CN117127265A - 扩散炉及其气体供应管路以及气体供应方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扩散炉及其气体供应管路以及气体供应方法。气体供应管路包括：第一气体管路，其输入端连接清洗气体源、输出端连接扩散炉腔体的一喷射装置；第二气体管路，其输入端连接惰性气体源、输出端连接第一气体管路；第三气体管路，其输入端连接惰性气体源、输出端连接喷射装置。在进行气体沉积时，通过第三气体管路向扩散炉腔体内通入惰性气体；在进行清洗时，通过第一气体管路和第二气体管路向扩散炉腔体内通入清洗气体和惰性气体的混合气。本发明可以解决现有技术中沉积过程中通过清洗气体管路通入惰性气体，使得惰性气体将清洗气体管路中的金属粒子带入腔体内，导致晶片表面发生金属污染，降低晶片的良率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种扩散炉及其气体供应管路以及气体供应方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，需要将晶片置于扩散炉中对晶片进行沉积处理，即在晶片的表面沉积薄膜，沉积过程中会产生残留气体，这些残留气体附着在扩散炉内的石英表面，形成粉状物或颗粒，随着工艺过程的反复进行和时间累积，石英表面附着的粉状物或颗粒这些残留物逐渐变厚，附着力下降，部分残留物会从石英的表面滑落，滑落的残留物会落在晶片的表面，对晶片产生污染，严重影响产品良率。
目前，可采用用HF+F2(氢氟酸气+氟气)来进行扩散炉的内外管(Inner/OuterTube)的生成物的干洗(dry clean)模式。清洗气体氢氟酸气在进入扩散炉腔体Tube内dryclean之前必须一直保持气体状态防止液化腐蚀管路，可是随着时间推移，尽管对管路做了相关钝化，但是还是发现在靠近腔体的HF管路有白色氟化生成物产生，并进而腐蚀管路形成金属粒子(具体是Fe粒子)污染。
同时，在沉积过程中，为了防止扩散炉腔体内部的气体回流导致管路中沉积颗粒物的问题，需要对HF管路给予正向气流，具体是将一路少量的惰性气体(例如氮气N2)从吹扫管路通过HF管路的流量控制器MFC然后经过特气气动阀NG Valve再通过喷射装置injector通入腔体内。然而，由于沉积过程中存在将惰性气体通过HF管路通入腔体的情况，使得惰性气体将HF管路中的金属粒子带入腔体内，导致晶片表面发生金属污染，降低晶片的良率。
发明内容
本发明的目的是提供一种扩散炉及其气体供应管路以及气体供应方法，以解决现有技术中沉积过程中通过清洗气体管路通入惰性气体，使得惰性气体将清洗气体管路中的金属粒子带入腔体内，导致晶片表面发生金属污染，降低晶片的良率的问题。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种扩散炉的气体供应管路，包括：
第一气体管路，其输入端连接清洗气体源、输出端连接扩散炉腔体的一喷射装置；
第二气体管路，其输入端连接惰性气体源、输出端连接所述第一气体管路；
第三气体管路，其输入端连接所述惰性气体源、输出端连接所述喷射装置。
可选的，所述第一气体管路的输出端和所述第三气体管路的输出端通过一个两向三通阀连接所述喷射装置。
可选的，所述两向三通阀包括两个阀门控制件，分别用于控制所述第一气体管路和所述第三气体管路的气体通入所述喷射装置。
可选的，所述第三气体管路靠近输入端处设有第一气动阀，用于控制所述第三气体管路的开闭。
可选的，所述第三气体管路上设有第一流量控制阀，用于控制所述第三气体管路中的气体流量。
可选的，所述惰性气体源为氮气源。
可选的，所述清洗气体源为氢氟酸气体源。
一种扩散炉，包括：
腔体，用于对多个晶片进行沉积处理；
如上文任一项所述的扩散炉的气体供应管路，用于向所述腔体内通入清洗气体和惰性气体。
一种扩散炉的气体供应方法，采用如上文任一项所述的扩散炉的气体供应管路实现，所述方法包括：
在进行气体沉积时，通过所述第三气体管路向所述扩散炉腔体内通入惰性气体；
在进行清洗时，通过所述第一气体管路和所述第二气体管路向所述扩散炉腔体内通入清洗气体和惰性气体的混合气。
可选的，在清洗后，停止向所述第一气体管路通入所述清洗气体，并继续向所述第二气体管路通入所述惰性气体，用于清除所述第一气体管路中的清洗气体。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
