專利名稱：反應氣體供給裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種與等離子體處理設備配合使用的反應氣體供給是的裝置。
背景技術：
在等離子體處理工藝中，將多種反應氣體混合后通過氣體噴淋單元導入反應腔室中，對半導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入通道，氣體導入通道與一個反應氣體混合裝置連通，以導入混合后的反應氣體。通常，相同時間內各氣體導入通道中的反應氣體流量不均勻且不易精確控制，從而反應腔室各區域的反應氣體密度也不均勻且處于一種未知的分布狀態，而給等離子體處理工藝帶來不確定性。例如，當反應腔室中央部分的反應氣體密度明顯高于邊緣部分的反應氣體密度時，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、反應程度不同。·現有技術中，采用了調節閥和截流管等裝置來控制各氣體導入通道中反應氣體流量，但仍不能對反應氣體流量實現精確控制，也不能對反應腔室中不同區域的反應氣體分布進行調控。因此，研發人員期望得到一種可精確控制各氣體導入通道中反應氣體流量，從而調控反應腔室中反應氣體分布的反應氣體供給裝置。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種可精確控制各氣體導入通道中反應氣體流量的反應氣體供給裝置。為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下—種反應氣體供給裝置，與等離子體處理設備配合使用，等離子體處理設備至少包括反應腔室和氣體噴淋單元，反應氣體自氣體噴淋單元導入反應腔室，反應氣體供給裝置控制通入反應腔室的反應氣體流量，該供給裝置包括至少一個氣體導入通道，與氣體噴淋單元連接，反應氣體自氣體導入通道導入氣體噴淋單元；至少一個調節閥，與氣體導入通道配合使用，調節閥調節氣體導入通道中反應氣體的流量；其中，供給裝置還包括一脈寬調制單元，脈寬調制單元發出至少一種脈寬信號控制調節閥調節導入氣體噴淋單元的反應氣體的流量。優選地，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，調節閥至少包括第一調節閥和第二調節閥，第一調節閥調節通過第一通道導入第一氣體腔的反應氣體流量，第二調節閥調節通過第二通道導入第二氣體腔的反應氣體流量。優選地，相同時間內第一通道中的反應氣體流量大于第二通道中的反應氣體流量。優選地,脈寬信號包括第一脈寬信號和第二脈寬信號，脈寬調制單兀發出第一脈寬信號控制第一調節閥，脈寬調制單元發出第二脈寬信號控制第二調節閥，第一脈寬信號的占空比大于第二脈寬信號的占空比。優選地，調節閥還包括第三調節閥，脈寬信號還包括第三脈寬信號，第三調節閥根據第三脈寬信號穩定第一通道和第二通道中的反應氣體的氣壓。本實用新型還公開了一種等離子體處理設備，至少包括反應腔室、氣體噴淋單元和反應氣體供給裝置，反應氣體供給裝置通過氣體噴淋單元向反應腔室供給反應氣體以進行等離子體處理工藝。本實用新型提供的反應氣體供給裝置設有一脈寬調制單元，其發出脈寬信號來控制調節閥的動作，實現了對各氣體導入通道中反應氣體流量的精確控制，從而使反應腔室中反應氣體分布處于一種可控狀態，實現了對等離子體處理工藝的過程控制。其實施開銷少，結構簡單。
圖1示出本實用新型第一實施例的反應氣體供給裝置結構示意圖；圖2示出本實用新型第二實施例的反應氣體供給裝置結構示意圖；圖3示出本實用新型第三實施例的反應氣體供給裝置結構示意圖；圖4示出本實用新型第四實施例的反應氣體供給裝置結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細說明。如圖1所示，本實用新型第一實施例提供了一種反應氣體供給裝置，其與等離子體處理設備配合使用，等離子體處理設備包括反應腔室和氣體噴淋單元，反應氣體供給裝置將反應氣體通過氣體噴淋頭導入反應腔室中，再向反應腔室施加射頻功率作用于反應氣體產生等離子體，對放置于反應腔室中的待加工半導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，用于向反應腔室的不同區域導入反應氣體。該反應氣體供給裝置包括2條氣體導入通道，分別為第一通道111、第二通道112，以及2個調節閥，分別為第一調節閥121、第二調節閥122，以及一脈寬調制單元13。第一調節閥121接入第一通道111，以調節第一通道111中反應氣體的流量。第一通道111與氣體噴淋單元的第一氣體腔21連通，以使反應氣體通過第一氣體腔21導入反
應腔室中。第二調節閥122接入第二通道112，以調節第二通道112中反應氣體的流量。第二通道112與氣體噴淋單元的第二氣體腔22連通，以使反應氣體通過第二氣體腔22導入反
