摩尔传送系统和方法提供作为每一脉冲持续时间函数的已知摩尔数量的脉冲，该每一脉冲依次作为理想气体定律的函数来传送。在系统的一个实施例中，所述系统包括：具有已知容积并受控和已知的温度的腔室；用于测量腔室中的压力的压力传感器；用于处理工具的排气阀；用于采用传送气体充载腔室的进气阀；以及控制系统，该控制系统配置和布置成控制排气阀的操作，通过控制用于处理工具的阀的计时来控制每一气体脉冲的数量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容总体涉及少且精确量的气体或蒸汽传送的测量和控制，并且更具体地涉及用于准确地传送经计量的气体或蒸汽脉冲以便控制在每个脉冲中所传送的气体或蒸汽的确切摩尔量的校准控制系统和方法。
技术介绍
如本文中所提到的，在上下文所允许的任何地方，所指的“气体”或“多个气体”分别包括“蒸汽”或“多个蒸汽”。半导体设备的制备往往需要将多达十二种或更多种的气体精细同步并精确测量地传送到处理工具，诸如处理腔室或反应器。在制造过程中使用各种制法，并且会需要很多分离的处理步骤。例如，半导体设备被要求进行清洗、抛光、氧化、掩膜、蚀刻、掺杂、金属化等。所使用的步骤、其特定的顺序以及所涉及的材料都有助于特定设备的制作。随着设备尺寸不断缩小至低于90纳米,半导体路线图(roadmap)表明多种应用都将需要原子层沉积(ALD)工艺，仅举以下几个例子诸如用于铜互连的阻挡物的沉积、钨核层的生成以及高导电介质的生产。在ALD工艺中，在维持于真空下的处理腔室中两种或两种以上的前驱体气体依次流过晶片表面。两种或两种以上的前驱体气体通常以一连串连续脉冲引入到一个或多个反应器内，以使得这些气体可与晶片表面上的位点或功能团反应。脉冲需要被精细地控制，以使得所传送气体的摩尔数是精确的。事实上，对于ALD工艺而言，控制通常需要非常的精确以便控制每一脉冲中所传送气体的原子或分子数量。例如，参见美国专利 No. 7，615，120 (Shaii 等)、No. 6，913，031 (Nowata 等)和 No. 6，887，521(Basceri);以及美国专利申请公开 No. 2007/0022951 (Spartz)和 No. 2006/0130755(Clark)。当所有可用位点所具有的前驱体气体之一(例如，气体A)饱和时，反应停止并且通常采用吹扫用气体将多余的前驱体分子从处理腔室中吹除。当下一前驱体气体(例如，气体B)流过晶片表面时，通常重复该过程。例如，将用于仅仅利用两种前驱体气体的简单过程的典型周期限定为前驱体气体A的一个脉冲、吹除、前驱体气体B的一个脉冲、以及吹除。通常重复该顺序，直到达到最终的厚度。与前驱体气体的自限制表面反应的这些周期的每一个均导致每一周期一单原子层的沉积膜。引入到工具，诸如处理腔室或反应器的前驱体气体的脉冲通常使用开/关型阀或切断式阀来控制。一个阀用作至待被充载的容器的进气阀，而第二个阀用作从容器的用于控制传送到工具的脉冲的排气阀。排气阀仅打开从存储容器传送所期望的摩尔量的前驱体气体所必需的预定时间段。目前控制脉冲流的一种方法，其在专利No. 7，615，120 (Shajii等)的公开内容中示例出，包括对用于充载存储容器的合适进气阀的打开和关闭计时进行控制的技术。所传送的摩尔数是基于排气阀上游的已知容积的存储容器中的压降和实时气体温度模型，以解决存储容器容积中由于来自阀操作的转换，即，打开和关闭进气阀和排气阀以用于控制气体或蒸汽流入容器或流出容器，而造成的气体温度波动。这种方法由于其取决于流经系统的气体性质而需要气体的先验知识。
技术实现思路
