專利名稱：半導(dǎo)體制造氣流分配系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體制造設(shè)備，具體涉及用于向半導(dǎo)體工藝室精確輸送定量的工藝氣體的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法用于將單一的工藝氣流分成兩個(gè)或更多所需比例的氣流，其中，原位工藝監(jiān)視器被用于提供對(duì)由每個(gè)氣流產(chǎn)生的處理結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且如果由每個(gè)氣流產(chǎn)生的處理結(jié)果是不等的，那么該系統(tǒng)和方法實(shí)時(shí)地調(diào)整氣流的比例，用以獲得所需的處理結(jié)果。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件的制造或制作通常需要對(duì)向工藝室輸送的多種氣體進(jìn)行嚴(yán)格的同步和精確的測量。各種配方被用在制造過程中，并且可能需要許多分立的工藝步驟，在這些工藝步驟中半導(dǎo)體器件被清洗、拋光、氧化、掩蔽、刻蝕、摻雜以及金屬化等。所用的步驟、它們特定的順序以及包括的材料都對(duì)特定器件的制備有影響。
相應(yīng)地，晶片制造設(shè)施一般規(guī)劃為包括一些區(qū)域，在這些區(qū)域中進(jìn)行化學(xué)氣相淀積、等離子淀積、等離子刻蝕、濺射以及其它類似的氣體制造工藝。必須向諸如化學(xué)氣相淀積反應(yīng)堆、真空濺射機(jī)、等離子刻蝕機(jī)或等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積等工藝工具提供各種工藝氣體。必須向這些工具提供精確計(jì)量的純凈氣體。
在典型的晶片制造設(shè)施中，氣體被存放在儲(chǔ)氣罐中，儲(chǔ)氣罐通過管道或?qū)Ч芘c氣箱相連。氣箱從制造設(shè)施的儲(chǔ)氣罐中將精確計(jì)量的純凈惰性或反應(yīng)氣體送到工藝工具中。氣箱或氣體計(jì)量系統(tǒng)包括多個(gè)具有氣體計(jì)量單元的氣體通道，這些氣體計(jì)量單元例如是閥、壓力調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量流量控制器以及過濾器/純化器等。每個(gè)氣體通道有它自己的用于連接單獨(dú)的氣體源的入口，但是所有的氣體通道將會(huì)聚成用于連接工藝工具的單一出口。
有時(shí)需要將組合的工藝氣體分成相等的氣流或者分成不等但按一定比例的氣流。例如，也許需要將來自氣箱的單一氣流分到多個(gè)工藝室中，其中每個(gè)工藝室得到等量的氣流。還可能需要將來自氣箱的單一氣流分配到單個(gè)工藝室的單獨(dú)的部分，其中工藝室的每部分獲得相等的氣流或不等但按一定比例的氣流。
例如低或常壓化學(xué)氣相淀積、刻蝕以及外延等各種半導(dǎo)體制造工藝?yán)梅磻?yīng)室中的噴頭向反應(yīng)室中要被處理的半導(dǎo)體晶片均勻分配工藝氣體。噴頭可以包括單個(gè)區(qū)域，或者可以包括兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域。多區(qū)域噴頭的實(shí)例包括但不僅限于那些在美國專利NO.5,453,124(Mosleshi等)、美國專利NO.5,624,498(Lee等)、美國專利NO.5,976,261(Mosleshi等)、美國專利NO.6,251,187(Li等)、美國專利NO.6,302,964(Umotoy等)以及美國專利NO.6,676,760(Kholodenko等)中所示的噴頭。
氣流分配系統(tǒng)被用于確保在各個(gè)工藝室或單個(gè)工藝室的各個(gè)部分間按需分配氣箱的主要?dú)饬?。氣流分配系統(tǒng)的實(shí)例包括但不僅限于那些在美國專利NO.4,369,031(Goldman等)、美國專利NO.6,333,372(McMillin等)、美國專利NO.6,418,954(Taylor等)以及已公開的美國專利申請(qǐng)NO.2003/0130807中所示的氣流分配系統(tǒng)。
