專利名稱：用于氣流測量的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式主要涉及測量氣流的方法和裝置。更具體地，本發(fā)明的 實(shí)施方式涉及提供用于半導(dǎo)體處理腔和相關(guān)設(shè)備的測量氣流的方法和裝置。
背景技術(shù)：
氣流的精確控制對于許多微電子器件制造工藝來說是重要的工藝控制屬 性的關(guān)鍵。在半導(dǎo)體處理腔中的襯底與襯底支架之間提供氣體是用于提高襯底 與襯底支架之間傳熱的公知方法，從而提高了襯底溫度控制和均勻性的精度。 另外，為了獲得所需的處理結(jié)果，特別是關(guān)鍵尺寸和膜厚縮減，需要處理氣體流入處理腔的精確控制。并且，氣體可以添加到處理腔排出流(effluent stream) 中以減輕襯底處理的環(huán)境影響。添加到排出流的氣體的良好控制對于確保成本 效率和正確補(bǔ)救來說必不可少。與半導(dǎo)體處理腔一起使用的傳統(tǒng)的氣體分配系統(tǒng)通常包括作為主要流量 調(diào)節(jié)裝置的氣體質(zhì)量流量計(MFC)。然而，MFC的精度受到導(dǎo)致實(shí)際氣流 不確定性的多個因素的影響。例如，MFC的精度通常將隨著溫度、管道壓力 和容積中的變化而改變。由于MFC不精確而造成的氣流設(shè)定點(diǎn)的偏移可導(dǎo)致 工藝缺陷、不良的排放控制和昂貴氣體的低效浪費(fèi)。雖然傳統(tǒng)的壓力控制系統(tǒng)已證實(shí)為相對可靠，但是現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)場體驗(yàn)增 加了對于更精確流量測量的需要。例如，在背面襯底冷卻應(yīng)用場合中使用的氣 流的不良控制可導(dǎo)致不良的襯底溫度控制，從而造成下一代電路設(shè)計中不能容 忍的不良的薄膜沉積或蝕刻結(jié)果。因此，需要提供用于測量氣流的改進(jìn)的方法和裝置，從而在半導(dǎo)體處理系 統(tǒng)中的氣體的分配可以更大的可靠度和精度進(jìn)行。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種用于測量氣流的方法和裝置。在一個實(shí)施方式中，用于
測量氣流的校準(zhǔn)線路可用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)用于背面冷卻、處理氣體分配、清 洗氣體分配、清潔劑分配、載體氣體分配和補(bǔ)救氣體分配等的氣流。在一個實(shí)施方式中， 一種用于測量處理系統(tǒng)中氣流的裝置，包括氣體源、 分流閥、孔板(orifice)、調(diào)節(jié)裝置和傳感線路。調(diào)節(jié)裝置流動地聯(lián)接在氣體 源與分流閥的入口之間?？装辶鲃拥芈?lián)接至分流閥的第一出口并且具有與處理 腔基本相同的流阻。傳感線路配置為接收通過孔板的氣體流動。在一個實(shí)施方式中，傳感線路使用用于接收氣流的校準(zhǔn)容積。通過從該校 準(zhǔn)容積中的氣體測量得到的特性和/或?qū)傩?，可以?yàn)證進(jìn)入該傳感線路的氣體 的流速和/或壓力。在另一實(shí)施方式中，傳感線路使用用于接收氣流的非校準(zhǔn)容積。通過對于 該非校準(zhǔn)容積中氣體的一段時間的測量得到的特性和/或?qū)傩灾械母淖?，可?驗(yàn)證進(jìn)入該傳感線路的氣體的流速和/或壓力。在另一實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)裝置可為氣相分配模塊、分流器、壓力控制器、 調(diào)節(jié)器或者質(zhì)量流量控制器的至少其中之一。在另一實(shí)施方式中，傳感線路可 包括具有校準(zhǔn)容積的槽。在另一實(shí)施方式中，傳感線路可包括設(shè)置在該校準(zhǔn)容 積中的振動部件。在另一實(shí)施方式中，傳感線路可包括配置用于檢測設(shè)置在校 準(zhǔn)容積中氣體的電學(xué)或磁性特性的至少一個的傳感器。在再一實(shí)施方式中，傳 感線路可包括由懸臂支撐的槽。