分离式泵送方法、装置和系统的制作方法

分离式泵送方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于半导体制造处理室的分离式泵送系统和方法。该分离式泵送方法可以提供两个独立的排气路径，每个排气路径被配置来排放不同的处理气体。排气路径可以被配置来不排放除被配置由该排气路径来排放的处理气体之外的处理气体。
【专利说明】分罔式栗送方法、装置和系统 相关申请的交叉引用
[0001] 本申请根据35U. S. C. § 119(e)要求于2012年3月9日提交的申请号为 61/609, 199、名称为"分离式泵送方法、装置和系统"的美国临时申请的权益，并且根据35U. S.C. § 120要求于2013年3月1日提交的申请号为13/783, 059、名称为"分离式泵送方法、 装置和系统"的美国专利申请的优先权，这两者的全文都通过引用并入本文。

【背景技术】
[0002] 在许多半导体制造处理中，可以将半导体晶片放置在反应室或反应器中，并将其 暴露于一种或多种处理化学物质。这些化学物质可以与半导体晶片反应并使得半导体晶片 经历沉积、蚀刻、固化、或其它处理。
[0003] 最近在业界中广泛使用的一种半导体制造处理为原子层沉积（ALD)。在典型的 ALD处理中，以重复、交替的方式将晶片暴露于两种或更多种不同的处理气体。穿过晶片的 处理气体流通常在时间上分开，以防止处理气体在晶片反应区域中混合。处理气体流也可 以是很短的，例如，约为2-3秒或更短。在ALD中，每个交替气体流动循环可以导致厚度介 于约〇. 1至3A之间的高度保形层的沉积。由于这些层的厚度较薄，ALD处理可能涉及数 百个交替的ALD循环以达到期望的厚度。
[0004] 在典型的ALD处理循环中，第一处理气体可以穿过晶片流动并经历与晶片的表面 的自限制反应以形成保形层。一旦第一处理气体停止与晶片反应，在缺乏进一步的干涉情 况下，即使进一步应用第一处理气体也不会导致进一步的层的形成一这种特性导致极均匀 的厚度或高度保形性的层。为了能够增加额外的层（因此增加进一步沉积的材料的厚度）， 在使用清扫气体清扫晶片周围的体积之后，接着可以将第二处理气体施加到晶片以"重置" 层的暴露表面，以使得晶片随后能够重新暴露于第一处理气体以导致额外的层的形成。一 旦完成重置并停止第二处理气体，在使用清扫气体再次清扫晶片周围的体积之后，第一处 理气体可以重新开始，并可以沉积另一层。这个处理可以重复进行直到达到期望的沉积厚 度。然而，如果第一处理气体与第二处理气体混合，则ALD处理可能表现出传统的化学气相 沉积处理（CVD)的特性，该传统的化学气相沉积处理是时间较短的处理，但它也提供不具 有ALD所提供的高度保形性的沉积层。因此，为了防止ALD处理转变成事实上的CVD处理， 使穿过晶片的第一处理气体流与第二处理气体流在时间上分开，使得在晶片附近有很少第 一处理气体与第二处理气体的混合直到没有第一处理气体与第二处理气体的混合。
[0005] 在传统的ALD装置以及用于其中穿过晶片的不同处理气体的气体流可以时间上 分开的其它半导体处理的装置中，可以经由共用排气管路从装置的反应室排放所使用过的 处理气体（包括第一处理气体、第二处理气体、所使用的任何载体气体、以及在这样的处理 中所涉及的任何其它气体）。


【发明内容】

[0006] 在附图和下面的【具体实施方式】中阐述了本说明书中该主题的一种或多种实施方 式的细节。【具体实施方式】、附图、和权利要求书将使其它特征、方面、和优点变得显而易见。 需要注意的是，除非特别指明附图为比例缩放图之外，否则下面的附图的相对尺寸可能没 有按比例绘制。
[0007] 在一些实施方式中，可以提供用于半导体处理操作的装置。该装置可以包括反应 室、与该反应室流体连接的第一前级管道，以及与该反应室流体连接的第二前级管道。该第 一前级管道可以被配置来从该反应室排放第一处理气体以及该第二前级管道可以被配置 来从该反应室排放第二处理气体。
[0008] 在一些这样的实施方式中，该第一前级管道和该第二前级管道都可以在进入该反 应室的任何处理气体进入端口的下游处与该反应室流体连接。在该装置的一些实施方式 中，该第一前级管道和该第二前级管道可以通过分开的端口与该反应室流体连接。
[0009] 在该装置的一些实施方式中，该装置还可以包括将该第一前级管道和该第二前级 管道流体连接至该反应室的共用前级管道。在这样的实施方式中，该共用前级管道可以位 于该第一前级管道与该第二前级管道的上游处。在一些这样的实施方式中，该装置可以包 括被配置来调节该共用前级管道的流体流的共用阀。该共用阀可以位于该反应室与该第一 前级管道之间以及该反应室与该第二前级管道之间。在该装置的一些进一步的这样的实施 方式中，该共用阀可以包括节流元件和关闭元件。
[0010] 在一些进一步的实施方式中，该装置可以包括位于该第一前级管道上并被配置来 调节通过该第一前级管道的流体流的第一阀，以及位于该第二前级管道上并被配置来调节 通过该第二前级管道的流体流的第二阀。在一些这样的实施方式中，该第一阀和该第二阀 都可以是非密封的高速节流阀。在一些这样的实施方式中，该非密封的高速节流阀从1个 大气压至真空可以具有少于1秒的驱动速度以及小于lOOOsccm的渗漏速率。在一些其它 实施方式中，该第一阀和该第二阀都可以是机械密封的、高速的阀。
[0011] 在一些实施方式中，可以提供第一真空泵和第二真空泵，该第一真空泵具有与该 第一前级管道流体连接的第一吸入口并且该第二真空泵具有与该第二前级管道流体连接 的第二吸入口。在一些这样的实施方式中，该第一真空泵和该第二真空泵可以具有基本上 相似的性能特征并且该第一前级管道和该第二前级管道可以具有基本上相同的长度和直 径。
[0012] 在一些实施方式中，该装置还可以包括第一排气管路和第二排气管路，该第一排 气管路与该第一真空泵的第一排气出口流体连接并且与减排系统流体连接，该第二排气管 路与该第二真空泵的第二排气出口流体连接并且与减排系统流体连接。在一些这样的实施 方式中，该装置可包括该减排系统。
[0013] 在一些实施方式中，该装置可以包括与该反应室流体连接的第三前级管道。该第 三前级管道可以被配置来从该反应室排放第三处理气体。该第三处理气体可以与该第一处 理气体和该第二处理气体不同。在一些这样的实施方式中，该第三前级管道可以在该反应 室中的任何处理气体进入端口的下游处与该反应室流体连接。
[0014] 在一些实施方式中，该装置可以进一步包括控制器，其包括一个或多个处理器以 及一个或多个存储器。该一个或多个处理器可以与该第一阀和该第二阀通信连接，并且该 一个或多个存储器可以存储用于控制该一个或多个处理器以执行下列操作的计算机可执 行指令：接收指示该第一处理气体正在流入该反应室中的第一数据；响应于所接收的该第 一数据，控制该第一阀处于打开状态并且控制该第二阀处于基本上关闭的状态；接收指示 该第二处理气体正在流入该反应室中的第二数据；以及响应于所接收的该第二数据，控制 该第二阀处于打开状态并且控制该第一阀处于基本上关闭的状态。
