CN1575351A - 含有内压控制系统的常压晶片加工反应器及方法 - Google Patents

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Abstract

一种输送至少一种气体的常压晶片加工系统(100)，所述系统含有排气控制反馈系统，所述排气控制反馈系统利用传感器(116、142、162、182、192)测量系统内压力并且调节控制单元(112、132、152、180、196)以在系统内维持所需的设定压力。所述传感器测量内炉(140)内，特别是内炉的装载(136)、旁路中心和卸载(156)部分，相对于暗槽作为压力的小压差。对内炉压力的直接控制，为较少经受在外部环境变化的晶片加工提供了更稳定的压力平衡，以及发生当至转子流量计的供应压力变化时，考虑了改变输入气流的补偿。所述压力控制的系统和方法特别有利产生在较长运行时间内具有改进过程可重复性的化学汽相沉积应用。

Description

含有内压控制系统的常压晶片加工反应器及方法
相关申请
本申请要求2001年8月24日提交的美国临时申请60/314,760的利益，在此整体引入其公开作为参考。
发明领域
本发明主要涉及晶片加工反应器或系统的领域以及在半导体和集成电路的制造中所使用的方法。更具体地，本发明涉及具有内压控制系统的常压晶片加工反应器(atomospheric pressure wafer processing reactor)及方法。
发明背景
晶片加工反应器系统和方法广泛地用在半导体和集成电路的制造中。一种晶片加工系统的具体形式是使用化学汽相沉积(CVD)，在基板表面上沉积膜或层以作为半导体和集成电路制造中的一个步骤。本领域中使用各种不同的CVD系统。例如，沉积膜可使用低压CVD(LPCVD)系统、常压CVD(APCVD)系统或者不同类型的等离子体增强CVD(PECVD)。通常，所有这些系统都使用沉积室(deposition chamber)，在沉积室中注入的一些气态化学物质反应并在基板表面上沉积成一层材料。可以沉积多种材料，典型的实例是电介质，例如氧化物和掺杂氧化物(doped oxide)。
为正确操作系统，特别是沉积具有所需质量和可重复性的膜，反应器内气体的流动很重要。更具体地，最好在临近基板表面的区域获得基本上均匀的气体流动，从而在基板表面得到一定浓度的气态化学物质或反应物，以沉积合适的膜。而且，对此类气体流动进行控制，促进了更加有效地使用反应气体。
沉积膜时另一个重要的标准是膜厚度的均匀性。最好在整个基板表面上获得具有基本上均匀厚度的膜。当基板的直径继续增加时，这一方面变得更加重要。因为沉积室内反应气体的流动在生成的膜厚度方面起着重要作用，所以最好控制气体流速并促使反应气体在基板的整个表面上基本上均匀地流动。
晶片加工系统还有一个重要标准是使反应器中形成的粒子和污染物最少。粒子和污染物主要是由未反应的气态化学物质和副产物气态化学物质的积聚和在反应器内部表面上形成沉积物(通常称为粉末结块(powderbuild-up))所引起的。这些沉积物是可能污染基板上沉积膜的粒子的基本来源。为除去这些沉积物，必须离线(off line)操作该系统，然后再使用该系统。积聚在滞流区域(stagnant flow region)的污染物和气态化学物质对反应器的腐蚀有促进作用，并严重地缩短系统寿命并且导致污染问题。惰性气体和反应气体的流动在促进或者使未反应的气态化学物质和副产物气态化学物质的积聚最少方面起着重要作用，因而部分地决定粉末结块的程度。因此，最好是提供能够促进控制惰性和反应气流，以最少化积聚和粉末结块的系统。
已经发现控制各种气体的排气流速(exhaust flow rate)可解决上述问题。但是当反应器的排气系统没有正常工作时，问题就出现了。例如，如果排气流速太高，则反应气体没有完全反应，因而影响在基板表面上的沉积。反之，如果排气流速太慢，则气流没有确定(undefined)，所以所使得在沉积室内的积聚增加，这种积聚可能在室壁上产生沉积物。因此，最好提供一种通过获得和维持系统中的某种选定的气体流速值，以控制或者“计量”气体的排气流动的系统和方法。此外，因为出现粉末结块并会使流动条件随着时间变化，所以最好提供使用能准确控制气体流动且不随时间而变差的控制方式(control means)的系统和方法。
美国专利6,143,080描述了解决上述问题的现有技术方案，在此引入其公开作为参考。一般的，’080专利提供了一种晶片加工系统，该系统输送加工气体(processing gas)和惰性气体至包括CVD加工区域的室中，该室含有运输气体至室以及从室中排出气体的多个气体流动通道(gas flow path)。旁路压力通风系统(bypass plenums)的有源排气口(active exhaust)允许过量的反应室气体(chamber gases)从系统中抽出，而无需围绕不同室的不对称的气流条件。在惰性气体幕帘(curtain)之间放置内接于系统的装载(load)和卸载(unload)的排气口，使得在外部环境条件变化时，排气流动控制系统(exhaustflow control system)动态地维持开放式APCVD系统中室内所需的压差(接近零)。该系统的排气流动控制系统将装载和卸载的气体通道以及旁路排气流动通道并入室的排气流动通道中。
在示例的现有技术系统和方法中，流动控制系统是被连接到几个排气流动通道的各个通道之上。单独控制各个加工气体排气流动通道，以在各个气体流动通道之内维持恒定的流动速率，而不考虑是否积聚沉积副产物。使用自清洁的孔有助于在加工排气管线中在测量流动时测量压差。该晶片加工系统配备有围绕室的装载和卸载区域，各区域均含有附加的惰性气体排气流动通道。尽管现有技术控制气流的系统和方法已经在本领域中提供了进步，但是仍需要进行改进。例如，在现有技术系统中，自清洁的孔经过玻璃和粉末积聚，改变了排气质量流量与通过该孔的压差随时间的相关性。因此，总排气质量流量会随时间而变化，这导致在沉积的氧化物膜厚度方面产生不必要的偏移并且在从晶片至晶片的加工结果之间产生波动。对SiO2膜应用而言，当孔随时间的推移而积聚玻璃和粉末时，加工排气(process exhasut)通常会降低，沉积的膜则厚度增加。此外，由于孔自清洁的要求，所以使环形线圈和擦净孔表面的弹簧旋转的装置(mechanicsm)使得在排气管路中有泄漏。因为所得的密封不是最佳的，所以对设备排气管路的彻底防漏检查受到限制。而且，泄漏可能使排气质量流量与通过该孔压差的相关性偏移。因此，对排气管路组件进行预防性的维持拆卸和清洁后，必须频繁地调整通过孔的压差的设定值(setpoint)以获得相同的加工条件。在系统中维持相同的设定值对无需额外工程支持的生产操作是最好的。
