借助可再入流路径的阀歧管盲管消除的制作方法
【专利说明】借助可再入流路径的阀歧管盲管消除
相关申请交叉参考
[0001 ] 本申请要求2014年11月26日提交的美国临时申请第62/084,856号和2015年7月15日提交的美国临时申请第62/192，859号的权益。上述申请的全部公开内容通过参考被并入此处。
技术领域
[0002]本公开涉及衬底处理系统，更特别地涉及气体到衬底处理系统的输送。
【背景技术】
[0003]此处提供的【背景技术】描述是出于大体上呈现本公开的背景的目的。当前署名的发明人的工作，就其在该技术背景部分以及说明书方面中所描述的、可能不符合作为提交时的现有技术的工作而言，既不明示地也不暗示地承认是本公开的现有技术。
[0004]用于执行沉积和/或蚀刻的衬底处理系统通常包括具有基座的处理室。诸如半导体晶片之类的衬底在处理过程中可被布置在该基座上。在化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)工艺中，包括一或多种前体的气体混合物可被引介到处理室中以在衬底上沉积膜或者以蚀刻衬底。在一些衬底处理系统中，射频(RF)等离子体可被用于激发化学反应。使用等离子体的CVD和ALD系统被称为等离子体增强CVD(PECVD)和等离子体增强ALD(PEALD)。
[0005]几乎任何沉积工艺的一个后果是不希望的沉积发生在处理室的内表面上并产生膜残留物。膜残留物可随时间累积并在衬底处理过程中溶解、分散或以其他方式散布在处理室中，这会增加缺陷。为了防止这种情况发生，使用远程等离子体清洁(RPC)气体周期性地去除膜残留物以避免后续污染。
[0006]现在参考图1，气体输送组件10被示出为包括具有主体21的弯头连接器20，主体21限定具有入口和出口的第一气体通道24ο主体21还限定具有入口和出口的第二气体通道25。第一气体通道24的出口被连接到第二气体通道25的中部(在接头26处)。在使用中，气体，比如汽化的前体气体、吹扫气体和/或其他气体，从第一气体通道24的入口流到接头26并从接头26穿过第二气体通道25的下部(示为路径27)流到诸如喷头等气体分配装置(未图示)。
[0007]第二气体通道25的入口被连接到包括主体37的远程等离子体清洁(RPC)阀组件36。阀构件38被布置在主体37的阀室39中。在清洁过程中，RPC气体在42处被供应、穿过连接器50到达阀室39的入口开口 54。如果阀构件38位于打开位置，则RPC气体流到与弯头连接器20的第二气体通道25的入口连接的气体通道56并接着流到气体分配装置。
[0008]当气体沿路径27被供应且阀构件38处于关闭位置时，气体输送组件10具有位于气体通道56和第二气体通道25的上部中的盲管容积腔60(dead-1 eg volume)。盲管容积腔60可困住汽化的前体气体。盲管容积腔中的滞流可凝结成颗粒，所述颗粒可落到衬底上，这会增加缺陷。
[0009]现在参考图8，另一气体输送组件600被示出为包括一或多个阀组件620-1、620_2……和620-N(统称为阀组件620)以及阀歧管628。阀组件620被配置来控制流体进出阀歧管628的流。在这点上，阀歧管628包括限定一或多个气体通道676-1、676-2......和676-N
(统称为气体通道676)的主体674，第一、第二和第三入口 678、680、682以及第一和第二出口684、685。
[0010]第一气体通道676-1从阀歧管628的第一入口 678延伸到第二阀组件620-2，并与第一入口 678和第二阀组件620-2流体连通。第二气体通道676-2从第一气体通道676-1延伸到第一阀组件620-1。第三气体通道676-3从第一阀组件620-1延伸到阀歧管628的第一出口684。第四气体通道676-4从第二阀组件620-2延伸到阀歧管628的第二出口 685。
[0011]气体输送组件600以至少三种模式进行操作，比如转移模式、供应模式和待命模式。气体输送组件600可连续循环地操作使得转移模式在供应模式之前、供应模式在待命模式之前、而待命模式在转移模式之前。在转移模式中，气体通道676中的旧前体可被新鲜前体替换。在供应模式中，汽化的前体被供应给处理室。在待命模式中，汽化的前体不被供应也不被转移。
[0012]当供应汽化的前体时，第一阀组件620-1被关闭而第二阀组件620-2被打开。汽化的前体气体从第一入口 678被供应、穿过第一气体通道676-1到达第二阀组件620-2。汽化的前体气体流过第二阀组件620-2和第四气体通道676-4到达处理室或衬底处理系统的其他部分。
[0013]在待命模式期间，第一和第二阀组件620-1、620_2被关闭使得来自第一入口678的汽化的前体的流被阻止。因此，在待命模式期间，汽化的前体气体仍在第一气体通道676-1中。在一些条件下，第一气体通道676-1中的滞留的汽化前体可凝结成颗粒。稍后进入处理室的滞留的汽化前体会造成缺陷。
[0014]在供应模式中将汽化的前体供应给处理室之前，该汽化的前体被转移并丢弃使得气体通道676-1中的旧的汽化前体被新鲜前体替代。当转移汽化的前体时，第一阀组件620-1被打开而第二阀组件620-2被关闭。当汽化的前体气体从第一入口 678被供应穿过第一气体通道676-1时，该汽化的前体气体穿过第二气体通道676-2、第一阀组件620-1和第三气体通道676-3流出阀歧管628。
