CN111668086B - 半导体设备及其供气控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种半导体设备及其供气控制方法。半导体设备包括工艺腔室、供气装置及供气控制装置，该供气控制装置包括：第一分气腔、第二分气腔及控制机构；第一分气腔及第二分气腔均设置于供气装置及工艺腔室之间，第一分气腔及第二分气腔选择性连通；第一分气腔用于向工艺腔室的中心区域通入工艺气体，第二分气腔用于向工艺腔室的边缘区域通入工艺气体；控制机构与第一分气腔及第二分气腔连接，用于通过控制第一分气腔和第二分气腔的相关参数，以使第一分气腔及第二分气腔以预设比例值向工艺腔室通入工艺气体。本申请实施例实现了精确控制工艺腔室的中心与边缘进气比例的目的，从而满足半导体设备对进气比例的需求。

Description

半导体设备及其供气控制方法

技术领域

本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体设备及其供气控制方法。

背景技术

目前，等离子刻蚀设备广泛的应用于集成电路(IC，Integrated Circuit)或微机电系统(MEMS，Micro Electro Mechanical System)器件的制造工艺中。干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术，当工艺气体以等离子体形式存在时它具备两个特点：一方面，等离子体中的这些工艺气体化学活性比常态下要强很多，根据被刻蚀材料的不同选择合适的工艺气体，就可以更快地与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；另一方面，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。因此，干法刻蚀是晶圆表面物理和化学两种过程平衡的结果。

早期等离子刻蚀设备的工艺腔室进气方式为中心进气，单独中心进气方式无法保证晶圆的刻蚀均匀性和刻蚀速率。后期等离子刻蚀设备的工艺腔室进气方式引入边缘进气，两种进气方式共同保证晶圆的刻蚀均匀性和刻蚀速度，并且大幅提高了晶圆的边缘刻蚀均匀性。因此，工艺腔室中心与边缘进气比例的大小关系到晶圆的整个形貌，从而影响芯片的性能。现有技术中通过比例阀将工艺气体按照一定比例分为中心进气和边缘进气进入工艺腔室中执行工艺，但是，由于比例阀的局限性，使得中心与边缘进气只能以固定比例进行调节，当比例变化时需要更换比例阀内部的限流垫片，操作较为繁琐且严重降低了工作效率。另外，由于比例阀不能精确控制中心与边缘进气比例，从而影响了晶圆的刻蚀均匀性和刻蚀速度。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体设备及其供气控制方法，用以解决现有技术存在无法精确控制中心与边缘进气比例及调整中心与边缘进气比例较为繁琐的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体设备，包括工艺腔室、供气装置以及位于所述工艺腔室和所述供气装置之间的供气控制装置，所述供气控制装置包括：第一分气腔、第二分气腔及控制机构；所述第一分气腔及所述第二分气腔均设置于供气装置及所述工艺腔室之间，所述第一分气腔及所述第二分气腔选择性连通；所述第一分气腔用于向所述工艺腔室的中心区域通入工艺气体，所述第二分气腔用于向所述工艺腔室的边缘区域通入工艺气体；所述控制机构与所述第一分气腔及所述第二分气腔连接，用于通过控制所述第一分气腔和所述第二分气腔的相关参数，以使所述第一分气腔及所述第二分气腔以预设比例值向所述工艺腔室通入所述工艺气体，所述相关参数包括温度、压力和用于容置所述工艺气体的容积。

于本申请的一实施例中，所述第一分气腔及所述第二分气腔均包括分气腔体、分气活塞及分气驱动器，所述分气活塞滑动设置于所述分气腔体内，所述分气驱动器设置于所述分气腔体外侧，并与所述分气活塞传动连接，所述控制机构通过控制所述分气驱动器驱动所述分气活塞滑动，以控制所述分气腔体内用于容置所述工艺气体的容积。

于本申请的一实施例中，所述供气控制装置还包括压力控制组件，所述压力控制组件与所述控制机构连接，并且设置于所述第一分气腔及第二分气腔上，所述控制机构用于通过所述压力控制组件控制所述第一分气腔及所述第二分气腔的压力。

