TW202124920A - 低溫熱流量比控制器 - Google Patents

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麥可 庫特尼
愛希利Ｍ 歐卡達
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

本案提供一種用於流量比控制器的方法和設備。在一些實施例中，流量比控制器包括入口；複數個通道，該複數個通道從該入口延伸到對應的複數個出口；一旁通管，該旁通管從該複數個通道中的每個通道延伸，該旁通管將來自該通道的一流的一小部分轉移（divert）以及接著該流的該一小部分的返回到該通道；及一熱質量流量計，該熱質量流量計耦接至該旁通管，該熱質量流量計具有第一溫度感測器、第二溫度感測器與加熱元件，該加熱元件設置在該第一溫度感測器與該第二溫度感測器之間。控制器經配置基於在第一溫度感測器和第二溫度感測器之間所測得的溫度差來決定通過複數個通道中的每個通道的流速。

Description

低溫熱流量比控制器
本揭示案的實施例一般係關於基板處理設備和技術。
氣體處理系統通常用於半導體工業中，例如，在諸如化學氣相沉積（CVD）、高密度電漿化學氣相沉積（HDPCVD）、原子層沉積（ALD）、蝕刻等製程中。通常以期望的比率將處理氣體的流量分配到處理腔室中以處理基板的系統、設備和方法使用質量流量控制器（MFC），質量流量控制器（MFC）將處理氣體供應到一個或多個流量比控制器（FRC），以準確地控制所需的流量分配。然而，發明人已經在流量比控制器中觀察到某些處理氣體的分解和腐蝕，這干擾了精確的流量測量。
因此，發明人提供了用於將處理氣體分配到處理腔室的改良方法和設備。
本案提供了用於流量比控制器的設備和方法的實施例。在一些實施例中，一種流量比控制器，包括：入口；複數個通道，該複數個通道從該入口延伸到對應的複數個出口；一控制閥，該控制閥與該複數個通道中的每個通道對齊（in line with）；一旁通管，該旁通管從該複數個通道中的每個通道延伸，該旁通管將來自該通道的一流的一小部分轉移（divert）以及接著該流的該一小部分的返回到該通道；一熱質量流量計，該熱質量流量計耦接至該旁通管，該熱質量流量計包含一第一溫度感測器、一第二溫度感測器及設置在該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一加熱元件，其中該加熱元件經配置將通過該旁通管的該流加熱到約攝氏40度至約攝氏60度的一預定溫度；及一控制器，該控制器基於該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一所測量的溫度差來決定通過該複數個通道中的每個通道的一流速，且該控制器控制每個通道的該控制閥以提供該複數個通道之間的一處理氣體的一預定流量比。
在一些實施例中，一種用於控制對蝕刻腔室的氣體分配的設備，包括：氣源；一蝕刻腔室，該蝕刻腔室具有一腔室主體和複數個氣體輸送區；至少一個流量比控制器，該流量比控制器包含：一入口，該入口接至該氣源；複數個通道，該複數個通道從該入口到對應的複數個出口，其中該複數個出口流體地耦接到該蝕刻腔室的相應氣體輸送區；一旁通管，該旁通管從該複數個通道中的每個通道延伸，該旁通管將來自該通道的一流的一小部分轉移以及接著該流的該一小部分的返回到該通道；一熱質量流量計，該熱質量流量計耦接至該旁通管，該熱質量流量計包含一第一溫度感測器、一第二溫度感測器及設置在該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一加熱元件，其中該加熱元件經配置將通過該旁通管的該流加熱到一預定溫度；及 一控制器，該控制器提供來自該複數個出口之間的該氣源的一處理氣體的一流量比以及基於該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一所測量的溫度差來決定通過該複數個出口中的每個出口的一流速。
