CN103510070B - 用于原子层沉积和化学气相沉积反应器的使用点阀歧管 - Google Patents
用于原子层沉积和化学气相沉积反应器的使用点阀歧管 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于原子层沉积和化学气相沉积反应器的使用点阀歧管（POU阀歧管），其允许多个前体通过共同的出口被输送到半导体处理室。该歧管可具有多个前体入口和清除气体入口。该歧管可配置成使得当清除气体按照路线通过该歧管时歧管中存在零死角，并且可以提供POU阀两侧交替的安装位置。一个或多个内部流动路径容积可包括弯头特征。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C§119（e）要求美国临时专利申请No.61/660,606，题为“POINTOFUSEVALVEMANIFOLDFORSEMICONDUCTORFABRICATIONEQUIPMENT”于2012年6月15日申请的，代理档案No.NOVLP493P/NVLS003774P1和于2012年9月25日申请的题为“POINTOFUSEVALVEMANIFOLDFORSEMICONDUCTORFABRICATIONEQUIPMENT”的美国专利申请No.13/626,717，代理档案No.NOVLP493/NVLS003774的优先权益，其全部内容通过引用并入本文，并用于所有目的。
背景技术
在原子层沉积（ALD）工具中，多个前体可用于促进半导体晶片的制造工艺。前体在结合时可以形成沉积层。为了防止过早沉积，即，在引导到处理室的气体或流体管路内，前体可以保持彼此分开。
发明内容
公开的系统、方法及设备每个都有一些创新方面，没有单独的一个全部提供本公开的所需属性。本发明中所描述的主题的一个创新方面可以以多种方式来实现。
在一些实施方式中，可提供用于半导体加工工具中的阀歧管。所述阀歧管可包括歧管主体。所述阀歧管体可包括清除气体入口，歧管出口，所述歧管出口位于所述歧管主体的第一侧，第一阀接口，所述第一阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧的第二侧上，以及第二阀接口，所述第二阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧和所述第二侧的第三侧上。所述第一阀接口和所述第二阀接口每个可以包括第一端口、第二端口、和第三端口。所述第一阀接口的所述第二端口可被配置为连接到第一处理气体供给源，所述第一阀接口的所述第三端口可通过所述歧管主体内部的第一流动路径与所述第二阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。所述第二阀接口的所述第二端口可与配置为连接到第二处理气体供给源的接口流体连接，且所述第二阀接口的所述第三端口可通过所述歧管主体内部的第二流动路径与所述歧管出口流体连接，并没有死角。
在一些进一步的实施方式中，所述清除气体入口可通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。
在一些进一步的实施方式中，所述阀歧管还可以包括清除阀接口。所述清除阀接口可包括第一端口和第二端口。所述清除气体入口可通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述清除阀接口的所述第一端口流体连接，所述清除阀接口的所述第二端口可通过所述歧管主体内部的第四流动路径与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。
在一些进一步的实施方式中，所述阀歧管还可以包括转储分流出口和转储分流阀接口。所述转储分流阀接口可包括第一端口和第二端口。所述转储分流阀接口的所述第一端口可通过所述歧管主体内部的第五流动路径与所述第二阀接口的所述第二端口流体连接，所述转储分流阀接口的所述第二端口可通过所述歧管主体内部的第六流动路径与所述转储分流出口流体连接。
在一些进一步的实施方式中，所述歧管出口位于所述歧管主体的所述侧，所述侧可被配置为连接到半导体处理腔室的配合特征。
在一些进一步的实施方式中，由在基本垂直于所述第二侧的方向上的所述第一阀接口的外边界的凸起所定义的第一参考容积和由在基本垂直于所述第三侧的方向上的所述第二阀接口的外边界的凸起所定义的第二参考容积之间有可以有重叠。
在一些进一步的实施方式中，所述歧管主体还可包括一个或多个加热器接口，每个接口配置为接受加热装置。在一些进一步的实施方式中，所述一个或多个加热器接口可以是所述歧管主体内的容器。
