TWI452609B - 用於半導體製程之垂直電漿處理裝置及用於半導體製程之垂直電漿膜形成裝置 - Google Patents

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Description

用於半導體製程之垂直電漿處理裝置及用於半導體製程之垂直電漿膜形成裝置
本發明係關於用於半導體製程之垂直電漿處理裝置，例如用於在目標基板(例如半導體晶圓)上形成薄膜(例如含矽絕緣膜)之垂直電漿膜形成裝置。本文所用術語"半導體製程"包括為藉由在目標基板(例如用於FPD(平板顯示器)，如LCD(液晶顯示器)之半導體晶圓或玻璃基板)上以預定圖案形成半導體層、絕緣層及導電層而在該目標基板上製造一半導體器件或具有欲連接至半導體器件之線路層、電極等等之結構而執行的各種製程。
在製造用於構成半導體積體電路之半導體器件中，對目標基板，例如半導體晶圓(例如由矽製成)，執行各種製程，例如膜形成、蝕刻、氧化、擴散、重組、退火及天然氧化膜移除。US 2003/0224618 A1揭示在垂直熱處理裝置(屬於所謂的批次類型)中執行的此種半導體處理方法。依據此方法，首先將半導體晶圓從晶圓盒轉移至垂直晶圓舟上，並使其沿垂直方向按間隔在該等晶圓舟上得到支撐。晶圓盒可儲存，例如25個晶圓，而晶圓舟可支撐30至150個晶圓。接著，從下方將晶圓舟載入製程容器，並且以氣密方式將該製程容器封閉。然後，執行一預定熱製程，同時控制製程條件，例如製程氣流速率、製程壓力及製程溫度。
近年來，由於對增加半導體積體電路之小型化與整合的需求，故需要減輕製造步驟中半導體器件的熱歷史，從而改善該等器件的特徵。對於垂直處理裝置，還需要依據上述需求來改善半導體處理方法。例如，有一種用於膜形成製程的CVD(化學汽相沈積)方法，其執行膜形成，同時間歇性地供應源氣體等，以逐個或隔數個重複地形成多個層，每一層均具有原子或分子級厚度(例如，日本專利申請KOKAI公開案第6－45256號及第11－87341號)。一般而言，此膜形成方法稱為ALD(原子層沈積)，其允許執行預定製程而不必將晶圓曝露於極高的溫度。
另外，WO 2004/066377(2004年12月15日)，其對應於US 7,094,708 B2，揭示一種用於執行ALD之垂直處理裝置的結構，其使用電漿輔助以進一步降低製程溫度。依據此裝置，例如其中分別使用二氯矽烷(DCS)及NH3 作為矽烷族氣體及氮化氣體，為形成氮化矽膜(SiN)，執行如下程序。明確地說，交替及間歇性地將DCS及NH3 氣體供應至製程容器內，而在兩者間***沖洗週期。供應NH3 氣體時，應用RF(射頻)以產生電漿，從而促進氮化反應。更明確地說，當將DCS供應至製程容器內時，將厚度為一或多個分子之DCS層吸收至晶圓表面上。在沖洗週期期間，移除多餘的DCS。接著，供應NH3 並產生電漿，從而執行低溫氮化，以形成氮化矽膜。重複此等依順序執行的步驟，以完成具有預定厚度的膜。
本發明之一目的係提供用於半導體製程之垂直電漿處理裝置，其可改善電漿產生效率，而對製程場無不利影響。
依據本發明之第一方面，提供一種用於半導體製程的垂直電漿處理裝置，該裝置包含：一製程容器，其具有配置成按一垂直方向上之間隔容納複數個目標基板的一製程場；一支撐部件，其係配置成在該製程場內部支撐該目標基板；一排氣系統，其係配置成從該製程場排出氣體；一氣密輔助室，其係藉由具有一絕緣內表面並與該製程容器整合之一外殼界定，該輔助室包括沿一垂直方向在對應於該複數個目標基板之一長度上延伸的一電漿產生區域；一電場產生機制，其係提供給該製程容器，並且配置成在該電漿產生區域產生一RF電場；一隔板，其位於該製程場與該電漿產生區域之間，並具有一絕緣表面，該隔板包括沿一垂直方向在對應於該複數個目標基板之一長度上置放的一氣體通道；以及一製程氣體供應系統，其係配置成用以將一製程氣體供應至該輔助室內，以便該製程氣體在通過該電漿產生區域時離開，然後透過該氣體通道供應至該製程場。
依據本發明之一第二方面，提供一種用於半導體製程之垂直電漿膜形成裝置，該裝置包含：一製程容器，其具有配置成按一垂直方向上之間隔容納複數個目標基板的一製程場；一支撐部件，其係配置成在該製程場內部支撐該目標基板；一加熱器，其係配置成加熱該製程場內部之該目標基板；一排氣系統，其係配置成從該製程場排出氣體；一氣密輔助室，其係藉由具有一絕緣內表面並與該製程容器整合之一外殼界定，該輔助室包括沿一垂直方向在對應於該複數個目標基板之一長度上延伸的一電漿產生區域；一電場產生機制，其係提供給該製程容器，並且配置成在該電漿產生區域產生一RF電場；一隔板，其位於該製程場與該電漿產生區域之間，並具有一絕緣表面，該隔板包括沿一垂直方向在對應於該複數個目標基板之一長度上置放的一氣體通道；一製程氣體供應系統，其係配置成選擇性地向該製程場內供應提供一薄膜之一主要材料的一第一製程氣體以及與該第一製程氣體發生反應之一第二製程氣體，以便將該薄膜沉積於該等目標基板上，從而將該等第一及第二製程氣體之至少一種供應至該輔助室內，以在通過該電漿產生區域時離開，然後透過該氣體通道供應至該製程場內；以及一控制區段，其係配置成控制該裝置之一操作，其中為了將該薄膜沉積於該等目標基板上，該控制區段複數次地重複執行該第一製程氣體對該製程場之供應以及該第二製程氣體對製程場之供應。
以下說明中將提出本發明的其他目的與優點，且部分將可從說明中理解，或可藉由本發明之實作而習得。本發明之目的及優點可借助於下文中特別指出之手段及其組合來實現並獲得。
在發展本發明之製程中，本發明者研究了垂直電漿處理裝置中引起之問題，如WO 2004/066377等專利中所揭示。結果，本發明者已獲得以下給出之發現。
