一种半导体加工设备及其管路结构的制作方法

1.本发明涉及半导体加工技术领域，特别是涉及一种半导体加工设备及其管路结构。


背景技术：

2.在半导体加工设备中，通常使用等离子发生器(rps)来解离清洗气体以对薄膜沉积后的反应腔室环境进行清洁，以便于对下一批晶圆进行沉积操作。
3.为控制成本，量产型设备通常是采用单个rps对多个反应腔进行清洁，即多个反应腔通过一分多管件与单个rps连通，并且管路结构设置上，各个反应腔的工艺气体的输送管路也会与该一分多管件连通，具体的，在反应腔前端的与一分多管件连接的分支管路的合适位置开设工艺气体的接口，这样就导致沉积时，工艺气体可能会通过分支管路向一分多管件方向返流，从而通过该一分多管路流向其他反应腔，造成多个反应腔内的晶圆的薄膜厚度存在波动。
4.目前，为了阻止工艺气体在一分多管件中窜流导致的晶圆膜厚不一的情况，通常在与每个反应站连接的分支管路上，靠近工艺气体接口处前端的位置增加阀门来截断，这样又会带来多个阀门维护的高成本问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种半导体加工设备及其管路结构，该管路结构的设置可在不影响清洁的基础上，减少沉积时工艺气体返流时流向其他反应腔的机会，并且结构简单易维护。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体加工设备的管路结构，包括接管部件，所述接管部件具有一个用于与半导体加工设备的等离子发生器连接的入口端部，所述接管部件还具有至少两个出口端部；所述接管部件在所述入口端部和每个所述出口端部之间形成有流通通路，各所述流通通路相互分隔开；所述出口端部连接有用于与半导体加工设备的反应腔连接的支线管路。
7.该发明提供的半导体加工设备的管路结构，将接管部件内用于与各反应腔连接的流通通路相互分隔开，这样，在沉积等工艺时，通向反应腔的工艺气体即便存在返流现象，在接管部件内部也因流通通路之间的分隔而减少了流向其他反应腔的机会，可确保各反应腔内晶圆的加工质量，同时只需在接管部件内部设置隔离流通通路的结构，避免了在各反应腔前端增设阀门，维护方便，成本低。
8.如上所述的半导体加工设备的管路结构，所述流通通路在所述入口端部形成有进口部；还包括阀门部件，所述阀门部件与所述入口端部连接，所述阀门部件能够在关闭所述入口端部的第一位置和打开所述入口端部的第二位置之间切换，所述阀门部件处于所述第一位置，各所述进口部处于关闭状态。
9.如上所述的半导体加工设备的管路结构，所述阀门部件包括密封板和控制件，所
述密封板用于关闭或打开所述入口端部，所述控制件用于控制所述密封板所述第一位置和所述第二位置之间切换。
10.如上所述的半导体加工设备的管路结构，各所述进口部均设有密封圈，所述密封板处于所述第一位置，所述密封板压抵所述密封圈。
11.如上所述的半导体加工设备的管路结构，所述阀门部件与所述接管部件的所述入口端部之间设有密封圈。
12.如上所述的半导体加工设备的管路结构，各所述流通通路相对所述接管部件的中心轴线结构对称。
13.如上所述的半导体加工设备的管路结构，所述接管部件内设有一个以上的挡板，各所述流通通路之间通过所述挡板分隔。
14.如上所述的半导体加工设备的管路结构，所述流通通路包括相对靠近所述入口端部的第一通路段和相对靠近所述出口端部的第二通路段；所述第一通路段的轴线与所述第二通路段的轴线呈设定角度设置；所述挡板的延伸方向与所述第一通路段的轴线方向平行。
15.如上所述的半导体加工设备的管路结构，所述第一通路段的轴线方向与所述第二通路段的轴线方向相垂直。
16.本发明还提供一种半导体加工设备，包括等离子发生器，还包括如上述任一项所述的管路结构，所述等离子发生器的出口端与所述接管部件的所述入口端部连接。
17.由于上述管路结构具有上述技术效果，所以包括该管路结构的半导体加工设备也具有相同的技术效果，此处不再重复论述。
附图说明
18.图1为本发明所提供半导体加工设备的管路结构的一种实施例的结构简示图；
19.图2为具体实施例中管路结构的接管部件的结构示意图；
