CN102446739A - 基材蚀刻系统与制程的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种基材蚀刻系统与制程的方法及设备。在一个实施例中，方法可以包括：在沉积制程期间沉积材料于该基材上；在第一蚀刻制程期间蚀刻该基材的第一层；以及在第二蚀刻制程期间蚀刻该基材的第二层，其中在该第一蚀刻制程期间施加第一偏压功率到该基材，以及其中在该第二蚀刻制程期间施加第二偏压功率到该基材。在另一实施例中，系统可以包括气体输送系统，该气体输送系统包含：第一气体盘，其用于供应第一气体到腔室；第二气体盘，其用于供应第二气体到该腔室；以及多个流量控制器，其用于引导这些气体到该腔室，以促进进出该腔室和这些气体盘的这些气体之间的快速气体过渡。

Description

基材蚀刻系统与制程的方法及设备
分案申请说明
本申请是申请号为2009801103642、申请日为2009年3月19日、发明名称为“基材时刻系统与制程的方法及设备”的申请的分案申请。
技术领域
本发明的实施例大致上涉及一种基材处理系统及相关的基材制程(诸如蚀刻/沉积制程)。根据一个方面，本发明涉及一种经改善的硅蚀刻系统。根据另一方面，本发明涉及一种快速气体交换系统。根据另一方面，本发明提供了一种双重蚀刻/沉积制程。根据另一方面，本发明涉及在腔室中处理基材时利用包括处理腔室和气体输送系统的系统来提供快速气体过渡制程。
背景技术
微电子组件的制造包括许多不同的阶段，每一阶段均包括各种制程。在一个阶段期间，特定的制程可以包括将等离子体引到基材(例如硅基材)的表面，以改变基材的物理和材料性质。已知此制程为蚀刻，其涉及材料的移除以在基材中形成孔洞、过孔与/或其它开口(本文中称为“沟槽”)。
等离子体蚀刻反应器通常用于蚀刻半导体基材中的沟槽。这些反应器具有腔室，基材被支撑在该腔室中。至少一种反应性气体被提供到该腔室，并且射频讯号耦接到该反应性气体，由此形成等离子体。等离子体会蚀刻定位在反应器内的基材。基材也可以耦接到射频讯号以在蚀刻制程期间将基材施加偏压，以提升蚀刻效能和沟槽轮廓。
这些沟槽轮廓时常需要不同的临界尺寸(criticaldimension)。临界尺寸包括有宽度、深度、深宽比(aspectratio)、阻剂选择性、侧壁粗糙度以及侧壁的平坦度。可以由各种因素来控制这些临界尺寸，其中两个因素是蚀刻时间和蚀刻速率，其进一步取决于所蚀刻的材料及所使用的蚀刻系统的类型。
一种特别重要的材料即是硅。硅穿过孔(through siliconvia；TSV)蚀刻是需要低频率偏压和低温环境以在硅基材中形成深沟槽的一种独特应用。然而，在制造期间，硅通常被多个其它材料的层所覆盖，例如沉积在硅上的氧化物层和金属层。氧化物和金属具有与硅不同的蚀刻条件，例如高频率偏压。此外，于形成沟槽时，薄膜聚合物层可以在沉积步骤期间于蚀刻步骤前沉积在基材的这些层上，以保护沟槽侧壁。此聚合物层可能进一步包括与氧化物、金属或硅层不同的蚀刻条件。这些独特的条件会影响并增加所使用的蚀刻系统的类型的复杂性。
一种类型的蚀刻系统可以包括现地(in situ)等离子体蚀刻。使用此种类型的蚀刻系统，通过利用移除等离子体和沉积等离子体来交替单一反应器中基材上材料的移除和沉积，可以形成沟槽。另一种的蚀刻系统可以包括远程等离子体蚀刻。使用此种第二类型的蚀刻系统，可如同现地系统来形成沟槽，除了在将等离子体引到主要反应中的基材上之前在远程反应器中产生该等离子体的差异以外。除了蚀刻系统的类型以外，可以改变各系统中的蚀刻制程。一些蚀刻制程利用多步骤方式，例如时间多任务气体调制(time multiplexed gas modulation；TMGM)系统或柏斯克(Bosch)系统，其包括一些程序步骤(例如蚀刻和沉积步骤，或蚀刻、快闪与沉积步骤)。TMGM制程蚀刻材料达一定时段，并且接着沉积保护膜在先前被蚀刻的表面上以保护该表面(典型地为沟槽的侧壁)免于进一步蚀刻。此两步骤随着形成更深的沟渠而重复。对于在不同的材料层中形成不同的沟槽轮廓，不同类型的蚀刻系统和制程具有特定的优点和缺点。
当形成沟槽时，若未适当地控制特别重要的临界尺寸，则可能使得微电子造成缺陷。在蚀刻循环期间，材料随着沟槽的形成被沉积和被移除。相应地，含有系列“峰”和“谷”的条纹图案可能沿着沟槽侧壁发展，此现象称为“扇贝化(scalloping)”。许多且大的峰和谷会增加沟槽侧壁的粗糙度。
因此，存在一种可以改善蚀刻系统与制程的方法及设备的需求，其得以控制基材的蚀刻且降低其中形成的轮廓的粗糙度。
发明内容
在一个实施例中，一种在腔室中蚀刻基材的方法可以包括：在蚀刻反应器中沉积保护层于第一层上，该第一层位于基材上；在该蚀刻反应器中蚀刻该保护层，其中在蚀刻该保护层期间施加第一偏压功率；在该蚀刻反应器中蚀刻该第一层，其中在蚀刻该第一层期间施加第二偏压功率；以及重复该沉积与蚀刻制程，以在该基材中形成轮廓。
在一个实施例中，一种在腔室中蚀刻基材的方法可以包括：在沉积制程期间沉积聚合物膜于该基材上；在第一蚀刻制程期间蚀刻被沉积在该基材上的该聚合物膜；以及在第二蚀刻制程期间蚀刻该基材，由此在该基材中形成轮廓，其中在该第一蚀刻制程期间施加第一偏压功率到该基材，以及其中在该第二蚀刻制程期间施加第二偏压功率到该基材。
在一个实施例中，一种气体输送系统可以包括：腔室，其用于处理基材；第一气体盘，其通过第一气体输送线连通于该腔室，其中该第一气体输送线包括第一多个流量控制器；以及第二气体盘，其通过第二气体输送线连通于该腔室，其中该第二气体输送线包括第二多个流量控制器，其中该第一和第二多个流量控制器可选择地操作来分别引导来自该第一和第二气体盘的气体到该腔室且到一个或多个排放口，该一个或多个排放口连通于该第一和第二气体输送线。
在一个实施例中，一种供应气体到腔室的方法可以包括：从第一气体盘经由第一气体输送线供应第一气体到该腔室；在供应该第一气体到该腔室的同时，从第二气体盘经由第二气体输送线引导第二气体到排放口；以及引导该第一气体到该排放口及供应该第二气体到该腔室，其中在将该第二气体引入该腔室之前从该腔室移除该第一气体。
附图说明
