CN202246851U - 沉积腔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的沉积腔包括腔体、设置于所述腔体内的加热台、叉、设置于所述腔体外且与所述腔体连接的第一清洗气体进气通道、以及第二清洗气体进气通道，其中，所述加热台用于承载晶圆的表面上设有沟槽，所述沟槽用于放置所述叉，所述第二清洗气体进气通道设置于所述腔体外，且与所述腔体的侧壁连接。本实用新型的沉积腔能有效清除加热台的沟槽内的聚合物颗粒，防止在晶圆正面产生表面颗粒，从而提高产品良率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种沉积腔。
背景技术
图1所示为现有技术的沉积腔的结构示意图，所述沉积腔包括腔体101、设置于所述腔体101内的加热台(heater block)102、与所述腔体101顶端连接的反应气体进气通道103和清洗气体进气通道104、以及设置于所述腔体101底端的真空泵105；待沉积薄膜的晶圆放置在所述加热台102上，所述加热台102用于承载晶圆的表面1021上设有沟槽(groove)1022，所述沟槽1022用于放置叉(fork)106，所述叉106可作升降运动，当需要转动晶圆时，所述叉106上升直至接触到晶圆的背面，由所述叉106转动晶圆，此时，所述叉106脱离所述沟槽1022，当晶圆转动好后，所述叉106下降回到所述沟槽1022内。
沉积腔在使用一段时间后，在腔体内壁上以及置于腔体内的各部件(例如加热台)的表面上会残留下聚合物颗粒，这些聚合物颗粒主要是沉积制程中反应气体相互作用而产生的物质，这些聚合物颗粒会污染后续沉积制程，因此，沉积腔使用一段时间后要对其进行清洗。
图2所示为现有技术的沉积腔清洗方法的流程图，现有技术的沉积腔清洗方法包括以下步骤：
步骤S11，将沉积好薄膜的晶圆移出所述腔体101，关闭所有进气通道；
具体地，这里的进气通道主要指所述反应气体进气通道103和清洗气体进气通道104，所述反应气体进气通道103用于输送沉积反应所需的各种反应气体，所述反应气体进气通道103包括多路进气管道，每一路进气管道输送一种反应气体，所述清洗气体进气通道104用于输送清洗沉积腔所需的各种清洗气体，同样地，所述清洗气体进气通道104包括多路进气管道，每一路进气管道输送一种清洗气体；
步骤S12，对所述腔体101进行抽真空，使所述腔体101内的气压降至基础压强(base presure)；
具体地，可启动所述真空泵105对所述腔体101进行抽真空，所述基础压强例如为0.1托(torr)；
步骤S13，沉积腔的连锁保护装置(图1中未示)清零，检测所述腔体101内的温度；
此时，所述腔体101内的温度应与沉积制程的温度相同，例如400℃；
步骤S14，下降所述叉16，使所述叉16置于所述沟槽1022内(如图1所示的位置)；
步骤S15，打开所述清洗气体进气通道104，通过所述清洗气体进气通道104向所述腔体101内输入清洗气体，清洗沉积腔；
具体地，输入的清洗气体用于清洗沉积制程中残留在所述腔体101的内壁上、所述腔体101内的各部件的表面上的聚合物颗粒，所述清洗气体通常包括C2F6和O2。
在现有技术中，清洗沉积腔的过程中，所述叉16置于所述沟槽1022内，使得所述沟槽1022的内侧壁及底部很难被清洗到，因此，沉积腔即使经过清洗流程，还是会在所述沟槽1022的内侧壁及底部残留下聚合物颗粒，这些聚合物颗粒会通过所述叉16黏附到后续沉积制程中的晶圆的背面上，当背面黏附有聚合物颗粒的晶圆放置于晶舟时，这些聚合物颗粒又会落到下层的晶圆的正面上，成为表面颗粒(surface particle)。表面颗粒是严重影响半导体器件制造质量的重要因素之一，是半导体制造工艺中应当尽量避免的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种沉积腔，能有效清除加热台的沟槽内的聚合物颗粒，防止在晶圆正面产生表面颗粒，从而提高产品良率。
为了达到上述的目的，本实用新型提供一种沉积腔，包括腔体、设置于所述腔体内的加热台、叉、设置于所述腔体外且与所述腔体连接的第一清洗气体进气通道、以及第二清洗气体进气通道，其中，所述加热台用于承载晶圆的表面上设有沟槽，所述沟槽用于放置所述叉，所述第二清洗气体进气通道设置于所述腔体外，且与所述腔体的侧壁连接。
上述沉积腔，其中，所述第二清洗气体进气通道包括多路进气管道，每一路进气管道的一端设有一喷嘴，所述喷嘴与所述腔体靠近沟槽的侧壁连接，所述喷嘴的水平高度比所述加热台用于承载晶圆的表面的水平高度高，且所述喷嘴的出气口向靠近加热台的方向倾斜。
上述沉积腔，其中，所述喷嘴的出气口与所述加热台用于承载晶圆的表面之间的高度差为2～5cm。
