CN102870199A - 利用孔比例传导控制降低分流错误的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对处理腔室进行气体传送的方法与设备。在某些具体实施例中，处理基板设备包含流量控制器以提供所需的总气体流量；第一流量控制歧管，该第一流量控制歧管包含第一入口、第一出口、及选择性连接于其间的多个第一孔，其中该第一入口连接至该流量控制器；以及第二流量控制歧管，该第二流量控制歧管包含第二入口、第二出口、及选择性连接于其间的多个第二孔，其中该第二入口连接至该流量控制器。其中通过选择性使流体流经该第一歧管的该多个第一孔中的一或更多第一孔以及该第二歧管的该多个第二孔中的一或更多第二孔而可选择性获得在该第一出口与该第二出口之间的所需流量比例。
Description
技术领域
本发明的具体实施例大体涉及基板处理。
背景技术
超大型积体(ULSI)电路包含了形成于半导体基板(例如硅(Si)基板)上、且共同运作以执行组件内各种功能的一个以上的电子组件(例如晶体管)。在晶体管与其它电子组件制造中常使用等离子体蚀刻；在用以形成这些晶体管结构的等离子体蚀刻处理期间，将一或更多种处理气体(蚀刻剂)提供至一理腔室，该处理腔室中系置有基板以蚀刻一或更多层材料。在某些蚀刻处理期间，将该一或更多种气体提供至处理腔室内两个或两个以上的区域。在这些应用中，使用主动式流量控制器(例如流量侦测器与基于侦测流量而受控制的流量控制器)来主动控制提供至处理腔室区域的一或更多种气体的流量。
然而，发明人观察到在某些应用中，主动控制组件无法指示出测量流量在分流器控制路径下游中的突然变化，发明人相信这与气体混合及吸热、放热反应时所发生的热反应有关，导致主动式流量侦测器会错误确定流量。此情形会因在不需校正时试图校正气体流量而不合意地导致产量变化或失败，并在处理控制器预设处理腔室为失去控制时进一步导致处理腔室的中断。此外，发明人也进一步观察到主动式流量比例控制器中的一般处理偏差。
或者是，可利用固定孔的组合来试图控制提供至处理腔室区域之一或更多种气体的流量。然而，发明人已观察到这些固定孔组件尚无法有效针对具有动态(例如变化)比例需求的处理来提供多种流量比例。
因此，发明人提出了控制气体流量的改良方法与设备。
发明内容
本文提供了对一处理腔室进行气体传送的方法与设备。在某些具体实施例中，处理基板设备包含流量控制器以提供所需的总气体流量；第一流量控制歧管，该第一流量控制歧管包含第一入口、第一出口、及选择性连接于该第一入口与该第一出口之间的多个第一孔，其中该第一入口连接至该流量控制器；以及第二流量控制歧管，该第二流量控制歧管包含第二入口、第二出口、及选择性连接于该第二入口与该第二出口之间的多个第二孔，其中该第二入口连接至该流量控制器。其中通过选择性使流体流经该第一歧管的该多个第一孔中的一或更多第一孔以及该第二歧管的该多个第二孔中的一或更多第二孔而可选择性获得在该第一出口与该第二出口之间的所需流量比例。
在某些具体实施例中，一种用于控制对多个气体传送区域之气体分布的方法系包含：选择第一气体传送区域与第二气体传送区域之间的所需气体的所需流量比例；自选择性连接至该第一气体传送区域的多个第一孔中确定第一选择集合，且自选择性连接至该第二气体传送区域的多个第二孔中确定第二选择集合，以便可提供该所需流量比例；以及使该所需气体通过该第一与第二选择集合的孔而流至该第一与第二气体传送区域。
对本发明之其它与进一步具体实施例说明如下。
附图说明
以上简述的本发明具体实施例将于本文中详细说明，可参照附图中所描述的本发明具体实施例来加以了解。然应注意，附图仅说明了本发明的一般具体实施例，因此其不应被视为对发明范围的限制；本发明允许有其它等效的具体实施例。
图1说明根据本发明某些具体实施例的示例气体分布系统的示意图。
图2A-2C分别说明了根据本发明某些具体实施例、与图1的气体分布系统连接的气体传送区域的部分示意图。
图3说明了根据本发明某些具体实施例的用于使气体分为所需流量比例的流程图。
图4说明了根据本发明某些具体实施例的用于使气体分为所需流量比例的流程图。
图5说明了根据本发明某些具体实施例的用于使气体分为所需流量比例的流程图。
图6说明了适合与本发明的具体实施例一起使用的控制器。
为助于理解，已尽可能使用相同的组件符号来表示图式中相同的组件；这些图式并未按比例绘制，且已经简化以求清晰。应了解一个具体实施例的组件与特征可有利地合并于其它具体实施例中，而无须进一步说明。
