一种气体输送系统及半导体处理装置的制作方法

本发明涉及半导体处理技术领域，更为具体地说，涉及一种气体输送系统及半导体处理装置。

背景技术：

用于集成电路的制造的半导体处理工艺中包括有：化学气相沉积工艺、等离子体处理工艺等。其中主要是利用等离子处理工艺实现对半导体基片的处理，所述等离子体处理工艺的原理包括：使用射频功率源驱动等离子体处理装置(例如电感耦合线圈)产生较强的高频交变磁场，使得低压的处理气体被电离产生等离子体。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，活性粒子可以和待处理半导体基片的表面发生多种物理和化学反应，使得晶圆表面的形貌发生改变，即完成等离子体处理工艺。

在等离子处理工艺中需要向反应腔内通入特定流量、特定气压和特定气体成分的反应气体或者其它辅助气体。而想要获得这些具有特定参数的反应气体或辅助气体需要一个能精确控制气体流量、压力的输送系统连接在气源和反应腔之间。而根据现有的设备厂商提供的设备，为节省占地面积，半导体设备通常为多个反应腔室的簇群，由于反应工艺的需要，每个反应腔内都需要输送多路反应气体，因此，等离子体处理装置中的气体输送系统不仅要流量控制精确，还需要尽量精简、集成，以减小占地面积，同时节约设备成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种气体输送系统及半导体处理装置，有效解决现有技术存在的技术问题，提高了半导体处理装置的性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种气体输送系统，包括：

气体调节装置，所述气体调节装置的输入端接入处理气体，所述气体调节装置用于调节所述处理气体的压力后输出；

以及，多个支路气体管路，每一所述支路气体管路均包括依次连接的支路开关阀、缓冲器、第一气动阀及质量流量控制器，其中，所述支路开关阀的输入端与所述气体调节装置的输入端相连，所述质量流量控制器的输出端连接相应的反应腔。可选的，所述气体调节装置包括依次连接的主开关阀和调压阀，其中，所述主开关阀的输入端接入所述处理气体，所述调压阀的输出端连接所述支路开关阀的输入端。

可选的，所述气体调节装置还包括连接于所述调压阀与所述支路开关阀之间的过滤器。

可选的，所述气体调节装置还包括连接于所述调压阀与所述支路开关阀之间的压力表。

可选的，所述缓冲器包括依次连接的输入管道、缓冲腔体和输出管道，其中，在垂直气体流向的方向上，所述缓冲腔体的截面宽度大于所述输入管道及所述输出管道的截面宽度。

可选的，所述缓冲器还包括：

设置于所述缓冲腔体内的平衡板；

固定于所述平衡板朝向所述输出管道一侧、且与所述输出管道的端口相对应的提升阀；

以及，连接于所述缓冲腔体的内壁与所述平衡板朝向所述输出管道一侧板面的第一弹簧组件，及连接于所述缓冲腔体的内壁与所述平衡板朝向所述输入管道一侧板面的第二弹簧组件。

可选的，所述平衡板在垂直气体流向的方向上的侧壁还设置有密封圈，且所述密封圈与所述缓冲腔体的内壁接触；

以及，所述平衡板上设置有多个气体通孔。

可选的，所述质量流量控制器为压力式质量流量控制器。

可选的，所述支路气体管路还包括连接于所述质量流量控制器和所述反应腔之间的第二气动阀。

相应的，本发明还提供了一种半导体处理装置，所述半导体处理装置包括至少一个反应腔，及至少一个如上述的气体输送系统；

其中，任意一所述反应腔与至少一个所述气体传输系统相连。

可选的，所述半导体处理装置为等离子体处理装置。

相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：

本发明提供了一种气体输送系统及半导体处理装置，包括：气体调节装置，所述气体调节装置的输入端接入处理气体，所述气体调节装置用于调节所述处理气体的压力后输出；以及，多个支路气体管路，每一所述支路气体管路均包括依次连接的支路开关阀、缓冲器、第一气动阀及质量流量控制器，其中，所述支路开关阀的输入端与所述气体调节装置的输入端相连，所述质量流量控制器的输出端连接相应的反应腔。

由上述内容可知，本发明提供的技术方案，在保证气体输送系统能够将处理气体输送到反应腔的基础上，使多个支路气体管路共用同一个气体调节装置，进而能够减少气体输送系统的组成部件而使其结构简单、占用面积小，且能够降低半导体处理装置的成本；并且，每一支路气体管路中均设置有一缓冲器，不仅能够起到稳定所在支路气体管路的传输气体的压力的作用，还能够消除其他支路气体管路在突然关闭或突然开启时造成的传输气体的压力不稳的影响，进而提高了半导体处理装置的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种气体输送系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种气体输送系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种气体输送系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种缓冲器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种缓冲器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种缓冲器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所述，在等离子处理工艺中需要向反应腔内通入特定流量、特定气压和特定气体成分的反应气体或者其它辅助气体。而想要获得这些具有特定参数的反应气体或辅助气体需要一个能精确控制气体流量、压力的输送系统连接在气源和反应腔之间。而根据现有的设备厂商提供的设备，为节省占地面积，半导体设备通常为多个反应腔室的簇群，由于反应工艺的需要，每个反应腔内都需要输送多路反应气体，因此，等离子体处理装置中的气体输送系统不仅要流量控制精确，还需要尽量精简、集成，以减小占地面积，同时节约设备成本。

