CN114207767B - 多站半导体处理中的可独立调整流路传导性 - Google Patents

Abstract

本文提供了用于独立调整流路传导性的方法及装置。一种多站处理装置可以包括：处理室；位于所述处理室中的多个处理站，其各自包括具有进气口的喷头；以及气体输送系统，其包括接合点和多个流路，其中每一流路：包括流量元件，包括温度控制单元，其与所述流量元件热连接，且其是能控制的以改变所述流量元件的温度，以及将处理站的一个对应进气口流体连接至所述接合点，使得所述多个处理站中的每一处理站通过不同流路流体连接至所述接合点。

Description

多站半导体处理中的可独立调整流路传导性

通过引用并入

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

在半导体处理操作期间，衬底通常是保持于处理室内的基座上，并且处理气体流入室中以将一或更多种材料层沉积在衬底上。在商业规模的制造中，每个衬底或晶片包含待制造的特定半导体设备的许多复制品，并需要许多衬底以达成所需的设备数量。半导体处理操作的商业可行性很大程度上取决于晶片内均匀性以及晶片之间处理条件的可重复性。因此，尽量确保所给定的晶片的各部分及已处理的各晶片被暴露于相同处理条件。处理条件及半导体处理工具的变化会造成沉积条件的变化，从而导致整体处理及产品中无法接受的变化。需要使处理变化最小化的技术及装置。

在此包含的背景及上下文的描述仅针对整体呈现公开内容的上下文的目的而提供。本公开内容的许多呈现发明人的成果，且单纯由于如此成果在背景技术部分中描述或在本文其他位置呈现为上下文并不表示将其认为是现有技术。

发明内容

本公开的系统、方法、及设备各自具有若干新颖方面，其中没有单一一者是独自地为本文所公开的期望特性所负责。在这些方面中包括至少以下实现方案，但其他实现方案可以在具体实施方式中进行阐述、或者可根据本文所提供的讨论而变得明显。

在一些实施方案中，可以提供一种多站处理装置。所述装置可以包括：处理室；位于所述处理室中的多个处理站，其各自包括具有进气口和面板的喷头；以及气体输送系统，其包括接合点和多个流路。每一流路可以：包括流量元件，包括温度控制单元，其与所述流量元件热连接，且其是能控制的以改变所述流量元件的温度，以及将处理站的一个对应进气口流体连接至所述接合点，使得所述多个处理站中的每一处理站通过不同流路流体连接至所述接合点。

在一些实施方案中，所述温度控制单元可以是能控制的以通过温度改变来改变其所热接触的所述流量元件的流导性。

在一些实施方案中，所述温度控制单元可以包括加热元件，所述加热元件被配置成加热其所热接触的所述流量元件。

在一些这样的实施方案中，所述加热元件可以包括电阻加热元件、热电加热器、和/或流体导管，所述流体导管被配置成使加热流体在所述流体导管内流动。

在一些实施方案中，每一喷头可以进一步包括温度控制单元，所述温度控制单元与所述喷头热连接，并且是能控制的以改变所述喷头的一部分的温度，以及每一流路可以进一步将所述喷头的面板流体连接至所述接合点。

在一些这样的实施方案中，所述温度控制单元可以与所述喷头的杆热连接，并且是能控制的以改变所述杆的所述温度。

在一些这样的实施方案中，所述温度控制单元可以与所述面板热连接，并且是能控制的以改变所述面板的温度。

在一些这样的实施方案中，所述喷头可以进一步包括背板，以及所述温度控制单元可以与所述背板热连接，并且是能控制的以改变所述背板的温度。

在一些这样的实施方案中，所述喷头可以是嵌入式安装喷头。

在一些实施方案中，所述温度控制单元可以至少部分地设置于其所在的所述流量元件内。

在一些实施方案中，每一流路的所述流量元件可以包括阀，以及每一流路的所述温度控制单元可以是能控制的以加热所述阀来改变所述阀的流导性。

在一些实施方案中，每一流路的所述流量元件包括单块，以及每一流路的所述温度控制单元可以是能控制的以加热所述单块来改变所述单块的流导性。

在一些实施方案中，每一流路的所述流量元件可以包括气体管线，以及每一流路的所述温度控制单元可以是能控制的以加热所述气体管线来改变所述气体管线的流导性。

在一些这样的实施方案中，所述接合点可以是混合碗。

在一些实施方案中，每一流路的所述流量元件可以包括接头，以及每一流路的所述温度控制单元是能控制的以加热所述接头来改变所述接头的流导性。

在一些这样的实施方案中，所述接头可以是三通接头。

在一些实施方案中，每一流路可以进一步包括两个温度控制单元，以及每一流路中的每一温度控制单元可以与所述流路的不同流量元件热接触。

在一些实施方案中，所述装置可以进一步包括控制器，其被配置成控制所述多站沉积装置以在所述多个处理站处沉积材料至衬底上。对于流体连接至所述多个处理站的第一站的第一流路，第一温度控制单元可以与第一流量元件热接触。对于流体连接至所述多个处理站的第二站的第二流路，第二温度控制单元可以与第二流量元件热接触，以及所述控制器可以包括用于下列操作的控制逻辑：在所述处理站中的每一个处提供衬底，同时沉积第一材料层至所述第一站处的第一衬底上以及第二材料层至所述第二站处的第二衬底上，以及在所述沉积的至少一部分期间，保持所述第一流量元件在第一温度，且保持所述第二流量元件在不同于所述第一温度的第二温度。

在一些这样的实施方案中，保持所述第一流量元件在所述第一温度可以包括使所述第一温度控制单元加热所述第一流量元件至所述第一温度，以及保持所述第二流量元件在所述第二温度可以包括不使所述第二温度控制单元加热所述第二流量元件。

在一些这样的实施方案中，保持所述第一流量元件在所述第一温度可以包括使所述第一温度控制单元加热所述第一流量元件至所述第一温度，以及保持所述第二流量元件在所述第二温度可以包括使所述第二温度控制单元加热所述第二流量元件至所述第二温度。

在一些这样的实施方案中，所述控制器进一步包括用于下列操作的控制逻辑：在所述沉积的至少第二部分期间，保持所述第一流量元件在不同于所述第一温度的第三温度，且保持所述第二流量元件在不同于所述第二温度的第四温度。

在一些这样的实施方案中，在保持所述第一流量元件在第一温度期间，所述第一流路可以具有第一流导性，以及在保持所述第二流量元件在第二温度期间，所述第二流路可以具有不同于所述第一流导性的第二流导性。

在一些这样的实施方案中，在保持所述第一流量元件在第一温度期间，所述第一流路可以具有第一流导性，以及在保持所述第二流量元件在第二温度期间，所述第二流路可以具有基本上等于所述第一流导性的第二流导性。

在一些这样的实施方案中，沉积于所述第一衬底上的所述第一材料层可以具有特性的第一值，以及沉积于所述第二衬底上的所述第二材料层可以具有所述特性的第二值，其基本上与所述第一值相同。

在一些这样的进一步的实施方案中，所述特性可以是湿蚀刻速率、干蚀刻速率、组成、厚度、密度、交联量、反应完成度、应力、折射率、介电常数、硬度、蚀刻选择性、稳定性或密闭度。

在一些这样的实施方案中，沉积于所述第一衬底上的所述第一材料层可以具有特性的第一值，以及沉积于所述第二衬底上的所述第二材料层可以具有所述特性的第二值，其不同于所述第一值。

在一些这样的实施方案中，所述沉积可以进一步包括：所述衬底的温度浸泡、转位、使前体流动、使清扫气体流动、使反应物气体流动、产生等离子体、以及/或者活化所述衬底上的所述前体以由此在所述衬底上沉积材料。

在一些实施方案中，提供了一种在多站沉积装置中沉积材料于衬底上的方法，所述多站沉积装置具有带有第一喷头的第一站以及带有第二喷头的第二站。所述方法可以包括：提供第一衬底至所述第一站的第一基座上；提供第二衬底至所述第二站的第二基座上；同时沉积第一材料层至所述第一衬底上以及第二材料层至所述第二衬底上；以及在所述同时沉积的至少一部分期间：保持第一流路的第一流量元件在第一温度，其中所述第一流路将接合点流体连接至所述第一喷头，以及保持第二流路的第二流量元件在不同于所述第一温度的第二温度，其中所述第二流路将接合点流体连接至所述第二喷头。

在一些实施方案中，保持所述第一流量元件在所述第一温度可以包括保持所述第一流路处于第一流导性，以及保持所述第二流量元件在所述第二温度可以包括保持所述第二流路处于不同于所述第一流导性的第二流导性。

在一些实施方案中，保持所述第一流量元件在所述第一温度可以包括保持所述第一流路处于第一流导性，以及保持所述第二流量元件在所述第二温度可以包括保持所述第二流路处于基本上与所述第一流导性相同的第二流导性。

在一些实施方案中，保持所述第一流量元件在所述第一温度可以包括加热所述第一流量元件，以及保持所述第二流量元件在所述第二温度可以包括不加热所述第二流量元件。

在一些实施方案中，保持所述第一流量元件在所述第一温度可以包括加热所述第一流量元件，以及保持所述第二流量元件在所述第二温度可以包括加热所述第二流量元件。

在一些实施方案中，所述方法可以进一步包括：在提供所述第一衬底和所述第二衬底之前，提供第三衬底至所述第一基座上；在提供所述第一衬底和所述第二衬底之前，提供第四衬底至所述第二基座上；以及同时沉积第三材料层至所述第一衬底上以及第四材料层至所述第二衬底上，而不保持所述第一流量元件在所述第一温度，且不保持所述第二流量元件在所述第二温度。所述第一衬底上的所述第一材料层的特性与所述第二衬底上的所述第二材料层的所述特性之间的第一非均匀性可以小于所述第三衬底上的所述第三材料层的所述特性与所述第四衬底上的所述第四材料层的所述特性之间的第二非均匀性。

附图说明

本文所公开的各种实现方案是以示例而并非以限制的方式在附图的图中进行说明，其中相同的附图标记指类似元件。

图1描绘了第一示例性多站半导体处理工具。

图2描绘了第二示例性多站处理工具。

图3描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第一示例技术。

图4描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第四技术。

图5描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第五示例技术。

图6描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第六示例技术。

图7描绘了用于通过ALD处理在衬底上形成材料膜的示例操作序列的流程图。

图8描绘了两衬底的材料厚度图。

图9描绘了两衬底的折射率(RI)图。

图10描绘了用于使用任何数量的处理在半导体衬底上沉积膜的单站衬底处理装置。

图11描绘了示例性多站衬底处理装置。

图12A描绘了根据公开的实施方案的示例性喷头的等角视图。

图12B描绘了图12A的示例性喷头的剖面等角视图。

图13描绘了示例性嵌入式安装喷头的剖面侧视图。

图14描绘了第三示例性多站半导体处理工具。

图15描绘了示例性热控喷头的等角视图。

图16描绘了图15的示例性热控喷头的等角剖切图。

图17描绘了图15的热控喷头的一部分的等角局部分解图。

图18描绘了图17的热控喷头的该部分的另一等角局部分解图。

图19示出了根据一些实施方案的气体分配歧管的等角剖面图。

图20示出了根据一些实施方案的图19的示例性气体分配歧管的分解图。

图21示出了根据一些实施方案的图19的示例性气体分配歧管的加热板组件的示例的俯视图。

图22示出了根据一些实施方案的图19的示例性气体分配歧管的冷却板组件的示例的俯视图。

具体实施方式

具有多站处理室的半导体处理工具通常是通过使处理气体从共同源流到接合点并接着通过单独的、通常标称相同的流路到达每一站处的气体分配设备来将处理气体输送至每一站。相同建立的流路间的流导性(flow conductance)已被发现因固有的可变性(例如制造公差内的可变性)而有所不同。此外，这些流路内的流导性已被发现其影响沉积在衬底上的材料的特性，例如材料厚度以及折射率。尽管这样的可变性通常是足够小，以至于其不影响在较早技术节点中或单站反应器中执行半导体设备制造操作的处理条件。然而，即使先前被认为是微小的流导变化，设计约束及先进的制造技术对此几乎没有留下空间。

