專利名稱：利用孔比例傳導(dǎo)控制降低分流錯(cuò)誤的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的具體實(shí)施例大體涉及基板處理。
背景技術(shù)：
超大型積體(ULSI)電路包含了形成于半導(dǎo)體基板(例如硅(Si)基板)上、且共同運(yùn)作以執(zhí)行組件內(nèi)各種功能的ー個(gè)以上的電子組件(例如晶體管)。在晶體管與其它電子組件制造中常使用等離子體蝕刻；在用以形成這些晶體管結(jié)構(gòu)的等離子體蝕刻處理期間，將ー或更多種處理氣體(蝕刻劑)提供至一理腔室，該處理腔室中系置有基板以蝕刻一或 更多層材料。在某些蝕刻處理期間，將該一或更多種氣體提供至處理腔室內(nèi)兩個(gè)或兩個(gè)以上的區(qū)域。在這些應(yīng)用中，使用主動(dòng)式流量控制器(例如流量偵測(cè)器與基于偵測(cè)流量而受控制的流量控制器)來主動(dòng)控制提供至處理腔室區(qū)域的一或更多種氣體的流量。然而，發(fā)明人觀察到在某些應(yīng)用中，主動(dòng)控制組件無法指示出測(cè)量流量在分流器控制路徑下游中的突然變化，發(fā)明人相信這與氣體混合及吸熱、放熱反應(yīng)時(shí)所發(fā)生的熱反應(yīng)有關(guān)，導(dǎo)致主動(dòng)式流量偵測(cè)器會(huì)錯(cuò)誤確定流量。此情形會(huì)因在不需校正時(shí)試圖校正氣體流量而不合意地導(dǎo)致產(chǎn)量變化或失敗，并在處理控制器預(yù)設(shè)處理腔室為失去控制時(shí)進(jìn)ー步導(dǎo)致處理腔室的中斷。此外，發(fā)明人也進(jìn)ー步觀察到主動(dòng)式流量比例控制器中的一般處理偏差?；蛘呤牵衫霉潭椎慕M合來試圖控制提供至處理腔室區(qū)域之一或更多種氣體的流量。然而，發(fā)明人已觀察到這些固定孔組件尚無法有效針對(duì)具有動(dòng)態(tài)(例如變化)比例需求的處理來提供多種流量比例。因此，發(fā)明人提出了控制氣體流量的改良方法與設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本文提供了對(duì)ー處理腔室進(jìn)行氣體傳送的方法與設(shè)備。在某些具體實(shí)施例中，處理基板設(shè)備包含流量控制器以提供所需的總氣體流量；第一流量控制歧管，該第一流量控制歧管包含第一入口、第一出口、及選擇性連接于該第一入口與該第一出口之間的多個(gè)第一孔，其中該第一入口連接至該流量控制器；以及第二流量控制歧管，該第二流量控制歧管包含第二入ロ、第二出口、及選擇性連接于該第二入ロ與該第二出ロ之間的多個(gè)第二孔，其中該第二入口連接至該流量控制器。其中通過選擇性使流體流經(jīng)該第一歧管的該多個(gè)第一孔中的一或更多第一孔以及該第二歧管的該多個(gè)第二孔中的一或更多第二孔而可選擇性獲得在該第一出口與該第二出ロ之間的所需流量比例。在某些具體實(shí)施例中，一種用于控制對(duì)多個(gè)氣體傳送區(qū)域之氣體分布的方法系包含選擇第一氣體傳送區(qū)域與第二氣體傳送區(qū)域之間的所需氣體的所需流量比例；自選擇性連接至該第一氣體傳送區(qū)域的多個(gè)第一孔中確定第一選擇集合，且自選擇性連接至該第ニ氣體傳送區(qū)域的多個(gè)第二孔中確定第二選擇集合，以便可提供該所需流量比例；以及使該所需氣體通過該第一與第二選擇集合的孔而流至該第一與第二氣體傳送區(qū)域。
對(duì)本發(fā)明之其它與進(jìn)一歩具體實(shí)施例說明如下。


以上簡(jiǎn)述的本發(fā)明具體實(shí)施例將于本文中詳細(xì)說明，可參照附圖中所描述的本發(fā)明具體實(shí)施例來加以了解。然應(yīng)注意，附圖僅說明了本發(fā)明的一般具體實(shí)施例，因此其不應(yīng)被視為對(duì)發(fā)明范圍的限制；本發(fā)明允許有其它等效的具體實(shí)施例。圖I說明根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的示例氣體分布系統(tǒng)的示意圖。圖2A-2C分別說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例、與圖I的氣體分布系統(tǒng)連接的氣體傳送區(qū)域的部分示意圖。圖3說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的用于使氣體分為所需流量比例的流程圖。圖4說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的用于使氣體分為所需流量比例的流程 圖。圖5說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的用于使氣體分為所需流量比例的流程圖。圖6說明了適合與本發(fā)明的具體實(shí)施例一起使用的控制器。為助于理解，已盡可能使用相同的組件符號(hào)來表示圖式中相同的組件；這些圖式并未按比例繪制，且已經(jīng)簡(jiǎn)化以求清晰。應(yīng)了解ー個(gè)具體實(shí)施例的組件與特征可有利地合并于其它具體實(shí)施例中，而無須進(jìn)ー步說明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施例提供了一種用于傳送氣體至腔室的氣體分布系統(tǒng)與其使用方法。本發(fā)明設(shè)備與方法系有利地以所需流量比例對(duì)處理腔室提供氣體傳送。該設(shè)備以被動(dòng)方式提供、而未使用主動(dòng)式流量控制。特別是，本發(fā)明設(shè)備利用排列在兩流量控制歧管中的多個(gè)精確孔，該流量控制歧管可選擇性地連接于氣體來源與所需氣體傳送區(qū)域之間。