CN111863589A - 吹扫方法及结构、沉积工艺及进气系统 - Google Patents

吹扫方法及结构、沉积工艺及进气系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的吹扫方法及结构、沉积工艺及进气系统，用于化学气相沉积工艺中，其中基片承载在卡盘上，在进行化学气相沉积工艺的过程中，向基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体。由于向基片的边缘通入吹扫气体和工艺气体，其中的工艺气体与通入腔室中的工艺气体反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，从而调节基片的边缘的均匀性。

Description

吹扫方法及结构、沉积工艺及进气系统
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种吹扫方法及结构、沉积工艺及进气系统。
背景技术
在集成电路(IC)制造工艺过程中，特别是化学气相沉积(CVD)工艺中，为了固定、支撑及传送晶片并实现温度控制，并避免在工艺过程中出现移动或错位现象，通常使用真空卡盘(Vacuum Chuck)。
图1为现有技术中真空卡盘的结构示意图。如图1所示，真空卡盘301用于承载基片401，腔室101与内衬102、真空卡盘301共同构成工艺环境。在进行工艺前，进气口204会通入Ar或N2，使腔室内保持工艺压力，同时开启背吹管路，使工艺压力大于背吹压力，从而使基片401稳定在真空卡盘301上。为防止工艺过程中，生成物附着在基片401的侧面或背面，边缘吹扫管路303还需要通入Ar或N2，以将生成物吹走。
但是，在上述真空卡盘的结构中，不可避免的会产生如下问题：
其一，边缘吹扫气体会影响基片边缘的气体均匀性；
其二，因为反应气体从四周抽离，无法实现对沉积区域的特殊要求，如在
Figure BDA0002038140210000011
区域内不能沉积或刻蚀；
其三，若需要调节边缘均匀性，只能通过更换边缘吹扫组件或者运气结构实现，但边缘吹扫组件或者运气结构的研发周期长，耗时耗力。
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，提出了一种吹扫方法及结构、沉积工艺及进气系统，以解决现有技术中基片边缘的气体均匀性的问题。
作为本发明的一方面，本发明提供了一种吹扫方法，用于化学气相沉积工艺中，其中基片承载在卡盘上；其中，所述吹扫方法包括：
在进行所述化学气相沉积工艺过程中，向所述基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体。
进一步地，所述在进行所述化学气相沉积工艺过程中，向所述基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体的步骤，进一步包括：
第一吹扫阶段，向所述基片的边缘输送所述吹扫气体；
第二吹扫阶段，向所述基片的边缘输送吹扫气体与工艺气体的混合气体。
进一步地，在所述混合气体中，所述吹扫气体与工艺气体的流量比例的取值范围在10:1～100:1。
进一步地，所述工艺气体的流量的取值范围在1sccm～20sccm。
进一步地，所述吹扫气体包括惰性气体；所述工艺气体包括抑制反应的气体或者促进反应的气体。
作为本发明的另一方面，本发明提供了一种工艺方法，其包括：
向反应腔室中通入第一工艺气体，同时采用本发明提供的吹扫方法向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体。
进一步地，所述第一工艺气体包括卤化物气体和碱性气体；所述第二工艺气体包括卤化物气体。
作为本发明的再一方面，本发明提供了一种吹扫结构，用于向置于卡盘上的基片边缘输送气体，其中，所述吹扫结构包括混合管路、第一进气管路、第二进气管路、第一气源和第二气源，其中，
所述混合管路的出气端设置在基片的边缘处，用于向基片的边缘提供吹扫气体和工艺气体；
所述第一进气管路的出气端和进气端分别与所述混合管路的进气端和所述第一气源连接；
所述第二进气管路的出气端和进气端分别与所述混合管路的进气端和所述第二气源连接；
所述第一气源用于提供所述吹扫气体；
所述第二气源用于提供所述工艺气体。
进一步地，在所述第一进气管路上设置有第一通断阀和第一流量控制阀；在所述第二进气管路上设置有第二通断阀和第二流量控制阀。
