JP6821327B2 - On-demand filling ampoule replenishment - Google Patents

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Description

いくつかの基板処理操作は、前駆体を利用することがある。前駆体は、アンプル内に収容され、リアクタに定期的に送給されてよい。処理される基板の均一性を保証するために、変動のないヘッド体積および変動のない前駆体温度が望まれることがある。さらに、基板が処理されるとき、補充による前駆体の撹拌は望ましくないことがある。補充は時間がかかり、スループットを低下させることがある。 Some substrate processing operations may utilize precursors. The precursor may be housed in an ampoule and delivered to the reactor on a regular basis. Unvariable head volume and unvariable precursor temperature may be desired to ensure the uniformity of the substrate being processed. In addition, agitation of the precursor by replenishment may not be desirable when the substrate is processed. Replenishment is time consuming and can reduce throughput.

特定の実装形態では、基板処理装置のアンプルを補充するための方法が詳述されることがある。この方法は、(a)アンプル補充開始条件が満たされているか判断するステップであって、アンプル補充開始条件が、アンプルに前駆体を補充することによって引き起こされる前駆体の撹拌が基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に基板処理装置がなっている、または間もなく至るという判断を含むステップと、(b)アンプルに前駆体を補充するステップであって、アンプルに前駆体を補充することが、少なくとも1つの他の基板処理操作と同時に行われるステップと、(c)アンプル補充停止条件が満たされているか判断するステップと、(d)アンプルへの前駆体の補充を中止するステップとを含んでいてよい。 In certain implementations, methods for replenishing ampoules in substrate processing equipment may be detailed. This method is a step of (a) determining whether the ampoule replenishment start condition is satisfied, and the agitation of the precursor caused by the ampoule replenishment start condition by replenishing the precursor to the ampoule is processed by the substrate processing apparatus. A step that includes determining that the substrate processing device is or will soon reach a stage that has minimal effect on the integrity of the substrate to be produced, and (b) replenishing the ampoule with precursors. , The step of replenishing the ampoule with the precursor at the same time as at least one other substrate processing operation, (c) the step of determining whether the ampoule replenishment stop condition is satisfied, and (d) the precursor to the ampoule. It may include a step of discontinuing body replenishment.

本開示の一態様は、基板処理装置のアンプルを充填するための方法に関する。そのような方法は、(a)アンプルに液体前駆体を充填するためのアンプル充填開始条件が満たされているか判断するステップと、(b)アンプルに前駆体を充填するステップであって、アンプルに前駆体を充填することが、少なくとも1つの他の基板処理操作と同時に行われるステップと、(c)充填がまだ完了していないことを示す、アンプル内のセンサレベルを読み取るステップと、(d)二次充填停止条件が満たされているか判断するステップと、(e)二次充填停止条件が満たされているという判断に応答して、アンプルへの前駆体の充填を中止するステップとを特徴としてよい。 One aspect of the present disclosure relates to a method for filling an ampoule of a substrate processing apparatus. Such methods are (a) a step of determining whether the ampoule filling start condition for filling the ampoule with the liquid precursor is satisfied, and (b) a step of filling the ampoule with the precursor. The step of filling the precursor at the same time as at least one other substrate processing operation, and (c) reading the sensor level in the ampoule, indicating that the filling has not yet been completed, and (d). It is characterized by a step of determining whether the secondary filling stop condition is satisfied and (e) a step of stopping the filling of the precursor into the ampoule in response to the determination that the secondary filling stop condition is satisfied. Good.

特定の実施形態では、この方法は、さらに、アンプルが前駆体を受け取った最終回の終了時点に始まる累積充填時間を維持するステップを含む。いくつかの実装形態では、二次充填停止条件は、累積充填時間が閾値を超えているという判断を含む。いくつかの実装形態では、アンプル補充が一時的に中止されて堆積が始まる1回または複数回の時に累積充填時間が一時的に停止されるが、充填が再開されたときに累積充填時間が再スタートする。いくつかの実装形態では、閾値は、約50秒〜90秒の間である。 In certain embodiments, the method further comprises maintaining a cumulative filling time beginning at the end of the final round in which the ampoule received the precursor. In some implementations, the secondary filling stop condition includes determining that the cumulative filling time exceeds the threshold. In some implementations, the cumulative filling time is temporarily stopped at one or more times when ampoule replenishment is temporarily stopped and deposition begins, but the cumulative filling time is re-filled when filling is resumed. Start. In some implementations, the threshold is between about 50 and 90 seconds.

特定の実施形態では、この方法は、ステップ(e)で充填を中止したときにソフトシャットダウンを開始するステップを含む。いくつかの場合には、この方法は、アンプル内のセンサレベルを生成するセンサが動作不良を起こしているときに実行される。いくつかの場合には、この方法は、アンプルに液体前駆体を提供するシステムが動作不良を起こしているときに実行される。 In certain embodiments, the method comprises initiating a soft shutdown when filling is aborted in step (e). In some cases, this method is performed when the sensor that produces the sensor level in the ampoule is malfunctioning. In some cases, this method is performed when the system providing the liquid precursor to the ampoule is malfunctioning.

特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、アンプルに前駆体を充填することによって引き起こされる液体前駆体の撹拌が基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に基板処理装置がなっている、または間もなく至るという判断を含む。いくつかの実施形態では、アンプル充填開始条件は、堆積操作のシーケンスが基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む。いくつかの場合には、堆積操作のシーケンスは、原子層堆積に関連付けられた堆積操作である。特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、前駆体体積が閾値体積未満であるという判断を含む。特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、堆積操作のためのセットアップが現在、行われているという判断を含む。 In certain embodiments, the ampoule filling initiation condition has minimal effect on the consistency of the substrate being processed by the substrate processing equipment with the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor. Includes the determination that the board processing equipment is in the stage or is coming soon. In some embodiments, the ampoule filling start condition includes determining that the sequence of deposition operations is complete on the substrate contained within the substrate processing apparatus. In some cases, the sequence of deposition operations is the deposition operation associated with atomic layer deposition. In certain embodiments, the ampoule filling start condition comprises determining that the precursor volume is less than the threshold volume. In certain embodiments, the ampoule filling initiation condition includes determining that a setup for the deposition operation is currently underway.

いくつかの実装形態では、アンプルの充填と同時に行われる少なくとも1つの他の基板処理操作は、ウェハ・インデキシング操作(wafer indexing operation)を含む。いくつかの場合には、アンプルの充填と同時に行われる少なくとも1つの他の基板処理操作は、前駆体および/または基板の温度ソーク(温度浸漬、temperature soak)を含む。いくつかの場合には、アンプルの充填と同時に行われる少なくとも1つの他の基板処理操作が、ベース圧力への排気操作を含む。 In some implementations, at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule includes a wafer indexing operation. In some cases, at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises a temperature soak of the precursor and / or substrate. In some cases, at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule includes an exhaust operation to the base pressure.

本開示のいくつかの態様は、基板処理装置のアンプルの充填を制御するための方法に関する。そのような方法は、(a)アンプル内に液体状態で貯蔵されている前駆体が基板処理装置の反応チャンバに送給される堆積サイクルの数のカウンタを始動させるステップと、(b)アンプル充填開始条件が満たされているか判断するステップと、(c)液体前駆体がアンプルに提供されるべきでないほど十分にアンプルが満杯であることを示す、アンプル内のセンサレベルを読み取るステップと、(d)カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているか判断するステップと、(e)カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているという判断に応答して、堆積サイクルを中止するステップとを特徴としてよい。いくつかの実装形態では、閾値は、約3000〜6000の堆積サイクルである。 Some aspects of the disclosure relate to methods for controlling ampoule filling in substrate processing equipment. Such methods include (a) starting a counter for the number of deposition cycles in which the precursor stored in the liquid state in the ampoule is fed to the reaction chamber of the substrate processing apparatus, and (b) filling the ampoule. A step of determining if the starting conditions are met, and (c) a step of reading the sensor level in the ampoule, indicating that the ampoule is full enough that the liquid precursor should not be provided to the ampoule, and (d). ) Stop the deposition cycle in response to the step of determining if the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold and (e) the determination that the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold. It may be characterized by a step to be performed. In some implementations, the threshold is about 3000-6000 deposition cycles.

特定の実施形態では、ステップ(a)でのカウンタを始動させるステップは、液体前駆体がアンプルに送給されるときに行われ、カウンタは、液体前駆体がアンプルに再び送給されるまでカウントし続ける。いくつかの実装形態では、この方法は、ステップ(e)で堆積サイクルを中止したときにソフトシャットダウンを開始するステップを含む。 In certain embodiments, the step of initiating the counter in step (a) is performed when the liquid precursor is fed to the ampoule, which counts until the liquid precursor is fed back to the ampoule. Continue to do. In some implementations, this method comprises initiating a soft shutdown when the deposition cycle is aborted in step (e).

いくつかの場合には、この方法は、アンプル内のセンサレベルを生成するセンサが動作不良を起こしているときに実行される。特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、アンプルに前駆体を充填することによって引き起こされる液体前駆体の撹拌が基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に基板処理装置がなっている、または間もなく至るという判断を含む。特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、堆積操作のシーケンスが基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む。いくつかの例では、堆積操作のシーケンスは、原子層堆積に関連付けられた堆積操作である。
いくつかの実装形態では、アンプル充填開始条件は、堆積操作のためのセットアップがその時点で行われているという判断を含む。いくつかの実装形態では、アンプル充填開始条件が、アンプルの充填と同時に行われる1つの他の基板処理操作を含み、上記の基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作、前駆体および/または基板の温度ソーク、およびベース圧力への排気操作からなる群から選択される。
In some cases, this method is performed when the sensor that produces the sensor level in the ampoule is malfunctioning. In certain embodiments, the ampoule filling initiation condition has minimal effect on the consistency of the substrate being processed by the substrate processing equipment with the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor. Includes the determination that the board processing equipment is in the stage or is coming soon. In certain embodiments, the ampoule filling start condition includes determining that the sequence of deposition operations is complete on the substrate contained within the substrate processing apparatus. In some examples, the sequence of sedimentary operations is the sedimentary operation associated with atomic layer deposition.
In some implementations, the ampoule filling start condition includes determining that the setup for the deposition operation is at that time. In some implementations, the ampoule filling start condition includes one other substrate processing operation that takes place at the same time as the ampoule filling, and the substrate processing operation described above is a wafer indexing operation, precursor and / or substrate temperature. Selected from the group consisting of soaks and exhaust operations to base pressure.

本開示のいくつかの態様は、(1)前駆体送給システムおよび前駆体源に流体接続されるように構成され、液体前駆体を収容するように構成されたアンプルと、(2)1つまたは複数の制御装置とを備える前駆体補充システムであって、1つまたは複数の制御装置が、(a)アンプル内に液体状態で貯蔵されている前駆体が基板処理装置の反応チャンバに送給される堆積サイクルの数のカウンタを始動させ、(b)アンプル充填開始条件が満たされているか判断し、(c)液体前駆体がアンプルに提供されるべきでないほど十分にアンプルが満杯であることを示す、アンプル内のセンサレベルを読み取り、(d)カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているか判断し、(e)カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているという判断に応答して、堆積サイクルを中止するように構成されることを特徴としてよい前駆体補充システムに関する。いくつかの実装形態では、閾値は、約3000〜6000の堆積サイクルを含む。 Some aspects of the disclosure include (1) an ampoule configured to be fluid-connected to a precursor feeding system and a precursor source and to contain a liquid precursor, and (2) one. Alternatively, a precursor replenishment system comprising a plurality of controls, wherein one or more controls (a) feed the precursor stored in a liquid state in an ampol to the reaction chamber of the substrate processing apparatus. Start the counter for the number of deposition cycles to be performed, (b) determine if the ampule filling start conditions are met, and (c) the ampule is full enough that the liquid precursor should not be provided to the ampule. The sensor level in the ample is read, (d) it is determined whether the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold, and (e) the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold. The present invention relates to a precursor replenishment system that may be configured to abort the deposition cycle in response to In some implementations, the threshold comprises about 3000-6000 deposition cycles.

いくつかの設計では、1つまたは複数の制御装置が、さらに、液体前駆体がアンプルに送給されるときにステップ(a)でカウンタを始動させ、液体前駆体がアンプルに再び送給されるまでカウントし続けるように構成される。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の制御装置が、さらに、ステップ(e)で堆積サイクルを中止したときにソフトシャットダウンを開始するように構成される。 In some designs, one or more controllers further activate the counter in step (a) when the liquid precursor is fed to the ampoule, and the liquid precursor is fed back to the ampoule. It is configured to keep counting until. In some implementations, one or more controllers are further configured to initiate a soft shutdown when the deposition cycle is aborted in step (e).

特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、アンプルに前駆体を充填することによって引き起こされる液体前駆体の撹拌が基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に基板処理装置がなっている、または間もなく至るという判断を含む。特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、堆積操作のシーケンスが基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む。特定の実施形態では、アンプル充填開始条件が、アンプルの充填と同時に行われる1つの他の基板処理操作を含み、上記の基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作、前駆体および/または基板の温度ソーク、およびベース圧力への排気操作からなる群から選択される。 In certain embodiments, the ampoule filling initiation condition has minimal effect on the consistency of the substrate being processed by the substrate processing equipment with the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor. Includes the determination that the board processing equipment is in the stage or is coming soon. In certain embodiments, the ampoule filling start condition includes determining that the sequence of deposition operations is complete on the substrate contained within the substrate processing apparatus. In certain embodiments, the ampoule filling start condition comprises one other substrate processing operation performed at the same time as the ampoule filling, the substrate processing operation being a wafer indexing operation, precursor and / or substrate temperature soaking. , And the exhaust operation to the base pressure are selected from the group.

いくつかの実装形態では、基板処理装置は、堆積チャンバと、堆積チャンバ内に収容された基板処理ステーションとを含み、基板処理ステーションが、基板を受け取るように構成された基板ホルダを含み、前駆体送給システムが、基板処理ステーションによって受け取られた基板の処理中に前駆体を送給するように構成される。 In some embodiments, the substrate processing apparatus includes a deposition chamber and a substrate processing station housed within the deposition chamber, the substrate processing station including a substrate holder configured to receive the substrate, and a precursor. The feed system is configured to feed the precursor during the processing of the substrate received by the substrate processing station.

本開示の別の態様は、(1)前駆体送給システムおよび前駆体源に流体接続されるように構成され、液体前駆体を収容するように構成されたアンプルと、(2)1つまたは複数の制御装置とを備える前駆体補充システムであって、1つまたは複数の制御装置が、(a)アンプルに液体前駆体を充填するためのアンプル充填開始条件が満たされているか判断し、(b)アンプルに前駆体を充填し、アンプルに前駆体を充填することが、少なくとも1つの他の基板処理操作と同時に行われ、(c)充填がまだ完了していないことを示す、アンプル内のセンサレベルを読み取り、(d)二次充填停止条件が満たされているか判断し、(e)二次充填停止条件が満たされているという判断に応答して、アンプルへの前駆体の充填を中止するように構成される前駆体補充システムに関する。 Another aspect of the disclosure is an ampoule configured to (1) fluidly connect to a precursor feeding system and a precursor source and to contain a liquid precursor, and (2) one or more. In a precursor replenishment system including a plurality of control devices, one or more control devices determine (a) whether the amplifier filling start condition for filling a liquid precursor into an ampol is satisfied, and (a). b) Filling the amplifier with the precursor and filling the amplifier with the precursor is performed at the same time as at least one other substrate processing operation, and (c) in the amplifier indicating that the filling has not yet been completed. The sensor level is read, (d) it is determined whether the secondary filling stop condition is satisfied, and (e) in response to the determination that the secondary filling stop condition is satisfied, the filling of the precursor into the amplifier is stopped. With respect to a precursor replenishment system configured to.

特定の実施形態では、1つまたは複数の制御装置は、さらに、アンプルが前駆体を受け取った最終回の終了時点に始まる累積充填時間を維持するように構成される。いくつかの場合には、二次充填停止条件は、累積充填時間が閾値を超えているという判断を含む。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の制御装置が、さらに、アンプル補充が一時的に中止されて堆積が始まる1回または複数回の時に累積充填時間が一時的に停止されるように構成される。 In certain embodiments, one or more controllers are further configured to maintain a cumulative filling time beginning at the end of the final round in which the ampoule received the precursor. In some cases, the secondary filling stop condition includes determining that the cumulative filling time exceeds the threshold. In some implementations, one or more controllers are further configured to temporarily suspend cumulative filling time at one or more times when ampoule replenishment is temporarily suspended and deposition begins. Will be done.

いくつかの実装形態では、閾値は、約50秒〜90秒の間である。いくつかの実装形態では、1つまたは複数の制御装置が、さらに、ステップ(e)で充填を中止したときにソフトシャットダウンを開始するように構成される。 In some implementations, the threshold is between about 50 and 90 seconds. In some embodiments, one or more controllers are further configured to initiate a soft shutdown when filling is aborted in step (e).

