CN112640078A - 用于基板处理腔室的气体输入系统 - Google Patents

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Abstract

基板处理系统包括处理腔室，所述处理腔室包括定位在所述处理腔室中的基板支撑件。所述基板处理系统包括阀系统，所述阀系统流体耦接到所述处理腔室，并且被配置成控制进入所述处理腔室中的气体的流量。所述阀系统包括主流动线路和第一气体源流动线路，所述第一气体源流动线路通过第一气体源阀流体耦接到所述主流动线路。所述阀系统包括第二气体源流动线路，所述第二气体源流动线路通过第二气体源阀流体耦接到所述主流动线路。所述第一气体源阀和所述第二气体源阀串联式定位在所述主流动线路内。

Description

用于基板处理腔室的气体输入系统
技术领域
本公开的方面大致上是关于用于将气体引入基板处理腔室中的方法和设备。
背景技术
在当前的半导体制造工业中，于处理腔室中使用气体处理基板。当在处理腔室内处理基板时，这些气体可以在彼此之间循环。此外，用于处理基板的某些气体可能彼此不兼容，这是由于这些气体不应在处理腔室内混合，或者甚至不应在通往处理腔室的导管或路径内混合。该体的混合可能导致颗粒形成或产生粉尘，这些颗粒或粉尘可能堆积在受处理的基板上。颗粒的形成可能导致不均匀的基板以及基板的污染，从而降低了基板的质量与良率。为了避免不兼容气体的混合，使用载气或净化(purge)气体将气体净化，诸如从处理腔室及导管与气体输送路径净化离开。可以在基板上的不同层的膜沉积之间净化气体。但是，净化可能会降低基板处理的效率或处理量，并且更进一步地可能残留有可污染受处理的基板的残余气体。
因此，需要一种气体输入或输送系统，该系统减少留在系统和处理腔室内的残余气体的量，并且可减少净化时间。
发明内容
本公开的方面大致上是关于用于将气体引入基板处理腔室中的方法和设备。在一个实施方式中，一种基板处理系统包括处理腔室，所述处理腔室包括定位在所述处理腔室中的基板支撑件。所述基板处理系统包括阀系统，所述阀系统流体耦接所述处理腔室，并且被配置成控制进入所述处理腔室中的气体的流量。所述阀系统包括主流动线路和第一气体源流动线路，所述第一气体源流动线路通过第一气体源阀流体耦接到所述主流动线路。所述阀系统包括第二气体源流动线路，所述第二气体源流动线路通过第二气体源阀流体耦接到所述主流动线路。所述第一气体源阀和所述第二气体源阀串联式定位在所述主流动线路内。
在一个实施方式中，一种基板处理系统包括处理腔室，所述处理腔室包括基板支撑件，所述基板支撑件定位在所述处理腔室中。所述基板处理系统包括阀系统，所述阀系统流体耦接到所述处理腔室并且被配置成控制进入所述处理腔室的气体的流量。所述阀系统包括主流动线路、氧气(O2)流动线路，所述氧气流动线路通过氧气源阀流体耦接到所述主流动线路。所述阀系统包括正硅酸乙酯(TEOS，Si(OC2H5)4)流动线路，所述TEOS流动线路通过TEOS源阀流体耦接到所述主流动线路。所述阀系统包括：甲硅烷(silane，SiH4)流动线路，所述甲硅烷流动线路通过甲硅烷源阀流体耦接到所述主流动线路；以及载气流动线路，所述载气流动线路所述载气源阀流体耦接到所述主流动线路。所述氧气源阀、所述TEOS源阀、所述甲硅烷源阀、与所述载气源阀串联式定位在该主流动线路内。所述载气源阀定位在所述主流动线路内，位于相对于所述氧气源阀、所述TEOS源阀、与所述甲硅烷源阀的上游处。
在一个实施方式中，一种将气体分配至处理腔室中的方法，包括：将基板定位在处理腔室内的基板支撑件上。所述方法包括：通过第一气体源阀将第一气体提供至所述处理腔室，所述第一气体源阀将第一气体源流动线路流体耦接到主流动线路。所述方法包括：通过第二气体源阀将第二气体提供至所述处理腔室，所述第二气体源阀将第二气体源流动线路流体耦接到所述主流动线路。所述第一气体源阀与所述第二气体源阀串联式定位在所述主流动线路内。
附图说明
为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可通过参考多种方面(其中一些方面在附图中说明)而获得上文简要总结的本公开的更具体的叙述。然而，应注意，附图仅说明示例性方面，因此不应视为对范围的限制，因为本公开可允许其他等效的方面。
图1是根据本公开的一个实施方式的基板处理系统的示意图。
图2是根据本公开的一个实施方式的阀系统的示意图。
图3是根据本公开的一个实施方式的阀系统的透视图。
图4是根据本公开的一个实施方式的阀系统的透视图。
图5是根据本公开的一个实施方式的阀系统的透视图。
图6是根据本公开的一个实施方式的阀系统的透视图。
图7是根据本公开的一个实施方式的与阀系统耦接的处理腔室的流动模型。