最后，在开放式常压CVD系统中将全部排气质量流量控制为恒定，不能补偿输入气流的变化，也不能在外部条件改变时，在系统中维持稳定的压力平衡。当设备气体(facility gas)供应压力变化时，通过转子流量计的输入气体流量发生变化，正如当关闭或打开邻近的非连续加工系统中的气流时所发生的一样。而且，当操作人员为装载或卸载而打开或关闭入口门(portal door)以接近晶片盒时，系统的装载端会暴露于清洁室的压力中，该压力可以基本上高于围绕系统的暗槽(chase)侧的压力。系统的晶片装载也影响内压平衡，特别是因为非常小的压力变化(variation)就能扰动开放式APCVD系统中的气流和沉积的膜结果，所以最好在常压晶片加工系统中提供进一步改进。
发明概述
本发明的目的是提供改进的晶片加工系统，更具体地是，改进的常压化学汽相沉积(APVCD)系统。本发明的另一个目的是提供使系统内气体积聚和不必要的沉积物的形成最小化的系统和方法。本发明还有一个目的是提供一种能够促进在基板表面上沉积基本上均匀的膜的系统和方法。
在一个实施方案中，本发明的这些和其它目的是通过用于输送至少一种气体的常压晶片加工系统实现的，该常压晶片加工系统含有使用灵敏传感器(sensor)测量系统内相对于暗槽周围压力(chase ambient pressure)的压差和调整控制单元以在系统内维持选定的预定压力的排气控制反馈系统。更具体地，该传感器测量相对于暗槽的周围压力的内炉(muffle)内的压力，特别是内炉的装载、旁路中心和卸载部分的压力。通过直接在常压系统内控制内炉压力，为晶片加工提供了更稳定的压力平衡，使其较少受到外部环境变化的影响，并且当至系统的供应压力发生变化时，考虑了对改变的输入气流的补偿。
在本发明的另一个实施方案中，提供化学汽相沉积加工系统，输送一种或多种反应气体和一种或多种惰性气体以加工晶片或其它基板。该系统包括内炉、将晶片插入内炉中的装载区域、从内炉中取出晶片的卸载区域和从内炉中排放除去的反应气体和一些惰性气体的加工室排气流动通道(process chamber exhaust flow path)。内炉维持在近乎常压下，内炉包含至少一个加工室，所述加工室包含至少一个注入一种或多种反应气体的注入器、至少一个将一种或多种惰性气体注入沉积区域的防护物(shield)或幕帘(curtain)、至少一个除去反应气体和惰性气体的排气口(exhaust vent)。提供至少第一压力传感器，用于测量加工室中内炉和周围大气压力之间的压差，并且用于提供一种响应所述压差的反馈控制信号。包括响应反馈控制信号的可控制的第一节流阀的第一控制单元，测量从CVD系统的加工室排气流动通道中排放的气体的流量。
在本发明的另一个实施方案中，提供一种输送和排放气体至常压反应器中的加工室的方法。通常，该方法包括在反应器内建立至少一个气体流动通道的步骤。气体通过气体流动通道传送，并测量加工室或一个或多个围绕该加工室的气体流动通道和系统外部的周围压力之间的压差。选择性地响应测量的压差而调节的流动控制单元，以控制气体的流速维持压差基本上等于预定的恒定值。此外，气体可以穿过多个气体流动通道，单独控制该气体的流速以在各个测量区域内维持所选定的压差。而且，即使气体温度或流动通道的几何结构随时间而变化，也可以在各个气体流动通道中将其它气体流速维持在基本恒定值上，以促进该气体均匀的输送和排放。
附图简述
参考附图，当理解了下述本发明的详细描述和权利要求后，本发明的其它目的和优点将会更加显而易见，其中
图1是本发明一个实施方案的晶片加工系统的横截面图。
图2是本发明一个实施方案的显示排气控制系统的晶片加工系统的示意图。
图3是示意阐述本发明方法的一个实施方案的流程图。
图4是阐述当系统安装在与暗槽分离的高压清洁室内以及入口门被打开(如同至装载或卸载晶片盒)时发生的内部内炉压力波动减少的图，比较了现有技术和本发明提供的改进的压力传感和控制作用。
图5是根据本发明的方法和系统，显示在晶片加工过程中以及包括入口门打开时内炉内部的全部压力变化改进的图。
图6是显示对三种不同类型的压力传感器而言所生成的晶片上(on-wafer)的厚度均匀性能的图。
图7是阐述对四种不同的压力传感器而言，由于阀门响应，过滤反馈信号至节流阀对内炉内生成的压力稳定性的影响的图。
图8是根据本发明的一个实施方案，显示压力传感器的响应时间对所测量的内炉内压力稳定性的影响，以及产生最好稳定性的图，其中在全部三个位置施加压力控制的新方法。
图9A和9B是显示当入口门打开时，分别装载排气节流阀在固定的位置的与内炉压差控制方式的装载至卸载(load-to-unload)的内炉压差的数据图。
图10A和10B是显示卸载排气流动的内炉压差反馈控制的图，其中消除了在由阶梯函数外部波动引起的装载至卸载内炉的压差中0.0020″水柱的偏移。
图11A和11B是显示卸载排气流动的内炉压差反馈控制的图，其中消除了在由正弦外部波动引起的装载至卸载内炉的压差中0.0020″水柱的偏移。
图12是显示对恒定流速控制装载排气对装载至卸载内炉压差反馈控制的晶片上过程结果的图。
图13是在本发明的整个系统中，在硼-磷-硅玻璃(BPSG)膜沉积过程中，于四小时的连续操作的期限内，压力与阀门位置数据的图，该图显示δP1、δP2和δP3的稳定性，以及在本发明的排气控制方法中第一、第二和第三节流阀的位置。
发明详述
本发明旨在含有内压控制系统的常压晶片加工反应器及其方法。一般而言，提供晶片加工系统，用于输送至少一种气体。晶片加工系统含有使用传感器测量系统内压力以及调整控制单元以在系统内维持所需的设定压力的排气控制反馈系统。更具体地，本发明的系统和方法提供了测量常压CVD(APCVD)系统的各种区域内压力的传感器，在一个实例中，具体为APCVD系统的内炉的装载、旁路中心和卸载部分的压力(相对于暗槽周围的压力)。该系统和方法调整压力控制单元以在加工室内在该室的装载和卸载部分上充分维持所需的设定压力。对内炉压力的直接控制，为晶片加工提供了更稳定的压力平衡，使其较少经受外部环境变化的影响，并且在发生当至转子流量计的供应压力变化时，对改变的输入气流进行补偿。