特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、アンプルに前駆体を充填することによって引き起こされる液体前駆体の撹拌が基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に基板処理装置がなっている、または間もなく至るという判断を含む。特定の実施形態では、アンプル充填開始条件は、前駆体体積が閾値体積未満であるという判断を含む。いくつかの実装形態では、アンプルの充填と同時に行われる少なくとも1つの他の基板処理操作は、前駆体および/または基板の温度ソークを含む。 In certain embodiments, the ampoule filling initiation condition has minimal effect on the consistency of the substrate being processed by the substrate processing equipment with the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor. Includes the determination that the board processing equipment is in the stage or is coming soon. In certain embodiments, the ampoule filling start condition comprises determining that the precursor volume is less than the threshold volume. In some implementations, at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule involves a temperature soak of the precursor and / or substrate.

いくつかの実施形態では、基板処理装置は、堆積チャンバと、堆積チャンバ内に収容された基板処理ステーションとを含み、基板処理ステーションが、基板を受け取るように構成された基板ホルダを含み、前駆体送給システムが、基板処理ステーションによって受け取られた基板の処理中に前駆体を送給するように構成される。 In some embodiments, the substrate processing apparatus comprises a deposition chamber and a substrate processing station housed within the deposition chamber, the substrate processing station comprising a substrate holder configured to receive the substrate, and a precursor. The feed system is configured to feed the precursor during the processing of the substrate received by the substrate processing station.

本発明のこれらおよび他の特徴を、図面を参照して以下により詳細に述べる。 These and other features of the invention will be described in more detail below with reference to the drawings.

オンデマンド充填アンプルを有する例示的な基板処理装置の概略図である。It is a schematic diagram of an exemplary substrate processing apparatus having an on-demand filling ampoule.

オンデマンド充填アンプルを有する別の例示的な基板処理装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic representation of another exemplary substrate processing apparatus having an on-demand filling ampoule.

オンデマンド充填アンプルを利用する例示的な堆積プロセス操作を詳述するプロセスフロー図である。FIG. 6 is a process flow diagram detailing an exemplary deposition process operation utilizing an on-demand filling ampoule.

例示的なオンデマンド充填アンプルを制御するためのアルゴリズムを詳述するプロセスフロー図である。FIG. 5 is a process flow diagram detailing an algorithm for controlling an exemplary on-demand filling ampoule.

図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理での1ステップを示す。A step in substrate processing relating to the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A is shown.

図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理での別のステップを示す図である。It is a figure which shows another step in the substrate processing with respect to the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A.

図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理でのさらなるステップを示す図である。It is a figure which shows the further step in the substrate processing with respect to the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A.

図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理でのさらなるステップを示す図である。It is a figure which shows the further step in the substrate processing with respect to the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A.

オンデマンド充填を用いた基板処理とオンデマンド充填を用いなかった基板処理とに関する基板処理結果の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the substrate processing result about the substrate processing which used on-demand filling and the substrate processing which did not use on-demand filling.

センサを有するアンプル、ならびに過剰充填および過少充填を防止するのに適した複数のセンサレベルを示す図である。It is a figure which shows the ampoule which has a sensor, and a plurality of sensor levels suitable for preventing overfilling and underfilling.

アンプルの過剰充填保護の実施に関する流れ図である。It is a flow chart about the implementation of the ampoule overfill protection.

低いアンプル液体レベルの保護の実施に関する流れ図である。It is a flow chart regarding the implementation of protection of a low ampoule liquid level.

本明細書で述べる主題の1つまたは複数の実装形態の詳細を添付図面および以下の説明に記載する。他の特徴、態様、および利点は、本明細書、図面、および特許請求の範囲から明らかになろう。正しい縮尺の図面であることが特に示されていない限り、以下の図の相対寸法は、正しい縮尺では描かれていないことがあることに留意されたい。 Details of one or more implementations of the subject matter described herein are given in the accompanying drawings and in the following description. Other features, aspects, and advantages will become apparent from the specification, drawings, and claims. It should be noted that the relative dimensions of the figures below may not be drawn to the correct scale unless otherwise indicated to be the correct scale drawing.

本明細書で使用するとき、用語「半導体ウェハ」は、半導体材料(例えばシリコン)から形成されるウェハと、一般には半導体として識別されない材料(例えば誘電体および/または導体)から形成されるが、典型的にはそれらの上に半導体材料を設けられているウェハとの両方を表すことがあることを理解されたい。シリコンオンインシュレータ(SOI)ウェハが、1つのそのような例である。本開示で述べる装置および方法は、直径200mm、300mm、および450mmの半導体ウェハを含めた多くのサイズの半導体ウェハの処理に使用されてよい。 As used herein, the term "semiconductor wafer" is formed from a wafer formed from a semiconductor material (eg silicon) and a material generally not identified as a semiconductor (eg dielectric and / or conductor), although It should be understood that it may typically represent both with wafers on which semiconductor materials are provided. Silicon on insulator (SOI) wafers are one such example. The devices and methods described in the present disclosure may be used to process semiconductor wafers of many sizes, including semiconductor wafers with diameters of 200 mm, 300 mm, and 450 mm.

均一性が、高品質の半導体ウェハの処理における1つの重要な因子である。例えば、堆積される層の厚さおよび品質は、ウェハ同士で互いに均一にすべきであり、かつ1つのウェハの複数のフィーチャ内で互いに均一にすべきである。半導体処理の特定の実装形態では、液体前駆体が、半導体ウェハに堆積される前に気化される必要があり得る。液体前駆体は、アンプル内に収容されてよく、アルゴンや他の不活性ガスなどのキャリアガスが、アンプルを通って流れて、気化された前駆体を半導体処理チャンバに搬送してよい。キャリアガスは、気化された前駆体を搬送するためにアンプルを通して「押され」ても(ガスがラインを通して押し入れられる)、または「引かれ」てもよい(場合によっては真空によって、ガスがラインを通して引き込まれる)。原子層堆積(ALD)などの特定の堆積プロセスでは、アンプル内のガスの比較的一定のヘッド体積、および一定の前駆体温度により、ウェハ均一性について利益を得られることがある。特定のそのような実装形態では、目標のヘッド体積は、アンプル容積の約20〜30%の体積でよい。したがって、ヘッド体積がアンプル容積の約20〜30%であるとき、アンプルの約70〜80%が前駆体で充填されてよい。さらに、前駆体撹拌がないことによってもウェハ均一性について利益を得ることがある。前駆体撹拌は、前駆体の一様でない気化をもたらす。最後に、半導体ウェハの製造において、高いウェハスループットが重要である。現在、アンプルは、典型的には、手動充填、自動充填、同時充填により補充され、またはメンテナンス中の充填により補充される。しかし、現在のところ、堆積中に使用されるときにかなり一定であるヘッド体積および前駆体温度と、堆積中に前駆体撹拌を伴わないことと、高いウェハスループットとを兼ね備えた技法はない。 Homogeneity is one important factor in the processing of high quality semiconductor wafers. For example, the thickness and quality of the deposited layers should be uniform between wafers and within multiple features of a wafer. In certain embodiments of semiconductor processing, the liquid precursor may need to be vaporized before being deposited on the semiconductor wafer. The liquid precursor may be housed in an ampoule, and a carrier gas such as argon or other inert gas may flow through the ampoule to transport the vaporized precursor to the semiconductor processing chamber. The carrier gas may be "pushed" (pushed through the line) or "pulled" through the ampoule to carry the vaporized precursor (possibly by vacuum, the gas is pushed through the line). Be drawn in). In certain deposition processes, such as atomic layer deposition (ALD), a relatively constant head volume of gas in the ampoules and a constant precursor temperature may benefit from wafer uniformity. In certain such implementations, the target head volume may be about 20-30% of the ampoule volume. Therefore, when the head volume is about 20-30% of the ampoule volume, about 70-80% of the ampoule may be filled with the precursor. In addition, the absence of precursor agitation may also benefit from wafer uniformity. Precursor agitation results in non-uniform vaporization of the precursor. Finally, high wafer throughput is important in the manufacture of semiconductor wafers. Currently, ampoules are typically refilled by manual filling, automatic filling, simultaneous filling, or filling during maintenance. However, at present, there is no technique that combines head volume and precursor temperature, which are fairly constant when used during deposition, with no precursor agitation during deposition, and high wafer throughput.

図1Aは、オンデマンド充填アンプルを有する例示的な基板処理装置の概略図である。図1Aは、アンプル102と処理チャンバ132とを有する基板処理装置100を示す。 FIG. 1A is a schematic view of an exemplary substrate processing apparatus with an on-demand filling ampoule. FIG. 1A shows a substrate processing apparatus 100 having an ampoule 102 and a processing chamber 132.

図1Aに示される図では、アンプル102は、前駆体104を収容している。特定の実装形態では、アンプルの容積は、約600mL〜3Lの間でよい。図示される実装形態では、アンプルは、約1.2Lのアンプルでよい。前駆体は、流路112を通ってアンプル102内に流れる。弁114が、流路112を通って流れる前駆体の流れを制御する。弁114が開いているとき、前駆体は、流路112を通ってアンプル102に流れてよく、アンプル102を充填する。弁114が閉じられているとき、前駆体は、アンプル102内に流れることができない。図示される実装形態では、流路112は、アンプル102の底部に接続された流路である。他の実装形態では、前駆体を収容する流路は、ディップスティックなど他の構成でよく、アンプルの底部以外の領域からアンプルを充填しても差し支えない。 In the figure shown in FIG. 1A, the ampoule 102 contains the precursor 104. In certain implementations, the ampoule volume may be between about 600 mL and 3 L. In the illustrated implementation, the ampoule may be an ampoule of about 1.2 L. The precursor flows into the ampoule 102 through the flow path 112. The valve 114 controls the flow of precursors through the flow path 112. When the valve 114 is open, the precursor may flow through the flow path 112 into the ampoule 102 and fill the ampoule 102. When the valve 114 is closed, the precursor cannot flow into the ampoule 102. In the illustrated implementation, the flow path 112 is a flow path connected to the bottom of the ampoule 102. In other implementations, the flow path accommodating the precursor may have other configurations such as a dipstick, and the ampoule may be filled from a region other than the bottom of the ampoule.

処理チャンバ132は、マニホールド120と、シャワーヘッド122とを含む。いくつかの実施形態は、2つのシャワーヘッドまたは4つのシャワーヘッドなど、複数のシャワーヘッドを含んでいてよい。そのような実装形態では、マニホールドは、シャワーヘッドに流体を分配してよい。特定の他の実装形態は、マニホールドを、インジェクタなど、前駆体を分配するための別のデバイスで置き換えてよい。他の実装形態では、処理チャンバは、マニホールドを含まなくてもよい。 The processing chamber 132 includes a manifold 120 and a shower head 122. Some embodiments may include multiple shower heads, such as two shower heads or four shower heads. In such implementation, the manifold may distribute the fluid to the shower head. Certain other implementations may replace the manifold with another device for distributing the precursor, such as an injector. In other implementations, the processing chamber may not include a manifold.

シャワーヘッド122は、流路138を介してマニホールド120に流体接続されてよく、マニホールド120からシャワーヘッド122への流体の流れを制御するために流路に弁130が設置されてよい。シャワーヘッド122は、流路138を通って流れる流体を、処理チャンバ132内に位置されたプロセスステーションに分配してよい。プロセスステーションは、基板を含んでいてよい。プロセスステーションは、図1Aには示されていない。 The shower head 122 may be fluid-connected to the manifold 120 via the flow path 138, and a valve 130 may be installed in the flow path to control the flow of fluid from the manifold 120 to the shower head 122. The shower head 122 may distribute the fluid flowing through the flow path 138 to a process station located within the processing chamber 132. The process station may include a substrate. The process station is not shown in FIG. 1A.

マニホールド120は、他の流路を介して真空に接続されていてもよい。弁128が真空を制御してよい。特定の実装形態では、任意の所与の時点で弁130と128のせいぜい一方が開いていてよい。シャワーヘッド122が流体の流れを受け取る準備ができていないときにキャリアガスおよび/または前駆体ガスの連続的な流れを許可するために、真空が使用されてよい。 The manifold 120 may be connected to a vacuum via another flow path. The valve 128 may control the vacuum. In a particular implementation, at most one of the valves 130 and 128 may be open at any given time. Vacuum may be used to allow continuous flow of carrier gas and / or precursor gas when the shower head 122 is not ready to receive fluid flow.

流路118および136が、アンプル102をマニホールド120に接続する。流路118には弁126が位置される。弁126は、マニホールド120への全ての流体の流れを制御する。弁126が閉じられているとき、流体は、マニホールド120に流れることができない。逆に、弁126が開かれているとき、流体は、マニホールドに流れてよい。さらに、流路118には弁124も位置される。弁124は、弁126へのキャリアガスの流れを制御する。 Channels 118 and 136 connect the ampoule 102 to the manifold 120. A valve 126 is located in the flow path 118. The valve 126 controls the flow of all fluid to the manifold 120. When the valve 126 is closed, fluid cannot flow into the manifold 120. Conversely, when the valve 126 is open, fluid may flow into the manifold. Further, a valve 124 is also located in the flow path 118. The valve 124 controls the flow of carrier gas to the valve 126.

流路136には弁116が位置される。弁116は、アンプル102から弁126への前駆体ガスの流れを制御する。 The valve 116 is located in the flow path 136. The valve 116 controls the flow of precursor gas from the ampoule 102 to the valve 126.

流路106は、基板処理装置100をキャリアガス源と接続する。流路106を通って基板処理装置100の残りの流路内に流れるキャリアガスの流れは、弁108によって制御される。弁108が閉じられている場合、流体は、基板処理装置100を通って流れることができない。 The flow path 106 connects the substrate processing apparatus 100 to the carrier gas source. The flow of carrier gas through the flow path 106 into the remaining flow paths of the substrate processing apparatus 100 is controlled by the valve 108. When the valve 108 is closed, fluid cannot flow through the substrate processing apparatus 100.

流路134は、流路106をアンプル102と接続する。流路134に位置される弁110が、流路106からアンプル102内へのキャリアガスの流れを制御する。キャリアガスは、アンプル102に流入した後、気化された前駆体と混合して、前駆体ガスを生成してよい。 The flow path 134 connects the flow path 106 to the ampoule 102. A valve 110 located in the flow path 134 controls the flow of carrier gas from the flow path 106 into the ampoule 102. The carrier gas may flow into the ampoule 102 and then mix with the vaporized precursor to produce a precursor gas.

基板処理装置100を通る流体の流れは、様々な弁の開閉によって制御されてよい。開閉される弁のいくつかの構成は、図4A〜図4Dでより詳細に論じる。 The flow of fluid through the substrate processing apparatus 100 may be controlled by opening and closing various valves. Some configurations of valves that are opened and closed are discussed in more detail in FIGS. 4A-4D.

図1Bは、オンデマンド充填アンプルを有する別の例示的な基板処理装置の概略図である。図1Bでの基板処理装置100Bは、図1Aでの基板処理装置100と同様である。基板処理装置100Bは、流路142によって接続された追加の弁140を含む。図1Bに示される基板処理装置100Bの実装形態では、流路142および弁140は、キャリアガスが弁126に流れるための追加の経路を提供してよい。特定の実装形態では、弁124を通る流路は、基板処理装置の動作中にキャリアガスを流すために使用されてよく、弁140を通る流路は、基板処理装置のメンテナンス中にキャリアガスを流すために使用されてよい。 FIG. 1B is a schematic view of another exemplary substrate processing apparatus with an on-demand filling ampoule. The substrate processing apparatus 100B in FIG. 1B is the same as the substrate processing apparatus 100 in FIG. 1A. The substrate processing apparatus 100B includes an additional valve 140 connected by a flow path 142. In the mounting embodiment of the substrate processing apparatus 100B shown in FIG. 1B, the flow path 142 and the valve 140 may provide an additional path for the carrier gas to flow through the valve 126. In certain implementations, the flow path through the valve 124 may be used to flow carrier gas during the operation of the substrate processing apparatus, and the flow path through the valve 140 may carry the carrier gas during maintenance of the substrate processing apparatus. May be used to shed.

図2は、オンデマンド充填アンプルを利用する例示的な堆積プロセス操作を詳述するプロセスフロー図である。図2は、アンプル充填操作、およびプロセス操作のうちの残りの操作に対するアンプル充填操作のタイムテーブルを詳述する。図2において、図の右側にアンプル充填操作が示されており、左側に他の堆積プロセス操作が示されている。図2に詳述されるプロセス操作は、ALD処理操作でよく、または液体反応物を使用する他のタイプの基板処理操作、例えば化学気相成長や、原子層エッチングを含めたエッチング操作などでよい。 FIG. 2 is a process flow diagram detailing an exemplary deposition process operation utilizing an on-demand filling ampoule. FIG. 2 details the ampoule filling operation and the timetable of the ampoule filling operation for the remaining operations of the process operation. In FIG. 2, the ampoule filling operation is shown on the right side of the figure and the other deposition process operations are shown on the left side. The process operation detailed in FIG. 2 may be an ALD processing operation or another type of substrate processing operation using a liquid reactant, such as chemical vapor deposition or etching operations including atomic layer etching. ..

