一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置及方法，该装置包括上盖、匀气室、腔体、基板及排气装置，腔体内设有压力引管，压力引管包括伸缩引管及套在伸缩引管外的定长引管，定长引管和伸缩引管之间设有调节伸缩引管长度的调节旋钮，定长引管的固定端伸出腔体的底部并设有外接口，腔体外设有引管位置改变装置，引管位置改变装置包括与腔体连接的支架，支架螺纹连接有螺杆，螺杆的上端通过转换轴承连接有与定长引管连接的转换器，转换器上固定有高度指针，及可上下伸缩的伸缩套管，伸缩套管的端部连接有角度指针，支架对应高度指针、腔体的外底壁对应角度指针均设有相应的刻度。该结构可测量腔体内一定空间范围任一点的压力值。
【专利说明】一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集成电路(1C)装备，特别是一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置及方法。
【背景技术】
[0002]完成集成电路(Integrated Circuit，1C)芯片生产中四种主要工艺过程(光刻、薄膜沉积、刻蚀、离子注入)的装备中，有一类含工艺腔室的1C装备(如刻蚀机、PECVD、MOCVD等沉积、镀膜和刻蚀工艺设备)，其基本原理是将气态的物质注入工艺腔室内，在基座上的载片表面发生反应，从而沉积出所需要的薄膜。从反应气体输入到副产物排出，其气流动力学对沉积出均匀的膜很重要。
[0003]如何精确控制载片表面上沉积层的厚度均匀性和组分一致性，保证产品质量的稳定性，是这类含工艺腔室1C装备面临的最大挑战，其关键点在于工艺腔室内工艺气体的输运过程。而工艺腔室内的压力分布，是影响输运过程关键因素之一。因此，探索1C装备工艺腔室内的气体压力分布规律，是提高这类1C装备性能的理论基础。
[0004]在实践中，这类装备的设计主要是利用仿真软件进行分析计算，但是由于仿真参数特别是边界参数的局限性，其计算结果只能提供参考，并不能准确说明这类1C装备其工艺腔室内的气体真实运动状态，还需要根据经验判断，这就增加了设计的难度。因此，如果能实际测量出工艺腔室内任一点的压力，就显得具有重要的实际意义。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能实际测量工艺腔室内一定空间范围任一点压力的用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置及方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，包括上盖、勾气室、腔体、基板及排气装置，所述腔体上端敞口并可拆卸连接有所述的上盖，上盖上端连接有进气管，所述匀气室连接在上盖的下表面上并与进气管相连通，所述匀气室设有出气孔，所述基板设于腔体内并位于匀气室下方，所述排气装置设于腔体外并通过腔体底部的排气孔与腔体内部连通；所述腔体内设有压力引管，所述压力引管包括定长引管和伸缩引管，所述伸缩引管平行于基板上表面，所述定长引管套在伸缩引管外，所述定长引管和伸缩引管之间设有调节伸缩引管长度的调节旋钮，所述定长引管远离伸缩引管的一端伸出腔体的底部并设有连接气体压力测量仪器的外接口 ；
所述腔体外设有引管位置改变装置，所述引管位置改变装置包括与腔体固定连接的支架，所述支架螺纹连接有螺杆，螺杆的上端通过转换轴承连接有与定长引管连接的转换器，所述转换器上固定有用于指示刻度的高度指针，及可上下伸缩的伸缩套管，所述伸缩套管的端部连接有用于指示刻度的角度指针，所述支架对应高度指针、所述腔体的外底壁对应角度指针均设有相应的刻度。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述匀气室下端敞口并可拆卸连接有二级匀气板，匀气室内设有一级匀气板，所述一级匀气板通过螺栓与匀气室上壁相连接，所述一级匀气板、二级匀气板上均匀分布有所述的出气孔。
[0008]进一步，所述定长引管与腔体之间设置有用于防止气体泄漏及对定长引管的旋转起阻尼作用的密封圈。
[0009]进一步，所述调节旋钮上设有可动刻度线，所述定长引管上设有与可动刻度线配合的固定刻度线。
