CN114686860B - 一种等离子增强化学气相沉积装置和沉积方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子增强化学气相沉积装置和沉积方法，涉及气相沉积技术领域。该装置包括框架、气箱、射频匹配器、气体分配机构及沉积机构；射频匹配器与气箱连通，用于处理气箱输出的气体；气体分配机构用于接收射频匹配器处理后的气体；沉积机构包括六个喷淋件、加热盘及六个晶圆工作件；每个喷淋件均通过气管与气体分配机构连通；加热盘能相对框架转动；六个晶圆工作件间隔设置于加热盘，用于安装晶圆，每个晶圆工作件能在加热盘相对框架转动时依次与六个喷淋件相对，且每个晶圆均被配置为依次经过六个喷淋件分批次多次薄膜沉积，以使晶圆表面的薄膜在多次沉积后达到预设厚度。该装置通过分批次多次沉积能提高晶圆薄膜沉积过程的均匀性。

Description

一种等离子增强化学气相沉积装置和沉积方法

技术领域

本发明涉及气相沉积技术领域，具体而言，涉及一种等离子增强化学气相沉积装置和沉积方法。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD）能借助射频匹配器（RF）等使含有薄膜组成原子的气体电离，并在局部形成等离子体，以在晶圆表面喷淋沉积出所需薄膜的生长过程。

由于等离子体化学活性很强，使得PECVD的化学反应能在较低的温度下进行。因而，生产过程中，晶圆表面沉积的薄膜的均匀性会极大地影响到产品的质量，现有技术中晶圆表面沉积的薄膜存在均匀性较差的问题。

发明内容

本发明的在于提供了一种晶圆表面薄膜沉积均匀的等离子增强化学气相沉积装置和等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种等离子增强化学气相沉积装置，包括：

框架；

气箱，设置于框架；

射频匹配器，设置于框架，且与气箱连通，用于处理气箱输出的气体；

气体分配机构，设置于框架，且与射频匹配器连通，用于接收射频匹配器处理后的气体；

沉积机构，设置于框架，且包括六个喷淋件、加热盘及六个晶圆工作件；每个喷淋件均通过气管与气体分配机构连通；加热盘能相对框架转动；六个晶圆工作件间隔设置于加热盘，用于安装晶圆，每个晶圆工作件能在加热盘相对框架转动时依次与六个喷淋件相对，且每个晶圆均被配置为依次经过六个喷淋件分批次多次薄膜沉积，以使晶圆表面的薄膜在多次沉积后达到预设厚度。

在可选的实施方式中，在六个喷淋件中，任意连续五个喷淋件被配置为依次对每个晶圆进行五次薄膜沉积，且五次薄膜沉积中的第一个和最后一个喷淋件的薄膜沉积厚度小于中间的喷淋件的薄膜沉积厚度。

在可选的实施方式中，在六个喷淋件中，对每个晶圆进行喷淋沉积的第一个喷淋件的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%，第五个喷淋件的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第六个喷淋件的薄膜沉积厚度为0。

在可选的实施方式中，第一个喷淋件连接的气管的直径为a，第二个、第三个以及第四个喷淋件连接的气管的直径为3a，第五个喷淋件连接的气管的直径设置为a。

在可选的实施方式中，a的取值范围为4mm~6mm。

在可选的实施方式中，每个喷淋件与气体分配机构连通的气管上均设置有阀体，阀体用于连通或断开对应的喷淋件与气体分配机构的通路，且每个阀体均能调节对应气管的开度。

在可选的实施方式中，等离子增强化学气相沉积装置还包括在线测膜机构和与在线测膜机构电连接的控制器；在线测膜机构设置于框架或加热盘，且用于在六个喷淋件依次进行四次喷淋后测量晶圆表面的薄膜沉积厚度；控制器与每个喷淋件均电连接，控制器被配置为根据四次喷淋后测量得到的沉积厚度与预设厚度的差值，控制第五个喷淋件进行喷淋沉积以使晶圆表面的薄膜沉积厚度达到预设厚度。

在可选的实施方式中，对每个晶圆进行喷淋沉积的第一个喷淋件的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%。

