氣體傳輸裝置及其氣體分流裝置的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于等離子體處理腔室的氣體輸送裝置，所述氣體輸送裝置包括：至少一氣體源，其提供制程氣體并輸送至氣體分流裝置；氣體分流裝置，其串聯(lián)于所述氣體源，將制程氣體分別按照比例分離成至少兩路輸送至至少兩路氣體通道；壓力計(jì)，其并聯(lián)于所述兩路氣路通道的其中之一；其中，在每路氣體通道上串聯(lián)一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室的上游，所述氣體通道連接于所述腔室的氣體噴淋頭。本發(fā)明能夠通過壓力計(jì)上的度數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)壓力值進(jìn)行比較，從而判斷是否需要更換氣體分流裝置。本發(fā)明能夠快速有效地判斷氣體分流裝置是否需要更換。
【專利說明】氣體傳輸裝置及其氣體分流裝置的測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體傳輸裝置及其氣體分流裝置的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體處理腔室利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣體，然后再對該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來激發(fā)和維持等離子體，以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對半導(dǎo)體基片和等離子平板進(jìn)行加工。
[0003]在等離子體處理腔室的具有一氣體傳輸裝置連接于氣體噴淋頭用于將制程氣體輸送至腔室內(nèi)部，以對腔室內(nèi)的基片進(jìn)行制程。氣體傳輸裝置將氣體分成至少兩路傳輸至腔室內(nèi)部，每路氣路都根據(jù)制程需要設(shè)置了必要的比例，而執(zhí)行氣體分配的裝置主要是氣體分流裝置(gas splitter),因此，氣體分流裝置對制程氣體的分配尤為關(guān)鍵，若氣體分配不準(zhǔn)確會對整個(gè)制程造成影響。
[0004]因此，業(yè)內(nèi)需要一種能夠檢測氣體分流裝置的機(jī)制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對【背景技術(shù)】中的上述問題，本發(fā)明提出了一種氣體傳輸裝置及其氣體分流裝置的測試方法。
[0006]本發(fā)明第一方面提供了一種用于等離子體處理腔室的氣體輸送裝置，其中，所述氣體輸送裝置包括:
[0007]至少一氣體源，其提供制程氣體并輸送至氣體分流裝置；
[0008]氣體分流裝置，其串聯(lián)于所述氣體源，將制程氣體分別按照比例分離成至少兩路輸送至至少兩路氣體通道；
[0009]壓力計(jì)，其并聯(lián)于所述兩路氣路通道的其中之一；
[0010]其中，在每路氣體通道上串聯(lián)一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室的上游，所述氣體通道連接于所述腔室的氣體噴淋頭。
[0011]進(jìn)一步地，每路所述氣體通道上還分別連接有串聯(lián)在一起的若干其他氣體組件，所述若干其他氣體組件位于氣體分流裝置和其對應(yīng)的所述流量限制器之間。
[0012]進(jìn)一步地，所述若干其他氣體組件包括以下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):閥門、過濾裝置。
[0013]進(jìn)一步地，所述壓力計(jì)位于所述流量限制器的上游。
[0014]進(jìn)一步地，所述氣體輸送裝置具有第一氣體通道和第二氣體通道，所述第一氣體通道輸送氣體至所述等離子體處理腔室內(nèi)的中心區(qū)域，所述第二氣體通道輸送氣體至所述等離子體處理腔室內(nèi)的邊緣區(qū)域。
[0015]進(jìn)一步地，所述第一氣體通道和第二氣體通道輸送氣體量的比例為3?5。[0016]進(jìn)一步地，所述氣體限制裝置包括限流孔。
[0017]本發(fā)明第二方面提供了一種用于等離子體處理腔室的測試氣體分流裝置的方法，其中，所述等離子體處理腔室具有根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0018]設(shè)置一標(biāo)準(zhǔn)壓力值；
[0019]氣體源輸出制程氣體，并通過所述氣體輸送裝置將制程氣體輸送至所述腔室；
[0020]利用壓力計(jì)測量即時(shí)壓力值，若所述即時(shí)壓力值和標(biāo)準(zhǔn)壓力值的差值超過預(yù)定閾值則應(yīng)當(dāng)更換氣體分流裝置。
[0021]進(jìn)一步地，所述方法還包括如下步驟:利用壓力計(jì)測量即時(shí)壓力值，若所述即時(shí)壓力值和標(biāo)準(zhǔn)壓力值不同則應(yīng)當(dāng)更換氣體分流裝置。
[0022]進(jìn)一步地，所述方法還包括如下步驟:在氣體分流裝置處于正常工作狀態(tài)時(shí)，測得標(biāo)準(zhǔn)壓力值。
