100w。從時間t0到t4的周期可重複若干次(即，m1次)。舉例來說，可重複執行點燃前循環約三到五次。

在點燃前循環之後，可執行中間點燃循環。更詳細來說，在從中間點燃循環的時間t4到時間t5的周期期間供應源氣體，且在從時間t4到時間t8的周期期間連續地供應反應性氣體和衝洗氣體。接著，在從時間t6到時間t7的周期期間供應等離子，且反應性氣體經活化且與源氣體反應以形成反應器的壁上的薄膜。

在中間點燃循環期間施加的等離子的功率可大於在點燃前循環期間施加的等離子的功率，且可小於在正常沉積過程期間的等離子的功率。優選地，在中間點燃循環期間施加的等離子的功率可為在正常沉積過程期間的等離子的功率的約1/2。舉例來說，當在正常沉積過程期間供應的等離子的功率是300w時，在中間點燃循環期間施加的等離子的功率可為150w。從時間t4到時間t8的周期可重複若干次(即，m2次)。舉例來說，可重複執行中間點燃循環三到五次。

在中間點燃循環之後，可執行點燃後循環。更詳細來說，在從點燃後循環的時間t8到時間t9的周期期間供應源氣體且在從時間t8到時間t12的周期期間連續地供應反應性氣體和衝洗氣體。接著，在從時間t10到時間t11的周期期間供應等離子，且因此反應性氣體經活化且與源氣體反應以形成反應器的壁上的薄膜。

在點燃後循環期間施加的等離子的功率可大於在中間點燃循環期間施加的等離子的功率，且可等於或小於在正常沉積過程期間的等離子的功率。優選地，在點燃後循環期間施加的等離子的功率可等於在正常沉積過程期間的等離子的功率。舉例來說，當在正常沉積過程期間供應的等離子的功率是300w時，在點燃後循環期間施加的等離子的功率可為300w。從時間t8到時間t12的周期可重複若干次(即，m3次)。舉例來說，可重複執行點燃後循環三到五次。

雖然點燃前循環、中間點燃循環以及點燃後循環在圖3中各自僅執行一次，但本發明不限於此。舉例來說，如上文所描述，可執行點燃前循環、中間點燃循環以及點燃後循環中的每一者三到五次。並且，雖然在上文中在點燃前循環、中間點燃循環以及點燃後循環期間供應的等離子的功率水平分別是在沉積過程期間供應的等離子的功率水平的1/3、1/2和1倍，但本發明不限於此，且在循環期間供應的等離子的功率水平可經調整以在從在沉積過程期間供應的等離子的功率水平的10％到100％的範圍內循序地(而且逐步地)增加。

圖4是說明當通過在長空閒時間之後執行過程而在襯底上執行沉積時不穩定地產生等離子的情況的曲線圖。參考圖4，由等離子產生器產生的等離子的正向功率不維持在恆定水平，且在過程開始之後不久就減少。

此功率下降發生是因為：在反應器的長空閒時間之後，在當反應空間中過程在襯底上開始時，點燃等離子的時間期間等離子匹配失敗。隨著等離子匹配時間增加，正向功率減小且反射功率增加。因此，參與實際反應的等離子的功率減少，沉積的薄膜的質量降級，且因此第一晶片可能必須被扔掉。

根據實施例，在正常沉積之前通過重複執行點燃循環而形成反應空間中用於等離子過程的適當氛圍。因此，當第一襯底裝載到反應空間中且在空閒時間之後(例如因將改變襯底的批次或將執行反應器的原位清潔)執行過程時，可從第一襯底開始在穩定的等離子氛圍中穩定地執行過程。

圖5是說明根據實施例在執行等離子穩定化步驟之後通過裝載襯底而執行正常沉積步驟時供應到反應空間中的等離子穩定的情況的曲線圖。

參看圖5，執行等離子穩定化步驟。在等離子穩定化步驟期間，可供應具有200w功率的等離子，其為在實際沉積過程期間的等離子的功率的350w的約57.15％。由於執行等離子穩定化步驟，如圖4中所示的功率下降在正常沉積步驟期間不出現。換句話說，由於等離子穩定化步驟，在裝載襯底之前可在反應空間中設定用於穩定等離子匹配條件的腔室氛圍。因此，在裝載襯底之後，可從過程的開始執行穩定等離子過程。