在一些實施例中，一種向處理腔室提供處理氣體的方法包括以下步驟：使一個或多個處理氣體流過一流量比控制器，以將一第一流速（flow rate）的該一個或多個處理氣體透過一第一通道提供給一處理腔室中的一第一氣體輸送區，將一第二流速的該一個或多個處理氣體透過一第二通道提供給該處理腔室中的一第二氣體輸送區，以及將一第三流速的一個或多個處理氣體透過一第三通道提供給該處理腔室中的一第三氣體輸送區；將來自該第一通道、該第二通道和該第三通道中的各者的一小流量（small flow）轉移到的一相應的熱質量流量計，該熱質量流量計具有一加熱元件、一第一溫度感測器與一第二溫度感測器，該第一溫度感測器設置在該加熱元件的上游，該第二溫度感測器設置在該加熱元件下游；為每個熱質量流量計中的該加熱元件供電，以將該加熱元件加熱到一預定溫度，該預定溫度防止該一個或多個處理氣體腐蝕；及 使用一控制器來計算每個熱質量流量計的該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一所測量的溫度差，以決定該第一流速、該第二流速和該第三流速。
本揭示案的其他和進一步的實施例描述如下。
本案提供了用於控制對蝕刻腔室中的多個氣體輸送區的氣體分配的設備和方法的實施例。在一些實施例中，該設備包括一個或多個流量比控制器，用於將單一質量流量分為多個流線（flow lines）或通道。使用某些處理氣體的侵蝕性（aggressive）蝕刻化學會導致氣體分配管線中的腐蝕。在一些實施例中，處理氣體包括以下各者中的一個或多個：溴化氫（HBr）、氯（Cl2 ）、三氟化氮（NF3 ）、四氟甲烷（CF4 ）、四氯化矽（SiCl4 ）、氬（Ar）、氧（O2 ）、氮（N2 ）和氦（He）。當一個或多個流量比控制器包括具有加熱器的熱質量流量計時，腐蝕可能會加劇。可有利地降低加熱器所提供的熱，以減少在一個或多個流量比控制器中的腐蝕。
圖1是根據本揭示案的一些實施例的耦接至處理腔室100的流量分配系統102的示意圖。在一些實施例中，處理腔室100是蝕刻腔室。然而，也可以使用其他類型的處理腔室或將其修改為與本案所述之流量分配系統102的實施例一起使用。處理腔室100是真空室，其適合於在諸如高溫和/或高功率的基板處理之類的基板處理期間維持處理腔室100的內部空間120內的次大氣壓。處理腔室100包括由蓋件104覆蓋的腔室主體106，蓋件104包圍位於內部空間120的上部分中的處理空間122。腔室主體106和蓋件104可由金屬（如鋁）製成。腔室主體106可經由與地116耦接的方式來接地。蓋件104可以電浮動或接地。
基板支撐件124設置在內部空間120內，以支撐和固持基板108（如半導體基板）或其他可靜電固持的基板。基板支撐件124通常可包括基座136和用於支撐基座136的支撐軸112。支撐軸112可以是中空的，並提供導管以向基座136提供例如處理氣體、氣體、冷卻劑、電力等。
在一些實施例中，波紋管110繞支撐軸112設置，且波紋管110耦接在基座136和處理腔室100的底表面126之間，以提供彈性密封，該彈性密封允許基座136垂直運動，同時防止處理腔室100內的真空損失。或者或甚者地，波紋管（未圖示）可以繞支撐軸112設置，且可以耦接在設置在處理腔室100外部的支撐軸112的一部分與處理腔室100的外部底表面之間以提供彈性密封，該彈性密封允許基座136垂直運動，同時防止處理腔室100內的真空損失。
處理腔室100例如經由處理腔室中的排氣口128耦接到真空系統114並與真空系統114流體連通。真空系統114包括用於使處理腔室100排氣的節流閥和真空泵。可至少部分地藉由調整節流閥和/或真空泵來調節處理腔室100內部的壓力。在一些實施例中，真空系統114設置在處理腔室100的一側。在一些實施例中，真空系統114位於處理腔室100下方的中央。在一些實施例中，真空系統114的真空泵是渦輪泵，該渦輪泵設置在處理腔室100下方且經配置對稱地抽空內部空間120。
在操作中，基板108可經由腔室主體106中的選擇性可密封的開口（如狹縫閥132）進入處理腔室100。可經由狹縫閥132的門或其他用於藉由開口選擇性地提供進出處理腔室100的內部的設備來選擇性地密封開口。此外，在操作中，可在內部空間120中產生電漿118以施行一個或多個製程。可藉由將來自電漿電源（如RF電漿電力供應130）耦接至靠近內部空間120或內部空間120內的一個或多個處理氣體以將處理氣體點燃（ignite）並產生電漿118，來產生電漿118。