仍然期望提供一种新颖和改进的系统和方法，所述系统和方法通过控制无关于所传送的气体的每个脉冲的持续时间来快速和重复地作为气体脉冲来将可预测和可重复数量的前驱体气体传送到诸如处理腔室或反应器的工具。 在一个实施例中，通过确保上游容器容积保持不变，以及由系统传送的气体在每个脉冲的开始和结束时始终处于均匀温度，脉冲时间间隔值的表可仅取决于待传送的气体摩尔量和存储容器内的起始压力来创建。由气体来规定气体可在容器中维持的并且可预测量传送的允许压力范围，但上述只是为了确保在用于由工具执行的工艺的整个范围内使气体保持令人满意的状况。一旦该表建立了足够的数据，则即使在传送脉冲之前腔室中的气体的起始压力在整个允许的范围内发生变化，该系统也能够在每个脉冲下传送精确摩尔量的气体。因此，该系统控制由每一脉冲所提供的仅作为脉冲持续时间的函数的气体原子或分子数量，该脉冲持续时间作为上游腔室内的起始压力的函数来确定。该改进后的系统和方法例如是特别有利于用于半导体制造工艺中，诸如ALD工艺。此外，如果用于传送每一脉冲的阀的所有阀模式并没有都出现故障，则用于测量和传送每一种前驱体气体的改进的系统和方法的其它优点和方面可用于预测和检测其中的一些。在阅读和理解了本文中结合附图对示例性实施例进行的详细描述之后，将理解本公开内容的其它特征和优点。附图说明当与实质上应认为是说明性而非限制性的附图一起来阅读以下描述时，可以更充分地理解本公开内容的各个方面。附图不必按比例绘制，相反其重点落在所公开内容的原理上。在附图中图I是配置成传送气体脉冲的脉冲气体传送系统的示例性实施例的框图，每一脉冲包含作为每一脉冲的持续时间和上游腔室中气体的起始压力的函数的规定或预测的气体摩尔量；图2是示出校准图I的系统的方法的示例性实施例的流程图；图3是示出操作图I的系统以用于传送精确摩尔量的气体或蒸汽的方法的示例性实施例的状态图4是示出用于图I的示例性系统的示例性查找表的视图；图5A- 示出采用所需数据填入查找表的处理的一个实施例的流程图；以及图6是包括图I的两个脉冲气体传送系统的原子层沉积系统的示例性实施例的示意图。虽然在附图中示出了特定实施例，然而本领域的技术人员应当理解上述所示实施例是说明性的，并且所示的这些实施例的变形以及本文所述的其它实施例可在本公开内容的范围内构思并实施。具体实施例方式如前所述，本公开内容的实施例涉及一种系统和方法，所述系统和方法用于在固定温度下准确和重复地将作为从腔室传送的每一脉冲的时间间隔以及容器中的气体的起始压力的函数的精确摩尔量的气体作为脉冲，从具有固定容积的腔室或容器传送到工具。可以创建包含数据的查找表，该数据表示每一脉冲时间间隔的各种值，该每一脉冲时间间隔作为所传送摩尔量与在每一脉冲开始之前容器中的气体起始压力的函数。查找表中的数据可作为在每一脉冲间隔之前和之后的气体起始压力和最终压力的函数来生成。脉冲的时间间隔可由用于控制来自腔室气体的流动的阀来控制。由于腔室的容积是固定的，因此这将是可行的。可对上游气体腔室中的气体或蒸汽的温度进行测量，并且应该将该温度维持在恒定值，即在脉冲开始之前以及脉冲传送之后保持相同的值。如果在气体脉冲传送之前和之后腔室容积和温度相同，则理想气体定律表明在脉冲间隔期间所传送的摩尔数将为单个变量的函数，该单个变量即为在脉冲传送之前和脉冲传送之后的腔室内的气体起始压力和最终压力之间的差值。因此，可以确定每一脉冲的时间间隔以便在给定已知的起始压力的情况下将已知摩尔量的气体传送到工具。应当指出，脉冲传送之前和之后的起始压力和最后压力应该是稳定的，以使得气体的温度保持恒定。在时间间隔结束时，腔室中的最终压力将基于理想气体定律而变化至预测值。一旦生成数据，如果起始压力已知，则不需要为了确定在精细控制时间控制脉冲内所传送气体的预定摩尔量而测量最终压力。由气体脉冲传送的摩尔量与在初始或起始压力下的脉冲时间间隔之间的相互关系可以本地确定。相关的数据随后可以被生成并存储在可读查找表中。参照附图，图I示出了脉冲气体传送系统或摩尔传送设备(MDD)IOO的示例性实施例；图2示出了校准设备100的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·梅内吉尼，
申请(专利权)人：MKS仪器公司，
类型：发明
国别省市：
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