TW202240011A - 使用下游壓力感測的昇華控制 - Google Patents

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Abstract

控制氣體流動的系統，包括用於儲存固體前驅物的安瓶。加熱器係用於加熱該安瓶，以及將固體前驅物昇華為氣態前驅物。質量流量控制器係用於調節氣態前驅物由該安瓶到基板處理腔室的流動。壓力感測器係用於測量氣態前驅物輸入至質量流量控制器的壓力。控制器係用於基於該壓力以及壓力設定點而使用閉環控制以向電加熱器供給電力。

Description

使用下游壓力感測的昇華控制
本揭露內容係關於用於控制處理氣體流動至處理腔室的系統以及方法，且更具體地係關於用於基於在安瓶的下游所測量之昇華氣體的壓力而控制安瓶加熱的系統以及方法。
此處所提供之先前技術說明係為了大體上介紹本揭露內容之背景。在此先前技術章節所敘述之範圍內之本案列名之發明人的成果、以及在申請時不適格作為先前技術之說明書的實施態樣，皆非有意地或暗示地被承認為對抗本揭露內容之先前技術。
基板處理系統可使用於處理例如半導體晶圓的基板。可在基板上執行的例示處理包括(但不限於)沉積、蝕刻、以及清潔。
可將基板設置在處理腔室中的基板支撐件上，例如基座或靜電卡盤(ESC)。在處理期間，可將氣體混合物引入處理腔室中，且可使用電漿以啟動化學反應。
可將基板處理系統的控制器設置以控制氣體流動進出處理腔室。亦可將控制器設置以控制供給至處理腔室中之一或更多電極的電力，例如，以引燃電漿。控制器可基於一或更多電壓和/或電流的測量值而控制供給至一或更多電極的電力。
在一特徵中，描述用於控制氣體流動的系統。安瓶係用於儲存固體前驅物材料。加熱器係用於加熱該安瓶，以及將該固體前驅物材料昇華為氣態前驅物。質量流量控制器係用於調節該氣態前驅物由安瓶到處理腔室的流動。壓力感測器係用於測量輸入至質量流量控制器的該氣態前驅物之壓力。控制器係用於使用基於該壓力以及壓力設定點的閉環控制而向加熱器供給電力。
在進一步的特徵中，該控制器係用於在壓力小於壓力設定點時增加對加熱器的電力，以及在壓力大於壓力設定點時，減少對加熱器的電力。
在進一步的特徵中，該固體前驅物材料為鉬或鎢的其中一者。
在進一步的特徵中，該控制器係用於基於該壓力以及該壓力設定點而改變供給至該加熱器的電力之工作週期。
在進一步的特徵中，該控制器係用於基於該壓力以及該壓力設定點而改變(a)以及(b)之至少一者，其中(a)包含供給至該加熱器的一電壓，以及(b)包含通過該加熱器的一電流。
在進一步的特徵中，該閉環控制包含比例積分控制。
在進一步的特徵中，該控制器係用於基於該壓力與該壓力設定點之間的差值而決定調整，以及基於該調整而選擇性地調整向該加熱器供給的該電力。
在進一步的特徵中，該溫度感測器係測量該安瓶之溫度，其中該控制器係更基於該安瓶的溫度以及溫度設定點而向該加熱器供給電力。
在進一步的特徵中，該控制器係用於：基於該壓力與該壓力設定點之間的第一差值而決定第一調整；基於該第一調整而選擇性地調整該溫度設定點；基於該安瓶的溫度與該溫度設定點之間的第二差值而決定第二調整；以及基於該第二調整而選擇性地調整向該加熱器供給的電力。
在進一步的特徵中，該控制器係用於：基於該安瓶的溫度與該溫度設定點之間的第一差值而決定第一工作週期；基於該壓力與該壓力設定點之間的第二差值而決定調整；基於該第一工作週期以及該調整而決定第二工作週期；以及以該第二工作週期向該加熱器供給電力。
在進一步的特徵中，該控制器係用於在該壓力為下列之一時，停用該閉環控制：小於第一預定壓力以及大於第二預定壓力，該第二預定壓力係大於該第一預定壓力。
在進一步的特徵中，該控制器係用於在該壓力小於預定壓力時，產生一警示。
在進一步的特徵中，該控制器係用於在由溫度感測器所測量之該安瓶的溫度大於或等於預定溫度時，產生一警示。
在進一步的特徵中，該壓力感測器係配置在該安瓶以及該質量流量控制器之間。
在進一步的特徵中，該質量流量控制器包含該壓力感測器。
在一特徵中，控制氣體流動的方法包括下列步驟：儲存固體前驅物材料於安瓶中；加熱該安瓶，並且將該固體前驅物材料昇華為氣態前驅物；利用質量流量控制器，調節該氣態前驅物由該安瓶到基板處理腔室的流動；利用壓力感測器，測量輸入至該質量流量控制器的該氣態前驅物之壓力；以及基於該壓力與壓力設定點而使用閉環控制以向該加熱器供給電力。
在進一步的特徵中，該供給電力之步驟包括在該壓力低於該壓力設定點時提高對該加熱器的電力，以及在該壓力大於該壓力設定點時降低對該加熱器的電力。
在進一步的特徵中，該供給電力之步驟包括基於該壓力與該壓力設定點而改變供給至該加熱器之電力的工作週期。