在一些实施方式中，可提供了一种输送清除气体、第一处理气体和第二处理气体到半导体加工工具的装置。所述装置可以包括阀歧管、第一阀和第二阀。所述阀歧管可包括歧管主体。所述歧管主体可包括清除气体入口，歧管出口，所述歧管出口位于所述歧管主体的第一侧，第一阀接口，所述第一阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧的第二侧上，以及第二阀接口，所述第二阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧和所述第二侧的第三侧上。所述第一阀接口和所述第二阀接口每个可以包括第一端口、第二端口、和第三端口。所述第一阀接口的所述第二端口可被配置为连接到第一处理气体供给源，所述第一阀接口的所述第三端口可通过所述歧管主体内部的第一流动路径与所述第二阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。所述第二阀接口的所述第二端口可与配置为连接到第二处理气体供给源的接口流体连接，且所述第二阀接口的所述第三端口可通过所述歧管主体内部的第二流动路径与所述歧管出口流体连接，并没有死角。所述第一阀和所述第二阀的每一个包括阀主体，包括第一阀端口、第二阀端口和第三阀端口的歧管接口区域，在打开状态和关闭状态之间可移动的阀机构。当所述阀机构处于打开状态和关闭状态下时，所述第一阀端口都可与所述第三阀端口流体连接，且当所述阀机构处于打开状态下时，所述第二阀端口可与所述第一阀端口和所述第三阀端口流体连接，且当所述阀机构处于关闭状态下时可能无法与所述第一阀端口和所述第三阀端口流体连接。所述第一阀的所述第一阀端口可与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，所述第一阀的所述第二阀端口可与所述第一阀接口的所述第二端口流体连接，所述第一阀的所述第三阀端口可与所述第一阀接口的所述第三端口流体连接，所述第二阀的所述第一阀端口可与所述第二阀接口的所述第一端口流体连接，所述第二阀的所述第二阀端口可与所述第二阀接口的所述第二端口流体连接，并且所述第二阀的所述第三阀端口可与所述第二阀接口的所述第三端口流体连接。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述装置也可包括提供所述第一阀的所述第一阀端口和所述第一阀接口的所述第一端口之间的密封的第一垫圈，提供所述第一阀的所述第二阀端口和所述第一阀接口的所述第二端口之间的密封的第二垫圈，提供所述第一阀的所述第三阀端口和所述第一阀接口的所述第三端口之间的密封的第三垫圈，提供所述第二阀的所述第一阀端口和所述第二阀接口的所述第一端口之间的密封的第四垫圈，提供所述第二阀的所述第二阀端口和所述第二阀接口的所述第二端口之间的密封的第五垫圈，以及提供所述第二阀的所述第三阀端口和所述第二阀接口的所述第三端口之间的密封的第六垫圈。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述第一垫圈、所述第二垫圈、所述第三垫圈、所述第四垫圈、所述第五垫圈、和所述第六垫片每个可选自C密封件、W密封和弹性密封件。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述清除气体入口可通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述阀歧管还可以包括清除阀接口。所述清除阀接口可包括第一端口和第二端口。所述清除气体入口可通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述清除阀接口的所述第一端口流体连接，所述清除阀接口的所述第二端口可通过所述歧管主体内部的第四流动路径与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述阀歧管还可以包括转储分流出口和转储分流阀接口。所述转储分流阀接口可包括第一端口和第二端口。所述转储分流阀接口的所述第一端口可通过所述歧管主体内部的第五流动路径与所述第二阀接口的所述第二端口流体连接，并且所述转储分流阀接口的所述第二端口可通过所述歧管主体内部的第六流动路径与所述转储分流出口流体连接。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述歧管出口位于所述歧管主体的所述侧，所述侧可被配置为与半导体处理腔室上的匹配特征匹配。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，由在基本垂直于所述第二侧的方向上的所述第一阀接口的外边界的凸起所定义的第一参考容积和由在基本垂直于所述第三侧的方向上的所述第二阀接口的外边界的凸起所定义的第二参考容积之间可以有重叠。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述歧管主体还可包括一个或多个加热器接口，每个接口配置为接受加热装置。在一些进一步的实施方式中，所述一个或多个加热器接口可以是所述歧管主体内的容器。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，当所述第一阀的所述阀机构处于打开状态，并且所述第二阀的所述阀机构处于打开状态下时，相应地，所述歧管主体内的所述第一流动路径可包括大于通过所述第一阀的最大第一限流或通过所述第二阀的最大第二限流的限流。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，当所述第一阀的所述阀机构处于打开状态，并且所述第二阀的所述阀机构处于打开状态下时，相应地，所述歧管主体内的所述第二流动路径可包括大于通过所述第一阀的最大第一限流或通过所述第二阀的最大第二限流的限流。