采用一路独立的惰性气体管路，在沉积过程中将惰性气体通过该独立的惰性气体管路由喷射装置通入腔体内，即使清洗气体管路中有金属Fe粒子形成，也不会被惰性气体带入腔体内，造成晶片表面的金属粒子污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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的附图：
图1为现有技术的扩散炉的气体供应管路的结构图；
图2为本发明提供的扩散炉的气体供应管路的结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。
如背景技术所述，清洗气体管路靠近腔体的部分有氟化生成物产生，会腐蚀管路形成Fe粒子污染。同时在沉积过程中，一路少量的惰性气体会经过该清洗气体管路由喷射装置通入腔体，以防止腔体内部气体回流至清洗气体管路导致沉积颗粒的问题。由此，在沉积过程中该惰性气体会将该清洗气体管路中的Fe粒子带入腔体内，导致晶片表面发生金属污染，降低晶片的良率。
请参考图1，现有的扩散炉包括腔体100，用于对多个晶片进行沉积处理，多个晶片在腔体内沿竖直方向依次放置。该腔体100设有清洗气体管路1，输入端连接清洗气体源(例如是氢氟酸HF气体源)、输出端连接扩散炉腔体100的喷射装置(未示出)，该清洗气体管路上依次设有气动阀XF11(用于控制该清洗气体管路1的开闭)、流量控制阀MFC(用于控制该清洗气体的流量)、气动阀NG(用于控制清洗气体是否通入喷射装置)，在气动阀NG之前还设有气动阀NP，用于控制该清洗气体管路1接入通风口VENT。此外，还设有吹扫气体管路2，其输入端连接吹扫气体源(即惰性气体源，例如可以是氮气N2)、输出端连接该清洗气体管路1，具体的其输出端连接在该清洗气体管路1中气动阀XF11与流量控制阀MFC之间的区段上。该吹扫气体管路2上设有流量控制阀MFC(用于控制该吹扫气体的流量)和气动阀XF13(用于控制该吹扫气体管路2的开闭)。此外，还设有排气口EXH，用于排出腔体100内的气体。
可以理解的是，扩散炉还设有其它气体供应管路，例如用于向腔体内通入沉积气体的管路，具体的管路设置情况为现有技术，在此不做赘述。
图1所示的气体供应管路的气体供应方法为：
在进行清洗时，打开气动阀XF11、NG和XF13，通过该清洗气体管路1和该吹扫气体管路2向扩散炉腔体100内通入清洗气体和惰性气体的混合气。进一步的，清洗完成后，关闭气动阀XF11和NG，并打开气动阀NP，继续向该吹扫气体管路2通入惰性气体，对清洗气体管路1进行吹扫，以清除该清洗气体管路1中的清洗气体。
在进行气体沉积时，打开气动阀XF13和NG，通过该吹扫气体管路2和清洗气体管路1向腔体100内通入少量的惰性气体，以避免腔体100内部气体回流至清洗气体管路1导致沉积颗粒的问题。
为解决现有技术存在的问题，本发明在图1所示的气体供应管路的基础上，从惰性气体源额外分出一路通过该喷射装置通入腔体100内，这样在沉积过程中通过分出的这一路管路向腔体100内通入惰性气体，即使该清洗气体管路1中有Fe粒子形成，也不会被惰性气体带入腔体100内，造成晶片表面的金属粒子污染。
具体的，如图2所示，本发明提供的扩散炉的气体供应管路，包括第一气体管路10、第二气体管路20和第三气体管路30。其中，第一气体管路10的输入端连接清洗气体源、输出端连接腔体100的喷射装置；第二气体管路20的输入端连接惰性气体源、输出端连接所述第一气体管路10；第三气体管路30的输入端连接所述惰性气体源、输出端连接所述喷射装置。
其中，所述第一气体管路10和所述第二气体管路20与上述图1所示的清洗气体管路1和吹扫气体管路2相类似，在此不做赘述。
具体的，所述第一气体管路10的输出端和所述第三气体管路30的输出端通过一个两向三通阀40连接所述喷射装置。所述两向三通阀40包括两个阀门控制件NG和IP，分别用于控制所述第一气体管路10和所述第三气体管路30的气体通入所述喷射装置，且两个阀门控制件不能同时开启。即，当阀门控制件NG开启时，所述两向三通阀40允许所述第一气体管路10中的气体通过，当阀门控制件IP开启时，所述两向三通阀40允许所述第三气体管路30中的气体通过。
进一步的，所述第三气体管路30靠近输入端处设有第一气动阀XF15，用于控制所述第三气体管路的开闭。
进一步的，所述第三气体管路30上设有第一流量控制阀MFC1，用于控制所述第三气体管路中的气体流量。