在WO 2004/066377所揭示之電漿處理裝置情形中，用於容納晶圓之製程場(製程區域)與電漿產生區域間的氣流傳導率極大，因此該等區域具有幾乎相同之壓力。製程場壓力係設定為較低值，以改善沉積於晶圓上之膜的厚度之基板間均勻性及平面均勻性。因此，此電漿處理裝置中，電漿產生區域之壓力根據製程場之壓力而變低。然而，電漿產生效率取決於電漿產生區域之壓力，因此若壓力過低會劣化產生效率。另外，若電漿產生區域之壓力較低，電場加速之電漿離子會噴濺並損壞由(例如)石英製成並界定電漿產生區域之壁表面。
電漿產生區域之壓力(電漿室內部壓力)可隨NH3 氣體(即電漿氣體)之流量速率增加而增加。然而，上述電漿處理裝置中，隨著NH3 氣體之流量速率增加，製程場之壓力亦增加。因此，沉積於晶圓上之膜的厚度之基板間均勻性及平面均勻性可劣化。另外，NH3 氣體之流量速率的增加造成較大氣體消耗量，從而大幅增加了運轉成本。
現在將參考附圖來說明根據上述發現實現的本發明之具體實施例。在以下說明中，具有實質上相同功能與配置的組成元件係由相同的參考編號表示，並且僅在需要時才予以重複說明。
<第一具體實施例>
圖1係顯示依據本發明之第一具體實施例的垂直電漿處理裝置(垂直電漿膜形成裝置)之斷面圖。圖2係顯示圖1所示裝置之部分的斷面平面圖。膜形成裝置2具有一製程場，其係配置成選擇性地供應以包含作為矽烷族氣體之二氯矽烷(DCS)的第一製程氣體、包含作為氮化氣體之氨(NH3 )氣體的第二製程氣體以及包含非活性氣體(例如N2 氣體)之沖洗氣體。膜形成裝置2係配置成在製程場中藉由CVD在目標基板上形成一氮化矽膜。
裝置2包括一製程容器4，其形狀為具有頂板及開放底部的圓柱，其中界定一製程場5來容納及處理按間隔堆疊的複數個半導體晶圓(目標基板)。例如，整個製程容器4係由石英製成。製程容器4的頂部具有一石英頂板6，用於將頂部以氣密方式密封。透過密封部件10，例如O形環，將製程容器4之底部連接至圓柱形歧管8。製程容器可由圓柱形石英柱整體形成，而無分離形成之歧管8。
例如，圓柱形歧管8由不銹鋼製成，並支撐製程容器4之底部。透過歧管8之底部埠上下移動由石英製成之晶圓舟12，以便將晶圓舟12載入製程容器4/從製程容器4卸載。在晶圓舟12上堆疊若干目標基板或半導體晶圓W。例如，此具體實施例中，晶圓舟12具有支柱12A，其可沿垂直方向以實質上規則的間隔支撐(例如)大約50至100個直徑為300 mm的晶圓。
透過由石英製成的絕熱圓柱14將晶圓舟12放置於台16上。台16係由旋轉軸20支撐，其穿透由(例如)不銹鋼製成的蓋子18，並且係用於開啟/閉合歧管8的底部埠。
例如，蓋子18中由旋轉軸20穿透的部分具有一磁流體密封22，從而將旋轉軸20以旋轉方式支撐於氣密式密封狀態中。一密封部件24，例如O形環，係***蓋子18之周邊與歧管8之底部之間，以使製程容器4之內部保持密封狀態。
旋轉軸20係附著於由升降機制25(例如舟升降機)支撐的一臂26的末端。升降機制25向上或向下一起移動晶圓舟12與蓋子18。台16可係固定於蓋子18，以便處理晶圓W時不必旋轉晶圓舟12。
將氣體供應區段連接至歧管8之側面，以便將預定製程氣體供應至製程容器4內的製程場5。明確而言，氣體供應區段包括第二製程氣體供應電路28、第一製程氣體供應電路30及沖洗氣體供應電路32。第一製程氣體供應電路30係配置成供應第一製程氣體，其含有矽烷族氣體，例如DCS(二氯矽烷)氣體。第二製程氣體供應電路28係配置成供應含一氮化氣體(例如，氨(NH3 )氣體)的第二製程氣體。沖洗氣體供應電路32係配置成供應一非活性氣體，例如N2 氣體，作為沖洗氣體。視需要，將第一及第二製程氣體中的各製程氣體與適當數量的載體氣體混合。然而，為簡化說明，下文將不再提及此一載體氣體。
更明確而言，第二製程氣體供應電路28、第一製程氣體供應電路30及沖洗氣體供應電路32分別包括氣體分佈噴嘴34、36及38，其均係由從外部穿過歧管8之側壁然後轉向並向上延伸的石英管形成(見圖2)。氣體分佈噴嘴34、36及38分別具有複數個氣體噴孔34A、36A及38A，各組孔係在晶圓舟12上的所有晶圓W上沿縱向(垂直方向)按預定間隔形成。
透過氣體供應線路(氣體通道)42、44及46將噴嘴34、36及38分別連接至NH3 氣體、DCS氣體及N2 氣體之氣體來源28S、30S及32S。氣體供應線路42、44及46分別具有切換閥42A、44A及46A與流量速率控制器42B、44B及46B，例如質量流量控制器。使用此配置，可在受控制的流量速率下供應NH3 氣體、DCS氣體及N2 氣體。
將氣體激發區段50沿垂直方向形成於製程容器4的側壁處。在製程容器4之與氣體激發區段50相反的側面上，藉由沿(例如)垂直方向切割製程容器4之側壁而形成用於將內部空氣排出至真空之細長排氣埠52。
明確地說，氣體激發區段50具有一垂直細長開口，其係藉由沿垂直方向切割製程容器4之側壁之預定寬度而形成。開口係藉由具有氣體通道55之隔板54關閉，並覆蓋有以氣密方式連接至製程容器4之外表面的石英蓋子56。蓋子56具有一垂直細長形狀，此形狀具有一凹形斷面，以使其從製程容器4向外突出。
採用此配置，氣體激發區段50係形成為自製程容器4之側壁向外突出，且另一側連接至製程容器4之內部。換言之，氣體激發區段50之內空間透過隔板54之氣體通道55與製程容器4內之製程場5流通。隔板54具有足以沿垂直方向覆蓋晶圓舟12上之全部晶圓W的垂直長度。
一對細長電極58係置放於蓋子56之相反的外表面上且彼此面對，同時沿縱向(垂直方向)延伸。透過饋送線路62將電極58連接至用於電漿產生之RF(射頻)電源供應60。將(例如)13.56 MHz之RF電壓應用於電極58，以在電極58間形成用於激發電漿之RF電場。RF電壓之頻率並不限於13.56 MHz，其可設定於另一頻率，例如400 kHz。