图8是根据本公开的一个实施方式的与阀系统耦接的处理腔室的流动模型。
为了有助理解，只要可能则使用相同的附图标记指定附图中共同的相同组件。构想到一个方面的组件和特征可有利地并入其他方面，而无需赘述。
具体实施方式
本公开大致上关于用于将气体沉积到处理腔室中(诸如用于在基板上沉积或形成膜)的设备和方法。在下文的描述和图1至图8中阐述了某些细节，以提供对于本公开的各种实施方式的彻底的了解。在下文的公开中并未阐述描述经常与沉积和蚀刻工艺相关联的已知结构与系统的其他细节，以避免非必要地混淆了各种实施方式的描述。该设备大致上关于流体耦接处理腔室的阀系统。处理腔室包括基板支撑件，用于在处理腔室内进行处理期间将基板支撑在该基板支撑件上。阀系统包括主流动线路，该主流动线路通过第一气体源阀和第二气体源阀流体耦接第一气体源流动线路与第二气体源流动线路。该第一气体源阀和该第二气体源阀串联式定位在主流动线路内。此外，分流气体源流动线路可通过第一气体转向器阀流体耦接第一气体源线路。也提供了使用上述设备的方法。
图1描绘可根据本公开的一个或多个实施方式使用的基板处理系统105的示意图。该基板处理系统105包括耦接到阀系统130和控制器110的处理腔室100。该处理腔室100大致包括限定处理容积126的顶壁124、侧壁101、和底壁122。在处理容积126中设置用于支撑基板190的基板支撑件195。该基板支撑件195是由轴杆193支撑，并且一般而言可由铝、陶瓷和/或其他适合的材料制造。可以使用位移机构使基板支撑件195在处理腔室100内以垂直方向移动。
基板支撑件195可包括嵌入式加热组件196，嵌入式加热组件196适合控制支撑在基板支撑件195的表面192上的基板190的温度。可通过从电源104施加电流至嵌入式加热组件196而电阻式加热基板支撑件195。由控制器110调控由电源供应器104供应的电流，以控制嵌入式加热组件196产生的热，由此将基板190和基板支撑件195在膜沉积期间维持在实质上恒定的温度。可以调整所供应的电流，以选择性地将基板支撑件195的温度控制在大约100摄氏度至大约700摄氏度之间。
诸如热电偶之类的温度传感器194可嵌入基板支撑件195中，以用常规方式监视基板支撑件195的温度。所测量的温度由控制器110使用，以控制供应到嵌入式加热组件196的功率，以将基板维持在期望温度。
处理腔室100包含出口通口180，所述出口通口180诸如形成在处理腔室100的底部中，如图1所示。真空泵102可以耦接(例如流体耦接)到出口通口180，其中，真空泵102用于维持处理腔室100中的期望的气体压力。真空泵102也从处理腔室100排空残余或处理后的气体以及工艺的副产物。真空泵102被配置成将诸如气体的流体泵送移出处理腔室100。
基板处理系统105可进一步包括用于控制腔室压力的额外设备，例如，定位在处理腔室100和真空泵102之间以控制腔室压力的阀(例如，节流阀和/或隔离阀)。
处理腔室100包括入口通口120，以将气体引入处理腔室100中。如图1所示，该入口通口120显示为喷头，然而，也构想其他入口。入口通口120具有多个孔隙(aperture)128，并且设置在基板支撑件195上方的处理腔室100的顶部上。入口通口120用于将来自一个或多个气体源的一种或多种气体引入处理腔室中。气体可包括一种或多种反应物气体(诸如氧气、甲硅烷、和/或正硅酸乙酯)以及一种或多种载气(诸如氩气、氮气和/或氦气)。在一个示例中，一种或多种载气包括一种或多种惰气。孔隙128可以变化并且在尺寸、数量、分布、形状、设计、和/或直径上不同，以助于用于不同工艺需求的各种气体的流动。入口通口120连接至阀系统130，阀系统130使各种气体在处理期间供应至处理空间126。由离开入口通口120并流入处理容积126的气体或气体混合物形成等离子体。等离子体可增强处理气体的热分解，从而导致材料沉积在基板190的表面191上。
入口通口120和基板支撑件195可以在处理容积126中形成或包括一对间隔开的电极。一个或多个RF电源108通过匹配网络106向入口通口120提供偏压电位，以助于在入口通口120和基板支撑件195之间生成等离子体。一个或多个RF电源108和匹配网络106可耦接到入口通口120、基板支撑件195、或者耦接到入口通口120和基板支撑件195两者，或是耦接到设置在处理腔室100外部的天线。在一个示例中，RF电源108可以以大约50kHz至大约13.6MHz的频率提供大约100瓦至大约3,000瓦之间。在一个示例中，RF电源108可以以约50kHz至约13.6MHz的频率提供约500瓦至约1800瓦之间。