具体实施方式
本发明的具体实施例提供了一种用于传送气体至腔室的气体分布系统与其使用方法。本发明设备与方法系有利地以所需流量比例对处理腔室提供气体传送。该设备以被动方式提供、而未使用主动式流量控制。特别是，本发明设备利用排列在两流量控制歧管中的多个精确孔，该流量控制歧管可选择性地连接于气体来源与所需气体传送区域之间。本发明的具体实施例更提供了确定正确孔大小的方法以被动地保持气阻流动条件供适当传导控制来利用，同时选择孔大小以被动地保持上游压力为够低以避免低蒸汽压力气体在上游凝结。
因此，本发明方法与设备系有利地提供及选择孔的大小以得到所需流量比例，且可进一步助于在各孔间的选择以同时针对气体流量的特定组合提供气阻流动条件，并使上游压力达最小以避免低蒸汽压力气体的相态改变，且可进一步在无法达到特定比例时提供指示，无论是因无法保持气阻流动所致、或是因超过为避免流过气体分布系统的处理气体的相态改变所需的上游压力所致。
本发明的具体实施例提供了一种气体分布系统，该气体分布系统被动地将流经其间的气体分为所需流量比例。该设备系基于通过孔的流量系直接与截面积成比例的基本原理，当气体流在两孔(其中一者的截面积为另一者的两倍大)之间分流时，流量的比例即2∶1。然而，该原理系基于两 孔都有同样的上游与下游压力。在本发明中，连接至设备的不同气体传送区域(例如：喷淋头、不同处理腔室等的区域)会具有不同的传导率或流动阻力，因此下游压力可能会不一样。在某些具体实施例中，发明人已经通过将该设备设计为总是在气阻流动条件(例如上游压力等于下游压力的至少两倍)下操作而消除了此问题；若流动产生气阻，则流量将仅为上游压力的函数。
举例而言，图1说明了根据本发明某些具体实施例的示例气体分布系统100的示意图。虽然在图1中所描述的系统基本上是与将一气体流量提供至两个气体传送区域(例如126、128)有关，但该系统系可根据本文所揭示的原理而扩充为可对其他气体传送区域(例如142，如虚线所示)提供气体流量。该气体分布系统100一般包含一或更多流量控制器(图中图示出一个流量控制器104)、第一流量控制歧管106、与第二流量控制歧管108(其它流量控制歧管系以类似于本文所述般配置，如以虚线表示的组件140)。流量控制器104一般系连接至气体分布平板102，该气体分布平板102提供了一或更多气体或气相混合物(在本文中以及在申请专利范围皆统称为“气体”)。流量控制器104控制气体通过气体分布设备100的总流率，且其连接至第一与第二流量控制歧管106、108两者的各别入口处。虽仅图示出一个流量控制器104，但可有多个流量控制器连接至气体分布平板102，以测量来自气体分布平板102的各别处理气体。所述一或更多流量控制器104的输出一般系于分流及引导至各流量控制歧管(例如106、108)前即连接(例如馈入共同导管、混合器、风管等或其组合中)。
第一流量控制歧管106包含多个第一孔110与多个第一控制阀112，该多个第一孔110与多个第一控制阀112连接于第一流量控制歧管106的入口114与出口116之间。多个第一控制阀112系选择性开启或关闭，以选择性地使多个第一孔110中一或更多者连接至流量控制器104的输出(例如使气体从流量控制器104流经选择的第一孔110)。
同样地，第二流量控制歧管108包含多个第二孔118与多个第二控制阀120，该多个第二孔118与多个第二控制阀120连接于第二流量控制歧 管108的入口122与出口124之间。多个第二控制阀120系选择性开启或关闭，以选择性地使多个第二孔118中一或更多者连接至流量控制器104(例如使气体流经选择的第二孔118)。类似的其它流量控制歧管(例如140)也可用于以所需流量比例提供气体至其它气体传送区域(例如142)。
第一与第二控制阀112、120可为工业环境中、或半导体制造环境中使用的任何适合控制阀。在某些具体实施例中，第一与第二控制阀112、120为气动式致动阀。在某些具体实施例中，第一与第二控制阀112、120固定在基板(未图示)上，其中各控制阀的密封件具有设置在密封件结构中的精确孔。在某些具体实施例中，孔设置在控制阀的本体中。在某些具体实施例中，提供了独立的控制阀与孔。