操作202で、プロセス操作のセットアップが行われる。操作202は、装置の全般的なチェック、ピンの持上げ、基板の装填、および操作のプログラミングなど、処理操作のセットアップに関わる多様なタスクを含む。 At operation 202, the process operation is set up. Operation 202 includes a variety of tasks involved in setting up processing operations, such as general equipment checks, pin lifting, board loading, and operation programming.

操作202の後、操作204が、アンプルの充填を開始する。操作204は、アンプルの初期充填を開始する。操作204の開始時、アンプルは完全に空でよい。 After operation 202, operation 204 begins filling the ampoule. Operation 204 begins the initial filling of the ampoule. At the beginning of operation 204, the ampoule may be completely empty.

アンプルが充填されている間、操作206で温度ソークが行われる。温度ソークは、前駆体を加熱して所望の温度(例えば、ALDで使用される特定の前駆体に関して約20〜100℃の間)にすることがあり、および/または温度ソークは、堆積前に基板を加熱してよい。前駆体が加熱される温度は、前駆体の化学組成に依存していてよい。特定の実装形態は、前駆体および/または基板を室温からより高い温度(例えば約25〜45℃の間の温度)まで加熱してよい。他の実装形態は、前駆体および/または基板を室温から約25〜60℃の間の温度)まで加熱してよく、さらに他の実装形態は、前駆体および/または基板を室温からさらに高い温度まで(例えば約80℃まで)加熱してよい。前駆体が充填されているときの前駆体の熱ソークは、所望の量だけ気化するのに最適な温度の前駆体をもたらすことがある。さらに、アンプルの充填中に前駆体を熱ソークすることは、2つのセットアップ操作が同時に行われているので、より大きい基板スループットを可能にすることがある。最後に、気化された前駆体ガスを搬送するためにキャリアガスがアンプルを通って流されないので、熱ソーク中にアンプルを充填することは、充填中の前駆体の撹拌により生じる影響を最小限に抑えることもある。 A temperature soak is performed at step 206 while the ampoules are being filled. The temperature soak may heat the precursor to the desired temperature (eg, between about 20-100 ° C. for a particular precursor used in ALD) and / or the temperature soak before deposition. The substrate may be heated. The temperature at which the precursor is heated may depend on the chemical composition of the precursor. In certain implementations, the precursor and / or substrate may be heated from room temperature to a higher temperature (eg, between about 25 and 45 ° C.). Other mountings may heat the precursor and / or substrate to a temperature between room temperature and about 25-60 ° C., yet other mountings may heat the precursor and / or substrate to a higher temperature than room temperature. It may be heated to (eg, up to about 80 ° C.). The thermal soak of the precursor when the precursor is filled may provide the precursor at the optimum temperature for vaporizing the desired amount. In addition, thermal soaking the precursor during ampoule filling may allow for greater substrate throughput as the two setup operations are performed simultaneously. Finally, filling the ampoule during a hot soak minimizes the effect of agitation of the precursor during filling, as carrier gas is not flowed through the ampoule to carry the vaporized precursor gas. It may be suppressed.

操作206の温度ソークが完了した後、しかし操作210でラインがチャージされる前に、操作208でアンプルの充填を中止する。アンプルの充填は、様々な異なる条件により中止してよい。そのような条件は、図3に関してより詳細に述べる。特定の実装形態では、アンプルは、最初に満杯レベルでよい。そのような実装形態では、アンプルの初期充填は省かれてよい。 After the temperature soak of step 206 is complete, but before the line is charged at step 210, the ampoule filling is stopped at step 208. Ampoule filling may be discontinued under a variety of different conditions. Such conditions will be described in more detail with respect to FIG. In certain implementations, the ampoule may initially be at full level. In such implementations, the initial filling of ampoules may be omitted.

操作210で、ラインチャージが行われる。ラインチャージは、処理チャンバ内に前駆体ガスを送給する前に基板処理装置の流路を通るガスの流れである。すなわち、チャンバに通じるラインがチャージされて、チャンバへの弁が開かれるときに遅延をなくす。例えば、特定の実施形態は、アンプルから前駆体ガスを搬送するために、様々な流路を通してキャリアガスを流してよい。そのような前駆体ガスの事前の流れは、堆積の初期サイクルをより変動のないものにする助けとなり得る。これは、堆積で使用される前駆体ガスを流路に事前チャージすることによって行われ、それにより、処理チャンバに通じる弁が開かれるとき、前駆体ガスがより迅速に処理チャンバ内に達する。 In operation 210, line charging is performed. The line charge is the flow of gas through the flow path of the substrate processing apparatus before feeding the precursor gas into the processing chamber. That is, the line leading to the chamber is charged, eliminating delays when the valve to the chamber is opened. For example, in certain embodiments, the carrier gas may flow through various channels to carry the precursor gas from the ampoule. Pre-flow of such precursor gas can help make the initial cycle of deposition more stable. This is done by precharging the flow path with the precursor gas used in the deposition so that the precursor gas reaches the processing chamber more quickly when the valve leading to the processing chamber is opened.

操作210でのラインチャージ後、操作212で堆積が行われる。操作212で行われる堆積は、1サイクルの堆積でよく、またはALD中に行われるものなど数サイクルの堆積でもよい。 After the line charge in operation 210, deposition is performed in operation 212. The deposition performed in operation 212 may be one cycle of deposition, or may be several cycles of deposition, such as those performed during ALD.

操作212で堆積が行われた後、操作216で二次アンプル充填が開始される。操作216での二次アンプル充填は、アンプルを再び満杯レベルまで充填してよく、または別の充填停止条件が満たされるまでアンプルを充填するように設計されてもよい。操作220で充填停止条件が満たされると、第2のアンプル充填操作が中止される。二次アンプル充填は、アンプルが比較的変動のないヘッド体積を維持できるようにし、ウェハ均一性をより高くする。二次アンプル充填中、アンプルは、より変動のない前駆体温度を実現するために加熱されてよい。図2について述べられる実装形態など特定の実装形態では、二次アンプル充填は、充填により生じる前駆体の撹拌が基板処理に対して最小限の影響しか及ぼさない期間中に行われるようにタイミング調整される。いくつかの実装形態では、そのような期間は、堆積が行われない期間でよい。他の実装形態では、前駆体の蒸気圧が特定の閾値未満である期間中に堆積が行われてよい。低い蒸気圧を有する前駆体は、補充による撹拌をより受けにくいことがあり、したがって、堆積が行われている間に補充するのにより適していることがある。例えば、約1Torr未満の蒸気圧を有する前駆体が、堆積中に補充して差し支えない前駆体である。特定の実装形態では、任意の1回の二次アンプル充填操作中に補充される前駆体の量は、アンプル全容積の約40%未満、例えばアンプル全容積の約20%未満、約10%未満、約5%未満、または約2%未満でよい。 After the deposition is carried out in operation 212, secondary ampoule filling is started in operation 216. Secondary ampoule filling in step 216 may be designed to fill the ampoule again to full level, or to fill the ampoule until another filling stop condition is met. When the filling stop condition is satisfied in operation 220, the second ampoule filling operation is stopped. Secondary ampoule filling allows the ampoule to maintain a relatively consistent head volume, resulting in higher wafer uniformity. During secondary ampoule filling, the ampoule may be heated to achieve a more consistent precursor temperature. In certain implementations, such as those described with reference to FIG. 2, the secondary ampoule filling is timed so that the agitation of the precursor resulting from the filling occurs during a period that has minimal effect on substrate processing. To. In some implementations, such a period may be a period during which no deposition occurs. In other embodiments, deposition may occur during periods when the vapor pressure of the precursor is below a certain threshold. Precursors with lower vapor pressures may be less susceptible to agitation due to replenishment and may therefore be more suitable for replenishment during deposition. For example, a precursor having a vapor pressure of less than about 1 Torr is a precursor that can be replenished during deposition. In certain implementations, the amount of precursor replenished during any single secondary ampoule filling operation is less than about 40% of the total ampoule volume, eg less than about 20% of the total ampoule volume, less than about 10%. , Less than about 5%, or less than about 2%.

二次アンプル充填が行われている間、ベース圧力への排気およびウェハ・インデキシングなど他のプロセス操作がやはり行われている。操作214で、ベース圧力への排気が行われる。ベース圧力への排気は、真空ポンプによって提供されるベース圧力までチャンバを排気するプロセスである。このプロセスは、基板処理チャンバから、例えば処理チャンバの真空ポートを通して残留材料を除去する。 Other process operations such as exhaust to base pressure and wafer indexing are also performed during the secondary ampoule filling. At operation 214, exhaust to the base pressure is performed. Exhausting to base pressure is the process of exhausting the chamber to the base pressure provided by the vacuum pump. This process removes residual material from the substrate processing chamber, for example through the vacuum port of the processing chamber.

操作218で、ウェハ・インデキシングが行われる。ウェハ・インデキシングは、基板処理チャンバ内部のさらなるプロセスステーションへの基板の移送および方向付けである。ウェハ・インデキシングは、基板処理チャンバが複数の処理ステーションを有するときに行われてよい。処理ステーションを1つしか有さない処理チャンバに関する実装形態など特定の実装形態では、ウェハ・インデキシングは行われなくてよい。 At operation 218, wafer indexing is performed. Wafer indexing is the transfer and orientation of the substrate to additional process stations within the substrate processing chamber. Wafer indexing may be performed when the substrate processing chamber has multiple processing stations. Wafer indexing may not be performed in certain implementations, such as those for processing chambers that have only one processing station.

操作218でのウェハ・インデキシング後、プロセスは、操作212に戻って、全ての必要な堆積が行われるまで再び堆積を行ってよい。アンプル充填は、各回の堆積の合間に行われてよい。 After wafer indexing in operation 218, the process may return to operation 212 and re-deposit until all necessary deposits have been made. Ampoule filling may be performed between each deposition.

図3は、例示的なオンデマンド充填アンプルを制御するためのアルゴリズムを詳述するプロセスフロー図である。操作302で、前駆体充填を行うためのコマンドが与えられる。操作302は、図2での操作204または216に対応していてよい。前駆体充填を行うためのコマンドは、制御装置に含まれる論理によって与えられてよい。制御装置は、基板処理装置の他の堆積操作を制御するために使用される制御装置でよく、またはアンプルに関連付けられる制御操作に専用の別個の制御装置でもよい。 FIG. 3 is a process flow diagram detailing an algorithm for controlling an exemplary on-demand filling ampoule. At operation 302, a command is given to perform precursor filling. The operation 302 may correspond to the operation 204 or 216 in FIG. The command for performing precursor filling may be given by the logic contained in the controller. The controller may be a controller used to control other deposition operations of the substrate processing apparatus, or it may be a separate controller dedicated to the control operations associated with the ampoule.

前駆体充填を行うためのコマンドが与えられると、前駆体はアンプルを充填し始める。前駆体充填が行われている間、制御装置は、それと同時に操作304、306および308を行ってもよい。 Given a command to perform precursor filling, the precursor begins to fill the ampoule. While the precursor filling is taking place, the controller may simultaneously perform operations 304, 306 and 308.

操作304で、制御装置は、アンプル満杯センサがオンであるかどうかチェックする。アンプルは、離散レベルセンサなどのレベルセンサを含んでいてよい。レベルセンサは、満杯レベルなどアンプル内の特定の前駆体レベルを検出するように設定されてよい。そのような前駆体満杯レベルは、最適なヘッド体積を有するアンプルを得られるように計算されてよい。特定の実装形態では、満杯レベルは、最適なヘッド体積に達するように計算された閾値体積でよい。そのような閾値体積は、例えば、アンプルの全容積の約70〜80%、例えばアンプルの全容積の約75%の前駆体の体積でよい。他の実装形態では、閾値体積は、ある範囲の体積でよい。そのような実装形態では、その範囲内にある前駆体体積が、満杯条件を満たしていてよい。特定のそのような実装形態では、後続の二次アンプル充填は、検出された前駆体体積に基づいて調節されてよい。例えば、後続の二次アンプル充填の停止条件が調節されてよい。 At operation 304, the controller checks if the ampoule full sensor is on. Ampoules may include level sensors such as discrete level sensors. Level sensors may be configured to detect specific precursor levels within the ampoule, such as full levels. Such precursor full levels may be calculated to obtain ampoules with optimal head volume. In certain implementations, the full level may be a threshold volume calculated to reach the optimum head volume. Such a threshold volume may be, for example, about 70-80% of the total volume of the ampoule, eg, about 75% of the total volume of the ampoule, the volume of the precursor. In other embodiments, the threshold volume may be in a range of volumes. In such an implementation, the precursor volume within that range may satisfy the full condition. In certain such implementations, subsequent secondary ampoule filling may be adjusted based on the detected precursor volume. For example, the stopping conditions for subsequent secondary ampoule filling may be adjusted.

特定の他の実装形態では、レベルセンサは、低レベルを報告してもよい。低レベルは、アンプル内の前駆体の体積がアンプル容積の閾値パーセンテージ未満であるときに報告されてよい。そのような実装形態では、閾値体積は、アンプル容積の約50%未満の体積でよい。そのような実装形態では、基板処理装置は、レベルセンサが低レベルを報告するときに基板の処理を停止してよい。特定の実装形態では、基板処理装置は、基板堆積操作のシーケンス中の全ての堆積サイクルを完了し、その後、基板処理を停止して、アンプルを補充してよい。 In certain other implementations, the level sensor may report low levels. Low levels may be reported when the volume of precursor in the ampoule is less than the threshold percentage of ampoule volume. In such an implementation, the threshold volume may be less than about 50% of the ampoule volume. In such an implementation, the board processing device may stop processing the board when the level sensor reports a low level. In certain implementations, the substrate processing apparatus may complete all deposition cycles in the sequence of substrate deposition operations, after which the substrate processing may be stopped and ampoules refilled.

操作306で、制御装置は、アンプル充填タイマが切れているかどうかチェックする。アンプル充填タイマは、制御装置内に設定されたタイマでよく、アンプルを満杯レベルまで充填するのに必要な継続時間に近い継続時間の間のみアンプル充填プロセスが行われるようにする。特定の実装形態では、充填タイマは、いくらかの安全率を導入するために、アンプルを満杯レベルまで充填するのに必要とされる時間よりもわずかに長い継続時間でよい。他の実装形態では、アンプル充填タイマは、アンプルを満杯に充填するのに必要な継続時間よりもはるかに長くてよい。そのような実装形態では、充填タイマ継続時間は、アンプルを満杯レベルまで充填することができる最良の機会を与えるように選択されてよく、アンプルの過剰充填を防止するための主メカニズムとしてアンプル満杯センサに依拠してよい。 At operation 306, the controller checks if the ampoule filling timer has expired. The ampoule filling timer may be a timer set in the controller so that the ampoule filling process is performed only for a duration close to the duration required to fill the ampoule to full level. In certain implementations, the fill timer may have a duration slightly longer than the time required to fill the ampoule to full level in order to introduce some factor of safety. In other implementations, the ampoule filling timer may be much longer than the duration required to fill the ampoule. In such implementations, the fill timer duration may be selected to give the best opportunity to fill the ampoule to full level, and the ampoule full sensor as the main mechanism to prevent overfilling of the ampoule. You may rely on.

特定の実装形態では、初期充填と二次充填のための充填タイマは異なっていてよい。そのような実装形態では、初期充填タイマは、例えば45秒以下でよく、二次充填タイマは、例えば5〜10秒の間でよい。他の実装形態では、充填タイマは、補正係数に基づいて調節されてよい。補正係数は、様々な異なる基板処理装置の補充ラインの圧力の差を見込むための係数でよい。したがって、高い補充ライン圧力を有する基板処理装置は、充填タイマをより短くする低い補正係数を有していてよく、一方、低い補充ライン圧力を有する基板処理装置は、充填タイマをより長くする高い補正係数を有していてよい。補充ライン圧力は、基板処理装置の固有の特性に基づいて変えてよく、または特定の機器に関する操作者の経験に基づいて変えてよい。例えば、前駆体撹拌のさらなる減少が望まれる場合には、補充ライン圧力は減少されてよい。さらに、補正係数は、前駆体補充ライン内部の圧力インジケータの上流での任意の変動を見込んでよい。ライン圧力に影響を及ぼすことがある因子としては、補充ラインの直径および長さが挙げられる。 In certain implementations, the filling timers for initial filling and secondary filling may be different. In such an implementation, the initial filling timer may be, for example, 45 seconds or less, and the secondary filling timer may be, for example, 5 to 10 seconds. In other implementations, the filling timer may be adjusted based on the correction factor. The correction coefficient may be a coefficient for estimating the pressure difference between the replenishment lines of various different substrate processing devices. Therefore, a substrate processing device with a high replenishment line pressure may have a low correction factor that makes the filling timer shorter, while a substrate processing device with a low replenishment line pressure has a higher correction that makes the filling timer longer. It may have a coefficient. The refill line pressure may be varied based on the inherent characteristics of the substrate processing equipment or based on the operator's experience with the particular equipment. For example, the replenishment line pressure may be reduced if further reduction in precursor agitation is desired. In addition, the correction factor may allow any variation upstream of the pressure indicator inside the precursor replenishment line. Factors that can affect line pressure include the diameter and length of the refill line.

