CN205420542U

CN205420542U - 一种气相沉积工艺成膜设备

Info

Publication number: CN205420542U
Application number: CN201620248511.XU
Authority: CN
Inventors: 黄彪; 刘涛; 张欣
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-29

Abstract

本实用新型提供了一种气相沉积工艺成膜设备，在气态的反应气体从热喷射歧管出来后，经过滤部件把凝聚态杂质过滤掉，加压部件对反应气体施加压力促进其进入气体混合箱中；并且结合加压部件的探测端来监控从过滤部件出来的反应气体，一旦发现反应气体的气压低于正常范围，加压部件的信号发送端发送异常信号给控制装置，控制装置控制关闭成膜设备，发出警报；通过本实用新型只需对过滤部件进行更换或清洗；避免了更换热喷射歧管和气体喷射装置以及对气体混合箱和工艺腔的清洗，降低了工艺成本。

Description

一种气相沉积工艺成膜设备

技术领域

本实用新型涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种气相沉积工艺成膜设备。

背景技术

半导体制造技术中，成膜是重要工艺技术之一，通常采用气相沉积工艺成膜设备来制备薄膜；因此，气相沉积工艺成膜设备的工艺配置将影响到成膜的质量。传统气相沉积工艺成膜设备是在高温环境下，向工艺腔中通入反应气体，然后在等离子体条件下，在衬底表面进行气相沉积工艺而形成薄膜；它具有成膜速度快、薄膜均匀度好等优点。

在气相沉积工艺成膜设备中，通常采用液态气源，液态气源的液态反应气体和其它反应气体混合进入热喷射歧管(HeaedInjectionManifold,HIM)中，经加热将液态反应气体变为气态的反应气体，再进入气体混合箱(MixingBowl)中，然后通过与气体混合箱相连接的气体喷射装置进入工艺腔中，在射频功率的配合下进行反应达到成膜目的。

然而，液态反应气体进入热喷射歧管中，因浓度或温度的影响会形成少量的凝聚态杂质(condense)在气态的反应气体中，如图1所示，运输液态反应气体的管道101一端进入热喷射歧管102(为了便于表达，将图1中热喷射歧管的两端部画为直线，然而这并非代表热喷射歧管端部的形状)的开口且与该开口两侧壁具有间隙Q，在该间隙Q处，易残留和堆积凝聚态杂质，此外，当热喷射歧管102的水平通道具有气流G2时，更容易造成该间隙Q处的凝聚态杂质的残留和堆积；当热喷射歧管102这些凝聚态杂质会随着气态的反应气体一起进入气体混合箱中，进而进入工艺强中影响成膜环境，从而影响成膜质量；当这些凝聚态杂质堆积到一定程度时就需要更换HIM和气体喷射装置，清洗气体混合箱，还要对工艺腔进行湿法清洗。这些部件的体积和重量较大，装载和卸载都较为困难，耗时耗力，增加了生产成本。

发明内容

为了克服以上问题，本实用新型旨在提供一种气相沉积工艺成膜设备，避免热喷射歧管中的凝聚物进入到气体混合箱中和工艺腔中的堆积。

为了达到上述目的，本实用新型气相沉积工艺成膜设备，其具有液态气源、将从液态气源出来的液态反应气体加热成气态的反应气体的热喷射歧管、与液态气源相连且将液态反应气体输送入热喷射歧管的多路流量不同的第一管道、与热喷射歧管通过第二管道相连通的气体混合箱、与气体混合箱相连通的气体喷射装置、以及工艺腔，其中，气体喷射装置的喷头位于工艺腔的顶部，第二管道具有主路和多个支路，反应气体从热喷射歧管出来进入主路，然后通过多个支路实现反应气体的分流；分流的反应气体分别进入气体混合箱中，再通过气体喷射装置进入工艺腔内；在主路上且沿从主路到所述支路的方向上依次设置有过滤部件和加压部件，所述过滤部件用于过滤从所述热喷射歧管出来的反应气体中的凝聚态杂质，所述加压部件具有设置部件、探测端和信号输出端，所述设置部件设定通过所述过滤部件的反应气体的气压的正常范围，所述探测端用于实时监测从通过所述过滤部件的反应气体的气压且对通过所述过滤部件的反应气体施加压力使其加速进入所述气体混合箱中；信号输出端用于发出异常信号；