本发明的前述特征、详细说明可以通过参照实施例来详细地了解，其中一些实施例示出在附图中。然而，值得注意的是附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不会限制本发明的范围，本发明允许其它等效的实施例。
图1示出根据本发明实施例的基材蚀刻系统。
图2示出根据本发明实施例的快速气体交换系统。
图3示出根据本发明实施例的另一快速气体交换系统。
图4A-B示出蚀刻到基材内的轮廓。
图5A示出习知技术的蚀刻循环。
图5B示出根据本发明实施例的蚀刻循环。
图6A示出使用习知技术的方法所形成的沟槽轮廓。
图6B示出使用根据本发明实施例的方法所形成的沟槽轮廓。
图7A-C示出根据本发明实施例的气体过渡制程。
图8A-C示出根据本发明实施例的另一气体过渡制程。
图9A-D示出根据本发明实施例的另一气体过渡制程。
图10示出根据本发明实施例的气体输送系统。
具体实施方式
本发明大致上涉及基材蚀刻系统与制程的设备及方法。如本文所揭示，本发明将以其涉及硅蚀刻系统与制程来叙述。然而，应注意，本发明不被限制在硅蚀刻的应用，而是可以应用于其它类型材料的蚀刻。为了更加了解本发明设备及其使用方法的新颖性，下文将参照附图叙述。
提供一种用于蚀刻硅基材中轮廓(例如深沟槽)的方法及设备，其中该硅基材具有氧化物和金属层位在其上，该蚀刻循环包含在单全自动化的反应器中现地地执行的多个等离子体制程。每这样的蚀刻循环包含沉积步骤、第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤。各步骤是独立的等离子体制程，其由供应到反应器腔室内的气体混合物的组成来界定，其中基材被支撑在该反应器腔室内。在各独立步骤期间，可以供应不同的气体混合物组成到腔室。反应器大致上包含用于产生且维持等离子体的功率来源(在此称为“源功率”)以及用于施加偏压予基材的功率来源(在此称为“偏压功率”)，各独立地受控制。
偏压功率可以被脉冲化(例如重复地释放能量)，而源功率可以持续地被施加。尤其，可以通过使用产生器将偏压功率予以脉冲化，由控制系统来设定脉冲化能力，以提供功率在开启时的时间比例(其称为“工作周期(duty cycle)”)。在实施例中，脉冲化的偏压功率的开启时间和关闭时间在整个蚀刻循环期间是一致的。例如，若功率是开启长达约3msec且关闭长达约15msec，则工作周期为约16.67％。以每秒周期或赫兹(Hz)为单位的脉冲化频率等于1.0除以秒单位的开启和关闭时间周期总和的值。例如，当偏压功率开启长达约3msec且关闭长达约15msec，即总时间约18msec，则每秒周期的脉冲化频率为约55.55Hz。在实施例中，可以使用在蚀刻循环期间开启/关闭时间点会改变的特定化的脉冲曲线(profile)。在实施例中，通过改变施加到基材的偏压功率，蚀刻循环可以在沉积与/或蚀刻步骤之间切换。将偏压功率予以脉冲化有助于减少沟槽侧壁的扇贝化(scalloping)、改善阻剂选择性、改善蚀刻速率、以及避免材料界面底切。
图1示出用于处理各种基材且容纳各种基材尺寸的系统(例如反应器100)的截面图。在实施例中，反应器100可以包括源功率15和匹配网络17、源功率20和匹配网络21、腔室25、泵30、阀35、陶瓷静电夹件40、冷却器45、盖50、气体喷嘴55、以及气体输送系统102。在实施例中，气体输送系统102设置在壳体105内，其中该壳体105直接邻近腔室25(例如位在腔室下方)。气体输送系统102选择性地耦接位在一个或多个气体盘104内的一个或多个气体源到气体喷嘴55，以提供制程气体到腔室25。壳体105靠近腔室25，以在改变气体时得以减少气体过渡时间、将气体使用量减到最少、并且将废气减到最少。反应器100可以还包括升降件27用于升高和降低夹件40，其中该夹件40在腔室25中支撑基材。腔室25还包括本体，本体具有下内衬22、上内衬23与门24。阀35可以设置在泵30与腔室25之间，并且可以操作来控制腔室25内的压力。陶瓷静电夹件40可以设置在腔室25内。盖50可以设置在腔室25上。气体喷嘴55可以包含可调式气体喷嘴，其具有一个或多个出口，以选择性地引导来自气体输送系统102的气体流到腔室25。气体喷嘴55可以操作来引导气体流到腔室25内的不同区域内，例如腔室25的中心区域与/或侧边区域。在实施例中，气体喷嘴55可以包括第一出口(其自腔室25顶部引入气体)以及第二出口(其自腔室25侧边引入气体)，以选择性地控制腔室25中气体的分布。气体输送系统102可以用来以瞬时速率供应至少两种不同的气体混合物到腔室25，如下文进一步所描述。在可选的实施例中，反应器100可以包括频谱监测器，其随着在腔室25中形成沟槽时，可以操作来测量经蚀刻沟槽的深度以及经沉积膜的厚度，而具有使用其它频谱特征来决定反应器状态的能力。反应器100可以被建构成得以容纳各种基材尺寸，例如高达约300mm的基材直径。在运行时，如同说明书所述，反应器100可以产生经蚀刻的基材沟槽，其侧壁轮廓的锥形化角度约85°到约92°，并且其深度约10μm到约500μm。
在一个实施例中，反应器100可以耦接到系统，该系统包括金属蚀刻反应器以及可选的后金属蚀刻钝化腔室。
在一个实施例中，用于产生且维持等离子体制程的源功率15经由腔室25上方的壳体11内功率产生设备来耦接到腔室25。源功率25可以操作来产生具有脉冲化能力的约12MHz到约13.5MHz的射频、约10W到约5000W的功率，并且可进一步包括动态匹配网络17。在实例中，源功率15可以操作来产生具有脉冲化能力的13MHz的射频。源功率15可以包含双重可调源，从而得以在蚀刻循环期间改变射频。在一个实施例中，源功率15可以包含可以产生高程度的等离子体解离的远程等离子体源，其可以安装到反应器100。当使用远程等离子体源时，反应器100可以进一步包括等离子体散布板或系列的板，其设置在腔室25中，以有助于将等离子体散布到基材。在一个实施例中，反应器100以包括现地源功率以及远程等离子体源功率两者，其中利用远程等离子体源在远程等离子体腔室中产生等离子体且将等离子体传送到反应腔室25，其中现地源功率15维持在腔室25内产生的等离子体。在一个实施例中，蚀刻循环可以执行成在蚀刻循环期间增加或降低功率范围(即源功率15的瓦数)。在蚀刻循环期间，可以将源功率15予以脉冲化。
