CN117558646A - 半导体处理设备、气体分配装置和气体调节方法 - Google Patents

半导体处理设备、气体分配装置和气体调节方法 Download PDF

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Abstract

一种用于半导体处理设备的气体分配装置，通过主气体分配管路将来自气体源的反应气体送至反应腔，通过相互之间独立设置的调节气体分配管路来微调主气体分配管路中与反应腔的进气口相连的每一个主管路中的气体流量，并进一步通过相互之间独立设置的分支调节气体分配管路来微调反应腔上的每一个进气口的气体流量，同时微调气体分配器的进气端的气体流量，抵消由于等分限流孔的尺寸公差和共用抽气装置带来的气体流量偏差，从而使每个反应腔中的每个进气口的气体流量都达到预期的标准，消除反应腔之间的气体流量分布差异，使反应腔中的气体分布更加均衡，令半导体制程的结果更加符合预期效果。

Description

半导体处理设备、气体分配装置和气体调节方法
技术领域
本发明涉及半导体处理设备，尤其涉及一种半导体处理设备及其气体分配装置和气体调节方法。
背景技术
在半导体处理设备中，包含至少一个反应腔，通过气体管路将来自气体源的反应气体引入反应腔中对基片进行处理。一方面，反应腔上设置多个进气口，来自同一个气体管路的反应气体通过等分限流孔平均分配至不同的进气口，由于等分限流孔存在公差，会导致不同进气口的气体流量产生差异。另一方面，当半导体处理设备包含多个反应腔时，通常多个反应腔共用一个抽气装置，而抽气装置不稳定会导致不同反应腔内的气体流量产生差异。上述两方面均会导致反应腔内气体分布不均匀，影响对基片的处理。
这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。
发明内容
本发明提供一种半导体处理设备及其气体分配装置和气体调节方法，使每个反应腔中的每个进气口的气体流量都达到预期的标准，同时实现了对调节气体分配器前的进气端和任意一个主管路的气流精细调节，消除了反应腔之间的气体流量分布差异，使反应腔中的气体分布更加均衡，令半导体制程的结果更加符合预期效果。
为了达到上述目的，本发明提供一种气体分配装置，其用于半导体处理设备，所述半导体处理设备包含至少一个反应腔，所述反应腔包含至少两个进气口，所述气体分配装置包含：
主气体分配管路，其包含至少一个气体分配器，所述气体分配器的进气端与至少一个主气体源连通，所述气体分配器的出气端通过主管路与所述进气口连通，所述主管路的个数为至少两个；
至少两个调节气体分配管路，每个所述调节气体分配管路的进气端连通至调节气体源，每个所述调节气体分配管路包含两个一级分支，其中一个一级分支通过一个第一调节阀门与所述气体分配器的进气端连通，另一个一级分支的出气端包含多个二级分支，每个二级分支分别连通至一个所述主管路，且每个二级分支上设置一个第二调节阀门。
一方面，所述主管路的个数等于所述进气口的个数。
所述调节气体分配管路的个数等于所述主管路的个数。
所述半导体处理设备包含两个反应腔，每个反应腔中均包含两个进气口；
所述主气体分配管路包含：两个气体分配器和四个主管路，所述气体分配器的进气端与两个主气体源连通，每个所述气体分配器具有两个出气端，每个所述出气端分别通过一个主管路与每个所述进气口连通；
所述气体分配装置包含四个调节气体分配管路，每个所述调节气体分配管路包含四个二级分支。
另一方面，所述进气口的个数大于所述主管路的个数，所述主管路至少包含一个主管路分支，每个所述主管路分支对应连通到一个所述进气口。
所述气体分配装置还包含：分支调节气体分配管路，每个所述分支调节气体分配管路的进气端连通至调节气体源，每个所述分支调节气体分配管路包含多个进气分支，每个所述进气分支分别连通至一个所述主管路分支，所述分支调节气体分配管路用于微调进气分支的流量。
所述半导体处理设备包含两个反应腔，每个反应腔中均包含三个进气口；
所述主气体分配管路包含：一个气体分配器和四个主管路，所述气体分配器的进气端与两个主气体源连通，所述气体分配器具有四个出气端，每个所述出气端分别通过一个主管路与至少一个所述进气口连通；