在图1所示的具体实施例中图示了六个第一孔110与六个第二孔118，该孔各连接至各别的第一控制阀112与各别的第二控制阀120。然而，各流量控制歧管不需要具有相同数量的孔，然具有相同数量和配置的孔有助于在第一与第二气体传送区域126、128之间轻易提供相同的流量比例，无论该比例是在第一与第二气体传送区域126、128之间、或是在第二与第一气体传送区域128、126之间。此外，各区域可具有比六个少或多的数量的孔。一般而言，较少的孔可提供的流量比例较少，而较多的孔则可提供更多的流量比例，但其成本与复杂性也较高。因此，孔的提供数量系根据特定应用所需的处理弹性而加以选择。
气体分布系统100的配置系根据特定应用的预期操作条件与输出需求而确定。举例而言，在某些具体实施例中，气体分布系统100提供了气体传送区域126、128之间介于1∶1和6∶1的流量比例，比例增量为1/2(亦即1/1、1.5/1、2/1、2.5/1、...、6/1)，且可完全反过来(亦即1/1、1/1.5、1/2、1/2.5、...、1/6)。在某些具体实施例中，气体流量分流的精确度系在5％内，举例而言，以与现有设备的性能匹配。在某些具体实施例中，气体分布系统100系设计为可针对每一气体传送区域126、128氮当量介于50与500sccm间的气体流量而调整适当比例，且与所有处理气体兼容。在某些具体实施例中，气体分布系统100的上游压力(或反压) 系达最小，以降低气体分布系统100的反应时间。此外，气体分布系统100的上游压力(或反压)系受限制或达最小，以避免某些低蒸汽压力气体(例如四氯化硅SiCl4)的不当凝结。因此，在某些具体实施例中，限制的上游压力系低至足以避免低蒸汽压力气体的凝结。举例而言，第一与第二流量控制歧管提供了足以保持气阻流动的压力降，同时使孔上游的压力达最低以避免任何半导体处理化学物质(其在使用温度时的蒸汽压系接近孔的上游压力)的凝结。低蒸汽压气体包含了在操作压力与温度下都离开气相(液化)的气体。非限制的实例包含了SiCl4的约150托耳、C6F6的约100托耳、C4F8的约5psig等。在某些具体实施例中，最大容许限制上游压力系设计为SiCl4在室温下的蒸汽压，或155托耳。
一般而言，使上游压力降至最小，以使系统的反应时间达最低。举例而言，在一既定流率下，会耗费一段时间来使流量控制器与孔之间的空间达到一所需压力及提供稳态流动。因此，较高的压力会需要较长的时间来填充空间至较高压力，且因而耗费较久来达到稳态流动。在某些具体实施例中，流量控制器与孔之间的空间达最小化以使响应时间达最小。然而，在某些具体实施例中，控制受限制的上游压力，以使系统的响应时间达最佳化，例如以控制至与其它系统匹配的特定反应时间。因此，在某些具体实施例中，第一与第二流量控制歧管提供压力降，该压力降足以保持气阻流动，同时控制孔上游的压力以控制系统的响应时间。举例而言，这样的控制可通过控制流量控制器与孔之间的空间、通过故意选择更多受限制孔来产生较高的反压等而提供。不同的应用及/或处理系基于执行的特定处理(例如蚀刻、化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沈积等)而具有不同的所需响应时间(例如最佳化的响应时间)。在某些具体实施例中，所需反应时间为两秒或以下、或五秒或以下、或十秒或以下、或十五秒或以下。
在某些具体实施例中，可使用流量模型软件(例如Macroflow)来针对各第一与第二流量控制歧管106、108选择所需的第一与第二孔110、118的大小，以符合蚀刻处理的需求。举例而言，在某些具体实施例中，这是通过找出将产生最小所需处理气体流量的气阻流动的最大孔而确定。 在某些具体实施例中，每一区域具有六个孔，其中孔大小的增量分别为1、1.5、2、4、8与12(例如倍增因子)。在某些具体实施例中，最小的孔直径为0.0090”(例如以一最小所需流量提供气阻流动)，且所有的孔直径系最小孔直径的倍数。在某些具体实施例中，孔直径为0.009、0.011、0.013、0.018、0.025与0.031英寸。具有这些直径的孔为市面上可供售的孔直径，且可选择不同于可提供截面积精确比例的直径的直径以提供更具成本效益的解决方案，其中可重复性与可再制性比精确比例更为重要。举例而言，模型显示出由于此配置，所有比例与每一区域介于10和1200sccm之间的氮当量的所有流量系可符合气阻流动与最大反压需求。
