用于控制流到处理腔室的气流的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于将气体输送到半导体处理系统的方法和装置。在一个实施方式中，用于将气体输送到半导体处理系统的装置包括具有入口和出口的多个气体输入和输出管道。连接管道耦接各对气体输入和气体输出管道。连接阀配置为控制经过各个连接管道的流量。气体质量流量控制器配置为控制流入各个入口的流量。在另一实施方式中，一种方法包括：提供具有至少多个入口的歧管，其中该多个入口可选择性耦接到多个出口其中至少之一；在处理之前或到校准管路之前，流动一种或多种气体经过歧管到旁通处理腔室的真空环境；以及在衬底处理期间流动一种或多种气体进入处理腔室。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式一般涉及用于控制流到处理腔室的气流的方法和装置。技术背景对于许多微电子器件制造工艺，气流的精确控制是重要的工艺控制因素。 在半导体处理腔室中在衬底和衬底支架之间提供气体是一种用于改善衬底和 衬底支架之间的热传递并从而增强衬底温度控制的精确性和均匀性的众所周 知的方法。另外，为了获得所需的处理结果，特别是随着关键尺寸和薄膜厚度 縮小，需要精确控制流到处理腔室中的工艺气流。并且，可以将气体添加到处理腔室流出物流(effluent shrink),以减轻衬底处理的环境影响。必须要很好地 控制添加到流出物流中的气体，从而确保有效成本和适当的补救。与半导体处理腔室一起使用的传统气体输送系统一般包括气体质量流量 计(mass gas flow meter, MFC)作为主要的流量调整器件。然而，MFC的精 确度可能受到引起实际气流的不确定性的多个因素影响。例如，MFC的精确 性通常将随温度、输送管道压力和容量(volume)的变化而改变。由于MFC 不准确引起的从气流设定点的偏差将引起处理缺陷、差的排放控制和昂贵气体 的无效浪费。尽管传统的压力控制系统已经证明相对可靠，但是利用现有技术的现场试 验已经增加了对于流量进行更准确测量的要求。例如，在背侧衬底冷却应用中 所使用的气流的不良控制将导致不良的衬底温度控制，从而导致差的薄膜沉积 或蚀刻结果，这在下一代电路设计中是无法容忍的。然而，传统的气体输送系统一般具有固定的导管，用于将气体从气源发送 到处理腔室中。因而，只有预定组合的工艺气体可在任意时间被传送到处理腔 室中。该固定的气体传送路径阻挡了工艺灵活性。例如，具有固定气体传送路 径的处理腔室不能容纳需要不同组合的工艺气体的新的或修改的工艺菜单。另 外，一种具有设计以输送一种组合的工艺气体从而执行第一工艺的处理腔室不能执行利用不同组合气体的第二工艺，从而阻止处理腔室用于其它工艺，并使半导体代工厂(FAB)拥有者投资其它的固定设备(.capitol equipment)。因而，期望设计一种具有更好灵活性的气体输送系统。因此，需要一种用于控制至半导体处理系统的气体输送的改进的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于将气体输送到半导体处理系统的方法和装置。在一个 实施方式中，用于将气体输送到半导体处理系统的装置包括具有入口的多个气 体输入管道和具有出口的多个气体输出管道。提供耦接各对气体输入和气体输 出管道的多个连接管道。连接阀配置为控制经过各个连接管道的流量。多个气 体质量流量控制器配置为控制流入各自入口的流量。在另一实施方式中，提供一种用于控制到处理系统的气流的方法，其中该 处理系统包括经过前级管道耦接到设备排气装置的处理腔室，该方法包括提 供具有至少第一、第二、第三和第四入口的歧管，该入口可选择性耦接到第一、 第二、第三和第四出口的至少其中之一；在处理或到校准管路之前，流动一种 或多种气体经过歧管到旁通处理腔室的真空环境；以及在衬底处理期间，流动 一种或多种气体进入处理腔室。在另一实施方式中，提供了一种用于控制到处理系统的控制气流的方法， 该处理系统包括经过前级管道耦接到设备排气装置的处理腔室。该方法包括 流动来自第一气源的第一气体进入至少具有第一出口、第二出口、第三出口和 第四出口的歧管中；流动来自第二气源的第二气体进入歧管；选择歧管内阀的 操作状态，以在处理模式下使第一和第二气体经过第二或第三出口的至少其中 之一排出；流动第一和第二气体进入歧管并且进入旁通处理腔室的前级管道直 到获得歧管内气体的预定状态；在已经获得预定状态之后，导引从歧管排出的 第一和第二气体进入到处理腔室；并且处理所述处理腔室内的衬底。附图说明为了能详细理解本专利技术的上述特征，将参照部分在附图中示出的实施方式 对以上的概述进行更加详细的描述。然而，应该注意到，附图仅示出了本专利技术的典型实施方式，并因此其不能被理解为是对本专利技术范围的限制，因为本专利技术 允许存在其它等效的实施方式。图1是耦接到本专利技术的气体输送系统的一个实施方式的半导体处理腔室 的简要示意图；图2是图1的气体输送系统的混合歧管的一个实施方式的简要视图； 图3是混合歧管的另一实施方式的简要视图； 图4是两个彼此耦接的混合歧管的一个实施方式的简要视图； 图5是耦接到气体输送系统的另一实施方式的半导体处理腔室的简要视 图；以及图6是耦接到气体输送系统的另一实施方式的半导体处理腔室的简要视图。为了有助于理解，尽可能使用相似的附图标记表示附图中共有的相似元 件。应该理解， 一个实施方式的特征可以有益地结合到其它实施方式中而不用 进一步阐述。具体实施方式图1描述了气体输送系统100的简要视图，其用于将气体供应到示例性的 半导体处理腔室114。处理腔室114用于执行化学气相沉积(CVD)、物理气 相沉积(PVD)、蚀刻工艺、离子注入、热处理、灰化、除气、定向或其它真 空处理技术。控制器150耦接到处理腔室114和气体输送系统100，以控制其 操作。控制器150—般包括处理器、辅助电路和存储器。位于处理腔室114外部的气体输送系统IOO包括耦接到气体歧管134的多 个气源。歧管134包括能使任意组合的气源耦接到处理腔室114的多个阀(将 在以下讨论)。歧管134还用于允许独立的系统组件和导管的快速排放和流量 校验(flow verification)。