所述气体分配装置包含四个调节气体分配管路和两个分支调节气体分配管路，每个所述调节气体分配管路包含四个二级分支，每个所述分支调节气体分配管路包含三个进气分支。
所述进气分支上设置一个第三调节阀门。
连通至同一个所述主管路的至少两个进气口分别位于所述反应腔的顶壁和侧壁。
连通至同一个所述主管路的至少两个进气口同时位于所述反应腔的顶壁。
连通至同一个所述主管路的至少两个进气口同时位于所述反应腔的侧壁。
本发明还提供一种半导体处理设备，包含：至少一个反应腔，所述反应腔包含至少两个进气口；
所述的气体分配装置。
所述反应腔的个数为一个，至少两个进气口位于同一个反应腔上。
所述反应腔的个数为多个，至少两个进气口分别位于同一个反应腔上。
所述半导体处理设备还包含抽气装置，两个所述反应腔共用一个所述抽气装置。
所述反应腔上的进气口均位于所述反应腔的顶壁。
所述反应腔上的进气口均位于所述反应腔的侧壁。
所述反应腔上的进气口分别位于所述反应腔的顶壁和侧壁。
所述进气口上具有等分限流孔。
本发明还提供一种利用述的气体分配装置进行的气体调节方法，将一个调节气体分配管路中与所述气体分配器的进气端连通的一级分支上的第一调节阀门开启，同时将另一个调节气体分配管路中与任意一个待调节的主管路连通的二级分支上的第二调节阀门开启，实现了同时对调节气体分配器的进气端和任意一个主管路的气流精细调节。
与现有技术相比，本发明技术方案至少具有如下有益效果：
本发明提供一种用于半导体处理设备的气体分配装置，通过相互之间独立设置的调节气体分配管路来微调每一个输送反应气体至反应腔的主管路中的气体流量，同时实现了对调节气体分配器前的进气端和任意一个主管路的气流精细调节，并进一步通过相互之间独立设置的分支调节气体分配管路来微调反应腔上的每一个进气口的气体流量，抵消由于等分限流孔的尺寸公差和共用抽气装置带来的气体流量偏差，从而使每个反应腔中的每个进气口的气体流量都达到预期的标准，消除反应腔之间的气体流量分布差异，使反应腔中的气体分布更加均衡，令半导体制程的结果更加符合预期效果。
附图说明
图1是一种反应腔进气口示意图；
图2是一种半导体处理设备的气体分配装置的结构示意图；
图3是本发明提供的一种用于半导体处理设备的气体分配装置的结构示意图；
图4是本发明的一个实施例中的半导体处理设备的反应腔的进气口示意图；
图5是图4的实施例中的气体分配装置的结构示意图；
图6是本发明的另一个实施例中的气体分配装置的结构示意图；
图7是本发明的再一个实施例中的反应腔进气口示意图；
图8是本发明的再一个实施例中的气体分配装置的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图8，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，以半导体处理设备包含两个反应腔，且这两个反应腔共用一个抽气装置的半导体处理设备为例，具体地，第一反应腔1和第二反应腔2共用一个抽气装置3，第一反应腔1的顶壁设置进气口11，侧壁设置进气口12，第二反应腔2的顶壁设置进气口21，侧壁设置进气口22。采用通用的气体分配装置(见图2)为所述的半导体处理设备(见图1)供应反应气体，在图2中，气体分配器4的进气端连通至两个主气体源MG，气体分配器4的出气端将气体平均分配至第一主管路51和第二主管路52，所述第一主管路51在末端被分为两路，分别通过等分限流孔6连通至所述第一反应腔1的两个进气口11和12，所述第二主管路52在末端被分为两路，分别通过等分限流孔6连通至所述第二反应腔2的两个进气口21和22。由于等分限流孔6的尺寸存在公差，导致进入不同进气口的气体流量不符合预期要求，反应腔中不同区域的气体密度不同，影响了对基片处理的均匀度，加之第一反应腔1和第二反应腔2共用抽气装置3(请参考图1)，该抽气装置3距离两个反应腔的距离不一定相等，且每个反应腔中连接所述抽气装置3的出气口都是位于靠近反应腔壁的位置，必然会导致反应腔内不同区域之间的气体分布和抽气时的气体流速不均匀，抽气不对等进而导致不同反应腔之间的气体流量产生差异，使半导体制程达不到预期效果，降低了产品良率。