远程等离子体系统与化学气相沉积设备之间的连接装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种远程等离子体系统（RPS）与化学气相沉积（CVD）设备之间的连接装置，通过将原有RPS与CVD设备腔体之间的连接管分段设置，并在二段连接管之间加装一个隔离阀，将RPS和腔体隔绝，使RPS和腔体之间不发生直接连通，在拆除RPS的时候，将隔离阀关闭，即可实现腔体不需要再破大气，省去了腔体因此升降温和腔体维护的时间，本实用新型解决了现有技术存在的在拆除RPS时，腔体复机时间过长的问题，从而增加了设备的利用率。
【专利说明】远程等离子体系统与化学气相沉积设备之间的连接装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体加工中的一种化学气相沉积设备，更具体地，涉及一种化学气相沉积设备与其远程等离子体系统之间的连接装置。
【背景技术】
[0002]在半导体器件的加工中，可通过化学气相沉积法(CVD)在硅片上沉积形成诸如氧化娃层的膜层。在传统的热CVD工艺中,提供反应性气体到娃片表面,在该娃片表面发生热诱导化学反应以形成所要薄膜。在传统的等离子体CVD工艺中，使用(例如)射频(RF)能量或微波能量来形成受控等离子体，以分解及/或赋能反应性气体内的反应物种，进而产生所要薄膜。
[0003]在CVD工艺期间，会在设备的处理腔室内部的相关位置上产生沉积物，这些沉积物需要定期被清除。通常的腔室清洗方法包括使用诸如氟的刻蚀气体，通过刻蚀气体与沉积材料发生反应，来清除腔室内壁及其它区域的沉积物。
[0004]目前，一种较先进的沉积物清洗技术是使用远程等离子体清洗工艺。美国应用材料公司(Applied Materials, Inc.，AMAT)生产的型号为 AMATProducer GT 的 CVD 设备，其工艺是在腔体内的高温环境下，通过对特定的工艺气体在等离子体增强条件下，在硅片表面进行化学气相沉积形成薄膜。该设备的特点是成膜速度快，薄膜均匀度好。其机台外的上方装有远程等离子体系统(Remote Plasma System, RPS),可运用远程等离子体清洗工艺进行腔体清洗。该工艺通过高密度等离子体源，从硅片处理腔室外的远处、即机台上方装有的RPS,给氩气(Ar)气体能量用来解离三氟化氮(NF3)气体，产生氟离子，氟离子气体进入腔体，在处理腔室内氟离子可与沉积物反应，并将该沉积物刻蚀掉，以达到清洁腔体的目的。
[0005]设备生产商之所以在设备上安装RPS，并使用远程等离子体清洗工艺，是因为远程等离子体清洗工艺中，由于等离子体未与腔室组件接触，故对腔室组件的离子轰击及/或实体损伤较少。但是，RPS也存在不足之处，就是这个部件中的电路板损坏率非常高；此外，RPS在使用过程中，本身也会受到污染。此时，就需要对RPS进行拆除，加以更换或检修。
[0006]前述的型号为AMAT Producer GT的设备，其RPS是直接与设备腔体连接并安装在设备上方的，在腔体清扫的时候，被解离的NF3气体产生的氟离子，可通过连通RPS与设备腔体之间的短金属管，直接进入反应腔室。因此，在每次更换RPS的时候，就需要打开腔体，由此造成腔体破大气(外界空气进入腔体)。故当这个部件更换时，需要对腔体进行升降温和维护，腔体复机时间需要12个小时左右，时间过长。上述缺陷导致了机台利用率的下降。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种远程等离子体系统与化学气相沉积设备之间的连接装置，通过在RPS与CVD设备腔体之间的连接管加装一个隔离阀，将RPS和腔体隔绝，使RPS和腔体之间不发生直接连通，在拆除RPS的时候，关闭隔离阀，实现腔体不需要再破大气，省去了腔体因此升降温和腔体维护的时间，解决了现有技术存在的腔体复机时间过长的问题，从而增加了机台的利用率。
