本發(fā)明屬于等離子體處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體組分自動控制的等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備。

背景技術(shù)：

化學(xué)氣相沉積(CVD)是半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，包括大范圍的絕緣材料，大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。從理論上來說，它是很簡單的：兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個反應(yīng)室內(nèi)，然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。沉積氮化硅膜(Si₃N₄)就是一個很好的例子，它是由硅烷和氮反應(yīng)形成的。

等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）是將低壓氣體放電形成的等離子體應(yīng)用于化學(xué)氣相沉積的一項具有發(fā)展前途的新技術(shù)。是利用等離子激發(fā)的化學(xué)氣相沉積，借助于氣體輝光放電產(chǎn)生的低溫等離子體，增強了反應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)活性，促進(jìn)了氣體間的化學(xué)反應(yīng)，從而在低溫下也能在基片上形成新的固體膜。因為其沉積溫度低，沉積速率快，膜厚均勻性好等優(yōu)點，正得到越來越多的應(yīng)用。PECVD是依靠等離子體中電子的動能去激活氣相的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中氣相的成分是在時刻變化著的，而這個變化過程卻一直是個未知數(shù)，因為目前為止沒有設(shè)備可以做到在PECVD工作的時候?qū)崟r監(jiān)控其內(nèi)部成分的變化，更沒有一種有效的方法做到實時精確控制PECVD氣相組份，以達(dá)到更好的沉積效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

雖然PECVD的成膜性能好，沉積效率高，但是市面上的PECVD設(shè)備都不能做到精確控制反應(yīng)氣體的組份。對于PECVD過程中的活性因子的控制更是束手無策。

本發(fā)明可以解決如上問題。為了達(dá)到更好的沉積效果，更快的沉積速率，通過完全自動化的控制反應(yīng)的中間過程的參數(shù)，包括反應(yīng)氣體成分和比例、等離子體密度和電子能量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:

一種氣體組分自動控制的等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括真空腔室，所述真空腔室上開設(shè)有快接接口，所述快接接口通過取樣氣路與用于檢測真空腔室內(nèi)氣體組分的氣相檢測系統(tǒng)連接，氣相檢測系統(tǒng)的輸出端與控制及反饋系統(tǒng)連接并將檢測結(jié)果輸出至控制及反饋系統(tǒng)，控制及反饋系統(tǒng)的輸出端與質(zhì)量流量計連接，控制及反饋系統(tǒng)輸出控制信號來控制質(zhì)量流量計給氣量的大小。

進(jìn)一步地，所述等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括工作氣體源，所述工作氣體源依次與氣壓表、第一控制閥、第一壓力傳感器、質(zhì)量流量計、第二控制閥和第二壓力傳感器連接，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器實時檢測氣路的壓力并將檢測結(jié)果反饋至控制及反饋系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述氣相檢測系統(tǒng)為氣相色譜儀。

進(jìn)一步地，所述等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括等離子體發(fā)生系統(tǒng)，所述等離子體發(fā)生系統(tǒng)為射頻等離子體系統(tǒng)、微波等離子體系統(tǒng)或直流高壓等離子體系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述控制及反饋系統(tǒng)采用中央處理器。

進(jìn)一步地，所述控制及反饋系統(tǒng)還包括用于顯示氣體組分的顯示部件。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明通過在等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備中添加氣相檢測系統(tǒng)和控制及反饋系統(tǒng)來實時檢測并調(diào)控真空腔室內(nèi)的氣體組分，以達(dá)到提高成膜質(zhì)量和提高成膜速率的效果。首次在工業(yè)化的等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備上添加氣體組分并通過控制及反饋系統(tǒng)集成，將實時監(jiān)測與參數(shù)控制聯(lián)動，獲得精確控制的終端產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中添加氣相檢測系統(tǒng)和控制及反饋系統(tǒng)的等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下述實施例是對于本發(fā)明內(nèi)容的進(jìn)一步說明以作為對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神的簡單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。

參見圖1-2，等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備即為現(xiàn)有技術(shù)中常用的設(shè)備，包括真空腔室10、工作氣體源20、等離子體發(fā)生系統(tǒng)30、上電極60、下電極70、支撐80、支撐耳90、上蓋板100及基材110等，所述等離子體發(fā)生系統(tǒng)30為射頻等離子體系統(tǒng)、微波等離子體系統(tǒng)或直流高壓等離子體系統(tǒng)。真空腔室10的一側(cè)開設(shè)有快接接口11，所述快接接口11通過取樣氣路41與用于檢測真空腔室10內(nèi)氣體組分的氣相檢測系統(tǒng)40連接，氣相檢測系統(tǒng)40的輸出端與控制及反饋系統(tǒng)50連接并將檢測結(jié)果輸出至控制及反饋系統(tǒng)50，控制及反饋系統(tǒng)50的輸出端與質(zhì)量流量計21連接，控制及反饋系統(tǒng)50輸出控制信號來控制質(zhì)量流量計21給氣量的大小。氣相檢測系統(tǒng)40檢測氣體組分后輸出檢測結(jié)果，控制及反饋系統(tǒng)50對上述檢測結(jié)果進(jìn)行分析，若檢測結(jié)果大于預(yù)定設(shè)定值，控制及反饋系統(tǒng)50輸出控制信號來控制質(zhì)量流量計21減小氣量，若檢測結(jié)果小于預(yù)定設(shè)定值，控制及反饋系統(tǒng)50輸出控制信號來控制質(zhì)量流量計21增大氣量。所述工作氣體源20依次與氣壓表22、第一控制閥23、第一壓力傳感器24、質(zhì)量流量計21、第二控制閥25和第二壓力傳感器26連接，第一壓力傳感器24和第二壓力傳感器26實時檢測氣路的壓力并將檢測結(jié)果反饋至控制及反饋系統(tǒng)50。

氣相檢測系統(tǒng)優(yōu)選為氣相色譜儀，氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

所述控制及反饋系統(tǒng)50采用中央處理器。

所述控制及反饋系統(tǒng)50還包括用于顯示氣體組分的顯示部件。