JP2023501600A - ガス伝達システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
本システムは、第1のガスを伝達するためのメインラインと、メインラインを通じて伝達される第1のガス中の前駆体の濃度を測定するためのセンサと、を備えうる。本システムは、第1の処理チャンバ及び第2の処理チャンバのそれぞれへの流体アクセスを提供するための第1のサブライン及び第2のサブラインをさらに含みうる。第1のサブラインが、第1のサブラインを流過する第1のガスを制御するための第1の流量コントローラを含みうる。第2のサブラインが、第2のサブラインを流過する第1のガスを制御するための第2の流量コントローラを含みうる。伝達コントローラが、第1のガスと第2のガスとの第1の混合物、及び第1のガスと第2のガスとの第2の混合物をそれぞれ、第1の半導体処理チャンバ及び第2の半導体処理チャンバに伝達するように、前駆体の測定された濃度に基づいて第1の流量コントローラ及び第2の流量コントローラを制御するよう構成されうる。【選択図】図2
Description
本出願は、2019年11月12日に出願された米国特許出願第62/934,317号の優先権の利益を主張し、その内容は、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本技術は、半導体プロセス及び装置に関する。より具体的には、本技術は、ガスの検出、制御、及び/又は伝達のための半導体処理システム及び方法に関する。
集積回路は、基板表面上に複雑にパターニングされた材料層を生成するプロセスによって可能となる。次世代デバイスにおいてデバイスの大きさが縮小し続けるにつれて、均一性及び処理条件の正確な制御が重要性を増し続けており、チャンバ設計及びシステムセットアップが、生産されるデバイスの品質において重要な役割を果たしうる。したがって、高品質のデバイス及び構造を作製するために使用することが可能なシステム及び方法が必要とされている。
本技術の実施形態は、前駆体伝達のための方法を含みうる。例示的な方法が、第1の伝達メインラインを通じて第1のガスを流すことを含みうる。第1のガスが、前駆体及び希釈ガスを含みうる。第1の伝達メインラインが、当該第1の伝達メインラインの下流で第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインと流体的に接続されうる。第1の伝達サブラインは、第1の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第2の伝達サブラインは、第1の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。本方法は、第1の伝達メインラインを通じて伝達される第1のガスに含有される前駆体の濃度を測定することをさらに含みうる。本方法はまた、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、第1の伝達サブラインを通じて伝達される第1のガスの第1の流量を調節することと、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、第2の伝達サブラインを通じて伝達される第1のガスの第2の流量を調節することと、を含む。本方法は、第1のレシピ設定点に従って、第1の半導体処理チャンバに、第1の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、希釈ガスを含みうる第2のガスと、の第1の混合物を伝達することをさらに含みうる。本方法はまた、第2のレシピ設定点に従って、第2の半導体処理チャンバに、第2の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、第2のガスと、の第2の混合物を伝達することを含みうる。第1の混合物及び第2の混合物が、それぞれ第1の半導体処理チャンバ及び第2の半導体処理チャンバに同時に伝達されうる。
幾つかの実施形態において、前駆体がジボランを含みうる。幾つかの実施形態において、希釈ガスが水素を含みうる。幾つかの実施形態において、前駆体の濃度が、光吸収センサを使用して測定されうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが、細長い光学セルを含みうる。第1のガスに含有される前駆体の濃度が光吸収センサによって測定されうる間、細長い光学セルは、第1のガスを、細長い光学セルの長手方向軸に沿って細長い光学セルの少なくとも一部分を流過するように方向付けるよう構成されうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが、細長い光学セルの第1の末端を画定する光学フィルタを含みうる。光学フィルタが、以下の波数、即ち、1,600±100cm-1又は2,520±100cm-1のうちの1つ以上を有する赤外放射が透過することを可能とするよう構成されうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが、細長い光学セルの第2の末端を画定する光学窓を含みうる。光学窓を透過して細長い光学セルに入射する光が、約400cm-1と約3,000cm-1との間の波数を有する赤外放射を含みうる。
幾つかの実施形態において、第1のレシピ設定点が、第1のガスと第2のガスとの第1の混合物に含有される前駆体の第1の濃度を定めうる。第2のレシピ設定点が、第1のガスと第2のガスとの第2の混合物に含有される前駆体の第2の濃度を定めうる。幾つかの実施形態において、本方法は、第2の伝達メインラインを通じて第2のガスを流すことをさらに含みうる。第2の伝達メインラインが、当該第2の伝達メインラインの下流で第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインと流体的に接続されうる。第3の伝達サブラインが、第2の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第4の伝達サブラインが、第2の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。本方法はまた、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、第3の伝達サブラインを通じて伝達される第2のガスの第1の流量を調節することと、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、第4の伝達サブラインを通じて伝達される第2のガスの第2の流量を調節することと、を含みうる。幾つかの実施形態において、第1の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、第2のガスと、の第1の混合物を伝達することが、第1の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、第3の伝達サブラインを通じて伝達された第2のガスと、の第1の混合物を伝達することを含みうる。幾つかの実施形態において、第2の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、第2のガスと、の第2の混合物を伝達することが、第2の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、第4の伝達サブラインを通じて伝達された第2のガスと、の第2の混合物を伝達することを含みうる。
本技術の実施形態は、前駆体伝達のためのシステムを含みうる。例示的な前駆体伝達システムは、第1のガスを伝達するよう構成された第1の伝達メインラインと、第1の伝達メインラインを通じて伝達された第1のガスに含有される前駆体の濃度を測定するよう構成された前駆体センサと、を含みうる。前駆体伝達システムはまた、第1の伝達メインラインと流体的に接続されかつ第1の伝達サブラインの下流にある第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインを含みうる。第1の伝達サブラインは、第1の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第2の伝達サブラインは、第1の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第1の伝達サブラインは、第1の半導体処理チャンバに流入する第1のガスの第1の流量を制御するよう構成された第1の流量コントローラを含みうる。第2の伝達サブラインは、第2の半導体処理チャンバに流入する第1のガスの第2の流量を制御するよう構成された第2の流量コントローラを含みうる。前駆体伝達システムは、前駆体センサ、第1の流量コントローラ、及び第2の流量コントローラと通信可能に接続された前駆体伝達コントローラをさらに含みうる。前駆体伝達コントローラが、第1のレシピ設定点に従って第1の半導体処理チャンバに第1のガスと第2のガスとの第1の混合物を伝達するように、前駆体の測定された濃度に基づいて第1の流量コントローラを制御するよう構成されうる。前駆体伝達コントローラが、第2のレシピ設定点に従って第2の半導体処理チャンバに第1のガスと第2のガスとの第2の混合物を伝達するように、前駆体の測定された濃度に基づいて第2の流量コントローラを制御するようにさらに構成されうる。