本發(fā)明的具體實(shí)施例更提供了確定正確孔大小的方法以被動(dòng)地保持氣阻流動(dòng)條件供適當(dāng)傳導(dǎo)控制來利用，同時(shí)選擇孔大小以被動(dòng)地保持上游壓カ為夠低以避免低蒸汽壓カ氣體在上游凝結(jié)。因此，本發(fā)明方法與設(shè)備系有利地提供及選擇孔的大小以得到所需流量比例，且可進(jìn)ー步助于在各孔間的選擇以同時(shí)針對(duì)氣體流量的特定組合提供氣阻流動(dòng)條件，并使上游壓カ達(dá)最小以避免低蒸汽壓カ氣體的相態(tài)改變，且可進(jìn)ー步在無法達(dá)到特定比例時(shí)提供指示，無論是因無法保持氣阻流動(dòng)所致、或是因超過為避免流過氣體分布系統(tǒng)的處理氣體的相態(tài)改變所需的上游壓カ所致。本發(fā)明的具體實(shí)施例提供了一種氣體分布系統(tǒng)，該氣體分布系統(tǒng)被動(dòng)地將流經(jīng)其間的氣體分為所需流量比例。該設(shè)備系基于通過孔的流量系直接與截面積成比例的基本原理，當(dāng)氣體流在兩孔(其中一者的截面積為另ー者的兩倍大)之間分流時(shí)，流量的比例即
2 I。然而，該原理系基于兩孔都有同樣的上游與下游壓力。在本發(fā)明中，連接至設(shè)備的不同氣體傳送區(qū)域(例如噴淋頭、不同處理腔室等的區(qū)域)會(huì)具有不同的傳導(dǎo)率或流動(dòng)阻力，因此下游壓カ可能會(huì)不一樣。在某些具體實(shí)施例中，發(fā)明人已經(jīng)通過將該設(shè)備設(shè)計(jì)為總是在氣阻流動(dòng)條件(例如上游壓カ等于下游壓カ的至少兩倍)下操作而消除了此問題；若流動(dòng)產(chǎn)生氣阻，則流量將僅為上游壓カ的函數(shù)。舉例而言，圖I說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的示例氣體分布系統(tǒng)100的示意圖。雖然在圖I中所描述的系統(tǒng)基本上是與將ー氣體流量提供至兩個(gè)氣體傳送區(qū)域(例如126、128)有關(guān)，但該系統(tǒng)系可根據(jù)本文所掲示的原理而擴(kuò)充為可對(duì)其他氣體傳送區(qū)域(例如142，如虛線所示)提供氣體流量。該氣體分布系統(tǒng)100 —般包含一或更多流量控制器(圖中圖示出ー個(gè)流量控制器104)、第一流量控制歧管106、與第二流量控制歧管108 (其它流量控制歧管系以類似于本文所述般配置，如以虛線表示的組件140)。流量控制器104—般系連接至氣體分布平板102，該氣體分布平板102提供了一或更多氣體或氣相混合物(在本文中以及在申請(qǐng)專利范圍皆統(tǒng)稱為“氣體”)。流量控制器104控制氣體通過氣體分布設(shè)備100的總流率，且其連接至第一與第二流量控制歧管106、108兩者的各別入口處。雖僅圖示出ー個(gè)流量控制器104，但可有多個(gè)流量控制器連接至氣體分布平板102，以 測(cè)量來自氣體分布平板102的各別處理氣體。所述ー或更多流量控制器104的輸出一般系于分流及引導(dǎo)至各流量控制歧管(例如106、108)前即連接(例如饋入共同導(dǎo)管、混合器、風(fēng)管等或其組合中)。 第一流量控制歧管106包含多個(gè)第一孔110與多個(gè)第一控制閥112，該多個(gè)第一孔110與多個(gè)第一控制閥112連接于第一流量控制歧管106的入口 114與出口 116之間。多個(gè)第一控制閥112系選擇性開啟或關(guān)閉，以選擇性地使多個(gè)第一孔110中一或更多者連接至流量控制器104的輸出(例如使氣體從流量控制器104流經(jīng)選擇的第一孔110)。同樣地，第二流量控制歧管108包含多個(gè)第二孔118與多個(gè)第二控制閥120，該多個(gè)第二孔118與多個(gè)第二控制閥120連接于第二流量控制歧管108的入口 122與出口 124之間。多個(gè)第二控制閥120系選擇性開啟或關(guān)閉，以選擇性地使多個(gè)第二孔118中ー或更多者連接至流量控制器104 (例如使氣體流經(jīng)選擇的第二孔118)。類似的其它流量控制歧管(例如140)也可用于以所需流量比例提供氣體至其它氣體傳送區(qū)域(例如142)。第一與第二控制閥112、120可為エ業(yè)環(huán)境中、或半導(dǎo)體制造環(huán)境中使用的任何適合控制閥。在某些具體實(shí)施例中，第一與第二控制閥112、120為氣動(dòng)式致動(dòng)閥。在某些具體實(shí)施例中，第一與第二控制閥112、120固定在基板(未圖示)上，其中各控制閥的密封件具有設(shè)置在密封件結(jié)構(gòu)中的精確孔。在某些具體實(shí)施例中，孔設(shè)置在控制閥的本體中。在某些具體實(shí)施例中，提供了獨(dú)立的控制閥與孔。在圖I所示的具體實(shí)施例中圖示了六個(gè)第一孔110與六個(gè)第二孔118，該孔各連接至各別的第一控制閥112與各別的第二控制閥120。然而，各流量控制歧管不需要具有相同數(shù)量的孔，然具有相同數(shù)量和配置的孔有助于在第一與第二氣體傳送區(qū)域126、128之間輕易提供相同的流量比例，無論該比例是在第一與第二氣體傳送區(qū)域126、128之間、或是在第二與第一氣體傳送區(qū)域128、126之間。此外，各區(qū)域可具有比六個(gè)少或多的數(shù)量的孔。一般而言，較少的孔可提供的流量比例較少，而較多的孔則可提供更多的流量比例，但其成本與復(fù)雜性也較高。因此，孔的提供數(shù)量系根據(jù)特定應(yīng)用所需的處理彈性而加以選擇。氣體分布系統(tǒng)100的配置系根據(jù)特定應(yīng)用的預(yù)期操作條件與輸出需求而確定。舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，氣體分布系統(tǒng)100提供了氣體傳送區(qū)域126、128之間介于I : I和6 : I的流量比例，比例增量為1/2(亦即1/1、1. 5/1、2/1、2. 5/1、. . .、6/1)，且可完全反過來(亦即1/1、1/1.5、1/2、1/2. 5.....1/6)。在某些具體實(shí)施例中，氣體流量分流