可將複數個氣體引入複數個氣體輸送區中的內部空間120中。在一些實施例中，複數個氣體輸送區是三個氣體輸送區。在一些實施例中，例如，複數個氣體輸送區對應於基板108上的區域，例如，中央區域、圍繞中央區的環形中間區域以及圍繞環形中間區域的環形邊緣位置。可以以任何合適的方式（如藉由氣體入口、噴嘴、噴頭等中的一個或多個）將複數個處理氣體引入內部空間120中。在一些實施例中，經由安裝在處理腔室100的上部區域中（如在蓋件104中或在蓋件104上、相對於基座136）的噴頭138將複數個處理氣體引入內部空間120中。在一些實施例中，複數個處理氣體藉由腔室主體106的側壁被引入內部空間120。在一些實施例中，複數個處理氣體經由噴頭138並藉由腔室主體106的側壁被引入內部空間120。
在一些實施例中，複數個氣體輸送區中的至少一些氣體輸送區被界定在噴頭138內。例如，在一些實施例中，噴頭包括第一氣體輸送區172和第二氣體輸送區174。在一些實施例中，噴頭138的中心區域對應於第一氣體輸送區172。在一些實施例中，噴頭138的周邊區域對應於第二氣體輸送區174。在一些實施例中，設置在腔室主體106的側壁上或穿過腔室主體106的側壁的複數個開口160或噴嘴界定第三氣體輸送區176。噴頭138耦接到流量分配系統102並與之流體連通，以經由噴頭138向處理腔室100提供複數個處理氣體，以用於處理設置在其中的基板。複數個開口160耦接至流分配系統102、202並與之流體連通，以經由複數個開口160向處理腔室100提供處理氣體，以用於處理設置在其中的基板。
在一些實施例中，所有複數個氣體輸送區都被界定在噴頭138內。例如，噴淋頭可以包括第一氣體輸送區172、第二氣體輸送區174，以及作為由複數個開口160界定的第三氣體輸送區176的替代方案，第三氣體輸送區176'。在一些實施例中，噴頭138的邊緣區域對應於第三氣體輸送區176'。
如圖1所示，流量分配系統102控制到第一氣體輸送區172、第二氣體輸送區174和第三氣體輸送區176、176'中的各者的氣體流量和組成。在一些實施例中，氣流可以包括氣流或氣流中挾帶的水滴。在一些實施例中，可根據本案揭露的原理來擴展流量分配系統102，以向額外的氣體輸送區提供氣流。在一些實施例中，如圖1所示，流量分配系統102包括具有入口141和複數個出口的第一流量比控制器144。在一些實施例中，入口141耦接到氣源，以向第一流量比控制器144提供一個或多個處理氣體或氣態混合物。
在一些實施例中，氣源包括通過第一質量流量控制器（MFC）142的第一氣源140。第一MFC 142經配置控制提供給第一流量比控制器144的第一處理氣體的總流速。在一些實施例中，氣源包括通過第二質量流量控制器（MFC）152的第二氣源150。第二MFC 152經配置控制提供給第一流量比控制器144的第二處理氣體的總流速。在一些實施例中，第一氣源140包括溴化氫（HBr），以及第二氣源150包括以下各者中的至少一個：氯（Cl2 ）、溴化氫（HBr）、三氟化氮（NF3 ）、四氟甲烷（CF4 ）與四氯化矽（SiCl4 ）。在一些實施例中，第一氣源140包括氯（Cl2 ），以及第二氣源150包括溴化氫（HBr）。在一些實施例中，第一處理氣體和第二處理氣體在第一流量比控制器144的上游混合。
在一些實施例中，第一流量比控制器144的每個出口耦接至不同的氣體輸送區。在一些實施例中，複數個出口包括三個出口，例如，第一出口146、第二出口147和第三出口148。在一些實施例中，複數個出口僅包括兩個出口，例如，第一出口146和第二出口147。第一出口146經由第一氣體管線180流體地耦接至第一氣體輸送區172。第二出口147經由第二氣體管線184流體地耦接至第二氣體輸送區174。在一些實施例中，第三出口148經由第三氣體管線188流體地耦接至第三氣體輸送區176'。在一些實施例中，第三出口148經由氣體管線164透過穿過腔室主體106的側壁設置的複數個開口160或噴嘴流體地耦接至第三氣體輸送區176。
圖2是根據本揭示案的一些實施例的流量分配系統202的示意圖。在一些實施例中，流量分配系統202包括第一流量比控制器244和第二流量比控制器254。第一流量比控制器244包括第一入口241和複數個出口。在一些實施例中，複數個出口包括第一出口246、第二出口247和第三出口248。第一入口241耦接至第一氣源240，該第一氣源240向第一流量比控制器244提供第一處理氣體（如一個或多個處理氣體或氣態混合物）。在一些實施例中，第一入口241藉由第一MFC 242流體地耦接至第一氣源240。第一MFC 242經配置控制提供給第一流量比控制器244的第一處理氣體的總流速。