图1阐述了本发明系统的一个实施方案，该系统一般包括常压化学汽相沉积系统100。通常，CVD反应器100包括内炉140，在内炉140相对的两端含有装载区域136和卸载区域156。内炉140包括至少一个室141，在室141内含有注入器148和保护性防护组件(protective shield asembly)149，用于在基板上沉积一种或多种反应气体或产物。传送带运输方式(conveyorized transport means)(图中未显示)穿过内炉140而用于传送基板穿过内炉。美国专利5,683,516、5,849,088和6,143,080中对含有内炉140、注入器和保护性防护组件的反应室有详细的描述，在此引入它们的整个说明作为参考。装载区域136位于内炉140的一侧，内炉的另一侧是卸载区域156。为在晶片表面上沉积膜，装载区域136设计成接受用于加工的晶片或半导体电路。通常，使用自动装载机械装置(automatic load mechanism)(图中未显示)将晶片放入内炉140的装载区域136中。通过运输装置将晶片传送穿过内炉140。晶片穿过内炉140以及一个或多个包含在内炉内的加工晶片的沉积室141。晶片穿过卸载区域156退出内炉140。
如图2所示的本发明的一个实施方案提供了一种排气控制反馈系统，该系统包括压力传感器116、142和162，该压力传感器向阀控制器114、130和150提供反馈，控制主管线(line)118、装载管线134和卸载管线154上的节流阀112、132和152。更具体地，如图2所示，常压化学汽相沉积系统100包括通过来自第一阀门控制器114的动态反馈信号控制的第一节流阀112，所述的第一阀门控制器114接受来自第一压力传感器116的输入，所述的第一压力传感器116检测从内炉140的旁路排气歧管120的中心位置121至周围暗槽室124的内炉压差。第一节流阀121优选包括促进快速流速调整的快速马达(fast motor)，并被加热以减少粉末和沉积副产物在该阀门内的积聚。第一阀门控制器114提供动态反馈至第一节流阀112，通过调节从排气压力通风系统(exhaust plenum)122出来的、经由主排气管线118的排气流动来控制内炉140内压力。来自第二阀门控制器130的动态反馈控制信号用于控制装载排气管线134上的第二节流阀132(装载节流阀)，该动态反馈控制信号响应由第二压力传感器142所测量的装载内位置至周围暗槽室124的压差，来控制内炉140的装载部分136内压力。来自第三阀门控制器150的动态反馈控制信号用于控制卸载排气管线154上的第三节流阀152(卸载节流阀)，该动态反馈控制信号响应由第三压力传感器162所测量的卸载内位置至周围暗槽室124的压差，来控制内炉140的卸载部分156内压力。由第四阀门控制器182所控制的第四节流阀180，根据来自用于测量排气管线内相对于周围暗槽室124的压差的压力传感器184的反馈，调节提供至主排气管线118和装载/卸载排气管线176的设备排气管线压力(facilityexhaust line pressure)。提供泵186，用于排出结合的排气至设备排气系统。该泵优选为高效文氏管流量空气放大器单元(venturi flow air amplifier unit)，而不是环压缩器吹风机单元(ring compressor blower unit)或设备的标准室管线真空机(facility′s standard house line vacuum)。附加的第五流量控制系统控制旁路排气气体流动通道200内气体流量。从加工室的各端排出的惰性气体通过反应器各端上的两个排气口120传送。优选地，气体在各个排气口120的一端排出，并且结合这两个气流。压力传感器192测量通过在线孔190(inline orifice)的结合气流的压降。将该压力测量结果送至第五阀门控制器194，该控制器响应式调节第五节流阀196(旁路排气节流阀)，来维持与所述压降相关的一定流速，对温度变化进行补充。
为准确测量在接近1个大气压的绝对压力上约0.02托(Torr)(约0.01″水柱(H2O))数量级的小压差以及为提供控制信号至进行合适反应的节流阀以最小化压力变化，本发明包括含有抗震装置(anti-vibration mounting)和精确温度控制的精密的压力传感器。此类压力传感器可从市场上购买，例如购自MKS Instruments(Santa Clara，CA)。但是，该压力控制装置基本不同于该APCVD中的，该压力控制装置控制相对于接近760托的绝对压力范围，而不是控制如现有技术中相对于真空CVD系统的至0.02托数量级的绝对压力。将压力控制在小于约0.001托的绝对误差内以及优选具有对约0.0002托压力变化的灵敏度，在约1个大气压的绝对压力条件下要比真空条件下困难得多，因为在真空条件下约0.0002托至0.001托范围绝对偏差是较大的相对误差，因此更容易根据需要进行测量以及校正。
调节第一压力传感器116、第二压力传感器142和第三压力传感器162的响应时间和信号过滤时间以将反馈控制信号提供至节流阀控制器114、130和150。传感器响应时间或平均时间优选在约0.2秒至3.5秒范围内。MKS Instruments的传感器满足此处所述的内部响应时间和动态范围的要求。另外，也可使用任何满足所述规格的压力传感器。选择本发明系统和方法中所使用的压力传感器具有约0.1托或0.05″H2O柱的动态范围。对测量内炉的旁路中心、装载和卸载与周围暗槽室124之间压差的第一传感器116、第二传感器142和第三传感器162来说，响应时间或平均时间优选为约0.4秒以及约0.1托范围内。对阀门控制器114、130和150使用适当的比例积分微分(PID)控制设置，从而阀门能响应约0.001托(约0.0005″水柱)数量级，更优选在约0.0002托(约0.0001″水柱)的数量级上的压差的小偏移，以维持所需的设定值，同时最小化在APCVD内部所测的相似数量级的压力变化。
在本发明的另一个优选实施方案内，来自第一压力传感器116的压差信号在被输送至第一阀门控制器114之前，被传送至信号调节器(signalconditioner)170。该信号调节器170，通过在预定的期限内平均来自压力传感器116的数据，过滤数据。信号调节器平均时间优选在约1至10秒范围内。如下文中详细描述的，本发明的发明者已经发现：在由ASML US，Inc.提供的WJ-1500 APCVD系统中，约3秒的信号调节器平均时间提供了最好的性能。本发明的另一个实施方案提供了类似的信号调节器171和172，以将来自第二压力传感器142和第三压力传感器162的数据分别输送至第二(装载)阀门控制器130和第三(卸载)阀门控制器150之前，调节这些数据。
目前为止，现有技术的APCVD系统和方法并未达到通过改变加工排气而在加工室内维持所选择的压力值的愿望。虽然在真空系统中使用了加工室的压力控制，但是本发明的在常压晶片加工系统中的系统和方法与现有技术方法具有实质上的不同，且相反。本发明提供在开放系统内，而不是诸如真空系统的封闭系统内，在近似常压的绝对压力下，对十分小的压差进行精确控制。在该系统内，对压力传感器的具体调节和对节流阀响应的控制反馈信号对系统内的压力稳定性有实质上的改进。本发明的系统能够快速调节至压力上的十分小的偏移，例如当入口门打开和当晶片通过内炉时发生的十分小的偏移。