上述沉积腔，其中，所述喷嘴与所述腔体侧壁之间的夹角为30～50°。
本实用新型的沉积腔增设第二清洗气体进气通道，用于输送专门清洗沟槽和叉的气体，可对沟槽和叉进行专门清洗，另外，清洗沉积腔时叉上升脱离沟槽、露在沟槽外，能充分清除掉沟槽的内侧壁和底部上、以及叉的表面上的聚合物颗粒，能防止表面颗粒产生，提高产品良率。
附图说明
本实用新型的沉积腔由以下的实施例及附图给出。
图1是现有技术的沉积腔的结构示意图。
图2是现有技术的沉积腔清洗方法的流程图。
图3是本实用新型的沉积腔的结构示意图(叉置于沟槽内)。
图4是本实用新型的沉积腔的清洗方法流程图。
图5是本实用新型的沉积腔的结构示意图(叉露在沟槽外)。
具体实施方式
以下将结合图3～图5对本实用新型的沉积腔作进一步的详细描述。
参见图3，本实用新型实施例的沉积腔包括腔体201、加热台202、反应气体进气通道203、第一清洗气体进气通道204、真空泵205、叉206和第二清洗气体进气通道207；
所述加热台202设置在所述腔体201内，所述加热台202用于承载晶圆的表面2021上设有沟槽2022，所述沟槽2022用于放置所述叉206；
所述叉206可相对所述加热台202作升降运动，使所述叉206置于所述沟槽202内或者脱离所述沟槽2022露在所述沟槽2022外；
所述反应气体进气通道203和第一清洗气体进气通道204设置于所述腔体201外，且与所述腔体201的一端连接，所述真空泵105设置于所述腔体201外，且与所述腔体201的另一端连接；
所述第二清洗气体进气通道207设置于所述腔体201外，且与所述腔体201的侧壁连接。
在沉积制程中，待沉积薄膜的晶圆放置在所述加热台202的表面2021上；所述叉206用于转动晶圆，所述叉206只有在需要转动晶圆时才露在所述沟槽2022外，其他时刻所述叉206置于所述沟槽202内；所述反应气体进气通道203用于输送沉积反应所需的各种反应气体；所述真空泵205用于对所述腔体201抽真空。
本实用新型中，对沉积腔进行清洗包括专门清洗所述沟槽2022及叉206的流程和对整个腔体201的内部进行清洗的流程。对整个腔体201的内部进行清洗的流程可与现有技术的清洗流程相同，在专门清洗所述沟槽2022及叉206的流程中，由所述第二清洗气体进气通道207输送清洗气体，在对整个腔体201的内部进行清洗的流程中，由所述第一清洗气体进气通道204输送清洗气体。
继续参见图3，所述第二清洗气体进气通道207包括多路进气管道2071，每一路进气管道2071输送一种清洗气体，所述进气管道2071的一端设有喷嘴2072，所述喷嘴2072与所述腔体201的侧壁连接，由于所述第二清洗气体进气通道207是为了专门清洗所述沟槽2022及叉206而增设的进气通道，因此，从所述喷嘴2072喷出的清洗气体应当能充分进入所述沟槽2022内，即所述喷嘴2072的水平高度应当比所述加热台202的表面2021的水平高度高，所述喷嘴2072应当与所述腔体201靠近沟槽2022的侧壁连接，且所述喷嘴2072的出气口2073向靠近加热台202的方向倾斜；
优选地，所述喷嘴2072的出气口2073与所述加热台202的表面2021之间的高度差h为2～5cm，所述喷嘴2072与所述腔体201侧壁之间的夹角α为30～50°，多次实验表明，按照上述参数设计的喷嘴能使清洗气体充分进入所述沟槽2022内。
如图3所示，一较佳实施例中，所述第二清洗气体进气通道207包括两路进气管道2071。
参见图4，本实施例的沉积腔的清洗方法包括以下步骤：
步骤S21，将沉积好薄膜的晶圆移出所述腔体201，关闭所有进气通道；
进一步地，所述进气通道包括所述反应气体进气通道203、第一清洗气体进气通道204和第二清洗气体进气通道207；
步骤S22，对所述腔体201进行抽真空，使所述腔体201内的气压降至基础压强(base presure)；
进一步地，启动所述真空泵205对所述腔体201进行抽真空，可分几步逐步降低所述腔体201内的气压，例如，先将所述腔体201内的气压降至85托、接着将所述腔体201内的气压降至10托、再将所述腔体201内的气压降至5托，最后将所述腔体201内的气压降至基础压强；其中，所述基础压强例如为0.1托；
步骤S23，沉积腔的连锁保护装置(图3中未示)清零，检测所述腔体201内的温度；
此时，所述腔体201内的温度与沉积制程的温度相同，例如400℃；
步骤S24，下降所述叉26，使所述叉26置于沟槽2022内(如图3所示)；
步骤S25，上升所述叉26，使所述叉26露在沟槽2022外(如图5所示)；
步骤S26，清洗所述沟槽2022和叉26；