[0015] 在一些这样的实施方式中，该一个或多个存储器可以存储用于进一步控制该一个 或多个处理器以执行下列操作的进一步的计算机可执行指令：接收指示清扫气体正在流入 该反应室中并伴随从该反应室清扫该第一处理气体的第三数据；响应于所接收的该第三数 据，控制该第一阀处于打开状态并且控制该第二阀处于基本上关闭的状态；接收指示清扫 气体正在流入该反应室中并伴随从该反应室清扫该第二处理气体的第四数据；以及响应于 所接收的该第四数据，控制该第二阀处于打开状态并且控制该第一阀处于基本上关闭的状 态。
[0016] 在一些实施方式中，可以提供执行半导体制造处理的方法，该方法包括：a)提供 第一处理气体至反应室中的晶片反应区；b)通过执行第一清扫操作清扫该晶片反应区的 该第一处理气体；c)在步骤（b)期间对与该反应室流体连接并且位于该反应室中的任何处 理气体进入端口的下游的第一前级管道抽真空；d)提供第二处理气体至该晶片反应区；e) 通过执行第二清扫操作清扫该晶片反应区的该第二处理气体；以及f)在步骤（e)期间对与 该反应室流体连接并且位于该反应室中的任何处理气体进入端口的下游的第二前级管道 抽真空，该第二前级管道与该第一前级管道分离使得当气体处于该第一前级管道和该第二 前级管道中时，该第一前级管道中的气体不与该第二前级管道中的气体混合。在一些进一 步的实施方式中，该方法还可以包括重复步骤（a) -直到步骤（f) 一次或多次。在一些进 一步的实施方式中，该方法还可以包括：g)在步骤（a)期间对该第一前级管道抽真空以及 h)在步骤（d)期间该第二前级管道抽真空。在一些这样的实施方式中，该方法可以进一步 包括重复步骤（a) -直到步骤（h) -次或多次。
[0017] 参照附图和【具体实施方式】更具体地描述了这些方面、和其它方面。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1示出了分离式泵送排放系统的实施方式的一个实施例的示意图。
[0019] 图2示出了显示假设的沉积处理的两个循环的各种方面的处理时间轴。
[0020] 图3示出了图2的处理，但是被修改成包括分离式泵送动作。
[0021] 图4示出了分离式泵送技术的流程图。
[0022] 图5示意性地显示了适合与分离式泵送系统一起使用的CFD处理站500。
[0023] 图6示显示了多站处理工具的示意图。

【具体实施方式】
[0024] 本文提供了经由独立的排气管路从反应室抽排半导体处理反应物的方法、装置和 系统。本文所描述的构思可应用于各种背景中，但主要会在半导体处理背景中描述。
[0025] 本发明人已经认识到，经由共用排气管路和泵系统从反应室排放某些反应物可能 导致非挥发性反应产物沉积和/或以其它方式累积在该反应室的共用排气管路和/或泵系 统中，并且可能限制或者阻塞通过共用排气管路的流动或以其他方式妨碍装置的操作，以 至于从反应室排放反应物不再有效率或有效。本发明人已经确定，当两种处理气体具有足 以产生过度压力的非零反应速率，因此加速从混合气体产生固体反应产物时，这样的反应 产物可能成为更严重的问题。由于位于排气系统中的真空泵下游处的排气管路部分相比于 排放系统的上游部分已具有较高的压力，所以这种压力上升在位于排气系统中的真空泵下 游处的排气管路部分中可能是更严重的问题。本发明人还认识到，当某些组合的处理气体 (或由这种处理气体的反应引起的副产物）暴露于在反应室清洁循环时所用的气体（例如， 活化的氟）时，可能会经历强烈的放热反应。这些放热反应可以产生如此多的热量以致排 放反应室的泵的排气管路可以发热变红，引起安全问题。本发明人已经认识到一些方法、装 置、和系统能被有用地应用于从反应室分别除去化学物质，否则该化学物质会在来自反应 室的共用排气管路中反应以形成非挥发性反应产物。
[0026] 在各种工业处理中，提供化学反应物被至反应室，化学反应物在反应室中彼此反 应、或与在该反应室中的物体（例如，衬底）反应，以形成诸如衬底上的沉积层之类的非挥 发性反应产物。在已发生期望的化学反应之后，可以从反应室除去未使用的反应物（例如 气相反应物）。如上所讨论的，本发明人已经认识到，当反应室流出物经由单一管线（例如， 单一泵前级管道（泵之前的管线））流出反应室时，混合的反应物可能在前级管道、泵、和排 气管路内反应以形成非挥发性盐/固体。这些非挥发性固体可能，例如沉积或以其他方式 累积在前级管道或泵中、或者能被困在泵与减排装置之间的排气管路中。根据本文中所讨 论的实施方式，可以提供单独的前级管道以从共同的反应室排放不同的反应物，因此基本 上减少或避免在排气系统中产生非挥发性反应产物。
[0027] -种用于降低这种反应副产物累积的技术是延长在每一第一处理气体/第二处 理气体输送步骤之间所执行的清扫操作。在许多ALD处理中，晶片被容纳在"微体积"中，该 "微体积"通常是反应室内的初始输送并且通常浓缩处理气体的子体积。使用微体积得以使 用较少量的处理气体，导致较低的成本。微体积还使用较少的时间来填充气体，从而减少了 处理气体输送时间以及减少了清扫循环时间。清扫循环的持续时间通常长到足以清扫微体 积内的处理气体，但不足以清扫微体积之外但仍然在反应室或排气系统内的处理气体。因 此，处理气体的混合通常会发生微体积以外的反应室的部分以及排气系统内。通过延长清 扫的持续时间，可以在引入随后的处理气体之前从反应室和排气系统中基本上排空处理气 体，从而防止或显著减少处理气体混合的风险。然而，考虑到所涉及的体积，这种延长的清 扫操作可以显著增加每个ALD循环所需的时间量，从而使这种延长的清扫操作在许多ALD 背景中经济上不可行。
[0028] 另一种用于降低这种反应副产物累积的技术是将"冷阱"并入到排气系统中。冷 阱是提供穿过一个或多个冷（例如，冷藏或冷冻）表面的气体流动路径的装置。流过冷阱 的可冷凝的气体可能会在一个或多个冷表面上凝结并冻结，从而防止已冻结的凝结物与其 它气体的气态混合。冷阱最终被已冻结的凝结物填满并且必须定期清空。在具有长循环时 间的半导体处理（例如，高炉操作）的背景中，在当冷阱未被使用时的部分循环期间（例 如，在反应室抽真空期间），可以执行这种维护程序，从而最低限度地影响整个处理循环时 间。例如，在诸如ALD之类的具有短处理循环时间的其它处理的背景中，可能不存在执行这 种维护而又不显著地影响整个处理循环时间的任何机会。
[0029] 本发明人提供本文所概述的分离式泵送装置和技术作为尤其是如上所讨论的延 长清扫和冷阱技术的替代方案。图1示出了具有双前级管道/泵排气系统的分离式泵送系 统的实施方式的一个实施例的示意图。处理模块100可以具有与第一处理气体供应源104 和第二处理气体供应源106连接的反应室102。阀（未示出）可以控制进入反应室102的 第一处理气体和第二处理气体的流量。