作为本发明的又一方面，本发明还提供了一种进气系统，包括进气结构和吹扫结构，所述进气结构用于向反应腔室内通入第一工艺气体；其中，所述吹扫结构采用本发明提供的吹扫结构，用于向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的吹扫方法，用于化学气相沉积工艺中，其中基片承载在卡盘上，在进行化学气相沉积工艺的过程中，向基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体。由于向基片的边缘通入吹扫气体和工艺气体，其中的工艺气体与通入腔室中的工艺气体反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。
本发明提供的工艺方法，向反应腔室中通入第一工艺气体，同时采用本发明提供的吹扫方法，向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体，第一工艺气体与自边缘输送的第二工艺气体在基片的边缘反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。
本发明提供的吹扫结构，用于向置于卡盘上的基片边缘输送气体，吹扫结构包括混合管路、第一进气管路、第二进气管路、第一气源和第二气源，其中，混合管路的出气端设置在基片的边缘处，用于向基片的边缘提供吹扫气体和工艺气体；第一进气管路的出气端和进气端分别与混合管路的进气端和第一气源连接；第二进气管路的出气端和进气端分别与混合管路的进气端和第二气源连接；第一气源用于提供吹扫气体；第二气源用于提供工艺气体。通过本发明提供的吹扫结构，能够向基片的边缘输送工艺气体，该工艺气体与通入腔室中的工艺气体反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。
本发明提供的进气系统，包括进气结构和吹扫结构，进气结构用于向反应腔室内通入第一工艺气体，吹扫结构采用本发明提供的吹扫结构，用于向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体。通过使用本发明提供的进气结构，第一工艺气体与自边缘输送的第二工艺气体在基片的边缘反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。
附图说明
图1为现有技术中真空卡盘的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的吹扫结构的结构示意图。
其中，
1-混合管路；2-第一进气管路；21-第一通断阀；22第一流量控制阀；3-第二进气管路；31-第二通断阀；32-第二流量控制阀；4-第一气源；5-第二气源；6-基片；7-卡盘；101-腔室；102-内衬；204-进气口；301-真空卡盘；303-边缘吹扫管路；401-基片。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的吹扫方法及结构、沉积工艺及进气系统进行详细描述。
作为本发明的一方面，本发明实施例提供了一种吹扫方法，用于化学气相沉积工艺中，其中，基片承载在卡盘上，该吹扫方法包括：
在进行化学气相沉积工艺过程中，向基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体。
由于向基片的边缘通入吹扫气体和工艺气体，其中的工艺气体与通入腔室中的工艺气体反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。并且，本发明通过调节边缘吹扫气体的种类和比例来实现均匀性的调节，从而避免更换硬件。
其中，在进行化学气相沉积工艺的过程中，向基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体的步骤，进一步包括：
第一吹扫阶段，向基片的边缘输送吹扫气体；
第二吹扫阶段，向基片的边缘输送吹扫气体与工艺气体的混合气体。
需要说明的是，以沉积工艺为例，第一吹扫阶段的作用是为了将工艺气体从基片的边缘带走，促进反应的持续进行，提高效率，从而防止反应生成物中的固体附着在基片的侧面或者背面。但是，第一吹扫阶段会影响基片边缘的较大区域，是基片的边缘无法受到沉积，导致工艺均匀性差，即使通过调节气体流量大小，也无法满足需求。因此，在第二吹扫阶段中，向基片的边缘输送吹扫气体与工艺气体的混合气体，以调节边缘的生成物，调节基片边缘的均匀性。