该步骤专门用于清洗所述沟槽2022内侧壁及底部上的聚合物颗粒、以及所述叉26表面上的聚合物颗粒，优选地，所述步骤S26具有又包括以下步骤：
步骤S261，通过所述第二清洗气体进气通道207向所述腔体201内输入含氟气体，清洗所述沟槽2022和叉26；
参见图5，打开所述第二清洗气体进气通道207中的一路进气管道2071a，由所述进气管道2071a输送所述含氟气体，所述含氟气体通过所述进气管道2071a的喷嘴2072a向所述沟槽2022及叉26喷射，清洗所述沟槽2022的内侧壁及底部上聚合物颗粒、以及所述叉26表面上的聚合物颗粒；
其中，输入含氟气体的流量及时间要保证能充分去除掉所述沟槽2022和叉26上的聚合物颗粒，所述含氟气体的流量为1500～2500sccm，优选地，所述含氟气体的流量为2000sccm，输入含氟气体的时间为150～210s，优选地，输入时间为180s；
较佳的，所述含氟气体例如采用NF3，NF3清洗效果好，价格便宜；
步骤S262，对所述腔体201进行抽真空，使所述腔体201内的气压降至基础压强；
在步骤S261中，所述含氟气体与聚合物颗粒反应生成气体物质，对所述腔体201进行抽真空可抽走步骤S261产生的气体物质，真正达到清洗目的；
其中，抽真空的时间要保证步骤S261产生的气体物质被充分抽走，但是又不能太长而消耗过多的能源，该步骤抽真空的时间为20～40s，优选地，抽真空的时间为30s；
步骤S263，通过所述第二清洗气体进气通道207向所述腔体201内输入惰性气体，清洗所述沟槽2022和叉26；
继续参见图5，打开所述第二清洗气体进气通道207中的另一路进气管道2071b，由所述进气管道2071b输送所述惰性气体，所述惰性气体通过所述进气管道2071b的喷嘴2072b向所述沟槽2022及叉26喷射，吹走所述沟槽2022的内侧壁及底部上、以及所述叉26表面上的聚合物颗粒；该步骤的目的是，使用惰性气体吹走所述沟槽2022和叉26上步骤S261未清洗掉的聚合物颗粒以及步骤S261新产生的聚合物颗粒，进一步清洗所述沟槽2022及叉26；
在该步骤中，所述腔体201内的气压保持在5～10托，所述惰性气体的流量为4500～5500sccm，输入惰性气体的时间为20～40s，以保证既能充分吹走所述沟槽2022及叉26上的聚合物颗粒，又能节省能源；
优选地，所述腔体201内的气压保持在5托，所述惰性气体的流量为5000sccm，输入惰性气体的时间为30s；所述惰性气体例如采用氮气，成本低；
步骤S264，降低所述腔体201内的气压；
降低所述腔体201内的气压，并使所述腔体201内的气压在一段时间内保持一定值，此时，所述腔体201内的气压大于基础压强，例如l～3托，持续时间为20～40s，优选地，所述腔体201内的气压为2托，持续时间为30s；
步骤S265，继续降低所述腔体201内的气压，使所述腔体201内的气压降至基础压强；
步骤S27，对整个所述腔体201的内部进行清洗；
该步骤的目的是清洗残留在所述腔体201的内壁上、所述腔体201内的各部件的表面上的聚合物颗粒，该步骤与现有技术相同：打开所述第一清洗气体进气通道204，通过所述第一清洗气体进气通道204向所述腔体101内输入清洗气体，所述清洗气体包括C2F6和O2；
步骤S28，下降所述叉26，使所述叉26置于所述沟槽2022内。
本实用新型的沉积腔的清洗方法中，所述叉26上升脱离所述沟槽2022、露在所述沟槽2022外，使得所述沟槽2022的内侧壁和底部、以及所述叉26的表面能够被清洗到，另外还增加了专门清洗所述沟槽2022和叉26的流程，能充分清除掉所述沟槽2022的内侧壁和底部上、以及所述叉26的表面上的聚合物颗粒，能防止表面颗粒产生，提高产品良率。
Claims (4)
1.一种沉积腔，包括：腔体、设置于所述腔体内的加热台、叉、以及设置于所述腔体外且与所述腔体连接的第一清洗气体进气通道，其中，所述加热台用于承载晶圆的表面上设有沟槽，所述沟槽用于放置所述叉，其特征在于，所述沉积腔还包括第二清洗气体进气通道，所述第二清洗气体进气通道设置于所述腔体外，且与所述腔体的侧壁连接。
2.如权利要求1所述的沉积腔，其特征在于，所述第二清洗气体进气通道包括多路进气管道，每一路进气管道的一端设有一喷嘴，所述喷嘴与所述腔体靠近沟槽的侧壁连接，所述喷嘴的水平高度比所述加热台用于承载晶圆的表面的水平高度高，且所述喷嘴的出气口向靠近加热台的方向倾斜。
3.如权利要求2所述的沉积腔，其特征在于，所述喷嘴的出气口与所述加热台用于承载晶圆的表面之间的高度差为2～5cm。
4.如权利要求2所述的沉积腔，其特征在于，所述喷嘴与所述腔体侧壁之间的夹角为30～50°。
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