控制器110包括中央处理单元(CPU)112、存储器116、和支持电路114，用于控制处理顺序并且调控来自阀系统130的气体流量。CPU112可以是任何形式的可在工业设施中使用的通用计算机处理器。软件例程可存储在存储器116中，存储器116诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘、或硬盘驱动，或是其他形式的数字存储器。在常规上，支持电路114耦接到CPU 112，并且可以包括高速缓冲存储器、时钟电路、输入/输出系统、电源供应器等等。控制器110与基板处理系统105的各个部件之间的双向通信是通过统称为信号总线118的大量信号电缆来处理，其中一些在图1中说明。
在一个示例中，基板190的表面191是实质上平坦的。替代地，基板190可具有图案化的结构，诸如具有在其中形成的沟槽、孔洞、和/或通孔的表面。基板190也可具有实质平坦的表面，而具有在实质平坦的表面表面上或实质平坦的表面表面中以期望的高度形成的结构。虽然是将基板190绘示成单一主体，但应了解，基板190可含有一种或多种用于形成半导体组件(诸如金属接触件、沟槽隔离、栅极、位线、或任何其他互连件特征)的材料。基板190可由用于制造半导体组件的一个或多个金属层、一种或多种介电材料、半导体材料、以及上述各项的组合形成。例如，取决于应用，基板190可包括氧化物材料、氮化物材料、多晶硅材料等等。
在用于存储器应用的示例中，基板190可以包括硅基板材料、氧化物材料、和氮化物材料，并且在上述材料之间夹有或并未夹有多晶硅。在一个示例中，基板190可包括沉积在基板表面上的多个交替的氧化物和氮化物材料(例如，氧化物-氮化物-氧化物(ONO))。在各种实施方式中，基板190可以包括多个交替的氧化物和氮化物材料、一个或多个氧化物或氮化物材料、多晶硅或非晶硅材料、与非晶碳交替的氧化物、与多晶硅交替的氧化物、与掺杂硅交替的未掺杂硅、与掺杂多晶硅交替的未掺杂多晶硅、和/或与掺杂非晶硅交替的未掺杂非晶硅。基板190可以是在其上面执行膜处理的任何基板或材料表面。例如，基板190可以是诸如以下材料：结晶硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、应变硅、硅锗、钨、氮化钛、掺杂或未掺杂的多晶硅、掺杂或未掺杂的硅晶片以及图案化或未图案化晶片、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、低k电介质和/或上述材料的组合。
图2是根据本公开的一个实施方式的阀系统230的示意图。阀系统230(可类似于或用作图1的阀系统130)包括耦接到处理腔室200(可类似于图1的处理腔室100)的主流动线路240。主流动线路240用于选择性地诸如通过入口通口220将气体从一个或多个气体源提供至处理腔室200。
图2显示气体源232、234、236和238，所述气体源可通过主流动线路240提供给处理腔室200。特别地，气体源232、236、和238可以是反应物气体源，并且气体源234可以是载气源。因此，阀系统230被示出为将一个或多个反应物气体源232、236、或238和/或一个或多个载气源234提供至处理腔室200。在一个示例中，阀系统230可用于将仅两个气体源(诸如第一反应物气体源232和载气源234)提供至处理腔室200。阀系统230可用于向处理腔室200提供比图2所示的更多的气体源。因此，本公开构想除图2中所示的那些实施方式之外的其他实施方式。
因此，该阀系统230包括多个气体源流动线路252、254、256、258，这些气体源流动线路252、254、256、258流体耦接到主流动线路240，以将气体源232、234、236、238提供至主流动线路240。然后，可将提供给主流动线路240的气体引入处理腔室200中(诸如通过处理腔室200的入口通口220)。阀系统230包括第一气体源流动线路252，第一气体源流动线路252通过第一气体源阀242流体耦接到主流动线路240。第一气体源流动线路252流体耦接到第一气体源232，使得来自第一气体源232的气体通过第一气体源流动线路252被提供给主流动线路240。来自第一气体源流动线路252的气体通过第一气体源阀242提供至主流动线路240，使得第一气体源阀242控制第一气体源流动线路252和主流动线路240之间的气体流量。在第一气体源232是反应物气体的情况下，第一气体源流动线路252可称为第一反应物气体源流动线路，并且第一气体源阀242可称为第一反应物气体源阀。
类似地，阀系统230包括第二气体源流动线路254，第二气体源流动线路254通过第二气体源阀244流体耦接到主流动线路240。第二气体源流动线路254流体耦接到第二气体源234，使得来自第二气体源234的气体通过第二气体源流动线路254提供至主流动线路240。来自第二气体源流动线路254的气体通过第二气体源阀244提供至主流动线路240，使得第一气体源阀242控制第一气体源流动线路252和主流动线路240之间的气体流量。在第二气体源234是载气的情况下，第二气体源流动线路254可称为载气源流动线路，并且第二气体源阀244可称为载气源阀。