于本申请的一实施例中，所述供气控制装置还包括第一储气腔及第二储气腔，所述第一储气腔设置于所述第一分气腔及所述工艺腔室之间，所述第一分气腔通过所述第一储气腔向所述工艺腔室通入所述工艺气体；所述第二储气腔设置于所述第二分气腔及所述工艺腔室之间，所述第二分气腔通过所述第二储气腔向所述工艺腔室通入所述工艺气体。

于本申请的一实施例中，所述第一储气腔及所述第二储气腔均包括储气腔体、储气活塞及储气驱动器，所述储气活塞滑动设置于所述储气腔体内，所述储气驱动器设置于所述储气腔体外侧，并与所述储气活塞传动连接，所述控制机构通过所述储气驱动器驱动所述储气活塞滑动，以向所述工艺腔室通入所述工艺气体。

于本申请的一实施例中，所述储气活塞包括活塞本体及活塞挡板，所述活塞本体上开设有进气口，所述活塞挡板的固定端枢接于所述活塞本体上，所述活塞本体的活动端相对于固定端旋转以开启或者关闭所述进气口。

于本申请的一实施例中，所述供气控制装置还包括温度控制组件，所述温度控制组件与所述控制机构连接，并且设置于所述第一分气腔、第二分气腔、第一储气腔及第二储气腔上；所述控制机构用于通过所述温度控制组件控制所述第一分气腔、所述第二分气腔、所述第一储气腔及所述第二储气腔的温度。

于本申请的一实施例中，所述第一分气腔和所述第二分气腔之间依次通过控制阀、抽气风机和连接管道连通。

于本申请的一实施例中，所述第一分气腔及所述第二分气腔的分气腔体初始容积相同。

第二个方面，本申请实施例提供了一种如第一个方面提供的半导体设备的供气控制方法，包括：获取当前工艺配方中的工艺气体的预设比例值；控制所述第一分气腔及所述第二分气腔内用于容置工艺气体的容积比例值与所述预设比例值相同，并且控制所述第一分气腔及所述第二分气腔温度相同；控制所述供气装置向所述第一分气腔及所述第二分气腔通入工艺气体，并且实时获取所述第一分气腔及所述第二分气腔的压力并进行对比；当对比结果为相同时，则控制所述供气装置停止通入所述工艺气体，并且控制所述第一分气腔及所述第二分气腔分别向所述工艺腔室的中心区域和边缘区域通入所述工艺气体，以执行当前工艺。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请实施例通过控制机构控制两个分气腔的相关参数，即通过对两个分气腔内用于容置工艺气体的容积进行精确控制，使得两个分气腔能以预设比例值分别向工艺腔室的中心及边缘区域通入工艺气体，实现了精确控制工艺腔室的中心与边缘进气比例的目的以及调整中心与边缘进气比例较为简单快捷的目的，从而满足半导体设备对进气比例的需求，进而大幅提高晶圆的刻蚀均匀性及刻蚀速度。另外由于控制机构能实时控制两个分气腔的相关参数，使得本申请实施例无需使用现有技术中的比例阀，即可实现快速且精确调整中心与边缘气体比例，由于切换方式简单快捷，从而大幅提高工作效率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种半导体设备的供气控制装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种储气腔体的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种分气腔体与储气腔体配合的结构示意图；

图4A为本申请实施例提供的一种储气腔体进气状态示意图；

图4B为本申请实施例提供的一种储气腔体排气状态示意图；

图5为本申请实施例提供的一种半导体设备的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种半导体设备的供气控制方法中的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种半导体设备，包括工艺腔室、供气装置以及位于工艺腔室和供气装置之间的供气控制装置，该供气控制装置的结构示意图如图1所示，包括：第一分气腔1、第二分气腔2及控制机构(图中未示出)；第一分气腔1及第二分气腔2均设置于供气装置及工艺腔室之间，第一分气腔1及第二分气腔2选择性连通；第一分气腔1用于向工艺腔室的中心区域通入工艺气体，第二分气腔2用于向工艺腔室的边缘区域通入工艺气体；控制机构与第一分气腔1及第二分气腔2连接，用于通过控制第一分气腔1及第二分气腔2的相关参数，以控制第一分气腔1及第二分气腔2以预设比例值向工艺腔室通入工艺气体，上述相关参数包括温度、压力和用于容置工艺气体的容积。