仍然需要一種新的和改進(jìn)的氣流分配系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法可以用于例如在各個(gè)工藝室或單個(gè)工藝室的各個(gè)部分間劃分單一的工藝氣流。優(yōu)選地，該氣流分配系統(tǒng)和方法將結(jié)合原位工藝(晶片一致性)監(jiān)測，如果需要，用以立即調(diào)整由氣流分配系統(tǒng)和方法產(chǎn)生的流量比例，并實(shí)時(shí)校正半導(dǎo)體晶片的不一致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于將單個(gè)質(zhì)量流量分成兩種或更多所需比例的次級(jí)流量。該系統(tǒng)包括用于接收單個(gè)質(zhì)量流量的入口和與該入口相連的至少兩個(gè)次級(jí)流管線。該系統(tǒng)還包括輸入裝置，用于接收至少一個(gè)所需比例的流量(如設(shè)定點(diǎn))；至少一個(gè)原位工藝監(jiān)視器，用于提供對(duì)由每條流管線產(chǎn)生的產(chǎn)品的測量(如半導(dǎo)體晶片的薄膜測量)；以及控制器，其與輸入裝置和原位工藝監(jiān)視器相連。控制器被程序化以接收通過輸入裝置的所需流量比，并接收來自原位工藝監(jiān)視器的產(chǎn)品測量值，從而基于所需的流量比和產(chǎn)品測量值計(jì)算出校正的流量比。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該系統(tǒng)包括與每條流管線相連的單獨(dú)的工藝室，且每個(gè)工藝室包括至少一個(gè)原位工藝監(jiān)視器，該原位工藝監(jiān)視器用于提供對(duì)在每個(gè)工藝室中的半導(dǎo)體晶片的測量。
根據(jù)另一方面，該系統(tǒng)包括與所有流管線相連的單一工藝室，位于該工藝室中的半導(dǎo)體晶片被劃分為相應(yīng)于這些流管線的多個(gè)區(qū)域。根據(jù)額外的方面，這些流管線與工藝室的噴頭相連，且該工藝室包括至少一個(gè)原位工藝監(jiān)視器，該原位工藝監(jiān)視器用于提供在工藝室中的半導(dǎo)體晶片的每個(gè)區(qū)域的測量。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)包括，該系統(tǒng)提供了對(duì)半導(dǎo)體晶片工藝不一致性的實(shí)時(shí)校正。該系統(tǒng)可以在各工藝室間或單個(gè)工藝室的各部分間分配單一工藝氣流，并結(jié)合原位工藝(晶片一致性)監(jiān)測，如果需要，用以立即調(diào)整由氣流分配系統(tǒng)產(chǎn)生的流量比例，以實(shí)時(shí)校正半導(dǎo)體晶片的不一致。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，原位工藝監(jiān)視器包括差動(dòng)傳感器。因此，本發(fā)明使用只需相對(duì)校準(zhǔn)的傳感器，而避免使用需要絕對(duì)校準(zhǔn)的傳感器，因?yàn)樾枰^對(duì)校準(zhǔn)的傳感器麻煩、昂貴且常常是不可靠的。
根據(jù)以下的具體說明，其中將簡單地通過示意的方式顯示和描述本發(fā)明的示例實(shí)施例，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本專業(yè)的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。要認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以包括其它不同的實(shí)施例，它的一些細(xì)節(jié)可以在各個(gè)方面進(jìn)行修改，這些都不背離本發(fā)明。相應(yīng)地，附圖和描述只是示意性的說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。


