增强的气体流率控制的方法及设备的制造方法
【专利说明】増强的气体流率控制的方法及设备
[0001]相关申请
[0002]本申请案主张2012年8月21日申请的美国专利申请案第13/591，212号，发明名称为 “METHODS AND APPARATUS FOR ENHANCED GAS FLOW RATE CONTROL (增强的气体流率控制的方法及设备)”的优先权(律师文案第16437USA/FEG/SYNX/CR0CKER S号)，将美国专利申请案全部内容经由引用并于本案中，以为各目的之用。
技术领域
[0003]本发明一般涉及用于电子装置制造的气体流率控制，并且特别是针对用于增强气体流率控制得更精确的方法及设备。
【背景技术】
[0004]半导体处理过程对流率的变化和扰动可能特别敏感。因而，用于半导体处理腔室的气体输送系统尝试在精确的速率及压力下，输送稳定流动。现有技术中的气体输送系统使用分流法，以于多注入点及多腔室结构中改良混合比率的准确性、可重复性和再现性，而前述的结构共享气体的供应端。在数种应用里，分流也显著地降低了气体输送系统的成本。分流装置的范围由简易的Y型管道，到实时流量反馈比率控制器(FRC)。所述流量反馈比率控制器积极地尝试控制经由所述流量反馈比率控制器的输出通道分配的气体的相对流率。然而，随着新科技持续实现较小的关键尺寸，较高程度的流量控制精确性成了追求的目标，因而需要用来增强气体流率控制更为精确的方法与设备。
【发明内容】
[0005]发明的方法与设备被用于一种控制气体流动至半导体处理腔室中的方法。所述方法包括以下步骤:使流量比率控制器中的比率设定点反馈控制无效；启动气体流动经过所述流量比率控制器；当上游压力达到储存的上游压力值时，移动所述流量比率控制器的阀门至基于储存位置的预设位置，其中所述储存位置与所述储存的上游压力值于前期处理运行期间被储存；确定稳态流量比率控制器输出的流动已达到；及使所述流量比率控制器中的比率设定点反馈控制有效。
[0006]在某些实施例中，该发明提供了一种流量比率控制器组件。所述组件包括:控制器；输入气体线路；压力传感器，所述压力传感器耦接至所述输入气体线路，并适于测出在所述输入气体线路内的上游气体压力；四散歧管，所述四散歧管具有耦接至所述输入气体线路的输入端，及多个输出端；多个质量流量传感器，每一质量流量传感器操作地耦接至所述四散歧管的所述多个输出端中的不同的输出端，且适于测出经过各个输出端的气体流量；及多个可调整阀门，每一阀门操作地耦接至所述四散歧管的所述多个输出端中的不同的输出端，且适于控制经过各个输出端的气体流量。所述控制器操作地耦接至所述多个可调整阀门，且适于控制所述阀门的每一位置，以基于储存的位置，设定所述阀门至预定位置。
[0007]在其它实施例中，本发明提供一种用于一或多个处理腔室的气体输送系统。所述系统包括:气体供应面板，所述气体供应面板包括多个质量流量控制器；流量比率控制器组件，所述流量比率控制器组件具有输入气体线路，所述输入气体线路耦接至所述气体供应面板，所述流量比率控制器组件包括多个输出气体线路，适于耦接至一或多个处理腔室。所述流量比率控制器组件包括:控制器；压力传感器，所述压力传感器耦接至所述输入气体线路，并适于测出在所述输入气体线路中的上游气体压力；四散歧管，所述四散歧管具有输入端，所述输入端耦接至所述输入气体线路与所述多个输出气体线路；多个质量流量传感器，每一质量流量传感器操作地耦接至所述四散歧管的所述多个输出气体线路中不同的输出气体线路，且适于测出经过各别输出气体线路的气体流量；及多个可调整阀门，每一阀门操作地耦接至所述四散歧管的所述多个输出气体线路中不同的输出气体线路，且适于控制经过各个输出气体线路的气体流量。所述控制器操作地耦接至所述多个可调整阀门，且适于控制所述阀门的每一位置，以设定所述阀门至基于储存的位置的预定位置。
