[go: up one dir, main page]

TWI615698B - 快速脈衝氣體輸送的系統及方法 - Google Patents

快速脈衝氣體輸送的系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI615698B
TWI615698B TW105139795A TW105139795A TWI615698B TW I615698 B TWI615698 B TW I615698B TW 105139795 A TW105139795 A TW 105139795A TW 105139795 A TW105139795 A TW 105139795A TW I615698 B TWI615698 B TW I615698B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
mass flow
flow controller
pulse
gas
item
Prior art date
Application number
TW105139795A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201719313A (zh
Inventor
軍華 丁
麥可 勒巴西
曾群 李
Original Assignee
Ｍｋｓ公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/209,216 external-priority patent/US10126760B2/en
Application filed by Ｍｋｓ公司 filed Critical Ｍｋｓ公司
Publication of TW201719313A publication Critical patent/TW201719313A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI615698B publication Critical patent/TWI615698B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • G05D7/0641—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means
    • G05D7/0647—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means the plurality of throttling means being arranged in series

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

一種輸送一期望質量之氣體之脈衝至一工具之系統，包含：一質流控制器，包含流量感測器、一控制閥及一被配置並安排以接收用於打開及關閉控制閥之一序列之步驟之一修整法之專用控制器，俾能按照修整法輸送一序列之氣體脈衝。質流控制器係被配置並安排成能以至少兩種模式之任一個操作：一傳統的質流控制器(MFC)模式或一脈衝氣體輸送(PGD)模式。又，質流控制器包含：一輸入，被配置以接收一輸入信號；一輸出，被配置以提供一輸出信號；一通訊埠，被配置以接收程式指令；記憶體，被配置並安排以接收決定質流控制器之編程配置之程式化資料以作為一數位或類比配置；以及一處理器/控制器，用於依據編程配置操作質流控制器。