[0030] 共用前级管道108可以从反应室102引出并且可以包括被配置来控制通过共用前 级管道108的流体流的共用阀110。共用阀110可以是具有节流元件的闸阀，例如，摆阀，或 者可以被配置为利用独立的阀以提供节流和密封两种功能，例如组合阀。共用阀110可以 具有节流元件（例如，节流阀），其能够实现节流元件上游处（即，反应室102上游处）的压 力控制。例如，闸阀可以与节流阀结合使用以提供共用阀110。
[0031] 共同前级管道108可以将处理模块100中的反应室102连接至两个独立的前级管 道：第一前级管道112和第二前级管道114。第一前级管道阀116和第二前级管道阀118可 以分别调节通过第一前级管道112和第二前级管道114的流体流。第一前级管道阀116和 第二前级管道阀118可以位于第一前级管道112和第二前级管道114与共用前级管道108 流体连接的点附近。第一泵120和第二泵122可以分别与第一前级管道112和第二前级管 道114的端部流体连接，所述端部与第一前级管道阀116和第二前级管道阀116在第一前 级管道112和第二前级管道114上所处位置的端部相对。第一排气管路128和第二排气管 路130可以分别将第一泵120和第二泵122流体连接至减排系统132。排气管134可以与 减排系统132流体连接并且可以与排放洗涤器136连接。
[0032] 该系统可以被配置来以各种顺序操作（例如通过打开和关闭）第一前级管道阀 116和第二前级管道阀118,使得基本上所有的第一处理气体经由第一前级管道112、第一 泵120、和第一排气管路128从反应室102排空并且使得基本上所有的第二处理气体经由第 二前级管道114、第二泵122、和第二排气管路130从反应室排空。以这种方式，可以防止或 者至少可以基本上防止第一处理气体和第二处理气体在第一前级管道112、第二前级管道 114、第一泵120、第二泵122、第一排气管路128、以及第二排气管路130内混合。这可以基 本上抑制或防止非挥发性反应产物在第一前级管道112、第二前级管道114、第一泵120、第 二泵122、第一排气管路128、以及第二排气管路130内累积。
[0033] 在一些实施方式中，共用前级管道108可能不存在，并且第一前级管道112和第 二前级管道114可以完全独立地与反应室102流体连通。然而，由于两个前级管道上可能 都需要精细的压力控制，导致这可能需要额外的阀硬件和控制器，例如，为了压力控制的目 的，可能在每个前级管道上都需要节流阀，而不是在共用阀110中需要单一的节流元件。在 示出的实施方式中，无论第一前级管道112或第二前级管道114是否处于运行状态，阀110 都可以提供反应室压力控制。
[0034] 应当理解，尽管在图1中所示的系统被设计成将两种处理气体的排气流分开，但 是类似的技术和设备可以用于将两种以上的处理气体的排气流分开。例如，可以为需要与 其它处理气体隔离的每种处理气体提供独立的前级管道/泵/排气管路，以防止在排气系 统内产生反应产物。在确定可能需要的独立的前级管道/泵/排气管路的数目时，可以将 所考虑的处理气体分成若干非反应性组，并且为每个组提供独立的前级管道/泵/排气管 路。例如，如果使用处理气体A、B、C和D，A和B可以与C和D两者都反应以及可以彼此反 应，但C和D不会彼此反应。则在这种系统中，可以使用三组独立的前级管道/泵/排气管 路：一组仅用于排放处理气体A、一组仅用于排放处理气体B、以及一组用于排放处理气体C 和处理气体D。在其它实施方式中，所使用的每一处理气体可以具有专门的和独立的前级管 道/泵/排气管路。
[0035] 需要进一步理解的是，尽管在图1中所示的独立的前级管道/泵/排气管路与共 同的减排系统132、排气管134和排放洗涤器136连接，但是其它实施方式可以以独立的或 部分独立的减排系统132、排气管134和排放洗涤器136为特征。由于减排系统通常使其他 情况下是反应性的化学物质无活性或活性较低，导致在减排系统内处理气体之间的不期望 有的反应可能不会成为问题，并且因此通常可以使用共用减排系统。
[0036] 如上面讨论的，许多半导体处理沉积技术（包括ALD)涉及连续地提供反应物至用 于反应的反应室，以在衬底上形成沉积层。ALD处理使用表面介导的沉积反应以一层接一 层地沉积膜。在一个示例性的ALD处理中，将包括多个表面活性位点的衬底表面暴露于反 应室内的气相分布的第一膜前驱物（P1)、或第一处理气体。一些P1的分子可能在衬底表 面上形成包括P1的化学吸附物质和物理吸附分子的凝结相。接着可以排空反应室以除去 气相和物理吸附的P1使得只留下化学吸附的物质。然后可以引入第二膜前驱物（P2)、或 第二处理气体至反应室使得一些P2的分子吸附至衬底表面。接着可以再排空反应室，这次 除去自由的P2。随后，可以提供热能至衬底以激活所吸附的P1分子与P2分子之间的表面 反应并形成膜层。最后，可以排空反应室以除去反应副产物和可能未反应的P1和P2并结 束ALD循环。可以执行多个连续的ALD循环以形成膜厚度。在其它ALD处理中，在ALD循 环的某些阶段期间可以使用等离子体、或来自等离子体的自由基以协助层沉积。
[0037] 被称为脉冲沉积层（PDL)或快速气相沉积（RVD)处理的相关技术可以是能够从 本文所讨论的分离式泵送排气系统中获益的另一种半导体处理技术。PDL与ALD类似之处 在于都交替地引入反应物气体至衬底表面上，但在TOL中膜可以生长得更快。因此，PDL方 法类似于使用CVD方法能够实现膜快速生长，但具有ALD方法的膜保形性。这种处理在由 Hausmann 等人发表的题为 Rapid Vapor Deposition of Highly Conformal Silica Nano laminates (2002, Science, 298, pages 403-406)的论文以及美国专利号 7, 790, 63 中有描 述，特此将这两者的全文都通过引用并入本文，尤其是将针对它们关于PDL/RVD (快速气相 淀积）技术、反应化学、以及用于执行它的装置的描述并入本文。
[0038] 如在都是于2011年4月11日提交的共同未决的美国专利申请号13/084, 305和 13/084, 399中所进一步描述的，另一种用于施加高度保形膜的技术是等离子体活化保形膜 沉积（CFD)，将这两者的全文都通过引用并入本文，并且尤其是将针对它们关于CFD技术、 反应化学以及用于执行它的装置和系统的描述并入本文。尽管某些CFD技术涉及所使用 的若干反应物中的一种的连续流，使得难以从所使用的其它反应物中独立地排放这种反应 物，但其它CFD技术可以涉及与在ALD处理中所使用的反应物流类似的连续的、交替的反应 物流。因此，某些CFD装置也可以受益于本文中所概述的分离式泵送技术。