在進一步的特徵中，該供給電力之步驟包括，基於該壓力與該壓力設定點，改變下列至少一者：(a)向該加熱器供給的電壓，以及(b)通過該加熱器的電流。
在一特徵中，該系統包含：一安瓶，用於儲存固體前驅物材料；一加熱器，用於加熱該安瓶，以及將該固體前驅物材料昇華為氣態前驅物；以及一控制器，用於基於(a)該安瓶與質量流量控制器之間的該氣態前驅物之壓力，以及(b)一壓力設定點，而使用閉環控制以向該加熱器供給電力。
透過實施方式、申請專利範圍及圖式，本揭露內容之其它應用領域將變得顯而易見。實施方式及特定範例僅用於說明之目的，其用意不在於限制揭示內容之範圍。
有些材料可由固體昇華為氣體。安瓶為密封的容器且可容納固體昇華材料。該固體昇華材料可為固體前驅物材料，例如用於在基板上沉積薄膜。例如，固體昇華材料可為鎢或鉬。加熱器可加熱安瓶而使固體前驅物轉變為氣體。例如，加熱器可為電加熱器。質量流量控制器(MFC)可接著調節由安瓶至處理腔室的氣體流動(例如，用於在基板上沉積薄膜)。
可提供控制器以基於安瓶的溫度而向加熱器供給電力。例如，控制器可基於該溫度以及設定點溫度而向加熱器供給電力。在實施例中，若輸入到MFC的氣體壓力變得小於預定壓力，基板的處理可能不充分，且基板可能被丟棄和報廢。輸入MFC的氣體壓力之穩定性對於實現目標基板處理可為重要的。例如，氣體壓力之穩定性對於實現薄膜沉積之均勻度可為重要的。
本申請案涉及使用壓力感測器以測量安瓶與MFC之間的氣態前驅物之壓力。例如，控制器可基於由壓力感測器所測量的壓力以及設定點壓力而使用閉環控制以控制安瓶(並因此可控制固體昇華材料)的加熱。閉環控制的一範例是比例積分(PI)控制。閉環控制基於在安瓶與MFC之間所測量之壓力，可最大化輸入至MFC且用於基板處理的氣體壓力之穩定性。
圖1包括例示基板處理系統100的功能方塊圖。基板處理系統100可包括靜電卡盤(ESC) 101。儘管圖1顯示一電容耦合電漿(CCP)系統，惟本申請案亦適用於電感耦合電漿系統以及其他類型的處理系統、熱系統、以及電漿處理系統。ESC 101可將基板靜電地夾持至ESC 101以進行處理。在不同實施例中，可省略ESC 101，且可使用另一基板支撐件。
基板處理系統100包括處理腔室104。ESC 101係封閉於處理腔室104之內。處理腔室104亦封閉其他元件，並且含有射頻(RF)電漿。例如，處理腔室104可封閉上電極105。在操作期間，基板107(例如，半導體晶圓)係設置在ESC 101上。可將基板107靜電地夾持至ESC 101。
噴淋頭109可將氣體引入並分配。噴淋頭109可包括或用作上電極105。噴淋頭109可包括桿部111。桿部111可包括連接至處理腔室104之頂表面的一端。噴淋頭109可為大致上圓柱形的。噴淋頭109可在與處理腔室104頂表面相隔的位置由桿部111的相反端徑向向外延伸。噴淋頭109的面基板表面可包括用於處理的氣體所流動通過的孔洞。或者，上電極105可包括導電板。在如此的範例中，可用另一方式引入氣體。
底板103可包括下(偏置)電極110。ESC 101以及底板103之一或兩者可包括溫度控制零件(TCEs)。可將中間層114設置在ESC 101以及底板103之間。中間層114可將ESC 101黏合或以其他方式黏著到底板103上。作為範例，中間層114可由適合黏合ESC 101至底板103的黏著性材料所形成。
底板103可包括一或更多氣體通道和/或一或更多冷卻劑通道。氣體通道可使背側氣體流向基板107的背面。冷卻劑通道使冷卻劑流動通過底板103。
RF產生系統120產生並輸出RF電壓至上電極105以及下電極110。上電極105以及下電極110之一者可為DC接地、AC接地、或處於浮動電位。僅舉例而言，RF產生系統120可包括產生RF電壓的一或更多RF產生器122。RF產生器122的輸出係由一或更多匹配模組124供給至上電極105和/或下電極110。匹配模組124係設置以將它們的阻抗匹配到上電極105和下電極110的阻抗。匹配模組124可匹配阻抗以最小化反射。
作為範例，電漿RF產生器123可產生待供應至上電極105的電力。電漿RF匹配模組125可將來自電漿RF產生器123的電力阻抗匹配到上電極105的阻抗。電漿RF匹配模組125可將(阻抗匹配的)電力透過第一傳輸線126                                                                                                             供給到上電極105。偏壓RF產生器127可產生待供給至下電極110的電力。偏壓RF匹配模組128可將來自偏壓RF產生器127的電力阻抗匹配至下電極110的阻抗。偏壓RF匹配模組128可將(阻抗匹配的)電力透過第二傳輸線129供給到下電極110。雖然提供的範例包括RF系統，惟本專利案亦適用於非RF系統。
