气体传输装置及其气体分流装置的测试方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于等离子体处理腔室的气体输送装置，所述气体输送装置包括：至少一气体源，其提供制程气体并输送至气体分流装置；气体分流装置，其串联于所述气体源，将制程气体分别按照比例分离成至少两路输送至至少两路气体通道；压力计，其并联于所述两路气路通道的其中之一；其中，在每路气体通道上串联一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室的上游，所述气体通道连接于所述腔室的气体喷淋头。本发明能够通过压力计上的度数与标准压力值进行比较，从而判断是否需要更换气体分流装置。本发明能够快速有效地判断气体分流装置是否需要更换。
【专利说明】气体传输装置及其气体分流装置的测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种气体传输装置及其气体分流装置的测试方法。
【背景技术】
[0002]等离子体处理腔室利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来激发和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。
[0003]在等离子体处理腔室的具有一气体传输装置连接于气体喷淋头用于将制程气体输送至腔室内部，以对腔室内的基片进行制程。气体传输装置将气体分成至少两路传输至腔室内部，每路气路都根据制程需要设置了必要的比例，而执行气体分配的装置主要是气体分流装置(gas splitter),因此，气体分流装置对制程气体的分配尤为关键，若气体分配不准确会对整个制程造成影响。
[0004]因此，业内需要一种能够检测气体分流装置的机制。
【发明内容】
[0005]针对【背景技术】中的上述问题，本发明提出了一种气体传输装置及其气体分流装置的测试方法。
[0006]本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理腔室的气体输送装置，其中，所述气体输送装置包括:
[0007]至少一气体源，其提供制程气体并输送至气体分流装置；
[0008]气体分流装置，其串联于所述气体源，将制程气体分别按照比例分离成至少两路输送至至少两路气体通道；
[0009]压力计，其并联于所述两路气路通道的其中之一；
[0010]其中，在每路气体通道上串联一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室的上游，所述气体通道连接于所述腔室的气体喷淋头。
[0011]进一步地，每路所述气体通道上还分别连接有串联在一起的若干其他气体组件，所述若干其他气体组件位于气体分流装置和其对应的所述流量限制器之间。
[0012]进一步地，所述若干其他气体组件包括以下任一项或任多项:阀门、过滤装置。
[0013]进一步地，所述压力计位于所述流量限制器的上游。
[0014]进一步地，所述气体输送装置具有第一气体通道和第二气体通道，所述第一气体通道输送气体至所述等离子体处理腔室内的中心区域，所述第二气体通道输送气体至所述等离子体处理腔室内的边缘区域。
[0015]进一步地，所述第一气体通道和第二气体通道输送气体量的比例为3?5。[0016]进一步地，所述气体限制装置包括限流孔。
[0017]本发明第二方面提供了一种用于等离子体处理腔室的测试气体分流装置的方法，其中，所述等离子体处理腔室具有根据权利要求1至7任一项所述的气体输送装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤:
[0018]设置一标准压力值；
[0019]气体源输出制程气体，并通过所述气体输送装置将制程气体输送至所述腔室；
[0020]利用压力计测量即时压力值，若所述即时压力值和标准压力值的差值超过预定阈值则应当更换气体分流装置。
[0021]进一步地，所述方法还包括如下步骤:利用压力计测量即时压力值，若所述即时压力值和标准压力值不同则应当更换气体分流装置。
[0022]进一步地，所述方法还包括如下步骤:在气体分流装置处于正常工作状态时，测得标准压力值。
[0023]本发明提供的气体传输装置及其气体分流装置的测试方法能够快速准确地测量气体分流装置，以及时更换所述气体分流装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是现有技术的于等离子体处理腔室的气体传输装置的结构示意图；
[0025]图2是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理腔室的气体传输装置的结构不意图；
[0026]图3是根据本发明的一个具体实施例的气体分流装置的测试方法的步骤流程图。【具体实施方式】
[0027]以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0028]图1是现有技术的于等离子体处理腔室Cl的气体传输装置100的结构示意图。如图1所示，气体源(未示出)将制程气体混合以后通过气体分流装置101分成若干路分别输送到对应的第一气体通道102a和第二气体通道102b，在第一气体通道中还串联有其他气体组件103a，在第二气体通道中海串联有其他气体组件103b。其他气体组件103a、103b包括阀门或者过滤装置等。第一气体通道102a和第二气体通道102b分别连接入腔室Cl中的气体喷淋头，以对基片进行制程。