將參考以下附圖，其中具有相同參考符號(hào)的組件表示類似的組件，并且其中圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的氣流分配系統(tǒng)的示意圖，示出了氣流分配系統(tǒng)連接在氣體計(jì)量盒和單個(gè)工藝室的噴頭間；圖2是用于分配圖1系統(tǒng)的氣流的方法的流程圖；和圖3是示出為連接在氣體計(jì)量盒和兩個(gè)工藝室間的圖1的氣流分配系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1和圖2，本發(fā)明提供了氣流分配系統(tǒng)10和方法12，用于將單一氣流(也稱質(zhì)量流量)分成所需比例的兩個(gè)或更多氣流。系統(tǒng)10和方法12特別設(shè)計(jì)用于與氣體計(jì)量系統(tǒng)配合使用，用于向半導(dǎo)體工藝室輸送無污染的、精確計(jì)量的工藝氣體。本發(fā)明的系統(tǒng)10和方法12結(jié)合原位工藝(晶片一致性)監(jiān)測，用以在需要的情況下即時(shí)調(diào)整流量比例，以實(shí)時(shí)校正半導(dǎo)體晶片的不一致。
圖1是氣流分配系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例的示意圖，示出了氣流分配系統(tǒng)10連接在氣體計(jì)量盒110的示例實(shí)施例和單個(gè)工藝室106的噴頭107的示例實(shí)施例間，工藝室106示為具有待處理的半導(dǎo)體晶片200。氣體計(jì)量盒110例如從氣體供應(yīng)裝置(如儲(chǔ)氣罐)104a、104b、104c、104d(雖然示出了四個(gè)罐，然而系統(tǒng)可以按需要包括多于或少于四個(gè)罐)接收多種氣體，包括例如工藝氣體和凈化氣體，然后混合并精確計(jì)量這些氣體，將其送到氣流分配系統(tǒng)10。
氣箱110具有多個(gè)氣棒112a、112b、112c、112d(雖然示出了四個(gè)棒，然而氣箱可以包括多于或少于四個(gè)棒)。每個(gè)棒包括例如質(zhì)量流量控制器(MFC)114、位于MFC前的閥116以及位于MFC后的閥118。氣棒112a、112b、112c、112d分別與氣體源104a、104b、104c、104d相連并提供可控的氣體通道，使得可以將無污染、精確計(jì)量的氣體或多種氣體的混合氣從氣箱110提供到氣流分配系統(tǒng)10。盡管未在圖中顯示，然而棒112a、112b、112c、112d也可每個(gè)分別配置有用于監(jiān)測或控制氣體的其它部件，諸如過濾器、凈化器以及壓力轉(zhuǎn)換器和控制器。棒112a、112b、112c、112d在例如出口總管128處連接在一起，使得在離開氣箱之前來自每個(gè)棒的氣流按期望混合在一起。
真空泵120通過閘式閥122與工藝室106相連。在操作期間，真空泵120從氣體源104a、104b、104c、104d抽取氣體，通過氣箱110以及氣流分配系統(tǒng)10送入工藝室106中，使得氣體可以用于處理半導(dǎo)體晶片200。在工藝室106中進(jìn)行的工藝可以包括但不僅限制于化學(xué)氣相淀積、等離子淀積、等離子刻蝕以及濺射。這些工藝可以使得材料層淀積在晶片200的上表面或從晶片200的上表面去除，或者可以使得晶片200上表面的特性(如氣孔率)發(fā)生改變。可以監(jiān)測晶片200的這些變化用以確定由氣體產(chǎn)生的所需的工藝或多種工藝的進(jìn)度。
仍然參考圖1，本發(fā)明的氣流分配系統(tǒng)10包括入口管道或總管13，用于從氣箱110的出口總管128接收單一氣流；以及第一和第二流管線14a、14b，與入口13相連。每個(gè)管路14a、14b配置有質(zhì)量流量計(jì)量器18a、18b，用于測量通過管路的質(zhì)量流量并提供測量流量的信號(hào)指示；閥20a、20b，用于基于所需流量比的信號(hào)指示控制通過管路的流量。比例系統(tǒng)10還具有輸入裝置22，用于接收所需的流量比(直接來自操作人員，或者間接通過晶片處理微機(jī)控制器獲得)；以及控制器24，與流量計(jì)量器18a和18b、閥20a和20b以及輸入裝置22相連。在這里，流量比被定義為通過第二管路14b的流量Q2除以通過第一管路14a的流量Q1。
要指出的是，雖然圖1中所示的氣體分配系統(tǒng)10的示例實(shí)施例只包括兩條流管線14a、14b，但根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的氣體分配系統(tǒng)可以配置有三個(gè)或更多的流管線。