如图1及图5所示，半导体设备包括工艺腔室200、供气装置300及供气控制装置100。供气控制装置100设置于工艺腔室200及供气装置300之间，并且供气控制装置100与两者气路连接。供气装置300将多种工艺气体混合后输入到供气控制装置100内，供气控制装置100对工艺气体进行比例分配后通入工艺腔室200内参与工艺。供气控制装置100的第一分气腔1及第二分气腔2均可以采用金属材质或者树脂材质制成，用于容置工艺气体。第一分气腔1与供气装置300及工艺腔室200连接，供气装置300内的工艺气体进入第一分气腔1内。第二分气腔2可以与第一分气腔1连接，并且与第一分气腔1选择性连通，工艺气体可以由第一分气腔1进入第二分气腔2内。第一分气腔1和第二分气腔2根据预设比例值分别向工艺腔室200的中心区域和边缘区域通入工艺气体，工艺气体进入工艺腔室200后参与工艺。控制机构分别与第一分气腔1及第二分气腔2连接，控制机构能控制第一分气腔1及第二分气腔2的相关参数，该相关参数包括温度、压力和用于容置工艺气体的容积，使得第一分气腔1及第二分气腔2的用于容置工艺气体的容积比例值与预设比例值相同，并且当第一分气腔1及第二分气腔2的温度及压力相同时，则说明两个分气腔内的工艺气体比例值与预设比例值相同，从而实现精确控制工艺腔室200的中心与边缘进气比例。

在实际应用时，供气装置300具体可以是半导体设备的气瓶柜，供气装置300中混合后的工艺气体进入第一分气腔1，控制机构根据工艺配方的中心与边缘进气的预设比例值，控制第一分气腔1及第二分气腔2的用于容置工艺气体的容积比例值与预设比例值相同，并且控制第一分气腔1及第二分气腔2的温度及压力相同，然后待第一分气腔1及第二分气腔2内工艺气体按照预设比例值分配完成后，再分别通过中心气体管路与边缘气体管路分别通入工艺腔室200的中心区域及边缘区域内参与工艺。

本申请实施例通过控制机构控制两个分气腔的相关参数，即通过对两个分气腔内用于容置工艺气体的容积进行精确控制，使得两个分气腔能以预设比例值分别向工艺腔室的中心及边缘区域通入工艺气体，实现了精确控制工艺腔室的中心与边缘进气比例的目的以及调整中心与边缘进气比例较为简单快捷的目的，从而满足半导体设备对进气比例的需求，进而大幅提高晶圆的刻蚀均匀性及刻蚀速度。另外由于控制机构能实时控制两个分气腔的相关参数，使得本申请实施例无需使用现有技术中的比例阀，即可实现快速且精确调整中心与边缘气体比例，由于切换方式简单快捷，从而大幅提高工作效率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定第二分气腔2必须与第一分气腔1选择性连通，例如第一分气腔1及第二分气腔2均可以直接与供气装置300连接，即供气装置300内的工艺气体分别进入两个分气腔内。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，第一分气腔1及第二分气腔2均包括分气腔体51、分气活塞52及分气驱动器53，分气活塞52滑动设置于分气腔体51内，分气驱动器53设置于分气腔体51外侧，并与分气活塞52传动连接，控制机构控制分气驱动器53驱动分气活塞52滑动，以控制分气腔体51内用于容置工艺气体的容积。可选地，第一分气腔1及第二分气腔2的分气腔体51初始容积相同。