在一些进一步的所述装置的实施方式中，所述装置可包括配置为监测所述歧管主体的温度的温度传感器。
在下面的附图和描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的详情。根据具体实施方式、附图和权利要求，其它特征，方案和优点将变得明显。
附图说明
图1A示出了支持两种前体的示例性使用点（POU：point-of-use）阀歧管，清除/载体气体源，前体转储分流和出口的偏角图。
图1B示出了具有连接商业成品组件（COT）阀的图1A的POU阀歧管。
图1C示出了图1A的示例性POU阀歧管的内部流动路径容积。
图1D示出了图1A的示例性POU阀歧管的变化形式的内部流动路径容积。
图1E示出了图1A的示例性POU阀歧管的不同偏角的视图。
图1F示出了具有连接COTS阀的图1A的示例性POU阀歧管。
图1G示出了图1A的示例性POU阀歧管的内部流动路径的容积。
图1H示出了图1A的示例性POU阀歧管的内部流动路径容积，以及与伴随着前体转储分流的清除循环相关的流动路径。
图1I示出了图1A的示例性POU阀歧管的内部流动路径容积，以及与伴随着第二前体转储分流的第一前体输送循环相关的流动路径。
图1J示出了图1A的示例性POU阀歧管的内部流动路径容积，以及与第二前体的输送循环相关联的流动路径。
图1K示出了图1A的示例性POU阀歧管的内部流动路径容积，以及与第一前体的输送循环相关联的流动路径。
图1L示出了图1A的示例性POU阀歧管的第三视图。
图1M示出了图1A的具有与描绘的两个阀接口相关的凸起的容积的示例性POU阀歧管的视图。
图2A示出了支持6种前体和连接有POU阀的一个出口的示例性使用点阀（POU阀）歧管的偏离角视图。
图2B示出了不连接有COT阀的图2A的示例性POU阀歧管。
图2C示出了不连接有COT阀的图2A的示例性POU阀歧管的隐藏线的视图。
图2D示出了图2A的示例性POU阀歧管200的内部流动路径容积。
图2E示出图2D的示例性POU阀歧管的内部流动路径容积，其具有连接到前体入口和出口以便更容易地观看的扩大容积。
图2F显示了具有额外流动路径容积的图2E的内部流动路径容积，该额外流动路径容积代表连接到歧管的阀内部的流动并演示了清除循环。
图2G显示了图2E的具有额外流动路径容积的内部流动路径容积，该额外流动路径容积代表连接到歧管的阀内部的流动并演示了第一前体的输送循环。
图2H显示了具有额外流动路径容积的图2E的内部流动路径容积，该额外流动路径容积代表连接到歧管的阀内部的流动并演示了第二前体的输送循环。
图2I显示了具有额外流动路径容积的图2E的内部流动路径容积，该额外流动路径容积代表连接到歧管的阀内部的流动并演示了第三前体的输送循环。
图2J显示了具有额外流动路径容积的图2E的内部流动路径容积，该额外流动路径容积代表连接到歧管的阀内部的流动并演示了第四前体的输送循环。
图2K显示了具有额外流动路径容积的图2E的内部流动路径容积，该额外流动路径容积代表连接到歧管的阀内部的流动并演示了第五前体的输送循环。
图2L显示了具有额外流动路径容积的图2E的内部流动路径容积，该额外流动路径容积代表连接到歧管的阀内部的流动并演示了第六前体的输送循环。
图1A到图2L通过按比例绘制（虽然POU阀容积和扩展容积流量可能并不代表实际流量容积的大小或形状）。
具体实施方式
本文所公开的技术和装置，可以多种方式实施，包括，但不限于，以下描述的各种实施方式。应当理解，在本技术领域的普通技术人员可以使用本文所描述的技术和装置，以产生符合本文所公开的信息的其他实施方式，并且这些替代实施方式也应被认为在本公开的范围内。
图1A示出了支持两种前体的示例性使用点（POU）阀歧管100的偏角图。阀歧管100包括歧管体102，例如，如不锈钢等材料的块，并包括用于输送气体或流体到不同的目的地的内部通道，包括清除/载体气体源，前体转储分流，和出口。可以看出，例如，可提供歧管出口106通过喷头或气体分配歧管连接到半导体处理室。还示出了第一前体的第一处理气体供给入口118、第二前体的第二处理气体供给入口122、和清除气体入口104。与第二处理气体供给入口122相关联的转储分流出口136也是可见的。在阀歧管100的顶表面上两个c-密封表面也是可见的。在这种特定的设计中，高流量C-密封件用于密封阀接口。然而，也可以使用与设计要求一致的其他密封技术，包括，但不限于，1.125’’标准C-密封件、W-密封件、弹性密封件等。这里显示的结构被配置为允许一个2通阀和一个3通阀能安装在歧管的顶表面。3通阀可以被安装到可包括第一端口110、第二端口112和第三端口114的第二阀接口116（下面描述了第一阀接口，但在此视图中是不可见的）。2通阀可安装到可包括第一端口130和第二端口132的清除阀接口128。