已发现元件的流导性可通过多种方式尤其是调整元件的温度来调整。因此，本文描述的是，用于调整流路内的一或更多元件流导性的技术及装置，以修改或调节流路的流动特性。这进而可用来调整沉积材料特性和/或改善沉积的材料特性的站间(station-to-station)匹配。为了改善站间匹配，可通过例如独立地控制通往不同站的不同管线中流量元件的温度来彼此独立地调整通往单个多站室的不同站的管线中流量元件的传导性。

如所提及的，不同流路中的两个标称上相同的流量元件的流导性可能因制造公差内的可变性而有所不同。通过调整这些元件中的一者的温度，该元件的流导性被对应地调整，使得两流量元件的流导性匹配。在另一示例中，相同处理室内的两个不同站处的沉积材料特性可能不同。对于这些站中的一者，该站的流路中的一个流量元件的温度可被调整，以调整该流路的流导性，调整该站处沉积的材料的特性，并更近地匹配其他站处的特性。在另一示例中，通过入口管线到处理室的流速或其他流动特性可能稍微偏离规格。为了将流动特性调整到规格范围内，沿入口管线的元件的温度可按计划方式来调整。

一些半导体处理被用于使用多种技术来沉积一或更多材料层至衬底上，所述技术例如化学气相沉积(“CVD”)、等离子体增强CVD(“PECVD”)、原子层沉积(“ALD”)、低压CVD、超高CVD及物理气相沉积(“PVD”)。CVD处理在晶片表面上沉积膜，其通过使一或更多种气体反应物(也称为前体)流入反应器中，气体反应物在其中进行反应(可选地在等离子体辅助下，如在PECVD中)，以在衬底表面上形成产物(通常为膜)。在ALD处理中，前体被输送至晶片表面，其在此处被晶片吸附，接着通过化学或物理化学反应被转化，以在衬底上形成薄膜。等离子体可存在于室中以促进反应。ALD处理采用多个膜沉积循环，其每一者都产生“离散(discrete)”膜厚度。

ALD产生相对保形的膜，其原因是单个ALD循环仅沉积单个材料薄层，其厚度受一或更多膜前体反应物的量限制，所述膜前体反应物在其自身的成膜化学反应之前可吸附在衬底表面上(即，形成吸附受限层)。接着，可使用多个“ALD循环”以建构所需厚度的膜，并且由于各层是薄且保形的，因此所得到的膜基本上顺应于下方设备结构的形状。在某些实施方案中，各ALD循环包括下列步骤：

1.将衬底表面暴露于第一前体。

2.清扫(purge)衬底所在的反应室。

3.可选地通过暴露于高温和/或等离子体和/或通过暴露于第二前体来活化衬底表面的反应。

4.清扫衬底所在的反应室。

每一ALD循环的持续时间可小于25秒或小于10秒或小于5秒。ALD循环的一或更多等离子体暴露步骤可以具有短的持续时间，例如1秒或更短的持续时间。前体暴露步骤可以具有类似短的持续时间。在如此短的持续时间中，精确控制引入处理室的气体的流动特性非常重要。半导体设备特征尺寸的不断减小以及不断增加复杂特征几何形状的使用(如在3D设备结构中)使得该挑战更加复杂。在这些应用中，膜沉积处理必须产生厚度被精确控制的膜，其通常具有高保形性(即使非平面，材料膜也具有与底下结构的形状相关的均匀厚度)。

为了本发明的目的，术语“流体连接”用于可相互连接以形成流体连接的容积、气室、孔等，类似于术语“电气连接”用于连接在一起以形成电气连接的部件的方式。如果使用术语“流体插置”，则其可用来指与至少两个其他的部件、容积、气室或孔流体连接的部件、容积、气室或孔，使得从这些其他的部件、容积、气室或孔中的一者流向这些其他的部件、容积、气室或孔中的另一者的流体在到达这些部件、容积、气室或孔中的另一者之前先流过“流体插置”的部件。例如，如果将泵流体插置于容器与出口之间，则从容器流至出口的流体将在到达出口之前先流过泵。

I.流导性介绍

当流体从一气室流过流路到达另一气室时，该流路呈现出阻碍流体流动的限制。流体流动的相对难易程度被视为传导性或流导性，其一般是以下列方程式表示：其中C为传导性，Q为流速，P_u为流路上游的压强，P_d是流路下游的压强。流导性类似于电导率，流速类似于电流，且压强差类似于电压差。类似于电导率，流导性的倒数可视情况为阻率、流阻率或电阻率。因此，流路本身可说是具有流导性和流阻率。对于具有多个串联连接的元件和压差的流路，该流路的净传导性为各个传导性的倒数总和的倒数；类似地，净阻率为阻率的总和。

多站处理工具通常具有单个处理室，其包括多个站，例如2、4、6或8个站，衬底可在其中同时进行处理。每一站一般包括衬底支撑结构，例如基座或静电卡盘，以及用于将处理气体输送至该站处的衬底的喷头。多站处理工具通常还包括气体输送系统，其具有气体(或液体)源、阀、气体管线、以及被配置成将处理气体传输至每一站的喷头的其他流量元件，每一喷头配置成以相对均匀的方式将处理气体分配至站中的衬底的各处。气体输送系统的一部分包括多个流路，每一流路将对应的喷头流体连接至共同接合点。通常期望在所有站中建立相同且均匀的流动条件，使得这些站处的并行处理在站之间产生均匀的处理结果。因此，流路通常尽可能地构造成相同，使得接合点(例如混合室)与喷头之间的气流尽可能地相似。例如，更多气体倾向于流过较高传导性的流路，如果流路的流导性不匹配，则会导致在对应处理站处的流动不匹配。

在一些情况中，每一流路可视为包括喷头本身；因此，每一流路可延伸于共同接合点与喷头到处理站的流体连接之间。站中的喷头也可以彼此类似地构造，以在站内和站之间建立均匀的流动条件。

尽管使用相同的部件和设计，但许多流路因许多原因而具有不同的传导性，例如流路内流量元件的固有可变性，甚至相当小的可变性，而这些差异会不利地影响处理特性和晶片均匀性。例如，流路中所使用的阀因制造公差(例如+/-3％)可能具有可变的流导性。该可变性在一些应用中阻碍了对通过该流路的流导性进行足够严格的控制，且相比于其他流路，也可能导致在该流路中有不同的流动。当额外流量元件(每一者具有其自有的可变流导性)包含于流路中时，流路以及流路之间的流导可变性则复杂化。作为示例，单个流路可含有多个串联布置的阀。因此，其对于具有调整流路中的一或更多流量元件的流导性的能力是有利的，以尤其解决各个元件及整个流路的流导可变性。

另外，因流路的流导性偏离精确指定的流导性而导致偏离精确指定流动特性(例如，流速)可能会影响沉积在衬底上的材料的一或更多种特性，例如材料的厚度和/或折射率(“RI”)。例如，如下文更详细地讨论的，增加流路的流导性可减小所得材料厚度并且可增大所得RI。当然，其他沉积膜特性也可能受到影响。示例包括组成、结晶度、内应力、消光系数、介电常数、密度、介电击穿电压等等。调整流路中的一或更多个流量元件的流导性可允许对这些特性中的任一者或更多者进行微调。并且，通过允许对供应至多站室的不同站的不同输入管线的流导性进行独立调整，则可实施这些方法及装置以减少站间的非均匀性。

II.流导性调整

根据某些实施方案，通过流量元件的流导性是通过改变流量元件的温度来调整的。在一些情况中，随着温度升高，流导性减小，且流阻性增大，其原因为，如根据理想气体定律的一级近似(first approximation)，压强随温度升高而增加，且由于气体粘度随温度升高而趋向于增加。另外，由于热膨胀所引起的流量元件的几何形状改变，流导性可能随温度升高而增加或减少。例如，受热管会膨胀并且变大，其可增加通过该管的流导性。在另一示例中，阀的受热聚合物阀座也会膨胀，其可能限制通过该阀的流导性。

因此，本文所述的装置和技术调整流路的流量元件的温度，以调整通过这些流量元件的流导性，调整沉积材料的特性，并且降低站间的变化。图1描绘了第一示例性多站半导体处理工具(下文称为“工具”)。该工具100包括具有四个处理站104A-104D(每一者由虚线框包围)的处理室102，该四个处理站中的每一站包括基座106(有衬底108A在基座106A上)以及具有进气口112的喷头110；这些项目标示于处理站104A中。

工具100还包括与每一处理站104A-104D流体耦合的气体输送系统114，用于输送处理气体至喷头110，其可包括液体和/或气体，例如膜前体、载体和/或清扫和/或处理气体、次级反应物等。气体输送系统114可包括其他特征，其图形表示为框115A-115C，例如一或更多个气体源、混合容器和用于汽化将被供应至混合容器的液体反应物的汽化点，以及用以引导并控制整个气体输送系统114中的气体和液体流动的阀以及气体管线。喷头朝处理站处的衬底分配处理气体和/或反应物(例如，膜前体)。

还如图1中所看见的，气体输送系统114包括四个流路116A-116B，其各自流体连接至接合点118以及对应处理站的进气口112。例如，流路116A流体连接至接合点118以及处理站104A的进气口112并且跨接于其间，使气体从接合点118通过流路116A流到进气口112；这些流路中的每一者从接合点118延伸至进气口112。这些流路由虚线形状包围，其显示为说明性呈现，而非气体输送系统的准确、精确的示意图。接合点118可视为气体输送系统中的共享点，两个或更多个单独的流路或支路从该共享点向外分支至各自的处理站。在一些实施方案中，这可视为往处理站的相同或几乎相同流路开始的点。在一些实施方案中，可以存在多个接合点或子接合点，使得一些流路在第一接合点开始，而其他流路在第二接合点开始。参考图1，流路116A和116B可以从第一接合点延伸，而流路116C和116D可以从不同的第二接合点延伸至其各自的处理站。如下所述，在一些实施方案中，每一流路可进一步包括对应的喷头，使得每一流路跨接于接合点118与每站中的每一喷头上的一或更多点，例如喷头与处理站气室容积之间的流体连接。

在一些实施方案中，如图1所描绘的，进气口112可视为在处理室102的外部。在这些实施方案中，流路可视为位于处理室的外部。在一些其他实施方案中，进气口可在处理室102内部或部分在内部，且在这些实施方案中，流路可延伸于处理室102内部或部分在内部。

每一流路还包括温度控制单元，其被配置且可控制成改变该流路内流量元件的温度。如图1中所看见的，流路116A-116D各自分别具有单个温度控制单元120A-120D。在一些实施方案中，温度控制单元可配置成加热流量元件，并且可以包括加热元件，例如电阻加热器、热电加热器或使加热流体流动的流体导管。在一些实施方案中，温度控制单元还可配置成冷却流量元件，例如通过其具有使冷却流体可流过的流体导管。温度控制单元可设置在流量元件上、周围或内部。例如，温度控制单元可以是加热器套，且可通过包裹在管路或阀上而设置在流量元件上；在另一示例中，温度控制单元可以是电阻加热元件，其通过嵌于流体流过的管道或阀或块内而设置在流量元件内。

