一种用于在半导体制造工艺中监视或校准通过质量流控制器的气体流率的方法和装置。参考质量流控制器设置在用于从与同样多个供给气体有关的多个质量流控制器的一个接收气体流量的旁路环路中。选择一个气体供给质量流控制器并将其控制为具有特定的气体流率。通过选定的质量流控制器的气体流量，当气体流向排气管时还通过参考质量流控制器。将气体供给质量控制器所要求的流率与由参考质量流控制器确定的实际流率相比，从而监视和校准气体供给质量流控制器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及半导体集成电路的制造，以及更具体地说，涉及用于质量流控制器的检定和校准的方法和装置，通过该质量流控制器，将气体供给在集成电路制造期间使用的处理室(process chamber)。
技术介绍
集成电路(或芯片)包括具有用衬底内的掺杂区形成的半导体器件，诸如晶体管的硅衬底。在覆盖该半导体衬底的多个并行层(parallellayer)中形成的导电互连结构电连接半导体器件以便形成集成电路内的电子电路。制造集成电路从硅晶片开始，该硅晶片经过多个顺序的制造工艺以便在晶片中形成多个相同的芯片，每个芯片包含进行协作以提供所需功能性的有源器件(例如晶体管)和无源器件(例如电容器和电阻器)。执行几个不同的顺序工艺以便形成和互连各器件。通常，这些工艺包括但不限于注入和扩散掺杂剂杂质；通过物理和化学汽相沉积在衬底的上表面上淀积元件；掩膜，构图以及蚀刻导电和介电结构；以及从表面生成介电和半导体材料。在密封一个或多个晶片的处理室(也称为处理工具(processtool))中执行每个工艺。当该工艺结束时，从当前处理室移出晶片并转移到执行下一工艺的另一处理室。每个工艺包括自动地启动并受工艺控制器控制的多个工艺步骤。在某些工艺步骤期间，各种气体和材料被引入该处理室，同时仔细地控制处理室温度和压力。在输入到工艺控制器以对每个工艺步骤实行控制的工艺制法中规定每个步骤的持续时间、供给该处理室的气体和材料的量及时间，以及处理室温度和压力。图1示例说明用于从气体供给(gas supply)1、2、3和4接收多个气体种类中的一个或多个的处理室10。如本领域技术人员所公知的，在图1中所示的气体供给的数量仅是示例性的。根据在处理室10中执行的工艺，可以要求更多或更少的气体供给。例如，在将锗有选择地淀积在硅上的处理室中，气体可包括二氯甲硅烷(SiH2Cl2)、氢气(H2)、乙硼烷(B2H6)、盐酸(HCl)和锗烷(GeH4)。气体通过质量流控制器12、14、16和18分别与气动阀22、24、26和28的串联结构，从气体供给1、2、3和4的每一个供应到流体节点19。质量流控制器12、14、16和18调节进入处理室10的种类气体的流量。精确的工艺控制要求仔细地调节气体流量，当不能这样做时，会导致制造有缺陷的集成电路。为确保精确的气体流量，定期地检查每个质量流控制器的校准。如图1中进一步所述，在流体节点19和处理室10间的生产流水线20中布置气动阀30。可编程系统控制器40控制气动阀22、24、26、28以及30，在指定工艺步骤期间，根据流入处理室10内的气体的需求打开或关闭这些阀门。另外，系统控制器40将设定值提供给每个质量流控制器12、14、16和18以便根据用于每个工艺步骤的制法来确定气体流率(flowrate)。通常按sccm(在标准温度和压力下，每分钟立方厘米)或slm(在标准温度和压力下每分钟升)测量气体流率。图1还示例说明与流体节点19串联流体相通的排气管线46和气动排气阀48，用于当排气阀48打开时排放种类气体至排气和消除。已知当系统控制器40设置质量流控制器流率时，要求用于气体流量的有限瞬时间隔以便达到新的流率。为防止以不正确的流率将气体引入处理室10内，在这一瞬时间隔期间，经排气阀48将气体供给排放到排气管线46。在该瞬时间隔后，如由相对平坦或恒定的流率所示的，关闭排气阀48，打开生产流水线阀30，以及气体流入处理室10。对特定的气体种类校准每个质量流控制器，只要安装后，难以确定质量流控制器是否正以工艺步骤所要求或所需的流率供给气体。根据用于检验气体流率的一种现有技术，取下质量流控制器并用已知的、以所要求的流率供给气体的质量流控制器代替。这是耗时和劳动密集的工艺，因为如果在替换质量流控制器前后破坏了处理室完整性，则必须净化流体线路以及必须清洁处理室10。根据另一种检定技术，由处理室填充气体的速率确定通过质量流控制器的实际气体流率。在排空处理室10后，来自试验中的质量流控制器的气体流通过生产流水线20引入处理室10。由于处理室体积是已知的，可以由理想气体定律PV＝nRT计算进入处理室内的流率。处理室温度和体积是已知的，常数R是已知的。将气体供应到处理室10直到处理室压力等于气体供给压力，在此时，气体流结束。使用这些参数，气体的摩尔数能由理想气体定律方程式确定。由于测量了填充处理室的持续时间，由摩尔数除以填充处理室所需的时间来确定流率。已知这种“上升率(rate of rise)”测量技术易于出错。例如，由于处理室壁内的不均匀性，不可能精确地知道处理室体积。同时，也不可能使处理室温度保持恒定或确定处理室温度。已知某些气体种类与处理室部件起反应，从而由于暴露向这些气体而破坏这些部件。在常规处理室操作期间，仅当伴随有与导致破坏的气体反应的中和气体以便防止处理室部件破坏时，才将这些气体提供到处理室。在这些工艺系统中，使用上升率技术来确定流率精确率是不可取的。为确定用于这些处理室的流率，将多种气体流引入处理室，在这一时间期间，在淀积在处理室内的晶片上形成独特的膜。可由所测量的该膜的特性来确定特定气体流率。