的精確度系在5%內(nèi)，舉例而言，以與現(xiàn)有設(shè)備的性能匹配。在某些具體實(shí)施例中，氣體分布系統(tǒng)100系設(shè)計(jì)為可針對(duì)每一氣體傳送區(qū)域126、128氮當(dāng)量介于50與500sccm間的氣體流量而調(diào)整適當(dāng)比例，且與所有處理氣體兼容。在某些具體實(shí)施例中，氣體分布系統(tǒng)100的上游壓カ(或反壓)系達(dá)最小，以降低氣體分布系統(tǒng)100的反應(yīng)時(shí)間。此外，氣體分布系統(tǒng)100的上游壓カ(或反壓)系受限制或達(dá)最小，以避免某些低蒸汽壓カ氣體(例如四氯化硅SiCl4)的不當(dāng)凝結(jié)。因此，在某些具體實(shí)施例中，限制的上游壓カ系低至足以避免低蒸汽壓カ氣體的凝結(jié)。舉例而言，第一與第二流量控制歧管提供了足以保持氣阻流動(dòng)的壓カ降，同時(shí)使孔上游的壓カ達(dá)最低以避免任何半導(dǎo)體處理化學(xué)物質(zhì)(其在使用溫度時(shí)的蒸汽壓系接近孔的上游壓力)的凝結(jié)。低蒸汽壓氣體包含了在操作壓カ與溫度下都離開氣相(液化)的氣體。非限制的實(shí)例包含了 SiCl4的約150托耳、C6F6的約100托耳、C4F8的約5psig等。在某些具體實(shí)施例中，最大容許限制上游壓カ系設(shè)計(jì)為SiCl4在室溫下的蒸汽壓，或155托耳。 一般而言，使上游壓力降至最小，以使系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間達(dá)最低。舉例而言，在ー既定流率下，會(huì)耗費(fèi)一段時(shí)間來使流量控制器與孔之間的空間達(dá)到一所需壓カ及提供穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。因此，較高的壓カ會(huì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間來填充空間至較高壓力，且因而耗費(fèi)較久來達(dá)到穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。在某些具體實(shí)施例中，流量控制器與孔之間的空間達(dá)最小化以使響應(yīng)時(shí)間達(dá)最小。然而，在某些具體實(shí)施例中，控制受限制的上游壓力，以使系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間達(dá)最佳化，例如以控制至與其它系統(tǒng)匹配的特定反應(yīng)時(shí)間。因此，在某些具體實(shí)施例中，第一與第二流量控制歧管提供壓カ降，該壓カ降足以保持氣阻流動(dòng)，同時(shí)控制孔上游的壓カ以控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。舉例而言，這樣的控制可通過控制流量控制器與孔之間的空間、通過故意選擇更多受限制孔來產(chǎn)生較高的反壓等而提供。不同的應(yīng)用及/或處理系基于執(zhí)行的特定處理(例如蝕刻、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沈積等)而具有不同的所需響應(yīng)時(shí)間(例如最佳化的響應(yīng)時(shí)間)。在某些具體實(shí)施例中，所需反應(yīng)時(shí)間為兩秒或以下、或五秒或以下、或十秒或以下、或十五秒或以下。在某些具體實(shí)施例中，可使用流量模型軟件(例如Macroflow)來針對(duì)各第一與第二流量控制歧管106、108選擇所需的第一與第二孔110、118的大小，以符合蝕刻處理的需求。舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，這是通過找出將產(chǎn)生最小所需處理氣體流量的氣阻流動(dòng)的最大孔而確定。在某些具體實(shí)施例中，每ー區(qū)域具有六個(gè)孔，其中孔大小的増量分別為I、1. 5、2、4、8與12 (例如倍増因子)。在某些具體實(shí)施例中，最小的孔直徑為0. 0090”(例如以ー最小所需流量提供氣阻流動(dòng))，且所有的孔直徑系最小孔直徑的倍數(shù)。在某些具體實(shí)施例中，孔直徑為0. 009,0. 011,0. 013,0. 018,0. 025與0. 031英寸。具有這些直徑的孔為市面上可供售的孔直徑，且可選擇不同于可提供截面積精確比例的直徑的直徑以提供更具成本效益的解決方案，其中可重復(fù)性與可再制性比精確比例更為重要。舉例而言，模型顯示出由于此配置，所有比例與每一區(qū)域介于10和1200sCCm之間的氮當(dāng)量的所有流量系可符合氣阻流動(dòng)與最大反壓需求。在某些具體實(shí)施例中，利用上述的孔直徑，氣體傳送系統(tǒng)100可以I : I的流量比例提供從約16sccm至約2300sccm的氣體流量，以及以4 I的流量比例提供約40sccm至約1750sccm的氣體流量。這些流率范圍以氮當(dāng)量氣體流量來表示,下文中將更詳細(xì)說明。