20.图3为图2所示接管部件的剖面示意图；
21.图4为图2所示接管部件的入口端部的俯视图；
22.图5为具体实施例中管路结构的接管部件和阀门部件配合的剖面示意图。
23.附图标记说明：
24.反应腔10，等离子发生器20，支线管路30，工艺气体管路40；
25.接管部件50，入口端部51，第一流通通路52a，第一进口部521a，第一通路段一522a，第一通路段二523a，第二流通通路52b，第二进口部521b，第二通路段一522b，第二通路段二523b，第一出口端部53a，第二出口端部53b，挡板54；
26.阀门部件60，阀门体61，阀门通道62，密封板63。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
28.为便于理解和描述简洁，下文结合半导体加工设备及其管路结构一并说明，有益效果部分不再重复论述。
29.请参考图1，图1为本发明所提供半导体加工设备的管路结构的一种实施例的结构简示图。
30.半导体加工设备包括多个反应腔10，图1中以两个反应腔10示例性示意，还包括一个等离子发生器20，用于向多个反应腔10提供清洗气体，以在沉积工序后对各反应腔10内的环境进行清洁。
31.该半导体加工设备的管路结构包括与等离子发生器20的出口端连接的接管部件(在图1中被等离子发生器20遮挡)，该接管部件为一分多的管结构，以便将等离子发生器20的清洗气体通向各个反应腔10，比如说，如图1所示结构，有两个反应腔10共用一个等离子发生器20的话，该接管部件为一分二的管结构，可以将清洗气体分为两路，分别通向两个反应腔10，可以理解，如果是三个以上的反应腔10共用一个等离子发生器20，接管部件的结构类似，将清洗气体分为多路，分别通向多个反应腔10。
32.具体的，接管部件的每个出口端部通过连接支线管路30与一个反应腔10连接。
33.半导体结构设备的管路结构还包括在沉积等工艺中用于向反应腔10输送工艺气体的工艺气体管路40，如图1所示，每个反应腔10对应的工艺气体管路40的接口通常设在对应的支线管路30上，也就是说，工艺气体管路40也会与接管部件连通。
34.请一并参考图2至图5，图2为具体实施例中管路结构的接管部件的结构示意图；图3为图2所示接管部件的剖面示意图；图4为图2所示接管部件的入口端部的俯视图；图5为具体实施例中管路结构的接管部件和阀门部件配合的剖面示意图。
35.该实施例中，接管部件50具有一个入口端部51，该入口端部51与等离子发生器20连接，接管部件50还具有两个以上的出口端部，分别通过支线管路30连接反应腔10。
36.不失一般性，下文和图示均以接管部件50具有两个出口端部，分别与两个反应腔10配合为例说明，可以理解，若一个等离子发生器20需要匹配三个或更多个的反应腔10，那么接管部件50可以设置与反应腔10数目相同的出口端部。
37.为方便理解和描述，下文将接管部件50的两个出口端部分别称之为第一出口端部53a和第二出口端部53b。
38.接管部件50在入口端部51和每个出口端部之间形成有流通通路，即在入口端部51和第一出口端部53a之间形成有第一流通通路52a，在入口端部51和第二出口端部53b之间形成有第二流通通路52b，两个流通通路相互分隔开，即两个流通通路之间互相不连通，第一流通通路52a在入口端部51形成有第一进口部521a，第二流通通路52b在入口端部51形成有第二进口部521b。如此设置后，等离子发生器20的出口流出的清洁气体分别经第一进口部521a和第二进口部521b流入第一流通通路52a和第二流通通路52b，之后分别从第一出口端部53a和第二出口端部53b流向对应的反应腔10，可以理解，第一流通通路52a和第二流通通路52b为并联结构设置。
39.在实际应用中，半导体加工设备在进行沉积等工艺时，通向反应腔10的工艺气体即便存在返流现象，在返流至接管部件50内部时，因为接管部件50内部的流通通路是相互分隔开的，从而减少了流入其他反应腔10的机会，可确保各反应腔10内晶圆的加工质量，同时只需在接管部件50内部设置隔离流通通路的结构，避免了在各反应腔10前端增设阀门，维护方便，成本低。
