CN105580103B - 用于对工艺腔室的控制气体供应的方法、用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器以及设备 - Google Patents

用于对工艺腔室的控制气体供应的方法、用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器以及设备 Download PDF

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Abstract

提供一种用于控制对工艺腔室(301)的气体供应的方法(200)。此方法(200)包括以下步骤：由在工艺腔室(301)中提供的两个或更多个传感器(35、36、313、314)中的每一个测量(210)气体参数；从所测量的气体参数确定(220)组合的气体参数；以及基于所确定的组合的气体参数来控制(230)对工艺腔室(301)的气体供应。

Description

用于对工艺腔室的控制气体供应的方法、用于控制对工艺腔 室的气体供应的控制器以及设备
技术领域
本公开的实施例涉及一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法、一种用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器以及一种使用所述控制器的设备。本公开的实施例特别涉及一种用于控制对用于反应性工艺的工艺腔室的气体供应的方法。
背景技术
用于在基板上沉积材料的若干方法是已知的。举例来说，可通过蒸镀、溅射和化学气相沉积来涂覆基板。一般来说，在工艺设备或工艺腔室中执行工艺，待涂覆的基板位于所述工艺设备或工艺腔室中。在设备中提供沉积材料。多种材料以及这些材料的氧化物、氮化物或碳化物可用于在基板上的沉积。此外，可在处理腔室中执行其他处理步骤，像蚀刻、成型(structuring)、退火，等等。
可在若干应用中以及若干技术领域中使用经涂覆的材料。举例来说，应用在微电子领域中，诸如，生成半导体器件。此外，经常通过PVD工艺来涂覆用于显示器的基板。其他应用包括柔性基板的涂覆。
作为示例，溅射是用于将各种材料的薄膜沉积到基板的表面上的真空涂覆工艺。例如，可使用溅射来沉积电介质绝缘体，诸如，SiO2。在溅射工艺期间，通过以已通过高压而加速的惰性气体的离子来轰击靶材的表面，涂覆材料从靶材被传输到待涂覆的基板。当气体离子撞击靶材的外表面时，这些气体离子的动量被传送到材料的原子，使得这些原子中的一些原子可获得足够的能量来克服这些原子的束缚能，以便从靶材表面逃逸并在基板上沉积。这些材料的原子形成所需材料的膜。所沉积的膜的厚度尤其取决于基板暴露于溅射工艺的持续时间。
在反应性溅射中，除了惰性气体以外，还可提供一种或多种反应性气体，诸如，氧和氮。这些气体是与涂覆材料反应以形成反应产物，此反应产物沉积在基板上。反应性溅射是特别用于形成氧化物(例如，SiO2、Al2O3、ZnO)、氮化物(例如，Si3N4、TiN)和氮氧化物(例如，SiOxNy)。所涂覆的层的特性及质量特别取决于供应至工艺腔室的反应气体的流速和量。因此，精确地控制进入工艺腔室的反应气体的流速和量是有益的。
然而，在工艺腔室内提供的、用以测量气体参数(例如，反应气体的分压)且用以控制流速的传感器可能经受污染和漂移(drift)。因此，特别是随着时间的推移，传感器读数的准确性变得恶化。结果，对气体流动的精确控制不再可能。在此类情况下，需要清洁或甚至替换传感器。
鉴于以上内容，目标在于，提供一种用于控制气体供应的方法，特别是一种用于在真空层沉积期间控制对工艺腔室的气体供应的方法，所述方法克服本领域中的问题中的至少一些。
发明内容
鉴于以上内容，一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法、一种用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器以及一种设备。通过从属权利要求、说明书和所附附图，本公开的进一步的方面、益处和特征是明显的。
根据一个实施例，提供一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法。此方法包括以下步骤：由在工艺腔室中提供的两个或更多个传感器中的每一个测量气体参数；从所测量的气体浓度确定组合的气体参数；以及基于所确定的组合的气体参数来控制对工艺腔室的气体供应。
根据另一实施例，提供一种用于控制对工艺腔室的气体供应的控制器。在所述工艺腔室中提供两个或更多个传感器，这两个或更多个传感器各自都配置成测量气体参数。此控制器配置成：确定由这两个或更多个传感器测量的气体参数的组合的气体参数；以及基于所确定的组合的气体参数来控制对工艺腔室的气体供应。