[0039] 在一些实施方式中，可以使用分离式泵送系统以例如支持用于通过含硅反应物与 一种或多种含氮反应物和/或含氮反应物掺合物的反应沉积氮化硅膜的CFD处理。示例性 的含硅反应物包括但不限于：双（叔丁基氨基）硅烷61!1 2(順(：(013)3)2或^^45)、二氯硅 烷（SiH 2Cl2)、以及氯硅烷（SiH3Cl)。示例性的含氮反应物包括但不限于：氨、氮气、以及叔 丁基胺（(CH 3)3CNH2或叔-丁基胺）。示例性的含氮反应物掺合物包括但不限于：氮气与氢 气的掺合物。用于CFD以及用于诸如上面讨论的那些其它处理的其它反应物也可以潜在地 利用分离式泵送系统处理。
[0040] 上述分离式泵送装置/系统的实施方式也可以与例如ALD、roL、RVD、CFD、以及类 似的处理结合使用。由于如本文所述的分离式泵送系统旨在防止在与反应室相关的前级管 道、泵、和排气管路内各种处理气体的混合，因此所使用的前级管道阀理想地是当关闭时能 机械密封的诸如闸阀之类的阀。机械密封可以防止处理气体通过阀渗漏。然而，本发明人 已经认识到，在具有短持续时间、高频循环的处理的背景中，当前可用的诸如闸阀之类的机 械密封式阀可能会导致不可接受的性能衰退。例如，在ALD处理中，每个处理循环可能需要 大约几秒，并且ALD装置每个月执行数十万次处理循环并不罕见。由于在每个处理循环中 都将打开和关闭前级管道阀，因此前级管道阀每年可以很容易经受数百万次的操作，这对 具有机械密封件的阀会造成相当大的磨损和破坏。这种磨损和破坏反过来可能会导致频繁 (例如，每周）的停机时间以便更换机械密封件（例如弹性体密封件）。本发明人认识到关 于机械密封阀的另一个性能问题是机械密封阀通常需要几秒来打开或关闭。例如，在某些 情况下，如果实施例ALD循环持续5秒，并且在具有利用在每一方向上打开/关闭的时间为 1秒的机械密封阀的分离式泵送系统的装置上实施该ALD循环，则这会在整体ALD循环时间 上一共增加额外的4秒。这可能产生使可以在给定的时间窗中执行的ALD循环的数目减少 约45%的影响，从而导致生产量急剧降低。应当理解的是，本实施例中是假设性的，并且仅 旨在说明利用机械密封阀可能会遇到的某些潜在的问题，实际的性能可能有所不同，具体 取决于所使用的设备以及所采用的操作参数。
[0041] 本发明人已经认识到，在一些实施方式中，可以利用高速、非密封节流阀或表现出 类似的非密封与响应时间特性的其它阀来提供前级管道阀。非密封节流阀是"非接触式" 阀，其中阀的移动部分没有被设计成：当关闭时接触阀的固定部分来形成密封。非密封节 流阀并不旨在机械密封而主要旨在调节非零气流情况下的压力。例如，常见类型节流阀的 蝶形阀可以以在阀体中的圆柱形孔以及可转动的"挡板"为特征。挡板可以是具有稍微小 于圆筒形孔的内直径的外直径的圆盘。可转动的轴可以沿孔的直径穿过圆筒形孔，并且挡 板可以安装到轴上并且位于孔的中心处。当轴转动时，挡板可以在孔内转动。在低流量的 位置处，挡板可以基本上垂直于孔的中心线。尽管挡板可以因此阻止大部分通过孔的气流， 但是挡板的外边缘与孔的内径之间的小间隙可能使得少量气体发生渗漏。例如，某些现成 的当前可用的非密封蝶形阀当其处于关闭时，穿过阀从大气压至真空表现出小于l〇〇〇sccm 的渗漏，并且从10托至真空表现出小于lOsccm的泄露。在高流量的位置处，挡板可以从闭 合位置转动大约90度，使挡板位置处孔的大部分横截面畅通。这使得气体能够相对自由 的流动通过孔。相比于机械密封阀，非密封节流阀可以提供非常快的致动时间（例如，0. 2 秒），这在上面所讨论的5秒ALD循环的实施例的情况下导致在整体ALD循环时间上至多 增加0. 8秒。相比于在较早的实施例中的可以在给定的窗中执行的ALD循环的数目减少 约45%，采用非密封节流阀代替机械密封阀可能导致可以执行的ALD循环的数目仅减少约 13%。应当理解的是，本实施例中是假设性的，并且仅旨在说明利用机械密封阀可能会遇到 的某些潜在的问题，实际的性能可能有所不同，具体取决于所使用的设备以及所采用的操 作参数。
[0042] 非密封节流阀通常不被用作简单的关闭阀，因为：a)它们通常比机械密封阀更昂 贵，以及b)它们实际上并不密封。因此，在分离式泵送系统中针对第一前级管道和第二前 级管道有效地使用非密封节流阀、或类似的非密封阀作为关闭阀的理念违背了普遍接受的 惯例。使用非密封节流阀作为关闭阀仍然与分离式泵送系统相匹配，因为阀的有限渗漏率 可以使得倘若发生任何气体泄露的话在前级管道内的各种处理气体之间也仅仅能够发生 非常有限的反应，也只在前级管道中引起微量的但通常可以接受的固体形成。
[0043] 可以类似地设计分离式泵送系统的每个分支所使用的前级管道、泵和排气管路的 尺寸，以使得穿过每个分支能够使用类似的泵送速度。然而，在一些实施方式中，每个分支 可以具有独立于其它分支中的其它元件的尺寸的元件，例如，某些或所有分支可以具有不 同尺寸的元件。
[0044] 分离式泵送系统所用的设备可以全部或部分地位于半导体制造设施的下层底板 内（除了例如分离式泵送系统的可以与反应室或共用前级管道连接的部分外）、或者可以 位于底板上方。
[0045] 图2示出了显示假设的沉积处理的两个循环的各种方面的处理时间轴。图2可以 从一般的、上位的观点描述各种不同时间分离的双反应处理（如ALD、PDL、与CFD)。应当理 解的是，示出的量值和持续时间不是按照任何特定的比例绘制，并且与各种操作相关联的 量值和持续时间尽管被示出为基本上相等，但在实际应用中可以不同。例如，在一些实施方 式中，在一种或多种处理气体流动期间，可以关闭流至反应室的载气流或者使其改道。在一 些实施方式中，载气流可能仅在清扫气体流期间才会开启。
[0046] 参照图2,在处理200的所有阶段期间（包括循环210A和循环210B的所有期间） 使惰性载气/清扫气体流动。在反应物A暴露阶段220A处，以受控的流率将反应物A供应 至反应室以充满衬底的暴露表面。反应物A可以是任何合适的沉积反应物（例如，含氮反 应物）。尽管在图2中所示的实施方式示出反应物A暴露阶段220A为具有恒定的流率，但 应当理解，在本发明的范围内可以使用反应物A的任何合适的流量（包括可变流量）。在一 些实施方式中，反应物A暴露阶段220A可以具有超过反应物A充满衬底表面的时间的持续 时间。在所示的实施方式中，反应物A暴露阶段220A还包括载气流，但在某些实施方式中， 在反应物A暴露阶段220A期间可以改变或停止载气流。示例性的惰性载气包括但不限于 ： 氮气、氩气和氦气。可以提供惰性气体以协助处理站的压力和/或温度控制、液体反应物的 蒸发、更快速输送反应物和/或作为用于从处理站和/或处理站的管道除去处理气体的扫 除气体。
[0047] 在反应物A扫除操作240A处，可以停止反应物A流，并且通过载气的连续流动可 以清扫在反应室内的晶片反应区中的剩余反应物A。在反应室并没有连续流入载气的实施 方式中，在反应物A扫除操作240A期间可以开启载气以使其流动。在反应物A扫除操作 240A的尾处，反应区可以基本上没有未反应的反应物A。