本发明增加一路独立的第三气体管路30用于在晶片沉积长膜过程中向腔体100输送惰性气体，并在输出端采用两向三通阀40与第一气体管路10的输出端共同接入喷射装置，以此来避免第一气体管路10中的金属Fe粒子污染腔体中的晶片。可选的，可以在日常的维护PM中进行月测ICPMAS(电感耦合等离子体质谱测试)来侦测第一气体管路10是否出现相关的金属Fe粒子污染问题。
结合图2所示，本发明提供的气体供应管路的气体供应方法为：
在进行清洗时，打开气动阀XF11、XF13和阀门控制件NG，通过第一气体管路10和第二气体管路20向扩散炉腔体100内通入清洗气体和惰性气体的混合气。进一步的，清洗完成后，关闭气动阀XF11和阀门控制件NG，并打开气动阀NP，继续向该第二气体管路20通入惰性气体，对第一气体管路10进行吹扫，以清除第一气体管路10中的清洗气体。
在进行气体沉积时，打开第一气动阀XF15和阀门控制件IP，通过第三气体管路30向腔体100内通入少量的惰性气体，以避免腔体100内部气体回流至第一气体管路10导致沉积颗粒的问题。
基于同一发明构思，本发明还提供一种扩散炉，包括：腔体，用于对多个晶片进行沉积处理；如上文所述的扩散炉的气体供应管路，用于向所述腔体内通入清洗气体和惰性气体。
基于同一发明构思，本发明还提供一种扩散炉的气体供应方法，采用如上文所述的扩散炉的气体供应管路实现，所述方法包括：
在进行气体沉积时，通过所述第三气体管路向所述扩散炉腔体内通入惰性气体；
在进行清洗时，通过所述第一气体管路和所述第二气体管路向所述扩散炉腔体内通入清洗气体和惰性气体的混合气。
进一步的，在清洗后，停止向所述第一气体管路通入所述清洗气体，并继续向所述第二气体管路通入所述惰性气体，用于清除所述第一气体管路中的清洗气体。
综上所述，本发明采用一路独立的惰性气体管路，在沉积过程中将惰性气体通过该独立的惰性气体管路由喷射装置通入腔体内，即使清洗气体管路中有Fe粒子形成，也不会被惰性气体带入腔体内，造成晶片表面的金属粒子污染。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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 (10)
1.一种扩散炉的气体供应管路，其特征在于，包括：
第一气体管路，其输入端连接清洗气体源、输出端连接扩散炉腔体的一喷射装置；
第二气体管路，其输入端连接惰性气体源、输出端连接所述第一气体管路；
第三气体管路，其输入端连接所述惰性气体源、输出端连接所述喷射装置。
2.如权利要求1所述的扩散炉的气体供应管路，其特征在于，所述第一气体管路的输出端和所述第三气体管路的输出端通过一个两向三通阀连接所述喷射装置。
3.如权利要求2所述的扩散炉的气体供应管路，其特征在于，所述两向三通阀包括两个阀门控制件，分别用于控制所述第一气体管路和所述第三气体管路的气体通入所述喷射装置。
4.如权利要求1所述的扩散炉的气体供应管路，其特征在于，所述第三气体管路靠近输入端处设有第一气动阀，用于控制所述第三气体管路的开闭。
5.如权利要求1所述的扩散炉的气体供应管路，其特征在于，所述第三气体管路上设有第一流量控制阀，用于控制所述第三气体管路中的气体流量。
6.如权利要求1所述的扩散炉的气体供应管路，其特征在于，所述惰性气体源为氮气源。
7.如权利要求1所述的扩散炉的气体供应管路，其特征在于，所述清洗气体源为氢氟酸气体源。
8.一种扩散炉，其特征在于，包括：
腔体，用于对多个晶片进行沉积处理；
如权利要求1至7任一项所述的扩散炉的气体供应管路，用于向所述腔体内通入清洗气体和惰性气体。
9.一种扩散炉的气体供应方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的扩散炉的气体供应管路实现，所述方法包括：
在进行气体沉积时，通过所述第三气体管路向所述扩散炉腔体内通入惰性气体；
在进行清洗时，通过所述第一气体管路和所述第二气体管路向所述扩散炉腔体内通入清洗气体和惰性气体的混合气。
10.如权利要求9所述的扩散炉的气体供应方法，其特征在于，在清洗后，停止向所述第一气体管路通入所述清洗气体，并继续向所述第二气体管路通入所述惰性气体，用于清除所述第一气体管路中的清洗气体。
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