图1B显示具有连接的阀的图1A的POU阀歧管100。也可使用COTS阀或定制的2通或3通膜或类似的阀。可以，例如，通过将第一阀148连接到第一阀接口（在此视图中不可见），将第二阀160连接到第二阀接口，将清除阀172连接到清除阀接口128，将排料阀174连接到转储分流接口（在此视图中不可见）形成阀歧管装置146。
图1C示出图1A的示例性POU阀歧管100的内部流动路径容积。可以看出，歧管的内部流动路径在其中都具有弯管。虽然在这些歧管中并不是每一个内部流动路径都需要弯管，歧管内部的至少一些弯管的使用使得阀能被安装在非常密集的包装配置中。假如POU阀歧管可安装在非常邻近于半导体处理工具的喷头，且在这样的位置中的空间约束可能会严重限制这些歧管的大小，这可能具有特别的好处。虽然未示出阀的流动路径容积，但椭圆形阴影区域表示阀148、160、172和174可被连接到歧管内部的流动路径容积的区域。在这个特定的实施方式中，流动路径的标称直径为约0.3’’。弯头的使用也允许有减小的内部容积，并从而有减小的清除容积。由于在每次清除循环中清除较少的处理气体，因而这降低了运行成本。
在图1C中可见清除气体入口104、歧管出口106、第一处理气体供给入口118、和第二处理气体供给入口122。在图1C中还可以看到表示通过阀歧管100支撑的各种阀接口的阴影区域（该阴影区域是用来表示包含于每个阀接口中端口的群集―该阀接口例如，密封件、安装特征等，其可实际上是较大的和具有与阴影区域示出的形状不同的形状）。可以看出，第一阀接口108是可见的，同样可见的是转储分流阀接口138（这些在之前的图中被歧管主体102遮蔽）。第一阀接口108可类似于第二阀接口116，包括第一端口110、第二端口112、第三端口114、和转储分流阀接口138，类似于清除阀接口128，可包括第一端口130和第二端口132。将在下面讨论在图1C中的可见的各种端口之间的各种互连件。
第一阀接口108的第三端口114可通过第一流动路径120与第二阀接口116的第一端口110流体连接（第一流动路径120可从不同的角度在以后的图中更清楚可见）。第二流动路径124可将第二阀接口116的第三端口114与歧管出口106流体连接。第三流动路径126可将清除阀接口128的第一端口130与清除气体入口104流体连接，并且第四流动路径134可将清除阀接口128的第二端口132与第一阀接口108的第一端口110流体连接。最后，第五流动路径140可将第二阀接口116的第二端口112与第二处理气体供给入口122流体连接，并通过排出口（spur），转储分流阀接口138的第一端口130，和第六流动路径142将转储分流阀接口138的第二端口132与转储分流出口136流体连接。
图1D描绘了POU阀歧管没有转储分流特征但有分支歧管清除阀的替代的内部流动路径配置。因此，在所描述的变化中，第三流动路径126直接流体连接清除气体入口104与第一阀接口108的第一端口110。在这样的实施方式中，可以通过分支歧管阀提供清除气体的流量控制。此外，第五流动路径140不包括转储分流阀接口的排出口。提供此替代的配置仅仅是为了说明可能存在与本公开所提供的相符合的阀接口和流动路径的许多替代的排列，且这些应该应被视为在本公开的范围内。
现在转到图1E，其显示了显示阀歧管100的“背部”的角度（应当理解的是，术语“背部”被简单地用来指在以前的图中是不可见的阀歧管100的表面）的图1A至图1C的阀歧管100，很明显，阀/阀的接口可以交替交错的方式被安排在歧管的两个不同面上。例如，第二阀接口116和清除阀接口128在歧管的“顶部”面上，且第一阀接口108和转储分流阀接口138在阀歧管100的“背部”面上。从图1E中也很明显看到，阀接口沿阀歧管100的长轴彼此重叠，这允许阀歧管100能支持比正常封装尺寸较小的封装尺寸。由于这种交替阀的布置，在某些情况下弯头的使用可能是需要的，以“转动”两个相邻的POU阀之间的角落。弯管可以是直的，例如，从第一阀接口108到第一处理气体供给入口118的垂直弯管，或例如，连接第三阀接口128和第一阀接口108的有些角度的垂直弯管或第一阀接口108和第二阀接口116之间的有角度的弯管。除了减少歧管和POU阀外部空间的包络以外，图绘的配置还提供了在歧管内减少的流动路径容积。这减少了在每次清除循环期间必须被清除的（被浪费的）前体气体的量，从而增加了工艺的消耗效率。这种设计的另一个有利的方面是，由于较低的清除容积导致清除所需的时间较少，晶片产量增加。此外，由于内部容积减少，在给定的清除循环时间期间前体气体可以以更高的效率去除，从而导致歧管保持更干净，即，在歧管内的残余前体的混合和反应的机会降低。
图1F显示了与图1B所示的相同的阀歧管装置146，但是从图1E中使用的角度来看的。类似地，图1G示出了图1C的阀歧管100的内部流动路径的容积，但是是从图1E和1F所用角度来看的。图1H到1L示出了在阀操作的各种状态过程中的图1G中所示的流动路径容积。
在图1H到1L中，除了歧管的所示的流动路径以外，还示出了一些阀的流动路径容积。阀的流动路径容积可能并不代表实际的流动路径形状或尺寸（例如，3通阀可以有环形流动路径，其甚至当阀关闭时，流体连接3通阀的第一端口和第三端口，当三通阀被打开时绕过3通阀的第二端口，可打开膜片阀，并流体连接3通阀的第二端口与所述环形流动路径），但仅仅是用作比喻性辅助示图。对于2通POU阀，当阀处于关闭状态时通过阀的流动完全停止。在前面的图中所示的清除阀和转储分流阀都是2通POU阀。在前面的图中所示的第一阀和第二阀都是3通阀，在3通阀中气体可以总是在两个外部端口之间流动，并当3通阀打开时只能流入中间的端口。在图1H到1L中，在其上具有“X”的阀接口中终止的流动路径容积是“关闭”的。