为实现第一吹扫阶段和第二吹扫阶段的目的，在本实施例中，吹扫气体包括惰性气体，例如N2、Ar、He等气体，以避免在基片的侧面或背面发生工艺。工艺气体包括抑制反应的气体或者促进反应的气体，以使基片的边缘受到工艺。
在本实施例中，可以通过调节吹扫气体与工艺气体的流量比例来调节基片边缘沉积的厚度。优选地，在混合气体中，吹扫气体与工艺气体的流量比例的取值范围在10:1～100:1，当然，也可以根据实际工艺的需求来确定最优的流量比例。
其中，工艺气体的流量的取值范围在1sccm～20sccm。
作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种工艺方法，包括：
向反应腔室中通入第一工艺气体，同时采用本发明实施例提供的吹扫方法向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体。
借助本发明提供的工艺方法，第一工艺气体与自边缘输送的第二工艺气体在基片的边缘发生反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。
下面，以沉积工艺为例对本发明实施例提供的工艺方法进行详细介绍。向反应腔室中通入Gas C和第一工艺气体Gas D，向基片的边缘输送吹扫气体Gas A和第二工艺气体Gas B。其中，Gas C与第一工艺气体Gas D反应后得到固体E和Gas F，固体E沉积在基片上，吹扫气体Gas A的作用是防止生成物中的固体E附着在基片的侧面或者背面，同时将Gas F从基片的边缘带走，促进反应的持续进行，提高效率。第二工艺气体Gas B采用与Gas C相同的气体，第二工艺气体Gas B自基片的边缘进入，并与反应腔室中的第一工艺气体Gas D反应，从而在基片的边缘形成固体E，以补充边缘的生成物，调节基片边缘的均匀性。
由上，在本实施例中，不仅向基片的边缘输送第二工艺气体Gas B，还向反应腔室内同于与第一工艺气体Gas D反应的Gas C，以在反应腔室内完成常规的沉积工艺。
可选地，第二工艺气体Gas B与Gas C为卤化物气体，如HCl、HF或者其他酸性气体，流量范围为100-1000sccm。
可选地，第一工艺气体Gas D为碱性气体，如NH3，流量范围为100-1000sccm。
可选地，吹扫气体为N2，流量为1000-3000sccm。
需要说明的是，在本实施例中，以化学气相沉积工艺为例来说明本发明的技术方案，但在实际应用中，并不局限于此，本发明提供的工艺方法还能够应用于刻蚀工艺，只需适应性调整第一工艺气体和第二工艺气体的种类即可。
作为本发明的再一方面，本发明实施例提供了一种吹扫结构，用于向置于卡盘上的基片边缘输送气体。
图2为本发明实施例提供的吹扫结构的结构示意图。如图2所示，吹扫结构包括混合管路1、第一进气管路2、第二进气管路3、第一气源4和第二气源5。其中，混合管路1的出气端设置在基片6的边缘处，用于向基片6的边缘提供吹扫气体和工艺气体。第一进气管路1的出气端和进气端分别与混合管路1的进气端和第一气源4连接；第二进气管路3的出气端和进气端分别与混合管路1的进气端和第二气源5连接。其中，第一气源4用于提供吹扫气体，第二气源5用于提供工艺气体。
通过本发明提供的吹扫结构，能够向基片的边缘输送工艺气体，该工艺气体与通入腔室中的工艺气体反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。
进一步地，在第一进气管路2上设置有第一通断阀21和第一流量控制阀22，在第二进气管路3上设置有第二通断阀31和第二流量控制阀32。通过第一流量控制阀22与第二流量控制阀32分别对吹扫气体和工艺气体的流量进行控制，从而调节吹扫气体与工艺气体的流量比例。通过第一通断阀21和第二流量控制阀32来分别控制吹扫气体和工艺气体的输送与否。
优选地，第一通断阀21的数量为两个，分别设置在第一流量控制阀22的上游和下游。第二流量控制阀32的数量为两个，分别设置在第二流量控制阀32的上游和下游。
其中，混合管路1的出气端位于卡盘的用于承载基片的承载面的外侧，且朝上设置。