第二流量比控制器254包括第二入口251和複數個出口。在一些實施例中，複數個出口包括第一出口256、第二出口257和第三出口258。第二入口251耦接至第二氣源250，該第二氣源250向第二流量比控制器254提供第二處理氣體（如一個或多個處理氣體或氣態混合物）。在一些實施例中，第二入口251藉由第二MFC 252流體地耦接至第二氣源250。第二MFC 252經配置控制提供給第二流量比控制器254的第二處理氣體的總流速。在一些實施例中，第一處理氣體和第二處理氣體在第一流量比控制器244和第二流量比控制器254的下游且在處理腔室100的上游混合，以有利地使第一處理氣體和第二處理氣體儘量保持分離直到進入處理腔室100。
在一些實施例中，第一和第二流量比控制器244、254的每個出口耦接到不同的氣體輸送區。例如，在一些實施例中，第一出口246和第一出口256皆經由第一氣體管線180耦接至第一氣體輸送區172。在一些實施例中，第二出口247和第二出口257經由第二氣體管線184流體地耦接至第二氣體輸送區174。在一些實施例中，第三出口248和第三出口258經由第三氣體管線188流體地耦接至第三氣體輸送區176。在一些實施例中，第三出口248和第三出口258經由氣體管線164流體地耦接到複數個開口160。
在一些實施例中，如圖1所示，第一流量比控制器144耦接到控制器170。在一些實施例中，如圖2所示，第一流量比控制器244和第二流量比控制器254耦接到控制器170。控制器170利於使用者選擇和控制流量比控制器144、244、254的各者的預定流量比。控制器170利於控制第一、第二和第三流量比控制器144、244、254的，以根據預定流量比分配處理氣體的流量。控制器170可使用由使用者選擇的或作為製造程序的部分的預定製程配方來提供對流量分配系統的控制。或者或甚者，控制器170可經由手動輸入期望的流速、流量比、閥設定等來提供對分流（flow division）的控制。對流量比控制器144、244、254的各者之預定流量比的控制有利地提供了對提供給處理腔室100內的氣體輸送區（如第一氣體輸送區172、第二氣體輸送區174、第三氣體輸送區176和複數個開口160）的處理氣體的流速和組成之控制。
控制器170可包括中央處理單元（CPU）、記憶體和支援電路。CPU可以是在工業環境中使用的任何形式的通用電腦處理器。軟體常用程式可以儲存在記憶體中，如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟或硬碟，或任何其他的數位儲存格式。支援電路通常耦接至CPU且可包括快取、時脈電路、輸入/輸出子系統、電源供應及類似物。當執行軟體常用程式時，軟體常用程式將通用電腦處理器轉換為控制腔室操作的專用電腦（控制器170），使得施行本案所揭露的方法。
可基於針對特定應用的預期操作條件和輸出要求來決定流量分配系統102和流量分配系統202的配置。例如，在一些實施例中，流量比控制器144、244、254的各者可以以半比率增量（即，1/1、1.5/1、2/1、2.5/1…6/1）的方式提供1:1至6:1之間的流量比且在第一氣體輸送區172、第二氣體輸送區174及第三氣體輸送區176、176'之間完全可逆（fully reversible）（即，1/1、1/1.5、2/1、2.5/1…1/6）。在一些實施例中，氣流分流（gas flow split）的準確度可例如在5％以內，以匹配現有設備的效能。
圖3是根據本揭示案的一些實施例的流量比控制器302的示意圖。流量比控制器302可以是上面討論的流量比控制器144、244、254中的一個或多個。流量比控制器302經配置提供入口351與一個或多個出口之間的第一處理氣體或處理氣體混合物的流量比。在一些實施例中，流量比控制器302包括第一出口346、第二出口347和第三出口348。第一出口346經由氣體管線（如第一氣體管線180）流體地耦接至第一氣體輸送區。第二出口347經由氣體管線（如第二氣體管線184）流體地耦接至第二氣體輸送區。第三出口348經由氣體管線（如第三氣體管線188或氣體管線164）流體地耦接至第三氣體輸送區。然而，流量比控制器302可包括更多或較少出口，該等出口流體地耦接到相應數量的氣體輸送區。