在现有技术方法中加工排气控制取决于通过过程化学排气管线内的孔或其它仪器的压力或流量的测量，随着时间推移所述的孔或仪器可能会被副产物和粉末沉积淤塞，与加工排气控制的现有技术方法相反，本发明提供用于收集加工化学排气管线外部的压力测量结果的系统和方法，因而不会受到副产物和粉末沉积的堵塞的影响。因此，在本发明的系统和方法中，加工排气控制在更长的生产运行时间内是稳定的。此外，虽然现有技术系统已经使用自清洁孔，如美国专利5,113,789中所述的，在此引入其公开内容，作为参考，但是有用的自清洁的孔通常包括随着时间推移或单元之间的不密封和不稳定的动密封(moving seal)。本发明的系统和方法使用的是系统下游基本密封的设备加工化学排气管线，这提供了双重利益：系统维修后改进的操作可重复性和简化的维修过程。现有技术系统和方法要求对加工制法设置(process recipe settings)调节以获得维修后在晶片上的连续操作结果。本发明的系统和方法避免了这些难点。
本发明的另一个优点是由响应微小的输入流量变化的压力控制系统自动补偿所提供的。当更多的气体被注入加工室时，本发明的系统和方法增加加工排气流量；当较少的气体被注入加工室时，本发明的系统和方法减少加工排气流量。因此，在本发明的系统和方法中，包括加工制法设置中变化的设备气体供应压力的波动或流量控制器中的变化，不太可能导致在开放式常压系统中加工气体的排气不足(under-exhausting)和化学密封度(chemical containment)方面的潜在损失。由于本发明提供的加工室压力控制，所以操作安全得到增加，对过程的微小变化的控制的困难降低。
本发明系统和方法的特别优点是提供反馈传感器，以测量内炉的装载和卸载部分的压差(相对于暗槽周围压力)和调节控制单元以维持在系统的装载和卸载部分之间(每设定点)基本上为零的压差。通过对压力设置的直接制法控制，可简化获得所需压力平衡的过程。即使当晶片被装载或卸载时或当外部室压或流量变化时，内压平衡得到维持。在另一个实施方案中，再次通过在装载和卸载排气通道内使用内炉压力传感器反馈而不是流动特征，该系统可以使用改变幕帘流量，而不是排气流量来维持所需的压力平衡。在另一实施方案中，通过流量计，例如可从市场上购买的质量流量控制器来控制至所述幕帘的惰性气体流量。可以在内炉的装载和卸载的任一端或两端使用压力控制方法。
本发明的一个实施方案内，提供一种用于平衡常压化学汽相沉积系统内压力和气流的方法。图3所示的流程图示意阐述了操作过程的实施方案。首先，在步骤202，为反应器建立初始过程制法条件。该加工条件包括用于特殊类型的沉积在晶片表面上的膜的各种反应气体和惰性气体的所需的输入气体流速。例如，加工条件可包括来自内炉140内的加工室141内的注入器148内的注入器端口的气体输入流速。这些流速值可根据获得晶片上气流所需的均匀性和输送反应化学物质至晶片上的情况来选择。也可以指定通过室141内防护物149的惰性气体流速。此外，为了化学密封性和粒子缺陷控制，也可选择室加工排气的流速。可以建立旁路排气流速，选择内炉的装载和卸载区域内气体流速。在围绕的微型环境和设备供应气体压力设定为所需的操作值的情况下，设计系统进行沉积。
再次，可在合适的位置固定第二排气(装载)阀门132和第三排气(卸载)阀门152，例如对于步骤203中的操作控制，在一个实例中位置为约30°。在步骤204中，测量室排气压力通风系统122的压力，并将其与用于进行充分室加工排气流量的制法计算值相比较，以维持所选的特定初始制法条件的化学密封性。然后在步骤205中，将旁路排气歧管120中心和周围暗槽室压力124之间的压差δP1 116的设定值降低以增加加工排气流量，或升高以降低加工排气流量，从而获得室排气压力通风系统122的压力的所需值。δP1的通常操作设定值在约0.0050″水柱至0.00150″水柱之间。所述的δP1设定值变化自动打开或关闭第一节流阀112，以调节通过主加工排气管线118的气流，如步骤206所示。
再次，在步骤207中，测量第一节流阀112的位置。在步骤208中，调节控制第四节流阀180的第四阀门控制器182的设定值，以改变由第四压力传感器184测量的设备管线压力，从而进行适当的操作控制，第一节流阀112的位置在约25°至35°的范围内移动。通过对旁路中心压差δP1 116设定在合适的位置上，在步骤209中，测量内炉的内部装载和内部卸载区域和暗槽周围压力之间的压差δP2 142和δP3 162。
在步骤210中，通过调节下列中的任何一个或组合，将δP2 142和δP3 162之间的压力差异减小至约0.0010″水柱：装载排气通道134或卸载排气通道154中的孔大小、装载外幕帘、中心幕帘或内幕帘以及卸载外幕帘、中心幕帘或内幕帘。如本示例性的实施方案所示，调节的气体流动通道可包括气体进口，例如装载和卸载外幕帘、中心幕帘或内幕帘，不限于排气通道。
在步骤212处，再次测量δP1、δP2和δP3，并可重复以前的步骤以获得该过程制法条件所需的压力和流量平衡。最后，在步骤214中，生成的δP2和δP3值作为第二(装载)阀门控制器130和第三(卸载)阀门控制器150的设置点以通过经由反馈控制调节装载或卸载排气阀门(在另一个实施方案中，或为惰性气体幕帘)中的一个，以自动维持压力平衡。在步骤216中，离开该系统以使其稳定，或者开始进行加工操作。在步骤202中，重新运行该程序以进行新的加工条件。
实验
对照图4至13，已经对本发明系统和方法的各个方面进行了试验。根据本发明的方法和系统，进行了许多实验。这些实验旨在阐述，而并非从任何方面限制本发明的范围。图4至8显示使用不同的传感器进行一系列试验的结果。223B传感器与美国专利6,143,080公开的现有技术系统中所使用的传感器相似。用于本发明新型的小压差应用的特定的223B传感器含有约±0.1″水柱(0.4托)，而不是0至2水柱(约0至4托)的动态压力测量范围，其精度为约±0.001″水柱(±0.002托)。相反，120A和698A传感器是具有约±0.00005″水柱(±0.0001托)改进精度的、由温度控制的和振动固定(vibration mounted)的传感器。698A传感器具有在约0.025和0.4秒之间的用户可选择的响应时间的附加特征。然后，修改120A传感器，使其具有约0.4秒的最佳响应时间，以用于本发明的系统和方法中。
实施例1