在本实施例中，混合管路1即为现有技术中单独通入吹扫气体的管路，本发明实施例在现有技术的基础上，在卡盘下部增加一条通入工艺气体的第二进气管路，并使第二进气管路与现有技术中通入吹扫气体的管路并联，吹扫气体与工艺气体混合后，一同进入卡盘中的混合管路，从而避免对卡盘结构进行改进，避免更换硬件。
需要说明的是，尽管在本实施例中，采用第一进气管路与第二进气管路并联后再与混合管路串联，但本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以通过其它方式向基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体。例如，设置两条独立的进气管路，分别向基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体，此时，需要对卡盘进行改造；或者，继续沿用现有技术中的卡盘，将第一进气管路与第二进气管路插入到现有技术中卡盘中的通道中，此时，第一进气管路与第二进气管路中的气体在到达基片的边缘区域时不会发生混合，并且，也无需对现有技术中的卡盘进行改造。综上，本发明对第一进气管路与第二进气管路的具体连接方式并不进行限定，只要能够实现将吹扫气体和工艺气体输送到基片的边缘即可。
作为本发明的又一方面，本发明还提供了一种进气系统，包括进气结构和吹扫结构，进气结构用于向反应腔室内通入第一工艺气体，其中，吹扫结构采用本发明实施例提供的吹扫结构，用于向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体。
通过使用本发明提供的进气结构，第一工艺气体与自边缘输送的第二工艺气体在基片的边缘反应，促进基片边缘的反应的持续进行，以补充基片边缘的生成物，调节基片的边缘的均匀性。
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。

Claims (10)

1.一种吹扫方法，用于化学气相沉积工艺中，其中基片承载在卡盘上；其特征在于，所述吹扫方法包括：
在进行所述化学气相沉积工艺过程中，向所述基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体。
2.根据权利要求1所述的吹扫方法，其特征在于，所述在进行所述化学气相沉积工艺过程中，向所述基片的边缘输送吹扫气体和工艺气体的步骤，进一步包括：
第一吹扫阶段，向所述基片的边缘输送所述吹扫气体；
第二吹扫阶段，向所述基片的边缘输送吹扫气体与工艺气体的混合气体。
3.根据权利要求2所述的吹扫方法，其特征在于，在所述混合气体中，所述吹扫气体与工艺气体的流量比例的取值范围在10:1～100:1。
4.根据权利要求3所述的吹扫方法，其特征在于，所述工艺气体的流量的取值范围在1sccm～20sccm。
5.根据权利要求1或2所述的吹扫方法，其特征在于，所述吹扫气体包括惰性气体；所述工艺气体包括抑制反应的气体或者促进反应的气体。
6.一种工艺方法，其特征在于，包括：
向反应腔室中通入第一工艺气体，同时采用权利要求1-5任意一项所述的吹扫方法向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体。
7.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，所述第一工艺气体包括卤化物气体和碱性气体；所述第二工艺气体包括卤化物气体。
8.一种吹扫结构，用于向置于卡盘上的基片边缘输送气体，其特征在于，所述吹扫结构包括混合管路、第一进气管路、第二进气管路、第一气源和第二气源，其中，
所述混合管路的出气端设置在基片的边缘处，用于向基片的边缘提供吹扫气体和工艺气体；
所述第一进气管路的出气端和进气端分别与所述混合管路的进气端和所述第一气源连接；
所述第二进气管路的出气端和进气端分别与所述混合管路的进气端和所述第二气源连接；
所述第一气源用于提供所述吹扫气体；
所述第二气源用于提供所述工艺气体。
9.根据权利要求8所述的吹扫结构，其特征在于，在所述第一进气管路上设置有第一通断阀和第一流量控制阀；在所述第二进气管路上设置有第二通断阀和第二流量控制阀。
10.一种进气系统，包括进气结构和吹扫结构，所述进气结构用于向反应腔室内通入第一工艺气体；其特征在于，所述吹扫结构采用权利要求8-9中任一所述的吹扫结构，用于向基片的边缘输送吹扫气体和第二工艺气体。
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