用于原子层沉积的具有管线填充容积容器的前体分配系统的制作方法

用于原子层沉积的具有管线填充容积容器的前体分配系统
相关申请的交叉引用
1.本技术要求于2020年12月3日申请的印度专利申请no.202041052660的优先权。上述申请的全部公开内容都通过引用合并于此。
技术领域
2.本公开内容涉及在原子层沉积(ald)期间前体蒸气的供应。


背景技术：

3.这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
4.衬底处理室通常包括放入基座的处理室，在处理期间在基座上安置例如半导体晶片之类的衬底。气体输送系统可将包括一种或更多前体的工艺气体混合物导入处理室中，以在衬底上沉积膜或蚀刻衬底。在处理室中可激励等离子体。可替代地，可从处理室远程地(即，外部)产生等离子体，然后将等离子体导入处理室中。
5.某些衬底处理系统使用原子层沉积(ald)以在衬底上沉积薄膜。针对热ald，每一ald循环包括投配步骤、清扫步骤、反应物步骤以及清扫步骤。在投配步骤期间，气体输送系统供应第一前体至处理室中。第一前体吸附于衬底暴露出的表面上。之后，将第一前体从处理室中清除。在反应物步骤期间，供应第二前体且第二前体与第一前体反应以产出单层的膜。之后，将第二前体从处理室中清除。
6.针对等离子体增强ald，每一ald循环通常包括投配步骤、清扫步骤、等离子体步骤及清扫步骤。在等离子体步骤期间，等离子体导致化学反应发生而产出单层的膜。由于每一ald循环沉积单层，故需要非常快速地重复该些ald循环。换言之，需要非常快速地完成前体和清扫以沉积所需厚度的膜。


技术实现要素：

7.提供了前体分配系统，其包括第一源、第一安瓿、第一阀、第二阀、第一管线填充容积容器及控制器。第一源被配置成供应第一液态前体。第一安瓿被配置成从所述第一源接收所述第一液态前体。第一阀被配置成调整所述第一液态前体从所述第一源至所述第一安瓿的流动。第二阀被配置成调整第一前体蒸气从所述第一安瓿至衬底处理室的喷头的流动。第一管线填充容积容器被连接至导管并且被配置成储存填充的所述第一前体蒸气，其中所述导管从所述第一安瓿延伸至所述第二阀。控制器被配置成：开启所述第一阀并关闭所述第二阀以预填充所述第一管线填充容积容器，以及在第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
8.在其他特征中，所述控制器被配置成预填充所述第一管线填充容积容器，同时执
行非投配操作。
9.在其他特征中，所述控制器被配置成预填充所述第一管线填充容积容器，同时执行包括排放第二管线填充容积容器的投配操作。
10.在其他特征中，所述前体分配系统还包含：第二源、第二安瓿、以及第三阀。第二源被配置成供应第二液态前体。第二安瓿被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体。第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动。所述控制器被配置成：开启所述第三阀并关闭所述第二阀以使用来自所述第二安瓿的第二前体蒸气并同时使用所述第一前体蒸气来预填充所述第一管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气和所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
11.在其他特征中，前体分配系统还包括：第二源、第二安瓿、第三阀、及第四阀。第二源被配置成供应第二液态前体。第二安瓿被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体。第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动。第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿至所述喷头的流动。所述控制器被配置成：开启所述第三阀并且关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第一管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
12.在其他特征中，前体分配系统还包括第二源、第二安瓿、第三阀、第四阀及第二管线填充容积容器。第二源被配置成供应第二液态前体。第二安瓿被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体。第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动。第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿至所述喷头的流动。第二管线填充容积容器被连接至第二导管，其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气。所述控制器被配置成：开启所述第三阀并且关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第二管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
13.在其他特征中，前体分配系统还包括第二源、第二安瓿、第三阀、第四阀及第二管线填充容积容器。第二源被配置成供应第二液态前体。第二安瓿被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体。第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动。第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿至所述喷头的流动。第二管线填充容积容器被连接至第二导管，其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气。所述控制器被配置成：开启所述第三阀并且关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第二管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
14.在其他特征中，前体分配系统还包括第二源和第三阀。第二源被配置成供应载气。第三阀被配置成调整所述载气从所述第二源至所述第一安瓿的流动。所述控制器被配置成，在所述第一投配操作期间，使所述载气流过所述第一安瓿中的所述第一液态前体以夹带所述第一前体蒸气流入所述喷头中。
15.在其他特征中，所述控制器被配置成，在所述第一投配操作期间，避免使载气流过所述第一液态前体。
16.在其他特征中，所述控制器被配置成在所述第一投配操作期间维持所述第一阀至少部分地开启。
17.在其他特征中，所述控制器被配置成在所述第一投配操作之前或期间关闭所述第一阀。
18.在其他特征中，所述前体分配系统还包含第三阀，所述第三阀被配置成转移一部分的所述第一前体蒸气以避免被所述喷头接收。所述控制器被配置成控制所述第三阀以将多余的所述第一前体蒸气从所述喷头转移出来。
19.在其他特征中，前体分配系统还包括第二源及第三源。第二源被配置成供应清扫气体。第三源被配置成供应转化气体。所述第一阀包括第一输入、第二输入和输出。所述第一输入接收来自所述第二源的输出。所述第二输入接收所述第一安瓿或所述第三源的输出。所述控制器控制所述第一阀以使所述清扫气体流经所述第一阀及流至所述第一阀的所述输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。
20.在其他特征中，前体分配系统还包括阀组件、第二源和第三源。阀组件包括该第一阀、第一输入、第二输入和输出。第二源被配置成供应清扫气体至所述第一输入。第三源被配置成供应转化气体。所述第二输入接收所述第一安瓿或所述第三源的输出。所述控制器控制所述阀组件以使所述清扫气体流经所述阀组件及流至所述阀组件的所述输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。