另外由于主气体源MG的流量范围比较大(例如几千标准状态毫升/分)，相应地，其调节精度也就比较大(可能有几十标准状态毫升/分)，也就是稍微调节一下主气体源MG的流量就导致调高或调低了几十标准状态毫升/分，难以做到精细调节。为了实现精细调节，增加TG-FV-MFC-SV这一路精细调节气路，具体来说，每一个精细调节气路包含两个一级分支，其中一个一级分支711通过一阀门M与气体分配器4的进气端连通，另一个一级分支722的出气端包含两个二级分支，且每个二级分支上设置一个阀门，二级分支71连通至所述第一主管路51，用于补充第一主管路51的气体流量，第二分支72连通至所述第二主管路52，用于补充第二主管路52的气体流量。然而TG-FV-MFC-SV精细调节气路只能以择一的方式工作，即，要么打开一级分支711上的阀门M连接至气体分配器4的进气端，要么择一打开二级分支71或72上的阀门，选择性连接至第一主管路51或第二主管路52，也就是说目前的精细调节气路只能与气体分配器4的进气端或第一主管路51或第二主管路52择一连通，无法同时精细调节气体分配器4的进气端、第一主管路51和第二主管路52的气体流量。
针对上述问题，本发明提供一种用于半导体处理设备的气体分配装置，所述半导体处理设备包含至少一个主气体源和至少一个调节气体源，所述主气体源和所述调节气体源可以采用相同的气体组成，或者采用不同的气体组成，例如，假设某一半导体制程中需要用到气体A和气体B的混合气体，则可以令主气体源采用气体A，调节气体源采用气体B，或者预先将气体A和气体B进行混合，令主气体源和调节气体源都采用混合后的气体A和气体B。所述半导体处理设备包含至少一个反应腔，所述反应腔具有至少两个进气口。针对不同类型的反应腔，进气口的设置也有差异。刻蚀反应腔的进气口设置在反应腔侧壁，一般沿反应腔的侧壁周向设置多个进气口。当所述半导体处理设备为电容耦合等离子体刻蚀装置时，电容耦合等离子体刻蚀装置的反应腔的顶壁设置气体喷淋装置，相当于将进气口设置在反应腔的顶壁，因为气体喷淋装置可以划分为多个进气区域，每一个进气区域连通不同的进气管路，因此对于电容耦合等离子体刻蚀反应腔来说，相当于在反应腔的顶壁设置多个进气口。当所述半导体处理设备为电感耦合等离子体刻蚀装置时，电感耦合等离子体刻蚀装置的反应腔的顶壁(绝缘窗口)上设置电感耦合线圈，所以通常将进气口设置在反应腔侧壁，同样可以沿反应腔的侧壁周向设置多个进气口，进一步，由于电感耦合线圈通常设置在顶壁的中部，所以在电感耦合线圈的外围的反应腔顶壁上仍然可以设置进气口，即，在电感耦合等离子体刻蚀反应腔的顶壁和侧壁上都可以设置多个进气口。如图3所示，气体分配装置包含主气体分配管路和至少一个调节气体分配管路，所述主气体分配管路将来自主气体源的反应气体分配至各个真空腔。所述主气体分配管路包含至少一个气体分配器41、42和多个主管路51～54，每个所述气体分配器41、42的进气端通过主气体进路8与所述主气体源MG连通，所述气体分配器41、42的出气端通过所述主管路51～54与所述反应腔上的进气口连通。所述气体分配器41、42可以将来自主气体源MG的反应气体按照预定比例分配至与其连通的各个主管路51～54中，所述预定比例可以是平均分配，也可以是按份分配，例如，某个气体分配器41、42的出气端连接4个主管路51～54，设定该气体分配器41、42的进气端的进气量为100％，如果是平均分配，则每个主管路51～54分配得到25％的气体流量，如果是按照1:2:3:4的配比分配，则每个主管路51～54分别分配得到10％、20％、30％和40％的气体流量。每个所述气体分配器41、42可以对应一个或者多个反应腔，即，每一个反应腔单独使用一个气体分配器，或者两个以上的反应腔共用一个气体分配器。每一个所述主管路51～54遵循规定的主管路与进气口的对应准则连通至反应腔上的进气口，所述对应准则为一对一，或一对二，或一对多，即每个所述主管路51～54单独连通至一个进气口，或者每个所述主管路51～54同时连通至两个进气口或多个进气口。