CN205099750U - 一种化学气相沉积工艺设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种化学气相沉积工艺设备，主要包括依次连接的反应源、总管路、设置有气动阀的传输管路、喷嘴、气体混合槽、气体喷头、工艺腔体和真空及废气处理系统，其中，传输管路还与设置有控制阀的吹扫气体管路连接；驱动气管、引出气管和气动阀通过三通管连接；驱动气管和引出气管设置有开关。本实用新型通过与驱动气管、引出气管和气动阀连接的三通管以及设置于驱动气管和引出气管上的开关控制气动阀，使吹扫气体管路提供正压的吹扫气体吹扫喷嘴、气体混合槽，然后通过气体喷头吹出，避免空气进入管路及设备，从而防止管路及设备污染，避免由于内部污染引起的缺陷颗粒问题，降低生产产品缺陷数量，减少设备恢复时间，延长备件使用时间。

Description

一种化学气相沉积工艺设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学气相沉积工艺设备。

背景技术

目前，在半导体制造工艺中已广泛实施以薄膜沉积为目的的等离子体处理，例如LAMResearch(泛林半导体)公司的Vector设备主要进行等离子体增强方式化学气相沉积工艺(PECVD，PlasmaEnhanceChemicalVaporDeposition)，Vector设备是目前主流的半导体生产设备之一。PECVD工艺中有一种反应源包括正硅酸乙酯(TEOS)，以TEOS作为反应源通过等离子体增强方法反应沉积二氧化硅薄膜(一般称为PETEOS)。PETEOS工艺使用的TEOS在常温常压下是液态，工艺设备将液态的TEOS气化后与反应气体在真空和加热条件下，通过等离子体增强方式在工艺腔体内产生反应，反应完成后会在硅片(Wafer)表面和工艺腔体内沉积一层二氧化硅薄膜。但是，如果TEOS暴露在平常环境中，TEOS就会与空气中的氧气缓慢反应生成二氧化硅，然而此时生成的二氧化硅一般为白色的粉末或者细小的颗粒。

化学气相沉积工艺设备将液态的TEOS气化的方法是，通过加热TEOS的传输管路将TEOS温度升高并稳定在设定温度，被加热后的TEOS在经过一段喷嘴(Injector)后会气化，并且气化后TEOS温度稳定在设定温度。然后，气化的TEOS通过喷嘴进入气体混合槽，在气体混合槽内气化的TEOS和反应气体充分混合。通常与喷嘴对应的有一路直流管路(divert)，化学气相沉积工艺设备通过控制驱动气管内的驱动气体从而控制气动阀的开启和关闭，如果TEOS经过直流管路，TEOS就会直接进入真空和废气处理系统。

如图1所示，化学气相沉积工艺设备使用的反应源TEOS平时以液体状态存在管路或者钢瓶内，通过设置的控制器阻断流出。当工艺反应需要时，TEOS通过传输管路从喷嘴进入气体混合槽，在气体混合槽内与反应气体充分混合，然后通过气体喷头(showerhead)进入工艺腔体，在工艺腔体内通过等离子增强方式反应成膜并沉积在硅片表面。最后，当化学气相沉积工艺完成后，真空及废气处理系统将反应副产物抽走，此时，喷嘴、气体混合槽、气体喷头以及工艺腔体为真空状态。

如图2所示，当工艺腔体在日常维护或者进行其它需要打开工艺腔体操作时，工艺腔体就会暴露在大气环境下，其中喷嘴、气体混合槽、气体喷头和工艺腔体之间没有任何隔断，空气会从工艺腔体通过气体喷头进入气体混合槽，并进入到喷嘴中。于是空气中的氧气会与喷嘴、直流管路内可能残留的微量TEOS产生缓慢化学反应，生成微量的二氧化硅。当完成打开工艺腔体的操作后，会将喷嘴、气体混合槽、气体喷头和工艺腔体抽至真空，但是喷嘴有很细且比较长的管路，所以空气内的杂质很容易污染喷嘴。并且，喷嘴、气体混合槽和气体喷头的一些死角内会有部分空气残留，然后当TEOS再次通过喷嘴和气体混合槽时，TEOS会和残留空气进行反应，产生微量二氧化硅颗粒，生成的二氧化硅颗粒会在工艺过程中一起到达wafer表面，造成硅片颗粒缺陷(Particledefect)，降低硅片的良率影响生产，而且喷嘴在被污染后也更容易损坏。目前每次设备维护后都需要使用吹扫气体对喷嘴、气体混合槽和气体喷头吹扫(Purge)很长时间，测试设备内的颗粒(Particle)项目才能符合要求。

实用新型内容

本实用新型的目的的在于，以正压的吹扫气体吹扫管路及设备防止污染。

本实用新型提供了一种化学气相沉积工艺设备，包括:

与一反应源连接的总管路；

与所述总管路并行连接的第一传输管路和第二传输管路；

与所述第一传输管路和第二传输管路连接的吹扫气体管路；

设置于所述第一传输管路上的第一气动阀、设置于所述第二传输管路上的第二气动阀以及设置于所述吹扫气体管路的控制阀；

与所述第一气动阀连接并能驱动所述第一气动阀的第一驱动气管，与所述第二气动阀连接并能驱动所述第二气动阀的第二驱动气管；

依次与所述第一传输管路连接的喷嘴、气体混合槽、气体喷头、工艺腔体和真空及废气处理系统，所述真空及废气处理系统与所述第二传输管路连接；

然而，所述化学气相沉积工艺设备还包括：

设置于所述第一驱动气管上第一驱动开关；

第一引出气管以及设置于所述第一引出气管上第一引出开关；

与所述第一驱动气管、第一引出气管和第一气动阀连接的第一三通管。

其中，所述第一驱动开关和第一引出开关均为手动开关。

其中，所述第一三通管与所述第一气动阀的距离小于等于10cm；所述第一三通管与所述第一驱动开关和第一引出开关的距离均小于等于20cm；所述第一三通管为一即插式的三通管。

优选的，所述化学气相沉积工艺设备还包括：

设置于所述第二驱动气管上第二驱动开关；

第二引出气管以及设置于所述第二引出气管上第二引出开关；

与所述第二驱动气管、第二引出气管和第二气动阀连接的第二三通管。

其中，所述第二驱动开关以及第二引出开关均为手动开关。

其中，所述第二三通管与所述第二气动阀的距离小于等于10cm；所述第二三通管与所第二驱动开关以及第二引出开关的距离均小于等于20cm；所述第二三通管为一即插式的三通管。

如上所述，优选的，所述吹扫气体管路为氦气管路。

优选的，所述化学气相沉积工艺设备还包括设置于所述总管路上的液体流量控制器。

本实用新型通过与驱动气管、引出气管和气动阀连接的三通管以及设置于驱动气管和引出气管上的开关控制气动阀，使吹扫气体管路提供正压的吹扫气体吹扫喷嘴、气体混合槽，然后通过气体喷头吹出，避免空气进入管路及设备，从而防止管路及设备污染，避免由于内部污染引起的缺陷颗粒问题，降低生产产品缺陷数量，减少设备恢复时间，延长备件使用时间。

附图说明

图1为现有化学气相沉积工艺的流程图；

图2为现有化学气相沉积工艺在反应腔体打开时的气体流向示意图；

图3为本实用新型的实施例在反应腔体打开时的气体流向示图；

图4为本实用新型的实施例的第一三通管的连接关系示意图；

图5为本实用新型的实施例的第二三通管的连接关系示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件。

如图3所示，本实用新型提供一种化学气相沉积工艺设备，包括：

与一反应源11连接的总管路1；

与所述总管路1并行连接的第一传输管路10和第二传输管路20；

与所述第一传输管路10和第二传输管路20连接的吹扫气体管路2；

设置于所述第一传输管路10上的第一气动阀100、设置于所述第二传输管路20上的第二气动阀200以及设置于所述吹扫气体管路2的控制阀13；

与所述第一气动阀100连接并能驱动所述第一气动阀100的第一驱动气管111，与所述第二气动阀200连接并能驱动所述第二气动阀200的第二驱动气管211；

依次与所述第一传输管路10连接的喷嘴14、气体混合槽15、气体喷头16、工艺腔体17和真空及废气处理系统18，所述真空及废气处理系统18与所述第二传输管路20连接；

并且，所述化学气相沉积工艺设备还包括：

设置于所述第一驱动气管111上第一驱动开关121，第一驱动气管111提供驱动气体驱动气动阀；

第一引出气管112以及设置于所述第一引出气管112上第一引出开关122，第一引出气管112为总是有驱动气体的气管；

与所述第一驱动气管111、第一引出气管112和第一气动阀100连接的第一三通管120。

其中，所述第一驱动开关121和第一引出开关122均为手动开关，通过手动开关控制所处管路内气体的进出。

如图4所示，本实施例中，所述第一三通管110与所述第一气动阀100的距离小于等于10cm；所述第一三通管110与所述第一驱动开关121和第一引出开关122的距离均小于等于20cm。距离越小则气动阀反应的时间就越快，使气动阀响应时间越短。