技术实现思路
本专利技术包括一种用于在进入处理室前，监视或校准具有多种工艺气体(process gas)的系统中的气体流量的方法。该方法包括使几种气体的每一种在进入处理室前流过不同的质量流控制器，以及使气体流量转向参考质量流控制器以使参考质量流控制器与专用于所述气体的质量流控制器之间的流率确定相互关联。本专利技术进一步包括一种用于监视或校准进入处理室的气体流量的装置。该装置包括多种供给气体和多个供给气体质量流控制器，其中，每种供给气体与用于控制从此通过的供给气体的流率的供给气体质量流控制器有关。供给气体的一种或多种通过第一流体通路进入处理室。参考质量流控制器位于第二流体通路中，其中，使至少一种供给气体流过参考质量流控制器，以便使参考质量流控制器和与供给气体有关的供给气体质量流控制器之间的流率确定相互关联。附图说明从下述对附图中所述的本专利技术的更具体的描述，本专利技术的上述和其他特征将是显而易见的，其中在不同图中，相同的标记表示相同部件。这些图不一定按比例，而是强调示例说明本专利技术的原理。图1是现有技术处理室工艺配置的示意图。图2是根据本专利技术的教导的处理室工艺配置的示意图。具体实施例方式在详细地描述根据本专利技术的特定半导体集成电路工艺方法和装置前，应注意到本专利技术是硬件元件和工艺步骤的新颖的和非显而易见的组合。因此，在附图和说明书中，用传统的元件表示这些元件，其中不很详细地描述在本领域中传统公知的各元件和工艺步骤，但是更详细地描述与理解本专利技术有关的各元件和步骤。如图2所示，根据本专利技术，用于流量校准或检定的处理工具结构包括位于排气管线46内的阀60、62、64以形成旁路环路68。阀60位于旁路环路68的流体入口通路中，以及阀62位于旁路环路68的流体出口通路中。在一个优选实施例中，每个阀60、62和64包括手控阀。在另一实施例中，根据本专利技术，阀60、62和64能在启动流量检定或校准工艺前(经图2中未示出的导体)，由系统控制器40命令打开。在另一实施例中，当期望其监视或校准供给气体流时，可采用其他阀装置来允许流体流过参考质量流控制器70，以及允本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在进入处理室前，监视或校准具有多种工艺气体的系统中的气体流量的方法，包括：ａ）使几种气体中的每一种在进入处理室前流过不同的质量流控制器；ｂ）使气体流转向参考质量流控制器以使参考质量流控制器与专用于所述气体的质量流控制 器之间的流率确定相互关联。
【技术特征摘要】
US 2003-5-12 60/469,6691.一种用于在进入处理室前，监视或校准具有多种工艺气体的系统中的气体流量的方法，包括a)使几种气体中的每一种在进入处理室前流过不同的质量流控制器；b)使气体流转向参考质量流控制器以使参考质量流控制器与专用于所述气体的质量流控制器之间的流率确定相互关联。2.如权利要求1的方法，进一步包括响应参考质量流控制器和专用于所述气体的质量流控制器之间的流率确定来确定校准因子。3.如权利要求2的方法，进一步包括将校准因子提供作为专用于所述气体的质量流控制器的输入，用于根据校准因子调整其流率。4.如权利要求1的方法，其中，所述转向步骤进一步包括构造允许气体流过参考质量流控制器以及防止气体流向处理室的气流通路。5.如权利要求4的方法，其中，所述构造气流通路的步骤进一步包括使气体流向参考质量流控制器位于其中的排气流通路。6.一种用于确定在包括多种工艺气体种类的系统中用于特定气体种类的参考质量流控制器的校准因子的方法，其中，多种气体种类中的每一种通过相关的工艺气体质量流控制器操作，该方法包括a)使特定的气体种类以多种气体流率流过相关的工艺气体质量流控制器；b)由参考质量流控制器确定用于多种气体流率中的每一个的参考流率；以及c)基于参考流率和气体流率间的关系，确定用于特定气体种类的校准因子。7.一种用于监视或校准进入处理室的气体流量的装置，包括多种供给气体；多个供给气体质量流控制器，其中，每种供给气体与用于控制从此通过的供给气体的流率的供给气体质量流控制器有关；与所述多个供给气体质量流控制器选择性地实现流体相通的第一和第二流体通路，其中，处理室位于第一流体通路中；以及位于第二流体通路中的参考质量流控制器，其中，通过参考质量流控制器的选定供给气体的流量与参考质量流控制器和与该选定的供给气体有关的供给气体质量流控制器之间的流率确定相关联。8.如权利要求7所述的装置，其中，第二流体通路包括排气通路和旁路环路，以及其中，参考质量流控制器位于该旁...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉丹尼尔贝弗斯，约瑟夫威廉巴克夫勒，詹姆斯L弗莱克，罗伯特弗兰西斯琼斯，贝内特J罗斯，
申请(专利权)人：艾格瑞系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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