專利名稱：反應(yīng)氣體供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種與等離子體處理設(shè)備配合使用的反應(yīng)氣體供給是的裝置。
背景技術(shù)：
在等離子體處理工藝中，將多種反應(yīng)氣體混合后通過氣體噴淋單元導(dǎo)入反應(yīng)腔室中，對半導(dǎo)體待加工件進行等離子體處理工藝。氣體噴淋單元包括多個氣體腔，每個氣體腔連通一個氣體導(dǎo)入通道，氣體導(dǎo)入通道與一個反應(yīng)氣體混合裝置連通，以導(dǎo)入混合后的反應(yīng)氣體。通常，相同時間內(nèi)各氣體導(dǎo)入通道中的反應(yīng)氣體流量不均勻且不易精確控制，從而反應(yīng)腔室各區(qū)域的反應(yīng)氣體密度也不均勻且處于一種未知的分布狀態(tài)，而給等離子體處理工藝帶來不確定性。例如，當(dāng)反應(yīng)腔室中央部分的反應(yīng)氣體密度明顯高于邊緣部分的反應(yīng)氣體密度時，會造成待加工晶片組的中央部分晶片和邊緣部分晶片的厚度不一、反應(yīng)程度不同?！がF(xiàn)有技術(shù)中，采用了調(diào)節(jié)閥和截流管等裝置來控制各氣體導(dǎo)入通道中反應(yīng)氣體流量，但仍不能對反應(yīng)氣體流量實現(xiàn)精確控制，也不能對反應(yīng)腔室中不同區(qū)域的反應(yīng)氣體分布進行調(diào)控。因此，研發(fā)人員期望得到一種可精確控制各氣體導(dǎo)入通道中反應(yīng)氣體流量，從而調(diào)控反應(yīng)腔室中反應(yīng)氣體分布的反應(yīng)氣體供給裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可精確控制各氣體導(dǎo)入通道中反應(yīng)氣體流量的反應(yīng)氣體供給裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下—種反應(yīng)氣體供給裝置，與等離子體處理設(shè)備配合使用，等離子體處理設(shè)備至少包括反應(yīng)腔室和氣體噴淋單元，反應(yīng)氣體自氣體噴淋單元導(dǎo)入反應(yīng)腔室，反應(yīng)氣體供給裝置控制通入反應(yīng)腔室的反應(yīng)氣體流量，該供給裝置包括至少一個氣體導(dǎo)入通道，與氣體噴淋單元連接，反應(yīng)氣體自氣體導(dǎo)入通道導(dǎo)入氣體噴淋單元；至少一個調(diào)節(jié)閥，與氣體導(dǎo)入通道配合使用，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣體導(dǎo)入通道中反應(yīng)氣體的流量；其中，供給裝置還包括一脈寬調(diào)制單元，脈寬調(diào)制單元發(fā)出至少一種脈寬信號控制調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)導(dǎo)入氣體噴淋單元的反應(yīng)氣體的流量。優(yōu)選地，氣體噴淋單元至少包括第一氣體腔和第二氣體腔，氣體導(dǎo)入通道至少包括第一通道和第二通道，分別與第一氣體腔和第二氣體腔相連通，調(diào)節(jié)閥至少包括第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥，第一調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)通過第一通道導(dǎo)入第一氣體腔的反應(yīng)氣體流量，第二調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)通過第二通道導(dǎo)入第二氣體腔的反應(yīng)氣體流量。優(yōu)選地，相同時間內(nèi)第一通道中的反應(yīng)氣體流量大于第二通道中的反應(yīng)氣體流量。優(yōu)選地,脈寬信號包括第一脈寬信號和第二脈寬信號，脈寬調(diào)制單兀發(fā)出第一脈寬信號控制第一調(diào)節(jié)閥，脈寬調(diào)制單元發(fā)出第二脈寬信號控制第二調(diào)節(jié)閥，第一脈寬信號的占空比大于第二脈寬信號的占空比。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)閥還包括第三調(diào)節(jié)閥，脈寬信號還包括第三脈寬信號，第三調(diào)節(jié)閥根據(jù)第三脈寬信號穩(wěn)定第一通道和第二通道中的反應(yīng)氣體的氣壓。本實用新型還公開了一種等離子體處理設(shè)備，至少包括反應(yīng)腔室、氣體噴淋單元和反應(yīng)氣體供給裝置，反應(yīng)氣體供給裝置通過氣體噴淋單元向反應(yīng)腔室供給反應(yīng)氣體以進行等離子體處理工藝。本實用新型提供的反應(yīng)氣體供給裝置設(shè)有一脈寬調(diào)制單元，其發(fā)出脈寬信號來控制調(diào)節(jié)閥的動作，實現(xiàn)了對各氣體導(dǎo)入通道中反應(yīng)氣體流量的精確控制，從而使反應(yīng)腔室中反應(yīng)氣體分布處于一種可控狀態(tài)，實現(xiàn)了對等離子體處理工藝的過程控制。其實施開銷少，結(jié)構(gòu)簡單。