第一與第二流量控制歧管106、108的出口 116、124分別連接至一第一氣體傳送區(qū)域126與一第二氣體傳送區(qū)域128。各氣體傳送區(qū)域126、128因而接收所需百分比例的總氣體流量，該總氣體流量由流量控制器104基于第一孔110和第二孔118的選擇性連接所致的所需流量比例而提供。氣體傳送區(qū)域126、128—般為需要進(jìn)行氣體流量比例控制的任何區(qū)域。舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，且如圖2A所示，第一氣體傳送區(qū)域126對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域202，例如用于提供氣體至裝設(shè)有噴淋頭204的處理腔室的噴淋頭204的內(nèi)區(qū)域。第ニ氣體傳送區(qū)域128對(duì)應(yīng)至第二區(qū)域206，例如噴淋頭204的外區(qū)域。在某些具體實(shí)施例中，如圖2B所示，第一與第二氣體傳送區(qū)域126、128分別提供至噴淋頭210以及處理腔室214的一或更多氣體入ロ 212，該處理腔室214具有基板支撐座216以支撐基板S于其上。
在某些具體實(shí)施例中，如圖2C上部所示，第一與第二氣體傳送區(qū)域126、128分別提供至不同處理腔室224、226的噴淋頭220、222(及/或其它氣體入口)，該不同處理腔室224、226具有基板支撐座216以支撐基板S于其上。舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，第一與第二處理腔室224、226為雙腔室處理系統(tǒng)的部分?？筛鶕?jù)本文教導(dǎo)內(nèi)容而加以修改以加入本發(fā)明中的雙腔室處理系統(tǒng)的ー個(gè)實(shí)例是美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/330，156號(hào)，該申請(qǐng)于2010年4月30日遞交，由Ming Xu等人所完成，其發(fā)明名稱為“雙腔室處理系統(tǒng)”。或者是，如圖2C下部所示，第一與第二氣體傳送區(qū)域126、128為提供至不同處理腔室224的兩個(gè)噴淋頭220、222 (及/或其它氣體入ロ)。舉例而言，第一氣體傳送區(qū)域126對(duì)應(yīng)至各噴淋頭220、222中的第一區(qū)域(例如圖2A中所示的噴淋頭204的第一區(qū)域202)，而第二氣體傳送區(qū)域128對(duì)應(yīng)至各噴淋頭220、222中的第二區(qū)域(例如圖2A中所示的噴淋頭204的第二區(qū)域206)。此外，雖未示于圖2C中，但第一與第二氣體傳送區(qū)域126、128不需限制為提供至兩噴淋頭，第一與第二氣體傳送區(qū)域也可提供至多個(gè)處理腔室中的任何適當(dāng)?shù)亩鄠€(gè)噴淋頭。舉例而言，第一氣體傳送區(qū)域126對(duì)應(yīng)至多個(gè)處理腔室的多個(gè)噴淋頭中的第一區(qū)域，而第二氣體傳送區(qū)域128對(duì)應(yīng)至多個(gè)處理腔室的多個(gè)噴淋頭中的第二區(qū)域。現(xiàn)參考圖1，可提供一或更多壓力計(jì)來監(jiān)測(cè)在氣體分布設(shè)備100的所需位置處的壓力。舉例而言，壓カ計(jì)132用以監(jiān)測(cè)氣體分布設(shè)備100的上游壓力。在某些具體實(shí)施例中，壓カ計(jì)132設(shè)置于連接在流量控制器104以及第一和第二流量控制歧管106、108之間的氣體線路中。壓カ計(jì)134、136用以分別監(jiān)測(cè)氣體分布設(shè)備100的下游壓力。在某些具體實(shí)施例中，壓カ計(jì)134、136分別設(shè)置于氣體線路中，該氣體線路分別連接于第一和第二流量控制歧管106、108、以及第一和第二氣體傳送區(qū)域126、128之間。控制器130連接至氣體分布系統(tǒng)100以控制系統(tǒng)的組件。舉例而言，控制器130連接至氣體分布平板102以選擇一或更多種處理氣體，以提供流量控制器104設(shè)定所需流率，且至各第一與第二流量控制歧管106、108(或至其中所含的各第一與第二控制閥112、120)以控制哪些控制閥112、120為開啟以提供所需流量比例?？刂破鬟M(jìn)ー步連接至壓カ計(jì)132、134、136以確保符合氣阻流動(dòng)與最小反壓的壓カ需求?？刂破?30是任何適當(dāng)?shù)目刂破?，且為氣體分布系統(tǒng)100所連接的處理腔室或處理工具的處理控制器、或某些其它控制器。適當(dāng)?shù)目刂破?30如圖6中所示，該圖說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的控制器600。如圖6所示，控制器600 —般包含中央處理單元(CPU) 602、內(nèi)存608與支持電路604。CPU 602可用于エ業(yè)設(shè)定的任何ー種形式的通用計(jì)算機(jī)處理器。支持電路604系連接至CPU 602、且可包含高速緩存、時(shí)鐘電路、輸入/輸出子系統(tǒng)、電源供應(yīng)器等。軟件常用程序606 (例如用于操作本文所述的氣體分布系統(tǒng)100，如關(guān)于圖3、4與5所述的內(nèi)容)儲(chǔ)存在控制器600的內(nèi)存608中。當(dāng)由CPU 602執(zhí)行時(shí)，軟件常用程序606將CPU 602轉(zhuǎn)換為專用計(jì)算機(jī)(控制器)600。軟件常用程序606也可儲(chǔ)存于位于控制器130遠(yuǎn)程的第二控制器(未示)中，及/或由其執(zhí)行。發(fā)明人已經(jīng)以所需流量比例范圍、數(shù)個(gè)流率、以及利用多種氣體來測(cè)試氣體分布系統(tǒng)100的具體實(shí)施例。氣體分布系統(tǒng)100在氣體流量為50至500sccm下都符合蝕刻處理的所有精確需求。氣體分布系統(tǒng)100的重復(fù)性達(dá)到1%內(nèi)。