(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の圧力を制御するように構成されたチャンバ弁を含むプロセスチャンバへ所定質量のガスの一連のパルスを供給するためのパルスガス供給システムであって、
複数の流路であり、各々が、
ガス供給チャンバと、
前記対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、
前記対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの前記質量を制御するように接続された排出弁と
を含む、複数の流路と、
所定の質量であるガスのパルスがパルスガス供給プロセスにしたがって所定のシーケンスで前記プロセスチャンバへ供給され得るように、前記流路の各々の前記注入弁および排出弁を制御するように構成された専用の複数流路制御装置と
を備え、
前記専用の複数流路制御装置が、各パルスに対して、各流路の各パルスに対応する事前供給トリガ信号を発生するように構成され、
前記事前供給トリガ信号が、対応するパルスにおいて供給されるべきガス種およびガスの質量に関係する情報を含み、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバへ命令信号を与えるように構成され、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバの内部の前記圧力を制御するために前記チャンバ弁を開き、開位置を精密に制御するために事前供給トリガ信号を与えるように構成される、パルスガス供給システム。
【請求項２】
前記プロセスチャンバが、ホストコンピュータを含む型のものであり、前記パルスガス供給プロセスが、前記専用の複数流路制御装置へ前記ホストコンピュータによって与えられる指示によって開始される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記パルスガス供給プロセスが、前記専用の複数流路制御装置へユーザインターフェースを介して与えられる指示によって開始されるように前記専用の複数流路制御装置に結合されたユーザインターフェースをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
各流路が、前記供給チャンバ内の前記ガスの温度を表す信号を与えるように構成された温度センサと、前記供給チャンバ内の前記ガスの圧力を表す信号を与えるように構成された圧力センサとをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセスチャンバへ供給される前記所定質量のガスの各パルスが、前記対応する供給チャンバ内の前記ガスの前記温度、および前記パルスの期間中の前記対応する供給チャンバ内の前記ガスの圧力降下に依存する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記チャンバ弁が、振り子弁であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
複数の流路の動作に関する指示が、前記プロセスチャンバに関係するホストコンピュータから、またはユーザインターフェースを介してアップロードされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記専用の複数流路制御装置が、ホスト制御装置とは独立にガス供給プロセス中に前記流路の各々の前記注入弁および排出弁を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ホスト制御装置が、前記供給プロセスの開始をトリガする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
内部の圧力を制御するように構成されたチャンバ弁を含むプロセスチャンバを有するプロセスチャンバシステムと、前記プロセスチャンバへ所定質量のガスの一連のパルスを供給するためのパルスガス供給システムとの組み合わせであって、前記パルスガス供給システムが、
複数の流路であり、各々が、
ガス供給チャンバと、
前記対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、
前記対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの質量を制御するように接続された排出弁と
を含む、複数の流路と、
所定の質量であるガスのパルスがパルスガス供給プロセスにしたがって所定のシーケンスで前記プロセスチャンバへ供給され得るように、前記流路の各々の前記注入弁および排出弁を制御するように構成された専用の複数流路制御装置と
を備え、
前記専用の複数流路制御装置が、各パルスに対して、各流路の各パルスに対応する事前供給トリガ信号を発生するように構成され、
前記事前供給トリガ信号が、対応するパルスにおいて供給されるべきガス種およびガスの質量に関係する情報を含み、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバへ命令信号を与えるように構成され、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバの内部の前記圧力を制御するために前記チャンバ弁を開き、開位置を精密に制御するために事前供給トリガ信号を与えるように構成される、組み合わせ。