在某些具体实施例中，利用上述的孔直径，气体传送系统100可以1∶1的流量比例提供从约16sccm至约2300sccm的气体流量，以及以4∶1的流量比例提供约40sccm至约1750sccm的气体流量。这些流率范围以氮当量气体流量来表示，下文中将更详细说明。
第一与第二流量控制歧管106、108的出口116、124分别连接至一第一气体传送区域126与一第二气体传送区域128。各气体传送区域126、128因而接收所需百分比例的总气体流量，该总气体流量由流量控制器104基于第一孔110和第二孔118的选择性连接所致的所需流量比例而提供。气体传送区域126、128一般为需要进行气体流量比例控制的任何区域。
举例而言，在某些具体实施例中，且如图2A所示，第一气体传送区域126对应于第一区域202，例如用于提供气体至装设有喷淋头204的处理腔室的喷淋头204的内区域。第二气体传送区域128对应至第二区域206，例如喷淋头204的外区域。
在某些具体实施例中，如图2B所示，第一与第二气体传送区域126、128分别提供至喷淋头210以及处理腔室214的一或更多气体入口212，该处理腔室214具有基板支撑座216以支撑基板S于其上。
在某些具体实施例中，如图2C上部所示，第一与第二气体传送区域126、128分别提供至不同处理腔室224、226的喷淋头220、222(及/或其它气体入口)，该不同处理腔室224、226具有基板支撑座216以支撑基 板S于其上。举例而言，在某些具体实施例中，第一与第二处理腔室224、226为双腔室处理系统的部分。可根据本文教导内容而加以修改以加入本发明中的双腔室处理系统的一个实例是美国临时专利申请第61/330,156号，该申请于2010年4月30日递交，由Ming Xu等人所完成，其发明名称为“双腔室处理系统”。
或者是，如图2C下部所示，第一与第二气体传送区域126、128为提供至不同处理腔室224的两个喷淋头220、222(及/或其它气体入口)。举例而言，第一气体传送区域126对应至各喷淋头220、222中的第一区域(例如图2A中所示的喷淋头204的第一区域202)，而第二气体传送区域128对应至各喷淋头220、222中的第二区域(例如图2A中所示的喷淋头204的第二区域206)。
此外，虽未示于图2C中，但第一与第二气体传送区域126、128不需限制为提供至两喷淋头，第一与第二气体传送区域也可提供至多个处理腔室中的任何适当的多个喷淋头。举例而言，第一气体传送区域126对应至多个处理腔室的多个喷淋头中的第一区域，而第二气体传送区域128对应至多个处理腔室的多个喷淋头中的第二区域。
现参考图1，可提供一或更多压力计来监测在气体分布设备100的所需位置处的压力。举例而言，压力计132用以监测气体分布设备100的上游压力。在某些具体实施例中，压力计132设置于连接在流量控制器104以及第一和第二流量控制歧管106、108之间的气体线路中。压力计134、136用以分别监测气体分布设备100的下游压力。在某些具体实施例中，压力计134、136分别设置于气体线路中，该气体线路分别连接于第一和第二流量控制歧管106、108、以及第一和第二气体传送区域126、128之间。
控制器130连接至气体分布系统100以控制系统的组件。举例而言，控制器130连接至气体分布平板102以选择一或更多种处理气体，以提供流量控制器104设定所需流率，且至各第一与第二流量控制歧管106、108(或至其中所含的各第一与第二控制阀112、120)以控制哪些控制阀112、120为开启以提供所需流量比例。控制器进一步连接至压力计132、 134、136以确保符合气阻流动与最小反压的压力需求。
控制器130是任何适当的控制器，且为气体分布系统100所连接的处理腔室或处理工具的处理控制器、或某些其它控制器。适当的控制器130如图6中所示，该图说明了根据本发明某些具体实施例的控制器600。如图6所示，控制器600一般包含中央处理单元(CPU)602、内存608与支持电路604。CPU 602可用于工业设定的任何一种形式的通用计算机处理器。支持电路604系连接至CPU 602、且可包含高速缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源供应器等。软件常用程序606(例如用于操作本文所述的气体分布系统100，如关于图3、4与5所述的内容)储存在控制器600的内存608中。当由CPU 602执行时，软件常用程序606将CPU 602转换为专用计算机(控制器)600。软件常用程序606也可储存于位于控制器130远程的第二控制器(未示)中，及/或由其执行。