圖3說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的用于使氣體分為所需流量比例的方法300的流程圖。方法300 —般開始于302，選擇在第一氣體傳送區(qū)域126與第二氣體傳送區(qū) 域128 (以及可選的其它氣體傳送區(qū)域)間的所需流量比例。所需流量比例一般為設(shè)計(jì)在上述氣體分布系統(tǒng)100中的任何流量比例。舉例而言，根據(jù)第一與第二孔110、118的大小之間的關(guān)系，有數(shù)個(gè)流量比例可供選擇。在選擇了所需流量比例之后，在304，確定選擇性連接至第一氣體傳送區(qū)域126的多個(gè)第一孔110中的第一選擇集合、以及確定可提供所需流量比例、選擇性連接至第二氣體傳送區(qū)域128的多個(gè)第二孔118中的第二選擇集合。在需要提供所需流量比例時(shí)，各第一與第二選擇集合包含ー或更多孔。在某些具體實(shí)施例中，第一與第二選擇集合通過選擇任一或更多第一孔110、以及一起提供所需流量比例的任何一或更多第二孔118而確定。然而，僅選擇任何孔并無法提供氣阻流動(dòng)條件，且/或無法提供足以避免低蒸汽壓氣體流經(jīng)氣體分布系統(tǒng)100時(shí)產(chǎn)生凝結(jié)的所需反壓。因此，發(fā)明人進(jìn)ー步提供了用于選擇第一孔110的集合與第二孔118的集合的方法。確定孔的最佳集合包含確保通過孔的流量系保持為臨界流量、同時(shí)使氣體分布系統(tǒng)100的反壓達(dá)最低?？椎淖罴鸭蠟榱鲃?dòng)氣體組成、所需總流率、以及所需流量比例的函數(shù)。舉例而言，圖4說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的用于使氣體分為所需流量比例的方法400的流程圖。方法400 —般開始于402，確定與所需氣體的所需總流率對(duì)應(yīng)的氮當(dāng)量流量。舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，利用從熱力學(xué)方程式所得到的校正因子來計(jì)算氮當(dāng)量氣體流量。具體而言，在已知固定壓カ下的熱容量、固定體積下的熱容量、以及各氣體的分子量時(shí)，可利用熱力學(xué)第一定律來確定氮當(dāng)量氣體流量。所有的所需氣體流量系可加在一起以確定既定處方步驟的總流量。具體而言，總氮當(dāng)量氣體流量可由下式(I)確定總氮當(dāng)量流量=G1*CF1+G2*CF2+.. . Gn*CFn (I)在式(I)中，Gn為特定氣體的流量，而CFn為該氣體的轉(zhuǎn)換因子。特定氣體的轉(zhuǎn)換因子可由式⑵至式⑷而得CF = (rnp* V Mwn2)パ rn2* V Mwnp) (2)r = SQRT(K*((2/(K+l))' ((K+l)/(K-I)))) (3)K = Cp/Cv (4)
在式⑵中，rnp與rm分別為關(guān)注氣體與氮?dú)獾某?shù)，該常數(shù)可由式⑶與(4)確定。Mwnp與Mwn2分別為關(guān)注氣體與氮?dú)獾姆肿恿?。在?3)中，K為式(4)所定義的常數(shù)。在式(4)中，Cp為關(guān)注氣體(在計(jì)算rnp吋)與氮?dú)?在計(jì)算Fn2吋)在固定壓カ下的熱容量、而Cv為在固定體積下的熱容量。其次，在404，基于通過最小孔的最小氮當(dāng)量流量來確定可能的孔組合。舉例而言，以上針對(duì)所需氣體流量而計(jì)算的氮當(dāng)量流量系與容許最小氮當(dāng)量流量表比較，以確定有助于該所需氣體流量的最小孔。其次,在406,—旦確定了最小孔的大小，就確定第一與第二選擇集合的孔來提供該所需流量比例。舉例而言，在某些具體實(shí)施例中，一旦得知最小孔，可選擇單一較大孔來提供該所需流量比例(亦即第一集合含有ー個(gè)孔，且第二集合含有ー個(gè)孔)。在某些具體實(shí) 施例中，可于第一或第二集合、或兩者中提供ー個(gè)以上的較大孔，以提供所需流量比例。舉例而言，可結(jié)合兩個(gè)或兩個(gè)以上的較大孔來提供通過其中ー個(gè)流量控制歧管的第一氣體流量，且可利用最小孔(或最小孔加上一或更多較大孔)來提供通過另ー個(gè)流量控制歧管的第二氣體流量。第一與第二氣體流量結(jié)合提供了總氣體流量，且以所需流量比例提供于氣阻流動(dòng)條件中?；蛘呤?，在404，基于通過最小的大孔的最小氮當(dāng)量流量來確定可能的孔組合，然后，在406，確定第一與第二選擇集合的孔來基于在404所確定的大孔的大小提供所需流量比例。舉例而言，一旦大孔的大小為已知，即可選擇單ー小孔來提供所需流量比例(例如第一集合含有ー個(gè)孔，且第二集合含有ー個(gè)孔)、或在第一與第二集合、或者兩者中提供多個(gè)小孔來提供所需流量比例。在某些具體實(shí)施例中，可用于提供所需流量比例的孔組合提供于可被例如控制器所參照的表中，以基于一所需氣體流量以及人為輸入的流量比例而自動(dòng)確定第一與第二集合、或成為處理處方的一部分。在某些具體實(shí)施例中，該表指出可選擇哪些孔組合來保持氣阻流動(dòng)條件及/或保持所需最小上游壓力，如上所述。此外，方法400 (以及下述方法500)不需要限制為確定氮當(dāng)量流量為對(duì)應(yīng)至所需氣體的所需流率。舉例而言，可利用氬氣當(dāng)量流量、壓カ當(dāng)量流量、模式化流體動(dòng)カ等來確定孔集合的選擇條件。轉(zhuǎn)參圖3，其次，在306，第一與第二氣體傳送區(qū)域126、128的氣體流量通過第一與第二選擇集合的孔提供，藉此以所需流量比例提供氣體流量，如上所述。在某些具體實(shí)施例中，本發(fā)明的確定所需集合的孔的方法基于確保通過各孔的氣體流量可保持臨界流量、同時(shí)使氣體分布系統(tǒng)100間的反壓達(dá)最低而提供，孔的所需集合為所需氣體、流率與所需比例的函數(shù)。