[0048] 在反应物A扫除操作240A之后，可以进行反应物B暴露阶段260A。在反应物B暴 露阶段260A处，可以以受控的流率将反应物B供给至反应室以充满暴露的衬底表面。尽管 在图2中所示的实施方式示出反应物B暴露阶段260A为具有恒定的流量，但应当理解，在 本发明的范围内可以使用任何合适的反应物B的流量（包括可变流量）。进一步，应当理 解，反应物B暴露阶段260A可以具有任何合适的持续时间。在一些实施方式中，反应物B 暴露阶段260A可以具有超过反应物B充满衬底表面的时间的持续时间。在反应物B暴露 阶段260A期间流入反应物B的同时，可以利用反应物B激活等离子体以促进反应物B与在 晶片反应区中的晶片的反应。在一些实施方式中，在处理操作期间不需要使用等离子体，也 不需要提供等离子体。
[0049] 在一些实施方式中，在反应物B暴露阶段260A中点燃的等离子体可以形成在衬底 表面的正上方。这可以提供较高的等离子体密度并提高反应物B与晶片之间的表面反应速 率。例如，可以通过利用两个电容耦合板施加射频（RF)场至反应物B的低压体积来产生用 于CFD处理的等离子体。反应物B在板之间通过RF场的电离点燃等离子体，在等离子体放 电区中产生自由电子。这些电子通过RF场加速并可能与气相反应物B分子发生碰撞。这 些电子与反应物B分子的碰撞可以形成参与沉积处理的自由基物质。应当理解的是，可以 经由任何合适的电极耦合RF场。电极的非限制性实例包括处理气体分配喷头和衬底支撑 基座。应当理解的是，除了将RF场电容耦合至气体之外，可以通过一个或多个合适的方法 形成用于CFD处理的等离子体。
[0050] 在一些实施方式中，反应物B暴露阶段260A可以具有超过等离子体活化自由基与 所有暴露的衬底表面以及被吸附物相互作用的时间的持续时间，以在衬底表面上形成连续 膜。
[0051] 在一些实施方式中，可以采用除等离子体处理以外的处理以修改刚沉积完的膜的 特性。这样的处理可以包括电磁辐射处理、热处理（例如，退火或高温脉冲）等。这些处理 中的任何一种可以单独执行或者与另一种处理（包括等离子体处理）结合执行。在一些实 施方式中，可以使用这样的替代处理代替上述等离子体处理中的任何一种。在具体的实施 方式中，处理可以包括将膜暴露于紫外线辐射。
[0052] 在反应物B暴露阶段260A之后，可以进行反应物B扫除操作280A。在反应物B扫 除操作280A处，可以停止反应物B流，并且通过载气的连续流动可以从反应室内的晶片反 应区清扫出剩余反应物B以及由反应物B等离子体所产生的自由基。在并没有连续流入载 气的实施方式中，在反应物B扫除操作280A期间可以开启载气使其流动。在反应物B扫除 操作280A的结尾处，反应区可以基本上没有未反应的反应物B。
[0053] 在已经完成反应物B扫除操作280A之后，可以利用类似的或不同的参数来执行第 二循环210B。第二循环210B可以包括反应物A暴露阶段220A、反应物A扫除操作240A、反 应物B暴露阶段260A、以及反应物B扫除操作280A。可以以连续的方式执行多个这样的循 环以建立期望厚度的沉积层。
[0054] 图3示出了图2的处理，但是被修改成包括分离式泵送操作。如可以看到的，示出 了 310A和310B两个处理循环。每个处理循环310A和310B包括反应物A暴露阶段320A/ B、反应物A扫除操作340A/B、反应物B暴露阶段360A/B、以及反应物B扫除操作380A/B。 在图3中还可以看见第一前级管道和第二前级管道的特性图。如可以看到的，在反应物A 暴露阶段320A/B和反应物A扫除操作340A/B期间，第一前级管道可以处于运行状态（例 如，抽真空），并且第二前级管道可以处于休眠状态（例如，基本上不抽真空）。因此，在反 应物A暴露阶段320A/B和反应物A扫除操作340A/B期间，可以经由第一前级管道从反应 室排放反应物A。
[0055] 相比之下，在反应物B暴露阶段360A/B和反应物B扫除操作380A/B期间，第二前 级管道可以处于运行状态（例如，抽真空），并且第一前级管道可以处于休眠状态（例如，基 本上不抽真空）。因此，在反应物B暴露阶段360A/B和反应物B扫除操作380A/B期间，可 以经由第二前级管道从反应室排放反应物B。每个前级管道的运行的确切时间可以不同于 所示，例如，前级管道气体流可以不与反应物A和反应物B流同时开始，而可以在时间上稍 微错开，以使得介于引入气体流至反应室的时间与气体到达反应室对应出口的时间之间的 时间延迟能得以满足。在判断何时可以停止前级管道气体流时，可以做类似的时间调整。
[0056] 图4示出了分离式泵送技术的流程图。该技术开始于方块402。在方块404中，可 以使反应物A流入反应室并穿过晶片。在晶片暴露于反应物A已达到饱和水平之后，在方 块408中可以从反应室清扫出反应物A。在方块404和408中的一个或者两者期间，在方块 406期间可以通过抽排经由第一前级管道从反应室排放反应物A。
[0057] 接着，在方块410中，可以使反应物B流入反应室并芽过晶片。在晶片暴露于反应 物B已达到饱和水平之后，在方块414中可以从反应室清扫出反应物B。在方块410和414 中的一个或者两者期间，在方块412期间可以通过抽排经由第二前级管道从反应室排放反 应物B。在方块416中，针对是否需要进一步的处理循环可以做出决定。如果需要，则技术 可以返回到方块404和406。如果不需要，则技术可以在方块418中结束。
[0058] 图5示意性地显示了适合与分离式泵送系统一起使用的CFD处理站500。为简单 起见，将CFD处理站500示出为具有用于维持低压环境的处理室体502的独立处理站。然 而，应当理解的是，在通常的低压处理工具环境中可以包括多个CFD处理站500。尽管在图 5中所示的实施方式显示了一个处理站，但是应当理解的是，在某些实施方式中，在处理工 具中可以包括多个处理站。例如，图6示出了多站处理工具600的实施方式。进一步，应 当理解的是，在某些实施方式中，可以通过一个或多个计算机控制器来以编程方式调整CFD 处理站500的一个或多个硬件参数（包括在下面详细讨论的那些）。
[0059] CFD处理站500可以与反应物输送系统501流体通信，该反应物输送系统501用于 输送处理气体以及惰性载气至分配喷头506。分配喷头506可以朝向衬底513分配处理气 体。在图5中所不的实施方式中，衬底513位于喷头506的下方，并显不为被搁在基座509 上。应当理解的是，喷头506可以具有任何合适的形状，并且可以具有任何合适的数量以及 用于在整个衬底513上分配处理气体的端口的布置。
[0060] 在一些实施方式中，微体积507可以位于喷头506下方。在微体积内而不是在处理 站的整个体积内执行CFD处理可以减少反应物的暴露时间和清扫时间、可以减少转换CFD 处理条件（例如，压力、温度等）的时间、可以限制处理站机械手臂暴露于处理气体等。示 例性的微体积尺寸包括但不限于：体积介于0. 1升与2升之间。