在第一气体源232是反应物气体且第二气体源234是载气的情况下，载气可以用于与反应物气体混合，以助于通过主流动线路240提供反应物气体并且提供至处理腔室200。例如，当包括载气的第二气体源234和第二气体源流动线路254位于其他气体源和气体源流动线路的最上游时，在载气往下游流动且泵送至处理腔室200时可用于助于运输其他气体源。这样的来自第二气体源234的载气的上游放置能使载气经过在途中的第一气体源阀242(以及其他气体源阀(如果包括的话))到达处理腔室200，从而发挥载气的作用，载运通过第一气体源阀242提供的反应物气体。
另外，载气可以用作净化气体，以净化主流动线路240除去任何残余气体。例如，在当通过主流动线路240提供不同浓度或类型的气体至处理腔室200的循环之间，可以通过第二气体源流动线路254提供载气，以净化主流动线路240除去残余气体。这可特别用于处理腔室200内不同层的膜沉积之间。如图所示，第二气体源阀244和第二气体源流动线路254定位在主流动线路240内相对于第一气体源阀242和第一气体源流动线路252的上游处。此定位助于使来自第二气体源234的载气净化主流动线路240的长度，诸如净化主流动线路240的整个长度。
第一气体源流动线路252和第二气体源流动线路254通过第一气体源阀242和第二气体源阀244流体耦接主流动线路240。进一步而言，第一气体源阀242和第二气体源阀244定位于主流动线路240内，并且沿主流动线路240串联式定位。使阀串联式定位可减少阀系统230内的残余气体堆积。例如，当阀并联式定位时，在阀和主流动线路240之间会产生小的体积空间，残余气体可能会被捕捉住在所述小的体积空间。当(诸如在处理循环之间)净化阀系统230时，净化气体可能无法净化小的体积空间内的残余气体。此外，当残余气体与其他反应物气体源混合时，可能在主流动线路240内形成微粒，这可能导致不均匀的基板处理或是基板污染。因此，第一气体源阀242和第二气体源阀244的串联式定位可以能够减少或移除阀系统230内的无用体积(dead volume)，并且减少阀系统230内的残余气体积聚。
载气可以是在基板处理中使用的任何数量的载气，但不背离本公开的范围。例如，载气可以包括但不限于下述一者或多者：氩气(Ar)、氮气(N2)、氦气(He)和/或上述气体的任何组合。载气也可以能够与各个反应物气体混合而不会有任何结果。例如，将载气引入各个反应物气体将产生混合物，而不会形成颗粒或以不希望的方式发生反应而使得混合物对基板处理系统105产生负面的干扰。
第一气体源232可包括反应物气体源。反应物气体可以包括在基板处理中使用的任何数量的反应物气体，包括但不限于氧气(O2)、正硅酸乙酯(TEOS)(Si(OC2H5)4)和/或硅烷(SiH4)的一者或多者。在其中阀系统230包括超过一种反应物气体源的示例中，可将额外的气体源阀和气体源流动线路包括在阀系统230内。
例如，如图2所示，第三气体源流动线路256和第四气体源流动线路258包括在阀系统230内。第三气体源流动线路256通过第三气体源阀246流体耦接到主流动线路240，并且第四气体源流动线路258通过第四气体源阀248流体耦接到主流动线路240。然后，通过第三气体源阀246和第四气体源阀248将来自第三气体源流动线路256和第四气体源流动线路258的气体提供至主流动线路240。因此，第三和第四气体源阀246、248能够分别控制第三气体源流动线路256和第四气体源流动线路258与主流动线路240之间的气体流量。
在其中阀系统230中包括多个气体源232、234、236和238以及多个气体源流动线路252、254、256和258的示例中，气体源232、234、236、和238可以包括彼此不同类型的气体。例如，第二气体源234(作为最上游的气体源)可维持载气，而气体源232、236和238可以是反应物气体源。在一个示例中，第一气体源232可以是氧气，第三气体源236(或第二反应物气体源)可以是正硅酸乙酯(TEOS)，并且第四气体源238(或第三反应物气体源)可以是甲硅烷。在这样的示例中，气体源阀242、246和248可称作氧气源阀242、TEOS源阀246、和甲硅烷源阀248，并且反应物气体源流动线路252、256和258可称作氧气流动线路252、TEOS流动线路256、和甲硅烷流动线路258。因此，如图2所示，氧气源阀242、TEOS源阀246、甲硅烷源阀248、和载气源阀244沿着主流动线路240串联式定位，以减少阀系统230内未使用体积的量。
