CN101910706A - 短蚀刻配方的气体传输延迟解决方案 - Google Patents

Abstract

在一个实施方式中，一种用于提供多种气体的气体混合物的装置，具有多个质量流量控制器(MFC)，与多个MFC中每一个流体连通的混合歧管，位于该混合歧管上的多个混合歧管出口；以及与该多个混合歧管出口的每一个流体连通的隔离装置。

Description

短蚀刻配方的气体传输延迟解决方案

交叉引用

本申请依据35 U.S.C.§119(e)主张申请日为2007年12月27日，名称为“Gas Transport Delay Resolution for Short Etch Recipes”，申请号为61/016,908的美国临时专利申请的优先权，为所有目的通过引用将其并入此处。

技术领域

本公开大体涉及一种气体输送系统。特别地，本发明涉及一种减少气体传输延迟的气体输送系统。更特别地，本发明涉及一种减少气体传输延迟以高效地混合工艺气体的气体输送系统。

背景技术

工艺气体被从气体箱输送到工艺室以进行各种应用，比如用于在硅晶圆上建造晶体管的活性离子蚀刻应用。在输送到该工艺室(比如等离子体反应室)之前，工艺气体在质量流量控制器(MFC)下游混合到混合歧管中。因此，实现非常低流速和高流速载气在该混合歧管中的良好混合并将它们没有显著延迟地(在允许的气体停留时间(settlement time)内)输送到该工艺室以执行各种应用(比如蚀刻)是必要的。

到该工艺室的短暂的气体流动延迟(其大于允许的气体停留时间)由于到该室的不安定的或不稳定的流动而对短工艺配方(30秒到60秒工艺)的蚀刻速率带来负面影响。由于各种气体箱的硬件差异，导致到工艺室的不同的传输延迟形成了蚀刻速率匹配问题，这个问题被进一步放大了。在具有多个气体进口的气体箱中，空间上分开的来自各种MFC的低流速和高流速气体以任意气体顺序，根据它们的扩散性和流速(动量或惯性)，被结合起来以在不同时间被输送到该工艺室中。

该气体延迟输送问题可以归因于体积(volume)，低流速气体穿过该体积与一种或多种较高流速的载气混合起来。关键的工艺蚀刻气体到该反应室的延迟的输送影响了晶圆蚀刻速率和硅晶圆上的临界尺寸(critical dimensions)。在低流速气体远离高流速气体而被隔离起来的混合歧管中，会花一定长的物理时间以与用以加快该气体混合物到该室的输送的较高流速的气体混合起来。充满来自该MFC的低流速气体体积直到它与高流速气体混合以及它在高流速气体中的扩散所需要的时间决定了到该反应室的总的传输延迟。

发明内容

本发明提供减少气体传输延迟并在气体输送系统中高效地混合工艺气体的装置、方法和系统。在一个实施方式中，一种用于提供多种气体的气体混合物的装置，具有多个质量流量控制器(MFC)，与多个MFC中每一个流体连通的混合歧管，位于该混合歧管上的多个混合歧管出口；以及与该多个混合歧管出口的每一个流体连通的隔离装置。

在另一个实施方式中，一种动态混合多种气体的方法，可包含在第一进气口接收第一气体到混合歧管，该第一气体以第一流速接收，在第二进气口接收第二气体到该混合歧管，该第二气体以第二流速接收，确定该第一流速是否小于该第二流速，以及当该确定操作确定该第一流速小于该第二流速时自动打开贴近该第一进气口的第一混合歧管出口。

本发明提供了被配置为执行本发明的各方法的其它硬件，以及存储在机器可读介质(例如，有形的存储介质)中以控制各装置执行这些方法的软件。在本发明下面的具体实施方式以及相关附图中，会更详细地介绍这些和其它特征。

附图说明

附图(其被并入本说明书中并组成本说明书的一部分)描绘了一个或多个实例实施方式，并与对实例实施方式的说明一起，用于解释原理和实现。

在附图中：

图1A和1B描绘了示例性气体棍(gas stick)。

图2是图1B的方框图，以描绘低流速气体的延迟时间。

图3是具有多个混合歧管出口的示例性混合歧管的方框图。

图4A和4B描绘了减少从该MFC到该混合歧管的气体流动的体积的示例性法兰。

图5描绘了使用图4A和4B的法兰的气体棍中的气体的流动。

图6A和6B是描绘示例性的通用流体流动适配器的透视图。

图7是用于动态混合多种气体的示例方法的流程图。

图8是用于半导体处理的示例气体进口装置的示意图。

图9描绘了另一个示例等离子体处理室的示意图。

图10A和10B描绘了示例计算机系统，其形成了网络的一部分并适于提供控制器系统。

图11是用于控制多个混合歧管出口阀的示例方法的流程图。

具体实施方式

本文以短蚀刻配方的气体传输延迟解决方案为背景描述了各实施方式。下面的详细说明能够只是说明性的，而不是为了以任何方式进行限制。在本公开的启发下，技术人员很容易想到其它实施方式。现在将详细参考如附图中所示的各实现。在所有各图中以及下面的详细说明中会使用同样的参考标号来指代同样或类似的部件。