幾つかの実施形態において、前駆体伝達システムが同時に、第1の混合物を第1の半導体処理チャンバに伝達し、第2の混合物を第2の半導体処理チャンバに伝達するよう構成されうる。幾つかの実施形態において、前駆体がジボランを含むことができ、第1のガスが水素をさらに含みうる。第2のガスが水素を含みうる。幾つかの実施形態において、前駆体センサが光吸収センサを含みうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが細長い光学セルを含むことができ、第1のガスに含有される前駆体の濃度が光吸収センサによって測定されうる間、細長い光学セルは、第1のガスを、細長い光学セルの長手方向軸に沿って細長い光学セルの少なくとも一部分を流過するように方向付けるよう構成されうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが、細長い光学セルの第1の末端を画定する光学フィルタを含みうる。光学フィルタが、以下の波数、即ち、1,600±100cm-1又は2,520±100cm-1のうちの1つ以上を有する赤外放射が透過することを可能とするよう構成されうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが、細長い光学セルの第2の末端を画定する光学窓を含みうる。光学窓を透過して細長い光学セルに入射する光が、約400cm-1と約3,000cm-1との間の波数を有する赤外放射を含みうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが、細長い光学セルの内部の圧力を測定するよう構成された圧力センサ、又は細長い光学セルの内部の温度を測定するよう構成された温度センサのうちの少なくとも1つをさらに含みうる。
幾つかの実施形態において、前駆体伝達システムが、第2のガスを伝達するよう構成された第2の伝達メインラインをさらに含みうる。前駆体伝達システムはまた、第2の伝達メインラインと流体的に接続されかつ第2の伝達サブラインの下流にある第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインを含みうる。第3の伝達サブラインが、第2の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第4の伝達サブラインが、第2の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第3の伝達サブラインが、第1の半導体処理チャンバに流入する第2のガスの第1の流量を制御するよう構成された第3の流量コントローラを含みうる。第4の伝達サブラインが、第2の半導体処理チャンバに流入する第2のガスの第2の流量を制御するよう構成された第4の流量コントローラを含みうる。前駆体伝達コントローラがさらに、第3の流量コントローラ及び第4の流量コントローラと通信可能に接続されうる。前駆体伝達コントローラは、第1のレシピ設定点に従って第1の半導体処理チャンバに第1の混合物を伝達するように、前駆体の測定された濃度に基づいて第3の流量コントローラを制御するようにさらに構成されうる。前駆体伝達コントローラは、第2のレシピ設定点に従って第2の半導体処理チャンバに第2の混合物を伝達するように、前駆体の測定された濃度に基づいて第4の流量コントローラを制御するようにさらに構成されうる。幾つかの実施形態において、第1のレシピ設定点が、第1のガスと第2のガスとの第1の混合物に含有される前駆体の第1の濃度を定めうる。第2のレシピ設定点が、第1のガスと第2のガスとの第2の混合物に含有される前駆体の第2の濃度を定めうる。
本技術の実施形態が、半導体処理システムを含みうる。例示的な半導体処理システムは、半導体処理システムのタンデム区域に配置された第1の半導体処理チャンバ及び第2の半導体処理チャンバを含みうる。半導体処理システムは、前駆体伝達システムも含みうる。前駆体伝達システムは、第1のガスを伝達するよう構成された第1の伝達メインラインを含みうる。第1の伝達メインラインは、第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインと流体的に接続されうる。第1の伝達サブラインが、第1の流量コントローラを含むことができ、第1の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第2の伝達サブラインが、第2の流量コントローラを含むことができ、第1の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。前駆体伝達システムはまた、第1の伝達メインラインに沿って実装された光吸収センサを含みうる。光吸収センサは、第1のガスに含有される前駆体の濃度を測定するよう構成されうる。前駆体伝達システムはまた、第2のガスを伝達するよう構成された第2の伝達メインラインを含みうる。第2の伝達メインラインは、第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインと流体的に接続されうる。第3の伝達サブラインが、第3の流量コントローラを含むことができ、第2の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第4の伝達サブラインが、第4の流量コントローラを含むことができ、第2の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。前駆体伝達システムが、光吸収センサ、第1の流量コントローラ、第2の流量コントローラ、第3の流量コントローラ、及び第4の流量コントローラと通信可能に接続された前駆体伝達コントローラをさらに含みうる。前駆体伝達コントローラは、第1のレシピ設定点に従って第1の半導体処理チャンバに第1のガスと第2のガスとの第1の混合物を伝達するように、前駆体の測定された濃度に基づいて第1の流量コントローラ及び第3の流量コントローラを制御するよう構成されうる。前駆体伝達コントローラは、第2のレシピ設定点に従って第2の半導体処理チャンバに第1のガスと第2のガスとの第2の混合物を伝達するように、前駆体の測定された濃度に基づいて第2の流量コントローラ及び第4の流量コントローラを制御するようにさらに構成されうる。前駆体伝達システムは、第1の混合物及び第2の混合物を同時に伝達するよう構成されうる。
本技術により、従来のシステム及び技術に対して数多くの利点がもたらされうる。例えば、本技術は、ガス源から伝達される前駆体の濃度のいかなる変動も補正することによって、1つ以上の処理チャンバ内への正確な前駆体伝達を実現することができる。さらに、本技術は、異なる濃度及び/又は量の前駆体を1つ以上の処理チャンバに伝達ために単一のガス源を利用して、異なるプロセスを同時に実行するのを可能とすることができる。上記の実施形態及び他の実施形態が、多くのその利点及び特徴と共に、以下の明細書の記載及び添付の図面との関連においてより詳細に記載されうる。
開示される技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分及び図面を参照することによりさらに理解を深めることができる。
図のうちの幾つかは概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺どおりであると明記されていない限り、縮尺どおりであるとは見做されないと理解されたい。さらに、図面は概略図として、理解を助けるために提供されており、写実的表現と比べて全ての観点又は情報を含まないことがあり、例示を目的に強調された材料を含むことがある。
添付の図面において、類似した構成要素及び/又は特徴は、同一の参照符号を有しうる。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似した構成要素の間で区別する文字による参照符号に従うことで、区別することができる。本明細書において第1の参照符号のみ使用される場合、その記載は、上記の文字に関係なく、同じ第1の参照符号を有する類似した構成要素のいずれにも適用可能である。
半導体産業における選択性とは、1の材料の、他の材料に対する堆積/エッチング速度を指しうる。半導体処理チャンバ内に伝達される混合ガスは、選択性に影響を与えうる。混合ガスは、時には安定的でありうるが、しばしば不安定でありうる。混合ガスの伝達における不安定性は、混合ガスの化学物質の性質、環境要因、伝達経路構成等に起因しうる。混合ガスの伝達における不安定性又は変動は、処理される膜又は基板の全体的な処理品質にとって有害でありうる。
本明細書に記載の本技術は、ガス源から伝達される第1のガスに含有される前駆体の濃度を測定及び/又は監視するために光吸収センサを利用することによって、これらの問題を克服する。測定された濃度に基づいて、第1のガスを希釈するため及び/又は前駆体の濃度の任意の変動を補正するために利用しうる第1のガス及び第2のガスの流量が、1つ以上の処理チャンバ内への前駆体の正確な伝達を実現するために調節されうる。さらに、1つ以上の処理チャンバに流入する第1のガス及び第2のガスの流量を別々に調整することによって、本技術は、単一のガス源を利用して、異なる濃度及び/又は量の前駆体を1つ以上の処理チャンバに伝達して、異なるプロセスを実行するのを可能とすることができる。残りの開示では、開示された技術を利用した特定の前駆体及び希釈ガスを型どおりに確認するが、システム及び方法が、半導体処理中に利用しうる様々な他のプロセスに対しても同様に適用可能であることが容易に分かるであろう。これに対応して、本技術は、記載されたガスのみを用いる使用に限定されると見做すべきではない。さらに、本明細書では光吸収センサが一例として記載されるが、混合ガスの濃度及び/又は相対比を測定するために使用しうる任意のセンサが、本技術において利用及び/又は実装されうる。