当所述主管路51～54同时连通至两个以上进气口时，所述主管路51～54在末端分成与进气口数量相等的支管路，每个所述支管路通过等分限流孔(图中未显示)连接至反应腔上的对应进气口。当所述主管路51～54同时连通至两个以上进气口时，所述进气口可以位于同一反应腔上，也可以位于不同的反应腔上，所述进气口也可以全部位于反应腔顶壁，或全部位于反应腔侧壁，或者分别位于反应腔的顶壁和侧壁。所述主气体进路8上设置有质量流量控制器MFC，所述质量流量控制器MFC和所述主气体源MG之间设置有气阀FV，所述气阀FV用于控制所述质量流量控制器MFC的进气流量，所述质量流量控制器MFC和所述气体分配器41、42之间设置有气阀SV，所述气阀SV用于控制所述质量流量控制器MFC的出气流量。所述调节气体分配管路将来自调节气体源的反应气体分配至所述主气体分配管路中，以调节所述主气体分配管路中的气体流量。在本实施例中，所述调节气体分配管路701的个数为多个，且所述调节气体分配管路701的个数与主管路的个数相等，一个所述调节气体分配管路701的进气端连通至一个调节气体源(IG1～IG4中的一个)，每个所述调节气体分配管路701包含两个一级分支，其中一个一级分支702通过一个第一调节阀门(M1、M2、M3或M4)与所述气体分配器41、42的进气端连通，用于调节气体分配器41、42的进气端的气体流量，同时，另一个一级分支703的出气端包含多个二级分支704，每个二级分支704的数量与所述主管路51～54的数量相同，每个二级分支704分别连通至一个所述主管路51～54，且每个二级分支704上设置一个第二调节阀门，即，与调节气体源IG1连通的第一路调节气体分配管路701中的每个二级分支704上设置一个第二调节阀门I11、I12、I13和I14，与调节气体源IG2连通的第二路调节气体分配管路701中的每个二级分支704上设置一个第二调节阀门I21、I22、I23和I24，与调节气体源IG3连通的第三路调节气体分配管路701中的每个二级分支704上设置一个第二调节阀门I31、I32、I33和I34，与调节气体源IG4连通的第四路调节气体分配管路701中的每个二级分支704上设置一个第二调节阀门I41、I42、I43和I44，所述第二调节阀门用于调节所述二级分支704进入所述主管路51～54的气体流量大小，从而调节所述主气体分配管路中的气体流量。
以图3实施例进行详细说明，在图3中，调节气体分配管路701、主管路和进气口的个数均为4个，可打开一个第一调节阀门，关闭其它调节阀门，例如：打开第一调节阀门M1，关闭其它第一调节阀门M2、M3和M4，这样使连接调节气体源IG1的调节气体分配管路701通过第一调节阀门M1与所述气体分配器41、42的进气端连通，用于精细调节气体分配器进气端的气体流量，而连接至调节气体源IG2、IG3和IG4的调节气体分配管路701因对应的第一调节阀门关闭难以连接至气体分配器的进气端，而是通过另一个一级分支703出气端的多个二级分支704与主管路相连，每个二级分支704上设置有第二调节阀门，例如可使I21、I32和I44打开，I22、I23、I24、I31、I33、I34、I41、I42和I43关闭，这样连接至调节气体源IG2的调节气体分配管路701通过I21精细调节主管路51中的气体流量，连接至调节气体源IG3的调节气体分配管路701通过I32精细调节主管路52中的气体流量，连接至调节气体源IG4的调节气体分配管路701通过I44精细调节主管路54中的气体流量。通过如上方式第一调节阀门和第二调节阀门的设置，可实现气体分配器和主管路51、52和54中气体流量的精细调节。实际上，可根据实际需要设置第一阀门和第二阀门的开闭来满足不同管路的精细调节以满足不同的工艺需求。