如图1所示，第一分气腔1包括分气腔体51、分气活塞52及分气驱动器53。分气腔体51具体采用金属材质制成的圆筒形结构，分气活塞52采用圆形板状结构，并且分气活塞52的外缘与分气腔体51的内周贴合设置。分气腔体51的一端部可以设置有进气管道511，该进气管道511可以与供气装置300连接，分气活塞52滑动设置于分气腔体51内，并且其初始位置远离进气管道511所在的位置，分气活塞52能在分气驱动器53的驱动下沿分气腔体51的轴向滑动。分气驱动器53具体采用丝杠电机结构，其可以与控制机构连接。分气驱动器53设置于分气腔体51的外侧，并且与分气活塞52传动连接，用于驱动分气活塞52滑动。在实际应用时，控制机构控制分气驱动器53驱动分气活塞52滑动，从而实现分气腔体51内用于容置工艺气体的容积变化。第二分气腔2同样包括分气腔体51、分气活塞52及分气驱动器53，由于第二分气腔2与第一分气腔1结构类似，两者不同点在于第二分气腔2的分气腔体通过连接管道512与第一分气腔1的分气腔体连接，从而实现两者选择性连通，因此对于相同点不再赘述。采用上述设计，使得本申请实施例通过简单结构即可实现第一分气腔1及第二分气腔2内用于容置工艺气体的容积变化，进而实现按照预设比例值完成工艺气体的比例分配，并且由于其结构简单还能有效降低应用及维护成本。

需要说明的是，本申请实施例并不限定分气驱动器53的具体类型，例如其也可以采用伸缩气缸结构，只要其能驱动分气活塞52在分气腔体51内滑动即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1及图5所示，供气控制装置还包括压力控制组件7，压力控制组件7与控制机构连接，并且设置于第一分气腔1及第二分气腔2上，控制机构用于通过压力控制组件7控制第一分气腔1及第二分气腔2的压力。

如图1及图5所示，压力控制组件7具体可以包括压力传感器71及控制阀72，压力传感器71分别设置第一分气腔1及第二分气腔2的分气腔体51上，并且与控制机构连接，压力传感器71用于检测两个分气腔体51的压力。控制阀72具体可以采用电磁控制阀，其可以设置于连接管道512上，控制阀72用于在控制机构的控制下连通或断开第一分气腔1及第二分气腔2。在实际应用时，供气装置300向第一分气腔1供应工艺气体，此时控制阀72为连通状态，第一分气腔1内的工艺气体经由控制阀72进入第二分气腔2内，压力传感器71实时检测两个分气腔体51的压力，当两个分气腔体51的压力相同时，控制机构控制供气装置300停止供应工艺气体，并且控制控制阀72处于断开状态，以此完成工艺气体的比例分配。采用上述设计，使得本申请实施例控制中心与边缘进气比例更加精确，从而进一步提高晶圆的刻蚀均匀性和刻蚀速度。可选地，压力控制组件7还可以包括有设置于连接管道512上的抽气风机73，抽气风机73用于加速工艺气体的流动速率，从而大幅提高工艺气体分配的效率。

于本申请的一实施例中，如图1及图5所示，供气控制装置还包括第一储气腔3及第二储气腔4，第一储气腔3设置于第一分气腔1及工艺腔室200之间，第一分气腔1通过第一储气腔3向工艺腔室200通入工艺气体；第二储气腔4设置于第二分气腔2及工艺腔室200之间，第二分气腔2通过第二储气腔4向工艺腔室200通入工艺气体。