[0008]提供了许多其它的方面。本发明的其它特征与方面，根据下列详细的描述、随附的权利要求与附图，将显得更加清楚。
[0009]附图简单说明
[0010]图1为示意方块图，描绘依照本发明某些实施例的示例性的气体输送系统。
[0011]图2为示意方块图，描绘依照本发明某些实施例的示例性的流量反馈比率控制器(FRC)。
[0012]图3为描绘示例性的控制气体流量方法的流程图，所述方法使用依照本发明某些实施例的流量反馈比率控制器。
[0013]图4为曲线图，所述曲线图描绘经过常规的流量反馈比率控制器的气体流率随时间关系，与经过依照本发明某些实施例的流量反馈比率控制器的气体流率随时间关系的示例性比较。
[0014]图5为曲线图，所述曲线图描绘常规的流量反馈比率控制器的上游气体压力随时间关系，与依照本发明某些实施例的流量反馈比率控制器的上游气体压力随时间关系的示例性比较。
[0015]具体描述
[0016]本发明提供用于控制气体流动至处理腔室的改良的方法与设备。特别是本发明减少用以找出进入处理腔室的流率的设定时间，所述流率以在所述气体流动中最少的扰动提供期望的气体量。改良气体流量控制的方法的现有技术中并未尝试实现经过流量比率控制器的稳态流动。依照本发明通过减少所述设定时间，瞬时流动被消除或最小化，并且因为气体运送至所述腔室被较佳地界定且短暂的停留时间显著地减少，较严格的工艺控制能因此实现。
[0017]由本身基于反馈的控制存在着某些固有的局限性。直到控制的变量发生偏离后，才会采取纠正措施。因而，完美控制(在干扰发生期间所述控制的变量没有自设定点偏离或设定点改变)理论上不可行。反馈控制没有提供预测控制作用以补偿已知的(即，可预料的)或可测量的干扰的效果。在某些例子中，工艺制作方法具有严格容限，对于工艺而言，反馈控制可能不甚满意。如果一个显著的或重复的干扰发生，所述工艺可能于延长时间内，在一瞬态下操作，速度不够快以达到所需的稳态。
[0018]本发明使用由前期处理运行得到的前馈信息，在适当的时间，从使用常规的流量比率设定点反馈控制器，直接切换设定流量控制器的阀门开口至基于所述前期处理运行的预定位置。
[0019]本发明也包括一种新颖的流量比率控制器，所述流量比率控制器能在两种不同的模式下操作以实现本发明的方法。在反馈模式中，所述流量比率控制器的阀门基于测出的流量，而由所述控制器继续地调整，以实现基于特定设定点的所需的流量比率。在前馈模式中，所述流量比率控制器的阀门被设定至预先储存的位置，所述位置是在前期处理运行期间确定的。因而，在某些实施例中，本发明新颖的流量比率控制器可包括(I)质量流量传感器以便于在所述反馈模式中操作(例如，基于反馈数据重复地调整所述阀门位置)与(2)阀门位置传感器与存储器，用来检测及储存由前期处理运行得来的阀门位置，以便于在所述前馈模式中操作(例如，基于所述前馈数据设定所述阀门至最终位置)两者。此外，所述新颖的流量比率控制器可包括多个阀门，所述阀门能同时(I)相对于彼此被调整以寻找实现所需的流量比率的位置以及(2)被设定于基于先前储存的位置的绝对的位置。
[0020]请翻到图1，图1描述依照本发明的示例性的气体输送系统100。所述系统100包括气体供应面板102，所述气体供应面板102包括多个质量流量控制器(MFC) 104(仅三个用于表示)。所述质量流量控制器104与本发明的新颖的流量比率控制器(FRC)组件106流体连通。根据在处理过程中执行的工艺制作方法，由所述质量流量控制器104供应至所述流量比率控制器组件106的不同气体的数量会变化。所述流量比率控制器组件106经由输出线路歧管耦接至一或多个处理腔室108、110。在某些实施例中，所述处理腔室108、110可适于在所述处理腔室108、110内的一个以上的区域中接收气体，并因而所述歧管可