基于此，本发明实施例提供了一种气体输送系统及半导体处理装置，有效解决现有技术存在的技术问题，提高了半导体处理装置的性能。为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图6对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。

参考图1所示，为本发明实施例提供的一种气体输送系统的结构示意图，根据图1所示，每条气体输送系统用于向若干个不同的反应腔室供应一种或几种特定的工艺反应所需气体。具体而言，本发明实施例提供的气体输送系统包括：

气体调节装置100，所述气体调节装置100的输入端接入处理气体，所述气体调节装置100用于调节所述处理气体的压力后输出；

以及，多个支路气体管路200，每一所述支路气体管路200均包括依次连接的支路开关阀210、缓冲器220、第一气动阀230及质量流量控制器240，其中，所述支路开关阀210的输入端与所述气体调节装置100的输入端相连，所述质量流量控制器240的输出端连接相应的反应腔。

进一步的，本发明提供的所述支路气体管路还包括连接于所述质量流量控制器240和所述反应腔之间的第二气动阀250，其中，第二气动阀250的输出端连接相应的反应腔，进一步提高对支路气体管路的气体输送控制能力。

可以理解的，本发明实施例提供的技术方案，在保证气体输送系统能够将处理气体输送到反应腔的基础上，使输送同类型处理气体的多个支路气体管路共用同一个气体调节装置，进而能够减少气体输送系统的组成部件而使其结构简单、占用面积小，且能够降低半导体处理装置的成本；并且，每一支路气体管路中均设置有一缓冲器，不仅能够起到稳定所在支路气体管路的传输气体的压力的作用，还能够消除其他支路气体管路在突然关闭或突然开启时造成的传输气体的压力不稳的影响，进而提高了半导体处理装置的性能。

在本发明一实施例中，本发明所提供的质量流量控制器(massflowcontroller，mfc)可以进一步为对压力不敏感的mfc(pressureinsensitivemfc)。可选的，本发明实施例提供的所述质量流量控制器为压力式质量流量控制器。

可以理解的，本发明实施例提供的气体输送系统采用压力式质量流量控制器，能够提高气体流量的控制精度而消除气体控制不稳定性影响。其次，由于压力式mfc无需对其内部进行加热而降低了内壁与处理气体之间的反应能力，进而增加了其抗腐蚀的性能；同时还可以对mfc内部进行pfa(可熔性聚四氟乙烯)镀膜，进一步提高抗腐蚀性能。

在本发明一实施例中，本发明提供的气体调节装置主要用于对处理气体进行压力调节后输出，且将输送同类型处理气体的多个支路气体管路共用同一个气体调节装置，进而能够降低半导体处理装置的成本。其中，本发明实施例提供的气体调节装置可以包括有开关阀及调压阀。具体参考图2所示，为本发明实施例提供的另一种气体输送系统的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述气体调节装置100包括依次连接的主开关阀110和调压阀120，其中，所述主开关阀110的输入端接入所述处理气体，所述调压阀120的输出端连接所述支路开关阀210的输入端。

在本发明一实施例中，本发明提供的支路开关阀及主开关阀可以为手动阀。以及，本发明实施例提供的主开关阀及调压阀之间还可以设置一气动阀，对此本发明不作具体限制。

进一步的，为了提高输送的处理气体的质量，本发明实施例提供的所述气体调节装置还包括连接于所述调压阀与所述支路开关阀之间的过滤器。参考图3所示，为本发明实施例提供的又一种气体输送系统的结构示意图，其中，在调压阀120与支路开关阀210之间还连接有一过滤器130，对处理气体进行过滤处理。

以及参考图3所示，本发明实施例提供的所述气体调节装置还包括连接于所述调压阀120与所述支路开关阀210之间的压力表140，其中，通过压力表140进一步监测调压阀120对处理气体调压后的压力，保证气体调节装置对处理气体进行压力调节的精确度高。

在本发明一实施例中，本发明提供的支路气体管路中设置有一缓冲器，进而通过缓冲器解决其所在支路气体管路的传输气体压力波动问题，同时还能够消除其他支路气体管路在突然关闭或突然开启时造成的传输气体的压力不稳的影响。参考图4所示，为本发明实施例提供的一种缓冲器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述缓冲器220包括依次连接的输入管道221、缓冲腔体222和输出管道223，其中，在垂直气体流向x的方向y上，所述缓冲腔体222的截面宽度大于所述输入管道221及所述输出管道223的截面宽度。即，本发明实施例提供的缓冲器可以为一个简单的容器结构，通过该容器结构来解决传输气体的压力波动问题。