如所述的，在一些实施方案中，温度控制单元可以设置在流量元件(温度控制单元在其上操作)的内部或至少部分地在内部。在一些实施方案中，温度控制单元的至少一部分嵌入流量元件的一部分内。例如，电阻加热元件或加热流体导管可嵌入管路的壁内或阀的主体内。在一些情况中，温度控制单元的嵌入部分设置成使得其不接触流体。例如，嵌入管壁的电阻加热元件可以不延伸穿过内管壁而进入气体流动的管内部。流体导管可以是通道，例如管道或管，流体可流过它们，且流体被加热至升高温度，例如，高于环境温度的温度，其可以至少与流体导管的所期望的温度一样高，例如至少80℃、100℃或110℃。加热流体可以是加热的气体(例如，惰性气体，如氩或氮)或加热的液体(例如，水、乙二醇/水混合物、烃油或制冷剂/相变流体)。

通过调整流量元件的温度，例如通过加热，温度控制单元进一步配置成且可控制成调整该流量元件的流导性。如上所述，改变一些流量元件的温度，例如管路或阀，即可改变通过该流量元件的流导性。使用温度来控制流导性是有利的，因为一般来说，一旦元件被制造或安装，流量元件的流导性就不能改变。例如，阀的流导性通常在其制造后就固定了，因此无法“即时”调整。例如，如上所述，大多数阀具有制造公差，例如+/-3％，其在没有阀的物理改变下一般是无法改变的。然而，如本文所述调整阀的温度可调整阀的流导性，以减小其变化，例如将其减小至小于或等于+/-2％、+/-1％或+/-0.5％。

虽然工具100示出为具有四个站，但工具的其他实施方案可以具有更多或更少的站，例如2、6、8或10个站。这些工具可以被配置为相同，使得每一处理站具有在该站与接合点之间延伸的对应流路，并且包括至少一个温度控制单元。在一些实施方案中，每一流路可以具有多于一个的温度控制单元，且每一流路可以具有多个且不同的流量元件。

例如，在如图1中所描绘的一些实施方案中，工具100可以具有单个接合点118，其被视为混合碗，处理气体在其中流动并混合。连接至混合碗118可以是四个相同(或意指除了例如较小构造及制造差异以外的相同)流路116A-116D，虽然在图1中并未将其示为相同，其每一者延伸至对应处理站处的进气口，如上所述。例如，流路116A从混合碗118延伸至处理站104A的进气口112；类似地，流路116D从混合碗118延伸至处理站104D的进气口112D。在一些这样的实施方案中，这些流路可包括配管元件而没有阀。每一温度控制元件可以是被设置在用于流路的管的一部分周围的加热器。该部分可以被视为沿管的部分或全部外周缘的周缘部分，以及沿管的部分或全部长度的纵向部分。

在一些其他实施方案中，该工具可具有包括可被温度控制的多个不同流量元件的流路。图2描绘了第二示例性多站处理工具。在此，工具200包括与图1相同的四个处理站204A-204D，但气体输送系统214的四个流路不同。每一流路216A-216D(仅有其中一者标示于虚线形状内)延伸于接合点218与对应处理站的进气口212之间。每一流路还包括多个流量元件，例如针对流路216A标示的那些元件，包括阀222、单块224(附接有其他流量部件，如第二阀226以及质量流量控制器228)、以及一或更多气体管线230。虽然未标示，但其他三个流路216B-216D包括这些相同的流量元件。如进一步所示的，温度控制单元220可设置在这些流量元件中的一或更多个上或内。例如，如图2中所看见的，温度控制单元220可以设置于阀222上，单块224内以及气体管线230上。温度控制单元可以通过调整该流量元件的温度来调整这些元件中的每一者的流导性。虽然未示于图1或2中，在一些实施方案中，每一流路可以包括可被温度控制的其他流量元件，例如接头，包括三通接头，其在流路内的接合点(除了接合点118以外)处；此可能包括流路内两个或三个管线之间接合处的接头。如其他流量元件，温度控制单元可以设置于这些其他流量元件上或内，其可配置成通过调整该流量元件的温度来调整这些元件中的每一者的流导性。

如上所述，每一流路可进一步包括对应的喷头，且每一喷头的流导性可通过控制一或更多方面的喷头的温度而是可调整的。本文所述的喷头可以包括由背板和面板界定的气室容积，该面板朝向半导体处理容积(半导体衬底可在其中进行处理)的前面。面板可包括多个气体分配孔，其允许气室容积中的气体流过面板并进入衬底与面板之间(或支撑晶片的晶片支撑件与面板之间)的反应空间。类似于气体流过的其他流量元件，喷头的一些特征(例如内表面的构造以及背板和/或面板的特征)以及通孔的构造(例如，其直径及彼此间的间距)可能会影响并限制通过喷头的气流。控制一或更多方面的喷头的温度可调整通过喷头的流导性，以例如导致更均匀的流过喷头和/或降低晶片的非均匀性。

喷头通常分为以下大类：嵌入式安装(flush-mount)和枝形吊灯型(chandelier-type)。嵌入式安装喷头通常整合于处理室的盖体中，即，喷头既充当喷头又作为室盖。枝形吊灯型喷头不充当为处理室的盖体，而是通过杆悬挂在其半导体处理室内，该杆用于将这样的喷头与这样的室的盖体连接，并对将被输送至这样的喷头的处理气体提供一或多条流体流路。图1、2、12和14中的喷头被显示为枝形吊灯型喷头。在一些实施方案中，本文所述的任一喷头可以是嵌入式安装喷头。

图12A描绘了根据公开的实施方案的示例性喷头的等角视图，图12B描绘了图12A的喷头的剖面等角视图。图12B的剖面图是沿图12A中的剖面线A-A截取的。喷头1210是具有杆1218的示意性枝形吊灯型喷头。在这些图中，喷头1210包括具有气室入口1203的背板1202以及连接至背板1202的面板1204。喷头1210的进气口1205可被视为气体流入喷头1210的杆中的点；该进气口1205可被视为本文所述的进气口，例如图1、2及13的进气口112以及212。背板1202及面板1204一起部分地定义出喷头1210内的气室容积1208，且在一些情况下，挡板(未示出)可设置在气室容积1208内。背板1202及面板1204在喷头内可设置成彼此相对，使得其具有相互面对的表面。面板1204包括部分地定义气室容积1208并且面向背板1202的背表面1212，以及配置成面对设置于处理室内的衬底的前表面1214。面板1204还包括多个通孔1216(在图12B中标出一个)，其从背表面1212穿过面板1204延伸到前表面1214，并允许流体从气室容积1208行进至喷头1210的外部并到达衬底上。

一些喷头可包括一或更多温度控制单元，以控制一或更多方面的温度，并且因而调整喷头的流导性。图12A和12B的喷头包括温度控制单元，其可用于控制喷头的温度。在一些实施方案中，喷头1210可以包括一或更多温度控制单元，其被配置成控制喷头杆1218的温度。在一些情况中，控制喷头的节流元件(如气室容积1208和多个通孔1216)上游的杆的温度因而控制其流导性的作法，使得通过喷头能有更精确且均匀的流导性控制和调整。如图12A及12B中代表性地示出的，喷头1210包括设置在杆1218上的一温度控制单元1220A，以加热、控制杆1218的温度并且因而控制杆1218的流导性。温度控制单元1220A可以是单个单元或多个单元。温度控制单元1220A可包括设置于杆1218周围和/或内部的一或更多个电阻加热器、设置于杆1218周围或内部并且配置成使热传导流体(例如经加热的水)流动以加热杆的一或更多个流体导管、或设置在杆1218的孔中的一或更多个筒式加热器。

在一些实施方案中，温度控制单元1220A还可以包括一或更多个冷却元件，其被配置成主动地冷却该杆1218，例如设置于杆1218周围或内部并配置成使热传导流体(例如经冷却的水)流动并冷却该杆1218的一或更多个流体导管。在一些这样的实施方案中，温度控制单元1220A可以具有两个部分，第一部分作为配置成加热该杆1218的加热部分，第二部分作为配置成冷却该杆1218的冷却部分。这些部分中的每一者均可包括部分子集，例如第一部分包括多个加热元件。

图15描绘了示例性的热控喷头的等角视图；图16描绘了图15的示例性热控喷头的等角剖切图。在图15和16中，示出了喷头1500。喷头1500包括面板1514，其在底侧中可具有大量的气体分配孔1544(未见于图15中，但见于图16)。面板1514可以与背板1546连接，背板1546又可通过杆1512且在一些实施方案中通过杆基部1518而与冷却板组件1502结构连接且热连接。杆1512可包括一或更多个孔，例如枪钻孔，其尺寸可设计成接收例如筒式加热器或加热器元件1510。在所描绘的示例性喷头1500中，有三个加热器元件1510，其沿着杆1512的进气口1504的三侧设置，并且沿中央气体通道1538的几乎整个长度延伸(见图16)。在一些实施方案中，可提供额外孔或洞，其延伸到相似深度并且可配置成接收温度探针，例如热电偶，其可插入其中以测量喷头1500中靠近气体分配气室的温度。

冷却板组件1502可如所示具有分层构造，虽然其他实施方案可使用其他制造技术(例如积层制造或铸造)来提供类似结构。冷却板组件1502可包括盖板1532，其例如通过扩散接合或硬焊而接合至第一板1526，第一板1526进而接合至第二板1528，第二板1528又接合至第三板1530。应理解的是，尽管这些结构在本申请中称为“板”，但其可包括延伸背离原本整体上呈平坦表面的特征，从而使“板”具有3维结构，其使这些结构有非平坦的外观。

冷却板组件1502可以包括内部冷却管道1536，其整体地围绕杆1512延伸，且其可流体连接于冷却板组件1502内，以使冷却剂从冷却剂入口1506流过其中，随后在流到冷却剂出口1508之前流过外部冷却管道1534(其可环绕(或至少部分地环绕)内部冷却管道1536)。

当喷头1500安装在半导体处理系统中时，其可连接至几个额外的系统。例如，加热器元件1510可以与加热器功率源1564连接，该加热器功率源可以在控制器1566的指引下提供功率至加热器元件1510。控制器1566可例如具有一或更多个处理器1568及一或更多个存储器设备1570。一或更多存储器设备(如本文稍后所讨论的)可存储用于控制该一或更多处理器以执行各种功能或控制硬件的各种其他部件的计算机可执行指令。

图17和18描绘了图15的热控喷头的一部分的等角局部分解图。在图17和18中，盖板1532和第一板1526均已被移除，从而暴露冷却板组件1502内的冷却流路。如所能看见的，中央气体通道1538可位于紧邻加热器筒1510，其可以用于提供热给中央气体通道1538内流动的气体。内部冷却管道1536以及外部冷却管道1534清楚可见。如所能看见的，外部冷却管道1534是由第一板1526以及第二板1528(其在组装诸多板时对齐)中的两个匹配管道形成。外部冷却管道1534可延伸围绕中央气体通道1538的全部或几乎全部(例如约300°弧)。外部冷却管道1534的一端可与内部冷却管道1536流体连接，其可允许流过内部冷却管道1536的冷却剂随后流过外部冷却管道1534而不离开冷却板组件，且接着通过冷却剂出口1508。