第二製程氣體之氣體分佈噴嘴34在低於晶圓舟12上最低晶圓W的位置沿製程容器4之徑向朝外彎曲並穿過隔板54。接著，氣體分佈噴嘴34在氣體激發區段50內之最深位置處(距離製程容器4之中心最遠的位置)垂直地延伸。同樣如圖2內所示，將氣體分佈噴嘴34從夾在該對電極58間的一區域(RF電場最強的位置)向外分離，即實際上產生主要電漿的電漿產生區域PS。從氣體分配噴嘴34的氣體噴孔34A朝電漿產生區域PS噴出含有NH3 氣體的第二製程氣體。接著，在電漿產生區域PS內激發(分解或活化)第二製程氣體，並透過氣體通道55以此狀態將其供應至晶圓舟12上的晶圓W上。
將由(例如)石英製成之絕緣保護蓋子64附著於並覆蓋蓋子56之外表面。冷卻機制(未顯示)係置放於絕緣保護蓋子64內並包含分別朝向電極58之冷卻劑通道。為冷卻劑通道供應一冷卻劑，例如冷卻之氮氣，以便冷卻電極58。採用置放於外表面上之屏蔽(未顯示)覆蓋絕緣保護蓋子64，以防止RF洩漏。
第一製程氣體及沖洗氣體之氣體分佈噴嘴36及38在接近且位於氣體激發區段50之隔板54外部的位置向上延伸並彼此面對，即隔板54之外部的兩個側面上(製程容器4內)。分別從氣體分佈噴嘴36及38之氣體噴孔36A及38A向製程容器4之中心噴出含有DCS氣體及由N2 氣體組成之沖洗氣體的第一製程氣體。氣體噴孔36A及38A係形成於晶圓舟12上之晶圓W間的位置，以沿水平方向實質上均勻地分別遞送第一製程氣體(含有DCS)及沖洗氣體(N2 氣體)，從而形成平行於晶圓W之氣流。
另一方面，與氣體激發區段50相對地形成之排氣埠52覆蓋有一排氣埠覆蓋部件66。排氣埠覆蓋部件66由具有U形斷面之石英製成，並藉由焊接予以附著。排氣埠覆蓋部件66沿製程容器4之側壁向上延伸，並具有位於製程容器4之頂部的氣體出口68。將氣體出口68連接至真空排氣系統GE，其包括真空幫浦等。真空排氣系統GE具有連接至氣體出口68之排氣通道84，閥單元(開放程度調整閥)86、真空幫浦88及用於移除不需要物質之去毒單元89按上述順序自上游側置放於該排氣通道上。
用於加熱製程容器4內之空氣以及晶圓W的加熱器70環繞製程容器4。將熱電耦(未顯示)置放於製程容器4內的排 氣埠52附近，以便控制加熱器70。
膜形成裝置2進一步包括一主要控制區段48，其係由(例如)一電腦形成，以控制整個裝置。主要控制區段48可根據預先儲存於記憶體中的有關(例如)膜厚度之膜形成製程及欲形成之膜的組成物之製程配方，控制如下所說明的膜形成製程。將製程氣流速率與膜厚度及組成物之間的關係亦作為控制資料預先儲存於記憶體中。因此，主要控制區段48可根據所儲存的製程配方與控制資料來控制升降機制25、氣體供應電路28、30及32、排氣系統GE(包括閥單元86)、氣體激發區段50、加熱器70等。
圖3係顯示隔板54之圖式。圖4係顯示氣體激發區段50與隔板54間關係的圖式。圖4中，藉由斷面平面圖顯示氣體激發區段50，而藉由正面圖顯示隔板54。此具體實施例中，製程容器4、隔板54及氣體激發區段50之蓋子56由相同絕緣材料(明確而言係石英)製成，並藉由焊接彼此連接。將隔板54固定於界定形成於製程容器4內之開口的壁，同時將蓋子56固定於製程容器4之外表面。
隔板54中形成用於電漿產生區域SP之氣體通道55，以與製程場5流通。如圖3及4內所示，氣體通道55由具有圓形形狀之若干氣體擴散孔55A組成。在晶圓舟12之所有晶圓W上方沿隔板54之縱向(垂直方向)按預定間隔將氣體擴散孔55A排列成兩個垂直列。按與晶圓W間隔相同之規則間隔P1將氣體擴散孔55A形成於晶圓舟12上晶圓W間的位置。氣體擴散孔55A使藉由電漿活化之第二製程氣體(含有 NH3 )可沿水平方向實質上均勻地穿過，從而形成平行於晶圓W之氣流。
隔板54降低電漿產生區域SP與製程場5間之氣流傳導率。因此，電漿產生區域SP之壓力可增加，而不對製程場5造成壓力方面的不利影響。為此目的，將氣體通道55之開放比率設定為7.3%或更小，較佳的係2.0%或更小。此開放比率係由氣體通道55之總面積相對於氣體激發區段(輔助室)50與製程容器4相對之表面的面積(其實質上與隔板54相同)之比率定義。
更明確而言，氣體激發區段(輔助室)50具有大約25至35mm之寬度L1、大約45至60mm之深度L2以及垂直方向上的大約500至1,000mm之長度。根據孔數目，氣體擴散孔55A各具有(例如)5mm或更少之直徑D1，較佳的係約1mm。不需要將直徑D1設定為小於1mm，因為中空陰極放電可因電場濃度而容易地發生。
若將電漿產生區域SP之壓力設定為較高，可改善電漿產生效率。另外，若將電漿產生區域SP之壓力設定為較高，分子之平均自由路徑相應地變短。因此，界定氣體激發區段50之壁表面較少受電漿離子噴濺。
另外，隔板54可降低帶電粒子數目，例如從電漿產生區域SP進入製程場5之離子。因此，較佳地導致自由基作用於晶圓W，以形成一膜。依據此點，將氣體噴孔34A形成於第二製程氣體之氣體分佈噴嘴34內，位置沿垂直方向介於隔板54之氣體擴散孔55A間。在沿垂直方向從氣體擴散孔55A偏移的位置，氣體噴孔34A沿水平方向實質上均勻地朝隔板54遞送第二製程氣體(含有NH3 )。
圖5係顯示依據修改之氣體激發區段50與隔板54間關係的圖式。圖6係顯示依據替代修改之氣體激發區段50與隔板54間關係的圖式。圖5及6中均藉由斷面平面圖顯示氣體激發區段50，而藉由正面圖顯示隔板54。圖5所示之修改中，氣體通道55由在晶圓舟12之所有晶圓W上方沿隔板54之縱向(垂直方向)按預定間隔排列成一垂直列的氣體擴散孔55A組成。圖6所示之修改中，氣體通道55由在晶圓舟12之所有晶圓W上方沿隔板54之縱向(垂直方向)按預定間隔排列成一垂直列的垂直細長狹縫55B組成。