【請求項１１】
前記専用の複数流路制御装置が、ホスト制御装置とは独立にガス供給プロセス中に前記流路の各々の前記注入弁および排出弁を制御するように構成される、請求項１０に記載の組み合わせ。
【請求項１２】
前記ホスト制御装置が、前記供給プロセスの開始をトリガする、請求項１１に記載の組み合わせ。
【請求項１３】
各流路が、前記供給チャンバ内の前記ガスの温度を表す信号を与えるように構成された温度センサと、前記供給チャンバ内の前記ガスの圧力を表す信号を与えるように構成された圧力センサとをさらに含む、請求項１０に記載の組み合わせ。
【請求項１４】
前記専用の複数流路制御装置が、前記パルスガス供給プロセスの実行に先立って、前記プロセスチャンバを準備するための事前供給トリガ信号を発生するようにさらに構成される、請求項１０に記載の組み合わせ。
【請求項１５】
複数の流路であり、各流路が、ガス供給チャンバと、前記対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、前記対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの質量を制御するように接続された排出弁とを含む、複数の流路と、専用の複数流路制御装置とを備えたパルスガス供給システムを使用して、内部の圧力を制御するように構成されたチャンバ弁を含むプロセスチャンバへ所定質量のガスの一連のパルスを供給する方法であって、
所定質量であるガスのパルスが、パルスガス供給プロセスにしたがって所定のシーケンスで前記プロセスツールに供給され得るように、前記制御装置が、前記流路の各々の前記注入弁および排出弁を制御するように前記専用の複数流路制御装置を構成するステップ
を含み、
前記専用の複数流路制御装置が、各パルスに対して、各流路の各パルスに対応する事前供給トリガ信号を発生するように構成され、
前記事前供給トリガ信号が、対応するパルスにおいて供給されるべきガス種およびガスの質量に関係する情報を含み、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバへ命令信号を与えるように構成され、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバの内部の前記圧力を制御するために前記チャンバ弁を開き、開位置を精密に制御するために事前供給トリガ信号を与えるように構成される、方法。
【請求項１６】
前記制御装置が、各流路内の前記ガスの温度および圧力に応じて各流路を制御するように構成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
内部の圧力を制御するように構成されたチャンバ弁を含むプロセスチャンバおよびホスト制御装置とともに使用するための多重流路パルスガス供給システムであって、
前記システムは、
複数の流路であり、各流路が、
ガス供給チャンバと、
前記ガス供給チャンバ内の圧力を測定する圧力センサと、
前記対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、
前記対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの前記質量を制御するように接続された排出弁と
を含む、複数の流路と、
専用の複数流路制御装置と
を備え、
前記専用の複数流路制御装置は、充填プロセスおよび供給プロセスのステップが、多重化されるように、前記流路の各々を制御し調整するように構成され、
前記専用の複数流路制御装置が、各パルスに対して、各流路の各パルスに対応する事前供給トリガ信号を発生するように構成され、
前記事前供給トリガ信号が、対応するパルスにおいて供給されるべきガス種およびガスの質量に関係する情報を含み、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバへ命令信号を与えるように構成され、
前記専用の複数流路制御装置が、前記プロセスチャンバの内部の前記圧力を制御するために前記チャンバ弁を開き、開位置を精密に制御するために事前供給トリガ信号を与えるように構成される、多重流路パルスガス供給システム。
【請求項１８】
各流路が、前記供給チャンバ内の前記ガスの温度を表す信号を与えるように構成された温度センサをさらに含み、前記圧力センサは、前記供給チャンバ内の前記ガスの圧力を表す信号を与えるように構成される、請求項１７に記載の多重流路パルスガス供給システム。
【請求項１９】
前記事前供給トリガ信号が、前記対応するパルスの前記供給中に、前記プロセスチャンバの内部の前記圧力を制御するために必要な前記チャンバ弁の位置に関係する情報をさらに含む、請求項１７に記載の多重流路パルスガス供給システム。
【請求項２０】
前記チャンバ弁が、振り子弁である、請求項１７に記載の多重流路パルスガス供給システム。
【請求項２１】
前記チャンバ弁が、絞り弁である、請求項１７に記載の多重流路パルスガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