为了清晰，本文没有显示和描述各实现的所有的常规特征。当然，可以看出，在任何这种实际实现的开发过程中，必须做出许多针对具体实现的决定以实现开发者的具体目标，比如符合与应用和商业相关的限制，而且这些具体目标会在各实现之间变化而且在各开发者之间变化。而且，可以看出，这种开发的努力可能是复杂而耗时的，但是对受到本公开启发的本领域的技术人员来说仍然是一种常规的工程行为。

本发明提供减少气体传输延迟并在气体输送系统中高效地混合工艺气体的装置、方法和系统。图1A和1B描绘了一种示例气体棍。尽管描绘了某些元件，然而特定的元件不是限制性的，因为可以使用不同的元件和/或使用更少或更多的元件来形成该气体棍。而且，尽管描绘了单一的气体棍，然而气体棍的数量不是限制性的。正如上面讨论的，多个气体棍，形成气体箱或气体板。在一个实施方式中，各元件上的阀是集成的表面安装阀。通常，集成表面安装元件是通过衬底总成上的通道连接于其它气体控制元件的气体控制元件(如阀、过滤器，等等)，其中该气体控制元件安装在该衬底总成上。这不同于大体上用VCR固定(真空耦合环)通过主体导管固定的气体控制元件。

参考图1A，气体棍100具有气体棍输入开口102以输入供应气体。此处使用的术语气体不是为了进行限制，而是要包括任何液体、气体或液体和气体的组合。手控阀104可以被用于执行供应气体的供应的供应或隔离。该手控阀104还可以具有在其上方的上锁/挂牌(lockout/tagout)装置106。员工安全守则经常要求等离子体处理制造设备包括激活预防能力，比如上锁/挂牌机构。通常，上锁(lockout)是一种使用主动工具(positive means)，比如锁或按钮(key)或结合类型，以将能量隔离装置保持在安全位置的装置。挂牌(tagout)装置通常是任何高点报警装置，比如标签(tag)和可以根据规定程序被可靠地紧固在能量隔离装置上的固定工具。

调节器108可用于调节供应气体或气体压强而压强计110可以用于监视该供应气体的压强。在一个实施方式中，该压强可以是预置的而不需调节。在另一个实施方式中，可以使用具有显示器的压强换能器(未示)以显示压强。该压强换能器可以挨着该调节器108放置。过滤器112可用于除去供应气体中的杂质。主关闭阀114可用于阻止任何腐蚀性供应气体残留在该气体棍中。该主关闭阀114可以是具有自动气动阀总成的两开口阀，该自动气动阀总成会停用(关闭)该阀，这又有效地停止了该气体棍内的等离子体气体的流动。一旦被停用，非腐蚀性的清洗气体，比如氮气可以用于清洗该气体棍。清洗阀116可以有三个开口以保证该清洗处理--一个入口开口、一个出口开口和一个排放开口。

邻近该清洗阀116的可以是MFC 118。该MFC 118准确地测量该供应气体的流速。使该清洗阀挨着该MFC 118放置允许用户清洗该MFC 118中的任何腐蚀性供应气体。挨着该MFC 118的混合阀120可用于控制要与其他供应气体在该气体板上混合的供应气体的量。

该气体棍的每个元件可以被放置到歧管块(manifold block)上方。多个歧管块形成衬底122，形成通过该气体棍100的气体流动路径的歧管块的层。该气体输送元件可以用任何已知的工具，比如压强固定式密封剂(例如C-seal)等放置在该歧管块上。

图1B描绘了穿过该气体棍100的当前气流。该气体可以从该清洗阀116流出并在流动路径A的方向上流入该MFC 118。然后该气体可以流出该MFC 118进入该衬底122，穿过该混合阀120并进入该混合歧管226，如流动路径D所示。

图2是图1B的方框图，以描绘低流速气体的延迟时间。气体箱200具有多个MFC 118a、118b、118c、118n(其中n是一个整数)。每个MFC可以是高流速MFC或低流速MFC。低流速气体可具有小于或等于7sccm的流速。高流速气体可具有大于7sccm的流速。只是为了举例说明而不是为了限制，如图2所示，MFC 118c被描绘为低流速MFC而MFC 118a被描绘为高流速MFC。然而，任何MFC可以是高流速MFC或低流速MFC。

每个MFC 118a-118n，可以通过进气口142a、142b、142c、142n与该混合歧管126流体连通。该进气口可以是任何类型的进气口，可以是手动或远程控制的。例如，该进气口可以是任何已知的接头，它可以被手动置于打开或关闭位置。在另一个实施例中，该进气口可以是任何已知的阀门，它可以通过远程服务器或控制器进行控制以被远程和/或自动置于打开或关闭位置。从该MFC 118a-118n到该进气口142a-142n的气体的体积可以用V₁表示。一旦该气体进入该混合歧管126，它可以按流动路径B的方向流到高流速MFC118a附近的混合歧管出口140。该高流速载气使得高强制对流驱动该低流速气体朝该混合歧管出口140流动，由此试图最小化与该低流速气体混合的延迟。从该进气口142c到该混合歧管出口140的气体的体积可以用V₂表示。

