遠程等離子體系統(tǒng)與化學氣相沉積設備之間的連接裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種遠程等離子體系統(tǒng)（RPS）與化學氣相沉積（CVD）設備之間的連接裝置，通過將原有RPS與CVD設備腔體之間的連接管分段設置，并在二段連接管之間加裝一個隔離閥，將RPS和腔體隔絕，使RPS和腔體之間不發(fā)生直接連通，在拆除RPS的時候，將隔離閥關閉，即可實現(xiàn)腔體不需要再破大氣，省去了腔體因此升降溫和腔體維護的時間，本實用新型解決了現(xiàn)有技術存在的在拆除RPS時，腔體復機時間過長的問題，從而增加了設備的利用率。
【專利說明】遠程等離子體系統(tǒng)與化學氣相沉積設備之間的連接裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體加工中的一種化學氣相沉積設備，更具體地，涉及一種化學氣相沉積設備與其遠程等離子體系統(tǒng)之間的連接裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體器件的加工中，可通過化學氣相沉積法(CVD)在硅片上沉積形成諸如氧化娃層的膜層。在傳統(tǒng)的熱CVD工藝中,提供反應性氣體到娃片表面,在該娃片表面發(fā)生熱誘導化學反應以形成所要薄膜。在傳統(tǒng)的等離子體CVD工藝中，使用(例如)射頻(RF)能量或微波能量來形成受控等離子體，以分解及/或賦能反應性氣體內的反應物種，進而產生所要薄膜。
[0003]在CVD工藝期間，會在設備的處理腔室內部的相關位置上產生沉積物，這些沉積物需要定期被清除。通常的腔室清洗方法包括使用諸如氟的刻蝕氣體，通過刻蝕氣體與沉積材料發(fā)生反應，來清除腔室內壁及其它區(qū)域的沉積物。
[0004]目前，一種較先進的沉積物清洗技術是使用遠程等離子體清洗工藝。美國應用材料公司(Applied Materials, Inc.，AMAT)生產的型號為 AMATProducer GT 的 CVD 設備，其工藝是在腔體內的高溫環(huán)境下，通過對特定的工藝氣體在等離子體增強條件下，在硅片表面進行化學氣相沉積形成薄膜。該設備的特點是成膜速度快，薄膜均勻度好。其機臺外的上方裝有遠程等離子體系統(tǒng)(Remote Plasma System, RPS),可運用遠程等離子體清洗工藝進行腔體清洗。該工藝通過高密度等離子體源，從硅片處理腔室外的遠處、即機臺上方裝有的RPS,給氬氣(Ar)氣體能量用來解離三氟化氮(NF3)氣體，產生氟離子，氟離子氣體進入腔體，在處理腔室內氟離子可與沉積物反應，并將該沉積物刻蝕掉，以達到清潔腔體的目的。
[0005]設備生產商之所以在設備上安裝RPS，并使用遠程等離子體清洗工藝，是因為遠程等離子體清洗工藝中，由于等離子體未與腔室組件接觸，故對腔室組件的離子轟擊及/或實體損傷較少。但是，RPS也存在不足之處，就是這個部件中的電路板損壞率非常高；此外，RPS在使用過程中，本身也會受到污染。此時，就需要對RPS進行拆除，加以更換或檢修。
[0006]前述的型號為AMAT Producer GT的設備，其RPS是直接與設備腔體連接并安裝在設備上方的，在腔體清掃的時候，被解離的NF3氣體產生的氟離子，可通過連通RPS與設備腔體之間的短金屬管，直接進入反應腔室。因此，在每次更換RPS的時候，就需要打開腔體，由此造成腔體破大氣(外界空氣進入腔體)。故當這個部件更換時，需要對腔體進行升降溫和維護，腔體復機時間需要12個小時左右，時間過長。上述缺陷導致了機臺利用率的下降。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種遠程等離子體系統(tǒng)與化學氣相沉積設備之間的連接裝置，通過在RPS與CVD設備腔體之間的連接管加裝一個隔離閥，將RPS和腔體隔絕，使RPS和腔體之間不發(fā)生直接連通，在拆除RPS的時候，關閉隔離閥，實現(xiàn)腔體不需要再破大氣，省去了腔體因此升降溫和腔體維護的時間，解決了現(xiàn)有技術存在的腔體復機時間過長的問題，從而增加了機臺的利用率。