一种真空设备的抽气系统的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种真空设备的抽气系统。

背景技术：

摩尔定律强势推动下以finfet(鳍式场效应晶体管)为主的14纳米代高性能、低功耗器件早已进入我们的生活。为了避开微细的粉尘、各种水气等杂物，大部分芯片加工是在真空设备上完成的。常见的真空的设备有：等离子刻蚀机(dryetcher)、原子层刻蚀机(ale)、化学气相沉积机台(cvd)、原子层沉积机台(ald)、物理气相沉积机台(pvd)、无水氟化氢气相腐蚀机(anhydrousvaporhfetcher)等。

目前的真空设备中多采用单通道泵抽系统，如图1所示，从腔体里排除反应副产物及多余的反应气体。单通道泵抽系统因其硬件结构导致抽气方向固定，无法均匀的从腔体四处抽气。也有少量多通道泵抽系统(如图2)，但这些多是为了增加抽气量、提高抽速而设计，因此各管道长度及抽气口位置也并不均匀分布，也很难达到均匀的抽气效果。抽气不均匀直接导致腔压不稳，进而导致薄膜生长或者刻蚀不均匀，造成器件良率下降等问题。

以镀膜设备为例，在图3中示出了镀膜设备气体流向示意图。镀膜设备工作时，晶片5放置在热台3上，腔体盖严密封，然后真空泵4通过管道6将腔体1内部抽真空，达到一定真空度，同时腔体内部热台3提供高温的环境和腔盖2提供电极电磁环境。此时当工艺气体从腔盖上端进气口进入腔体，经腔盖内部的匀气装置，将气体均匀大面积喷洒晶片5的上表面。喷进来的气体分子在真空下电离，变的更加活跃，在高温环境下迅速在晶片表面反应并沉积在晶片5的上表面，形成镀膜。此时真空泵4再继续抽走腔体内部反应后的废气及部分未反应的气体。此时的泵抽系统不仅影响了晶片气体反应的浓度，更影响了反应气体的走向。从而很大程度上影响了镀膜效果的均匀性。因此泵抽系统的均匀性也显得格外重要。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明公开一种真空设备的抽气系统，包括方环形气腔，真空泵，连接部件和控制元件，所述方环形气腔与所述真空泵通过所述连接部件相连接，所述控制元件对系统的流量和开关进行控制，

所述方环形气腔包括气腔上盖、气腔下托、匀气内衬，所述气腔上盖与所述气腔下托上下贴合，并与所述匀气内衬配合，

所述气腔下托的四角均匀分布有4n个直径相同的孔道，n＝1,2,3……，所述匀气内衬的周圈均匀分布多个直径相同的细小匀气孔，

所述连接部件包括偶数个硬管道，所述硬管道的数量是所述孔道数量的1/2，每个硬管道包括对称设置的两个进气口，分别与两个所述孔道对应相连接，所述硬管道的出气口汇聚至一个抽气管道后，与所述真空泵相连接。

本发明的真空设备的抽气系统中，优选为，所述孔道的总面积大于所述匀气孔的总面积。

本发明的真空设备的抽气系统中，优选为，所述硬管道的出气口通过三通法兰汇聚至所述抽气管道。

本发明的真空设备的抽气系统中，优选为，所述真空泵是干泵、分子泵、冷泵或者它们的并联组合。

本发明的真空设备的抽气系统中，优选为，所述控制元件包括真空计、压力保护开关及调压阀。

本发明的真空设备的抽气系统中，优选为，所述硬管道的进气孔分别位于一个正方形的四个角。

本发明的真空设备的抽气系统中，优选为，还包括慢抽装置，其包括慢抽管路及阀，所述慢抽管路的一端与所述硬管道相连接，另一端与所述真空泵相连接。

附图说明

图1是现有技术的单通道抽气方式示意图。

图2是现有技术的多通道抽气方式示意图。

图3是现有技术的镀膜设备的气体流向示意图。

图4是本发明的真空设备的抽气系统的腔内部分的剖视图。

图5是方环型气腔的示意图。

图6是连接部件和控制元件的示意图。

图7是本发明的真空设备的抽气系统中的气体流向示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。

本发明的真空设备的抽气系统包括方环形气腔，真空泵，连接部件和控制元件。其中，方环形气腔与真空泵通过连接部件相连接，控制元件对管道的流量和开关进行控制。方环形气腔设置于真空设备的腔体内。真空泵可以是干泵、分子泵、冷泵等或者它们的并联组合。

图4是本发明的真空设备的抽气系统的腔内部分剖面结构示意图。如图4所示，方环形气腔包括气腔上盖11、气腔下托12和匀气内衬13。气腔上盖11与气腔下托12上下贴合，并与匀气内衬13配合。匀气内衬13的周圈均匀分布多个细小匀气孔17。气腔下托12的四角均匀分布有四个孔道16，如图5所示。优选地，四个孔道的位置连线构成正方形。四个孔道16的总面积大于所有匀气孔17的总面积。该设计保证了四个孔道足够大抽力，使得匀气内衬上的多个细小气孔都是满饱和流量的抽气，实现每个小细孔的抽气量相同，实现均匀抽气的目的。

连接部件包括硬管道等部件。硬管道的数量是孔道数量的1/2，在该实施例中，设有两个硬管道。方环形气腔通过下抽气孔14与位于腔体底部的硬管道的进气口15相连接。每个硬管道包括两个对称设置的进气口，分别与两个孔道对应相连接，硬管道汇聚至一个抽气管道后，与真空泵相连接。具体来说，如图6所示，第一硬管道61和第二硬管道62分别包括两个对称设置的进气口15。进一步优选地，如图7所示，两个硬管道的四个进气孔15分别位于一个正方形的四个角，即孔距a＝b，且c＝0.5a＝0.5b。如图6所示，第一硬管道61和第二硬管道62通过三通法兰63汇聚至一个抽气管道，并连接调压阀67、角阀68，再由连泵管道69与真空泵相连接。在第二硬管道62上还设置有真空计65和压力保护开关66，在连泵管道69上设置有真空计65。其中，真空计65、压力保护开关66、调压阀67、角阀68都是抽气系统的控制元件，监控并控制抽气系统的流量和开关。

利用本发明的真空设备的抽气系统进行抽气时，抽气系统将气体从腔体内的多个匀气孔均匀汇聚到腔体四角均布的四个孔道，再均匀汇聚到一个大的抽气孔，最终连接到真空泵，形成均匀化的抽气系统，并通过控制元件自动化、程序化控制。在图7中用箭头示意性的表示了气体的流向。需要说明的是在该具体的一例中，孔道数量为四个，硬管道数量为两个，但本发明不限定于此，只要满足孔道的数量是4n个，n＝1,2,3……，且硬管道的数量是孔道数量的1/2即可。

作为一种优选方案，如图6所示，真空设备的抽气系统还包括慢抽装置，其包括慢抽管路及阀64，慢抽管路的一端与第一硬管道61相连接，另一端与连泵管道69相连接。在启动抽气系统前，可以先启动慢抽装置，进行预抽。在一些特殊工艺中，有时也需要开启慢抽装置实现慢抽功能。

本发明的真空设备的抽气系统既提高了抽气速率，又保证了抽气的均匀性，为设备提供一个均匀气流的工艺环境。本发明的真空设备的抽气系统可应用于多种真空设备中，包括镀膜、刻蚀、光刻等设备。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。