半导体处理装置制造方法及图纸

公开一种半导体处理装置。所述装置可包含反应器以及被配置成向所述反应器供应气化固体反应物的固体源容器。过程控制室可安置在所述固体源容器与所述反应器之间。所述装置可包含所述过程控制室的上游的阀。控制系统可被配置成至少部分地基于所述过程控制室中的测得压力的反馈来控制所述阀的操作。

【技术实现步骤摘要】
半导体处理装置相关申请的交叉引用本申请要求2019年9月20日提交的第62/903,566号美国临时专利申请的优先权，所述临时专利申请的全部内容据此以全文引用的方式并且出于所有目的并入本文中。
所述领域涉及半导体处理装置，并且尤其涉及包含在反应室上游的过程控制室的半导体处理装置。
技术介绍
在半导体处理期间，各种反应物蒸气被馈送到反应室中。在一些应用中，使用在环境压力和温度下呈固相的源化学品的反应物蒸气。这些固体源物质可被加热到升华以产生用于气相沉积等反应过程的气化反应物。化学气相沉积(CVD)可能需要将反应物蒸气的连续流供应到反应室，而原子层沉积(ALD)、脉冲式CVD和其混合体可能取决于所期望的配置——包含时间分割和空间分割脉冲式过程——而需要连续流或脉冲式供应到反应室。来自此类固体物质的气相反应物还可适用于半导体行业和多种其它行业的其它类型的化学反应(例如蚀刻、掺杂等)。然而，部分归因于气化与分解温度之间小的工艺窗口、低蒸气压力以及此类固体反应物的均匀剂量需求，仍持续需要对来自固体反应物源的气相递送控制进行改善。
技术实现思路
在一个实施例中，公开一种半导体处理装置。所述半导体处理装置可包含反应器以及被配置成向所述反应器供应气化反应物的固体源容器。所述半导体处理装置可包含在所述固体源容器与所述反应器之间与固体源容器和反应器流体连通的过程控制室。过程控制阀可安置在过程控制室的上游，处于固体源容器与过程控制室之间。所述半导体处理装置可包含控制系统，所述控制系统被配置成至少部分地基于过程控制室中的测得压力的反馈而控制过程控制阀的操作。在另一实施例中，公开一种用于形成气化反应物的装置。所述装置可包含安置在处于第一温度的第一热力区中的固体源容器。所述装置可包含在固体源容器下游并且与所述固体源容器流体连通的过程控制室。所述过程控制室可安置在处于高于第一温度的第二温度的第二热力区中，并且可被配置成将气化反应物传送到所述过程控制室下游的反应器。所述装置可包含过程控制阀，所述过程控制阀在过程控制室的上游并且安置在第二热力区中，处于固体源容器与过程控制室之间。控制系统可被配置成至少部分地基于过程控制室中的测得压力的反馈来控制过程控制阀的操作。在另一实施例中，公开一种形成气化反应物的方法。所述方法可包括使固体反应物气化以形成反应物蒸气。所述方法可包括将反应物蒸气传送到过程控制室。所述方法可包含至少部分地基于过程控制室中的测得压力的反馈而控制过程控制室的上游的过程控制阀的操作。所述方法可包含将反应物蒸气从过程控制室传送到反应室。附图说明现将参考若干实施例的图描述本专利技术的这些和其它特征、方面和优势，所述实施例旨在说明而非限制本专利技术。图1是根据一个实施例的半导体处理装置的示意性系统图。图2是示出根据各种实施例的半导体处理方法的流程图。具体实施方式本文公开的实施例涉及一种半导体处理装置，其改善对例如沉积前体的固体反应物的气相递送的控制。本文公开的实施例可与任何合适类型的半导体处理装置结合使用，所述半导体处理装置包含原子层沉积(ALD)装置、化学气相沉积(CVD)装置、被配置成用于此类脉冲式过程的变型的装置、金属有机CVD(MOCVD)装置、物理气相沉积装置(PVD)等。例如，ALD是用于使高度均匀的薄膜生长到衬底上的方法。在时间分割ALD反应器中，将衬底放置到不含杂质的反应空间中，并且交替地并重复地将呈气相的至少两种不同反应物(前体或其它反应物蒸气)注入到反应空间中。因此，反应物蒸气可包括包含一种或多种反应物和一种或多种溶剂的蒸气。膜生长基于在衬底的表面上发生以形成固态原子或分子层的交替表面反应，因为反应物和衬底的温度被选择成使得交替注入的气相反应物的分子仅在衬底上结合其表面层反应。反应物以足够高的剂量注入，以使所述表面在每个注入循环期间接近饱和。因此，所述过程在理论上可以是自调节的，不依赖于起始材料的浓度，由此有可能实现极高的膜均匀性以及单个原子或分子层的厚度准确性。在空间分割ALD反应器中会获得类似结果，其中衬底被移动到各区中以交替暴露于不同反应物。反应物可促进膜(前体)生长和/或提供其它功能，例如，氧化、减少或剥离来自前体的吸附物质的配体以促进后续反应物的反应或吸附。ALD方法可用于使元素和化合物薄膜两者生长。ALD可涉及使两种或更多种反应物在循环中重复交替，并且不同循环可具有不同数目的反应物。真ALD反应趋向于每循环产生少于一个单层。ALD原理的实际应用往往与真饱和和单层限制有现实世界偏差，而混合或变型过程可获得较高沉积率，同时实现ALD的一些或全部保形性和控制优势。如本文所解释，固体反应物源(或反应物-溶剂混合物)可在加热的容器中升华以形成要递送到反应器或反应室的反应物蒸气。然而，固体反应物材料的升华可能是个缓慢过程，例如，比液体反应物蒸发系统慢一数量级。此外，固体反应物材料的升华速率可根据源容器几何形状、固态前体颗粒的表面积、不规则形状的固体反应物颗粒以及半导体处理系统的其它组件而变化。例如，在一些情况下，固体反应物颗粒的表面积可在操作期间随着固体颗粒聚结而改变。升华速率可在操作期间随着时间推移而改变，并且对反应室的气化反应物供应也可能不一致并且可变化。在一些半导体处理装置中，可通过控制固体源容器中的蒸气压力、通过固体源容器的流率以及脉冲时间来控制固体源反应物剂量。例如，可在固体源容器的上游提供主流量控制器(MFC)或压力控制器等控制装置。由于控制装置与高温环境不相容，因此控制装置可远离用于使固体反应物源升华的热源。如上文所解释，如果升华速率改变，则每脉冲递送的反应物的量可能改变，这可能会降低晶片产率以及增加成本。因此，仍然持续需要改善对反应器的气化固体反应物供应。图1是根据各种实施例的半导体处理装置1的示意性系统图。装置1可包括被配置成向反应器21供应气化固体反应物的固体源容器2。固体源容器2可包含加热器，所述加热器使固体反应物源颗粒升华成气化反应物。可用于本文公开的装置1中的固体源容器的示例可以是任何合适类型的固体源容器，包含在第7,122,085号和第8,137,462号美国专利以及第US2018/0094350号美国专利公开案中示出和描述的固体源容器，所述美国专利中的每一者的全部内容以全文引用的方式并且出于所有目的并入本文中。非活性气体源3可沿着非活性气体管线4将非活性运载气体供应到固体源容器2。在各种实施例中，气体质量流量控制器(MFC)可计量沿着非活性气体管线4的气体供应。可沿着非活性气体管线4提供非活性气体阀6以调节非活性气体到固体源容器2的流动。在一些实施例中，非活性气体阀6可包括具有多个导流率设置的可调阀。在其它实施例中，非活性气体阀6可包括二元开/关阀，其中阀6准许或阻挡非活性气体沿着非活性气体管线4的流动。在图1的实施例中，非活性气体可辅助将反应物蒸气供应和运载到反应器21。可控制固体源容器2的压力和温度以使得固体反应物颗粒升华成反应物蒸气。在所示实施例中，来自非活性气体源3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体处理装置，包括：/n反应器；/n固体源容器，其被配置成向所述反应器供应气化反应物；/n过程控制室，其在所述固体源容器与所述反应器之间与所述固体源容器和所述反应器流体连通；/n过程控制阀，其在所述过程控制室的上游，处于所述固体源容器与所述过程控制室之间；以及/n控制系统，其被配置成至少部分地基于所述过程控制室中的测得压力的反馈来控制所述过程控制阀的操作。/n

