[發明專利]用于控制流到處理腔室的氣流的方法和裝置

有效

• 申請號: 200810006331.0
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101256936A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 埃茲拉·羅伯特·古德;理查德·查爾斯·福韋爾;詹姆斯·帕特里克·克魯斯;賈里德·阿曼德·李;布拉諾·杰夫林;小道格拉斯·亞瑟·布赫伯格;馬丁·杰弗里·薩利納斯
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;C23C16/455;C30B25/14;H01J37/08;H01J37/317;H01J37/32;F17D1/04;F17D3/01;G05D7/06
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明的實施方式一般涉及用于控制流到處理腔室的氣流的方法和裝置。

背景技術

對于許多微電子器件制造工藝，氣流的精確控制是重要的工藝控制因素。在半導體處理腔室中在襯底和襯底支架之間提供氣體是一種用于改善襯底和襯底支架之間的熱傳遞并從而增強襯底溫度控制的精確性和均勻性的眾所周知的方法。另外，為了獲得所需的處理結果，特別是隨著關鍵尺寸和薄膜厚度縮小，需要精確控制流到處理腔室中的工藝氣流。并且，可以將氣體添加到處理腔室流出物流(effluent?shrink)，以減輕襯底處理的環境影響。必須要很好地控制添加到流出物流中的氣體，從而確保有效成本和適當的補救。

與半導體處理腔室一起使用的傳統氣體輸送系統一般包括氣體質量流量計(mass?gas?flow?meter，MFC)作為主要的流量調整器件。然而，MFC的精確度可能受到引起實際氣流的不確定性的多個因素影響。例如，MFC的精確性通常將隨溫度、輸送管道壓力和容量(volume)的變化而改變。由于MFC不準確引起的從氣流設定點的偏差將引起處理缺陷、差的排放控制和昂貴氣體的無效浪費。

盡管傳統的壓力控制系統已經證明相對可靠，但是利用現有技術的現場試驗已經增加了對于流量進行更準確測量的要求。例如，在背側襯底冷卻應用中所使用的氣流的不良控制將導致不良的襯底溫度控制，從而導致差的薄膜沉積或蝕刻結果，這在下一代電路設計中是無法容忍的。

然而，傳統的氣體輸送系統一般具有固定的導管，用于將氣體從氣源發送到處理腔室中。因而，只有預定組合的工藝氣體可在任意時間被傳送到處理腔室中。該固定的氣體傳送路徑阻擋了工藝靈活性。例如，具有固定氣體傳送路徑的處理腔室不能容納需要不同組合的工藝氣體的新的或修改的工藝菜單。另外，一種具有設計以輸送一種組合的工藝氣體從而執行第一工藝的處理腔室不能執行利用不同組合氣體的第二工藝，從而阻止處理腔室用于其它工藝，并使半導體代工廠(FAB)擁有者投資其它的固定設備(capitol?equipment)。因而，期望設計一種具有更好靈活性的氣體輸送系統。

因此，需要一種用于控制至半導體處理系統的氣體輸送的改進的方法和裝置。

發明內容

本發明提供一種用于將氣體輸送到半導體處理系統的方法和裝置。在一個實施方式中，用于將氣體輸送到半導體處理系統的裝置包括具有入口的多個氣體輸入管道和具有出口的多個氣體輸出管道。提供耦接各對氣體輸入和氣體輸出管道的多個連接管道。連接閥配置為控制經過各個連接管道的流量。多個氣體質量流量控制器配置為控制流入各自入口的流量。

在另一實施方式中，提供一種用于控制到處理系統的氣流的方法，其中該處理系統包括經過前級管道耦接到設備排氣裝置的處理腔室，該方法包括：提供具有至少第一、第二、第三和第四入口的歧管，該入口可選擇性耦接到第一、第二、第三和第四出口的至少其中之一；在處理或到校準管路之前，流動一種或多種氣體經過歧管到旁通處理腔室的真空環境；以及在襯底處理期間，流動一種或多種氣體進入處理腔室。

在另一實施方式中，提供了一種用于控制到處理系統的控制氣流的方法，該處理系統包括經過前級管道耦接到設備排氣裝置的處理腔室。該方法包括：流動來自第一氣源的第一氣體進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；流動來自第二氣源的第二氣體進入歧管；選擇歧管內閥的操作狀態，以在處理模式下使第一和第二氣體經過第二或第三出口的至少其中之一排出；流動第一和第二氣體進入歧管并且進入旁通處理腔室的前級管道直到獲得歧管內氣體的預定狀態；在已經獲得預定狀態之后，導引從歧管排出的第一和第二氣體進入到處理腔室；并且處理所述處理腔室內的襯底。

附圖說明

為了能詳細理解本發明的上述特征，將參照部分在附圖中示出的實施方式對以上的概述進行更加詳細的描述。然而，應該注意到，附圖僅示出了本發明的典型實施方式，并因此其不能被理解為是對本發明范圍的限制，因為本發明允許存在其它等效的實施方式。

圖1是耦接到本發明的氣體輸送系統的一個實施方式的半導體處理腔室的簡要示意圖；

圖2是圖1的氣體輸送系統的混合歧管的一個實施方式的簡要視圖；

圖3是混合歧管的另一實施方式的簡要視圖；

圖4是兩個彼此耦接的混合歧管的一個實施方式的簡要視圖；

圖5是耦接到氣體輸送系統的另一實施方式的半導體處理腔室的簡要視圖；以及

圖6是耦接到氣體輸送系統的另一實施方式的半導體處理腔室的簡要視圖。