[发明专利]用于脉冲沉积监测和控制的传感器

说明书

相关申请的交叉参考

本申请涉及2004年4月12日(案号MKS-143)提交的系列号 为10/822,358(“’358申请”)的共同-未决申请、2004年12月17 日(案号MKS-147)提交的系列号为11/015,465(“’465申请”)的 共同-未决申请、2005年3月18日(案号MKS-156)提交的系列 号为11/083,586(“‘586申请”)的共同-未决申请，其全部转让给本 申请的受让人，其全部内容在此引为参考。

背景技术

半导体生产需要反应气体精细同步并且准确测定地传输至反 应室。在ALD(原子层沉积)工艺中，例如，可以产生分层膜， 一次产生一个原子层。可以连续地将两个或多个前驱体气体脉冲传 输至维持在真空下的反应室。每个前驱体气体可以从基底表面上流 过以在表面形成吸附单层。然后可以将第二前驱体气体导入室(清 洗第一前驱体的室之后)，并且可以与第一前驱体反应以通过自-限 制表面反应形成要求的单层薄膜。可以通过重复必要的沉积循环获 得要求的膜厚度。可以通过计算沉积循环的次数来控制膜的厚度至 原子层精确度。同样，与ALD工艺不同，脉冲沉积系统需要准确 测量至反应室的气体脉冲的传输。

为了在ALD工艺或其它脉冲沉积工艺中获得高水准的性能， 可以以高可靠性和准确度的方式测量和监测流入半导体处理室的 前驱体气体的脉冲质量流量的传输。由于在所考虑的时间量程(毫 秒)各种计时的不准确性，基于流量和压力控制的ALD控制技术 可能是不准确的。而且，这些技术不是控制总剂量，而是控制流量 或压力，由于温度和计时的影响这可能导致显著的剂量变化。

为用于ALD工艺和其他半导体制造工艺中，需要传输气体的 高可重复性和精确质量。需要用于实际测量流入到处理室的气体的 量以及用于在每个脉冲过程中精确传输需要量的前驱体原子的方 法和系统。

发明内容

本发明提供一种设备，其包括被构造为以一个或多个脉冲传输 气体的脉冲气体传输装置、与脉冲气体传输装置相连的传感器，以 及控制器。传感器被设置为响应通过气体传输装置进行的气体传输 的存在或缺乏。控制器被设置为根据传感器的响应来确定通过脉冲 气体传输装置传输的气体的量。

本发明还提供一种用传感器监测通过气体传输装置进行的气 体传输的方法，包括：在包括气体的吸收频率的光谱范围内产生光 辐射，以及传输光辐射通过容器，该容器中容纳有通过气体传输装 置传输的气体。该方法还包括在使光辐射传输通过容器中的气体之 后确定光辐射的强度。该方法还包括根据所检测的强度确定通过容 器中气体吸收的光辐射的吸收量来确定由气体传输装置传输的气 体的量。

监测通过脉冲气体传输装置进行的气体传输的方法包括：将被 构造为响应通过气体传输装置进行的气体传输的存在或缺乏的传 感器与脉冲气体传输装置相连。该方法还包括由传感器的响应来确 定通过脉冲气体传输装置传输的气体的量。

附图说明

图1A是脉冲气体传输系统的一个实施例的框图。

图1B仍然示出图1A所示的脉冲气体传输系统中的气体传输 装置。

图2是用于监测气体传输的光学传感器的概念框图。

具体实施方式

下面描述精确监控通过脉冲气体传输系统进行的气体传输的 系统和方法。概括地说，所述系统可以包括被构造为以一个或多个 脉冲传输气体的脉冲气体传输装置、与脉冲气体传输装置相连的传 感器，以及控制器。传感器被设置为响应通过气体传输装置进行的 气体传输的存在或缺乏。控制器被设置为根据传感器的响应来确定 通过脉冲气体传输装置传输的气体的量。

在图1A所示的一个实施例中，传感器可以是光学传感器，脉 冲气体传输装置可以是ALD(原子层沉积)系统的一部分。图1A 是用于原子层沉积的脉冲气体传输系统100，和用来监测ALD系 统100中气体传输的光学传感器200的框图。当图1A所示实施例 示出ALD系统时，应当理解为该公开描述的技术也适用于ALD系 统以外的脉冲沉积系统，并且不同的实施例可以涉及不同的脉冲沉 积系统。