圖6是根據實施例的等離子穩定化方法以及使用所述等離子穩定化方法的沉積方法的流程圖。

參考圖6，在操作s601中，設定n＝1。在操作s602中，執行將衝洗氣體、反應性氣體和源氣體供應到反應器中的第一步驟。在任選的實施例中，可在第一步驟期間將反應性衝洗氣體和源氣體供應到反應器中。

在操作s603中，執行停止源氣體的供應的第二步驟。在第二步驟期間，可連續地執行衝洗氣體和反應性氣體的供應。在任選的實施例中，可在第二步驟中停止源氣體的供應且可連續地執行反應性衝洗氣體的供應。

當在第二步驟之後經過預定時間時，在操作s604中，執行施加具有功率值p的等離子的第三步驟。在任選的實施例中，可在第三步驟中連續地執行反應性衝洗氣體的供應，以使得反應性衝洗氣體通過等離子而經活化且與經供應且吸附到反應器的基座或內壁上的源氣體進行化學反應以形成薄膜。如上文所描述，可通過使用原位方法或遠程方法施加或供應等離子。在第三步驟之後，在操作s605中，執行停止等離子的施加的第四步驟。

類似於在以上實施例中，第一到第四步驟可被稱為一個循環且可重複執行多次。即，可以第一到第四步驟作為一個循環執行多個循環。並且，多個循環可包含如上文所描述的點燃前循環、中間點燃循環和/或點燃後循環，且在循環期間供應的等離子的功率水平可彼此不同。

首先，在操作s606中，可執行點燃前循環m1次，且確定點燃前循環是否執行m1次。當n＜m1時，增加值n且重複執行點燃前循環的第一到第四步驟。當n≥m1時，在操作s607中，調整(例如減少、維持或增加)功率值p以便執行中間點燃循環，且執行中間點燃循環的第一到第四步驟。

接著，在操作s608中，確定n≥m1+m2以便確定中間點燃循環是否執行m2次。當n＜m1+m2時，增加值n且重複執行中間點燃循環的第一到第四步驟。當n≥m1+m2時，在操作s609中，調整(例如減少、維持或增加)功率值p以便執行點燃後循環且執行點燃後循環的第一到第四步驟。

接著，在操作s610中，確定n≥m1+m2+m3以便確定點燃後循環是否執行m3次。當n＜m1+m2+m3時，增加值n且重複執行點燃後循環的第一到第四步驟。當n≥m1+m2+m3時，意味著點燃後循環結束。因此，在操作s611中，執行將襯底裝載到反應性空間中且在襯底上執行沉積的第五步驟。

如上文所描述在停止源氣體的供應的第二步驟s603以及施加等離子的第三步驟s604期間，可連續地供應衝洗氣體和反應性氣體(或反應性衝洗氣體)。並且，在停止等離子的施加的第四步驟s605以及在襯底上執行沉積的第五步驟s611期間，可連續地供應衝洗氣體和反應性氣體(或反應性衝洗氣體)。

圖7是根據另一個實施例用於解釋在沉積過程之前穩定反應器中的等離子的過程的時序圖。參看圖7，在等離子穩定化步驟期間，可恆定地供應具有150w功率的等離子，其為在實際沉積過程期間的等離子的功率的300w的約50％。換句話說，可執行多個循環，供應源氣體的步驟、供應衝洗氣體的步驟、供應反應性氣體的步驟以及供應等離子的步驟稱為一個循環，且在循環期間供應的等離子功率的水平可為相同的且可小於在襯底沉積過程期間供應的等離子功率的水平。然而，本發明不限於此，且在點燃步驟中施加的等離子的功率水平可維持恆定或者可在從在實際沉積過程期間的等離子功率水平的10％到100％的範圍內逐步地增加或減小。