接下來，將說明在圖1內所示裝置中執行的膜形成方法(所謂的ALD(原子層沉積)膜形成)。總而言之，此膜形成方法係配置成向容納晶圓W之製程場5選擇性地供應含有作為矽烷族氣體之二氯矽烷(DCS)氣體的第一製程氣體以及含有作為氮化氣體之氨(NH3 )氣體的第二製程氣體，以藉由CVD在晶圓W上形成氮化矽膜。
首先，將室溫下的晶圓舟12，其支撐若干(例如50至100個)具有300 mm直徑的晶圓，載入在預定溫度下加熱的製程容器4中。接著，將製程容器4的內部排出至真空並將其保持於預定的製程壓力下，並且將晶圓溫度升高至用於膜形成的製程溫度。此時，該裝置處於一等待狀態，直至溫度變為穩定。接著，在受控流量速率下從個別氣體分佈噴嘴36、34及38間歇性地供應含有DCS氣體之第一製程氣體、含有NH3 氣體之第二製程氣體及由N2 氣體組成之沖洗氣體。
明確而言，從氣體分佈噴嘴36之氣體噴孔36A供應含有DCS氣體之第一製程氣體，以形成與晶圓舟12上之晶圓W平行的氣流。供應時，DCS氣體之分子及由其分解產生的分解產物之分子與原子被吸收至晶圓W上。
另一方面，從氣體分佈噴嘴34之氣體噴孔34A向隔板54供應含有NH3 氣體之第二製程氣體，以形成水平氣流。選擇性地激發第二製程氣體，在其通過該對電極58間的電漿產生區域PS時將其部分轉變為電漿。此時，舉例而言，產生自由基(活化物種)，例如N*、NH*、NH2 *及NH3 *(符號"*"表示其係自由基)。自由基從氣體激發區段50的隔板54之氣體通道55流出至製程容器4的中心，並以層流狀態供應至晶圓W之間的間隙內。
自由基與吸收至晶圓W表面之DCS氣體的分子發生反應，從而在晶圓W上形成氮化矽膜。或者，當DCS氣體流動至晶圓W之表面上所吸收的自由基上時，引起相同的反應，以在晶圓W上形成氮化矽膜。
緊跟供應含有DCS氣體之第一製程氣體的步驟，以及緊跟供應含有NH3 氣體之第二製程氣體的步驟，將由N2 氣體組成之沖洗氣體供應至製程場5內。從氣體分佈噴嘴38之氣體噴孔38A供應沖洗氣體，以形成與晶圓舟12上之晶圓W平行的氣流。如此形成之沖洗氣流用於強制移除製程場5內之殘餘成分，例如DCS氣體及其分解產物或NH3 氣體及其分解產物。
明確而言，依據此具體實施例之膜形成方法係配置成交替重複第一至第四步驟T1至T4。將包含第一至第四步驟T1至T4之週期重複若干次，並且層壓藉由個別週期所形成的氮化矽薄膜，從而獲得具有目標厚度的氮化矽膜。
第一步驟T1係配置成實行第一製程氣體(含有DCS)對製程場5之供應，同時停止第二製程氣體(含有NH3 )及沖洗氣體(N2 )對製程場5之供應。第二步驟T2係配置成實行沖洗氣體對製程場5之供應，同時停止第一及第二製程氣體對製程場5之供應。第三步驟T3係配置成實行第二製程氣體對製程場5之供應，同時停止第一製程氣體及沖洗氣體對製程場5之供應。另外，第三步驟T3之半途中，將RF電源供應60設定於ON狀態，以藉由氣體激發區段50將第二製程氣體轉變為電漿，從而在子步驟T3b期間將活化狀態之第二製程氣體供應至製程場5。第四步驟T4係配置成實行沖洗氣體對製程場5之供應，同時停止第一及第二製程氣體對製程場5之供應。在第一步驟T1至第四步驟T4之整個過程中，透過排氣通道84藉由真空排氣系統GE將製程場5連續排出至真空。
第一步驟T1係設定於大約1至120秒之範圍內，例如大約5秒。第二步驟T2係設定於大約1至30秒之範圍內，例如大約5秒。第三步驟T3係設定於大約1至120秒之範圍內，例如大約10秒。子步驟T3b係設定於大約1至120秒之範圍內，例如大約8秒。第四步驟T4係設定於大約1至30秒之範圍內，例如大約5秒。一般而言，藉由第一至第四步驟T1至T4之一週期獲得的膜厚度為大約0.05至0.11 nm。相應地，例如，若目標膜厚度為70 nm，則重複週期大約600次。然而，該等時間及厚度值僅係範例，因而並非限制。
將DCS氣體的流量速率設定於50至2,000 sccm的範圍內，例如1,000 sccm(1 slm：每分鐘標準升)。將NH3 氣體的流量速率設定於100至5,000 sccm之範圍內，例如3,000 sccm。將N2 氣體的流量速率設定於300至5,000 sccm之範圍內，例如3,000 sccm。製程溫度低於普通CVD製程，並且係設定於250至700℃之範圍內，較佳的係350至600℃。若製程溫度低於250℃，由於幾乎未引起任何反應，實質上不會沉積膜。若製程溫度高於700℃，會沉積低品質CVD膜，現有膜，例如金屬膜，可遭受熱損壞。
將製程壓力(製程場5之壓力)設定於0.2至1托(27至133 Pa(1托＝133.3 Pa))之範圍內。此狀況可改善藉由電漿膜形成而形成之膜厚度的基板間均勻性及平面均勻性。若製程壓力高於1.0托，自由基急劇鈍化。如果製程壓力低於0.2托，膜形成速率變為低於實際位準。
另一方面，將電漿產生區域SP之壓力(氣體激發區段(輔助室)50內部之壓力)設定於(例如)0.7至5.0托(93至667 Pa)之範圍內。若將電漿產生區域SP之壓力設定為較高，可改善電漿產生效率，從而使電漿密度變高。若電漿產生區域SP之壓力高於5.0托，電漿點火變得極困難。若此壓力低於0.7托，電漿產生效率急劇劣化。
隔板54降低電漿產生區域SP與製程場5間之氣流傳導率。因此，電漿產生區域SP之壓力可增加，而不對製程場5造成壓力方面的不利影響。換言之，可將電漿產生區域SP設定於適用於增加電漿產生效率之壓力，同時可將製程場5設定於適用於改善製程輸出以及基板間均勻性與平面均勻性的壓力。
<電漿產生區域及製程場之壓力>
使用圖1所示之裝置，進行實驗以檢驗電漿產生區域SP與製程場5之壓力間的關係。此實驗中，如圖3所示，隔板54之氣體通道55係由在全部晶圓W上按預定間隔排列成兩個垂直列的氣體擴散孔55A形成。擴散孔55A之直徑D1係設定於0.7mm，擴散孔55A相對於隔板54之開放比率係設定於0.4%。在最大120升/秒之排氣速率下將製程容器4之內部排出至真空。