图4是阐述当本发明系统的一个实施方案被安装在清洁室，其是分离的并且被保持在相对于暗槽(周围压力)压力的正测量压力(gauge pressure)时，所出现的相对内炉压力波动的图。在不同的系统条件下使用四种压力传感器重复。使用上述的三个压力传感器：223B、120A和698A，此外结合信号调节器(Red Lion)使用698A传感器，所述信号调节器提供698A传感器输出的3秒继动平均(rolling avarage)以消除测量噪声和稳定阀门响应。在该试验中，120A压力传感器具有比最佳响应时间快的响应时间0.04秒，因此698A传感器反映了本发明的构造(configuration)。如图所示，在提供信号至第一(旁路)阀门112、第三(卸装)阀门152、第二(装载)阀门132和第四(旁路排气)节流阀180之间，旋转多个传感器。对系统的每个构造而言，运行4次15分钟试验以确定相对于内炉和周围压力之间的平均压差的压差可变性。首先，当在本发明中使用压力传感器反馈控制指定的阀门时，进行“自动”试验系统。在没有较大波动的情况下运行本系统。接着，“固定”试验，取消对指定阀门的自动反馈控制，并且固定排气流速以模拟现有技术中对本系统的操作的教导。再次，在15分钟试验过程中，没有较大系统波动发生。系统操作中“自动/门”和“固定/门”的试验分别与头两个试验相应。然而，在最后两个试验中，在15分钟试验过程中，打开入口门(如同装载或卸载晶片盒)。如图4所示，当入口门关闭时，固定和自动阀门设置在内炉内导致类似的压力波动。然而，与本发明的自动反馈控制方式相比，打开入口门时，在固定节流阀的条件下产生大的压力波动。该固定情况与美国专利6,143,080中所述的维持恒定的装载和卸载排气流量的现有技术控制方法相似。如698A压力传感器相连的性能所示，依照本发明的系统和方法操作该CVD装置，基本上减少了内炉中压力和流量波动的幅度。
实施例2
图5是显示在24个半导体晶片上运行2小时SiO2沉积的相对内炉压力波动的图表。根据本发明，图5中显示了在加工晶片和包括入口门打开时的过程中，对内炉内整个压力变化的改进。具体地，对装载、卸装或旁路中心的压差测量单独使用信号调节的698A传感器，导致在本实验实施例的加工条件下，基本上降低的相对压差变化。当本试验中120A传感器仍然具有较快的0.04秒的响应时间时，使用698A传感器的未过滤的压力变化也最低。最大的压力变化来自于施加到新方法上的现有技术的223B传感器。
实施例3
图6显示实验数据，该实验数据阐述对本发明三种不同压力传感器，生成的晶片上厚度的均匀性。分别在三种实验情况下，加工一套24个晶片，其中在旁路中心测量和装载和卸载区域压差测量之间旋转上述的一个689A传感器、一个120A传感器和一个223B传感器。在这三个加工条件中，在晶片内厚度均匀性(如底部三个痕量中的两组曲线所示)变化不大(通过标准偏差测量，表示为平均厚度和范围均匀性的百分比，定义如下：(最大值-最小值)/(2×平均值))。然而，对各个晶片的平均厚度而言，晶片至晶片之间的厚度可变性定量表示为(最大值-最小值)/(2×平均值)；在最灵敏的传感器，即689A被安装用来测量过程结果最灵敏的旁路中心区域的压差的情况下，晶片之间厚度的可变性最小。
实施例4
图7显示由于阀门响应，对至节流阀的反馈信号进行过滤和内炉内生成的压力稳定性的影响。使用具有0.4秒响应时间的698A传感器，提供反馈至第一阀门控制器114，以控制提供内炉压力的最小相对变化的第一节流阀112。通过并入具有约3秒平均时间的“Red Lion”信号调节器170，进一步减小压力变化。
实施例5
图8显示压力传感器的响应时间对内炉内所测量的压力稳定性的影响。如前一个实施例所述，使用用于第一节流阀112的698A传感器和修改为也具有约0.4秒响应时间的用于第二(装载)阀门132和第三(卸载)阀门152的120A压力传感器，在包括循环入口门和沉积加工24个晶片的实验运行中和两小时内，在全部三个位置上，基本上减小了内炉内压力变化。
实施例6
图9A和9B显示本发明的在内炉的装载136和卸载156区域之间的实验压差数据。图9A是操作用来模拟现有技术系统的系统压差的散点图。装载排气流速是固定的，同时使用自动控制的卸载排气，维持恒定流量。图9B的数据来自类似的试验，该试验中在内炉装载和卸载区域之间，根据压差传感器的读数，动态控制装载排气。在各试验中，在指定的时限内打开入口门。在图9A中，现有技术系统表现出在关闭和打开入口门位置之间的压差的偏移，而与本发明相应的图9B中，数据基本上恒定。
实施例7
图10A和图10B显示与上述实施例6中所述试验类似试验的数据。卸载端外部室压的阶梯函数波动，在操作来模拟现有技术的APCVD反应器(图10A)的系统中装载-卸载压差方面产生实质可变性(差不多0.0020″水柱)。根据本发明的系统和方法，基于装载至卸载压差反馈的对卸载区域排气阀门的自动控制在内炉中产生更稳定和恒定的压力外形(profile)(图10B)。
实施例8
图11A和11B显示与上述实施例7中所述试验类似的试验中所得的数据。不同于在内炉卸载端外部压力方面阶梯函数波动，正弦改变外部压力波。如同实施例7中阶梯函数波动所述，这产生了约0.0020″水柱的波动，如图11A所示。如上述实施例，基于装载至卸载压差反馈，对卸载区域排气阀门的压力传感器自动控制在内炉内产生了更稳定的和更恒定的压力外形，如图11B所示。
实施例9
图12显示在与实施例6(图9A和9B)中压力测量类似的条件下，与现有技术的恒定流量控制装载排气-对-装载至卸载内炉压差反馈控制比较的晶片上加工的结果。沉积的膜厚度与均匀性数据与图6中数据相似。上面的两条线显示在本发明的压力控制下晶片至晶片厚度的可重复性比现有技术的恒定流量控制好的多，特别是打开左侧入口门以进入晶片盒时。该图底部的两组线所描述的晶片内(within-wafer)厚度均匀性并没有实质不同。
实施例10
在另一个实验实施例中，使用由ASML提供的以及安装有本发明压力控制系统的WJ-1500 Muffle来阐述本发明系统和方法的真正加工沉积操作。