所述成膜设备连接有一控制装置，控制装置具有信号接收端和报警部件，所述信号接收端与所述加压部件的信号输出端相连接；

当所述加压部件的探测端监测到通过所述过滤部件的反应气体的气压低于所述正常范围时，则通过所述加压部件的信号发送端向所述控制装置的信号接收端发送异常信号，所述控制装置的信号接收端接收到所述加压部件的信号发送端发送的异常信号后，使所述成膜设备停止工作，并且控制所述报警部件发出警报。

优选地，所述第一管道包括：输送第一液态反应气体的第一一管道和输送第二反应气体的第一二管道；所述热喷射歧管具有竖直开口、水平开口、以及和所述竖直开口和所述水平开口相连通的水平运输通路，所述第二管道与所述水平运输通路相连接；所述第一一管道的一端呈竖直状态进入所述热喷射歧管的竖直开口中且与所述热喷射歧管的竖直开口的侧壁之间具有间隙；第一二管道的一端呈水平状态进入所述热喷射歧管的水平开口中。

优选地，所述第一管道包括：输送第一液态反应气体的第一一管道、输送第二反应气体的第一二管道、输送第三液态反应气体的第一三管道、以及输送第四反应气体的第一四管道；所述热喷射歧管具有竖直开口、水平开口、以及和所述竖直开口和所述水平开口相连通的水平运输通路，所述第二管道与所述水平运输通路相连接；所述第一一管道的一端呈竖直状态进入所述热喷射歧管的竖直开口中且与所述热喷射歧管的竖直开口的侧壁之间具有间隙；所述第一二管道和所述第一三管道在靠近所述热喷射歧管的区域汇合成一个呈水平状态的管道进入所述热喷射歧管的水平开口。

优选地，所述第一一管道和所述第一三管道只有一个处于开启状态；所述第一二管道和所述第一四管道只有一个处于开启状态。

优选地，所述过滤部件为筛网。

优选地，所述筛网的目数小于0.003。

优选地，所述第一管道上具有流量控制器、液体过滤部件和气泡过滤部件，流量控制器用于控制液态反应气体的流量，液体过滤部件用于过滤所述液态反应气体中的杂质，气泡过滤部件用于过滤所述液态反应气体中的气泡。

本实用新型的气相沉积工艺成膜设备，在气态的反应气体从热喷射歧管出来后，经过滤部件把凝聚态杂质过滤掉，并且结合加压部件的探测端来监控从过滤部件出来的反应气体，一旦发现反应气体的气压低于正常范围，则加压部件的信号发送端发送异常信号给控制装置，控制装置控制关闭成膜设备，并发出警报，因为过滤部件过滤反应气体时，反应气体中的凝聚态杂质会留在过滤部件上，时间久了会导致过滤部件上的凝聚态杂质的堆积，造成经过过滤部件的反应气体流量减小，通过本发明只需对过滤部件进行更换或清洗；避免了更换HIM和气体喷射装置以及对气体混合箱和工艺腔的清洗，降低了工艺成本。

附图说明

图1为现有的热喷射歧管的截面结构示意图

图2为本实用新型的一个较佳实施例的第一管道、第二管道、过滤部件和加压部件、热喷射歧管、气体混合箱、气体喷射装置、以及工艺腔的关系的示意图

图3为本实用新型的一个较佳实施例的过滤部件和加压部件的具体位置的示意图

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

以下结合附图2-3和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

本实施例中，请参阅图2，气相沉积工艺成膜设备，其具有液态气源3、将从液态气源3出来的液态反应气体加热成气态的反应气体的热喷射歧管4(HIM)、与液态气源3相连且将液态反应气体输送入热喷射歧管4的多路流量不同的第一管道11、12、13、14，与热喷射歧管4通过第二管道2相连通的气体混合箱6、与气体混合箱6相连通的气体喷射装置7、以及工艺腔8；这里，第一管道11、12、13、14上具有流量控制器(MFG)、液体过滤部件(Filter)和气泡过滤部件(未显示)，流量控制器(MFG)用于控制液态反应气体的流量，液体过滤部件(Filter)用于过滤液态反应气体中的杂质，气泡过滤部件用于过滤液态反应气体中的气泡；气体喷射装置7的喷头位于工艺腔8的顶部；此外，还有一路惰性气体管道9直接通入气体喷射装置7中；