如图18中可看见的，第一板1526具有第一表面，其接合至第二板1528的第二表面，以形成冷却板组件的一部分。该第一表面可任选地包括上述匹配管道中的一者以及多个凸部1540，其每一者可被置入且尺寸设计成突出进入内部冷却管道1536的对应或相似形状的部分中，因而形成具有非常薄的U形剖面的流体流动通道，其一般使流过内部冷却管道1536的流体在凸部所在区域中加速，因而增加这些区域中冷却流体的雷诺数(Reynoldsnumber)，并增加冷却流体与内部冷却管道1536的壁之间以及冷却流体与凸部1540之间的热传导；这增加了内部冷却管道1536的冷却效率。

凸部1540可将尺寸设计为使得内部冷却管道1536底部与凸部1540的面对表面(facing surface)之间的间隙大致与内部冷却管道1536侧壁与凸部1540的面对表面或侧壁之间的间隙相同。例如，在示例性喷头1500中，内部冷却管道1536侧壁与凸部1540接触面或侧壁之间的间隙约1mm，而内部冷却管道1536底部与凸部1540接触面之间的间隙约1.3mm。凸部1540在该示例中从第一板1526延伸约14mm；这导致内部冷却管道具有约7.2立方厘米的容积。相比之下，外部冷却管道(其具有约6mm的高度和约6.3mm的宽度)具有约9.6立方厘米的容积；冷却板组件内的入口和出口的容积分别贡献额外约1.4立方厘米和0.8立方厘米。在这种布置中，可以将每分钟约3800至5700立方厘米的冷却剂流供应至冷却管道，从而导致冷却板组件1502的冷却管道内每分钟有约200至300次完全替换的冷却流体；冷却流体，例如水、氟化冷却剂(例如来自Solvay的PFPE)或其他冷却液。这可以使得冷却板组件得以保持在约20℃至60℃的温度，而喷头面板1514保持在约300℃至360℃的温度，例如350℃。应理解的是，以上关于示例性喷头1500所讨论的特定尺寸和性能特质并非旨在进行限制，且具有不同尺寸及性能特性的其他喷头也可落入本发明的范围内。

应进一步注意的是，凸部1540从第一板1526朝面板1514向下延伸。因此，来自面板1514和杆1512的热可沿着内部冷却管道1536的侧壁而流向第一板1526，以及从第一板1526流向凸部1540的端部处(即在相反的方向上)。这可能对流过内部冷却管道的冷却剂的热化有平衡的效果，因为内部冷却管道1536侧壁的温度梯度在内部冷却管道1536底部处(即最靠近面板1514)可以是最高的且在内部冷却管道1536的顶部附近(即最靠近第一板1526)是最低的，而凸部1540中的温度梯度则可以反转，即在第一板1526附近为最高温度且内部冷却管道1536的底部附近为最低温度。这促进了更有效的热传导。

如图12B中进一步所示的，喷头1210的面板1204可额外地或可替代地包括一或更多个温度控制单元1220B，其配置成对面板1204进行加热、冷却、或其两者。这些温度控制单元1220B可以包括设置于面板1204内并与面板1204直接接触和/或热连接至面板1204的一或更多个电阻加热器。当温度控制单元1220B与面板1204热连接时，也如本文中总体上所述，热能配置成直接在这些项目之间传播或间接通过插置于温度控制单元1220B与面板1204之间的其他导热材料，例如导热板(例如，包括金属)。可替代地，或额外地，温度控制单元1220B可包括一或更多个流体导管，其设置于面板1204内或与面板1204热接触，并且配置成使热传导流体(例如经加热的水和/或经冷却的水)流动，并且加热和/或冷却面板1204。

图19示出了根据一些实施方案的气体分配歧管1906(例如喷头)的等角剖面图。气体分配歧管1906可含有多种部件。例如，气体分配歧管1906可包括面板组件1908，其可以与温度控制组件1912导热接触；温度控制组件1912与真空歧管1910导热接触，真空歧管1910与面板组件1908导热接触。温度控制组件1912可包括冷却板组件1920、加热板组件1914(其偏离冷却板组件1920以形成间隙1916)、以及分配在间隙1916内的多个热扼流圈1918，其每一者将于下文进一步详细描述。

图20示出了根据一些实施方案的图19的气体分配歧管1906的分解等角剖面图。图20分别示出了气体分配歧管1906的一些部件及特征，例如热扼流圈1918，其可见于图20中在冷却板组件1920与加热板组件1914之间。

热扼流圈1918可以在冷却板组件1920与加热板组件1914之间提供可配置的导热通道。在一些实施方案中，热扼流圈1918可配置成使通过气体分配歧管1906执行的半导体制造操作所需的指定热量消散。

如图20所示，每一热扼流圈1918可包括间隔物1974。每一间隔物可包括中心区域1976，且每一热扼流圈1918可包括穿过中心区域1976的螺栓1978。热扼流圈1918可基于所需热导率而由各种材料组成。例如，为了减小热导率，热扼流圈1918可以由铜、铝、钢或钛组成。热扼流圈1918在整个实施方案中尺寸上可以变化，具体取决于期望多少散热量。然而，热扼流圈1918在平行于图3第二外表面的平面中的总剖面面积(包括间隔物1974和螺栓1978)可以介于第一外表面1926的表面积的1.7％至8.0％之间，例如，面板组件面向热扼流圈且与温度控制组件或真空歧管组件传导接触的表面积的1.7％至8％之间。

如上所述，图19的气体分配歧管1906可以包括加热板组件1914。图21示出了根据一些实施方案的图19的气体分配歧管1906的加热板组件1914的示例性俯视图。加热板组件1914可以包括例如可传导热的加热板，例如标准铝板。可通过电阻加热元件1988向板提供热量，该电阻加热元件1988嵌于板中或设为与板紧密热接触，例如如图所示通过压入已加工到板中的曲折槽中。例如，电阻加热元件1988可以具有金属外壳，其具有将电阻部件(例如镍铬合金线的线圈)与护套分开的内部绝缘体(例如氧化镁)。可通过供应变化电流通过电阻加热元件1988来改变提供至加热板组件1914的热。该加热板组件1914配置成加热面板组件1908。

图19的气体分配歧管1906可以包括冷却板组件1920。图22示出了根据一些实施方案的图19的气体分配歧管1906的冷却板组件1920的示例性俯视图。冷却板组件1920可以包括冷却通道1980。冷却液(例如水)可以流过冷却通道1980，以对面板组件1908提供热控制。举例来说，温度范围为15至30摄氏度的冷却水可流过冷却通道1980，以使面板组件1908的温度保持在200至300摄氏度范围内。可替代地，这种冷却可以使用高温兼容的热传导流体(例如)来完成。

一些嵌入式安装喷头可构造为类似于一些枝形吊灯型喷头。嵌入式安装喷头可以具有背板和带有通孔的面板，其一起形成内部气室容积；可加热背板、面板和/或往背板的进气口，以控制通过喷头的流导性。图13描绘了示例性嵌入式安装喷头的剖面侧视图。在此，嵌入式安装喷头1310包括带有气室入口1303的背板1302和连接至该背板1302的面板1304。喷头1310的进气口1305可被视为气体流入喷头1310的点；该进气口1305可被视为本文所述的进气口，例如图1、2及14的进气口112及212。背板1302和面板1304一起部分地定义出喷头1310内的气室容积1308，且在一些情况中，挡板(未示出)可设置在气室容积1308内。背板1302和面板1304在喷头内可设置成彼此相对，使得其具有彼此面对的表面。面板1304包括部分定义气室容积1308并面向背板1302的背表面1312，以及配置成面向所设置的衬底(当其安装于处理室内时)的前表面1314。面板1304还包括多个通孔1316(图13中标出两个)，其从背表面1312穿过面板1304延伸到前表面1314，并且允许流体从气室容积1308行进至喷头1310外部并且到达衬底上。

嵌入式安装喷头还可以包括一或更多个温度控制单元，以控制一或更多方面的温度，并因而调整喷头的流导性。图13的喷头包括温度控制单元的说明性示例，其可用于控制喷头的温度。在一些实施方案中，喷头1310可以包括一或更多个温度控制单元1320A，其配置成控制背板1302的温度。在一些情况中，控制背板1302的温度可以改变喷头限制性通孔1316上游处的气室容积1308内的流导性，并且因此通过喷头提供更准确且均匀的流导性控制和调整。温度控制单元1320A可以是单个单元或多个单元。温度控制单元1320A可以包括一或更多个设置于背板1302上和/或内的电阻加热器、设置于背板1302上或内并且配置成使热传导流体(例如经加热的水)流动以加热杆的一或更多个流体导管、或设置在背板1302的孔中的一或更多筒式加热器。

在一些实施方案中，温度控制单元1320A还可以包括一或更多个冷却元件，其配置成主动地冷却该背板1302，例如设置于背板1302上或内并且配置成使热传导流体(例如经冷却的水)流动且冷却该背板1302的一或更多个流体导管。在一些这样的实施方案中，温度控制单元1320A可以具有两个部分，第一部分作为配置成加热该背板1302的加热部分，第二部分作为配置成冷却该背板1302的冷却部分。这些部分中的每一者均可包括部分子集，例如第一部分包括多个加热元件。

喷头1310的面板1304还可以包括一或更多个温度控制单元1320B，其配置成对面板1304进行加热、冷却、或其两者。这些温度控制单元1320B可以包括一或更多个电阻加热器，其设置于面板1304内、与面板1304直接接触和/或热连接至面板1304(因此热能被配置成直接在这些项目之间传播，或间接通过其他导热材料，例如导热板(例如，其包含金属)，其插置于温度控制单元1320B与面板1304之间)。可替代地或额外地，温度控制单元1320B可以包括一或更多个流体导管，其设置于面板1304内或与面板1304热接触，并且配置成使热传导流体(例如，经加热的水和/或经冷却的水)流动且加热和/或冷却面板1304。示例性温控喷头描述于上文并示于图19-22中。

图14描绘了示例性多站半导体处理工具1400。除了工具1400的每一流路1416A、1416B、1416C及1416D分别包括每一对应处理站104A、104B、104C及104D的对应喷头110A、110B、110C及110D外，该工具1400与图1中的并于本文中进行描述的工具100相同。例如，流路1416A流体连接至处理站104A，并且包括设置在处理站104A内的喷头110A。工具1400的这些流动路径1416A、1416B、1416C及1416D可视为分别跨接于接合点118与一或更多个方面的喷头110A、110B、110C及110D之间，因而包围并延伸经过每一喷头的进气口112。在一些实施方案中，每一流路在喷头中终止的点可被视为喷头与处理站的内部容积之间的流体连接处，其可被视为喷头的气体分配端口。

也如图14中所看见的，每一喷头110A、110B、110C和110D包括一或更多个分别由项目1420A、1420B、1420C和1420D表示的温度控制单元。这些喷头中的每一者可如本文关于图12A和12B的喷头1210或图13的喷头1310所描述的来配置。例如，喷头110A、110B、110C和110D的一或更多个温度控制单元1420A、1420B、1420C和1420D可以被配置成控制杆(例如1220A)、面板(例如，1220B)、或其两者的温度那样。因此，喷头110A、110B、110C和110D的这些一或更多个温度控制单元1420A、1420B、1420C和1420D可用于以与本文所述任何其他流量元件(用于本文所述的任一技术)的相同方式来控制通过喷头的流导性。例如，关于图3-6所述技术的流量元件可以是图12A、12B、13和14的喷头。