仍然参考图2，第一气体源阀242可以是包括三个通口243A、243B和243C的三向阀。此外，第一气体源阀242可相对于主流动线路240处于通常开启的位置(例如，故障保护开启位置)。例如，第一气体源阀242的通口243A和243B沿着主流动线路240定位，并且第一气体源阀242的第三通口243C沿第一气体源流动线路252定位。第一气体源阀242处于通常开启位置，使得通口243A和243B打开，以便沿着主流动线路240通过第一气体源阀242提供气体。因此，即使在阀242发生故障并且第三通口243C关闭从而无法从第一气体源流动线路252提供气体的情况下，气体仍然能够在主流动线路240内流动。然后，可将第一气体源阀242切换到关闭位置，以将气体从第一气体源流动线路252提供至处理腔室200。该关闭位置可防止气体从主流动线路240流动并且流过第一气体源阀242的第二通口243B。通常开启位置确保阀的默认位置(诸如当阀发生故障或未致动使用时)是开启的。
第一气体源阀242被配置成在源开启位置和源关闭位置之间移动。在气体源开启位置，来自第一气体源232的气体被配置为流至主流动线路240。在气体源关闭位置，来自第一气体源232的气体被配置为流至第一气体源转向器流动线路264。第一气体源转向器流动线路264使来自第一气体源232的气体转向，使得气体不进入处理腔室200。在一个示例中，第一气体源转向器流动线路264将气体转向朝向下述的一者或多者：洗涤器、火炬、存储槽、再循环或再利用气体的设备、和/或返回朝向第一气体源232。第二气体源阀244被配置为在源开启位置和源关闭位置之间移动。在源开启位置，来自第二气体源234的气体被配置为流至主流动线路240。在源关闭位置中，防止来自第二气体源234的气体流至主流动线路240。在一个示例中，当第一气体源阀242处于源开启位置时，第二气体源阀244处于源开启位置。
进一步，如上所讨论和如图2中所示，当超过一个反应物气体源流动线路252、256和258将气体供应至主流动线路240时，第二反应物气体源阀246和第三反应物气体源阀248在主流动线路240内类似于第一反应物气体源242定位。因此，反应物气体源阀246和248可以是三向阀，其中第二反应物气体源阀246包括通口247A、247B、247C，并且第三反应物气体源248包括通口249A、249B、249C。反应物气体源阀246可处于通常开启位置，使得通口247A和247B在使用期间维持通常开启，以使气体能够流过主流动线路240。类似地，反应物气体源阀248可以处于通常开启位置，从而使得通口249A和249B在使用期间维持通常开启，以使气体流过主流动线路240。
此外，第二气体源阀244是双向阀，以将第二气体源234和主流动线路240流体耦接。第二气体源阀244处于通常开启位置，使得第二气体源234可以连续地流进主流动线路240。由于第二气体源阀244大致上控制载气的流量，所以通常开启位置确保载气正在流动或被泵送到主流动线路240中以运输或载运反应物气体从主流动线路240进入处理腔室200中。因此，当第一气体源阀242开启时，则第二气体源阀244也会开启。
在一个示例中，一个或多个转向器阀262和266用于选择性地将气体从阀系统230内的主流动线路240转向。例如，如图2所示，包括第一气体转向器阀262的第一气体源转向器流动线路264流体耦接到第一反应物气体流动线路252，并且包括第二气体转向器阀266的第二气体源转向器流动线路268流体耦接到第二反应物气体流动线路256。第一气体转向器阀262可以相对于第一气体源转向器流动线路264处于通常关闭位置。第二气体转向器阀266可以相对于第二气体源转向器流动线路268处于通常关闭位置。
可开启第一气体转向器阀262(并且第一反应物气体阀242可关闭)，使得来自第一反应物气体源232的气体转向通过第一气体转向器阀262并且至第一气体源转向器流动线路264。这种布置使第一反应物气体源232转向远离阀系统230内的主流动线路240。类似地，可开启第二气体转向器阀266(并且第二反应物气体源阀246可关闭)，使得来自第二反应物气体源236的气体转向通过第二气体转向器阀266并且至第二气体源转向器流动线路268。这种布置使第二反应物气体源236转向远离阀系统230内的主流动线路240。第二气体源转向器流动线路268使来自第二反应物气体源236的气体转向，使得气体不进入处理腔室200。在一个示例中，第二气体源转向器流动线路268将气体转向朝向下述的一者或多者：洗涤器、火炬、存储槽、再循环或再利用气体的设备、和/或返回朝向第二气体源236。一个或多个转向器阀262和266有助于快速改变提供至处理腔室的气体和/或气体的量。该一个或多个转向器阀262和266也有助于减少或消除流经阀系统230的气体的流速的变化。