圖1示出本實用新型第一實施例的反應(yīng)氣體供給裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出本實用新型第二實施例的反應(yīng)氣體供給裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出本實用新型第三實施例的反應(yīng)氣體供給裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出本實用新型第四實施例的反應(yīng)氣體供給裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，本實用新型第一實施例提供了一種反應(yīng)氣體供給裝置，其與等離子體處理設(shè)備配合使用，等離子體處理設(shè)備包括反應(yīng)腔室和氣體噴淋單元，反應(yīng)氣體供給裝置將反應(yīng)氣體通過氣體噴淋頭導(dǎo)入反應(yīng)腔室中，再向反應(yīng)腔室施加射頻功率作用于反應(yīng)氣體產(chǎn)生等離子體，對放置于反應(yīng)腔室中的待加工半導(dǎo)體工件進行等離子體處理工藝。其中，氣體噴淋單元包括2個氣體腔21、22，用于向反應(yīng)腔室的不同區(qū)域?qū)敕磻?yīng)氣體。該反應(yīng)氣體供給裝置包括2條氣體導(dǎo)入通道，分別為第一通道111、第二通道112，以及2個調(diào)節(jié)閥，分別為第一調(diào)節(jié)閥121、第二調(diào)節(jié)閥122，以及一脈寬調(diào)制單元13。第一調(diào)節(jié)閥121接入第一通道111，以調(diào)節(jié)第一通道111中反應(yīng)氣體的流量。第一通道111與氣體噴淋單元的第一氣體腔21連通，以使反應(yīng)氣體通過第一氣體腔21導(dǎo)入反
應(yīng)腔室中。第二調(diào)節(jié)閥122接入第二通道112，以調(diào)節(jié)第二通道112中反應(yīng)氣體的流量。第二通道112與氣體噴淋單元的第二氣體腔22連通，以使反應(yīng)氣體通過第二氣體腔22導(dǎo)入反
應(yīng)腔室中。第一、第二通道111、112另一端均與同一個反應(yīng)氣體混合裝置或混合腔室連通(附圖未示出)，以導(dǎo)入混合后的反應(yīng)氣體。脈寬調(diào)制單元13發(fā)出2種脈寬信號，分別為第一脈寬信號和第二脈寬信號，分別用于控制第一調(diào)節(jié)閥121和第二調(diào)節(jié)閥122。具體地，當(dāng)?shù)谝幻}寬信號為高電平時，第一調(diào)節(jié)閥121完全打開，反應(yīng)氣體無阻礙地自第一通道111通入第一氣體腔21中；當(dāng)?shù)谝幻}寬信號為低電平時，第一調(diào)節(jié)閥121關(guān)閉，第一通道111被隔斷。當(dāng)?shù)谝幻}寬信號具有一定的頻率時，通過控制第一調(diào)節(jié)閥121，第一通道111的通或斷的狀態(tài)會很快地進行切換，即第一調(diào)節(jié)閥121以較高的頻率開或關(guān)，第一調(diào)節(jié)閥121打開或關(guān)閉的頻率對應(yīng)于第一脈寬信號的頻率，從而根據(jù)第一脈寬信號的占空比以及頻率可調(diào)節(jié)第一通道111中的反應(yīng)氣體流量?；蛘?，調(diào)節(jié)閥并不處于完全打開或關(guān)閉的狀態(tài)，而是為部分打開的狀態(tài)，例如，當(dāng)?shù)谝幻}寬信號為高電平時，第一調(diào)節(jié)閥121控制反應(yīng)氣體以第一流速流經(jīng)第一通道111 ;當(dāng)?shù)谝幻}寬信號為低電平時，第一調(diào)節(jié)閥121控制反應(yīng)氣體以第二流速流經(jīng)第一通道111，其中，第一流速大于第二流速。第一調(diào)節(jié)閥121在上述兩種狀態(tài)間切換的頻率對應(yīng)于第一脈寬信號的頻率。類似地，第二脈寬信號以同樣的原理控制第二調(diào)節(jié)閥122，根據(jù)第二脈寬信號的占空比以及頻率調(diào)節(jié)第二通道112中的反應(yīng)氣體流量。