发明人已经以所需流量比例范围、数个流率、以及利用多种气体来测试气体分布系统100的具体实施例。气体分布系统100在气体流量为50至500sccm下都符合蚀刻处理的所有精确需求。气体分布系统100的重复性达到1％内。
图3说明了根据本发明某些具体实施例的用于使气体分为所需流量比例的方法300的流程图。方法300一般开始于302，选择在第一气体传送区域126与第二气体传送区域128(以及可选的其它气体传送区域)间的所需流量比例。所需流量比例一般为设计在上述气体分布系统100中的任何流量比例。举例而言，根据第一与第二孔110、118的大小之间的关系，有数个流量比例可供选择。
在选择了所需流量比例之后，在304，确定选择性连接至第一气体传送区域126的多个第一孔110中的第一选择集合、以及确定可提供所需流量比例、选择性连接至第二气体传送区域128的多个第二孔118中的第二选择集合。在需要提供所需流量比例时，各第一与第二选择集合包含一或更多孔。
在某些具体实施例中，第一与第二选择集合通过选择任一或更多第一孔110、以及一起提供所需流量比例的任何一或更多第二孔118而确定。 然而，仅选择任何孔并无法提供气阻流动条件，且/或无法提供足以避免低蒸汽压气体流经气体分布系统100时产生凝结的所需反压。因此，发明人进一步提供了用于选择第一孔110的集合与第二孔118的集合的方法。
确定孔的最佳集合包含确保通过孔的流量系保持为临界流量、同时使气体分布系统100的反压达最低。孔的最佳集合为流动气体组成、所需总流率、以及所需流量比例的函数。举例而言，图4说明了根据本发明某些具体实施例的用于使气体分为所需流量比例的方法400的流程图。方法400一般开始于402，确定与所需气体的所需总流率对应的氮当量流量。
举例而言，在某些具体实施例中，利用从热力学方程式所得到的校正因子来计算氮当量气体流量。具体而言，在已知固定压力下的热容量、固定体积下的热容量、以及各气体的分子量时，可利用热力学第一定律来确定氮当量气体流量。所有的所需气体流量系可加在一起以确定既定处方步骤的总流量。具体而言，总氮当量气体流量可由下式(1)确定：
总氮当量流量＝G1*CF1+G2*CF2+...Gn*CFn (1)
在式(1)中，Gn为特定气体的流量，而CFn为该气体的转换因子。特定气体的转换因子可由式(2)至式(4)而得：
CF＝(Γnp*√Mwn2)/(Γn2*√Mwnp) (2)
Γ＝SQRT(K*((2/(K+1))^((K+1)/(K-1)))) (3)
K＝Cp/Cv (4)
在式(2)中，Γnp与Γn2分别为关注气体与氮气的常数，该常数可由式(3)与(4)确定。Mwnp与Mwn2分别为关注气体与氮气的分子量。在式(3)中，K为式(4)所定义的常数。在式(4)中，Cp为关注气体(在计算Γnp时)与氮气(在计算Γn2时)在固定压力下的热容量、而Cv为在固定体积下的热容量。
其次，在404，基于通过最小孔的最小氮当量流量来确定可能的孔组合。举例而言，以上针对所需气体流量而计算的氮当量流量系与容许最小氮当量流量表比较，以确定有助于该所需气体流量的最小孔。
其次，在406，一旦确定了最小孔的大小，就确定第一与第二选择集合的孔来提供该所需流量比例。举例而言，在某些具体实施例中，一旦得 知最小孔，可选择单一较大孔来提供该所需流量比例(亦即第一集合含有一个孔，且第二集合含有一个孔)。在某些具体实施例中，可于第一或第二集合、或两者中提供一个以上的较大孔，以提供所需流量比例。举例而言，可结合两个或两个以上的较大孔来提供通过其中一个流量控制歧管的第一气体流量，且可利用最小孔(或最小孔加上一或更多较大孔)来提供通过另一个流量控制歧管的第二气体流量。第一与第二气体流量结合提供了总气体流量，且以所需流量比例提供于气阻流动条件中。
或者是，在404，基于通过最小的大孔的最小氮当量流量来确定可能的孔组合，然后，在406，确定第一与第二选择集合的孔来基于在404所确定的大孔的大小提供所需流量比例。举例而言，一旦大孔的大小为已知，即可选择单一小孔来提供所需流量比例(例如第一集合含有一个孔，且第二集合含有一个孔)、或在第一与第二集合、或者两者中提供多个小孔来提供所需流量比例。