在一个实施例中，用于施加偏压予基材的偏压功率20耦接到腔室25与夹件40。偏压功率20可以操作来产生具有脉冲化能力的约2MHz的射频、约10W到约500W的低功率，以及可以进一步包括动态匹配网络21。在实施例中，偏压功率20可以产生具有脉冲化能力的约400kHz到约2MHz、约100kHz到约2MHz、以及约100kHz到约13.56MHz的可选射频、约10W到约500W的低功率，以及可以进一步包括动态匹配网络或固定的匹配网络和频率调谐器。在一个实施例中，蚀刻循环可以执行成在蚀刻循环期间增加或降低功率范围(即偏压功率20的瓦数)。在一个实施例中，蚀刻循环可以包括沉积步骤、第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤，其中在第一蚀刻步骤期间使用偏压功率20，并且在第二蚀刻步骤期间增加或降低偏压功率20。例如，从第一蚀刻步骤到第二蚀刻步骤，可以降低或增加偏压功率的射频。
在蚀刻循环期间，可以将偏压功率20予以脉冲化。为了将偏压功率20予以脉冲化，射频功率在蚀刻循环期间被开启和关闭。偏压功率20的脉冲化频率可以为约10Hz到约1000Hz，并且可以为约50Hz到约180Hz。在一个实施例中，切换功率于开启和关闭均匀地分布在整个蚀刻循环的时间中。在实施例中，脉冲化的时间点曲线(profile)在整个蚀刻循环中可以改变，并且可以取决于基材的组成。偏压功率20开启的比例，即前述的工作周期(duty cycle)，与脉冲化频率直接相关。在一个实施例中，当脉冲化频率为约10Hz到约1000Hz时，工作周期为约2％到约40％。在实施例中，当脉冲化频率为约50H z到约180Hz时，工作周期为约5％到约30％。可以根据所处理的基材材料来调整偏压功率频率与脉冲化频率。
在一个实施例中，冷却器45可以操作来控制腔室25内的温度及腔室25内基材的温度。冷却器45可以位于靠近腔室25处，并且耦接到腔室25。冷却器45可以包括低温冷却器，例如零下热电冷却器(sub-zero point of use thermoelectricchiller)，并且可以进一步包括直接冷却机构以用于超低温。冷却器45可以操作来产生约-20℃到约80℃的温度，其靠近腔室25处以达到更快的反应时间，并且可以包括升高能力以允许一些程度的控制以改善蚀刻速率。在一个实施例中，冷却器45可以产生约-10℃到约60℃的温度，并且可以位于靠近腔室25处以达到更快速的反应时间。在实施例中，冷却器45可以操作来降低腔室25中温度从约-10℃到约-20℃。
在一个实施例中，反应器100可以通过泵30和阀35操作来维持腔室压力于约10mTorr到约1000mTorr，其中该泵30和阀35耦接到腔室25。在蚀刻循环期间，可以调整腔室压力以进一步改善蚀刻轮廓。例如，当从沉积步骤切换到蚀刻步骤时，可以快速地降低或升高腔室压力。泵30可以包含涡轮泵(例如2600L/s的涡轮泵)，其可以操作来处理流经腔室25的约100sccm到约1000sccm的流量。与泵30结合，阀35可以包含具有快速反应时间的节流闸阀以有助于控制制程流量和压力变化。反应器100可以进一步包括双重压力计，以测量腔室25内的压力。在实施例中，在蚀刻循环期间，反应器100可以操作来维持动态压力于约10mTorr到约250mTorr。可选地，可以利用自动的节流闸阀控制或具有预设控制点的阀，并且可以将动态压力维持在设定点而改变流量参数。
图2示出气体输送统102的实施例的示意图，其中该气体输送统102具有快速气体交换系统200。快速气体交换系统200包括壳体205(例如前述的壳体105)，壳体205内含有第一流量控制器240、第二流量控制器230、多个可选的流量限制器260和阀250以经由出口270与280选择性地引导气体进入腔室25(示于第1图)、以及排放口290以用于将泵30下游的气体排到腔室排放口。具体而言，图2显示有四个流量限制器260和八个阀250，但是可以改变流量限制器260和阀250的数量(若有使用的话)。第一流量控制器240经由流线272连通于出口270，其中该流线272连通于出口流线273。第二流量控制器230经由流线271连通于出口270，其中该流线271亦连通于出口流线273。第一与第二流量控制器中每一者分别经由流线272和271连通于排放口290，其中该流线272和271独立地耦接到排放口流线291。第一流量控制器240也分离地经由流线282连通于出口280，其中该流线282连通于出口流线283。第二流量控制器230也分离地经由流线281连通于出口280，其中该流线281亦连通于出口流线283。第一与第二流量控制器中每一者分别经由流线282和281连通于排放口290，其中该流线282和281独立地耦接到排放口流线291。从第一与第二流量控制器经由流线271、272、281、282与291到排放口290的一个或多个流动路径可以分别定义预流动气体路径，如下文所进一步解释。一个或多个可选的流量限制器260与阀250可以设置在第一与第二流量控制器240与230和出口270与280及排放口290之间，以控制制程气体到出口270与280及排放口290的输送。出口270与280可以连通于(前述)气体喷嘴55的一个或多个出口，以选择性地控制气体进入腔室25的分布。快速气体交换系统200和尤其是第一与第二流量控制器240与230分别耦接到第一气体盘220与第二气体盘210，用于利用快速气体交换系统200来供应制程气体到腔室25。第一与第二气体盘210与220可以经由第一流线217与第二流线227耦接到快速气体交换系统200。第一与第二气体盘中每一者可以包括一个或多个气体源215与225，并且可以操作来经由第一流线217与第二流线227供应一个或多种气体到快速气体交换系统200及因而腔室25。当用于硅蚀刻时，快速气体交换系统200在第一蚀刻步骤和第二蚀刻步骤期间从第一气体盘210供应第一气体(例如六氟化硫(SF6))到腔室25，以及在沉积步骤期间从第二气体盘220供应第二气体(例如八氟环丁烷(C4F8))到腔室25。在实例中，第一气体盘210与第二气体盘220可以操作来输送SF6和C4F8于约1000sccm、氦于约500sccm、以及氧(O2)和氩于约200sccm。在实施例中，具有等离子体维持气体(诸如氩)的第三气体盘可以耦接到快速气体交换系统200，并且在蚀刻和沉积步骤期间可以操作来持续地供应气体到腔室25。