[0061] 在一些实施方式中，可以升高或降低基座509以将衬底513暴露于微体积507和 /或改变微体积507的体积。例如，在衬底转移阶段中，可以降低基座509以使得能够将衬 底513装载到基座509上。在CFD处理阶段期间，可以升高基座509以使得能够将衬底413 放置到微体积507内。在一些实施方式中，在CFD处理期间，微体积507可以完全包围衬底 513以及包围基座509的一部分以产生高流阻抗的区。
[0062] 任选地，在CFD处理的部分期间，可以降低和/或升高基座509以调节微体积507 内的处理压力、反应物浓度等。在CFD处理期间，在处理室体502保持在基础压力的一个实 施方式中，降低基座509可以使得能够排空微体积507。微体积507与处理室体积的示例 性的比例包括但不限于：体积比介于1:500与1:10之间。应当理解的是，在一些实施方式 中，可以通过合适的计算机控制器以编程的方式调整基座的高度。
[0063] 在一些实施方式中，调整基座509的高度可以在等离子体活化和/或包含在CFD 处理中的处理循环期间能够改变等离子体密度。在CFD处理阶段结束时，可以在另一衬底 转移阶段期间降低基座509以使得能够从基座509除去衬底513。
[0064] 虽然本文参考高度可调的基座说明了示例性的微体积的变化，但应当理解的是， 在某些实施方式中，可以相对于基座509调整喷头506的位置以改变微体积507。进一步， 应当理解的是，可以通过任何合适的机构来改变基座509和/或喷头506的垂直位置。本 领域的普通技术人员应理解的是，这种机制可以例如由液压、气动、弹簧机构、螺线管等提 供。在一些实施方式中，基座509可以包括例如沿着垂直于衬底表面的轴的旋转机构，以在 处理期间提供衬底513的转动。应当理解的是，在一些实施方式中，可以通过一个或多个合 适的计算机控制器以编程的方式执行这些示例性的调整中的一种或多种。
[0065] 返回到图5所示的实施方式，喷头506和基座509可以与被配置来给微体积507内 的等离子体供应功率的RF电源515和匹配网络516以电气方式通信。在一些实施方式中， 可以通过控制处理站压力、气体浓度、RF源功率、RF源频率以及等离子体功率脉冲的时序 中的一种多种来控制等离子体能量。例如，可以在任何合适的功率电平下操作RF电源515 和匹配网络516以形成具有期望组成的自由基物质的等离子体。合适的功率电平的实例包 括但不限于：介于100W和5000W之间的功率电平。同样地，RF电源515可以提供任何合适 的频率的RF功率。在一些实施方式中，RF电源515可以被配置来控制彼此独立的高频RF 电源和低频RF电源。示例性的低频RF频率可以包括但不限于：50kHz与500kHz之间的频 率。示例性的高频RF频率可以包括但不限于：1.8MHz与和2. 45GHz之间的频率。应当理 解的是，可以离散地或连续地调节任何合适的参数以便为表面反应提供等离子体能量。在 一个非限制性的实施例中，相对于被连续提供功率的等离子体，可以对等离子体功率施加 间歇式脉冲以减低对衬底表面的离子轰击。
[0066] 在一些实施方式中，可以通过一个或多个等离子体监测器原位监测等离子体。在 一个实施方式中，通过一个或多个电压/电流传感器（例如，VI探针）监测等离子体功率。 在另一个实施方式中，可以通过一个或多个光学发射光谱传感器（0ES)测量等离子体密度 和/或处理气体浓度。在一些实施方式中，基于来自这种原位等离子体监测器的测量数据 以编程的方式调整一个或多个等离子体参数。例如，可以将0ES传感器用在用于对等离子 体功率提供编程控制的反馈回路中。应当理解的是，在一些实施方式中，可以使用其它监测 器来监测等离子体和其它处理的特征。这种监测器包括但不限于：红外（IR)监测器、声学 监测器和压力变换器。
[0067] 在一些实施方式中，等离子体是经由输入/输出控制（I0C)的时序指令来控制。例 如，用于设定等离子体处理阶段的等离子体条件的指令可以被包括在CFD处理配方的相应 的等离子体活化配方阶段中。在一些实施方式中，可以按顺序排列处理配方阶段，以使CFD 处理阶段的所有指令都与该处理阶段同时执行。应当理解的是，等离子体产生的某些方面 可以具有能延长等离子体处理阶段的良好表征的瞬态和/或稳定时间。换句话说，这样的 时间延长可以是可预测的。这种时间延长可以包括在指定的功率设定下激励等离子体的时 间和稳定等离子体的时间。
[0068] 在一些实施方式中，基座509的温度可以经由加热器511或其它合适的设备进行 控制。进一步，在一些实施方式中，可以通过诸如位于共用前级管道508上的蝶形阀之类的 共用前级管道阀510的节流元件对CFD处理站500提供压力控制。还可以在共用前级管 道阀510中提供关闭元件（例如，闸阀或其它机械密封阀）。如图5所示，共用前级管道阀 510中的节流元件调节通过下游真空泵（未示出）提供的真空，类似于图1中所示，下游真 空泵独立地与分离式泵送系统的第一前级管道512和第二前级管道514连接。然而，在一 些实施方式中，还可以通过改变引入到CFD处理站500的一种或多种气体的进入流率来调 整CFD处理站500的压力控制。
[0069] 进一步参考图5,在一个用于沉积SiN的CFD背景的实施例中，可以将晶片暴露于 反应物（前驱物）A(例如，叔丁基胺），然后可以经由第一前级管道512清扫反应室中的反 应物A。接着，可以将晶片暴露于反应物（前驱物）B(例如，SiCl 2H2)，然后经由第二前级管 道514清扫反应室中的反应物B。即使沉积1〇〇 A的SiN也会由于反应物A与反应物B的 混合造成共用前级管道中的盐的显著积累。通过提供多个（η>1)的真空前级管道（例如， 第一前级管道512和第二前级管道514)以及相关的独立的真空泵（未示出，但可参见图1 的结构），基本上减少或消除了在排气系统中的反应产物形成的问题，并由此避免了操作的 增加的成本。在许多优选的实施方式中，针对两种反应物沉积化学，η = 2。
[0070] 本发明人利用高速、非接触式节流阀作为前级管道阀已经在代表性的ALD处理工 具上施行了范例性分离式泵送系统。虽然在安装分离式泵送系统之前，代表性的ALD处理 工具需要每几天就清除排气管路中累积的反应产物，但安装了分离式泵送系统后的代表性 的ALD处理工具已经运行了大约9个月而不需要清洁排气管路的停机时间。
[0071] 如上所述，一个或多个处理站可以被包括在多站处理工具中。图6显示了多站处 理工具600的示意图，其具有载入加载室602和载出加载室604,这两者或者任一个可以包 括远端等离子体源。机械手606被配置来在大气压下将晶片从通过容器608装载的晶片盒 经由大气端口 610移动到载入加载室602中。通过机械手606将晶片放置在载入加载室602 中的基座612上，关闭大气端口 610,然后对加载室抽真空。当载入加载室602包括远端等 离子体源时，在将晶片引入处理室614之前，可以将晶片暴露于加载室中的远端等离子体 处理。进一步，也可以在载入加载室602中加热晶片以例如除去水分和吸附的气体。接着， 打开通往处理室614的室输送端口 616,并且另一机械手（未示出）将晶片放置到反应器 中位于反应器中所示的第一站的基座上以进行处理。尽管图6中所示的实施方式包括加载 室，应当理解的是，在某些实施方式中，可以提供晶片直接进入处理站。