现在参考图3，根据本公开的一个实施方式的阀系统330的透视图。该阀系统330可以类似于或用作上文图2中所示的阀系统230，并且包括主流动线路340，主流动线路340耦接到处理腔室以选择性地将一种或多种气体源提供至处理腔室。提供给主流动线路340的气体可诸如通过流体耦接到处理腔室的入口通口320引入处理腔室。
图3显示气体歧管335，气体歧管335包括或用于通过阀系统330内的主流动线路340提供气体源。例如，阀系统330被示出为将一种或多种反应物气体源或载气源离开气体歧管335提供至处理腔室300。阀系统330包括一个或多个气体源流动线路352、354、356和358，气体源流动线路352、354、356和358流体耦接到主流动线路340，以从气体歧管335提供气体源至主流动线路340。
第一气体源流动线路352通过第一气体源阀342流体耦接到主流动线路340，而第二气体源流动线路354通过第二气体源阀344流体耦接到主流动线路340。第一气体源阀342和第二气体源阀344定位成沿着主流动线路340串联。阀系统330内包括第三气体源流动线路356和第四气体源流动线路358，且第三气体源流动线路356和第四气体源流动线路358分别通过第三气体源阀346和第四气体源阀348流体耦接到主流动线路。如上文讨论的方面，气体源阀342、344、346和348沿主流动线路340串联式定位。
第一气体源转向器阀362沿第三气体源流动线路356定位，且第二气体源转向器阀366沿第四气体源流动线路358定位。如上文讨论的方面，该第一气体源转向器阀362和第二气体源转向器阀366可用于将气体分别转向远离第三气体源流动线路356和第四气体源流动线路358，并且离开阀系统330。
图3中所描绘的阀系统330是透视图，其中阀系统330的阀342、344、346、348、362、和366通过一个或多个导管彼此流体耦接。举例而言，用于容纳一个或多个流动线路352、354、356和358的导管可包括诸如不锈钢管之类的管，所述管彼此焊接且焊接至阀342、344、346、348、362和366。此外，可以在阀系统330内(诸如在阀342、344、346、348、362和366中一者或多者与流动线路352、354、356和358之间)并入一个或多个密封件(例如O形环密封件)，以助于流体的耦合。
图4是根据本公开的一个实施方式的阀系统430的透视图。图4显示部分嵌入气体歧管435内的主流动线路440，其中主流动线路440经由入口通口420选择性地向处理腔室提供一个或多个气体源。阀系统430包括多个气体源流动线路452、454、456和458，气体源流动线路452、454、456和458流体耦接到主流动线路440，以将来自气体源的气体从气体歧管435提供至主流动线路440。
如上文所述的方面，阀系统430包括第一气体源流动线路452和第二气体源流动线路454。第一气体源流动线路452通过第一气体源气阀442流体耦接到主流动线路440。第二气体源流动线路454通过第二气体源阀444流体耦接到主流动线路440。第一气体源流动线路452和第二气体源流动线路454通过第一气体源阀442和第二气体源阀444定位在主流动线路440内。进一步，第一气体源阀442和第二气体源阀444沿主流动线路440串联式定位。
第三气体源流动线路456和第四气体源流动线路458也包括在阀系统430内。如上文所讨论，气体源流动线路452、454、456和458分别通过气体源阀442、444、446和448流体耦接到主流动线路440。因此，并且如上文所述的方面，气体源阀442、444、446和448沿着主流动线路440串联式定位。此外，在第二气体源流动线路454和第二气体源阀444用于将载气提供至处理腔室的情况下，第二气体源阀444相对于气体源阀442、446和448定位于上游。
同样如图4所示，主流动线路440可以至少部分地穿过气体源阀442、444、446和448形成，并且至少部分地穿过气体歧管435形成。例如，主流动线路440可以形成为第一主流动线路部分440A和第二主流动线路部分440B。第一主流动线路部分440A形成在气体源阀442、444、446和448内并延伸穿过气体源阀442、444、446和448。第二主流动线路部分440B形成在气体歧管435内并延伸穿过气体歧管435。因此，气体在部分440A和440B之间流动通过主流动线路440，以从气体源流动线路452、454、456和458提供气体并且将气体提供至处理腔室。此外，气体源流动线路452、454、456和458显示为形成在气体歧管435内并且延伸穿过气体歧管435，以分别提供气体至气体源阀442、444、446、448。