在工作时，当来自第一气体盘210的气体被供应到腔室25时，第一流量控制器240可以经由流线282引导气体到出口280、经由流线272引导气体到出口270、或到上述两出口。可以使用可选的流量限制器260来控制快速气体交换系统200内气体的流量。当气体被供应到腔室25时，阀250可以操作来开启到腔室25的流动路径与关闭到排放口流线291及因而排放口290的流动路径。当蚀刻循环切换步骤时，来自第二气体盘220的气体能够以类似第一气体盘210的方式被供应到腔室25。当来自第二气体盘220的气体被供应到腔室25时，阀250可以操作来关闭来自第一气体盘20到腔室25的流动路径与开启到排放口流线291及因而排放口290的流动路径以排放流线中的气体。在实例中，在沉积步骤期间可以从第一气体盘210供应气体到腔室25，并且在蚀刻步骤期间可以从第二气体盘220供应气体到腔室25。气体盘220与210均可用于沉积和蚀刻步骤两者。
在替代实施例中，如第3图所示，可以使用快速气体交换系统。快速气体交换系统300包括壳体305(例如前述的壳体105)，壳体305内含有第一流量控制器340、第二流量控制器345与第三流量控制器347(其彼此连通以选择性地引导气体进入腔室310(如第1图所示反应器100的腔室25))、第一排放口360、与/或第二排放口370。快速气体交换系统300和尤其是第一流量控制器340可以经由流线341耦接到第一气体盘320。在实施例中，对于适于蚀刻硅，第一气体盘320可以包括多个气体源322，包括但不限于六氟化硫、氧、氩、三氟甲烷(CHF3)、与/或氦。流量控制器340、345与347中每一者可以包括流量控制阀，这些流量控制阀可以操作来引导气体到排放口360与370与/或腔室310。流量控制阀可以包括用于气动操作的气动致动器以允许快速的响应且提供多种流动组态。此外，流量控制器340、345与347可以连通于操作系统以控制且监测阀的运作。流量限制器346与348可以可选地耦接到第三流量控制器347，以限制到第二排放口370与/或腔室310的流量。
在实施例中，第一流量控制器340可以被建构以经由流线343引导气体到第一排放口360(由此定义快速净空路径，下文将进一步描述)与/或经由流线342引导气体到第二流量控制器345。第二流量控制器345可以被建构以经由流线325引导气体到腔室310与/或经由流线344引导气体到第三流量控制器347。第三流量控制器347可以被建构以经由流线349引导气体通过可选的流量限制器348到第二排放口370(由此定义预流动气体路径，下文将进一步描述)与/或经由流线321引导气体通过可选的流量限制器346到腔室310，其中流线321可以连通于流线325。
快速气体交换系统300也可以包括第一流量控制器350、第二流量控制器355与第三流量控制器357(其设置在壳体305内且彼此连通以引导气体进入腔室310)、第一排放口360、与/或第二排放口370。快速气体交换系统300和尤其是第一流量控制器350可以经由流线351耦接到第二气体盘330。在实施例中，对于适于蚀刻硅，第二气体盘330可以包括多个气体源332，包括但不限于八氟环丁烷、氧、氩、三氟甲烷、与/或氦。流量控制器350、355与357中每一者可以包括流量控制阀，这些流量控制阀可以操作来引导气体到排放口360与370与/或腔室310。流量控制阀可以包括用于气动操作的气动致动器以允许快速的响应且提供多种流动组态。此外，流量控制器350、355与357可以连通于操作系统以控制且监测阀的运作。流量限制器356与358可以可选地耦接到第三流量控制器347，以限制到第二排放口370与/或腔室310的流量。
在实施例中，第一流量控制器350可以被建构以经由流线353引导气体到第一排放口360(由此定义快速净空路径，下文将进一步描述)与/或经由流线352引导气体到第二流量控制器355。第二流量控制器355可以被建构以经由流线335引导气体到腔室310与/或经由流线354引导气体到第三流量控制器357。第三流量控制器357可以被建构以经由流线359引导气体通过可选的流量限制器358到第二排放口370(由此定义预流动气体路径，下文将进一步描述)与/或经由流线331引导气体通过可选的流量限制器356到腔室310，其中流线331可以连通于流线335。
在工作时，平行的流线325与335可独立地输送气体通过系列流量控制器与可选的限制器到腔室310，例如流量控制器340、345、347与350、355、357以及可选的流量限制器346与356，以允许快速的气体切换。流线325与335也可以操作来独立地与/或直接地快速输送气体进入腔室310，以消除通过可选的限制器346与356的任何气体延迟。在替代实施例中，流线325与335可以在进入腔室310前彼此连接(tie-in)。可以提供多种气体输送方式和组态予快速气体交换系统300。在实施例中，第一气体(或多种气体的组合)可以例如经由流线341、342与325而直接输送进入腔室310，并且第二气体(或多种气体的组合)可以经由流线354、352与351通过流线331的流量限制器356被脉冲化以允许对腔室310产生受控的输送选择。快速气体交换系统300中各阀可以包括逆止阀，以避免经由流线来输送的气体会回扩散(back diffusion)。流量控制器340与350可以操作来经由流线343与353引导气体，其中流线343与353连通于第一排放口360。流量控制器347与357可以操作来经由流线349与359引导气体，其中流线349与359连通于第二排放口370。
在实施例中，快速气体交换系统300可以包括可选的流线386，流线386连通于流线341与351中其者或其两者。流线386可以包括可选的流量控制器384与/或可选的流量限制器382。流线386可以操作来引导气体到排放口380，以将气体从所有的流线排放，由此定义快速净空路径(下文将进一步描述)。排放口360、370与380可以包含真空环境，气体被引导到该真空环境内。