氣流分配系統(tǒng)10還包括原位工藝監(jiān)視器100，用于提供對(duì)由每條流管線14a、14b產(chǎn)生的產(chǎn)品的測量。例如，原位工藝監(jiān)視器100可以提供對(duì)淀積在晶片200的上表面或從晶片200上去除的膜層厚度的測量。或者，原位工藝監(jiān)視器100例如可以提供對(duì)晶片200的上表面特性(如氣孔率)的測量。由原位工藝監(jiān)視器100提供的測量值被用于確定工藝室106中晶片200上由氣體產(chǎn)生的所需的一種或多種工藝的進(jìn)度。
原位工藝監(jiān)視器采用先進(jìn)的薄膜測量方法，諸如橢率測量術(shù)、發(fā)光攝譜儀(OES)以及干涉測量法，用以確定諸如淀積膜厚等半導(dǎo)體晶片的特性。根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例，用作本發(fā)明系統(tǒng)10的部件的原位工藝監(jiān)視器100包括差動(dòng)傳感器，通過監(jiān)測來自光源的發(fā)射光和反射光的比例獲得測量值。
原位工藝監(jiān)視器在如美國專利NO.5,387,307(Bobel等)、美國專利NO.6,113,733(Eriguchi等)、美國專利NO.6,117,348(Peng等)、美國專利NO.6,278,809(Johnson等)、美國專利NO.6,563,578(Halliyal等)以及美國專利NO.6,633,391(Oluseyi等)中示出，以上的文獻(xiàn)都在此參考并入。目前可用的原位工藝監(jiān)視器例如來自Jobin Yvon，Inc.of Edison，NJ(www.jobinyvon.com)、SVT Associates，Inc.of Eden Prairie，MN(www.svta.com)、Micro Photonics Inc.ofAllentown，PA(www.microphotonics.com)、LuxtronCorporation ofSanta Clara，CA(www.luxtron.com)以及的4Wave，Inc.of Sterling，VA(www.4waveinc.com)。
在圖1的示例實(shí)施例中，系統(tǒng)10的流管線14a、14b都流向工藝室106的噴頭107。通過第二管路14b的流量Q2因此作用于晶片200的外部或外區(qū)，而通過第一管路14a的流量Q1作用于晶片200的內(nèi)部或內(nèi)區(qū)。因此，晶片200的內(nèi)區(qū)對(duì)應(yīng)于第一流管線14a，而晶片200的外區(qū)對(duì)應(yīng)于第二流管線14b。
在圖1的示例實(shí)施例中，原位工藝監(jiān)視器100提供來自晶片200的內(nèi)區(qū)的至少一個(gè)測量值M1，用以指示通過第一流管線14a的氣流的處理結(jié)果。原位工藝監(jiān)視器100同時(shí)提供來自晶片200的外區(qū)的至少一個(gè)測量值M2，用以指示通過第二流管線14b的氣流的處理結(jié)果。
現(xiàn)在參考圖2，控制器24被程序化用于接收通過輸入裝置22的所需流量比，如30所示；接收來自流量指示器18a、18b的測量流量的信號(hào)指示，如32所示；基于測量的流量計(jì)算通過流管線14a、14b的實(shí)際流量比，如34所示；以及將實(shí)際的流量比與校正的流量比比較，如36所示?？刂破?4同時(shí)被程序化用于如果實(shí)際的比例不等于校正的比例，計(jì)算通過流管線14a、14b中至少一個(gè)所需的流量，如38所示；以及向閥20a、20b中至少一個(gè)提供所需流量的調(diào)整的信號(hào)指示，如40所示。因此，控制器24調(diào)整通過流管線14a、14b中至少一個(gè)的流量，直到通過管路的實(shí)際流量比等于校正的流量比時(shí)為止。
控制器24還被程序化用于接收來自原位工藝監(jiān)視器100的測量值M1和M2，如圖2的50所示；以及比較測量值M1和M2，如52所示。如果測量值M1和M2是相等的，這表明流量Q1和Q2在晶片200的內(nèi)區(qū)和外區(qū)產(chǎn)生相等的處理結(jié)果，然后控制器24被程序化用于計(jì)算等于所需的流量比的校正的流量比，如54所示。換句話說，因?yàn)榱髁縌1和Q2沒有產(chǎn)生不等的處理結(jié)果(如在晶片200的外區(qū)和內(nèi)區(qū)的膜厚不等)且系統(tǒng)10正按要求運(yùn)行，所以不需要進(jìn)行校正。