图5是根据本公开的一个实施方式的阀系统530的透视图。图5显示气体歧管535，具有气体源阀542、544、546和548，气体源阀542、544、546和548附接到并且流体耦接到气体歧管535。如上文所述的方面，在气体歧管535内包括主流动线路，以经由入口通口520选择性地将一种或多种气体源提供至处理腔室。气体源转向器阀562A、562B和562C也包括在阀系统530中，诸如通过附接到且流体耦接到气体歧管535。耦接到气体源转向器阀562A、562B和562B的转向器阀流动路径将气体从气体源提供离开气体歧管535并且转向远离主流动线路。
图6是根据本公开的一个实施方式的阀系统630的透视图。图6显示部分嵌入在气体歧管635内的主流动线路640，其中主流动线路640经由入口通口620选择性将一种或多种气体源提供至处理腔室。阀系统630包括多个气体源流动线路652、654、656和658，流动线路652、654、656和658流体耦接到主流动线路640，以将气体源从气体歧管635提供至主流动线路640。
阀系统630包括两个或更多个气体源阀(图中显示三个)。在图6所说明的示例中，移除了第三气体源阀并且用配接器板646代替。在这样的示例中，第三气体源流动线路656并不流体耦接到主流动线路640。配接器板646使第三气体源流动线路656从主流动线路640去耦和/或阻挡气体从第三气体源流动线路656流动并且流入主流动线路640中。但是，配接器板646可用于使主流动线路640形成于配接器板646内并且延伸通过配接器板646。此外，本领域普通技术人员得益于本公开将会理解，可以将一个或多个配接器板646适当定位在任何气体源阀位置处。图6中所说明的阀系统630的方面有助于快速更换和/或维护阀系统630的组件，诸如气体源阀。阀系统630的方面(例如配接器板646)也有助于快速改变提供至处理腔室的气体和/或气体的量。
图7和8提供留在阀系统和处理腔室内的残余气体的流动模型。特别地，图7是阀系统730的流动模型，其中气体源流动线路752、754、756和758通过气体源阀流体耦接到主流动线路740。在所说明的示例中，气体源阀和各个气体源流动线路752、754、756和758沿主流动线路740并联定位。流动模型显示大约10秒净化时段接着约10秒泵送时段之后阀系统730内的残余气体。如图所示，尽管有净化和泵送时段，但是仍有大量残余气体积聚在气体源流动线路752、756和758中，这可能导致在气体输送路径内形成颗粒或产生粉尘，这是由于不兼容的气体混合所造成。残余气体也积聚在主流动线路740的一部分中。这种颗粒形成可能会导致不均匀的基板和基板污染，从而降低质量。
此外，图8是阀系统830的流动模型，其中气体源流动线路852、854、856和858通过气体源阀耦接到主流动线路840。在图8所说明的示例中，气体源阀和各个气体源流动线路852、854、856和858沿着主流动线路840串联式定位。即使在经过仅仅三秒的净化时段而无任何泵送时段之后，流动模型显示阀系统830内的残余气体较少。如图7和图8所示，具有串联耦接到主流动线路的气体源阀造成较少的残余气体在气体流动线路和阀系统内积聚。这减少了在气体输送路径内形成颗粒或产生粉尘的几率，因为不兼容气体的混合减少。此外，这可通过降低或减少移除残余气体需要的净化和泵送时段长度和/或数量而增加处理腔室的时间效率。
本公开的优点包括气体输送路径内的残余气体积聚的显著的减少。残余气体积聚的减少可减少气体输送路径内的颗粒形成，从而提高基板生产的质量。另外，本公开的多个方面可减少气体循环之间的净化和泵送时间，从而减少在处理基板时在膜沉积操作之间的过渡时间。因此，本公开可以导致具有提高的基板质量良率的更有效和更具成本效益的基板处理系统。
尽管前述内容是针对本公开的多个方面，但是在不背离本公开的基本范围的情况下可设计本公开的其他和进一步的方面，并且本公开的范围由所附权利要求所决定。

Claims (15)

1.一种控制气体的流量的阀系统，所述阀系统包括：
主流动线路；
第一气体源流动线路，所述第一气体源流动线路通过第一气体源阀流体耦接到所述主流动线路；以及
第二气体源流动线路，所述第二气体源流动线路通过第二气体源阀流体耦接到所述主流动线路，所述第一气体源阀和所述第二气体源阀串联式定位在所述主流动线路内。
2.如权利要求1所述的阀系统，其中所述第一气体源阀与所述第二气体源阀被配置成相对于所述主流动线路处于通常(normally)开启的位置，所述第一气体源阀包括三向阀，并且所述第二气体源阀包括双向阀。
3.如权利要求2所述的阀系统，其中所述第二气体源阀定位在所述主流动线路内并且相对于所述第一气体源阀定位在上游处。
4.如权利要求1所述的阀系统，其中：