如图3所示，第二管道2具有主路和多个支路，反应气体从热喷射歧管4出来进入主路，然后通过多个支路实现反应气体的分流；分流的反应气体分别进入气体混合箱6中，再通过气体喷射装置7进入工艺腔内；

本实施例中，第一管道包括：输送第一液态反应气体的第一一管道11、输送第二反应气体的第一二管道12、输送第三液态反应气体的第一三管道13、以及输送第四反应气体的第一四管道14；热喷射歧管4具有竖直开口、水平开口、以及和竖直开口和水平开口相连通的水平运输通路，第二管道2与水平运输通路相连接；第一一管道11的一端呈竖直状态进入热喷射歧管4的竖直开口中且与热喷射歧管4的竖直开口的侧壁之间具有间隙；第一二管道12和第一三管道13在靠近热喷射歧管4的区域汇合成一个呈水平状态的管道进入热喷射歧管4的水平开口；较佳的，第一三管道13的第三液态反应气体的流量大于第一一管道11的液态反应气体的流量；第一三管道13的第三液态反应气体的流量小于第一二管道12的第二反应气体的流量，且小于第一四管道14的第三反应气体的流量；本实施例中，在进行薄膜沉积时，第一一管道11和第一三管道13可以只有一个处于开启状态；第一二管道12和第一四管道14可以只有一个处于开启状态；

例如，第一液态反应气体为液态TEOS，第三液态反应气体也为液态TEOS，第二反应气体包括O₂、NF₃、NH₃和N₂；当工作时，开启第一液态反应气体TEOS和第二反应气体；或者开启第三液态反应气体TEOS和第四反应气体；如图3所示，第一液态反应气体沿第一一管道11、第三液态反应气体沿第一三管道13可以从上方进入热喷射歧管4，第二反应气体沿第一二管道12、第四反应气体沿第一四管道14可以从横向进入热喷射歧管4，当第二反应气体、第四反应气体的气流量大于第一液态反应气体和第三液态反应气体时，可以推动热喷射歧管4中的气体沿水平运输通路的移动速率，在施加了过滤部件51的情况下，使气体流动顺畅。

本实施例中，图2中过滤部件和加压部件所在区域5的位置位于第二管道2的主路上，如图3所示，在第二管道2的主路上且沿从主路到支路的方向上依次设置有过滤部件51和加压部件52，过滤部件51的材料为耐高温材料，可以陶瓷或金属过等滤筛网；避免凝聚态杂质透过筛网，筛网的目数小于0.003，较佳的，为0.003目；过滤部件51用于过滤从热喷射歧管4出来的反应气体中的凝聚态杂质，加压部件52具有设置部件、探测端和信号输出端，设置部件设定通过过滤部件51的反应气体的气压的正常范围，探测端用于实时监测从通过过滤部件51的反应气体的气压且对通过过滤部件51的反应气体施加压力使其加速进入气体混合箱6中；信号输出端用于发出异常信号；

成膜设备连接有一控制装置，控制装置具有信号接收端和报警部件，信号接收端与加压部件的信号输出端相连接；

当加压部件52的探测端监测到通过过滤部件51的反应气体的气压低于正常范围时，则通过加压部件52的信号发送端向控制装置的信号接收端发送异常信号，控制装置的信号接收端接收到加压部件52的信号发送端发送的异常信号后，使成膜设备停止工作，并且控制报警部件发出警报。