[0010]进一步，所述定长引管的侧壁上螺接有用于锁紧伸缩引管的锁紧螺钉。
[0011]进一步，所述支架沿螺杆的长度方向上设有两条横杆，其中一条横杆与螺杆螺纹连接，另一条横杆设有供螺杆穿过的通孔。
[0012]进一步，所述螺杆的下端设有便于握持的握持部。
[0013]进一步，所述转换器外表面设置有防滑纹。
[0014]本发明还提供一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的方法，包括上述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，测量时，先打开上盖，通过调节旋钮调节伸缩引管的长度，接着盖合上盖，启动排气装置并向进气管通入反应气体，然后对照高度指针的指示通过旋转螺杆来控制压力引管的高度，或者对照角度指针的指示通过旋转转换器来控制压力引管的旋转角度，并通过与外接口相连的气体压力测量仪器读取压力数值。
[0015]本发明的有益效果是:本发明通过在腔体内设置具有定长引管和伸缩引管的压力引管，在定长引管和伸缩引管之间设有调节伸缩引管长度的调节旋钮，通过旋转调节旋钮控制压力引管的水平长度，并在腔体外设置引管位置改变装置，通过旋转与定长引管连接的转换器控制压力引管的旋转角度，同时由于转换器通过转换轴承与螺杆连接，螺杆与固定在腔体上的支架连接，因而在转动螺杆时转换器随螺杆升降但不随螺杆转动，可通过转动螺杆控制压力引管的高度，从而可实现压力引管的三维调节，可实现腔体内一定空间范围任一点压力的测量。此外，本发明通过高度指针和角度指针的指示刻度，可以在一次测量过程中准确调节压力引管的高度和旋转角度，提高测量的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中的引管位置改变装置的结构示意图；
图3和图4示出了不同腔体在水平面内的可测量区域；
图5是本发明中的压力引管的局部示意图。
【具体实施方式】
[0018]参照图1至图5，本发明的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，包括上盖1、匀气室2、腔体3、基板4及排气装置5，所述腔体3上端敞口并可拆卸连接有所述的上盖1，上盖1上端连接有进气管11，所述匀气室2连接在上盖1的下表面上并与进气管11相连通，所述匀气室2设有出气孔，所述基板4设于腔体3内并位于匀气室2下方，所述排气装置5设于腔体3外并通过腔体3底部的排气孔31与腔体3内部连通，所述腔体3内设有压力引管，所述压力引管包括定长引管60和伸缩引管62，所述伸缩引管62平行于基板4上表面，所述定长引管60套在伸缩引管62外，所述定长引管60和伸缩引管62之间设有调节伸缩引管62长度的调节旋钮61，所述调节旋钮61与定长引管60连接成一体，所述定长引管60与伸缩引管62之间通过螺旋传动。所述定长引管60远离伸缩引管62的一端伸出腔体3的底部并设有连接气体压力测量仪器的外接口 601。所述腔体3外设有引管位置改变装置，所述引管位置改变装置包括与腔体3固定连接的支架70，所述支架70螺纹连接有螺杆71，螺杆71的上端通过转换轴承72连接有与定长引管60连接的转换器73，所述转换器73上固定有用于指示刻度的高度指针74，及可上下伸缩的伸缩套管75，所述伸缩套管75的端部连接有用于指示刻度的角度指针76，所述支架70对应高度指针74、所述腔体3的外底壁对应角度指针76均设有相应的刻度，该刻度可以直接印刷或刻印在支架70或腔体3的外底壁上，也可以通过粘贴刻度贴纸形成，还通过在支架70或腔体3的外底壁上固定刻度盘形成。
[0019]本发明通过在腔体3内设置具有定长引管60和伸缩引管62的压力引管，在定长引管60和伸缩引管62之间设有调节伸缩引管62长度的调节旋钮61，通过旋转调节旋钮61控制压力引管的水平长度，并在腔体3外设置引管位置改变装置，通过旋转与定长引管60连接的转换器73控制压力引管的旋转角度，同时由于转换器73通过转换轴承72与螺杆71连接，螺杆71与固定在腔体3上的支架70连接，因而在转动螺杆71时转换器73随螺杆71升降但不随螺杆71转动，可通过转动螺杆71控制压力引管的高度，从而可实现压力引管的三维调节，可实现腔体3内一定区域内任一点压力的测量。本发明通过高度指针74和角度指针76的指示刻度，可以在一次测量过程中准确调节压力引管的高度和旋转角度，提高测量的准确性。本发明在查看角度指针76指示刻度时，可通过拉动伸缩套管75使角度指针76与腔体3外底壁上的刻度保持合适的距离，以避免压力引管下降后角度指针76与腔体3外底壁之间的距离太远而影响角度数值的读取。