氣體輸送系統130可包括一或更多氣體源132-1、132-2、…、以及132-N(統稱為氣體源132)。N為大於零的整數。氣體源132可供應一或更多前驅物以及其氣體混合物。氣體源132亦可供應蝕刻氣體、載氣、和/或沖淨氣體。亦可使用汽化的前驅物。
一或更多氣體源132可通過閥134-1、134-2、…、以及134-N(統稱為閥134)以及質量流量控制器136-1、136-2、…、以及136-N(統稱為質量流量控制器136)連接到歧管140。歧管140的輸出可供給到處理腔室104。僅舉例而言，歧管140的輸出可供給到噴淋頭109。在不同實施例中，可省略閥134。
基板處理系統100可包括冷卻系統。該冷卻系統可包括溫度控制器142。雖然顯示為與系統控制器160分離，但是溫度控制器142可實施作為系統控制器160的一部件。底板103可包含複數的溫度控制區域(例如，4區域)。溫度控制區域之各者可包括一或更多溫度感測器以及一或更多溫度控制零件(TCEs)。溫度控制器142可基於一區域的溫度感測器所測量的溫度而控制該區域的TCEs之操作。
溫度控制器142亦可控制由一或更多氣體源132到氣體通道之背側氣體的流速。溫度控制器142亦可藉由冷卻劑組件146控制流過冷卻劑通道的冷卻劑之溫度以及流速。冷卻劑組件146可包括冷卻劑幫浦，該冷卻劑幫浦將冷卻劑從儲存器泵送至冷卻劑通道。冷卻劑組件146亦可包括加熱交換器，其將熱傳送遠離冷卻劑，例如至空氣中。例如，該冷卻劑可為液態冷卻劑。
閥156以及幫浦158可使用於將反應物從處理腔室104中排出。機器人170可將基板輸送至ESC 101上以及從ESC 101上移除基板。例如，機器人170可在ESC 101與負載鎖172之間傳送基板。系統控制器160可控制機器人170的操作。系統控制器160亦可控制負載鎖172的操作。
圖2包括例示氣體輸送系統的功能方塊圖。一類型的氣體源可為安瓶204。安瓶204可包括固體前驅物材料208。例如，固體前驅物材料208可為鉬、鎢、或可昇華為氣體之另一適合類型的固體材料。安瓶204亦可稱為儲存罐。
加熱器212加熱安瓶204，例如以控制固體前驅物材料208的昇華。加熱器212可包括電阻加熱器或另一適合類型的電加熱器。加熱器212可環繞安瓶204。加熱器212亦可設置在安瓶204底部下方。雖然提供電加熱器的範例，惟可使用另一類型的加熱器。
來自固體前驅物材料208的氣體(氣態前驅物)從安瓶204流到質量流量控制器(MFC)216。MFC 216調節氣態前驅物至處理腔室104的流動。在不同實施例中，可將閥設置在安瓶204以及MFC 216之間，並驅動以控制來自安瓶204的氣態前驅物之流動。
壓力感測器220測量安瓶204下游的氣態前驅物之壓力，例如在安瓶204以及MFC 216之間的壓力。壓力感測器220可測量距MFC 216小於預定距離的位置處之氣態前驅物的壓力 。距MFC 216小於預定距離的壓力感測器220可增加從安瓶204到處理腔室104的氣態前驅物之控制準確度。該預定距離可為，例如大約12英寸(大約30.48公分)或另一適合的距離。在不同實施例中，大約可代表+/- 10百分比。
如圖3所示之範例，壓力感測器220可在MFC 216內實施，並測量輸入至MFC 216的氣態前驅物之壓力。
溫度感測器224測量溫度，例如安瓶204的溫度或加熱器212的溫度。如以下所進一步討論的，系統控制器160基於由壓力感測器220所測量的壓力而控制向加熱器212的電力供給。系統控制器160可進一步基於由溫度感測器224所測量的溫度而控制向加熱器212的電力供給。
圖4為系統控制器160的例示實施例之功能方塊圖。加熱器控制模組404由例如直流電(DC)的電源接收電力。加熱器控制模組404控制向加熱器212的電力供給。例如，加熱器控制模組404可控制向加熱器212供給電力之工作週期。工作週期可指在每一預定期間所供給之電力的時段。在每一預定期間的剩餘中可不供給電力。
雖然提供PWM控制的範例，惟本申請案亦適用於其他類型的控制。例如，加熱器控制模組404可控制(a)供給至加熱器212的電壓以及(b)通過加熱器212的電流之至少一者。
加熱器控制模組404基於來自調整模組408的加熱器調整而選擇性地調整(增加或減少)供給至加熱器212的電力。例如，加熱器控制模組404可基於加熱器調整而調整工作週期、供給至加熱器212的電壓、以及通過加熱器212的電流。例如，加熱器控制模組404可隨著加熱器調整增加而增加工作週期(相對於當前工作週期)、電壓(相對於當前電壓)、以及電流(相對於當前電流)的至少一者。加熱器控制模組404可隨著加熱器調整減少而減少工作週期、電壓、以及電流的至少一者。或者，加熱器控制模組404可隨著加熱器調整增加而減少工作週期、電壓、以及電流的至少一者，並隨著加熱器調整減少而增加工作週期、電壓、以及電流的至少一者。