21.在其他特征中，提供了一种原子层沉积系统，其包括该前体分配系统、第三阀、第二源以及产生器。第三阀被配置成调整转化气体向所述衬底处理室的流动。第二源被配置成供应所述转化气体。产生器被配置成产生射频信号。所述控制器被配置成，在所述投配操作之后，减少所述第一前体蒸气向所述喷头的流动，清扫所述衬底处理室，供应所述转化气体至所述衬底处理室，以及控制所述产生器的操作以供应所述射频信号至所述喷头。
22.在其他特征中，所述控制器被配置成预填充所述第一管线填充容积容器，同时供应所述转化气体至所述衬底处理室。
23.在其他特征中，提供了一种前体分配方法，其包含：在第一安瓿处从第一源接收第一液态前体；提供第一阀以调整所述第一液态前体从所述第一源至所述第一安瓿的流动；提供第二阀以调整第一前体蒸气从所述第一安瓿向衬底处理室的喷头的流动；开启所述第一阀并关闭所述第二阀以预填充第一管线填充容积容器，其中所述第一管线填充容积容器被连接至导管并被配置成储存填充的所述第一前体蒸气，且其中所述导管从所述第一安瓿延伸至所述第二阀；以及在第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
24.在其他特征中，所述前体分配方法还包含预填充所述第一管线填充容积容器，同时执行非投配操作。
25.在其他特征中，所述前体分配方法还包含预填充所述第一管线填充容积容器，同时执行对于第二管线填充容积容器的投配操作。
26.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源向所述第二
安瓿的流动；开启所述第三阀并关闭所述第二阀以使用来自所述第二安瓿的第二前体蒸气并同时使用所述第一前体蒸气来预填充所述第一管线填充容积容器；以及在所述第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气和所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
27.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动；提供第四阀，所述第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿向所述喷头的流动；开启所述第三阀并关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第一管线填充容积容器；以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
28.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源向所述第二安瓿的流动；提供第四阀，所述第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿向所述喷头的流动；开启所述第三阀并关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充第二管线填充容积容器，其中所述第二管线填充容积容器连接至第二导管，且其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气；以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
29.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源向所述第二安瓿的流动；提供第四阀，所述第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿向所述喷头的流动；以及开启所述第三阀并关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充第二管线填充容积容器，其中所述第二管线填充容积容器连接至第二导管，且其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气。在所述第一投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。
30.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：提供第三阀，所述第三阀被配置成调整从第二源接收的载气向所述第一安瓿的流动；以及在所述第一投配操作期间，使所述载气流过所述第一安瓿中的所述第一液态前体以夹带所述第一前体蒸气流入所述喷头中。
31.在其他特征中，所述前体分配方法还包含在所述第一投配操作期间避免使载气流过所述第一液态前体。
32.在其他特征中，所述前体分配方法还包含在所述第一投配操作期间维持所述第一阀至少部分地开启。
33.在其他特征中，所述前体分配方法还包含在所述第一投配操作之前或期间关闭所述第一阀。
34.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：提供第三阀，所述第三阀被配置成转移一部分的所述第一前体蒸气以避免被所述喷头接收；以及控制所述第三阀以将多余的所述第一前体蒸气从所述喷头转移出来。
35.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：经由第二源供应清扫气体；经由第三源
供应转化气体；在所述第一阀处接收来自所述第二源的输出；在所述第一阀处接收所述第一安瓿或所述第三源的输出；以及控制所述第一阀以使所述清扫气体流经所述第一阀以及流至所述第一阀的输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。
36.在其他特征中，所述前体分配方法还包含：提供阀组件，所述阀组件包含所述第一阀；经由第二源供应清扫气体；经由第三源供应转化气体；在所述阀组件处接收所述第一安瓿或所述第三源的输出；以及控制所述阀组件以使所述清扫气体流经所述阀组件并且流至所述阀组件的输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。
37.在其他特征中，提供了一种原子层沉积方法，其包含：所述前体分配方法；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整转化气体向所述衬底处理室的流动；产生射频信号；以及在所述投配操作之后，减少所述第一前体蒸气向所述喷头的流动，清扫所述衬底处理室，将来自第二源的所述转化气体供应至所述衬底处理室，以及供应所述射频信号至所述喷头。
38.在其他特征中，所述原子层沉积方法还包含预填充所述第一管线填充容积容器，同时供应所述转化气体至所述衬底处理室。
39.根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
40.根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
41.图1为衬底处理系统的示例的功能图，该衬底处理系统包含根据本公开内容的实施例的前体分配系统。
42.图2为根据本公开内容的用于单处理站的流体分配系统的示例的功能图。
43.图3为根据本公开内容的用于多处理站的流体分配系统的示例的功能图。
44.图4说明根据本公开内容的包括前体管线填充及分配的示例性ald方法。
45.图5为根据本公开内容的示例性的前体管线压力与时间的关系图；以及
46.图6为说明根据本公开内容的回流预防系统的示例的功能框图；
47.在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
48.尽管以下提出的示例涉及使用利用感应耦合等离子体(icp)产生的远程等离子体的ald，本公开内容涉及在其他形式的衬底处理系统中的前体及其他气体混合物的传输。例如，本公开内容还涉及执行热ald(不具有等离子体)的ald工艺、使用来自其他形式的远程等离子体源的远程等离子体的ald、使用直接等离子体的ald等。远程等离子体源可存在于处理室上方并经由喷头提供或可位于其他地方并馈送至喷头。作为一示例，可使用电容耦合等离子体(ccp)产生直接等离子体。
49.可使用蒸汽流动(fov)系统将一种或更多前体气体供应至ald工艺。fov系统包括储存液态前体的安瓿。可通过加热器控制安瓿的温度以汽化液态前体。液态前体基于安瓿中的温度和压力从液体转变为蒸气(或气体)。在某些示例中，载气流经安瓿并夹带前体蒸气以传输至处理室。
50.衬底处理工具可包括一个以上的处理室或站点。对于每一处理室，可以供应一种