在可选的实施方式中，喷淋件的端面开设有多个喷淋孔，且多个喷淋孔的布置形状与晶圆的形状适配，喷淋孔用于喷射从对应的气管输出的气体。

在可选的实施方式中，等离子增强化学气相沉积装置还包括六个屏蔽罩，六个屏蔽罩分别套设于六个喷淋件的外周侧，且每个喷淋件的喷淋孔从对应的屏蔽罩露出。

在可选的实施方式中，等离子增强化学气相沉积装置还包括第一驱动机构，第一驱动机构设置于框架，第一驱动机构与加热盘传动连接，用于驱动加热盘相对框架转动。

在可选的实施方式中，每个晶圆工作件均包括开设于加热盘上的两个通槽，两个通槽间隔设置；等离子增强化学气相沉积装置还包括与六个晶圆工作件一一对应的六个承托组件，每个承托组件均包括能相对加热盘运动的两个承托杆，两个承托杆能分别通过对应的两个通槽伸出至加热盘的上方或者能通过对应的两个通槽缩回至加热盘的下方；

且当承托杆伸出至加热盘的上方时，承托杆用于承托对应位置的晶圆，当承托杆缩回至加热盘下方时，晶圆支撑于加热盘。

在可选的实施方式中，等离子增强化学气相沉积装置还包括安装盘和第二驱动机构，六个喷淋件间隔安装于安装盘；第二驱动机构设置于框架，第二驱动机构与安装盘传动连接，用于驱动安装盘远离或靠近加热盘。

在可选的实施方式中，等离子增强化学气相沉积装置还包括沉积罩和抽真空机构，沉积罩罩设于沉积机构外，并围成沉积腔室；抽真空机构与沉积腔室连通，用于对沉积腔室进行抽真空处理。

第二方面，本发明提供一种前述实施方式中任一项的等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，包括：

控制加热盘相对框架转动；

控制六个喷淋件依次对每个晶圆进行分批次多次沉积，以使晶圆在多次沉积后达到预设厚度。

在可选的实施方式中，控制六个喷淋件依次对每个晶圆进行分批次多次沉积的步骤具体包括：

控制任意连续五个喷淋件依次对每个晶圆进行五次薄膜沉积；

或者，

在六个喷淋件中任一个喷淋件损坏时，控制剩余五个喷淋件依次对每个晶圆进行五次薄膜沉积。

本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：

本发明的实施例提供了一种等离子增强化学气相沉积装置，其包括框架、气箱、射频匹配器、气体分配机构以及沉积机构；气箱设置于框架；射频匹配器设置于框架，且与气箱连通，用于处理气箱输出的气体；气体分配机构设置于框架，且与射频匹配器连通，用于接收射频匹配器处理后的气体；沉积机构设置于框架，且包括六个喷淋件、加热盘及六个晶圆工作件；每个喷淋件均通过气管与气体分配机构连通；加热盘能相对框架转动；六个晶圆工作件间隔设置于加热盘，用于安装晶圆，每个晶圆工作件能在加热盘相对框架转动时依次与六个喷淋件相对，且每个晶圆均被配置为依次经过六个喷淋件分批次多次薄膜沉积，以使晶圆表面的薄膜在多次沉积后达到预设厚度。

该等离子增强化学气相沉积装置设置有六个喷淋件和六个晶圆工作件，晶圆工作件设置在能相对框架转动的加热盘上，因而在进行薄膜沉积作业时，可驱动加热盘转动，以使得每个晶圆工作件上安装的晶圆能通过六个喷淋件进行分批次多次薄膜沉积，多次沉积相较于一次性沉积而言可控性更高，因而每次沉积的薄膜的厚度精确性和均匀性相对较高，从而使得薄膜整体的均匀性得到保证。同时，由于加热盘处于转动状态，因而晶圆整个沉积过程处于动态，相较于静态沉积的沉积腔室内某个位置等离子体密度过高或过低而言，动态沉积能适应整个沉积腔室内的等离子体的密度分布，能进一步地保证薄膜沉积过程的均匀性。

本发明的实施例还提供了一种上述等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，也采用多次沉积的方式在晶圆表面沉积薄膜。因而，该方法也具备能提高薄膜均匀性的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置的局部结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置的局部剖面结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置的沉积机构的局部结构示意图一；