根据又一实施例，提供一种设备。此设备包括：工艺腔室，具有至少一气体入口；两个或更多个传感器，各自都配置成测量在工艺腔室中的气体参数；以及控制器，配置成控制通过所述至少一个气体入口的气体流动以控制气体供应，其中此控制器配置成：确定由这两个或更多个传感器测量的气体参数的组合的气体参数；以及基于所确定的组合的气体参数来控制气体流动。
附图说明
因此，为了可详细地理解本公开的上述特征的方式，可参照实施例来进行对上文简要概述的本公开的更特定的描述。所附的附图涉及本公开的实施例，并且描述如下：
图1绘示根据本文中所述的实施例的处理系统的示意图；
图2示出根据本文中所述的实施例的用于控制对工艺腔室的气体供应的方法的流程图；
图3示出根据本文中所述的实施例的对工艺腔室的气体供应的控制的图形；
图4绘示根据本文中所述的实施例的另一处理系统的示意图；以及
图5绘示根据本文中所述的实施例的、具有处理系统的沉积设备。
具体实施方式
现在将详细地参照将以本公开的各种实施例，在附图中描绘实施例中的一个或多个示例。在以下对附图的描述中，相同的参考编号是指相同的元件。仅相对于单个的实施例的区别被描述。每一个示例是通过对本公开进行解释的方式而提供，并且不旨在限制本公开。此外，可对其他实施例或可结合其他实施例来描述所描绘或描述为一个实施例的部分的特征以取得进一步的实施例。说明书旨在包括此类修改和变型。
虽然参照溅射工艺和系统且特别参照反应性溅射工艺和系统来给出以下描述，但是应理解的是，当前的实施例不限于此。相反，在需要对气体供应的控制(特别是精确的控制)的情况下的任何情况下可应用当前的实施例。作为示例，这可包括溅射以外的沉积技术。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，提供一种用于控制对工艺腔室的气体供应的方法。此方法包括以下步骤：由在所述工艺腔室中提供的两个或更多个传感器中的每一个来测量气体参数；从所测量的气体参数来确定组合的气体参数；以及基于所述确定的组合的气体参数来控制对所述工艺腔室的气体供应。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，组合的气体参数是平均气体参数。虽然参照平均气体参数给出以下描述，但是本公开是不限于此。具体而言，能以任何适合的方式(例如，通过计算和、差、积、商等)来组合所述气体参数。
如上所述，精确地控制进入工艺腔室中的气体的流速和量可能是有益的。然而，在工艺腔室内提供的、用于测量气体参数的传感器可能经受污染和漂移。因此，特别是随着时间的推移，传感器读数的准确性变得恶化。结果，对气体流动的精确控制不再可能。在此类情况下，需清洁或甚至替换传感器。
当前的实施例通过基于两个或更多个传感器的组合的(平均)气体参数来控制气体供应而克服此问题。换言之，基于相对值(即，由两个或更多个传感器测量的气体参数与所确定的平均气体参数之间的差异)来控制气体流动。根据一些实施例，平均气体参数可用作设定点(setpoint)，其中控制对工艺腔室的气体供应，使得所测量的气体参数中的至少一个大致达到或等于平均气体参数。根据一些实施例，设定点可提供成可变的或固定的。此外，在典型实施例中，由于基于平均值来执行控制，因此供应至工艺腔室的气体的总量可保持恒定，当使用稍后描述的基于区域的控制(zone-based control)时尤其如此。鉴于以上内容，消除传感器的污染效应和漂移是可能的，并且甚至当传感器例如由碳氢化合物污染时，对气体供应的精确控制也是可能的。
图1绘示根据本文中所述的实施例的处理系统10的示意图。根据典型实施例，处理系统10配置成执行上述的以及也在稍后参照图2所述的方法。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，处理系统10可包括两个或更多个传感器35和36以及控制器40，所述两个或更多个传感器35和36各自都配置成测量工艺腔室中的气体参数，所述控制器40配置成控制对工艺腔室的气体供应。根据一些实施例，对工艺腔室的气体供应通过一个或多个气体入口而发生，所述一个或多个气体入口诸如，在图1中所示的气体入口31和32。根据一些实施例，控制器40配置成：确定由两个或更多个传感器35和36测量的气体参数的平均气体参数；以及基于所确定的平均气体参数来控制对工艺腔室的气体供应。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，提供靶材20，所述靶材20连接至电源21。电源21可在工艺腔室外部提供，并且可经由馈入装置(feed through)而连接至靶材20，所述馈入装置例如在工艺腔室的壁中提供。根据一些实施例，能以可控制的方式来提供电源21。举例来说，由电源21提供且施加至靶材20的电压和/或电流可以是受控的。由此，例如可控制或调整工艺功率(例如，溅射功率)。根据一些实施例，控制施加至靶材20的功率(例如，电压和/或电流)以调整所沉积的层的性质。