圖7係顯示藉由此實驗獲得的從第二製程氣體之氣體分佈噴嘴34供應的NH3 氣體之流量速率與各區域之壓力間關係的曲線圖。圖7中，水平軸表示NH3 氣體之流量速率(slm)，垂直軸表示壓力(托)。另外，特徵線A指示製程場5之壓力，特徵線B指示電漿產生區域SP之壓力。如圖7所示，電漿產生區域SP之壓力變為充分高於製程場5之壓力。另外隨著氣流速率增加，兩個區域間之壓力差異亦增加。另一方面，若未使用隔板54(傳統裝置)，電漿產生區域SP及製程場5之壓力幾乎相同，並如特徵線A所示改變。
<電漿產生效率>
使用圖1所示之裝置，進行實驗以檢驗電漿產生區域SP之壓力與電漿密度間的關係。此實驗中，將加熱器70設定於450℃之加熱溫度。將用於電漿產生之RD電源供應60設定於三個不同值，即150、200及250瓦特。作為參考，假定若未使用隔板54(傳統裝置)，電漿產生區域之壓力為0.6托，其與製程場壓力相同。藉由電漿壓力轉換計算電漿密度。
圖8係顯示藉由此實驗獲得的電漿產生區域之壓力與電漿密度間關係的曲線圖。圖8中，水平軸表示電漿產生區域SP之壓力(托)，垂直軸表示電漿密度(cm－3 ：托轉換)。另外，特徵線C1指示150瓦特之情形，特徵線C2指示200瓦特之情形，特徵線C3指示250瓦特之情形。如圖8所示，特徵線C1、C2及C3之各條的峰值遠高於在未使用隔板54之情形中(傳統裝置：Ref＝0.6托)獲得的值。特定言之，在特徵線C3之情形中，電漿密度大約係藉由未使用隔板54之情形獲得的值之兩倍。因此，已確認藉由使用隔板54可改善電漿產生效率。
另外，在特徵線C1及C2之情形中，電漿密度在電漿產生區域之壓力處於大約0.9托時到達其峰值。此情形中，電漿密度在壓力值低於0.9時隨其降低而迅速降低，而在壓力值高於0.9時隨其增加而逐漸降低。在特徵線C3之情形中，電漿密度在電漿產生區域之壓力處於大約1.1托時到達其峰值。此情形中，電漿密度在壓力值低於1.1托時隨其降低而比特徵線C1及C2更迅速地降低，而在壓力值高於1.1托時隨其增加而比特徵線C1及C2漸漸地降低。
若將電漿密度之下限設定於峰值之80%，電漿產生區域之壓力範圍如下。明確而言，在特徵線C1之情形中，其指示具有150瓦特之功率的情形，壓力較佳的係在0.7至2.0托之範圍內，更佳的係0.8至1.4托。在特徵線C2之情形中，其指示具有200瓦特之功率的情形，壓力較佳的係在0.7至2.2托之範圍內，更佳的係0.8至1.5托。在特徵線C3之情形中，其指示具有250瓦特之功率的情形，壓力較佳的係在0.7至4托之範圍內，更佳的係0.8至2.5托。若壓力高於5.0托，電漿點火變得極困難。
從上述結果，已發現電漿密度，即電漿產生效率在大約1托到達其峰值，並根據應用RF功率變化。另外，已發現若將電漿產生區域SP之壓力設定於0.7至5.0托之範圍內，可將電漿產生效率保持在較高位準。
<隔板54之開放比率>
使用圖1所示之裝置，進行實驗以檢驗隔板54之開放比率相對於電漿產生區域SP與製程場5間壓力差異的關係。此開放比率係由氣體通道55之總面積相對於隔板面積之比率來定義。此實驗中，形成於隔板54內之氣體通道55按各種大小改變，以設定不同開放比率。接著，採用如此設定之開放比率從氣體分佈噴嘴34向各隔板54供應氣體，並測量電漿產生區域SP與製程場5之間的壓力差異。
因此，若開放比率在100%(無隔板)至大約7.3%之範圍內，難以產生壓力差異。然而，若開放比率係7.3%或更小，則逐漸產生壓力差異。相應地，已發現氣體通道55(擴散孔55A)之開放比率較佳的係設定於7.3%或更小。然而，開放比率較佳的係設定於0.3%或更高，因為若開放比率過低，流入製程場5之自由基(含有氣體)數目變得過小。
<第二具體實施例>
圖9係顯示依據本發明之第二具體實施例的垂直電漿處理裝置(垂直電漿膜形成裝置)之斷面圖。依據第二具體實施例之膜形成裝置2X具有與依據第一具體實施例之膜形成裝置2相同的結構，但第二製程氣體之氣體分佈噴嘴34X係按不同方式予以附著。相應地，將為依據第二具體實施例之膜形成裝置2X提供針對不同點之說明。
膜形成裝置2X包括製程容器4X，其不具有如圖1所示之不銹鋼歧管8，但整個由圓柱形石英容器形成。製程容器4X之底部埠周圍具有與其整合地形成之凸緣92，其中凸緣92由沿徑向向外延伸的厚環形成。由不銹鋼環製成之強化部件94係安裝於凸緣92之周邊。利用此凸緣92附著第二製程氣體之氣體分佈噴嘴34X。氣體分佈噴嘴34X具有複數個氣體噴孔34A，其設計與依據第一具體實施例之膜形成裝置2相同。
圖10係顯示第二製程氣體之氣體分佈噴嘴相對於製程容器之凸緣的附著結構之圖式。如圖10所示，氣體分佈噴嘴34X包括由直石英管形成之噴嘴主體100、由石英容器形成並連接至噴嘴主體100之底端的氣體噴頭102。氣體噴頭102具有形成於一側之開口104。製程容器4X之凸緣92具有形成於底部並與形成於強化部件94內之穿孔對準的***凹陷106。
將開口107形成於***凹陷106之頂板中心處，而將開口108形成於界定氣體激發區段50的蓋子56之底部56A內，以便開口107及108在位置上彼此對準。輔助***管110係以垂直狀態連接並固定於開口107及108，使得開口107及108彼此流通。此具體實施例中，製程容器4X、氣體激發區段50之蓋子56及輔助***管110由相同絕緣材料(明確而言係石英)製成，並藉由焊接彼此連接。
輔助***管110之內徑大於噴嘴主體100之外徑。將噴嘴主體100從凸緣92下方***輔助***管110，並置放於氣體激發區段50內。氣體噴頭102係安裝於***凹陷106內，並透過固定器112藉由螺絲部件114從下方擠壓並固定。例如，固定器112具有由氟聚合物(鐵氟龍：TM)部件及不銹鋼部件形成之彈性結構。
