【技术实现步骤摘要】
本公开总体涉及用于例如半导体晶片制造的反应器系统，包括气相反应器和系统。更具体地，本公开涉及用于在蓄压器内提供改进的压力控制的方法以及用于实施该方法的系统，蓄压器用于在衬底或晶片处理期间将前体供给到一个或多个反应或处理室，其特别适用于高温应用。
技术介绍
1、气相反应器，例如化学气相沉积(cvd)、等离子体增强cvd(pecvd)和原子层沉积(ald)反应器可用于多种应用，包括在衬底表面(例如半导体晶片)上沉积和蚀刻材料。例如，气相反应器可用于在衬底上沉积和/或蚀刻层，以形成半导体器件、平板显示器件、光伏器件、微机电系统(mems)等。
2、典型的气相反应器系统包括反应器，该反应器包括反应室、流体联接到反应室的一个或多个前体和/或反应物气体源、流体联接到反应室的一个或多个载气和/或吹扫气体源、将气体(例如前体/反应物气体和/或载气/吹扫气体)输送到反应室的气体注射系统以及流体联接到反应室的排气源。在处理过程中，使用衬底转移装置(例如连杆或机械臂)将一个或多个衬底放置在反应室内。一旦放置在反应室中，衬底可以暴露于各种前体和/或反应物气体。处理之后，使用转移装置将衬底从反应室中移出。
3、在反应器系统的处理或操作期间，精确控制反应室内的压力通常很重要。为此，许多反应器系统包括蓄压器，该蓄压器设置在气体源容器(例如前体容器)的下游，并用于向反应室提供一定剂量的气体。通过精确控制蓄压器内的压力，当反应室和蓄压器之间的压力差驱动或控制从蓄压器到反应室的流动时，例如在衬底处理的每个脉冲剂量期间，提供给反应室的前体的量
4、在热ald和反应器系统操作期间的其他处理中，前体剂量是脉冲时间、流量和蓄压器压力的函数。在一些应用中，可能需要增加前体剂量，这只能通过增加脉冲时间、流量、蓄压器压力或前体浓度来实现。然而，也希望保持或增加产量。因此，可能不希望增加脉冲时间，因为这会降低产量。当使用液体或固体前体时，通过增加惰性流来增加流量，但这稀释了前体浓度，产生了与期望相反的效果。为了增加蓄压器压力，可以使用小型蓄压器，但这会导致流量减少。因此，这些方法都没有在半导体工业中被广泛采用。
5、为了测量剂量消耗和控制蓄压器压力，使用压力控制器似乎是一种简单的方法。一致的蓄压器压力很重要，因为脉冲间的一致性转化为晶片间的一致性。然而，由于高温要求，用于这种应用的加热压力控制器是不可用的，因为现有的压力控制器和可以部分打开以计量充注的相关阀不适合用于高温应用，包括那些存在于许多热ald和其他靠近蓄压器和前体源容器的反应器系统中的应用。
6、压力控制器在一些应用中是有用的，以提供一致的蓄压器压力，从而更好地确保脉冲间的一致性，这转化为晶片间的一致性，在反应室中进行精确的剂量测量。然而，由于高温要求，压力控制器目前不能用于许多反应器系统。因此，仍需要一种在高温应用中控制蓄压器压力的方法。
7、本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有的讨论在本专利技术被做出时是已知的，或者构成现有技术。
技术实现思路
1、提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本
技术实现思路
不旨在必要地标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
2、本公开的各种实施例涉及一种反应器系统，其配置为使用阀脉冲来控制前体压力，作为衬底或其他处理的一部分。具体地，反应器系统中的控制器运行压力控制模块，以处理来自压力传感器的压力信号，该压力传感器用于感测设置在反应室和前体源容器之间的蓄压器内的压力。作为响应，并且基于蓄压器的压力设定点，控制器产生阀控制或阀脉冲信号以操作一个或多个阀，这些阀用于控制来自前体源容器的气体(例如前体)对蓄压器的填充。这些填充阀优选采用高速阀的形式，例如隔膜阀，其配置用于在高温应用(例如100℃至250℃的前体气体或其他流体等)中进行完全打开和完全关闭操作，并且控制信号使阀快速脉冲打开和关闭，以将蓄压器内的压力调节到高于和低于蓄压器的压力设定点的压力范围(例如基于从压力传感器接收的信息，随着时间在打开和关闭之间切换，反之亦然)。
3、在一种布置中，描述了一种用于控制反应器系统中的前体压力的方法(和相应的系统)。该方法包括在存储器或数据存储中存储蓄压器的压力设定点，该蓄压器适于存储前体并在衬底处理期间将前体排放到反应室。该方法还包括用压力传感器感测蓄压器内的压力，并且作为响应，产生指示压力的信号。此外，该方法包括用控制器处理来自压力传感器和压力设定点的信号。然后，基于该处理，该方法包括产生用于填充阀的控制信号，该填充阀可操作以用来自存储在前体源容器中的一定体积前体中的前体充注蓄压器。控制信号使填充阀在衬底处理期间在关闭位置和打开位置之间反复脉冲。
4、在该方法的一些实施方式中，该处理包括比例-积分-微分(pid)控制回路，该回路将压力设定点、用户定义的pid参数和来自压力传感器的信号作为输入，并产生输出。然后，控制信号的产生可以包括对pid控制回路的输出执行脉冲密度调制(pdm)。在该方法中可能有用的是包括以下步骤：确定蓄压器正在将前体排放到反应室，并且作为响应，暂停产生用于填充阀的控制信号。
5、在一些情况下，该方法对于高温应用是有用的，并且通过填充阀的前体可以处于超过100℃的温度。在这种高温应用中，填充阀可以是仅可在全开位置或全闭位置操作的高速阀，例如具有许多隔膜阀的情况。脉冲宽度可以变化以实施该方法，其中一些实施方式配置成使得控制信号使填充阀具有1至10毫秒(ms)范围内的脉冲时间间隔。
6、在一些情况下，只有一个填充阀被控制来控制蓄压器压力，但是当前体具有较低的挥发性时，对于该方法来说可能有用的是进一步包括，在为填充阀产生控制信号的同时，为可操作以控制载气从载气源通过前体源容器的流动的阀产生第二控制信号。控制信号使填充阀在关闭位置和打开位置之间以与填充阀响应控制信号的操作模式相匹配的模式反复脉冲。