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0009]一種遠程等離子體系統(tǒng)與化學氣相沉積設備之間的連接裝置，所述遠程等離子體系統(tǒng)設于所述化學氣相沉積設備上方，并通過連接管與所述化學氣相沉積設備的腔體連通，所述遠程等離子體系統(tǒng)將解離的離子氣體通過所述連接管輸送至所述化學氣相沉積設備的腔體內清洗腔體，其特征在于，所述連接管包括第一連接管和第二連接管，所述第一連接管、第二連接管之間加裝一隔離閥，將所述遠程等離子體系統(tǒng)和所述化學氣相沉積設備的腔體隔絕，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體依次連接；其中，所述隔離閥打開時，所述遠程等離子體系統(tǒng)將解離的離子氣體通過所述第一連接管、隔離閥、第二連接管輸送至所述化學氣相沉積設備的腔體內清洗腔體，所述隔離閥關閉時，將所述化學氣相沉積設備的腔體與包括所述遠程等離子體系統(tǒng)在內的設備外部環(huán)境相隔絕。本實用新型通過在RPS與CVD設備腔體之間的連接管加裝一隔離閥，將RPS和腔體隔絕，使RPS和腔體之間不發(fā)生直接連通。當RPS因需要檢修或更換而拆除的時候，將隔離閥關閉，腔體就不需要再破大氣，省去了腔體因此升降溫和腔體維護的時間，解決了現(xiàn)有技術存在的腔體復機時間過長的問題，從而增加了機臺的利用率。
[0010]進一步地，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體依次按直線方向連接，使被RPS解離的離子清洗氣體，例如從NF3氣體產生的氟離子氣體，能夠以直線方式的最短距離通過第一連接管、隔離閥、第二連接管，輸送至所述化學氣相沉積設備的腔體內，提高離子清洗氣體的清洗效能。
[0011]進一步地，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體依次按直線方向采用卡口連接，以便于RPS在檢修或更換時的拆除。
[0012]進一步地，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體之間的各連接部位設有全氟密封圈密封，全氟密封圈具有很高的耐腐蝕性能，可以有效地防止離子清洗氣體從連接部位發(fā)生泄漏。
[0013]進一步地，所述第一連接管和第二連接管是剛性金屬圓管連接管，例如是與腔體材質相同的鋁質硬管，可避免污染腔體，并具有相當的支撐RPS的硬度，以及保證離子清洗氣體沿直線進入腔體。
[0014]進一步地，所述隔離閥的口徑與所述第一連接管和第二連接管的管徑相同，以避免離子清洗氣體的行進受到隔離閥口徑不一致的阻礙。
[0015]進一步地，所述隔離閥為手動隔離閥，所述手動隔離閥將所述遠程等離子體系統(tǒng)和所述化學氣相沉積設備的腔體隔絕，可以在RPS檢修或更換時，手動方便地將化學氣相沉積設備的腔體與包括RPS在內的設備外部環(huán)境相隔絕。
[0016]進一步地，所述隔離閥為手動隔離閥，所述隔離閥設有安全銷，可避免誤操作而造成隔離閥的不當關閉。
[0017]進一步地，所述隔離閥為氣動隔離閥，所述氣動隔離閥將所述遠程等離子體系統(tǒng)和所述化學氣相沉積設備的腔體隔絕，以便可更進一步采用對隔離閥的自動控制。
[0018]進一步地，所述隔離閥為氣動隔離閥，所述氣動隔離閥通過控制器與控制模塊連接，所述控制模塊執(zhí)行對所述氣動隔離閥的開閉控制；其中，在清洗腔體時，所述控制模塊通過所述控制器執(zhí)行打開所述氣動隔離閥，所述遠程等離子體系統(tǒng)將解離的離子氣體通過所述第一連接管、氣動隔離閥、第二連接管輸送至所述化學氣相沉積設備的腔體內清洗腔體，在所述遠程等離子體系統(tǒng)檢修或更換時，所述控制模塊通過所述控制器執(zhí)行關閉所述氣動隔離閥，將所述化學氣相沉積設備的腔體與包括所述遠程等離子體系統(tǒng)在內的設備外部環(huán)境相隔絕。通過控制模塊的執(zhí)行功能，在RPS檢修或更換時，可實現(xiàn)對隔離閥開閉的自動控制，既方便，又可防止人工作業(yè)時因對隔離閥誤操作帶來的安全隱患。