相應地，從凸緣92下方將氣體分佈噴嘴34X可分離式地提供給氣體激發區段50。密封部件116及118，例如O形環，係***氣體噴頭102之頂部及底部上的適當位置，以便***凹陷106之內部可保持氣密性。採用此配置，將氣體分佈噴嘴34X直接並可分離式地提供給氣體激發區段50，而不通過製程容器4X之內部。
穿孔120係形成於凸緣92及強化部件94之側面中，並與***凹陷106流通。穿孔120在沿途具有階梯部分120A，並且第二製程氣體供應電路28之不銹鋼氣體線路42的遠端係向上***階梯部分120A。密封部件122，例如O形環，係置放於氣體線路42之遠端，以便***凹陷106內部可保持氣密性。透過氣體噴頭102從氣體線路42將NH3 氣體供應至噴嘴主體100內。強化部件94具有沿環形方向延伸之兩個冷卻劑通道124，以循環冷卻劑。為冷卻劑通道124供應冷卻劑，以在晶圓之熱製程期間冷卻凸緣92周圍之部分。
如上所述，從凸緣92下方將氣體分佈噴嘴34X直接***氣體激發區段50，而不通過製程容器4X之內部。相應地，不需要在隔板54內形成用於***噴嘴的開口，其會導致傳導率變大。因此，電漿產生區域SP之壓力可增加，而不對製程場5造成壓力方面的不利影響。
<電漿產生區域及製程場之壓力>
使用圖9所示之裝置，進行實驗以檢驗電漿產生區域SP與製程場5之壓力間的關係。此實驗中，如圖5所示，隔板54之氣體通道55係由在全部晶圓W上按預定間隔排列成一個垂直列的氣體擴散孔55A形成。擴散孔55A之直徑D1係設定於1 mm，擴散孔55A相對於隔板54之開放比率係設定於0.3%。將製程容器4X之內部設定於25℃，並在30升/秒之排氣速率下連續排出至真空。
圖11係顯示藉由此實驗獲得的從第二製程氣體之氣體分佈噴嘴34X供應的NH3 氣體之流量速率與各區域之壓力間關係的曲線圖。圖11中，水平軸表示NH3 氣體之流量速率(slm)，垂直軸表示壓力(托)。另外，特徵線A指示製程場5之壓力，特徵線B指示電漿產生區域SP之壓力。如圖11所示，電漿產生區域SP之壓力變為充分高於製程場5之壓力。另外隨著氣流速率增加，兩個區域間之壓力差異亦增加。另一方面，若未使用隔板54(傳統裝置)，電漿產生區域SP及製程場5之壓力幾乎相同，並如特徵線A所示改變。
<電漿產生效率>
使用圖9所示之裝置，進行實驗以檢驗用於電漿產生之RF電源供應60的電壓與電漿密度間的關係。此實驗中，將加熱器70設定於450℃之加熱溫度。將電漿產生區域SP之壓力(氣體激發區段50內部之壓力)設定於三個不同值，即0.58、0.99及3.16托。藉由電漿壓力轉換計算電漿密度。
圖12係顯示藉由此實驗獲得的RF電源供應之電壓與電漿密度間關係的曲線圖。圖12中，水平軸表示RF電源供應60之電壓(kV)，垂直軸表示電漿密度(cm-3 ：托轉換)。另外，特徵線C1指示0.58托之情形，特徵線C2指示0.99托之情形，特徵線C3指示3.16托之情形。如圖12所示，特徵線C1、C2及C3之各條隨RF電壓之增加呈現電漿密度之二次函數增加。另外，電漿密度之增加速率在較高壓力值下較大。因此，已確認電漿密度，即電漿產生效率隨電漿產生區域SP之壓力增加而增加。
<NH3 氣流速率、電漿產生區域之壓力及氣流傳導率>
使用圖9所示之裝置，進行實驗以檢驗NH3 氣流速率、電漿產生區域SP之壓力及透過隔板54之氣體通道55的氣流傳導率間的關係。此實驗中，將製程場5之壓力設定於0.1托，並將溫度設定於450℃。將隔板54之氣體通道55的開放比率設定於三個不同值，即0.85%、0.54%及0.31%(分別對應於傳導率值15.2×10-5 、9.26×10-5 及4.96×10-5 m3 /sec)。另外，將NH3 氣流速率設定於兩個不同值，2.0及4.0slm。
圖13係顯示藉由此實驗獲得的NH3 氣流速率、電漿產生區域SP之壓力與氣流傳導率間關係的曲線圖。圖13中，水平軸表示NH3 氣流速率(slm)，垂直軸表示電漿產生區域SP之壓力(托)。另外，特徵線E1指示開放比率為0.85%(15.2×10-5 m3 /sec)之情形，特徵線E2指示開放比率為0.54%(15.2×10-5 m3 /sec)之情形，特徵線E3指示開放比率為0.31%(4.96×10-5 m3 /scc)之情形。圖14係藉由圖13所示之資料的描繪部分形成之曲線圖。圖14中，水平軸表示電漿產生區域SP與製程場5間之氣流傳導率(m3 /sec)，垂直軸表示電漿產生區域SP之壓力(托)。另外，特徵線F1指示NH3 流量速率為2.0slm之情形，特徵線F2指示NH3 流量速率為4.0slm之情形。
如圖13所示，隨著NH3 氣流速率增加，電漿產生區域SP之壓力幾乎呈線形增加。已確認，為了將電漿產生區域SP之壓力保持在2至5托之範圍內，在特徵線E1之情形中較佳的係將流量速率設定於大約1.5至6slm之範圍內，在特徵線E2之情形中係大約0.5至3 slm之範圍內，在特徵線E3之情形中係大約0.2至1.2 slm之範圍內。
<石英壁蝕刻數量之壓力相關性>
使用圖9所示之裝置，進行實驗以檢驗界定氣體激發區段50之石英蓋子56的蝕刻數量之壓力相關性。此實驗中，將RF功率設定於500 W(瓦特)，將N2 氣體(代替NH3 加以供應)之流量速率設定於4 slm，並將製程時間設定於10分鐘。將氣體激發區段50內部之壓力(電漿產生區域SP之壓力)設定於四個不同值，即0.5、2.0、5.0及10.0托。
圖15係顯示藉由此實驗獲得的石英壁蝕刻數量之壓力相關性的曲線圖。圖15中，垂直軸表示石英壁之蝕刻厚度(nm)。如圖15所示，隨著氣體激發區段50內部之壓力增加，蝕刻數量減小。特定言之，在2至5托之壓力範圍內，蝕刻數量係30 nm或更小，其係較佳結果。