在实施例中，透过与本文揭示的实施例组合，快速气体交换系统300也可以耦接到可选的气体盘390，以经由流线395提供气体源392(例如净化气体(purge gas))到腔室310，其中流线395连通于流线335。气体盘390可以操作为快速排放泵，以在多个处理气体混合物的过渡期间之前移除腔室310中的任何残余气体，由此避免这些处理气体混合物的混合。气体盘390也可以提供快速直接线到腔室310来提供气体，用于在蚀刻循环期间利用来自第一与第二气体盘的其者或其两者的气体来进行处理。流线395可以包括流量控制器与/或限制器，以控制到腔室310的气体流量。气体源392可以操作来将残存在腔室310以及流线中的任何残余气体混合物予以净化。在实施例中，可以致动一个或多个流量控制器成开启位置，以利用由气体盘390供应的气体源392经由流线325与335的其者或其两者将残余气体混合物净化到一个或多个排放口360、370与380。可以提供连通于流线325的类似的气体盘配置。
在实施例中，可以放置基材在腔室300中，用于在制程期间于基材中形成轮廓。该制程可以包括一个或多个步骤，例如蚀刻步骤和沉积步骤，其能够以各种顺序交替地且连续地重复，由此形成该轮廓。在一个或多个制程步骤期间，可以经由流线341、342与325通过第一和第二流量控制器340与345且/或经由流线341、342、344、321与325通过第一、第二和第三流量控制器340、345与347来从第一气体盘320供应第一气体混合物(包括从第一气体盘320的气体源322提供的一个或多种气体)到腔室310。在一个或多个制程步骤期间，可以经由流线351、352与335通过第一和第二流量控制器350与355且/或经由流线351、352、354、331与335通过第一、第二和第三流量控制器350、355与357来从第二气体盘330供应第二气体混合物(包括从第二气体盘330的气体源332提供的一个或多种气体)到腔室310。在切换制程步骤时，可以快速地切换且供应第一与第二气体混合物到腔室310。在切换制程步骤时且同时供应其它气体混合物到腔室310时，也可以从各流线325与335引导第一与第二气体混合物到排放口360、370与380。此外，在切换制程步骤期间，可以改变气体混合物的组成，以在制程步骤期间提供不同的气体混合物到腔室。在制程步骤期间，也可以同时供应第一与第二气体混合物到腔室310。流量控制器可以提供未受限的流动路径予腔室310。
在实施例中，当使用一个或多个阀(例如多个流量控制器(诸如三向阀)的组合，其中这些阀可包括气动控制器以提供快速的响应致动)从第一蚀刻步骤切换到第二蚀刻步骤与/或沉积步骤时，快速气体交换系统可以操作来在腔室中处理基材时，得以在腔室中提供气体混合物的连续快速切换。例如，可以在沉积步骤期间供应第一气体混合物到腔室，同时可以在沉积步骤的后的蚀刻步骤期间安排第二气体混合物的路线以准备引导到腔室内。每步骤可以持续小于1秒。例如，在代表性期间中供应个别的气体混合物时，沉积步骤可以持续约0.5秒且蚀刻步骤可以持续约0.75秒，并且可以连续地且交替地重复这些步骤，以处理腔室中的基材。
如第4A图所示，随着在基材的一个或多层410、420与430中蚀刻沟槽400时，许多扇贝纹415可能沿着沟槽的侧壁发展。扇贝纹415可以沿着侧壁以连串的峰411和谷412来显现。扇贝纹测量值413可以包括谷412的深度，即从谷412的基底之中心量测起(如第4B图所示)。在实施例中，通过使用快速气体交换系统200或300连同反应器100，可以增加或减少谷412的长度(即从峰的尖点到相邻峰的尖点的垂直距离)以及峰411和谷412的数量。当扇贝纹测量值413增加时，侧壁的粗糙度会增加。根据实例，通过使用快速气体交换系统200或300，能够以约10μm/min的蚀刻速率来形成沟槽，而扇贝纹测量值413为约0.1μm。当沟槽形成穿过整个基材时，扇贝纹测量值413可以沿着侧壁维持在合理的容忍度内，例如扇贝纹测量值413可以在沟槽顶部处大于或等于约0.1μm且在沟槽底部处小于或等于约0.025μm。在实施例中，能够以约20μm/min的蚀刻速率来形成沟槽，而其中扇贝纹测量值413为约0.1μm。在实施例中，能够以约10μm/min的蚀刻速率来形成沟槽，而其中沉积步骤可以持续约1秒至约2秒的时段且蚀刻步骤可以持续约2秒至约4秒的时段。蚀刻步骤可以包括第一蚀刻步骤和第二蚀刻步骤。
通过使用快速气体交换系统200或300，可以增加蚀刻后残留在沟槽轮廓上的光阻剂的量。又，随着形成越深的沟槽轮廓，快速气体交换系统200或300可以改善阻剂选择性。
快速气体交换系统200或300提供提升的蚀刻效能。快速气体交换系统200或300提供了以下优点：缩短从质流控制器到腔室的气体延迟、去除多种气体物种混合、缩短气体切换时间、缩短制程步骤间的气体输送延迟、允许气体物种重迭、允许多区域气体输送、以及允许远程或局部气体盘位置。这些优点造成了更高的整体蚀刻速率、低的沟槽侧壁粗糙度、以及高的控制沟槽轮廓的能力。可以将快速气体交换系统200或300与利用多步骤制程的蚀刻系统(例如时间多任务气体调制(TMGM)系统或柏斯克(Bosch)系统)一起应用。
在实施例中，一种蚀刻位在腔室中基材的方法包括：在沉积步骤期间供应来自第一气体盘的第一气体到腔室内；在第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤期间供应来自第二气体盘的第二气体到腔室内；以及在该第一蚀刻步骤期间以第一偏压功率施加偏压予基材，在该第二蚀刻步骤期间以第二偏压功率施加偏压予基材，其中该第一偏压功率大于该第二偏压功率。
在实施例中，提供一种用以蚀刻基材(例如硅基材)的方法，其中该基材可选地具有多个层(例如氧化物、金属与/或经沉积的保护聚合物膜)，其中该保护聚合物膜在基材上包含至少聚合物、共聚物、寡聚合物、其衍生物或其组合(例如硬罩幕或阻剂罩幕)。该方法包括蚀刻循环，该蚀刻循环具有沉积步骤、第一蚀刻步骤与第二蚀刻步骤。该制程可以包括在第一蚀刻步骤期间使用高偏压功率和低压以及在第二蚀刻步骤期间使用低偏压功率和高压，其中该高偏压功率用于蚀刻这些层(例如氧化物、金属与/或聚合物膜)，并且该低偏压功率用于蚀刻该基材(例如硅基材)，以在基材中形成沟槽。此制程得以改善阻剂选择性且降低沟槽侧壁的粗糙度。