圖8是根據實施例的襯底處理設備的視圖。所述襯底處理設備可包含反應腔室810、傳送腔室820、裝載鎖830、例如設備前端模塊等傳送裝置840以及例如前開式通用晶圓盒(foup)等(晶片)載體850。

將源氣體和反應性氣體供應到襯底上以沉積薄膜的過程可在反應腔室810中執行。並且，可在反應腔室810中執行襯底的沉積、蝕刻和實質處理。傳送腔室820可包含在裝載鎖830與反應腔室810之間傳送襯底的傳送機器人825。裝載鎖830可經配置以保持將裝載到反應腔室810中的襯底或冷卻已經在反應腔室810中完全處理的襯底。反應腔室810、傳送腔室820和裝載鎖830可維持在真空狀態中。替代地，由於傳送腔室820中的壓力高於反應腔室810中的壓力且低於外部大氣壓力，因此可防止反應腔室810中的源氣體或反應性氣體往回流動到傳送腔室820且汙染傳送腔室820。

例如efem等傳送裝置840可維持在大氣壓力狀態中且可包含機械臂。所述機械臂可經配置以從例如foup等載體850移除襯底且將襯底傳送到裝載鎖830；或所述機械臂從裝載鎖830移除襯底且將襯底傳送到載體850中的原始位置。

作為用於在處理之前或處理之後保持襯底的容器的載體850可經配置以接收例如25個襯底。對於商業生產，以一個載體850的單位執行過程，舉例來說，以稱為一批次的25個襯底的單位執行過程。因此，當處理一個批次時，處理一個載體850(例如foup)中的25個襯底。可傳送載體850，且通過製造廠中的自動處理系統根據工藝次序傳送到例如沉積設備、蝕刻設備和光刻設備等襯底處理裝置。

當在多個第一組襯底(例如第一批次)上執行第一沉積過程並且然後在新的多個第二組襯底(例如第二批次)上執行第二沉積步驟時，根據本發明的實施例的等離子穩定化步驟可在第一沉積步驟與第二沉積步驟之間執行。即，可在來自所述第一組襯底當中的最後襯底上的沉積與來自所述第二組襯底當中的第一襯底上的沉積之間的空閒時間期間執行等離子穩定化步驟。

如上文所描述，當通過在空閒時間之後執行過程而進行襯底上的沉積時，可產生不穩定的等離子。為了解決此問題，根據本發明，執行等離子穩定化步驟直到在第一批次上的沉積結束之後第二批次上的沉積開始為止。因此，在反應性空間中可形成用於等離子過程的適當氛圍，且可從第一襯底開始執行穩定沉積。

在任選的實施例中，可在以下周期當中的至少一個周期期間執行等離子穩定化步驟：襯底從載體850傳送到傳送裝置840的第一周期，襯底從傳送裝置840傳送到裝載鎖830的第二周期，襯底從裝載鎖830傳送到傳送腔室820的第三周期以及襯底從傳送腔室820傳送到反應腔室810的第四周期。

在圖9中更詳細地說明此實施例。參考圖9，首先，在操作s910中，執行第一批次的第一襯底上的沉積。在操作s920中，當第一批次上的任務結束時卸載襯底。在操作s930中，在卸載的沉積設備上執行等離子穩定化。同時，在操作s940中，將第二批次的第二襯底傳送到反應腔室中。即，可在第二批次的第二襯底傳送到反應腔室的空閒時間期間執行等離子穩定化步驟。在操作s950中，裝載襯底。在操作s960中，在裝載的襯底上執行沉積。

由於當襯底正傳送到反應腔室時(即，當襯底正從載體傳送到傳送裝置、從傳送裝置傳送到裝載鎖以及從裝載鎖通過傳送腔室傳送到反應空間時)執行等離子穩定化，因此等離子穩定化不會大體上影響每時間的生產力。在任選的實施例中，在根據實施例的等離子穩定化過程期間，襯底可位於傳送腔室中的機械臂上且可在反應空間的前方等待。