在典型实施例中，以电压控制模式(voltage controlled mode)来驱动电源21。作为示例，由电源21提供的电压可在100至5000V的范围中，特别是在100至1000V的范围中，且特别是大约400V。根据一些实施例，提供至靶材20的功率在1至50kW的范围中，特别是在5至20kW的范围中，且特别是大约10kW。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，靶材20可包括铝、硅、钛和锌中的至少一者。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，供应至工艺腔室的气体可包括氩(例如，在溅射工艺中用作惰性气体)、氧、氮、水蒸气、氨、硫化氢、甲烷和四氟甲烷(tetrafluoromethane)的至少一者。作为示例，在反应性溅射工艺中，当靶材包括硅，并且供应至工艺腔室的(反应)气体为氧(同时也供应惰性气体(诸如，氩))时，可在基板上沉积SiO2层。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，处理系统10包括在工艺腔室中提供的两个或更多个传感器35和36。根据一些实施例，传感器35和36配置成测量至少一个气体参数。在典型实施例中，气体参数可以是气体浓度、质量(例如，气体的原子量、分子量或摩尔质量)或压力。压力可以是气体的绝对压力或分压。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，这两个或更多个传感器35和36中的至少一个是从包括以下各项中的组中选择：氧气传感器(lambda sensor)、压力计(pressure gauge)、质谱仪(mass spectrometer)和残余气体分析仪(residual gasanalyzer)。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，处理系统10包括至少一个气体入口，所述至少一个气体入口配置成将气体供应至工艺腔室中。在图1中所示的示例中，提供两个气体入口31和32。然而，当前的实施例不限于此，并且可提供任何适合数量的气体入口。提供两个或更多个气体入口提供如下效益：对气体供应的区域(区段)控制是可能的。举例来说，可在工艺腔室内的不同位置处提供这两个或更多个气体入口31、32，由此允许基于区域的气体供应。这可提供如下有益的效应：工艺腔室内的气体分布可控制成例如是均匀的。
根据一些实施例，气体传感器(例如，气体传感器)与气体入口31、32中的至少一者相关联(associated)，并且较佳地与气体入口31、32中的仅一者相关联。在此实例中，“相关联(associated)”可以是指一配置，在此配置中，工艺腔室被划分成两个或更多个区段或区域，并且在相同的区段或区域内提供相应的传感器以及此传感器的相关联的气体入口。随后，可基于由相关联的传感器测量的气体参数与平均气体参数之间的差异来执行根据本文中所述的实施例的、对通过气体入口中的相应的气体入口的气体供应的控制。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，工艺腔室中的传感器的数量可以等于气体入口的数量。由此，对气体供应的区域(区段)控制是可能的。这可提供如下有益的效应：工艺腔室内的气体分布可控制成例如是均匀的。根据一些实施例，供应至工艺腔室的气体的总量(即，供应至所有区域或区段的气体的总和)是恒定的。
根据一些实施例，工艺腔室可划分成三个区段，例如，顶部区段、中间区段和底部区段。在这些区段中的每一个区段中，可提供至少一个气体入口以及至少一个传感器。根据一些实施例，横越两个或更多个区段来提供至少一个进一步的气体入口。作为示例，所述至少一个进一步的气体入口可配置为主气体入口51，所述主气体入口51在图4中示出，并且稍后描述。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，气体入口可配置成喷淋头(shower head)。在此实例中，术语“喷淋头(shower head)”可以是指气体分布装置，所述气体分布装置具有气体分布板，所述气体分布板具有多个通孔，用于将气体递送至工艺腔室中。在图1中所示的示例中，示出配置成喷淋头的两个气体入口31和32。