或更多液态前体、载气及清扫气体。液态前体、载气及清扫气体具有相应的气体供应线路，气体供应线路包括导管、质量流量控制器、阀、分流器和/或歧管。一条或更多条清扫气体供应线路可馈送到其他气体供应线路中以防止回流。该一条或更多条清扫气体供应线路可以在“滴流(trickle)”模式或“清扫(purge)”模式下操作。滴流模式包括供应低正压的清扫(或惰性)气体。可以使该低正压的清扫气体通过其他气体供应线路的阀以防止非惰性气体和/或物质从处理室回流进入其他气体供应线路。清扫模式包括供应高正压的清扫气体以清扫处理室。
51.在滴流模式下操作的清扫供应线路可以是前体投配操作期间的稀释源。作为一示例，当供应前体气体时，也可供应清扫气体的滴流流，从而可稀释前体气体。在滴流清扫模式下操作的气体供应线路越多，前体气体就稀释得越多。另一稀释源可以是用于夹带前体气体的载气的供应源。由于前体气体的稀释，在投配期间供应的气体总量中的小比率(例如，7％)可以是前体气体。取决于用于前体的供应线路管道的尺寸(例如，内径)，能够在为相应的投配操作分配的设定时间量期间供应按体积和/或重量计的有限量的前体。
52.本文提出的示例包括用于ald的具有管线填充容积(lcv)容器的前体分配系统。以批量的前体预填充lcv容器并且在投配操作期间将其排放。lcv容器的预填充是指在分配lcv容器中相应的前体之前对lcv容器进行预填充和加压。可以在下列期间填充每一lcv容器：(i)rf等离子体及清扫(非投配)操作，以及(ii)针对另一处理室的投配操作，该处理室不包括该lcv的气体供应线路。
53.可针对处理室的每一站提供一个或更多个lcv容器。一站的不同前体供应线路可共享一lcv容器，或者每一前体供应线路包括一lcv容器，而其中每一前体供应线路供应不同的前体。当多个lcv容器分别地用于多个前体时，可预填充一lcv容器，同时排放另一lcv容器。该些lcv容器减少前体的稀释并允许前体的量相对于供应至处理室的气体总量为0至100％体积浓度。所述浓度水平取决于在其他气体供应线路中用于防止回流的惰性气体的流速和压力以及载气的流速和压力。
54.传统的分配系统简单地使前体气体流动而没有在投配操作期间预填充至喷头。通过预填充lcv容器然后在投配操作期间从lcv容器批量分配前体气体至喷头，相较于传统的分配系统，所公开的示例在较短的期间中分配增量的前体。如果是某些参数相等则更是如此，例如所接收的液态前体的分压、载气的分压、安瓿的温度、相应管道的尺寸等。本文所公开的前体分配系统适用于任何形式的前体蒸气产生系统，包括蒸气抽吸系统、fov系统以及液体汽化系统，上述系统的示例显示于图1至图3中并且在本文中描述。
55.图1显示了并入前体分配系统101的衬底处理系统100。可将前体分配系统101配置为如图1所示，或替代性地如图2至图3所示。可将前体分配系统101配置为类似于本文所公开的前体分配系统中的任一者，并如本文所述的在投配操作期间实施批量前体分配。
56.衬底处理系统100包括等离子体源102、处理室103以及一个或更多处理站，处理站中的每一者包括喷头104以及基座105(例如，静电卡盘)。该一个或更个多站被配置于处理室103中。包括多处理站的示例显示于图3中。喷头104可由金属(例如，铝)或合金制成。
57.等离子体源102包括安置于喷头104上方的圆顶107。喷头104安置于圆顶107和处理室103之间。喷头104将圆顶107和处理室103分隔开来。基座105安置于处理室103中喷头104的正下方。于处理期间衬底114安置于基座105上并由基座105保持。
58.圆顶107可为如图所示的穹状或可为任何其他形状。例如，圆顶107可用具有矩形或半球形横截面的上方室结构代替。圆顶107的底端是敞开的并且在喷头104的周边附近附接至喷头104的顶侧。
59.仅作为示例，等离子体源102使用icp产生远程等离子体(即，处理室103外部的等离子体)。圆顶107经由安置于圆顶107的顶部的气体注入器132接收从流体输送系统130接收的一种或更多气体，然而气体可以其他方式注入圆顶107中。例如，可将这些气体经过圆顶的顶部下方的墙壁区域并经由墙壁区域中的端口注入圆顶107中。尽管图1中显示远程等离子体源102一般而言被配置于喷头104上方，但该远程等离子体源可使用位于远离处理室103的另一等离子体源代替并馈送至喷头104。另外，尽管显示前体气体被供应至喷头104的一侧，但可将前体气体提供至喷头104的中央或其他地方。可经由喷头104或以某些其他方法将等离子体导入处理室103中。
60.线圈134围绕圆顶107安置。线圈134的第一端为接地，且线圈134的第二端连接至rf产生系统136。rf产生系统136产生并输出rf功率至线圈134。仅作为示例，rf产生系统136可包括产生rf功率的rf产生器138。rf产生器138可为高功率rf产生器，从而制造例如6至10千瓦(kw)的功率或更多。rf产生器138可产生具有在相应的rf频率的频率分量的相应的rf信号。通过匹配网络140将rf功率馈送至线圈134。等离子体源102包括圆顶107、线圈134、产生器138、以及匹配网络140。匹配网络140将rf产生器138的输出的阻抗与如匹配网络140所遇见的线圈134的阻抗进行匹配。rf功率供应至线圈134并点燃经由气体注入器132注入圆顶107中的一种或多种气体并产生等离子体142。由于等离子体源102是从处理室103远程地(即，外部)产生等离子体142，故等离子体142被称为远程等离子体。
61.可通过系统控制器160控制流体输送系统130，且流体输送系统130包括一个或更多流体源152-1、152-2、
…
、以及152-n(总称流体源152)，其中n为大于零的整数。一个或更多的流体源152供应一种或更多液态前体、气体和/或气体混合物。所供应的液态前体和/或前体气体(或蒸气)可包括二氯硅烷(dcs)、六氯硅乙烷(hcds)、和/或其他前体。流体源152也可供应蚀刻气体、硅气(例如，硅烷(sih4)或其他硅气)、载气(例如，氮(n2)、氩(ar)或其他载气)、转化气体(例如，n2、n2和氢(h2)、氧(o2)或其他转化气体)、和/或清扫气体(例如，n2、ar或其他惰性气体和/或清扫气体)。
62.通过阀154-1、154-2、
…
、以及154-n(总称阀154)和质量流量控制器(mfc)156-1、156-2、
…
、以及156-n(总称质量流量控制器156)将流体源152连接至线路158。如图所示，流体源152、阀154及mfc 156可将流体平行供应至线路158，或者可以其他配置方式连接。其他配置方式可包括串联和并联配置，其中两种或更多流体在于一个或更多的阀154、mfc 156和/或线路158处被接受之前是被混合的。线路158可包括一个或多个岐管、分流器、阀等。线路158的输出被馈送至处理室103。仅作为示例，线路158的输出被馈送至喷头104。其他示例性的流体供应线路显示于图2至图3中。
63.喷头104包括用以作为气体(例如，处理、清扫、以及转化气体)、等离子体、和/或前体蒸气的通路的孔洞和/或通路。喷头104将气体、等离子体和/或前体蒸气导入和分散至处理室103中。可将这些气体供应至喷头的顶部、中央和/或侧边。喷头104可从前体分配系统101接收一种或更多种前体气体。喷头104可进一步包括让冷却剂流经的冷却通道。流体输送系统180供应冷却剂至冷却通道。
64.可将一个或更多温度传感器(未显示)配置于喷头104中。该些温度传感器可连接至温度控制器182。可将温度控制器182和系统控制器160实现为单一控制器。温度控制器182可控制来自流体输送系统180的冷却剂至冷却通道的供应以控制喷头104的温度。
65.此外，尽管未显示出来，但基座105可包括一个或更多个加热器、从流体输送系统180接收冷却剂的冷却系统、以及一个或更多个温度传感器。可将温度控制器182连接至基座105中的温度传感器。温度控制器182可控制供应至加热器的功率。温度控制器182可控制来自流体输送系统180的冷却剂至基座105中的冷却系统的供应以控制基座105的温度。
66.阀186和泵188可控制处理室103中的压力并于处理期间从处理室103排出反应物。系统控制器160可控制衬底处理系统100的部件，包括控制所供应的rf功率电平、所供应的气体的压力和流速、rf匹配等。系统控制器160控制阀186和泵188的状态。
67.可将阀、气体和/或冷却剂泵、功率源、rf产生器等称为致动器。可将气体通道、冷却剂通道等称为温度调节元件。