如图1所示，从4个加工室来的加工排气，穿过8个室螺旋孔(chambertoroidal orifice)而进入4″直径的室排气压力通风系统(chamber exhaustplenum)。所述的室螺旋孔设计成平等分配全部流量，以及各室的进口和出口侧以相等的流速排放，而不管沉积副产物粉末积聚。围绕各室的旁路排气也进入4″直径的室排气通风压力系统。通过对经过可选择尺寸的在线孔的压降的温度补偿相关性，控制经由旁路排气口流出过程内炉的流速为恒定。因为优选地只有惰性室幕帘N2、法兰驱气(flange purge)N2、出口防护物旁路N2和装载和卸载幕帘N2应当进入旁路排气管线，所以没有粉末聚集可影响流量和压力的相关性。室加工排气和旁路排气流动一起向下游流动，可能经过粉末阱(powder trap)，经过第一节流阀112。调节第一节流阀112以在内炉的内部加工室部分和周围暗槽室之间维持恒定压差，测量为压差δP1(旁路中心至暗槽)。因此，自动补偿输入气流的任何偏移。如果气室(gascabinet)N2压力增至40psig之上，如其它使用N2的设备被关闭时所发生的，则经过转子流量计至N2防护物、地板驱气(floor purge)、法兰驱气和幕帘的增加的流量将会增加内炉内的压力。在这些条件下δP1增加，导致第一节流阀112打开，因此增加排气以及恢复所需的设定压力。通常，当由于粉末积聚，加工排气管线对流动有更大的阻力时，第一节流阀112将缓慢地随着时间推移而打开。使用加热过的第一节流阀减少节气闸(damper)上的粉末积聚，从而减少角度随着时间增加以及减少清洁的维护要求。第五节流阀(旁路)易于朝与第一节流阀相对的方向移动；当由于没有粉末积聚限制流动经过旁路排气管线，室通风排气压力增加时，第五节流阀通常随着时间缓慢关闭。因为至旁路中心内炉端口和暗槽室的压力检测管线不受粉末积聚的影响，所以在沉积运行时间，加工排气流量应当没有减小。加工排气控制的现有方法依赖于对经过自清洁室或文氏管螺旋孔的流量的压降的相关性，但是由于粉末积聚、玻璃沉积和机械运动(导致磨损和使用有缺陷的密封)，两者均随着时间受到几何结构变化的影响。
装载和卸载排气管线交叉(tee)进入第一节流阀(加工阀)下游的加工排气管线。因为第二和第三(装载和卸载)节流阀用于控制过程内炉的装载和卸载部分的压力，所以经过装载和卸载排气管线的全部流量发生变化。打开和关闭第二(装载)节流阀，以在内炉的内部装载部分和周围暗槽室之间维持恒定的压差，测量为压差δP2(内部装载至暗槽)。因为打开任何一个入口门后更高的清洁室压力的闯入以及晶片的装载致使内部装载压力改变，所以这种控制方法补偿那些压力变化以更好地维持恒定内炉压力平衡。打开和关闭第三(卸载)节流阀，以在内炉的内部卸载部分和周围暗槽室之间维持恒定的压差，测量为压差δP3(内部卸载至暗槽)。因为打开任何一个入口门后更高的清洁室压力的闯入以及晶片的装载也导致内部卸载压力改变，所以这种控制方法补偿那些压力变化以更好地维持恒定内炉压力平衡。为了快速补偿内炉压力变化，对装载和卸载排气管线均使用快速马达。使用RedLion提供的信号调节器也可以完成对内炉压差的信号过滤或调节。因为对控制器来说，调节产生了移动平均值，所以阀门能响应小的压力变化，而没有引入噪声。
在下游检测相对周围暗槽压力的设备排气管线压力，在该下游位置处装载和卸载排气管线交叉进入加工排气管线。将刚好位于压力检测端口下游的第四节流阀调整，以维持恒定的设备排气管线压力。因此，第四节流阀更好地从任何设备洗刷器(scrubber)或吹风机波动中隔离WJ-1500系统，如当从其它系统的排气循环关闭或打开时可能发生的一样。对特定的排气管线几何结构来说，调节在第四阀门控制器上程序化的相位超前和增益值(phase lead and gain values)以最小化内炉(δP1)和室通风排气压力的变化以及对波动作出快速响应。
对上述系统完成连续沉积运行约130小时，在运行中收集第一、第二和第三节流阀的位置以及旁路中心、装载和卸载区域的压力传感器测量结果，每6秒记录一次。在运行过程中，也计算每个加工的半导体晶片的晶片上厚度的量度(metrics)。在检测到晶片厚度均匀性明显降低之前，连续运行系统约120小时。图13阐述本发明的排气控制系统和方法的调节上述130小时运行的4小时试样内的内炉压差的能力。当在信号调节器内发生的3秒移动平均信号加工之后，将相对于暗槽周围压力的第一(旁路中心，δP1)、第二(装载，δP2)和第三(卸载，δP3)内炉压差绘图。为经过各自压力传感器反馈信号响应控制这些内炉压差，也将第一(过程)、第二(装载)和第三(卸载)节流阀的运动绘图。随着时间缓慢打开第一节流阀(过程)以维持约0.0104″水柱压力设定值。第二(装载)和第三(卸载)节流阀在位置上循环，主要是响应晶片装载效果。
表1和2列出了表13中所示的4小时运行数据过程操作统计。表1列出过滤数据的统计(经由3秒移动平均的信号调节器的数据过程)，表2列出基于从压力传感器直接输出，以1秒时间间隔收集的初始统计(rawstatistics)。即使在没有消除信号调节器的移动平均的数据的情况下，系统内炉内压差的总可变性十分低。
在图13所示数据的4小时间隔中，所述室压只增加0.1″水柱，第一(过程)节流阀在位置上只开另外的0.6°，第五(旁路排气)节流阀在位置上只关闭0.5°。在3秒信号过滤后，将内炉压差中的变化较好地控制在1.0％σ/平均值之下，或者约2％σ/平均值，如未过滤的压力传感器输出所直接测量的。在信号过滤后，取100秒的移动平均，室通风压力变化为约1.0％σ/平均值，而平均室压变化小于0.5％σ/平均值。主要是因为在晶片装载过程中需要改变排气流量以维持装载和卸载内炉压差，所以第二(装载)和第三(卸载)节流阀和孔压力变化。
表1.图13所示6秒间隔数据的4小时统计：3秒平均的
项目     最小值     平均值     σ   最大值   σ/平均值
旁路中心压力δP1，″水柱 0.0102 0.01038 0.000056 0.0105 0.54％
装载区域δP2，″水柱     0.0093     0.00943     0.000055   0.0096   0.58％
卸载区域δP3，″水柱     0.0087     0.00888     0.000072   0.0091   0.81％
第一节流阀位置，°     30.6     30.88     0.1001   31.2   0.32％
第二节流阀(装载)位置，°     19.7     25.82     1.4490   30.6   5.6％
第三节流阀(卸载)位置，°     16.5     26.43     3.8909   33.7   14.7％
装载孔ΔP，″水柱     -1.208     -0.725     0.1165   -0.276   16.1％
卸载孔，″水柱     -1.204     -0.580     0.2927   -0.074   50.4％
旁路孔，″水柱     -0.740     -0.704     0.0101   -0.672   1.44％
第五节流阀(旁路)位置，°     27.8     28.08     0.1026   28.3   0.37％
旁路孔温度，℃     61     61.4     0.4964   62   0.81％
装载孔温度，℃     100     103.0     0.5574   104   0.54％