調整模組408基於由壓力感測器220所測量的壓力以及壓力設定點之間差值而決定加熱器調整。僅舉例而言，調整模組408可基於測量的壓力減去壓力設定點而設定加熱器調整。或者，調整模組408可基於壓力設定點減去測量的壓力而設定加熱器調整。
調整模組408使用閉環(CL)控制而決定加熱器調整，以將差值調整接近零或歸零。例如，當測量的壓力小於壓力設定點，調整模組408可增加加熱器調整，且當測量的壓力大於壓力設定點，調整模組408可減少加熱器調整。閉環控制的範例包括比例積分微分(PID)控制、比例積分(PI)控制、積分(I)控制、以及其他類型的CL控制。
在不同實施例中，調整模組408可將加熱器調整設定為等於測量的壓力以及壓力設定點之間的差值。加熱器控制模組404可使用開/關控制而控制向加熱器212的電力供給。開/關控制可包括加熱器控制模組404在測量的壓力小於壓力設定點時(例如，如加熱器調整所指示)，供給電力至加熱器212。加熱器控制模組404可繼續向加熱器212供給電力，直到測量的壓力等於壓力設定點或是壓力設定點加上第一預定遲滯量為止。當測量的壓力變為大於或等於壓力設定點或壓力設定點加上第一預定遲滯量時，加熱器控制模組404可停止向加熱器212供給電力。加熱器控制模組404可繼續不向加熱器212供給電力，直到測量的壓力變為小於壓力設定點或是壓力設定點減去第二預定遲滯量為止。當測量的壓力小於或等於壓力設定點或是壓力設定點減去第二預定遲滯量時，加熱器控制模組404可開始向加熱器212供給電力。加熱器控制模組404可繼續供給電力，直到測量的壓力變為大於或等於壓力設定點或是壓力設定點加上第一預定遲滯量為止，如上所討論的。此可將測量的壓力保持在大約壓力設定點或是在由第一和第二預定遲滯量所限定的壓力設定點附近的範圍內。
圖5為系統控制器160的例示實施例之功能方塊圖。如上所述，調整模組408決定加熱器調整(第一調整)。在圖5的範例中，溫度設定點模組504基於加熱器調整而選擇性地調整(提高或降低)溫度設定點(相對於當前值)。溫度設定點是由溫度感測器224所測量的溫度之設定點。例如，溫度設定點模組504可隨著第一調整提高而提高溫度設定點。溫度設定點模組504可隨著第一調整降低而降低溫度設定點。或者，溫度設定模組504可隨著第一調整提高而降低溫度設定點，並隨著第一調整降低而提高溫度設定點。
第二調整模組508基於由溫度感測器224所測量的溫度與溫度設定點之間的差值而決定第二(加熱器)調整。僅舉例而言，第二調整模組508可基於測量的溫度減去溫度設定點而設定第二調整。或者，第二調整模組508可基於溫度設定點減去測量的溫度而設定第二調整。
第二調整模組508使用閉環(CL)控制而決定第二調整以最小化該差值。換言之，第二調整模組508使用閉環控制而決定第二調整，以將差值調整歸零。例如，當測量的溫度小於溫度設定點時，第二調整模組508可提高第二調整，且當測量的溫度大於溫度設定點時，第二調整模組508可降低第二調整。閉環控制的範例包括比例積分微分(PID)控制、比例積分(PI)控制、積分(I)控制、以及其他類型的CL控制。
在不同實施例中，第二調整模組508可設定第二調整為相等於該溫度與溫度設定點的差值。
加熱器控制模組512由例如直流電(DC)的電源接收電力。加熱器控制模組512控制向加熱器212的電力供給。例如，加熱器控制模組512可控制向加熱器212供給電力之工作週期。雖然提供PWM控制的範例，惟本申請案亦適用於其他類型的控制。例如，加熱器控制模組512可控制(a)向加熱器212供給的電壓，以及(b)通過加熱器212的電流的至少一者。
加熱器控制模組512基於第二調整而選擇性地調整(提高或降低)向加熱器212供給的電力。例如，加熱器控制模組512可基於第二調整而調整工作週期、向加熱器212供給的電壓、以及通過加熱器212的電流之至少一者。例如，加熱器控制模組512可隨著第二調整提高而增加工作週期(相對於當前工作週期)、電壓(相對於當前電壓)、以及電流(相對於當前電流)之至少一者。加熱器控制模組512可隨著第二調整降低而減少工作週期、電壓、以及電流之至少一者。或者，加熱器控制模組512可隨著第二調整提高而減少工作週期、電壓、以及電流之至少一者，並可隨著第二調整降低而提高工作週期、電壓、以及電流之至少一者。