[0023]本發(fā)明提供的氣體傳輸裝置及其氣體分流裝置的測試方法能夠快速準(zhǔn)確地測量氣體分流裝置，以及時(shí)更換所述氣體分流裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的于等離子體處理腔室的氣體傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的用于等離子體處理腔室的氣體傳輸裝置的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的氣體分流裝置的測試方法的步驟流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。
[0028]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的于等離子體處理腔室Cl的氣體傳輸裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，氣體源(未示出)將制程氣體混合以后通過氣體分流裝置101分成若干路分別輸送到對應(yīng)的第一氣體通道102a和第二氣體通道102b，在第一氣體通道中還串聯(lián)有其他氣體組件103a，在第二氣體通道中海串聯(lián)有其他氣體組件103b。其他氣體組件103a、103b包括閥門或者過濾裝置等。第一氣體通道102a和第二氣體通道102b分別連接入腔室Cl中的氣體噴淋頭，以對基片進(jìn)行制程。
[0029]其中，第一氣體通道102a和第二氣體通道102b中通入氣體的量具有一定比例，而該比例是由氣體分流裝置101來決定的，一旦氣體分流裝置101對比例的控制不準(zhǔn)確，就會對整個(gè)制程造成影響，因此需要一種氣體分流裝置的測試機(jī)制。
[0030]其中一種測試機(jī)制應(yīng)是直接用測試裝置串聯(lián)在每個(gè)氣體通道中測試其氣體流量，再計(jì)算得出若干氣體通道中的比例，若比例和氣體分流裝置預(yù)先設(shè)定的比例不同，則可以確定氣體分流裝置不精確。
[0031]然而，測試裝置會對氣體通道本身的壓力造成影響，因此測試結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。以流量檢測器充當(dāng)測試裝置為例，其輸入和輸出由其本身的功能和結(jié)構(gòu)決定會產(chǎn)生很大的壓降。然而，氣體分流裝置也在性能上要求其下游的壓力不能太大，因此，將流量監(jiān)測器設(shè)置于氣體分流裝置的下游是不合適的，這樣的檢測裝置會導(dǎo)致氣體分流裝置的工作狀況惡化，甚至?xí)?dǎo)致氣體分流裝置無法工作。
[0032]如圖2所示，本發(fā)明第一方面提供了一種用于等離子體處理腔室C2的氣體輸送裝置200，其中，所述等離子體處理腔室C2典型地為一等離子體刻蝕腔室。
[0033]具體地，刻蝕腔室C2具有一個(gè)處理腔體，處理腔體基本上為柱形，且處理腔體側(cè)壁基本上垂直，處理腔體內(nèi)具有相互平行設(shè)置的上電極和下電極。通常，在上電極與下電極之間的區(qū)域?yàn)樘幚韰^(qū)域，該區(qū)域?qū)⑿纬筛哳l能量以點(diǎn)燃和維持等離子體。在靜電夾盤上方放置待要加工的基片，該基片可以是待要刻蝕或加工的半導(dǎo)體基片或者待要加工成平板顯示器的玻璃平板。其中，所述靜電夾盤用于夾持基片。反應(yīng)氣體輸入至處理腔體內(nèi)，一個(gè)或多個(gè)射頻電源可以被單獨(dú)地施加在下電極上或同時(shí)被分別地施加在上電極與下電極上，用以將射頻功率輸送到下電極上或上電極與下電極上，從而在處理腔體內(nèi)部產(chǎn)生大的電場。大多數(shù)電場線被包含在上電極和下電極之間的處理區(qū)域內(nèi)，此電場對少量存在于處理腔體內(nèi)部的電子進(jìn)行加速，使之與輸入的反應(yīng)氣體的氣體分子碰撞。這些碰撞導(dǎo)致反應(yīng)氣體的離子化和等離子體的激發(fā)，從而在處理腔體內(nèi)產(chǎn)生等離子體。反應(yīng)氣體的中性氣體分子在經(jīng)受這些強(qiáng)電場時(shí)失去了電子，留下帶正電的離子。帶正電的離子向著下電極方向加速，與被處理的基片中的中性物質(zhì)結(jié)合，激發(fā)基片加工，即刻蝕、淀積等。在等離子體處理腔室的合適的某個(gè)位置處設(shè)置有排氣區(qū)域，排氣區(qū)域與外置的排氣裝置(例如真空泵泵)相連接，用以在處理過程中將用過的反應(yīng)氣體及副產(chǎn)品氣體抽出腔室。