本發(fā)明還提供了一種用于測量半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中氣流的方法。在一個實(shí)施 方式中，該用于測量半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中氣流的方法包括使用流量控制裝置設(shè) 定氣流，將來自流量控制裝置的氣體通過具有與處理腔基本相同流阻的孔板流 入傳感線路，以及將使用傳感線路確定的流量與流量控制裝置的設(shè)定進(jìn)行比 較。在另 一實(shí)施方式中，該方法包括對于傳感線路中出現(xiàn)的氣體的特性進(jìn)行采 樣，直到到達(dá)終點(diǎn)。在另一實(shí)施方式中，該方法可包括采樣直到到達(dá)可靠度。 在另一實(shí)施方式中，該方法包括采樣直到數(shù)據(jù)收斂在預(yù)定范圍內(nèi)。在再一實(shí)施 方式中，該方法可包括以小于約5毫秒的頻率采樣。


為了詳細(xì)理解本發(fā)明上述提及的特征的方式，本發(fā)明更加具體的說明，如 上所簡要概括的，可通過參照附圖中示出的實(shí)施方式獲得。然而，應(yīng)該理解， 附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施方式并且因此不應(yīng)該理解為限制本發(fā)明的范圍， 對于本發(fā)明而言可允許其它等效的實(shí)施方式。圖1所示為傳統(tǒng)的半導(dǎo)體處理腔和具有本發(fā)明的校準(zhǔn)線路的氣體分配系統(tǒng) 的簡化示意圖；以及圖2到圖9所示為具有各種實(shí)施方式的傳感線路的校準(zhǔn)線路的簡化示意圖。為了便于理解，盡可能地，使用相同的附圖標(biāo)記表示附圖中公共的相同元 件。應(yīng)該理解， 一個實(shí)施方式的特征可不必進(jìn)一歩引用而有利地合并在其它實(shí) 施方式中。
具體實(shí)施方式
圖1示出襯底處理系統(tǒng)100的簡化示意圖，該系統(tǒng)具有與示例性半導(dǎo)體處理 腔120聯(lián)接的本發(fā)明的氣體分配系統(tǒng)140的一個實(shí)施方式。處理腔120可配置為 執(zhí)行化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻腔、離子注入、熱 處理、灰化、排氣、定向或其它真空處理技術(shù)。處理腔120包括設(shè)置在腔體122內(nèi)的襯底支架124。襯底支架124通常在處理 期間支撐襯底136。襯底支架124通常包括貫通形成的用于將傳熱氣體(以下稱 為背面氣體)傳遞給襯底126與襯底支架124之間限定的區(qū)域118的通道。為了 清楚，在圖1中已放大了區(qū)域118的尺寸。常用的背面氣體的示例包括氦、氮和 氬。腔體122通常包括至少一個處理氣體入口128和泵送端口134。如傳統(tǒng)已知 的，處理氣體入口128通常將處理和可選的其它氣體提供給處理腔120的內(nèi)部空 間，以便于襯底處理。進(jìn)入腔體122的氣體可通過氣體分配板或噴頭130分配到 襯底126上。泵送端口 134形成在腔體122中。泵送端口 132通常與控制腔壓并去除來自 腔體122的內(nèi)部空間的處理副產(chǎn)品的泵送系統(tǒng)聯(lián)接。泵送系統(tǒng)通常包括一個或 多個真空泵和節(jié)流閥，其未圖示?？稍O(shè)置處理氣體端口144以將補(bǔ)救氣體傳遞到導(dǎo)管160中，該導(dǎo)管攜帶通過 泵送端口134排出腔體122的排出流。例如，可提供氣體以反應(yīng)和/或吸收有害 的反應(yīng)副產(chǎn)品、過量的處理氣體或氣態(tài)的腔室廢物，從而便于來自排出流的特 定材料的去除和/或恢復(fù)。凈化端口132也可設(shè)置在腔體122中?？赏ㄟ^凈化端口132，將惰性氣體提 供到處理腔120中，以防止處理氣體和/或處理副產(chǎn)品進(jìn)入腔120的特定區(qū)域。 凈化氣體的示例包括氮和氦。氣體通常提供到入口端口128、區(qū)域118、凈化端口132和來自一個或多個 氣體分配線路的處理氣體端口144。各氣體分配線路通常包括用于流經(jīng)其的氣 體的精確控制的機(jī)構(gòu)，并且至少其中之一可配置為本發(fā)明的氣體分配系統(tǒng)140。 