如果測量值M1和M2是不相等的，這表明流量Q1和Q2在晶片200的內(nèi)區(qū)和外區(qū)沒有產(chǎn)生相等的處理結(jié)果，然后控制器24被程序化用于計(jì)算校正的流量比，如56所示。首先，控制器24計(jì)算工藝一致性偏差εm＝κm/2[(M1-M2)/(M1+M2)]，其中κm是任意的正標(biāo)量常數(shù)，然后基于所需的流量比和工藝一致性偏差εm計(jì)算校正的流量比。根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例，校正的流量比等于所需的流量比乘以工藝一致性偏差。或者，校正的流量比可以用f(εm)計(jì)算，其中是f基于所用的實(shí)際的物理系統(tǒng)采用基于模型方法確定的函數(shù)。
在一個(gè)示例實(shí)施例中，控制器24被程序化用于向第一管路14a的閥20a提供指示第一所需流量的“初始”信號(hào)；如果實(shí)際的流量比不等于所需的流量比，計(jì)算第二所需流量；以及向第二管路14b的閥20b提供指示第二所需流量的“調(diào)整”信號(hào)。調(diào)整信號(hào)Vc2由以下方程計(jì)算Vc2＝Kpα(α-αsp)+Kiα∫(α-αsp)dt其中，Vc2是從控制器24到第二閥20b的命令；Kpα是用于比例控制的比例增益；Kiα是用于比例控制的積分增益；α是測量的流量比；αsp是比例設(shè)定點(diǎn)或所需的流量比。這樣，第一管路14a的閥20a起固定孔的作用，而第二管路14b的閥20b起可變控制閥的作用。這個(gè)特征使得系統(tǒng)10獨(dú)立于通過系統(tǒng)控制的氣體類型，因?yàn)椴煌瑲怏w的流量測量值的偏差對(duì)流量計(jì)量器18a、18b是相同的。優(yōu)選地，控制器24被程序化用于使第一管路14a的閥20a完全打開，使得系統(tǒng)10中總的壓力下降最小。
用于本發(fā)明的比例系統(tǒng)10的適合的質(zhì)量流量計(jì)量器18a、18b的實(shí)例是來自本發(fā)明受讓人MSK Instruments of Andover MA(麻省Andover的MKS儀器公司)(http://www.mksinst.com)的熱基Mass-Flo牌控制器。適合的閥20a、20b也來自本受讓人。閥20a、20b是非線性的且具有窄的可控范圍。然而，熱流量計(jì)量器18a、18b是確定由系統(tǒng)10提供的控制范圍的限制因子，因?yàn)榱髁坑?jì)量器在最大探測范圍以下5％通常是不可靠的(如2,000sccm熱流量計(jì)量器在100sccm以下是不可靠的)。
盡管未顯示，然而質(zhì)量流量比例系統(tǒng)10可以配置有超過兩條的流管線14，且每條流管線具有與控制器24相連的閥20和流量計(jì)量器18。此外，要意識(shí)到，質(zhì)量流量控制器可以用作每條管路的質(zhì)量流量計(jì)量器和閥。盡管未顯示，要意識(shí)到，公開的比例系統(tǒng)10可以作為氣箱和工藝室間快速和易于裝配的模塊單元。如此，截流閥或適合的連接器150可以被配置在比例系統(tǒng)10的入口總管和氣箱110的出口總管128間，如圖1所示。
根據(jù)本發(fā)明的用于分配氣流的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例可以進(jìn)一步包括用于系統(tǒng)10的入口13和/或出口的壓力傳感器。由壓力傳感器提供的入口壓力和/或出口壓力測量值不僅被控制器24用于控制流量的比例α，同時(shí)也用于控制入口壓力和/或出口壓力。
增加壓力控制特性具有多種附加的好處，其中包括提高系統(tǒng)10的性能以及減小對(duì)系統(tǒng)10的上游或下游設(shè)備的擾動(dòng)。通過以最大允許壓力操作系統(tǒng)10，比例控制系統(tǒng)中對(duì)安全因素的需要可以被去除或減小。此外，通過控制閥20a、20b上的壓力下降可以提高閥的性能且使其安裝、匹配以及調(diào)整變得更簡單。因此，本發(fā)明意在包括具有任意附加的壓力控制特性的用于分配氣流的系統(tǒng)和方法。例如，本發(fā)明意在包括氣流分配系統(tǒng)10以及系統(tǒng)的入口和/或出口處的壓力傳感器。本發(fā)明還意在包括分配氣流以及在入口和/或出口處測量壓力的方法12。實(shí)際上，本發(fā)明意在包括用于權(quán)利要求所述的氣流分配系統(tǒng)和方法的利用壓力測量的任意控制方法。