図1は、実施形態に係る、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、ベーキングチャンバ、及び硬化チャンバの処理システム100の一実施形態の上面図を示している。図では、一対の前方開口統一ポッド(FOUP:front opening unified pod)102が、様々なサイズの基板を供給するが、この様々なサイズの基板は、ロボットアーム104によって受け取られて、低圧保持領域106に配置され、その後、タンデム区域109a~109c内に位置する基板処理チャンバ108a~108fのうちの1つの中に配置される。第2のロボットアーム110を使用して、基板ウエハを、上記保持領域106から基板処理チャンバ108a~108fへと、及び逆方向に移送することができる。各基板処理チャンバ108a~108fは、周期的層堆積(CLD:cyclical layer deposition)、原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)、化学気相堆積(CVD:chemical vapor deposition)、物理的気相堆積(PVD:physical vapor deposition)、湿式エッチング、予洗浄、ガス抜き、配向、及び他の基板処理に加えて、本明細書に記載される乾式エッチング処理及び選択的堆積を含む幾つかの基板処理工程を実施するために装備されうる。
基板処理チャンバ108a~108fは、基板ウエハ上で誘電膜を堆積し、アニールし、硬化し、及び/又はエッチングするための1つ以上のシステム構成要素を含みうる。一構成において、2対の処理チャンバ(例えば、108c~108d及び108e~108f)が、基板上に誘電材料又は金属含有材料を堆積させるために使用され、第3の対の処理チャンバ(例えば、108a~108b)が、堆積された誘電体をエッチングするために使用されうる。他の構成において、3対のチャンバ(例えば108a~108f)全てが、基板上の誘電体膜をエッチングするよう構成されうる。記載されるプロセスのうちの1つ以上の任意のものが、様々な実施形態で示される製造システムとは別体のチャンバ内で実施されうる。
幾つかの実施形態において、チャンバが、具体的には、少なくとも1つのエッチングチャンバ、及び少なくとも1つの堆積チャンバを含む。これらのチャンバを組み合わせてファクトリーインタフェースの処理側に含めることで、エッチング及び堆積プロセスの全てが、制御された環境で実施されうる。例えば、真空環境を保持領域106の処理側で維持することができ、これにより、全てのチャンバ及び移送が、実施形態において真空下で維持される。また、このことにより、水蒸気及び他の空気成分が、処理される基板と接触することが抑えられうる。誘電体膜のための堆積チャンバ、エッチングチャンバ、アニーリングチャンバ、及び硬化チャンバのさらなる構成が、システム100により企図されると理解されよう。
図2は、本技術の実施形態に係る例示的な処理システム200の一実施形態を概略的に示している。処理システム200は、第1の半導体処理チャンバ202及び第2の半導体処理チャンバ204を含みうる。幾つかの実施形態において、第1半導体処理チャンバ202及び第2半導体処理チャンバ204は、図1を参照しながら上述した処理チャンバ108の対と同様に、処理システム200のタンデム区域206内に配置されうる。第1の処理チャンバ202及び第2の処理チャンバ204は、異なるプロセスを同時に実行するよう構成されうる。処理システム200は、1つ以上の前駆体又は混合ガスを、第1の半導体処理チャンバ202及び/又は第2の半導体処理チャンバ204に伝達するよう構成された前駆体伝達システム208をさらに含みうる。幾つかの実施形態において、前駆体伝達システム208が、1つ以上の前駆体又は混合ガスを、第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に同時に及び/又は別々に伝達するよう構成されうる。
前駆体伝達システム208は、前駆体源といった第1のガス源212から第1のガスを伝達するよう構成された第1の伝達メインライン210を含みうる。ガスに従って、第1のガス源212は、第1の伝達メインライン210を通じた伝達のために気化させうる第1のガスを、固体、液体、及び/又は気体の形態により貯蔵するためのシリンダ又は他の容器を含みうる。幾つかの実施形態において、第1の伝達メインライン210はまた、窒素といった、パージガス源213からのパージガス、又は半導体処理に適した任意の他のガスを伝達するよう構成されうる。図1には2つのガス源が示されているが、第1の伝達メインライン210は、1つのガス源又は複数のガス源から、1つのガスのみ又は2より多くのガスを伝達するよう構成されうる。
前駆体伝達システム208は、第1の伝達メインライン210と流体的に接続された第1の伝達サブライン214をさらに含みうる。第1の伝達サブライン214は、第1の伝達メインライン210から第1の半導体処理チャンバ202への流体アクセスを提供するよう構成されうる。幾つかの実施形態において、第1の伝達サブライン214が、第1の伝達サブライン214を通って第1の処理チャンバ202内に伝達される第1のガスの流量を制御するよう構成された流量コントローラ216、例えば質量流量コントローラを含みうる。幾つかの実施形態において、前駆体伝達システム208が、第1の伝達メインライン210と流体的に接続された第2の伝達サブライン218をさらに含みうる。第2の伝達サブライン218は、第1の伝達メインライン210から第2の半導体処理チャンバ204への流体アクセスを提供するよう構成されうる。幾つかの実施形態において、第2の伝達サブライン218が、第2の伝達サブライン218を通って第2の処理チャンバ204内に伝達される第1のガスの流量を制御するよう構成された流量コントローラ220、例えば質量流量コントローラを含みうる。
幾つかの実施形態において、前駆体伝達システム208は、第1の伝達メインライン210に沿って、かつ第1の伝達サブライン214及び第2の伝達サブライン218の上流に実装された前駆体センサ224をさらに含みうる。幾つかの実施形態において、前駆体センサ224は、光吸収センサを含みうる。前駆体センサ224は、以下でより詳細に述べるように、第1の伝達メインライン210を通じて伝達される第1のガスに含有される1つ以上の前駆体の濃度を測定するよう構成されうる。
幾つかの実施形態において、前駆体伝達システム208が、希釈ガス源といった第2のガス源228から、第2のガスを伝達するよう構成された第2の伝達メインライン226をさらに含みうる。ガスに従って、第2のガス源228は、第2の伝達メインライン226を通じた伝達のために気化させうる第2のガスを、固体、液体、及び/又は気体の形態により貯蔵するためのシリンダ又は他の容器を含みうる。
幾つかの実施形態において、前駆体伝達システム208は、第2の伝達メインライン226と流体的に接続された第3の伝達サブライン230をさらに含みうる。第3の伝達サブライン230は、第2の伝達メインライン226から第1の半導体処理チャンバ202への流体アクセスを提供するよう構成されうる。幾つかの実施形態において、第3の伝達サブライン230は、第3の伝達サブライン230を通って第1の処理チャンバ202に流入する第2のガスの流量を制御するよう構成された流量コントローラ232、例えば質量流量コントローラを含みうる。幾つかの実施形態において、前駆体伝達システム208は、第2の伝達メインライン226と流体的に接続された第4の伝達サブライン234をさらに含みうる。第4の伝達サブライン234は、第2の伝達メインライン226から第2の半導体処理チャンバ204への流体アクセスを提供するよう構成されうる。幾つかの実施形態において、第4の伝達サブライン234は、第4の伝達サブライン234を通って第2の処理チャンバ204に流入する第2のガスの流量を制御するよう構成された流量コントローラ236、例えば質量流量コントローラを含みうる。
第3の伝達サブライン230及び第4の伝達サブライン234は、図2に示される実施形態では、第2の伝達メインライン226と流体的に接続されるものと記載されているが、幾つかの実施形態において、第2の伝達メインライン226が省略されてよい。幾つかの実施形態において、第3の伝達サブライン230及び第4の伝達サブライン234のそれぞれが、希釈ガス源に接続されうる。第3の伝達サブライン230及び第4の伝達サブライン234に接続される希釈ガス源は、幾つかの実施形態において同じであってよく、又は幾つかの実施形態において異なっていてよい。
第1の伝達メインライン210及び/又は第2の伝達メインライン226、及び/又は、第1の伝達サブライン214、第2の伝達サブライン218、第3の伝達サブライン230及び/又は第4の伝達サブライン234に沿って、1つ以上の弁が、安全のため及び/又は交差汚染を防ぐために設置されうる。幾つかの実施形態において、第1の伝達メインライン210に沿って、手動弁及び/又は安全弁250が第1のガス源212の下流に設置されうる。パージ弁252が、パージガス源213の下流に設置されうる。上流弁254が、第1のガス源212及びパージガス源213の下流で、かつ前駆体センサ224の上流に設置されうる。幾つかの実施形態において、第1の伝達サブライン214及び第2の伝達サブライン218に沿って、上流弁256a、256bが、対応する流量コントローラ216、220の上流に設置され得、下流弁258a、258bが、対応する流量コントローラ216、220の下流に設置されうる。最終弁260a、260bも、弁256、258の下流で、かつ対応する第1の処理チャンバ202及び第2の処理チャンバ204の上流に設置されうる。幾つかの実施形態において、第3の伝達サブライン230及び第4の伝達サブライン234に沿って、手動弁262a、262bが、第2のガス源228の下流に設置され得、上流弁264a、264bが、対応する手動弁262a、262bの下流で、かつ対応する流量コントローラ232、236の上流に設置されうる。さらに、第3の伝達サブライン230及び第4の伝達サブライン234に沿って、最終弁266a、266bも、対応する流量コントローラ232、236の下流で、かつ対応する第1の処理チャンバ202及び第2の処理チャンバ204の上流に設置されうる。