其中，所述第一三通管110为一即插式的三通管，即插式的三通管拆装方便快捷。

优选的，本实施例还包括：

设置于所述第二驱动气管211上第二驱动开关221，第二驱动气管211提供驱动气体驱动气动阀；

第二引出气管212以及设置于所述第二引出气管212上第二引出开关222，第二引出气管212内总是有能够驱动气动阀的引出气体；

与所述第二驱动气管211、第二引出气管212和第二气动阀200连接的第二三通管210。

其中，所述第二驱动开关221和第二引出开关222均为手动开关，通过手动开关控制所处管路内气体的进出。

如图5所示，在本实施例中，所述第二三通管210与所述第二气动阀200的距离小于等于10cm；所述第二三通管210与所第二驱动开关221以及第二引出开关222的距离小于等于20cm；所第二驱动开关221以及第二引出开关222均为手动开关；所述第二三通管210为一即插式的三通管。距离越小则气动阀反应的时间就越快，使气动阀响应时间越短。即插式的三通管拆装方便快捷。

在本实施例中，所述吹扫气体管路2为氦气管路，氦气化学性质不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合，具有较好的工业特性。但是，本实用新型并不限定吹扫气体管路，实施例中最佳为氦气管路。

优选的，本实施例还包括设置于所述总管路1上的液体流量控制器12，通过液体流量控制器12控制反应源11的流量。

继续参考图3，当工艺腔体17维护或进行其它操作需要开启时，关闭设置于第一驱动气管111上的第一驱动开关121，打开设置于第一引出气管112上的第一引出开关122，从而第一引出气管112内的引出气体打开第一气动阀100，然后吹扫气体管路2提供正压的氦气经第一传输管路10过喷嘴1进入气体混合槽2然后从气体喷头3吹出；同时，关闭设置于第二驱动气管211上的第二驱动开关221，打开设置于第二引出气管212上的第二引出开关222，从而第二引出气管212内的引出气体打开第二气动阀200，然后吹扫气体管路2提供正压的氦气经第二传输管路20进入真空及废气处理系统18。因此，即使工艺腔体17在大气环境下，空气也不会进入气体喷头16、气体混合槽15以及喷嘴14中，同时空气也从第二传输管路20排出。

当完成相关操作关闭工艺腔体17之后，通过真空及废气处理系统18抽真空时，打开第一驱动开关121和第二驱动开关221，关闭第一引出开关122和第二引出开关222，然后建立真空环境。

本实用新型通过与驱动气管、引出气管和气动阀连接的三通管以及设置于驱动气管和引出气管上的开关控制气动阀，使吹扫气体管路提供正压的吹扫气体吹扫喷嘴、气体混合槽，然后通过气体喷头吹出，避免空气进入管路及设备，从而防止管路及设备污染，避免由于内部污染引起的缺陷颗粒问题，降低生产产品缺陷数量，减少设备恢复时间，延长备件使用时间。

Claims (12)

1.一种化学气相沉积工艺设备，包括:

与一反应源连接的总管路；

与所述总管路并行连接的第一传输管路和第二传输管路；

与所述第一传输管路和第二传输管路连接的吹扫气体管路；

设置于所述第一传输管路上的第一气动阀、设置于所述第二传输管路上的第二气动阀以及设置于所述吹扫气体管路的控制阀；

与所述第一气动阀连接并能驱动所述第一气动阀的第一驱动气管，与所述第二气动阀连接并能驱动所述第二气动阀的第二驱动气管；

依次与所述第一传输管路连接的喷嘴、气体混合槽、气体喷头、工艺腔体和真空及废气处理系统，所述真空及废气处理系统与所述第二传输管路连接；

其特征在于，所述化学气相沉积工艺设备还包括：

设置于所述第一驱动气管上第一驱动开关；

第一引出气管以及设置于所述第一引出气管上第一引出开关；

与所述第一驱动气管、第一引出气管和第一气动阀连接的第一三通管。

2.如权利要求1所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第一驱动开关和第一引出开关均为手动开关。

3.如权利要求1所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第一三通管与所述第一气动阀的距离小于等于10cm。

4.如权利要求1所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第一三通管与所述第一驱动开关和第一引出开关的距离均小于等于20cm。

5.如权利要求1所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第一三通管为一即插式的三通管。

6.如权利要求1所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于，还包括：

设置于所述第二驱动气管上第二驱动开关；

第二引出气管以及设置于所述第二引出气管上第二引出开关；

与所述第二驱动气管、第二引出气管和第二气动阀连接的第二三通管。

7.如权利要求6所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第二驱动开关以及第二引出开关均为手动开关。

8.如权利要求6所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第二三通管与所述第二气动阀的距离小于等于10cm。

9.如权利要求6所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第二三通管与所述第二驱动开关以及第二引出开关的距离均小于等于20cm。

10.如权利要求6所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述第二三通管为一即插式的三通管。

11.如权利要求1至10中任意一项所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：所述吹扫气体管路为氦气管路。

12.如权利要求1至10中任意一项所述的化学气相沉积工艺设备，其特征在于：还包括设置于所述总管路上的液体流量控制器。