每一根主管路51～54中的气体流量都可以通过二级分支704进行补充调节，如果不同的主管路之间存在流量差异，或者某一个主管路中的气体流量没有达到预期标准，都可以通过二级分支704进行微调，使主管路中的气体流量符合预期标准，并使所有主管路之间的气体流量达到均衡状态，从而使反应腔中的气体分布更加均衡，半导体制程的结果更加符合预期效果。如果半导体处理设备包含两个或两个以上反应腔时，需要提供给各个反应腔的反应气体量增大，虽然设置了多个主气体源，但是仍然可能无法满足气体流量精细调节需求，此时通过所述调节气体分配管路将来自调节气体源的反应气体补充入主气体分配管路，以满足需求。如图3所示，所述调节气体分配管路701还包含一级分支702，所述一级分支702的进气端连通至所述调节气体源IG1～IG4，所述一级分支702的出气端连通至所述气体分配器41、42的进气端，所述一级分支702上设置第一调节阀门M1～M4，将来自调节气体源IG1～IG4的反应气体补充至气体分配器41、42分配之前的主气体分配管路，以精细调节气体分配器进气端的气体流量。所述二级分支704和所述一级分支702都是连通至所述调节气体源IG1～IG4，所述调节气体分配管路701上设置有质量流量控制器MFC，所述质量流量控制器MFC和所述调节气体源IG之间设置气阀FV，所述质量流量控制器MFC与所述第二调节阀门I1(1-4)～I4(1-4)和所述第一调节阀门M1～M4之间设置气阀SV。本实施例中，所述半导体处理设备包含两个反应腔，每个反应腔中均设置两个进气口，配置两个主气体源MG，每个所述主气体源MG通过主气体进路8将主气体输送至气体分配器41、42，对应于两个反应腔，本实施例中设置两个气体分配器，第一气体分配器41和第二气体分配器42的进气端合并连通至两个主气体源MG，所述第一气体分配器有两个出气端，分别连接至第一主管路51和第二主管路52，所述第二气体分配器也有两个出气端，分别连接至第三主管路53和第四主管路54，所述第一主管路51和第二主管路52连接至第一个反应腔中的两个进气口，所述第三主管路53和第四主管路54连接至第二个反应腔中的两个进气口，或者，所述第一主管路51和第二主管路52分别连接至第一个反应腔和第二个反应腔中的一个进气口，所述第三主管路53和第四主管路54分别连接至第一个反应腔和第二个反应腔中的另一个进气口。与所述主管路的数量相匹配，本实施例中设置四组所述调节气体分配管路701，所述调节气体分配管路701中的一个一级分支702通过一个第一调节阀门M1～M4与所述气体分配器41、42的进气端连通，另一个一级分支703的出气端包含四个二级分支704，每个二级分支704分别连通至第一主管路51、第二主管路52、第三主管路53和第四主管路54，且每个二级分支704上设置一个第二调节阀门I1(1-4)～I4(1-4)。例如：若第一气体分配器41和第二气体分配器42前的进气端和第二主管路52需要同时调节，那么可将与调节气体源IG1连通的第一路调节气体分配管路701中的第一调节阀门M1打开，则调节气体源IG1与第一气体分配器41和第二气体分配器42前的进气端连通，那么第一路调节气体分配管路701中的一级分支702的精细调节管路能够对第一气体分配器41和第二气体分配器42前的进气端的气流进行微调，同时，将与调节气体源IG2连通的第二路调节气体分配管路701中的与需要微调的第二主管路52连接的第二调节阀门I22打开，则调节气体源IG2与第二主管路52连通，第二路调节气体分配管路701中的设置有第二调节阀门I22的二级分支704就可对第二主管路52中的气流进行微调，这样就同时实现了对调节气体分配器前的进气端和任意一个主管路的气流精细调节。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，半导体处理设备包含一个反应腔1，该反应腔上1设置两个进气口11和21。如图5所示，设置一个主气体源MG为主气体分配管路供气，所述主气体分配管路中设置一个气体分配器4和两根主管路，该气体分配器4将来自主气体源MG的反应气体平均分配给2根主管路，第一主管路51连通至所述反应腔1上的第一进气口11，第二主管路52连通至所述反应腔1上的第二进气口21。与所述主管路的数量对应，设置两个调节气体分配管路701，第一路调节气体分配管路701连通至调节气体源IG1，第二路调节气体分配管路701连通至调节气体源IG2。