幾つかの実施形態において、前駆体伝達システム208が、前駆体伝達コントローラ270を更に含みうる。前駆体伝達コントローラ270は、前駆体センサ224と通信可能に接続することができ、前駆体センサ224から、第1のガスに含有される1つ以上の前駆体の濃度を示す測定値を受信するよう構成されうる。前駆体伝達コントローラ270はまた、流量コントローラ216、220、232、236と通信可能に接続することができ、流量コントローラ216、220、232、236のそれぞれを別々に制御して、1つ以上の半導体処理レシピに従って混合ガスを伝達するように、第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に流入する第1のガス及び/又は第2のガスの対応する流量を調節するよう構成されうる。具体的には、幾つかの実施形態において、前駆体伝達コントローラ270はさらに、処理レシピデータストア272と通信可能に接続されうる。処理レシピデータストア272は、半導体処理レシピを格納するよう構成され得、半導体処理レシピは、1つ以上の前駆体及び/又は希釈ガスの流量、1つ以上の前駆体の濃度、処理圧力、処理温度といった処理設定点を含みうる。前駆体伝達コントローラ270は、処理レシピデータストア272から、とりわけ、処理レシピ設定点を取り出し又は取得するよう構成されうる。取り出された処理設定点、及び第1のガス中の1つ以上の前駆体の測定された濃度に基づいて、前駆体伝達コントローラ270は、流量コントローラ216、220、232、236のうちの1つ以上を互いに別々に制御及び/又は調節し、これに応じて、第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に混合ガスを伝達することができる。
上述のように、混合ガスは、化学物質の性質、環境要因、伝達経路構成等に因り不安定でありうる。例えば、第1のガスは、ジボラン(B2H6)といった前駆体を含むことができ、前駆体は、水素(H2)といった希釈ガスで、様々な処理レシピの処理設定点よりも高いとしうる特定の濃度で、例えば約10%~約30%で希釈することができる。しかしながら、第1のガス源212から伝達される前駆体の濃度が、様々な理由に因り、指定された濃度から外れうる。伝達される前駆体の濃度のこのような逸脱は、そこに収容された半導体基板を処理するための第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に伝達される前駆体の量及び/又は濃度の変動に繋がりうる。伝達される前駆体の量及び/又は濃度の変動は、処理される基板の品質にとって、例えば膜の品質にとって有害となりうる。
第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に伝達される前駆体の量の変動を制限又は防止するために、第1のガス源212から伝達される前駆体の濃度が、前駆体センサ224を使用して監視及び/又は測定されうる。前駆体の測定された濃度は、水素(H2)としうる第2のガスを使用して、前駆体を含有する第1のガスをさらに希釈するために使用することができ、これにより、処理設定点に従って、正確な量の前駆体が、第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に伝達されうる。
具体的には、幾つかの実施形態において、第1のガスに含有される前駆体の測定された濃度に基づいて、前駆体伝達コントローラ270が、流量コントローラ216及び流量コントローラ232を制御して、第1の処理チャンバ202に流入する第1のガスの流量及び第2のガスの流量をそれぞれ制御するよう構成されうる。測定された前駆体濃度に基づいて、第1の処理チャンバ202に流入する第1のガス及び第2のガスの流量を制御することで、第1のレシピ処理設定点に従って、正確な量の前駆体が第1の処理チャンバ202内に伝達されうる。同様に、第1のガスに含有される前駆体の測定された濃度に基づいて、前駆体伝達コントローラ270はさらに、流量コントローラ220及び流量コントローラ236を制御して、第2の処理チャンバ204に流入する第1のガスの流量及び第2のガスの流量をそれぞれ制御するよう構成されうる。測定された前駆体濃度に基づいて、第2の処理チャンバ204に流入する第1のガス及び第2のガスの流量を制御することで、第2のレシピ処理設定点に従って、正確な量の前駆体が第2の処理チャンバ204内に伝達されうる。
上述したように、第1の処理チャンバ202と第2の処理チャンバ204とは、異なる処理を同時に及び/又は互いに別々に実行するよう構成されうる。例えば、流量コントローラ216、220、232、236を互いに別々に制御することで、前駆体の濃度が異なる別々の混合ガスが、第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に伝達されうる。例えば、第1のガスと第2のガスとの第1の混合ガスを、第1の処理チャンバ202に伝達しうる間に、第1のガスと第2のガスとの第2の混合ガスを、第2の処理チャンバ204に伝達することができ、第1の混合ガスと、第2の混合ガスとは、異なる濃度の前駆体を含有しうる。この異なる濃度は、第1の処理チャンバ202及び第2の処理チャンバ204の対応する処理設定点によって指定されうる。
本明細書に記載の前駆体伝達システム208に関連して、幾つかの利点がある。異なる処理チャンバ、例えば、第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に伝達される第1のガスの流量及び第2のガスの流量を制御することで、異なる量及び/又は濃度の前駆体が、異なる処理チャンバに伝達されうる。さらに、第1のガスと第2のガスとの混合物が、異なるレシピ及び/又は処理設定点に従って、異なる総流量で伝達されうる。さらに、処理システム200によって、複数のプロセスを複数のチャンバ内で実行しうるときに複数のガス源を使用する代わりに、単一のガス源、例えば第1のガス源212を、異なる処理レシピ設定点に従って、異なる処理チャンバ内に異なるレベル又は濃度の前駆体を伝達して異なるプロセスを実行するために使用することが可能となりうる。さらに、ガス源から伝達される前駆体の濃度を測定することで、伝達される前駆体の量及び/又は濃度の正確な制御を実現することができ、処理チャンバ内に伝達される前駆体の量の不安定性及び/又はドリフトが回避されうる。図2には2つの処理チャンバ202、204のみが示されているが、処理システム200は、1つ処理チャンバのみ又は2より多い処理チャンバを含みうることに注意されたい。前駆体伝達システム208は、1つのガス源から、異なる量及び/又は濃度の前駆体を、3つ、4つ、5つ、6つなどの異なる処理チャンバ内に、同時に及び/又は互いに別々に伝達するよう構成されうる。
図3は、本技術の実施形態に係る前駆体センサ224の例示的な構成を概略的に示している。前駆体センサ224は、非分散赤外線センサといった光吸収センサを含みうる。しかしながら、混合ガスの濃度及び/又は相対比を測定するために使用されうるいずれのセンサも、本技術において利用及び/又は実現されうる。幾つかの実施形態において、前駆体センサ224は、細長い光学セル300を含みうる。光学セル300は、光学セル300の第1の末端304の近傍に配置されうる入口302を含みうる。光学セル300の第1の末端304は、以下でより詳細に説明するように、光学フィルタによって画定されうる。入口302は、第1のガス源212から光学セル300への流体アクセスを提供することができる。光学セル300は、光学セル300の第2の末端308の近傍に配置された出口306をさらに含みうる。光学セル300の第2の末端308は、以下でより詳細に説明するように、光学窓によって画定されうる。出口306は、光学セル300から、下流の第1の伝達サブライン214及び/又は第2の伝達サブライン218への流体アクセスを提供しうる。幾つかの実施形態において、光学セル300が、ステンレス鋼といった金属、陽極酸化といった表面コーティング若しくは表面処理が施された若しくは施されないアルミニウム、酸化アルミニウム、又は窒化アルミニウムで作製されうる。光学セル300を作製するための他の適切な材料が、光学セル300を流過する流体の流れ及び様々な他の懸案事項に基づいて選択されうる。
前駆体センサ224は、光学セル300の対向し合う末端に配置された光源310及び光検出器312をさらに含みうる。光学セル300の第1の末端304を画定する光学フィルタ314が、光学セル300と光検出器312との間に配置されうる。光学セル300の第2の末端308を画定する光学窓316が、光学セル300と光源310との間に配置されうる。図3に示す実施形態では、光源310は、出口306の近傍の、光学セル300の第2の末端308に配置することができ、光検出器312は、入口302の近傍の、光学セル300の第1の末端304に配置することができる。幾つかの実施形態において、光源310が、入口302の近傍の、光学セル300の第1の末端304に配置されてよく、光検出器312が、出口306の近傍の、光学セル300の第2の末端308に配置されてよい。図では、入口302及び/又は出口306が、光学セル300の側壁に配置され、光学セル300の長手方向軸に対して或る角度で配向されうることが示されているが、入口302及び/又は出口306は、光学セル300の対向し合う末端といった、光学セル300の任意の適切な位置に配置されてよく、及び/又は、光学セル300の長手方向軸に平行に配向されてよい。