图1H描绘了在清除状态的阀歧管100。在图1H中的清除气体的流量流经清除阀、第一阀和第二阀，并通过歧管出口106排放到，例如，如用白色箭头所示的流动路径所指示的半导体处理室进口。可以看出，对于清除气体在流动路径中存在零“死角”，所以被困在清除气体的流动路径中的来自所述第一前体入口或第二前体入口的任何气体将通过清除气体的引入被清除出阀歧管100。死角一般指的是气体或流体流动系统的实质容积，其可允许死角“上游”的气体或流体从系统中抽空，而在死角中的气体或流体仍然保留在系统中，例如，基本上是停滞的。
当发生清除循环时，引导第二前体通过转储分流阀174进入转储分流，从而可保持第二前体（黑色箭头所示）在流动的状态下。这允许即使当第二前体还没有被输送到室时第二前体的流动能够继续，从而允许第二前体输送能够使用流量控制器或其它控制机制增加精度和控制，该控制器或其它控制机制在连续流动模式下工作良好，但在高频循环模式下，或是由于在所需的时间范围不能测量性、可靠性、或两者，运行不良好（例如，对瞬时流量行为具有高灵敏度的控制器）。
图1I示出示例性的阀歧管100的内部流动路径容积，以及与伴随着第二前体转储分流的第一前体输送循环相关的流动路径。可以看出，清除阀172已经被关闭（由清除阀接口128的第一端口130和第二端口132上的X表示）且第三流动路径容积126和第四流动路径容积134已通过该关闭彼此密封。另外，第一阀被打开，允许所述第一处理气体从第一处理气体供给入口118自由流动到第一阀接口108的第三端口114，通过第一流动路径120，流出第二阀接口116的第一端口110，进入第二阀接口116的第三端口114，并通过歧管出口106（该图中的白色箭头表示）流出。如在图1H中，排料阀174是打开的，使第二前体能流入转储分流（由黑色箭头表示）。但是应当理解的是，在这种流动状态下，第四流动路径134作为第一处理气体可以流入的死角，参照图1H所讨论的，在将第二处理气体引入阀歧管100之前，用清除操作清除第四流动路径134可能是可取的。
图1J显示了阀歧管100的内部流动路径容积和与第二前体的输送循环有关的流动路径（黑色箭头所示）。在图1J中，除了第二阀以外的所有的阀已经被关闭，允许第二前体被输送到该室，同时防止清除气体或第一处理气体的输送。在这种流动状态下，应当理解的是，例如，通过导致转储分流阀接口138的第一端口130的第五流动路径140，以及第一流动路径120和第四流动路径134（以及清除阀、排料阀、第一阀和部分的第二阀的内部）的排出口关闭（spuroff），可能形成死角。第二处理气体可以流入这些死角，参照图1H所讨论的，在将其它处理气体引入阀歧管100之前，用清除操作清除这些流动路径可能是可取的。
图1K显示了阀歧管100的内部流动路径容积和与第一前体的输送循环有关的流动路径（白色箭头所示）。在图1K中，除了第一阀以外的所有的阀已经被关闭。第一阀允许第一处理气体气体通过第一流动路径120被输送到该室。在这种流动状态下，排料阀被关闭，防止第二处理气体的流通。
如上面所讨论的，应当理解的是，在前体输送过程中前体的一些流动可在歧管的“死角”发生；这些气体的流动在上述图中未用箭头示出。由于所有这些死角在清除气体流动路径中，因此当清除循环开始且使清除气体流动通过这些死角时，任何进入死角的这样的前体气体流动将被冲出。
图1L描述了阀歧管100的“底面”的偏离角视图。在图1L中可见三个加热器接口168，其可包括，例如，被配置为接收筒式加热器元件的孔和被配置为接收保留加热器元件在容器内的紧固件相邻的固定螺丝孔。在图1L中还可以看到热电偶接口170，其可用于安装热电偶以用于监测阀歧管100的温度。替代地，也可使用其它温度传感技术，例如，热敏电阻。
图1M描绘了根据图1E（省略了许多特征）中所用的角度的阀歧管100的简化视图。然而，示出了第一阀接口108和第二阀接口116。还示出了在基本上垂直于相应的阀接口区域的方向上由阀接口区域的凸起定义的参考容积。可以看出，由于沿着阀歧管的轴的阀接口的重叠，由第一阀接口108的凸起所限定的第一参考容积162，和由第二阀接口116的凸起所限定的第二参考容积164，相交于凸起参考容积的容积重叠116中。
图2A示出了支持6个前体和一个出口的示例性POU阀歧管装置246的偏离角视图。可以看出，该实施方式具有比上面讨论的版本更多数量的阀。该实施方式也不包括转储分流。显示了清除气体入口204（虽然没有连接接头），也描绘了清除阀272、第一阀248、第二阀260、第三阀284、第四阀286、第五阀288，和第六阀290。
图2B示出不附加任何阀的图2A的示例性阀歧管200。图2C示出了不附加任何阀的图2A的示例性阀歧管200的隐藏线的视图。可以看出，在该实施方式中的阀被布置成使其端口排列成线；如果包装限制需要，可使用具有一些端口排列彼此垂直的配置，如具有图1A中的清除阀接口128和第二阀接口116的配置。