在另一任選的實施例中，可在執行原位清潔之後執行等離子穩定化步驟以便移除形成於反應腔室(例如反應器)的內壁上的薄膜。

在圖10中更詳細地說明此實施例。參看圖10，在操作s1010中，執行第一組襯底上的沉積。在操作s1020中，當所述第一組襯底上的任務結束時卸載所述第一組襯底。接著，在操作s1030中，執行卸載的沉積設備的原位清潔。可執行原位清潔以便在如所描述連續地執行沉積過程時移除沉積設備中的反應空間中沉積的薄膜。

在原位清潔之後，在操作s1040中，通過執行等離子穩定化而在反應腔室中形成薄膜。接著，在操作s1050中，裝載多個第二襯底。在操作s1060中，執行第二組襯底上的沉積。換句話說，可在來自所述第一組襯底當中的最後襯底上的沉積與來自所述第二組襯底當中的第一襯底上的沉積之間的空閒時間期間執行等離子穩定化。並且，所述第一組襯底和所述第二組襯底可包含在同一批次或不同批次中。

圖11是根據實施例用於解釋在等離子穩定化方法之後執行的ald過程的時序圖。

參考圖11，對於等離子ald，將至少兩個類型的氣體和等離子供應到反應性空間中。所述氣體和等離子可作為脈衝和/或交替地供應。並且，可在沉積過程期間連續地供應至少一些的所述氣體。

舉例來說，在從時間t0到時間t1的周期期間，供應第一氣體到反應空間中且第一氣體以化學方式吸附到襯底上。接著，在從時間t1到時間t2的周期期間，停止第一氣體的供應且將衝洗氣體供應到反應空間中以將反應空間中剩餘的第一氣體排放到反應器的外部。在從時間t2到時間t3的周期期間，供應第二氣體到反應空間中且第二氣體與以化學方式吸附到襯底上的第一氣體進行化學反應以形成薄膜層。

在從時間t2到時間t3的周期期間，供應等離子以使得在低溫下形成薄膜層(即，以使得化學反應在低溫下發生)。接著，在從時間t3到時間t4的周期期間，停止第二氣體的供應且再次供應衝洗氣體以從反應器移除剩餘的第二氣體。雖然在圖11中當供應第二氣體時供應(施加)等離子，但可以當供應第一氣體時供應(施加)等離子。

形成此單元薄膜的一個過程定義為循環。即，在圖11中從時間t0到時間t4的周期可定義為一個循環，且可通過重複執行所述循環多次而形成具有所需厚度的薄膜。

在任選的實施例中，可通過使用圖11的ald過程執行等離子穩定化步驟。即，在襯底卸載的狀態中，可通過執行圖11的ald過程而穩定地執行在空閒時間之後的第一襯底上的沉積。換句話說，在執行沉積步驟之前，可通過在類似於沉積步驟的條件下供應源氣體、反應性氣體和等離子來搜索等離子匹配點而執行襯底上的穩定沉積。

類似於沉積步驟的所述條件可包含沉積步驟中使用的第一氣體應當包含在等離子穩定化步驟期間供應的源氣體或應當與源氣體為同一氣體的條件。並且，所述條件可包含沉積步驟中使用的第二氣體應當包含在等離子穩定化步驟期間供應的反應性氣體或應當與反應性氣體為同一氣體的條件。

並且，不僅在等離子穩定化步驟和沉積步驟期間供應的氣體的類型可以相同，而且在兩個步驟期間的其它參數也可以相同。舉例來說，在等離子穩定化步驟期間供應的源氣體、衝洗氣體和反應性氣體的流動速率可與在膜沉積過程期間供應的源氣體、衝洗氣體和反應性氣體的流動速率相同。

相比之下，在等離子穩定化步驟期間供應的等離子的功率值可小於在沉積步驟期間供應的等離子的功率值，且可設定成如上述實施例所描述的逐步地增加。因此，可在反應空間中平穩地形成氛圍且可通過調整等離子功率而實現等離子匹配。

為了本發明的較好理解，實施例不應當解釋為限於本文所說明的部分的特定形狀，但可包含形狀的偏差。

雖然已經參考附圖描述一或多個實施例，但所屬領域的技術人員將理解，在不脫離由所附權利要求書界定的本發明的精神和範圍的情況下可以在其中做出各種形式和細節上的改變。