[0029]其中，第一气体通道102a和第二气体通道102b中通入气体的量具有一定比例，而该比例是由气体分流装置101来决定的，一旦气体分流装置101对比例的控制不准确，就会对整个制程造成影响，因此需要一种气体分流装置的测试机制。
[0030]其中一种测试机制应是直接用测试装置串联在每个气体通道中测试其气体流量，再计算得出若干气体通道中的比例，若比例和气体分流装置预先设定的比例不同，则可以确定气体分流装置不精确。
[0031]然而，测试装置会对气体通道本身的压力造成影响，因此测试结果也不够准确。以流量检测器充当测试装置为例，其输入和输出由其本身的功能和结构决定会产生很大的压降。然而，气体分流装置也在性能上要求其下游的压力不能太大，因此，将流量监测器设置于气体分流装置的下游是不合适的，这样的检测装置会导致气体分流装置的工作状况恶化，甚至会导致气体分流装置无法工作。
[0032]如图2所示，本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理腔室C2的气体输送装置200，其中，所述等离子体处理腔室C2典型地为一等离子体刻蚀腔室。
[0033]具体地，刻蚀腔室C2具有一个处理腔体，处理腔体基本上为柱形，且处理腔体侧壁基本上垂直，处理腔体内具有相互平行设置的上电极和下电极。通常，在上电极与下电极之间的区域为处理区域，该区域将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在静电夹盘上方放置待要加工的基片，该基片可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。其中，所述静电夹盘用于夹持基片。反应气体输入至处理腔体内，一个或多个射频电源可以被单独地施加在下电极上或同时被分别地施加在上电极与下电极上，用以将射频功率输送到下电极上或上电极与下电极上，从而在处理腔体内部产生大的电场。大多数电场线被包含在上电极和下电极之间的处理区域内，此电场对少量存在于处理腔体内部的电子进行加速，使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电的离子。带正电的离子向着下电极方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理腔室的合适的某个位置处设置有排气区域，排气区域与外置的排气装置(例如真空泵泵)相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出腔室。
[0034]其中，如图2所示，在本实施例中，刻蚀腔室C2的气体喷淋头连接有一气体传输装置，所述气体输送装置200包括至少一气体源(未示出)，其用于提供制程气体，具体地，其将制程所需气体混合在一起，并输送至气体分流装置201。气体分流装置201串联于所述气体源，将制程气体分别按照比例分离成若干路路输送至若干路气体通道，在本实施例中，包括两个气体通道，其分别是第一气体通道202a和第二气体通道202b，具体地，气体分流装置201按照预先设定的比例将制程气体按照该比例分别输送入第一气体通道202a和第二气体公道202b。所述气体分流装置200还包括一压力计204，其并联于所述若干路气路通道的其中之一，如图2所示，在本实施例中，所述压力计204并联于第一气体通道202a。其中，在每路气体通道上串联一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室C2的上游。具体地，在第一气体通道202a上串联有第一流量限制器204a，在第二气体通道202b上串联有第二流量限制器204b，其中，所述第一流量限制器204a和第二流量限制器204b紧邻所述刻蚀腔室C2的上游。
[0035]进一步地，每路所述气体通道上还分别连接有串联在一起的若干其他气体组件，所述若干其他气体组件位于气体分流装置和其对应的所述流量限制器之间。具体地，参见图2，在第一气体通道202a上串联有其他气体组件203a，在第二气体通道202b上串联有其他气体组件203b，并且，所述其他气体组件203a位于气体分流装置201和第一流量限制器204a之间，所述其他气体组件203b位于气体分流装置201和第二流量限制器204b之间。
[0036]本领域技术人员应当理解，在本实施例中，我们仅在每个气路中分别示出了一个其他气体组件203a和203b，但是其不限于此，其他气体组件可以为串联在一起的若干组件。
[0037]进一步地，所述若干其他气体组件203a和203b包括以下任一项或任多项:阀门、
过滤装置等。[0038]进一步地，所述压力计204位于所述第一流量限制器204a的上游。
[0039]进一步地，所述气体输送装置200具有第一气体通道202a和第二气体通道202b，所述第一气体通道202a输送气体至所述等离子体处理腔室内C2的中心区域，所述第二气体通道202b输送气体至所述等离子体处理腔室内的边缘区域。具体地，第一气体通道202a输送的气体用于对等离子体处理腔室内C2中的基片中心区域的制程，而第二气体通道202b输送的气体用于对等离子体处理腔室内C2中的基片边缘区域的制程。
[0040]进一步地，所述第一气体通道202a和第二气体202b通道输送气体量的比例为3?5。本领域技术人员应当理解，若干气路的气体输送比例应根据具体工艺需要进行调整。