進一步地，相同時間內(nèi)第一通道111中的反應(yīng)氣體流量大于第二通道112中的反應(yīng)氣體流量，以使反應(yīng)腔室中央?yún)^(qū)域的反應(yīng)氣體密度高于邊緣區(qū)域的反應(yīng)氣體密度，以滿足等離子體處理工藝對反應(yīng)氣體分布的要求。進一步地，第一脈寬信號的占空比大于第二脈寬信號的占空比。進一步地，脈寬調(diào)制單元13包括一脈寬調(diào)制控制器和一參數(shù)設(shè)置平臺，用戶通過該參數(shù)設(shè)置平臺可設(shè)置第一、第二脈寬信號的占空比以及頻率等參數(shù)，脈寬調(diào)制控制器根據(jù)這些參數(shù)發(fā)出第一、第二脈寬信號。進一步地，脈寬調(diào)制控制器發(fā)出的第一、第二脈寬信號頻率均大于50HZ。圖2示出根據(jù)本實用新型第二實施例的反應(yīng)氣體供給裝置。和第一實施例的反應(yīng)氣體供給裝置相比，其還包括第三通道113和第三調(diào)節(jié)閥123，其中第三通道113 —端與第一通道111、第二通道112分別連通，另一端與一個反應(yīng)氣體混合裝置或混合腔室連通(附圖未示出)，反應(yīng)氣體自第三通道113分別導(dǎo)入第一通道111、第二通道112中，再導(dǎo)向氣體噴淋單元。第三調(diào)節(jié)閥123接入第三通道113中，用于穩(wěn)定第一通道111、第二通道112中的反應(yīng)氣體的氣壓，另一方面，第三調(diào)節(jié)閥123可以同時調(diào)節(jié)第一通道111、第二通道112中的反應(yīng)氣體流量。具體地，脈寬調(diào)制單元13發(fā)出第三脈寬信號，根據(jù)其占空比以及頻率控制第三調(diào)節(jié)閥123的調(diào)節(jié)動作。當(dāng)?shù)谌}寬信號為高電平時，第三調(diào)節(jié)閥123完全打開，反應(yīng)氣體無阻礙地流過第三通道113，從而進入第一通道111、第二通道112，當(dāng)?shù)谌}寬信號為低電平時，第三調(diào)節(jié)閥123關(guān)閉，第三通道113被關(guān)閉。第三調(diào)節(jié)閥123打開或關(guān)閉的頻率對應(yīng)于第三脈寬信號的頻率。或者，第三調(diào)節(jié)閥123并不處于完全打開或關(guān)閉的狀態(tài)，而是為部分打開的狀態(tài)，例如，當(dāng)?shù)谌}寬信號為高電平時，第三調(diào)節(jié)閥123控制反應(yīng)氣體以較高流速流經(jīng)第三通道113 ;當(dāng)?shù)谌}寬信號為低電平時，第三調(diào)節(jié)閥123控制反應(yīng)氣體以較低流速流經(jīng)第三通道113。第三調(diào)節(jié)閥123在上述兩種狀態(tài)間 切換的頻率對應(yīng)于第三脈寬信號的頻率。脈寬調(diào)制單元13還發(fā)出第一脈寬信號和第二脈寬信號，分別用于控制第一調(diào)節(jié)閥121和第二調(diào)節(jié)閥122。當(dāng)?shù)谝幻}寬信號為高電平時，第一調(diào)節(jié)閥121完全打開，反應(yīng)氣體無阻礙地自第一通道111通入第一氣體腔21中；當(dāng)?shù)谝幻}寬信號為低電平時，第一調(diào)節(jié)閥121關(guān)閉，第一通道111被隔斷?；蛘?，調(diào)節(jié)閥并不處于完全打開或關(guān)閉的狀態(tài)，而是為部分打開的狀態(tài)，高、低電平分別對應(yīng)于反應(yīng)氣體不同的流速。即第一脈寬信號根據(jù)其占空比以及頻率來調(diào)節(jié)第一通道111中的反應(yīng)氣體流量，第二脈寬信號以同樣的原理控制第二調(diào)節(jié)閥122，根據(jù)第二脈寬信號的占空比以及頻率調(diào)節(jié)第二通道112中的反應(yīng)氣體流量。進一步地，相同時間內(nèi)第一通道111中的反應(yīng)氣體流量大于第二通道112中的反
應(yīng)氣體流量。·[0040]進一步地，第一脈寬信號的占空比大于第二脈寬信號的占空比。進一步地，脈寬調(diào)制單元13包括一脈寬調(diào)制控制器和一參數(shù)設(shè)置平臺，用戶通過該參數(shù)設(shè)置平臺可設(shè)置第一、第二、第三脈寬信號的占空比以及頻率等參數(shù)，脈寬調(diào)制控制器根據(jù)這些參數(shù)發(fā)出第一、第二和第三脈寬信號。進一步地,第一、第二、第三脈寬信號頻率均大于50HZ。進一步地，第一、第二和第三調(diào)節(jié)閥121、122、123為氣動調(diào)節(jié)閥。圖3示出根據(jù)本實用新型第三實施例的反應(yīng)氣體供給裝置。和第二實施例的反應(yīng)氣體供給裝置相比，其還包括第一截流管141和第二截流管142。第一截流管141接入第一通道111中，并根據(jù)該第一截流管141兩端的反應(yīng)氣體壓力差，使第一通道111中的反應(yīng)氣體流量保持恒定。第二截流管142接入第二通道112中，并根據(jù)該第二截流管142兩端的反應(yīng)氣體壓力差，使第二通道112中的反應(yīng)氣體流量保持恒定。進一步地，相同時間內(nèi)第一通道111中的反應(yīng)氣體流量大于第二通道112中的反
