CN201136892Y - 低压化学气相淀积反应系统 - Google Patents
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Abstract
一种LPCVD反应系统，包含提供反应气体的气体源、流量控制器、气体喷放装置以及反应腔室，所述气体源、流量控制器和气体喷放装置通过气体管路顺序相接；所述反应气体由所述气体源流出，经由所述流量控制器及气体喷放装置进入所述反应腔室；所述反应系统还包含压力控制器，所述压力控制器与连接气体源和流量控制器的气体管路以及连接流量控制器和气体喷放装置的气体管路分别相连；所述流量控制器为低压流量控制器。可增强进入其内的流量控制器的氟化氢气体的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种低压化学气相淀积反应系统。
背景技术
化学气相淀积(CVD)是通过气体混合后发生化学反应以在硅片表面淀积膜层的工艺。通常，CVD反应系统利用不同的设计，以生成具有质量差异的膜。根据反应系统内反应腔室中压力的不同，CVD反应系统包含常压CVD(APCVD)反应系统和低压CVD(LPCVD)反应系统。与APCVD相比，LPCVD反应系统具有更低的成本、更高的产量及更好的膜性能，继而得到更为广泛的应用。
实际生产发现，应用所述LPCVD反应系统完成淀积膜层的操作后，上述反应腔室壁上通常会形成有沉积物，所述沉积物包括颗粒及具有一定分布的膜层。为减少所述沉积物，通常需对反应系统进行定期清洗。实际生产中，未清洗掉的所述沉积物易在反应过程中发生剥落，剥落的所述沉积物将随空气运动并停留在晶片上，形成微粒缺陷，进而，导致缺陷和成品率降低。
如何增强微粒去除效果历来为业界所重视，2006年3月8日公开的公开号为CN 1743504A的中国专利申请中提供了一种反应系统性能的改良方法，通过在反应系统内原始气体中加入氟甲烷气体，并将晶片改良为具有感光材料的晶片，以在反应系统壁上产生不容易松动落下的紧密高分子聚合物，可保持反应系统内的工艺状态，进而实现改善微粒污染的目的。
然而，应用上述方法优化微粒去除效果时，需引入新的反应气体，且需将晶片改为具有感光材料的晶片(如在所述晶片表面涂覆光致抗蚀剂层)，工艺复杂。
实践中，基于生产和安全的考虑，大多采用原位清洗的方法对所述反应系统进行定期清洗。对于LPCVD反应系统，可采用能与反应腔室壁上残留的膜层及颗粒发生反应的氟化氢气体作为清洗时的反应气体，以与残留的膜层及颗粒生成挥发性的生成物并排出系统。
当前，如图1所示，LPCVD反应系统包含提供反应气体的气体源10、ATM(auto machine，自动)流量控制器20、气体喷放装置30以及反应腔室40，所述气体源10、ATM流量控制器20和气体喷放装置30通过气体管路50顺序相接；所述反应气体由所述气体源10流出，经由所述ATM流量控制器20及气体喷放装置30进入所述反应腔室40；所述反应系统还包含压力控制器60，所述压力控制器60与气体管路50相连，以控制进入所述ATM流量控制器20及气体喷放装置30的反应气体的压力。即，气体源10提供的反应气体氟化氢经由所述气体管路50及ATM流量控制器20后，进入所述反应腔室40，进入所述反应腔室40内的反应气体与位于所述反应腔室40壁上的沉积物发生反应，实现去除所述沉积物的目的。
然而，实际生产发现，进入所述ATM流量控制器20的氟化氢气体的稳定性较差，而不稳定的氟化氢气体易造成在清洗上述LPCVD反应系统时，难以均匀地去除残留于所述反应腔室40壁上的沉积物，致使微粒去除效果有限，如何增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性成为本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种低压化学气相淀积反应系统，可增强进入其内的流量控制器的氟化氢气体的稳定性。
本实用新型提供的一种低压化学气相淀积反应系统，包含提供反应气体的气体源、流量控制器、气体喷放装置以及反应腔室，所述气体源、流量控制器和气体喷放装置通过气体管路顺序相接；所述反应气体由所述气体源流出，经由所述流量控制器及气体喷放装置进入所述反应腔室；所述反应系统还包含压力控制器，所述压力控制器与连接气体源和流量控制器的气体管路以及连接流量控制器和气体喷放装置的气体管路分别相连；所述流量控制器为低压流量控制器。
可选地，所述低压流量控制器可承受的反应气体的压力范围为100～760托；可选地，所述低压流量控制器为FC-PA786CT-BF-P30046；在所述气体源和流量控制器之间的气体管路外壁还连接有用以加热流经所述气体管路的反应气体的控温装置；可选地，所述控温装置与所述气体管路可拆卸连接；可选地，所述控温装置为加热带；可选地，所述加热带为FTC5S-35225M；可选地，所述加热带数目为至少一个；可选地，所述加热带数目大于一个时，与所述气体管路相连的各所述加热带间距离相等；可选地，流经所述气体管路的反应气体的温度范围为45～55摄氏度。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
上述技术方案提供的低压化学气相淀积反应系统，通过改变流量控制装置的类型，即将ATM MFC变换为LP MFC(低压流量控制器)，可减小进入所述流量控制装置的反应气体的压力，继而，可减小所述反应气体分子聚合的可能性，使所述反应气体可被均匀地通入反应腔室，即，增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性；
上述技术方案提供的低压化学气相淀积反应系统，通过在所述气体管路上增加控温装置，如加热带，可提高所述气体管路内反应气体的温度，增强所述反应气体分子的活性，进一步减小所述反应气体分子聚合的可能性，使所述反应气体可被均匀地通入反应腔室，进一步增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性。