光源310及び光検出器312は、それぞれ、光源区分318及び光検出器区分320内に配置されうる。幾つかの実施形態において、光源区分318及び光検出器区分320はそれぞれ、光学セル300として共通の断面を含むことができ、この共通の断面は、円形、楕円形、多角形、例えば三角形、方形、ひし形、矩形、五角形、六角形、又は任意の適切な形状でありうる。したがって、光源区分318と、光学セル300と、光検出器区分320とが、前駆体センサ224の細長い本体を画定しうる。幾つかの実施形態において、光源区分318及び/又は光検出器区分320の少なくとも一方が、前駆体センサ224のために利用しうる様々な光源310及び/又は光検出器312を収容するために、光学セル300とは異なる断面の大きさ及び/又は形状を有しうる。
光学セル300は、光源310から放出される光のための線形光路を画定しうる。光源310と、光学窓316と、光学セル300と、光学フィルタ314と、光検出器312とは、光源310から放射された光が光学セル300を通って進み光検出器312によって検出されうるように、光学セル300の長手方向軸に沿って位置合わせされうる。したがって、第1のガスが光学セル300を流過しうるときには、第1のガスが、例えば光吸収を利用して解析されうる。例えば、第1のガスに含まれる前駆体のレベル又は濃度、例えば、第1のガスに含有されるジボランのレベル又は濃度が測定されうる。前駆体の測定されたレベル又は濃度をさらに利用して、流量コントローラ216、220、232、236を制御し、正確な量及び/又は濃度の前駆体を第1の処理チャンバ202及び/又は第2の処理チャンバ204に伝達しうることを確実にすることができる。
幾つかの実施形態において、前駆体センサ224が、光学セル300の内部の圧力測定するよう構成された圧力センサ、及び/又は光学セル300の内部の温度を測定するよう構成された温度センサといった、1つ以上のセンサ324をさらに含みうる。図3では、1つ以上のセンサ324が一緒に位置しており、光学セル300のセル壁に配置されているが、幾つかの実施形態において、1つ以上のセンサ324は、別々の位置に配置されてよく、例えば、光学セル300のセル壁の様々な位置に、入口302に、出口306に、又は、光学セル300の内部の温度及び/又は圧力を測定するための任意の他の適切な位置に配置されうる。前駆体センサ224は、光源310、光検出器312、及び/又は、1つ以上のセンサ224といった他の電子部品又は電気部品を電気的に接続する回路基板326をさらに含みうる。幾つかの実施形態において、本明細書に記載される前駆体センサ224の様々な構成要素が、センサエンクロージャ内に収容されうる。
図4は、本技術の実施形態に係る、前駆体センサ224を流過しており、前駆体センサ224によって解析される流体を概略的に示している。流体の流れは、入口302を介して第1のガス源212から光学セル300内に流入する第1のガス328であってよく又は当該第1のガス328を含みうる。第1のガス328は、その後、光学セル300の長手方向軸に沿って、出口306に向かって光学セル300を流過するよう方向付けられうる。光(図4に図示せず)は、光源310から放出され、第1のガス328が充填された光学セル300を透過しうる。光の一部が、第1のガス328によって吸収され、例えば、第1のガス328に含有されるジボランによって吸収されうる。その後、第1のガス328に含有されるジボランの濃度が、第1のガス328による光の吸収に基づいて、光検出器312を使用して解析されうる。
ジボランのレベル又は濃度の測定を容易にするために、光学窓316が、ジボランにより吸収されうる光が光源310から透過することを可能とするよう構成されうる。例えば、幾つかの実施形態において、光学窓316は、赤外放射といった光が透過して光学セル300に入射することを可能とするよう構成されうる。光学窓316を透過する赤外放射は、約400cm-1と約3,000cm-1との間の波数、又は約2μmと約30μmとの間の波長を有しうる。上記の範囲は、ジボランに特有の複数の吸収波長を含むことができ、これらは、以下の波数、即ち、1,600±100cm-1、2,520±100cm-1、及び/又は他の特徴的な波数を有する赤外放射、又は以下の波長、即ち、3,968±100nm、6,250±100nm、及び/又は他の特徴的な波長を有する赤外放射を含みうる。
幾つかの実施形態において、光学窓316は、ジボランに特有のより高く又はより低い吸収波長を包含しうる放射が透過するのを可能とするよう選択及び/又は構成されうる。幾つかの実施形態において、光学窓316は、ジボランに特有の単一の吸収波長のみを包含しうる放射が透過するのを可能とするよう選択及び/又は構成されうる。幾つかの実施形態において、光学窓316が、約1,000cm-1と約2,000cm-1との間、約1,200cm-1と約2,800cm-1との間、約2,000cm-1と約3,200cm-1との間の波数、又は任意の他の適切な範囲の赤外放射を透過させるよう構成されうる。光学窓316に適しうる例示的な材料は、臭化カリウム、サファイア、フッ化バリウム、ゲルマニウム、又は、ジボランが吸収しうる放射が透過することを可能としうる任意の他の適切な材料を含みうる。光学窓316のための材料はまた、耐食性であるよう選択及び/又は構成されうる。半導体処理の間、利用される様々なガス又は前駆体が腐食性でありうる。本明細書に記載の例示的な材料は、ジボランが吸収しうる放射線が透過することを可能とするだけではなく、流過する様々なガスによる腐食に対する耐性もあり、したがって前駆体センサ224の稼働寿命を延ばすこともできる。
幾つかの実施形態において、ジボランのレベル又は濃度の測定を容易にするために、光学フィルタ314が、ジボランに特有の単一の吸収波長を包含する放射が透過することを可能とするよう選択及び/又は構成されうる。例えば、フィルタ314は、以下の波数、即ち、1,600±100cm-1、2,520±100cm-1、及び/又はジボラン吸収に特有の他の波数のいずれかを有する赤外放射、又は、以下の波長、即ち、3,968±100nm、6,250±100nm、及び/又はジボラン吸収に特有の他の特徴的な波長のいずれかを有する赤外放射を可能とするよう選択及び/又は構成されうる。幾つかの実施形態において、フィルタ314が、ジボランに特有の1より多い吸収波長を包含する放射が透過することを可能とするよう選択及び/又は構成されうる。光学窓316と同様に、フィルタ314に適しうる様々な材料も、光学セル300を流過する様々なガスによる腐食に対して耐性がありうる。本明細書に記載されるように、光学窓316及び/又はフィルタ314は、特にジボランを検出するために選択又は構成されうる。本明細書に記載の光学窓316及び/又はフィルタ314を特に構成又は選択しないと、半導体処理に適した条件下でのジボランのレベル又は濃度の効果的な検出を実現しえないこともある。
幾つかの実施形態において、光学セル300を流過する流体が、ジボランの代わりに又はジボランに加えて、1つ以上の前駆体を含みうる。1つ以上の前駆体は、テトラボラン、アルシン、及び/又はホスフィン等を含みうる。光学窓316及び/又はフィルタ314は、テトラボラン、アルシン、ホスフィン等のうちの1つ以上の、レベル又は濃度の検出を容易にするようさらに構成されうる。例えば、光学窓316は、テトラボラン、アルシン、ホスフィン、及び/又は、第1のガスに含まれうる他の前駆体に特有の1つ以上の吸収波長を包含しうる放射を可能とするよう構成されうる。フィルタ314は、そのレベル又は濃度を検出するためのテトラボラン、アルシン、ホスフィン、及び/又は他の前駆体に特有の1つ又は複数の吸収波長を包含する放射を可能とするよう構成されうる。
光検出器312は、入射光の強度、より具体的には、前駆体吸収に特徴的な波長の入射光の強度の低下を検出して、ジボラン、テトラボラン、アルシン、ホスフィン、及び/又は他の前駆体といった前駆体のレベル又は濃度を決定するよう構成されうる。図5A及び図5Bは、本技術の実施形態に係る検出された放射線強度を概略的に示している。図5Aと図5Bの両方における信号502は、基準信号502を表すことができ、基準信号502は、前駆体センサ224の通常の稼働中に一定に保たれうる。基準信号502は、光源310の劣化のために低下しうる。したがって、基準信号502は、センサの健全性チェック及び/又は定期的なベースラインチェックを行うために利用されうる。図5A及び図5Bの信号504は、光学セル300を流過しうる注目する1つ以上の前駆体のレベル又は濃度を測定するための、光検出器312によって検出された放射の強度を表しうる。図5Aは、流体が光学セル300を流過しない、又は光学セル300を流過する流体が、光源310から放出されるどの放射も吸収しえない実施形態を概略的に示している。これに対応して、強度信号504の低下は検出されない。図5Bは、光学セル300を通過する流体が、光検出器312により測定された放射強度の低下506で示されるように、放射の少なくとも一部を吸収しうる実施形態を概略的に示している。例えば、光学セル300を流過する流体は、処理チャンバ102から流された第1のガスであってよく又は当該第1のガスを含んでよく、したがって、幾つかの実施形態においてジボランを含有しうる。この場合、ジボランに特有の吸収波長での放射強度の低下506が、ジボランの存在に因り検出されうる。低下506は、1つの波長において又はその付近でのみ示されているが、複数の波長における又はその付近における低下が、光源310及び/又は光検出器312の構成に依存して検出されうる。吸収に起因する、検出された放射強度の低下が、第1のガスに含有されるジボランのレベル又は濃度を決定するために利用されうる。幾つかの実施形態において、ジボランのレベル又は濃度が、ジボランの分圧によって表されうる。したがって、放射線強度の測定値に基づいて、第1のガスに含有されるジボランの分圧が決定されうる。