應(yīng)氣體流量。進一步地，第一脈寬信號的占空比大于第二脈寬信號的占空比。進一步地,第一、第二、第三脈寬信號頻率均大于50HZ。圖4示出根據(jù)本實用新型第四實施例的反應(yīng)氣體供給裝置。和第三實施例的反應(yīng)氣體供給裝置相比，其還包括一反應(yīng)氣體混合腔室15，混合腔室15還設(shè)有多個反應(yīng)氣體導(dǎo)入口(附圖未示出)，反應(yīng)氣體在該混合腔室15中進行充分地、均勻地混合，再依次通過氣體導(dǎo)入通道、氣體噴淋單元進入到反應(yīng)腔室中與半導(dǎo)體待加工件進行等離子體處理工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本實用新型提供的反應(yīng)氣體供給裝置可以包括一個或多個氣體導(dǎo)入通道，以及一個或多個調(diào)節(jié)閥，只要調(diào)節(jié)閥能受到脈寬調(diào)制單元的控制，來相應(yīng)地調(diào)節(jié)氣體導(dǎo)入通道中的反應(yīng)氣體流量，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍。本實用新型第五實施例提供一種等離子體處理設(shè)備(附圖未示出)，包括反應(yīng)腔室、氣體噴淋單元和反應(yīng)氣體供給裝置，反應(yīng)氣體供給裝置通過氣體噴淋單元向反應(yīng)腔室供給反應(yīng)氣體，再由射頻電源向反應(yīng)腔室施加射頻功率作用于反應(yīng)氣體后產(chǎn)生等離子體，對放置于反應(yīng)腔室中的待加工半導(dǎo)體工件進行等離子體處理工藝。其中，反應(yīng)氣體供給裝置可以采用如本實用新型第一、第二、第三或第四中的任一種結(jié)構(gòu)，均可實施本實用新型，并達成類同的技術(shù)效果。以上所述的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，因此凡是運用本實用新型的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本實用新型的 保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種反應(yīng)氣體供給裝置，與等離子體處理設(shè)備配合使用，所述等離子體處理設(shè)備至少包括反應(yīng)腔室和氣體噴淋單元，所述反應(yīng)氣體自所述氣體噴淋單元導(dǎo)入所述反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)氣體供給裝置控制通入所述反應(yīng)腔室的反應(yīng)氣體流量，所述供給裝置包括 至少一個氣體導(dǎo)入通道，與所述氣體噴淋單元連接，所述反應(yīng)氣體自所述氣體導(dǎo)入通道導(dǎo)入所述氣體噴淋單元； 至少一個調(diào)節(jié)閥，與所述氣體導(dǎo)入通道配合使用，所述調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)所述氣體導(dǎo)入通道中所述反應(yīng)氣體的流量； 其特征在于，所述供給裝置還包括一脈寬調(diào)制單元，所述脈寬調(diào)制單元發(fā)出至少一種脈寬信號控制所述調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)導(dǎo)入所述氣體噴淋單元的反應(yīng)氣體的流量。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，所述氣體噴淋單元至少包括第一氣體腔和第二氣體腔，所述氣體導(dǎo)入通道至少包括第一通道和第二通道，分別與所述第一氣體腔和第二氣體腔相連通，所述調(diào)節(jié)閥至少包括第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥，所述第一調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)通過所述第一通道導(dǎo)入所述第一氣體腔的反應(yīng)氣體流量，所述第二調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)通過所述第二通道導(dǎo)入所述第二氣體腔的反應(yīng)氣體流量。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，相同時間內(nèi)所述第一通道中的反應(yīng)氣體流量大于所述第二通道中的反應(yīng)氣體流量。