如图1及图5所示，第一储气腔3可以采用金属材质制成，其设置于第一分气腔1及工艺腔室200之间，并且第一储气腔3通过单向阀9与两者连接。第二储气腔4同样可以采用金属材质制成，其设置于第二分气腔2及工艺腔室200之间，并且第二储气腔4通过单向阀9与两者连接。在实际应用时，当第一分气腔1及第二分气腔2完成工艺气体的比例分配后，第一分气腔1内的工艺气体进入第一储气腔3内，由第一储气腔3向工艺腔室200的中心区域通入工艺气体，而此时第一分气腔1可以同时执行工艺气体的比例分配。第二分气腔2与第二储气腔4之间的工作流程与上述相同，于此不再赘述。采用上述设计，由于对应的设置有两个储气腔，实现在执行当前工艺步骤的供气的同时，还能对其它工艺步骤的工艺气体进行比例分配，从而有效提高工艺的连续性以及大幅提高工艺速率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定第一分气腔1、第二分气腔2、第一储气腔3及第二储气腔4材质及形状，其可以根据气体类型及执行的工艺类型自行调整设置，因此本申请实施例并不以此为限。

于本申请的一实施例中，如图1、图2及图5所示，第一储气腔3及第二储气腔4均包括储气腔体61、储气活塞62及储气驱动器63，储气活塞62滑动设置于储气腔体61内，储气驱动器63设置于储气腔体61外侧，并与储气活塞62传动连接，控制机构通过储气驱动器63驱动储气活塞62滑动，以向工艺腔室200通入工艺气体。

如图1、图2及图5所示，第一储气腔3包括储气腔体61、储气活塞62及储气驱动器63。储气腔体61具体采用金属材质制成的圆筒形结构，储气活塞62采用圆形结构，并且储气活塞62的外缘与储气腔体61的内壁贴合设置。储气活塞62设置于储气腔体61内，储气活塞62能在储气驱动器63的驱动下沿储气腔体61的轴向滑动。储气驱动器63具体采用丝杠电机结构，并且可以与控制机构连接。储气驱动器63设置于储气腔体61的外侧，并且与储气活塞62传动连接，用于驱动储气活塞62滑动。在实际应用时，控制机构控制储气驱动器63驱动储气活塞62滑动，以将储气腔体61内的工艺气体压入至工艺腔室200内。第二储气腔4同样包括储气腔体61、储气活塞62及储气驱动器63，由于第二储气腔4与第一储气腔3结构类似，因此不再赘述。采用上述设计，使得本申请实施例通过简单结构即可实现工艺气体的暂存，其不仅能提高工艺连续性，而且由于其结构简单还能有效降低应用及维护成本。

需要说明的是，本申请实施例并不限定储气驱动器63的具体类型，例如其也可以采用伸缩气缸结构，只要其能驱动储气活塞62在储气腔体61内滑动即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请一实施例中，如图3至图4B、图5所示，储气活塞62包括活塞本体621及活塞挡板622，活塞本体621上开设有进气口623，活塞挡板622的固定端枢接于活塞本体621上，活塞本体621的活动端相对于固定端旋转以开启或者关闭进气口623。

如图3至图4B、图5所示，活塞本体621具体采用金属材质制成的圆形板状结构，并且活塞本体621上开设有多个进气口623，多个进气口623均匀分布于活塞本体621上。活塞挡板622的同样采用金属材质制成，其具体形状与进气口623的形状对应设置，并且活塞挡板622外径大于进气口623，多个活塞挡板622分别设置于多个进气口623处。活塞挡板622的固定端枢接于活塞本体621，并且活塞挡板622的活动端相对于固定端旋转以开启或关闭进气口623。在实际应用时，分气腔体51内的工艺气体进入储气腔体61时，活塞挡板622在气压的作用下开启进气口623，以使得工艺气体进入储气腔体61。当储气活塞62向工艺腔室200通入工艺气体时，活塞本体621向右移动，活塞挡板622在气压作用下关闭进气口623，从而实现向工艺腔室200通入工艺气体。采用上述设计，使得本申请实施例结构简单，从而大幅节省安装空间。

需要说明的是，本申请实施例并不限定储气活塞62的具体结构，例如进气口623可以设置于储气腔体61的侧壁上，并且进气口623的位置远离储气活塞62的初始位置。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，供气控制装置还包括温度控制组件8，温度控制组件8与控制机构连接，并且设置于第一分气腔1、第二分气腔2、第一储气腔3及第二储气腔4上；控制机构用于通过温度控制组件8控制第一分气腔1、第二分气腔2、第一储气腔3及第二储气腔4的温度。

