CN116024553A - 多站式沉积腔、沉积腔的控制方法以及半导体加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多站式沉积腔、一种多站式沉积腔的控制方法、一种半导体器件的加工装置以及一种计算机可读存储介质。该多站式沉积腔包括：多个晶圆托盘，用于承载多个晶圆，以对各晶圆进行同步的薄膜沉积反应；以及喷淋盖，包括多个喷淋头，其中，每一喷淋头对应一个晶圆托盘，喷淋头的边缘设置有气体喷射口，用于在进行薄膜沉积反应之前，在晶圆托盘的边缘喷气形成气帘。通过在每站周围增加气帘，本发明能够在多站式沉积腔中的狭小空间内实现站与站之间有效阻隔，从而避免了共通区域成膜及微粒的产生。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种多站式沉积腔、沉积腔的控制方法、半导体加工装置以及对应的计算机可读存储介质。
背景技术
半导体领域中，化学气相沉积设备中的多站沉积腔室中的空间狭小，站与站之间无法通过硬件设计做到有效阻隔，从而会在站与站之间的共通区域产生大量微粒(particle)甚至成膜，以妨碍气相沉积。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种站间阻隔技术，用于在多站式沉积腔中的狭小空间内实现站与站之间的有效阻隔，从而避免共通区域成膜及微粒的产生。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种多站式沉积腔、沉积腔的控制方法、半导体加工装置以及对应的计算机可读存储介质，能够通过在每站周围增加气帘的方式实现站与站之间有效阻隔，从而避免了共通区域成膜及微粒的产生。
具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述多站式沉积腔包括：多个晶圆托盘，用于承载多个晶圆，以对各所述晶圆进行同步的薄膜沉积反应；以及喷淋盖，包括多个喷淋头，其中，每一所述喷淋头对应一个所述晶圆托盘，所述喷淋头的边缘设置有气体喷射口，用于在进行所述薄膜沉积反应之前，在所述晶圆托盘的边缘喷气形成气帘。
进一步地，在本发明的一些实施例中，上述多站式沉积腔还包括：多个抽气环，其中，各所述抽气环分别环绕一个所述晶圆托盘，并正对一个所述气体喷射口，用于竖直吸收所述气帘的气体。
进一步地，在本发明的一些实施例中，上述多站式沉积腔还包括RPS入口，经由RPS通道连接所述喷淋盖，用于经由所述多个喷淋头向对应的晶圆托盘上方提供等离子体；反应气体入口，经由所述RPS通道连接所述喷淋盖，用于经由所述多个喷淋头向对应的晶圆托盘上方提供反应气体；以及气帘气体入口，经由气帘气道连接所述多个喷淋头边缘的气体喷射口，用于在进行所述薄膜沉积反应之前，向各所述气体喷射口提供气帘气体。
进一步地，在本发明的一些实施例中，上述多站式沉积腔还包括吹扫气体入口，经由所述RPS通道连接所述喷淋盖，用于经由所述多个喷淋头向对应的晶圆托盘上方提供吹扫气体。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述多站式沉积腔被配置为：经由前端的传输腔获取多个待沉积薄膜的晶圆，并将多个所述晶圆分别放置到对应的晶圆托盘；经由各所述喷淋头边缘的气体喷射口，在各所述晶圆托盘的边缘喷气形成气帘，以隔绝各所述晶圆托盘上方的反应区域与各所述晶圆托盘之间的共通区域；向各所述晶圆托盘上方的反应区域通入等离子体及反应气体，以对各所述晶圆进行同步的薄膜沉积反应；经由所述气帘气体入口和/或所述吹扫气体入口，向所述反应区域及所述共通区域通入吹扫气体，以吹扫所述多站式沉积腔；停止通入所述气帘气体及所述吹扫气体；以及向所述传输腔传输经过所述薄膜沉积反应的晶圆。
进一步地，在本发明的一些实施例中，上述多站式沉积腔还包括真空机械臂，设于所述多个晶圆托盘之间的所述共通区域，用于在所述多站式沉积腔与前端的传输腔之间传输晶圆。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述薄膜沉积反应选自等离子体增强化学的气相沉积反应、原子层沉积反应、次常压化学气相沉积反应中的一者。
此外，根据本发明的第二方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第一方面提供的上述反应腔的清洁方法。
此外，根据本发明的第二方面提供的多站式沉积腔的控制方法，包括以下步骤：经由前端的传输腔获取多个待沉积薄膜的晶圆，并将多个所述晶圆分别放置到对应的晶圆托盘；经由各所述晶圆托盘上方的喷淋头边缘的气体喷射口，在各所述晶圆托盘的边缘喷气形成气帘，以隔绝各所述晶圆托盘上方的反应区域与各所述晶圆托盘之间的共通区域；向各所述晶圆托盘上方的反应区域通入等离子体及反应气体，以对各所述晶圆进行同步的薄膜沉积反应；向所述反应区域及所述共通区域通入吹扫气体，以吹扫所述多站式沉积腔；停止通入气帘气体及所述吹扫气体；以及向所述传输腔传输经过所述薄膜沉积反应的晶圆。
此外，根据本发明的第三方面提供的上述半导体器件的加工装置，包括前端模块、装载腔、传输腔，以及如权利要求1～7中任一项所述的多站式沉积腔。