根据实例，在传统的硅蚀刻系统中，蚀刻步骤在等向地蚀穿且蚀刻硅之前消耗其时间的约40％在移除表面聚合物。偏压功率是需要的以用来蚀穿聚合物层，但硅蚀刻是放热的且因此不需要偏压功率。可以使用约5秒的沉积步骤和约10秒的蚀刻步骤来提供最佳的临界尺寸和蚀刻速率。若偏压功率开启长达蚀刻步骤的整个10秒且在约4秒后蚀刻聚合物表面，则以偏压功率来蚀刻硅长达约剩余的6秒会降低阻剂选择性并增加沟槽侧壁的粗糙度。在相同的实例中，本发明的实施例是通过将蚀刻步骤分隔成第一蚀刻步骤(其包括低压/高偏压功率长达约4秒)以及随后的第二蚀刻步骤(其包括高压/低偏压功率长达约剩余的6秒)来解决这些问题，而增加了阻剂选择性。在实施例中，沉积步骤的时间可以介于约1秒到约20秒，并且蚀刻步骤的时间可以介于约2秒到约30秒。
图5A示出习知技术的蚀刻循环500，其包括长达约5秒的沉积步骤510以及长达约10秒的蚀刻步骤530，并且具有在用以蚀刻硅基材而切换这些步骤之间时这些步骤的重迭520。图5B示出根据本发明实施例的在与习知技术循环500相同的基材上执行的蚀刻循环550。图5B示出蚀刻基材的方法，其包括：在沉积步骤560期间沉积薄膜聚合物层长达约3秒；在第一蚀刻步骤570期间蚀刻聚合物层长达约3秒；以及在第二蚀刻步骤580期间蚀刻硅层长达约5秒，其中在该第一蚀刻步骤期间施加第一偏压频率到硅基材，其中在该第二蚀刻步骤期间施加第二偏压频率到硅基材，其中该第二偏压频率小于该第一偏压频率。如图所示，蚀刻循环550约比习知技术蚀刻循环500快约4秒，并且可以形成实质类似的沟槽轮廓。使用快速气体交换系统200或300也可以去除在从沉积步骤切换到蚀刻步骤时的任何重迭。
在实施例中，方法包括在蚀刻循环的第一蚀刻步骤期间通过使用偏压功率以及在第二蚀刻步骤期间通过使用零偏压功率，以增加阻剂选择性。
在实施例中，方法包括在第一蚀刻步骤期间以约2MHz频率的偏压功率来蚀刻金属和氧化物层，以及接着在第二蚀刻步骤期间切换到约400kHz频率的偏压功率来蚀刻硅基材。该方法可以还包括多频率偏压功率匹配。
图6A示出经蚀刻的特征或轮廓，例如使用习知技术方法所形成的沟槽轮廓600。图6B示出使用根据本发明实施例的方法所形成的沟槽轮廓650。如图所示，使用习知技术方法所形成的沟槽轮廓600在沿着侧壁具有较高程度的粗糙度，例如约6.7μm/min的蚀刻速率而产生大于约2μm的扇贝纹测量值。使用快速气体交换系统200或300与反应器100所形成的沟槽轮廓650降低侧壁粗糙度并产生较平滑的轮廓，例如约5.8μm/min的蚀刻速率而产生小于约1.5μm的扇贝纹测量值。沟槽轮廓650也可以包括平滑且圆滑的蚀刻前部(etch-front)。此外，此两步骤蚀刻制程可以被应用来进一步达成低的扇贝纹测量值。
在实施例中，蚀刻循环可以进一步包括移除制程，该移除制程包括残留在经蚀刻材料表面上与/或沿着沟槽表面残留的光阻剂罩幕或保护聚合物膜的移除。根据实例，对于硅为主的基材，可以使用含氧等离子体来完成移除制程。此移除制程可以在使用本发明实施例来蚀刻沟槽轮廓的后来进行。
在实施例中，蚀刻循环可以进一步包括额外的蚀刻或移除制程，或者称为侧壁平滑化制程，其包括将沿着沟槽侧壁的蚀刻产生的表面粗糙度(例如扇贝纹)予以进一步平滑化。此侧壁平滑化制程可以在前述移除制程的后来进行。侧壁平滑化制程可以通过使用反应性等离子体磨碾制程(reactive plasma milling process)来进一步减少形成在经蚀刻沟槽的侧壁表面上扇贝纹的深度。移除制程和反应性等离子体磨碾制程的示范性实例被讨论于审查中的美国专利申请案号中，其在2008年8月27日申请，标题为“Post Etch Reactive Plasma Milling to Smooth ThroughSubstrate Via Sidewalls and Other Deeply EtchedFeatures”，其全文在此以引用方式并入本文以作为参考。
在实施例中，反应性等离子体磨碾制程用于使沟槽轮廓的扇贝化表面遭受由等离子体源气体产生的反应性等离子体，其中该等离子体源气体包括有会与沟槽轮廓表面上材料反应的反应物，该反应物包括但不限于SF6、NF3、CF4、CHF3、ClF3、BrF3、IF3或其衍生物。等离子体源气体可以包括惰性气体，其不会与沟槽轮廓反应，但可作为会冲击沟槽轮廓的冲击力，而粉碎且移除了扇贝纹的材料。在实施例中，在从基材的沟槽轮廓移除残留的聚合物膜的后，能够在基材被施加予偏压功率的同时以由源气体产生的反应性等离子体来处理沟槽轮廓。可以将偏压功率予以脉冲化，即RF功率可以在处理基材时被切换于开启与关闭。透过利用本文描述的本发明实施例来调整制程变数(诸如等离子体源气体的组成、基材的温度、制程腔室中的压力、以及相对于偏压功率与/或源功率的射频功率)，可以设计反应性等离子体磨碾制程。
在实施例中，可以使用气体输送系统(如快速气体交换系统200与300)来提供预流动气体路径到腔室(例如反应器100的腔室25)。预流动气体路径可以是从气体输送源通过阀到真空环境的连接，其中该真空环境与腔室分离开。在腔室中需要气体之前，气体可以流经预流动气体路径，以在需要气体之前能将流量予以稳定化。此外，可以将任何流量控制装置(例如流量控制器)的输出安排到预流动气体路径，因此可以在气流被输送到腔室之前将气流的分流(division of gas flow)予以稳定化。
在实施例中，可以使用气体输送系统(例如快速气体交换系统200与300)从腔室(例如反应器100的腔室25)提供快速净空(evacuation)路径到排放口或排出口。快速净空路径可以是从气体输送源与腔室输送路径到腔室通过阀到真空环境的连接，其中该真空环境与腔室分离开。各腔室输送路径连接可以使用一个或多个阀，这是因为快速净空路径可以在多个位置处连接，从而使得在任何两个流量控制装置与/或限制之间具有至少连接。当须使腔室中气体改变时，可以开启连通到真空环境的这些阀，从腔室输送路径移除了过量的气体。