Description

快速脈衝氣體輸送的系統及方法
本申請案主張美國申請案號14/209,216之優先權，其名稱為快速脈衝氣體輸送的系統及方法(SYSTEM FOR AND METHOD OF FAST PULSE GAS DELIVERY)，申請日為2014年3月13日，用Junhua Ding,Michael L’Bassi及Tseng-Chung Lee的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0202(MKS-239)(“母案”)，其為共同審理中的美國專利申請號13/344,387之部分續案，名稱為快速脈衝氣體輸送的系統及方法(SYSTEM FOR AND METHOD OF FAST PULSE GAS DELIVERY)，申請日為2012年1月5日，用Junhua Dingn,Michael L’Bassi及Tseng-Chung Lee的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0087(MKS-224)(“母案”)；其因而係為共同審理中的美國專利申請號13/035,534之部分續案，名稱為多重通道脈衝氣體輸送系統的方法及設備(SYSTEM AND APPARATUS FOR MULTIPLE-CHANNEL PULSE GAS DELIVERY SYSTEM)，申請日為2011年2月25日，用Junhua Ding的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0027(MKS-219)；母案亦主張來自美國臨時專利申請號61/525,452之優先權，名稱為快速脈衝氣體輸送的系統及方法，申請日為2011年8月19日，用Junhua Ding,Michael L’Bassi及Tseng-Chung Lee的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0078(MKS-224PR)，所有申請案全部併入於此。
請參考美國專利申請號13/344,387，名稱為快速脈衝氣體輸送的系統及方法，申請日為2012年1月5日，用Junhua Ding,Michael L’Bassi及Tseng-Chung Lee的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0087(MKS-224))；美國專利申請號12/893,554，名稱為快速脈衝氣 體輸送的系統及方法，申請日為2010年9月29日，用Junhua Ding的名義申請，並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0015(MKS-218))；美國專利申請號13/035,534，名稱為多重通道脈衝氣體輸送系統的方法及設備，申請日為2011年2月25，用Junhua Ding的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0027(MKS-219))，以及美國專利申請號13/193393，名稱為控制時間多工式深反應性離子蝕刻製程之系統及方法(Systems and Methods of Controlling Time-Multiplexed Deep Reactive-Ion Etching Processes)，申請日為2011年7月28日，用Vladislav Davidkovich等人的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號086400-0059(MKS-220))，所有申請案全部併入於此。這些申請案全部以下被稱為“審查中的申請案”。
本揭露內容通常是有關於莫耳或氣體輸送裝置，且特別是有關於一種脈衝氣體輸送的方法及系統。如於此所使用的，用語“氣體(gases)”包含用語“蒸汽(vapor)”，應將兩個用語視為不同。
半導體裝置之製作或製造常需要將多達很多種氣體小心同步且精確地測量輸送至一處理工具(process tool)。對於本文的目的，用語“處理工具”可能會或可能不會包含一處理腔室。各種修整法(recipes)係使用於此製程中，包括許多個別的製程步驟，其中一個半導體裝置一般是被清洗、拋光、氧化、施以遮罩、蝕刻、摻雜、金屬化等。使用的這些步驟(它們的特定順序)以及涉及的這些材料全部對特定裝置之製作有幫助。
因為裝置尺寸已縮小在90nm以下，所以繼續要求一項稱為原子層沈積或ALD之技術供各種應用使用，例如供銅互連用之障壁之沈積，鎢長晶層之創造，以及高度導電介質之生產。在ALD製程中，兩個以上的前驅氣體係以脈衝的方式被輸送並流過一維持在真空之下的處理工具中之一晶圓表面。兩個以上的前驅氣體以一種交替或有序的方式流動，俾能使這些氣體可與晶圓表面上之部位(sites)或官能基(functional groups)反應。當所有可利用的部位從其中一種前驅氣體(例如氣體A)飽和時，此反應作用中止且使用一淨化氣體來從處理工具淨化多餘的前驅分子。當下一種前驅氣 體(亦即氣體B)流過晶圓表面時，重複此製程。對一包括兩種前驅氣體之製程而言，一循環可被界定為前驅物A之一個脈衝、淨化、前驅物B之一個脈衝，以及淨化。一循環可包含額外前驅氣體之脈衝，以及一前驅氣體之重複，伴隨著在前驅氣體之連續脈衝之間中的一淨化氣體之使用。重複這個順序，直到達到一最後的幾何特徵(例如厚度)為止。這些連續的、自我限制表面反應作用導致每循環一個單層之沈積膜。
導入至一處理工具之前驅氣體之脈衝的輸送，可藉由使用一脈衝氣體輸送(Pulse Gas Delivery,PGD)裝置而被控制(受控制的氣體流使用入口及出口開/關型閥進出一輸送腔室，只藉由定時此出口關閉閥之開啟持續一段預定的時間週期，用於以一脈衝之型式輸送一期望數量(質量)之前驅氣體進入處理工具之處理腔室)。或者，一質流控制器(“mass flow controller,MFC”)已被使用於在短的時間間隔中，以預定的且可重複的流動速率輸送一氣體量，質流控制器係為一種包含一轉換器、控制閥以及控制與信號處理電子設備之獨立裝置。
脈衝氣體輸送(PGD)裝置通常是基於壓力並被最佳化，以提供可用於半導體製程(例如ALD製程)之重複的且精確數量(質量)之氣體。一般而言，如圖1所示，目前的PGD裝置包含：一輸送氣體腔室12；一入口關閉閥14，用於控制氣體從一氣體源52之流動進入腔室12；以及一出口關閉閥16，用於控制氣體從輸送腔室12之流動至處理工具54。一個主控制器或電腦50執行氣體輸送過程並為處理工具實現所有的控制及診斷功能，包含譬如安全監視及控制、射頻(RF)功率信號以及其他共同的任務。因為輸送腔室12之容積是固定且已知的，所以以每個脈衝導入至輸送腔室之氣體量(以莫耳所測量的)是在從腔室12被輸送之脈衝之持續時間期間、氣體型式、腔室中之氣體之溫度與氣體之壓降之函數。因此，壓力感測器18及溫度感測器20提供壓力及溫度之測量給控制器24，俾能決定每個脈衝期間從腔室被輸送之氣體。用於執行PGD裝置之控制邏輯因此傳統上且一般已經在與處理工具相關的主控制器50上。在共同審理中的申請案中說明的增進，是藉由提供一專用的控制器24，用於藉由入口閥及出口閥14及16之操作來各別地控制脈衝氣體輸送過程。
最近，已發展需要高速脈衝式或時間多工式處理之某些製程。舉例而言，半導體工業正發展先進的3-D積體電路直通矽晶穿孔(TSV)，用於提供互連能力給晶粒間及晶圓間堆疊。製造商目前正考慮多樣化的3-D整合機制，其提出了一個同樣廣範圍的TSV。已被大規模地使用於記憶體裝置及MEMS生產中之深矽蝕刻之電漿蝕刻技術(例如Bosch製程)是十分適合TSV創造。又稱為一高速脈衝式或時間多工式蝕刻之Bosch製程在兩種模式之間重複地交替，用於藉由使用SF6達到近乎垂直結構，以及藉由使用C4F8達到一化學惰性鈍化層之沈積。商業成功所需要的TSV之目標是有足夠功能性、低成本且經過證明的可靠度。
這些高速製程需要在脈衝之轉變時間期間之快速的響應時間，以便更好控制這些製程，藉以使得壓力式脈衝氣體輸送裝置之使用變得有問題。目前，增加響應時間之一個方法係用於使用一快速因應質流控制器(MFC)，以依據從一主控制器所接收的信號打開或關閉被輸送至處理工具之輸送脈衝氣體之氣體流動。然而，藉由使用一具有一主控制器之快速因應MFC之脈衝輸送之重複性及精度留下增進的空間，這是因為響應時間是取決於主控制器之工作量。如果主控制器正執行其他需要其注意力之功能，則可避免主控制器適時地輸送控制信號。又，利用從主控制器送出至質流控制器之短期間控制信號，通訊會產生抖震現象，藉以導致氣體之脈衝之輸送的錯誤。主控制器之工作量及通訊抖震現象是錯誤之兩個來源，其在倚靠在主控制器與輸送氣體之脈衝之質流控制器之間的快速通訊時減少脈衝氣體輸送之重複性及精度。