当重新更换干净的过滤部件之后，成膜设备可以继续工作了。

需要说明的是，上述实施例仅是本发明的一个例子，在本实用新型的其它实施例中，液态反应气体的管道和气态反应气体的管道均为一个，也即是第一管道包括：输送第一液态反应气体的第一一管道和输送第二反应气体的第一二管道；热喷射歧管具有竖直开口、水平开口、以及和竖直开口和水平开口相连通的水平运输通路，第二管道与水平运输通路相连接；此时，第一一管道的一端呈竖直状态进入热喷射歧管的竖直开口中且与热喷射歧管的竖直开口的侧壁之间具有间隙；第一二管道的一端呈水平状态进入热喷射歧管的水平开口中；相应的，第一一管道的第一液态反应气体的流量小于第一二管道的第二反应气体的流量。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本实用新型所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims

1.一种气相沉积工艺成膜设备，其具有液态气源、将从液态气源出来的液态反应气体加热成气态的反应气体的热喷射歧管、与液态气源相连且将液态反应气体输送入热喷射歧管的多路流量不同的第一管道、与热喷射歧管通过第二管道相连通的气体混合箱、与气体混合箱相连通的气体喷射装置、以及工艺腔，其中，气体喷射装置的喷头位于工艺腔的顶部，第二管道具有主路和多个支路，反应气体从热喷射歧管出来进入主路，然后通过多个支路实现反应气体的分流；分流的反应气体分别进入气体混合箱中，再通过气体喷射装置进入工艺腔内；其特征在于：在主路上且沿从主路到所述支路的方向上依次设置有过滤部件和加压部件，所述过滤部件用于过滤从所述热喷射歧管出来的反应气体中的凝聚态杂质，所述加压部件具有设置部件、施压部件、探测端和信号输出端，设置部件与探测端相连，探测端与信号输出端相连；所述设置部件设定通过所述过滤部件的反应气体的气压的正常范围，所述探测端用于实时监测从通过所述过滤部件的反应气体的气压且采用所述施压部件对通过所述过滤部件的反应气体施加压力使其加速进入所述气体混合箱中；信号输出端用于发出异常信号；

2.根据权利要求1所述的成膜设备，其特征在于，所述第一管道包括：输送第一液态反应气体的第一一管道和输送第二反应气体的第一二管道；所述热喷射歧管具有竖直开口、水平开口、以及和所述竖直开口和所述水平开口相连通的水平运输通路，所述第二管道与所述水平运输通路相连接；所述第一一管道的一端呈竖直状态进入所述热喷射歧管的竖直开口中且与所述热喷射歧管的竖直开口的侧壁之间具有间隙；第一二管道的一端呈水平状态进入所述热喷射歧管的水平开口中。

3.根据权利要求1所述的成膜设备，其特征在于，所述第一管道包括：输送第一液态反应气体的第一一管道、输送第二反应气体的第一二管道、输送第三液态反应气体的第一三管道、以及输送第四反应气体的第一四管道；所述热喷射歧管具有竖直开口、水平开口、以及和所述竖直开口和所述水平开口相连通的水平运输通路，所述第二管道与所述水平运输通路相连接；所述第一一管道的一端呈竖直状态进入所述热喷射歧管的竖直开口中且与所述热喷射歧管的竖直开口的侧壁之间具有间隙；所述第一二管道和所述第一三管道在靠近所述热喷射歧管的区域汇合成一个呈水平状态的管道进入所述热喷射歧管的水平开口。

4.根据权利要求3所述的成膜设备，其特征在于，所述第一一管道和所述第一三管道只有一个处于开启状态；所述第一二管道和所述第一四管道只有一个处于开启状态。

5.根据权利要求1所述的成膜设备，其特征在于，所述过滤部件为筛网。

6.根据权利要求5所述的成膜设备，其特征在于，所述筛网的目数小于0.003。

7.根据权利要求1所述的成膜设备，其特征在于，所述第一管道上具有流量控制器、液体过滤部件和气泡过滤部件，流量控制器用于控制液态反应气体的流量，液体过滤部件用于过滤所述液态反应气体中的杂质，气泡过滤部件用于过滤所述液态反应气体中的气泡。