附图说明
图1为说明现有技术中低压化学气相淀积反应系统的结构示意图；
图2为说明本实用新型第一实施例的低压化学气相淀积反应系统的结构示意图；
图3a～3b为说明本实用新型实施例的效果对比示意图；
图4为说明本实用新型第二实施例的低压化学气相淀积反应系统的结构示意图；
图5为说明本实用新型第二实施例中应用的加热带的结构示意图。
具体实施方式
尽管下面将参照附图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本实用新型的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下列说明和权利要求书本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
半导体工艺中应用的低压化学气相淀积反应系统通常涉及热处理操作。实践中，在所述热处理操作完成后，上述反应系统壁上残留有沉积物，如具有一定厚度及分布的膜层及颗粒，所述沉积物极易发生剥落。剥落的膜层及颗粒将随空气运动并停留在晶片上，形成微粒缺陷。实际生产中，为减少微粒缺陷的产生，基于生产和安全的考虑，通常采用原位清洗对反应系统进行定期清洗。
实际生产发现，应用原位清洗方法清洗反应系统时，难以均匀地去除残留于所述反应系统内壁上的沉积物，致使微粒去除效果有限，如何均匀地去除残留于所述反应系统内壁上的沉积物成为本实用新型的发明人渴望解决的主要问题。
本实用新型的发明人分析后认为，去除所述沉积物时反应是否均匀与反应气体通入时的状态相关，通入状态稳定的反应气体时，利于去除反应均匀地进行，如何提供状态稳定的反应气体成为均匀地去除所述沉积物的指导方向。
本实用新型的发明人经历分析与实践后，提供了一种LPCVD反应系统，可增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性。
如图2所示，作为本实用新型的第一实施例，本实用新型提供的低压化学气相淀积反应系统，包含提供反应气体的气体源10、流量控制器22、气体喷放装置30以及反应腔室40，所述气体源10、流量控制器22和气体喷放装置30通过气体管路50顺序相接；所述反应气体由所述气体源10流出，经由所述流量控制器22及气体喷放装置30进入所述反应腔室40；所述反应系统还包含压力控制器60，所述压力控制器60与连接气体源10和流量控制器22的气体管路50以及连接流量控制器22和气体喷放装置30的气体管路50分别相连；特别地，所述流量控制器22为低压流量控制器。
所述反应气体可为氟化氢(HF)。即，气体源提供的反应气体氟化氢经由所述气体管路50及LP MFC(低压流量控制器)后，进入所述反应腔室40，进入所述反应腔室40内的氟化氢与位于所述反应腔室40壁上的沉积物发生反应，实现去除所述沉积物的目的。换言之，所述反应系统可为专用于利用HF执行原位清洗操作的LPCVD反应系统，或者，所述反应系统专用HF执行原位清洗操作。
应用HF执行原位清洗操作时，可在清洁气体中加入载气体，如氮气(N2)或氩气(Ar)等；且，考虑到HF对反应腔室40壁可能造成的损伤，所述反应气体中可同时通入F2气体，以减缓HF的腐蚀速率。
作为示例，所述反应气体中包含HF、载气体N2和F2，具体为：HF含量为49％的HF气体，其流量范围为0.25～2升/分钟(slm)，如为1slm；F2含量为20％的F2与N2的混合气体，其流量范围为0.25～10slm，如为5slm；载气体氮气的流量范围为1～20slm，如为1.5slm。
本实用新型通过改变流量控制装置的类型，即将ATM MFC变换为LPMFC，以利用LP MFC更为精密的性能，使得为获得经由流量控制器后具有相同压力的反应气体，进入所述流量控制器的反应气体的压力可被减小；减小进入所述流量控制器的反应气体的压力，可减小所述反应气体分子聚合的可能性，使所述反应气体可被均匀地通入反应系统，即，增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性。如图3a和3b所示，应用本实用新型提供的低压化学气相淀积反应系统后，可消除由于进入所述流量控制器的反应气体不稳定而形成的噪音相，即，应用本实用新型提供的低压化学气相淀积反应系统后，可增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性。
作为示例，实践中，为使反应气体经由所述流量控制器后获得400Torr的压力，利用ATM MFC时，进入所述流量控制器的压力通常需要1000Torr；而换用LP MFC后，进入所述流量控制器的压力仅需要100～760Torr，如400Torr。具体地，所述LP MFC可选用市场有售且可与传统的LPCVD装置共用的任意型号的产品，如FC-PA786CT-BF-P30046。
此外，考虑到分子运动的性质，本实用新型的发明人认为，通过在所述气体管路50上增加控温装置12，以提高所述气体管路50内反应气体的温度，可增强所述反应气体分子的活性，可进一步减小所述反应气体分子聚合的可能性，使所述反应气体可被均匀地通入反应腔室40，可进一步增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性。
具体地，如图5所示，在所述气体源10和流量控制器之间的气体管路50外壁还连接有用以加热流经所述气体管路50的反应气体的控温装置12。所述控温装置12与所述气体管路50可拆卸连接。所述可拆卸连接包含粘接、带式连接或契合式连接；所述可拆卸连接使所述控温装置12可与所述气体管路50分离；进而可在所述反应装置内根据需要灵活地增加所述控温装置12，而不改动所述反应装置。