根据一些实施例，通孔或喷淋头的出口可根据若干实现来提供，所述通孔和喷淋头的出口可独立于彼此来提供，或可在不互斥的情况下甚至以部分地组合的方式来提供。可引导来自喷淋头的气体通过一个或多个相应的喷嘴(nozzle)。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，喷淋头可以是具有多个喷嘴的线性分布喷淋头。通过提供线性分布喷淋头，可增加气体分布的均匀性。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，气体入口可连接至质量流控制器(mass flow controller)。在图1的示例中，气体入口31和32分别连接至质量流控制器。根据典型实施例，质量流控制器(MFC)是用于测量并控制对工艺腔室的气体供应(气体流动)的装置。质量流控制器可基于从例如其全流速的0至100％的给定的设定点来操作。根据一些实施例，可由从控制器40接收到的信息提供此设定点或可通过从控制器40接收到的信息导出此设定点，稍后将描述控制器40。随后，质量流控制器可将气体供应或流速控制到给定的设定点。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，质量流控制器可具有气体入口端口、气体出口端口、质量流传感器(mass flow sensor)和控制阀。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，处理系统10包括上述控制器。根据本文中所述的实施例，控制器40可配置成用于控制对工艺腔室的气体供应。根据一些实施例，控制器40可配置成：确定由两个或更多个传感器测量的气体参数的平均气体参数；以及基于所确定的平均气体参数来控制对工艺腔室的气体供应。根据一些实施例，控制器40配置成通过控制质量流控制器(例如，通过将上述针对相应的质量流的设定点提供至所述质量流控制器33和34)来控制气体供应。
根据一些实施例，质量流控制器33和34以及控制器40被提供为单个的实体。根据一些其他实施例，MFCs 33和34执行控制器40的功能，即，控制器40的功能可整合到MFCs 33和34中的至少一者中。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，控制器40是配置成至少部分地执行下文中参照图2所述的、用于控制对工艺腔室的气体供应的方法。
图2示出根据本文中所述的实施例的、用于控制对工艺腔室的气体供应的方法200的流程图。上述参照处理系统以及所提及的相应的元件和装置(例如，关于系统元件，诸如，电源、靶材、传感器、控制器和气体入口)给出的描述也适用于此方法。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，用于控制对工艺腔室的气体供应的方法200包括以下步骤：由在工艺腔室中提供的两个或更多个传感器中的每一个传感器测量气体参数(框210)；从所测量的气体参数中确定平均气体参数(框220)；以及基于所确定的平均气体参数来控制对工艺腔室的气体供应(框230)。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，基于所确定的平均气体参数来控制对工艺腔室的气体供应的步骤可包括以下步骤：基于由两个或更多个传感器测量的各自的气体参数(传感器读数)与所确定的平均气体参数之间的差异来控制气体供应。
根据一些实施例，平均气体参数可用作设定点，其中，控制对工艺腔室的气体供应，使得所测量的气体参数中的至少一个大致达到或等于平均气体参数。作为示例，设定点可以是可变的或固定的。所测量的气体参数可表示气体参数的绝对值，或可表示气体参数的相对值。此外，在典型实施例中，由于基于平均值来执行控制，因此供应至工艺腔室的气体的总量可保持为恒定，当使用上文解释的基于区域的控制时尤其如此。鉴于以上内容，消除传感器的污染效应和漂移是可能的，并且甚至当传感器(例如，由碳氢化合物)污染时对气体供应的精确控制也是可能的。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的典型实施例，在框210中，气体参数可以是气体浓度、质量(例如，气体的原子量、分子量或摩尔质量)或压力。压力可以是气体的绝对压力或分压。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的典型实施例，在框210中，测量气体参数的步骤包括以下步骤：由每一个传感器在时间间隔内测量两个或更多个气体参数值。