4.如權(quán)利要求3所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，所述脈寬信號包括第一脈寬信號和第二脈寬信號，所述脈寬調(diào)制單元發(fā)出所述第一脈寬信號控制所述第一調(diào)節(jié)閥，所述脈寬調(diào)制單元發(fā)出所述第二脈寬信號控制所述第二調(diào)節(jié)閥，所述第一脈寬信號的占空比大于所述第二脈寬信號的占空比。
5.如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥還包括第三調(diào)節(jié)閥，所述脈寬信號還包括第三脈寬信號，所述第三調(diào)節(jié)閥根據(jù)所述第三脈寬信號穩(wěn)定所述第一通道和第二通道中的反應(yīng)氣體的氣壓。
6.如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，所述供給裝置還包括第一截流管和第二截流管，所述第一截流管接入所述第一通道，所述第一截流管根據(jù)其兩端的氣體壓力差恒定所述第一通道中的反應(yīng)氣體流量；所述第二截流管接入所述第二通道，所述第二截流管根據(jù)其兩端的氣體壓力差恒定所述第二通道中的反應(yīng)氣體流量。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，所述脈寬調(diào)制單元至少包括一脈寬調(diào)制控制器和一參數(shù)設(shè)置平臺，所述脈寬調(diào)制控制器接收通過所述參數(shù)設(shè)置平臺設(shè)置的所述脈寬信號的占空比及頻率參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)發(fā)出所述脈寬信號。
8.如權(quán)利要求7所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，所述供給裝置還包括一反應(yīng)氣體混合腔室，其將多種原料氣體混合成所述反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體混合腔室與所述氣體導(dǎo)入通道連通。
9.如權(quán)利要求7所述的反應(yīng)氣體供給裝置，其特征在于，所述脈寬調(diào)制控制器發(fā)出的脈寬信號的頻率大于50HZ。
10.一種等離子體處理設(shè)備，至少包括反應(yīng)腔室、氣體噴淋單元和權(quán)利要求1至6中任一項所述的反應(yīng)氣體供給裝置，所述反應(yīng)氣體供給裝置通過所述氣體噴淋單元向所述反應(yīng)腔室供給反應(yīng)氣體以進行等離子體處理工藝。
專利摘要本實用新型涉及一種反應(yīng)氣體供給裝置，與等離子體處理設(shè)備配合使用，反應(yīng)氣體供給裝置控制通入反應(yīng)腔室的反應(yīng)氣體流量，該供給裝置包括至少一個氣體導(dǎo)入通道，與氣體噴淋單元連接，反應(yīng)氣體自氣體導(dǎo)入通道導(dǎo)入氣體噴淋單元；至少一個調(diào)節(jié)閥，與氣體導(dǎo)入通道配合使用，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣體導(dǎo)入通道中反應(yīng)氣體的流量；其中，供給裝置還包括一脈寬調(diào)制單元，脈寬調(diào)制單元發(fā)出至少一種脈寬信號控制調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)導(dǎo)入氣體噴淋單元的反應(yīng)氣體的流量。該裝置實現(xiàn)了對氣體導(dǎo)入通道中反應(yīng)氣體流量的精確控制，從而使反應(yīng)腔室中反應(yīng)氣體分布處于一種可控狀態(tài)，實現(xiàn)了對等離子體處理工藝的過程控制。其實施開銷少，結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號C23C16/455GK202830168SQ201220445219
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者李菁, 魏強 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司