為了簡明，僅示出與分別通往入口端口128、區(qū)域11S、凈化端口132和處理氣 體端口144的氣體分配管道112、 114、 116和138聯(lián)接的一個氣體分配系統(tǒng)140。 實(shí)際上，各管道112、 114、 116和138可與專用、分離線路氣體分配系統(tǒng)140分 別聯(lián)接。在一個實(shí)施方式中，氣體分配系統(tǒng)140包括氣體源102、質(zhì)量流量計(MFC) 142、分流閥106和校準(zhǔn)線路104。分流閥106將來自氣體源102的氣流選擇性地 引導(dǎo)到校準(zhǔn)線路104或通過導(dǎo)管110引導(dǎo)到一個管道112、 114、 116和138。 MFC142設(shè)置在氣體源102和分流閥106之間。MFC142通常用于監(jiān)視和控制來 自氣體源102的氣流流入或者校準(zhǔn)線路104，或者將氣體分配系統(tǒng)140聯(lián)接到處 理腔120的導(dǎo)管110。校準(zhǔn)線路104配置用于精確測量氣流。校準(zhǔn)線路104包括孔板108和傳感線 路146?？装?08設(shè)置在傳感線路146與分流閥106之間。孔板108的尺寸可設(shè)定 為保持阻流條件的限制。在一個實(shí)施方式中，可選擇孔板的尺寸以模擬實(shí)際處 理腔120的限制。這造成與流入處理腔120的MFC142類似的條件，在該條件下 可使用校準(zhǔn)線路104執(zhí)行流量驗(yàn)證，而不需要?dú)饬鬟M(jìn)入實(shí)際的處理腔120中?？?板可通過實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)分析或通過其它合適方法確定。在一個實(shí)施方式中，可通 過測量孔板的下游壓力并且調(diào)節(jié)孔板尺寸直到實(shí)現(xiàn)所需壓力，來確定孔板108。 在另一實(shí)施方式中，當(dāng)流量保持在阻流條件時，孔板的尺寸可選擇為不同于實(shí) 際處理腔120的限制?？装?08的尺寸可設(shè)定為產(chǎn)生進(jìn)入傳感線路146的關(guān)鍵流量(例如，阻流) 條件。進(jìn)入傳感線路146的關(guān)鍵流量意味著該流量通過質(zhì)量流量率和孔板108 的孔徑尺寸來確定?？装?08的上游流量(例如，MFC142處)恒定并且不受壓 力波動的影響，因此在流量計算期間不需要考慮上游容積。
孔板108可為固定或變化的限制。在一個實(shí)施方式中，孔板108可為機(jī)械加工的孔。在另一實(shí)施方式中，孔板108可為可調(diào)節(jié)的，諸如針形閥。圖2為傳感線路146的一個實(shí)施方式的示意圖。傳感線路146通常包括其中 設(shè)置有振動部件204的槽202。傳感器206以適于為處理器208提供有指示振動部 件204的振動頻率的度量的方式，與振動部件204界面連接，該振動頻率與槽202 中的氣體密度相關(guān)。在一個實(shí)施方式中，傳感器206可為加速計或其它合適的 傳感器。在一個實(shí)施方式中，槽202具有已知或預(yù)定的容積。從氣體源102通過孔板 108流入傳感線路146的氣體將增加槽202中的壓力，并且因此增加槽202中的氣 體密度。由于槽202的容積已知，因此振動部件204的頻率可與槽202中的氣體 質(zhì)量相關(guān)。在給定的已知槽容積的情況下，振動部件204的振動頻率中的改變， 提供與槽202中的密度變化相關(guān)的信息，而這也與通過MFC142的質(zhì)量流量率相 關(guān)。因此，可利用振動部件的頻率以驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)通過MFC142的流速。圖3為傳感線路300的另一實(shí)施方式的示意圖。傳感線路300通常包括其中 設(shè)置有振動部件204和第二部件302的槽202。第二部件302與振動部件204相對 設(shè)置。第一傳感器206以適于為處理器208提供有指示振動部件204的振動頻率 的度量的方式，與振動部件204界面連接。第二傳感器304以適于為處理器208 提供有指示第二部件302的振動頻率的度量的方式，與第二部件302界面連接。振動部件204可以恒定頻率驅(qū)動。來自振動部件204的能量通過設(shè)置在槽 202中的氣體傳送，并且造成第二部件302以恒定頻率振動。第二部件302的振 動將具不同于振動部件204的相位移動和振幅。這些量可通過傳感器206、 304 測量并且與槽中的壓力改變相關(guān)，其中壓力改變在一段時間內(nèi)與可用于驗(yàn)證和 /或校準(zhǔn)通過MFC 142的流速的質(zhì)量流率相關(guān)。圖4為傳感線路400的另一實(shí)施方式的示意圖。傳感線路400通常包括 以從表面404懸臂式取向安裝的槽402。槽402中的氣體質(zhì)量與懸臂槽的偏轉(zhuǎn) 相關(guān)，其可通過傳感器406測量。傳感器406可為應(yīng)變儀或距離測量裝置，諸 如LVDT。隨著氣體流入槽402中，槽402中的氣體壓力和密度將增加，從而 造成槽402的取向的改變，其與已增加到槽402的附加的氣體質(zhì)量相關(guān)。由于 槽中氣體質(zhì)量的改變造成的槽取向的改變可通過傳感器406測量。因此，可利 用來自傳感器406的信息驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)MFC142。 圖5為傳感線路500的另一實(shí)施方式的示意圖。傳感線路500通常包括 槽502、位移裝置504和傳感器506。槽502具有校準(zhǔn)的容積?？芍聞游灰蒲b 置504以擾動槽502，以便造成槽502振動。位移裝置504可為換能器、致動 器或其它合適的振動發(fā)生裝置。可為加速計或其它合適探測器的傳感器506 與槽502界面連接，以為處理器208提供有指示槽振動的頻率的度量。隨著槽 502中的氣體質(zhì)量增加，振動頻率將以指示進(jìn)入槽502的質(zhì)量流速的可預(yù)測的 方式改變。因此，通過傳感器506獲得的信息可用于驗(yàn)證通過MFC142的流速。在另一實(shí)施方式中，槽502的壁可通過位移裝置504來擾動，從而其產(chǎn) 生振動。隨著槽502中壓力的改變，壁上的壓力將改變并且振動頻率將可預(yù)測 地改變。振動可通過傳感器506來測量，并且因?yàn)槿莘e己知， 一段時間內(nèi)壓力 改變與進(jìn)入傳感線路500的質(zhì)量流速相關(guān)，并且可用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)通過 MFC142的流速。圖6為傳感線路600的另一實(shí)施方式的示意圖。傳感線路600通常包括 槽602、信號發(fā)生器604和傳感器606。槽602具有校準(zhǔn)的容積。信號發(fā)生器 604和傳感器606可安裝在槽602的內(nèi)部或外部。在一個實(shí)施方式中，信號發(fā)生器604配置為產(chǎn)生槽602的校準(zhǔn)容積內(nèi)部的聲 脈沖。聲脈沖的局部速度與介質(zhì)(例如，槽中的氣體)的密度和溫度有關(guān)。聲 脈沖的速度可通過傳感器606測量，并且與槽602中的氣體密度相關(guān)。由于槽602 的容積已知，槽602中的氣體質(zhì)量可使用傳感器信息確定并且用于驗(yàn)證和/或校 準(zhǔn)通過MFC142的流速。在另一實(shí)施方式中，信號發(fā)生器604可提供槽602中的RF信號或其它電磁 脈沖，以測量槽中的氣體密度。這些信號的特性隨著壓力可預(yù)測地改變并且傳 感器606可用于提供指示至少一個信號特性的度量。 一段時間內(nèi)所測得特性的 改變可與進(jìn)入傳感線路600的質(zhì)量流量率相關(guān)，并且用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)通過 MFC142的流速。在另一實(shí)施方式中，傳感器606可配置為檢測槽602中的氣體的至少一個電 子或磁性特性中的變化。電子或磁性特性隨著壓力可預(yù)測地改變并且可通過傳 感器606測量。通過傳感器606提供的氣體電子或磁性特性中度量的改變可用于 確定通過線路600的流速。一段時間內(nèi)壓力的改變與槽602的已知容積中的質(zhì)量 流量率相關(guān)，并且用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)通過MFC142的流速。
圖7為傳感線路700的另一實(shí)施方式的示意圖。傳感線路700通常包括其中 設(shè)置有活塞704的槽702。活塞704具有已知重量和表面面積?；钊?04將根據(jù)槽 702中的壓力相對于相對部件706移動。相對部件706可為彈簧和/或密封的氣體 容積。移動活塞704所需的力可由活塞704的質(zhì)量和表面面積，相對部件706的 彈簧力，以及活塞704上的壓力一起解決，其可或者受控或者作為活塞位移的 函數(shù)。在一個實(shí)施方式中，傳感器708與活塞704界面連接以直接確定作用在活 塞上的力。在另一實(shí)施方式中，傳感器708可配置為確定活塞704的位移。該力 通過活塞704的表面面積與壓力相關(guān)，并且在已知容積中一段時間內(nèi)壓力的改 變可與進(jìn)入槽704中的質(zhì)量流量率相關(guān)并且用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)通過MFC142的 流速。圖8為傳感線路800的另一實(shí)施方式的示意圖。傳感線路800通常包括其中 設(shè)置有活塞704的槽802。來自孔板108的氣流通過分別位于活塞704上方和下方 的第一和第二入口810、 812提供給槽802?；钊?04具有已知特性并且將與通過 入口810、 812的氣流的比率成比例的移動。至少一個傳感器用于確定活塞704 的相對位移。在圖8所示的實(shí)施方式中，傳感器804、806用于確定與通過MFC142 的氣流相關(guān)的活塞704的位移。圖9為傳感線路900的另一實(shí)施方式的示意圖。傳感線路900通常包括多個 通過選擇閥908與孔板108聯(lián)接的槽(所示為槽卯2、 904和906)。各個槽902、 卯4和卯6具有與不同的流速范圍一起使用的不同的校準(zhǔn)容積。例如，槽卯2具 有較小的容積，槽904可具有中等的容積，而槽906可具有較大的容積。閥908 用于將線路900中的氣流引導(dǎo)入具有容積相稱流速的槽中，從而可在合理的采 樣周期內(nèi)獲得良好的數(shù)據(jù)分辨率。例如，當(dāng)正在測量較低的流速時，可利用較 小的槽902對于一段給定的時間周期內(nèi)給定的壓力上升獲得更大的時間分辨 率。因此，較低流速時，較小的槽902有利于獲得一段時間內(nèi)的快速的壓力上 升，這在較短的采樣周期內(nèi)提供了具有良好分辨率的數(shù)據(jù)組。相反地，較大的 槽908可用于獲得在一段時間內(nèi)不太快速的壓力上升，從而在較高流速時提供 具有良好分辨率的數(shù)據(jù)。并且，由于槽908具有相對于較小的槽902更大的容積， 因此較大的槽908允許在一段更長的時間周期內(nèi)產(chǎn)生數(shù)據(jù)采樣，其可在獲得完 整的數(shù)據(jù)組之前以較高的流速填充。與壓力上升相關(guān)的數(shù)據(jù)可使用上述技術(shù)或 其它合適替代技術(shù)的任何一種獲得。
壓力上升的多重數(shù)據(jù)采樣可用于提高流量計算的精確度，從而提供 MFC142的實(shí)際流速的更大的可靠度。上述各個傳感線路可包括分支回路和允 許槽快速清空和重新填充的傾倒管道，從而有利于附加采樣的快速獲得。以足 夠的比率獲得數(shù)據(jù)采樣，從而在一段合理的時間周期內(nèi)獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)的統(tǒng)計上有效的采樣總量。在一個實(shí)施方式中，采樣的頻率小于約5毫秒。這允許在較短的測試期間獲得較大的數(shù)據(jù)組，從而增加了數(shù)據(jù)的精確度，同時允許快速識別 測試的合適的終點(diǎn)。
在一個實(shí)施方式中，可分析用于獲得數(shù)據(jù)采樣的傳感器和/或設(shè)備的組合 的測量誤差以確定它們對于總體計算的影響。該信息可用于確定和/或調(diào)節(jié)可 靠度。
在另一實(shí)施方式，用于獲得數(shù)據(jù)采樣的傳感器和/或設(shè)備的組合的測量誤 差可用于模擬所測得數(shù)據(jù)中的隨機(jī)誤差分布。模擬誤差隨后添加到各數(shù)據(jù)采樣 中?？捎嬎愕窒S機(jī)添加的誤差的影響所需的樣本的數(shù)量并且將其用作測試終 點(diǎn)，從而在最短的測試期間實(shí)現(xiàn)精確的計算。
在圖2所示的實(shí)施方式中示出了示例性的分支回路250和傾倒管道252。來 自孔板108的氣流最初進(jìn)入槽202并且測量壓力(密度和/或質(zhì)量)。通過傳感 線路200的氣流隨后由閥256分流，進(jìn)入支路回路250,同時第二閥258打開以通 過傾倒管道252清空槽202。傾倒管道252可與真空源260聯(lián)接以加速去除來自槽 202的氣體。 一旦槽202完全清空，第二閥258關(guān)閉并且來孔板108的氣流隨后通 過閥256引導(dǎo)返回槽202，從而可獲得隨后的樣本。該過程可重復(fù)多次以獲得提 供通過MFC142的氣流的精確測量的數(shù)據(jù)組。
接收數(shù)據(jù)組的處理器208可使用統(tǒng)計收斂方法和/或經(jīng)典的穩(wěn)健統(tǒng)計方法， 以確定氣流驗(yàn)證/校準(zhǔn)的合適的終點(diǎn)。例如， 一旦達(dá)到基于傳感線路的測量裝 置的已知精度和可重復(fù)性計算的合適的收斂，可終止采樣?？蛇x地，采樣終點(diǎn) 可通過連續(xù)計算氣流并且跟蹤趨向平均值的收斂來動態(tài)地確定。
收斂的所需級別可為預(yù)定的級別或使用可靠度動態(tài)確定。一端測試達(dá)到具 體的可靠度級別，測試將終止。結(jié)束測試的一個方法是使用測量裝置的已知誤 差水平并且使用它們計算收斂所需的樣本數(shù)量。使用這個預(yù)測方法， 一旦達(dá)到 樣本數(shù)量，驗(yàn)證將自動結(jié)束。確定終點(diǎn)的另一方法是連續(xù)重復(fù)計算氣流并且監(jiān) 視其趨向平均值的收斂。隨著測試的進(jìn)行，所收集的樣本的每個組合可用于計
算即時氣流。當(dāng)所計算的氣流收斂到所需的級別，測試將終止。多元模型以及 對于模型測量誤差的統(tǒng)計的使用，以及它們對于總體系統(tǒng)的影響可用于增加計 算的精度。模式將顯示出不同參數(shù)的相互作用并且有助于最優(yōu)參數(shù)的選擇。開始以及結(jié)束壓力和/或密度的多重樣本可用于增加精度。兩者讀取上的 測量誤差將通過平均各個讀取的多重樣本來降低，從而對于該測試可使得壓力 增量更加精確。多元模型和統(tǒng)計技術(shù)可用于對于單個測量的誤差以及它們對于總體系統(tǒng) 誤差的影響進(jìn)行建模。這些模型可用于確定最優(yōu)的參數(shù)和系統(tǒng)限制。在先技術(shù) 的組合可用于進(jìn)一歩增加流速計算的精度。在操作中，槽中的氣流可使用標(biāo)準(zhǔn)的上升率技術(shù)確定?？稍O(shè)定在槽的入口 處的孔板的尺寸以產(chǎn)生進(jìn)入槽的聲速流。進(jìn)入槽的氣流隨后僅與來自MFC的氣 流和孔板的尺寸相關(guān)。槽的壓力將不會影響MFC，并且將允許氣流保持恒定。 另外，孔板處的聲速條件防止上游壓力改變，并且在孔板的氣體管道上游中的 氣體的質(zhì)量保持恒定。在該條件下，在氣流計算中并不使用氣體管道容積上游， 從而消除了對于上游容積計算的需要，并且進(jìn)一步減少了總體氣流計算中的不 確定性。由于槽入口處的孔板通過仿真類似于腔室注入的限制，模擬了腔室條件，可在模擬的腔室條件下校準(zhǔn)MFC，而不必需要例如，在工作臺或預(yù)安裝測試期間具體存在的實(shí)際的腔室?？蛇x地， 一旦腔室工作，諸如在運(yùn)行新的大量襯底之前進(jìn)行的周期性測試，通過MFC的氣流可使用上述校準(zhǔn)線路驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)。 還應(yīng)該理解，校準(zhǔn)線路可用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)除了MFC以外的氣流控制裝 置。例如，校準(zhǔn)線路可用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)來自氣相分配模塊、分流器、壓力 控制器和調(diào)節(jié)器以及其它氣流控制裝置的流速(密度和/或壓力)。因此，具有校準(zhǔn)線路的氣體分配系統(tǒng)可有效地使得MFC特征化以將氣體提 供給處理系統(tǒng)。該新穎的校準(zhǔn)線路可用于測量、驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)用于背面冷卻、 處理氣體分配、清洗氣體分配、清潔劑分配、載體氣體分配和補(bǔ)救氣體分配等 的氣流。氣流控制的精度和采樣時間在現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)之上已得到提高，從而 確保了下一代裝置的成本效率和穩(wěn)健的處理。雖然前述給出了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是在不偏離其基本范圍的情況下， 可以進(jìn)一步設(shè)想本發(fā)明的實(shí)施方式，并且其范圍由所附的權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種用于測量具有處理腔的處理系統(tǒng)中氣流的裝置，包括氣體源；具有入口、第一出口和第二出口的分流閥，所述第二出口與所述處理腔聯(lián)接；流動聯(lián)接于所述氣體源與所述分流閥的所述入口之間的調(diào)節(jié)裝置；流動聯(lián)接于所述分流閥的所述第一出口的孔板，所述孔板具有與所述處理腔相同的流阻；以及配置用于接收通過所述孔板的氣流的傳感線路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置還包括氣相分 配模塊、分流器、壓力控制器、調(diào)節(jié)器或質(zhì)量流量控制器的至少其中之一。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感線路還包括 具有校準(zhǔn)容積的槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述傳感線路還包括 設(shè)置在所述校準(zhǔn)容積中的振動部件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述傳感線路還包括傳感器，其配置用于檢測設(shè)置在所述校準(zhǔn)容積中的氣體的電學(xué)或磁性特性的至少其中之一。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感線路還包括由懸臂支撐的槽。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述傳感線路還包括 用于接收所述氣流的校準(zhǔn)容積；以及設(shè)置用于測量所述校準(zhǔn)容積中的氣體的至少一個特性和/或?qū)傩缘膫鞲?器，通過該至少一個特性和/或?qū)傩钥色@得進(jìn)入所述傳感線路的氣體的流速和/ 或壓力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感線路還包括 用于接收所述氣流的非校準(zhǔn)容積；以及設(shè)置用于測量所述非校準(zhǔn)容積中的氣體的至少一個特性和/或?qū)傩缘淖兓?的傳感器，通過所述變化可獲得進(jìn)入所述傳感線路的氣體的流速和/或壓力。
9. 一種用于測量半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中的氣流的方法，包括 使用氣流控制裝置設(shè)定氣流；將來自所述氣流控制裝置的氣體通過具有與處理腔相同的流阻的孔板，流 入傳感線路；以及將使用所述傳感線路確定的氣流與所述氣流控制裝置的所述設(shè)定進(jìn)行比較。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括 對所述傳感線路中存在的氣體的特性進(jìn)行采樣，直到達(dá)到終點(diǎn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述采樣還包括 進(jìn)行采樣，直到達(dá)到可靠度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述采樣還包括 進(jìn)行采樣，直到數(shù)據(jù)收斂到預(yù)定的范圍中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述采樣還包括 以小于約5毫秒的頻率進(jìn)行采樣。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括 將氣體流入所述傳感線路的校準(zhǔn)容積中；感應(yīng)所述校準(zhǔn)容積中的氣體的至少一個特性和/或?qū)傩?；以及通過所感應(yīng)的特性和/或?qū)傩垣@得進(jìn)入所述傳感線路的氣體的流速和/或壓力。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括將氣體流入所述傳感線路的非校準(zhǔn)容積中；感應(yīng)所述非校準(zhǔn)容積中的氣體的至少一個特性和/或?qū)傩?；以?通過所感應(yīng)的特性和/或?qū)傩垣@得進(jìn)入所述傳感線路的氣體的流速和/或壓力。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，獲得進(jìn)入所述傳感線路 的氣體的流速和/或壓力不必使用所述傳感線路的已知的上游容積。
17. —種用于測量半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中的氣體的方法，包括提供具有與處理腔和傳感線路聯(lián)接的氣體源的處理系統(tǒng)，所述傳感線路具有與所述處理腔基本相同的流阻；設(shè)定氣流控制裝置，從而以目標(biāo)速率提供來自氣體源的處理氣體的流動，該目標(biāo)率是為了所述處理腔中的襯底處理所選擇的預(yù)定速率，所述氣流以實(shí)際 速率排出所述氣流控制裝置；將所述處理氣體以實(shí)際速率流入傳感線路，同時旁路流入所述處理腔；感應(yīng)指示所述實(shí)際流速的度量；調(diào)節(jié)所述氣流控制裝置的所述設(shè)定，以校正所述實(shí)際速率與所述目標(biāo)速率 之間的差；以及將來自所述氣流控制裝置的所述處理氣體流入所述處理腔并處理其中的 襯底。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述感應(yīng)還包括 將所述處理氣體流入校準(zhǔn)容積；以及測量所述校準(zhǔn)容積中的所述處理氣體的至少一個特性和/或?qū)傩?，通過所 述至少一個特性和/或?qū)傩钥色@得進(jìn)入所述傳感線路的所述處理氣體的流速和/ 或壓力。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述感應(yīng)還包括 將所述處理氣體流入非校準(zhǔn)容積；以及測量所述非校準(zhǔn)容積中的所述氣體的至少一個特性和/或?qū)傩灾械淖兓?通過所述至少一個特性和/或?qū)傩灾械淖兓色@得進(jìn)入所述傳感線路的所述氣 體的流速和/或壓力。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述感應(yīng)還包括 對所述傳感線路中存在的氣體的特性進(jìn)行采樣，直到達(dá)到至少一個終點(diǎn)，達(dá)到可靠度或者數(shù)據(jù)收斂到預(yù)定范圍中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測量氣流的方法和裝置。在一個實(shí)施方式中，用于氣體控制的校準(zhǔn)線路可用于驗(yàn)證和/或校準(zhǔn)用于背面冷卻、處理氣體分配、清洗氣體分配、清潔劑分配、載體氣體分配和補(bǔ)救氣體分配等的氣流。
文檔編號H01L21/00GK101127296SQ20071014045
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月14日
發(fā)明者埃茲拉·羅伯特·古德, 張春雷, 理查德·查爾斯·福韋爾, 詹姆斯·帕特里克·克魯斯, 賈里德·阿曼德·李 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司