III-示例技术

本文的技术和装置利用处于不同温度的两个或更多个流路来调整通过一个流路的流导性、调节沉积材料的特性、并且减少站间的变化。在一些实施方案中，可通过调整一站的流路中流量元件的温度，并且因而改变流导性以及调整该站处的材料特性，来减小站间的材料特性差异；这可以视为调节该站处的材料特性。该温度也可以在沉积处理中进行调整，以在整个材料中产生具有不同值的膜特性。例如，可以在沉积期间调整差距，以在材料内使得材料的一部分具有某特性的一值，而材料的另一部分具有该特性的另一值，例如不同的RI值。在一些实施方案中，可调整流量元件的温度并因而调整流导性，使得其与所期望的流导性或另一流量元件的流导性相匹配；这可以被视为该流量元件的硬件调节。例如，阀的流导性可通过改变其温度来调整，使得阀与另一阀的流导性相匹配或基本上相匹配(例如，相差在+/-2％、+/-1％或+/-0.5％内)。以利用多种方式来实施温度和流导性的调整。

因此，在一些实施方案中，两个或更多个流路的流量元件的温度可以在整个沉积中彼此互不相同，包括在沉积期间改变温度。这可以包括温度(i)从互不相同的值开始并且在整个沉积中保持处于这些不同值，(ii)从相同的值开始，接着在稍后沉积处理中改变为不同值，(iii)从不同值开始，接着在稍后沉积处理中改变为相同值，以及(iv)从不同值开始，接着在稍后沉积处理中改变为其他不同值。在一些其他的实施方案中，温度在整个沉积中可以彼此相对地保持在相同值，但在整个沉积中可改变其值。

A.温度为不同值的示例技术

在第一示例性技术中，在沉积一或更多材料层于衬底上的沉积处理的至少一部分期间，两个或更多个流路的流量元件的温度彼此互不相同。在该部分期间，一流路的一流量元件设定为并保持在第一温度，而第二流路的另一流量元件设定为并保持在第二温度。如本文所使用的，材料的“层”可以是在完整沉积处理之后所沉积的材料的全部层，其可以包括材料的多个子层，且还可以包括材料的单个离散层或子层，例如通过原子层沉积(ALD)所沉积的材料的单个离散层。

图3描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第一示例性技术。将参考图1的工具100、处理站104A与104B以及流路116A与116B来描述该技术。虽然参考图1的工具100的特征，但该技术同样适用于本文所述的任何其他工具，例如图2的工具200和图13的工具1300，以及本文所述流路的任一流量元件，包括例如，阀、单块、一或更多气体管线、三通接头、接头和喷头。这些技术也可以用于控制通过不同流量元件的流导性，例如一流路中的阀以及另一流路中的单块。在框301中，将第一衬底108A设置在第一站104A的第一基座106A上，且在操作303中，将第二衬底108B设置在第二站104B的第二基座106B上。在一些实施方案中，可以相反顺序或同时执行框301和303。

一旦这些衬底设置于其各自的基座上，一或更多个材料层就可以同时且各自沉积至第一及第二衬底上，如框305所示。这可以在第一衬底上产生一或更多第一层，并且在第二衬底上产生一或更多第二层。如本文更详细地描述的，沉积处理的一部分一般涉及例如在ALD沉积的注入阶段期间或在化学气相沉积(CVD)活化期间使一或更多种处理气体从喷头流至衬底上。这些处理气体通过前述流路流向衬底，所述流路可以具有相对于其他流路设定为不同温度的流量元件。如框307所指明的，分别在第一和第二衬底上的一或更多个第一和第二层沉积的至少一部分期间，第一流路(如116A)的第一流量元件可以保持在第一温度，而第二流路(如116B)的第二流量元件可以同时保持在不同于第一温度的第二温度。在一些实施方案中，温度的维持可以是流量元件的主动加热，例如通过产生热的电阻加热器。在一些其他实施方案中，温度的维持可缺少加热或不加热流量元件，使得温度控制单元不主动加热流量元件；流量元件因此可保持在该流量元件周围的周围环境温度下。

在一些实施方案中，这些不同温度可以在沉积全部所期望的材料层所要求的整个沉积处理过程中维持。例如，如果ALD处理要执行500个循环，则可以在所有这500个循环中始终保持这些第一和第二温度。例如，可以在沉积处理开始之前或一些启动操作期间进行该温度调整以及设定。这些操作可以包括衬底装载、衬底的温度浸泡(其被加热)、转位(indexing)以及填充安瓿。

在一些情况中，在整个沉积中维持流路有不同温度的流量元件，可以在不同站产生彼此具有基本上相同特性的材料层，例如厚度及RI(实质上相同意指彼此相差例如在10％、5％、1％、0.5％或0.1％内)。这可导致较佳的站间匹配。例如，如果确定两站之间的厚度在某个阈值内相互不匹配，接着对于随后沉积处理，可调整其中一站的流路中的流量元件的温度，以改变流导性，进而改变该站处的沉积厚度，使得站间的厚度更接近。在一些其他实施方案中，每一站处的沉积材料层可具有互不相同的特性，例如不同厚度。这仍可导致其他材料特性有较佳匹配。例如，材料特性可具有互不相同的密度，但仍导致相同厚度(这可能是由于其他处理条件，例如沉积速率导致)。

对于一些实施方案，可仅对于沉积处理的一部分维持不同流路的不同流量元件温度，以仅改变一部分沉积材料的特性。在同一衬底上沉积具有不同特性的层可能有利于仅对总沉积材料的一部分(例如，一层或多层)的特性进行微调。这也可能有利于在衬底的处理期间对处理条件或材料性能的漂移进行调整。例如，由于材料同时在不同站处沉积在一组衬底上，故其中一站处的处理条件可能在此处理期间发生漂移，例如等离子体功率增加或减小，其又可能导致材料层具有与其他层不同的材料特性(例如不同厚度)，并导致站间的非均匀性。在一些处理期间调整一或更多流路的流导性可能得以对漂移处理条件进行调整，并且减少产生的非均匀性。例如，如果一站的等离子体功率在处理期间发生漂移(其改变沉积材料的厚度)，则可通过调整其温度来调整该站的流路的流导性，以解决该漂移情况，从而在该站处产生材料厚度的所期望的量。

在另一类似情况中，处理条件可能倾向于在批量衬底(例如200或500个衬底)期间漂移，且这些漂移条件可能导致材料特性的非均匀性或非均匀性增加，例如不同厚度。在该批量衬底中的一些衬底期间调整一或更多个流路的流导性可能能够对漂移处理条件进行调整并且减小所产生的非均匀性。例如，如果一站的等离子体功率在处理该批量期间(例如，在处理该批量中特定数量的衬底后)发生漂移，从而该站处的沉积厚度可能会漂移超过可接受的阈值，则可以调整该站的流路的流导性，以解决该漂移情况，从而产生材料厚度的所期望的量。

批量衬底可以被定义为达到极限(例如积聚极限)之前或之时可以特定沉积处理进行处理的衬底的数量。例如，当材料沉积在多个衬底上时，来自沉积处理的材料在一或更多个内部室表面(例如室壁、基座以及喷头的表面)上累积，其在本文中称为“积聚(accumulation)”。当在同一室内于该室清洁之间处理多个衬底时，该积聚随着更多衬底进行处理而增加。当室中的积聚达特定厚度时，在室中可能发生不利影响，且当积聚达这种厚度时(其可称为积聚极限)，则停止衬底的处理并清洁室。在这种示例中，特定室中的ALD处理可具有的积聚极限，其为室上积聚对该室中处理的衬底造成不利影响的点。因此，在该室中处理的批量衬底被限制在达到/>积聚极限之前可在该室中处理的衬底数量。

在第二示例性技术中，不同流路中的流量元件的温度可以从互为相同温度开始，接着在稍后沉积处理中被调整为不同温度。在此，例如，在两个温度相同时，可能会发生一些沉积，其可能无任何各自温度控制单元所施加的热，或者可能是高于环境温度的相同受热温度。在沉积的该第一部分后，可调整不同流路的流量元件的温度，包括加热第一流量元件至第一温度，并加热第二流量元件至第二温度。在该调整之后，在第一和第二衬底上执行额外沉积，而第一流量元件保持在第一温度，且第二流量元件保持在第二温度。如上所述，在一些实施方案中，仅有一流量元件可被主动加热，而另一流量元件不被加热。例如，可通过主动加热流量元件来达到并保持第一流量元件的第一温度，而且可不向第二流量元件施加热。参考图3，该沉积的第一部分以及流路调整可被视为在框301和303之后且在框305和307之前发生。

在第三示例性技术中，类似但相反于第二示例技术，不同流路中的流量元件的温度可从互不相同的温度开始，接着在稍后沉积处理中改变为相同温度。在此，可使用主动冷却(例如通过冷却流体)、被动冷却或主动加热，来进行相同温度的调整。在一些这样的实施方案中，可以调整一流量元件的温度，使得其与另一流量元件的温度相同。在一些其他这样的实施方案中，两流量元件的温度可被调整至另一相同温度。参考图3，流路调整以及该沉积的较后部分可被视为在框301-307之后发生。

类似地，第四示例性技术可以包括在衬底上执行同时沉积的第一部分，而不同流路中的流量元件的温度保持在互不相同的温度，接着执行同时沉积的另一部分，且不同流路中的流量元件的温度则保持在其他不同温度。图4描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第四技术。在此，框401至407与以上关于图3描述的框301至307相同。在图4中，执行框401、403、405及407，接着在这些框之后，在框409中，第一流量元件的温度调整至不同于第一温度的第三温度，且第二流量元件的温度调整至不同于第二温度的第四温度。在流量元件处于这些其他不同温度之后，对于沉积的第二部分，在框411中于两衬底上执行另一同时沉积，且流量元件保持在这些其他不同的温度。

在一些实施方案中，对于每一站的温度调整量可相对于每一站互为不同。例如，第一流量元件可以从第一温度调整X度，而第二流量元件可从第二温度开始调整Y度。在一些其他实施方案中，可能期望将流量元件保持在互不相同的温度，但对其调整相同的量(例如，以X度调整两者温度)。这可对所有衬底提供均匀控制和特性调整。

另外，虽然本文的技术是相对于两站的两流路进行描述，但这些技术可以应用于任何数量的多站和流路。例如，在如图1所示的具有四站室的工具中，每一流路中至少一流量元件的温度可以不同于其他流路中对应流量元件的温度。在一些情况中，如图5所示，其描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第五示例性技术，对于一或更多个材料层同时沉积于四站104A-104D中的四个衬底上的沉积处理的至少第一部分，第一流路116A的第一流量元件可以处于第一温度，第二流路116B的第二流量元件可以处于第二温度，第三流路116C可以处于第三温度，且第四流路116D的第四流量元件可以处于第四温度。在一些实施方案中，这些温度中的至少两者可以互不相同，且其他温度可以相同或不同。例如，所有温度可以互不相同，第一和第二温度可以互不相同，而第三和第四温度与第一或第二温度相同，或者第一、第二及第三温度都可以互不相同，而第四温度可以与其他温度中的任一者相同。

本文所述的技术还适用于每一流路内的多个流量元件的温度控制。例如，两个或更多个流量元件可以加热至不同温度，以产生通过该流路的所期望的流导性。例如参考图2，这可以包括加热每一流路216A-216D的两个或更多流量元件222、224、226及228。

B.有相同温度的示例性技术

如上所述，不同流路的流量元件在沉积期间相对于彼此保持在相同温度，但在沉积处理期间则相对于参考温度保持在不同温度。该概念示于图6中，其描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第六示例性技术。在此，框601和603与上述框301和303相同。对于框605和607，在一或更多个材料层同时沉积至第一和第二衬底上期间，第一和第二流量元件两者都保持在相同的第一温度下。在框609中，第一和第二流量元件两者都调整到相同的第二温度，其后，在框611和613中，在一或更多个材料层同时沉积至第一和第二衬底上期间，第一和第二流量元件两者都保持在相同的第二温度下。