[0001]本出願は、２０１１年２月２５日に出願した米国特許出願番号第１３／０３５，５３４号の利益を主張し、この出願は、２０１０年９月２９日に出願した米国特許出願第１２／８９３，５５４号の一部の継続出願であり、これらの出願のすべての教示が、引用により本明細書中に援用されている。
【０００２】
[0002]本開示は、全体としてモルまたはガス供給装置に関し、より詳細には、高速パルスガス供給（ＰＧＤ）のための方法およびシステムに関する。本明細書中で使用するように、「（１種または複数種の）ガス（ｇａｓ）」という用語は、「（１種または複数種の）蒸気（ｖａｐｏｒ）」という用語を含み、２つの用語は異なると考えるべきである。
【背景技術】
【０００３】
[0003]半導体デバイスの製造または製作は、しばしば真空処理チャンバなどのプロセスツールへの１０程度のガスの慎重な同期および精密に計量した供給を必要とする。本明細書の目的のために、「プロセスツール（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｔｏｏｌ）」という用語は、ツールおよびプロセスチャンバの両方を含むものとする。製造プロセスでは様々な製法が利用されており、典型的には半導体デバイスが洗浄され、研磨され、酸化され、マスキングされ、エッチングされ、ドープされ、メタライズされる、等の多くの個別の処理ステップが含まれる。利用されるステップ、その特有のシーケンス、および含まれる材料はすべて、特定のデバイスを作成するために寄与する。
【０００４】
[0004] より多くのデバイスサイズが９０ｎｍより小さく縮小されるにつれて、原子層堆積、すなわちＡＬＤとして知られる１つの技術が、銅相互接続用のバリアの堆積、タングステン核形成層の生成、および高導電性誘電体の製作など様々な用途に引き続き必要とされている。ＡＬＤプロセスでは、２種以上の前駆体ガスが、パルスで供給され、真空下に維持されたプロセスツール内のウェハ表面の全体にわたって流れる。２種以上の前駆体ガスは、交互にまたは連続した方式で流れ、その結果、ガスはウェハ表面上のサイトまたは官能基と反応することができる。すべての利用可能なサイトが前駆体ガスのうちの１種（例えば、ガスＡ）で満たされると、反応は停止し、余分な前駆体分子をプロセスツールからパージするために、パージガスが使用される。次の前駆体ガス（例えば、ガスＢ）がウェハ表面の全体にわたって流れるので、プロセスは繰り返される。２種の前駆体ガスを含むプロセスについて、１サイクルは、前駆体Ａの１パルス、パージ、前駆体Ｂの１パルス、およびパージと定義される場合がある。１サイクルは、２種の前駆体ガスの連続したパルスの間にパージガスを使用しながら、追加の前駆体ガスのパルス、ならびに前駆体ガスの繰り返しを含むことができる。このシーケンスは、最終厚さに達するまで繰り返される。これらの逐次自己制限型表面反応は、サイクルごとに１単原子層の堆積膜をもたらす。
【０００５】
[0005]プロセスツール中へと導入される前駆体ガスのパルスの供給は、オン／オフ型の弁を使用して制御される場合があり、この弁は、処理チャンバ中へと各パルスで前駆体ガスの所望の量（質量）を供給するために所定の期間の間単純に開けられる。あるいは、トランスデューサ、制御弁、および制御装置ならびに信号処理電子装置を含む自己完結型装置である質量流量コントローラが、短時間間隔で予め決められ繰り返し可能な流率（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）で、ある量のガス（質量）を供給するために使用される。両方のケースにおいて、プロセスチャンバ中へと流れ込む物質の量（質量）は、精密には計量されず制御されない。
【０００６】
[0006]半導体プロセスツール中へと前駆体ガスの計量しパルス化した質量流量を供給することができるパルスガス供給（ＰＧＤ）装置として知られるシステムが開発されてきている。かかる装置は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスなどの半導体製造プロセスにおいて使用するために繰り返し可能であり精密な量（質量）のガスを供給するように設計される。
【０００７】
[0007]単一流路ＰＧＤ装置は、プロセスツールの上流にＡＬＤプロセス中に供給すべきガスを収容する供給貯蔵槽またはチャンバをそれぞれ含む。充填段階中には（対応する注入弁および排出弁がそれぞれ開および閉であるときには）、ガスは、注入弁を通って供給チャンバ中へと導入され、一方で、供給段階中には、ガスは、供給チャンバから排出弁を通って供給される。圧力センサおよび温度センサが、供給チャンバ内のガスの圧力および温度を測定するために使用され、専用の制御装置が、圧力情報および温度情報を検知し、注入弁および排出弁の開閉を制御するために使用される。供給チャンバの容積が一定であり既知であるので、モルを測定され、各パルスで供給されるガスの量は、ガスの種類、チャンバ内のガスの温度、およびパルス期間中のガスの圧力低下に依存する。
【０００８】