一旦该气体混合物流出该混合歧管126，该气体混合物何以被流入并被保留在隔离室144中，直到它被用于工艺室中。该隔离室可以是用于在使用之前隔离该气体的任何类型的室，比如双气体进口等等。

低流速气体与高流速载气混合的总的延迟时间(Total Delay Time_{Low Flow Gas})可以被计算为低流速气体到达该混合歧管所花的时间(T_mm)加上该气体与该高流速载气扩散所花的时间(T_diffusion)，如同下面的方程所示：

总延迟时间  Low Flow Gas＝T_mm+T_diffusion                (1)

该低流速气体到达该混合歧管126的时间，或该低流速气体的惯性延迟(用V₁表示)可以用如下方式计算：

其中V＝该气体的体积

P_mm＝该混合歧管中的压强

P_ambient＝环境压强

该低流速气体与该高流速载气扩散所花的时间(T_diffusion)可以用如下方式计算：

T_diffusion∝L²/De_ffective                (3)

其中L²＝该低流速气体的扩散系数

D_effective＝有效扩散速率

实施例1

本文提供的实施例仅仅是为了举例，而不是为了限制。从该MFC到该混合歧管的低流速气体的当前体积(current volume)可以在约4-5立方厘米(cc)之间，该混合歧管内的压强可以是约100托，而P_ambient可以是760托。因此，低流速气体到达该混合歧管的延迟时间(T_mm)可以用如下方式计算：

P_mm＝100托

P_ambient＝760托

V＝5cc/秒

$T_{\mathrm{mm}}=\frac{5\mathrm{cc}/\sec \mathrm{ond}}{1\mathrm{sccm}}\×\frac{100\mathrm{Torr}}{760\mathrm{Torr}}=40\sec \mathrm{onds}---\left(4\right)$

因此，气体流动到该混合歧管的40秒的延迟会对30秒到60秒长的短工艺配方(比如在活性离子蚀刻或气体调制应用中)的蚀刻速率带来负面影响，因为该工艺气体可能没有被适当地混合或者该工艺气体甚至可能没有在该混合歧管中混合在一起。而且，流速越慢，延迟越大。因此，一种减少该时间延迟的方式可以是降低从该MFC118a-n到该混合歧管126的气体体积或者将该混合歧管出口140定位在低流速MFC附近。

图3是具有多个混合歧管出口的示例混合歧管的方框图。该混合歧管126可具有多个混合歧管出口148a、148b、148c、148n。这带来了将该混合歧管出口148a-n定位到贴近或基本上接近低流速MFC的灵活性，如图3的MFC 118c所示，由此最小化了与该高流速气体混合时该低流速气体的延迟。在使用时，MFC 118a中的高流速气体可以通过进气口142a进入该混合歧管126。然后该高流速气体可以按路径C的方向朝着通过进气口142c进入该混合歧管的该低流速气体流动。然后该气体混合物可以通过混合歧管出口148c流出该混合歧管126。V_2New可以是从该进气口142c到该混合歧管出口148c的气体的体积，它可以少于图2中描绘的V₂。

通过具有多个混合歧管出口148a-n并打开贴近或最接近低流速MFC的混合歧管出口148a-n，这确保了低流速气体在流出混合歧管126之前会与该高流速气体混合。换句话说，具有多个歧管出口可以最小化低流速气体到该混合歧管出口的延迟或流动时间，从而该低流速气体能够在流出混合歧管126之前与该流速气体混合。

如图3中所示，混合歧管出口148a、b、n可以被关闭而混合歧管出口148c可以被打开因为它比其它混合歧管出口148a、b、n贴近或更靠近低流速MFC 118c。当该低流速气体从该MFC 118c流到该混合歧管126时，高流速气体可以同时从该MFC 118a流到该混合歧管出口148c。就在该高流速气体到达该混合歧管出口148c时，它就可以与通过进气口142c进入该混合歧管的低流速气体混合。然后该气体混合物可以通过混合歧管出口148c流出该混合歧管126。因此，可以最小化该低流速气体流到该混合歧管出口的延迟时间或滞后时间。

尽管使用两种气体进行了描绘，然而所用的气体的数量不被限制为可用于形成气体混合物的气体的任何数量。例如，MFC 118a和118b两者都可以是高流速的气体而MFC 118c可以是低流速气体。在另一个实施例中，MFC 118a可以是高流速MFC而MFC 118b和MFC 118c两者可以是低流速气体。

在一个实施方式中，该混合歧管出口148a-n可以是任何已知的接头，其可以被手动置于打开或关闭位置。在另一个实施方式中，该混合歧管出口148a-n可以是通过远程服务器或控制器控制的阀，如同参考图10A和10B进一步描述的。因此，该混合歧管出口148a-n可以被远程并自动控制为在打开或关闭位置。