如图1所示，温度控制组件8具体包括温度传感器81及加热套82，温度传感器81具体采用热电偶，而加热套82则可以采用陶瓷加热套82。具体来说，第一分气腔1、第二分气腔2、第一储气腔3及第二储气腔4上均设置有温度传感器81及加热套82，并且温度传感器81及加热套82均与控制机构连接。在实际应用时，温度传感器81用于检测各腔体的温度，而加热套82则用于对各腔体加热。采用上述设计，由于设置有温度控制组件8，因此能便捷控制各腔体温度，从而使得工艺气体的比例分配更加精确，从而进一步提高晶圆的刻蚀均匀性和刻蚀速度。

需要说明的是，本申请实施例并不限定温度传感器81及加热套82的类型，例如温度传感器81还可以采用红外温度传感器81或者激光温度传感器81，而加热套82也可以采用电阻丝及加热层组成。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1及图5所示，第一分气腔1和第二分气腔2之间可以依次通过控制阀72、抽气风机73和连接管道512连通。

如图1及图5所示，控制阀72具体采用电磁控制阀，其可以设置于连接管道512上，控制阀72用于在控制机构的控制下连通或断开第一分气腔1及第二分气腔2，连接管道512上还设置有抽气风机73，抽气风机73用于加速工艺气体的流动速率，从而大幅提高工艺气体分配的效率。在实际应用时，供气装置300向第一分气腔1供应工艺气体，此时控制阀72为连通状态，第一分气腔1内的工艺气体经由控制阀72进入第二分气腔2内，压力传感器71实时检测两个分气腔体51的压力，当两个分气腔体51的压力相同时，控制机构控制供气装置300停止供应工艺气体，并且控制控制阀72处于断开状态，以此完成工艺气体的比例分配。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种如上述实施例提供的半导体设备的供气控制方法，该方法的流程示意图如图6所示，该方法包括：

S601：获取当前工艺配方中的工艺气体的预设比例值。

S602：控制第一分气腔1及第二分气腔2内用于容置工艺气体的容积比例值与预设比例值相同，并且控制第一分气腔1及第二分气腔2温度相同。

S603：控制供气装置300向第一分气腔1及第二分气腔2通入工艺气体，并且实时获取第一分气腔1及第二分气腔2的压力并进行对比。

S604：当对比结果为相同时，则控制供气装置300停止通入工艺气体，并且控制第一分气腔1及第二分气腔2分别向工艺腔室200的中心区域和边缘区域通入工艺气体，以执行当前工艺。

如图1至图6所示，以下将通过一具体的实施方式来对半导体设备的供气控制方法进行说明。首先对本申请实施例的工作原理说明如下，根据理想气态方程：PV＝nRT，P为压力、V为分气腔体51的初始容积、n为气体物质的量、R为理想气体常数，T为气体的热力学温度。通过该公式得n＝PV/RT，在确保两个分气腔体51的压力P、温度T相同的情况下，气体物质的量与体积成正比，n1/n2＝V1/V2。两个分气腔体51的初始长宽高相同，即第一分气腔1及第二分气腔2的分气腔体51初始容积相同，分气活塞52滑动方向上分气腔体51长为H，分气活塞52运动距离为h，由此得出n1/n2＝V1/V2＝(H-h1)/(H-h2)。

具体来说，控制机构具体可以是半导体设备的下位机，但是本申请实施例并不以此为限，例如其也可以单片机或者其它类型计算机。控制机构从工艺配方中获取工艺气体的预设比例值，例如工艺配方中包括有多个工艺步骤，控制机构可以获取当前工艺步骤中的工艺气体的预设比例值A，然后控制机构分别控制两个分气活塞52滑动到指定位置，以使得两个分气腔体51内用于容置工艺气体的容积比例值为A，即第一分气腔1内用于容置工艺气体的容积V1与第二分气腔2内用于容置工艺气体的容积V2的容积比例值为A。然后控制机构通过温度控制组件8来控制两个分气腔体51及两个储气腔体61的温度T，使温度T为各腔体的温度，从而加速工艺气体的布朗运动使其充分扩散，由于工艺气体经过提前预热到温度T，可以便于后续参与工艺。