此外，根据本发明的第四方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第二方面提供的上述多站式沉积腔的控制方法。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体加工设备的示意图。
图2示出了根据本发明的一些实施例提供的多站式沉积腔的喷淋盖的结构示意图。
图3示出了根据本发明的一些实施例提供的多站式沉积腔的喷淋盖的剖面示意图。
图4示出了根据本发明的一些实施例提供的多站式沉积腔的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，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。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
如上所述，半导体领域中，化学气相沉积设备中的多站沉积腔室中的空间狭小，站与站之间无法通过硬件设计做到有效阻隔，从而会在站与站之间的共通区域产生大量微粒(particle)甚至成膜，以妨碍气相沉积。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种多站式沉积腔、多站式沉积腔的控制方法、半导体加工装置以及对应的计算机可读存储介质，能够通过在每站周围增加气帘的方式实现了站与站之间有效阻隔，从而避免了共通区域成膜及微粒的产生。
在一些非限制性的实施例中，本发明的第二方面提供的上述多站式沉积腔的控制方法可以经由本发明的第一方面提供的上述多站式沉积腔来实施。该多站式沉积腔可以被配置于本发明的第四方面提供的上述半导体加工设备，其中配置有存储器及处理器。该存储器包括但不限于本发明的第四方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该处理器连接存储器，并被配置用于执行该存储器上存储的计算机指令，以实施本发明的第二方面提供的上述多站式沉积腔的控制方法。
请结合参考图1以及图2。图1示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体加工设备的示意图。图2示出了根据本发明的一些实施例提供的多站式沉积腔的结构示意图。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，本发明的第四方面提供的半导体加工设备可以包括前端模块11、装载腔12、传输腔13，以及上述多站式沉积腔14。该前端模块11用于连接外界，用于从外界获取待加工的晶圆，并向外界传输完成加工的晶圆。该装载腔12设于前端模块11之后，用于实现大气侧与真空侧之间的隔离和转换。该传输腔13连接该装载腔12与至少一个沉积腔14，用于从装载腔12获取待加工的晶圆并将各待加工晶圆传输到对应的沉积腔14，并从各沉积腔14获取完成加工晶圆并将其传输到装载腔12。该多站式沉积腔14中包括多个平行设置的沉积腔室，用于同时对多个待加工晶圆进行平行的薄膜沉积反应。在此，该薄膜沉积反应可以选自等离子体增强化学(PECVD)的气相沉积反应、原子层沉积(ALD)反应、次常压化学气相沉积(SACVD)反应中的一者。
如图2以及图3所示，在本发明的一些实施例中，本发明的第一方面提供的多站式沉积腔14可以包括多个晶圆托盘以及喷淋盖21。在此，该多个晶圆托盘可以用于承载多个晶圆，以对各晶圆进行同步的薄膜沉积反应。该喷淋盖21可以包括多个喷淋头211，其中，每一喷淋头211可以对应一个晶圆托盘。上述喷淋头211的边缘可以设置有气体喷射口，用于在进行薄膜沉积反应之前，在该晶圆托盘的边缘喷气形成气帘。
进一步地，在本发明的一些实施例中，上述多站式沉积腔还可以包括多个抽气环。在此，上述各抽气环可以分别环绕一个上述晶圆托盘，并正对一个上述气体喷射口，用于竖直吸收所述气帘的气体。
进一步地，在本发明的一些实施例中，上述多站式沉积腔还可以包括真空机械臂。该真空机械臂可以设于上述多个晶圆托盘之间的共通区域，用于在上述多站式沉积腔与前端的传输腔13之间传输晶圆。
请进一步参考图3。图3示出了根据本发明的一些实施例提供的多站式沉积腔的结构示意图。
如图4所示，上述多站式沉积腔还可以包括RPS入口31、反应气体入口32以及气帘气体入口34。该RPS入口31可以经由RPS通道连接上述喷淋盖21，用于经由上述多个喷淋头211向对应的晶圆托盘上方提供等离子体。该反应气体入口32可以经由所述RPS通道连接上述喷淋盖21，用于经由多个喷淋头211向对应的晶圆托盘上方提供反应气体。该气帘气体入口34可以经由独立的气帘气道连接上述多个喷淋头211边缘的气体喷射口，用于在进行所述薄膜沉积反应之前，向各气体喷射口提供气帘气体。
进一步地，在本发明的一些实施例中，上述多站式沉积腔还可以包括吹扫气体入口33。该吹扫气体入口33可以经由上述RPS通道连接上述喷淋盖21，用于经由多个喷淋头211向对应的晶圆托盘上方提供吹扫气体。
