用于控制气体供应的方法和控制器的制造方法

文档序号:9816484阅读:485来源:国知局
用于控制气体供应的方法和控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法、一种用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器以及一种使用所述控制器的设备。本发明的实施例特别涉及一种用于控制对用于反应性工艺的工艺腔室的气体供应的方法。
【背景技术】
[0002]用于在基板上沉积材料的若干方法是已知的。举例来说,可通过蒸镀、溅射和化学气相沉积来涂覆基板。一般来说,在工艺设备或工艺腔室中执行工艺,待涂覆的基板位于所述工艺设备或工艺腔室中。在设备中提供沉积材料。多种材料以及这些材料的氧化物、氮化物或碳化物可用于在基板上的沉积。此外,可在处理腔室中执行其他处理步骤,像蚀刻、成型(structuring)、退火,等等。
[0003]可在若干应用中以及若干技术领域中使用经涂覆的材料。举例来说,应用在微电子领域中,诸如,生成半导体器件。此外,经常通过PVD工艺来涂覆用于显示器的基板。其他应用包括柔性基板的涂覆。
[0004]作为示例,溅射是用于将各种材料的薄膜沉积到基板的表面上的真空涂覆工艺。例如,可使用溅射来沉积电介质绝缘体,诸如,Si02。在溅射工艺期间,通过以已通过高压而加速的惰性气体的离子来轰击靶材的表面,涂覆材料从靶材被传输到待涂覆的基板。当气体离子撞击靶材的外表面时,它们的动量被传送到材料的原子,使得它们中的一些原子可获得足够的能量来克服它们的束缚能,以便从靶材表面逃逸并在基板上沉积。在所述基板上,它们形成所需材料的膜。所沉积的膜的厚度尤其取决于基板暴露于溅射工艺的持续时间。
[0005]在反应性溅射中,除了惰性气体以外,还可提供一种或多种反应性气体,诸如,氧和氮。这些气体是与涂覆材料反应以形成反应产物,此反应产物沉积在基板上。反应性溅射是特别用于形成氧化物(例如,5102^1203、2110)、氮化物(例如,313仏、1^~)和氮氧化物(例如,S1xNy)。所涂覆的层的特性及质量特别取决于供应至工艺腔室的反应气体的流速和量。因此,精确地控制进入工艺腔室的反应气体的流速和量是非常重要的。
[0006]然而,在工艺腔室内提供的、用以测量气体参数(例如,反应气体的分压)且用以控制流速的传感器可能经受污染和漂移(drift)。因此,特别是随着时间的推移,传感器读数的准确性变得恶化。结果,对气体流动的精确控制不再可能。在此类情况下,需要清洁或甚至替换传感器。
[0007]鉴于以上内容,目标在于,提供一种用于控制气体供应的方法,特别是一种用于在真空层沉积期间控制对工艺腔室的气体供应的方法,所述方法克服本领域中的问题中的至少一些。