應腔室中。第一、第二通道111、112另一端均與同一個反應氣體混合裝置或混合腔室連通(附圖未示出)，以導入混合后的反應氣體。脈寬調制單元13發出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節閥121和第二調節閥122。具體地，當第一脈寬信號為高電平時，第一調節閥121完全打開，反應氣體無阻礙地自第一通道111通入第一氣體腔21中；當第一脈寬信號為低電平時，第一調節閥121關閉，第一通道111被隔斷。當第一脈寬信號具有一定的頻率時，通過控制第一調節閥121，第一通道111的通或斷的狀態會很快地進行切換，即第一調節閥121以較高的頻率開或關，第一調節閥121打開或關閉的頻率對應于第一脈寬信號的頻率，從而根據第一脈寬信號的占空比以及頻率可調節第一通道111中的反應氣體流量。或者，調節閥并不處于完全打開或關閉的狀態，而是為部分打開的狀態，例如，當第一脈寬信號為高電平時，第一調節閥121控制反應氣體以第一流速流經第一通道111 ;當第一脈寬信號為低電平時，第一調節閥121控制反應氣體以第二流速流經第一通道111，其中，第一流速大于第二流速。第一調節閥121在上述兩種狀態間切換的頻率對應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節閥122，根據第二脈寬信號的占空比以及頻率調節第二通道112中的反應氣體流量。進一步地，相同時間內第一通道111中的反應氣體流量大于第二通道112中的反應氣體流量，以使反應腔室中央區域的反應氣體密度高于邊緣區域的反應氣體密度，以滿足等離子體處理工藝對反應氣體分布的要求。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，脈寬調制單元13包括一脈寬調制控制器和一參數設置平臺，用戶通過該參數設置平臺可設置第一、第二脈寬信號的占空比以及頻率等參數，脈寬調制控制器根據這些參數發出第一、第二脈寬信號。進一步地，脈寬調制控制器發出的第一、第二脈寬信號頻率均大于50HZ。圖2示出根據本實用新型第二實施例的反應氣體供給裝置。和第一實施例的反應氣體供給裝置相比，其還包括第三通道113和第三調節閥123，其中第三通道113 —端與第一通道111、第二通道112分別連通，另一端與一個反應氣體混合裝置或混合腔室連通(附圖未示出)，反應氣體自第三通道113分別導入第一通道111、第二通道112中，再導向氣體噴淋單元。第三調節閥123接入第三通道113中，用于穩定第一通道111、第二通道112中的反應氣體的氣壓，另一方面，第三調節閥123可以同時調節第一通道111、第二通道112中的反應氣體流量。具體地，脈寬調制單元13發出第三脈寬信號，根據其占空比以及頻率控制第三調節閥123的調節動作。當第三脈寬信號為高電平時，第三調節閥123完全打開，反應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，當第三脈寬信號為低電平時，第三調節閥123關閉，第三通道113被關閉。第三調節閥123打開或關閉的頻率對應于第三脈寬信號的頻率。或者，第三調節閥123并不處于完全打開或關閉的狀態，而是為部分打開的狀態，例如，當第三脈寬信號為高電平時，第三調節閥123控制反應氣體以較高流速流經第三通道113 ;當第三脈寬信號為低電平時，第三調節閥123控制反應氣體以較低流速流經第三通道113。第三調節閥123在上述兩種狀態間 切換的頻率對應于第三脈寬信號的頻率。脈寬調制單元13還發出第一脈寬信號和第二脈寬信號，分別用于控制第一調節閥121和第二調節閥122。當第一脈寬信號為高電平時，第一調節閥121完全打開，反應氣體無阻礙地自第一通道111通入第一氣體腔21中；當第一脈寬信號為低電平時，第一調節閥121關閉，第一通道111被隔斷。或者，調節閥并不處于完全打開或關閉的狀態，而是為部分打開的狀態，高、低電平分別對應于反應氣體不同的流速。即第一脈寬信號根據其占空比以及頻率來調節第一通道111中的反應氣體流量，第二脈寬信號以同樣的原理控制第二調節閥122，根據第二脈寬信號的占空比以及頻率調節第二通道112中的反應氣體流量。進一步地，相同時間內第一通道111中的反應氣體流量大于第二通道112中的反
應氣體流量。·[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，脈寬調制單元13包括一脈寬調制控制器和一參數設置平臺，用戶通過該參數設置平臺可設置第一、第二、第三脈寬信號的占空比以及頻率等參數，脈寬調制控制器根據這些參數發出第一、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、第二和第三調節閥121、122、123為氣動調節閥。圖3示出根據本實用新型第三實施例的反應氣體供給裝置。和第二實施例的反應氣體供給裝置相比，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，并根據該第一截流管141兩端的反應氣體壓力差，使第一通道111中的反應氣體流量保持恒定。第二截流管142接入第二通道112中，并根據該第二截流管142兩端的反應氣體壓力差，使第二通道112中的反應氣體流量保持恒定。進一步地，相同時間內第一通道111中的反應氣體流量大于第二通道112中的反