举例来说，能以在时间间隔内均等地分布或不均等地分布的方式来测量这两个或更多个气体参数。由此，可使传感器读数中的例如波动平滑。根据典型实施例，时间间隔可在0.01至1s的范围中，或在0.1至0.5s的范围中，并且特别可为大约0.1s。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的典型实施例，在框220中，从在时间间隔内测量到的气体参数值来确定平均气体参数。作为示例，可使传感器的所测量的值中的至少一些相加，并且随后除以所涉及的气体参数值的数量，获得平均气体参数。根据一些实施例，加权因子(weighting factor)可应用于所测量的气体参数值中的一个或多个。
根据可与本文中所述其他实施例结合的其他典型实施例，框220包括以下步骤：从由相应的传感器在时间间隔中测量的气体参数值中为每一个传感器确定传感器组合值。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，传感器组合值是传感器平均值。虽然参照传感器平均值给出以下描述，但是本公开不限于此。具体而言，能以任何合适的方式(例如，通过计算和、差、积、商等)来组合这些值。
根据一些实施例，随后，基于传感器平均值来确定平均气体参数。作为示例，为每一个传感器确定传感器平均值，并且随后使这些传感器平均值相加并除以所涉及的传感器平均值的数量，以获得平均气体参数。根据一些实施例，加权因子可应用于一个或多个传感器平均值。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，在框230中控制气体供应的步骤包括以下步骤：调整气体供应，使得由所述两个或更多个传感器中的至少一个测量的气体参数对应于平均气体参数。因此，基于相对值(即，由所述两个或更多个传感器所测量的各自的气体参数与所确定的平均气体参数之间的差异)来控制气体流动。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，连续地或以预定的时间间隔来更新用于控制对工艺腔室的气体供应的平均气体参数。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，确定用于控制对工艺腔室的气体供应的平均气体参数一次。举例来说，确定平均气体参数一次，并且随后使用此平均气体参数达某个时间(例如，预定的时间间隔)或达工艺时间。作为示例，在开始工艺(例如，溅射工艺)之前可确定平均气体参数一次，并且在工艺期间使用此平均气体参数，或者可在工艺期间更新平均气体参数至少一次或甚至连续地更新平均气体参数。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，气体供应是使用控制回路回馈方法(control loop feedback method)。作为示例，控制回路回馈包含P(比例(proportional))控制、PI(比例、积分(integral))控制、或PID(比例、积分、微分(differential))控制。根据一些实施例，平均气体参数用作用于控制回路回馈方法(例如，用于P、PI或PID控制)的设定点。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，可根据雅格-尼可士(Ziegler-Nichols)方法手工地完成调节P、I或D参数，或可通过使用软件来完成调节P、I或D参数。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，控制气体供应的步骤包括以下步骤：控制通过一个或多个气体入口的气体流动。作为示例，这可以是上文中参照图1所述的气体入口。根据一些实施例，通过上述P(比例)控制、PI(比例、积分)控制、或PID(比例、积分、微分)控制来执行控制通过一个或多个气体入口的气体流动。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，基于工艺功率来进一步控制气体供应。作为示例，可控制气体供应以调整工艺功率。请参照图1，可控制气体供应以调整由电源21提供的溅射功率。举例来说，可例如通过使用供应至靶材20的电压和/或电流来确定或测量由电源21提供的功率，并且可控制气体供应以达到设定功率。作为示例，设定功率可以为大约10kW，其中，随后可调节气体供应，使得功率大致对应于设定功率。根据一些实施例，控制可利用P(比例)控制、PI(比例、积分)控制、或PID(比例、积分、微分)控制。