<修改>
上述第二具體實施例中，從氣體激發區段50下方可分離式地***第二製程氣體之氣體分佈噴嘴34X。或者，可將其配置成從氣體激發區段50上方可分離式地***氣體分佈噴嘴34X。
上述第一及第二具體實施例中，提供薄膜主要材料之第一製程氣體(含有DCS)未轉變為電漿，而與第一製程氣體發生反應之第二製程氣體(含有NH3 )轉變為電漿。然而，根據CVD類型，僅提供薄膜主要材料之氣體可轉換為電漿，或者提供薄膜主要材料之氣體及與前者發生反應之氣體兩者可轉變為電漿。任何情形中，若可將電漿產生區域SP及製程場5之壓力分別設定於其最佳壓力範圍即可做到。
可將本發明應用於另一電漿製程，例如電漿蝕刻製程、電漿氧化/擴散製程或電漿重組製程，代替上述電漿膜形成製程。另外，可將本發明應用於另一目標基板，例如玻璃基板或陶瓷基板，代替上述半導體晶圓。
熟習技術人士將可輕易發現額外的優點並進行修改。因此，本發明就其廣泛方面而言並不限於本文中所顯示及說明之特定細節及代表性具體實施例。據此，只要不背離隨附申請專利範圍及其等效範圍所定義之一般發明概念的精神或範疇，即可進行各種修改。
2‧‧‧膜形成裝置
2X．．．膜形成裝置
4．．．製程容器
4X．．．製程容器
5．．．製程場
6．．．石英頂板
8．．．歧管
10．．．密封部件
12．．．晶圓舟
12A．．．支柱
14．．．絕熱圓柱
16．．．台
18．．．蓋子
20．．．旋轉軸
22．．．磁流體密封
24．．．密封部件
25．．．升降機制
26．．．臂
28．．．第二製程氣體供應電路
28S．．．氣體來源
30．．．第一製程氣體供應電路
30S．．．氣體來源
32．．．沖洗氣體供應電路
32S．．．氣體來源
34．．．氣體分佈噴嘴
34A．．．氣體噴孔
34X．．．氣體分佈噴嘴
36．．．氣體分佈噴嘴
36A．．．氣體噴孔
38．．．氣體分佈噴嘴
38A．．．氣體噴孔
42．．．氣體供應線路
42A．．．切換閥
42B．．．流量速率控制器
44．．．氣體供應線路
44A．．．切換閥
44B．．．流量速率控制器
46．．．氣體供應線路
46A．．．切換閥
46B．．．流量速率控制器
48．．．主要控制區段
50．．．氣體激發區段
52．．．排氣埠
54．．．隔板
55．．．氣體通道
55A．．．氣體擴散孔
55B．．．狹縫
56．．．石英蓋子
58．．．電極
60．．．RF(射頻)電源供應
62．．．饋送線路
64．．．絕緣保護蓋子
66．．．排氣埠覆蓋部件
68．．．氣體出口
70．．．加熱器
84．．．排氣通道
86．．．閥單元
88．．．真空幫浦
89．．．去毒單元
92．．．凸緣
94．．．強化部件
100．．．噴嘴主體
102．．．氣體噴頭
104．．．開口
106．．．凹陷
107．．．開口
108．．．開口
110．．．輔助***管
112．．．固定器
114．．．螺絲部件
116．．．密封部件
118．．．密封部件
120．．．穿孔
120A．．．階梯部分
122．．．密封部件
124．．．冷卻劑通道
GE．．．真空排氣系統
PS．．．電漿產生區域
SP．．．電漿產生區域
W．．．半導體晶圓
併入並構成說明書之一部分的附圖說明本發明的具體實施例，並且連同前面的一般說明與文中具體實施例的詳細說明一起用來解說本發明之原理。
圖1係顯示依據本發明之第一具體實施例的垂直電漿處理裝置(垂直電漿膜形成裝置)之斷面圖；圖2係顯示圖1所示裝置之部分的斷面平面圖；圖3係顯示用於圖1所示裝置內之隔板的圖式；圖4係顯示可用於圖1所示裝置中之氣體激發區段與隔板間關係的圖式；圖5係顯示依據修改可用於圖1所示裝置中之氣體激發區段與隔板間關係的圖式；圖6係顯示依據替代修改可用於圖1所示裝置中之氣體激發區段與隔板間關係的圖式；圖7係顯示藉由實驗獲得的從第二製程氣體之氣體分佈噴嘴供應的NH3 氣體之流量速率與各區域之壓力間關係的曲線圖；圖8係顯示藉由實驗獲得的電漿產生區域之壓力與電漿密度間關係的曲線圖；圖9係顯示依據本發明之第二具體實施例的垂直電漿處理裝置(垂直電漿膜形成裝置)之斷面圖；圖10係顯示圖9所示裝置內第二製程氣體之氣體分佈噴嘴相對於製程容器之凸緣的附著結構之圖式；圖11係顯示藉由實驗獲得的從第二製程氣體之氣體分佈噴嘴供應的NH3 氣體之流量速率與各區域之壓力間關係的曲線圖；圖12係顯示藉由實驗獲得的RF電源供應之電壓與電漿密度間關係的曲線圖；圖13係顯示藉由實驗獲得的NH3 氣體之流量速率、電漿產生區域之壓力與氣流傳導率間關係的曲線圖；圖14係藉由圖13所示之資料的描繪部分形成之曲線圖；以及圖15係顯示藉由實驗獲得的石英壁蝕刻數量之壓力相關性的曲線圖。
2．．．膜形成裝置
4．．．製程容器
5．．．製程場
6．．．石英頂板
8．．．歧管
10．．．密封部件
12．．．晶圓舟
12A．．．支柱
14．．．絕熱圓柱
16．．．台
18．．．蓋子
20．．．旋轉軸
22．．．磁流體密封
24．．．密封部件
25．．．升降機制
26．．．臂
28．．．第二製程氣體供應電路
28S．．．氣體來源
30．．．第一製程氣體供應電路
30S．．．氣體來源
32．．．沖洗氣體供應電路
32S．．．氣體來源
34．．．氣體分佈噴嘴
34A．．．氣體噴孔
36．．．氣體分佈噴嘴
36A．．．氣體噴孔
38．．．氣體分佈噴嘴
42．．．氣體供應線路
42A．．．切換閥
42B．．．流量速率控制器
44．．．氣體供應線路
44A．．．切換閥
44B．．．流量速率控制器
46．．．氣體供應線路
46A．．．切換閥
46B．．．流量速率控制器
48．．．主要控制區段
50．．．氣體激發區段
52．．．排氣埠
54．．．隔板
55．．．氣體通道
56．．．石英蓋子
58．．．電極
60．．．RF(射頻)電源供應
