[发明专利]用于控制流到处理腔室的气流的方法和装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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缩小，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。

发明内容

本发明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

为了能详细理解本发明的上述特征，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，附图仅示出了本发明的典型实施方式，并因此其不能被理解为是对本发明范围的限制，因为本发明允许存在其它等效的实施方式。

图1是耦接到本发明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。