图5为图4的I处的局部放大图；

图6为本发明的实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置的沉积机构的局部结构示意图二。

图标：100-等离子增强化学气相沉积装置；101-框架；103-立柱；105-顶架；107-底板；109-支撑脚；111-射频匹配器；113-气体分配机构；115-气罩；117-气体分配室；119-电容分配机构；121-沉积机构；123-沉积罩；124-沉积腔室；125-安装盘；127-加热盘；129-喷淋件；131-喷淋孔；133-屏蔽罩；135-晶圆工作件；137-通槽；141-晶圆；143-气管；145-第一驱动机构；147-第二驱动机构；149-上位传感器；151-下位传感器；153-抽真空机构；155-安装耳；157-安装孔；159-承接件；163-承托杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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。

相关技术中，晶圆表面沉积的薄膜存在均匀性较差的问题。有鉴于此，本实施例提供了一种通过分批次多次的方式进行圆晶表面薄膜沉积的等离子增强化学气相沉积装置和等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，其能有效地提高晶圆表面薄膜沉积均匀度。下面对增强化学气相沉积装置和等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法进行详细地说明。

图1为本实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置100的结构示意图；图2为本实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置100的局部结构示意图；图3为本实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置100的局部剖面结构示意图。请参阅图1至图3，本发明的实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置100包括框架101、气箱、射频匹配器111、气体分配机构113以及沉积机构121。

框架101为整个等离子增强化学气相沉积装置100的主体结构，用于保证沉积作业的有序进行。其中，框架101包括顶架105、多个立柱103以及底板107。顶架105与底板107沿竖直方向间隔设置，顶架105为由多个连接柱连接而成的框体结构，底板107呈板状结构。多个立柱103间隔地支撑于顶架105与底板107之间，以与顶架105和底板107共同围成安装空间，以便于其他部件的安装和使用。通过这样设置，保证框架101的强度，从而能保证沉积作业稳定且可靠的进行。

需要说明的是，还可以在底板107远离立柱103的一侧设置支撑脚109，支撑脚109的数量可为多个，以将底板107相对工作平面支撑起来，减少地面水汽对装置的影响，以保证设备的使用寿命。当然，还可以在底板107下侧装设滚轮等结构，以方便整个装置的运输，本实施例不再赘述。

气箱（Gas Box）设置于框架101的侧部，且位于安装空间外，能以减小对安装空间的占用。气箱用于输入含有薄膜组成原子成分的气体，通过管道输出至射频匹配器111。射频匹配器111（RF Match Box）设置于框架101的安装空间内，且位于最上方，用于处理气箱输出的气体，以使得气体能电离形成等离子体。气体分配机构113设置于框架101的安装空间内，且位于射频匹配器111的下方，气体分配机构113包括气罩115、电容分配机构119以及气体分配室117，气罩115呈圆环状，电容分配机构119和气体分配室117均设置于气罩115内部，且电容分配机构119进行电容分配。气体分配室117通过管道与射频匹配器111连通，且用于接收射频匹配器111处理后的气体，并分配至沉积机构121，以便于进行沉积作业。

图4为本实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置100的沉积机构121的局部结构示意图一；图5为图4的I处的局部放大图；图6为本实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置100的沉积机构121的局部结构示意图二。请参阅图1至图6，在本实施例中，沉积机构121设置于框架101的安装空间内，且位于气体分配机构113的下方。且沉积机构121包括沉积罩123、安装盘125、六个喷淋件129、加热盘127及六个晶圆工作件135。沉积罩123为圆环状结构，围成沉积腔室124。安装盘125和加热盘127沿竖直方向间隔地设置于沉积罩123内，且六个喷淋件129呈圆周阵列设置于安装盘125，六个晶圆工作件135呈圆周阵列设置于加热盘127，以能与六个喷淋件129对应，用于安装晶圆141。同时，每个喷淋件129均通过一个气管143与气体分配机构113连通，能接收从气体分配机构113输出的气体。并且，加热盘127能相对框架101转动，每个晶圆工作件135能在加热盘127相对框架101转动时依次与六个喷淋件129相对，且每个晶圆141均被配置为依次经过六个喷淋件129分批次多次薄膜沉积，以使晶圆141表面的薄膜在多次沉积后达到预设厚度。