在实施例中，提供随着时间通过气体输送系统(例如快速气体交换系统200与300)的气体流量的控制，以使流进腔室(例如反应器100的腔室25)内的实际气体流量尽可能快速地达到期望的状态。若腔室输送路径不含有气体，气体输送路径可以操作来增加各期望气体的流量，以让气体输送系统将在最短的可能时间内达到平衡。随着流进腔室内的气体流量接近期望的化学物混合和流速，以维持流入腔室内的期望流量的方式将通过气体输送路径的气体流量减少到期望程度。在气体输送系统将被充满以来自更早制程的气体的情况时，可以改变流动通过气体输送气体的流量(例如减少或增加，取决于期望的效果)，以使流入腔室内的期望流量将尽可能快速地达到期望值。随着流入腔室的气流接近期望的化学物混合和流速，以维持流入腔室内期望流量的方式而朝着期望流量来调整气体流量。
在实施例中，提供一种使用可变限制、固定限制或系列可选的固定限制的快速净空路径的流量限制控制。当输送到腔室的化学物混合改变但必须控制改变的流速时，腔室输送路径与快速净空路径之间的一个或多个阀可以被节流(throttled)以控制净空速率。在一些情况中，通过将沿着腔室输送路径的阀予以节流，从而使得一些气体被净空到快速净空路径且一些气体被输送到腔室，可以更快速地达成流到腔室的期望的化学物混合和流速。
在实施例中，当从化学物混合和流速改变到另一化学物混合和流速时，流到腔室的气体输送可以因使用腔室输送路径中的残留气体而持续不中断。可以关闭腔室输送路径中的一个或多个阀，以让阀下游的气体得以持续流入腔室内且阀上游的气体可以被安排线路到其它地方。当阀被关闭时，关闭的阀上游的气体流量将无法抵达腔室。依此方式，当阀上游的气体被改变到下个期望的化学物混合和流速时，腔室将从阀下游的气体(残留气体)不中断地运行。在腔室输送路径中的阀下游的所有气体被耗用到腔室内的后，阀将可被开启，由此允许下个期望的化学物混合和流速进入腔室。
在实施例中，可以将腔室输送路径、预流动路径与快速净空路径中一个或多个阀予以排序。定时顺序的阀致动可以确保在期望的时间将期望的化学混合和流速输送到腔室。在腔室需要新的化学物混合和流速之前，这些阀可以被致动以开始新的化学物混合和流速通过腔室输送路径的流动。同时，这些阀可以被致动到腔室输送路径、预流动路径与快速净空路径，以稳定化新的化学物混合和流速通过腔室输送路径的流动、持续来自腔室输送路径中残留气体的化学物输送到腔室、并且从腔室输送路径的隐蔽区块移除任何残留化学物。化学物转换可以在最短期间内发生在最靠近化学物输送源处。对于快速净空路径、预流动路径与腔室输送路径使用定时切换的系列阀(其从化学输送源到腔室沿着腔室输送路径分隔开)，新的化学物混合和流速可以尽可能靠近请求时间而被定时输送到腔室。
在实施例中，可以应用腔室输送路径、快速净空路径与预流动路径中化学物输送的回馈(feedback)。可以在各种路径中以压力传感器、流量传感器、化学传感器、与/或可监测路径内状况的其它传感器来测量化学物混合和流速。当使用任何前述方法来改变化学物混合和流速时，这些传感器的测量的输出可以用于改善化学物输送的控制以及用于决定阀设定(即开启、关闭和比例状态)。使用这些传感器可以判断且调整化学物混合和流速的过渡与稳定状态效能，以控制用以改变阀的操作设定或状态的时间点。
在实施例中，可以应用流到腔室内的化学物输送的回馈。可以使用压力传感器、光学传感器、与提供来自腔室的回馈的其它传感器来判断流入腔室内的实际的化学物混合和流速。当改变流入腔室内的化学物混合和流速时，测量的输出可以用于改善化学物输送的控制以及用于决定阀设定。测量的输出也可以用于测量且判断化学物混合和流速的过渡与稳定状态效能。
在实施例中，可以使用流量控制的预测方法来将气体过渡时间减到最小。此方法可以包括以除了所期望流速以外的流速来流动该化学物混合，并且接着将其集中到期望的流速，以在可能的最短时间内达成平衡气体线压力，以及因而流入腔室的实际的期望流量。
在实施例中，提供一种使用流动系统模型将阀予以排序的预设方法。此方法可以包括利用流速、气体书输送气体的容积、气体输送线的容积、腔室喷头的容积、气体输送系统的流量限制、腔室喷头的流量限制、在气体输送系统的给定流量时的平衡压力、阀致动时间、腔室压力、前线(foreline)压力、与/或气体物种，以将系统的阀予以排序由此对于特定的蚀刻/沉积制程来提供到处理腔室的最佳气体输送。
在实施例中，系统可以具有一个或多个气体输送系统，从而使至少气体输送系统专用于特定的制程条件。此专用的气体输送系统以及因而此系统可能需要少量的化学物。此专用的气体输送系统可以由用于基材全处理的小的流量控制器的子组所服务，由此显著地减少成本并降低系统的复杂性。
图7A-C示出使用本文描述的系统100、200与300的气体过渡制程。第一气体710到腔室750被停止，并且第二气体720的输送开始。当第二气体720流入线760时，流动之前缘(leading edge)会与线760中第一气体710的残留部分混合。第二气体720推挤残留的第一气体710通过线760且进入腔室750。在实施例中，提供气体切换指令和输送第二气体720到腔室750之间的延迟可以为约8秒到约25秒。可以改善气体过渡时间点，其通过使用测量工具与本文描述的预测的控制方法来改变气体流量，以对于特定的蚀刻/沉积制程快速地提供到腔室750的最佳气体输送。
图8A-C示出使用本文描述的系统100、200与300的气体过渡制程。第一气体810到腔室850(经由线860)的输送通过关闭阀865且开启阀875来停止，由此使用例如前线870来消耗第一气体810。在第一气体810关闭的同时，第二气体820通过线860的输送开始。当第二气体820流入线860时，流动之前缘(leading edge)会与线870中第一气体810的残留部分混合并被转向。第二气体820推挤残留的第一气体810通过线860且前线870。腔室850可以使用腔室中第一气体810的另一残留部分继续运作。接着，阀875可以被致动到关闭位置，并且阀865可以被致动到开启位置，以允许未受污染的第二气体820流量到腔室850的输送。气体过渡时间点可以发生在约5秒到约10秒的时间范围内。因为线860在排放第一气体810期间被净空，自气体过渡指令需要约10秒到约30秒来提供稳定的第二气体820流动。
