专利名称：一种可调多区气体分布装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于等离子体处理装置的可调多区气体分布装置，特别涉及一种通过开关切换实现引入气体分布控制的气体分布装置。
背景技术：
目前在制造半导体器件等的过程中，一般在等离子体处理装置的反应腔中，将反应气体从顶部引入至上电极，在上电极施加射频，使气体放电并产生其等离子体，对反应腔底部基座上的晶圆进行刻蚀等处理。由于气体输送、电场作用或抽气等多种原因，容易使产生的等离子体在晶圆中心和边缘位置的分布不均勻，从而对晶圆表面的反应效果和反应效率有很大影响。为了解决该问题，现有如图1所示的等离子体处理装置上，在两条进气通道100 上分别设置流量控制装置400，来调节并引入两路流量不同的反应气体，对应输出至上电极 300的中心和边缘区域，在其下方获得密度不同的等离子体，以改善对整个晶圆表面的刻蚀均勻性。虽然在上电极300上划分更多的区域，能够使等离子体的均勻性控制更加精确， 但是每增加一个区域，就需要为该区域独立配置一条带昂贵流量控制装置400的进气通道 100 (如图1中虚线所示)，增加了生产成本，而且使整个等离子体处理装置的系统布置和控制更加复杂。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种可调多区气体分布装置，其设置在等离子体处理装置的反应腔顶部，能够通过开关切换，以较低成本实现两路反应气体在上电极上多个区域的分布控制，从而在晶圆表面获得均勻的等离子体处理效果。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种可调多区气体分布装置， 其设置在等离子体处理装置的反应腔顶部，所述可调多区气体分布装置包含第一气体分布区连接第一气体供应管道；第二气体分布区连接第二气体供应管道；其中还包含一气体切换装置选择性地联通第一气体供应管道或第二气供应管道到可调多区气体分布装置的第三气体分布区。所述第一气体管道和第二气体管道上分别设置有流量控制装置。所述第一气体分布区位于可调多区气体分布装置的边缘；所述第二气体分布区位于可调多区气体分布装置的中心；所述第三气体分布区位于所述第一和第二气体分布区之间。所述气体切换装置连接到所述第一气体供应管道和第二气体供应管道上的流量控制装置的气体输出端。所述气体切换装置设置有第一切换开关、第二切换开关，并设置有输出管与第三气体分布区连通。所述第一切换开关选择性的联通所述第一气体供应管道与输出管；所述第二切换开关选择性的联通所述第二气体供应管道与输出管。所述气体切换装置选择所述第一切换开关和第二切换开关之一开通。所述第一切换开关和第二切换开关是阀门。所述第一气体供应管道与第二气体供应管道供应相同成分的气体到第一、第二气体分布区。或者，所述第一气体供应管道与第二气体供应管道供应不同成分的气体到第一、 第二气体分布区。与现有技术相比，本实用新型提供的一种可调多区气体分布装置的优点在于本实用新型通过第一气体供应管道和第二气体供应管道，分别将第一、第二反应气体引入至上电极的边缘位置的第一气体分布区和中心位置的第二气体分布区；通过将气体切换装置的第一或第二切换开关打开，分别使第一或第二反应气体输至上电极上第一、第二气体分布区之间的第三气体分布区。使从第一切换开关导通到第二切换开关导通时，第一反应气体在上电极周边的分布面积减小，对应的使第二反应气体在上电极中心向外的分布面积增大，反之亦然。因此能够控制两路流量比不同的同种反应气体或不同种类的反应气体在上电极上的分布比率，从而在与上电极的第三气体分布区相对应的晶圆位置上能够获得不同的反应效果。本实用新型对应上电极的多个气体分布区，通过设置若干切换开关，代替现有等离子体处理装置的其中一些流量控制装置，能够以较低的成本实现流量比不同的多路反应气体在上电极上多个区域的分布控制，从而在晶圆表面获得均勻的等离子体处理效果。
图1是现有等离子体处理装置的进气通道的结构示意图。图2是本实用新型提供的一种可调多区气体分布装置的总体结构示意图。图3是本实用新型所述可调多区气体分布装置的一种气体分布效果示意图。图4是本实用新型所述可调多区气体分布装置的另一种气体分布效果示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式
。配合参见图2至图4所示的一种可调多区气体分布装置，其设置在等离子体处理装置的反应腔顶部，控制两路反应气体在圆形上电极30三个区域上的分布。该可调多区气体分布装置，包含分别引入第一、第二反应气体的第一气体供应管道11、第二气体供应管道12，以及与第一、第二气体供应管道分别连通的一气体切换装置 20。其中第一反应气体和第二反应气体可以是同样成分的气体；也可以是不同成分的气体，比如在上电极30的中心区域可以供应C4F8，在边缘区域可以供应CF4。通过在第一气体供应管道11、第二气体供应管道12上分别设置流量控制装置40， 使用于蚀刻等处理的反应气体被分成流量比不同的两路，即上述第一反应气体和第二反应气体。第一气体供应管道11、第二气体供应管道12分别设有两路输气管，其中，第一气体供应管道11的一路输气管111将第一反应气体引至位于上电极30边缘区域的第一气体分布区31，另一路输气管112与气体切换装置20设有的第一切换开关21连通。第二气体供应管道12的一路输气管121将第二反应气体引至位于上电极30中心区域的第二气体分布区33 ；另一路输气管122与气体切换装置20设有的第二切换开关22连通。所述第一切换开关21、第二切换开关22分别通过气体切换装置20的输出管23， 将第一反应气体或第二反应气体引入至上电极30的第三气体分布区32。该环形的第三气体分布区32是位于上电极30的第一气体分布区31及第二气体分布区33之间。配合参见图2、图3所示，当打开第一切换开关21，且关闭第二切换开关22时，第一反应气体分布在上电极30的第一气体分布区31和第三气体分布区32 ；第二反应气体分布在上电极30的第二气体分布区33。