圖6為系統控制器160之例示實施例的功能方塊圖。第一調整模組604基於由壓力感測器220測量的壓力與預定壓力範圍之比較而決定第一(加熱器)調整。預定壓力範圍係以第一預定壓力與小於第一預定壓力的第二預定壓力為界。
當測量的壓力在第一與第二預定壓力之間的預定壓力範圍內時，第一調整模組604使第一調整保持不變(即維持第一調整)。當測量的壓力大於第一預定壓力時，第一調整模組604可降低第一調整。例如，第一調整模組604可在測量的壓力大於第一預定壓力時，在每一預定期間將第一調整降低預定的減量。當測量的壓力小於第二預定壓力時，第一調整模組604可提高第二調整。例如，第一調整模組604可在測量的壓力小於第二預定壓力時，在每一預定期間將第一調整提高預定的增量。
溫度設定點模組608基於第一調整而選擇性地調整(提高或降低)溫度設定點(相對於當前值)。例如，當第一調整提高時，溫度設定點模組608可提高溫度設定點，且當第一調整降低時，溫度設定點模組608可降低溫度設定點。或者，當第一調整提高時，溫度設定點模組608可降低溫度設定點，且當第一調整降低時，溫度設定點模組608可提高溫度設定點。在不同實施例中，溫度設定點模組608可將溫度設定點以預定的增量與減量而進行增減。
如上所述，第二調整模組508基於溫度感測器224所測量的溫度與溫度設定點之間的差值而決定第二調整。如上所述，加熱器調整模組512基於第二調整而選擇性地調整(增加或減少)向加熱器212供給的電力。
圖7為系統控制器160的例示實施例之功能方塊圖。工作週期模組704基於由溫度感測器224所測量的溫度與溫度設定點之間的差值而決定第一工作週期。工作週期模組704可基於測量的溫度與溫度設定點之間的差值而設定第一工作週期。例如，工作週期模組704可使用將差值與第一工作週期相關聯的等式或查表法而決定第一工作週期。例如，當測量的溫度大於溫度設定點，工作週期模組704可降低第一工作週期，且當測量的溫度小於溫度設定點，工作週期模組704可提高第一工作週期。
調整模組708藉由基於一調整來調整第一工作週期以決定第二工作週期。例如調整模組708可基於下列者而設定第二工作週期或將第二工作週期設定為相等於下列者:(a)第一工作週期加上該調整、(b)第一工作週期減去該調整、或(c)第一工作週期乘以該調整。
調整模組712基於壓力感測器220所測量的壓力與壓力設定點之間的差值而決定該調整。例如，調整模組712可使用將差值(該壓力與壓力設定點之間)與調整相關聯的等式或查表法而決定該調整。例如，當測量的壓力大於壓力設定點時，調整模組712可降低調整，且當測量的壓力小於壓力設定點時，調整模組712可提高調整。
加熱器控制模組716由例如直流電(DC)的電源接收電力。加熱器控制模組716基於第二工作週期或以第二工作週期向加熱器212供給電力。
上述範例提供閉環控制，涉及調整溫度設定點、壓力設定點、以及向加熱器212供給的電力之至少一者，以實現對MFC 216的穩定壓力輸入。在不同實施例中，可使用開/關控制。在不同實施例中，例如在圖7的範例中，可基於測量的溫度與測量的壓力兩者以使用並聯閉環而增加或減少向加熱器212供給的電力。
圖8為系統控制器160的例示構件之功能方塊圖。設定點模組804可設定或初始化溫度設定點以及壓力設定點的至少一者。例如，設定點模組804可在安瓶204啟動時將溫度設定點初始化為預定溫度。在初始化後，可如上所述選擇性地調整溫度設定點以控制輸入到MFC 216的壓力。
在不同實施例中，當由壓力感測器220所測量的壓力在預定壓力範圍之外時，加熱器控制模組可限制供給至加熱器212的電力。在不同實施例中，可基於使用者輸入而設定預定壓力範圍。此外，當壓力在預定壓力範圍之外時，設定點模組804可將溫度設定點設定為預定超出範圍的溫度。可基於使用者輸入而設定預定溫度範圍。
當測量的壓力在預定壓力範圍之外時，啟用/停用模組808可基於壓力以及壓力設定點(例如，調整模組408、第一調整模組604、調整模組712)而停用閉環控制。此可最小化超過溫度事件、不足溫度事件、超過壓力事件、以及不足壓力事件之可能性。當測量的壓力在預定壓力範圍之內時，啟用/停用模組808可基於壓力以及壓力設定點而重新啟用閉環控制。在重新啟用閉環控制前，啟用/停用模組808亦可要求由溫度感測器224所測量的溫度低於預定的上限溫度。當重新啟用時，可使用停用時的設定點溫度以及設定點壓力。
警示模組812可藉由警示裝置816而選擇性地產生警示以改變安瓶204(以及固體前驅物材料)。例如，當由溫度感測器224所測量的溫度大於或等於預定最大溫度時，警示模組812可產生警示。附加地或替代地，當由壓力感測器220所測量的壓力小於預定最小壓力時，警示模組812可產生警示以將適量的氣態前驅物由安瓶204輸送至MFC 216。例如，警示模組812可在顯示器上顯示預定的訊息、點亮指示器、和/或採取一或更多其他動作來提醒使用者更換安瓶204。雖然提供視覺警示的範例，惟警示模組812可附加地或替代地產生下列至少一者：藉由一或更多揚聲器而產生聽覺警示，以及藉由一或更多觸覺裝置而產生觸覺警示。