[0072] 所示的处理室614包括四个处理站，在图6的实施方式中被编号为1至4。每个 站都有经加热的基座（在站1中显示为618)以及气体管路入口。应当理解的是，在一些实 施方式中，每个处理站可具有不同的或多个用途。例如，在一些实施方式中，处理站可以在 CFD与PECVD处理模式之间可切换。附加地或替代地，在一些实施方式中，处理室614可以 包括一个或多个匹配成对的CFD和PECVD处理站。尽管所示出的处理室614包括四个站， 但是应当理解的是，根据本发明的处理室可以具有任何合适数量的站。例如，在一些实施方 式中，处理室可以具有五个或更多个站，而在其它实施方式中，处理室可以具有三个或更少 个站。
[0073] 图6还不出了用于在处理室614内传送晶片的晶片处理系统690。在一些实施方 式中，晶片处理系统690可以在各个处理站之间传送晶片和/或在处理站与加载室之间传 送晶片。应当理解的是，可以使用任何合适的晶片处理系统。非限制性的实例包括晶片转 盘和晶片处理机械手。图6还示出了用于控制处理工具600的处理条件和硬件状态的系统 控制器650。系统控制器650可以包括一个或多个存储器装置656、一个或多个大容量存储 装置654、以及一个或多个处理器652。处理器652可以包括CPU或计算机、模拟和/或数 字输入/输出连接件、步进电机控制器板等。
[0074] 在一些实施方式中，系统控制器650控制处理工具600的所有活动。系统控制器 650执行系统控制软件658,系统控制软件658存储在大容量存储装置654中，载入到存储 器装置656并在处理器652上执行。系统控制软件658可以包括用于控制时序、气体混合 物、室和/或站压力、室和/或站温度、晶片温度、目标功率电平、RF功率电平、衬底基座、卡 盘和/或承受器位置、和通过处理工具600执行的特定处理的其它参数的指令。可以以任 何合适的方式配置系统控制软件658。例如，可以写入各种处理工具元件的子程序或控制对 象以控制执行各种处理工具处理所需的各种处理工具元件的操作。可以以任何合适的计算 机可读编程语言编码系统控制软件658。
[0075] 在一些实施方式中，系统控制软件658可以包括用于控制上述的各种参数的输入 /输出控制（I0C)时序指令。例如，CFD处理的每个阶段可以包括一个或多个由系统控制器 650执行的指令。在相应的CFD配方阶段中可以包括用于设定CFD处理阶段的处理条件的 指令。在一些实施方式中，可以按顺序排列CFD配方阶段，以使CFD处理阶段的所有指令都 与该处理阶段同时执行。
[0076] 在一些实施方式中可以使用存储在与系统控制器650相关的大容量存储装置654 和/或存储器装置656上的其它计算机软件和/或程序。此目的所用的程序或程序的部分 的实例包括：衬底定位程序、处理气体控制程序、压力控制程序、加热器控制程序、以及等离 子体控制程序。
[0077] 衬底定位程序可以包括处理工具元件所用的用于将衬底载入基座618上并控制 衬底与处理工具600的其它部件之间的间距的程序代码。
[0078] 处理气体控制程序可以包括用于控制气体组成和流率以及任选地用于在沉积之 前使气体流入一个或多个处理站以稳定处理站中的压力的代码。压力控制程序可以包括用 于通过调整例如处理站的排气系统中的节流阀、流入处理站的气体流、以及尤其是针对本 发明的如上所述的通过独立的排气管路流出处理站的气体流等来控制处理站中的压力的 代码。
[0079] 加热器控制程序可以包括用于控制通到加热衬底的加热单元的电流的代码。替代 地，加热器控制程序可以控制热传导气体（如氦气）至衬底的输送。
[0080] 等离子体控制程序可以包括用于设定应用至一个或多个处理站中的处理电极的 RF功率电平的代码。
[0081] 在一些实施方式中，可存在与系统控制器650相关联的用户界面。用户界面可以 包括显示屏、装置和/或处理条件的图形化软件显示器、以及诸如指向装置、键盘、触摸屏、 麦克风之类的用户输入设备。
[0082] 在一些实施方式中，通过系统控制器650调整的参数可以涉及处理条件。非限制 性的实例包括：处理气体组成和流量、温度、压力、等离子体条件（例如，RF偏置功率电平）、 压力、温度等。可以将这些参数以配方的形式提供给用户，配方可以利用该用户界面输入。
[0083] 可以通过系统控制器650的模拟和/或数字输入连接件从各种处理工具传感器提 供用于监测处理的信号。可以在处理工具600的模拟和数字输出连接件上输出用于控制处 理的信号。可以监测的处理工具的传感器的非限制性的实例包括：物质流量控制器、压力传 感器（例如压力计）、热电偶等。适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据 一起使用以维持处理条件。
[0084] 系统控制器650可以提供用于施行上述沉积处理的程序指令。程序指令可以控制 诸如DC功率电平、RF偏置功率电平、压力、温度等各种处理参数。指令可以控制参数以根 据本文描述的各种实施方式来操作膜堆叠的原位沉积。
[0085] 系统控制器会通常包括一个或多个内存装置和被配置来执行指令以使设备将执 行根据本发明的方法的一个或多个处理器。可以耦合包含用于控制根据本发明的处理操作 的指令的机器可读介质至系统控制器。
[0086] 本文所述的装置/处理可以与光刻图案化工具（例如，步进器）或例如用于制造 或生产半导体器件、显示器、发光二极管、光伏电池板等的工艺结合使用。通常，尽管不一 定需要，这种工具/工艺将在共同的制造设施中一起使用或执行。膜的光刻图案化通常包 括以下步骤的一些或全部，每个步骤使用多个可能的工具完成：（1)利用旋涂工具或喷涂 工具在工件（即衬底）上施加光致抗蚀剂；（2)利用热板或炉或UV固化工具固化光致抗蚀 剂；（3)利用诸如晶片步进器之类的工具将光致抗蚀剂暴露于可见光或UV或X射线；(4) 使抗蚀剂显影以便选择性地除去抗蚀剂，并因此利用诸如湿法工作台之类的工具使其图案 化；(5)通过利用干的或等离子体辅助蚀刻工具将抗蚀剂图案转移至下面的膜或工件；以 及（6)利用诸如RF或微波等离子体抗蚀剂剥离器之类的工具除去抗蚀剂。在一个实施方 式中，利用本文所述的方法形成SiN膜。例如，SiN膜是用于本文所述的目的之一。进一步， 该方法可以包括上述步骤（1)-(6)中的一个或多个。