[0008]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0009]一种远程等离子体系统与化学气相沉积设备之间的连接装置，所述远程等离子体系统设于所述化学气相沉积设备上方，并通过连接管与所述化学气相沉积设备的腔体连通，所述远程等离子体系统将解离的离子气体通过所述连接管输送至所述化学气相沉积设备的腔体内清洗腔体，其特征在于，所述连接管包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管、第二连接管之间加装一隔离阀，将所述远程等离子体系统和所述化学气相沉积设备的腔体隔绝，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体依次连接；其中，所述隔离阀打开时，所述远程等离子体系统将解离的离子气体通过所述第一连接管、隔离阀、第二连接管输送至所述化学气相沉积设备的腔体内清洗腔体，所述隔离阀关闭时，将所述化学气相沉积设备的腔体与包括所述远程等离子体系统在内的设备外部环境相隔绝。本实用新型通过在RPS与CVD设备腔体之间的连接管加装一隔离阀，将RPS和腔体隔绝，使RPS和腔体之间不发生直接连通。当RPS因需要检修或更换而拆除的时候，将隔离阀关闭，腔体就不需要再破大气，省去了腔体因此升降温和腔体维护的时间，解决了现有技术存在的腔体复机时间过长的问题，从而增加了机台的利用率。
[0010]进一步地，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体依次按直线方向连接，使被RPS解离的离子清洗气体，例如从NF3气体产生的氟离子气体，能够以直线方式的最短距离通过第一连接管、隔离阀、第二连接管，输送至所述化学气相沉积设备的腔体内，提高离子清洗气体的清洗效能。
[0011]进一步地，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体依次按直线方向采用卡口连接，以便于RPS在检修或更换时的拆除。
[0012]进一步地，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体之间的各连接部位设有全氟密封圈密封，全氟密封圈具有很高的耐腐蚀性能，可以有效地防止离子清洗气体从连接部位发生泄漏。
[0013]进一步地，所述第一连接管和第二连接管是刚性金属圆管连接管，例如是与腔体材质相同的铝质硬管，可避免污染腔体，并具有相当的支撑RPS的硬度，以及保证离子清洗气体沿直线进入腔体。
[0014]进一步地，所述隔离阀的口径与所述第一连接管和第二连接管的管径相同，以避免离子清洗气体的行进受到隔离阀口径不一致的阻碍。
[0015]进一步地，所述隔离阀为手动隔离阀，所述手动隔离阀将所述远程等离子体系统和所述化学气相沉积设备的腔体隔绝，可以在RPS检修或更换时，手动方便地将化学气相沉积设备的腔体与包括RPS在内的设备外部环境相隔绝。
[0016]进一步地，所述隔离阀为手动隔离阀，所述隔离阀设有安全销，可避免误操作而造成隔离阀的不当关闭。
[0017]进一步地，所述隔离阀为气动隔离阀，所述气动隔离阀将所述远程等离子体系统和所述化学气相沉积设备的腔体隔绝，以便可更进一步采用对隔离阀的自动控制。
[0018]进一步地，所述隔离阀为气动隔离阀，所述气动隔离阀通过控制器与控制模块连接，所述控制模块执行对所述气动隔离阀的开闭控制；其中，在清洗腔体时，所述控制模块通过所述控制器执行打开所述气动隔离阀，所述远程等离子体系统将解离的离子气体通过所述第一连接管、气动隔离阀、第二连接管输送至所述化学气相沉积设备的腔体内清洗腔体，在所述远程等离子体系统检修或更换时，所述控制模块通过所述控制器执行关闭所述气动隔离阀，将所述化学气相沉积设备的腔体与包括所述远程等离子体系统在内的设备外部环境相隔绝。通过控制模块的执行功能，在RPS检修或更换时，可实现对隔离阀开闭的自动控制，既方便，又可防止人工作业时因对隔离阀误操作带来的安全隐患。