應氣體流量。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示出根據本實用新型第四實施例的反應氣體供給裝置。和第三實施例的反應氣體供給裝置相比，其還包括一反應氣體混合腔室15，混合腔室15還設有多個反應氣體導入口(附圖未示出)，反應氣體在該混合腔室15中進行充分地、均勻地混合，再依次通過氣體導入通道、氣體噴淋單元進入到反應腔室中與半導體待加工件進行等離子體處理工藝。本領域技術人員理解，本實用新型提供的反應氣體供給裝置可以包括一個或多個氣體導入通道，以及一個或多個調節閥，只要調節閥能受到脈寬調制單元的控制，來相應地調節氣體導入通道中的反應氣體流量，均應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備(附圖未示出)，包括反應腔室、氣體噴淋單元和反應氣體供給裝置，反應氣體供給裝置通過氣體噴淋單元向反應腔室供給反應氣體，再由射頻電源向反應腔室施加射頻功率作用于反應氣體后產生等離子體，對放置于反應腔室中的待加工半導體工件進行等離子體處理工藝。其中，反應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構，均可實施本實用新型，并達成類同的技術效果。以上所述的僅為本實用新型的優選實施例，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容所作的等同結構變化，同理均應包含在本實用新型的 保護范圍內。
權利要求1.一種反應氣體供給裝置，與等離子體處理設備配合使用，所述等離子體處理設備至少包括反應腔室和氣體噴淋單元，所述反應氣體自所述氣體噴淋單元導入所述反應腔室，所述反應氣體供給裝置控制通入所述反應腔室的反應氣體流量，所述供給裝置包括 至少一個氣體導入通道，與所述氣體噴淋單元連接，所述反應氣體自所述氣體導入通道導入所述氣體噴淋單元； 至少一個調節閥，與所述氣體導入通道配合使用，所述調節閥調節所述氣體導入通道中所述反應氣體的流量； 其特征在于，所述供給裝置還包括一脈寬調制單元，所述脈寬調制單元發出至少一種脈寬信號控制所述調節閥調節導入所述氣體噴淋單元的反應氣體的流量。
2.如權利要求1所述的反應氣體供給裝置，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，所述調節閥至少包括第一調節閥和第二調節閥，所述第一調節閥調節通過所述第一通道導入所述第一氣體腔的反應氣體流量，所述第二調節閥調節通過所述第二通道導入所述第二氣體腔的反應氣體流量。
3.如權利要求2所述的反應氣體供給裝置，其特征在于，相同時間內所述第一通道中的反應氣體流量大于所述第二通道中的反應氣體流量。
4.如權利要求3所述的反應氣體供給裝置，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，所述脈寬調制單元發出所述第一脈寬信號控制所述第一調節閥，所述脈寬調制單元發出所述第二脈寬信號控制所述第二調節閥，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.如權利要求4所述的反應氣體供給裝置，其特征在于，所述調節閥還包括第三調節閥，所述脈寬信號還包括第三脈寬信號，所述第三調節閥根據所述第三脈寬信號穩定所述第一通道和第二通道中的反應氣體的氣壓。
6.如權利要求5所述的反應氣體供給裝置，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其兩端的氣體壓力差恒定所述第一通道中的反應氣體流量；所述第二截流管接入所述第二通道，所述第二截流管根據其兩端的氣體壓力差恒定所述第二通道中的反應氣體流量。
7.如權利要求1至6中任一項所述的反應氣體供給裝置，其特征在于，所述脈寬調制單元至少包括一脈寬調制控制器和一參數設置平臺，所述脈寬調制控制器接收通過所述參數設置平臺設置的所述脈寬信號的占空比及頻率參數，并根據所述參數發出所述脈寬信號。
8.如權利要求7所述的反應氣體供給裝置，其特征在于，所述供給裝置還包括一反應氣體混合腔室，其將多種原料氣體混合成所述反應氣體，所述反應氣體混合腔室與所述氣體導入通道連通。
9.如權利要求7所述的反應氣體供給裝置，其特征在于，所述脈寬調制控制器發出的脈寬信號的頻率大于50HZ。
10.一種等離子體處理設備，至少包括反應腔室、氣體噴淋單元和權利要求1至6中任一項所述的反應氣體供給裝置，所述反應氣體供給裝置通過所述氣體噴淋單元向所述反應腔室供給反應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氣體供給裝置，與等離子體處理設備配合使用，反應氣體供給裝置控制通入反應腔室的反應氣體流量，該供給裝置包括至少一個氣體導入通道，與氣體噴淋單元連接，反應氣體自氣體導入通道導入氣體噴淋單元；至少一個調節閥，與氣體導入通道配合使用，調節閥調節氣體導入通道中反應氣體的流量；其中，供給裝置還包括一脈寬調制單元，脈寬調制單元發出至少一種脈寬信號控制調節閥調節導入氣體噴淋單元的反應氣體的流量。該裝置實現了對氣體導入通道中反應氣體流量的精確控制，從而使反應腔室中反應氣體分布處于一種可控狀態，實現了對等離子體處理工藝的過程控制。其實施開銷少，結構簡單。
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 優先權日2012年9月3日
發明者李菁, 魏強 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司