幾つかの実施形態において、光学セル300を流過している第1のガスの圧力が比較的低くてよく、約1mTorrと約10Torrとの間、例えば、約1mTorrと約5Torrとの間、約1mTorrと約4Torrとの間、約1mTorrと約3Torrとの間、約1mTorrと約2Torrとの間、又は約1mTorrと約1Torrとの間でありうる。多くの従来のジボラン検出器は、これらの低圧範囲では動作しない可能性がある。対照的に、本明細書に記載の前駆体センサ224の構成は、比較的低い圧力範囲にある第1のガスに含有されるジボランを効果的に検出することができる。例えば、本明細書に記載の前駆体センサ224は、約100ppm以下、約90ppm以下、約80ppm以下、約70ppm以下、約60ppm以下、約50ppm以下、約40ppm以下、約30ppm以下、約20ppm以下、約10ppm以下、約5ppm以下、約3ppm以下、約1ppm以下、又はそれ以下という低さでありうるジボランの分圧を、効果的に検出することができる。
幾つかの実施形態において、ジボランの検出された分圧が、約1ppmと約900,000ppmとの間、例えば、約1ppmと約500,000ppmとの間、約1ppmと約100,000ppmとの間、約1ppmと約50,000ppmとの間、約1ppmと約10,000ppmとの間、約1ppmと約5000ppmとの間、約1ppmと約3000ppmとの間、約1ppmと約1000ppmとの間、約1ppmと約500ppmとの間、約1ppmと約400ppmとの間、約1ppmと約300ppmとの間、約1ppmと約200ppmとの間、約1ppmと約100ppmとの間、約1ppmと約90ppmとの間、約1ppmと約80ppmとの間、約1ppmと約70ppmとの間、約1ppmと約60ppmとの間、約1ppmと約50ppmとの間、約1ppmと約40ppmとの間、約1ppmと約30ppmとの間、約1ppmと約20ppmとの間、約1ppmと約10ppmとの間、約1ppmと約5ppmとの間、又は約1ppmと約3ppmとの間でありうる。
本明細書では、光吸収センサが前駆体センサ224の一例として記載されているが、幾つかの実施形態において、前駆体センサ224は、音響センサであってよく又は音響センサを含んでよい。音響センサは、例えばMHzの範囲にある高周波のスペクトラム拡散音響信号を、当該センサを流過するガスに通して送信することによって、前駆体の濃度を測定することができる。第1の受信された信号とそのエコーとの間の最尤時間遅延が計算されうる。最尤時間遅延に基づいて、センサを流過しているガス中の音速が計算されうる。計算された音速に基づいて、ガスに含有される前駆体の濃度が決定されうる。
上述の処理システムは、例示的な半導体方法を実施する際に使用されうる。図6は、本技術の実施形態に係る前駆体伝達のための方法600における例示的な工程を示している。伝達される前駆体は、堆積及び/又はエッチングを含む様々な半導体プロセスに使用することができる。工程の幾つか又は全てを、前述のチャンバ及び/又はシステムを使用して実行することができ、又は異なるチャンバ内及び/又はシステム内で実行することができる。
方法600は、工程605において、半導体処理システムの第1伝達メインライン、例えば、先に記載の半導体処理システム200の第1伝達メインライン210を通じて第1ガス源から第1ガスを流すことによって開始されうる。第1のガスが、前駆体及び希釈ガスを含みうる。幾つかの実施形態において、前駆体がジボランを含みうる。幾つかの実施形態において、希釈ガスが水素を含みうる。幾つかの実施形態において、第1の伝達メインラインは、第1の伝達メインラインの下流で第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインと流体的に接続され、例えば第1の伝達サブライン214及び第2の伝達サブライン218と流体的に接続されうる。第1の伝達サブラインが、第1の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの、例えば、処理システム200の第1の処理チャンバ202への流体アクセスを提供するよう構成されうる。第2の伝達サブラインが、第1の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの、例えば、処理システム200の第2の処理チャンバ204への流体アクセスを提供するよう構成されうる。したがって、第1のチャンバと第2のチャンバとは、異なる半導体プロセスを同時に実行するよう構成されうる。
工程610において、第1の伝達メインラインを通じて伝達される第1のガスに含有される前駆体の濃度が測定されうる。前駆体の濃度は、図3を参照しながら上述した前駆体センサ224といった、光吸収センサを使用して測定することができる。したがって、幾つかの実施形態において、光吸収センサが、上述の光学セル300といった細長い光学セルを含みうる。第1のガスに含有される前駆体の濃度が測定されうる間、光学セルは、第1のガスを、光学セルの長手方向軸に沿って細長い光学セルの少なくとも一部分を流過するように方向付けるよう構成されうる。幾つかの実施形態において、光吸収センサが、細長い光学セルの第1の末端を画定しうる光学フィルタ、例えば、先に記載の光学フィルタ314を含みうる。光吸収センサはまた、光学セルの第1の末端とは反対側の細長い光学セルの第2の末端を画定しうる光学窓、例えば先に記載の光学窓316も含みうる。光吸収センサは、光学セルの対向し合う第1の末端及び第2の末端に配置された、光検出器312といった光検出器及び光源310といった光源をさらに含みうる。ジボランといった前駆体の検出を容易にするために、光学窓は、約400cm-1と約3,000cm-1との間の波数を有する放射が、光学窓を通って光学セルに入射することを可能とするよう構成されうる。光学フィルタは、ジボラン吸収に特有の放射、例えば、1,600±100cm-1、2,520±100cm-1、又は、ジボラン吸収に特有の他の波数のうちの少なくとも1つの波数を有する放射が透過して、光検出器によって検出されるのを可能とするよう構成されうる。
幾つかの実施形態において、工程615において、第2のガスが、第2のガス源から第2の伝達メインラインを通じて、例えば、先に記載の処理システム200の第2の伝達メインライン226を通じて流されうる。第2のガスは、水素といった希釈ガスを含みうる。第2の伝達メインラインは、第2の伝達メインラインの下流で第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインと流体的に接続され、例えば、第3の伝達サブライン230及び第4の伝達サブライン234と流体的に接続されうる。第3の伝達サブラインが、第2の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。第4の伝達サブラインが、第2の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成されうる。
工程620において、第1の伝達サブラインを通じて伝達される第1のガスの第1の流量が、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて調節されうる。工程625において、第2の伝達サブラインを通じて伝達される第1のガスの第2の流量も、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて調節されうる。幾つかの実施形態において、本方法は、工程630において、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、第3の伝達サブラインを通して伝達される第2のガスの第1の流量を調節することと、工程635において、前駆体の測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、第4の伝達サブラインを通して伝達される第2のガスの第2の流量を調節することと、を含みうる。上記の調整は、第1の伝達サブライン、第2の伝達サブライン、第3の伝達サブライン、第4の伝達サブラインのそれぞれに沿って設置された、質量流量コントローラといった流量コントローラ、例えば、先に記載の流量コントローラ216、220、232、236を制御することで行うことができる。流量コントローラは、上述の前駆体伝達コントローラ270といった前駆体伝達コントローラと通信可能に接続されうる。前駆体伝達コントローラは、処理レシピデータストア272といった処理レシピデータストアから、処理レシピ設定点を受け取り、かつ光吸収センサから前駆体の測定された濃度を受け取るよう構成されうる。処理設定点は、様々な半導体プロセスを実施するために、各処理チャンバに伝達される混合ガス中の前駆体の濃度、処理チャンバに流入する1つ以上のガスの流量等を指定することができる。前駆体の測定された濃度、及び処理レシピ設定点に基づいて、前駆体伝達コントローラは、第1のサブライン、第2のサブライン、第3のサブライン、及び/又は第4のサブラインを通じて伝達される第1のガスの流量及び/又は第2のガスの流量を制御することができる。