该等离子增强化学气相沉积装置100设置有六个喷淋件129和六个晶圆工作件135，晶圆工作件135设置在能相对框架101转动的加热盘127上，因而在进行薄膜沉积作业时，可驱动加热盘127转动，以使得每个晶圆工作件135上安装的晶圆141能通过六个喷淋件129进行分批次多次薄膜沉积，多次沉积相较于一次性沉积而言可控性更高，因而每次沉积的薄膜的厚度精确性和均匀性相对较高，从而使得薄膜整体的均匀性得到保证；且通过多个喷淋头分别对一个晶圆141进行喷淋，能减少单个喷淋件129损坏或出气不均对整个薄膜均匀性和厚度的影响；同时，由于加热盘127处于转动状态，因而晶圆141整个沉积过程处于动态，相较于静态沉积的沉积腔室124内某个位置等离子体密度过高或过低而言，动态沉积能适应整个沉积腔室124内的等离子体的密度分布，能进一步地保证薄膜沉积过程的均匀性。另外，由于加热盘127转动，因而沉积作业可形成流水线式作业，一个晶圆141沉积完成后输入进行晶圆141即可进行下一步沉积，能保证沉积效率，节省成本。

需要说明的是，在本实施例中，为了保证沉积作业能稳定且高效地进行，该等离子增强化学气相沉积装置100还包括抽真空机构153、冷却机构（图未示出）以及电柜（图未示出）。电柜设置于框架101的侧部，与气箱相邻，电柜内设置有配电机构以及控制器，配电机构与控制器电连接，抽真空机构153、冷却机构、射频匹配器111、气体分配机构113以及沉积机构121均与控制器以及配电机构电连接，控制器能控制各个机构协同运作，以完成沉积作业。同时，抽真空机构153和冷却机构均与沉积腔室124连通，抽真空机构153用于进行抽真空作业，保证沉积腔室124内满足沉积要求，冷却机构用于对沉积完成后的圆晶进行冷却，以便于输出。

还需要说明的是，为了保证加热盘127能稳定地相对框架101转动，在本实施例中，等离子增强化学气相沉积装置100还包括第一驱动机构145，第一驱动机构145设置于框架101，且第一驱动机构145与加热盘127传动连接，用于驱动加热盘127相对框架101转动。其中，第一驱动机构145可选择为旋转电机，其通过输出轴带动加热盘127转动，也可以选择为电机与齿轮的配合结构，能驱动加热盘127相对框架101转动即可，本实施例不做限定。

请再次参阅图1至图6，在本实施例中，在进行喷淋作业时，可通过控制器控制六个喷淋件129中对每个晶圆141进行五次喷淋，且五次喷淋沉积的第一个和最后一个喷淋件129的薄膜沉积厚度小于中间的喷淋件129的薄膜沉积厚度。由于晶圆141底部的第一次薄膜的均匀性会直接影响后续沉积薄膜的均匀性，因而第一次沉积的厚度不能太厚。同理，最后一个喷淋件129的沉积效果直接影响真个晶圆141表面沉积的薄膜的质量，因而最后一个喷淋件129的沉积厚度也不能过厚。因而，将五次喷淋中的第一个和最后一个喷淋的厚度均设置为相对中间较薄，能充分保证整个晶圆141沉积后得到的薄膜的均匀性，保证制备质量和效果。

作为可选的方案，在本实施例中，可通过控制器控制在六个喷淋件129中，对每个晶圆141进行喷淋沉积的第一个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件129的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%，第五个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第六个喷淋件129暂时不进行喷淋作业。一方面，采用分批次多次沉积的方式进行喷淋，能充分保证薄膜的均匀性，保证其能达到预设厚度，保证产品质量；另一方面，六个喷淋件129实际进行的是五次喷淋，最后一个喷淋件129相对的晶圆工作件135可作为输出晶圆141或放入晶圆141的等待位置，能更便于用户操作和使用；当然，在其他实施例中，也可以进行六次喷淋沉积，能保证多次沉积后整体厚度能达到预设厚度，从而能保证薄膜质量即可，本实施例不做限定。

进一步可选地，为了实现六个喷淋件129能分别沉积不同厚度的薄膜，本实施例提供了两种方案，第一种方案是直接改变与每个喷淋件129连接的气管143的直径，通过直径的改变来确保其单位时间内喷淋的总量以及单位时间内沉积的薄膜厚度。第二种方案是通过阀体控制管路的开度，以通过开度的调节确保其单位时间内喷淋的总量以及单位时间内沉积的薄膜厚度。