控制机构计算出工艺配方中当前工艺步骤所需要的工艺气体总量，然后控制供气装置300快速把混合后的工艺气体通入到第一分气腔1的分气腔体51内，此时控制阀72处于连通状态，并且控制抽气风机73运行以使工艺气体快速进入第二分气腔2的分气腔体51内(分气腔体51的进气动作可以与分气活塞52动作同步进行)。控制机构通过两个压力传感器71及抽气风机73形成闭环控制，以使第一分气腔1的分气腔体51内压力与第二分气腔2的分气腔体51内压力相等，接着控制控制阀72处于关闭状态，并且控制抽气风机73停止运行。由此两个分气腔体51温度及压力相同，此时两个分气腔体51内的工艺气体的体积比则为预设比例值，即当前工艺步骤的中心与边缘进气的比例值。

进一步的，当工艺气体按照预设比例值分配完成之后，控制机构可以分别打开两个储气腔体61与两个分气腔体51之间的单向阀9，第一分气腔1的分气活塞52将分气腔体51内的工艺气体压入第一储气腔3的储气腔体61内；第二分气腔2的分气活塞52将分气腔体51内的工艺气体压入第二储气腔4的储气腔体61内，当工艺气体全部进入储气腔体61之后关闭两个单向阀9。完成上述动作后，两个储气腔体61可以在控制机构的控制下，分别向工艺腔室200的中心区域及边缘区域通入工艺气体。进一步的，储气驱动器63驱动储气活塞62排气的速度取决于当前工艺步骤的时间，储气驱动器63运行的速度＝活塞运行距离/当前工艺步骤的工艺时间。

可选地，当储气腔体61向工艺腔室200通入工艺气体时，同时分气腔体51可以进行其它工艺步骤的工艺气体的比例分配，即重复步骤S601至S603，采用上述设计可以确保工艺的连续性，从而大幅提高工艺效率。

如图3至图4B所示，待储气腔体61完成向工艺腔室200通入工艺气体后，打开分气腔体51与储气腔体61之间的单向阀9，分气驱动器53驱动分气活塞52移动，以将分气腔体51内的工艺气体压入至储气腔体61内。同时储气驱动器63驱动储气活塞62向左移动，由于储气活塞62向左运动时左边的气压大于右边的气压，活塞挡板622被气压推开以使工艺气体进入储气腔体61内，具体可以参照如图4A所示；待储气活塞62运动到储气腔体61的最左端时储气完成，此时储气活塞62右边的气压大于左边的气压，活塞挡板622在气压作用下贴合于活塞本体621上，之后储气活塞62再向右移动以完成向工艺腔室200内通入工艺气体，具体可以参照如图4B所示。

可选地，在当前工艺步骤执行完成后，控制器5可以判断是否还有其它工艺，如果有其它工艺，则将其它工艺作为当前工艺，并重复执行步骤S601至步骤S604，直至完成所有工艺。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请实施例通过控制机构控制两个分气腔的相关参数，即通过对两个分气腔内用于容置工艺气体的容积进行精确控制，使得两个分气腔能以预设比例值分别向工艺腔室的中心及边缘区域通入工艺气体，实现了精确控制工艺腔室的中心与边缘进气比例的目的以及调整中心与边缘进气比例较为简单快捷的目的，从而满足半导体设备对进气比例的需求，进而大幅提高晶圆的刻蚀均匀性及刻蚀速度。另外由于控制机构能实时控制两个分气腔的相关参数，使得本申请实施例无需使用现有技术中的比例阀，即可实现快速且精确调整中心与边缘气体比例，由于切换方式简单快捷，从而大幅提高工作效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体设备，包括工艺腔室、供气装置以及位于所述工艺腔室和所述供气装置之间的供气控制装置，其特征在于，所述供气控制装置包括：第一分气腔、第二分气腔及控制机构；