[0034]其中，如圖2所示，在本實(shí)施例中，刻蝕腔室C2的氣體噴淋頭連接有一氣體傳輸裝置，所述氣體輸送裝置200包括至少一氣體源(未示出)，其用于提供制程氣體，具體地，其將制程所需氣體混合在一起，并輸送至氣體分流裝置201。氣體分流裝置201串聯(lián)于所述氣體源，將制程氣體分別按照比例分離成若干路路輸送至若干路氣體通道，在本實(shí)施例中，包括兩個(gè)氣體通道，其分別是第一氣體通道202a和第二氣體通道202b，具體地，氣體分流裝置201按照預(yù)先設(shè)定的比例將制程氣體按照該比例分別輸送入第一氣體通道202a和第二氣體公道202b。所述氣體分流裝置200還包括一壓力計(jì)204，其并聯(lián)于所述若干路氣路通道的其中之一，如圖2所示，在本實(shí)施例中，所述壓力計(jì)204并聯(lián)于第一氣體通道202a。其中，在每路氣體通道上串聯(lián)一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室C2的上游。具體地，在第一氣體通道202a上串聯(lián)有第一流量限制器204a，在第二氣體通道202b上串聯(lián)有第二流量限制器204b，其中，所述第一流量限制器204a和第二流量限制器204b緊鄰所述刻蝕腔室C2的上游。
[0035]進(jìn)一步地，每路所述氣體通道上還分別連接有串聯(lián)在一起的若干其他氣體組件，所述若干其他氣體組件位于氣體分流裝置和其對應(yīng)的所述流量限制器之間。具體地，參見圖2，在第一氣體通道202a上串聯(lián)有其他氣體組件203a，在第二氣體通道202b上串聯(lián)有其他氣體組件203b，并且，所述其他氣體組件203a位于氣體分流裝置201和第一流量限制器204a之間，所述其他氣體組件203b位于氣體分流裝置201和第二流量限制器204b之間。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在本實(shí)施例中，我們僅在每個(gè)氣路中分別示出了一個(gè)其他氣體組件203a和203b，但是其不限于此，其他氣體組件可以為串聯(lián)在一起的若干組件。
[0037]進(jìn)一步地，所述若干其他氣體組件203a和203b包括以下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):閥門、
過濾裝置等。[0038]進(jìn)一步地，所述壓力計(jì)204位于所述第一流量限制器204a的上游。
[0039]進(jìn)一步地，所述氣體輸送裝置200具有第一氣體通道202a和第二氣體通道202b，所述第一氣體通道202a輸送氣體至所述等離子體處理腔室內(nèi)C2的中心區(qū)域，所述第二氣體通道202b輸送氣體至所述等離子體處理腔室內(nèi)的邊緣區(qū)域。具體地，第一氣體通道202a輸送的氣體用于對等離子體處理腔室內(nèi)C2中的基片中心區(qū)域的制程，而第二氣體通道202b輸送的氣體用于對等離子體處理腔室內(nèi)C2中的基片邊緣區(qū)域的制程。
[0040]進(jìn)一步地，所述第一氣體通道202a和第二氣體202b通道輸送氣體量的比例為3?5。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，若干氣路的氣體輸送比例應(yīng)根據(jù)具體工藝需要進(jìn)行調(diào)整。
[0041]因此，本發(fā)明提供的氣體輸送裝置200能夠準(zhǔn)確測量氣體分流裝置。一般來說，若制程出現(xiàn)問題一般有兩方面的因素，一方面是腔室內(nèi)部組件影響的，另一方面則是由于氣體分流裝置分配比例不準(zhǔn)確造成的。首先，我們需要將腔室內(nèi)部組件的因素排除，而流量限制器的性能決定了其能夠使其流量只和上游的組件有關(guān)，也就是屏蔽了下游組件(例如腔室內(nèi)部因素)的各種影響。在這種情況下，可以在制程之前現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)得出氣體分流裝置在正常工作時(shí)候由壓力計(jì)204測出的壓力讀數(shù)，假設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)壓力值。由于流量限制器“屏蔽”掉了下游組件的影響，而在上游組件中，壓力計(jì)204以及其他氣體組件203a、203b按照其性能都不可能對第一氣體通道202a中的壓力造成任何影響，因此，若第一氣體通道202a中的壓力發(fā)生變化，則可以認(rèn)為是氣體分流裝置的分流不準(zhǔn)確，因此可以對氣體分流裝置進(jìn)行更換。在制程中可以繼續(xù)隨意讀取壓力計(jì)204測出的壓力讀數(shù)，S卩即時(shí)壓力值。若即時(shí)壓力值和之前設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力值不同，工程師則可以更換氣體分流裝置。
[0042]進(jìn)一步地，所述氣體限制裝置包括限流孔(orifice)。限流孔的特性在于，其壓力和流量是成正比的，而且其上游和下游的壓力比一定是超過2倍。限流孔板可以作為流量測量元件用來測量流量，也可以作為節(jié)流元件用來限定流量和降低壓力。當(dāng)限流孔前后存在一定壓差，流體流經(jīng)限流孔，對于一定的孔徑，流經(jīng)限流孔的流量隨著壓差增大而增大。但當(dāng)壓差超過某一數(shù)值(稱為臨界壓差)時(shí)，，這時(shí)，無論壓差如何增加，流經(jīng)限流孔的流量將維持在一定數(shù)值而不再增加。限流限流孔就是根據(jù)這一原理來限定流體的流量和降低壓力的。因此，不論限流孔的上游壓力如何變化，其流過限流孔的氣體流速是確定的，則在其上游帶來變化的因素只有氣體分流裝置一個(gè)。