[0019]從上述技術方案可以看出，本實用新型通過將RPS與CVD設備腔體之間的連接管分段設置，并在二段連接管之間加裝一個隔離閥，將RPS和腔體隔絕，使RPS和腔體之間不發(fā)生直接連通，在拆除RPS的時候，將隔離閥關閉，即可實現(xiàn)腔體不需要再破大氣，省去了腔體因此升降溫和腔體維護的時間。以RPS —年需更換4次來計算，采用本實用新型之前，機臺的復機時間需要12個小時左右；在采用本實用新型之后，機臺的復機時間縮短為2個小時左右，可將機臺的有效利用率提高0.45個百分點。因此，本實用新型解決了現(xiàn)有技術存在的腔體復機時間過長的問題，從而增加了機臺的利用率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型遠程等離子體系統(tǒng)與化學氣相沉積設備之間的連接裝置的結構原理示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0022]在本實施例中，請參閱圖1，圖1是本實用新型遠程等離子體系統(tǒng)與化學氣相沉積設備之間的連接裝置的結構原理示意圖。
[0023]本實用新型的化學氣相沉積(CVD)機臺可使用遠程等離子體清洗工藝，對CVD機臺的腔體進行清洗。該工藝通過高密度等離子體源，從硅片處理腔室外的遠處、即機臺上方裝有的遠程等離子體系統(tǒng)(RPS)，給氬氣(Ar )氣體能量用來解離三氟化氮(NF3)氣體，產生氟離子，氟離子氣體進入腔體，在處理腔室內氟離子可與沉積物反應，并將該沉積物刻蝕掉，以達到清潔腔體的目的。
[0024]如圖1所示，本實用新型的RPS與CVD機臺的連接裝置設于RPS6與CVD機臺腔體I之間的CVD機臺上方，連接裝置包括第一連接管5和第二連接管3，在第一連接管5、第二連接管3之間加裝有一個氣動隔離閥4，將RPS和腔體隔絕，使RPS和腔體之間不發(fā)生直接連通。RPS6、第一連接管5、氣動隔離閥4、第二連接管3、腔體I依次連接。當氣動隔離閥4打開時，RPS6將解離的氟離子氣體通過第一連接管5、氣動隔離閥4、第二連接管3輸送至CVD機臺的腔體I內，對腔體I進行清洗。當氣動隔離閥4關閉時，腔體I就與包括RPS6在內的CVD機臺外部環(huán)境相隔絕，使RPS6和腔體I之間不發(fā)生直接連通，腔體I始終處于相對密閉狀態(tài)。當RPS6因需要檢修或更換而拆除的時候，將氣動隔離閥4關閉，腔體I就不需要再破大氣，省去了腔體I因此升降溫和腔體維護的時間，解決了現(xiàn)有技術存在的腔體復機時間過長的問題，從而增加了機臺的利用率。
[0025]請參閱圖1，RPS6、第一連接管5、氣動隔離閥4、第二連接管3、腔體I是按直線方向依次連接的，使被RPS6解離的氟離子氣體，能夠以直線方式的最短距離通過第一連接管
5、氣動隔離閥4、第二連接管3，輸送至腔體I內，以提高離子清洗氣體的清洗效能。RPS6、第一連接管5、氣動隔離閥4、第二連接管3、腔體I相互套接，并在各連接處，采用卡環(huán)2(共4個，每個連接處I個)固定，這種連接方式可便于RPS6在檢修或更換時的拆除。為防止劇毒的氟離子氣體從連接部位泄漏出來，在各連接部位的卡環(huán)2內圈裝有具有很高耐腐蝕性能的全氟密封圈7 (共4個，每個連接處I個)，對各連接部位進行密封。
[0026]請繼續(xù)參閱圖1，第一連接管5和第二連接管3是鋁質圓管，材質與腔體材質相同，可避免污染腔體，并具有相當的支撐RPS6的硬度，以及保證氟離子氣體沿直線進入腔體I。氣動隔離閥4的口徑8與第一連接管5和第二連接管3的管徑相同，以避免氟離子氣體的行進受到隔離閥口徑不一致的阻礙。
[0027]請參閱圖1，氣動隔離閥4通過控制器10與機臺主控9的控制模塊連接，可實現(xiàn)對氣動隔離閥4的遠程開閉自動控制?？刂颇K執(zhí)行對氣動隔離閥4的開閉控制，其中，在清洗腔體I時，控制模塊通過控制器10執(zhí)行打開氣動隔離閥4，RPS6將解離的氟離子氣體通過第一連接管5、氣動隔離閥4、第二連接管3輸送至CVD機臺的腔體I內清洗腔體，在RPS6檢修或更換時，控制模塊通過控制器10執(zhí)行關閉氣動隔離閥4，將腔體I與包括RPS6在內的機臺外部環(huán)境相隔絕。通過控制模塊的執(zhí)行功能，在RPS6檢修或更換時，可實現(xiàn)對氣動隔離閥4開閉的遠程自動控制，既方便，又可防止人工作業(yè)時因對隔離閥誤操作帶來的安全隱患。
