1275134 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供一種常壓化學氣相沉積反應器。 【先前技術】 常壓化學氣相沉積(atmospheric pressure CVD，APCVD) 為化學氣相沉積之一種，其係利用一常壓化學氣相反應器 來進行反應。請參考第1圖，第1圖為習知技術之常壓化 學氣相沈積反應器10的局部示意圖。如第1圖所示，矽晶 圓12係置放在輸送帶14(conveyerbelt)之上，而反應氣體 經由反應氣體通入口（inject reactant gas flow) 16通入至反 應器10的中央，且反應器10的兩端則是利用惰性的氮氣 幕(nitrogen curtain)18加以罩住。此外，反應器10另包含 有一加熱裝置22設於輸送帶14及矽晶圓12的下方，而矽 晶圓12便以熱傳導的方式被加熱。 常壓化學氣相沉積的優點為產率大，非常適合應用於大 量生產的製造流程之中；而其缺點為沉積膜之階梯覆蓋 (step coverage)差，故目前主要用來做低溫氧化物（low temperature oxide，LTO)的沉積。以氧化矽膜的形成為例， APCVD可利用四乙烷基氧石夕曱烷(TEOS，Si(OC2H5)4)與臭 1275134 氧CO3)來生長氧化物膜，同時氧化物膜的同形度（C〇nf〇rmity) 與階梯角可以利用臭氧的濃度來控制。而液態有機物三曱 基氧磷(TMPO, P(OCH3)3)或三乙烷基硼(TEB，B(C2H5)3)可 用來作為摻質源，如果是OrTEOS作用則生成無摻質矽酸 鹽玻璃（non-doped silicate glass，NSG)，如果是 〇3_TEOS-TMPO-TEB作用則生成硼磷矽酸鹽玻璃 (BPSG) ’可應用於次微米局方位比（aSpeCf rau〇)的填洞、中 間絕緣層以及自行平坦化。 在實際的常壓化學氣相沉積反應中，基於產能的考量， 通常採取分段沉積的作法。亦即在一個反應器中，設有數 個用末產生/儿積反應之反應室（(Jep〇siti〇n chamber)。如此一 來，矽晶片在經過特定反應室時，只需沉積部分厚度，而 不需沉積全部的厚度。此外，輸送帶的行進速度可被調快， 產能亦因行進速度的增加，而被等比例增大。 請參考第2圖，第2圖為習知技術之常壓化學氣相沉積 反應器30的構造示意圖。如第2圖所示，常壓化學氣相反 應器30包含一表面設有複數個小孔(h〇le)34的平床32，一 用以輸送複數片石夕晶片（未顯示）之輸送帶(_啊滅)36 a又於平床32之上，一反應室（如卿出仙chamber)38設於平 1275134 床32之上，一設於反應室38中央的反應氣體通入口（inject reactant gas flow)42’用來導入反應氣體’以及二分別位於 反應室38前緣以及後緣之排氣口（exhaust)44，用來自反應 室38中導出反應前氣體(pre-reactedgases)與副產物 (byproduct) 〇 常壓化學氣相沉積反應器30另包含有一加熱裝置（未 顯示）與一單一區域迫氣區（single zone flow purge)46設於 平床體48之内。前者是用來加熱平床32，後者則係經由 小孔34向上提供氮氣迫氣(nitrogen purge)至平床32的表 面，其流量（flow rate)係由一流量控制器（mass flow controller，未顯示）所控制。因此熱能被得以經由平床32 的表面傳遞至輸送帶36,再被傳遞至矽晶片（未顯示）， 以達到加熱矽晶片（未顯示）的目的。而為了後續說明與 清晰圖示起見，平床體48以及單一區域迫氣區46係以頂 視圖的方式突顯於第2圖下方，而有別於在第2圖中其他 部分之常壓化學氣相沉積反應器30剖面式的構造示意圖。 此外，反應室38的前後，尚有其他相類似的反應室（未 顯示），以達到前述之分段沈積的目的。而為了避免氣體自 反應室38中流出，或是受到反應室38外大氣(atmosphere) 1275134 的干擾，反應室與反應室之間，均以氮氣幕49隔開。單一 區域迫氣區46向上提供穩定的氮氣迫氣，除了可以防止矽 晶片（未顯示）的背面(backside)產生沈積，亦可以減緩常 壓化學氣相沈積時。 然而’因為氧化矽膜也會沈積於平床32之上，以至於常 壓化學氣相沉積反應器30在不斷的使用過程中，會發生小 孔34漸漸阻塞的情形。但是此種小孔34阻塞的傾向，並 非在每一處皆相同。