尽管系统100配置为与任意数目的气源接口 ，但是 在图1中示出的实施方式中示出了六个气源102A-F。每个气源102A-F耦接到各个歧管入口 104A-F。截止阀142和质量流量计 (MFC) 170设置在每个气源102A-F和相应的歧管入口 104A-F之间，以控制 从每个源102A-F进入到歧管134的气体的流量。歧管134包括多个歧管出口 106A-F,其可经过歧管入口 104A-F而选择性地耦接到气源102A-F的任意一个。至少一个出口 106A-F耦接到校准管路144和/或净化管道154。在图1中示出的实施方式中，提供了六个气体出口 106A-F。第一气体输 送出口 106A耦接到校准管路144，其用于精确测量气流。校准管路144包括 孔130 (orifice),其设计大小以提供阻塞的流动条件(chocked flow condition)。 在一个实施方式中，设计孔130的大小，从而提供基本等于处理腔室的限制的 限制。孔130在歧管134中产生流动条件(flow condition),其类似于当气体流 入处理腔室114中时存在的条件。校准管路144可用于执行MFC或其它系统 组件的流量校验，同时不需要流入实际的处理腔室114。孔130可通过实验、 经验分析或通过其它适当的方法而确定。在一个实施方式中，孔130可以通过 测量孔130的压力下游(pressure downstream)以及调整孔尺寸直到实现所需 的压力而确定。在一个实施方式中，校准管路144包括气源、分流阀(diverter valve)、 孔、调节器件和感应管路。调节器件流体性耦接在气源和分流阀的入口之间。 孔流体性耦接到分流阀的第一出口并具有与处理腔室基本相同的流动阻力。感 应管路用于接收经过孔的气体的流量。在另一实施方式中，校准管路14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将气体输送到半导体处理系统的装置，包含：　　　　多个气体输入管道，其中每个输入管道具有入口；　　　　多个气体输出管道，其中每个输出管道具有出口，多个出口中至少第一出口耦接到设备排气装置，并且多个出口中至少第二出口耦接到所述处理系统；　　　　多个连接管道，每个连接管道耦接各自一对气体输入管道和气体输出管道；　　　　多个连接阀，每个连接阀配置为控制经过各个连接管道的流量；以及　　　　多个气体质量流量控制器，每个气体质量流量控制器配置为控制进入各个入口的流量。

【技术特征摘要】
US 2007-2-26 11/678,6221、一种用于将气体输送到半导体处理系统的装置，包含多个气体输入管道，其中每个输入管道具有入口；多个气体输出管道，其中每个输出管道具有出口，多个出口中至少第一出口耦接到设备排气装置，并且多个出口中至少第二出口耦接到所述处理系统；多个连接管道，每个连接管道耦接各自一对气体输入管道和气体输出管道；多个连接阀，每个连接阀配置为控制经过各个连接管道的流量；以及多个气体质量流量控制器，每个气体质量流量控制器配置为控制进入各个入口的流量。2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含 至少一个感应器，配置为提供气体的流量、压力或化学性质的至少其中之一的度量，所述气体是从出口中至少之一排出的。3、 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，进一步包含 控制器，配置为响应由所述感应器提供到所述控制器的所述度量调整在入口管道中至少之一流动的气体的属性。4、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含 处理腔室，耦接到多个气体输出管道中至少第一气体输出管道；以及 净化管道，耦接至多个气体输出管道中至少第二气体输出管道以及旁通处理腔室的设备排气装置。5、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包含 最终阀，耦接到多个出口的第二出口；以及旁通阀，耦接在所述第二出口和所述净化管道之间。6、 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包含 节流阀，配置为控制经过所述净化管道的流量。7、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含流量限制器，耦接到具有与所述半导体处理系统的入口相似限制的出口。8、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，连接到所述设备排气装置的出口中至少之一还连接到所述半导体处理系统。9、 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，进一步包含 至少两个可调阀，耦接到所述出口的第一输出口，所述可诉，配置划分来自所述第一输出口的流量。10、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接阔中至少之一进 一步包含至少两个可调阀，配置为划分来自两个或多个所述出口之间的其中一个输 入口的流量。11、 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，进一步包含 校准管路，配置为用于校准可调阀的有效开口面积，所述校准是通过测量经过所述阀的流量同时保持经过所述阀的临界(超音波)流量来实现的。12、 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，进一步包含 包含于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃兹拉罗伯特古德，理查德查尔斯福韦尔，詹姆斯帕特里克克鲁斯，贾里德阿曼德李，布拉诺杰夫林，小道格拉斯亚瑟布赫伯格，马丁杰弗里萨利纳斯，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]