舉例而言，圖5說明了根據(jù)本發(fā)明某些具體實(shí)施例的用于使氣體分為所需流量比例的流程圖，該流程圖有利地助于以提供上述優(yōu)勢(shì)的方式來進(jìn)行孔的選擇。圖5的方法500用以選擇兩個(gè)單一孔(例如，第一孔110與第二孔118)，該兩個(gè)單一孔提供相對(duì)于彼此的所需流量比例。方法500 —般開始于502，確定與所需氣體的所需總流率對(duì)應(yīng)的總氮當(dāng)量流量。總氮當(dāng)量流量(TNEF)已如上述圖4所述方式確定。在某些具體實(shí)施例中，可確定表來提供一或更多種關(guān)注氣體的轉(zhuǎn)換因子。舉例而言，該表包含一般在特定處理腔室、多個(gè)處理腔室中、在制造廠房?jī)?nèi)所使用的氣體、或任何所需集合的氣體的轉(zhuǎn)換因子。在某些具體實(shí)施例中，該表被電子儲(chǔ)存，例如儲(chǔ)存于控制器(如600)的內(nèi)存(如608)、或是可由控制器存取的內(nèi)存中，使得控制器可在需要時(shí)存取該表，例如當(dāng)控制器正在執(zhí)行方法500的全部或其子集合吋。其次，在504，確定通過孔的最小與最大氮當(dāng)量流量。最小與最大氮當(dāng)量容量系對(duì)應(yīng)至正提供的氣體或復(fù)數(shù)氣體的總流率以及所需流量比例。通過孔的最小與最大氮當(dāng)量流量分別由式(5)與式(6)確定Mmin = TNEF/(R+1)(5)Mmax = TNEF*R/ (R+1)(6)在式⑷與式(5)中,Mmin為通過孔的最小氮當(dāng)量流量、而Mmax為最大氮當(dāng)量流量，TNEF為上述502所計(jì)算的總氮當(dāng)量流量，而R為以十進(jìn)制表示的所需流量比例(例如I 1 = 1,2 1 = 2 等)?！て浯?，在506，選擇初始小孔。根據(jù)由哪ー個(gè)氣體傳送區(qū)域(126、128)來接收該較少氣體流量而定，小孔是第一孔110或第二孔108(參照?qǐng)DI)。在某些具體實(shí)施例中，選擇的小孔仍可提供氣阻流動(dòng)的最大大小的孔，該孔通過例如使用上述模型軟件而確定。在某些具體實(shí)施例中，提供了各孔的預(yù)定最小與最大流量的表，該表儲(chǔ)存于可由控制器(如600)存取的內(nèi)存(如608)中，因此可在表上查找令控制器執(zhí)行方法500的軟件指令，并確定最小氮當(dāng)量流量(Mmin)大于或等于該特定孔的最小流量的最大孔。若最小氮當(dāng)量流量低于支持的最小的最小流量(亦即，最小孔所需的最小流量)，軟件即提供警示以告訴使用者其請(qǐng)求的流量與比例系落于氣體分布系統(tǒng)100的操作范圍外。其次，在508，選擇ー個(gè)提供所需流量比例所需要的初始大孔。根據(jù)由哪個(gè)氣體傳送區(qū)域(126、128)來接收較大氣體流量而定，大孔為第一孔110或第二孔118 (參照?qǐng)DI)。大孔由所選擇的小孔乘上所需流量比例而加以選擇。其次，在510，必須確定所選擇的大孔的可用性。所選擇的大孔的可用性系由比較計(jì)算而得的最大氮當(dāng)量流量(Mmax)而確定，以確保其落于所選擇的孔所支持的可用流量范圍內(nèi)(亦即Mmax必須等于或大于通過孔所需的最小流量，且等于或小于通過孔所需的最大流量)。在某些具體實(shí)施例中，通過各孔的最小與最大流量系提供于表中，且可由控制器加以存取，以使控制器確定所選擇的大孔是否為可用。在510，若所選擇的大孔是可用的，則方法500前進(jìn)至518，如下所述；然而，若所選擇的大孔不可用，則方法500系前進(jìn)至512，選擇下一個(gè)較小的小孔并以上述506予以識(shí)另IJ。在514，確定欲提供所需流量比例的下一個(gè)大孔，如上述508。在516，再次確定大孔的可用性，如上述510。在516，若所選擇的大孔是可用的，則方法200繼續(xù)至518，如下所述。但若所選擇的大孔是不可用的，則重復(fù)方法500中512至516，逐漸遞增地選擇較小的小孔、確定提供所需流率所需的對(duì)應(yīng)大孔、以及識(shí)別大孔的可用性。若在任何時(shí)間下，常用程序運(yùn)作完畢可選擇的孔，則該方法便終止，且氣體分布系統(tǒng)100即無法提供所需氣體流量與流量比例、同時(shí)又保持所需氣阻流動(dòng)與最小反壓。在518，一旦確定了大孔，對(duì)應(yīng)的控制閥即開啟以提供通過選擇孔的所需流率比例。在某些具體實(shí)施例中，提供表，該表指引各別的控制閥與對(duì)應(yīng)的孔；因此，參照該表，操作者或控制器系可開啟與所選擇的孔對(duì)應(yīng)的控制閥(112、120)。在確定所選擇集合的孔及開啟對(duì)應(yīng)的閥時(shí)，方法500 —般終止。
可修改方法500以選擇每ー組選擇集合的孔中的多個(gè)孔。舉例而言，可進(jìn)ー步分流流量為通過多個(gè)孔(而非單一孔)，據(jù)此計(jì)算通過各孔的最小與最大的氮當(dāng)量流量。在確定所選擇集合的第一孔110與第二孔118來以所需總流率提供所需流量比例吋，即開啟對(duì)應(yīng)的控制閥112、120以提供氣體流量至氣體傳送區(qū)域126、128。上述方法可類似地使用上述相同技術(shù)而提供氣體至第三或更多的其它氣體傳送區(qū)域。第三(或更多)氣體傳送區(qū)域系 對(duì)應(yīng)至既定處理腔室、其它不同處理腔室、或其組合中的其它區(qū)域。舉例而言，類似于上述方法，可選擇在第三氣體傳送區(qū)域以及第一氣體傳送區(qū)域與第二氣體傳送區(qū)域中其一或兩者之間的所需氣體的所需流量比例。接著，從連接至可提供所需流量比例的第三氣體傳送區(qū)域的多個(gè)第三孔中選擇第三選擇集合。