在此，流量元件在沉积期间相对于彼此保持在相同温度，但相对于参考温度(例如工具的周围环境)则处于不同差距。这些实施方案可以在整个材料中生成具有不同特性值的沉积材料。例如，第一衬底上的沉积材料在材料内具有两个不同特性，例如两个不同RI。这些差距会进行额外次调整，以在沉积材料内产生额外值以及梯度。

C.在多种沉积处理中使用示例性技术

所有示例性技术均可用于多种沉积处理中，例如CVD以及ALD。例如，参考图3，框305和307的第一和第二温度的同时沉积和维持可用于第一和第二衬底的整个CVD或ALD沉积处理。在此处理之后，可执行后处理操作且可从室中移除衬底。对于例如ALD之类的循环沉积处理，可以对一或更多个沉积循环执行上述框305和307、405和407、411和413、605和607以及611和613的同时沉积及温度维持，使得这些框可以在整个沉积处理中重复。

如上所述，典型ALD循环包括(1)将衬底表面暴露于第一前体；(2)清扫衬底所在的反应室，(3)活化衬底表面的反应，其通常用等离子体和/或第二前体，以及(4)清扫衬底所在的反应室。图7描绘了用于通过ALD处理在衬底上形成材料膜的示例性操作序列的流程图。如图7中可见，以上项目1对应于框758，以上项目2对应于框760，以上项目3对应于框762，且以上项目4对应于框764，这四个框执行N个循环，随后停止该处理。

在具有多个同时沉积和温度保持框的技术中，例如图4和6的示例性技术，整个沉积处理可分为两个或更多部分，每一部分具有特定数量的沉积循环，且对于每一部分的循环，执行与其相应部分相关联的那些框。例如，一部分可具有X个循环，另一部分可具有Y个循环，例如，参考图4，执行框405和407达X个循环，使得在所有X个循环期间第一和第二温度保持不变，接着对于沉积的第二部分，在所有Y个沉积循环期间第三和第四温度保持不变。可类似地执行所有其他示例性技术，使得在整个沉积处理的一部分中执行每一同时沉积及温度框达特定沉积循环数。

对于本文所述的所有示例性技术，取决于其他处理条件，同时沉积于衬底上的沉积材料层可以相同或可以不同。例如，其可具有相同的厚度或其可以具有不同密度。

D.校准的其他技术

在一些实施方案中，可执行校准沉积处理，以确定流量元件温度并将其与不同材料特性值相关联。校准沉积处理可以包括将第一组衬底设置在站处，将每一站的每一流路中流量元件的温度设定在第一温度并且保持在第一温度，同时将材料沉积至第一组衬底上，接着测定(例如通过测量)所得材料特性值(例如厚度和RI)。接下来，可以将第二组衬底装载至基座上，可以将流量元件的温度设定于第二温度并且保持于第二温度，可以在第二组衬底上重复沉积处理，以及可以再次测定所得材料的特性值。可在N个不同距离对N组衬底重复该沉积和测定。每一站所测得的材料特性值与该站发生沉积的流量元件的温度相关联，且此信息可用于上述任何技术中，以调整温度并且沉积已知材料特性值。

IV.实验结果

图8描绘了两衬底的材料厚度图。在此，四组两个衬底在两站室中进行处理。对于每一组，站1的流路中的流量元件(即气体管线)加热至每组的不同温度。在总共8个衬底上测得的平均材料厚度显示于图8中；横轴为气体管线的温度，单位为摄氏度，纵轴为衬底上沉积材料的平均厚度。可以看出，沉积材料的总厚度随站1的流量元件的温度升高而减小。例如，组1具有约42.5摄氏度的最低温度、约127埃的最大厚度；第一组在两站间还具有最大厚度非均匀性。在组4中，流量元件处于约80℃的最高温度，站1厚度最低，约/>该第四组在两站之间还具有最小非均匀性。根据这些结果，厚度非均匀性可以通过增加一站的流路中一流量元件的温度来降低。虽然站2的流路中没有流量元件被加热，但在不同衬底组期间，发现沉积物厚度有变化。尽管如此，该图说明了每一站之间的厚度差可通过调整一站的至少一流量元件的温度来调整。站1的该趋势可能是由处理室或处理参数中其他变化条件所引起。在一些情况中，这会被流速或衬底温度的恒定偏移所抵消。可替代地或额外地，如图8所示，站间非均匀性可通过提高一站的流路中至少一流量元件的温度来降低。

在另一类似实验中，测量RI并将其与不同流量元件温度进行比较。图9描绘了两衬底的折射率(RI)图。在这里，四组两个衬底在两站室中进行处理。对于每一组，站1的流路中一流量元件(即气体管线)加热至每一组的不同温度。在总共8个衬底上测得的沉积材料的RI示于图9中；横轴为气体管线的温度，单位为摄氏度，纵轴为衬底上沉积材料的平均RI。可以看出，相比于图8中所看见的厚度，RI随站1流量元件的温度升高而增大。例如，组1具有约42.5℃的最低温度以及约1.45的最小RI；该第一组在两站之间还具有最小RI非均匀性。在组4中，流量元件处于约80℃的最高温度，站2的RI最高，约1.65；该第四组在两站之间具有最大非均匀性。根据这些结果，RI非均匀性可通过降低一站的流路中一流量元件的温度来降低。另外，虽然对于在图9中沉积于站1的材料而言，每组衬底的RI随着温度升高而减小，但该图说明每一站之间的差可通过调整一站的至少一流量元件的温度来调整。图9中所示的站1的趋势可以是从站2减少的每一单位流速被其余站(例如站1)所获取的结果，因为总流速可以由单一源(如单一MFC)控制。因此，如果所有其他条件保持不变，则站2的参数减小(其通过加热被控制)可能相较于其余站而呈现降低、反向的影响。

V.其他示例装置

在一些实施方案中，半导体处理工具或装置可具有控制器，其于下文中更详细地描述，其具有用于执行本文所述的任何及所有示例技术的程序指令。例如，图1及2的工具可具有额外特征，例如用于执行示例性技术的控制器。这包括控制配置成可控制的温度控制单元。控制器可以具有程序指令，以控制装置将材料沉积至站处的衬底上，包括执行上述技术。这可以包括提供第一衬底至第一站(例如站104A)的第一基座上、提供第二衬底至第二站(例如站104B)的第二基座上、同时沉积一或更多个第一材料层至第一衬底上及一或更多个第二材料层至第二衬底上，并在同时沉积的至少一部分期间保持第一站的第一流路(例如116A)的第一流量元件在第一温度，而第二站的第二流路(例如116B)的第二流量元件在不同于第一温度的第二温度。

每一工具或装置可包括本文所述的额外特征。图10描绘了用于使用任何数量的处理在半导体衬底上沉积膜的单站衬底处理装置。图10的装置1000具有单一处理室1010，该处理室1010在内容积中具有单一衬底座1018(例如，基座)，该内容积可通过真空泵1030而维持在真空下。气体输送系统1002和喷头1004也流体连接至该室，以用于输送(例如)膜前体、载体气体、和/或清扫气体、和/或处理气体、第二反应物等。在图10中还显示了用于在处理室中产生等离子体的装置。图10中所示意性描绘出的装置常用于执行ALD，但其可适用于执行其他膜沉积操作，例如常规的CVD，尤其是等离子体增强CVD。

为了简单起见，将处理装置1000描绘成独立的处理站，其具有用于维持低压环境的处理室主体1010。然而，应理解，可将多个处理站包括于如本文所述的公共处理工具环境中(例如，在公共反应室内)。举例而言，图11描绘了多站处理工具的实现方案，其将在下文进一步详细讨论。此外，应理解，在一些实现方案中，处理装置1000的一或更多硬件参数(包括本文详细讨论的那些)可通过一或更多个系统控制器而以编程方式进行调整。

处理站1010与气体输送系统1002流体连通，该气体输送系统1002用于将处理气体(其可包括液体和/或气体)输送至分配喷头1004。气体输送系统1002包括混合容器1006，其用于将输送至喷头1004的处理气体进行混合和/或调节。一或更多个混合容器入口阀1008和1008A可控制处理气体向混合容器1006的导入。

一些反应物可以液体形式储存，在汽化之后并且后续输送至处理室1010。图10中的实现方案包括汽化点1012，其用于将待供应至混合容器1006的液体反应物进行汽化。在一些实现方案中，汽化点1012可以是加热液体注入模块。在一些其他实现方案中，汽化点1012可以是加热汽化器。在又一些其他实现方案中，可将汽化点1012从处理站去除。在一些实现方案中，可提供位于汽化点1012上游的液体流量控制器(LFC)，以控制用于汽化且输送至处理室1010的液体的质量流量。

如上所述，喷头1004在处理站处将处理气体和/或反应物(例如，膜前体)朝向衬底1014进行分配，其流量由喷头上游的一或更多阀(例如，阀1008、1008A和1016)所控制。在图10所显示的实现方案中，衬底1014位于喷头1004下方，并显示为放置在基座1018上。喷头1004可具有任何合适的形状，且可具有任何合适的端口数量和端口布置以将处理气体分配至衬底1014。在一些具有两个或更多个站的实现方案中，气体输送系统1002在喷头的上游包括阀或其他流量控制结构，其可将朝向各站的处理气体和/或反应物的流量进行独立控制，使得气体可流向一站但不流向另一站。此外，可将气体输送系统1002配置以对输送至多站装置中各站的处理气体和/或反应物进行独立控制，使得提供至不同站的气体组成是不同的；例如，在同一时间在这些站之间的气体组成的分压可以是不同的。

在图10中，喷头1004和基座1018被电气连接至用于为等离子体供电的RF电源1022和匹配网络1024。在一些实现方案中，可通过对处理站压力、气体浓度、RF源功率、RF源频率、以及等离子体功率脉冲时间中的一或更多者进行控制，以控制等离子体能量(例如，通过具有适当机器可读指令和/或控制逻辑的系统控制器)。举例而言，RF电源1022和匹配网络1024可以在任何合适功率下进行操作以形成具有期望的自由基物质组成的等离子体。同样，RF电源1022可提供任何合适频率及功率的RF功率。装置1000还包括DC电源1026，其被配置以对基座(其可以是静电卡盘(“ESC”))1018提供直流电流，以便产生静电夹持力并将其提供至ESC1018及衬底1014。基座1018还可以具有一或更多个温度控制元件1028，其被配置成将衬底1014加热和/或冷却。基座1018还被配置成升高以及降低至(如在基座表面与喷头之间所测得的)各种高度或距离。

在一些实现方案中，该装置是以系统控制器中的适当硬件和/或适当机器可读指令进行控制，该系统控制器可经由输入/输出控制(IOC)指令的序列来提供控制指令。在一示例中，用于为等离子体点燃或维护设定等离子体条件的指令是以处理配方的等离子体启动配方形式所提供。在一些情况下，处理配方可按顺序布置，使得用于处理的所有指令是与该处理同时执行的。在一些实现方案中，用于设定一或更多等离子体参数的指令可被包括在等离子体处理前的配方中。举例而言，第一配方可包括用于设定惰性气体(例如，氦)和/或反应物气体流速的指令、用于将等离子体产生器设定至功率设定点的指令、以及用于该第一配方的时间延迟指令。后续的第二配方可包括用于启动等离子体产生器的指令、以及用于该第二配方的时间延迟指令。第三配方可包括用于关闭等离子体产生器的指令、以及用于该第三配方的时间延迟指令。应理解的是，这些配方可以在本公开的范围内以任何合适的方式进一步细分和/或重复。