连通至调节气体源IG1的所述第一路调节气体分配管路701中包含的一个一级分支702通过一个第一调节阀门M1与所述气体分配器4的进气端连通，另一个一级分支703的出气端包含两个二级分支704，每个二级分支704分别连通至第一主管路51和第二主管路52，连通所述第一主管路51的二级分支704上设置一个第二调节阀门I11，连通所述第二主管路52的二级分支704上设置一个第二调节阀门I12，连通至调节气体源IG2的所述第二路调节气体分配管路701中包含的一个一级分支702通过一个第一调节阀门M2与所述气体分配器4的进气端连通，另一个一级分支703的出气端包含两个二级分支704，每个二级分支704分别连通至第一主管路51和第二主管路52，连通所述第一主管路51的二级分支704上设置一个第二调节阀门I21，连通所述第二主管路52的二级分支704上设置一个第二调节阀门I22。若气体分配器4前的进气端和第二主管路52需要同时调节，那么可将与调节气体源IG1连通的第一路调节气体分配管路701中的第一调节阀门M1连通，则调节气体源IG1与气体分配器4前的进气端连通，那么第一路调节气体分配管路701中的一级分支702的精细调节管路能够对气体分配器4前的进气端的气流进行微调，同时，将与调节气体源IG2连通的第二路调节气体分配管路701中与需要微调的第二主管路52连接的第二调节阀门I22打开，则调节气体源IG2与第二主管路52连通，第二路调节气体分配管路701中的设置有第二调节阀门I22的二级分支704就可对第二主管路52中的气流进行微调，这样就同时实现了对调节气体分配器前的进气端和任意一个主管路的气流精细调节。
在本发明的另一个实施例中，如图6所示，半导体处理设备包含两个反应腔，该两个反应腔共用一个排气装置和一个气体分配装置4，每个反应腔上均设置两个进气口，所述进气口可以全部位于反应腔顶壁，或全部位于反应腔侧壁，或者分别位于反应腔的顶壁和侧壁。所述气体分配装置包含一个主气体分配管路，设置两个主气体源MG1和MG2为所述主气体分配管路提供反应气体，所述主气体分配管路中设置一个气体分配器4和四根主管路，所述气体分配器4将来自两个主气体源的反应气体平均分配给4根主管路，每一根主管路一对一地连通至所述反应腔上的一个进气口，其中，第一根主管路51和第二根主管路52连通至一个反应腔上的两个进气口，第三根主管路53和第四根主管路54连通至另二个反应腔上的两个进气口。通过主管路直接连通所述气体分配器和反应腔上的进气口，无需使用等分限流孔，也就避免了由于等分限流孔存在公差而导致的不同进气口的气体流量不均。如图3所示，设置四个调节气体分配管路701，每个所述调节气体分配管路701分别连通至一个调节气体源IG1～IG4，每一个调节气体分配管路701均包含两个一级分支，其中一个一级分支703包含四个二级分支704，每个二级分支704分别连通至一根主管路，每一根主管路中的气体流量都可以通过二级分支704进行单独调节。如果不同的主管路之间存在流量差异，或者某一根主管路中的气体流量没有达到预期标准，或者两个反应腔中的气体分布不均匀，或者两个反应腔中的气体密度存在差异，都可以通过二级分支704进行微调，本实施例中设置四个调节气体分配管路701，进一步保证了气体调节的准确性和稳定性，使主管路中的气体流量符合预期标准，并使反应腔中的气体分布更加均衡，半导体制程的结果更加符合预期效果。由于本实施例中设置了两个反应腔，所以每个调节气体分配管路701中还通过另一个一级分支702将来自调节气体源IG1～IG4的反应气体补充至气体分配器4之前的进气端，以满足两个反应腔的气体需求。
在本发明的另一个实施例中，半导体处理设备包含两个反应腔，该两个反应腔共用一个抽气装置和一个气体分配装置，如图7所示，第一反应腔1的顶壁设置第一进气口11和第二进气口12，侧壁设置第三进气口13，第二反应腔2的顶壁设置第一进气口21和第二进气口22，侧壁设置第三进气口23。如图8所示，所述气体分配装置包含一个主气体分配管路，设置两个主气体源MG1和MG2为所述主气体分配管路提供反应气体。