所述第一分气腔及所述第二分气腔均设置于供气装置及所述工艺腔室之间，所述第一分气腔及所述第二分气腔选择性连通；所述第一分气腔用于向所述工艺腔室的中心区域通入工艺气体，所述第二分气腔用于向所述工艺腔室的边缘区域通入工艺气体；

所述控制机构与所述第一分气腔及所述第二分气腔连接，用于通过控制所述第一分气腔和所述第二分气腔的相关参数，以使所述第一分气腔及所述第二分气腔以预设比例值向所述工艺腔室通入所述工艺气体，所述相关参数包括温度、压力和用于容置所述工艺气体的容积。

2.如权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述第一分气腔及所述第二分气腔均包括分气腔体、分气活塞及分气驱动器，所述分气活塞滑动设置于所述分气腔体内，所述分气驱动器设置于所述分气腔体外侧，并与所述分气活塞传动连接，所述控制机构通过控制所述分气驱动器驱动所述分气活塞滑动，以控制所述分气腔体内用于容置所述工艺气体的容积。

3.如权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述供气控制装置还包括压力控制组件，所述压力控制组件与所述控制机构连接，并且设置于所述第一分气腔及第二分气腔上，所述控制机构用于通过所述压力控制组件控制所述第一分气腔及所述第二分气腔的压力。

4.如权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述供气控制装置还包括第一储气腔及第二储气腔，所述第一储气腔设置于所述第一分气腔及所述工艺腔室之间，所述第一分气腔通过所述第一储气腔向所述工艺腔室通入所述工艺气体；所述第二储气腔设置于所述第二分气腔及所述工艺腔室之间，所述第二分气腔通过所述第二储气腔向所述工艺腔室通入所述工艺气体。

5.如权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，所述第一储气腔及所述第二储气腔均包括储气腔体、储气活塞及储气驱动器，所述储气活塞滑动设置于所述储气腔体内，所述储气驱动器设置于所述储气腔体外侧，并与所述储气活塞传动连接，所述控制机构通过所述储气驱动器驱动所述储气活塞滑动，以向所述工艺腔室通入所述工艺气体。

6.如权利要求5所述的半导体设备，其特征在于，所述储气活塞包括活塞本体及活塞挡板，所述活塞本体上开设有进气口，所述活塞挡板的固定端枢接于所述活塞本体上，所述活塞本体的活动端相对于固定端旋转以开启或者关闭所述进气口。

7.如权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，所述供气控制装置还包括温度控制组件，所述温度控制组件与所述控制机构连接，并且设置于所述第一分气腔、第二分气腔、第一储气腔及第二储气腔上；所述控制机构用于通过所述温度控制组件控制所述第一分气腔、所述第二分气腔、所述第一储气腔及所述第二储气腔的温度。

8.如权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述第一分气腔和所述第二分气腔之间依次通过控制阀、抽气风机和连接管道连通。

9.如权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述第一分气腔及所述第二分气腔的分气腔体初始容积相同。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的半导体设备的供气控制方法，其特征在于，包括：

获取当前工艺配方中的工艺气体的预设比例值；

控制所述第一分气腔及所述第二分气腔内用于容置工艺气体的容积比例值与所述预设比例值相同，并且控制所述第一分气腔及所述第二分气腔温度相同；

控制所述供气装置向所述第一分气腔及所述第二分气腔通入工艺气体，并且实时获取所述第一分气腔及所述第二分气腔的压力并进行对比；

当对比结果为相同时，则控制所述供气装置停止通入所述工艺气体，并且控制所述第一分气腔及所述第二分气腔分别向所述工艺腔室的中心区域和边缘区域通入所述工艺气体，以执行当前工艺。

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