用于控制气体供应的方法和控制器的制造方法_2

文档序号:9816484阅读:来源:国知局
至1000V的范围中,且特别是大约400V。根据一些实施例,提供至靶材20的功率在I至50kW的范围中,特别是在5至20kW的范围中,且特别是大约10kW。
[0028]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,靶材20可包括铝、硅、钛和锌中的至少一者。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,供应至工艺腔室的气体可包括氩(例如,在溅射工艺中用作惰性气体)、氧、氮、水蒸气、氨、硫化氢、甲烷和四氟甲烧(tetraf Iuoromethane)的至少一者。作为示例,在反应性派射工艺中,当革El材包括硅,并且供应至工艺腔室的(反应)气体为氧(同时也供应惰性气体(诸如,氩))时,可在基板上沉积S12层。
[0029]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包括在工艺腔室中提供的两个或更多个传感器35和36。根据一些实施例,传感器35和36配置成测量至少一个气体参数。在典型实施例中,气体参数可以是气体浓度、质量(例如,气体的原子量、分子量或摩尔质量)或压力。压力可以是气体的绝对压力或分压。
[0030]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,这两个或更多个传感器35和36中的至少一个是从包括以下各项中的组中选择:氧气传感器(lambda sensor)、压力计(pressure gauge)、质谱仪(mass spectrometer)和残余气体分析仪(residual gasanalyzer)。
[0031]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包括至少一个气体入口,所述至少一个气体入口配置成将气体供应至工艺腔室中。在图1中所示的示例中,提供两个气体入口31和32。然而,当前的实施例不限于此,并且可提供任何适合数量的气体入口。提供两个或更多个气体入口提供如下效益:对气体供应的区域(区段)控制是可能的。举例来说,可在工艺腔室内的不同位置处提供这两个或更多个气体入口 31、32,由此允许基于区域的气体供应。这可提供如下有益的效应:工艺腔室内的气体分布可控制成例如是均匀的。
[0032]根据一些实施例,每一个气体传感器35、36与气体入口 31、32中的至少一者相关联(associated),并且较佳地与气体入口31、32中的仅一者相关联。在此实例中,“相关联(associated)”可以是指一配置,在此配置中,工艺腔室被划分成两个或更多个区段或区域,并且在相同的区段或区域内提供相应的气体传感器以及此气体传感器的相关联的气体入口。随后,可基于由相关联的气体传感器测量的气体参数与平均气体参数之间的差异来执行根据本文中所述的实施例的、对通过气体入口中的相应的气体入口的气体供应的控制。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,工艺腔室中的传感器的数量可以等于气体入口的数量。由此,对气体供应的区域(区段)控制是可能的。这可提供如下有益的效应:工艺腔室内的气体分布可控制成例如是均匀的。根据一些实施例,供应至工艺腔室的气体的总量(即,供应至所有区域或区段的气体的总和)是恒定的。
[0033]根据一些实施例,工艺腔室可划分成三个区段,例如,顶部区段、中间区段和底部区段。在这些区段中的每一个区段中,可提供至少一个气体入口以及至少一个气体传感器。根据一些实施例,横越两个或更多个区段来提供至少一个进一步的气体入口。作为示例,所述至少一个进一步的气体入口可配置为主气体入口51,所述气体入口 51在图4中示出,并且稍后描述。
[0034]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,气体入口可配置成喷淋头(shower head)。在此实例中,术语“喷淋头(shower head)”可以是指气体分布装置,所述气体分布装置具有气体分布板,所述气体分布板具有多个通孔,用于将气体递送至工艺腔室中。在图1中所示的示例中,示出配置成喷淋头的两个气体入口31和32。
[0035]根据一些实施例,通孔或喷淋头的出口可根据若干实现来提供,所述通孔和喷淋头的出口可独立于彼此来提供,或可在不互斥的情况下甚至以部分地组合的方式来提供。可引导来自喷淋头的气体通过一个或多个相应的喷嘴(nozzle)。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,喷淋头可以是具有多个喷嘴的线性分布喷淋头。通过提供线性分布喷淋头,可增加气体分布的均匀性。