以下的實(shí)例參考圖1。假定在質(zhì)量流量比系統(tǒng)10的入口13增加了壓力傳感器(未顯示)，控制器24被程序化為接受三個(gè)輸入通過第二管路14b的流量Q2；通過第一管路14a的流量Q1；以及由壓力傳感器提供的在入口13測量的壓力Pin?？刂破?4被程序化為向第一和第二閥10a、20b動(dòng)態(tài)地發(fā)出命令，而不是一次只控制一個(gè)閥。然而，就比例控制而言，“固定閥”基本上是打開的，而比例通過將另一個(gè)閥控制在其控制范圍的10％到50％間來確定比例。采用附加的壓力信號(hào)，固定閥被設(shè)定為用于控制入口壓力，而另一閥被用于控制流量比。
入口壓力控制的實(shí)例可以寫成Vc1＝Kpp(Pin-Pt)+Kip∫(Pin-Pt)dtVc2＝Kpα(α-αsp)+Kiα∫((α-αsp)dt其中Vc1是從控制器24到第一閥20a的命令；Vc2是到第二閥20b的命令；Kpp是用于壓力控制的比例增益；Kip是用于壓力控制的積分增益；Kpα是用于比例控制的比例增益；Kiα是用于比例控制的積分增益；α是測量的流量比；αsp是比例設(shè)定點(diǎn)或所需的流量比；Pin是測量的入口壓力，Pt是工作壓力門限(或所需的壓力)。
盡管控制系統(tǒng)和方法被描述為比例與積分(PI)型控制系統(tǒng)和方法，應(yīng)該理解的是，也可以采用其它類型的控制系統(tǒng)和方法，諸如比例型、積分型、比例與微分(PD)型以及比例與積分與微分(PID)型的控制系統(tǒng)和方法。
在圖3中，系統(tǒng)10包括分別與每條流管線14a、14b相連的單獨(dú)的工藝室106、108，每個(gè)工藝室106、108包括至少一個(gè)原位工藝監(jiān)視器100，用于提供對(duì)每個(gè)工藝室中半導(dǎo)體晶片200的測量。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)是，系統(tǒng)10提供了對(duì)半導(dǎo)體晶片處理不一致的實(shí)時(shí)校正。系統(tǒng)10可以在各工藝室106、108間或單個(gè)工藝室106的各部分間分配單一工藝氣體流，且結(jié)合了原位工藝(晶片一致性)檢測，用以在需要的情況下即時(shí)調(diào)整由氣流分配系統(tǒng)10產(chǎn)生的流量比例，以實(shí)時(shí)校正半導(dǎo)體晶片的不一致。因?yàn)樵还に嚤O(jiān)視器100包括差動(dòng)傳感器，因此，原位工藝監(jiān)視器只需要相對(duì)較準(zhǔn)，而避免了對(duì)絕對(duì)較準(zhǔn)的需要，絕對(duì)較準(zhǔn)麻煩、昂貴且常常是不可靠的。
本說明書中的示例實(shí)施例通過示意而非限制的方式進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的較寬泛方面的精神和范圍，以及不背離所附權(quán)利要求書所限定的精神和范圍的情況下，進(jìn)行各種修改、組合和替代。
權(quán)利要求
1.一種用于將單一流分成兩個(gè)或更多所需比例的次級(jí)氣流的系統(tǒng)，包括入口，用于接收所述單一流；至少兩個(gè)次級(jí)流管線，與所述入口相連；輸入設(shè)備，用于接收至少一個(gè)所需流量比；至少一個(gè)原位工藝監(jiān)視器，用于提供對(duì)由所述每條流管線產(chǎn)生的產(chǎn)品的測量；以及控制器，與所述輸入設(shè)備和所述原位工藝監(jiān)視器相連，并被程序化用于接收通過所述輸入裝置的所需的流量比；接收來自所述工藝監(jiān)視器的產(chǎn)品測量值；基于所述的所需流量比和所述的產(chǎn)品測量值計(jì)算校正的流量比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與每條流管線相連的單獨(dú)的工藝室。