特定の実装形態では、二次充填タイマは、初期充填中に検出される条件にかかわらず一定でよい。他の実装形態では、二次充填タイマは、初期充填中に検出される条件に応じて調節されてよい。例えば、初期充填中、アンプル満杯センサがオンであることが検出されなかった場合、二次充填操作中にアンプルが満杯レベルに達するより高い可能性を見込んで、二次充填タイマの継続時間が延長されてよい。 In certain implementations, the secondary filling timer may be constant regardless of the conditions detected during initial filling. In other embodiments, the secondary filling timer may be adjusted according to the conditions detected during the initial filling. For example, if the ampoule full sensor is not detected during initial filling, the duration of the secondary filling timer will be extended in anticipation of a higher probability that the ampoule will reach full levels during the secondary filling operation. May be done.

操作308で、制御装置は、明示的な停止コマンドが呼び出されているかどうかチェックする。特定の実装形態では、アンプルの充填を中止するための明示的な停止コマンドは、特定の堆積ステップの実施前に制御装置にプログラムされてよく、そのようなステップは、例えば、そのステップの実施中に同時にアンプル充填を行うと、許容できない程の前駆体の撹拌が生じ得る堆積ステップである。明示的な停止コマンドは、アンプル満杯センサおよび/またはアンプル充填タイマの故障に対するさらなる安全対策となり得る。さらに、特定の実装形態では、充填タイマおよび/または満杯体積は、ユーザ定義パラメータでよい。明示的な停止コマンドは、パラメータのユーザ定義のエラーが基板処理の質に影響を及ぼすのを防止し得る。 At operation 308, the controller checks if an explicit stop command has been invoked. In certain implementations, an explicit stop command to stop filling the ampoule may be programmed into the controller prior to performing a particular deposition step, such a step being performed, for example, during that step. Simultaneous ampoule filling can result in unacceptable agitation of the precursor, a deposition step. An explicit stop command can be an additional safety measure against failure of the ampoule full sensor and / or ampoule filling timer. Further, in certain implementations, the fill timer and / or full volume may be user-defined parameters. Explicit stop commands can prevent user-defined errors in parameters from affecting the quality of board processing.

制御装置は、操作304、306、または308のいずれかから判断結果「はい」を検出した場合、操作310に進み、前駆体充填が停止される。操作304、306、または308のいずれからも判断結果「はい」が検出されなかった場合、制御装置は、操作302に戻って、前駆体充填の実施を継続してよい。 When the control device detects the determination result "yes" from any of the operations 304, 306, or 308, the controller proceeds to the operation 310 and the precursor filling is stopped. If no determination result "yes" is detected in any of operations 304, 306, or 308, the controller may return to operation 302 to continue the implementation of precursor filling.

図4Aは、図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理での1ステップを示す。図4Aに示されるステップは、図2の操作204に対応する。図4A、さらには図4B〜Cに示される基板処理装置100は、図1Aに示される基板処理装置の構成と同様の構成を有する基板処理装置でよい。図4A〜Dで、実線は、流れのない流路を表し、点線は、液体前駆体の流れがある流路を表し、破線は、キャリアガスの流れがある流路を表し、二点鎖線は、前駆体ガスの流れがある流路を表す。 FIG. 4A shows one step in substrate processing for the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A. The steps shown in FIG. 4A correspond to operation 204 in FIG. The substrate processing apparatus 100 shown in FIGS. 4A and 4B to 4C may be a substrate processing apparatus having the same configuration as that of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1A. In FIGS. 4A-D, the solid line represents the flow path with no flow, the dotted line represents the flow path with the flow of the liquid precursor, the broken line represents the flow path with the flow of the carrier gas, and the alternate long and short dash line represents the flow path. , Represents a flow path with a flow of precursor gas.

図4Aでは、アンプル102の初期充填が行われている。図4Aに示される実装形態では、弁114以外の全ての弁が閉じられている。弁114は開いており、アンプル102内への前駆体の流れを許可する。他の実装形態では、弁108、124、126、および128が開いていてよい。図4Aで、前駆体の気化を促すように前駆体を所望の温度にするために、アンプル102が加熱されてよい。 In FIG. 4A, the ampoule 102 is initially filled. In the embodiment shown in FIG. 4A, all valves except the valve 114 are closed. The valve 114 is open to allow the flow of precursors into the ampoule 102. In other embodiments, the valves 108, 124, 126, and 128 may be open. In FIG. 4A, the ampoule 102 may be heated to bring the precursor to a desired temperature so as to facilitate vaporization of the precursor.

図4Bは、図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理での別のステップを示す。図4Bに示されるステップは、図2の操作210に対応する。図4Bでは、前駆体の充填を停止するのに必要とされる条件の少なくとも1つが誘発されているので、ここでは弁114が閉じられている。 FIG. 4B shows another step in substrate processing for the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A. The steps shown in FIG. 4B correspond to operation 210 in FIG. In FIG. 4B, the valve 114 is closed because at least one of the conditions required to stop the filling of the precursor has been induced.

図4Bでは、弁108、110、116、および126は開かれており、基板処理装置が前駆体ガスの流れを流路118および136に事前チャージすることを可能にする。図4Bでは、シャワーヘッド122が前駆体ガスの流れを受け取る準備ができていないので、流路118および136を通って流れる前駆体ガスは、次いで、流路138を通ってダンプソースに流れる。前駆体ガスの連続的な流れが流路118および136を通して供給されて、シャワーヘッド122が前駆体ガスを受け取る準備ができたときに前駆体ガスの供給準備があることを保証する。 In FIG. 4B, valves 108, 110, 116, and 126 are open, allowing the substrate processing apparatus to precharge the flow of precursor gas into channels 118 and 136. In FIG. 4B, since the shower head 122 is not ready to receive the flow of precursor gas, the precursor gas flowing through the channels 118 and 136 then flows through the channels 138 to the dump source. A continuous stream of precursor gas is supplied through channels 118 and 136 to ensure that the precursor gas is ready to be fed when the shower head 122 is ready to receive the precursor gas.

図4Bで、前駆体ガスは、キャリアガスと気化された前駆体との混合物である。キャリアガスは、開いた弁108および110をそれぞれ有する流路106および134を通って流れて、アンプル102に入る。アンプルは、気化された前駆体を収容しており、キャリアガスが、気化された前駆体と混ざって、前駆体ガスを生成する。次いで、前駆体ガスは、流路136を通ってアンプル102から流れ出る。 In FIG. 4B, the precursor gas is a mixture of carrier gas and vaporized precursor. The carrier gas flows through the flow paths 106 and 134 having the open valves 108 and 110, respectively, and enters the ampoule 102. The ampoule contains the vaporized precursor, and the carrier gas mixes with the vaporized precursor to produce a precursor gas. The precursor gas then flows out of the ampoule 102 through the flow path 136.

図4Cは、図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理でのさらなるステップを示す。図4Cに示されるステップは、図2の操作212に対応する。図4Cで、ここでは弁128は閉じられているが、ここでは弁130は開かれており、前駆体ガスがシャワーヘッド122を通って処理チャンバ132内に流れるのを許可する。 FIG. 4C shows a further step in substrate processing for the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A. The steps shown in FIG. 4C correspond to operation 212 in FIG. In FIG. 4C, the valve 128 is closed here, but here the valve 130 is open, allowing the precursor gas to flow through the shower head 122 into the processing chamber 132.

図4Dは、図1Aの例示的な基板処理装置に関する基板処理でのさらなるステップを示す。図4Dに示されるステップは、図2の操作214に対応する。図4Dでは、弁110および116は閉じられているが、弁124は開かれている。したがって、流路を通る前駆体ガスの流れはないが、キャリアガスは、流路106および118を通って流れてよい。さらに、ここでは弁130は閉じられており、シャワーヘッド122内へのキャリアガスの流れを防ぐ。ここでは弁128は開いており、ダンプソースへのキャリアガスの流れを許可する。 FIG. 4D shows a further step in substrate processing for the exemplary substrate processing apparatus of FIG. 1A. The steps shown in FIG. 4D correspond to operation 214 in FIG. In FIG. 4D, the valves 110 and 116 are closed, but the valves 124 are open. Therefore, there is no flow of precursor gas through the flow paths, but carrier gas may flow through the flow paths 106 and 118. Further, here the valve 130 is closed to prevent the flow of carrier gas into the shower head 122. Here the valve 128 is open to allow the flow of carrier gas to the dump source.

図4Dでは、弁114は開いており、アンプル102への前駆体の補充を許可する。図4Dに示される補充は、二次前駆体補充である。 In FIG. 4D, the valve 114 is open, allowing the ampoule 102 to be replenished with precursors. The replenishment shown in FIG. 4D is a secondary precursor replenishment.

図5は、オンデマンド充填を用いた基板処理とオンデマンド充填を用いなかった基板処理とに関する基板処理結果の比較である。図5で、「X」印で表されるプロットは、オンデマンド充填を利用した堆積プロセスであり、正方形の印で表されるプロットは、オンデマンド充填を利用しなかった堆積プロセスである。 FIG. 5 is a comparison of substrate processing results relating to substrate processing with on-demand filling and substrate processing without on-demand filling. In FIG. 5, the plot represented by the “X” mark is the deposition process using on-demand filling, and the plot represented by the square mark is the deposition process using on-demand filling.

図5に示されるように、オンデマンド充填を利用した堆積プロセスは、より変動のない厚さを有し、オンデマンド充填を利用しなかった堆積プロセスは、厚さの変動がより大きい。オンデマンド充填を利用した堆積プロセスは、オンデマンド充填を利用しなかった堆積プロセスよりも高いプロセス均一性を示す。 As shown in FIG. 5, the deposition process utilizing on-demand filling has a more consistent thickness, and the deposition process not utilizing on-demand filling has a greater variation in thickness. Sedimentation processes with on-demand filling show higher process uniformity than deposition processes without on-demand filling.

(センサレベル)
特定の実施形態では、アンプル液体レベルセンサの動作不良など、起こり得る機器の問題に対応するために、追加の保護が用意される。上述したように、アンプルは、1つまたは複数のセンサを有していてよい。いくつかの実施形態では、それらは、アンプル内の液体の1つまたは複数のレベルを検知する。特定の実装形態では、ただ1つのセンサが2つ以上のレベルを検知し、さらなる実施形態では、ただ1つのセンサが3つ以上のレベルを検知する。図6は、アンプル601が、3つのセンサレベル、すなわち満杯センサレベル603、低センサレベル605、および枯渇センサレベル607を検知するように構成された1つまたは複数のセンサを有する一実施形態を示す。
(Sensor level)
In certain embodiments, additional protection is provided to address possible equipment problems, such as malfunction of the ampoule liquid level sensor. As mentioned above, the ampoule may have one or more sensors. In some embodiments, they detect one or more levels of liquid in the ampoule. In certain embodiments, only one sensor detects two or more levels, and in a further embodiment, only one sensor detects three or more levels. FIG. 6 shows an embodiment in which the ampoule 601 has one or more sensors configured to detect three sensor levels: full sensor level 603, low sensor level 605, and depletion sensor level 607. ..

特定の実施形態では、満杯センサレベルは、アンプルの全充填容積の約70%〜90%の間のアンプル容積である。特定の実施形態では、低センサレベルは、アンプルの全充填容積の約40%〜60%の間のレベルである。特定の実施形態では、枯渇センサレベルは、アンプルの全充填容積の約10%〜30%に設定される。一例では、満杯レベルセンサは、アンプル全容積の約73%に指定され、低レベルセンサは、アンプル容積の約48%に設定され、枯渇レベルセンサは、アンプル全容積の約12%に設定される。アンプル全容積は、約330立方インチでよい。さらなる例として、アンプル容積は、反応チャンバサイズおよびサポートされるプロセスに応じて、約100〜1000立方インチの間でよい。 In certain embodiments, the full sensor level is the ampoule volume between about 70% and 90% of the total ampoule filling volume. In certain embodiments, the low sensor level is between about 40% and 60% of the total filling volume of the ampoule. In certain embodiments, the depletion sensor level is set to about 10% to 30% of the total filling volume of the ampoule. In one example, the full level sensor is set to about 73% of the total ampoule volume, the low level sensor is set to about 48% of the ampoule volume, and the depletion level sensor is set to about 12% of the total ampoule volume. .. The total ampoule volume may be about 330 cubic inches. As a further example, the ampoule volume may be between about 100 and 1000 cubic inches, depending on the reaction chamber size and the supported process.

内部充填レベルを決定するために様々なタイプの物理的センサが採用されてよい。例として、Neal Systems,Incから市販されているものなど、シングルポイントおよびマルチポイント液体レベルセンサが挙げられる。いくつかの場合には、ただ1つの物理的センサが2つ以上のレベルを測定することができる。一例では、マルチポイントセンサは、3つのレベル、すなわち満杯レベル、低レベル、および枯渇レベルを測定するように構成される。 Various types of physical sensors may be employed to determine the internal filling level. Examples include single-point and multi-point liquid level sensors, such as those commercially available from Near Systems, Inc. In some cases, only one physical sensor can measure more than one level. In one example, the multipoint sensor is configured to measure three levels: full level, low level, and depletion level.

いくつかの実装形態では、アンプル制御論理は、満杯センサを使用する一次チェックを採用する。満杯センサが「オフ」状態から「オン」状態に変わる(これは、液体レベルが満杯レベルに達したことを示す)とき、制御論理は、アンプルのさらなる充填を中止するように充填システムに命令する。 In some implementations, ampoule control logic employs a primary check that uses a full sensor. When the full sensor changes from an "off" state to an "on" state (which indicates that the liquid level has reached the full level), control logic commands the filling system to stop further filling of the ampoule. ..

いくつかの実装形態では、アンプル制御論理は、アンプルが空になるのを防止するための一次チェックを採用する。このチェックは、満杯センサが「オフ」状態のままであり、かつ、設定されたサイクル回数(例えば、特定のALDプロセスに関しては約230サイクル)にわたって充填が行われていないと判断することがある。そのような場合、制御論理は、(i)充填を開始するように(堆積プロセスを円滑に停止させることができると仮定して)、または(ii)アンプルセンサが正しく動作するまで堆積を中止するようにシステムに命令してよい。いくつかの実装形態では、このチェックでのサイクルの回数は、ALDプロセスによる予想液体消費レベル、およびアンプルの全容積に基づく。例えば、いくつかのアンプルでは、特定の質量の液体(例えば約3〜7gの液体)がALDプロセスによって消費されたと計算されるたびにアンプルを自動的に充填することによって保護が提供される。 In some implementations, ampoule control logic employs a primary check to prevent the ampoule from emptying. This check may determine that the full sensor remains "off" and has not been filled for a set number of cycles (eg, about 230 cycles for a particular ALD process). In such cases, the control logic will either (i) start the filling (assuming the deposition process can be stopped smoothly) or (ii) stop the deposition until the ampoule sensor works properly. You may instruct the system to do so. In some implementations, the number of cycles in this check is based on the expected liquid consumption level by the ALD process and the total volume of the ampoule. For example, some ampoules provide protection by automatically filling the ampoule each time a particular mass of liquid (eg, about 3-7 g of liquid) is calculated to be consumed by the ALD process.

センサが故障している場合、上記の一次チェックの一方または両方を行うことができない。1つの故障モードは、アンプル液体が満杯レベルに達したことを満杯センサまたは関連のソフトウェアが正確に検知できないときに生じる。以下に述べるように、アンプル制御論理に追加の保護が組み込まれてよい。 If the sensor is faulty, one or both of the above primary checks cannot be performed. One failure mode occurs when the full sensor or associated software cannot accurately detect that the ampoule liquid has reached full levels. Additional protection may be incorporated into the ampoule control logic, as described below.

特定の実施形態では、システムは、論理的でないセンサの読取りが生じたときに、ソフトシャットダウンに入るように、または他の方法で、システムおよび/または作製されるウェハへの損傷を回避するための手段を講じるように設計またはプログラムされる。1つのそのような論理的でない結果は、複数レベルセンサが、満杯センサが「オン」であり、かつ低レベルセンサが「オフ」であることを検出したときに生じる。この結果は、液体が、満杯レベルに達したが、枯渇レベルには達していないことを示唆する。明らかに、そのような状態は存在し得ない。 In certain embodiments, the system enters a soft shutdown when an illogical sensor read occurs, or otherwise to avoid damage to the system and / or the wafer being made. Designed or programmed to take steps. One such illogical result occurs when the multi-level sensor detects that the full sensor is "on" and the low level sensor is "off". This result suggests that the liquid has reached full levels but not depletion levels. Obviously, such a situation cannot exist.