【发明内容】

[0008]鉴于以上内容,提供根据独立权利要求1的一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法、根据独立权利要求13的一种用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器以及根据独立权利要求14的一种设备。通过从属权利要求、说明书和所附附图,本发明的进一步的方面、优点和特征是明显的。
[0009]根据一个实施例,提供一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法。此方法包括以下步骤:由在工艺腔室中提供的两个或更多个传感器中的每一个测量气体参数;从所测量的气体浓度确定组合的气体参数;以及基于所确定的组合的气体参数来控制对工艺腔室的气体供应。
[0010]根据另一实施例,提供一种用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器。在所述工艺腔室中提供两个或更多个传感器,这两个或更多个传感器各自都配置成测量气体参数。此控制器配置成:确定由这两个或更多个传感器测量的气体参数的组合的气体参数;以及基于所确定的组合的气体参数来控制对工艺腔室的气体供应。
[0011 ]根据又一实施例,提供一种设备。此设备包括:工艺腔室,具有至少一气体入口 ;两个或更多个传感器,各自都配置成测量在工艺腔室中的气体参数;以及控制器,配置成控制通过所述至少一个气体入口的气体流动以控制气体供应,其中此控制器配置成:确定由这两个或更多个传感器测量的气体参数的组合的气体参数;以及基于所确定的组合的气体参数来控制气体流动。
【附图说明】
[0012]因此,为了可详细地理解本发明的上述特征的方式,可参照实施例来进行对上文简要概述的本发明的更特定的描述。所附的附图涉及本发明的实施例,并且描述如下:
[0013]图1绘示根据本文中所述的实施例的处理系统的示意图;
[0014]图2示出根据本文中所述的实施例的用于控制对工艺腔室的气体供应的方法的流程图;
[0015]图3示出根据本文中所述的实施例的对工艺腔室的气体供应的控制的图形;
[0016]图4绘示根据本文中所述的实施例的另一处理系统的示意图;以及
[0017]图5绘示根据本文中所述的实施例的、具有处理系统的沉积设备。
【具体实施方式】
[0018]现在将详细地参照将以本发明的各种实施例,在附图中描绘实施例中的一个或多个示例。在以下对附图的描述中,相同的参考编号是指相同的元件。一般来说,仅相对于单个的实施例的区别被描述。每一个示例是通过对本发明进行解释的方式而提供,并且不旨在限制本发明。此外,可对其他实施例或可结合其他实施例来描述所描绘或描述为一个实施例的部分的特征以取得进一步的实施例。说明书旨在包括此类修改和变型。
[0019]虽然参照溅射工艺和系统且特别参照反应性溅射工艺和系统来给出以下描述,但是应理解的是,当前的实施例不限于此。相反,在需要对气体供应的控制(特别是精确的控制)的情况下的任何情况下可应用当前的实施例。作为示例,这可包括溅射以外的沉积技术。
[0020]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,提供一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法。此方法包括以下步骤:由在所述工艺腔室中提供的两个或更多个传感器中的每一个来测量气体参数;从所测量的气体参数来确定组合的气体参数;以及基于所述确定的组合的气体参数来控制对所述工艺腔室的气体供应。
[0021]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,组合的气体参数是平均气体参数。虽然参照平均气体参数给出以下描述,但是本公开是不限于此。具体而言,能以任何适合的方式(例如,通过计算和、差、积、商等)来组合所述气体参数。
[0022]如上所述,精确地控制进入工艺腔室中的气体的流速和量是所需的。然而,在工艺腔室内提供的、用于测量气体参数的传感器可能经受污染和漂移。因此,特别是随着时间的推移,传感器读数的准确性变得恶化。结果,对气体流动的精确控制不再可能。在此类情况下,需清洁或甚至替换传感器。
[0023]当前的实施例通过基于两个或更多个传感器的组合的(平均)气体参数来控制气体供应而克服此问题。换言之,基于相对值(即,由两个或更多个传感器测量的气体参数与所确定的平均气体参数之间的差异)来控制气体流动。根据一些实施例,平均气体参数可用作设定点(setpoint),其中控制对工艺腔室的气体供应,使得所测量的气体参数中的至少一个大致达到或等于平均气体参数。根据一些实施例,设定点可提供成可变的或固定的。此夕卜,在典型实施例中,由于基于平均值来执行控制,因此供应至工艺腔室的气体的总量可保持恒定,当使用稍后描述的基于区域的控制(zone-based control)时尤其如此。鉴于以上内容,消除传感器的污染效应和漂移是可能的,并且甚至当传感器例如由碳氢化合物污染时,对气体供应的精确控制也是可能的。
[0024]图1绘示根据本文中所述的实施例的处理系统10的示意图。根据典型实施例,处理系统10配置成执行上述的以及也在稍后参照图2所述的方法。
[0025]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,处理系统10可包括两个或更多个传感器35和36以及控制器40,所述两个或更多个传感器35和36各自都配置成测量工艺腔室中的气体参数,所述控制器40配置成控制对工艺腔室的气体供应。根据一些实施例,对工艺腔室的气体供应通过一个或多个气体入口而发生,所述一个或多个气体入口诸如,在图1中所示的气体入口 31和32。根据一些实施例,控制器40配置成:确定由两个或更多个传感器35和36测量的气体参数的平均气体参数;以及基于所确定的平均气体参数来控制对工艺腔室的气体供应。
[0026]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,提供靶材20,所述靶材20连接至电源21。电源21可在工艺腔室外部提供,并且可经由馈入装置(feed through)而连接至靶材20,所述馈入装置例如在工艺腔室的壁中提供。根据一些实施例,能以可控制的方式来提供电源21。举例来说,由电源21提供且施加至靶材20的电压和/或电流可以是受控的。由此,例如可控制或调整工艺功率(例如,溅射功率)。根据一些实施例,控制施加至靶材20的功率(例如,电压和/或电流)以调整所沉积的层的性质。
[0027]在典型实施例中,以电压控制模式(voltage controlled mode)来驱动电源21。作为示例,由电源21提供的电压可在100至5000V的范围中,特别是在100
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