68.前体分配系统101可包括安瓿(或贮槽)190、具有加热器193的lcv容器192、以及前体倾卸阀194。提供前体分配系统101作为一示例，以下描述了其他前体分配系统。安瓿190经由导管195从流体输送系统130和/或线路158接收液态前体。加热器193可将安瓿加热至目标温度以协助液态前体的汽化。在一实施方案中，不包括加热器193。安瓿190可经由另一导管196接收载气。载气流过安瓿190中的液态前体以经由导管197将安瓿190中及lcv容器192中的前体蒸气输送至前体倾卸阀194。
69.lcv容器192、阀194、导管187以及连接在阀194和喷头104之间的导管197可使用加热元件包裹而封装在加热的外壳中和/或被加热。这里使用虚线189表示并将其实施以加热lcv容器192、阀194以及导管187、197至目标温度以将前体维持在蒸气状态。在投配操作之前预填充lcv容器192和导管197。在投配操作期间，开启阀194以供应前体蒸气至喷头104。喷头104可经由导管198从线路158接收清扫气体、转化气体和/或其他工艺气体。处理室103可经由导管199从线路158接收工艺气体。
70.尽管显示了单一前体分配线路，仍可如图2至图3所示及以下所述的包括额外的前体分配线路和/或其他形式的前体分配线路。本文中公开的lcv容器192以及其他lcv容器可以是各种尺寸和形状(例如，圆形、矩形、圆柱形等)。可基于填充循环次数、针对相应投配操作所需的前体气体体积、配方时间、给投配前的峰值蒸气压、分配的填充期间等来设定lcv容器的尺寸。lcv容器的尺寸被设定为至少用于防止压力积聚过高的最小尺寸。lcv容器的尺寸还设定为超过特定尺寸而可防止最小量的压力积聚并最小化lcv容器所需的相关空间。
71.每一lcv容器(i)相较于只有相应导管(例如，导管197)的内部容积就增加预填充容积，且(ii)可较导管的内部容积具有更大的内部容积。如果lcv容器太大，则可能无法充分利用这些容器。lcv容器的尺寸可设计为使得lcv容器的内部容积在设定的最小和最大容积范围内。所述范围可基于填充循环次数、针对相应投配操作所需的前体气体体积、配方时间、给投配前的峰值蒸气压、分配的填充期间等来设定。作为一示例，lcv容器可具有介于50立方厘米(cc)和5升(l)之间的内部容积。作为另一示例，lcv容器可具有介于100cc和1l之间的内部容积。在另一实施方案中，lcv容器具有100cc的内部容积。
72.系统控制器160可控制lcv容器192中的压力。这可为基于时间的控制、基于压力的
控制、或基于积分时间和压力的控制。作为一示例，可包括压力传感器191以检测导管197中和/或lcv容器192中的压力。系统控制器160可持续填充lcv容器192直到压力升至目标压力和/或维持前体气体向lcv容器192供应持续预定期间，以使得能达到目标压力。可将lcv填充以作为连续模式、启停模式、和/或根据需求填充模式的一部分提供。连续模式是指在设定的期间内连续地填充，同时执行某些其他操作和/或直到达到设定压力。作为一示例，可执行连续填充，同时执行非投配操作。启停模式可指在预定期间、在选择性的启动和停止时间、和/或基于特定条件而周期性地启动和停止填充。按需模式可指当被要求时和/或当满足一个或更多特定条件时(例如，当压力下降到预定压力以下时、当完成投配操作时等)进行填充。
73.图2显示了用于单一处理站的流体分配系统200。流体分配系统200可以包括第一流体分配系统202和第二流体分配系统204。第一流体分配系统202可以包括第一流体输送系统206、阀207、安瓿(或贮槽)208、阀210、lcv容器212、阀214、阀216以及分流阀218。可通过例如图1的系统控制器160之类的控制器来控制阀207、210、214、216、218。阀207控制液态前体从第一流体输送系统206至安瓿208的流动。阀210控制载气从第一流体输送系统206至安瓿208的流动。当开启阀207且关闭阀216时，预填充lcv容器212。当开启阀216时，lcv容器212中前体蒸气的积聚被倾卸至处理站的室222的喷头220。阀214可控制清扫气体从第一流体输送系统206至喷头220的流动，或者如以下关于图6所描述的，可经由阀216提供清扫气体。可将分流阀218包括并且使用于将前体气体从lcv容器212转移回至第一流体输送系统206。这可在当导管(或分流器)219、安瓿208和/或lcv容器212中有过量前体时执行。
74.第二流体分配系统204可以包括第二流体输送系统230、岐管
1-n
，其中n为大于或等于2的整数。岐管
1-n
从第二流体输送系统230接收工艺气体，工艺气体被供应至喷头220。流体输送系统206、230可各自通过控制器控制并且可各自包括流体源、质量流量控制器、阀、分流器、导管、岐管等。
75.在一实施方案中，第一流体分配系统202包括用于加热安瓿208以及设定安瓿208中温度的加热器235。图1的系统控制器160可控制安瓿内的温度。可提供相似的加热器以用于本文所公开的其他安瓿。尽管图2中未显示，但lcv容器212、阀216和导管219、240、241可使用加热元件包裹、被封装在加热的外壳中和/或被加热至目标温度。
76.在一实施方案中，包括一个或更多额外的流体分配系统和/或导管以经由喷头220将一种或更多种额外的前体蒸气分配至处理室中。额外的流体分配系统和/或导管可以包括第一流体分配系统202的一部分或者可为不同的分配系统，其与第一分配系统相似地配置并连接至在阀216和喷头220之间延伸的导管240。
77.举例而言，可提供另一流体分配系统和/或导管并且包括流体输送系统、阀、lcv容器、安瓿以及导管，并且可将其配置为与第一流体分配系统202相同。作为另一示例，第一流体输送系统206可由第一流体分配系统202和另一流体分配系统及/或导管共享。作为一示例，显示了用于分配另一前体的第三流体分配系统250，其共享第一流体输送系统206的一部分。以此方式，如以下进一步描述的，可同时地或顺序地将多个前体蒸气供应至喷头220。
78.第三流体分配系统250可包括相似于阀207、210、216、218、安瓿208以及lcv容器212而相连的阀252、254、256、258、安瓿260以及lcv容器262。第三流体分配系统250可包括用于安瓿260的加热器264。尽管图2中未显示，lcv容器262、阀256以及导管259、261可使用
加热组件包裹而封装在加热的外壳中及/或被加热至目标温度。
79.图3显示了用于多处理站302、304、306、308的流体分配系统300。尽管显示了特定数量的处理站，但仍可以包括任意数量的处理站。每一处理站与图1至图2的处理站相似地和/或不同地配置和/或操作。流体分配系统300可以包括第一流体分配系统310和第二流体分配系统312，其可通过图1的系统控制器160来控制。第一流体分配系统310可包括第一流体输送系统314、第一前体线路316、以及第二前体线路318。第一流体输送系统314可包括流体源、mfc、阀、岐管、分流器、导管等。
80.第一前体线路316包括第一mfc 320、安瓿321、安瓿输入阀322、安瓿输出阀324、安瓿旁通阀326、以及第一输出阀328。mfc 320和阀322用于控制载气向安瓿321的流动。阀324可用于前体蒸气从安瓿321至阀328的控制。阀326可用于控制载气从mfc 320至阀328直接地流动。阀328可用于控制载气和/或前体气体向处理站302、304、306、308的lcv容器350、352、354、356的流动。
81.第一前体线路316可进一步包括用于液态前体至安瓿321的控制的阀340。尽管图3中未显示，但仍可包括mfc以控制液态前体从第一流体输送系统314至阀340和/或安瓿321的流动。
82.第一前体线路316可包括压力计342，其可用于测量在阀326和328之间的导管332中的压力。图1的系统控制器160可控制mfc320的操作，并可基于压力计342指示的压力而控制阀322、324、326、328、340。
83.第二前体线路318包括第二mfc 360、安瓿361、安瓿输入阀362、安瓿输出阀364、安瓿旁通阀366、以及第二输出阀368。mfc 360和阀362用于控制载气至安瓿361的流动。阀364可用于控制前体蒸气从安瓿361至阀368的流动。阀366可用于控制载气从mfc 360至阀368直接地流动。阀368可用于控制载气和/或前体蒸气至处理站302、304、306、308的lcv容器350、352、354、356的流动。