[0043]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的氣體分流裝置的測試方法的步驟流程圖，如圖3所示，本發(fā)明第二方面提供了一種用于等離子體處理腔室C2的測試氣體分流裝置201的方法，其中，所述等離子體處理腔室C2具有前文所述的氣體輸送裝置200，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0044]設(shè)置一標(biāo)準(zhǔn)壓力值；
[0045]氣體源輸出制程氣體，并通過所述氣體輸送裝置200將制程氣體輸送至所述腔室C2 ；
[0046]利用壓力計(jì)204測量即時(shí)壓力值，若所述即時(shí)壓力值和標(biāo)準(zhǔn)壓力值的差值超過標(biāo)準(zhǔn)壓力值預(yù)定閾值則應(yīng)當(dāng)更換氣體分流裝置201。
[0047]進(jìn)一步地，所述預(yù)定閾值典型地為1%。
[0048]進(jìn)一步地，所述方法還包括如下步驟:利用壓力計(jì)204測量即時(shí)壓力值，若所述即時(shí)壓力值和標(biāo)準(zhǔn)壓力值不同則應(yīng)當(dāng)更換氣體分流裝置201。[0049]進(jìn)一步地，所述方法還包括如下步驟:在氣體分流裝置201處于正常工作狀態(tài)時(shí)，測得標(biāo)準(zhǔn)壓力值。例如，工程師可以在制程所得基片的工藝達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)為此時(shí)的氣體分流裝置201是處于正常工作狀態(tài)下的，因此此時(shí)的壓力計(jì)204的度數(shù)則可以作為標(biāo)準(zhǔn)壓力值。
[0050]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于等離子體處理腔室的氣體輸送裝置，其中，所述氣體輸送裝置包括: 至少一氣體源，其提供制程氣體并輸送至氣體分流裝置； 氣體分流裝置，其連接于所述氣體源，將制程氣體分別按照比例分離成至少兩路輸送至至少兩路氣體通道； 壓力計(jì)，其并聯(lián)于所述兩路氣路通道的其中之一； 其中，在每路氣體通道上串聯(lián)一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室的上游，所述氣體通道連接于所述腔室的氣體噴淋頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送裝置，其特征在于，每路所述氣體通道上還分別連接有串聯(lián)在一起的若干其他氣體組件，所述若干其他氣體組件位于氣體分流裝置和其對應(yīng)的所述流量限制器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述若干其他氣體組件包括以下任一項(xiàng)或任多項(xiàng):閥門、過濾裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述壓力計(jì)位于所述流量限制器的上游。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體輸送裝置具有第一氣體通道和第二氣體通道，所述第一氣體通道輸送氣體至所述等離子體處理腔室內(nèi)的中心區(qū)域，所述第二氣體通道輸送氣體至所述等離子體處理腔室內(nèi)的邊緣區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述第一氣體通道和第二氣體通道輸送氣體量的比例為:3~5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體限制裝置包括限流孔。
8.一種用于等離子體處理腔室的測試氣體分流裝置的方法，其中，所述等離子體處理腔室具有根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 設(shè)置一標(biāo)準(zhǔn)壓力值； 氣體源輸出制程氣體，并通過所述氣體輸送裝置將制程氣體輸送至所述腔室； 利用壓力計(jì)測量即時(shí)壓力值，若所述即時(shí)壓力值和標(biāo)準(zhǔn)壓力值的差值超過預(yù)定閾值則應(yīng)當(dāng)更換氣體分流裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:利用壓力計(jì)測量即時(shí)壓力值，若所述即時(shí)壓力值和標(biāo)準(zhǔn)壓力值不同則應(yīng)當(dāng)更換氣體分流裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:在氣體分流裝置處于正常工作狀態(tài)時(shí)，測得標(biāo)準(zhǔn)壓力值。
【文檔編號】H01J37/244GK103928284SQ201310013461
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】魏強(qiáng) 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司