具体地，在第一种方案中，可以将第一个喷淋件129连接的气管143的直径设置为a，第二个、第三个以及第四个喷淋件129连接的气管143的直径设置为3a，第五个喷淋件129连接的气管143的直径设置为a，当然第六个喷淋件129连接的气管143直径可以设置为a或者更小。通过将每个喷淋件129连接的气管143的直径呈倍数设置，能保证其喷淋后沉积的薄膜的厚度呈倍数，因而能保证其沉积后薄膜整体的均匀性。

需要说明的是，在本实施例中，a的取值范围为4mm~6mm，例如可选择为5mm，使得第一个喷淋件129的气管143直径为5mm，对应的第二个、第三个以及第四个喷淋件129的气管143之间为15mm，第五个喷淋件129的气管143直径为5mm。通过这样设置，能充分保证第一个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件129的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%，第五个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，从而保证沉积的薄膜的均匀性。当然，在其他实施例中，a的取值还可以在一定范围内波动，能保证各个气管143的直径呈倍数变化，以保证喷淋的薄膜的厚度呈倍数即可，本实施例不做限定。

在第二种方案中，每个喷淋件129与气体分配机构113连通的气管143上均设置有阀体，阀体可为电磁阀，阀体用于连通或断开对应的喷淋件129与气体分配机构113的通路，且每个阀体均能调节对应气管143的开度。通过电磁阀对开度的调节，可调节气管143的流量，从而也能保证沉积的薄膜厚度满足预设需求。当然，第二种方案可以与第一种方案叠加使用，例如在调节气管143直径的同时，也可以在每个气管143上设置电磁阀，以保证每个气管143的流量均能通过控制器单独控制，从而保证整个设备的智能化程度，保证沉积效率和质量，进而保证产品质量。

更进一步地，在本实施例中，等离子增强化学气相沉积装置100还可以根据需求设置在线测膜机构，在线测膜机构可选择为厚度传感器或厚度测量仪，在线测膜机构与控制器电连接，控制器能获取其在线测膜机构的测膜数据。在线测膜机构设置于框架101或加热盘127，例如可设置于加热盘127，控制器可控制在线测膜机构能在六个喷淋件129依次进行四次喷淋后测量晶圆141表面的薄膜沉积厚度。同时，控制器与每个喷淋件129均电连接，控制器被配置为根据四次喷淋后测量得到的沉积厚度与预设厚度的差值，控制第五个喷淋件129进行喷淋沉积以使晶圆141表面的薄膜沉积厚度达到预设厚度。例如，在经过第一个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件129的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%后，可通过在线测膜机构测量前四次喷淋后进行实际厚度的精确测量，以便于通过控制器能控制第五个喷淋件129直接喷淋补足至100%的预设厚度，从而能保证产品质量。

当然，在其他实施例中，还可利用在线测膜机构对第五次补足喷淋后的晶圆141表面的薄膜进行厚度测量，以充分保证其厚度满足需求；另外，还可以在六个喷淋件129中任一个喷淋件129的质量下降乃至损坏时，通过控制器控制剩余五个喷淋件129进行五次喷淋作业，也即六个喷淋件129的设置，能绝大程度满足多次梯度喷淋的需求，一方面保证产品能达到预设厚度，提高膜的均匀性，另一方面减少仪器维修次数，最大程度的保障生产的连续性。

请再次参阅图4与图5，为了保证每个喷淋件129的喷淋沉积的质量，在本实施例中，每个喷淋件129均设置为圆柱状，且圆柱状的喷淋件129的端面开设有多个喷淋孔131，且多个喷淋孔131的布置形状与晶圆141的形状适配，喷淋孔131用于喷射从对应的气管143输出的气体。一方面，通过多个喷淋孔131的设置能将气体细化，能进一步地保证喷淋沉积后形成的薄膜的均匀性，从而保证产品质量；另一方面，将喷淋件129设置为多个喷淋孔131的设置，能结合加热盘127可转动的特性，使得一个喷淋件129的气孔由于腐蚀堆积面积变小时，可通过其他喷淋件129的喷淋孔131进行补足改善，也能一定改善薄膜厚度的均匀性，保证沉积后得到的产品质量。当然，在其他实施例中，每个喷淋孔131均可采用具有开孔的喷头进行替代，以使得多个喷头可集成为一个喷淋件129，以保证沉积效果和质量，本实施例不做限定。