別の実施形態では、複数レベルセンサの最低レベルセンサ(例えば枯渇センサ)が「オフ」であるとき、システムは、他の予防ステップを自動的に取る。様々な実施形態において、最低レベルセンサは、「オフ」であるときにソフトシャットダウンを誘発するように設計される。なぜなら、最低レベル未満の液体は、アンプルを、ウェハおよび/またはシステム自体に損傷が生じ得る状態にすると考えられるからである。 In another embodiment, the system automatically takes other preventive steps when the lowest level sensor (eg, depletion sensor) of the multi-level sensor is "off". In various embodiments, the lowest level sensor is designed to trigger a soft shutdown when it is "off". This is because liquids below the minimum level are considered to leave the ampoule in a condition where the wafer and / or the system itself can be damaged.

(ソフトシャットダウン)
特定の実施形態では、エラーが発生したときに、この節または本特許出願の他の箇所で述べる保護手段を使用して、ALDツールまたは他の堆積ツールが「ソフトシャットダウン」を受ける。特定の実施形態では、ソフトシャットダウンは、さらなる堆積ステップ、または通常のALD処理中に通常行われる他の処置をALDシステムが行うのを停止させる。いくつかの実装形態では、ソフトシャットダウンは、チャンバ内での現在のウェハ処理を終了し、ウェハを取り出し、モジュールをOFFLINEモードにすることを試みる。その後、モジュールに関する問題が解決されるまで、さらなるウェハは処理されない。また、充填が行われている場合、ソフトシャットダウンは、さらなるアンプル充填を停止してもよい。
(Soft shutdown)
In certain embodiments, the ALD tool or other deposition tool undergoes a "soft shutdown" when an error occurs, using the protective measures described in this section or elsewhere in this patent application. In certain embodiments, soft shutdown causes the ALD system to stop performing additional deposition steps, or other procedures normally performed during normal ALD processing. In some implementations, soft shutdown attempts to finish the current wafer processing in the chamber, remove the wafer, and put the module into OFFLINE mode. After that, no further wafers are processed until the module problem is resolved. Also, if filling is taking place, soft shutdown may stop further ampoule filling.

特定の実施形態では、ソフトシャットダウンプロセスは、製造施設内の操作者または制御ルーチンに通知を発生する。通知は、ソフトシャットダウンを誘発した特定の問題を識別するものでよい。そのような通知の例は、枯渇レベルセンサが「オフ」状態であること、満杯レベルセンサが「オン」のままで累積補充時間が閾値を超えたこと、およびより長い期間(例えば閾値よりも長い期間)にわたって満杯センサが「オン」状態であることを含んでいてよい。そのような通知を受信して検討した後、ALDツールの保守を担当する制御システムおよび/または操作者は、通知された問題を解決するように意図された修正アクションを講じて、ALDツールが通常動作を再開できるようにすることができる。例えば、操作者は、動作不良を起こしているセンサを修理したり、手動でアンプル液体レベルを調節したりしてよい。そのような修正アクションを講じた後、ツールは、本明細書の他の箇所で述べるオンデマンド充填手順を使用して、アンプル補充などの通常動作を再開してよい。 In certain embodiments, the soft shutdown process issues a notification to an operator or control routine within the manufacturing facility. The notification may identify the particular problem that triggered the soft shutdown. Examples of such notifications are that the depletion level sensor is in the "off" state, that the full level sensor remains "on" and the cumulative replenishment time exceeds the threshold, and that it is longer (eg, longer than the threshold). It may include that the full sensor is in the "on" state for a period of time). After receiving and reviewing such notifications, the control system and / or operator responsible for maintaining the ALD tool usually takes corrective action intended to resolve the notified problem. The operation can be restarted. For example, the operator may repair the malfunctioning sensor or manually adjust the ampoule liquid level. After taking such a corrective action, the tool may resume normal operation, such as ampoule replenishment, using the on-demand filling procedure described elsewhere herein.

(過剰充填保護)
特定の実装形態では、アンプル充填手順は、満杯センサが「オン」であると予想されるようにシステムが動作しているときに、「オン」でないことを満杯センサが示すことによって引き起こされる問題に対処するためのルーチンまたは他の論理を含む。一例として、故障または動作不良を起こしているセンサは、実際には液体がセンサのレベルに達しており、したがってセンサが「オン」を示すべきときに、「オフ」を示すことがある。図6のセンサレベル603を参照されたい。この起こり得る問題に対処するために、アンプル充填論理は、アンプルが充填された最終回の終了時点からの累積補充時間を維持する。例えば、累積タイマは、満杯センサがオンになり、アンプルへの液体が停止されたときはいつでもリセットしてよい。累積補充時間が閾値を超え、センサがまだ「オン」状態に達していない場合、論理は、ソフトシャットダウンを開始する。すなわち、アンプルが充填される必要があるときは常に、その充填は、時間{T}よりも長くはかからないと仮定される。この時間は、複数の充填時間(累積的な充填の要求)からの合計の時間である。アンプル充填論理は、合計の充填時間長さを追跡し、{T}を超えた場合に、現在進行中のルーチンにおいてエラー状態になる。例えば、F1=12秒、F2=40秒、およびF3=12秒である場合、(例えば)T=60秒のとき、論理は、F3の終了の4秒前にエラー状態になる。
(Overfill protection)
In certain implementations, the ampoule filling procedure is a problem caused by the full sensor indicating that it is not "on" when the system is operating as expected to be "on". Includes routines or other logic to deal with. As an example, a malfunctioning or malfunctioning sensor may show "off" when the liquid has actually reached the sensor's level and therefore the sensor should show "on". See sensor level 603 in FIG. To address this possible problem, the ampoule filling logic maintains a cumulative replenishment time from the end of the last round in which the ampoule was filled. For example, the cumulative timer may be reset whenever the full sensor is turned on and the liquid to the ampoule is stopped. If the cumulative replenishment time exceeds the threshold and the sensor has not yet reached the "on" state, the logic initiates a soft shutdown. That is, whenever an ampoule needs to be filled, it is assumed that the filling does not take longer than the time {T}. This time is the total time from multiple filling times (cumulative filling requests). The ampoule filling logic keeps track of the total filling time length, and if it exceeds {T}, it goes into an error state in the routine currently in progress. For example, if F 1 = 12 seconds, F 2 = 40 seconds, and F 3 = 12 seconds, then (for example) T = 60 seconds, the logic goes into an error state 4 seconds before the end of F 3. ..

累積タイマに関する閾値は、様々なパラメータに基づかせることができ、典型的には、対象の補充操作中のアンプル充填速度、アンプル容積(特に、安全な操作を可能にすると予想される液体の最大体積)、およびタイマがオンである間の、介入するALDプロセスステップ中のアンプルからの液体消費速度を含む。ALDプロセスは、各アンプル補充操作が行われる時間の合間に行われてよいことを理解すべきである。特定の実施形態では、タイマ閾値は、約30〜300秒の間である。特定の実施形態では、タイマ閾値は、約50〜90秒の間(例えば約60秒)である。特定の実施形態では、閾値充填時間は、製造施設に関する特定のプロセス化学反応物消費速度およびアンプル充填速度を用いて、実験室試験条件に基づいて決定される。 Thresholds for cumulative timers can be based on various parameters, typically the ampoule filling rate, ampoule volume during the subject's refilling operation, the ampoule volume (particularly the maximum volume of liquid expected to enable safe operation). ), And the rate of liquid consumption from the ampoule during the intervening ALD process step while the timer is on. It should be understood that the ALD process may be performed between the times during which each ampoule replenishment operation is performed. In certain embodiments, the timer threshold is between about 30 and 300 seconds. In certain embodiments, the timer threshold is between about 50 and 90 seconds (eg, about 60 seconds). In certain embodiments, the threshold filling time is determined based on laboratory test conditions with specific process chemical reactant consumption rates and ampoule filling rates for the manufacturing facility.

図7は、過剰充填保護の特定の実施に関する流れ図である。この流れ図に示されるブロックは、堆積モジュールでのアンプル充填制御を実施するためのプログラムまたは他の論理における実行ステップを表す。図示される実施形態では、アンプル制御論理は、開始操作703から始まるループとして表されている。実行中、各反復で、ブロック703では特定の操作は行われない。各反復において、プロセス論理は、決定点705で、満杯センサがオン状態であるかどうか判断する。オン状態である場合、ルーチンの過剰充填保護部分は実行されず、プロセスは、図8に関して述べるように進む。ルーチンの過剰充填保護部分では、満杯センサはオンでなく、図7に示されるように、論理は、ブロック707で示されるようにアンプルに前駆体を充填するための命令を提供する。同時に、プロセスは、図8に関してさらに述べるように枯渇保護モードで使用されてよいサイクルカウントをリセットする。ブロック709を参照されたい。充填が進むとき、充填タイマは、充填タイマがリセットされた最終回からの累積充填時間を追跡する。ブロック711を参照されたい。次に、アンプル充填論理は、合計の累積充填時間が閾値(60秒など)よりも長いかどうか判断する。決定ブロック713を参照されたい。長い場合、論理は、ブロック715で示されるように、システムをエラー状態にして、実行を停止する。次いで、システムは、上述したようにソフトシャットダウンに入ってよく、プロセスは、ブロック717で示されるように終了する。充填タイマによって記録される累積時間が閾値を超えていない場合、制御論理は、ブロック713から後続の決定ブロック719に進み、ここで、システムが堆積を行うべきかどうか判断する。行うべきでない場合、ルーチンは、ブロック717で円滑に終了する。しかし、論理が、堆積を進めるべきであると判断した場合、プロセスは、ブロック721で示されるように、前駆体充填を停止し、それと同時にタイマを一時停止する。上述したように、堆積プロセスの過程中、基板上への材料の反復的な堆積は、ウェハ・インデキシング、ベース圧力への排気、および他の操作のために一時停止してよいことを理解すべきである。この一時停止が生じるたびに、アンプルの充填を再開してよく、充填タイマが再スタートする。 FIG. 7 is a flow chart relating to a particular implementation of overfill protection. The blocks shown in this flow diagram represent execution steps in a program or other logic for performing ampoule filling control in the deposition module. In the illustrated embodiment, the ampoule control logic is represented as a loop starting with start operation 703. During execution, at each iteration, no specific operation is performed on block 703. At each iteration, process logic determines at decision point 705 whether the full sensor is on. When on, the overfill protection portion of the routine is not performed and the process proceeds as described with respect to FIG. In the overfilled protection part of the routine, the full sensor is not on and, as shown in FIG. 7, logic provides instructions for filling the ampoule with precursors as shown in block 707. At the same time, the process resets the cycle count that may be used in depletion protection mode, as described further with respect to FIG. See block 709. As the filling progresses, the filling timer tracks the cumulative filling time from the last round when the filling timer was reset. See block 711. The ampoule filling logic then determines if the total cumulative filling time is longer than the threshold (such as 60 seconds). See decision block 713. If long, the logic puts the system in an error state and stops execution, as shown in block 715. The system may then enter a soft shutdown as described above and the process terminates as indicated by block 717. If the cumulative time recorded by the fill timer does not exceed the threshold, control logic proceeds from block 713 to subsequent decision block 719, where the system determines if deposition should be performed. If not, the routine ends smoothly at block 717. However, if logic determines that deposition should proceed, the process suspends precursor filling and at the same time suspends the timer, as shown in block 721. As mentioned above, it should be understood that during the course of the deposition process, the repetitive deposition of material on the substrate may be paused for wafer indexing, exhaust to base pressure, and other operations. Is. Each time this pause occurs, ampoule filling may be resumed and the filling timer restarted.

図7に示される実施形態では、満杯センサはオフ状態のままであり、したがって、アンプル補充は、根底にあるオンデマンド充填論理に従って、可能であれば常に行われ、それによりアンプルの過剰充填の危険が残る。プロセスフロー論理でのブロック721に戻ると、システムは、堆積を行い始め、次いでブロック723および725で示されるようにサイクルカウンタを増分する。これについては、図8を参照してさらに詳細に述べる。次いで、プロセス制御はブロック703に戻り、満杯センサが再度チェックされる。 In the embodiment shown in FIG. 7, the full sensor remains off, so ampoule replenishment is always performed, if possible, according to the underlying on-demand filling logic, thereby risking ampoule overfilling. Remains. Returning to block 721 in process flow logic, the system begins to make deposits and then increments the cycle counter as shown in blocks 723 and 725. This will be described in more detail with reference to FIG. Process control then returns to block 703 and the full sensor is checked again.

説明したように、図7に示される論理は、過剰充填保護モードの動作を示し、満杯センサが常にオンのままであると仮定する。この状態では、ブロック711で示されるように、充填タイマは増加し続けており、リセットされることはない。したがって、上述したオンデマンド充填アルゴリズム中に充填が停止する間に充填タイマが繰り返し一時停止される場合でさえ、累積充填時間は、閾値により一層近付き、ブロック713および715で示されるように、最終的にはエラー状態への移行を誘発する。 As described, the logic shown in FIG. 7 indicates the operation of the overfill protection mode and assumes that the full sensor remains on at all times. In this state, as shown in block 711, the filling timer continues to increase and is never reset. Therefore, even if the filling timer is repeatedly paused while filling is stopped during the on-demand filling algorithm described above, the cumulative filling time is even closer to the threshold and is final, as shown in blocks 713 and 715. Induces a transition to an error state.

この節で述べる保護は、満杯センサが故障または動作不良を起こしているときの過剰充填保護の文脈で述べているが、満杯センサが「オン」に切り替わっていないが実際には適切に動作している他の状況に保護が広がってもよい。例えば、満杯センサは、アンプルへの液体の提供に関して動作不良または他の問題があることが原因で液体が満杯センサのレベルに達していないときには、「オフ」状態のままであり得る。そのような問題の例としては、アンプルへの補充弁が適切に動作していないことや、製造施設からアンプルへの液体の送給が遅いまたは無いことなどが挙げられる。これらの各場合において、アンプル補充がおそらく行われている間に満杯センサがより長い期間にわたって「オフ」のままであることは、問題があることを示唆し、したがって、アンプル制御論理は、この問題をエラーとして識別し、ソフトシャットダウンを開始してよい。 The protection described in this section is in the context of overfill protection when the full sensor is malfunctioning or malfunctioning, but the full sensor has not been turned "on" but is actually working properly. Protection may extend to other situations. For example, the full sensor can remain in the "off" state when the liquid has not reached the level of the full sensor due to malfunction or other problems with the delivery of the liquid to the ampoule. Examples of such problems include improper operation of the refill valve to the ampoule and slow or absent delivery of liquid from the manufacturing facility to the ampoule. In each of these cases, the fact that the full sensor remains "off" for a longer period of time, perhaps while ampoule replenishment is taking place, suggests that there is a problem, and therefore ampoule control logic has this problem. May be identified as an error and a soft shutdown may be initiated.

(低いアンプル液体レベルの保護)
特定の実施形態でのアンプル制御論理は、実際には液体が液体レベルセンサのレベルに達していないときに「オン」であることを示すという、液体レベルセンサによって引き起こされる生じ得る問題に対処するように設計されてよい。そのような場合、センサは、正しくは「オフ」を示すべきである。センサのこの動作不良により、液体レベルが危険なほど低くなったときにアンプルを補充することができなくなることがある。過少充填に対する一次保護は、液体レベルがセンサの読取りレベル未満に落ちたときにセンサが「オフ」を示すことに依拠する。特定の実装形態では、制御論理は、アンプル充填が実行された最終回から前駆体サイクルを追跡することによって二次保護を提供する。そのようなサイクルの回数が閾値の回数よりも大きい場合、システムは、ソフトシャットダウンを実行してよい。
(Low ampoule liquid level protection)
Ampoule control logic in certain embodiments addresses the potential problem caused by liquid level sensors, which indicates that the liquid is actually "on" when it has not reached the level of the liquid level sensor. May be designed to. In such cases, the sensor should correctly indicate "off". This malfunction of the sensor may prevent the ampoule from being refilled when the liquid level drops dangerously. Primary protection against underfilling relies on the sensor indicating "off" when the liquid level drops below the sensor's read level. In certain implementations, control logic provides secondary protection by tracking the precursor cycle from the last round in which ampoule filling was performed. If the number of such cycles is greater than the number of thresholds, the system may perform a soft shutdown.

特定の実施形態では、アンプル枯渇保護論理は、以下の特徴を含んでいてよい:
・定常状態動作中、{N}回の堆積サイクル毎に少なくとも1回アンプルが充填されると仮定される。
・制御論理は、最後の充填からのサイクルの回数を追跡する。
・プロセスモジュールは、カウントが{N}を超えた場合に、ソフトシャットダウンに進められる。
・充填が実際に実行される場合、カウントはゼロ(0)にリセットされる。
・{N}は、5000サイクルと推定される(この値はプロセス特有であり、実際のツールに基づいて調節することができる)。
In certain embodiments, the ampoule depletion protection logic may include the following features:
-During steady-state operation, it is assumed that the ampoule is filled at least once every {N} deposition cycle.
-Control logic keeps track of the number of cycles since the last filling.
-The process module proceeds to soft shutdown when the count exceeds {N}.
-If the filling is actually performed, the count is reset to zero (0).
{N} is estimated to be 5000 cycles (this value is process specific and can be adjusted based on the actual tool).