在图2B和2C中还可以看到具有第一端口230和第二端口232的清除阀接口228、以及第一阀接口208、第二阀接口216、第三阀接口276、第四阀接口278、第五阀接口280、和第六阀接口282，每个阀具有第一端口210、第二端口212、第三端口214。
在图2C中还可以看到分类的流动路径。例如，第一流动路径220可流体连接第一阀接口208的第三端口214与第二阀接口216的第一端口210。第二流动路径224可流体地连接第六阀接口282的第二端口212与歧管出口206。第三流动路径226可流体连接清除阀接口228的第一端口230与清除气体入口204。第四流动路径可流体连接第一阀接口208的第一端口210与清除阀接口228的第二端口232。如图2C所示，额外的流动路径可流体连接相邻的阀的第一端口210和第三端口214。
图2D示出了图2A的示例性阀歧管200的内部流动路径容积。图2E示出图2A的具有连接到前体入口和出口以便更容易观看的扩展容积的示例性POU阀歧管的内部流动路径容积。
图2F示出图2E的具有类似于图1H中所示的代表连接到歧管的阀内流动并展示清除循环的额外的流动路径容积的内部流动路径容积。可以看出，在清除循环中，第一阀248、第二阀260、第三阀284、第四阀286，第五阀288、和第六阀290都处于“关闭”状态，而清除阀272处于打开状态，这使清除气体（白色箭头）能从清除气体入口204流入，通过第四流动路径234、第一流动路径220，等等，直到它到达歧管出口206。但是应当理解的是，如同图1H中所示的阀的流动路径容积，在图2F至2L所示的阀的流动路径容积是概念性的容积，且这种容积的实际的形状和大小可以不同于所示的这样的容积。
图2G显示了图2E的内部的流动路径容积并演示了第一处理气体的输送循环。可以看出，在第一处理气体输送循环中，清除阀272，第二阀260、第三阀284、第四阀286、第五阀288、和第六阀290都处于“关闭”状态，而第一阀248处于打开状态，这使第一处理气体（白色箭头）能从所述第一处理气体供给入口218流入，通过所提供的流动路径，直到它到达歧管出口206。
图2H显示了图2E的内部的流动路径容积并演示了第二处理气体的输送循环。可以看出，在第二处理气体输送循环中，清除阀272、第一阀248、第三阀284、第四阀286、第五阀288、和第六阀290都处于“关闭”状态，而第二阀260处于打开状态，这使所述第二处理气体（白色箭头）能从所述第二处理气体供给入口222流入，通过所提供的流动路径，直到它到达歧管出口206。
图2I显示了图2E的内部的流动路径容积，并演示了第三处理气体的输送循环。可以看出，在第三处理气体输送循环中，清除阀272、第一阀248、第二阀260、第四阀286、第五阀288、和第六阀290都处于“关闭”状态，而第三阀284处于打开状态，这使所述第三处理气体（白色箭头）能从第三处理气体供给入口292流入，通过所提供的流动路径，直到它到达歧管出口206。
图2J显示了图2E的内部的流动路径容积，并演示了第四处理气体的输送循环。可以看出，在第四处理气体输送循环中，清除阀272、第一阀248、第二阀260、第三阀284、第五阀288、和第六阀290都处于“关闭”状态，而第四阀286处于打开状态，这使第四处理气体（白色箭头）能从第四处理气体供给入口294流入，通过所提供的流动路径，直到它到达歧管出口206。
图2K显示了图2E的内部的流动路径容积，并演示了第五处理气体的输送循环。可以看出，在第五处理气体输送循环中，清除阀272、第一阀248、第二阀260、第三阀284、第四阀286、和第六阀290都处于“关闭”状态，而第五阀288处于打开状态，这使第五处理气体（白色箭头）能从第五处理气体供给入口296流入，通过所提供的流动路径，直到它到达歧管出口206。
图2L显示了图2E的内部的流动路径容积，并演示了第六处理气体的输送循环。可以看出，在第六处理气体输送循环中，清除阀272、第一阀248、第二阀260、第三阀284、第四阀286、和第五阀288都处于“关闭”状态，而第六阀290处于打开状态，这使第六处理气体（白色箭头）能从第六处理气体供给入口298流入，通过所提供的流动路径，直到它到达歧管出口206。虽然上述图已经描述了在单气体输送的背景中歧管操作的背景，应理解，如果从处理化学的角度来看，允许增加处理时间和减少清除时间，也可同时输送多种处理气体。
本文所描述的POU阀歧管可以两种模式中的任一种中使用。在第一种中，或隔离模式下，每个前体气体可被引入到所述室，通过歧管然后有意清除，接着引入下一前体通过歧管（脉冲-清除-脉冲-清除行为）。这防止歧管内前体的任何混合，并使在没有任何添加的稀释剂的室中所需的纯的前体气体的能按顺序运行（由于缺乏饱和的ALD步骤或晶片厚度的非均匀性的原因]。在第二种或连续模式下，可连续地提供载气（例如也可以是如用于清除歧管的气体）通过清除入口，而该前体气体依次引入到流动通过歧管的气体。当可以耐受添加的稀释剂时和/或当阀歧管有两个出口，每个引导到在室中的双增压室气体分配歧管/喷头上独立的部分时，这样的模式进行工作。