而且，MFC还可以由远程服务器或控制器控制。该MFC可以是具有作为高流速MFC或低流速MFC的能力的宽量程MFC。该控制器可以被配置为控制和改变每个MFC中的气体的流速。同样地，该控制器可以被配置为监视每个MFC的流速，具有改变每个MFC的流速的能力，确定哪个MFC具有最低流速并控制该混合歧管出口打开贴近该最低流速MFC的混合歧管出口。这在比如气体调制工艺等工艺中是有用的。在名称为“High-Performance Etching of Dielectric Films Using Periodic Modulation of Gas Chemistry”，申请日为2003年4月9日，专利号为6,916,746的共同持有的美国专利中进一步详细地描述了这种工艺，为了所有目的而通过引用将其并入此处。

该控制器还可以被配置为关闭不贴近最低流速MFC的混合歧管出口。然而，该控制器可以被配置为打开和关闭由用户确定的出口，因为用户可能希望在有超过一个低流速MFC时有多个出口是打开的，该用户可能希望贴近高流速MFC的混合歧管出口是打开的，等等。

实施例2

下述实施例仅仅是为了示例而不是为了限制，因为可以使用气体、流速、工艺等等的任何结合。在第一工艺中，以下要求可能是期望的：

MFC 118a：高流速气体A

MFC 118b：高流速气体B

MFC 118c：低流速气体C

因此，混合歧管出口(MME)148a、b、n可以被关闭而MME148c可以被打开。

此后任何时候，例如在约20-60秒之间以后，期望进行第二工艺。该第二工艺可能有以下要求：

MFC 118a：低流速气体A

MFC 118b：高流速气体B

MFC 118c：高流速气体C

因此，混合歧管出口(MME)148b、c、n可以被关闭而MME 148a可以被打开。该MFC和该MME可以通过远程计算机或控制器被自动改变。

在第二工艺完成后，比如在约20-60秒之间，用户可能希望恢复到第一工艺和/或开始第三工艺。现在会知道，使用本发明的各种实施方式可以执行流速、工艺等等的任何结合。

图4A和4B描绘了减少从该MFC到该混合歧管的气体流动的体积的示例性法兰。正如上面讨论的，减少从该MFC到该混合歧管的气体的体积可以减少低流速气体从该MFC到该混合歧管的流动时间。图4A描绘了示例法兰的正面透视图而图4B描绘了该示例法兰的背面透视图。法兰400可具有啮合构件402以与气体输送元件(比如混合阀120，如图5中所示)啮合。尽管描绘为一个圆形啮合构件402，然而现在知道，根据需要，该啮合构件可以是任何形状和/或结构的，以与任何期望的气体输送元件啮合。该法兰400可具有与该气体输送元件流体连通的进气口开口406和与混合歧管126流体连通的出气口开口408。

图5描绘了在使用图4A和4B的法兰的气体棍中的气体的流动。气体按流动路径A的方向从清洗阀116到MFC 118a的流动类似于图1B中所示的流动路径。然而，按流动路径E的方向从MFC 118到混合歧管126的流动路径具有更小的体积，V_1New。该气体从MFC 118直接流到混合歧管126而不穿过衬底122(如图1A和1B所示)。因此，V_1New小于V₁。而且，V_1New小于1cc，优选地在约0.01cc到1cc之间。通过减少V₁，可以减少低流速气体的流动时间延迟。

法兰400的使用还会导致高效的气体输送。如图5中所示的该气体输送元件、混合阀120可以沿着X轴被定位在水平位置。将混合阀120定位在水平位置使得低流速气体可以被快速测量并竖直流动到混合歧管126。这种定位不仅减少了气体的体积V_1New，而且允许该气体更快并且连续地流到混合歧管126。

图6A和6B是描绘示例性通用流体流动适配器的立体图。该气体棍还可以与通用流体流动适配器600(也在图5中描绘)一起使用以减少从MFC118流动到混合歧管126的气体的体积。图6A是一个两开口通用流体流动适配器的透视图而图6B是一个三开口通用流体流动适配器的透视图。参考图6A和6B，通用流体流动适配器600可以是单一结构，具有对着底面604的顶面602，以及对着第二侧面612的第一侧面610和对着第二末端606的第一末端608。该适配器600可具有多个竖直沟道或导管616以接收并流通气体(即，气体、液体或其组合)。此处使用的术语导管指的是允许两个位置之间的气态或流体连通的沟道、管、通路开口、管道等等。该竖直导管616可从该顶面602到该底面604在该适配器600的内部贯穿该适配器600。尽管图中描绘的是该竖直导管616在沿着同样的竖直轴的直线上贯穿该适配器600，然而可以看出，该竖直导管在顶面上可具有开口，该开口不同于底面上的开口。例如，该竖直导管616在顶面上可具有一个开口，与该适配器600内的水平导管614相交，并在该底面604上一个位置伸出该适配器600，其中该位置不同于该顶面602上的开口的竖直轴。