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)工藝室包括至少一個(gè)所述原位工藝監(jiān)視器，用于提供對(duì)每個(gè)工藝室中的半導(dǎo)體晶片的測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，由所述原位工藝監(jiān)視器提供的測量值包括每個(gè)晶片的膜厚測量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所有所述流管線相連的單個(gè)工藝室，且位于所述工藝室中的半導(dǎo)體晶片被劃分為相應(yīng)于所述流管線的多個(gè)區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述流管線與所述工藝室的噴頭相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述工藝室包括至少一個(gè)所述原位工藝監(jiān)視器，用于提供對(duì)在所述工藝室中的所述半導(dǎo)體晶片的每個(gè)所述區(qū)域的測量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，由所述原位工藝監(jiān)視器提供的所述測量值包括每個(gè)區(qū)域的膜厚測量值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括兩個(gè)流管線，所述原位工藝監(jiān)視器提供兩個(gè)所述測量值M1和M2，且所述控制器被程序化以計(jì)算工藝一致性偏差εm＝κm/2[(M1-M2)/(M1+M2)]，其中κm是任意的正標(biāo)量常數(shù)，然后基于所述所需的流量比和所述工藝一致性偏差εm計(jì)算所述校正的流量比。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述校正的流量比等于所需的流量比乘以所述工藝一致性偏差εm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述的原位工藝監(jiān)視器是差動(dòng)傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述的原位工藝監(jiān)視器通過監(jiān)測來自光源的發(fā)射光和反射光的比例獲得測量值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每條流管線包括流量計(jì)，用于測量通過所述流管線的流量；以及閥，用于控制通過所述流管線的流量；其中，所述控制器接收來自所述流量計(jì)測得的流量，基于所述測得的流量計(jì)算通過所述流管線的實(shí)際比例，比較所述的實(shí)際比例與所述的校正流量比，如果所述實(shí)際比例不等于補(bǔ)償?shù)乃璧谋壤?，?jì)算通過至少一個(gè)所述流管線的所需流量，并向至少一個(gè)所述閥提供所述所需流量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述所需流量基本上等于Kp(α-αsp)+Ki∫(α-αsp)dt，其中，Kp是比例增益；Ki是積分增益；α是所述實(shí)際流量比；αsp是所述校正流量比。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于測量所述入口中的壓力的壓力傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被程序化以向所述第一流管線的所述閥提供所需流量的信號(hào)指示，所需流量基本上等于Kpα(α-αsp)+Kiα∫(α-αsp)dt，其中，Kpα是用于比例控制的比例增益；Kiα是用于比例控制的積分增益；α是所述實(shí)際流量比；αsp是所述校正流量比。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被程序化以向所述第二流管線的所述閥提供所需流量的信號(hào)指示，所需流量基本上等于Kpp(Pin-Pt)+Kip∫(Pin-Pt)dt，其中，Kpp是用于壓力控制的比例增益；Kip是用于壓力控制的積分增益；Pin是測得的入口壓力；Pt是工作壓力門限。