[0087] 尽管本文所讨论的许多实施例包括两种反应物（A和B)，但应当理解的是，在本发 明的范围内可以使用任何合适数量的反应物。在一些实施方式中，可以使用单一反应物以 及用于为表面反应供应等离子能量的惰性气体。替代地，一些实施方式可以使用多个反应 物以沉积膜。例如，在一些实施方式中，可以通过含硅反应物与一种或多种含氮反应物反 应、或通过一种或多种含硅反应物与单一的含氮反应物反应、或通过一种以上的含硅反应 物与一种以上的含氮的反应物反应形成氮化硅膜。
[0088] 虽然为了清楚理解的目的前面已经详细描述了本发明，但显而易见的是，在本发 明的范围内可以进行某些改变和修改。应当注意的是，有许多施行本发明的处理、系统和装 置的替代方式。因此，本实施方式应被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明并不受限 于本文给出的细节。
【权利要求】
1. 一种用于半导体处理操作的装置，其包括： 反应室； 第一前级管道，其与所述反应室流体连接；以及 第二前级管道，其与所述反应室流体连接，其中所述第一前级管道被配置来从所述反 应室排放第一处理气体以及所述第二前级管道被配置来从所述室排放第二处理气体。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一前级管道和所述第二前级管道都在进入 所述反应室的任何处理气体进入端口的下游处与所述反应室流体连接。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中所述第一前级管道和所述第二前级管道经由独立 的端口与所述反应室流体连接。
4. 根据权利要求1所述的装置，其进一步包括： 共用前级管道，其将所述第一前级管道和所述第二前级管道流体连接至所述反应室， 所述共用前级管道位于所述第一前级管道和所述第二前级管道的上游处。
5. 根据权利要求4所述的装置，其进一步包括： 共用阀，其被配置来调节所述共用前级管道的流体流，所述共用阀位于所述反应室与 所述第一前级管道之间以及所述反应室与所述第二前级管道之间。
6. 根据权利要求6所述的装置，其中所述共用阀包括节流元件和关闭元件。
7. 根据权利要求1所述的装置，其进一步包括： 第一阀，其位于所述第一前级管道上并被配置来调节通过所述第一前级管道的流体 流；以及 第二阀，其位于所述第二前级管道上并被配置来调节通过所述第二前级管道的流体 流。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中所述第一阀和所述第二阀都是非密封、高速节流 阀。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中所述非密封、高速节流阀从1个大气压至真空具有 少于1秒的驱动速度以及小于lOOOsccm的渗漏速率。
10. 根据权利要求7所述的装置，其中所述第一阀和所述第二阀都是机械地密封的高 速阀。
11. 根据权利要求7所述的装置，其进一步包括： 第一真空泵，其具有与所述第一前级管道流体连接的第一吸入口；以及 第二真空泵，其具有与所述第二前级管道流体连接的第二吸入口。
12. 根据权利要求11所述的装置，其中： 所述第一真空泵与所述第二真空泵具有基本上相似的性能特征，以及 所述第一前级管道与所述第二前级管道具有基本上相同的长度和直径。
13. 根据权利要求11所述的装置，其进一步包括： 第一排气管路，其与所述第一真空泵的第一排气出口流体连接并且与减排系统流体连 接；以及 第二排气管路，其与所述第二真空泵的第二排气出口流体连接并且与所述减排系统流 体连接。
14. 根据权利要求13所述的装置，其进一步包括所述减排系统。
15. 根据权利要求1所述的装置，其进一步包括： 第三前级管道，其与所述反应室流体连接，其中所述第三前级管道被配置来从所述反 应室排放第三处理气体，所述第三处理气体不同于所述第一处理气体和所述第二处理气 体。
16. 根据权利要求15所述的装置，其中所述第三前级管道在所述反应室中的任何处理 气体进入端口的下游处与所述反应室流体连接。
17. 根据权利要求7所述的装置，其进一步包括： 控制器，其包括一个或多个处理器以及一个或多个存储器，其中： 所述一个或多个处理器与所述第一阀和所述第二阀通信连接，并且 所述一个或多个存储器存储用于控制所述一个或多个处理器以进行下列操作的计算 机可执行指令： 接收指示所述第一处理气体正在流入所述反应室中的第一数据； 响应于所接收的所述第一数据，控制所述第一阀处于打开状态并且控制所述第二阀处 于基本上关闭的状态； 接收指示所述第二处理气体正在流入所述反应室中的第二数据；以及 响应于所接收的所述第二数据，控制所述第二阀处于打开状态并且控制所述第一阀处 于基本上关闭的状态。
18. 根据权利要求15所述的装置，其中所述一个或多个存储器存储用于进一步控制所 述一个或多个处理器以进行下列操作的进一步的计算机可执行指令： 接收指示清扫气体正在流入所述反应室中并伴随从所述反应室清扫所述第一处理气 体的第三数据； 响应于所接收的所述第三数据，控制所述第一阀处于打开状态并且控制所述第二阀处 于基本上关闭的状态； 接收指示清扫气体正在流入所述反应室中并伴随从所述反应室清扫所述第二处理气 体的第四数据；以及 响应于所接收的所述第四数据，控制所述第二阀处于打开状态并且控制所述第一阀处 于基本上关闭的状态。
19. 一种系统，其包括根据权利要求1所述的装置和步进器。
20. -种用于执行半导体制造处理的方法，所述方法包括： a) 提供第一处理气体至反应室中的晶片反应区； b) 通过执行第一清扫操作清扫所述晶片反应区的所述第一处理气体； c) 在步骤（b)期间对与所述反应室流体连接并且位于所述反应室中的任何处理气体 进入端口的下游的第一前级管道抽真空； d) 提供第二处理气体至所述晶片反应区； e) 通过执行第二清扫操作清扫所述晶片反应区的所述第二处理气体；以及 f) 在步骤（e)期间对与所述反应室流体连接并且位于所述反应室中的任何处理气体 进入端口的下游的第二前级管道抽真空，所述第二前级管道与所述第一前级管道分离使得 当气体处于所述第一前级管道和所述第二前级管道中时，所述第一前级管道中的所述气体 不与所述第二前级管道中的所述气体混合。
21. 根据权利要求20所述的方法，其进一步包括重复步骤（a) -直到步骤（f) 一次或 多次。
22. 根据权利要求20所述的方法，其进一步包括： g) 在步骤（a)期间对所述第一前级管道抽真空；以及 h) 在步骤（d)期间对所述第二前级管道抽真空。
23. 根据权利要求22所述的方法，其进一步包括重复步骤（a) -直到步骤（h) -次或 多次。
【文档编号】H01L21/205GK104160481SQ201380013344
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年3月4日 优先权日:2012年3月9日
【发明者】萨沙撒耶·瓦拉达拉简, 安东尼·奥泽维尔, 拉梅什·钱德拉塞卡拉, 德克·鲁道夫 申请人:诺发系统公司