為原子層沉積(ald)工藝供應(yīng)前體的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所描述的技術(shù)一般地涉及原子層沉積(ALD)工藝，更具體地，涉及減少用于ALD工藝的前體材料的量的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路的制造過(guò)程中的半導(dǎo)體處理可以包括在半導(dǎo)體襯底上沉積層。執(zhí)行這種沉積的示例性工藝可以包括化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝和原子層沉積(ALD)工藝等?？梢栽诔练e室內(nèi)進(jìn)行CVD和ALD工藝，沉積室在晶圓保持器上保持一個(gè)或多個(gè)襯底。在ALD工藝中，可以將一種或多種前體氣體提供給沉積室內(nèi)的噴頭，其中，噴頭可以將一種或多種前體氣體均勻地提供在襯底的外表面上方。一種或多種前體氣體可以發(fā)生反應(yīng)或以其他方式將層基本沉積在襯底上方。在ALD工藝中可以使用或不使用等離子體增強(qiáng)。如果使用等離子體增強(qiáng)，則可以產(chǎn)生等離子體且將其保持在室內(nèi)或遠(yuǎn)離室。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及為原子層沉積(ALD)工藝供應(yīng)前體材料的系統(tǒng)和方法。為ALD工藝供應(yīng)前體材料的系統(tǒng)包括給沉積室提供一種或多種前體材料的氣體供給部。沉積室通過(guò)沉積室的輸入管線接收一種或多種前體材料。該系統(tǒng)也包括連接至沉積室的輸出管線的氣體循環(huán)系統(tǒng)，氣體循環(huán)系統(tǒng)包括氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)，被配置為產(chǎn)生表示通過(guò)輸出管線離開沉積室的氣體的成分的輸出信號(hào)。氣體循環(huán)系統(tǒng)也包括被配置為將離開沉積室的氣體傳輸至輸入管線的循環(huán)管線。該循環(huán)管線使得離開沉積室的氣體被傳輸回沉積室。該系統(tǒng)還包括連接至氣體供給部的控制器。該控制器基于氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)控制氣體供給部的一種或多種前體材料的供給。
[0004]在另一個(gè)實(shí)例中，為ALD工藝供應(yīng)前體材料的系統(tǒng)包括為沉積室提供一種或多種前體材料的氣體供給部。該系統(tǒng)也包括連接至沉積室的輸出管線的氣體循環(huán)系統(tǒng)。該氣體循環(huán)系統(tǒng)被配置為將離開沉積室的氣體傳輸至沉積室的輸入管線，其中，氣體循環(huán)系統(tǒng)使得離開沉積室的氣體被傳輸回沉積室。該系統(tǒng)也包括連接至氣體循環(huán)系統(tǒng)的過(guò)濾器，其中，該過(guò)濾器減少了被傳輸回沉積室的氣體中的污染物。該系統(tǒng)還包括連接至輸出管線的氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)。該氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)被配置為產(chǎn)生表示離開沉積室的氣體的成分的輸出信號(hào)。凈化氣體輸送系統(tǒng)被配置為通過(guò)多條凈化管線輸送凈化氣體至沉積室。該系統(tǒng)也包括連接至氣體供給部的控制器，其中，該控制器控制到達(dá)沉積室的一種或多種前體材料的供
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[0005]在又一個(gè)實(shí)例中，在為ALD工藝供應(yīng)前體材料的方法中，為沉積室提供一種或多種前體材料。監(jiān)測(cè)離開沉積室的氣體的成分。通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)將離開沉積室的氣體傳輸回沉積室。基于監(jiān)測(cè)到的離開沉積室的氣體的成分控制一種或多種前體材料的供給以及回到沉積室的氣體的傳輸。
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種為原子層沉積(ALD)工藝供應(yīng)前體材料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:氣體供給部，用于給沉積室提供一種或多種前體材料，所述沉積室通過(guò)所述沉積室的輸入管線接收所述一種或多種前體材料；氣體循環(huán)系統(tǒng)，連接至所述沉積室的輸出管線，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)包括:氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)，被配置為產(chǎn)生表示通過(guò)所述輸出管線離開所述沉積室的氣體的成分的輸出信號(hào)，和循環(huán)管線，被配置為將離開所述沉積室的氣體傳輸至所述輸入管線，所述循環(huán)管線使得離開所述沉積室的氣體被傳輸回所述沉積室；以及控制器，連接至所述氣體供給部，所述控制器基于所述氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)來(lái)控制所述氣體供給部對(duì)所述一種或多種前體材料的供給。
[0007]在該系統(tǒng)中，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)還包括過(guò)濾器，所述過(guò)濾器被配置為在將所述氣體傳輸回所述沉積室之前，去除離開所述沉積室的氣體中的污染物或顆粒。
[0008]在該系統(tǒng)中，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)還包括旁路管線，所述旁路管線允許離開所述沉積室的氣體在不通過(guò)所述過(guò)濾器的情況下被傳輸回所述沉積室。
[0009]在該系統(tǒng)中，所述旁路管線被配置為啟用和禁用，當(dāng)啟用所述旁路管線時(shí)，離開所述沉積室的氣體不通過(guò)所述過(guò)濾器，而當(dāng)禁用所述旁路管線時(shí)，離開所述沉積室的氣體通過(guò)所述過(guò)濾器。
[0010]在該系統(tǒng)中，通過(guò)控制閥門來(lái)啟用和禁用所述旁路管線，并且基于所述氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)啟用和禁用所述旁路管線。