流量比控制器144、244、254包括與複數個出口相對應的複數個通道。在一些實施例中，複數個通道是兩個通道、三個通道或四個通道。例如，如圖3所示，流量比控制器302包括從入口351到第一出口346的第一通道304、從入口351到第二出口347的第二通道306、以及從入口351到第第三出口348的第三通道308。第一控制閥312經設置與第一通道304對齊（in line with），以控制通過第一出口346的氣流的速率。第二控制閥314經設置與第二通道306對齊，以控制通過第二出口347的氣流的速率。第三控制閥316經設置與第三通道308對齊，以控制通過第三出口348的氣流的速率。第一控制閥312、第二控制閥314和第三控制閥316可以是在半導體製造環境中使用的任何合適的閥。第一控制閥312、第二控制閥314和第三控制閥316可耦接至控制器370。控制器370利於使用者選擇和控制流量比控制器302的第一通道304、第二通道306和第三通道308之間的預定流量比。在一些實施例中，控制器370類似於控制器170。
流量比控制器302的每個通道304、306、308包括熱質量流量計，以調節通過每個通道304、306、308的氣流。例如，第一通道304包括第一熱質量流量計322，第二通道306包括第二熱質量流量計324，及第三通道308包括第三熱質量流量計326。關於第一通道304和第一熱質量流量計322的以下討論可分別應用於第二通道306和第二熱質量流量計324以及第三通道308和第三質量流量計326。
在一些實施例中，第一通道304包括旁通管332，該旁通管332將來自第一通道304的流的一小部分轉移，以及接著將該流的該一小部分的流返回至第一通道304。在一些實施例中，旁通管332設置在第一控制閥312的上游。第一熱質量流量計322耦接到旁通管332。調整旁通管332的尺寸以在流量比控制器302的整個操作範圍內以層流形式操作。在一些實施例中，熱質量流量計322包括第一溫度感測器336、第二溫度感測器338、以及設置在第一溫度感測器336與第二溫度感測器338之間的加熱元件334。在一些實施例中，第一溫度感測器336和第二溫度感測器338經設置與加熱元件334實質等距。
第一溫度感測器336經配置測量加熱元件334上游的處理氣體的第一溫度T1。第二溫度感測器338經配置測量加熱元件334下游的處理氣體的第二溫度T2。在一些實施例中，第一和第二溫度感測器336、338是電阻溫度偵測器（RTD）。
在使用中，加熱器電源供應360將加熱元件334加熱到預定溫度。當沒有流通過旁通管332時，第一溫度感測器336和第二溫度感測器338測量實質相似的溫度。換句話說，所測得的T2和T1之間的溫度差實質為零。在一些實施例中，加熱元件334可以突出到旁通管332的氣體流（gas stream）中。在這樣的實施例中，當處理氣體流過旁通管332並經過（passes over）加熱元件334時，加熱處理氣體。在一些實施例中，加熱元件334在旁通管332的外部，例如，繞旁通管332纏繞。在這樣的實施例中，加熱元件334加熱旁通管332的一部分，且當處理氣體流過旁通管332時，加熱處理氣體。處理氣體的氣體分子將熱往下游攜帶，導致第二溫度T2相對於第一溫度T1升高。熱質量流量計322包括惠斯通電橋電路342，該惠斯通電橋電路342連接到第一溫度感測器336和第二溫度感測器338的終端。惠斯通電橋電路342經配置將所測得的溫度差轉換成針對已知流速校準的電壓差。
旁通管332的小直徑有利地使加熱元件334的電力消耗最小化。然而，由加熱元件334提供的熱也加熱旁通管壁，這可以增加流過旁通管332的某些氣體的腐蝕速率，並引起第一和第二溫度感測器336、338的偏移（drift）。第一和第二溫度感測器336、338的偏移導致不準確的溫度測量讀數。可有利地降低預定溫度以減少旁通管壁的加熱，並且因此降低腐蝕速率。可以用較低的預定溫度來校準流量比控制器302。在一些實施例中，預定溫度從約攝氏70度至約攝氏90度降低到約攝氏40度至約攝氏60度。在一些實施例中，預定溫度為約攝氏45度至約攝氏55度。
在一些實施例中，第一熱質量流量計322、第二熱質量流量計324和第三熱質量流量計326耦接到控制器370。控制器370經配置從熱質量流量計322、324、326的各者的溫度感測器獲取讀數，以控制通過出口346、347、348的各者的流速。在一些實施例中，控制器370亦耦接到加熱器電源供應360，以控制提供給熱質量流量計322、324、326的各者中的加熱元件的熱。加熱器電源360可以是提供給熱質量流量計322、324、326的各者中的加熱元件的熱的一個電源供應。