[0019]从上述技术方案可以看出，本实用新型通过将RPS与CVD设备腔体之间的连接管分段设置，并在二段连接管之间加装一个隔离阀，将RPS和腔体隔绝，使RPS和腔体之间不发生直接连通，在拆除RPS的时候，将隔离阀关闭，即可实现腔体不需要再破大气，省去了腔体因此升降温和腔体维护的时间。以RPS —年需更换4次来计算，采用本实用新型之前，机台的复机时间需要12个小时左右；在采用本实用新型之后，机台的复机时间缩短为2个小时左右，可将机台的有效利用率提高0.45个百分点。因此，本实用新型解决了现有技术存在的腔体复机时间过长的问题，从而增加了机台的利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型远程等离子体系统与化学气相沉积设备之间的连接装置的结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0022]在本实施例中，请参阅图1，图1是本实用新型远程等离子体系统与化学气相沉积设备之间的连接装置的结构原理示意图。
[0023]本实用新型的化学气相沉积(CVD)机台可使用远程等离子体清洗工艺，对CVD机台的腔体进行清洗。该工艺通过高密度等离子体源，从硅片处理腔室外的远处、即机台上方装有的远程等离子体系统(RPS)，给氩气(Ar )气体能量用来解离三氟化氮(NF3)气体，产生氟离子，氟离子气体进入腔体，在处理腔室内氟离子可与沉积物反应，并将该沉积物刻蚀掉，以达到清洁腔体的目的。
[0024]如图1所示，本实用新型的RPS与CVD机台的连接装置设于RPS6与CVD机台腔体I之间的CVD机台上方，连接装置包括第一连接管5和第二连接管3，在第一连接管5、第二连接管3之间加装有一个气动隔离阀4，将RPS和腔体隔绝，使RPS和腔体之间不发生直接连通。RPS6、第一连接管5、气动隔离阀4、第二连接管3、腔体I依次连接。当气动隔离阀4打开时，RPS6将解离的氟离子气体通过第一连接管5、气动隔离阀4、第二连接管3输送至CVD机台的腔体I内，对腔体I进行清洗。当气动隔离阀4关闭时，腔体I就与包括RPS6在内的CVD机台外部环境相隔绝，使RPS6和腔体I之间不发生直接连通，腔体I始终处于相对密闭状态。当RPS6因需要检修或更换而拆除的时候，将气动隔离阀4关闭，腔体I就不需要再破大气，省去了腔体I因此升降温和腔体维护的时间，解决了现有技术存在的腔体复机时间过长的问题，从而增加了机台的利用率。
[0025]请参阅图1，RPS6、第一连接管5、气动隔离阀4、第二连接管3、腔体I是按直线方向依次连接的，使被RPS6解离的氟离子气体，能够以直线方式的最短距离通过第一连接管
5、气动隔离阀4、第二连接管3，输送至腔体I内，以提高离子清洗气体的清洗效能。RPS6、第一连接管5、气动隔离阀4、第二连接管3、腔体I相互套接，并在各连接处，采用卡环2(共4个，每个连接处I个)固定，这种连接方式可便于RPS6在检修或更换时的拆除。为防止剧毒的氟离子气体从连接部位泄漏出来，在各连接部位的卡环2内圈装有具有很高耐腐蚀性能的全氟密封圈7 (共4个，每个连接处I个)，对各连接部位进行密封。
[0026]请继续参阅图1，第一连接管5和第二连接管3是铝质圆管，材质与腔体材质相同，可避免污染腔体，并具有相当的支撑RPS6的硬度，以及保证氟离子气体沿直线进入腔体I。气动隔离阀4的口径8与第一连接管5和第二连接管3的管径相同，以避免氟离子气体的行进受到隔离阀口径不一致的阻碍。
[0027]请参阅图1，气动隔离阀4通过控制器10与机台主控9的控制模块连接，可实现对气动隔离阀4的远程开闭自动控制。控制模块执行对气动隔离阀4的开闭控制，其中，在清洗腔体I时，控制模块通过控制器10执行打开气动隔离阀4，RPS6将解离的氟离子气体通过第一连接管5、气动隔离阀4、第二连接管3输送至CVD机台的腔体I内清洗腔体，在RPS6检修或更换时，控制模块通过控制器10执行关闭气动隔离阀4，将腔体I与包括RPS6在内的机台外部环境相隔绝。通过控制模块的执行功能，在RPS6检修或更换时，可实现对气动隔离阀4开闭的远程自动控制，既方便，又可防止人工作业时因对隔离阀误操作带来的安全隐患。