[0011]在該系統(tǒng)中，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)還包括循環(huán)閥門，所述循環(huán)閥門被配置為打開和關(guān)閉所述循環(huán)管線，當(dāng)通過(guò)所述循環(huán)閥門打開所述循環(huán)管線時(shí)，離開所述沉積室的氣體被傳輸回所述沉積室，以及當(dāng)通過(guò)所述循環(huán)閥門關(guān)閉所述循環(huán)管線時(shí)，離開所述沉積室的氣體不被傳輸回所述沉積室。
[0012]該系統(tǒng)還包括:供給管線，連接至所述氣體供給部和所述輸入管線，所述供給管線被配置為將所述一種或多種前體材料從所述氣體供給部傳輸至所述輸入管線，所述供給管線包括供給閥門，并且所述供給閥門被配置為打開和關(guān)閉所述供給管線。
[0013]在該系統(tǒng)中，打開和關(guān)閉所述循環(huán)閥門和所述供給閥門以控制經(jīng)過(guò)所述輸入管線進(jìn)入所述沉積室的氣體的成分，并且基于所述氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)的所述輸出信號(hào)打開和關(guān)閉所述循環(huán)閥門和所述供給閥門。
[0014]該系統(tǒng)還包括:凈化氣體輸送系統(tǒng)，所述凈化氣體輸送系統(tǒng)被配置為通過(guò)一條或多條凈化管線將凈化氣體輸送至所述沉積室。
[0015]在該系統(tǒng)中，基于所述氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)控制所述凈化氣體輸送系統(tǒng)。
[0016]在該系統(tǒng)中，所述凈化氣體輸送系統(tǒng)被配置為控制所述沉積室中的氣體的流量。
[0017]在該系統(tǒng)中，通過(guò)多條凈化管線將所述凈化氣體輸送給所述沉積室。
[0018]在該系統(tǒng)中，同時(shí)操作所述多條凈化管線。
[0019]在該系統(tǒng)中，所述氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)包括傅里葉變換紅外光譜(FTIR)系統(tǒng)、非色散紅外傳感器(NDIR)系統(tǒng)或Piezocon氣體濃度傳感器(PZC)系統(tǒng)。
[0020]在該系統(tǒng)中，所述氣體供給部包括多個(gè)氣體源，并且所述控制器控制將所述多個(gè)氣體源中的哪個(gè)氣體源提供給所述沉積室。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種為原子層沉積(ALD)工藝供應(yīng)前體材料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:氣體供給部，用于為沉積室提供一種或多種前體材料；氣體循環(huán)系統(tǒng)，連接至所述沉積室的輸出管線，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)被配置為將離開所述沉積室的氣體傳輸至所述沉積室的輸入管線，其中，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)使得所述離開所述沉積室的氣體被傳輸回所述沉積室；過(guò)濾器，連接至所述氣體循環(huán)系統(tǒng)，所述過(guò)濾器減少了被傳輸回所述沉積室的氣體中的污染物；氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)，連接至所述輸出管線，所述氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)被配置為產(chǎn)生表示離開所述沉積室的氣體的成分的輸出信號(hào)；凈化氣體輸送系統(tǒng)，所述凈化氣體輸送系統(tǒng)被配置為通過(guò)多條凈化管線將凈化氣體輸送至所述沉積室；以及控制器，連接至所述氣體供給部，所述控制器控制到達(dá)所述沉積室的所述一種或多種前體材料的供
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[0022]在該系統(tǒng)中，所述控制器基于所述氣體成分檢測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)控制到達(dá)所述沉積室的所述一種或多種前體材料的供給。
[0023]在該系統(tǒng)中，所述氣體循環(huán)系統(tǒng)包括旁路管線，并且所述旁路管線使得離開所述沉積室的氣體在不通過(guò)所述過(guò)濾器的情況下被傳輸回所述沉積室。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種為原子層沉積(ALD)工藝供應(yīng)前體材料的方法，所述方法包括:給沉積室提供一種或多種前體材料；監(jiān)測(cè)離開所述沉積室的氣體的成分；通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)將離開所述沉積室的氣體傳輸回所述沉積室；以及控制i)所述一種或多種前體材料的供給，以及ii)基于監(jiān)測(cè)到的離開所述沉積室的氣體的成分控制回到所述沉積室的氣體的傳輸。
[0025]該方法還包括:通過(guò)多條凈化管線將凈化氣體輸送至所述沉積室，其中，基于監(jiān)測(cè)到的離開所述沉積室的氣體的成分控制所述輸送。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1示出了為原子層沉積(ALD)工藝供應(yīng)前體材料的示例性系統(tǒng)；
[0027]圖2示出了為ALD工藝的沉積室供應(yīng)前體材料的示例性系統(tǒng)，其中，該示例性系統(tǒng)可以包括氣體循環(huán)系統(tǒng)，該氣體循環(huán)系統(tǒng)用于使得離開沉積室的氣體被傳輸回沉積室；
[0028]圖3示出了可以用于在襯底或其他結(jié)構(gòu)上形成沉積層的示例性沉積系統(tǒng)；
[0029]圖4是示出為ALD工藝供應(yīng)前體材料的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1示出了為原子層沉積(ALD)工藝供應(yīng)前體材料的示例性系統(tǒng)100。圖1的示例性系統(tǒng)100可以包括給沉積室104供應(yīng)一種或多種前體材料的氣