【技术特征摘要】
20190920 US 62/903,5661.一种半导体处理装置，包括：
反应器；
固体源容器，其被配置成向所述反应器供应气化反应物；
过程控制室，其在所述固体源容器与所述反应器之间与所述固体源容器和所述反应器流体连通；
过程控制阀，其在所述过程控制室的上游，处于所述固体源容器与所述过程控制室之间；以及
控制系统，其被配置成至少部分地基于所述过程控制室中的测得压力的反馈来控制所述过程控制阀的操作。


2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括被配置成测量所述过程控制室中的所述压力的压力变换器。


3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制系统包括比例-积分-微分(PID)控制器。


4.根据权利要求1所述的装置，其中所述过程控制阀包括开/关二元阀。


5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括处于第一温度的第一热力区和处于高于所述第一温度的第二温度的第二热力区，其中所述固体源容器安置在所述第一热力区中，并且其中所述过程控制阀和所述过程控制室安置在所述第二热力区中。


6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第二温度比所述第一温度高5℃到45℃的范围内的量。


7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括所述固体源容器与所述过程控制室之间的过滤器。


8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括所述过程控制室与所述反应器之间的反应器供应阀，所述反应器供应阀被配置成将所述气化反应物脉冲输送到所述反应器。


9.根据权利要求1所述的装置，其中所述反应器包括反应室和将所述气化反应物分散到所述反应室中的分散装置。


10.一种用于形成气化反应物的装置，所述装置包括：
固体源容器，其安置在处于第一温度的第一热力区中；
过程控制室，其在所述固体源容器的下游并与所述固体源容器流体连通，所述过程控制室安置在处于高于...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·温科，E·J·希罗，C·L·怀特，S·斯瓦米纳坦，B·佐普，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL