专利名称：：化学汽相淀积反应器的压力平衡系统的利记博彩app
技术领域：
：本发明的背景本发明一般性地涉及在半导体芯片上沉积晶膜层的反应器，和更具体地说，涉及一种具有用于平衡在闸门两侧的压力的系统的反应器，该闸门将反应器的工艺室与芯片处理室分开。普通的水平式反应器具有其尺寸和形状适合于接受半导体芯片的工艺室。当放入芯片时，将反应性气体注入该室内以便通过已知为化学汽相淀积的方法在芯片上沉积晶膜层。该工艺室连通到芯片处理室的一端和两个负荷联锁位于芯片处理室的另一端，这样，当芯片从负荷联锁输送到工艺室和从工艺室输送到负荷联锁时，该芯片能够通过芯片处理室。阀口将芯片处理室与工艺室分开，位于阀口附近的闸门选择性地在化学汽相淀积过程中闭合阀口来分离工艺室以及开启阀口来装载和卸下芯片。普通的伯努利棒(Bernoulliwand)有时用于在负荷联锁和工艺室之间传递芯片。该棒包括具有喷嘴的水平取向桨叶，该喷嘴将喷射气流从其下表面引导向外和稍向下。该喷射气流在棒下方产生真空以提升芯片但没有触碰它。在工艺室和芯片处理室中的压力将因例如引入吹扫气体或从伯努利棒引入气体的因素而在整个加工周期中相互发生变化。在芯片装载和卸下步骤中，工艺室中的压力不同于在芯片处理室中的压力，因此当打开闸门时，气体冲出了分隔开两室的阀口来将两室中的压力平衡。在一些情况下，压差能够引起受污染的装载气体通过两室各自的通气孔流入两室中。此外，在预先的沉积过程中沉积的材料能够在压力被平衡时因气体冲出工艺室、芯片处理室和负荷联锁而被驱逐出来。被逐出的材料及其它污染物可能沉降在芯片上，从而降低它们的品质。结果，希望在打开闸门之前平衡工艺室中的压力与芯片处理室中的压力。本发明的概述在本发明的几个目的和特征之中可以注意到有提供可以减少在化学汽相淀积处理中芯片的污染的系统；提供这样一种系统可以抑制在芯片上方流过的气流中引入颗粒物质；提供这样一种系统可以平衡在工艺室中的压力和在芯片处理室中的压力；和提供这样一种系统可以限制气体流过芯片的速度以最大程度减少芯片的污染。简单地说，本发明包括用于平衡在闸门两侧的压力的系统，该闸门经过调整有选择地阻断将芯片处理室连通于反应器的工艺室的阀口，以便在位于工艺室中的半导体芯片上沉积晶膜层。该系统包括一种将工艺室连通于芯片处理室的旁路，以便当闸门阻断该阀口(该阀口将芯片处理室连通于反应器的工艺室)时在工艺室和芯片处理室之间输运气体来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力。该系统还包括一种选择性控制气流通过旁路的沿旁路上设置的旁通阀。该旁通阀具有开通位置，允许气体流过旁路来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力，和具有闭合位置，它阻止气体流过旁路来将工艺室与芯片处理室分隔开。另外，该系统包括沿旁路上设置的限流器，用于当旁通阀处于开通位置时限制气体流过该旁路以便限制工艺室和芯片处理室中的压力变化速率，从而限制流过该旁路的气流的最大速度。在另一方面，本发明包括通过化学汽相淀积方法在半导体芯片上沉积晶膜层的反应器，它包括尺寸和形状都适合于接受半导体芯片的工艺室。该工艺室具有一开口，开口的尺寸适合在化学汽相淀积过程之前将芯片插入该室中并在化学汽相淀积过程之后从该室中取出芯片。该反应器包括在将芯片插入工艺室中之前处理芯片和在从工艺室中取出之后存放芯片的芯片处理室。该芯片处理室具有与工艺室的开口对直从而形成了将芯片处理室连通于工艺室的阀口的一只开口，当芯片被插入工艺室和从工艺室中取出时该芯片会通过该阀口。另外，该反应器包括用于有选择地阻断将芯片处理室连通于工艺室的该阀口的闸门。该闸门具有开通位置，在此位置时该闸门与阀口分离开以便在化学汽相淀积之前将芯片插入工艺室中和在化学汽相淀积之后从室中取出芯片，和具有闭合位置，在该位置时闸门密封该阀口来阻止气体流过阀口和因此在化学汽相淀积过程中将工艺室与芯片处理室分隔开。此外，该反应器包括将工艺室连通于芯片处理室的旁路，以便当闸门阻断用于将芯片处理室连通于工艺室的阀口时，在工艺室和芯片处理室之间输运气体以便在工艺室和芯片处理室之间平衡压力。该反应器还包括一种选择性控制气流通过旁路的沿旁路上设置的旁通阀。该旁通阀具有开通位置，在此位置时允许气体流过旁路来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力，和具有闭合位置，在此位置时在化学汽相淀积过程中它阻止气体流过旁路来将工艺室与芯片处理室分隔开。而且，该反应器包括沿旁路上设置的限流器，用于当旁通阀处于开通位置时限制气体流过该旁路以便限制工艺室和芯片处理室中的压力变化速率，从而限制流过该旁路的气流的最大速度。在再一方面，本发明包括操作一种由化学汽相淀积方法在半导体芯片上沉积晶膜层的反应器的方法。该方法包括开通旁路的步骤，该旁路将反应器的工艺室和反应器的芯片处理室连通，允许气体受限制地流过旁路并平衡在该工艺室和该芯片处理室中的压力。该方法还包括以下各步骤一旦在工艺室和芯片处理室中压力被平衡就打开在工艺室和芯片处理室之间的闸门，将半导体芯片装载在工艺室中，密封已装载的工艺室，和将反应性气体引入该密封的室中。在再另一方面中，本发明包括一种包括以下步骤的方法将半导体芯片装载在反应器的工艺室中，密封已装载的工艺室，和将反应性气体引入密封的室中。该方法还包括以下步骤经由排气通道从工艺室中派出反应性气体，一旦反应性气体从工艺室中排出就限制流过排气通道，和开通用于连通该工艺室和芯片处理室的旁路，允许气流受限制地流过旁路和平衡在工艺室和芯片处理室中的压力。另外，该方法包括以下步骤一旦在工艺室和芯片处理室中压力被平衡就开通在工艺室和芯片处理室之间的闸门，和从工艺室中取出芯片再加入到芯片处理室中。本发明的其它目的和特征在下面是部分明显的并指出一部分。附图的简述图1是本发明的反应器的正面视图，有几部分已剖开以显示内部结构。图2是本发明的反应器的平面图，有几部分已剖开以显示内部结构；和图3是显示了用于平衡在反应器的芯片处理室和工艺室之间压力的系统的示意图。对应的标记字符表示这几个视图中的对应部分。优选实施方案的详细说明现在参见附图和尤其参见图1，在整体上设计了反应器，由参考数字10表示。该反应器10包括工艺室12，芯片处理室14和两个负荷联锁16a，16b(图2)。该工艺室12的尺寸和形状适合于接受半导体芯片W。在化学汽相淀积过程中在工艺室12中的转台20带动芯片W旋转，以便均匀地在芯片上分配晶膜层。在工艺室12的一端提供的开口22具有适合将芯片W插入室中的尺寸。在工艺室12的与开口22相反的一端的排气口24被连接到设备排气装置26(图3)以便从工艺室中吹扫出反应性气体。普通的加热排列套28环绕该工艺室12。芯片处理室14具有与工艺室12的开口24对直的开口30，通过对直而确定了用于将芯片处理室连通于工艺室的阀口(一般表示为34)。当芯片被插入工艺室12和从该室中取出时，芯片W经过该阀口32。闸门34被提供在阀口32附近以选择性地阻断该阀口。该闸门34是在开通位置(示出)以及其中闸门的表面36密封阀口32的闭合位置之间是可以沿枢轴转动的(pivotable)。在开通位置，该闸门34与阀口32分隔开，允许将芯片W插入工艺室12中和从该室中取出芯片。在闭合位置，该闸门34在化学汽相淀积过程中防止气体流过该阀口来将工艺室12与芯片处理室14分隔开。闸门34包括一凿槽38，它的尺寸允许芯片W在该闸门处于开通位置时通过闸门。负荷联锁16a，16b处在芯片处理室14的与工艺室12相反的一端。在化学汽相淀积之前和之后，芯片W被存放在位于一个负荷联锁(例如16a)中的盒子C中。如图2中所示，具有普通伯努利棒42的机械人40可以在负荷联锁16a，16b和工艺室12之间移动芯片W。该棒42具有喷嘴(未示出)，从其下表面指向外和稍向下。通过喷嘴排出气体在棒42下方产生真空，以便提升芯片W但没有触碰它。分别在负荷联锁16a、16b上提供门44a、44b，用于将盒子C插入负荷联锁中和从中取出它们。各负荷联锁16a，16b还分别包括提升器46a，46b，当装载和卸下负荷联锁时它可以升高来将持有盒子C和相关芯片W的各负荷联锁的部分与芯片处理室14分隔开。该工艺室12，芯片处理室14和负荷联锁16a、16b的其它特征是普通的和没有详细描写。虽然在不脱离本发明的范围的前提下可以使用其它的反应器10，但是，优选实施方案的反应器是普通的晶体取向生长反应器如ASMEpsilonOnemodelE2反应器。ASM和EpsilonOne是亚利桑那州凤凰城的AdvancedSemiconductorMaterialsAmerica，Inc.的联邦注册商标。如图3中所示，第一排气通道50从工艺室12中延伸出来用于从工艺室中排放气体和第二排气通道52从芯片处理室14中延伸出来用于从芯片处理室中排放气体。从各负荷联锁16a、16b延伸出来的独立通风管54(仅仅显示一个)(图2)用于从负荷联锁中排放气体。从工艺室12中延伸出来的第一排气通道50连通于前面提及的设备排气装置26。同样地，从负荷联锁16a、16b延伸出来的第二排气通道52和该通风管54也连通于设备排气装置56。沿着从工艺室12中延伸出来的第一排气通道50上设置了阻气阀58，用于选择性地控制流过该排气通道的气流。阻气阀58具有开通位置，在此位置时气体被允许流过排气通道进入设备排气装置26用于从工艺室12中排气，和具有限制流速位置，在此位置时气体被限制自由流过该排气通道到达设备排气装置。所述
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的那些技术人员会认识到，阻气阀58可以省掉，将氮气引入到第一排气通道50中以限制从工艺室12流出气体。普通的吸入压力调节阀60沿着第二排气通道52设置。旁通管62将第一排气通道50连通到第二排气通道52以形成旁路(通常由70表示)，它将工艺室12连通于芯片处理室14，以便在闸门34关闭时在工艺室和芯片处理室之间输运气体来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力。虽然在不脱离本发明范围的前提下可以使用其它原料，但是优选实施方案的旁通管62是由1/4″316不锈钢管制成，它用普通的接头(未示出)如Swagelok和VOR1/4″接头连接于排气通道50、52。Swagelok是CrawfordFittingCo.ofCleveland，Ohio的联邦注册商标。VCR是CajonCo.ofSolon，Ohio的联邦注册商标。虽然可以设想到在不脱离本发明的范围的前提下能够采取其它构型，但是，优选实施方案的旁通管62是实际上与闸门34分隔开的，而不是延伸通过该闸门。限流器72是沿着旁路70设置的，为的是限制流过该旁路。该限流器72限制在工艺室和芯片处理室中的压力变化速率，从而限制流过该旁路70的气体的最大速度。虽然在不脱离本发明范围内的前提下可以使用另外的限流器72，但是在优选的实施方案中，该限流器是计量阀，如NuProSS-SVCR4-VH型计量阀，它具有一个可变锐孔用于选择性地改变气体流过该旁路70的速率。NuPro是NuclearProductsCo.ofCleveland，Ohio的联邦注册商标。虽然在不脱离本发明范围的前提下该锐孔可具有其它尺寸，但是优选实施方案的锐孔所具有的尺寸应该能够防止在不足1/2秒的时间使工艺室12和芯片处理室14中的压力被平衡，更优选该锐孔所具有的尺寸应该能够在大约2-大约3秒的时间来平衡压力。对于特定的工艺室几何结构而言最佳的锐孔尺寸和平衡时间可通过实验来确定。提供最快速的平衡但不降低芯片质量的锐孔尺寸是优选的。该锐孔还限制气体流过该旁路，这样在工艺室12中的压力变化速率大大低于当闸门34处于开通位置时的可能值。旁通阀74沿着旁路70设置的，选择性地控制气体流过该旁路。该旁通阀74具有开通位置，在此位置时允许气体流过旁路70来平衡在工艺室12和芯片处理室14之间的压力，和具有关闭位置，在此位置时在化学汽相淀积过程中它阻止气体流过旁路来将工艺室与芯片处理室分隔开。虽然在不脱离本发明范围的前提下可以使用其它的阀门，但是，优选实施方案的旁通阀74是正常闭合的、气动控制的阀门，如Nupro型号SS-4BK-V51-lC阀门，连通于由增压气源供气的压缩空气管路。此外，虽然在优选的实施方案中限流器72和旁通阀74是独立的装置，但可以设想，在不脱离本发明范围的前提下，该限流器和阀门可以合并成单个阀门。旁通阀控制器(通常由80表示)连接于旁通阀74，以便为该旁通阀发送信号让其从关闭位置移到开通位置。控制器80通常包括第一、第二和第三螺线管操纵阀，分别由82、84和86表示。虽然在不脱离本发明范围的前提下可以使用其它的螺线管操纵阀，但是优选实施方案的螺线管操纵阀是Humphrey型号M31E18.5w24vDC螺线管操纵阀。Humphrey是HumphreyProductsCo.ofKalamazoo，Michigan的联邦注册商标。压缩空气管路88从压缩气体如空气的气源90延伸到该旁通阀74。螺线管操纵阀82、84、86中的每一个沿着压缩空气管路88设置以控制流过管路的气流。当该螺线管操纵阀82、84、86关闭时，流过压缩空气管路88的气流被阻断和关闭了旁通阀74。然而，当所有的螺线管操纵阀82、84、86开通时，气体流过该压缩空气管路88来打开该旁通阀74。第一个螺线管操纵阀82正常关闭，但在接收到经由输电线92从阻气阀58传递来的指示该阻气阀处于限流位置的电信号(例如24vDC)之后可作出调整允许流过该压缩空气管路。沿着压缩空气管路88上设置的第二螺线管操纵阀84正常关闭，但在接收到经由输电线96从用于控制反应器10的整个操作的主控制器94传递来的电信号(例如24vDC)之后可作出调整允许流过该压缩空气管路。沿着压缩空气管路88上设置的第三螺线管操纵阀86正常关闭，但在接收到经由输电线98从闸门34传递来的指示该闸门处于关闭位置的电信号(例如24vDC)之后可作出调整允许流过该压缩空气管路。虽然在优选实施方案中使用三个螺线管，但是可以想到的是，在不脱离本发明范围的前提下更少的螺线管与其它控制器一起使用。如此配置之后，当闸门34处于关闭位置和阻气阀58处于限流位置时，该旁通阀控制器80允许旁通阀74移到至开通位置。沿着排气通道54和旁通管62设置双向转换器102、104以测量在它们各自的位置上气体的压力。这些压力是该工艺室12，芯片处理室14和负荷联锁16a，16b中的压力的指示。因此，该转换器102、104可用来证实在各室中平衡了压力。虽然在不脱离本发明范围的前提下可使用其它的转换器，但是，优选实施方案的转换器是MKS型号22380-00100-A-B-B双向转换器。MKS是MKSInstruments，Inc.ofAndover，Massachusetts的联邦注册商标。在化学汽相淀积过程中在工艺室12、芯片处理室14和负荷联锁16a、16b中的压力将发生变化。当闸门34关闭时，由于现有
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中熟知的许多因素如反应性气体和吹扫气体的引入和气体被引导通过伯努利(Bernoulli)棒42而导致压差的提高。以上描述的系统平衡了在闸门34的两相对侧上的压力，防止当闸门开通时气体快速通过阀口32，从而防止各室中的颗粒状污染物分散到芯片上。现在描述用于操作本发明的反应器10的方法。在芯片W装入反应器10的工艺室12中之前，将蚀刻剂引入到工艺室中以便除去在先前的化学汽相淀积周期中留在工艺室的表面上的物质。该蚀刻剂从该工艺室12中排出，该阻气阀58移到限流位置以及连通工艺室和芯片处理室14的旁路70被打开允许限制流过该旁路并平衡在工艺室和芯片处理室中的压力。一旦在工艺室12和芯片处理室14中的压力被平衡，在工艺室和芯片处理室之间的闸门34打开，将半导体芯片W装入该工艺室中。通过按前面所述关闭闸门34来将芯片W密封在负荷的工艺室12中，按常规方式将反应性气体引入该密封的室中以便在芯片W上沉积晶膜层。在沉积了具有所需厚度的晶膜层之后，经过排气通道50从工艺室12中排出反应性气体，一旦反应性气体从工艺室中排出后该通道至少部分阻流。连通该工艺室12和芯片处理室14的旁路70被开通，允许限制流过该旁路来平衡在工艺室和芯片处理室中的压力。一旦在工艺室12和芯片处理室14中的压力被充分平衡之后，闸门34打开和使用机械人40从工艺室中取出芯片W。鉴于以上所述，可以看出，本发明的几个目的得以实现了和其它优异的结果也达到了。由于在不脱离本发明范围的前提下可以在以上结构中进行各种变化，所以希望在以上叙述中包含的或在附图中显示的所有事件应该解释为举例性质的而没有限制意义。权利要求1.一种平衡闸门两侧压力的系统，该闸门经过调整有选择地阻断将芯片处理室连通于反应器的工艺室的阀口，以便通过化学汽相淀积方法在位于工艺室中的半导体芯片上沉积晶膜层，该系统包括一种将工艺室连通于芯片处理室的旁路，以便当闸门阻断所述的将芯片处理室连通于反应器的工艺室的阀口时在工艺室和芯片处理室之间输运气体来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力；沿着旁路设置的有选择地控制气体流过该旁路的旁通阀，该旁通阀具有开通位置，在此位置时气体被允许流过旁路来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力，和具有关闭位置，在此位置时气体被阻止流过旁路以便在化学汽相淀积过程中来将工艺室与芯片处理室分隔开；和沿旁路上设置的限流器，用于当旁通阀处于开通位置时限制气体流过该旁路以便限制工艺室和芯片处理室中的压力变化速率，从而限制流过该旁路的气流的最大速度。2.如权利要求1中所述的系统，其中第一排气通道从工艺室延伸出来用于从工艺室中排出气体，其中第二排气通道从芯片处理室中延伸出来用于从芯片处理室中排出气体，和其中旁路的一部分从第一排气通道延伸到第二排气通道。3.如权利要求1所述的系统，其中限流器是具有用于有选择地改变气体流过旁路的速率的可变锐孔的计量阀。4.如权利要求1中所述的系统，其中锐孔所具有的尺寸足以防止在低于1/2秒的时间内在工艺室中的压力与在芯片处理室中的压力的平衡。5.由化学汽相淀积法在半导体芯片上沉积晶膜层的反应器，它包括尺寸和形状适合接收半导体芯片的工艺室，该工艺室具有一开口，该开口的尺寸适合在化学汽相淀积过程之前将芯片接收到该室中并在化学汽相淀积过程之后从该室中取出芯片。