[0028]需要说明的是，上述实施例例举的是一种单腔室CVD机台装有一台RPS时的连接装置结构。对于双腔室CVD机台、各腔室分别装有一台RPS时的情况，本连接装置可以在二个RPS与其连通的腔室之间分别各装一套，每套连接装置在连接管之间都加装有一个气动隔离阀，将RPS和腔体隔绝，使RPS和腔体之间不发生直接连通。对多腔室机台的情况可依此类推。连接装置中的隔离阀也可以采用手动控制的隔离阀来替代可自动控制的气动隔离阀，可以在RPS检修或更换时，手动方便地将CVD机台的腔体与包括RPS在内的机台外部环境相隔绝。隔离阀可以加装安全销，避免因误操作而造成对隔离阀的不当关闭。因易于理解，故在此不再例举。
[0029]以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种远程等离子体系统与化学气相沉积设备之间的连接装置，所述远程等离子体系统设于所述化学气相沉积设备上方，并通过连接管与所述化学气相沉积设备的腔体连通，所述远程等离子体系统将解离的离子气体通过所述连接管输送至所述化学气相沉积设备的腔体内清洗腔体，其特征在于，所述连接管包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管、第二连接管之间加装一隔离阀，将所述远程等离子体系统和所述化学气相沉积设备的腔体隔绝，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体依次连接；其中，所述隔离阀打开时，所述远程等离子体系统将解离的离子气体通过所述第一连接管、隔离阀、第二连接管输送至所述化学气相沉积设备的腔体内清洗腔体，所述隔离阀关闭时，将所述化学气相沉积设备的腔体与包括所述远程等离子体系统在内的设备外部环境相隔绝。
2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体依次按直线方向连接。
3.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体依次按直线方向采用卡口连接。
4.如权利要求1、2或3所述的连接装置，其特征在于，所述远程等离子体系统、第一连接管、隔离阀、第二连接管、化学气相沉积设备腔体之间的各连接部位设有全氟密封圈密封。
5.如权利要求1、2或3所述的连接装置，其特征在于，所述第一连接管和第二连接管是刚性金属圆管连接管。
6.如权利要求1、2或3所述的连接装置，其特征在于，所述隔离阀的口径与所述第一连接管和第二连接管的管径相同。
7.如权利要求1、2或3所述的连接装置，其特征在于，所述隔离阀为手动隔离阀，所述手动隔离阀将所述远程等离子体系统和所述化学气相沉积设备的腔体隔绝。
8.如权利要求7所述的连接装置，其特征在于，所述隔离阀为手动隔离阀，所述隔离阀设有安全销。
9.如权利要求1、2或3所述的连接装置，其特征在于，所述隔离阀为气动隔离阀，所述气动隔离阀将所述远程等离子体系统和所述化学气相沉积设备的腔体隔绝。
10.如权利要求1、2或3所述的连接装置，其特征在于，所述隔离阀为气动隔离阀，所述气动隔离阀通过控制器与控制模块连接，所述控制模块执行对所述气动隔离阀的开闭控制；其中，在清洗腔体时，所述控制模块通过所述控制器执行打开所述气动隔离阀，所述远程等离子体系统将解离的离子气体通过所述第一连接管、气动隔离阀、第二连接管输送至所述化学气相沉积设备的腔体内清洗腔体，在所述远程等离子体系统检修或更换时，所述控制模块通过所述控制器执行关闭所述气动隔离阀，将所述化学气相沉积设备的腔体与包括所述远程等离子体系统在内的设备外部环境相隔绝。
【文档编号】C23C16/00GK203794981SQ201420152933
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】刘涛, 龚荟卓, 金懿 申请人:上海华力微电子有限公司