84.第一前体线路316可进一步包括用于第二液态前体至安瓿361的控制的阀380。尽管图3中未显示，但仍可包括mfc以控制第二液态前体从第一流体输送系统314至阀380和/或安瓿361的流动。第一液态前体可用于提供第一(或底涂)层且第二液态前体可用于提供第二(或生成物沉积)层。
85.第二前体线路318可包括压力计382，其可用于测量在阀366和368之间的导管372中的压力。图1的系统控制器160可控制mfc 360的操作，并可基于压力计382指示的压力而控制阀362、364、366、368、380。
86.第二流体分配系统312被连接至第一流体分配系统310并包括第二流体输送系统390、远程等离子体管线392、前体分流器394、硅气源管线396、前体转向岐管398、清扫气体分流器400以及转化气体分流器402。第二流体输送系统390可包括流体源、mfc、阀、岐管、分流器、导管等。远程等离子体管线392包括远程等离子体源(rps)404以及接收远程等离子体清洁(rpc)气体的rpc管线。rps404接收rpc气体并激发rpc气体以提供馈送至处理室405的等离子体。清扫气体分流器400供应清扫气体至处理室405的喷头406、407、408、409。喷头406、407、408、409被配置于相应的基座(或esc)410、412、414、416上方。这些基座保持有上面形成有层的相应的衬底。
87.前体分流器394从阀328、368接收前体并可自阀418接收硅气。阀418经由硅气源管
线396从第二流体输送系统390接收硅气。前体分流器394将所接收的前体气体和硅气供应至lcv容器350、352、354、356，lcv容器350、352、354、356将前体气体和硅气供应至阀420、422、424、425。尽管lcv容器350、352、354、356被显示为以串联方式连接而具有分流器394的各分支和相应的导管426、427、428、429，lcv容器350、352、354、356仍可“t”型关闭(t-off)导管426、427、428、429。
88.前体转向岐管398可用于将过量前体转移以避免进入处理室405。前体转向岐管398从阀428、430、432、434接收前体气体，阀428、430、432、434从lcv容器350、352、354、356接收前体气体。转化气体分流器402将转化气体供应至配置于喷头406、407、408、409上方的室440、442、444、446。可将室440、442、444、446以及相应的部件和设备与图1的等离子体源102相似地配置和/或相似地操作。
89.尽管图3中未显示，但仍可类似于针对图1至图2的其他安瓿、阀、lcv容器及导管所描述的，对安瓿321、361，阀324、364，lcv容器350、352、354、356，阀420、422、424、425以及在安瓿321、361和处理室405之间连接的导管进行加热。可对安瓿321、361，阀324、364，lcv容器350、352、354、356，阀420、422、424、425以及在安瓿321、361之间连接的导管进行加热以协助汽化液态前体和/或将前体维持在蒸气状态。
90.通过于每一处理站包括lcv容器，为每一处理站减少了前体稀释的量。作为一示例，假如未使用lcv容器而提供前体蒸气、载气、及其他气体(例如，清扫气体)至处理室405，前体蒸气的以体积计的浓度可以是7％。相比之下，通过使用lcv容器350、352、354、356，前体蒸气的以体积计的浓度可以是19％或更高。相较于没有预填充，在有预填充的情况下能够在较短的期间内于处理室405中提供高浓度水平的前体。例如，由于预填充的关系，可以3至7倍快的速度提供高浓度。通过在较高压和较高浓度下供应前体蒸气，能够在更短的期间内将前体提供至衬底上方的区域，以便以更有效的方式与衬底的顶部表面反应。前体气体的压力以及与填充及/或排放相关联的时间可以托
·
秒为单位测量。
91.尽管图3中显示了单一lcv容器用于每一处理站，可以是每一处理站提供多个lcv容器并可使用该多个lcv容器以导致各前体的填充。在一实施方式中，同时供应两种前体气体至处理站的共享lcv容器并于之后提供该lcv的输出至处理室。
92.在另一实施方案中，两种前体气体共享单一lcv容器，并以序列的方式执行第一投配、第一清扫、第二投配、以及第二清扫操作。第一投配操作包括第一前体蒸气，且第二投配操作包括第二前体蒸气。在第一投配操作期间，lcv容器进行排放第一前体并且不使用第二前体蒸气进行预填充。相似地，在第二投配操作期间，lcv容器排放第二前体并且不使用第一前体蒸气进行预填充。可在供应第一前体蒸气至处理室之后提供第二前体并将其供应至处理室。第二前体蒸气被供应以与第一前体和/或处理室中的衬底的表面反应。可这样做以防止第二前体在将第一前体和第二前体两者供应至处理室之前就与第一前体反应。然而可在额外的转化和清扫操作期间以第一前体气体预填充lcv容器。可重复这些操作以用于ald工艺的相应的循环。
93.在又一实施方案中，提供了两个不同的lcv容器以用于两前体气体，并以顺序的方式执行第一投配、第一清扫、第二投配、以及第二清扫操作。第一投配操作包括第一前体蒸气，且第二投配操作包括第二前体蒸气。可执行两个分开的投配操作以防止第一前体和第二前体在被供应至处理室前的预先混合。当其中一个lcv容器进行排放时，另一个lcv容器
可进行预填充。可重复这些操作以用于ald工艺的相应的循环。
94.在又一实施方案中，于第一组循环的每一循环期间执行第一投配、第一清扫、第一转化以及第二清扫操作，然后在第二组循环的每一循环期间执行第二投配、第三清扫、第二转化及第四清扫操作。第一投配和第二投配操作包括不同的前体蒸气。可将第一组循环称为成核循环并且在执行第二组循环之前执行第一组循环以帮助吸附。第二组循环可以包括比第一组循环更多的循环。
95.在另一实施方案中，提供两个不同的lcv容器以用于两前体气体，其中以顺序的方式执行投配和清扫操作。投配操作包括同时对两个lcv容器排放。前体可以在处理室中而非从处理室的上游混合。可重复该些操作以用于ald工艺的相应的循环。
96.在另一实施方案中，执行投配操作、第一清扫操作、第一转化气体操作、第一清扫气体操作、第二转化气体操作以及第三清扫气体操作。可以所述的顺序顺序地执行这些操作并重复用于额外的ald循环。
97.以上所述的实施方案可适用于图1至图4及图6的示例。
98.图4显示了示例性的ald方法，该方法可以在图1至图3的系统实施。可迭代地执行该ald方法的操作。尽管主要针对单一处理站描述以下操作，但仍可针对多处理站执行这些操作。针对多处理站可同时地执行这些操作，例如图3的处理站302、304、306、308。可通过图1的系统控制器160执行这些操作。该方法可始于450。在452，将衬底放置在基座(或esc)上。
99.可针对单一前体及单一处理站的单一管线填充容积容器执行以下操作454、456、457、458、460、462、464。替代地，可针对多处理站的每一处理站同时地执行以下操作454、456、457、458、460、462、464。
100.还可针对两或更多种前体中的每一者执行以下操作454、456、457、458、460、462、464。当针对两或更多种前体中的每一者执行操作454、456、457、458、460、462、464时，可同时地、分别地、序列地(或串联地)、或并行地针对这些前体中的每一者执行操作454、456、457、458、460、462、464的相应集合。例如，针对经由图3的前体线路316、318的两种前体中的每一者可执行操作454、456、457、458、460、462、464。
101.在另一实施方案中，针对图2的第一流体分配系统202和第三流体分配系统250同时地和/或并行地执行操作454、456、457、458、460、462、464。可同时地或顺序地排放前体蒸气。
102.在一实施方案中，首先针对第一前体执行操作454、456、457、458、460、462、464，然后再针对第二前体使用相同的管线填充容积容器执行该些操作。这可发生在操作466之前。
103.在另一实施方案中，针对两前体都执行操作454、456、457以同时地使用两前体蒸气预填充相同的管线填充容积容器。然后针对两前体都执行操作458、460、462、464，其中该管线填充容积容器同时分配两前体蒸气。