[0036]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,气体入口可连接至质量流控制器(mass flow controller)。在图1的示例中,气体入口 31和32分别连接至质量流控制器33和34。根据典型实施例,质量流控制器(MFC)是用于测量并控制对工艺腔室的气体供应(气体流动)的装置。MFC可基于从例如其全流速的O至100%的给定的设定点来操作。根据一些实施例,可由从控制器40接收到的信息提供此设定点或可通过从控制器40接收到的信息导出此设定点,稍后将描述控制器40。随后,MFC可将气体供应或流速控制到给定的设定点。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,MFC可具有气体入口端口、气体出口端口、质量流传感器(mass flow sensor)和控制阀。
[0037]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包括上述控制器40。根据本文中所述的实施例,控制器40可配置成用于控制对工艺腔室的气体供应。根据一些实施例,控制器40可配置成:确定由两个或更多个传感器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。根据一些实施例,控制器40配置成通过控制MFC 33和34(例如,通过将上述针对相应的质量流的设定点提供至所述MFCs33和34)来控制气体供应。
[0038]根据一些实施例,质量流控制器33和34以及控制器40被提供为单个的实体。根据一些其他实施例,MFCs 33和34执行控制器40的功能,即,控制器40的功能可整合到MFCs 33和34中的至少一者中。
[0039]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,控制器40是配置成至少部分地执行下文中参照图2所述的、用于控制对工艺腔室的气体供应的方法。
[0040]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200的流程图。上述参照处理系统以及所提及的相应的元件和装置(例如,关于系统元件,诸如,电源、靶材、传感器、控制器和气体入口)给出的描述也适用于此方法。
[0041]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,用于控制对工艺腔室的气体供应的方法200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(框210);从所测量的气体参数中确定平均气体参数(框220);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(框230)。
[0042]根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例,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的步骤可包括以下步骤:基于由两个或更多个传感器测量的各自的气体参数(传感器读数)与所确定的平均气体参数之间的差异来控制气体供应。
[0043]根据一些实施例,平均气体参数可用作设定点,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。作为示例,设定点可以是可变的或固定的。所测量的气体参数可表示气体参数的绝对值,或可表示气体参数的相对值。此外,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为恒定,当使用上文解释的基于区域的控制时尤其如此。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。
[0044]根据可与本文中所述的其他实施例结合的典型实施例,在框210中,气体参数可以是气体浓度、质量(例如,气体的原子量、分子量或摩尔质量)或压力。压力可以是气体的绝对压力或分压。
[0045]根据可与本文中所述的其他实施例结合的典型实施例,在框210中,测量气体参数的步骤包括以下步骤:由每一个气体传感器在时间间隔内测量两个或更多个气体参数值。举例来说,能以在时间间隔内均等地分布或不均等地分布的方式来测量这两个或更多个气体参数。由此,可使传感器读数中的例如波动平滑。根据典型实施例,时间间隔可在0.01至Is的范围中,或在0.1至0.5s的范围中,并且特别可为大约0.1s。
[0046]根据可与本文中所述的其他实施例结合的典型实施例,在框220中,从在时间间隔内测量到的气体参数值来确定平均气体参数。作为示例,可使气体传感器的所测量的值中的至少一些相加,并且随后除以所涉及的气体参数值的数量,由此获得平均气体参数。根据一些实施例,加权因子(weighting factor)可应用于所测量的气体参数值中的一个或多个。
[0047]根据可与本文中所述其他实施例结合的其他典型实施例,框220包括以下步骤:从由相应的传感器在时间间隔中测量的气体参数值中为每一个传感器确定传感器组合值。
[0048]根据可与本文中所述的其他实
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