圖4是根據本揭示案的一些實施例的將處理氣體分配到多個氣體輸送區的方法400的流程圖。在一些實施例中，上述的流量分配系統102、202可用於施行方法400。在一些實施例中，用於控制對多個氣體輸送區的氣體分配的方法400包括以下步驟：在402，使一個或多個處理氣體流過第一流量比控制器（如第一流量比控制器144、244，流量比控制器302）經由相應的複數個通道到複數個出口，以將預定流速的一個或多個處理氣體藉由每個通道提供給處理腔室內相應數量的氣體輸送區。例如，第一流速的一個或多個處理氣體流過第一通道（如第一通道304）到處理腔室（如處理腔室100）中的第一氣體輸送區（如第一氣體輸送區172），第二流速的一個或多個處理氣體流過第二通道（如第二通道306）到處理腔室中的第二氣體輸送區（如第二氣體輸送區174），以及第三流速的一個或多個處理氣體流過第三通道（如第三通道308）到處理腔室中的第三氣體輸送區（如第三氣體輸送區176，複數個開口160）。在一些實施例中，一個或多個處理氣體包括溴化氫（HBr）或氯（Cl2 ）中的至少一個，如以上關於第一氣源140和第二氣源150所討論的。在一些實施例中，第一流量比控制器流體地耦接到第一氣源（如第一氣源140）和第二氣源（如第二氣源150）。在一些實施例中，第一流量比控制器流體地耦接到第一氣源（如第一氣源240），以及第二流量比控制器（如第二流量比控制器254）流體地耦接到第二氣源（如第二氣源250）。
在404，將一小流量經由旁路管線或旁通管（如旁通管332）從第一、第二和第三通道中的各者轉移到相應的熱質量流量計（如熱質量流量計322、324、326）。在406，向每個熱質量流量計322、324、326中的加熱元件提供功率以將加熱元件加熱至預定溫度。降低預定溫度以減少或防止旁路管線中的一個或多個處理氣體的腐蝕。例如，在一些實施例中，預定溫度降低到約攝氏40度至約攝氏60度。在一些實施例中，預定溫度為約攝氏45度至約攝氏55度。第一溫度感測器設置在加熱元件的上游，以及第二溫度感測器設置在加熱元件的下游。
在408，控制器（如控制器170、370）計算第一溫度感測器和第二溫度感測器之間的所測得的溫度差。控制器經配置基於所測得的溫度差來決定通過每個通道的流速。例如，惠斯通電橋電路（如惠斯通電橋電路342）經配置將所測得的溫度差轉換為針對已知流速校準的電壓差，以決定通過流量比控制器的每個通道的流速。在一些實施例中，在使用期間，控制器經配置藉由控制提供給每個加熱元件的功率來將每個旁通管的溫度維持在預定溫度或接近預定溫度。
在410，控制器藉由將電信號發送到控制閥以打開或關閉閥以調整藉由每個通道的流速來控制與流量比控制器的每個相應通道對齊的控制閥以向流量比控制器的每個相應通道提供期望量的處理氣體。
雖然前面所述係針對本揭示案的實施例，但在不背離本揭示案基本範圍下，可設計本揭示案揭露的其他與進一步的實施例。
100:處理腔室 102:流量分配系統 104:蓋件 106:腔室主體 108:基板 110:波紋管 112:支撐軸 114:真空系統 116:地 118:電漿 120:內部空間 122:處理空間 124:基板支撐件 126:底表面 128:排氣口 130:RF電漿電源供應 132:狹縫閥 136:基座 138:噴頭 140:第一氣源 141:入口 142:第一MFC 144:流量比控制器 146:第一出口 147:第二出口 148:第三出口 150:第二氣源 152:第二質量流量控制器 160:開口 164:氣體管線 170:控制器 172:第一氣體輸送區 174:第二氣體輸送區 176:第三氣體輸送區 176’:第三氣體輸送區 180:第一氣體管線 184:第二氣體管線 188:第三氣體管線 202:流量分配系統 240:第一氣源 241:第一入口 242:第一MFC 244:第一流量比控制器 246:第一出口 247:第二出口 248:第三出口 250:第二氣源 251:第二入口 252:第二MFC 254:第二流量比控制器 256:第一出口 257:第二出口 258:第三出口 302:流量比控制器 304:第一通道 306:第二通道 308:第三通道 312:第一控制閥 314:第二控制閥 316:第三控制閥 322:第一熱質量流量計 324:第二熱質量流量計 326:第三質量流量計 332:旁通管 334:加熱元件 336:第一溫度感測器 338:第二溫度感測器 342:惠斯通電橋電路 346:出口 347:出口 348:出口 351:入口 360:加熱器電源供應 370:控制器 400:方法 402:步驟 404:步驟 406:步驟 408:步驟 410:步驟