在某些具体实施例中，可用于提供所需流量比例的孔组合提供于可被例如控制器所参照的表中，以基于一所需气体流量以及人为输入的流量比例而自动确定第一与第二集合、或成为处理处方的一部分。在某些具体实施例中，该表指出可选择哪些孔组合来保持气阻流动条件及/或保持所需最小上游压力，如上所述。
此外，方法400(以及下述方法500)不需要限制为确定氮当量流量为对应至所需气体的所需流率。举例而言，可利用氩气当量流量、压力当量流量、模式化流体动力等来确定孔集合的选择条件。
转参图3，其次，在306，第一与第二气体传送区域126、128的气体流量通过第一与第二选择集合的孔提供，藉此以所需流量比例提供气体流量，如上所述。
在某些具体实施例中，本发明的确定所需集合的孔的方法基于确保通过各孔的气体流量可保持临界流量、同时使气体分布系统100间的反压达最低而提供，孔的所需集合为所需气体、流率与所需比例的函数。举例而言，图5说明了根据本发明某些具体实施例的用于使气体分为所需流量比例的流程图，该流程图有利地助于以提供上述优势的方式来进行孔的选 择。图5的方法500用以选择两个单一孔(例如，第一孔110与第二孔118)，该两个单一孔提供相对于彼此的所需流量比例。
方法500一般开始于502，确定与所需气体的所需总流率对应的总氮当量流量。总氮当量流量(TNEF)已如上述图4所述方式确定。在某些具体实施例中，可确定表来提供一或更多种关注气体的转换因子。举例而言，该表包含一般在特定处理腔室、多个处理腔室中、在制造厂房内所使用的气体、或任何所需集合的气体的转换因子。在某些具体实施例中，该表被电子储存，例如储存于控制器(如600)的内存(如608)、或是可由控制器存取的内存中，使得控制器可在需要时存取该表，例如当控制器正在执行方法500的全部或其子集合时。
其次，在504，确定通过孔的最小与最大氮当量流量。最小与最大氮当量容量系对应至正提供的气体或复数气体的总流率以及所需流量比例。通过孔的最小与最大氮当量流量分别由式(5)与式(6)确定：
Mmin＝TNEF/(R+1) (5)
Mmax＝TNEF*R/(R+1) (6)
在式(4)与式(5)中，Mmin为通过孔的最小氮当量流量、而Mmax为最大氮当量流量，TNEF为上述502所计算的总氮当量流量，而R为以十进制表示的所需流量比例(例如1∶1＝1，2∶1＝2等)。
其次，在506，选择初始小孔。根据由哪一个气体传送区域(126、128)来接收该较少气体流量而定，小孔是第一孔110或第二孔108(参照图1)。在某些具体实施例中，选择的小孔仍可提供气阻流动的最大大小的孔，该孔通过例如使用上述模型软件而确定。在某些具体实施例中，提供了各孔的预定最小与最大流量的表，该表储存于可由控制器(如600)存取的内存(如608)中，因此可在表上查找令控制器执行方法500的软件指令，并确定最小氮当量流量(Mmin)大于或等于该特定孔的最小流量的最大孔。若最小氮当量流量低于支持的最小的最小流量(亦即，最小孔所需的最小流量)，软件即提供警示以告诉使用者其请求的流量与比例系落于气体分布系统100的操作范围外。
其次，在508，选择一个提供所需流量比例所需要的初始大孔。根据 由哪个气体传送区域(126、128)来接收较大气体流量而定，大孔为第一孔110或第二孔118(参照图1)。大孔由所选择的小孔乘上所需流量比例而加以选择。
其次，在510，必须确定所选择的大孔的可用性。所选择的大孔的可用性系由比较计算而得的最大氮当量流量(Mmax)而确定，以确保其落于所选择的孔所支持的可用流量范围内(亦即Mmax必须等于或大于通过孔所需的最小流量，且等于或小于通过孔所需的最大流量)。在某些具体实施例中，通过各孔的最小与最大流量系提供于表中，且可由控制器加以存取，以使控制器确定所选择的大孔是否为可用。
在510，若所选择的大孔是可用的，则方法500前进至518，如下所述；然而，若所选择的大孔不可用，则方法500系前进至512，选择下一个较小的小孔并以上述506予以识别。在514，确定欲提供所需流量比例的下一个大孔，如上述508。在516，再次确定大孔的可用性，如上述510。在516，若所选择的大孔是可用的，则方法200继续至518，如下所述。但若所选择的大孔是不可用的，则重复方法500中512至516，逐渐递增地选择较小的小孔、确定提供所需流率所需的对应大孔、以及识别大孔的可用性。若在任何时间下，常用程序运作完毕可选择的孔，则该方法便终止，且气体分布系统100即无法提供所需气体流量与流量比例、同时又保持所需气阻流动与最小反压。