例如，也可能反过来使用这里所描述的POU阀歧管，以允许单个的处理气体入口用作多个出口，例如，使用歧管出口作为处理气体入口，并使用处理气体入口作为歧管出口。
POU阀歧管可由不锈钢或其它金属制备，其它金属如VIMVAR，AOD/VAR，或Hastelloy材料。在一些实施方式中，POU阀可以用铝制成，该铝在暴露于氟基的前体或清洁剂时钝化为氟化铝。在某些其他实施方式中，歧管可以由陶瓷制成，例如，氧化铝。在一些实施方式中，歧管，或至少是内部的流动通路，可涂覆有如氟化钇（YF3）等涂层。
根据歧管单元上所用的材料，可采用各种密封的选用件以密封POU阀到歧管。可使用各种表面安装密封技术（例如，金属C或W密封）来密封POU阀和歧管之间的接口。但是，在铝歧管中，可代替使用弹性密封件。
在一些实施方式中，歧管可包括加热器插入件的插座。该加热器插入件可以位于接近前体入口，以保持前体在升高的温度，并防止歧管内的冷凝。该歧管还可以包括用于监测歧管的温度的热电偶的插座。图1L描绘了加热器插入孔的位置和图1A所示的歧管上的热电偶安装的位置。
在一些实施方式中，歧管可包括可以内嵌到歧管或可拆卸地插入到歧管的限流器。这样的限流器可被配置为流量限制小于POU阀的流量限制。以这种方式，限流器可作为在歧管组件中的最大限制的扼流点。如果POU阀是最大限制的扼流点，那么避免可能出现的流量限制变化是可取的。这在用共同的前体源的多个POU阀歧管的实施方式中可能是特别有用的，且匹配每个POU阀歧管中流出的流量是必要的。
在一些实施方式中，前体气体可通过阀控制以使得前体气体可引到泵，而不是通过歧管。这样的实施方式可涉及POU阀歧管外部的管道。
本发明的另一个方面是一种配置成利用本文所描述POU阀歧管的装置。合适的装置可以包括一个或多个如上所述的POU阀歧管，以及系统控制器，系统控制器具有用于控制这些歧管的POU阀的指令，以根据特定的半导体工艺的气体流量需求执行操作。系统控制器通常包括一个或多个存储器设备和一个或多个处理器，该处理器被配置为执行指令使得该装置会根据本发明控制POU阀歧管，例如，打开/关闭在歧管中的各种POU阀，监控歧管中的温度水平，并控制插入歧管的任何加热器元件。包含用于控制根据本发明的工艺操作的指令的机器可读介质可以耦合到系统控制器。
本文在上面所描述的装置/方法可以与光刻图案化工具或方法结合，例如，用于半导体器件、显示器、LED、光电板等等的制造和生产。通常，但不是必定，这样的工具/方法将和普通的制造设施一起使用或操作。膜的光刻图案化通常包括部分或所有的以下步骤，每一步骤用一些可能的工具实施：（1）使用旋涂或喷涂工具在工件（即，衬底）上施用光致抗蚀剂；（2）使用热板或炉或UV固化工具固化光致抗蚀剂；（3）使用晶片步进式曝光机（waferstepper）等工具将光致抗蚀剂在可见光或UV或X-射线下暴露；（4）使用诸如湿法工作台（wetbench）等工具，对光致抗蚀剂进行显影，以便选择性地去除光致抗蚀剂，从而使其图案化；（5）通过使用干法的或等离子体辅助蚀刻工具，将光致抗蚀剂图案转移到下伏的膜或工件上；和（6）使用诸如RF或微波等离子体抗蚀剂剥离机（microwaveplasmaresiststripper）等工具，去除抗蚀剂。
应当理解，除非任何的特定描述的实施方式中的特征明确确定为与彼此不兼容，或相关的背景表示它们是互相排斥的，并不能容易地以互补和/或支持的方式组合，否则本公开的整体构思和设想这些互补的实施方式的具体特征可以有选择性地组合，以提供一个或多个全面的，但略有不同的技术解决方案。因此，可以进一步理解的是，上面的描述只是通过举例的方式给出，在本发明的范围内可以进行细节的修改。
Claims (10)
1.一种在半导体加工工具中使用的阀歧管，其包括：
歧管主体；
清除气体入口；
歧管出口，所述歧管出口位于所述歧管主体的第一侧；
第一阀接口，所述第一阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧的第二侧；
第二阀接口，所述第二阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧和所述第二侧的第三侧；以及
清除阀接口，其中：
所述第一阀接口和所述第二阀接口每个包括第一端口、第二端口和第三端口，
所述第一阀接口的所述第二端口被配置为连接到第一处理气体供给源，
所述第一阀接口的所述第三端口通过所述歧管主体内部的第一流动路径与所述第二阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角，
所述第二阀接口的所述第二端口与配置为连接到第二处理气体供给源的接口流体连接，以及
所述第二阀接口的所述第三端口通过所述歧管主体内部的第二流动路径与所述歧管出口流体连接，并没有死角，
所述清除阀接口包括第一端口和第二端口；
所述清除气体入口通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述清除阀接口的所述第一端口流体连接；以及
所述清除阀接口的所述第二端口通过所述歧管主体内部的第四流动路径与所述第一阀的所述第一端口流体连接，并没有死角。