作为可选的方案，在本实施例中，等离子增强化学气相沉积装置100还包括六个屏蔽罩133。六个屏蔽罩133分别套设于六个喷淋件129的外周侧，且每个喷淋件129的喷淋孔131从对应的屏蔽罩133露出。通过屏蔽罩133的设置，能减少相邻两个喷淋件129在喷淋时互相之间的影响和干涉，从而能保证每个沉积步骤薄膜厚度的精确性和均匀性，减少薄膜部分厚度过薄或过厚，能进一步地保证膜厚的均匀性，保证沉积后薄膜的质量，从而保证产品质量。

需要说明的是，在本实施例中，屏蔽罩133呈圆环状，屏蔽罩133的周向侧部设置有一个或多个安装耳155，每个安装耳155上开设有安装孔157，安装孔157可通过紧固件安装于加热盘127，以保证屏蔽罩133的稳定性和可靠性，从而保证屏蔽作业的有效性，以保证薄膜质量。

请再次参阅图6，在本实施例中，每个晶圆工作件135均包括开设于加热盘127上的两个通槽137，两个通槽137间隔设置，六个晶圆工作件135形成的12个通槽137呈圆周阵列布置。同时，等离子增强化学气相沉积装置100还包括与六个晶圆工作件135一一对应的六个承托组件，每个承托组件均包括能相对加热盘127运动的两个承托杆163，两个承托杆163能分别通过对应的两个通槽137伸出至加热盘127的上方或者能通过对应的两个通槽137缩回至加热盘127的下方。且当承托杆163伸出至加热盘127的上方时，承托杆163用于承托对应位置的晶圆141，当承托杆163缩回至加热盘127下方时，晶圆141支撑于加热盘127。

通过这样设置，使得在放入和取出晶圆141时，可通过驱动结构驱动承托杆163伸出至加热盘127的上方，以便于用户能放入晶圆141。而在需要进行喷淋作业时，则可通过驱动结构驱动承托杆163缩回至加热盘127的下方，以便于晶圆141能支撑于加热盘127上，从而便于在加热环境下进行沉积喷淋作业，以保证产品的质量。

需要说明的是，在本实施例中，承托杆163呈长条杆状结构，两个承托杆163能稳定地支撑晶圆141。同时，驱动承托杆163运动的结构可为气缸、油缸等直线驱动结构，本实施例不做限定。

作为可选的方案，在本实施例中，沉积机构121在六个晶圆工作件135中的任一个相邻的位置上设置有承接件159，承接件159能用于承接晶圆141，并能在驱动机构（例如机械臂）的驱动下实现晶圆141的输入或输出，以使得整个沉积过程能流水线式进行，能保证沉积效率和质量。

请再次参阅图1至图2，在本实施例中，等离子增强化学气相沉积装置100还包括第二驱动机构147，第二驱动机构147可设置为气缸等直线驱动机构，第二驱动机构147设置于框架101，且与安装盘125传动连接，用于驱动安装盘125远离或靠近加热盘127。通过第二驱动机构147的设置，能调节安装盘125与加热盘127之间的距离，从而能调整喷淋件129与晶圆141之间的距离，从而能根据需求获得更均匀的薄膜，能进一步地保证薄膜的均匀性。

作为可选的方案，在本实施例中，框架101上沿竖直方向还分别设置有上位传感器149和下位传感器151，上位传感器149和下位传感器151分别用于与第二驱动机构147匹配，以限制第二驱动机构147驱动安装盘125运动的上下极限位置，保证作业的稳定性、安全性和可靠性，从而进一步地保证产品质量。

需要说明的是，在本实施例中，上位传感器149和下位传感器151均可选择为接触传感器，在其他实施例中，也可以选择为其他能与第二驱动机构147配合进行位置限制的传感器，本实施例不再赘述。

本发明的实施例还提供了一种上述等离子增强化学气相沉积装置100的沉积方法，其包括以下步骤：

S1：控制加热盘127相对框架101转动；

需要说明的是，步骤S1采用控制器控制第一驱动机构145实现，控制器可控制第一驱动机构145以预设速度运行，以使得加热盘127能以预设速度相对框架101转动，从而能带动每个晶圆工作件135上支撑的晶圆141与六个喷淋件129依次相对，以便于进行沉积作业。