[0008]複数流路ＰＧＤ装置は、複数の供給チャンバを含み、各々がガス供給プロセスにおいて使用される前駆体ガスまたはパージガスを収容する。プロセスにおいて使用される各前駆体ガスおよびパージガスは、その後異なる流路を通って導入される場合がある。これは、１つの流路中に供給される１つのガスのための充填段階において、別の１つの流路中に供給されるガスのパルスを供給しながら、装置が動作することを可能にする。各供給チャンバからのガスのパルスの流れは、ＰＧＤの供給チャンバとガスを受け取るプロセスツールとの間の対応するオン／オフ型排出弁で制御される。所与の質量のガスのパルスを供給するために弁を開にする必要がある時間の長さは、対応する供給チャンバ内のガスの開始圧力および処理ツールの下流圧力にさらに依存する。例えば、供給される必要があるガスの所与の量について、質量流量がより高い開始圧力においてはより速く生じるので、より高い開始圧力である供給チャンバ内の開始圧力は、より低い開始圧力であるときに必要なものよりも、より短い時間しか弁を開にする必要がない。（１種または複数種の）ガスの所定の量の正確な供給を確実にするために、ＰＧＤの充填期間および供給期間は、速いパルスガス供給用途については厳密に制御される。結果として、ＡＬＤプロセスの繰り返し要求および精度要求を満足させるために、ＰＧＤの上流圧力ならびにＰＧＤ内の充填した圧力が、厳密に制御される。複数の流路を使用すること、ならびに流路の充填段階および供給段階を互い違いにすることによって、１つの流路の供給チャンバへ充填しながら、別の１つの流路の供給チャンバから所定の量のガスを供給することが可能であるので、異なるガスのパルスの逐次供給は、単一流路装置によって実現されるものよりも速くすることができる。
【０００９】
[0009]現在の多重流路ＰＧＤ装置は、各流路を動作させるための別々の専用流路制御装置を含む。各流路制御装置は、ツール内のプロセスを制御するために使用されるツール／ホスト制御装置からの命令のすべてを受け取る。このようにして、各流路は、ツール／ホスト制御装置によって制御され、その結果、全体のプロセスが中央制御装置によって調整され制御される場合がある。したがって、プロセス実行中に、ツール／ホスト制御装置は、各流路制御装置へ指示命令を継続的に送って、複数の流路からのガスの個別のパルスの適時で調整された供給を確実にする。
【００１０】
[0010]つい最近、高速パルス化処理または時間多重化処理を必要とするある種のプロセスが、最近になって開発されている。例えば、半導体産業は、ダイ間積層およびウェハ間積層用の相互接続能力を与えるために、最先端の、３Ｄ集積回路のシリコン貫通電極（ＴＳＶ）（ＴＳＶ）を開発している。製造業者は、同様に幅広いＴＳＶエッチ要求を提起する多種多様な３−Ｄ集積スキームを現在検討している。メモリデバイスおよびＭＥＭＳ製作における深いシリコンエッチング用に広く使用されてきているボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）プロセスなどのプラズマエッチ技術は、ＴＳＶ作成用に良く適している。高速パルス化エッチングまたは時間多重化エッチングとしてもやはり知られるボッシュプロセスは、ＳＦ６を使用してほぼ垂直な構造を実現するためにおよびＣ４Ｆ８を使用して化学的に不活性なパッシベーション層の堆積を実現するために２つのモード間を反復して交互に繰り返す。商業的な成功のために要求されるＴＳＶについての目標は、適正な機能性、低コスト、および証明された信頼性である。
【００１１】
[0011]高速プロセスは、プロセスをよりうまく制御するために、連続するパルス間の速い応答時間を必要とする。多重流路ＰＧＤ装置がプロセスを可能にさせているが、一般に、装置が交互のエッチングステップとパッシベーションステップとの間の遷移を速くできるほど、プロセスの制御がより優れたものになる。エッチングステップおよびパッシベーションステップを制御するために、タイミングは非常に重要である。特に、エッチングステップが正確な時間のところで停止されるようにエッチングステップに続くパッシベーションガスを導入するためにかかる時間を制御するためにタイミングは非常に重要である。ステップが速いほど、より上手く実行されることがある。
【００１２】
[0012]したがって、多重流路ＰＤＧ装置の利点を犠牲にせずに、高速プロセスをより速く実行することができる多重流路ＰＤＧ装置を設計することが望ましい。
関連技術の記載
[0013]パルス質量流量供給システムの例は、米国特許第７６１５１２０号、第７６１５１２０号、第７６２８８６０号、第７６２８８６１号、第７６６２２３３号、第７７３５４５２号、および第７７９４５４４号、米国特許出願公開第２００６／００６０１３９号および第２００６／０１３０７５５号、ならびにＰａｕｌ  Ｍｅｎｅｇｈｉｎｉの名の下で２０１０年１月１９日出願の、本譲渡人に譲渡された「ＣＯＮＴＲＯＬ  ＦＯＲ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＰＵＬＳＥＤ  ＧＡＳ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ（パルス化したガス供給のための制御およびその方法）」という名称の係争中の米国特許出願第１２／６８９，９６１号（代理人文書番号第５６２３１−７５１（ＭＫＳ−１９４）号）、およびＪｕｎｈｕａ  Ｄｉｎｇの名の下で２０１０年９月２９日出願の、本譲渡人に譲渡された「ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＦＡＳＴ  ＰＵＬＳＥ  ＧＡＳ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ（速いパルスガス供給のためのシステムおよびその方法）」という名称の親出願、米国特許出願第１２／８９３，５５４号（代理人文書番号第８６４００−０１５（ＭＫＳ−２１８）号）中に見出される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