2.根据权利要求1所述的阀歧管，其中所述清除气体入口通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。
3.根据权利要求1所述的阀歧管，其包括：
转储分流出口；以及
转储分流阀接口，其中：
所述转储分流阀接口包括第一端口和第二端口，
所述转储分流阀接口的所述第一端口通过所述歧管主体内部的第五流动路径与所述第二阀接口的所述第二端口流体连接，以及
所述转储分流阀接口的所述第二端口通过所述歧管主体内部的第六流动路径与所述转储分流出口流体连接。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的阀歧管，其中，由在垂直于所述第二侧的方向上的所述第一阀接口的外边界的凸起所定义的第一参考容积和由在垂直于所述第三侧的方向上的所述第二阀接口的外边界的凸起所定义的第二参考容积之间有重叠。
5.一种输送清除气体、第一处理气体和第二处理气体到半导体加工工具的装置，所述装置包括：
阀歧管，其中所述歧管包括:
歧管主体，
清除气体入口，
歧管出口，所述歧管出口位于所述歧管主体的第一侧，
第一阀接口，所述第一阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧的第二侧上，以及
第二阀接口，所述第二阀接口位于所述歧管主体的不同于所述第一侧和所述第二侧的第三侧上，以及
清除阀接口，
其中：
所述第一阀接口和所述第二阀接口每个包括第一端口、第二端口和第三端口，
所述第一阀接口的所述第二端口被配置为连接到第一处理气体供给源，
所述第一阀接口的所述第三端口通过所述歧管主体内部的第一流动路径与所述第二阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角，
所述第二阀接口的所述第二端口被配置为连接到第二处理气体供给源，以及
所述第二阀接口的所述第三端口通过所述歧管主体内部的第二流动路径与所述歧管出口流体连接，并没有死角；
第一阀；以及
第二阀，其中所述第一阀和所述第二阀每一个包括阀主体，包括第一阀端口、第二阀端口和第三阀端口的歧管接口区域，以及能在打开状态和关闭状态之间移动的阀机构，以及
其中：
当所述阀机构处于所述打开状态和所述关闭状态下时，所述第一阀端口都与所述第三阀端口流体连接，以及
当所述阀机构处于所述打开状态下时，所述第二阀端口与所述第一阀端口以及所述第三阀端口流体连接，且当所述阀机构处于所述关闭状态下时，所述第二阀端口不与所述第一阀端口和所述第三阀端口流体连接，其中：
所述第一阀的所述第一阀端口与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，
所述第一阀的所述第二阀端口与所述第一阀接口的所述第二端口流体连接，
所述第一阀的所述第三阀端口与所述第一阀接口的所述第三端口流体连接，
所述第二阀的所述第一阀端口与所述第二阀接口的所述第一端口流体连接，
所述第二阀的所述第二阀端口与所述第二阀接口的所述第二端口流体连接，以及
所述第二阀的所述第三阀端口与所述第二阀接口的所述第三端口流体连接，
所述清除阀接口包括第一端口和第二端口；
所述清除气体入口通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述清除阀接口的所述第一端口流体连接；以及
所述清除阀接口的所述第二端口通过所述歧管主体内部的第四流动路径与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述清除气体入口通过所述歧管主体内部的第三流动路径与所述第一阀接口的所述第一端口流体连接，并没有死角。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述阀歧管还包括：
转储分流出口；以及
转储分流阀接口，其中：
所述转储分流阀接口包括第一端口和第二端口，
所述转储分流阀接口的所述第一端口通过所述歧管主体内部的第五流动路径与所述第二阀接口的所述第二端口流体连接，以及
所述转储分流阀接口的所述第二端口通过所述歧管主体内部的第六流动路径与所述转储分流出口流体连接。
8.根据权利要求5至7中的任何一项所述的装置，其中，由在垂直于所述第二侧的方向上的所述第一阀接口的外边界的凸起所定义的第一参考容积和由在垂直于所述第三侧的方向上的所述第二阀接口的外边界的凸起所定义的第二参考容积之间有重叠。
9.根据权利要求5至7中的任何一项所述的装置，其中，当所述第一阀的所述阀机构处于打开状态，并且所述第二阀的所述阀机构处于打开状态下时，相应地，所述歧管主体内的所述第一流动路径包括大于通过所述第一阀的最大第一限流或通过所述第二阀的最大第二限流的限流。
10.根据权利要求5至7中的任何一项所述的装置，其中，当所述第一阀的所述阀机构处于打开状态，并且所述第二阀的所述阀机构处于打开状态下时，相应地，所述歧管主体内的所述第二流动路径包括大于通过所述第一阀的最大第一限流或通过所述第二阀的最大第二限流的限流。
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