62．．．饋送線路
64．．．絕緣保護蓋子
66．．．排氣埠覆蓋部件
68．．．氣體出口
70．．．加熱器
84．．．排氣通道
86．．．閥單元
88．．．真空幫浦
89．．．去毒單元
GE．．．真空排氣系統
W．．．晶圓

Claims (20)

  1. 一種用於半導體製程之垂直電漿處理裝置，該裝置包含：一製程容器，其具有配置成用以按一垂直方向上之間隔容納複數個目標基板的一製程場；一支撐部件，其係配置成用以支撐該製程場內部之該等目標基板；一排氣系統，其係配置成用以從該製程場排出氣體；一氣密輔助室，其係藉由具有一絕緣內表面之一外殼界定並與該製程容器整合，該輔助室包括沿一垂直方向在對應於該等複數個目標基板之一長度上延伸的一電漿產生區域；一電場產生機制，其係提供給該製程容器，並且配置成用以在該電漿產生區域產生一RF電場；一隔板，其位於該製程場與該電漿產生區域之間，並具有一絕緣表面，該隔板包括沿一垂直方向在對應於該等複數個目標基板之一長度上置放的一氣體通道；及一製程氣體供應系統，其係配置成用以將一製程氣體供應至該輔助室內，以便該製程氣體在通過該電漿產生區域時離開，然後透過該氣體通道供應至該製程場，該氣體通道之開放比率係設定為7.3%或更小，該開放比率係由該氣體通道之總面積相對於該氣密輔助室與該製程容器相對之表面的面積之比率定義。
  2. 如請求項1之裝置，其中該製程容器、該輔助室之該外 殼及該隔板實質上由相同絕緣材料組成，並藉由焊接彼此連接。
  3. 如請求項1之裝置，其中該氣體通道包含在該等複數個目標基板上沿一垂直方向按間隔排列的複數個氣體擴散孔，以形成平行於該等複數個目標基板之氣流。
  4. 如請求項3之裝置，其中該等複數個氣體擴散孔之各個位於該等複數個目標基板之相鄰兩個基板間。
  5. 如請求項3之裝置，其中將該等複數個氣體擴散孔排列於複數個垂直列內。
  6. 如請求項1之裝置，其中該氣體通道包含沿一垂直方向延伸之一狹縫。
  7. 如請求項1之裝置，其中該製程氣體供應系統包含可分離式地連接至該輔助室並配置成用以向其供應該製程氣體之一噴嘴。
  8. 如請求項7之裝置，其中該噴嘴在該輔助室內沿一垂直方向延伸，並包括在該等複數個目標基板上沿一垂直方向按間隔排列的複數個氣體噴孔。
  9. 如請求項7之裝置，其中該輔助室從該製程容器之一側面突出；該製程容器包括一較低側面上之一凸緣；一輔助***管係以氣密方式連接於該輔助室與該凸緣之間；及該噴嘴係從該凸緣下方透過該輔助***管***該輔助室。
  10. 如請求項9之裝置，其中該凸緣、該輔助室之該外殼及該輔助***管實質上由相同絕緣材料組成，並藉由焊接 彼此連接。
  11. 一種用於半導體製程之垂直電漿膜形成裝置，該裝置包含：一製程容器，其具有配製成用以按一垂直方向上之間隔容納複數個目標基板的一製程場；一支撐部件，其係配置成用以支撐該製程場內部之該等目標基板；一加熱器，其係配置成用以加熱該製程場內部之該等目標基板；一排氣系統，其係配置成用以從該製程場排出氣體；一氣密輔助室，其係藉由具有一絕緣內表面之一外殼界定並與該製程容器整合，該輔助室包括沿一垂直方向在對應於該等複數個目標基板之一長度上延伸的一電漿產生區域；一電場產生機制，其係提供給該製程容器，並且配置成用以在該電漿產生區域產生一RF電場；一隔板，其位於該製程場與該電漿產生區域之間，並具有一絕緣表面，該隔板包括沿一垂直方向在對應於該等複數個目標基板之一長度上置放的一氣體通道；一製程氣體供應系統，其係配置成用以選擇性地向該製程場內供應提供一薄膜之一主要材料的一第一製程氣體以及與該第一製程氣體發生反應之一第二製程氣體，以便將該薄膜沉積於該等目標基板上，從而將該等第一及第二製程氣體之至少一種供應至該輔助室內，以在通 過該電漿產生區域時離開，然後透過該氣體通道供應至該製程場內；及一控制區段，其係配置成用以控制該裝置之一操作，其中為了將該薄膜沉積於該等目標基板上，該控制區段複數次地重複執行該第一製程氣體對該製程場之供應及該第二製程氣體對製程場之供應，該氣體通道之開放比率係設定為7.3%或更小，該開放比率係由該氣體通道之總面積相對於該氣密輔助室與該製程容器相對之表面的面積之比率定義。
  12. 如請求項11之裝置，其中該製程容器、該輔助室之該外殼及該隔板實質上由相同絕緣材料組成，並藉由焊接彼此連接。
  13. 如請求項11之裝置，其中該氣體通道包含在該等複數個目標基板上沿一垂直方向按間隔排列的複數個氣體擴散孔，以形成平行於該等複數個目標基板之氣流。
  14. 如請求項13之裝置，其中該等複數個氣體擴散孔之各個位於該等複數個目標基板之相鄰兩個基板間。
  15. 如請求項11之裝置，其中該氣體通道包含沿一垂直方向延伸之一狹縫。
  16. 如請求項11之裝置，其中在沉積該薄膜時，該控制區段將該製程場設定於0.2至1托之一壓力，並將該電漿產生區域設定於0.7至5托之一壓力並且高於該製程場。
  17. 如請求項11之裝置，其中該製程氣體供應系統包含可分離式地連接至該輔助室並配置成用以向其供應該等第一 及第二製程氣體之至少一種的一噴嘴。
  18. 如請求項17之裝置，其中該噴嘴在該輔助室內沿一垂直方向延伸，並包括在該等複數個目標基板上沿一垂直方向按間隔排列的複數個氣體噴孔。
  19. 如請求項17之裝置，其中該輔助室從該製程容器之一側面突出；該製程容器包括一較低側面上之一凸緣；一輔助***管係以氣密方式連接於該輔助室與該凸緣之間；及該噴嘴係從該凸緣下方透過該輔助***管***該輔助室。
  20. 如請求項19之裝置，其中該凸緣、該輔助室之該外殼及該輔助***管實質上由相同絕緣材料組成，並藉由焊接彼此連接。
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