[0014]一態様によれば、改善した多重流路ＰＧＤシステムは、ＰＧＤシステムによって実行されるべきプロセスステップのすべてを実行することに先立って、ホスト制御装置またはユーザインターフェースからの指示のすべてを受信するように構成された専用の多重流路制御装置を備える。したがって、多重流路制御装置は、ガスがエッチングプロセスを実行するためにプロセスツール中へと導入され、エッチングプロセスを停止するために第２のパッシベーションガスの導入が続くエッチ−パッシベーションプロセスのステップを通して個々の流路のすべてを制御するように構成される。したがって、専用の多重流路制御装置は、全体のプロセスについての複数の流路用の制御信号を与えるように容易にプログラムすることができ、プロセスツールに関する他の機能を実行するために制限をなくすようにホスト制御装置の計算オーバーヘッドを削減する。一実施形態では、ホストコンピュータまたはユーザインターフェースは、専用の多重流路制御装置に開始命令を与え、制御装置は、流路の圧力センサおよび温度センサからの信号を受信しつつ、流路のすべての個々の構成要素に命令のすべてを与えることによってプロセスを１つの方法で実行する。
【００１４】
[0015]本明細書において説明する教示の一態様によれば、プロセスツールへ所定量のガスの一連のパルスを供給するためのパルスガス供給システムは、
複数の流路であって、各々が、
ガス供給チャンバと、
対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、
対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの量を制御するように接続された排出弁と
を含む、複数の流路と、
所定の量であるガスのパルスが、パルスガス供給プロセスにしたがって所定のシーケンスでプロセスツールへ供給され得るように、流路の各々の注入弁および排出弁を制御するように構成された専用の複数流路制御装置と
を備える。
【００１５】
[0016]本明細書において説明する教示の別の一態様によれば、プロセスツールシステムと、プロセスツールへ所定量のガスの一連のパルスを供給するためのパルスガス供給システムとの組み合わせが提供され、パルスガス供給システムは、
複数の流路であって、各々が、
ガス供給チャンバと、
対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、
対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの量を制御するように接続された排出弁と
を含む、複数の流路と、
所定の量であるガスのパルスが、パルスガス供給プロセスにしたがって所定のシーケンスでプロセスツールへ供給され得るように、流路の各々の注入弁および排出弁を制御するように構成された専用の複数流路制御装置とを備える。複数流路制御装置は、全体のパルスガス供給速度が増加するように、複数の流路の間で充填ステップおよび供給ステップを多重化するように構成される場合がある。
【００１６】
[0017]本明細書において説明する教示のさらに別の一態様によれば、パルスガス供給システムを使用して、プロセスツールへ所定量のガスの一連のパルスを供給する方法が提供される。ガス供給システムは、複数の流路であって、各流路が、ガス供給チャンバと、対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの量を制御するように接続された排出弁とを含む、複数の流路と、専用の複数流路制御装置とを備える。本方法は、所定量であるガスのパルスが、プロセスツールに供給され得るように、制御装置が、流路の各々の注入弁および排出弁を制御するように専用の複数流路制御装置を構成するステップを含む。
【００１７】
[0018]本明細書において説明する教示のさらに別の一態様によれば、パルスガス供給システムを使用して、プロセスツールへ所定量のガスの一連のパルスを供給する方法が提供される。ガス供給システムは、複数の流路であって、各流路が、ガス供給チャンバと、対応するガス供給チャンバ中へと流れ込むガスを制御するように接続された注入弁と、対応するガス供給チャンバの外へ流れ出るガスの量を制御するように接続された排出弁とを含む、複数の流路と、専用の複数流路制御装置とを備えた型のものである。専用の複数流路制御装置は、各パルスに対応する事前供給トリガ信号を発生するように構成され、事前供給トリガ信号は、対応するパルスにおいて供給されるべきガス種およびガスの量に関係する情報を含む。事前供給トリガ信号は、対応するパルスの供給中にプロセスツールの内部の圧力を制御するために圧力制御弁によって使用される場合がある。