如图6A中所示，竖直导管616之一可以是入口开口而其它竖直导管616可以是出口开口。如图6B中所示，一个竖直导管616可以是入口开口，另一个竖直导管616可以是出口开口，而最后一个竖直导管616可以是排放开口。气体输送元件，比如阀(例如参看图1A)，可以耦合于适配器600的顶面602从而气体穿过该入口开口进入该阀并穿过该出口开口流出。

该适配器600还可以具有多个水平通道或导管614以接收并流通气体。该水平导管614可在该适配器600的内部贯穿第一侧面610到第二侧面612和/或从第一末端608到第二末端606。如图所示，该竖直导管616可与该水平导管614在该适配器600的内部汇合且该水平导管614可彼此汇合以形成至少一个叉号形状或t形的导管。因此，气体可以有可以从中流动的至少四个不同的流动路径。

该适配器600还可具有多个孔620。尽管图中显示该孔620延伸穿过该顶面602到该底面604，然而该孔可以只部分穿过该顶面602或该底面604。而且，该孔620可以是螺纹状的，或者被设计为接收固定工具(比如螺丝)以将该适配器600耦合到气体输送元件或法兰400(图5)。

在申请序列号为60/979,788，名称为“Universal Fluid Flow Adaptor”，申请日为2007年10月12日的共同待定申请，以及申请序列号为11/761,326，名称为“Flexible Manifold For Integrated Gas System Gas Panels”，申请日为2007年6月11日的共同待定申请进一步详细地讨论了可以与本文讨论的各种实施方式一起使用的额外的通用流体流动适配器，为了所有目的而通过引用将两者都并入此处。

图7是用于动态混合多种气体的方法的流程图。尽管使用两种气体进行描绘，然而现在知道，可以使用任何数量的气体来形成任何期望的气体混合物。而且，此处使用的术语气体不是为了进行限制，而是想要包括任何液体、气体或液体和气体的组合。在700，第一气体可以在第一进气口接收到该混合歧管，该第一气体是以第一流速接收的。在702，第二气体可以在第二进气口接收到该混合歧管，该第二气体是以第二流速接收的。

第一和第二气体可以被流入具有多个混合歧管出口的混合歧管。这带来了使该混合歧管出口位于低流速MFC附近的灵活性，以最小化低流速气体与高流速气体混合的延迟，以确保该低流速气体在流出该混合歧管之前会与该高流速气体混合。换句话说，具有多个歧管出口和/或具有贴近或基本上接近低流速MFC的歧管出口为低流速气体提供了流入该混合歧管的时间，从而它会及时地流入该混合歧管以在流出该混合歧管出口之前与该高流速气体混合。

确定该第一流速和该第二流速哪个更慢。在704，当确定该第一流速小于该第二流速时，贴近该第一进气口的混合歧管出口被自动打开。否则，在706，当确定该第二流速小于该第一流速时，贴近该第二进气口的混合歧管被自动打开。该混合歧管出口可以被手动控制或远程控制到打开或关闭位置。该混合歧管出口可以是通过远程服务器或控制器控制的阀，如同参考图10A和10B所进一步描述的。因此，该混合歧管出口可以被远程并自动控制到打开或关闭位置。

如果该处理过程在708没有结束，在710可以监视该气体流速。每个MFC可以由一个远程服务器或控制器单独控制。每个MFC可以是具有作为高流速MFC或低流速MFC能力的宽量程MFC。该控制器可以被配置为控制并改变每个MFC中的气体的流速。同样地，该控制器可以被配置为监视每个MFC的流速，具有动态改变每个MFC的流速、确定哪个MFC具有最慢流速并控制该混合歧管出口以打开贴近该最慢流速MFC的混合歧管出口和/或关闭不贴近该最慢流速MFC的混合歧管的能力。在712，如果该控制器检测到流速的变化，该处理过程可以从706重复。同样地，当确定该第二流速小于该第一流速可以自动打开贴近第二混合歧管出口的第二进口。

上面描述的实施方式可以在各种应用中使用。例如，图8是用于半导体处理的示例性气体进口装置的示意图。通过气体供应线路814向等离子体处理室810供应处理气体。该气体供应线路812可以向该室的上部中排列的喷淋头或其它气体供应气布置提供工艺气体。而且，气体供应线路814可以向该室的下部(例如，向围绕该衬底夹具的气体分布环或通过该衬底支座内排列的气体出口)供应处理气体。然而，替代的双气体进口布置可以向该室的顶部中心和顶部周边供应气体。来自气体供应816、818、820、830的处理气体可以被提供到气体管线814，其中来自供应816、818、820、830的工艺气体可以被分别供应到MFC 822、824、826、832。该MFC 822、824、826、832向具有多个混合歧管出口802a、802b、802c、802n的混合歧管828供应该工艺气体，然后混合气体被导向隔离室804。然后该混合气体被导向气体流动线路814。