鑑於以上所述，可將安瓶204遠離MFC 216而定位，並且不與處理腔室104整合。例如，可將安瓶204定位於附屬製造無塵室(subfab)或處理腔室104附近的製造樓板上。在不同實施例中，可將安瓶204整合進入處理腔室104。
圖9為描繪控制輸入到MFC 216之氣態前驅物的壓力之例示方法的流程圖。由904開始控制，其中壓力感測器220測量從安瓶204輸入到MFC 216之氣態前驅物的壓力。溫度感測器224亦可在904測量安瓶204的溫度。
如上於圖4至8之範例中所述，在908，加熱器控制模組(例如，404、512、716)使用閉環控制以基於測量的壓力而控制向加熱器212供給的電力。如上於圖4至8的範例中所述，加熱器控制模組可額外地基於由溫度感測器224所測量的溫度而控制向加熱器212供給的電力。
前述的實施方式在本質上僅為說明性的，且並非意旨對本揭露、其應用、或使用進行限制。本揭露內容的廣義教示得以各種形式而實施。因此，雖然本揭露內容包括特定範例，惟本揭露內容的真實範圍應當不因此而受限，原因在於在對圖式、說明書、及下列申請專利範圍進行研讀後，其他的修正將變得顯而易知。應理解，在不變更本揭露內容之原理的情況下，一方法中的一或更多的步驟得以不同順序(或同時地)執行。此外，雖然係將各實施例在上方描述成具有某些特徵，但可將對於本揭露內容之任何實施例所描述的任一或更多這些特徵實施在、及/或組合至任何其他實施例的特徵，即使該組合並未明確地描述。換言之，所描述的實施例並非為互斥的，且一或更多實施例彼此的置換仍在本揭露內容的範圍內。
複數元件之間(例如，在模組、電路元件、半導體膜層之間…等)的空間與功能性關係使用諸多用語來描述，例如「連接」、「接合」、「耦合」、「相鄰」、「在…旁」、「在…的頂部」、「在…之上」、「在…之下」、以及「配置」。除非明確描述為「直接」，否則在上述揭露內容中描述第一與第二元件之間的關係時，該關係可為在第一和第二元件之間不存在其他中間元件的直接關係，亦可為一或更多中間元件存在(不論空間上或功能上)於第一和第二元件之間的非直接關係。如本文所用，片語「A、B及C其中至少一者」應解釋為表示使用非排他邏輯「或(OR)」之邏輯(「A或B或C」)，而不應解釋為表示「至少一A、至少一B、及至少一C」。
在有些實施例中，控制器為系統的一部分，該系統可為上述範例之一部分。此系統可包括半導體處理設備，例如一或更多處理工具、一或更多腔室、一或更多處理平台、和/或特定處理構件(晶圓基座、氣體流動系統等)。可將這些系統與電子元件進行整合以在處理半導體晶圓或基板之前、期間、及之後控制它們的操作。所述電子元件可被稱為「控制器」，其可控制一或更多系統的各種構件或子部件。取決於處理需求和/或系統類型，可將控制器進行編程以控制本文所揭露之任何處理，包括處理氣體的輸送、溫度設定(例如，加熱和/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、定位與操作設定、與特定系統連接或接合的一工具及其他運送工具及/或負載鎖室的晶圓運送進出。
廣義而言，可將控制器定義成具有各種積體電路、邏輯、記憶體、和/或軟體的電子元件，其接收指令、發送指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用終點測量等。所述積體電路可包括以韌體形式儲存程序指令的晶片、數位訊號處理器(DSPs)、定義為特殊應用積體電路(ASICs)的晶片、和/或執行程式指令(例如，軟體)的一或更多微處理器或微控制器。程式指令可為以各種獨立設定(或程式檔案)形式而與控制器通訊的指令，而定義出用於在半導體晶圓上、或針對半導體晶圓、或對系統執行特定處理的操作參數。在一些實施例中，操作參數可為製程工程師所定義的配方之一部分，以在將一或更多膜層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、和/或晶圓的晶粒之製造期間完成一或更多的處理步驟。