【００１８】
[0019]これらのならびに他の構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、および利点は、実例としての実施形態の下記の詳細な説明、添付した図面、および特許請求の範囲の概観からここに明らかになるであろう。
【００１９】
[0020]図面は、実例としての実施形態を開示する。図面は、すべての実施形態を説明するものではない。他の実施形態が、追加でまたは代わりに使用される場合がある。明白であるまたは不必要である場合がある詳細は、紙面を節約するためにまたはより効果的な説明のために省略される場合がある。逆に、いくつかの実施形態は、開示される詳細のすべてを用いずに実行される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】[0021]高速パルス供給を提供するように構成された専用の多重流路制御装置を利用する多重流路ガス供給システムの一実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[0022]実例としての実施形態がここで論じられる。他の実施形態が、追加でまたは代わりに使用される場合がある。明白であるまたは不必要である場合がある詳細は、紙面を節約するためにまたはより効果的な表現のために省略される場合がある。逆に、いくつかの実施形態は、開示される詳細のすべてを用いずに実行される場合がある。
【００２２】
[0023]図は、ガスの高速パルス供給の制御を行うように構成された専用の多重流路制御装置を含む多重流路ＰＧＤシステムの一実施形態のブロック図を示す。システム１０および本システムを使用することによって実行される方法は、半導体処理チャンバまたはプラズマエッチング装置などの半導体ツールへプロセスガスの汚染フリーで精密に計量した量を供給するように特に意図されている。
【００２３】
[0024]図に示したように、システム１０は、複数の流路１２を含む。各流路１２は、ガス供給部（図示せず）に接続され、対応する供給チャンバ１４へ特定のガスを供給するように構成されたガス供給配管である。注入弁１６は、対応する供給チャンバ１４中への流れを制御する。各供給チャンバ１４から出る流れは、プロセスチャンバまたはプロセスツール２０へ精密な量のガスを供給するように対応する排出弁１８によって制御される。図示した実施形態では、注入弁および排出弁は、比較的速い遮断応答、すなわち、１から５ミリ秒の程度で開状態から遮断状態への遷移を有する遮断弁であるが、この遷移は明らかに変えることができる。温度センサ２２および圧力センサ２４が、各供給チャンバに対して設けられ、各供給チャンバからプロセスチャンバへ供給されるガスの量は、特定の供給チャンバ内のガスの温度および圧力、ガスの種類、ならびに対応する排出弁が開である時間に応じて注意深く制御される場合がある。本開示の例示的な一実施形態によれば、温度センサ２２は、対応する供給チャンバ１４の壁と接触し、壁の温度の測定を行う一方で、圧力センサ２４は、供給チャンバ１４の内側のガス圧力の測定を行う。専用の制御装置２６は、対応する温度センサおよび圧力センサ２２および２４からの読値を受け取り、ならびに注入弁および排出弁１６および１８を動作させるために設けられる。専用の多重流路制御装置２６は、ユーザインターフェースまたはホスト制御装置２８からの指示を受け取る。専用の制御装置２６は、複数の流路間で充填ステップおよび供給ステップを多重化するように構成されることがある、その結果、全体のパルスガス供給速度が増加される場合がある。
【００２４】
[0025]一実施形態によれば、専用の多重流路制御装置２６は、対応する温度センサ２２および圧力センサ２４の各々から温度信号および圧力信号を受信するステップ、および適切なシーケンスで注入弁１６および排出弁１８の各々を開閉するステップを含むＰＤＧプロセスのステップを実行するための指示のすべてを与えられる。プログラムは、制御装置上に記憶され、その結果、システム１０は、ホストコンピュータまたはユーザインターフェース２８からの１つの開始命令で全体のプロセスを実行することができ、プロセスを早めて終わらせることが望まれない限り、ユーザコンピュータまたはホストコンピュータがシステムとさらに情報交換することを必要としない。後者のケースでは、１つの停止命令が、起動され、多重流路制御装置へ与えられる場合がある。この取り組みは、より優れたフィードバックを与え、またホストコンピュータに関するコンピュータオーバーヘッドの量を減少させる、またはユーザインターフェースを介したユーザによる少ない情報交換を実現する。さらに、かかるプロセスステップは、非常に狭い許容誤差内で繰り返し可能である。例えば、各流路内の流れが対応する質量流量コントローラ（ＭＦＣ）によって制御されるときよりも、実効的な流量をほぼ３．５倍速くすることができることが解析より明らかになっている。一例では、１００ｍｓｅｃ内に１０００マイクロモルのＳＦ６またはＣ４Ｆ８の供給を行う。
【００２５】