工程640において、第1のレシピ設定点に従って、第1の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、第3の伝達サブラインを通じて伝達された第2のガスと、の第1の混合ガスが、第1の半導体処理チャンバに伝達されうる。第1のレシピ設定点は、第1のガスと第2のガスとの第1の混合物に含有される前駆体の第1の濃度を定めうる又は指定しうる。工程645において、第2のレシピ設定点に従って、第2の伝達サブラインを通じて伝達された第1のガスと、第4の伝達サブラインを通じて伝達された第2のガスと、の第2の混合物が、第2の半導体処理チャンバに伝達されうる。第2のレシピ設定点は、第1のガスと第2のガスとの第2の混合物に含有される前駆体の第2の濃度を定めうる又は指定しうる。第1のレシピ設定点と第2のレシピ設定点とは、互いに同じであってよく又は異なっていてよい。上述のように、幾つかの実施形態において、第1の処理チャンバと第2の処理チャンバとは、異なる処理レシピを同時に実行するよう構成されうる。したがって、第1の混合ガスと第2の混合ガスとが、それぞれ第1の半導体処理チャンバ及び第2の半導体処理チャンバに同時に伝達されて、異なる量及び/又は濃度の前駆体を利用しうる異なるプロセスを実行することができる。
先の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数多くの詳細事項について記載してきた。しかしながら、当業者には、これらの詳細事項のうちのあるものが含まれていなくても、又は更なる詳細が加えられていても、特定の実施形態が実施されうることが明らかであろう。
幾つかの実施形態を開示してきたが、当業者は、上記実施形態の思想から逸脱することなく、様々な変形例、代替構造、及び均等物が使用されうることが分かるであろう。更に、本技術を不必要にあいまいにすることを避けるために、幾つかの周知のプロセス及び要素については説明しなかった。したがって、先の記載が、本技術の範囲を限定するものと見做すべきではない。さらに、方法又は処理は、連続的に又は段階的に記載されうるが、工程は、同時に行われてもよく、又は、列挙されるものと異なる順序で行われうると理解されたい。
値の範囲が与えられている場合に、文脈上そうでないと明示されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間に介在する各値が、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されていると理解される。明記された範囲内の任意の明記された値又は明記されていない介在する値と、その明記された範囲内の他の明記された値又は他の介在する値と、の間の任意のより狭い範囲が包含される。これらのより狭い範囲の上限値及び下限値は、個別にその範囲内に含まれることも除外されることもあり、より狭い範囲内に限界値の一方又は両方が含まれる場合、又はどちらも含まれない場合の各範囲も、明記された範囲内の任意の特に除外された限界値に従って、本技術の範囲内に包含される。明記された範囲が、限界値の一方又は両方を含む場合、この含められた限界値の一方又は両方を除いた範囲も含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲では、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、文脈上別途明示しない限り複数の指示物を含む。したがって、例えば、「或る前駆体(a precursor)」が言及されている場合、複数のこのような前駆体が含まれ、「その層(the layer)」が言及されている場合、当業者に周知の1つ以上の層及び均等物への言及が含まれ、他についても同様のことが当てはまる。
また、「備える(comprise(s))」、「備えている(comprising)」、「含有する(contain(s))」、「含有している(containing)」、「含む(include(s))」、及び「含んでいる(including)」という単語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用されている場合、記載された特徴、整数、構成要素、又は工程の存在を特定することを意図しているが、1つ以上の他の特徴、整数、構成要素、工程、作動、又はグループの存在又は追加を排除するものではない。
Claims (20)
- 方法であって、
第1の伝達メインラインを通じて、前駆体及び希釈ガスを含む第1のガスを流すことであって、
前記第1の伝達メインラインが、当該第1の伝達メインラインの下流で第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインと流体的に接続されており、
前記第1の伝達サブラインが、前記第1の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、前記第2の伝達サブラインが、前記第1の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成される、第1のガスを流すことと、
前記第1の伝達メインラインを通じて伝達される前記第1のガスに含有される前記前駆体の濃度を測定することと、
前記前駆体の測定された前記濃度に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の伝達サブラインを通じて伝達される前記第1のガスの第1の流量を調節することと、
前記前駆体の前記測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の伝達サブラインを通じて伝達される前記第1のガスの第2の流量を調節することと、
第1のレシピ設定点に従って、前記第1の半導体処理チャンバに、前記第1の伝達サブラインを通じて伝達された前記第1のガスと、前記希釈ガスを含む第2のガスと、の第1の混合物を伝達することと、
第2のレシピ設定点に従って、前記第2の半導体処理チャンバに、前記第2の伝達サブラインを通じて伝達された前記第1のガスと、前記第2のガスと、の第2の混合物を伝達することと、
を含み、
前記第1の混合物と前記第2の混合物とが、それぞれ、前記第1の半導体処理チャンバ及び前記第2の半導体処理チャンバに同時に伝達される、方法。 - 前記前駆体がジボランを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記希釈ガスが水素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記前駆体の前記濃度が、光吸収センサを使用して測定される、請求項1に記載の方法。
- 前記光吸収センサが、細長い光学セルを含み、
前記第1のガスに含有される前記前駆体の前記濃度が前記光吸収センサによって測定される間、前記細長い光学セルは、前記第1のガスを、前記細長い光学セルの長手方向軸に沿って前記細長い光学セルの少なくとも一部分を流過するように方向付けるよう構成される、請求項4に記載の方法。 - 前記光吸収センサが、前記細長い光学セルの第1の末端を画定する光学フィルタを含み、
前記光学フィルタが、以下の波数、即ち、
1,600±100cm-1又は2,520±100cm-1
のうちの1つ以上を有する赤外放射が透過することを可能とするよう構成される、請求項5に記載の方法。 - 前記光吸収センサが、前記細長い光学セルの第2の末端を画定する光学窓を含み、前記光学窓を通って前記細長い光学セルに入射する光が、約400cm-1と約3,000cm-1との間の波数を有する赤外放射を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記第1のレシピ設定点が、前記第1のガスと前記第2のガスとの前記第1の混合物に含有される前記前駆体の第1の濃度を定め、
前記第2のレシピ設定点が、前記第1のガスと前記第2のガスとの前記第2の混合物に含有される前記前駆体の第2の濃度を定める、請求項1に記載の方法。 - 第2の伝達メインラインを通じて前記第2のガスを流すことであって、
前記第2の伝達メインラインが、当該第2の伝達メインラインの下流で第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインと流体的に接続されており、前記第3の伝達サブラインが、前記第2の伝達メインラインから前記第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、前記第4の伝達サブラインが、前記第2の伝達メインラインから前記第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成される、前記第2のガスを流すことと、
前記前駆体の前記測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、前記第3の伝達サブラインを通じて伝達される前記第2のガスの第1の流量を調節することと、
前記前駆体の前記測定された濃度に少なくとも部分的に基づいて、前記第4の伝達サブラインを通じて伝達される前記第2のガスの第2の流量を調節することと、
を更に含み、