在有些實施例中，控制器可為電腦的一部分或耦合至電腦，該電腦係與系統整合、耦合至所述系統、或以網路連接到系統、或是其組合。例如，控制器可位於「雲端」中、或晶圓廠主電腦系統的全部或一部分中，其可允許晶圓處理的遠端存取。電腦可對系統進行遠端存取，以監控製造操作的當前進展、檢視過去製造操作的歷史、由複數製造操作檢視趨勢或性能指標、改變當前處理的參數、設定處理步驟以依循當前處理、或開始新處理。在一些範例中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路向系統提供處理配方，該網路可包含區域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，而能夠對參數和/或設定進行輸入或編程，所述參數和/或設定則接著從遠端電腦通訊至系統。在一些範例中，控制器接收數據形式的指令，該指令係指明一或更多操作期間待執行的各處理步驟所用之參數。應理解，可將所述參數特定於待執行的處理之類型以及控制器所設置以與之接合或控制的工具之類型。因此，如上所述，控制器可例如藉由包括一或更多離散控制器而進行分佈，其中所述離散控制器係彼此以網路連接且朝向共同的目的而作業，例如此處所述的處理和控制。為此目的所分佈的控制器之示例係位於腔室上的一或更多積體電路，其與遠端設置（例如，位於平台層或作為遠端電腦的一部分）的一或更多積體電路通訊，且結合以控制腔室上之處理。
不具限制地，例示系統可包括電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉-沖洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清潔腔室或模組、斜角邊緣蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積 (PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、以及可能有關於或使用於半導體晶圓之加工及/或製造中的任何其他半導體處理系統。
如前所述，取決於工具待執行的一或更多處理步驟，控制器可通訊至一或多其他工具電路或模組、其他工具構件、群集式工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、遍布於工廠的工具、主電腦、另一控制器、或用於材料傳送中的工具，該等工具將晶圓的容器來回傳送於半導體生產工廠中的工具位置和/或裝載埠。
100:基板處理系統 101:靜電卡盤(ESC) 103:底板 104:處理腔室 105:上電極 107:基板 109:噴淋頭 110:下電極 111:桿部 114:中間層 120:RF產生系統 122:RF產生器 123:電漿RF產生器 124:匹配模組 125:電漿RF匹配模組 126:第一傳輸線 127:偏壓RF產生器 128:偏壓RF匹配模組 129:第二傳輸線 130:氣體輸送系統 132-1,132-2,132-N:氣體源 134-1,134-2,134-N:閥 136-1,136-2,136-N:質量流量控制器 140:歧管 142:溫度控制器 146:冷卻劑組件 156:閥 158:幫浦 160:系統控制器 170:機器人 204:安瓶 208:固體前驅物材料 212:加熱器 216:質量流量控制器(MFC) 220:壓力感測器 224:溫度感測器 404:加熱器控制模組 408:調整模組 504:溫度設定點模組 508:第二調整模組 512:加熱器控制模組 604:第一調整模組 608:溫度設定點模組 704:工作週期模組 708:調整模組 712:調整模組 716:加熱器控制模組 804:設定點模組 808:啟用/停用模組 812:警示模組 816:警示裝置
根據實施方式及隨附圖式，將能更完整地理解本揭露內容，其中：
圖1係包括一靜電卡盤(ESC)之例示基板處理系統的功能方塊圖；
圖2和3係例示氣體輸送系統的功能方塊圖；
圖4至8係例示系統控制器的功能方塊圖；以及
圖9係描繪基於在安瓶的下游所測量的壓力而控制安瓶的加熱之流程圖。
在圖式中，元件符號可能重複使用，以標示類似和/或相同的元件。
160:系統控制器
204:安瓶
208:固體前驅物材料
212:加熱器
216:質量流量控制器
220:壓力感測器
224:溫度感測器

Claims (20)

  1. 一種控制氣體流動的系統，該系統包含： 一安瓶，用於儲存一固體前驅物材料； 一加熱器，用於加熱該安瓶，以及將該固體前驅物材料昇華為一氣態前驅物； 一質量流量控制器，用於調節該氣態前驅物由該安瓶到一處理腔室的流動； 一壓力感測器，用於測量輸入至該質量流量控制器的該氣態前驅物之一壓力；以及 一控制器，用於使用基於該壓力以及一壓力設定點的閉環控制以向該加熱器供給電力。
  2. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於在該壓力小於該壓力設定點時，增加對該加熱器的電力，以及在該壓力大於該壓力設定點時，減少對該加熱器的電力。