[0020]进一步，所述匀气室2下端敞口并可拆卸连接有二级匀气板22，匀气室2内设有一级匀气板21，所述一级匀气板21通过螺栓23与匀气室2上壁相连接，所述一级匀气板21、二级匀气板22上均匀分布有所述的出气孔。上述结构可以更换不同的一级匀气板21、二级匀气板22，如更换不同出气孔结构、不同曲面结构的一级匀气板21或二级匀气板22，方便测量不同条件下的腔体3内的压力值，对研宄真实工艺腔室中的气流特性具有极其重要的实际意义。
[0021]进一步，为了防止气体从定长引管60和腔体3底部之间的连接处泄漏，所述定长引管60与腔体3之间设置有密封圈，该密封圈还可以对定长引管60的旋转起到阻尼作用，从而防止旋转转换器73时过于灵敏而造成压力引管角度调节精度低的问题。
[0022]本实施例中，所述调节旋钮61上设有可动刻度线611，所述定长引管60上设有与可动刻度线611配合的固定刻度线601，该固定刻度线601与可动刻度线611相配合，方便测量者准确调节伸缩引管62的长度，从而准确定位压力引管的测量端部的水平位置。更进一步，所述定长引管60的侧壁上螺接有用于锁紧伸缩引管62的锁紧螺钉，测量者可在调节好伸缩引管62的长度后拧紧该锁紧螺钉，防止伸缩引管62因测量者不小心的碰触或者在测量过程中因腔体3内温度过高而发生长度变化，提高测量的精度。
[0023]进一步，所述支架70沿螺杆71的长度方向上设有两条横杆701，其中一条横杆701与螺杆71螺纹连接，另一条横杆701设有供螺杆71穿过的通孔，使得螺杆71始终保持上下移动而不会发生偏转，运动更加平稳、可靠。本实施例中，所述螺杆71的下端设有便于握持的握持部711，测量者通过转动该握持部711即可旋转螺杆71，从而调节压力引管的高度，当然，除手动转动螺杆71外，还可通过电机驱动，即所述螺杆71的下端连接有步进电机。优选地，所述转换器73外表面设置有防滑纹，该防滑纹增加了转换器73外表面与手部的摩擦力，方便测量者旋转转换器73。
[0024]本发明还公开了一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的方法，包括上述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，测量时，先打开上盖1，通过调节旋钮61调节伸缩引管62的长度，接着盖合上盖1，启动排气装置5并向进气管11通入反应气体，然后对照高度指针74的指示通过旋转螺杆71来控制压力引管的高度，或者对照角度指针76的指示通过旋转转换器73来控制压力引管的旋转角度，并通过与外接口 601相连的气体压力测量仪器读取压力数值。上述压力测量方法可在一次测量过程中，通过旋转螺杆71调节压力引管的高度及通过旋转转换器73调节压力引管的旋转角度，从而实现压力引管两个维度的调节，可测量以转换器73为圆心、以压力引管的水平长度为半径的竖直弧面内任一点的压力值，每次测量时通过旋转调节旋钮61调节伸缩引管62的长度，实现压力引管第三个维度的调节，从而可以测量腔体3内从压力引管的最短水平长度到压力引管的最长水平长度之间的三维空间内任一点的压力值。当腔体3内部为圆形腔室时，在水平面内，可测量区域A如图3所示；当腔体3内部为方形腔室时，在水平面内，可测量区域A如图4所示。