18.一種用于將單一流分成兩個(gè)或更多所需比例的次級(jí)氣流的方法，包括將單一流分配到至少兩條流管線；測量通過每條流管線的流量；接收至少一個(gè)所需的流量比；原位測量由每條所述流管線產(chǎn)生的產(chǎn)品；基于所需的流量比和所述的產(chǎn)品測量值計(jì)算校正的流量比；基于所述測得的流量計(jì)算通過所述流管線的實(shí)際的質(zhì)量流量比；如果所述的實(shí)際比例不等于所述的校正比例，計(jì)算通過至少一條所述流管線的所需流量；以及將所述流管線調(diào)整到所述的所需流量。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述的單一質(zhì)量流量被分配到第一和第二流管線；將所述第一流管線調(diào)整到第一所需流量；如果所述的實(shí)際比例不等于所述的校正比例，利用所述的所需比例和所述的第一所需流量計(jì)算第二所需流量；以及將所述第二流管線調(diào)整到所述第二所需流量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一所需流量使得所述第一管路完全打開。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述所需流量基本上等于Kp(α-αsp)+Ki∫(α-αsp)dt，其中，Kp是比例增益；Ki是積分增益；α是所述實(shí)際流量比；αsp是所述校正流量比。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括測量所述入口內(nèi)的壓力。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述流管線中的一個(gè)的所述所需流量基本上等于Kpα(α-αsp)+Kiα∫(α-αsp)dt，其中，Kpα是用于比例控制的比例增益；Kiα是用于比例控制的積分增益；α是所述實(shí)際流量比；αsp是所述校正流量比。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述流管線中的一個(gè)的所述所需流量基本上等于Kpp(Pin-Pt)+Kip∫(Pin-Pt)dt，其中，Kpp是用于壓力控制的比例增益；Kip是用于壓力控制的積分增益；Pin是所述測得的入口壓力；Pt是工作壓力門限。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括將每條流管線與單獨(dú)的工藝室連接。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括將流管線單個(gè)工藝室與所有所述流管線連接。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述流管線與所述工藝室的噴頭相連。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述的校正流量比基于所述所需流量比和工藝一致性偏差εm＝κm/2[(M1-M2)/(M1+M2)]，其中κm是任意的正標(biāo)量常數(shù)，M1和M2是由每條流管線產(chǎn)生的產(chǎn)品的原位測量值。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述校正流量比等于所述所需流量比乘以所述工藝一致性偏差εm。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，產(chǎn)品的所述原位測量值包括差動(dòng)測量值。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，產(chǎn)品的所述原位測量值通過監(jiān)測來自光源的發(fā)射光和反射光的比例獲得。
全文摘要
一種用于將單一氣流分成兩個(gè)或更多所需比例的次級(jí)氣流的系統(tǒng)，包括入口，適用于接收所述單一氣流；至少兩個(gè)次級(jí)流管線，與所述入口相連；輸入裝置，適用于接收至少一個(gè)所需流量比；至少一個(gè)原位工藝監(jiān)視器，用于提供對(duì)由所述每條流管線產(chǎn)生的產(chǎn)品的測量；以及控制器，與所述輸入裝置和所述原位工藝監(jiān)視器相連。該控制器被程序化用于接收通過所述輸入裝置的所需的流量比；接收來自所述工藝監(jiān)視器的產(chǎn)品測量值；基于所述的所需流量比和所述的產(chǎn)品測量值計(jì)算校正的流量比。如果產(chǎn)品的測量值是不相等的，那么校正的流量比將不同于所需的流量比。
文檔編號(hào)G05D11/00GK1938661SQ200580010200
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者阿里·沙吉, 西達(dá)爾斯·納加爾卡蒂 申請(qǐng)人:Mks儀器公司