104.在又一实施方案中，同时执行操作454、456、457以使用前体蒸气分别地预填充不同的管线填充容积容器。然后针对每一前体蒸气执行操作458、460、462、464如下列任一者：(i)同时地执行以同时分配这些前体蒸气至处理室中，或(ii)序列地执行以首先分配第一前体蒸气、清扫处理室并于之后分配第二前体蒸气。
105.在454，关闭前体倾卸阀(例如，图1至图3的阀194、216、420、422、424、425中的一者)。在456，开启前体填充阀(例如，图1至图3的阀134、207、340、380中的一者)以供应液态
前体和/或开始预填充并于lcv容器(例如，图1至图3的lcv容器192、212、350、352、354、356中的一者)中积聚前体的批量填充(a bulk charge)。在457，系统控制器160可确定是否已过了第一预定周期。如果是，则可执行操作458。在一实施方案中，不执行操作454和457。
106.可针对第一前体执行以下操作458、459、460、462。可将操作458、459、460、462重复用于一种或更多种额外的前体。在458，系统控制器160开启前体倾卸阀以执行包括供应前体气体至相应处理室以将衬底的表面暴露于前体气体的倾卸操作。在一实施方案中，在操作458期间将前体填充阀维持在开启状态。在另一实施方案中，在操作458期间将前体填充阀关闭。
107.在459，可关闭前体填充阀和/或前体倾卸阀以减少和/或防止前体向处理室的流动。假如经由前体填充阀和/或相应的阀组件供应清扫气体，则可关闭前体填充阀以清扫lcv容器和/或相应的导管。例如，在使用第二前体填充lcv容器之前可这样做。假如经由前体倾卸阀和/或相应的阀组件供应清扫气体，则可关闭前体倾卸阀。
108.在460，对处理室进行排放，其包括供应清扫气体至处理室。在462，系统控制器160可确定是否已过了第二预定周期。如果是，则可执行操作464。
109.在464，系统控制器160减少清扫气体向处理室的供应。这可包括停止清扫气体的供应或将清扫气体的流动减少至清扫气体的“滴流”水平，该滴流水平与滴流模式相关。可积聚前体填充，同时维持喷头和清扫气体源的滴流清扫。当不使用相应的lcv容器执行投配操作时，lcv填充模式可为开(on)。作为一替代方案，可使用基于时间的控制(在设定期间内填充)和/或基于压力的控制(填充直至到达设定压力)来启动和/或停止lcv填充模式。
110.可针对一或更多转化气体的每一者执行以下操作466、470、472、以及474。当针对多种转化气体执行时，可在执行操作476之前顺序地执行操作466、470、472、及474的每一集合。
111.在466，系统控制器160执行如上所述的包括供应转化气体及产生rf电压的rf操作，以在衬底上提供生成物单层(例如，氮化硅si3n4层)。转化气体与衬底的表面反应以形成生成物单层。在468，系统控制器160可确定是否已过了第三预定周期。如果是，则可执行操作470。在470，系统控制器160停止转化气体向处理室的供应。
112.在472，将处理室进行排放，其包括供应清扫气体至处理室。在474，系统控制器160可确定是否已过了第四预定周期。如果是，则可执行操作476。在476，系统控制器160执行冲洗操作。
113.可与操作466、468、470、472、474、及476并行地执行以下操作478、480。可针对一种或更多种前体中的每一者执行操作478、480。在一实施方案中，针对多种前体中的每一者同时地执行操作478、480。还可执行操作478、480以使用一种前体填充lcv容器，同时从另一lcv容器执行另一前体的排放。
114.在478，如果还未关闭前体倾卸阀，则系统控制器160将其关闭。在480，系统控制器160开启前体填充阀以供应液态前体并开始预填充以及在lcv容器(例如，图1至图3的lcv容器192、212、350、352、354、356中的一者)中积聚前体的批量填充。可针对一种或更多种前体且使用一或更多前体线路来执行操作478和480。
115.在482，系统控制器160可确定是否在衬底上待形成另一单层。如果是，则可执行操作484，否则操作方法可在486结束。在484，系统控制器160可选择性地关闭前体填充阀。在
一实施方案中，不执行操作484而执行操作458。
116.在操作482和/或484之后，可如上所述的针对一种或更多种前体执行操作458、460、462和464。在一实施方案中，使用相同的管线填充容积容器针对两种前体同时地执行操作458、460、462、464。在另一实施方案中，使用相同的管线填充容积容器针对两种前体顺序地执行操作458、460、462、464。在另一实施方案中，使用两个不同的管线填充容积容器针对两种前体并行地执行操作458、460、462、464。
117.以上所述的操作意在作为说明性的示例。可在重叠的时间周期期间或以取决于应用的不同顺序而顺序地、同步地、同时地、连续地执行这些操作。此外，取决于实施方案和/或事件的顺序而可不执行或跳过这些操作中的任何操作。
118.图5显示了示例性的前体管线压力相对于时间的关系图。该关系图显示了lcv容器中的前体的填充的示例，如上所述，接着为前体的倾卸进入处理室中。该关系图包括在相应前体导管(例如，图1至图3的导管197、219、426、427、428、429中的一者)内的上升部分500、倾卸部分502以及生成物平衡压力部分504。作为一示例，填充时间可以是4秒长，而投配时间可以是1秒长。
119.图6显示了回流预防系统600，其包括清扫(或惰性)气体源602、另一气体源604、阀组件608及系统控制器160。气体源604可指安瓿190、208、260、321、361中的一者、线路158、第一流体输送系统206、第二流体输送系统230、第二流体输送系统390、或图1至图3的其他气体源。阀组件608可包括一个或更多个阀、多个输入、以及输出。系统控制器160控制该一个或更多个阀的操作。阀组件608可替换任何和/或全部的阀154、194、207、216、252、256、322、328、362、368、420、422、424、425和/或位于图1至图3的线路158、流体输送系统130、第一流体输送系统206、第二流体输送系统230、第一流体输送系统314、和/或第二流体输送系统390中的阀。可通过控制器160控制这些阀组件中的每一者。在一实施方案中，清扫气体602至少以滴流流速连续地流经阀组件608。可以在来自其他气体源604的气体流经阀组件608的同时发生清扫气体的连续流动。假如其他气体源为前体蒸气源，则可在其他气体源604和阀组件之间包括lcv容器610并如上关于其他lcv容器所述的使用lcv容器610。
120.清扫气体的连续流动防止其他气体的回流以及组件中的冷凝。控制器160可于清扫操作期间停止来自其他气体源604的气体至阀组件608的输出的流动，在此情况下来自清扫气体源602的清扫气体是在高压下流经阀组件608。当其他气体于高压下从其他气体源604流动至阀组件608的输出时，控制器160减少清扫气体经过阀组件608的流动。
121.以上所述的示例使用lcv容器提供用于ald的增加的前体浓度水平。lcv容器被使用作为贮槽以针对从流体输送系统接收的前体收集范围在以体积计的0至100％浓度水平的前体混合物。使用蒸气抽吸系统可产生100％或较少的浓度水平，而通过fov系统可产生50％浓度水平或更少。蒸气抽吸系统可指不使用载气来夹带前体蒸气流动至喷头的系统。前体蒸气的压力高到足以将蒸气抽向存在于喷头和/或相应处理室中的较低压区域。以上所述的系统可作为蒸气抽吸系统操作。作为另一示例，在lcv容器处被接收之前的fov系统可提供46％浓度水平。可将lcv容器中的压力积聚维持在供应至lcv容器之前体的压力下。前体分配系统通过在减少的时间内提供前体的批量排放来最小化前体稀释。
122.前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实
范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
123.使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“a、b和c中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(or)的逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为表示“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