図8は、図7の流れ図であるが、オンデマンド充填アンプル論理の上に構築された枯渇保護モードを示す。前述したように、反復プロセスは、決定ブロック705で示されるように、満杯センサがオンであるかどうか判断する。この例では、満杯センサは、実際にはオフであるべきときにオンであることを示すので動作不良を起こしていると仮定される。図示されるように、ブロック705で満杯センサがオンであると論理が判断するとき、アンプル充填論理は、現在の前駆体充填を停止する。ブロック801を参照されたい。同時に、論理は、図7に関して述べた過剰充填保護ルーチンに関連する充填タイマをリセットする。ブロック801で前駆体充填を停止した後、プロセスは、次に、上述した決定ブロック719で示されるように、堆積を行うべき時であるかどうか判断する。堆積が行われるべきであると仮定すると、プロセス論理は、ブロック721で示されるように堆積を行うようにシステムに命令する。堆積が進行するとき、各サイクルがカウントされ、または少なくとも、前駆体が消費されるサイクルがカウントされる。ブロック723を参照されたい。1つまたは複数の順次の堆積サイクル(これは、ウェハ・インデキシングなどのために定期的に一時停止してよい)にわたってサイクルカウントが増分するとき、サイクルカウンタは、決定ブロック725で示されるように、現行のサイクルカウントを何らかの閾値サイクル回数と比較する。説明したように、サイクルカウントは、アンプルが危険なほど過少充填状態になるのを防ぐように決定される。サイクルカウントが最終的に閾値を超えるとき(おそらく満杯センサが故障または動作不良を起こしているので)、プロセス制御は、ブロック715に進められ、ここで、システムをエラー状態にし、ルーチンの実行を終了し、典型的にはソフトシャットダウンを伴う。サイクルカウントが閾値を超える時点まで、プロセスは、繰り返しブロック703および705にループして戻り、満杯センサが再びチェックされる。ここでも同様に満杯センサがオンのままであると仮定して、プロセスは、ブロック801を含む分岐を進み、新たにアンプル充填を行わずに堆積が引き続き行われる。 FIG. 8, which is a flow diagram of FIG. 7, shows a depletion protection mode constructed on the on-demand filling ampoule logic. As mentioned above, the iterative process determines if the full sensor is on, as indicated by decision block 705. In this example, the full sensor is assumed to be malfunctioning because it indicates that it is on when it should actually be off. As shown, the ampoule filling logic stops the current precursor filling when the logic determines that the full sensor is on at block 705. See block 801. At the same time, logic resets the filling timer associated with the overfill protection routine described with respect to FIG. After stopping precursor filling at block 801 the process then determines if it is time to make a deposit, as shown in determination block 719 described above. Assuming that deposition should take place, process logic instructs the system to do the deposition as shown in block 721. As the deposition progresses, each cycle is counted, or at least the cycles in which the precursor is consumed. See block 723. When the cycle count increments over one or more sequential deposition cycles, which may be paused periodically for wafer indexing, etc., the cycle counter is indicated by decision block 725. Compare the current cycle count with some threshold cycle count. As described, the cycle count is determined to prevent the ampoule from being dangerously underfilled. When the cycle count eventually exceeds the threshold (perhaps because the full sensor is failing or malfunctioning), process control is advanced to block 715, where it puts the system in an error state and ends routine execution. However, it typically involves a soft shutdown. The process loops back to repeating blocks 703 and 705 until the cycle count exceeds the threshold, and the full sensor is checked again. Again, assuming the full sensor remains on, the process proceeds through the branch containing block 801 and deposition continues without additional ampoule filling.

選択されるサイクル閾値は、プロセスに悪影響を及ぼす(例えば、堆積される被膜の特性が悪影響を及ぼされる)点までアンプル内の液体レベルを枯渇させることになるような、ある量の前駆体をアンプルから消費すると判断されるサイクルの回数に基づいていてよい。閾値は、アンプルのサイズ、したがって補充中のレベルの変化に対するアンプルの応答性と、1回のALDサイクル当たりの液体前駆体の消費量とに基づいて決定されてよい。特定の実施形態では、サイクル閾値は、約3000〜8000サイクルの間である。特定の実施形態では、サイクル閾値は、約4000〜6000サイクルの間(例えば約5000サイクル)である。サイクルの数は、処理されるウェハの特定の枚数(例えば約50〜100枚の間のウェハ)に対応していてよい。 The cycle threshold chosen is an ampoule of a certain amount of precursor that will deplete the liquid level in the ampoule to a point where it adversely affects the process (eg, the properties of the deposited coating are adversely affected). It may be based on the number of cycles determined to be consumed from. The threshold may be determined based on the size of the ampoule, and thus the responsiveness of the ampoule to changes in levels during replenishment, and the consumption of liquid precursors per ALD cycle. In certain embodiments, the cycle threshold is between about 3000-8000 cycles. In certain embodiments, the cycle threshold is between about 4000-6000 cycles (eg, about 5000 cycles). The number of cycles may correspond to a particular number of wafers to be processed (eg, between about 50 and 100 wafers).

特定のALDプロセスでは、全てのサイクルがアンプルから液体前駆体を消費するわけではない。例えば、特定の堆積プロセス中の1つまたは複数のALDサイクルは、アンプルから前駆体を意図的に引き出さない。そのような「ドーズなし」のサイクルは、プロセスの適切な機能、および注目に値し得る微粒子または他の問題の発生をチェックするために使用されてよい。そのようなサイクル中、アンプル内の液体レベルは低下されない。したがって、そのような実装形態では、アンプル制御論理は、そのサイクルを、アンプルから液体前駆体を消費しないサイクルと認識し、したがって、エラー状態に関する閾値と比較されるサイクルの回数にカウントとして含めない。 In certain ALD processes, not all cycles consume liquid precursors from ampoules. For example, one or more ALD cycles during a particular deposition process do not deliberately withdraw precursors from ampoules. Such a "doseless" cycle may be used to check the proper functioning of the process and the occurrence of notable particulates or other problems. During such a cycle, the liquid level in the ampoule is not reduced. Therefore, in such an implementation, the ampoule control logic recognizes the cycle as a cycle that does not consume the liquid precursor from the ampoule and therefore does not count it into the number of cycles compared to the error condition threshold.

(制御装置構成)
いくつかの実装形態では、制御装置は、本明細書で述べた例の一部でよいシステムの一部である。制御装置は、アンプル充填論理、または本明細書で論じる他の制御論理などの「論理」を含んでいてよい。そのようなシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および/または特定の処理構成要素(ウェハペデスタル、ガスフローシステム、アンプルなど)を含めた半導体処理機器を含んでいてよい。これらのシステムは、半導体ウェハまたは基板の処理前、処理中、および処理後にそれらの動作を制御するための電子回路と一体化されてよい。電子回路は「制御装置」と称されてよく、これは、システムの様々な構成要素またはサブパートを制御してよい。制御装置は、処理要件および/またはシステムのタイプに応じて、本明細書で開示する任意のプロセスを制御するようにプログラムされてよく、そのようなプロセスは、処理ガスの送給、温度設定(例えば加熱および/または冷却)、圧力設定、真空設定、出力設定、高周波(RF)発生器の設定、RF整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作の設定、アンプルの補充、ツール内外へのウェハ移送、および特定のシステムに接続またはインターフェースされた他の移送ツールおよび/またはロードロック内外へのウェハ移送を含む。
(Control device configuration)
In some implementations, the controller is part of a system that may be part of the examples described herein. The control device may include "logic" such as ampoule filling logic, or other control logic discussed herein. Such a system may include semiconductor processing equipment including processing tools, chambers, processing platforms, and / or specific processing components (wafer pedestals, gas flow systems, ampoules, etc.). These systems may be integrated with electronic circuits to control their operation before, during, and after processing the semiconductor wafer or substrate. Electronic circuits may be referred to as "control devices", which may control various components or subparts of the system. The control device may be programmed to control any of the processes disclosed herein, depending on the processing requirements and / or the type of system, such processes: delivery of processing gas, temperature setting ( For example heating and / or cooling), pressure setting, vacuum setting, output setting, radio frequency (RF) generator setting, RF matching circuit setting, frequency setting, flow rate setting, fluid feeding setting, position and operation setting, ampoules. Replenishment, transfer of wafers in and out of the tool, and transfer of wafers in and out of other transfer tools and / or load locks connected or interfaced to a particular system.

広範に言うと、制御装置は、例えば、命令を受信する、命令を送信する、動作を制御する、洗浄操作を可能にする、およびエンドポイント測定を可能にする様々な集積回路、論理、メモリ、および/またはソフトウェアを有する電子回路として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態でのチップ、デジタル信号処理装置(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)として定義されるチップ、および/または1つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはプログラム命令(例えばソフトウェア)を実行する1つまたは複数のマイクロコントローラを含んでいてよい。プログラム命令は、様々な個別の設定(またはプログラムファイル)の形態で制御装置に通信される命令でよく、特定のプロセスを半導体ウェハ上で、もしくは半導体ウェハ用に、またはシステムに対して実施するための動作パラメータを定義する。いくつかの実装形態では、動作パラメータは、ウェハの1つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化ケイ素、表面、回路、および/またはダイの製造中に1つまたは複数の処理ステップを達成するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部でよい。 Broadly speaking, the control device is, for example, various integrated circuits, logic, memory, which enable instruction reception, instruction transmission, operation control, cleaning operation, and endpoint measurement. And / or may be defined as an electronic circuit with software. An integrated circuit is a chip in the form of firmware that stores program instructions, a digital signal processor (DSP), a chip defined as an application specific integrated circuit (ASIC), and / or one or more microprocessors, or It may include one or more microprocessors that execute program instructions (eg, software). Program instructions may be instructions that are communicated to the controller in the form of various individual settings (or program files) to perform a particular process on, for, or for a system on a semiconductor wafer. Define the operating parameters of. In some implementations, the operating parameters are one or more processes during the manufacture of one or more layers of wafers, materials, metals, oxides, silicon, silicon dioxide, surfaces, circuits, and / or dies. It may be part of a recipe defined by a process engineer to accomplish the step.

いくつかの実装形態では、制御装置は、コンピュータの一部でよく、またはコンピュータに結合されてよく、そのコンピュータは、システムと一体化される、システムに結合される、他の形でシステムにネットワーク化される、またはそれらの組合せで構成される。例えば、制御装置は、「クラウド」または工場ホストコンピュータシステムの全てもしくは一部でよく、ウェハ処理の遠隔アクセスを可能にすることができる。コンピュータは、システムへの遠隔アクセスを可能にしてよく、製造操作の現在の進行状況を監視し、過去の製造操作の履歴を検査し、複数の製造操作から傾向または性能規準を検査して、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に続くように処理ステップを設定する、または新たなプロセスを開始する。いくつかの例では、遠隔コンピュータ(例えばサーバ)が、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてよいネットワークを介してシステムにプロセスレシピを提供することができる。遠隔コンピュータはユーザインターフェースを含んでいてよく、ユーザインターフェースは、パラメータおよび/または設定の入力またはプログラミングを可能にし、これらのパラメータおよび/または設定は、次いで遠隔コンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、制御装置は、1つまたは複数の操作中に行うべき各処理ステップに関するパラメータを指定する命令を、データの形態で受信する。パラメータが、実施すべきプロセスのタイプ、および制御装置がインターフェースまたは制御するように構成されたツールのタイプに特有のものでよいことを理解すべきである。したがって、上述したように、制御装置は、例えば1つまたは複数のディスクリート制御装置を含むことによって分散されてよく、それらの制御装置は、互いにネットワーク化され、本明細書で述べるプロセスや制御など共通の目的に向けて協働する。そのような目的のための分散型制御装置の一例は、(例えばプラットフォームレベルで、または遠隔コンピュータの一部として)遠隔に位置された1つまたは複数の集積回路と通信するチャンバにある1つまたは複数の集積回路であり、これらが組み合わさってチャンバでのプロセスを制御する。 In some implementations, the control unit may be part of a computer or may be coupled to a computer, which is integrated with the system, coupled to the system, or otherwise networked to the system. It is made or consists of a combination thereof. For example, the controller may be a "cloud" or all or part of a factory host computer system, allowing remote access to wafer processing. Computers may allow remote access to the system, monitor the current progress of manufacturing operations, inspect the history of past manufacturing operations, inspect trends or performance criteria from multiple manufacturing operations, and currently Change processing parameters, set processing steps to follow the current processing, or start a new process. In some examples, a remote computer (eg, a server) can provide process recipes to the system over a local network or a network that may include the Internet. The remote computer may include a user interface, which allows input or programming of parameters and / or settings, which are then communicated from the remote computer to the system. In some examples, the controller receives instructions in the form of data that specify parameters for each processing step to be performed during one or more operations. It should be understood that the parameters may be specific to the type of process to be performed and the type of tool the controller is configured to interface with or control. Thus, as described above, the controls may be distributed, for example by including one or more discrete controls, which are networked together and are common to the processes and controls described herein. Collaborate towards the purpose of. An example of a distributed controller for such a purpose is one or in a chamber that communicates with one or more remotely located integrated circuits (eg, at the platform level or as part of a remote computer). Multiple integrated circuits that combine to control the process in the chamber.

限定はしないが、例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相成長(PVD)チャンバまたはモジュール、化学気相成長(CVD)チャンバまたはモジュール、原子層堆積(ALD)チャンバまたはモジュール、原子層エッチング(ALE)チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、および、半導体ウェハの作製および/または製造に関連付けられてよいまたは使用されてよい任意の他の半導体処理システムを含んでいてよい。 Exemplary systems include, but are not limited to, plasma etching chambers or modules, deposition chambers or modules, spin rinse chambers or modules, metal plating chambers or modules, cleaning chambers or modules, bevel edge etching chambers or modules, physical vapor deposition. (PVD) chamber or module, chemical vapor deposition (CVD) chamber or module, atomic layer deposition (ALD) chamber or module, atomic layer etching (ALE) chamber or module, ion injection chamber or module, track chamber or module, and , May include any other semiconductor processing system that may be associated with or used in the fabrication and / or production of semiconductor wafers.