在操作中，用户可以选择要被输送到该等离子体处理室的混合气流的组分(fraction)。例如，用户可以选择通过线路814输送250sccm Ar/30sccm C₄F₈/15sccm C₄F₆/20sccm O₂。通过比较总流量(在这种情况下可以通过将该气体箱中MFC 822、824、826、832的所有气流读数加起来而测得该总流量)，该控制器可以调整线路814中的扼流的程度以实现期望的气流分布。替代地，可选的总流量计可以仅安装在混合歧管828的下游以测量混合气体的总流量，而不是通过将该气体箱中的MFC 822、824、826、832的读数加起来而确定总流量。

在另一实施例中，图9描绘了可以用于本发明的实施方式的另一个示例性等离子体处理室900的示意图。该等离子体处理室900可包含约束环902、上电极904、下电极908、气体源910和排气泵920。该气体源910可以基本上类似于参考图8讨论的气体源910，此处不再讨论。在等离子体处理室900内，衬底晶圆980(氧化层被沉积到其上方)被放在该下电极908上。该下电极908包括合适的衬底卡固机构(例如，静电、机械卡固等等)以保持该衬底晶圆980。反应器顶部928包括正对该下电极908配置的上电极904。该上电极904、下电极908和约束环902限定受约束等离子体体积940。气体由该气体源910通过进气口943提供给该受约束等离子体体积并通过该约束环902和排气开口由该排气泵920从该受约束等离子体体积排出。该排气泵920形成该等离子体处理室的出气口。射频电源948电性连接于该下电极908。室壁952限定等离子体外壳，该约束环902、上电极904和下电极908被置于该等离子体外壳中。该射频电源948可包含27MHz电源和2MHz电源。将RF电力连接到该电极的不同组合也是可能的。

由加利福尼亚州弗雷蒙的Lam Research Corporation ^TM制造的2300 Exelan^TM电介质蚀刻系统(修改以提供本发明所需的循环时间)可以用于本发明的优选实施方式。控制器935可控地连接到射频电源948、排气泵920和多个混合歧管出口802a-n和气体源910的进气口850a-n(图8)。喷淋头可连接到进气口943。该进气口943可以是对每个气体源的单一进气口或者对不同气体源的不同进气口或者对每个气体源的多个进气口或其它可能的组合。

图10A和10B描绘了计算机系统1300，其适于实现用于本发明的实施方式的控制器。图10A显示了计算机系统的一种可能的物理形式。当然，该计算机系统可具有多种物理形式，范围从集成电路、印刷电路板和小型手持装置直到大型超级计算机。计算机系统1000包括监视器1002、显示器1004、外壳1006、磁盘驱动1008、键盘1010和鼠标1012。磁盘1014是计算机可读介质，用于向计算机系统1000传送数据或从计算机系统1000传输数据。

图10B是计算机系统1000的方框图的一个实施例。各种子系统连接于系统总线1020。一个或多个处理器1022(也称为中央处理单元，或CPU)耦合于存储器件，包括存储器1024。存储器1024包括随机存取存储器(RAM)和只读存贮器(ROM)。正如本领域中熟知的那样，ROM能够向该CPU单向传送数据和指令，而RAM通常可以用于以双向方式传送数据和指令。这两种类型的存储器可以包括下面所述的任何合适的计算机可读介质。固定磁盘1026也双向耦合于CPU 1022；它提供额外的数据存储容量而且还包括下述的任何的计算机可读介质。固定磁盘1026可被用来存储程序、数据等等而且通常是比主存储器更慢的第二级存储介质(比如硬盘)。应当理解，固定磁盘1026中保存的信息，在适当的情况下，可以作为虚拟存储器(virtual memory)以标准方式合并在存储器1024中。可移除磁盘1014可以采取下述的任何计算机可读介质的形式

CPU 1022也耦合于各种输入/输出设备，比如显示器1004、键盘1010、鼠标1012和扬声器1030。通常，输入输出设备可能是下述任何一种：视频显示器、轨迹球、鼠标、键盘、麦克风、触摸屏、传感器读卡器、磁带或纸带阅读器、书写板、触摸笔、语音或笔迹识别器、生物特征阅读器，或其它电脑。可选地，CPU 1022使用网络接口1040耦合于另一台计算机或电信网络。使用这种网络接口，可以想象，在执行上述方法步骤的过程中，该CPU可以从网络接收信息，或者可以输出信息到网络。而且，本发明的方法实施方式可以在CPU 1022上单独执行或者通过网络(比如因特网)与共享部分处理的远程CPU一起执行。