芯片处理室，用于在插入工艺室中之前存放芯片和在从工艺室中取出之后保持该芯片，该芯片处理室具有与工艺室的开口对直的开口以构成一个将芯片处理室连通于该工艺室的阀口，当芯片被插入工艺室中和从工艺室中取出时都要经过该阀口；闸门，用于有选择地阻断将芯片处理室连通于工艺室的阀口，该闸门具有开通位置，在此位置时闸门与阀口分离开以便在化学汽相淀积之前将芯片插入该室中，和具有关闭位置，在此位置时闸门密封该阀口以防止气体流过该阀口和据此在化学汽相淀积过程中将工艺室与芯片处理室分隔开；一种将工艺室连通于芯片处理室的旁路，以便当闸门阻断将芯片处理室连通于工艺室的阀口时在工艺室和芯片处理室之间输运气体来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力；沿着旁路设置的有选择地控制气体流过该旁路的旁通阀，该旁通阀具有开通位置，在此位置时气体被允许流过旁路来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力，和具有关闭位置，在此位置时气体被阻止流过旁路以便在化学汽相淀积过程中来将工艺室与芯片处理室分隔开；和沿旁路上设置的限流器，用于当旁通阀处于开通位置时限制气体流过该旁路以便限制工艺室和芯片处理室中的压力变化速率，从而限制流过该旁路的气流的最大速度。6.如权利要求5中所述的系统，其中该限流器所具有的尺寸足以限制气体流过该旁路，因此在工艺室中的压力变化速率显著低于当闸门处于开通位置时的变化速率。7.如权利要求5中所述的反应器，进一步包括用于从工艺室中排出气体到设备排气装置中的从工艺室中延伸出来的排气通道以及沿着排气通道设置的用于有选择地控制气体流过排气通道的阻气阀，该阻气阀具有开通位置，在此位置时气体被允许流过排气通道到达设备排气装置以便从工艺室中排出气体，和具有限流位置，在此位置时当阻气阀处于限流位置时旁通阀控制器允许旁通阀移动到开通位置。8.操作一种由化学汽相淀积方法在半导体芯片上沉积晶膜层的反应器的方法，包括以下步骤开通将反应器的工艺室和反应器的芯片处理室连通的旁路，允许气体受限制地流过旁路并平衡在该工艺室和该芯片处理室中的压力；一旦在工艺室和芯片处理室中的压力被平衡，打开在工艺室和芯片处理室之间的闸门；在工艺室中装入半导体芯片；密封该装载的工艺室；将反应性气体引入到密封的室中；经过排气通道从工艺室中排出反应性气体；一旦反应性气体从工艺室中排出，限制流过排气通道；重复以下两步骤开通连通该工艺室和芯片处理室的旁路和一旦限制流过该排气通道就开通在工艺室和芯片处理室之间的闸门；和从工艺室中取出芯片放入芯片处理室中。9.操作一种由化学汽相淀积方法在半导体芯片上沉积晶膜层的反应器的方法，包括以下步骤在反应器的工艺室中装载半导体芯片；密封该装载的工艺室；将反应性气体引入到密封的室中；经过排气通道从工艺室中排出反应性气体；一旦反应性气体从工艺室中排出，限制流过排气通道；开通连通该工艺室和芯片处理室的旁路，允许气体受限制地流过旁路并平衡在该工艺室和该芯片处理室中的压力；一旦在工艺室和芯片处理室中的压力被平衡，打开在工艺室和芯片处理室之间的闸门；和从工艺室中取出芯片放入芯片处理室中。全文摘要用于平衡在闸门两侧的压力的系统,该闸门有选择地阻断将芯片处理室连通于反应器的工艺室的阀口,以便在位于工艺室中的半导体芯片上沉积晶膜层。该系统包括一种将工艺室连通于芯片处理室的旁路,以便当闸门阻断该阀口(该阀口将芯片处理室连通于反应器的工艺室)时在工艺室和芯片处理室之间输运气体来平衡在工艺室和芯片处理室之间的压力。该系统还包括一种选择性控制气流通过旁路的沿旁路上设置的旁通阀。另外,该系统包括沿着旁路设置的用于限制气体流过该旁路的限流器,以便限制在工艺室和芯片处理室中的压力变化速率。文档编号H01L21/677GK1342327SQ00804623公开日2002年3月27日申请日期2000年2月4日优先权日1999年3月4日发明者G·M·威尔森,M·J·利斯,T·A·托拉克申请人:Memc电子材料有限公司