进一步的，本发明还可以对缓冲器进行结构优化，进一步提高缓冲器的性能，进而达到提高气体传输系统的性能的目的。参考图5所示，为本发明实施例提供的另一种缓冲器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述缓冲器220包括依次连接的输入管道221、缓冲腔体222和输出管道223，其中，在垂直气体流向x的方向y上，所述缓冲腔体222的截面宽度大于所述输入管道221及所述输出管道223的截面宽度。以及，本发明提供的缓冲器220还包括：

设置于所述缓冲腔体222内的平衡板224；

固定于所述平衡板224朝向所述输出管道223一侧、且与所述输出管道223的端口相对应的提升阀225；

以及，连接于所述缓冲腔体222的内壁与所述平衡板224朝向所述输出管道223一侧板面的第一弹簧组件226，及连接于所述缓冲腔体222的内壁与所述平衡板224朝向所述输入管道221一侧板面的第二弹簧组件227。

可以理解的，本发明提供的缓冲器中弹簧组件能够起到支撑作用。其中缓冲器的工作原理为：当输入管道221处压力突然变大时，平衡板224朝向输入管道221侧受力比朝向输出管道223侧受力大，进而推动提升阀225朝向输出管道223运动，亦即，朝堵塞提升阀225与输出管道223之间进气口的趋势运动；随着提升阀225与输出管道223之间进气口变小，而产生流阻避免输出管道223后端压力突然变大。而后，随着输出管道223后端压力缓慢增加而渐渐建立压力平衡点，最终使平衡板224恢复到初始位置，进而完成整个缓冲过程。

进一步的，本发明还可以对缓冲器进行结构进行更细优化，参考图6所示，为本发明实施例提供的又一种缓冲器的结构示意图，其中，本发明实施例提供的所述缓冲器220包括依次连接的输入管道221、缓冲腔体222和输出管道223，其中，在垂直气体流向x的方向y上，所述缓冲腔体222的截面宽度大于所述输入管道221及所述输出管道223的截面宽度。以及，本发明提供的缓冲器220还包括：

设置于所述缓冲腔体222内的平衡板224；

固定于所述平衡板224朝向所述输出管道223一侧、且与所述输出管道223的端口相对应的提升阀225；

以及，连接于所述缓冲腔体222的内壁与所述平衡板224朝向所述输出管道223一侧板面的第一弹簧组件226，及连接于所述缓冲腔体222的内壁与所述平衡板224朝向所述输入管道221一侧板面的第二弹簧组件227。

以及，本发明实施例提供的所述平衡板224在垂直气体流向x的方向y上的侧壁还设置有密封圈228，且所述密封圈228与所述缓冲腔体222的内壁接触；

以及，所述平衡板224上设置有多个气体通孔229。

可以理解的，本发明实施例提供的平衡板的侧壁可以嵌入密封圈，其中，本发明提供的密封圈可以为o-ring密封圈，对此本发明不作具体限制。进而，通过密封圈与缓冲腔体的内壁的摩擦力来进一步缓冲传输气体的压力波动。

相应的，本发明实施例还提供了一种半导体处理装置，所述半导体处理装置包括至少一个反应腔，及至少一个如上述任意一实施例提供的气体输送系统；

其中，任意一所述反应腔与至少一个所述气体传输系统相连。

在本发明一实施例中，本发明提供的所述半导体处理装置可以为等离子体处理装置，对此本发明不作具体限制。

本发明实施例提供了一种气体输送系统及半导体处理装置，包括：气体调节装置，所述气体调节装置的输入端接入处理气体，所述气体调节装置用于调节所述处理气体的压力后输出；以及，多个支路气体管路，每一所述支路气体管路均包括依次连接的支路开关阀、缓冲器、第一气动阀及质量流量控制器，其中，所述支路开关阀的输入端与所述气体调节装置的输入端相连，所述质量流量控制器的输出端连接相应的反应腔。

由上述内容可知，本发明实施例提供的技术方案，在保证气体输送系统能够将处理气体输送到反应腔的基础上，使输送同类型处理气体的多个支路气体管路共用同一个气体调节装置，进而能够减少气体输送系统的组成部件而使其结构简单、占用面积小，且能够降低半导体处理装置的成本；并且，每一支路气体管路中均设置有一缓冲器，不仅能够起到稳定所在支路气体管路的传输气体的压力的作用，还能够消除其他支路气体管路在突然关闭或突然开启时造成的传输气体的压力不稳的影响，进而提高了半导体处理装置的性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。