以下将结合一些多站式沉积腔的控制方法的实施例来描述上述多站式沉积腔的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些控制方法的实施例只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该多站式沉积腔的全部功能或全部工作方式。同样地，该多站式沉积腔也只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，不对这些多站式沉积腔的控制方法中各步骤的执行主体构成限制。
请参考图4。图4示出了根据本发明的一些实施例提供的多站式沉积腔的控制方法的流程示意图。
如图4所示，在沉积过程中，多站式沉积腔14可以首先经由前端的传输腔13获取多个待沉积薄膜的晶圆，并将多个晶圆分别放置到对应的晶圆托盘。在将晶圆放置于晶圆托盘之后，多站式沉积腔14还可以经由各晶圆托盘上方的喷淋头211边缘的气体喷射口，在各晶圆托盘的边缘喷气形成气帘，以隔绝各晶圆托盘上方的反应区域与各晶圆托盘之间的共通区域。之后，多站式沉积腔14可以向各晶圆托盘上方的反应区域通入等离子体及反应气体，以对各晶圆进行同步的薄膜沉积反应。再之后，多站式沉积腔14可以向上述反应区域及共通区域通入吹扫气体，以吹扫该多站式沉积腔。在上述吹扫完成之后，多站式沉积腔14可以停止通入气帘气体及上述吹扫气体并向上述传输腔13传输经过上述薄膜沉积反应的晶圆。如此，本发明便可以在进行薄膜沉积反应之前，在晶圆托盘的边缘喷气形成气帘，并通过在每站周围增加气帘的方式实现站与站之间有效阻隔，从而避免了共通区域成膜及微粒的产生。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
Claims (10)
1.一种多站式沉积腔，其特征在于，包括：
多个晶圆托盘，用于承载多个晶圆，以对各所述晶圆进行同步的薄膜沉积反应；以及
喷淋盖，包括多个喷淋头，其中，每一所述喷淋头对应一个所述晶圆托盘，所述喷淋头的边缘设置有气体喷射口，用于在进行所述薄膜沉积反应之前，在所述晶圆托盘的边缘喷气形成气帘。
2.如权利要求1所述的多站式沉积腔，其特征在于，还包括：
多个抽气环，其中，各所述抽气环分别环绕一个所述晶圆托盘，并正对一个所述气体喷射口，用于竖直吸收所述气帘的气体。
3.如权利要求1所述的多站式沉积腔，其特征在于，还包括：
RPS入口，经由RPS通道连接所述喷淋盖，用于经由所述多个喷淋头向对应的晶圆托盘上方提供等离子体；
反应气体入口，经由所述RPS通道连接所述喷淋盖，用于经由所述多个喷淋头向对应的晶圆托盘上方提供反应气体；以及
气帘气体入口，经由气帘气道连接所述多个喷淋头边缘的气体喷射口，用于在进行所述薄膜沉积反应之前，向各所述气体喷射口提供气帘气体。
4.如权利要求3所述的多站式沉积腔，其特征在于，还包括：
吹扫气体入口，经由所述RPS通道连接所述喷淋盖，用于经由所述多个喷淋头向对应的晶圆托盘上方提供吹扫气体。
5.如权利要求3或4所述的多站式沉积腔，其特征在于，所述多站式沉积腔被配置为：
经由前端的传输腔获取多个待沉积薄膜的晶圆，并将多个所述晶圆分别放置到对应的晶圆托盘；
经由各所述喷淋头边缘的气体喷射口，在各所述晶圆托盘的边缘喷气形成气帘，以隔绝各所述晶圆托盘上方的反应区域与各所述晶圆托盘之间的共通区域；
向各所述晶圆托盘上方的反应区域通入等离子体及反应气体，以对各所述晶圆进行同步的薄膜沉积反应；
经由所述气帘气体入口和/或吹扫气体入口，向所述反应区域及所述共通区域通入吹扫气体，以吹扫所述多站式沉积腔；
停止通入所述气帘气体及所述吹扫气体；以及
向所述传输腔传输经过所述薄膜沉积反应的晶圆。
6.如权利要求5所述的多站式沉积腔，其特征在于，还包括：
真空机械臂，设于所述多个晶圆托盘之间的所述共通区域，用于在所述多站式沉积腔与前端的传输腔之间传输晶圆。
7.如权利要求1所述的多站式沉积腔，其特征在于，所述薄膜沉积反应选自等离子体增强化学的气相沉积反应、原子层沉积反应、次常压化学气相沉积反应中的一者。
8.一种多站式沉积腔的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
经由前端的传输腔获取多个待沉积薄膜的晶圆，并将多个所述晶圆分别放置到对应的晶圆托盘；
经由各所述晶圆托盘上方的喷淋头边缘的气体喷射口，在各所述晶圆托盘的边缘喷气形成气帘，以隔绝各所述晶圆托盘上方的反应区域与各所述晶圆托盘之间的共通区域；
向各所述晶圆托盘上方的反应区域通入等离子体及反应气体，以对各所述晶圆进行同步的薄膜沉积反应；
向所述反应区域及所述共通区域通入吹扫气体，以吹扫所述多站式沉积腔；
停止通入气帘气体及所述吹扫气体；以及
向所述传输腔传输经过所述薄膜沉积反应的晶圆。
9.一种半导体器件的加工装置，其特征在于，包括前端模块、装载腔、传输腔，以及如权利要求1～7中任一项所述的多站式沉积腔。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求8所述的多站式沉积腔的控制方法。
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|---|---|---|---|---|
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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