另外，本发明的实施方式进一步涉及具有计算机可读介质的计算机存储器产品，该计算机可读介质具有用以执行各种由计算机完成的操作的计算机代码。该介质和计算机代码可以是为本发明的目的专门设计和制造的，也可以是对具有计算机软件领域的技术的人员来说熟知并可以获得的。计算机可读介质的实施例包括但不限于：磁介质比如硬盘、软盘和磁带；光介质比如CD-ROM和全息器件；磁光(magneto-optical)介质，比如光软盘(floptical disks)；和被专门配置为存储和执行程序代码的硬件装置，比如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)以及ROM和RAM器件。计算机代码的实例包括比如由编译器产生的机器码和包含由计算机使用解释器执行的更高级别代码的文件。计算机可读介质还可以是由嵌入载波中的计算机数据信号传输并表示由处理器执行的指令序列的计算机代码。

图11是用于控制多个混合歧管出口阀的示例性方法的流程图。如上所述，该气体源可以由远程控制器控制。该远程控制器可以被配置为与该气体源中的该多个MFC进行通信以确定每个MFC是打开的还是关闭的并确定每个MFC的流速。该远程控制器可具有用于在1100中确定该多个MFC中哪一个具有最低流速的计算机可读代码。

该远程控制器还可以被配置为与该气体源中的多个混合歧管出口阀通信以打开和/或关闭该混合歧管上的该多个混合歧管出口中的每一个。该远程控制器可以具有用于在1102打开至少一个混合歧管出口阀以最小化具有最低流速的MFC的延迟流动时间或滞后时间的计算机可读代码。因此，低流速气体从该MFC流到该混合歧管出口的延迟时间或滞后时间可以被最小化。

该远程控制器可以继续监视该多个MFC中每一个的流速并具有用于在1104确定何时该MFC流速的任一个中有变化的计算机可读代码。在另一个实施方式中，该远程控制器可自动改变该多个MFC中任一个的流速。假如该远程控制器检测到流速的变化，该远程控制器可以重复从步骤1100的处理过程。

尽管已经显示并描述了此发明的实施方式和应用，然而对精通本领域的人员来说，显然，在本公开的启示下可以做出比上面提到的多得多的修改而不悖离本文中本发明的思想。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于提供多种气体的气体混合物的装置，包含：

多个质量流量控制器(MFC)；

与该多个MFC中每一个流体连通的混合歧管；

位于该混合歧管上的多个混合歧管出口；以及

与该多个混合歧管出口中的每一个流体连通的隔离装置。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包含多个混合歧管出口阀，该多个混合歧管出口阀中的每一个耦合于该多个混合歧管出口中的每一个。

3.根据权利要求2所述的装置，进一步包含：

被配置为与每个混合歧管出口阀通信以打开和/或关闭该混合歧管出口中每一个的计算机。

4.根据权利要求3所述的装置，其中该多个MFC中的每一个是打开或关闭的而其中每个打开的MFC具有流速，其中该计算机包含计算机可读介质，包含：

用于确定该多个MFC中哪一个具有最低流速的计算机可读代码；以及

用于打开该多个混合歧管出口阀中的一个的计算机可读代码，其中该打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的MFC的延迟流动时间。

5.根据权利要求4所述的装置，其中计算机可读介质进一步包含：

用于确定该MFC流速的每一个中何时有变化的计算机可读代码；以及

用于确定具有该最低流速的MFC的计算机可读代码。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中该多个MFC中的一个和该混合歧管之间的气体的体积小于1立方厘米(cc)。

7.根据权利要求6所述的装置，其中该体积在0.01cc-1cc之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，进一步包含与该多个MFC的每一个和该混合歧管流体连通的安装法兰。

9.根据权利要求8所述的装置，其中该安装法兰进一步包含：

与该MFC流体连通的进气口开口；以及

与该混合歧管直接流体连通的出气口开口。

10.根据权利要求8-9中任一项所述的装置，其中该法兰是与气体输送元件流体连通的，其中该气体输送元件被置于水平位置。

11.一种用于控制多个混合歧管出口阀的方法，其中每个混合歧管出口阀控制一个混合歧管出口，其中每个混合歧管出口连接于混合歧管和隔离装置之间，其中多个质量流量控制器(MFC)是打开或关闭的，而其中每个打开的MFC具有流量，其中计算机包含计算机可读介质，该方法包括：

确定该多个MFC中哪一个具有最低流速；以及

打开该多个混合歧管出口阀中的一个，其中该一个打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的MFC的延迟流动时间。

12.根据权利要求11所述的方法，其中该打开的混合歧管出口阀控制与具有该最低流速的MFC最接近的混合歧管出口。

13.根据权利要求11-12中任一项所述的方法，进一步包含：

确定何时该MFC流速的每一个中有变化；

确定具有该最低流速的MFC；以及

打开该多个混合歧管出口阀中的一个，其中该打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的MFC的延迟流动时间。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中该多个MFC中的一个和该混合歧管之间的气体的体积小于1立方厘米(cc)。