所需氣體系接著以所需流量比例通過第三選擇集合的孔而流至第三傳送區(qū)域。例如，在一些實(shí)施例中，第一氣體傳送區(qū)域可以是第一處理腔內(nèi)的第一區(qū)域，而第ニ氣體傳送區(qū)域可以是第一處理腔內(nèi)的第二區(qū)域，該方法還可包括在與第一處理腔中的第三區(qū)域?qū)?yīng)的第三氣體傳送區(qū)域與第一氣體傳送區(qū)域以及第二氣體傳送區(qū)域中任一者或兩者之間選擇希望氣體的希望流率，從選擇性地連接至可提供希望流率的第三氣體傳送區(qū)域的多個(gè)第三孔確定第三選擇組，并且通過第三選擇組孔以希望的流率來使希望的氣體向第三傳送區(qū)域流動(dòng)。在一些實(shí)施例中，第一氣體傳送區(qū)域可以是第一處理腔內(nèi)的第一區(qū)域，而第二氣體傳送區(qū)域可以是第二處理腔內(nèi)的第一區(qū)域。在一些實(shí)施例中，第一氣體傳送區(qū)域還可包括第二處理腔中的第二區(qū)域，而第二氣體傳送區(qū)域還可包括第一處理腔中的第二區(qū)域?？稍谂c第三處理腔中的第一區(qū)域?qū)?yīng)的第三氣體傳送區(qū)域與第一氣體傳送區(qū)域以及第二氣體傳送區(qū)域中任一者或兩者之間選擇希望氣體的希望流率?？蓮倪x擇性地連接至可提供希望流率的第三氣體傳送區(qū)域的多個(gè)第三孔來確定第三選擇組，并且可通過第三選擇組孔來使希望的氣體以希望的流率流向第三傳送區(qū)域。因此，本發(fā)明的具體實(shí)施例提供了用于使所需氣體流量以所需流量比例范圍分布至兩個(gè)或兩個(gè)以上的所需氣體傳送區(qū)域的方法與設(shè)備。發(fā)明方法與設(shè)備有利地提供了所需流量比例的范圍，同時(shí)為氣體流量的特定組合提供氣阻流動(dòng)，并避免低蒸汽壓氣體的相態(tài)改變。發(fā)明方法與設(shè)備進(jìn)一歩在無法達(dá)到特定比例時(shí)提供指示，無論是因無法保持氣阻流動(dòng)所致、或是因超過為避免流過氣體分布系統(tǒng)的處理氣體的相態(tài)改變所需的上游壓カ所致。發(fā)明的氣體分布系統(tǒng)并不使用傳感器，因此其優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)隨時(shí)間漂移。因此，發(fā)明的氣體分布系統(tǒng)并不需要周期性的零值偏移與跨距檢查。此外，發(fā)明的氣體分布系統(tǒng)具有的平均替換時(shí)間(mean time to replace, MTTR)較傳感器方式的流量控制器為佳,這是因?yàn)榭刂崎y的高可靠度以及不使用主動(dòng)式電子組件或傳感器所致。同時(shí)，發(fā)明的氣體分布系統(tǒng)并不具有加熱的傳感器，因此混合氣體并不會(huì)暴露于高溫而產(chǎn)生不必要的反應(yīng)。發(fā)明的氣體分布系統(tǒng)進(jìn)一歩具有比傳統(tǒng)傳感器方式流量比例控制器更廣的操作范圍，因?yàn)槠洳⒉皇芟抻诹髁總鞲衅鳂?biāo)度。同時(shí)，本發(fā)明的氣體分布系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間亦較短，因?yàn)椴僮鲿r(shí)不需進(jìn)行封閉循環(huán)控制。以上描述與本發(fā)明的具體實(shí)施例有夫，在不背離發(fā)明基本范疇下，可修改得到本發(fā)明的其它與進(jìn)一歩具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種用于控制氣體分布至多個(gè)氣體傳送區(qū)域的設(shè)備，該設(shè)備包含 流量控制器，該流量控制器提供所需的總氣體流量； 第一流量控制歧管，該第一流量控制歧管包含第一入ロ、第一出ロ、及多個(gè)第一孔，該多個(gè)第一孔選擇性連接于該第一入口與該第一出口之間，其中該第一入口連接至該流量控制器；以及 第二流量控制歧管，該第二流量控制歧管包含第二入ロ、第二出ロ、及多個(gè)第二孔，該多個(gè)第二孔選擇性連接于該第二入口與該第二出口之間，其中該第二入口連接至該流量控制器； 其中在該第一出口與該第二出ロ之間的所需流量比例是通過選擇性使流體流經(jīng)該多個(gè)第一孔中的一或更多第一孔以及該多個(gè)第二孔中的一或更多第二孔而提供，且其中在該流量控制器與該第一和該第二流量控制歧管的各個(gè)入口之間的導(dǎo)管的傳導(dǎo)足以在氣體流經(jīng)該設(shè)備時(shí)提供氣阻流動(dòng)條件。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該第一出ロ連接至第一處理腔室的第一氣體傳送區(qū)域，且該第二出口連接至該第一處理腔室的第二氣體傳送區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中該第一出ロ進(jìn)ー步連接至第二處理腔室的第一氣體傳送區(qū)域，且該第二出口進(jìn)ー步連接至該第二處理腔室的第二氣體傳送區(qū)域。
4.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該第一出口連接至第一處理腔室的氣體傳送區(qū)域，而該第二出ロ連接至第二處理腔室的氣體傳送區(qū)域。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該第一與該第二流量控制歧管提供壓力降，該壓カ降足以于該第一該與第二流量控制歧管上游維持限制壓力。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中該限制上游壓カ是下列至少ー者 低于約155托耳； 夠低而足以避免低蒸汽壓カ氣體凝結(jié)；或 受控制以使系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間最佳化。