如上所述，多站衬底处理工具中可包括两个或更多个处理站。图11描绘了示例性的多站衬底处理装置。关于装置成本、操作费用、以及增加生产量的各种效率可通过使用如图11所显示的多站处理装置来实现。举例而言，通过为所有四个处理站抽空废弃处理气体等方式，可使用单一真空泵为所有四个处理站创造单个高真空的环境。取决于实现方案，各处理站可具有气体输送用的专用喷头，但可共享同一气体输送系统。同样，等离子体产生器装置的某些元件(例如，电源)可以在处理站之间共享，然而取决于实现方案，某些方面可能是处理站特异性的(例如，如果喷头用于施加等离子体产生电位)。再次，应当理解的是，还可通过在每一处理室使用更多或更少数量的处理站(例如，每一反应室使用2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、或16、或更多处理站)而更大或更少程度地实现这样的效率。

图11的衬底处理装置1100采用包含多个衬底处理站的单一衬底处理室1110，其中该多个衬底处理站中的每一个可用于对被保持于该处理站处的晶片座(例如，基座)中的衬底上执行处理操作。在该特定实现方案中，多站衬底处理装置1100被显示为具有四个处理站1131、1132、1133和1134。取决于实现方案、以及例如并行晶片处理的所需程度、尺寸/空间限制、成本限制等等，其他类似的多站处理装置可具有更多或更少的处理站。在图11中还显示了衬底搬运机械手1136和控制器1138。

如图11所显示的，多站处理工具1100具有衬底装载端口1140和机械手1136，该机械手1136被配置成移动衬底，从通过晶舟1142所装载的卡匣中通过大气端口1140进入处理室1110内，并位于四个站1131、1132、1133和1134中的一者上。这些处理站可以与图1和2相同或相似。

RF功率在RF功率系统1122处产生并分配至站1131、1132、1133、或1134中的每一者；类似地，DC功率源1126被分配至各站。RF功率系统可包括一或更多个RF功率源(例如，高频(HFRF)和低频(LFRF)源)、阻抗匹配模块、以及滤波器。在某些实现方案中，功率源可仅限于高频或低频源。RF功率系统的分配系统可对称于反应器并且可以具有高阻抗。该对称性和阻抗使得将大约相等量的功率输送至各站。

图11还描绘了衬底转移设备1190的实现方案，其用于将衬底在处理室1114内的处理站1131、1132、1133和1134之间进行转移。应理解，可采用任何合适的衬底转移设备。非限制性的示例包括晶片旋转架及晶片搬运机械手。

图11还描绘了系统控制器1138的实现方案，其用于控制处理工具1100及其处理站的处理条件与硬件状态。系统控制器1138可包括一或更多个存储器设备1144、一或更多个海量储存设备1146、以及一或更多个处理器1148。处理器1148可包括一或更多个CPU、ASIC、通用计算机和/或专用计算机、一或更多个模拟和/或数字输入/输出连接、一或更多个步进马达控制板等。

系统控制器1138可执行在处理器1148上的机器可读的系统控制指令1150，在一些实现方案中，系统控制指令1150是从海量储存设备1146载入至存储器设备1144中。系统控制指令1150可包括多个指令，其用于控制：时间、气态与液态反应物的混合物、室和/或站的压力、室和/或站的温度、晶片温度、目标功率等级、RF功率等级、RF暴露时间、DC功率以及夹持衬底的持续时间、衬底基座、卡盘、和/或基座位置、各站中的等离子体形成、气态与液态反应物的流动、基座的竖直高度和由处理工具1100所执行的特定处理的其他参数。这些处理可包括各种类型的处理，包括但不限于与将膜沉积在衬底上有关的处理。系统控制指令1150能以任何合适的方式进行配置。

在一些实现方案中，系统控制指令1150可包括用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)指令。举例而言，一或更多个沉积处理的各步骤可以包括由系统控制器1138所执行的一或更多指令。用于设定最初膜沉积处理的处理条件的指令例如可包括在相应的沉积配方中，并且对于覆盖膜沉积同样如此。在一些实现方案中，可将配方按顺序布置，使得用于处理的所有指令与该处理同时执行。

在一些实现方案中可以采用储存在与系统控制器1138相关的海量储存设备1146和/或存储器设备1144上的其他计算机可读指令和/或程序。程序或程序段的示例包括衬底定位程序、处理气体控制程序、压力控制程序、加热器控制程序、以及等离子体控制程序。

在一些实现方案中，可以存在与系统控制器1138相关的用户接口。用户接口可以包括显示屏幕、装置和/或处理条件的图像软件显示器、以及用户输入设备(例如，指向设备、键盘、触屏、麦克风等)。

在一些实现方案中，由系统控制器1138所调整的参数与处理条件有关。非限制性的示例包括处理气体组成和流量、温度、压力、等离子体条件(例如，RF偏置功率等级、频率、暴露时间)等。此外，控制器可配置成对处理站中的条件进行独立控制，例如控制器提供指令以在一些站但并非所有站中点燃等离子体。这些参数可以配方的形式提供于使用者，该配方可利用用户接口而进行输入。

可通过来自各种处理工具传感器的系统控制器1138的模拟和/或数字输入连接以提供用于监控处理的信号。用于控制处理的信号可输出在处理工具1100的模拟和/或数字输出连接上。可被监控的处理工具传感器的非限制性示例包括质量流量控制器(MFC)、压力传感器(例如，压力计)、热电耦、负载传感器、OES传感器、用于对晶片物理特性进行原位测量的计量装置等。经适当编程的回馈及控制算法可与来自这些传感器的数据一起使用以维持处理条件。

系统控制器1138可提供用于实行沉积处理的机器可读指令。所述指令可控制各种处理参数，例如DC功率等级、RF偏置功率等级、站对站的偏差(例如，RF功率参数的偏差)、频率调整参数、压力、温度等。所述指令可控制这些参数以根据本文所述的各种实现方案而操作膜堆叠件的原位沉积。

系统控制器通常将包括一或更多个存储器设备以及一或更多处理器，其被配置成执行机器可读指令，使得该装置将根据本文所述的方法而执行操作。可将包含指令(其用于控制根据本文所公开的衬底掺杂处理的操作)的机器可读的非瞬时介质耦合至该系统控制器。

如上所述，通过使膜沉积能够在多个衬底上并行进行，并且同时在各种站之间利用公共处理装置，在公共衬底处理室中的多个处理站处对多个衬底进行处理可增加生产量。一些多站衬底处理工具可使用于将晶片以相等数量的循环同时进行处理(例如，对于一些ALD处理)。鉴于处理站及衬底装载与转移设备的这种配置，各种处理顺序是可行的以允许膜沉积(举例而言，对于ALD处理的膜沉积的N个循环、或对于CVD处理的相等的暴露持续时间)在多个衬底之间并行(例如，同时地)发生。

如上所述，关于装置成本、操作费用、以及增加生产量的各种效率可通过使用多站工具来实现。然而，在公共室中同时处理多个衬底可能造成沉积材料的站间差异，例如包括平均膜厚度、晶片面上的均匀性、例如湿蚀刻速率(WER)与干蚀刻速率(DER)的物理特性、化学特性和光学特性的差异。可存在对于材料特性的可接受的站间偏差的各种阈值，但期望的是减少这些差异以便重复制造用于商业制造规模的均匀衬底。本文所述技术可调整这些特性中的一或更多者，例如湿蚀刻速率、干蚀刻速率、组成、厚度、密度、交联量、化学过程、反应完成度、应力、折射率、介电常数、硬度、蚀刻选择性、稳定性及密闭度(hermeticity)。

尽管上述公开聚焦于调整流导性以控制沉积参数，但相同的控制可用于对蚀刻处理中的蚀刻特性进行控制。一些半导体加工处理涉及各种材料的图案化与蚀刻，所述材料包括导体、半导体和电介质。一些示例包括导体，例如金属、或碳；半导体，例如硅、或锗；以及电介质，例如硅氧化物、氧化铝、二氧化锆、二氧化铪、硅氮化物和钛氮化物。原子层蚀刻(“ALE”)处理使用顺序的自限反应以将材料薄层移除。一般而言，ALE循环是用于执行一次蚀刻处理(例如，蚀刻单层)的最小一组操作。一个ALE循环的结果为衬底表面上的至少一些膜层被蚀刻。通常，ALE循环包括改性操作以形成反应层，随后为移除操作以仅将该反应层进行移除或蚀刻。该循环可以包括例如将反应物或副产物中的一者移除的某些辅助操作。通常，循环包含独特操作序列的一个示例。

作为示例，常规的ALE循环可包括下列操作：(i)输送反应物气体；(ii)从室清扫反应物气体；(iii)输送移除气体与任选的等离子体；以及(iv)清扫室。在一些实施方案中，可非保形地执行蚀刻。改性操作通常会形成薄且具反应性的表面层，其具有小于未改性材料的厚度。在示例性改性操作中，可通过将氯引入室内以对衬底进行氯化。使用氯来作为示例性的蚀刻剂物质或蚀刻气体，但应当理解的是可以将不同蚀刻气体引入室中。可取决于待蚀刻衬底的类型及化学品来选择蚀刻气体。可将等离子体点燃并且氯会与衬底进行反应以用于蚀刻处理；氯可与衬底进行反应、或可吸附至衬底的表面上。由氯等离子体所产生的物质可通过在容纳衬底的处理室内形成等离子体而直接产生、或是它们可在不容纳衬底的处理室内远程地产生，并可供应至容纳衬底的处理室内。

因此，以上任何技术与装置可用于进行蚀刻。在一些实施方案中，这些技术可以在各站中移除一部分的材料，而不是在各站中沉积材料层。这可以在蚀刻或沉积处理中提供晶片对晶片的更大均匀性。举例而言，在图3中，操作305可以是蚀刻阶段，其中对于蚀刻处理的第一部分，当第一和第二基座分别以第一和第二距离相隔开时，同时产生第一和第二等离子体以将材料的第一和第二部分分别从第一和第二衬底移除。例如，在图3中，框305可以是蚀刻阶段，其中对于蚀刻处理的第一部分，可在第一及第二衬底上执行同时蚀刻，并且使第一及第二流路的第一及第二流量元件分别保持在第一及第二温度，以从第一及第二衬底去除材料的第一及第二部分。

在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本概念的透彻理解。本概念可在不具有某些或所有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，并未详细描述众所周知的处理步骤和/或结构，以免不必要地模糊所描述的概念。尽管一些概念是将结合特定实施方案而进行描述，但应当理解的是，这些实施方案并非意在进行限制。

在本申请中，术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”、以及“部分加工的集成电路”能够互换使用。本领域技术人员将理解到：术语“部分加工的集成电路”可指的是在硅晶片上进行集成电路加工的许多阶段中的任一阶段期间的硅晶片。在半导体设备产业中使用的晶片或衬底通常具有200mm、或300mm、或450mm的直径。以下的详细描述假设本发明以这样的晶片实现。然而，本发明不限于此。工件可具有各种形状、尺寸、以及材料。除了半导体晶片外，其他可利用本发明的工件包括各种制品，例如印刷电路板、磁性记录介质、磁性记录感测器、镜、光学组件、微机械设备等。