卸载孔温度，℃     56     57.5     0.6544   59   1.14％
室压，″水柱     -1.492     -1.447     0.0151   -1.393   1.04％
平均室压，″水柱     -1.469     -1.446     0.0102   -1.427   0.70％
蚀刻室压，″水柱     -1.279     -1.258     0.0067   -1.239   0.53％
表2.图13所示数据的4小时统计
项目   平均值   σ     σ/平均值
旁路中心压力δP1，″水柱   0.0105   0.000185     1.77％
装载区域δP2，″水柱   0.0096   0.000193     2.01％
卸载区域δP3，″水柱   0.0091   0.000171     1.89％
第四阀门压力，″水柱   4.010   0.04472     1.12％
本发明上述具体实施方案和实施例的描述是为说明和描述目的而提供的，尽管本发明已经通过上述的实施例进行了说明，但是本发明并不限于那些实施例。这些实施例并非旨在将本发明彻底的或限制至公开的精确形式。因此鉴于上述说明，很显然各种修改、实施方案和变化是可行的。本发明的范围旨在包括此处所公开的范围以及被权利要求及其等价物所公开的一般领域。

Claims (32)

1.用于输送至少一种气体至晶片表面和从所述晶片表面除去一种或多种排放气体的晶片加工系统，包括：
常压内炉；
一个或多个从所述内炉排放气体的排气通道；和
连接到所述内炉和所述一个或多个排气通道的排气控制反馈系统，所述反馈系统具有一个或多个传感器以测量所述内炉内至少一个选定的点或所述排气通道内和位于所述晶片加工系统外部的暗槽周围压力之间的一个或多个压差，并且调节一个或多个控制单元以在所述晶片加工系统内维持一个或多个所述压差的所需设定值。
2.如权利要求1所述的晶片加工系统，其中所述内炉包括加工室旁路中心、装载和卸载区域，并且所述的一个或多个传感器是分别测量所述旁路中心、装载和卸载区域内相对暗槽周围压力的压差的第一、第二和第三压力传感器。
3.如权利要求2所述的晶片加工系统，其中所述的一个或多个控制单元包括：
第一节流阀，其响应来自所述第一压力传感器的反馈，计量来自所述加工室旁路中心区域的排气流量；
第二控制单元，其选自计量来自所述加工室装载区域的排气流量的节流阀和计量经过一个或多个惰性气体幕帘进入所述装载区域的一种或多种惰性气体流量的流量计，所述控制单元响应来自所述第二压力传感器的反馈而进行操作；和
第三控制单元，其选自计量来自所述加工室装载区域的排气流量的节流阀和计量经过一个或多个惰性气体幕帘进入所述卸载区域的一种或多种惰性气体流量的流量计，所述控制单元响应来自所述第三压力传感器的动态反馈而进行操作。
4.如权利要求3所述的晶片加工系统，还包括：
第四压力传感器，其测量设备排气管线内部和暗槽周围压力之间的压差，所述设备排气管线运送来自所述内炉的旁路中心、装载和卸载区域的结合的排气流；
第四节流阀，其响应来自所述第四压力传感器的动态反馈而控制在所述设备排气管线上的排气流动速率。
5.如权利要求3所述的晶片加工系统，还包括：
用于从所述内炉排出气体的旁路排气歧管；
第五压力传感器，其测量通过运送来自所述旁路排气歧管的排放气体的旁路排气管线中的在线孔的压降；
第五节流阀，其响应来自所述第五压力传感器的动态反馈，控制来自旁路排气歧管的排气流动速率。
6.如权利要求2、3、4和5中任一项所述的晶片加工系统，其中所述的第一、第二和第三压力传感器测量至绝对误差大致在0.0001托之内的压差。
7.如权利要求6所述的晶片加工系统，其中所述第一、第二和第三压力传感器具有大致为0.1至1.0秒的内部信号响应时间。
8.如权利要求6所述的晶片加工系统，其中所述第一、第二和第三压力传感器具有大致为0.4秒的内部信号响应时间。
9.如权利要求6所述的晶片加工系统，还包含：
信号调节器，其用于过滤由一个或多个所述压力传感器收集的数据，然后将所述数据作为动态反馈提供至一个或多个所述控制单元和节流阀。
10.如权利要求9所述的晶片加工系统，其中所述信号调节器在预定时间期限内平均来自所述一个或多个压力传感器的数据以减少测量噪声的影响。
11.如权利要求10所述的晶片加工系统，其中所述的预定时间期限大致为1至10秒。
12.如权利要求10所述的晶片加工系统，其中所述的预定时间期限大致为3秒。
13.用于输送一种或多种反应气体和一种或多种惰性气体以加工晶片或其它基板的化学汽相沉积加工系统，包括：
内炉，所述内炉被维持在大致为常压并且包括至少一个加工室，所述加工室含有至少一个注入一种或多种气体的注入器，至少一个将一种或多种惰性气体注入到沉积区域的防护物或幕帘，以及至少一个除去一种或多种反应气体和惰性气体的排气口；
装载区域，通过所述装载区域将晶片插入所述内炉；
卸载区域，通过所述卸载区域从所述内炉中除去晶片；
加工室排气流动通道，通过所述加工室排气流动通道排出从所述内炉除去的全部反应气体和至少部分所述一种或多种惰性气体；
至少第一压力传感器，所述第一压力传感器测量在加工室区域中所述内炉和周围大气压力之间的压差，并且提供响应所述压差的反馈控制信号；
包括第一节流阀的第一控制单元，所述节流阀响应所述反馈控制信号是可控制的，所述节流阀计量从所述CVD系统的所述加工室排气流动通道排出的气流。
14.如权利要求13所述的化学汽相沉积加工系统，还包括：
第二压力传感器，所述第二压力传感器测量所述装载区域内相对周围常压的压差；
第三压力传感器，所述第三压力传感器测量所述卸载区域内相对周围常压的压差。
15.如权利要求14所述的化学汽相沉积加工系统，还包括：
第二控制单元，其选自计量来自所述加工室装载区域的排气流量的节流阀和计量经过一个或多个惰性气体幕帘进入所述装载区域的一种或多种惰性气体流量的流量计，所述控制单元响应来自所述第二压力传感器的反馈而进行操作；和
第三控制单元，其选自计量来自所述加工室装载区域的排气流量的节流阀和计量经过一个或多个惰性气体幕帘进入所述卸载区域的一种或多种惰性气体流量的流量计，所述控制单元响应来自所述第三压力传感器的动态反馈而进行操作。
16.如权利要求15所述的化学汽相沉积加工系统，还包括：
第四压力传感器，其测量设备排气管线内部和暗槽周围压力之间的压差，所述设备排气管线运送来自所述内炉的所述加工室、装载和卸载区域的结合的排气流；
包括第四节流阀的第四控制单元，所述第四节流阀响应来自所述第四压力传感器的动态反馈，控制在所述设备排气管线上的的排气流动速率。
17.如权利要求16所述的化学汽相沉积加工系统，还包括：