[0041]因此，本发明提供的气体输送装置200能够准确测量气体分流装置。一般来说，若制程出现问题一般有两方面的因素，一方面是腔室内部组件影响的，另一方面则是由于气体分流装置分配比例不准确造成的。首先，我们需要将腔室内部组件的因素排除，而流量限制器的性能决定了其能够使其流量只和上游的组件有关，也就是屏蔽了下游组件(例如腔室内部因素)的各种影响。在这种情况下，可以在制程之前现由实验得出气体分流装置在正常工作时候由压力计204测出的压力读数，假设为标准压力值。由于流量限制器“屏蔽”掉了下游组件的影响，而在上游组件中，压力计204以及其他气体组件203a、203b按照其性能都不可能对第一气体通道202a中的压力造成任何影响，因此，若第一气体通道202a中的压力发生变化，则可以认为是气体分流装置的分流不准确，因此可以对气体分流装置进行更换。在制程中可以继续随意读取压力计204测出的压力读数，S卩即时压力值。若即时压力值和之前设定的标准压力值不同，工程师则可以更换气体分流装置。
[0042]进一步地，所述气体限制装置包括限流孔(orifice)。限流孔的特性在于，其压力和流量是成正比的，而且其上游和下游的压力比一定是超过2倍。限流孔板可以作为流量测量元件用来测量流量，也可以作为节流元件用来限定流量和降低压力。当限流孔前后存在一定压差，流体流经限流孔，对于一定的孔径，流经限流孔的流量随着压差增大而增大。但当压差超过某一数值(称为临界压差)时，，这时，无论压差如何增加，流经限流孔的流量将维持在一定数值而不再增加。限流限流孔就是根据这一原理来限定流体的流量和降低压力的。因此，不论限流孔的上游压力如何变化，其流过限流孔的气体流速是确定的，则在其上游带来变化的因素只有气体分流装置一个。
[0043]图3是根据本发明的一个具体实施例的气体分流装置的测试方法的步骤流程图，如图3所示，本发明第二方面提供了一种用于等离子体处理腔室C2的测试气体分流装置201的方法，其中，所述等离子体处理腔室C2具有前文所述的气体输送装置200，其特征在于，所述方法包括如下步骤:
[0044]设置一标准压力值；
[0045]气体源输出制程气体，并通过所述气体输送装置200将制程气体输送至所述腔室C2 ；
[0046]利用压力计204测量即时压力值，若所述即时压力值和标准压力值的差值超过标准压力值预定阈值则应当更换气体分流装置201。
[0047]进一步地，所述预定阈值典型地为1%。
[0048]进一步地，所述方法还包括如下步骤:利用压力计204测量即时压力值，若所述即时压力值和标准压力值不同则应当更换气体分流装置201。[0049]进一步地，所述方法还包括如下步骤:在气体分流装置201处于正常工作状态时，测得标准压力值。例如，工程师可以在制程所得基片的工艺达到标准时，认为此时的气体分流装置201是处于正常工作状态下的，因此此时的压力计204的度数则可以作为标准压力值。
[0050]尽管本发明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发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种用于等离子体处理腔室的气体输送装置，其中，所述气体输送装置包括: 至少一气体源，其提供制程气体并输送至气体分流装置； 气体分流装置，其连接于所述气体源，将制程气体分别按照比例分离成至少两路输送至至少两路气体通道； 压力计，其并联于所述两路气路通道的其中之一； 其中，在每路气体通道上串联一流量限制器，所述流量限制器位于所述腔室的上游，所述气体通道连接于所述腔室的气体喷淋头。
2.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，每路所述气体通道上还分别连接有串联在一起的若干其他气体组件，所述若干其他气体组件位于气体分流装置和其对应的所述流量限制器之间。
3.根据权利要求2所述的气体输送装置，其特征在于，所述若干其他气体组件包括以下任一项或任多项:阀门、过滤装置。
4.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，所述压力计位于所述流量限制器的上游。
5.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，所述气体输送装置具有第一气体通道和第二气体通道，所述第一气体通道输送气体至所述等离子体处理腔室内的中心区域，所述第二气体通道输送气体至所述等离子体处理腔室内的边缘区域。
6.根据权利要求5所述的气体输送装置，其特征在于，所述第一气体通道和第二气体通道输送气体量的比例为:3~5。
7.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，所述气体限制装置包括限流孔。
8.一种用于等离子体处理腔室的测试气体分流装置的方法，其中，所述等离子体处理腔室具有根据权利要求1至7任一项所述的气体输送装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 设置一标准压力值； 气体源输出制程气体，并通过所述气体输送装置将制程气体输送至所述腔室； 利用压力计测量即时压力值，若所述即时压力值和标准压力值的差值超过预定阈值则应当更换气体分流装置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:利用压力计测量即时压力值，若所述即时压力值和标准压力值不同则应当更换气体分流装置。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:在气体分流装置处于正常工作状态时，测得标准压力值。
【文档编号】H01J37/244GK103928284SQ201310013461
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月15日 优先权日:2013年1月15日
【发明者】魏强 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司