在本实施例中，采用设备箱10来容纳所述气体分配器4、所述主气体源MG1和MG2、以及四个所述调节气体分配管路701，由于设备箱10的容积有限，故而所述主气体分配管路中仍然仅设置一个气体分配器4、四根主管路和四个所述调节气体分配管路701，所述气体分配器4将来自两个主气体源的反应气体平均分配给4根主管路，第一根主管路51连通至所述第一反应腔1上的第一进气口11，第二根主管路52连通至所述第二反应腔2上的第一进气口21，第三根主管路在末端分成两根支管路53-1和53-2，分别通过等分限流孔6连通至所述第一反应腔1上的第二进气口12和第三进气口13，同样地，第四根主管路在末端分成两根支管路54-1和54-2，分别通过等分限流孔6连通至所述第二反应腔2上的第二进气口22和第三进气口23。由于所述主气体分配管路中设置了四根主管路，相应地，所述调节气体分配管路701中的一个一级分支703也包含四个二级分支704，每个二级分支704分别连通至一根主管路，每一根主管路中的气体流量都可以通过二级分支704进行单独调节。4个所述调节气体分配管路701调节气体流量的方法与上述实施例相同，能够精细调节气体分配器进气端、主管路51和52的气体流量，以及主管路53和54的前段气体流量，对于主管路53末端分出的两根支管路53-1、53-2、主管路54在末端分出的两根支管路54-1和54-2则不能进行很好地调节。因此，在本实施例中，设置了两个分支调节气体分配管路705，该分支调节气体分配管路705可以设置在加载设备箱9中，每个所述分支调节气体分配管路705分别连通至调节气体源IG5和IG6，所述分支调节气体分配管路705包含三个进气分支706，第一个分支调节气体分配管路705中的三个进气分支706分别连通至与所述第一反应腔1的三个进气口相连的第一根主管路51、以及两根支管路53-1和53-2，第二个分支调节气体分配管路705中的三个进气分支706分别连通至与所述第二反应腔2的三个进气口相连的第二主管路52、以及两根支管路54-1和54-2，每个所述进气分支706上设置第三调节阀门K，用于调节所述进气分支706进入同一个反应腔中的不同进气口的气体流量大小。每一根与反应腔的进气口连通的主管路或支管路上都连通有一路进气分支706，通过进气分支706进行气体微调，使同一反应腔中的不同进气口的气体流量符合预期标准，所述分支调节气体分配管路705与所述调节气体分配管路701配合，消除不同的反应腔中的气体分配不均问题，使各个反应腔中的气体分布更加均衡，令半导体制程的结果更加符合预期效果。在本实施例中，所述分支调节气体分配管路705上设置质量流量控制器MFC，所述质量流量控制器MFC和所述调节气体源之间设置气阀FV，所述质量流量控制器MFC和所述第三调节阀门K之间设置气阀SV。
本发明提供一种用于半导体处理设备的气体分配装置，通过相互之间独立设置的调节气体分配管路来微调每一根输送反应气体至反应腔的主管路中的气体流量，同时微调气体分配器的进气端的气体流量，并进一步通过相互之间独立设置的分支调节气体分配管路来微调反应腔上的每一个进气口的气体流量，抵消由于等分限流孔的尺寸公差和共用抽气装置带来的气体流量偏差，从而使每个反应腔中的每个进气口的气体流量都达到预期的标准，消除反应腔之间的气体流量分布差异，使反应腔中的气体分布更加均衡，令半导体制程的结果更加符合预期效果。
本发明还提供一种利用气体分配装置进行的气体调节方法，包括：将一个调节气体分配管路中与所述气体分配器的进气端连通的一级分支上的第一调节阀门开启；将另一个调节气体分配管路中与任意一个待调节的主管路连通的二级分支上的第二调节阀门开启，实现了同时对调节气体分配器的进气端和任意一个主管路的气流精细调节。
需要说明的是，在本发明的实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述实施例，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种气体分配装置，其用于半导体处理设备，所述半导体处理设备包含至少一个反应腔，所述反应腔包含至少两个进气口，其特征在于，所述气体分配装置包含：
主气体分配管路，其包含至少一个气体分配器，所述气体分配器的进气端与至少一个主气体源连通，所述气体分配器的出气端通过主管路与所述进气口连通，所述主管路的个数为至少两个；
