[发明专利]流通管线充气容积部件

说明书

本发明涉及一种流通管线充气容积部件。提供了用于将气体输送到用于处理半导体晶片的反应器的充气容积配置。充气容积部件包括在近端和远端之间延伸的室。基部连接到所述室的近端，并且所述基部包括入口端口和出口端口。管设置在室内。管具有小于室直径的管直径。管具有在室的近端处耦合到入口端口的连接端和设置在室的远端处的输出端。

技术领域

本发明的实施方式涉及半导体处理设备，并且尤其涉及到处理设备的管线充气容积部件输送。

背景技术

用于制造半导体器件的半导体设备包括各种集成系统。根据应用，通常需要将工艺气体输送到反应器，例如当用于在半导体晶片上沉积膜时。例如，一些反应器用于执行原子层沉积(ALD)，也称为原子层化学气相沉积(ALCVD)。这些沉积方法用于制备高度保形的、平滑的且具有优异物理性质的非常薄的膜。ALD使用被顺序(或脉冲式)引入在加热的衬底上的挥发性气体、固体或蒸气。

通常，第一前体被作为气体引入，其被吸收(或吸附)到衬底中，并且反应室被清除气态前体。第二前体被作为气体引入，其与吸收的前体反应以形成单层的期望材料。通过调节该顺序，通过在衬底上重复地切换两种或更多种反应气体的顺序流动，由ALD产生的薄膜被一次性地沉积单层。因此，这种气体的供应和控制以各种相引入的气体的量对于获得更高质量的膜变得重要。

在一些实施方式中，“充气容积”(charge volume)方法用于离散地计量到反应器的处理室的化学物质的精确猝发(burst)。例如，图1示出了系统100，其中管线充气容积部件(LCV)102用于将气体猝发(bursts of gas)供应到反应器120中。在第一生命周期状态下，出口阀106关闭，入口阀104打开，并且管线充气容积部件102(line charge volume)暴露于来自上游源130的气流。这可以是管线充气容积部件102最终平衡的压力或在特定暴露时间内的计量流量。管线充气容积部件中的化学物质的量可以从适当的气体定律导出。如果化学物质符合理想气体定律，则：m＝PV/(R_mT)。

在第二生命周期状态中，入口阀104关闭，并且出口阀106打开，并且管线充气容积部件102的整个容积暴露于反应器120，导致气体从管线充气容积部件流出到反应器120。如图所示，反应器120可以包括喷头108和支撑衬底110的基座112。因此，来自管线充气容积部件102的气体猝发通过喷头108传送到在衬底110之上的处理区域。在第二状态中，期望在管线充气容积部件102和反应器120之间具有非常高的电导。

在其它构造中，可以使用充气容积部件(LCV)的表面安装集成气体系统(IGS)，如图2所示。在该配置中，充气容积部件122和电容膜片计(CDG)124以串联方式提供以限定LCV102。这种布置具有两个次优特性。首先，压强读数Pg引起测量误差，其中Pg＝Pv-(m/C)，“m”是分子质量，“C”是电导。如果暴露于上游压力，则在初始瞬变之后，充气容积部件122和CDG124之间的质量流量差将为零。然而，如果气体流动被使用特定持续时间，则压强读数误差将是有问题的。

第二，由CDG 124中的空腔形成的单端容积(single-ended volume)难以清洗，因为它代表盲管(dead leg)。因此，单端设计不适于适当清除残余的大气氧气或水蒸气。在充气容积部件122的第三生命周期状态期间，清洗气体流过充气容积部件122，但是由于出口端口105接近入口端口103，因此发生显著的再循环并且对充气容积部件122的远端部分的清洗是无效的。这类似于如何使用空调来冷却房间，因为房间中的空气随着时间与进入和离开房间通风口的空气流交换。可以清洗该容积部件，但效率非常低，因为必须使用大量的清洗气体并需要显著的清洗时间。

在此背景下出现了本公开内容。

发明内容