在518，一旦确定了大孔，对应的控制阀即开启以提供通过选择孔的所需流率比例。在某些具体实施例中，提供表，该表指引各别的控制阀与对应的孔；因此，参照该表，操作者或控制器系可开启与所选择的孔对应的控制阀(112、120)。在确定所选择集合的孔及开启对应的阀时，方法500一般终止。
可修改方法500以选择每一组选择集合的孔中的多个孔。举例而言，可进一步分流流量为通过多个孔(而非单一孔)，据此计算通过各孔的最小与最大的氮当量流量。在确定所选择集合的第一孔110与第二孔118来以所需总流率提供所需流量比例时，即开启对应的控制阀112、120以提供气体流量至气体传送区域126、128。
上述方法可类似地使用上述相同技术而提供气体至第三或更多的其它气体传送区域。第三(或更多)气体传送区域系对应至既定处理腔室、其它不同处理腔室、或其组合中的其它区域。举例而言，类似于上述方法，可选择在第三气体传送区域以及第一气体传送区域与第二气体传送区域中其一或两者之间的所需气体的所需流量比例。接着，从连接至可提供所需流量比例的第三气体传送区域的多个第三孔中选择第三选择集合。所需气体系接着以所需流量比例通过第三选择集合的孔而流至第三传送区域。
例如，在一些实施例中，第一气体传送区域可以是第一处理腔内的第一区域，而第二气体传送区域可以是第一处理腔内的第二区域，该方法还可包括在与第一处理腔中的第三区域对应的第三气体传送区域与第一气体传送区域以及第二气体传送区域中任一者或两者之间选择希望气体的希望流率，从选择性地连接至可提供希望流率的第三气体传送区域的多个第三孔确定第三选择组，并且通过第三选择组孔以希望的流率来使希望的气体向第三传送区域流动。
在一些实施例中，第一气体传送区域可以是第一处理腔内的第一区域，而第二气体传送区域可以是第二处理腔内的第一区域。在一些实施例中，第一气体传送区域还可包括第二处理腔中的第二区域，而第二气体传送区域还可包括第一处理腔中的第二区域。可在与第三处理腔中的第一区域对应的第三气体传送区域与第一气体传送区域以及第二气体传送区域中任一者或两者之间选择希望气体的希望流率。可从选择性地连接至可提供希望流率的第三气体传送区域的多个第三孔来确定第三选择组，并且可通过第三选择组孔来使希望的气体以希望的流率流向第三传送区域。
因此，本发明的具体实施例提供了用于使所需气体流量以所需流量比例范围分布至两个或两个以上的所需气体传送区域的方法与设备。发明方法与设备有利地提供了所需流量比例的范围，同时为气体流量的特定组合提供气阻流动，并避免低蒸汽压气体的相态改变。发明方法与设备进一步在无法达到特定比例时提供指示，无论是因无法保持气阻流动所致、或是因超过为避免流过气体分布系统的处理气体的相态改变所需的上游压力所致。
发明的气体分布系统并不使用传感器，因此其优点在于不会随时间漂移。因此，发明的气体分布系统并不需要周期性的零值偏移与跨距检查。此外，发明的气体分布系统具有的平均替换时间(mean time to replace，MTTR)较传感器方式的流量控制器为佳，这是因为控制阀的高可靠度以及不使用主动式电子组件或传感器所致。同时，发明的气体分布系统并不具有加热的传感器，因此混合气体并不会暴露于高温而产生不必要的反应。发明的气体分布系统进一步具有比传统传感器方式流量比例控制器更广的操作范围，因为其并不受限于流量传感器标度。同时，本发明的气体分布系统的响应时间亦较短，因为操作时不需进行封闭循环控制。
以上描述与本发明的具体实施例有关，在不背离发明基本范畴下，可修改得到本发明的其它与进一步具体实施方式。
Claims (15)
1.一种用于控制气体分布至多个气体传送区域的设备，该设备包含：
流量控制器，该流量控制器提供所需的总气体流量；
第一流量控制歧管，该第一流量控制歧管包含第一入口、第一出口、及多个第一孔，该多个第一孔选择性连接于该第一入口与该第一出口之间，其中该第一入口连接至该流量控制器；以及
第二流量控制歧管，该第二流量控制歧管包含第二入口、第二出口、及多个第二孔，该多个第二孔选择性连接于该第二入口与该第二出口之间，其中该第二入口连接至该流量控制器；
其中在该第一出口与该第二出口之间的所需流量比例是通过选择性使流体流经该多个第一孔中的一或更多第一孔以及该多个第二孔中的一或更多第二孔而提供，且其中在该流量控制器与该第一和该第二流量控制歧管的各个入口之间的导管的传导足以在气体流经该设备时提供气阻流动条件。
