[发明专利]进气系统及半导体加工设备

说明书

技术领域

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

导体加工设备。

背景技术

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。

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。

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(A1，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1内。

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。

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：

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。

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， 即，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

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。