图9A-D示出使用本文描述的系统100、200与300的气体过渡制程。气体过渡制程可以是与前述第8A-C图相同的制程，其涉及第一气体910通过线860到腔室950的输送。阀965位在开启位置，并且所有其它的阀967、975、985与987位在关闭位置。线980被预装载以第二气体920，从而使得当线980连接到腔室950时，所需要的第二气体920量已经在线980中以将流入腔室950的流量予以稳定化。在实施例中，可以在线980中使用单过渡气体。接着，阀975可以被致动到开启位置，并且其它阀可以被致动到或维持在关闭位置，以允许从腔室950经由例如前线970到排放口的任何处理气体930(例如残留的第一气体910)的净空。在气体过渡之前，可以使用流量控制器将通过前线970的流量予以稳定化。接着，阀985与967可以被致动到开启位置，并且其它阀可以被致动到或维持在关闭位置。第二气体920可以经由线980被输送到腔室950，并且第一气体910可以使用前线970被消耗。气体过渡可以取决于阀时间点。气体过渡具有相当利落的指数上升与衰退。到完全稳定的第二气体920流量的过渡时间可能自气体过渡指令需要约2秒到约5秒。过渡的精确时间可以通过使用直接测量与/或本文描述的预测的控制方法来计算。
图10示出可与本文描述的实施例一起应用的气体输送系统1000。系统1000可以包括壳体1040(例如接地的围壁)，壳体1040耦接到腔室1050用于容纳且设置一个或多个切换阀1065、1075与1085使其尽可能靠近腔室与/或耦接到腔室1050的喷头。切换阀1065、1075与1085可以在气体源组件中被容纳在接地的围壁内。在实施例中，线1080可以专用于仅需要一种气体的特定的气体过渡制程。
因此，具有快速净空路径的气体输送系统有利地使得从气体输送系统供应到处理系统内的处理气体具有稳定的气体流量和最小的波动。快速净空路径被应用来提供替代的方式以确认与/或校正来自气体输送系统的气体流量，由此提供供应到处理腔室的气体流量的良好控制。
尽管前述说明着重在本发明的实施例，在不脱离本发明的基本范围，可以设想出本发明的其它和进一步实施例，并且本发明的范围由附附专利要求来决定。

Claims (15)

1.一种快速气体交换系统，包含：
第一流量控制器，其被构造为接收来自气体盘的气体；
第一出口；
第一流线，其使所述第一流量控制器连通于所述第一出口；
第一阀，其通过所述第一流线来控制所述第一流量控制器与所述第一出口之间的流量；
第二出口；
第二流线，其使所述第一流量控制器连通于所述第二出口；
第二阀，其通过所述第二流线来控制所述第一流量控制器与所述第二出口之间的流量；
第二流量控制器，其被构造为接收来自气体盘的气体；
第三流线，其使所述第二流量控制器连通于所述第一出口；
第三阀，其通过所述第三流线来控制所述第二流量控制器与所述第一出口之间的流量；
第四流线，其使所述第二流量控制器连通于所述第二出口；以及
第四阀，其通过所述第四流线来控制所述第二流量控制器与所述第二出口之间的流量；
2.根据权利要求1所述的快速气体交换系统，还包含第一流量限制器，所述第一流量限制器通过所述第一流线来控制所述第一流量控制器与所述第一出口之间的流量。
3.根据权利要求2所述的快速气体交换系统，还包含第二流量限制器，所述第二流量限制器通过所述第二流线来控制所述第一流量控制器与所述第二出口之间的流量。
4.根据权利要求3所述的快速气体交换系统，还包含第三流量限制器，所述第三流量限制器通过所述第三流线来控制所述第二流量控制器与所述第一出口之间的流量。
5.根据权利要求4所述的快速气体交换系统，还包含第四流量限制器，所述第四流量限制器通过所述第四流线来控制所述第二流量控制器与所述第二出口之间的流量。
6.根据权利要求1所述的快速气体交换系统，还包含被耦接到所述第一流线的排放线。
7.根据权利要求6所述的快速气体交换系统，还包含第五阀，所述第五阀通过所述第一流线来控制所述第一流量控制器与所述排放线之间的流量。
8.根据权利要求7所述的快速气体交换系统，还包含第六阀，所述第六阀通过所述第二流线来控制所述第一流量控制器与所述排放线之间的流量。
9.根据权利要求8所述的快速气体交换系统，还包含第七阀，所述第七阀通过所述第三流线来控制所述第二流量控制器与所述排放线之间的流量。
10.根据权利要求9所述的快速气体交换系统，还包含第八阀，所述第八阀通过所述第四流线来控制所述第二流量控制器与所述排放线之间的流量。
11.一种快速气体交换系统，包含：
第一组流量控制器，其用于有选择地将流量从第一气体盘引导至排放口和处理腔室，所述第一组流量控制器包含：
第一流量控制器，其被构造为接收来自所述第一气体盘的气体并且经由第一排放口流线将气体引导至所述排放口；
第二流量控制器，其被构造为接收来自所述第一流量控制器的气体并且经由第一平行流线将气体引导至所述处理腔室；以及
第三流量控制器，其被构造为接收来自所述第二流量控制器的气体并且将气体引导至所述处理腔室和所述排放口的至少一者；以及
第二组流量控制器，其用于有选择地将流量从第二气体盘引导至所述排放口和所述处理腔室，所述第二组流量控制器包含：
第一流量控制器，其被构造为接收来自所述第二气体盘的气体并且经由第二排放口流线将气体引导至所述排放口；
第二流量控制器，其被构造为接收来自所述第一流量控制器的气体并且经由第二平行流线将气体引导至所述处理腔室；以及
第三流量控制器，其被构造为接收来自所述第二流量控制器的气体并且将气体引导至所述处理腔室和所述排放口的至少一者。
12.根据权利要求11所述的快速气体交换系统，其中所述第一组流量控制器的第三流量控制器被构造为通过所述第一平行流线将气体引导至所述处理腔室。
13.根据权利要求11所述的快速气体交换系统，其中所述第二组流量控制器的第三流量控制器被构造为通过所述第二平行流线将气体引导至所述处理腔室。
14.根据权利要求11所述的快速气体交换系统，还包含：
第一流量限制器，其被构造为限制所述第一组流量控制器的所述第三流量控制器与所述排放口之间的流量；以及
第二流量限制器，其被构造为限制所述第一组流量控制器的所述第三流量控制器与所述处理腔室之间的流量。
15.根据权利要求11所述的快速气体交换系统，还包含：
第三流线，其被构造为使所述第一流量控制器连通于第一排放口；以及
第四流线，其被构造为使所述第二流量控制器连通于腔室。
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