上記のように、ツールによって行うべきプロセスステップに応じて、制御装置は、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近隣のツール、全工場内に位置されたツール、メインコンピュータ、別の制御装置、または、ウェハのコンテナを半導体製造工場内のツール位置および/または装填ポートに/から導く材料輸送で使用されるツールの1つまたは複数と通信してよい。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例1:
基板処理装置のアンプルを充填するための方法であって、
(a)前記アンプルに液体前駆体を充填するためのアンプル充填開始条件が満たされているか判断するステップと、
(b)前記アンプルに前駆体を充填するステップであって、前記アンプルに前記前駆体を充填することが、少なくとも1つの他の基板処理操作と同時に行われる、ステップと、
(c)前記充填がまだ完了していないことを示す、前記アンプル内のセンサレベルを読み取るステップと、
(d)二次充填停止条件が満たされているか判断するステップと、
(e)前記二次充填停止条件が満たされているという判断に応答して、前記アンプルへの前記前駆体の充填を中止するステップと、を含む方法。
適用例2:
適用例1の方法であって、
さらに、前記アンプルが前記前駆体を受け取った最終回の終了時点に始まる累積充填時間を維持するステップを含み、
前記二次充填停止条件が、前記累積充填時間が閾値を超えているという判断を含む、方法。
適用例3:
適用例2の方法であって、
アンプル補充が一時的に中止されて堆積が始まる1回または複数回のときに前記累積充填時間が一時的に停止されるが、充填が再開されたときに前記累積充填時間が再スタートする、方法。
適用例4:
適用例1の方法であって、
前記閾値が、約50秒〜90秒の間である、方法。
適用例5:
適用例1の方法であって、
さらに、ステップ(e)で前記充填を中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するステップを含む、方法。
適用例6:
適用例1の方法であって、
前記アンプル内の前記センサレベルを生成する前記センサが動作不良を起こしている、方法。
適用例7:
適用例1の方法であって、
前記アンプルに前記液体前駆体を提供するシステムが動作不良を起こしている、方法。
適用例8:
適用例1の方法であって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に、前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、方法。
適用例9:
適用例1の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のシーケンスが前記基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む、方法。
適用例10:
適用例9の方法であって、
堆積操作の前記シーケンスが、原子層堆積に関連付けられた堆積操作である、方法。
適用例11:
適用例1の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、前記前駆体の体積が閾値体積未満であるという判断を含む、方法。
適用例12:
適用例1の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のためのセットアップが行われているという判断を含む、方法。
適用例13:
適用例1の方法であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作を含む、方法。
適用例14:
適用例1の方法であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、前記前駆体および/または基板の温度ソークを含む、方法。
適用例15:
適用例1の方法であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、ベース圧力への排気操作を含む、方法。
適用例16:
基板処理装置のアンプルの充填を制御するための方法であって、
(a)前記アンプル内に液体状態で貯蔵されている前駆体が前記基板処理装置の反応チャンバに送給される堆積サイクルの数のカウンタを始動させるステップと、
(b)アンプル充填開始条件が満たされているか判断するステップと、
(c)前記液体前駆体が前記アンプルに提供されるべきでないほど十分に、前記アンプルが満杯であることを示す、前記アンプル内のセンサレベルを読み取るステップと、
(d)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているか判断するステップと、
(e)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの前記数が閾値を超えているという判断に応答して、前記堆積サイクルを中止するステップと
を含む方法。
適用例17:
適用例16の方法であって、
前記閾値が、約3000〜6000の堆積サイクルを含む、方法。
適用例18:
適用例16の方法であって、
ステップ(a)での前記カウンタを始動させるステップが、前記液体前駆体が前記アンプルに送給されるときに行われ、前記カウンタが、液体前駆体が前記アンプルに再び送給されるまでカウントし続ける、方法。
適用例19:
適用例16の方法であって、
さらに、ステップ(e)で前記堆積サイクルを中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するステップを含む、方法。
適用例20:
適用例16の方法であって、
前記アンプル内の前記センサレベルを生成するセンサが動作不良を起こしている、方法。
適用例21:
適用例16の方法であって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、方法。
適用例22:
適用例16の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のシーケンスが前記基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む、方法。
適用例23:
適用例16の方法であって、
堆積操作の前記シーケンスが、原子層堆積に関連付けられた堆積操作である、方法。
適用例24:
適用例16の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のためのセットアップが行われているという判断を含む、方法。
適用例25:
適用例16の方法であって、
前記アンプル充填条件が、前記アンプルの充填と同時に行われる1つの他の基板処理操作を含み、前記基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作、前記前駆体および/または基板の温度ソーク、およびベース圧力への排気操作からなる群から選択される、方法。
適用例26:
前駆体補充システムであって、
前駆体送給システムおよび前駆体源に流体接続されるように構成され、液体前駆体を収容するように構成されたアンプルと、
1つまたは複数の制御装置と、を備え、
前記1つまたは複数の制御装置が、
(a)前記アンプル内に液体状態で貯蔵されている前駆体が基板処理装置の反応チャンバに送給される堆積サイクルの数のカウンタを始動させ、
(b)アンプル充填開始条件が満たされているか判断し、
(c)前記液体前駆体が前記アンプルに提供されるべきでないほど十分に前記アンプルが満杯であることを示す、前記アンプル内のセンサレベルを読み取り、
(d)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているか判断し、
(e)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの前記数が閾値を超えているという判断に応答して、前記堆積サイクルを中止する
ように構成される前駆体補充システム。
適用例27:
適用例26の前駆体補充システムであって、
前記閾値が、約3000〜6000の堆積サイクルを含む、前駆体補充システム。
適用例28:
適用例26の前駆体補充システムであって、
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、前記液体前駆体が前記アンプルに送給されるときにステップ(a)で前記カウンタを始動させ、液体前駆体が前記アンプルに再び送給されるまでカウントし続けるように構成される、前駆体補充システム。
適用例29:
適用例26の前駆体補充システムであって、
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、ステップ(e)で前記堆積サイクルを中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するように構成される、前駆体補充システム。
適用例30:
適用例26の前駆体補充システムであって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に、前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、前駆体補充システム。
適用例31:
適用例26の前駆体補充システムであって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のシーケンスが前記基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む、前駆体補充システム。
適用例32:
適用例26の前駆体補充システムであって、
前記アンプル充填条件が、前記アンプルの充填と同時に行われる1つの他の基板処理操作を含み、前記基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作、前記前駆体および/または前記基板の温度ソーク、およびベース圧力への排気操作からなる群から選択される、前駆体補充システム。
適用例33:
適用例26の基板処理装置であって、
さらに、
堆積チャンバと、
前記堆積チャンバ内に収容された基板処理ステーションと、を備え、
前記基板処理ステーションが、基板を受け取るように構成された基板ホルダを含み、前記前駆体送給システムが、前記基板処理ステーションによって受け取られた前記基板の処理中に前駆体を送給するように構成される、基板処理装置。
適用例34:
前駆体送給システムおよび前駆体源に流体接続されるように構成され、液体前駆体を収容するように構成されたアンプルと、
1つまたは複数の制御装置と、を備える前駆体補充システムであって、
前記1つまたは複数の制御装置が、
(a)前記アンプルに液体前駆体を充填するためのアンプル充填開始条件が満たされているか判断し、
(b)少なくとも1つの他の基板処理操作と同時に、前記アンプルに前記前駆体を充填する処理を行い、
(c)前記充填がまだ完了していないことを示す、前記アンプル内のセンサレベルを読み取り、
(d)二次充填停止条件が満たされているか判断し、
(e)前記二次充填停止条件が満たされているという判断に応答して、前記アンプルへの前記前駆体の充填を中止する
ように構成される前駆体補充システム。
適用例35:
適用例34の基板処理装置であって、
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、前記アンプルが前記前駆体を受け取った最終回の終了時点に始まる累積充填時間を維持するように構成され、
前記二次充填停止条件が、前記累積充填時間が閾値を超えているという判断を含む、基板処理装置。
適用例36:
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、アンプル補充が一時的に中止されて堆積が始まる1回または複数回のときに前記累積充填時間が一時的に停止されるように構成される請求項35の基板処理装置。
適用例37:
適用例34の基板処理装置であって、
前記閾値が、約50秒〜90秒の間である、基板処理装置。
適用例38:
適用例34の基板処理装置であって、
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、ステップ(e)で前記充填を中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するように構成される、基板処理装置。
適用例39:
適用例34の基板処理装置であって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に、前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、基板処理装置。
適用例40:
適用例34の基板処理装置であって、
前記アンプル充填開始条件が、前記前駆体の体積が閾値体積未満であるという判断を含む、基板処理装置。
適用例41:
適用例34の基板処理装置であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、前記前駆体および/または基板の温度ソークを含む、基板処理装置。
適用例42:
適用例34の基板処理装置であって、
さらに、
堆積チャンバと、
前記堆積チャンバ内に収容された基板処理ステーションと、を備え、
前記基板処理ステーションが、基板を受け取るように構成された基板ホルダを含み、前記前駆体送給システムが、前記基板処理ステーションによって受け取られた前記基板の処理中に前駆体を送給するように構成される
請求項34の基板処理装置。
As mentioned above, depending on the process steps to be taken by the tool, the controller can be another tool circuit or module, other tool components, cluster tools, other tool interfaces, adjacent tools, neighboring tools, all factories. With a tool located within, a main computer, another controller, or one or more of the tools used in material transport that direct a container of wafers to / from a tool location within a semiconductor manufacturing plant and / or a loading port. You may communicate.
The present invention can also be realized, for example, in the following aspects.
Application example 1:
A method for filling ampoules in substrate processing equipment.
(A) A step of determining whether the ampoule filling start condition for filling the ampoule with the liquid precursor is satisfied, and
(B) A step of filling the ampoule with a precursor, wherein the ampoule is filled with the precursor at the same time as at least one other substrate processing operation.
(C) A step of reading the sensor level in the ampoule, indicating that the filling is not yet complete.
(D) A step of determining whether the secondary filling stop condition is satisfied, and
(E) A method including a step of stopping filling of the precursor into the ampoule in response to a determination that the secondary filling stop condition is satisfied.
Application example 2:
This is the method of application example 1.
In addition, it comprises the step of maintaining a cumulative filling time starting at the end of the last round in which the ampoule received the precursor.
A method comprising determining that the secondary filling stop condition exceeds the threshold for the cumulative filling time.
Application example 3:
This is the method of application example 2.
A method in which the cumulative filling time is temporarily stopped when ampoule replenishment is temporarily stopped and deposition begins one or more times, but the cumulative filling time is restarted when filling is resumed. ..
Application example 4:
This is the method of application example 1.
A method in which the threshold is between about 50 seconds and 90 seconds.
Application example 5:
This is the method of application example 1.
A method further comprising a step of initiating a soft shutdown when the filling is stopped in step (e).
Application example 6:
This is the method of application example 1.
A method in which the sensor that produces the sensor level in the ampoule is malfunctioning.
Application example 7:
This is the method of application example 1.
A method in which a system that provides the liquid precursor to the ampoule is malfunctioning.
Application example 8:
This is the method of application example 1.
At a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. A method in which the ampoule filling start condition includes a determination that the ampoule is or is about to arrive.
Application example 9:
This is the method of application example 1.
A method comprising determining that the ampoule filling start condition completes a sequence of deposition operations on a substrate included within the substrate processing apparatus.
Application example 10:
The method of application example 9
A method, wherein said sequence of deposition operations is a deposition operation associated with atomic layer deposition.
Application example 11:
This is the method of application example 1.
A method, wherein the ampoule filling start condition comprises determining that the volume of the precursor is less than the threshold volume.
Application example 12:
This is the method of application example 1.
A method comprising determining that the ampoule filling start condition has been set up for a deposition operation.
Application example 13:
This is the method of application example 1.
A method in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises a wafer indexing operation.
Application example 14:
This is the method of application example 1.
A method in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises a temperature soak of the precursor and / or substrate.
Application example 15:
This is the method of application example 1.
A method in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises an exhaust operation to the base pressure.
Application example 16:
A method for controlling the filling of ampoules in a substrate processing apparatus.
(A) A step of starting a counter for the number of deposition cycles in which the precursor stored in the liquid state in the ampoule is fed to the reaction chamber of the substrate processing apparatus.
(B) A step of determining whether the ampoule filling start condition is satisfied, and
(C) A step of reading the sensor level in the ampoule, indicating that the ampoule is full enough that the liquid precursor should not be provided to the ampoule.
(D) A step of determining whether the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold value, and
(E) A step of stopping the deposition cycle in response to the determination that the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold.
How to include.
Application example 17:
The method of application example 16
A method in which the threshold comprises a deposition cycle of about 3000-6000.
Application example 18:
The method of application example 16
The step of starting the counter in step (a) is performed when the liquid precursor is fed to the ampoule, and the counter counts until the liquid precursor is fed to the ampoule again. How to continue.
Application example 19:
The method of application example 16
A method further comprising the step of initiating a soft shutdown when the deposition cycle is aborted in step (e).
Application example 20:
The method of application example 16
A method in which the sensor that produces the sensor level in the ampoule is malfunctioning.
Application example 21:
The method of application example 16
The substrate processing apparatus is at a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has a minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. A method in which the ampoule filling start condition includes a determination that the ampoule is or is about to arrive.
Application 22:
The method of application example 16
A method comprising determining that the ampoule filling start condition completes a sequence of deposition operations on a substrate included within the substrate processing apparatus.
Application example 23:
The method of application example 16
A method, wherein said sequence of deposition operations is a deposition operation associated with atomic layer deposition.
Application example 24:
The method of application example 16
A method comprising determining that the ampoule filling start condition has been set up for a deposition operation.
Application example 25:
The method of application example 16
The ampoule filling condition includes one other substrate processing operation performed at the same time as the filling of the ampoule, and the substrate processing operation is performed on a wafer indexing operation, a temperature soak of the precursor and / or the substrate, and a base pressure. A method selected from the group consisting of exhaust operations.
Application example 26:
Precursor replenishment system
Ampoules configured to fluidly connect to the precursor feeding system and precursor source and to accommodate liquid precursors,
With one or more control devices,
The one or more control devices
(A) A counter for the number of deposition cycles in which the precursor stored in the liquid state in the ampoule is fed to the reaction chamber of the substrate processing apparatus is started.
(B) Judging whether the ampoule filling start condition is satisfied,
(C) Read the sensor level in the ampoule, indicating that the ampoule is full enough that the liquid precursor should not be provided to the ampoule.
(D) Judging whether the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold value,
(E) The deposition cycle is stopped in response to the determination that the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold.
Precursor replenishment system configured as.
Application 27:
The precursor replenishment system of Application Example 26.
A precursor replenishment system, wherein the threshold comprises a deposition cycle of about 3000-6000.
Application example 28:
The precursor replenishment system of Application Example 26.
The one or more controllers further activate the counter in step (a) when the liquid precursor is fed to the ampoule until the liquid precursor is fed back to the ampoule. A precursor replenishment system configured to keep counting.
Application 29:
The precursor replenishment system of Application Example 26.
A precursor replenishment system in which the one or more controls are further configured to initiate a soft shutdown when the deposition cycle is aborted in step (e).
Application example 30:
The precursor replenishment system of Application Example 26.
At a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. A precursor replenishment system, wherein the ampoule filling start condition includes a determination that the ampoule is or is about to arrive.
Application example 31:
The precursor replenishment system of Application Example 26.
A precursor replenishment system comprising determining that the ampoule filling start condition completes a sequence of deposition operations on a substrate contained within the substrate processing apparatus.
Application example 32:
The precursor replenishment system of Application Example 26.
The ampoule filling condition includes one other substrate processing operation performed at the same time as the filling of the ampoule, and the substrate processing operation includes a wafer indexing operation, a temperature soak of the precursor and / or the substrate, and a base pressure. A precursor replenishment system selected from the group consisting of exhaust operations to.
Application 33:
The substrate processing apparatus of Application Example 26.
further,
With the deposition chamber,
A substrate processing station housed in the deposition chamber.
The substrate processing station includes a substrate holder configured to receive the substrate, and the precursor feeding system is configured to deliver the precursor during processing of the substrate received by the substrate processing station. Substrate processing equipment.
Application example 34:
Ampoules configured to fluidly connect to the precursor feeding system and precursor source and to accommodate liquid precursors,
A precursor replenishment system comprising one or more controllers.
The one or more control devices
(A) It is determined whether the ampoule filling start condition for filling the ampoule with the liquid precursor is satisfied.
(B) At the same time as at least one other substrate processing operation, the ampoule is filled with the precursor.
(C) Read the sensor level in the ampoule, indicating that the filling is not yet complete.
(D) Judging whether the secondary filling stop condition is satisfied,
(E) In response to the determination that the secondary filling stop condition is satisfied, the filling of the precursor into the ampoule is stopped.
Precursor replenishment system configured as.
Application example 35:
The substrate processing apparatus of Application Example 34.
The one or more controllers are further configured to maintain a cumulative filling time beginning at the end of the last round in which the ampoule received the precursor.
A substrate processing apparatus including the determination that the secondary filling stop condition exceeds the threshold value of the cumulative filling time.
Application example 36:
Claim that the one or more controllers are further configured such that the cumulative filling time is temporarily stopped at one or more times when ampoule replenishment is temporarily stopped and deposition begins. 35 substrate processing devices.
Application example 37:
The substrate processing apparatus of Application Example 34.
A substrate processing apparatus in which the threshold value is between about 50 seconds and 90 seconds.
Application example 38:
The substrate processing apparatus of Application Example 34.
A substrate processing apparatus in which the one or more control devices are further configured to initiate a soft shutdown when the filling is aborted in step (e).
Application 39:
The substrate processing apparatus of Application Example 34.
The substrate processing apparatus is in a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus, wherein the ampoule filling start condition includes the determination that the ampoule is or is about to arrive.
Application example 40:
The substrate processing apparatus of Application Example 34.
A substrate processing apparatus, wherein the ampoule filling start condition includes a determination that the volume of the precursor is less than the threshold volume.
Application example 41:
The substrate processing apparatus of Application Example 34.
A substrate processing apparatus in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises a temperature soak of the precursor and / or the substrate.
Application example 42:
The substrate processing apparatus of Application Example 34.
further,
With the deposition chamber,
A substrate processing station housed in the deposition chamber.
The substrate processing station includes a substrate holder configured to receive the substrate, and the precursor feeding system is configured to deliver the precursor during processing of the substrate received by the substrate processing station. Be done
The substrate processing apparatus according to claim 34.