15.根据权利要求14所述的方法，其中该体积在0.01cc-1cc之间。

16.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，进一步包含动态改变至少一个流速。

17.一种用于提供气体混合物的装置，包含：

提供低流速气体成分的第一MFC；以及

提供高流速气体成分的第二MFC，其中该高流速气体成分形成高流速气体线路，

其中该第一MFC和该高流速气体线路之间的体积小于1立方厘米(cc)。

18.根据权利要求17所述的装置，其中该体积是0.01cc到1cc。

19.根据权利要求17-18中任一项所述的装置，其中该高流速气体线路在混合歧管中流动。

20.一种可由机器实体读取的程序存储装置，内部嵌有可由该机器执行的指令程序以执行用于控制多个混合歧管出口阀的方法，其中每个混合歧管出口阀控制一个混合歧管出口，其中每个混合歧管出口连接于混合歧管和隔离装置之间，其中多个质量流量控制器(MFC)是打开或关闭的，且其中每个打开的MFC具有流速，该方法包括：

确定该多个MFC中哪一个具有最低流速；以及

打开该多个混合歧管出口阀中的一个，其中该一个打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的MFC的延迟流动时间。

Claims (20)

1.一种用于提供多种气体的气体混合物的装置，包含：

多个质量流量控制器(MFC)；

与该多个MFC中每一个流体连通的混合歧管；

位于该混合歧管上的多个混合歧管出口；以及

与该多个混合歧管出口流体连通的隔离装置。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包含多个混合歧管出口阀，该多个混合歧管出口阀中的每一个耦合于该多个混合歧管出口中的每一个。

3.根据权利要求2所述的装置，进一步包含：

被配置为与每个混合歧管出口阀通信以打开和/或关闭该混合歧管出口中每一个的计算机。

4.根据权利要求3所述的装置，其中该多个MFC中的每一个是打开或关闭的而其中每个打开的MFC具有流速，其中该计算机包含计算机可读介质，包含：

用于确定该多个MFC中哪一个具有最低流速的计算机可读代码；以及

用于打开该多个混合歧管出口阀中的一个的计算机可读代码，其中该至少一个打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的该MFC的延迟流动时间。

5.根据权利要求4所述的装置，其中计算机可读介质进一步包含：

用于确定该MFC流速的每一个中何时有变化的计算机可读代码；

用于确定具有该最低流速的该MFC的计算机可读代码；以及

用于打开该多个混合歧管出口阀中的一个的计算机可读代码，其中该至少一个打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的该MFC的延迟流动时间。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中该多个MFC中的一个和该混合歧管之间的气体的体积小于1立方厘米(cc)。

7.根据权利要求6所述的装置，其中该体积在0.01cc-1cc之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，进一步包含与该多个MFC的每一个和该混合歧管流体连通的安装法兰。

9.根据权利要求8所述的装置，其中该安装法兰进一步包含：

与该MFC流体连通的进气口开口；以及

与该混合歧管直接流体连通的出气口开口。

10.根据权利要求8-9中任一项所述的装置，其中该法兰是与气体输送元件流体连通的，其中该气体输送元件被置于水平位置。

11.一种用于控制多个混合歧管出口阀的方法，其中每个混合歧管控制阀控制一个混合歧管出口，其中每个混合歧管出口连接于混合歧管和隔离装置之间，其中多个质量流量控制器(MFC)是打开或关闭的，而其中每个打开的MFC具有流量，其中计算机包含计算机可读介质，包含：

确定该多个MFC中哪一个具有最低流速；以及

打开该多个混合歧管出口阀中的一个，其中该一个打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的该MFC的延迟流动时间。

12.根据权利要求11所述的方法，其中该至少一个打开的混合歧管出口阀控制最接近具有该最低流速的该MFC的混合歧管出口。

13.根据权利要求11-12中任一项所述的方法，进一步包含：

确定何时该MFC流速的每一个中有变化；

确定具有该最低流速的该MFC；以及

打开该多个混合歧管出口阀中的一个，其中该至少一个打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的该MFC的延迟流动时间。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中该多个MFC中的一个和该混合歧管之间的气体的体积小于1立方厘米(cc)。

15.根据权利要求14所述的方法，其中该体积在0.01cc-1cc之间。

16.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，进一步包含动态改变至少一个流速。

17.一种用于提供气体混合物的装置，包含：

提供低流速气体成分的第一MFC；以及

提供高流速气体成分的第二MFC，其中该高流速气体成分形成高流速气体线路，

其中该第一MFC和该高流速气体线路之间的体积小于1立方厘米(cc)。

18.根据权利要求17所述的装置，其中该体积是0.01cc到1cc。

19.根据权利要求17-18中任一项所述的装置，其中该高流速气体线路在混合歧管中流动。

20.一种可由实体机器读取的程序存储装置，内部嵌有可由该机器执行的指令程序以执行用于控制多个混合歧管出口阀的方法，其中每个混合歧管控制阀控制一个混合歧管出口，其中每个混合歧管出口连接于混合歧管和隔离装置之间，其中多个质量流量控制器(MFC)是打开或关闭的，且其中每个打开的MFC具有流速，该方法包含：

确定该多个MFC中哪一个具有最低流速；以及

打开该多个混合歧管出口阀中的一个，其中该一个打开的混合歧管出口阀最小化了具有该最低流速的该MFC的延迟流动时间。

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