本揭示案之實施例已簡要概述於前，並在以下有更詳盡之討論，可以藉由參考所附圖式中繪示之本揭示案的示例性實施例以作瞭解。然而，所附圖式僅繪示了本揭示案的典型實施例，而由於本揭示案可允許其他等效之實施例，因此所附圖式並不會視為本揭示範圍之限制。
圖1是根據本揭示案的一些實施例的流量分配系統的示意圖。
圖2是根據本揭示案的一些實施例的流量分配系統的示意圖。
圖3是根據本揭示案的一些實施例的流量比控制器的示意圖。
圖4是根據本揭示案的一些實施例的將處理氣體分配到多個氣體輸送區的方法的流程圖。
為便於理解，在可能的情況下，使用相同的數字編號代表圖示中相同的元件。為求清楚，圖式未依比例繪示且可能被簡化。一個實施例中的元件與特徵可有利地用於其他實施例中而無需贅述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:處理腔室
102:流量分配系統
104:蓋件
106:腔室主體
108:基板
110:波紋管
112:支撐軸
114:真空系統
116:地
118:電漿
120:內部空間
122:處理空間
124:基板支撐件
126:底表面
128:排氣口
130:RF電漿電源供應
132:狹縫閥
136:基座
138:噴頭
140:第一氣源
141:入口
142:第一MFC
144:流量比控制器
146:第一出口
147:第二出口
148:第三出口
150:第二氣源
152:第二質量流量控制器
160:開口
164:氣體管線
170:控制器
172:第一氣體輸送區
174:第二氣體輸送區
176:第三氣體輸送區
176’:第三氣體輸送區
180:第一氣體管線
184:第二氣體管線
188:第三氣體管線

Claims (20)

  1. 一種流量比控制器，包括： 一入口； 複數個通道，該複數個通道從該入口延伸到對應的複數個出口； 一控制閥，該控制閥與該複數個通道中的每個通道對齊（in line with）； 一旁通管，該旁通管從該複數個通道中的每個通道延伸，該旁通管將來自該通道的一流的一小部分轉移（divert）以及接著該流的該一小部分的返回到該通道； 一熱質量流量計，該熱質量流量計耦接至該旁通管，該熱質量流量計包含一第一溫度感測器、一第二溫度感測器及設置在該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一加熱元件，其中該加熱元件經配置將通過該旁通管的該流加熱到一預定溫度；及 一控制器，該控制器基於該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一所測量的溫度差來決定通過該複數個通道中的每個通道的一流速，且該控制器控制每個通道的該控制閥以提供該複數個通道之間的一處理氣體的一預定流量比。
  2. 如請求項1所述之流量比控制器，其中該第一溫度感測器和該第二溫度感測器與該加熱元件以實質等距設置。
  3. 如請求項1所述之流量比控制器，其中該預定溫度為約攝氏40度至約攝氏60度。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之流量比控制器，其中該處理氣體包括以下各者中的至少一個：溴化氫（HBr）、氯（Cl2 ）、三氟化氮（NF3 ）、四氟甲烷（CF4 ）或四氯化矽（SiCl4 ）。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之流量比控制器，其中該控制閥設置在該旁通管的下游。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之流量比控制器，其中該第一溫度感測器和該第二溫度感測器是電阻溫度偵測器。
  7. 如請求項1至3中的任一項所述之流量比控制器，其中該加熱元件在該旁通管的外部。