  3. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該固體前驅物材料為鉬或鎢的其中一者。
  4. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於基於該壓力以及該壓力設定點而改變供給至該加熱器的電力之一工作週期。
  5. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於基於該壓力以及該壓力設定點而改變(a)以及(b)之至少一者， 其中(a)包含供給至該加熱器的一電壓，以及(b)包含通過該加熱器的一電流。
  6. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該閉環控制包含比例積分控制。
  7. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於基於該壓力與該壓力設定點之間的一差值而決定一調整，以及基於該調整而選擇性地調整向該加熱器供給的該電力。
  8. 如請求項1之控制氣體流動的系統，更包含用於測量該安瓶之一溫度的一溫度感測器， 其中該控制器更基於該安瓶的該溫度以及一溫度設定點而向該加熱器供給電力。
  9. 如請求項8之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於： 基於該壓力與該壓力設定點之間的一第一差值而決定一第一調整； 基於該第一調整而選擇性地調整該溫度設定點； 基於該安瓶的該溫度與該溫度設定點之間的一第二差值而決定一第二調整；以及 基於該第二調整而選擇性地調整向該加熱器供給的該電力。
  10. 如請求項8之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於： 基於該安瓶的該溫度與該溫度設定點之間的一第一差值而決定一第一工作週期； 基於該壓力與該壓力設定點之間的一第二差值而決定一調整； 基於該第一工作週期以及該調整而決定一第二工作週期；以及 以該第二工作週期向該加熱器供給電力。
  11. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於在該壓力為下列之一者時，停用該閉環控制：小於一第一預定壓力以及大於一第二預定壓力，該第二預定壓力大於該第一預定壓力。
  12. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於在該壓力小於一預定壓力時，產生一警示。
  13. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該控制器係用於在由一溫度感測器所測量之該安瓶的一溫度大於或等於一預定溫度時，產生一警示。
  14. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該壓力感測器係配置在該安瓶以及該質量流量控制器之間。
  15. 如請求項1之控制氣體流動的系統，其中該質量流量控制器包含該壓力感測器。
  16. 一種控制氣體流動的方法，該方法包含下列步驟： 儲存一固體前驅物材料於一安瓶中； 加熱該安瓶，並且將該固體前驅物材料昇華為一氣態前驅物； 利用一質量流量控制器，調節該氣態前驅物由該安瓶到一基板處理腔室的流動； 利用一壓力感測器，測量輸入至該質量流量控制器的該氣態前驅物之一壓力；以及 基於該壓力與一壓力設定點而使用閉環控制以向該加熱器供給電力。
  17. 如請求項16之控制氣體流動的方法，其中該供給電力之步驟包含在該壓力低於該壓力設定點時提高對該加熱器的電力，以及在該壓力大於該壓力設定點時降低對該加熱器的電力。
  18. 如請求項16之控制氣體流動的方法，其中該供給電力之步驟包含基於該壓力與該壓力設定點而改變供給至該加熱器之電力的一工作週期。
  19. 如請求項16之控制氣體流動的方法，其中該供給電力之步驟包含，基於該壓力與該壓力設定點，改變下列至少一者：(a)向該加熱器供給的一電壓，以及(b)通過該加熱器的一電流。
  20. 一種控制氣體流動的系統，該系統包含： 一安瓶，用於儲存一固體前驅物材料； 一加熱器，用於加熱該安瓶，以及將該固體前驅物材料昇華為一氣態前驅物；以及 一控制器，用於基於(a)該安瓶與一質量流量控制器之間的該氣態前驅物之一壓力、以及(b)一壓力設定點，而使用閉環控制以向該加熱器供給電力。
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