脈衝質量流輸送系統之例子可在下述專利案中找到：美國專利號7615120；7615120；7628860；7628861；7662233；7735452及7794544；美國專利公開號2006/0060139；及2006/0130755，及審理中的美國申請案序號12/689,961，名稱為脈衝式氣體輸送之控制與方法，申請日為2010年1月19日，用Paul Meneghini的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號56231-751(MKS-194))；以及美國專利申請號12/893,554，名稱為快速脈衝氣體輸送的系統及方法，申請日為2010年9月29日，用Junhua Ding的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號86400-015(MKS-218))；以及美國專 利申請號13/035,534，名稱為多重通道脈衝氣體輸送系統的方法與設備，申請日為2011年2月25日，用Junhua Ding的名義申請並讓渡給本受讓人(代理人案號86400-0027(MKS-219))。
如上所述，一主控制器之工作量及通訊抖震現象減少脈衝氣體輸送之重複性及精度。因此，藉由降低主控制器之工作量並使控制信號從主機移動至MFC之控制器，可以減少這兩個因素，藉以導致氣體脈衝輸送之改善的重複性及精度。
於一實施例中，一可程式化質流控制器包含：一輸入，被配置以接收一輸入信號；以及一輸出，被配置以提供一輸出信號。一通訊埠係被配置以接收程式指令及程式化資料，此些程式指令包含關於質流控制器之編程配置之指令。一流量感測器係被配置以感測經由質流控制器之氣體的流動；及一控制閥係被配置以控制經由質流控制器之氣體之流動。記憶體係被配置並安排以接收決定質流控制器之編程配置之程式化資料以作為一數位或類比配置；以及一處理器/控制器係被提供以依據編程配置操作質流控制器。
於一實施例中，編程的數位配置可使質流控制器因應被施加至輸入之數位信號。於一實施例中，編程的類比式配置可使質流控制器因應被施加至輸入之類比信號。於一實施例中，通訊埠亦係被配置以接收關於與質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料。於一實施例中，質流控制器之操作之兩種模式之至少一者包含一典型的質流控制器模式之操作，其中輸入信號表示流量設定點，用於在典型的質流控制器模式之操作下操作MFC。於一實施例中，質流控制器之操作之兩種模式之至少一者包含一脈衝氣體輸送模式之操作，其中輸入信號表示一脈衝觸發信號，用於操作MFC俾能在脈衝氣體輸送模式之操作下輸送一序列之脈衝。於一實施例中，通訊埠係被配置以接收關於脈衝氣體輸送之參數。於一實施例中，此些參數係與一莫耳輸送模式之氣體脈衝輸送操作相關。於一實施例中，此些參數包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點， 及脈衝之數目。於一實施例中，質流控制器更包含一數位通訊介面，其包含數位通訊埠。於一實施例中，質流控制器更包含一具有一類比式輸入接腳及一類比式輸出接腳之類比通訊介面，此類比式輸入接腳用於形成輸入並接收一類比式觸發信號輸入，而此類比式輸出接腳用於形成輸出並提供一類比式同步信號輸出。於一實施例中，質流控制器更包含一數位通訊介面及一類比通訊介面兩者。於一實施例中，輸出信號表示一同步信號，以供使用在一序列之脈衝之輸送之時序與另一個裝置之操作的同步上。於一實施例中，另一個裝置係為一第二質流控制器。於一實施例中，同步信號係為一輸入至第二質流控制器之觸發信號。於一實施例中，另一個裝置係為一射頻(RF)功率產生器。於一實施例中，另一個裝置係為一壓力控制器。於一實施例中，同步信號係在此序列之脈衝之輸送之完成之前被產生。於一實施例中，同步信號係與此序列之脈衝之輸送之完成同時被產生。於一實施例中，同步信號係在此序列之脈衝之輸送之完成之後藉由一預定的延遲被產生。於一實施例中，脈衝觸發信號係為一數位信號。於一實施例中，脈衝觸發信號係為一類比信號。於一實施例中，輸出信號係為一種供由另一個裝置使用之TTL同步輸出信號。
於一實施例中，一種系統包含：一多通道氣體輸送系統，包含複數條流體通道，每條通道包含一被配置以控制經由相對應的通道之氣體之流動之質流控制器。每個質流控制器包含：一輸入，被配置以接收一輸入信號；一輸出，被配置以提供一輸出信號；一通訊埠，被配置以接收程式指令，此些程式指令包含關於每個質流控制器之操作配置之指令；一流量感測器，被配置以感測經由相對應的通道之質流控制器之氣體之流動；一控制閥，被配置以控制經由相對應的通道之質流控制器之該氣體之流動；記憶體，被配置並安排以接收決定質流控制器之編程配置之程式化資料以作為一數位或類比配置；以及一處理器/控制器，用於依據編程配置操作質流控制器。到質流控制器之輸入信號開始質流控制器之操作以輸送一指示數量之氣體，且輸出信號係按照輸送之時序被產生，俾能使輸出信號可被使用，以同步化到至少一其他裝置之每個質流控制器。
於一實施例中，至少一質流控制器之輸出信號係被使用作為 一輸入信號，以開始多通道快速脈衝氣體輸送系統之此些質流控制器之另一個之操作以輸送一指示數量之氣體，俾能使此些質流控制器界定一雛菊鏈(daisy chain)之裝置，藉以連續提供經由此些相對應的通道之指示數量之氣體的輸送。
於一實施例中，每一個質流控制器之輸出信號係用於提供被施加至一射頻(RF)功率產生器之控制信號。於一實施例中，每一個質流控制器之輸出信號係用於提供被施加至一壓力控制器之控制信號。於一實施例中，輸入及輸出信號係為類比信號。於一實施例中，每個質流控制器之數位通訊埠係被配置以接收關於與質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料。於一實施例中，每個質流控制器之操作之兩種模式之至少一者包含一脈衝氣體輸送模式之操作，其中輸入信號表示一用於操作MFC之脈衝觸發信號，俾能在脈衝氣體輸送模式之操作下輸送一序列之脈衝。於一實施例中，數位通訊埠係被配置以接收關於脈衝氣體輸送之參數。於一實施例中，此些參數係與一莫耳輸送模式之氣體脈衝輸送操作相關。於一實施例中，此些參數包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點，及脈衝之數目。於一實施例中，此系統更包含一數位通訊介面，數位通訊介面包含數位通訊埠。於一實施例中，此系統更包含一數位通訊介面及一類比通訊介面兩者。於一實施例中，此系統更包含一具有一類比式輸入接腳及一類比式輸出接腳之類比通訊介面，此類比式輸入接腳用於形成輸入並接收一類比式觸發信號輸入，而此類比式輸出接腳用於形成輸出並提供一類比式同步信號輸出。於一實施例中，類比式同步信號係在此序列之脈衝之輸送之完成之前被產生。於一實施例中，類比式同步信號係與此序列之脈衝之輸送之完成同時被產生。於一實施例中，類比式同步信號係在此序列之脈衝之輸送之完成之後藉由一預定的延遲被產生。於一實施例中，輸出信號係為一種供由另一個裝置使用之TTL同步輸出信號。
於一實施例中，一種包含至少一通訊埠之此型式的質流控制器之操作方法，包含：於通訊埠，接收包含關於質流控制器之操作配置之指令的程式指令，以作為因應於數位或類比式輸入信號；及依據編程配置操作質流控制器。
於一實施例中，一編程的數位操作配置可使質流控制器因應被施加至輸入之數位信號。於一實施例中，一編程的類比式操作配置可使質流控制器因應被施加至輸入之類比信號。於一實施例中，於通訊埠接收程式指令包含接收關於與質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料。於一實施例中，質流控制器之操作之兩種模式之至少一者包含一典型的質流控制器模式之操作，且輸入信號表示設定點設定，用於在典型的質流控制器模式之操作下操作MFC。於一實施例中，質流控制器之操作之兩種模式之至少一者包含一脈衝氣體輸送模式之操作，且更進一步在脈衝氣體輸送模式之操作下輸送一序列之脈衝以因應一輸入信號。於一實施例中，於通訊埠接收程式指令包含接收關於脈衝氣體輸送之參數。於一實施例中，關於脈衝氣體輸送之此些參數係與一莫耳輸送模式之氣體脈衝輸送操作相關。於一實施例中，此些參數包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點及脈衝之數目。於一實施例中，此方法更包含於一類比通訊介面之一類比式輸入接腳接收一類比式觸發信號輸入，並於類比通訊介面之一類比式輸出接腳提供一類比式同步信號輸出。於一實施例中，此方法更包含產生一表示一同步信號之輸出信號，以供使用在一序列之脈衝之輸送之時序與另一個裝置之操作的同步上。於一實施例中，另一個裝置係為一第二質流控制器。於一實施例中，同步信號係為一觸發信號以供使用作為一到第二質流控制器之輸入。於一實施例中，另一個裝置係為一射頻(RF)功率產生器。於一實施例中，另一個裝置係為一壓力控制器。於一實施例中，此方法更包含在此序列之脈衝之輸送之完成之前產生同步信號。於一實施例中，此方法更包含與此序列之脈衝之輸送之完成同時產生同步信號。於一實施例中，此方法更包含在此序列之脈衝之輸送之完成之後藉由一預定的延遲產生同步信號。於一實施例中，觸發信號係被產生以作為一數位信號。於一實施例中，觸發信號係被產生以作為一類比信號。於一實施例中輸出信號係為一供由另一個裝置使用之TTL同步輸出信號。
於一實施例中，提供一種包含複數條流體通道之多通道氣體輸送系統之操作方法。每條通道包含一被配置以經由相對應的通道控制氣體之流動之質流控制器。此方法包含：提供一輸入信號至其中一個質流控 制器，俾能開始質流控制器之操作以輸送一指示數量之氣體；按照指示數量之氣體之輸送之時序從質流控制器產生一輸出信號，俾能使輸出信號可被使用以同步化到至少一其他裝置之每個質流控制器；於一通訊埠接收程式指令，此些程式指令包含關於每個質流控制器之操作配置之指令；按照此些接收的指令決定質流控制器之編程配置以作為一數位或類比配置；及依據編程配置操作質流控制器。到質流控制器之輸入信號開始質流控制器之操作以輸送一指示數量之氣體，且輸出信號係按照輸送之時序被產生，俾能使輸出信號可被使用以同步化到至少一其他裝置之每個質流控制器。
於一實施例中，此方法更包含使用至少一質流控制器之輸出信號作為一輸入信號，以開始多通道快速脈衝氣體輸送系統之此些質流控制器之另一個之操作以輸送一指示數量之氣體，俾能使此些質流控制器界定一雛菊鏈之裝置，藉以連續提供經由此些相對應的通道之指示數量之氣體的輸送。於一實施例中，此方法更包含將作為一控制信號之每一個質流控制器之輸出信號施加至一射頻(RF)功率產生器。於一實施例中，此方法包含將作為一控制信號之每一個質流控制器之輸出信號施加至一壓力控制器。於一實施例中，輸入及輸出信號係為類比信號。於一實施例中，此方法更包含於每個質流控制器之一數位通訊埠接收關於與每個這種質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料。於一實施例中，每個質流控制器之操作之兩種模式之至少一者包含一脈衝氣體輸送模式之操作，其中輸入信號表示一用於操作MFC之脈衝觸發信號，俾能在脈衝氣體輸送模式之操作下輸送一序列之脈衝。於一實施例中，於每個質流控制器之一數位通訊埠接收關於與每個這種質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料包含接收關於脈衝氣體輸送之參數。於一實施例中，於每個質流控制器之一數位通訊埠接收關於與每個這種質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料包含接收與一莫耳輸送模式之氣體脈衝輸送操作相關的參數。於一實施例中，此些參數包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點及脈衝之數目。於一實施例中，每個質流控制器之輸出信號係為一類比式同步信號，且更包含藉由質流控制器在此序列之脈衝之輸送之完成之前產生類比式同步信號。於一實施例中，類比式 同步信號係與此序列之脈衝之輸送之完成同時被產生。於一實施例中，類比式同步信號係在此序列之脈衝之輸送之完成之後藉由一預定的延遲被產生。於一實施例中，每個質流控制器之輸出信號係為一供由另一個裝置使用之TTL同步輸出信號。
現在將從檢閱例示實施例與附圖之下述的詳細說明得以更顯清楚這些與其他元件、步驟、特徵、目的、益處及優點。
12‧‧‧輸送氣體腔室/輸送腔室/腔室
14‧‧‧入口閥/入口關閉閥
16‧‧‧出口閥/出口關閉閥
18‧‧‧壓力感測器
20‧‧‧溫度感測器
24‧‧‧控制器
50‧‧‧主控制器/電腦
52‧‧‧氣體源
54‧‧‧處理工具
140‧‧‧供應源/氣體源
150‧‧‧介面/控制器/主控制器
160‧‧‧MFC
170‧‧‧流量感測器
180‧‧‧MFC控制器
190‧‧‧控制閥/閥
200‧‧‧處理工具/腔室
220‧‧‧質流控制器(MFC)
230‧‧‧通訊介面
240‧‧‧輸入
250‧‧‧輸入
260‧‧‧記憶體
270‧‧‧處理器/控制器
280‧‧‧流量感測器
290‧‧‧控制閥
300‧‧‧類比信號輸出
310‧‧‧數位信號輸出
350‧‧‧主電腦
360‧‧‧MFC
360‧‧‧質流控制器
360a‧‧‧第一MFC
360b‧‧‧第二MFC
370‧‧‧數位通訊匯流排
380‧‧‧流體通道/輸出信號
400、402、404、406、408‧‧‧步驟
圖式揭露出例示的實施例。它們並未提出所有實施例。此外或反而可使用其他實施例。為了節省空間或為更有效的圖例，可省略可能是明顯或不必要的細節。反之，在沒有被揭露的所有細節的情況下，可實行某些實施例。當相同的數字出現在不同的圖式中時，其表示相同的或類似的元件或步驟。
圖1係為一用於提供高速脈衝輸送之習知技術氣體輸送系統之方塊圖；圖2係為顯示流動速率隨著時間的推移之一測試氣體脈衝之圖式；圖3係為使用一高性能MFC及依據於此所說明的教授被修正之一氣體輸送系統之實施例；圖4顯示下載至MFC之一典型的基於時間的脈衝氣體輸送分佈圖，俾能使MFC在不需要與主控制器交互作用的情況下可輸送一系列的氣體脈衝，從而自由地操作主控制器開銷功能(overhead functions)；圖5A及5B係為用於配置MFC控制器之M個脈衝之輪廓之設定的例子，俾能使MFC控制器可藉由打開和關閉本身而自動地輸送M-脈衝輪廓以因應一來自主控制器之觸發信號，俾能依由主電腦所下載之修整法所指定之順序產生脈衝；圖6係為一質流控制器之一電子系統之一個實施例的簡化方塊圖；圖7係為一包含一主電腦及複數個連接的高性能質流控制器之系統安排之一個實施例之方塊圖；圖8係為顯示圖7所顯示之質流控制器之操作之相互關係一例子之時 序圖；及圖9係為一使用於圖7之系統之質流控制器(例如圖6所顯示的一個)之一個實施例之典型的流量控制圖。
現在探討例示的實施例。可另外或替代地使用其他實施例。為了節省空間或為更有效的展示，可省略可能是明顯或不必要的細節。反之，在沒有被揭露的所有細節的情況下，可實行某些實施例。
使用一測試設定來進行一項實驗，測試設定用於藉由使用一由一主電腦所控制之快速因應MFC來分析快速氣體脈衝輸送，以便顯示從MFC被輸送之氣體之每個脈衝之短暫邊緣之陡度，以作為一從零流量走到全流量及從全流量走到零流量之MFC之因應之測量。由MFC所輸送之氣體之每個脈衝係利用一主電腦來控制，故主電腦其包含象徵一修整法之一序列之輸送步驟。在輸送相位期間，一個由一快速因應MFC所產生之脈衝係顯示於圖2中。如顯示的，氣體脈衝之短暫邊緣(流動速率對時間)是相當陡峭的，藉以指示MFC之控制閥之快速響應時間。然而，在分析實驗之結果中，性能因高速製程(例如Bosch製程)而受害，使得系統變得不可靠。
更明確而言，此實驗使用一質量流檢驗器以測量從一由一主電腦所控制之快速因應MFC被輸送之氣體量，並產生資料以決定系統之重複性。被MFC所輸送之氣體之脈衝因重複性錯誤而蒙受損害，這是因為對於每個脈衝之因應之時序相關聯於對於先前脈衝之因應之時序之MFC的變化，亦即，相關於MFC的重複性錯誤對於一來自主電腦之命令之響應，用於在它應產生時，基於先前脈衝之時序與其實際上產生之時間提供一脈衝變化。已經確定在關於這個錯誤的原因之間，已經是關於主控制器的資源的高度需求。雖然一主控制器可佇列一待被輸送至MFC之開/關信號，但依據於那個時刻主控制器之工作量，信號無法立即被送出。同樣地，即使當傳輸一開/關信號時，在主控制器與MFC之間由一短及/或快速脈衝寬度所導致的通訊抖震現象降低脈衝氣體輸送之性能，包含可重複及正確的性能。脈衝之相對時序對於多數高速脈衝輸送應用之成功而言是相當重要的。因 此，理想上是可提供一種關於高速脈衝輸送應用(例如用於TSV創造之Bosch製程)之解決方法，其減少或克服這些問題。
參見圖3，在控制一高速脈衝輸送應用方面有用的一高性能MFC 160之一個實施例，係被配置以連接於一氣體源140與一處理工具200之間，以及用於接收來自一使用者介面/主控制器150之一系列的指令，俾能提供氣體源之一系列的脈衝至處理工具200。高性能質流控制器(MFC)160，例如一種由本受讓人所製造並銷售之πMFC，包含一流量感測器170及一可調節的控制閥190。感測器170感測通過感測器之質量流，並提供一個代表測量的流量至專用的MFC控制器180之信號。專用的控制器180比較測量的流量與一流量設定點，俾能提供一用於控制可調節的控制閥190之控制信號，俾能使閥至處理工具200(例如一處理腔室)之輸出流量維持於此設定點數值。
在依據本揭露內容之一個實施例中，MFC 160具有兩種模式之操作，藉以提供一項勝過壓力式脈衝氣體輸送裝置之顯著優點。第一模式係為一傳統的質流控制器(MFC)模式，於此一主控制器150傳送流量設定點信號至MFC 160以控制被輸送至處理工具200之流量。第二模式係為一脈衝氣體輸送(PGD)模式。在PGD輸送製程中，MFC 160係被安排以接收脈衝輪廓與需要的輪廓及脈衝之按序安排，俾能使MFC可依據一包含一由使用者所提供之定時脈衝之輪廓及順序之修整法，而將一氣體從供應源140輸送至腔室200。脈衝之輪廓及按序安排可藉由從使用者介面/主控制器150被下載至專用的MFC控制器180之資訊而首先被編程。下載的輪廓及按序安排允許MFC執行所有的按序安排步驟，以因應一來自介面/控制器150之單一觸發信號。藉由使用一專用的MFC 160，可將專用的控制器配置並安排成能以一種良好地受控制及適時地方式執行所有的按序安排步驟，釋放主控制器/介面以在不阻礙脈衝氣體輸送的情況下執行所有的其他功能。
PGD模式提供操作步驟給脈衝氣體輸送過程之三種輸送型式-基於時間的輸送、基於莫耳的輸送以及基於輪廓的輸送，藉以提供一項勝過基於壓力的氣體脈衝輸送裝置之更進一步的優點。在基於時間的脈衝 輸送過程中，為待被控制之製程要求使用者配置並安排具有下述參數之專用的MFC控制器180：(1)至少一目標的流量設定點(Q sp )，(2)脈衝開啟期間(T on )之至少一時間長度，(3)脈衝關閉期間(T off )之至少一時間長度，以及(4)必須完成此製程之脈衝(N)之總數。
如圖4所示，這些參數係被配置以或從主控制器被下載至MFC之專用的MFC控制器，俾能使MFC控制器按照這些參數控制脈衝輸送。當脈衝氣體輸送順序待被輸送時，主電腦只提供一觸發信號至MFC，而MFC實現脈衝之順序。如圖4所示，一旦MFC 160接收來自主控制器150之觸發信號以開始輸送，MFC 160就會基於每個脈衝周期之指示的脈衝開啟期間與脈衝關閉期間，藉由開啟MFC(藉由調整此閥之開放來控制至目標的流量設定點之流量)及關閉MFC(藉由關閉此閥來控制至零之流量)，並依據此修整法來控制PGD處理。這導致脈衝之按序安排、時序及期間之非常良好的控制。
關於基於莫耳的脈衝輸送，一使用者指明下述參數：(1)莫耳輸送設定點(n sp )，(2)脈衝開啟期間之目標的時間長度(T on )，(3)脈衝關閉期間之目標的時間長度(T off )，以及(4)脈衝之數目(N)。基於這個資訊，MFC 160之專用的控制器180係被配置並安排成能自動調整流量設定點，用於在目標的脈衝開啟期間之內，基於由一流量感測器170所取得的測量精確地輸送目標的莫耳氣體之數量，依據下述方程式：
Figure TWI615698BD00001
其中△n係為在脈衝開啟期間期間(在時間t1及t2之間)被輸送之氣體的摩爾數；以及Q係為在脈衝開啟期間期間由MFC 160之感測器170所測量之流動速率。
因此，使用基於莫耳的脈衝輸送模式，MFC視需要控制並調整流量設定點，俾能以每個脈衝控制被輸送之摩爾數。基於這些參數，MFC 160以一精確時序順序自動地輸送N個脈衝之流量，其中每個脈衝在MFC係開啟的每個脈衝開啟期間(T on )之部分期間輸送n個莫耳，並關閉MFC持續脈衝關閉期間(T off )。在基於莫耳的脈衝輸送操作之操作期間，MFC 160將藉由使用流量感測器測量(Q)，基於方程式(1)之被輸送的氣體之計算的莫耳數量而自動地調整流量設定點(Q sp )，以便在每個脈衝之目標的脈衝開啟期間(T on )之內精確地輸送期望摩爾數。
當正使用多重處理工具或要求到一處理工具之不同的部分或裝置之流量為匹配時，基於莫耳的輸送是較佳的(而非是需要的)。在這樣的情況下，多重高性能MFC係用於提供通過相對應的多重輸送通道之流量。為了確保莫耳輸送是正確的，每個MFC 160使用來自其流量感測器170之反饋控制迴路以控制其閥190。因此，當使用多重輸送通道時，在響應時間、閥電導等方面可能有變化。在這種情況下，可使用基於莫耳的脈衝輸送，以確保在每個輸送通道中以每個脈衝被輸送之氣體的數量(莫耳)是相同的，不管這些因素為何，這是因為莫耳輸送將是獨立於這些因素。於一實施例中，反饋係用於校正由閥響應時間所導致的被輸送之氣體量的錯誤。
吾人考慮到其他參數或參數之其他組合可用於控制氣體輸送。舉例而言，對基於時間的輸送而言，在Toff周期期間可以為氣體之輸送輸入一關閉流量設定點，而不是預設至零。因為PGD控制責任已從主控制器150被除去(由於工作負載降低延遲)，以及因為信號傳輸是較接近(且事實上在MFC 160之內)MFC 160(降低通訊抖震現象)，且MFC本身對脈衝氣體輸送是最佳化的，所以藉由使用一MFC之專用的控制器之基於時間的及基於莫耳的輸送方法兩者，而在重複性及精度上獲得改善。
最後，操作之第三模式係為輪廓脈衝模式。在輪廓脈衝型式之輸送之一個實施例中，一使用者建立一以一個或多個脈衝為其特色之輪廓。對於輪廓中之每個脈衝，使用者指明流量設定點及相對應的開啟與關閉脈衝周期，亦即，(1)流量設定點Q sp1 及一對應的第一脈衝開啟與關閉周期(T on1 T off1 )，(2)流量設定點Q sp2 及一對應的第二脈衝開啟與關閉周期(T on2 T off2 )，...(m)流量設定點Q spm 及一對應的第m個脈衝開啟與關閉周期(T onm T offm )，等。因此，一組參數係被提供給整組之脈衝之每個脈衝，而讓脈衝依據被執行之處理之型式改變。圖5A及5B顯示多組之脈衝輪廓之兩個例子。雖然在某些實施例中，一使用者可在T on 期間界定一具有變化的設定點之普通的開啟/關閉脈衝(如圖5A所示)，但在其他實施例中，使用者可為開 啟期間及關閉期間兩者輸入一個以上的流量設定點，以使一階梯型輪廓可被建立，如圖5B所示。因為MFC採用一種比例控制閥，所以後者是可能的。不像一關閉/開啟閥，比例控制閥可被設定於在一完全打開的位置及一完全關閉的位置之間的任何位置，藉以提供一項勝過基於壓力的PGD裝置(例如圖1所顯示的一個)之更進一步的優點。在輪廓脈衝輸送模式中，使用者亦可指定莫耳輸送設定點(n spi )，而不是流量設定點Q spi 連同關於輪廓修整法中之每一個脈衝之相對應的脈衝開啟與關閉周期(T oni T offi )。
因此，MFC 160而非主控制器150協調控制閥190之開啟及關閉操作，因而協調氣體輸送。從歷史上看，MFC係為不能以這種相當短的脈衝正確地執行這種PDG控制責任之類比式裝置。然而，較新的數位MFC能夠承擔控制MFC之比例控制閥之責任。給定前述對於較快的PGD處理之需求，比以其他方式可能達成的較高的重複性及精度，是藉由使用專用的MFC控制器180以執行PGD輸送處理而達成。處理功能係藉由圖3之MFC 160單獨被實現，而不是必須傳送信號以打開和關閉MFC之主控制器，藉以消除一顯著數量之硬體，同時確保更正確的輸送。所需要的控制修整法參數基於被使用之PGD模式之型式改變，如以下更詳細說明的。主控制器150亦可於任何時間傳送一中斷信號至MFC控制器180以中斷脈衝氣體輸送。舉例而言，如果一安全檢查失敗，則主控制器150可要求MFC 160立即停止在處理中之觸發的氣體輸送按序安排。同樣地，如果主控制器150偵測到正在執行不正確的氣體輸送，則主控制器150可傳送一中斷信號。依此方式，主電腦150可繼續監視其他處理，而氣體輸送步驟係專用於MFC 160之專用的控制器180。
在本揭露內容之各種實施例中，一主控制器150可與一對應數目之輸送通道一起使用之複數個MFC 160相關聯被使用，如上所述。主控制器150適時地傳送觸發信號至每個MFC 160。因此，主控制器150可補償觸發信號以連續地或同時觸發複數個MFC 160。於此配置中，主控制器150可錯開觸發信號，俾能使輸送通道並未同時輸送氣體。舉例而言，假設控制參數界定在兩個MFC 160之每一個中之一0.25s之Ton及0.75s之Toff。如果主控制器150在觸發第一MFC之後將一觸發信號傳送至第二MFC 0.5s，則處理工具200將接收相當於一0.25s之Ton及0.25s之Toff的氣體之輸送(如果兩個氣體腔室係以相同的氣體填滿)。
使用揭露的方法之測試結果表示重複性錯誤方面的一增進，勝過使用一主電腦來控制此處理之實驗方法達到兩個等級之大小。
結合更進一步的增進之實施例係顯示於圖6-9中。如圖6所示，一高性能MFC 220可包含一個或多個介面230，其可被被配置以提供能夠接收至少一數位信號輸入(如於240所顯示的)，及至少一類比信號輸入250兩者；及至少一數位信號輸出(如於310所顯示的)，及至少一類比信號輸出300兩者之通訊埠。在這種安排中，舉例而言，一修整法可經由此介面之數位式輸入240被下載至MFC記憶體260，且觸發信號可經由此介面之類比式輸入250被提供以依據儲存的修整法開始MFC輸送氣體。處理器/控制器270接收來自MFC之流量感測器280之信號並依據修整法與感測的流量控制控制閥290。一個或多個介面230亦可被配置以包含至少一類比信號輸出300及數位信號輸出310。這些輸出可譬如被使用作為提供給其他裝置或工具之信號。
利用所顯示的配置，質流控制器(MFC)220之所說明的實施例因此是一可程式化MFC，其包含：至少一輸入(例如於250所顯示之類比信號輸入)，被配置以接收一輸入信號；一輸出(例如類比信號輸出300或數位信號輸出310)，被配置以提供一輸出信號；以及一通訊埠(例如數位信號輸入240)，被配置以接收程式指令(包含關於MFC 220之編程或操作配置的指令)及由MFC所使用之程式化資料。MFC 220亦包含：流量感測器280，被配置以感測經由質流控制器之氣體的流量；一控制閥290，被配置以控制經由質流控制器之氣體的流量；以及記憶體260，被配置並安排以接收包含決定質流控制器之編程配置之資料的程式化資料以作為用於觸發氣體輸送之一數位或類比配置。處理器/控制器270依據編程配置操作質流控制器220。當系統配置係被編程為一數位配置時，編程的數位配置可使質流控制器因應施加至輸入240之數位信號。或者，當系統配置係被編程為一類比式配置時，編程的類比式配置可使質流控制器因應施加至輸入250之類比信號。
在所說明的實施例中具體形成為一通訊埠之輸入亦被配置 以接收關於與質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料。質流控制器之操作的模式可包含一典型的質流控制器模式之操作，其中輸入信號表示用於利用典型的質流控制器模式之操作來操作MFC之設定點設定。其他模式之操作可包含一脈衝氣體輸送模式之操作，其中輸入信號表示一用於操作MFC之脈衝觸發信號，俾能利用脈衝氣體輸送模式之操作輸送一序列之脈衝。因此，通訊埠係被配置以接收關於脈衝氣體輸送之參數。這些參數可以與氣體脈衝輸送操作之一莫耳輸送模式相關。這些參數亦可包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點以及脈衝之數目。
通訊介面230之所說明的實施例因此包含：數位通訊埠；一類比式輸入或接腳，用於形成一被安排以接收一類比式觸發信號輸入之輸入；及一類比式輸出或接腳，被配置以形成提供一類比信號輸出之輸出。類比信號輸出可被使用以使MFC之操作與另一個裝置或工具之操作同步化。在兩個裝置每個提供彼此必須同步之一序列之脈衝(其可以是相同或不同順序)，或兩個裝置每個提供一與其他裝置之脈衝同步之脈衝的情況下，這係特別有用的。舉例而言，如圖7所示，其他裝置可譬如是另一個高性能MFC及/或一RF產生器及/或一壓力控制器。這允許各種工具裝置在它們被使用以同時實現關於一共同的處理或不同的處理之並行步驟時同步。
如圖7所示，一主電腦350可透過數位通訊匯流排370下載脈衝順序至每一個MFC 360。在所說明的實施例中，MFC之輸出係被連接在一連續的雛菊鏈安排中，且每個輸出信號380亦可被分割並重新安排路線以提供至一處理工具上之其他裝置(例如一RF產生器、一電漿產生器或一壓力控制器)，及/或在其他實施例中提供至不同的處理工具上之工具裝置。在一例示的實施例中，當此處理製程開始時，一觸發信號被送出至第一MFC 360a。第一MFC 360a依據其記憶體中所編程之順序輸送一序列之脈衝。於一某個指示時間，第一MFC 360a之同步輸出係提供作為一觸發信號輸入至第二MFC 360b與至譬如一RF產生器之工具裝置。此順序以每個連續的MFC 360繼續。每個觸發信號因此使一個MFC之操作與許多MFC之雛菊鏈安排中的下一個MFC同步化(通常以N表示在圖7中)。在藉由MFC完成脈衝之順序的輸送之前，可產生一個MFC之同步信號。或者，可與完成 脈衝之順序的輸送同時產生同步信號，或可在藉由一預定的延遲完成脈衝之順序的輸送之後產生同步信號。吾人應注意到脈衝觸發信號可以是一數位或一類比信號。於一實施例中，輸出信號係為一TTL同步輸出信號以供由另一個裝置使用。
又參見圖7，所顯示之說明的系統實施例可操作為一包含複數N個流體通道380之多通道氣體輸送系統，每條通道包含一被安排以控制氣體經由相對應的通道之流量之質流控制器360。在所說明的安排中，每個MFC可被配置以提供氣體之至少一脈衝，其中MFC係串聯連接(一雛菊鏈安排)。依此方式，每個MFC可提供相同或不同的氣體至工具，每個就像是一指示期間之一脈衝，如在圖8中最佳看見的。又，每個被輸送脈衝之氣體之數量(例如質量)可依據不同的通道改變。
如圖8所示，於本實施例中，MFC 360可被同步化以在先前脈衝結束時同時輸送每個脈衝。如上所述，每個連續的脈衝可相對於先前脈衝被延遲，或在先前脈衝之末端之前開始，或任何兩種或所有三種同步安排之某些組合。
如上所述，每個質流控制器之數位通訊埠可被被配置以接收關於與質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料。MFC可被被配置以以一氣體輸送操作之典型模式，或氣體輸送操作之脈衝模式操作。如圖9所示，當於步驟400接收一輸入觸發時，如果MFC係被配置以在步驟402以典型的質流控制器模式操作，則其繼續至步驟404並藉由利用感測器感測實際流量，並基於感測的流量與接收的流量設定點控制此控制閥來輸送一指示數量之氣體。MFC接著繼續至步驟406並提供一輸出信號給下一個MFC，或如果獨自運作或如果在鏈中之最後的MFC的話，則此處理製程結束。同樣地，如果以脈衝模式操作，則此處理製程從步驟402繼續至步驟408，用於以脈衝的形式輸送指示數量之氣體。此處理製程接著繼續至步驟406。
當以一脈衝模式輸送操作時，這些參數可以與氣體脈衝輸送操作之一莫耳輸送模式相關。在這樣的配置中，這些參數包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點以及脈衝之數目。
如上所述，氣體輸送系統確實地測量流入半導體工具之材料(質量)的數量，並以一種可靠且可重複的方式，在相當短的期間之脈衝中準備氣體之質量的正確輸送。又，此系統採用一種更簡化的操作，同時在不需要轉移氣體以達到正確的、可靠的及可重複的結果之需求的情況下，提供期望摩爾數之氣體之輸送超過一寬廣範圍之數值。
已被討論之元件、步驟、特徵、目的、益處及優點係僅是說明性的。它們以及關於它們的討論都也沒有意圖以任何方法限制保護之範疇。亦可考慮許多其他實施例。這些包含具有更少、額外，及/或不同的元件、步驟、特徵、目的、益處及優點之實施例。這些亦包含這些元件及/或步驟係不同地被安排及/或有序的實施例。
除非另有說明，否則所有測量、數值、標稱、位置、大小、尺寸以及於本說明書中所提出之其他規格(包含在以下之申請專利範圍中)是大概的而非正確的。它們意圖具有一合理的範圍，其係與和它們相關的功能及與在它們所屬之技藝中什麼是習用的相符。
所有條款、專利、專利申請，以及於此揭露內容中已被引證的其他公開係藉此於此併入作參考。
片語“手段”在使用於一申請專利範圍時係意圖及應被解釋成包含已被說明之相對應的結構及材料與它們的等效設計。同樣地，片語“步驟”在使用於一申請專利範圍時係意圖及應被解釋成包含已被說明之相對應的行動與它們的等效設計。在一申請專利範圍中沒有這些片語意指申請專利範圍並非意圖且不應被解釋成受限於相對應的結構、材料，或行動之任何一個或受限於它們的等效設計。
不管否在申請專利範圍中被列舉，沒有什麼已被陳述或說明的內容係意圖或應被解釋成導致任何元件、步驟、特徵、目的、益處、優點之奉獻，或等效於公開的。
保護之範疇係只受接續的申請專利範圍所限制。那個範疇係意圖及應被解釋成與當依據這個說明書被解釋時的範圍儘量寬廣，申請專利範圍所使用之語言的普通意思與以下之審查歷史相符，並被解釋成成包含所有構造的及功能的等效設計。
140‧‧‧供應源/氣體源
150‧‧‧介面/控制器/主控制器
160‧‧‧MFC
170‧‧‧流量感測器
180‧‧‧MFC控制器
190‧‧‧控制閥/閥
200‧‧‧處理工具/腔室

Claims (27)

  1. 一種快速脈衝氣體輸送的系統，包含：一多通道氣體輸送系統，包含複數條流體通道，每條通道包含一質流控制器(NFC)，該質流控制器被配置以控制經由該相對應的通道之氣體之流動，並包括：一輸入，被配置以接收一輸入信號；一輸出，被配置以提供一輸出信號；一通訊埠，被配置以接收程式指令，該些程式指令包含關於每個質流控制器之操作配置之指令；一流量感測器，被配置以感測經由該相對應的通道之該質流控制器之該氣體之流動；一控制閥，被配置以控制經由該相對應的通道之該質流控制器之該氣體之流動；記憶體，被配置並安排以接收決定該質流控制器之編程配置之程式化資料以作為一數位或類比配置；以及一處理器/控制器，用於依據該編程配置操作該質流控制器；其中到該質流控制器之該輸入信號開始該質流控制器之操作以輸送一指示數量之氣體，且該輸出信號係按照輸送之時序被產生，致使該輸出信號可被使用以同步化到至少一其他裝置之每個質流控制器；其中每個質流控制器之該通訊埠係被配置以接收關於與該質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料；其中每個質流控制器之操作之兩種模式之該至少一者包含一脈衝氣體輸送模式之操作，其中該輸入信號表示一用於操作該MFC之脈衝觸發信號，致使在該脈衝氣體輸送模式之操作下輸送一序列之脈衝。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中至少一質流控制器之該輸出信號係被使用作為一輸入信號，用於開始該多通道快速脈衝氣體輸送系統之該些質流控制器之另一個之操作以輸送一指示數量之氣體，俾能使該些質流控制器界定一雛菊鏈之裝置，藉以連續提供經由該些相對應的通道之指示數量之氣體的輸送。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中各該質流控制器之該輸出信號係用於提供被施加至一射頻(RF)功率產生器之控制信號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中各該質流控制器之該輸出信號係用於提供被施加至一壓力控制器之控制信號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該輸入及輸出信號係為類比信號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該數位通訊埠係被配置以接收關於脈衝氣體輸送之參數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該些參數係與一莫耳輸送模式之氣體脈衝輸送操作相關。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該些參數包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點及脈衝之數目。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包含一數位通訊介面，其包含該數位通訊埠。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包含一數位通訊介面及一類比通訊介面兩者。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包含一具有一類比式輸入接腳及一類比式輸出接腳之類比通訊介面，該類比式輸入接腳用於形成該輸入並接收一類比式觸發信號輸入，而該類比式輸出接腳用於形成該輸出並提供一類比式同步信號輸出。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之系統，其中該類比式同步信號係在該序列之脈衝之輸送之完成之前被產生。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之系統，其中該類比式同步信號係與該序列之脈衝之輸送之完成同時被產生。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之系統，其中該類比式同步信號係在該序列之脈衝之輸送之完成之後藉由一預定的延遲被產生。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該輸出信號係為一供由另一個裝置使用之TTL同步輸出信號。
  16. 一種多通道氣體輸送系統之操作方法，該多通道氣體輸送系統包含複數條流體通道，各該通道包含一被配置以經由該相對應的通道控制氣體之流動之質流控制器(MFC)，該方法包含：提供一輸入信號至該些質流控制器之其中一個，俾能開始該質流控制器之操作以輸送一指示數量之氣體；按照該指示數量之氣體之輸送之時序從該質流控制器產生一輸出信號，俾能使該輸出信號可被使用以同步化到至少一其他裝置之每個質流控制器；於一通訊埠接收程式指令，該些程式指令包含關於每個質流控制器之操作配置之指令；按照該些接收的指令決定該質流控制器之編程配置以作為一數位或類比配置；依據該編程配置操作該質流控制器；及於每個質流控制器之一數位通訊埠接收關於與每個這種質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料；其中到該質流控制器之該輸入信號開始該質流控制器之操作以輸送一指示數量之氣體，且該輸出信號係按照輸送之時序被產生，俾能使該輸出信號可被使用以同步化到至少一其他裝置之每個質流控制器；其中每個質流控制器之操作之兩種模式之該至少一者包含一脈衝氣體輸送模式之操作，其中該輸入信號表示一用於操作該MFC之脈衝觸發信號，俾能在該脈衝氣體輸送模式之操作下輸送一序列之脈衝。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，更包含：使用至少一質流控制器之該輸出信號作為一輸入信號，以開始該多通道快速脈衝氣體輸送系統之該些質流控制器之另一個之操作以輸送一指示數量之氣體，俾能使該些質流控制器界定一雛菊鏈之裝置，藉以連續提供經由該些相對應的通道之指示數量之氣體的輸送。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，更包含：將作為一控制信號之各該質流控制器之該輸出信號施加至一射頻(RF)功率產生器。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，更包含：將作為一控制信號之各該質流控制器之該輸出信號施加至一壓力控制器。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中該輸入及輸出信號係為類比信號。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中於每個質流控制器之一數位通訊埠接收關於與每個這種質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料包含：接收關於脈衝氣體輸送之參數。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中於每個質流控制器之一數位通訊埠接收關於與每個這種質流控制器之操作之兩種模式之至少一者相關的參數之資料包含：接收與一莫耳輸送模式之氣體脈衝輸送操作相關的參數。
  23. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中該些參數包含脈衝開啟期間、脈衝關閉期間、莫耳輸送設定點及脈衝之數目。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中每個質流控制器之該輸出信號係為一類比式同步信號，且更包含：藉由該質流控制器在該序列之脈衝之輸送之完成之前產生該類比式同步信號。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中該類比式同步信號係與該序列之脈衝之輸送之完成同時被產生。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中該類比式同步信號係在該序列之脈衝之輸送之完成之後藉由一預定的延遲被產生。
  27. 如申請專利範圍第16項所述之多通道氣體輸送系統之操作方法，其中每個質流控制器之該輸出信號係為一由另一個裝置使用之TTL同步輸出信號。
TW105139795A 2014-03-13 2015-02-26 快速脈衝氣體輸送的系統及方法 TWI615698B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/209,216 2014-03-13
US14/209,216 US10126760B2 (en) 2011-02-25 2014-03-13 System for and method of fast pulse gas delivery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201719313A TW201719313A (zh) 2017-06-01
TWI615698B true TWI615698B (zh) 2018-02-21

Family

ID=54072260

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104106153A TWI569121B (zh) 2014-03-13 2015-02-26 快速脈衝氣體輸送的系統及方法
TW105139795A TWI615698B (zh) 2014-03-13 2015-02-26 快速脈衝氣體輸送的系統及方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104106153A TWI569121B (zh) 2014-03-13 2015-02-26 快速脈衝氣體輸送的系統及方法

Country Status (7)

Country Link
EP (2) EP3117023B1 (zh)
JP (2) JP6672160B2 (zh)
KR (2) KR102446557B1 (zh)
CN (1) CN106103796B (zh)
SG (1) SG11201607251XA (zh)
TW (2) TWI569121B (zh)
WO (1) WO2015138073A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6978865B2 (ja) 2017-07-05 2021-12-08 株式会社堀場エステック 流体制御装置、流体制御方法、及び、流体制御装置用プログラム
JP7107648B2 (ja) * 2017-07-11 2022-07-27 株式会社堀場エステック 流体制御装置、流体制御システム、流体制御方法、及び、流体制御装置用プログラム
US11429409B2 (en) * 2018-09-04 2022-08-30 Lam Research Corporation Software emulator for hardware components in a gas delivery system of substrate processing system
JP6896682B2 (ja) * 2018-09-04 2021-06-30 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置および半導体装置の製造方法
US10725484B2 (en) 2018-09-07 2020-07-28 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for pulse gas delivery using an external pressure trigger
JP7243960B2 (ja) * 2019-01-11 2023-03-22 Smc株式会社 電磁弁システム
US11404290B2 (en) * 2019-04-05 2022-08-02 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for pulse gas delivery
US11487304B2 (en) 2021-01-08 2022-11-01 Applied Materials, Inc. Process fluid path switching in recipe operations

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6405745B1 (en) * 2000-03-22 2002-06-18 Delphi Technologies, Inc. Ultra accurate gas injection system
US7369959B2 (en) * 2002-11-26 2008-05-06 Intercat Equipment, Inc. Fluid catalytic cracking catalyst injection system and method for communicating with same
CN202677205U (zh) * 2012-04-23 2013-01-16 江苏迈拓智能仪表有限公司 一种超声计量和流量控制系统
CN103597325A (zh) * 2010-08-24 2014-02-19 因万西斯系统股份有限公司 多相计量

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012464A (ja) * 1998-06-23 2000-01-14 Kokusai Electric Co Ltd 処理装置のコントローラ
US6389364B1 (en) * 1999-07-10 2002-05-14 Mykrolis Corporation System and method for a digital mass flow controller
US6766260B2 (en) * 2002-01-04 2004-07-20 Mks Instruments, Inc. Mass flow ratio system and method
US6973508B2 (en) * 2002-02-12 2005-12-06 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Highly versatile process control system controller
US7073392B2 (en) * 2002-07-19 2006-07-11 Celerity, Inc. Methods and apparatus for pressure compensation in a mass flow controller
US7628861B2 (en) * 2004-12-17 2009-12-08 Mks Instruments, Inc. Pulsed mass flow delivery system and method
US7628860B2 (en) * 2004-04-12 2009-12-08 Mks Instruments, Inc. Pulsed mass flow delivery system and method
US7706925B2 (en) * 2007-01-10 2010-04-27 Mks Instruments, Inc. Integrated pressure and flow ratio control system
US10054444B2 (en) * 2009-05-29 2018-08-21 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for accurate acquisition of inertial sensor data
WO2011109758A2 (en) * 2010-03-05 2011-09-09 Applied Materials, Inc. Measuring flow properties of multiple gas nozzles of a gas distributor
JP5962668B2 (ja) * 2011-01-20 2016-08-03 日立金属株式会社 オンボードでの診断、予測及びデータ収集を行うマスフローコントローラ
US10353408B2 (en) * 2011-02-25 2019-07-16 Mks Instruments, Inc. System for and method of fast pulse gas delivery
JP5824372B2 (ja) * 2012-01-25 2015-11-25 東京エレクトロン株式会社 処理装置及びプロセス状態の確認方法
JP6094994B2 (ja) 2013-02-04 2017-03-15 大陽日酸株式会社 原料ガス生成供給方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6405745B1 (en) * 2000-03-22 2002-06-18 Delphi Technologies, Inc. Ultra accurate gas injection system
US7369959B2 (en) * 2002-11-26 2008-05-06 Intercat Equipment, Inc. Fluid catalytic cracking catalyst injection system and method for communicating with same
CN103597325A (zh) * 2010-08-24 2014-02-19 因万西斯系统股份有限公司 多相计量
CN202677205U (zh) * 2012-04-23 2013-01-16 江苏迈拓智能仪表有限公司 一种超声计量和流量控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201607251XA (en) 2016-09-29
JP2020109853A (ja) 2020-07-16
KR20160132835A (ko) 2016-11-21
KR20210158405A (ko) 2021-12-30
JP6923693B2 (ja) 2021-08-25
CN106103796B (zh) 2019-10-22
JP2017509793A (ja) 2017-04-06
EP3556903B1 (en) 2021-09-22
EP3117023A4 (en) 2017-11-29
TW201719313A (zh) 2017-06-01
TW201604670A (zh) 2016-02-01
KR102446557B1 (ko) 2022-09-23
EP3556903A1 (en) 2019-10-23
WO2015138073A1 (en) 2015-09-17
JP6672160B2 (ja) 2020-03-25
TWI569121B (zh) 2017-02-01
CN106103796A (zh) 2016-11-09
EP3117023B1 (en) 2019-04-10
EP3117023A1 (en) 2017-01-18
KR102363639B1 (ko) 2022-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI615698B (zh) 快速脈衝氣體輸送的系統及方法
US10969799B2 (en) System for and method of fast pulse gas delivery
US10353408B2 (en) System for and method of fast pulse gas delivery
US10031531B2 (en) System for and method of multiple channel fast pulse gas delivery
US20130025786A1 (en) Systems for and methods of controlling time-multiplexed deep reactive-ion etching processes
US9348339B2 (en) Method and apparatus for multiple-channel pulse gas delivery system