124.在一些实现方案中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(rf)产生器设置、rf匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
125.从广义上讲，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(dsp)、定义为专用集成电路(asic)的芯片、和/或执行程序指令(例如，软件)的一个或多个微处理器或微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
126.在一些实现方案中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的工艺。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特
网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在室上的与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
127.示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(pvd)室或模块、化学气相沉积(cvd)室或模块、原子层沉积(ald)室或模块、原子层蚀刻(ale)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
128.如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

技术特征：
1.一种前体分配系统，其包含：第一源，其被配置成供应第一液态前体；第一安瓿，其被配置成从所述第一源接收所述第一液态前体；第一阀，其被配置成调整所述第一液态前体从所述第一源至所述第一安瓿的流动；第二阀，其被配置成调整第一前体蒸气从所述第一安瓿至衬底处理室的喷头的流动；第一管线填充容积容器，其连接至导管并且被配置成储存填充的所述第一前体蒸气，其中所述导管从所述第一安瓿延伸至所述第二阀；以及控制器，其被配置成：开启所述第一阀并关闭所述第二阀以预填充所述第一管线填充容积容器，以及在第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。2.根据权利要求1所述的前体分配系统，其中所述控制器被配置成预填充所述第一管线填充容积容器，同时执行非投配操作。3.根据权利要求1所述的前体分配系统，其中所述控制器被配置成预填充所述第一管线填充容积容器，同时执行包括排放第二管线填充容积容器的投配操作。4.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含：第二源，其被配置成供应第二液态前体；第二安瓿，其被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体；以及第三阀，其被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动；其中所述控制器被配置成：开启所述第三阀并关闭所述第二阀以使用来自所述第二安瓿的第二前体蒸气并同时使用所述第一前体蒸气来预填充所述第一管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气和所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。5.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含：第二源，其被配置成供应第二液态前体；第二安瓿，其被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体；第三阀，其被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动；以及第四阀，其被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿至所述喷头的流动，其中所述控制器被配置成：开启所述第三阀并且关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第一管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。6.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含：第二源，其被配置成供应第二液态前体；第二安瓿，其被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体；第三阀，其被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动；
第四阀，其被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿至所述喷头的流动，以及第二管线填充容积容器，其连接至第二导管，其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气，其中所述控制器被配置成：开启所述第三阀并且关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第二管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。7.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含：第二源，其被配置成供应第二液态前体；第二安瓿，其被配置成从所述第二源接收所述第二液态前体；第三阀，其被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动；第四阀，其被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿至所述喷头的流动，以及第二管线填充容积容器，其连接至第二导管，其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气，其中所述控制器被配置成：开启所述第三阀并且关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第二管线填充容积容器，以及在所述第一投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。8.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含：第二源，其被配置成供应载气；以及第三阀，其被配置成调整所述载气从所述第二源至所述第一安瓿的流动，其中所述控制器被配置成，在所述第一投配操作期间，使所述载气流过所述第一安瓿中的所述第一液态前体以夹带所述第一前体蒸气流入所述喷头中。9.根据权利要求1所述的前体分配系统，其中所述控制器被配置成，在所述第一投配操作期间，避免使载气流过所述第一液态前体。10.根据权利要求1所述的前体分配系统，其中所述控制器被配置成在所述第一投配操作期间维持所述第一阀至少部分地开启。11.根据权利要求1所述的前体分配系统，其中所述控制器被配置成在所述第一投配操作之前或期间关闭所述第一阀。12.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含第三阀，所述第三阀被配置成转移一部分的所述第一前体蒸气以避免被所述喷头接收，其中所述控制器被配置成控制所述第三阀以将多余的所述第一前体蒸气从所述喷头转移出来。13.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含：第二源，其被配置成供应清扫气体；以及第三源，其被配置成供应转化气体，其中