7.一種用于控制氣體分布至多個(gè)氣體傳送區(qū)域的方法，該方法包含以下步驟 選擇所需氣體在第一氣體傳送區(qū)域與第二氣體傳送區(qū)域之間的所需流量比例； 從選擇性連接至該第一氣體傳送區(qū)域的多個(gè)第一孔中確定第一選擇集合，并從選擇性連接至該第二氣體傳送區(qū)域的多個(gè)第二孔中確定第二選擇集合，該第一選擇集合及該第二選擇集合可提供該所需流量比例；以及 使該所需氣體經(jīng)由該第一與該第二選擇集合的孔流動(dòng)至該第一與該第二氣體傳送區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中確定該第一選擇集合與確定該第二選擇集合的步驟進(jìn)ー步包含以下步驟 確定與該所需氣體的所需總流率相對(duì)應(yīng)的總氮當(dāng)量氣體流量；以及 根據(jù)通過最小選擇孔的最小氮當(dāng)量氣體流量確定可能的孔組合。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中確定該第一選擇集合與該第二選擇集合的步驟進(jìn)一步包含下列任ー步驟 自該多個(gè)第一孔中確定第一小孔，自該多個(gè)第二孔中選擇對(duì)應(yīng)第一大孔，并確定該第一大孔的可用性；或自該多個(gè)第一孔中確定第一大孔，自該多個(gè)第二孔中選擇對(duì)應(yīng)第一小孔，并確定該第一小孔的可用性。
10.如權(quán)利要求9所述的方法， 其中自該多個(gè)第一孔中確定該第一小孔的步驟是根據(jù)通過孔的預(yù)定容許最大和最小氮當(dāng)量氣體流量而完成的，該孔與該第一小孔具有相同大小，且其中確定該第一大孔的該可用性的步驟是根據(jù)通過孔的預(yù)定容許最大和最小氮當(dāng)量氣體流量而完成的，該孔與該第一大孔具有相同大?。换蛘? 其中自該多個(gè)第一孔中確定該第一大孔的步驟是根據(jù)通過孔的預(yù)定容許最大和最小氮當(dāng)量氣體流量而完成的，該孔與該第一大孔具有相同大小，且其中確定該第一小孔的該可用性的步驟是根據(jù)通過孔的預(yù)定容許最大和最小氮當(dāng)量氣體流量而完成的，該孔與該第ー小孔具有相同大小。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過各孔的該容許最大與最小氮當(dāng)量氣體流量被預(yù)定以提供上游壓力，該上游壓カ大于等于下游壓カ的兩倍，其中在提供該所需氣體的流量控制器與該第一與第二孔之間測(cè)量該上游壓力，且其中在該第一與第二孔與該第一與該第二氣體傳送區(qū)域之間測(cè)量該下游壓力。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中在確定該第一大孔的可用性吋，進(jìn)ー步包含以下步驟 選擇第二小孔，其中該第二小孔小于該第一小孔； 選擇對(duì)應(yīng)第二大孔以提供該所需流量比例；以及 確定該第二大孔的可用性。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中在確定該第二大孔的可用性吋，進(jìn)ー步包含以下步驟 對(duì)連續(xù)的小孔與對(duì)應(yīng)的大孔重復(fù)如權(quán)利要求12所述的限制，直到該小孔與該大孔都可使用、或是沒有小孔與對(duì)應(yīng)大孔被確定為可使用為止；以及 可選地，在確定沒有小孔與對(duì)應(yīng)大孔為可使用時(shí)，指示無法提供該所需總流率與該所需流率。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)ー步包含以下步驟 對(duì)應(yīng)于該第一與該第二選擇集合的孔而開啟控制閥，以提供通過該選擇孔的所需流率比例。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該第一氣體傳送區(qū)域是在第一處理腔室內(nèi)的第一區(qū)域，且其中該第二氣體傳送區(qū)域是在該第一處理腔室內(nèi)的第二區(qū)域，或者 該第一氣體傳送區(qū)域是在第一處理腔室內(nèi)的第一區(qū)域，且其中該第二氣體傳送區(qū)域是在該第二處理腔室內(nèi)的第一區(qū)域，并且，可選地，該第一氣體傳送區(qū)域還包括在該第二處理腔室內(nèi)的第二區(qū)域，并且其中，該第二氣體傳送區(qū)域還包括在該第一處理腔室內(nèi)的第二區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)處理腔室進(jìn)行氣體傳送的方法與設(shè)備。在某些具體實(shí)施例中，處理基板設(shè)備包含流量控制器以提供所需的總氣體流量；第一流量控制歧管，該第一流量控制歧管包含第一入口、第一出口、及選擇性連接于其間的多個(gè)第一孔，其中該第一入口連接至該流量控制器；以及第二流量控制歧管，該第二流量控制歧管包含第二入口、第二出口、及選擇性連接于其間的多個(gè)第二孔，其中該第二入口連接至該流量控制器。其中通過選擇性使流體流經(jīng)該第一歧管的該多個(gè)第一孔中的一或更多第一孔以及該第二歧管的該多個(gè)第二孔中的一或更多第二孔而可選擇性獲得在該第一出口與該第二出口之間的所需流量比例。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK102870199SQ201180007644
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者詹姆斯·P·克魯斯, 伊茲拉·羅伯特·高德, 杰瑞德·阿哈默德·里, 明·徐, 克里·林恩·柯布, 安德魯·源, 約翰·W·雷恩 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司