[0015]虽然转移模式提供了一些改进，但并非全部的旧的汽化前体被去除。气体输送组件600具有位于第二气体通道676-2下游、第二阀组件620-2上游的盲管容积腔690。具体地，在待命模式期间滞留在该盲管容积腔中的汽化的前体在转移模式期间不会通过第一阀组件620-1被转移。在转移模式期间困在盲管容积腔690中的汽化的前体在供应模式期间仍从第一和第四气体通道676-1、676-4流入处理室中并在衬底中产生缺陷。
【发明内容】
[0016]用于衬底处理系统的气体输送系统包括第一气体通道。圆筒限定具有第一端和第二端的第二气体通道。所述圆筒被至少部分地布置在第一气体通道内使得所述圆筒和所述第一气体通道共同限定在所述圆筒的外表面和所述第一气体通道的内表面之间的流通道。所述流通道与所述第二气体通道的所述第一端流体连通。第三气体通道与所述第二气体通道的所述第二端流体连通。
[0017]在其他特征中，第一阀具有入口和出口。第一阀的出口与衬底处理系统的处理室流体连通。第二阀具有入口和出口。第一气体通道与气体供应源流体连通。所述流通道与第一阀的入口流体连通。第三气体通道与第二阀的入口流体连通。
[0018]在一些配置中，所述气体供应源包括汽化前体的源。
[0019]在一些配置中，第二阀能操作来将流体流从第一阀的入口转移走。
[0020]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置来打开和关闭第一和第二阀的控制器。
[0021]在一些配置中，所述控制器被配置来在第一操作模式中关闭第一阀并打开第二阀。
[0022]在一些配置中，所述控制器被配置来在第二操作模式中打开第一阀并关闭第二阀。
[0023]在一些配置中，所述控制器被配置来在第三操作模式中关闭第一和第二阀。
[0024]在一些配置中，所述第一气体通道包括与所述圆筒密封接合的端口。
[0025]在一些配置中，所述第一阀包括阀座，且所述第二气体通道的所述第一端被布置在所述阀座的上游且在所述端口的下游。
[0026]在一些配置中，所述圆筒被同中心布置在所述第一气体通道内。
[0027]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置来加热所述流通道的加热器。
[0028]在一些配置中，所述圆筒的外表面包括径向向外延伸的第一和第二突出部，所述第一和第二突出部限定与第一和第二气体通道流体连通的间隙。
[0029]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置为在待命模式中操作的控制器，其中第一和第二阀防止汽化的前体流过所述第一和第二阀。
[0030]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置为在转移模式中操作的控制器，其中第一和第二阀引导汽化的前体穿过所述第二和第三气体通道以及所述第二阀。
[0031]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置为在供应模式中操作的控制器，其中第一和第二阀引导汽化的前体穿过所述第一气体通道以及所述第一阀。
[0032]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置来关闭所述第一和第二阀以防止汽化的前体从气体供应源流过所述第一和第二阀的控制器。
[0033]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置来关闭所述第一阀并打开所述第二阀以将汽化的前体从所述气体供应源转移穿过所述第二阀的控制器。
[0034]在一些配置中，所述气体输送系统包括被配置来关闭所述第二阀并打开所述第一阀以将所述汽化的前体从所述气体供应源供应穿过所述第一阀的控制器，其中所述第一阀被配置来将所述汽化的前体供应给处理室。
[0035]根据另一方面，本公开提供了一种用于衬底处理系统的阀组件。所述阀组件可包括第一流道、第二流道、第三流道、第四流道和阀致动器。所述第一流道可被配置为与第一气体供应源流体连通。所述第二流道可被配置为与第二气体供应源流体连通。所述第三流道可从所述第二流道延伸到第一出口。所述第四流道可与所述第一流道流体连通且被配置为与所述衬底处理系统的处理室流体连通。所述阀致动器可包括能在打开位置和关闭位置之间移动的隔膜。所述第二流道可与所述第三流道在所述关闭位置流体连通，且与所述第四流道在所述打开位置流体连通。
[0036]在一些配置中，所述第二气体供应源包括汽化前体的源。
[0037]在一些配置中，所述隔膜可操作来防止所述第二流道和所述第四流道之间在所述关闭位置流体连通。
[0038]在一些配置中，所述阀组件包括被配置来打开和关闭所述隔膜的控制器。
[0039]在一些配置中，所述控制器被配置来在第一和第二操作模式中关闭所述隔膜，且在第三操作模式中打开所述隔膜。
[0040]在一些配置中，所述第二流道包括入口和第二出口，且所述第三流道从所述第一出口延伸到所述第二出口。
[0041 ]在一些配置中，所述隔膜被配置为密封接合所述第二出口。
[0042]在一些配置中，所述隔膜被配置来在所述关闭位置将汽化的前体的流从所述第二流道转移到所述第三流道。
[0043]在一些配置中，所述隔膜被配置来在所述打开位置将汽化的前体的流从所述第二流道供应到所述第四流道。
[0044]在一些配置中，所述隔膜被配置来在所述打开和关闭位置将吹扫气体的流从所述第一流道供应到所述第四流道。
[0045]根据另一方面，一种用于衬底处理系统的阀组件被提供。所述阀组件可包括阀致动器和耦合到阀致动器的阀体。所述阀体可从第一端延伸到第二端。所述第一端可包括