进气系统及半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种进气系统及半
[0002]导体加工设备。
【背景技术】
[0003]在用于制造集成电路(IC)或MEMS器件的半导体加工设备中，通常需要将多种工艺气体混合通入工艺腔室，例如，电感耦合等离子体(ICP)加工设备就属于被普遍应用的一种，该设备一般是将包含有多种气体的混合气体激发形成大量的电子、离子、激发态原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子与衬底发生各种物理和化学反应，从而使衬底表面性能发生变化，以达到沉积或者刻蚀的目的。
[0004]对于这类设备的工艺气体，通常将在常温下为气态的一类气体称为非饱和蒸汽类气体，例如N2, Cl2, O2, CF4, He等，这类气体通常可直接输送至工艺腔室内；将在常温下为液态或沸点稍低于常温的一类气体称为饱和蒸汽类气体，例如SiCl4, BCl3等，这类气体通常以液态的形式储存在钢瓶中，并在其液体上方形成饱和蒸汽，在需要进气时，钢瓶内的饱和蒸汽会通过管道输送至反应腔室内。但是，由于该饱和蒸汽类气体在管道中的温度稍低或者压力偏大的时候就会出现液化现象，因而需要在饱和蒸汽类气体的气源和输送管道外围均包覆一层加热装置，用以保持气源和输送管道的温度。由此可知，对于非饱和蒸汽类气体，需要带有加热装置的管路进行单独输送，并在距离工艺腔室一定距离处与饱和蒸汽类气体混合后一起进入工艺腔室。
[0005]图1为现有的一种进气系统的气路示意图。如图1所示，以将三种非饱和蒸汽气体(N2，Cl2，和CF4)以及一种饱和蒸汽气体(SiCl4)混合通入工艺腔室为例，三种非饱和蒸汽气体自钢瓶流出后，经过各自的输送管路(Al，A2和A3)到达三通X处混合，混合气体由管路A朝向工艺腔室输送；同时，饱和蒸汽气体由带有加热装置的管路B单独输送；非饱和蒸汽气体和饱和蒸汽气体在三通Y处混合，混合气体由管路C输送至工艺腔室I内ο
[0006]然而，上述进气系统在实际应用中会出现以下问题:由于管路B中饱和蒸汽气体的压力比管路A中非饱和蒸汽气体的混合气体的压力小得多，这使得管路B中饱和蒸汽气体在到达三通Y处进入管道C时会因受到A管路中非饱和蒸汽气体的冲抵作用的影响，而导致实际进入管路C中的饱和蒸汽气体的流速降低或者停止流动，甚至更为严重时，管路A中的非饱和蒸汽气体会经管路B倒灌至饱和蒸汽气体的气瓶中，形成A-Y-B流路。
[0007]为此，一种解决方法如下:如图2所示，在管路A上，三通Y的上游增设一个限流垫片D，用以降低经过其的非饱和蒸汽气体的混合气体的压力，从而使饱和蒸汽气体能够顺利通过三通Y和非饱和蒸汽气体的混合气体混合。但是，在实际应用中仍然会存在以下问题:
[0008]其一，如图3所示，由于管路A和管路B相互垂直，这使得管路B中的饱和蒸汽气体与管路A中的非饱和蒸汽气体的混合气体在三通Y处呈垂直交叉的进气方式混合，这种进气方式在管路A中的气压明显大于管路B中的气压时，就容易产生上述管路A中的气体对管路B中的气体的冲抵作用，又由于限流垫片D降低气体压力的作用有限，其在管路A中的流量很大时，仍然无法避免上述冲抵作用的发生，从而造成管路B中饱和蒸汽气体的压力不稳和气体流量减小，导致饱和蒸汽气体的实际流量与设定流量不符。而且饱和蒸汽气体的压力不稳还会影响气体混合的均匀性，从而使工艺结果受到影响。
[0009]其二，上述限流垫片D具有限定气体的最大通过流量的作用，S卩，这样就相当于限定了非饱和蒸汽气体的混合气体的最大流量，这对调试工艺的窗口来说也是不利的。
【发明内容】
[0010]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种进气系统及半导体加工设备，其不仅对输送气体的最大流量没有影响，而且还可以避免在饱和蒸汽气体与非饱和蒸汽气体的混合气体混合时，因前者的气压大于后者的气压而对饱和蒸汽气体产生的冲抵作用，从而可以保证多路气体的正常进气。