[0025]当然，本发明除了上述实施方式之外，还可以有其它结构上的变形，这些等同技术方案也应当在其保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，包括上盖(1)、匀气室(2)、腔体(3)、基板(4)及排气装置(5)，所述腔体(3)上端敞口并可拆卸连接有所述的上盖(1)，上盖(I)上端连接有进气管(11)，所述匀气室(2)连接在上盖(I)的下表面上并与进气管(11)相连通，所述匀气室(2)设有出气孔，所述基板(4)设于腔体(3)内并位于匀气室(2)下方，所述排气装置(5)设于腔体(3)外并通过腔体(3)底部的排气孔(31)与腔体(3)内部连通，其特征在于: 所述腔体(3)内设有压力引管，所述压力引管包括定长引管(60)和伸缩引管(62)，所述伸缩引管(62)平行于基板(4)上表面，所述定长引管(60)套在伸缩引管(62)外，所述定长引管(60)和伸缩引管(62)之间设有调节伸缩引管(62)长度的调节旋钮(61)，所述定长引管(60)远离伸缩引管(62)的一端伸出腔体(3)的底部并设有连接气体压力测量仪器的外接口(601)； 所述腔体(3)外设有引管位置改变装置，所述引管位置改变装置包括与腔体(3)固定连接的支架(70 )，所述支架(70 )螺纹连接有螺杆(71)，螺杆(71)的上端通过转换轴承(72 )连接有与定长引管(60)连接的转换器(73)，所述转换器(73)上固定有用于指示刻度的高度指针(74)，及可上下伸缩的伸缩套管(75)，所述伸缩套管(75)的端部连接有用于指示刻度的角度指针(76)，所述支架(70)对应高度指针(74)、所述腔体(3)的外底壁对应角度指针(76)均设有相应的刻度。
2.根据权利要求1所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，其特征在于:所述匀气室(2)下端敞口并可拆卸连接有二级匀气板(22)，匀气室(2)内设有一级匀气板(21)，所述一级匀气板(21)通过螺栓(23)与匀气室(2)上壁相连接，所述一级匀气板(21)、二级匀气板(22)上均匀分布有所述的出气孔。
3.根据权利要求1所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，其特征在于:所述定长引管(60)与腔体(3)之间设置有用于防止气体泄漏及对定长引管(60)的旋转起阻尼作用的密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，其特征在于:所述调节旋钮(61)上设有可动刻度线(611)，所述定长引管(60)上设有与可动刻度线(611)配合的固定刻度线(601)。
5.根据权利要求1所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，其特征在于:所述定长引管(60)的侧壁上螺接有用于锁紧伸缩引管(62)的锁紧螺钉。
6.根据权利要求1所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，其特征在于:所述支架(70)沿螺杆(71)的长度方向上设有两条横杆(701)，其中一条横杆(701)与螺杆(71)螺纹连接，另一条横杆(701)设有供螺杆(71)穿过的通孔。
7.根据权利要求1所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，其特征在于:所述螺杆(71)的下端设有便于握持的握持部(711)。
8.根据权利要求1所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，其特征在于:所述转换器(73)外表面设置有防滑纹。
9.一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的方法，其特征在于:包括权利要求1~8任一所述的一种用于低压模拟工艺腔室内压力测量的装置，测量时，先打开上盖(I )，通过调节旋钮(61)调节伸缩引管(62)的长度，接着盖合上盖(1)，启动排气装置(5)并向进气管(11)通入反应气体，然后对照高度指针(74)的指示通过旋转螺杆(71)来控制压力引管的高度，或者对照角度指针(76)的指示通过旋转转换器(73)来控制压力引管的旋转角度，并通过与外接口(601)相连的气体压力测量仪器读取压力数值。
【文档编号】C23C16/52GK104480454SQ201410742735
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】杨铁牛, 周玉林, 黄尊地, 李昌明, 黄辉, 张祁莉, 李鹤喜 申请人:五邑大学