Claims (40)

基板処理装置のアンプルを充填するための方法であって、
(a)前記アンプルに液体前駆体を充填するためのアンプル充填開始条件が満たされているか判断するステップと、
(b)前記アンプルに前駆体を充填するステップであって、前記アンプルに前記前駆体を充填することが、少なくとも1つの他の基板処理操作と同時に行われる、ステップと、
(c)前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯ではないことを示すか判断するステップであって、前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯であることを示す場合に、一次充填停止条件が満たされるステップと、
(d)前記アンプルの充填の累積充填時間を維持するステップであって、前記アンプルの充填の前記累積充填時間は、前記アンプルの充填の前記累積充填時間が最後にリセットされてからの、前記前駆体が前記アンプルへ流れる時間のすべてであり、前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯であることを示す場合に、前記アンプルの充填の前記累積充填時間はリセットされる、ステップと、
)二次充填停止条件が満たされているか判断するステップであって、前記二次充填停止条件は、充填の前記累積充填時間が閾値を超えるという判断を含む、ステップと、
)前記二次充填停止条件が満たされているという判断に応答して、および前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯ではないことを示すという判断に応答して、前記アンプルへの前記前駆体の充填を中止するステップと、を含む方法。
A method for filling ampoules in substrate processing equipment.
(A) A step of determining whether the ampoule filling start condition for filling the ampoule with the liquid precursor is satisfied, and
(B) A step of filling the ampoule with a precursor, wherein the ampoule is filled with the precursor at the same time as at least one other substrate processing operation.
(C) a step of the sensor levels in the ampoule to determine whether indicating that the ampule is not full, when the sensor level in the ampoule indicates that the ampoule is full, primary filling stop condition And the steps that are met
(D) A step of maintaining the cumulative filling time of the ampoule filling, wherein the cumulative filling time of the ampoule filling is the precursor after the cumulative filling time of the ampoule filling is finally reset. The cumulative filling time of the ampoule filling is reset when the body is all the time flowing into the ampoule and the sensor level in the ampoule indicates that the ampoule is full.
( E ) A step of determining whether the secondary filling stop condition is satisfied , wherein the secondary filling stop condition includes a determination that the cumulative filling time of filling exceeds a threshold value .
( F ) The said to the ampoule in response to the determination that the secondary filling stop condition is met and that the sensor level in the ampoule indicates that the ampoule is not full. A method comprising a step of discontinuing filling of the precursor.
請求項1に記載の方法であって、
アンプル補充が一時的に中止されて堆積が始まる1回または複数回のときに前記累積充填時間が一時的に停止されるが、充填が再開されたときに前記累積充填時間が再スタートする、方法。
The method according to claim 1 .
A method in which the cumulative filling time is temporarily stopped when ampoule replenishment is temporarily stopped and deposition begins one or more times, but the cumulative filling time is restarted when filling is resumed. ..
請求項1記載の方法であって、
前記閾値が、約50秒〜90秒の間である、方法。
The method according to claim 1 .
A method in which the threshold is between about 50 seconds and 90 seconds.
請求項1に記載の方法であって、
さらに、ステップ(e)で前記充填を中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するステップを含む、方法。
The method according to claim 1.
A method further comprising a step of initiating a soft shutdown when the filling is stopped in step (e).
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプル内の前記センサレベルを生成するセンサが動作不良を起こしている、方法。
The method according to claim 1.
A method in which the sensor that produces the sensor level in the ampoule is malfunctioning.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプルに前記液体前駆体を提供するシステムが動作不良を起こしている、方法。
The method according to claim 1.
A method in which a system that provides the liquid precursor to the ampoule is malfunctioning.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に、前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、方法。
The method according to claim 1.
At a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. A method in which the ampoule filling start condition includes a determination that the ampoule is or is about to arrive.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のシーケンスが前記基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む、方法。
The method according to claim 1.
A method comprising determining that the ampoule filling start condition completes a sequence of deposition operations on a substrate included within the substrate processing apparatus.
請求項8に記載の方法であって、
堆積操作の前記シーケンスが、原子層堆積に関連付けられた堆積操作である、方法。
The method according to claim 8.
A method, wherein said sequence of deposition operations is a deposition operation associated with atomic layer deposition.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、前記前駆体の体積が閾値体積未満であるという判断を含む、方法。
The method according to claim 1.
A method, wherein the ampoule filling start condition comprises determining that the volume of the precursor is less than the threshold volume.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のためのセットアップが行われているという判断を含む、方法。
The method according to claim 1.
A method comprising determining that the ampoule filling start condition has been set up for a deposition operation.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作を含む、方法。
The method according to claim 1.
A method in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises a wafer indexing operation.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、前記前駆体および/または基板の温度ソークを含む、方法。
The method according to claim 1.
A method in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises a temperature soak of the precursor and / or substrate.
請求項1に記載の方法であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、ベース圧力への排気操作を含む、方法。
The method according to claim 1.
A method in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises an exhaust operation to the base pressure.
基板処理装置のアンプルの充填を制御するための方法であって、
(a)前記アンプル内に液体状態で貯蔵されている前駆体が前記基板処理装置の反応チャンバに送給される堆積サイクルの数のカウンタを始動させるステップと、
(b)アンプル充填開始条件が満たされているか判断するステップと、
(c)液体前駆体が前記アンプルに提供されるべきでないほど十分に、前記アンプルが満杯であることを示す、前記アンプル内のセンサレベルを読み取るステップと、
(d)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているか判断するステップと、
(e)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの前記数が閾値を超えているという判断に応答して、前記堆積サイクルを中止するステップと
を含む方法。
A method for controlling the filling of ampoules in a substrate processing apparatus.
(A) A step of starting a counter for the number of deposition cycles in which the precursor stored in the liquid state in the ampoule is fed to the reaction chamber of the substrate processing apparatus.
(B) A step of determining whether the ampoule filling start condition is satisfied, and
(C) A step of reading the sensor level in the ampoule, indicating that the ampoule is full so that the liquid precursor should not be provided to the ampoule.
(D) A step of determining whether the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold value, and
(E) A method including a step of discontinuing the deposition cycle in response to a determination that the number of deposition cycles counted by the counter exceeds a threshold.
請求項15に記載の方法であって、
前記閾値が、約3000〜6000の堆積サイクルを含む、方法。
The method according to claim 15.
A method in which the threshold comprises a deposition cycle of about 3000-6000.
請求項15に記載の方法であって、
ステップ(a)での前記カウンタを始動させるステップが、前記液体前駆体が前記アンプルに送給されるときに行われ、前記カウンタが、液体前駆体が前記アンプルに再び送給されるまでカウントし続ける、方法。
The method according to claim 15.
The step of starting the counter in step (a) is performed when the liquid precursor is fed to the ampoule, and the counter counts until the liquid precursor is fed to the ampoule again. How to continue.
請求項15に記載の方法であって、
さらに、ステップ(e)で前記堆積サイクルを中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するステップを含む、方法。
The method according to claim 15.
A method further comprising the step of initiating a soft shutdown when the deposition cycle is aborted in step (e).
請求項15に記載の方法であって、
前記アンプル内の前記センサレベルを生成するセンサが動作不良を起こしている、方法。
The method according to claim 15.
A method in which the sensor that produces the sensor level in the ampoule is malfunctioning.
請求項15に記載の方法であって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、方法。
The method according to claim 15.
The substrate processing apparatus is at a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has a minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. A method in which the ampoule filling start condition includes a determination that the ampoule is, or is about to arrive.
請求項15に記載の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のシーケンスが前記基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む、方法。
The method according to claim 15.
A method comprising determining that the ampoule filling start condition completes a sequence of deposition operations on a substrate included within the substrate processing apparatus.
請求項21に記載の方法であって、
堆積操作のシーケンスが、原子層堆積に関連付けられた堆積操作である、方法。
The method according to claim 21 .
A method in which the sequence of deposition operations is the deposition operation associated with atomic layer deposition.
請求項15に記載の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のためのセットアップが行われているという判断を含む、方法。
The method according to claim 15.
A method comprising determining that the ampoule filling start condition has been set up for a deposition operation.
請求項15に記載の方法であって、
前記アンプル充填開始条件が、前記アンプルの充填と同時に行われる1つの他の基板処理操作を含み、前記基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作、前記前駆体および/または基板の温度ソーク、およびベース圧力への排気操作からなる群から選択される、方法。
The method according to claim 15.
The ampoule filling start condition includes one other substrate processing operation performed at the same time as the ampoule filling, and the substrate processing operation includes a wafer indexing operation, a temperature soak of the precursor and / or substrate, and a base pressure. A method selected from the group consisting of exhaust operations to.
前駆体補充システムであって、
前駆体送給システムおよび前駆体源に流体接続されるように構成され、液体前駆体を収容するように構成されたアンプルと、
1つまたは複数の制御装置と、を備え、
前記1つまたは複数の制御装置が、
(a)前記アンプル内に液体状態で貯蔵されている前駆体が基板処理装置の反応チャンバに送給される堆積サイクルの数のカウンタを始動させ、
(b)アンプル充填開始条件が満たされているか判断し、
(c)前記液体前駆体が前記アンプルに提供されるべきでないほど十分に前記アンプルが満杯であることを示す、前記アンプル内のセンサレベルを読み取り、
(d)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの数が閾値を超えているか判断し、
(e)前記カウンタによってカウントされた堆積サイクルの前記数が閾値を超えているという判断に応答して、前記堆積サイクルを中止する
ように構成される前駆体補充システム。
Precursor replenishment system
Ampoules configured to fluidly connect to the precursor feeding system and precursor source and to accommodate liquid precursors,
With one or more control devices,
The one or more control devices
(A) A counter for the number of deposition cycles in which the precursor stored in the liquid state in the ampoule is fed to the reaction chamber of the substrate processing apparatus is started.
(B) Judging whether the ampoule filling start condition is satisfied,
(C) Read the sensor level in the ampoule, indicating that the ampoule is full enough that the liquid precursor should not be provided to the ampoule.
(D) Judging whether the number of deposition cycles counted by the counter exceeds the threshold value,
(E) A precursor replenishment system configured to abort the deposition cycle in response to a determination that the number of deposition cycles counted by the counter exceeds a threshold.
請求項25に記載の前駆体補充システムであって、
前記閾値が、約3000〜6000の堆積サイクルを含む、前駆体補充システム。
25. The precursor replenishment system according to claim 25.
A precursor replenishment system, wherein the threshold comprises a deposition cycle of about 3000-6000.
請求項25に記載の前駆体補充システムであって、
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、前記液体前駆体が前記アンプルに送給されるときにステップ(a)で前記カウンタを始動させ、液体前駆体が前記アンプルに再び送給されるまでカウントし続けるように構成される、前駆体補充システム。
25. The precursor replenishment system according to claim 25.
The one or more controllers further activate the counter in step (a) when the liquid precursor is fed to the ampoule until the liquid precursor is fed back to the ampoule. A precursor replenishment system configured to keep counting.
請求項25に記載の前駆体補充システムであって、
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、ステップ(e)で前記堆積サイクルを中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するように構成される、前駆体補充システム。
25. The precursor replenishment system according to claim 25.
A precursor replenishment system in which the one or more controls are further configured to initiate a soft shutdown when the deposition cycle is aborted in step (e).
請求項25に記載の前駆体補充システムであって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に、前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、前駆体補充システム。
25. The precursor replenishment system according to claim 25.
At a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. A precursor replenishment system, wherein the ampoule filling start condition includes a determination that the ampoule is or is about to arrive.
請求項25に記載の前駆体補充システムであって、
前記アンプル充填開始条件が、堆積操作のシーケンスが前記基板処理装置内に含まれる基板上で完了しているという判断を含む、前駆体補充システム。
25. The precursor replenishment system according to claim 25.
A precursor replenishment system comprising determining that the ampoule filling start condition completes a sequence of deposition operations on a substrate contained within the substrate processing apparatus.
請求項25に記載の前駆体補充システムであって、
前記アンプル充填開始条件が、前記アンプルの充填と同時に行われる1つの他の基板処理操作を含み、前記基板処理操作が、ウェハ・インデキシング操作、前記前駆体および/または基板の温度ソーク、およびベース圧力への排気操作からなる群から選択される、前駆体補充システム。
25. The precursor replenishment system according to claim 25.
The ampoule filling start condition includes one other substrate processing operation performed at the same time as the ampoule filling, and the substrate processing operation includes a wafer indexing operation, a temperature soak of the precursor and / or substrate, and a base pressure. A precursor replenishment system selected from the group consisting of exhaust operations to.
請求項25に記載の前駆体補充システムであって、
さらに、
堆積チャンバと、
前記堆積チャンバ内に収容された基板処理ステーションと、を備え、
前記基板処理ステーションが、基板を受け取るように構成された基板ホルダを含み、前記前駆体送給システムが、前記基板処理ステーションによって受け取られた前記基板の処理中に前駆体を送給するように構成される、前駆体補充システム。
25. The precursor replenishment system according to claim 25.
further,
With the deposition chamber,
A substrate processing station housed in the deposition chamber.
The substrate processing station includes a substrate holder configured to receive the substrate, and the precursor feeding system is configured to deliver the precursor during processing of the substrate received by the substrate processing station. Precursor replenishment system.
前駆体送給システムおよび前駆体源に流体接続されるように構成され、液体前駆体を収容するように構成されたアンプルと、
1つまたは複数の制御装置と、を備える基板処理装置であって、
前記1つまたは複数の制御装置が、
(a)前記アンプルに液体前駆体を充填するためのアンプル充填開始条件が満たされているか判断し、
(b)少なくとも1つの他の基板処理操作と同時に、前記アンプルに前記前駆体を充填する処理を行い、
(c)前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯ではないことを示すか判断する処理であって、前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯であることを示す場合に、一次充填停止条件が満たされる、処理を行い
(d)前記アンプルの充填の累積充填時間を維持する処理であって、前記アンプルの充填の前記累積充填時間は、前記アンプルの充填の前記累積充填時間が最後にリセットされてからの、前記前駆体が前記アンプルへ流れる時間のすべてであり、前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯であることを示す場合に、前記アンプルの充填の前記累積充填時間はリセットされる、処理を行い、
)二次充填停止条件が満たされているか判断する処理であって、前記二次充填停止条件は、充填の前記累積充填時間が閾値を超えるという判断を含む、処理を行い
)前記二次充填停止条件が満たされているという判断に応答して、および前記アンプル内のセンサレベルが前記アンプルが満杯ではないことを示すという判断に応答して、前記アンプルへの前記前駆体の充填を中止する
ように構成される基板処理装置。
Ampoules configured to fluidly connect to the precursor feeding system and precursor source and to accommodate liquid precursors,
A substrate processing device including one or more control devices.
The one or more control devices
(A) It is determined whether the ampoule filling start condition for filling the ampoule with the liquid precursor is satisfied.
(B) At the same time as at least one other substrate processing operation, the ampoule is filled with the precursor.
(C) a process sensor level in the ampoule to determine whether indicating that the ampule is not full, when the sensor level in the ampoule indicates that the ampoule is full, primary filling stop condition Is satisfied, process ,
(D) A process for maintaining the cumulative filling time of the ampoule filling, wherein the cumulative filling time of the ampoule filling is the precursor after the cumulative filling time of the ampoule filling is finally reset. If the sensor level in the ampoule indicates that the ampoule is full, then the cumulative filling time of the ampoule filling is reset, the process is performed.
( E ) A process for determining whether or not the secondary filling stop condition is satisfied , wherein the secondary filling stop condition includes a determination that the cumulative filling time of filling exceeds a threshold value .
( F ) The said to the ampoule in response to the determination that the secondary filling stop condition is met and that the sensor level in the ampoule indicates that the ampoule is not full. A substrate processing device configured to discontinue filling of precursors.
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、アンプル補充が一時的に中止されて堆積が始まる1回または複数回のときに前記累積充填時間が一時的に停止されるように構成される請求項33に記載の基板処理装置。 It said one or more control devices, further claims configured such that the accumulated filling time when one or more times ampoule refill temporarily aborted by deposition begins is temporarily stopped 33. The substrate processing apparatus according to 33 . 請求項33に記載の基板処理装置であって、
前記閾値が、約50秒〜90秒の間である、基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 33 .
A substrate processing apparatus in which the threshold value is between about 50 seconds and 90 seconds.
請求項33に記載の基板処理装置であって、
前記1つまたは複数の制御装置が、さらに、ステップ(e)で前記充填を中止したときに、ソフトシャットダウンを開始するように構成される、基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 33.
A substrate processing apparatus in which the one or more control devices are further configured to initiate a soft shutdown when the filling is aborted in step (e).
請求項33に記載の基板処理装置であって、
前記アンプルに前記前駆体を充填することによって引き起こされる前記液体前駆体の撹拌が、前記基板処理装置によって処理される基板の一貫性に対して最小限の影響しか及ぼさない段階に、前記基板処理装置がなっている、または間もなく至る、という判断を、前記アンプル充填開始条件が含む、基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 33.
The substrate processing apparatus is in a stage where the agitation of the liquid precursor caused by filling the ampoule with the precursor has minimal effect on the consistency of the substrate processed by the substrate processing apparatus. The substrate processing apparatus, wherein the ampoule filling start condition includes the determination that the ampoule is or is about to arrive.
請求項33に記載の基板処理装置であって、
前記アンプル充填開始条件が、前記前駆体の体積が閾値体積未満であるという判断を含む、基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 33.
A substrate processing apparatus, wherein the ampoule filling start condition includes a determination that the volume of the precursor is less than the threshold volume.
請求項33に記載の基板処理装置であって、
前記アンプルの充填と同時に行われる前記少なくとも1つの他の基板処理操作が、前記前駆体および/または基板の温度ソークを含む、基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 33.
A substrate processing apparatus in which the at least one other substrate processing operation performed at the same time as filling the ampoule comprises a temperature soak of the precursor and / or the substrate.
請求項33に記載の基板処理装置であって、
さらに、
堆積チャンバと、
前記堆積チャンバ内に収容された基板処理ステーションと、を備え、
前記基板処理ステーションが、基板を受け取るように構成された基板ホルダを含み、前記前駆体送給システムが、前記基板処理ステーションによって受け取られた前記基板の処理中に前駆体を送給するように構成される、基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 33.
further,
With the deposition chamber,
A substrate processing station housed in the deposition chamber.
The substrate processing station includes a substrate holder configured to receive the substrate, and the precursor feeding system is configured to deliver the precursor during processing of the substrate received by the substrate processing station. Substrate processing equipment.
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