[0011]为实现本发明的目的而提供一种进气系统，包括用于输送非饱和蒸汽气体的第一气路、用于输送饱和蒸汽气体的第二气路以及与反应腔室连接的第三气路，还包括缓冲容器，所述缓冲容器包括多个进气口和一个出气口，所述多个进气口均位于所述缓冲容器的同一侧，所述出气口位于所述缓冲容器与各个进气口所在一侧相对的另一侧；并且，所述缓冲容器的直径大于各个进气口的直径；所述第一气路和第二气路相互平行，并一一对应地与各个进气口连接；所述第三气路与所述出气口连接。
[0012]优选地，所述多个进气口相对于所述缓冲容器的轴向中心线对称分布。
[0013]优选地，各个进气口的轴向中心线与所述缓冲容器的轴向中心线之间的径向距离为所述缓冲容器半径的二分之一或者三分之一或者三分之二。
[0014]优选地，所述缓冲容器的直径与每个所述进气口的直径之间的比例的取值范围在5:1 ?20:1。
[0015]优选地，所述缓冲容器的轴向长度与其直径之间的比例的取值范围在1:1?3:1。
[0016]优选地，所述第二气路的数量为一路或相互平行的多路，多路所述第二气路用于分别输送不同的饱和蒸汽气体；所述第一气路和各路第二气路相对于所述缓冲容器的轴线对称分布。
[0017]优选地，所述第三气路的长度的取值范围在0.5?2m。
[0018]优选地，在所述第一气路、第二气路、缓冲容器和第三气路上分别设置压力显示装置。
[0019]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括工艺腔室和用于向所述工艺腔室提供工艺气体的进气系统，所述进气系统采用了本发明提供的上述进气系统。
[0020]本发明具有以下有益效果:
[0021]本发明提供的进气系统，其通过使用于输送非饱和蒸汽气体的第一气路与用于输送饱和蒸汽气体的第二气路相互平行，并一一对应地与缓冲容器位于同一侧的各个进气口连接，可以实现第一气路中的非饱和蒸汽气体与第二气路中的饱和蒸汽气体采用平行进气的方式流入缓冲容器内相互混合，这样就降低了不同气路的气体之间相互冲抵的风险，而且由于缓冲容器的直径大于各个进气口的直径，各路气路中的气体自直径较小的各个进气口突然进入到直径较大的缓冲容器中时，气体的压力会迅速下降，从而非饱和蒸汽气体在压力较低的缓冲容器内就不会对饱和蒸汽气体产生冲抵作用，进而可以保证多路气体的正常进气。同时，本发明提供的进气系统借助上述缓冲容器，不仅对输送气体的最大流量没有影响，还可以提高不同气体的混合均匀性，从而有利于工艺结果的优化。
[0022]本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述进气系统，其不仅对输送气体的最大流量没有影响，而且还可以避免在饱和蒸汽气体与非饱和蒸汽气体混合时，因前者的气压大于后者的气压而对饱和蒸汽气体产生的冲抵作用，从而可以保证多路气体的正常进气。
【附图说明】
[0023]图1为现有的一种进气系统的气路TJK意图；
[0024]图2为现有的另一种进气系统的气路TJK意图；
[0025]图3为图2中三通Y中的气体流向图；
[0026]图4为本发明实施例提供的进气系统的气路示意图；
[0027]图5A为本实施例所采用的缓冲容器的结构示意图；
[0028]图5B为图5A中的缓冲容器的进气口所在一侧的侧视图；以及
[0029]图6为不同数量的进气口的排布方式的示意图。
【具体实施方式】
[0030]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的进气系统及半导体加工设备进行详细描述。
[0031]首先需要说明的是，通常将在常温下为气态的一类气体称为非饱和蒸汽类气体，例如N2, Cl2, O2, CF4, He等，这类气体通常可直接输送至工艺腔室内；将在常温下为液态或沸点稍低于常温的一类气体称为饱和蒸汽类气体，例如SiCl4, BCl3等，这类气体通常以液态的形式储存在钢瓶中，并在其液体上方形成饱和蒸汽，在需要进气时，钢瓶内的饱和蒸汽会通过管道输送至反应腔室内。
[0032]图4为本发明实施例提供的进气系统的气路示意图。请参阅图4，该进气系统用于向工艺腔室10输送工艺气体，在本实施例中，以