配合参见图2、图4所示，当打开第二切换开关22，且关闭第一切换开关21时，第一反应气体分布在上电极30的第一气体分布区31 ；第二反应气体分布在上电极30的第三气体分布区32和第二气体分布区33。图4中第一气体分布区31的面积相对其它两个区很小，但是根据不同的应用场合需要不同，气体分布区不同区域的面积可以选择不同的大小。配合参见图2，并对比图3、图4所示，通过将气体切换装置20的第一或第二切换开关22打开，分别使第一或第二反应气体输至上电极30的第三气体分布区32。使从第一切换开关21导通到第二切换开关22导通时，第一反应气体在上电极30周边的分布面积减小(从图3至图4)，对应的使第二反应气体在上电极30中心向外的分布面积增大(从图3至图4)，反之亦然。因此能够控制流量比不同的两路反应气体的分布比率，从而在与上电极 30的第三气体分布区32相对应的晶圆位置上能够获得不同的反应效果。现有技术中，对应上电极的三个区域需要设置三组带流量控制装置的进气通道。 而本实用新型中，通过两个切换开关，即能实现近似三个区域的等离子体分布效果，减少了一组带流量控制装置的进气通道，因而系统布置面积减小；同时，可使用阀门构成所述切换开关，仅需具备导通、闭合两种状态，其控制简单，且设置成本远低于流量控制装置，节约了大量的生产成本。本实用新型所述上电极不限于上述三个区域的划分，可对应增加切换开关，通过其相互配合，将经过流量调节的其中一路反应气体，对应输出至上电极上任一个新增的区域。在电容耦合型(CCP)等离子反应器中气体喷头同时作为电极，在电感耦合型 (ICP)反应器中不存在用来产生等离子的上电极，但是同样需要均勻分布气体的气体分布装置，所以也适用于本实用新型装置。因此，本实用新型能够以较低的成本实现流量比不同的多路反应气体在上电极上多个区域的分布控制，从而在晶圆表面获得均勻的等离子体处理效果。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种可调多区气体分布装置，其设置在等离子体处理装置的反应腔顶部，其特征在于，所述可调多区气体分布装置包含第一气体分布区(31)连接第一气体供应管道(11);第二气体分布区(33)连接第二气体供应管道(12)；其中还包含一气体切换装置(20)选择性地联通第一气体供应管道或第二气供应管道到可调多区气体分布装置的第三气体分布区(32)。
2.如权利要求1所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述第一气体管道(11)和第二气体管道(12)上分别设置有流量控制装置(40)。
3.如权利要求1所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述第一气体分布区(31) 位于可调多区气体分布装置的边缘；所述第二气体分布区(33)位于可调多区气体分布装置的中心；所述第三气体分布区(32)位于所述第一和第二气体分布区之间。
4.如权利要求2所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述气体切换装置(20)连接到所述第一气体供应管道(11)和第二气体供应管道(12)上的流量控制装置(40)的气体输出端。
5.如权利要求1所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述气体切换装置(20)设置有第一切换开关(21)、第二切换开关(22)，并设置有输出管(23)与第三气体分布区(32) 连通。
6.如权利要求5所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述第一切换开关(21)选择性的联通所述第一气体供应管道(11)与输出管(23);所述第二切换开关(22)选择性的联通所述第二气体供应管道(12)与输出管(23)。
7.如权利要求6所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述气体切换装置(20)选择所述第一切换开关(21)和第二切换开关(22)之一开通。
8.如权利要求5所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述第一切换开关(21)和第二切换开关(22)是阀门。
9.如权利要求1所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述第一气体供应管道 (11)与第二气体供应管道(12)供应相同成分的气体到第一、第二气体分布区。
10.如权利要求1所述可调多区气体分布装置，其特征在于，所述第一气体供应管道 (11)与第二气体供应管道(12)供应不同成分的气体到第一、第二气体分布区。
专利摘要一种可调多区气体分布装置，其设置在等离子体处理装置的反应腔顶部，包含第一气体分布区连接第一气体供应管道；第二气体分布区连接第二气体供应管道；其中还包含一气体切换装置选择性地联通第一气体供应管道或第二气供应管道到可调多区气体分布装置的第三气体分布区。当气体切换装置的第一切换开关导通到第二切换开关导通时，第一反应气体在上电极周边的分布面积减小，对应的使第二反应气体在上电极中心向外的分布面积增大，反之亦然。本实用新型以阀门等切换开关代替现有其中一些带流量控制装置的进气通道，能够以较低的成本实现流量比不同的多路反应气体在上电极上多个区域的分布控制，从而在晶圆表面获得均匀的等离子体处理效果。
文档编号H01J37/32GK202003945SQ20102063634
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者倪图强, 徐朝阳, 魏强 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司