根据一些实施例，基于工艺功率来控制气体供应的步骤可包括以下步骤：控制通过一个或多个气体入口的气体流动，所述一个或多个气体入口也基于平均气体参数而受控。作为示例，偏移可加到平均气体参数中，或从平均气体参数中减去偏移，其中，基于当前测量的工艺功率和设定功率来确定偏移。根据一些其他实施例，基于工艺功率来控制气体供应的步骤可包括以下步骤：控制通过一个或多个气体入口的气体流动，这一个或多个气体入口与基于平均气体参数来控制的那一个或多个气体入口分开并且独立于那一个或多个气体入口(诸如，在图4中的主气体入口51，它与基于平均气体参数而受控的气体入口31和32分开并独立于气体入口31和32)。然而，也可组合这两个实施例。举例来说，可提供分开的气体入口(诸如，图4的主气体入口51)，并且还可执行对通过一个或多个气体入口的气体流动的基于工艺功率的控制，所述一个或多个气体入口也基于平均气体参数而受控。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，此方法在反应性工艺期间执行，较佳地在反应性溅射工艺期间执行。
图3示出绘示了根据本文中所述的实施例的、对于对工艺腔室的气体供应的控制的图形。在图3中，参考编号66指示时间轴。
在时间区域(I)中，三个传感器提供气体参数的三个测量信号61、62和63。时间区域(I)中的这三个测量信号61、62和63是不同的。然而，当前的实施例是不限于提供三个传感器，并且可提供任何数目的传感器(例如，如图1、4和5中所示的两个传感器，或者四个和更多个传感器)。根据一些实施例，在时间区域(I)中，没有基于所确定的平均气体参数的、对于对工艺腔室的气体供应的控制被执行。
在时间区域(II)中，执行基于所确定的平均气体参数的、对于对工艺腔室的气体供应的控制。由于气体供应的控制基于平均气体参数，参考编号64指示目前由于基于平均气体参数来对气体供应的控制而大致对应于平均气体参数的这三个测量信号。因此，基于相对值(即，由所述两个或更多个传感器测量的各自的气体参数或传感器读数与所确定的平均气体参数之间的差异)来控制气体流动。
在时间区域(III)中，仍然执行基于所确定的平均气体参数来控制对工艺腔室的气体供应，其中，工艺(例如，溅射工艺)在进行中。
图4绘示根据本文中所述的实施例的另一处理系统100的示意图，此处理系统100与上文中参照图1描述的处理系统10类似。因此，上文中给出的相同或类似的元件的描述也适用于图4中所示的处理系统100。
图1的处理系统与图4的处理系统100之间的差异在于，处理系统100进一步包括主气体入口51和主质量流控制器52(main mass flow controller，main MFC)。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，提供主气体入口51和主质量流控制器52，以便通过控制通过所述主气体入口51的气体供应来调整工艺功率。可控制气体供应以调整溅射功率，所述溅射功率由图1中所述且如上文所述的电源21提供。举例来说，可例如通过使用施加至靶材的电压和/或电流来确定或测量由电源提供的功率，并且可控制通过主气体入口51的气体供应，使得所测量的功率是大致对应于设定功率。作为示例，设定功率可以是大约10kW，其中，随后可调整气体供应，使得功率大致对应于设定功率。根据一些实施例，控制可利用P(比例)控制、PI(比例、积分)控制或PID(比例、积分、微分)控制。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，主气体入口51可配置为与上文中参照图1所述类似的喷淋头。在此实例中，术语“喷淋头”可以是指气体分布装置，所述气体分布装置具有气体分布板，所述气体分布板具有多个通孔，用于将气体递送至工艺腔室中。在图4中所示的示例中，气体入口(以参考编号指示为“31”、“32”和“51”)配置为喷淋头。
根据一些实施例，基于工艺功率来控制气体供应的步骤可进一步包括以下步骤：控制通过一个或多个气体入口的气体流动，所述一个或多个气体入口也基于平均气体参数控制而受控。作为示例，偏移可加到平均气体参数，或可从平均气体参数中减去偏移，其中，基于当前所测量的工艺功率和设定功率来确定所述偏移。
图5绘示根据本文中所述实施例的、具有处理系统的沉积设备300(例如，溅射设备)的配置。被包括在图5的设备中的处理系统能以与上文中参照图1和图4所描述的处理系统完全相同或类似的方式来配置。