7、通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本公开不限于所公开的任何特定实施例。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种控制反应器系统中的前体压力的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理包括比例-积分-微分(PID)控制回路，其将所述压力设定点、用户定义的PID参数和来自所述压力传感器的信号作为输入，并产生输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制信号的产生包括对所述PID控制回路的输出执行脉冲密度调制(PDM)。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述蓄压器正在将所述前体排放到所述反应室，并且作为响应，暂停产生用于所述填充阀的控制信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，穿过所述填充阀的前体的温度超过100℃。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述填充阀是高速阀，其仅可在全开位置或全闭位置操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述高速阀是隔膜阀。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制信号使所述填充阀具有1至1000毫秒(ms)范围内的脉冲时间间隔。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括，在产生用于所述填充阀的控制信号的同时，产生用于可操作
10.一种控制反应器系统中的前体压力的方法，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述充注时间段与将所述前体从所述蓄压器定量给料至反应室之间的时间段一致，并且其中，所述填充阀在定量给料期间关闭。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述脉冲包括通过对所述PID控制回路的输出执行脉冲密度调制(PDM)来产生用于所述填充阀的控制信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述控制信号使所述填充阀具有1至1000毫秒(ms)范围内的脉冲时间间隔。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述填充阀额定用于超过100℃的流体温度，并且其中填充阀是仅可在全开位置或全闭位置操作的高速隔膜阀。
15.一种适于增强蓄压器压力控制的反应器系统，包括：
16.根据权利要求15所述的反应器系统，其中，所述控制器包括处理器，所述处理器配置为接收所述压力设定点、PID参数和由所述压力传感器感测的指示所述蓄压器的压力的信号，基于压力设定点、PID参数和由压力传感器感测的指示蓄压器压力的信号执行PID控制回路，根据执行的PID控制回路产生PID输出信号，并且基于PID输出信号产生所述控制信号。
17.根据权利要求16所述的反应器系统，其中，所述处理器还配置成调制所述PID输出信号，并根据调制的PID输出信号产生所述控制信号。
18.根据权利要求15所述的反应器系统，其中，所述填充阀是额定用于在超过100℃的温度下操作的高速隔膜。
19.根据权利要求15所述的反应器系统，其中，所述控制信号使所述填充阀具有1至1000毫秒(ms)范围内的脉冲时间间隔。
20.根据权利要求15所述的反应器系统，其中，所述控制器配置成在从所述蓄压器和反应室定量给料所述前体之间的时间段期间产生所述控制信号，并且在定量给料期间关闭所述填充阀。
...【技术特征摘要】
1.一种控制反应器系统中的前体压力的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理包括比例-积分-微分(pid)控制回路，其将所述压力设定点、用户定义的pid参数和来自所述压力传感器的信号作为输入，并产生输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制信号的产生包括对所述pid控制回路的输出执行脉冲密度调制(pdm)。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述蓄压器正在将所述前体排放到所述反应室，并且作为响应，暂停产生用于所述填充阀的控制信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，穿过所述填充阀的前体的温度超过100℃。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述填充阀是高速阀，其仅可在全开位置或全闭位置操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述高速阀是隔膜阀。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制信号使所述填充阀具有1至1000毫秒(ms)范围内的脉冲时间间隔。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括，在产生用于所述填充阀的控制信号的同时，产生用于可操作以控制载气从载气源通过所述前体源容器的流动的阀的第二控制信号，其中控制信号使填充阀以与填充阀响应于控制信号而操作的模式相匹配的模式在关闭位置和打开位置之间重复脉冲。
10.一种控制反应器系统中的前体压力的方法，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述充注时间段与将所述前体从所述蓄压器定量给料至反应室之间的时间段一致，并且其中，所述填充阀在定量给料期间关闭。
12.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·保尔，A·奥雷利，A·A·布查克拉瓦蒂，J·L·温克勒，C·倪，G·特里维迪，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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