S2：控制六个喷淋件129依次对每个晶圆141进行分批次多次沉积，以使晶圆141在多次沉积后达到预设厚度。

需要说明的是，步骤S2采用的是五步喷淋策略，也即在步骤S2中，对每个晶圆141进行五次喷淋沉积的第一个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件129的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%，第五个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%。由于沉积过程中气体在非晶圆区域的沉积会造成原料的损耗，因此将喷淋件129的喷淋量超出预设厚度所需量进行设置。试验表明，上述梯度分布的喷淋策略能够获得均匀性优异的薄膜，并且所获得的膜厚度与预设厚度的偏差满足应用需求。

另一实施方案中，对每个晶圆141进行五次喷淋沉积的第一个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件129的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%，然后在四次喷淋后通过在线测膜机构测量其厚度，将所测量的厚度与预设厚度进行比较后，利用计算机计算出剩余沉积量反馈至控制器，使得控制器能继续控制第五个喷淋件129实现预设厚度的精确补足。上述沉积方法可以在获得均匀性优异的薄膜的基础上进一步提升沉积膜厚的精准度。

还需要说明的是，在步骤S2中，若控制器判断六个喷淋件129中任一个性能下降或损坏，则可控制原本不参与喷淋的第六个喷淋件129加入喷淋作业，以控制剩余五个喷淋件129依次对每个晶圆141进行五次薄膜沉积，以满足五次喷淋需求，保证薄膜厚度以及均匀性。通过这样设置，使得六个喷淋件129能绝大程度满足五次喷淋的需求，从而能保证产品质量。同时，减少停工次数，保障生产的连续性。

下面对本发明的实施例提供的等离子增强化学气相沉积装置100的安装过程、工作原理及有益效果进行详细地介绍：

该等离子增强化学气相沉积装置100进行安装作业时，可由下至上或由上至下将射频匹配器111、气体分配机构113、沉积机构121、冷却机构、真空机构、气箱以及电柜安装于框架101，并将射频匹配器111与气箱连通，将气体分配机构113一端与射频分配器连通，另一端与沉积机构121的多个喷淋件129连通。将冷却机构和真空机构与沉积机构121连通即可。

在利用该等离子增强化学气相沉积装置100进行沉积作业时，首先，通过控制器控制第一驱动机构145以预设速度运行，以使得加热盘127能以预设速度相对框架101转动；其次，通过控制器控制六个喷淋件129依次对每个晶圆141进行分批次多次喷淋沉积，且对每个晶圆141进行喷淋沉积的第一个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件129的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%，第五个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%。同时，也可以对每个晶圆141进行喷淋沉积的第一个喷淋件129的薄膜沉积厚度为预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个喷淋件129的薄膜沉积厚度分别为预设厚度的30%，在四次喷淋后在线测膜机构测量其厚度，并通过第五个喷淋件129实现补足至预设厚度即可。

在上述过程中，该等离子增强化学气相沉积装置100设置有六个喷淋件129和六个晶圆工作件135，晶圆工作件135设置在能相对框架101转动的加热盘127上，因而在进行薄膜沉积作业时，可驱动加热盘127转动，以使得每个晶圆工作件135上安装的晶圆141能通过六个喷淋件129进行分批次多次薄膜沉积，多次沉积相较于一次性沉积而言可控性更高，因而每次沉积的薄膜的厚度精确性和均匀性相对较高，从而使得薄膜整体的均匀性得到保证。同时，由于加热盘127处于转动状态，因而晶圆141整个沉积过程处于动态，相较于静态沉积的沉积腔室124内某个位置等离子体密度过高或过低而言，动态沉积能适应整个沉积腔室124内的等离子体的密度分布，能进一步地保证薄膜沉积过程的均匀性。

综上所述，本发明的实施例提供了一种晶圆141表面薄膜沉积均匀的等离子增强化学气相沉积装置100和等离子增强化学气相沉积装置100的沉积方法。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，其特征在于，所述等离子增强化学气相沉积装置包括：