图5示出具有溅射腔室301的溅射设备300的示意性剖面图。溅射腔室301由多个溅射腔室壁限制。在典型实施例中，溅射设备300包括靶材302，所述靶材302可包括一个或多个转动式圆柱靶材组件。根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，靶材302可包括以下各项中的至少一者：铝、硅、钛、铌、锌以及合金(像氧化铟镓锌(indium galliumzinc oxide，IGZO))。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，靶材302连接至电源303。可在溅射腔室301外部提供电源303，并且电源303可经由馈入装置304而连接至靶材302，所述馈入装置例如在溅射腔室301的壁中提供。根据一些实施例，功率可以是可受控的以调整例如溅射功率。作为示例，电源303可提供电压，并且较佳地提供恒定电压。在典型实施例中，电压是可受控的以调整例如溅射功率。根据一些实施例，施加至靶材302的功率或电压可以是受控的以调整所沉积的层的性质。作为示例，溅射功率在1至50kW的范围中，特别是在5至20kW的范围中，并且特别是大约为10kW。在典型实施例中，以电压控制模式来驱动电源303。作为示例，由电源303提供的电压可在100至5000V的范围中，特别是在100至1000V的范围中，且特别是大约为400V。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，设备300可包括两个或更多个传感器313和314以及控制器(未示出)，所述两个或更多个传感器313和314各自都配置成测量溅射腔室301中的气体参数，所述控制器适用于控制通过稍后描述的气体入口的气体流动。根据一些实施例，控制器配置成：确定由传感器313和314测量的气体参数的平均气体参数；以及基于如上文中参照图1-4所述的所确定的平均气体参数来控制通过气体入口对溅射腔室301的气体供应。
此外，在溅射腔室301中，基板312设置在靶材302下方。在可与本文中所公开的其他实施例结合的典型实施例中，基板312可布置在基板支撑件311上。在可与本文中所公开的其他实施例结合的典型实施例中，用于待涂覆的基板的基板支撑装置设置在溅射腔室301中。例如，基板支撑装置可包括传送滚轮、磁引导系统和进一步的特征。
在进一步的实施例中，溅射腔室301可包括基板驱动系统，所述基板驱动系统用于驱动待涂覆的基板312进入溅射腔室301或离开溅射腔室301。出于此理由，溅射腔室301可包括设置在溅射腔室301的壁处的真空锁定腔室(vacuum lock chamber)。
在操作中，通过激发溅射气体(即，例如通过第一气体入口308而提供的惰性气体)在溅射腔室301内的靶材302与阳极之间形成等离子体。在典型实施例中，阳极设置在待涂覆的基板312下方。在典型实施例中，溅射气体包括氩。在用于溅射的一些实施例中也可使用其他惰性气体。
根据一些实施例，工艺(诸如，溅射工艺)可包括DC(直流)工艺、MF(中频)工艺以及HF(高频)工艺。在MF工艺中，可提供两个或更多个靶材，其中，这两个或更多个靶材的状态改变。作为示例，一个靶材可以是阴极，而另一个靶材(例如，相邻的靶材)可以是阳极，反之亦然。
在典型实施例中，基板312可由适合用于材料沉积的任何材料制成。举例来说，基板312可由从由以下各项组成的组中选出的材料制成：玻璃(例如，钠钙玻璃(soda-limeglass)、硼硅玻璃(borosilicate glass)等)、金属、聚合物、陶瓷、复合材料、碳纤维材料或任何其他材料或可通过沉积工艺而被涂覆的材料的组合。
根据一些实施例，大面积基板可具有至少0.174m2的尺寸。一般来说，此尺寸可以是约1.4m2至约8m2，更特别是约2m2至约9m2或甚至高达12m2。举例来说，大面积基板可以是第5代、第7.5代、第8.5代或甚至第10代，其中，第5代对应于约1.4m2的基板(1.1mx1.3m)，第7.5代对应于约4.39m2的基板(1.95mx2.25m)，第8.5代对应于约5.5m2的基板(2.2mx2.5m)，第10代对应于约8.7m2的基板(2.85m×3.05m)。可类似地实现甚至更高代(诸如，第11代和第12代)以及对应的基板面积。
溅射腔室301进一步包括所述第一气体入口308，所述第一气体入口308连接至第一气体源305。例如，第一气体源305可以是惰性气体(诸如，氩)的源。此外，阀或泵(未示出)可设置在第一气体源305与溅射腔室301之间的流体或气体连接件中，以便控制提供至溅射腔室301的惰性气体的流速和/或量。
溅射腔室301进一步包括第二气体入口309和第三气体入口310，所述第二气体入口309连接至第二气体源306，所述第三气体入口310连接至第三气体源307。在典型实施例中，第二气体源306和第三气体源307可包括氮、水蒸气、氨、硫化氢、甲烷和四氟甲烷。作为示例，在反应性溅射工艺中，当靶材包括硅且供应至工艺腔室的(反应)气体是氧(同时也供应惰性气体(诸如，氩))时，可在基板上沉积SiO2层。