所述控温装置12可为加热带。所述加热带可采用电加热原理；如图4所示，所述加热带可包含顺序层叠排列的传热层2、均匀排列有绝缘发热线4的绝缘布3、传热层5和保温层1，所述加热带还包含通过导线与所述绝缘发热线4相连的开关6，所述开关6可通过接电装置8连通电源，以及与传热层2、绝缘布3、传热层5及/或保温层1相连的连接装置7。所述加热带利用绝缘发热线4发热，将热量传递给气体管路中的反应气体，使之温度升高，以增强所述反应气体分子的活性，进一步减小所述反应气体分子聚合的可能性，实现进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性的增强。
所述加热带可选用任何自制或市场有售的产品，如产品型号为FTC5S-35225M的产品。实践中，选用的所述加热带的数目为至少一个；所述贮存腔室包含底壁及由所述底壁向上延伸以环绕所述底壁的侧壁，所述加热带环绕贮存所述液态氟化氢的侧壁，利于所述液态氟化氢的充分气化；所述加热带的数目可根据产品型号及工艺条件确定。所述加热带数目大于一个时，与所述气体管路50相连的各所述加热带间距离相等；或者，所述加热带环绕所述气体管路50与LP MFC 22的连接处。所述加热带可使流经所述气体管路50的反应气体的温度范围为45～55摄氏度，如50摄氏度。
本实用新型提供的LPCVD反应系统，通过改变流量控制装置的类型，即将ATM MFC变换为LP MFC，可减小进入所述流量控制装置的反应气体的压力，继而，可减小所述反应气体分子聚合的可能性，使所述反应气体可被均匀地通入反应腔室40，即，增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性；此外，本实用新型还可使为增强反应气体进入所述流量控制器时的稳定性，对传统的LPCVD反应系统的改动较小。
本实用新型提供的LPCVD反应系统，通过在所述气体管路上增加控温装置，如加热带，可提高所述气体管路内反应气体的温度，增强所述反应气体分子的活性，进一步减小所述反应气体分子聚合的可能性，使所述反应气体可被均匀地通入反应腔室40，进一步增强进入所述流量控制器的氟化氢气体的稳定性。
尽管通过在此的实施例描述说明了本实用新型，和尽管已经足够详细地描述了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此，在较宽范围的本实用新型不限于表示和描述的特定细节、表达的设备和方法和说明性例子。因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的实用新型概念的精神和范围。
Claims (10)
1.一种低压化学气相淀积反应系统，包含提供反应气体的气体源、流量控制器、气体喷放装置以及反应腔室，所述气体源、流量控制器和气体喷放装置通过气体管路顺序相接；所述反应气体由所述气体源流出，经由所述流量控制器及气体喷放装置进入所述反应腔室；所述反应系统还包含压力控制器，所述压力控制器与连接气体源和流量控制器的气体管路以及连接流量控制器和气体喷放装置的气体管路分别相连；其特征在于：所述流量控制器为低压流量控制器。
2.根据权利要求1所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：所述低压流量控制器可承受的反应气体的压力范围为100～760托。
3.根据权利要求1所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：所述低压流量控制器为FC-PA786CT-BF-P30046。
4.根据权利要求1所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：在所述气体源和流量控制器之间的气体管路外壁还连接有用以加热流经所述气体管路的反应气体的控温装置。
5.根据权利要求4所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：所述控温装置与所述气体管路可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：所述控温装置为加热带。
7.根据权利要求6所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：所述加热带为FTC5S-35225M。
8.根据权利要求6所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：所述加热带数目为至少一个。
9.根据权利要求8所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：所述加热带数目大于一个时，与所述气体管路相连的各所述加热带间距离相等。
10.根据权利要求6所述的低压化学气相淀积反应系统，其特征在于：流经所述气体管路的反应气体的温度范围为45～55摄氏度。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104498903A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-08 | 上海微世半导体有限公司 | 带氯化氢清洗功能的低压化学气相沉积设备 |
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2007
- 2007-12-13 CN CNU2007201443534U patent/CN201136892Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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| CN104498903B (zh) * | 2014-12-19 | 2017-08-29 | 上海微世半导体有限公司 | 带氯化氢清洗功能的低压化学气相沉积设备 |
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| COR | Change of bibliographic data |
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