用于从所述内炉排放气体的旁路排气歧管；
第五压力传感器，所述第五压力传感器测量通过运送来自所述旁路排气歧管的排放气体的旁路排气管线中的在线孔的压降；
包括第五节流阀的第五控制单元，所述第五节流阀响应来自所述第五压力传感器的动态反馈控制所述设备排气管线上的排气流动速率。
18.如权利要求14、15、16和17中任一项所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述的第一、第二和第三压力传感器测量至绝对误差大致为0.0001托之内的压差。
19.如权利要求18所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述第一、第二和第三压力传感器具有大致为0.1至1.0秒的内部信号响应时间。
20.如权利要求18所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述第一、第二和第三压力传感器具有大致为0.4秒的内部信号响应时间。
21.如权利要求18所述的化学汽相沉积加工系统，还包含：
过滤由一个或多个所述压力传感器收集的数据，然后将所述数据传送至一个或多个所述控制单元的信号调节器。
22.如权利要求21所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述信号调节器在预定时间期限内平均来自所述一个或多个压力传感器的数据以减少测量噪声的影响。
23.如权利要求21所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述的预定时间期限大致为1至10秒。
24.如权利要求21所述的晶片加工系统，其中所述的预定时间期限大致为3秒。
25.在包括具有至少一个用于化学汽相沉积的加工室的内炉的常压晶片加工系统中输送和排放一种或多种气体并且同时在整个系统中保持接近常压的大致恒定压力的方法，包括下述步骤：
暂时固定两个节流阀中各个节流阀的位置，所述节流阀控制来自所述系统的装载和卸载区域的排放气流；
测量所述系统的室排放压力通风系统的压力并且调节所述加工室区域和周围暗槽室压力之间第一压差设定值δP1，以在所述室排气压力通风系统中建立所需的压力以充分排放加工化学物质；
通过控制所述主排气管线上的第一节流阀，调节经过主加工排气管线的气流，以维持δP1在恒定的预定值；
确定所述第一节流阀的位置并且控制经过控制整个系统排气速率的第四节流阀的流量，以允许在最佳位置范围内操作所述第一节流阀并且隔离所述系统以与下游真空中潜在的波动分离；
分别测量在所述装载和所述卸载区域相对于所述周围暗槽室压力的压差δP2和δP3；
通过调节在所述装载和卸载区域内的一种或多种气流，获得大致小于0.002托的δP2和δP3之间的压力差异；
输入δP2和δP3作为一个或多个控制所述装载和卸装区域节流阀的阀门控制器的设定值，并返回所述装载和卸载阀门以自动操作；和
在开始过程操作之前，使所述系统稳定。
26.输送一种或多种反应气体和一种或多种惰性气体以加工晶片或其它基板的化学汽相沉积加工系统，包括：
内炉，所述内炉被维持在大致为常压以及包括至少一个加工室，所述加工室含有至少一个注入一种或多种气体的注入器，至少一个将一种或多种惰性气体注入到沉积区域的防护物或幕帘，以及至少一个除去一种或多种反应气体和惰性气体的排气口；
装载区域，通过所述装载区域将晶片插入所述内炉；
卸载区域，通过所述卸载区域从所述内炉中除去晶片；
加工室排气流动通道，通过所述加工室排气流动通道排出从所述内炉除去的全部反应气体和至少部分所述一种或多种惰性气体；
用于从所述内炉排放气体的旁路排气歧管；
第一压力传感器，所述第一压力传感器测量在加工室区域中所述内炉和周围常压之间的压差，并且提供响应所述压差的反馈控制信号；
第二压力传感器，所述第二压力传感器测量所述装载区域内相对周围常压的压差；
第三压力传感器，所述第三压力传感器测量所述卸载区域内相对周围常压的压差；
第四压力传感器，其测量设备排气管线内部和暗槽周围压力之间的压差，所述设备排气管线运送来自所述内炉的所述加工室、装载和卸载区域的结合的排气流；
第五压力传感器，所述第五压力传感器测量通过运送来自所述旁路排气歧管的排气的旁路排气管线中的在线孔的压降；
包括第一节流阀的第一控制单元，所述节流阀响应所述反馈控制信号是可控制的，所述节流阀计量来自所述CVD系统的所述加工室排气流动通道的气体流量；
第二控制单元，所述第二控制单元选自计量来自所述加工室装载区域的气体流量的节流阀和计量经过一个或多个惰性气体幕帘进入所述装载区域的一种或多种惰性气体流量的流量计，所述控制单元响应来自所述第二压力传感器的反馈而进行操作；和
第三控制单元，第三制单元选自计量来自所述加工室装载区域的气体流量的节流阀和计量经过一个或多个惰性气体幕帘进入所述卸载区域的一种或多种惰性气体流量的流量计，所述控制单元响应来自所述第三压力传感器的动态反馈而进行操作；
包括第四节流阀的第四控制单元，所述第四节流阀响应来自所述第四压力传感器的动态反馈控制设备排气管线上的排气流动速率；
包括第五节流阀的第五控制单元，所述第五节流阀响应来自所述第五压力传感器的动态反馈控制来自所述旁路排气歧管的排气流动速率。
27.如权利要求26所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述的第一、第二和第三压力传感器测量至绝对误差大致在0.0001托之内的压差。
28.如权利要求26所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述第一、第二和第三压力传感器具有大致0.1至1.0秒的内部信号响应时间。
29.如权利要求26所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述第一、第二和第三压力传感器具有大致0.4秒的内部信号响应时间。
30.如权利要求26所述的化学汽相沉积加工系统，还包含：
信号调节器，所述信号调节器通过在预定时间期限内平均来自所述一个或多个压力传感器的数据以减少测量噪声的影响，而过滤由一个或多个所述压力传感器收集的数据，然后将所述数据传递到所述各个控制单元的一个或多个。
31.如权利要求30所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述的预定时间期限大致为1至10秒。
32.如权利要求30所述的化学汽相沉积加工系统，其中所述的预定时间期限大致为3秒。
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