除非本公开内容的上下文清楚地要求，否则，在整个说明书与权利要求中，“包含”、“包括”之类的词应解释为包括在内的意思，而不是排他性或穷举性的含义；即，应解释为“包含、但不限于”的意思。使用单数或复数的词通常也分别包含多个或单数。此外，“在此”、“在此以下”、“在上方”、“在下面”以及类似含义的术语是指本申请整体而不是本申请的任何特定层。当在两个或更多项目的列表中使用“或”这个字时，此字适用于所有下列的解释：在列表中的项目中的任一者、在列表中的项目的全部和在列表中的项目的任何组合。术语“实现方案”是指本文中所述的技术及方法的实现方案，以及体现本文中所述的结构和/或并入本文中所述的技术和/或方法的物理对象。除非另外指明，否则本文中的术语“基本上”是指与参考值相差在5％以内。例如，基本上垂直是指与平行相差在+/-5％以内。

应理解的是，本文中序数标号的任何使用，例如(a)、(b)、(c)、...，仅用于组织目的，并非旨在对每一序数标号相关联的项目传达任何特定的顺序或重要性。尽管如此，可能会有序数标号相关联的某些项目可能本就需要特定顺序的情况，例如，“(a)获取有关X的信息，(b)基于有关X的信息确定Y，以及(c)获取有关Z的信息”；在此示例中，(a)需在(b)之前被执行，因为(b)依赖于(a)-(c)中所获取的信息，然而可在(a)和/或(b)中任一者之前或之后执行。

当理解的是，例如词句“对于该一或更多＜项目＞中的每一＜项目＞”或“每一＜项目＞的(of each<item>)”中(如果用于本文中)词语“每一”的使用，应理解为包括单个项目组及多个项目组两者，即，使用词语“对...每一者(for…each)”的含义是，在程序语言中使用其来指称所指全部项目群中的每一项目。例如，如果所指的项目群是单个项目，则“每一”将仅指该单个项目(尽管事实上“每一”的字典定义经常是定义为指“两个或更多事物中的每一者”)，并不意味必须有这些项目中的至少两者。类似地，当所选项目可具有一或更多子项目并对该等子项目中的一者作出选择时，应理解的是，在所选项目具有一个且只有一个子项目的情况中，选择该一个子项目本来就是选择该项目本身。

应理解的是，提及总体上被配置为执行多种功能的多个控制器，旨在涵盖这些控制器中仅有一者配置成执行所公开或讨论的所有功能的情况，以及各种控制器各自执行所讨论功能的子部分的情况。

对本公开中所述实施方案的各种修改对本领域技术人员而言是显而易见，且本文中所定义的一般原理在不背离本发明的精神或范围下可应用于其他实施方案。因此，权利要求不是用于限制于本文所呈现的实施方案，而是应被赋予符合本文所公开的本公开、原理及新颖特征的最宽广范围。

在分开的实现方案背景下描述了在本说明书中的某些特征也可以在单个实施方案中以组合形式实施。相反，在单一实施方案背景下描述的各种特征也可分开在多个实施方案中或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然上文可能将特征描述为以某些组合作用并且甚至最初是如此主张，但来自所主张的组合的一或更多特征在一些情况中可从该组合中删去，且所主张的组合可以针对子组合或子组合的变化。

类似地，尽管在附图中以特定顺序描绘了操作，但这不应理解为要求这些操作以所示的特定顺序或以连续顺序来执行，或是执行所有示出的操作以实现所期望的结果。此外，附图可以流程图形式示意性地描绘一个或多个示例处理。然而，未描绘的其他操作可结合于示意性示出的示例处理中。例如，可在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行一或更多额外操作。在某些情况中，多任务及并行处理可能是有利的。此外，上述实施方案中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施方案中都要求这样的分离，且应当理解为，所述程序部件及系统可大体上在单一软件产品中整合在一起或封装至多个软件产品中。另外，其他实施方案都落在以下权利要求的范围内。在一些情况下，可按不同顺序执行权利要求中所描述的动作且仍达到所期望的结果。

Claims (33)

1.一种多站处理装置，所述装置包括：

处理室；

位于所述处理室中的多个处理站，其各自包括具有进气口的喷头；以及

气体输送系统，其包括接合点和多个流路，其中每一流路：

包括流量元件，

包括温度控制单元，其与所述流量元件热连接，且其是能控制的以改变所述流量元件的温度，以及

将处理站的一个对应进气口流体连接至所述接合点，使得所述多个处理站中的每一处理站通过不同流路流体连接至所述接合点。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述温度控制单元是能控制的以通过温度改变来改变其所热接触的所述流量元件的流导性。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述温度控制单元包括加热元件，所述加热元件被配置成加热其所热接触的所述流量元件。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述加热元件包括电阻加热元件、热电加热器、和/或流体导管，所述流体导管被配置成使加热流体在所述流体导管内流动。

5.根据权利要求1所述的装置，其中：

每一喷头进一步包括面板和温度控制单元，所述温度控制单元与所述喷头热连接，并且是能控制的以改变所述喷头的一部分的温度，以及

每一流路进一步将所述喷头的面板流体连接至所述接合点。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述温度控制单元与所述喷头的杆热连接，并且是能控制的以改变所述杆的所述温度。

7.根据权利要求5所述的装置，其中所述温度控制单元与所述面板热连接，并且是能控制的以改变所述面板的温度。

8.根据权利要求5所述的装置，其中：

所述喷头进一步包括背板，以及

所述温度控制单元与所述背板热连接，并且是能控制的以改变所述背板的温度。

9.根据权利要求5所述的装置，其中所述喷头是嵌入式安装喷头。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述温度控制单元至少部分地设置于其所在的所述流量元件内。

11.根据权利要求1所述的装置，其中：

每一流路的所述流量元件包括阀，以及

每一流路的所述温度控制单元是能控制的以加热所述阀来改变所述阀的流导性。

12.根据权利要求1所述的装置，其中：

每一流路的所述流量元件包括单块，以及

每一流路的所述温度控制单元是能控制的以加热所述单块来改变所述单块的流导性。

13.根据权利要求1所述的装置，其中：

每一流路的所述流量元件包括气体管线，以及

每一流路的所述温度控制单元是能控制的以加热所述气体管线来改变所述气体管线的流导性。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述接合点为混合碗。

15.根据权利要求1所述的装置，其中：

每一流路的所述流量元件包括接头，以及

每一流路的所述温度控制单元是能控制的以加热所述接头来改变所述接头的流导性。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述接头为三通接头。

17.根据权利要求1所述的装置，其中：

每一流路进一步包括两个温度控制单元，以及

每一流路中的每一温度控制单元与所述流路的不同流量元件热接触。

18.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括控制器，其被配置成控制所述多站处理装置以在所述多个处理站处沉积材料至衬底上，其中：

对于流体连接至所述多个处理站的第一站的第一流路，第一温度控制单元与第一流量元件热接触，

对于流体连接至所述多个处理站的第二站的第二流路，第二温度控制单元与第二流量元件热接触，以及

所述控制器包括用于下列操作的控制逻辑：

在每一所述处理站处提供衬底，

同时沉积第一材料层至所述第一站处的第一衬底上以及沉积第二材料层至所述第二站处的第二衬底上，以及

在所述沉积的至少一部分期间，保持所述第一流量元件在第一温度，且保持所述第二流量元件在不同于所述第一温度的第二温度。

19.根据权利要求18所述的装置，其中：

保持所述第一流量元件在所述第一温度包括使所述第一温度控制单元加热所述第一流量元件至所述第一温度，以及

保持所述第二流量元件在所述第二温度包括不使所述第二温度控制单元加热所述第二流量元件。

20.根据权利要求18所述的装置，其中：

保持所述第一流量元件在所述第一温度包括使所述第一温度控制单元加热所述第一流量元件至所述第一温度，以及

保持所述第二流量元件在所述第二温度包括使所述第二温度控制单元加热所述第二流量元件至所述第二温度。

21.根据权利要求18所述的装置，其中所述控制器进一步包括用于下列操作的控制逻辑：

在所述沉积的至少第二部分期间，保持所述第一流量元件在不同于所述第一温度的第三温度，且保持所述第二流量元件在不同于所述第二温度的第四温度。

22.根据权利要求18所述的装置，其中：

在保持所述第一流量元件在第一温度期间，所述第一流路具有第一流导性，以及

在保持所述第二流量元件在第二温度期间，所述第二流路具有不同于所述第一流导性的第二流导性。

23.根据权利要求18所述的装置，其中：

在保持所述第一流量元件在第一温度期间，所述第一流路具有第一流导性，以及

在保持所述第二流量元件在第二温度期间，所述第二流路具有基本上等于所述第一流导性的第二流导性。

24.根据权利要求18所述的装置，其中：

沉积于所述第一衬底上的所述第一材料层具有特性的第一值，以及

沉积于所述第二衬底上的所述第二材料层具有所述特性的第二值，其基本上与所述第一值相同。

25.根据权利要求24所述的装置，其中所述特性选自由湿蚀刻速率、干蚀刻速率、组成、厚度、密度、交联量、反应完成度、应力、折射率、介电常数、硬度、蚀刻选择性、稳定性和密闭度所组成的群组。

26.根据权利要求18所述的装置，其中：

沉积于所述第一衬底上的所述第一材料层具有特性的第一值，以及

沉积于所述第一衬底上的所述第二材料层具有所述特性的第二值，其不同于所述第一值。

27.根据权利要求18所述的装置，其中所述沉积进一步包括下述的一或多者：所述衬底的温度浸泡、转位、使前体流动、使清扫气体流动、使反应物气体流动、产生等离子体、以及活化所述衬底上的所述前体以由此在所述衬底上沉积材料。

28.一种在多站沉积装置中沉积材料于衬底上的方法，所述多站沉积装置具有带有第一喷头的第一站以及带有第二喷头的第二站，所述方法包括：

提供第一衬底至所述第一站的第一基座上；

提供第二衬底至所述第二站的第二基座上；

同时沉积第一材料层至所述第一衬底上以及第二材料层至所述第二衬底上；以及

在所述同时沉积的至少一部分期间：

保持第一流路的第一流量元件在第一温度，其中所述第一流路将接合点流体连接至所述第一喷头，以及

保持第二流路的第二流量元件在不同于所述第一温度的第二温度，其中所述第二流路将接合点流体连接至所述第二喷头。

29.根据权利要求28所述的方法，其中：

保持所述第一流量元件在所述第一温度包括保持所述第一流路处于第一流导性，以及

保持所述第二流量元件在所述第二温度包括保持所述第二流路处于不同于所述第一流导性的第二流导性。

30.根据权利要求28所述的方法，其中：

保持所述第一流量元件在所述第一温度包括保持所述第一流路处于第一流导性，以及

保持所述第二流量元件在所述第二温度包括保持所述第二流路处于基本上与所述第一流导性相同的第二流导性。

31.根据权利要求28所述的方法，其中：

保持所述第一流量元件在所述第一温度包括加热所述第一流量元件，以及

保持所述第二流量元件在所述第二温度包括不加热所述第二流量元件。

32.根据权利要求28所述的方法，其中：

保持所述第一流量元件在所述第一温度包括加热所述第一流量元件，以及

保持所述第二流量元件在所述第二温度包括加热所述第二流量元件。

33.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括：

在提供所述第一衬底和所述第二衬底之前，提供第三衬底至所述第一基座上；

在提供所述第一衬底和所述第二衬底之前，提供第四衬底至所述第二基座上；以及

同时沉积第三材料层至所述第一衬底上以及第四材料层至所述第二衬底上，而不保持所述第一流量元件在所述第一温度，且不保持所述第二流量元件在所述第二温度，其中：

所述第一衬底上的所述第一材料层的特性与所述第二衬底上的所述第二材料层的所述特性之间的第一非均匀性，小于所述第三衬底上的所述第三材料层的所述特性与所述第四衬底上的所述第四材料层的所述特性之间的第二非均匀性。