第一气体源被配置成与所述第一气体源流动线路流体耦接，并且第二气体源被配置成与所述第二气体源流动线路流体耦接；
所述第一气体源包括反应物气体，并且所述反应物气体包括下述的一者或多者：氧气(O2)、正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate(TEOS)(Si(OC2H5)4))、或甲硅烷(SiH4)；并且
所述第二气体源包括提供至所述第二气体源流动线路的载气，并且所述载气包括下述的一者或多者：氩气(Ar)、氦气(He)、或氮气(N2)。
5.如权利要求4所述的阀系统，其中所述第一气体源流动线路流体耦接到第一气体源转向器流动线路，所述第一气体源转向器流动线路通过第一气体转向器阀流体耦接到所述第一气体源流动线路，并且其中所述第一气体转向器阀包括双向阀，所述双向阀被配置成相对于所述第一气体源转向器流动线路处于通常关闭的位置。
6.如权利要求5所述的阀系统，其中所述第一气体源阀被配置成在源开启位置与源关闭位置之间移动，其中，在所述源开启位置，所述反应物气体被配置成流至所述主流动线路，并且在所述源关闭位置，所述反应物气体被配置成流至所述第一气体源转向器流动线路。
7.如权利要求6所述的阀系统，其中：
所述第二气体源阀被配置成在源开启位置与源关闭位置之间移动，其中，在所述源开启位置，所述载气被配置成流至所述主流动线路，并且在所述源关闭位置，防止所述载气流至所述主流动线路；并且
当所述第一气体源阀在所述源开启位置时，所述第二气体源阀处于所述源开启位置。
8.如权利要求1所述的阀系统，其中所述主流动线路流体耦接到处理腔室的入口通口，并且所述处理腔室进一步包括出口通口，所述出口通口有真空泵，所述真空泵流体耦接到所述出口通口并且被配置成将气体泵送出所述处理腔室。
9.如权利要求1所述的阀系统，其中所述阀系统进一步包括气体歧管，并且所述主流动线路形成为至少部分通过所述第一气体源阀、至少部分通过所述第二气体源阀、并且至少部分通过所述气体歧管。
10.一种基板处理系统，包括：
处理腔室，包括基板支撑件，所述基板支撑件定位在所述处理腔室中；以及
阀系统，所述阀系统流体耦接到所述处理腔室并且被配置成控制进入所述处理腔室的气体的流量，所述阀系统包括：
主流动线路；
氧气(O2)流动线路，通过氧气源阀流体耦接到所述主流动线路；
正硅酸乙酯(TEOS，Si(OC2H5)4)流动线路，通过TEOS源阀流体耦接到所述主流动线路；
甲硅烷(SiH4)流动线路，通过甲硅烷源阀流体耦接到所述主流动线路；以及
载气流动线路，通过载气源阀流体耦接到所述主流动线路；
其中所述氧气源阀、所述TEOS源阀、所述甲硅烷源阀、与所述载气源阀串联式定位在所述主流动线路内；并且
其中所述载气源阀定位在所述主流动线路内，相对于所述氧气源阀、所述TEOS源阀、与所述甲硅烷源阀定位在上游处。
11.如权利要求10所述的基板处理系统，其中：
所述氧气源阀、所述TEOS源阀、与所述甲硅烷源阀被配置成相对于所述主流动线路处于通常开启的位置；并且
载气源被配置成与所述载气流动线路流体耦接，并且所述载气源包括载气，并且所述载气包括下述一者或多者：氩气(Ar)、氦气(He)、或氮气(N2)。
12.如权利要求10所述的基板处理系统，其中所述阀系统进一步包括气体歧管，并且所述主流动线路形成为至少部分通过所述氧气源阀、至少部分通过所述TEOS源阀、至少部分通过所述甲硅烷源阀、至少部分通过所述载气源阀、并且至少部分通过所述气体歧管。
13.一种将气体分配至处理腔室中的方法，包括：
将基板定位在处理腔室内的基板支撑件上；
通过第一气体源阀将第一气体提供至所述处理腔室，所述第一气体源阀将第一气体源流动线路流体耦接到主流动线路；以及
通过第二气体源阀将第二气体提供至所述处理腔室，所述第二气体源阀将第二气体源流动线路流体耦接到所述主流动线路，所述第一气体源阀与所述第二气体源阀串联式定位在所述主流动线路内。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述第一气体包括下述一者或多者：氧气(O2)、正硅酸乙酯(TEOS，Si(OC2H5)4)、或甲硅烷(SiH4)，并且所述第二气体包括下述一者或多者：氩气(Ar)、氦气(He)、或氮气(N2)。
15.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
通过第三气体源阀将第三气体提供至所述处理腔室，所述第三气体源阀将第三气体源流动线路流体耦接到所述主流动线路；以及
以配接器板置换所述第三气体源阀，所述配接器板使所述第三气体源流动线路从所述主流动线路流体去耦(decouple)。
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