40.该实施例中，接管部件50内的各流通通道可通过挡板54来分隔开，结构简便易实
施。
41.具体的，第一流通通路52a包括相对靠近入口端部51的第一通路段一522a和第一通路段二523a，第二流通通路52b包括相对靠近入口端部51的第二通路段一522b和第二通路段二523b，第一通路段一522a和第二通路段一522b的轴线方向一致，第一通路段二523a的轴线与第一通路段一522a的轴线呈设定角度，第二通路段二523b的轴线与第二通路段一522b的轴线呈设定角度，挡板54的延伸方向与第一通路段一522a或第二通路段一522b的轴线方向平行，可以理解，为了分隔开两个流通通路，挡板54一直延伸至第一通路段二523a和第二通路段二523b的交界处，以将两者分隔开。挡板54与气体进入接管部件50后的流向一致，可以减少对清洗速率的影响。
42.更具体的，第一流通通路52a的两个通路段的轴线方向相垂直，第二流通通路52b的两个通路段的轴线方向也相垂直，在接管部件50只具有两个出口端部的情况下，第一流通通路52a的第一通路段二523a的轴线可与第二流通通路52b的第二通路段二523b的轴线共线设置，这样，方便接管部件50的加工。
43.具体设置时，接管部件50内的各流通通路相对于接管部件50的中心轴线结构对称，如此，可确保各流通通路流入的清洗气体的均匀性，保证对各反应腔10的清洗效果一致。
44.该实施例中，半导体加工设备的管路结构还包括阀门部件60，该阀门部件60具体设于等离子发生器20的出口和接管部件50的入口端部51之间。
45.阀门部件60具有阀门通道62，等离子发生器20的出口可通过阀门通道62与接管部件50的入口端部51的各进口部导通。
46.安装时，为保证气密性，等离子发生器20的出口与阀门部件60的阀门通道62之间可设有密封圈，同样地，在阀门部件60的阀门通道与接管部件50的入口端部51之间也可设有密封圈。为方便安装，可在相应的位置，比如说等离子发生器20的出口端或者阀门部件60的相应位置，或者接管部件50的入口端部51开设用于安装密封圈的安装槽。
47.阀门部件60能够在关闭接管部件50的入口端部51的第一位置和打开接管部件50的入口端部51的第二位置之间切换，阀门部件60处于第一位置，接管部件50的各进口部处于关闭状态，阀门部件60处于第二位置，接管部件50的各进口部处于打开状态，即可通过阀门通道62与等离子发生器20的出口导通。
48.这样设置后，在沉积等需要使用工艺气体通入反应腔10的工序时，可控制阀门部件60处于第一位置，这样，如果工艺气体返流至接管部件50内，如图5所示，黑色实心箭头表明了工艺气体返流的方向，由于接管部件50的第一进口部521a和第二进口部521b被阀门部件60关闭，所以，阻隔了工艺气体在接管部件50的入口端部51处混合，彻底阻止了工艺气体在各反应腔10之间窜流的问题，可确保各反应腔10内晶圆的膜厚一致性，提高加工质量。
49.需要说明的是，图5中示意的是阀门部件60处于打开状态，即位于第二位置的情况。
50.如图5所示，具体的，阀门部件60包括阀门体61，阀门通道62形成于阀门体61，阀门部件60还包括密封板63和控制件(图中未示出)，该密封板63可以在关闭接管部件50的入口端部51的第一位置和打开接管部件50的入口端部51的第二位置之间切换，即通过密封板63的移动来实现阀门部件60位置的切换。
51.以图5所示位置来说，密封板63向右移动即可关闭各进口部。
52.实际设置时，密封板63处于关闭位置时，其封堵各进口部，具体可在各进口部，即第一进口部521a和第二进口部521b设置密封圈，在密封板63处于关闭位置时，密封板63能够压抵各进口部的密封圈，以确保各进口部之间的隔离效果。
53.实际设置时，阀门部件60可采用已有的阀门结构，比如说闸板阀等，只要其能够起到上述作用即可，相应地，控制密封板63动作的控制件根据选用的阀门结构类型而定，此处也不做限制。
54.以上对本发明所提供的半导体加工设备及其管路结构均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。