  8. 一種用於控制對蝕刻腔室的氣體分配的設備，包括： 一氣源； 一蝕刻腔室，該蝕刻腔室具有一腔室主體和複數個氣體輸送區； 至少一個流量比控制器，包含： 一入口，該入口耦接至該氣源； 複數個通道，該複數個通道從該入口到對應的複數個出口，其中該複數個出口流體地耦接到該蝕刻腔室的相應氣體輸送區； 一旁通管，該旁通管從該複數個通道中的每個通道延伸，該旁通管將來自該通道的一流的一小部分轉移（divert）以及接著該流的該一小部分的返回到該通道； 一熱質量流量計，該熱質量流量計耦接至該旁通管，該熱質量流量計包含一第一溫度感測器、一第二溫度感測器及設置在該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一加熱元件，其中該加熱元件經配置將通過該旁通管的該流加熱到一預定溫度；及 一控制器，該控制器提供來自該複數個出口之間的該氣源的一處理氣體的一流量比以及基於該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一所測量的溫度差來決定通過該複數個出口中的每個出口的一流速。
  9. 如請求項8所述之設備，其中該處理氣體包括以下各者中的至少一個：溴化氫（HBr）、氯（Cl2 ）、三氟化氮（NF3 ）、四氟甲烷（CF4 ）或四氯化矽（SiCl4 ）。
  10. 如請求項8所述之設備，其中該至少一個流量比控制器包括一第一流量比控制器和一第二流量比控制器，且其中該氣源包括一第一氣源與一第二氣源，該第一氣源具有一第一處理氣體，該第一處理氣體耦接至該第一流量比控制器的該入口，該第二氣源具有一第二處理氣體，該第二處理氣體耦接至該第二流量比控制器的該入口，其中該第一氣源和該第二氣源是分離的（separate）。
  11. 如請求項10所述之設備，其中在該第一流量比控制器和該第二流量比控制器的下游以及在該蝕刻腔室的上游，混合該第一處理氣體和該第二處理氣體。
  12. 如請求項8至10中任一項所述之設備，其中該預定溫度為約攝氏40度至約攝氏60度。
  13. 如請求項8至10中任一項所述之設備，其中該複數個氣體輸送區包括三個氣體輸送區，且該複數個出口包括三個出口，其中一第一出口經由一第一氣體管線流體地耦接至一第一氣體輸送區，一第二出口經由一第二氣體管線流體地耦接至一第二氣體輸送區，一第三出口經由一第三氣體管線流體地耦接至一第三氣體輸送區。
  14. 如請求項13所述之設備，其中該第三氣體輸送區由複數個開口界定，該複數個開口穿過該腔室主體的側壁繞該腔室主體設置。
  15. 一種向一處理腔室提供處理氣體的方法，包括以下步驟： 使一個或多個處理氣體流過一流量比控制器，以將一第一流速的該一個或多個處理氣體透過一第一通道提供給一處理腔室中的一第一氣體輸送區，將一第二流速的該一個或多個處理氣體透過一第二通道提供給該處理腔室中的一第二氣體輸送區，以及將一第三流速的一個或多個處理氣體透過一第三通道提供給該處理腔室中的一第三氣體輸送區； 將來自該第一通道、該第二通道和該第三通道中的各者的一小流量（small flow）轉移到的一相應的熱質量流量計，該熱質量流量計具有一加熱元件、一第一溫度感測器與一第二溫度感測器，該第一溫度感測器設置在該加熱元件的上游，該第二溫度感測器設置在該加熱元件下游； 為每個熱質量流量計中的該加熱元件供電，以將該加熱元件加熱到一預定溫度，該預定溫度防止該一個或多個處理氣體腐蝕；及 使用一控制器來計算每個熱質量流量計的該第一溫度感測器和該第二溫度感測器之間的一所測量的溫度差，以決定該第一流速、該第二流速和該第三流速。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該一個或多個處理氣體包括以下各者中的至少一個：溴化氫（HBr）、氯（Cl2 ）、三氟化氮（NF3 ）、四氟甲烷（CF4 ）或四氯化矽（SiCl4 ）。
  17. 如請求項15所述之方法，其中為該加熱元件供電的步驟包括以下步驟：將該加熱元件加熱至約攝氏40度至約攝氏60度的一預定溫度。
  18. 如請求項15至17中任一項所述之方法，其中決定該第一流速、該第二流速和該第三流速的步驟包括以下步驟：使用一惠斯通電橋電路將該所測量的溫度差轉換為針對已知流速校準的一電壓差。
  19. 如請求項15至17中任一項所述之方法，進一步包括以下步驟：使用該控制器來控制與每個相應通道對齊（in line with）的一控制閥，以向該流量比控制器的每個相應出口提供一所需量的處理氣體。
  20. 如請求項15至17中任一項所述之方法，其中使一個或多個處理氣體流到該第三氣體輸送區的步驟包括以下步驟：使該一個或多個處理氣體流過該處理腔室的側壁。
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