[0026]動作時には、多重流路ＰＧＤ装置１０用のプロセスステップは、ユーザインターフェースまたはホスト制御装置２８を介して制御装置２６へレシピプログラムをアップロードすることによって専用の供給制御装置２６へ与えられる。一旦、制御装置が適正にプログラムされ構成されると、様々な流路におけるパルスガス供給の動作は、互い違いにすることができ、ステップのシーケンス間のより速い応答をもたらす。上に述べたように、各パルスで供給される質量の量は、それぞれの温度センサ２２および圧力センサ２４から受け取る温度測定値および圧力測定値、ならびに対応する供給チャンバ１４内部の初期圧力および圧力低下に依存する。
【００２６】
[0027]専用の多重流路制御装置２６は、流路の各々を作る構成部品へのおよびこれからのデータおよび指示を与え、ならびにユーザインターフェース／ホスト制御装置２８へのおよびこれからの何らかの追加のデータおよび指示を与えるように構成される。ユーザインターフェース／ホスト制御装置２８は、オペレータがＰＧＤシステム１０を操作できるように構成されたキーボードおよびモニタを含むコンピュータなどの任意の適した装置である場合がある。ホストコンピュータがツールを動作させるために使用するコンピュータである場合には、ステップのシーケンスを実行するために専用の制御装置の使用が、ホストコンピュータの動作オーバーヘッドの制限をなくし、より効率的に動作することを可能にすることは、明白であるはずである。
【００２７】
[0028]下記は、利点のうちの一部の要約である。
[0029]１．プロセスツールへの流れを制御するために使用される既存のＰＧＤシステムは、（プロセスツール全体を動作させる）ホストコンピュータによって制御される。ホストコンピュータはまた、システムの個々の能動構成要素に制御信号を送信することによってＰＧＤシステムを動作させ、ならびに圧力センサおよび温度センサから受信した信号を処理する。したがって、ＰＧＤシステムを動作させるための制御論理は、プロセスツールに関係するホストコンピュータ上にある。本出願の図に示したようなＰＧＤシステムに関して、ＰＧＤシステム用の専用の複数流路制御装置は、制御論理およびタイミングを引き継ぐために使用される。この構成で、ホストは、パルスで送ることを開始するために命令を送ることだけを必要とする。結果は、ホストコンピュータ上で以前には行われた多くの処理オーバーヘッドが、専用の多重流路制御装置にシフトされたことである。これは、ホストコンピュータが他の機能を行うことができるように、ホストコンピュータオーバーヘッドの制限をなくす。これは、ホストコンピュータがより多くのデータを把握すること、より多くの計器を読み取ること、等を可能にする。
【００２８】
[0030]２．ＰＧＤプロセスでは、典型的には、２つの別々のＰＧＤ装置（一方はエッチングガス用、および他方はパッシベーションガス用）があり、既存のシステムを用いると、ホストコンピュータは、両方を動作させるために使用されてきている。しかし、かかる構成の下では、ホストは一方と通信し、次に他方と通信する。したがって、ホストは、２つの動作を同期させることを要求される。本構成を用いると、両方のＰＧＤ装置は、専用の多重流路制御装置によって制御される場合がある。これは、結果として２倍のオーバーヘッドを引き継ぐことになる。再び、これがホストコンピュータの制限をなくす。複数流路ＰＧＤは、複数の流路間で供給ステップおよび充填ステップを多重化することによって全体のパルスガス供給速度をさらに増加させることができる。
【００２９】
[0031]３．専用の多重流路制御装置はまた、ホストとは独立にツール上の他の装置、特にツールプロセスに関連した制御を要求されるこれらの装置に制御信号を与えることができる。例えば、非常に厳しい同期が、いつガスをパルスで送るかのタイミングと（ツールチャンバ内の圧力を制御するために使用される振り子弁の開位置などの）他の装置の動作との間に要求される。タイミングの綿密な調整を用いると、ガスの大きなスループットをもたらす。既存のシステムでは、ホストコンピュータは、調整のすべてを行わなければならない。ホストコンピュータは、したがって、ＰＧＤシステムにパルスを送るよう命令しなければならず、次に、振り子弁に動くよう命令しなければならない。これは、プロセスが正しく機能することを確実にするために慎重に同期させることを要求する。これが、ホストコンピュータ上の制御論理および処理時間の制限をなくしながら、より優れた同期を可能にする。
【００３０】
[0032]上記は、ホスト制御装置がプロセスを実行するために使用される型の先行技術のシステムと比較したときに、結果としてＰＧＤシステムのコストを減少させる。この構成は、より速い自律的な動作をさらに可能にする。多重流路パルスガス供給システムは、様々な流路上の充填プロセスおよび供給プロセスを多重化することができ、その結果、ホストコンピュータによって制御される複数の単一流路パルスガス供給システムの供給速度よりも、多重流路パルスガス供給ステップのシーケンス間でより速い供給速度を実現する。例えば、１つの流路が供給ステップである間に、他の流路は、多重流路パルスガス供給システムでは充填モードである場合がある。正味の効果は、供給速度が増加することである。