根据可与本文中所述的其他实施例结合的一些实施例，基于如上所述的平均气体参数来控制通过第二气体入口309和第三气体入口310的气体供应中的至少一者。
根据本文中所述的实施例，当前的实施例基于两个或更多个传感器的平均气体参数来控制气体供应。换言之，基于相对值(即，由所述两个或更多个传感器测量的气体参数与所确定的平均气体参数之间的差异)来控制气体流动。根据一些实施例，平均气体参数可用作设定点，其中，控制对工艺腔室的气体供应，使得所测量的气体参数中的至少一个大致达到或等于平均气体参数。此外，在典型实施例中，由于基于平均值来执行控制，因此供应至工艺腔室的气体的总量可保持恒定，当使用如上所述的基于区域的控制时尤其如此。鉴于以上内容，消除传感器的污染效应和漂移是可能的，并且甚至当传感器例如由碳氢化合物污染时，对气体供应的精确供应也是可能的。
虽然上述内容针对本公开的实施例，但是可设计本公开的其他和进一步的实施例而不背离本公开的基本范围，并且本公开的范围由所附权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种用于控制对工艺腔室(301)的气体供应的方法(200)，所述方法包括以下步骤：
由在所述工艺腔室(301)中提供的两个或更多个传感器(35、36、313、314)中的每一个测量(210)气体参数；
从所测量的所述气体参数确定(220)组合的气体参数；以及
基于所确定的所述组合的气体参数来控制(230)对所述工艺腔室(301)的所述气体供应，其中控制所述气体供应的步骤包括以下步骤：调整所述气体供应，使得由所述两个或更多个传感器(35、36、313、314)中的至少一个测量的所述气体参数对应于所述组合的气体参数。
2.如权利要求1所述的方法(200)，其中所述气体参数是气体浓度、质量或压力中的至少一者。
3.如权利要求1所述的方法(200)，其中测量所述气体参数的步骤包括以下步骤：由所述两个或更多个传感器(35、36、313、314)中的每一个在时间间隔内测量两个或更多个气体参数值。
4.如权利要求3所述的方法(200)，其中所述组合的气体参数从所述两个或更多个气体参数值来确定。
5.如权利要求3所述的方法(200)，进一步包括以下步骤：
从由相应的传感器在所述时间间隔中测量的所述气体参数值来为每一个传感器(35、36、313、314)确定传感器组合值。
6.如权利要求5所述的方法(200)，其中所述组合的气体参数基于所述传感器组合值而确定。
7.如权利要求1所述的方法(200)，其中所述组合的气体参数是平均气体参数。
8.如权利要求1所述的方法(200)，其中所述气体供应进一步基于工艺功率来控制。
9.如权利要求1所述的方法(200)，其中控制所述气体供应利用P、PI或PID控制。
10.如权利要求1所述的方法(200)，其中控制所述气体供应的步骤包括以下步骤：控制通过一个或多个气体入口(31、32、51、309、310)的气体流动。
11.如权利要求1所述的方法(200)，其中所述方法在反应性工艺期间执行。
12.如权利要求11所述的方法(200)，其中所述方法在反应性溅射工艺期间执行。
13.一种控制器(40)，所述控制器用于控制对工艺腔室(301)的气体供应，其中在所述工艺腔室(301)中提供两个或更多个传感器(35、36、313、314)，所述两个或更多个传感器(35、36、313、314)各自都配置成测量气体参数，所述控制器(40)配置成：
确定由所述两个或更多个传感器(35、36、313、314)测量的所述气体参数的组合的气体参数；以及
基于所确定的所述组合的气体参数来控制对所述工艺腔室(301)的所述气体供应，其中所述控制器(40)配置成调整所述气体供应，使得由所述两个或更多个传感器(35、36、313、314)中的至少一个测量的所述气体参数对应于所述组合的气体参数。
14.一种用于控制对工艺腔室(301)的气体供应的设备(300)，所述设备包括：
所述工艺腔室(301)，其中所述工艺腔室(301)具有至少一个气体入口(308、309、310)；
两个或更多个传感器(313、314)，各自都配置成测量在所述工艺腔室(301)中的气体参数；以及
根据权利要求13所述的控制器(40)。
15.如权利要求14所述的设备(300)，其中所述两个或更多个传感器(313、314)中的至少一个选自包括以下各项的组：氧气传感器、压力计、质谱仪和残余气体分析仪。
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