前記第1の伝達サブラインを通じて伝達された前記第1のガスと、前記第2のガスと、の前記第1の混合物を伝達することが、前記第1の伝達サブラインを通じて伝達された前記第1のガスと、前記第3の伝達サブラインを通じて伝達された前記第2のガスと、の前記第1の混合物を伝達することを含み、
前記第2の伝達サブラインを通じて伝達された前記第1のガスと、前記第2のガスと、の前記第2の混合物を伝達することが、前記第2の伝達サブラインを通じて伝達された前記第1のガスと、前記第4の伝達サブラインを通じて伝達された前記第2のガスと、の前記第2の混合物を伝達することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前駆体伝達システムであって、
第1のガスを伝達するよう構成された第1の伝達メインラインと、
前記第1の伝達メインラインを通じて伝達された前記第1のガスに含有される前駆体の濃度を測定するよう構成された前駆体センサと、
前記第1の伝達メインラインと流体的に接続され、かつ前記第1の伝達メインラインの下流にある第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインであって、前記第1の伝達サブラインが、前記第1の伝達メインラインから第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、前記第2の伝達サブラインが、前記第1の伝達メインラインから第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、
前記第1の伝達サブラインが、前記第1の半導体処理チャンバに流入する前記第1のガスの第1の流量を制御するよう構成された第1の流量コントローラを含み、前記第2の伝達サブラインが、前記第2の半導体処理チャンバに流入する前記第1のガスの第2の流量を制御するよう構成された第2の流量コントローラを含む、第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインと、
前記前駆体センサ、前記第1の流量コントローラ、及び前記第2の流量コントローラと通信可能に接続された前駆体伝達コントローラであって、
前記前駆体伝達コントローラが、第1のレシピ設定点に従って前記第1の半導体処理チャンバに前記第1のガスと前記第2のガスとの第1の混合物を伝達するように、前記前駆体の測定された前記濃度に基づいて前記第1の流量コントローラを制御するよう構成され、
前記前駆体伝達コントローラが、第2のレシピ設定点に従って前記第2の半導体処理チャンバに前記第1のガスと第2のガスとの第2の混合物を伝達するように、前記前駆体の前記測定された濃度に基づいて前記第2の流量コントローラを制御するようさらに構成される、前駆体伝達コントローラと、
を備えた、前駆体伝達システム。 - 前記前駆体伝達システムが同時に、前記第1の半導体処理チャンバに前記第1の混合物を伝達し、前記第2の半導体処理チャンバに前記第2の混合物を伝達するよう構成される、請求項10に記載の前駆体伝達システム。
- 前記前駆体がジボランを含み、前記第1のガスが水素をさらに含み、前記第2のガスが水素を含む、請求項10に記載の前駆体伝達システム。
- 前記前駆体センサが光吸収センサである、請求項10に記載の前駆体伝達システム。
- 前記光吸収センサが、細長い光学セルを含み、
前記第1のガスに含有される前記前駆体の前記濃度が前記光吸収センサによって測定される間、前記細長い光学セルは、前記第1のガスを、前記細長い光学セルの長手方向軸に沿って前記細長い光学セルの少なくとも一部分を流過するように方向付けるよう構成される、請求項13に記載の前駆体伝達システム。 - 前記光吸収センサが、前記細長い光学セルの第1の末端を画定する光学フィルタを含み、
前記光学フィルタが、以下の波数、即ち、
1,600±100cm-1又は2,520±100cm-1
のうちの1つ以上を有する赤外放射が透過することを可能とするよう構成される、請求項14に記載の前駆体伝達システム。 - 前記光吸収センサが、前記細長い光学セルの第2の末端を画定する光学窓を含み、前記光学窓を通って前記細長い光学セルに入射する光が、約400cm-1と約3,000cm-1との間の波数を有する赤外放射を含む、請求項14に記載の前駆体伝達システム。
- 前記光吸収センサは、前記細長い光学セルの内部の圧力を測定するよう構成された圧力センサ、又は前記細長い光学セルの内部の温度を測定するよう構成された温度センサのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項14に記載の前駆体伝達システム。
- 前記前駆体伝達システムが、
第2のガスを伝達するよう構成された第2の伝達メインラインと、
前記第2の伝達メインラインと流体的に接続され、かつ前記第2の伝達サブラインの下流にある第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインであって、前記第3の伝達サブラインが、前記第2の伝達メインラインから前記第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、前記第4の伝達サブラインが、前記第2の伝達メインラインから前記第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、
前記第3の伝達サブラインが、前記第1の半導体処理チャンバに流入する前記第2のガスの第1の流量を制御するよう構成された第3の流量コントローラを含み、前記第4の伝達サブラインが、前記第2の半導体処理チャンバに流入する前記第2のガスの第2の流量を制御するよう構成された第4の流量コントローラを含む、第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインと、
を含み、
前記前駆体伝達コントローラがさらに、前記第3の流量コントローラ及び前記第4の流量コントローラと通信可能に接続され、
前記前駆体伝達コントローラが、前記第1のレシピ設定点に従って前記第1の半導体処理チャンバに前記第1の混合物を伝達するように、前記前駆体の前記測定された濃度に基づいて前記第3の流量コントローラを制御するようさらに構成され、
前記前駆体伝達コントローラが、前記第2のレシピ設定点に従って前記第2の半導体処理チャンバに前記第2の混合物を伝達するように、前記前駆体の前記測定された濃度に基づいて前記第4の流量コントローラを制御するようさらに構成される、請求項10に記載の前駆体伝達システム。 - 前記第1のレシピ設定点が、前記第1のガスと前記第2のガスとの前記第1の混合物に含有される前記前駆体の第1の濃度を定め、前記第2のレシピ設定点が、前記第1のガスと前記第2のガスとの前記第2の混合物に含有される前記前駆体の第2の濃度を定める、請求項10に記載の前駆体伝達システム。
- 半導体処理システムであって、
前記半導体処理システムのタンデム区域に配置された第1の半導体処理チャンバ及び第2の半導体処理チャンバと、
前駆体伝達システムと、
を備え、
前記前駆体伝達システムが、
第1のガスを伝達するよう構成された第1の伝達メインラインであって、第1の伝達サブライン及び第2の伝達サブラインと流体的に接続されており、
前記第1の伝達サブラインが、第1の流量コントローラを含み、前記第1の伝達メインラインから前記第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、
前記第2の伝達サブラインが、第2の流量コントローラを含み、前記第1の伝達メインラインから前記第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成される、第1の伝達メインラインと、
前記第1の伝達メインラインに沿って実装された光吸収センサであって、前記第1のガスに含有される前駆体の濃度を測定するよう構成された光吸収センサと、
第2のガスを伝達するよう構成された第2の伝達メインラインであって、第3の伝達サブライン及び第4の伝達サブラインと流体的に接続されており、
前記第3の伝達サブラインが、第3の流量コントローラを含み、前記第2の伝達メインラインから前記第1の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成され、
前記第4の伝達サブラインが、第4の流量コントローラを含み、前記第2の伝達メインラインから前記第2の半導体処理チャンバへの流体アクセスを提供するよう構成される、第2の伝達メインラインと、
前記光吸収センサ、前記第1の流量コントローラ、前記第2の流量コントローラ、前記第3の流量コントローラ、及び前記第4の流量コントローラと通信可能に接続された前駆体伝達コントローラであって、
前記前駆体伝達コントローラが、第1のレシピ設定点に従って前記第1の半導体処理チャンバに前記第1のガスと前記第2のガスとの第1の混合物を伝達するように、前記前駆体の測定された前記濃度に基づいて前記第1の流量コントローラ及び前記第3の流量コントローラを制御するよう構成され、
前記前駆体伝達コントローラが、第2のレシピ設定点に従って前記第2の半導体処理チャンバに前記第1のガスと前記第2のガスとの第2の混合物を伝達するように、前記前駆体の前記測定された濃度に基づいて前記第2の流量コントローラ及び前記第4の流量コントローラを制御するようさらに構成される、前駆体伝達コントローラと、を備え、
前記前駆体伝達システムが、前記第1の混合物及び前記第2の混合物を同時に伝達するよう構成される、
半導体処理システム。
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