これは、次のパルスガス供給が、単一流路装置において充填ステップおよび供給ステップの両方を含む前のパルスガス供給の終了を待つ必要があるときに、複数の単一流路パルスガス供給システムとは反対である。比較の例では、充填プロセスおよび供給プロセスのステップがホストコンピュータで制御される複数の単一流路パルスガス供給システムにおいて現在実行され得る全体の供給速度は、典型的には５Ｈｚであるが、充填プロセスおよび供給プロセスのステップが、図の２６で示したような専用の制御装置で制御される多重流路パルスガス供給システムにおいて現在実行され得る供給速度は、典型的には１０Ｈｚである。専用の制御装置２６はまた、他の動作を行うためにプロセスツール上の他の装置へ事前供給トリガ信号を与えるために使用される場合がある。例えば、一般に３０で示され、プロセスチャンバの出力部のところでツール２０のプロセスチャンバ内の圧力を制御するために使用される典型的には絞り弁または振り子弁の形式の弁を開き、弁の開位置を精密に制御するために（制御装置２６から弁制御部３２へ）制御信号を与えるために、専用の制御装置２６が使用される場合がある。過去には、絞り弁または振り子弁３０は、ＰＧＤシステムと通信せずにチャンバ内に圧力の測定に基づいて動作するだけである。提案したシステムを用いると、多重流路ＰＧＤ制御装置は、プロセスチャンバの内部の圧力を維持するために、絞り弁または振り子弁の開位置を制御するために使用される場合がある。トリガ信号（一連のパルスの準備ができていることを示す信号）を発生するために複数の流路を制御する専用のプロセッサを使用することによって、ツールプロセッサのオーバーヘッドを削減する。トリガする信号または事前供給信号は、プロセスの実行の前に下流機器を準備する。専用の制御装置は、各パルスについての事前供給トリガ信号を発生することができる。後者のケースでは、各パルスのための各事前供給信号は、供給されるべきガスの量および種類などの供給されるべきパルスに関係する情報を含むことができる。かかる情報は、プロセスツールの内部の圧力を制御するために使用される振り子弁または絞り弁などの弁の位置に関係付けられる場合がある。複数パルスガス供給プロセスの構成は、ホスト制御装置がより多く実行できるようにプロセスを実行する前にホスト制御装置またはユーザインターフェースからアップロードされる場合がある。１つよりも多くの使用されるＰＧＤシステムがあり、ホストが相互にＰＧＤシステムを同期させるために使用される場合には、より大きな利点さえある。最後に、専用の制御装置は、ホストとは独立にツールへ出力信号を与える。
【００３１】
[0033]論じてきた構成要素、ステップ、特徴、目的、利益および利点は、単に説明的である。これらのいずれも、またはこれらに関係するいずれの議論も、決して保護の範囲を限定しないものとする。多くの他の実施形態が、やはり想定される。これらは、数少ない、追加の、および／または異なる構成要素、ステップ、特徴、目的、利益および利点を有する実施形態を含む。これらはまた、構成要素および／またはステップが異なるように配置および／または順序付けされる実施形態を含む。
【００３２】
[0034]別段記載されていない限り、すべての測定値、値、定格、位置、大きさ、サイズ、および後述する特許請求の範囲を含む本明細書に説明される他の詳細は、概略であり、厳密なものではない。これらは、これらが関係する機能およびこれらが属する技術において慣例的であるものと一致する妥当な範囲を有するものとする。
【００３３】
[0035]すべての論文、特許、特許出願、および本開示において引用されている他の刊行物は、引用によって本明細書中に援用されている。
[0036]特許請求の範囲において使用されるときに「ための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」という語句は、記載されてきている対応する構造および材料ならびにこれらの等価物を包含するものとし、解釈されるべきである。同様に、特許請求の範囲において使用されるときに「ためのステップ（ｓｔｅｐ  ｆｏｒ）」という語句は、説明されてきている対応する行為ならびにこれらの等価物を包含するものとし、解釈されるべきである。特許請求の範囲においてこれらの語句がないことは、特許請求の範囲が、対応する構造、材料、もしくは行為のいずれかに、またはこれらの等価物に限定されないものとし、限定されるようには解釈されるべきではない。
【００３４】
[0037]言及または図示されてきているものはいずれも、特許請求の範囲において表現されているかどうかに拘わらず、いずれかの構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、利点、または一般人にとっての等価物を専用化させないものとする、または解釈されるべきではない。
【００３５】
[0038]保護の範囲は、単に次に後述される特許請求の範囲によって限定される。その範囲は、本明細書および続く審査履歴を踏まえて解釈するときに特許請求の範囲において使用される文言の通常の意味と整合するできるだけ広いものであり、ならびにすべての構造的等価物および機能的等価物を包含するものとし、解釈されるべきである。
【図１】
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