2.如权利要求1所述的设备，其中该第一出口连接至第一处理腔室的第一气体传送区域，且该第二出口连接至该第一处理腔室的第二气体传送区域。
3.如权利要求2所述的设备，其中该第一出口进一步连接至第二处理腔室的第一气体传送区域，且该第二出口进一步连接至该第二处理腔室的第二气体传送区域。
4.如权利要求1所述的设备，其中该第一出口连接至第一处理腔室的气体传送区域，而该第二出口连接至第二处理腔室的气体传送区域。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中该第一与该第二流量控制歧管提供压力降，该压力降足以于该第一该与第二流量控制歧管上游维持限制压力。
6.如权利要求5所述的设备，其中该限制上游压力是下列至少一者：
低于约155托耳；
够低而足以避免低蒸汽压力气体凝结；或
受控制以使系统的响应时间最佳化。
7.一种用于控制气体分布至多个气体传送区域的方法，该方法包含以下步骤：
选择所需气体在第一气体传送区域与第二气体传送区域之间的所需流量比例；
从选择性连接至该第一气体传送区域的多个第一孔中确定第一选择集合，并从选择性连接至该第二气体传送区域的多个第二孔中确定第二选择集合，该第一选择集合及该第二选择集合可提供该所需流量比例；以及
使该所需气体经由该第一与该第二选择集合的孔流动至该第一与该第二气体传送区域。
8.如权利要求7所述的方法，其中确定该第一选择集合与确定该第二选择集合的步骤进一步包含以下步骤：
确定与该所需气体的所需总流率相对应的总氮当量气体流量；以及
根据通过最小选择孔的最小氮当量气体流量确定可能的孔组合。
9.如权利要求7所述的方法，其中确定该第一选择集合与该第二选择集合的步骤进一步包含下列任一步骤：
自该多个第一孔中确定第一小孔，自该多个第二孔中选择对应第一大孔，并确定该第一大孔的可用性；或
自该多个第一孔中确定第一大孔，自该多个第二孔中选择对应第一小孔，并确定该第一小孔的可用性。
10.如权利要求9所述的方法，
其中自该多个第一孔中确定该第一小孔的步骤是根据通过孔的预定容许最大和最小氮当量气体流量而完成的，该孔与该第一小孔具有相同大小，且其中确定该第一大孔的该可用性的步骤是根据通过孔的预定容许最大和最小氮当量气体流量而完成的，该孔与该第一大孔具有相同大小；或者
其中自该多个第一孔中确定该第一大孔的步骤是根据通过孔的预定容许最大和最小氮当量气体流量而完成的，该孔与该第一大孔具有相同大小，且其中确定该第一小孔的该可用性的步骤是根据通过孔的预定容许最大和最小氮当量气体流量而完成的，该孔与该第一小孔具有相同大小。
11.如权利要求10所述的方法，其中通过各孔的该容许最大与最小氮当量气体流量被预定以提供上游压力，该上游压力大于等于下游压力的两倍，其中在提供该所需气体的流量控制器与该第一与第二孔之间测量该上游压力，且其中在该第一与第二孔与该第一与该第二气体传送区域之间测量该下游压力。
12.如权利要求9所述的方法，其中在确定该第一大孔的可用性时，进一步包含以下步骤：
选择第二小孔，其中该第二小孔小于该第一小孔；
选择对应第二大孔以提供该所需流量比例；以及
确定该第二大孔的可用性。
13.如权利要求12所述的方法，其中在确定该第二大孔的可用性时，进一步包含以下步骤：
对连续的小孔与对应的大孔重复如权利要求12所述的限制，直到该小孔与该大孔都可使用、或是没有小孔与对应大孔被确定为可使用为止；以及
可选地，在确定没有小孔与对应大孔为可使用时，指示无法提供该所需总流率与该所需流率。
14.如权利要求7所述的方法，进一步包含以下步骤：
对应于该第一与该第二选择集合的孔而开启控制阀，以提供通过该选择孔的所需流率比例。
15.如权利要求7所述的方法，其中该第一气体传送区域是在第一处理腔室内的第一区域，且其中该第二气体传送区域是在该第一处理腔室内的第二区域，或者
该第一气体传送区域是在第一处理腔室内的第一区域，且其中该第二气体传送区域是在该第二处理腔室内的第一区域，并且，可选地，该第一气体传送区域还包括在该第二处理腔室内的第二区域，并且其中，该第二气体传送区域还包括在该第一处理腔室内的第二区域。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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