框架；

气箱，设置于所述框架；

射频匹配器，设置于所述框架，且与所述气箱连通，用于处理所述气箱输出的气体；

气体分配机构，设置于所述框架，且与所述射频匹配器连通，用于接收所述射频匹配器处理后的气体；

沉积机构，设置于所述框架，且包括六个喷淋件、加热盘及六个晶圆工作件；每个所述喷淋件均通过气管与所述气体分配机构连通；所述加热盘能相对所述框架转动；六个所述晶圆工作件间隔设置于所述加热盘，用于安装晶圆，每个所述晶圆工作件能在所述加热盘相对所述框架转动时依次与六个所述喷淋件相对；且在六个所述喷淋件中，任意连续五个所述喷淋件被配置为依次对每个所述晶圆进行五次薄膜沉积，且五次薄膜沉积中的第一个和最后一个所述喷淋件的薄膜沉积厚度小于中间的所述喷淋件的薄膜沉积厚度，且第一个所述喷淋件连接的所述气管的直径为a，第二个、第三个以及第四个所述喷淋件连接的所述气管的直径为3a，第五个所述喷淋件连接的所述气管的直径为a，a的取值范围为4mm~6mm；每个所述喷淋件的端面开设有多个喷淋孔，且多个所述喷淋孔的布置形状与所述晶圆的形状适配，所述喷淋孔用于喷射从对应的所述气管输出的气体；所述等离子增强化学气相沉积装置还包括六个屏蔽罩，六个所述屏蔽罩分别套设于六个所述喷淋件的外周侧，且每个所述喷淋件的所述喷淋孔从对应的所述屏蔽罩露出；

在线测膜机构和与所述在线测膜机构电连接的控制器；所述在线测膜机构设置于框架或所述加热盘，且用于在六个所述喷淋件依次进行四次喷淋后测量所述晶圆表面的薄膜沉积厚度；控制器与每个所述喷淋件均电连接；

且每个所述晶圆工作件均包括开设于所述加热盘上的两个通槽，两个所述通槽间隔设置；所述等离子增强化学气相沉积装置还包括与六个所述晶圆工作件一一对应的六个承托组件，每个所述承托组件均包括能相对所述加热盘运动的两个承托杆，两个所述承托杆能分别通过对应的两个所述通槽伸出至所述加热盘的上方或者能通过对应的两个所述通槽缩回至所述加热盘的下方；当所述承托杆伸出至所述加热盘的上方时，所述承托杆用于承托对应位置的所述晶圆，当所述承托杆缩回至所述加热盘下方时，所述晶圆支撑于所述加热盘；

所述沉积方法包括：

控制所述加热盘相对所述框架转动；

控制六个所述喷淋件中的任意连续五个所述喷淋件依次对每个所述晶圆进行五次薄膜沉积，且通过所述控制器根据四次喷淋后测量得到的沉积厚度与预设厚度的差值，控制第五个所述喷淋件进行喷淋沉积以使所述晶圆表面的薄膜沉积厚度达到所述预设厚度；且五次薄膜沉积中第一个所述喷淋件的薄膜沉积厚度为所述预设厚度的10%，第二个、第三个以及第四个所述喷淋件的薄膜沉积厚度分别为所述预设厚度的30%。

2.根据权利要求1所述的等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，其特征在于：

所述等离子增强化学气相沉积装置的每个所述喷淋件与所述气体分配机构连通的所述气管上均设置有阀体，所述阀体用于连通或断开对应的所述喷淋件与所述气体分配机构的通路，且每个阀体均能调节对应所述气管的开度。

3.根据权利要求1所述的等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，其特征在于：

所述等离子增强化学气相沉积装置还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构设置于所述框架，所述第一驱动机构与所述加热盘传动连接，用于驱动所述加热盘相对所述框架转动。

4.根据权利要求1所述的等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，其特征在于：

所述等离子增强化学气相沉积装置还包括安装盘和第二驱动机构，六个所述喷淋件间隔安装于所述安装盘；所述第二驱动机构设置于所述框架，所述第二驱动机构与所述安装盘传动连接，用于驱动所述安装盘远离或靠近所述加热盘。

5.根据权利要求1所述的等离子增强化学气相沉积装置的沉积方法，其特征在于：

所述等离子增强化学气相沉积装置还包括沉积罩和抽真空机构，所述沉积罩罩设于所述沉积机构外，并围成沉积腔室；所述抽真空机构与所述沉积腔室连通，用于对所述沉积腔室进行抽真空处理。

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