至少两个调节气体分配管路，每个所述调节气体分配管路的进气端连通至调节气体源，每个所述调节气体分配管路包含两个一级分支，其中一个一级分支通过一第一调节阀门与所述气体分配器的进气端连通，另一个一级分支的出气端包含多个二级分支，每个二级分支分别连通至一个所述主管路，且每个二级分支上设置一第二调节阀门。
2.如权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述主管路的个数等于所述进气口的个数。
3.如权利要求2所述的气体分配装置，其特征在于，所述调节气体分配管路的个数等于所述主管路的个数。
4.如权利要求3所述的气体分配装置，其特征在于，所述半导体处理设备包含两个反应腔，每个反应腔中均包含两个进气口；
所述主气体分配管路包含：两个气体分配器和四个主管路，所述气体分配器的进气端与两个主气体源连通，每个所述气体分配器具有两个出气端，每个所述出气端分别通过一个主管路与每个所述进气口连通；
所述气体分配装置包含四个调节气体分配管路，每个所述调节气体分配管路包含四个二级分支。
5.如权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述进气口的个数大于所述主管路的个数，所述主管路至少包含一个主管路分支，每个所述主管路分支对应连通到一个所述进气口。
6.如权利要求5所述的气体分配装置，其特征在于，所述气体分配装置还包含：分支调节气体分配管路，每个所述分支调节气体分配管路的进气端连通至调节气体源，每个所述分支调节气体分配管路包含多个进气分支，每个所述进气分支分别连通至一个所述主管路分支，所述分支调节气体分配管路用于微调进气分支的流量。
7.如权利要求6所述的气体分配装置，其特征在于，所述半导体处理设备包含两个反应腔，每个反应腔中均包含三个进气口；
所述主气体分配管路包含：一个气体分配器和四个主管路，所述气体分配器的进气端与两个主气体源连通，所述气体分配器具有四个出气端，每个所述出气端分别通过一个主管路与至少一个所述进气口连通；
所述气体分配装置包含四个调节气体分配管路和两个分支调节气体分配管路，每个所述调节气体分配管路包含四个二级分支，每个所述分支调节气体分配管路包含三个进气分支。
8.如权利要求7所述的气体分配装置，其特征在于，所述进气分支上设置一个第三调节阀门。
9.如权利要求7所述的气体分配装置，其特征在于，连通至同一个所述主管路的至少两个进气口分别位于所述反应腔的顶壁和侧壁，或者，连通至同一个所述主管路的至少两个进气口同时位于所述反应腔的顶壁，或者，连通至同一个所述主管路的至少两个进气口同时位于所述反应腔的侧壁。
10.一种半导体处理设备，其特征在于，包含：至少一个反应腔，所述反应腔包含至少两个进气口，以及如权利要求1-9中任一项所述的气体分配装置。
11.如权利要求10所述的半导体处理设备，其特征在于，所述反应腔的个数为一个，至少两个进气口位于同一个反应腔上。
12.如权利要求10所述的半导体处理设备，其特征在于，所述反应腔的个数为多个，至少两个进气口分别位于不同的反应腔上。
13.如权利要求12所述的半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备还包含抽气装置，两个所述反应腔共用一个所述抽气装置。
14.如权利要求11或12所述的半导体处理设备，其特征在于，所述反应腔上的进气口均位于所述反应腔的顶壁。
15.如权利要求11或12所述的半导体处理设备，其特征在于，所述反应腔上的进气口均位于所述反应腔的侧壁。
16.如权利要求11或12所述的半导体处理设备，其特征在于，所述反应腔上的进气口分别位于所述反应腔的顶壁和侧壁。
17.如权利要求14所述的半导体处理设备，其特征在于，所述进气口上具有等分限流孔。
18.一种利用如权利要求1-9中任一项所述的气体分配装置进行的气体调节方法，其特征在于，包括：将一个调节气体分配管路中与所述气体分配器的进气端连通的一级分支上的第一调节阀门开启；将另一个调节气体分配管路中与任意一个待调节的主管路连通的二级分支上的第二调节阀门开启，实现了同时对调节气体分配器的进气端和任意一个主管路的气流精细调节。
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