所述第一阀包括第一输入、第二输入和输出；所述第一输入接收来自所述第二源的输出；所述第二输入接收所述第一安瓿或所述第三源的输出；以及所述控制器控制所述第一阀以使所述清扫气体流经所述第一阀及流至所述第一阀的所述输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。14.根据权利要求1所述的前体分配系统，其还包含：阀组件，其包含所述第一阀、第一输入、第二输入以及输出；第二源，其被配置成供应清扫气体至所述第一输入；以及第三源，其被配置成供应转化气体，其中所述第二输入接收所述第一安瓿或所述第三源的输出；以及所述控制器控制所述阀组件以使所述清扫气体流经所述阀组件及流至所述阀组件的所述输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。15.一种原子层沉积系统，其包含：根据权利要求1所述的前体分配系统；第三阀，其被配置成调整转化气体向所述衬底处理室的流动；第二源，其被配置成供应所述转化气体；以及产生器，其被配置成产生射频信号，其中所述控制器被配置成，在所述投配操作之后，减少所述第一前体蒸气向所述喷头的流动，清扫所述衬底处理室，供应所述转化气体至所述衬底处理室，以及控制所述产生器的操作以供应所述射频信号至所述喷头。16.根据权利要求15所述的原子层沉积系统，其中所述控制器被配置成预填充所述第一管线填充容积容器，同时供应所述转化气体至所述衬底处理室。17.一种前体分配方法，其包含：在第一安瓿处从第一源接收第一液态前体；提供第一阀以调整所述第一液态前体从所述第一源至所述第一安瓿的流动；提供第二阀以调整第一前体蒸气从所述第一安瓿向衬底处理室的喷头的流动；开启所述第一阀并关闭所述第二阀以预填充第一管线填充容积容器，其中所述第一管线填充容积容器被连接至导管并被配置成储存填充的所述第一前体蒸气，且其中所述导管从所述第一安瓿延伸至所述第二阀；以及在第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。18.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含预填充所述第一管线填充容积容器，同时执行非投配操作。19.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含预填充所述第一管线填充容积容器，同时执行对于第二管线填充容积容器的投配操作。
20.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源向所述第二安瓿的流动；开启所述第三阀并关闭所述第二阀以使用来自所述第二安瓿的第二前体蒸气并同时使用所述第一前体蒸气来预填充所述第一管线填充容积容器；以及在所述第一投配操作期间，开启所述第二阀以将批量的所述第一前体蒸气和所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。21.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源至所述第二安瓿的流动；提供第四阀，所述第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿向所述喷头的流动；开启所述第三阀并关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充所述第一管线填充容积容器；以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第一管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。22.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源向所述第二安瓿的流动；提供第四阀，所述第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿向所述喷头的流动；开启所述第三阀并关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充第二管线填充容积容器，其中所述第二管线填充容积容器连接至第二导管，且其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气；以及在所述第一投配操作之后的第二投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。23.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：在第二安瓿处从第二源接收第二液态前体；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整所述第二液态前体从所述第二源向所述第二安瓿的流动；提供第四阀，所述第四阀被配置成调整第二前体蒸气从所述第二安瓿向所述喷头的流动；以及开启所述第三阀并关闭所述第四阀以使用所述第二前体蒸气预填充第二管线填充容积容器，其中所述第二管线填充容积容器连接至第二导管，且其中所述第二导管从所述第二安瓿延伸至所述第二阀并储存填充的所述第二前体蒸气；其中，在所述第一投配操作期间，开启所述第四阀以将批量的所述第二前体蒸气从所
述第二管线填充容积容器分配至所述衬底处理室中。24.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：提供第三阀，所述第三阀被配置成调整从第二源接收的载气向所述第一安瓿的流动；以及在所述第一投配操作期间，使所述载气流过所述第一安瓿中的所述第一液态前体以夹带所述第一前体蒸气流入所述喷头中。25.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含在所述第一投配操作期间避免使载气流过所述第一液态前体。26.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含在所述第一投配操作期间维持所述第一阀至少部分地开启。27.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含在所述第一投配操作之前或期间关闭所述第一阀。28.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：提供第三阀，所述第三阀被配置成转移一部分的所述第一前体蒸气以避免被所述喷头接收；以及控制所述第三阀以将多余的所述第一前体蒸气从所述喷头转移出来。29.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：经由第二源供应清扫气体；经由第三源供应转化气体；在所述第一阀处接收来自所述第二源的输出；在所述第一阀处接收所述第一安瓿或所述第三源的输出；以及控制所述第一阀以使所述清扫气体流经所述第一阀以及流至所述第一阀的输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。30.根据权利要求17所述的前体分配方法，其还包含：提供阀组件，所述阀组件包含所述第一阀；经由第二源供应清扫气体；经由第三源供应转化气体；在所述阀组件处接收所述第一安瓿或所述第三源的输出；以及控制所述阀组件以使所述清扫气体流经所述阀组件并且流至所述阀组件的输出以防止非清扫气体回流至所述第一源或所述第三源。31.一种原子层沉积方法，其包含：根据权利要求17所述的前体分配方法；提供第三阀，所述第三阀被配置成调整转化气体向所述衬底处理室的流动；产生射频信号；以及在所述投配操作之后，减少所述第一前体蒸气向所述喷头的流动，清扫所述衬底处理室，将来自第二源的所述转化气体供应至所述衬底处理室，以及供应所述射频信号至所述喷头。32.根据权利要求31所述的原子层沉积方法，其还包含预填充所述第一管线填充容积
容器，同时供应所述转化气体至所述衬底处理室。

技术总结
前体分配系统包括源、安瓿、第一阀、第二阀、管线填充容积容器及控制器。源供应液态前体。安瓿从源接收液态前体。第一阀调整液态前体从源向安瓿的流动。第二阀调整前体蒸气从安瓿向衬底处理室的喷头的流动。管线填充容积容器连接至导管并储存前体蒸气的填充，其中导管从安瓿延伸至第二阀。控制器：开启第一阀并关闭第二阀以预填充管线填充容积容器；以及于投配操作期间，开启第二阀以将批量的前体蒸气从管线填充容积容器分配至衬底处理室中。管线填充容积容器分配至衬底处理室中。管线填充容积容器分配至衬底处理室中。


技术研发人员：萨昂格鲁特
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2023/8/14