[0028]需要說明的是，上述實施例例舉的是一種單腔室CVD機臺裝有一臺RPS時的連接裝置結構。對于雙腔室CVD機臺、各腔室分別裝有一臺RPS時的情況，本連接裝置可以在二個RPS與其連通的腔室之間分別各裝一套，每套連接裝置在連接管之間都加裝有一個氣動隔離閥，將RPS和腔體隔絕，使RPS和腔體之間不發(fā)生直接連通。對多腔室機臺的情況可依此類推。連接裝置中的隔離閥也可以采用手動控制的隔離閥來替代可自動控制的氣動隔離閥，可以在RPS檢修或更換時，手動方便地將CVD機臺的腔體與包括RPS在內的機臺外部環(huán)境相隔絕。隔離閥可以加裝安全銷，避免因誤操作而造成對隔離閥的不當關閉。因易于理解，故在此不再例舉。
[0029]以上所述的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，因此凡是運用本實用新型的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種遠程等離子體系統(tǒng)與化學氣相沉積設備之間的連接裝置，所述遠程等離子體系統(tǒng)設于所述化學氣相沉積設備上方，并通過連接管與所述化學氣相沉積設備的腔體連通，所述遠程等離子體系統(tǒng)將解離的離子氣體通過所述連接管輸送至所述化學氣相沉積設備的腔體內清洗腔體，其特征在于，所述連接管包括第一連接管和第二連接管，所述第一連接管、第二連接管之間加裝一隔離閥，將所述遠程等離子體系統(tǒng)和所述化學氣相沉積設備的腔體隔絕，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體依次連接；其中，所述隔離閥打開時，所述遠程等離子體系統(tǒng)將解離的離子氣體通過所述第一連接管、隔離閥、第二連接管輸送至所述化學氣相沉積設備的腔體內清洗腔體，所述隔離閥關閉時，將所述化學氣相沉積設備的腔體與包括所述遠程等離子體系統(tǒng)在內的設備外部環(huán)境相隔絕。
2.如權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體依次按直線方向連接。
3.如權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體依次按直線方向采用卡口連接。
4.如權利要求1、2或3所述的連接裝置，其特征在于，所述遠程等離子體系統(tǒng)、第一連接管、隔離閥、第二連接管、化學氣相沉積設備腔體之間的各連接部位設有全氟密封圈密封。
5.如權利要求1、2或3所述的連接裝置，其特征在于，所述第一連接管和第二連接管是剛性金屬圓管連接管。
6.如權利要求1、2或3所述的連接裝置，其特征在于，所述隔離閥的口徑與所述第一連接管和第二連接管的管徑相同。
7.如權利要求1、2或3所述的連接裝置，其特征在于，所述隔離閥為手動隔離閥，所述手動隔離閥將所述遠程等離子體系統(tǒng)和所述化學氣相沉積設備的腔體隔絕。
8.如權利要求7所述的連接裝置，其特征在于，所述隔離閥為手動隔離閥，所述隔離閥設有安全銷。
9.如權利要求1、2或3所述的連接裝置，其特征在于，所述隔離閥為氣動隔離閥，所述氣動隔離閥將所述遠程等離子體系統(tǒng)和所述化學氣相沉積設備的腔體隔絕。
10.如權利要求1、2或3所述的連接裝置，其特征在于，所述隔離閥為氣動隔離閥，所述氣動隔離閥通過控制器與控制模塊連接，所述控制模塊執(zhí)行對所述氣動隔離閥的開閉控制；其中，在清洗腔體時，所述控制模塊通過所述控制器執(zhí)行打開所述氣動隔離閥，所述遠程等離子體系統(tǒng)將解離的離子氣體通過所述第一連接管、氣動隔離閥、第二連接管輸送至所述化學氣相沉積設備的腔體內清洗腔體，在所述遠程等離子體系統(tǒng)檢修或更換時，所述控制模塊通過所述控制器執(zhí)行關閉所述氣動隔離閥，將所述化學氣相沉積設備的腔體與包括所述遠程等離子體系統(tǒng)在內的設備外部環(huán)境相隔絕。
【文檔編號】C23C16/00GK203794981SQ201420152933
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】劉濤, 龔薈卓, 金懿 申請人:上海華力微電子有限公司