以第2圖之圖示為例，位於反應氣體 通入口 42下方之小孔34，因接觸反應氣體的機會較多， 將車父其他的部份容易阻塞。一旦此種阻塞程度不一的情況 出現時，將使貫穿小孔34之氮氣迫氣的層流起變化，進而 影響到平床32表面的熱均勻性，最後使矽晶片（未顯示） 表面的沈積均勻度變差，造成製程的飄移及不穩定性。因 此為了補償沈積均勻度，往往將氮氣迫氣的流量調小，但 这部使小孔34更易阻塞。如此一來，對機台做預防保養 (preventative maintenance，PM)的週期便將會縮短。此外， 由於在進行預防保養的時候，係利用氫氟酸(hyd福u〇ric acid，HF)蒸汽(vapor)來做化學蝕刻以除去殘餘的沈積物， 所以過於頻繁的_保養，更將造成機台的零件過快損耗。 1275134 、，因此’如何對常壓化學氣相沈積反應ϋ做-調整，使其 平床表面又…、均勻，以増進沈積薄膜的均勻度，並同時可 減少小孔阻塞的嫵、玄 μ Ρ ^ 的機率，延長預防保養的週期，便成為十分 重要的課題。 【發明内容】 因此’本發明之目的在於提供—種常壓化學氣相沈積反 應器，以解決上述問題。 在本發明之最佳實施例中，該反應器包含-表面設有複 數個小孔(hole)之平床，一設於該平床之上用以輸送反應晶 片的輸送帶，複數個設於該平床之上的反應室（dep〇siti〇n chamber)，複數個設於各該反應室下方用以提供該平床表 面惰性氣體之迫氣區（multipie zone f|〇w purge)，一用以提 供反應氣體之反應氣體通入口，以及二分別自各該反應室 V出之排氣口。其中，設於各該反應室下方之各該複數個 迫氣區係經由各該複數個小孔而分別提供各種流量⑺〇w rate)的惰性氣體至該平床表面，以藉由調整氣體熱傳導而 使該平床表面受熱均勻，並減緩該平床表面之複數個小孔 因沉積而被阻塞之情形。 1275134 本發明之主要特徵在於利用一多重區域迫氣區，如此一 來’便可藉由控制各別區域的氮氣流量，來造成氣體的熱 傳導十分均勻，進而使平床的表面以及矽晶片受熱均勻， 以明顯提昇矽晶片表面的沈積均勻度，並同時抑制位於反 應氣體通入口下方之小孔被阻塞的情形。此外，隨著沈積 時間的增加，各別區域的氮氣流量亦可做動態的調整，使 氣體的熱傳導再度趨於均勻，因此本發明之APCVD反應 器不但可靈活地控制各別區域的氮氣流量，使得氣體的熱 傳導變彳于十分均勻’而且更可大幅改善整體小孔被阻塞的 情形。如此一來，對機台做預防保養(preventative maintenance, PM)的週期便可拉長，並可相對避免利用氫氟 酸蒸汽來做頻繁保養時，機台的零件過度損耗的情形。 【實施方式】 請參考第3圖，第3圖為本發明常壓化學氣相沈積反應 器100之構造示意圖。如第3圖所示，在本發明最佳實施 例中，常壓化學氣相沈積反應器100包含有一表面設有複 數個小孔(hole)104的平床(muffle)102，一設於平床102上 並用以輸送複數片石夕晶片（未顯示）之輸送帶(conveyor belt)106，一設於平床102上方的反應室（deposition chamber)108，一用來提供反應氣體並導入反應室108中央 '11 1275134 的反應氣體通入口（inject reactant gas flow)112，以及二分 別位於反應室108前緣以及後緣之排氣口（exhaust)114,用 來自反應室108中導出反應前氣體(pre_reactedgases)與副 產物(byproduct) 〇 常壓化學氣相沈積反應器100另包含有一加熱裝置（未 顯示）與一多重區域迫氣區（multiple zone flow purge) 116 設於平床體118之内。前者是用來加熱平床i〇2，後者係 _ 為一三區域(triple zone)的設計，其包含有一第一區域 116a、一第二區域116b以及一第三區域116c，並經由小孔 104向上提供氮氣迫氣(nitrogen purge)至平床1〇2的表面， 而流量（flow rate)則由各別的流量控制器（mass controller，未顯示）所控制。因此熱能便得以經由平床1 〇2 的表面傳遞至輸送帶106,再被傳遞至矽晶片（未顯示）， 以達到加熱矽晶片（未顯示）的目的。 · 同樣地’為了後、績說明與清晰圖示起見，平床體1 〇2 以及多重區域迫氣區116係以頂視圖的方式突顯於第3圖 - 下方，而有別於在第3圖中其他部分之常壓化學氣相沉積 ： 反應器100剖面式的構造示意圖。而值得注意的是，在本 發明第3圖的最佳實施例中，雖揭露一包含有三區域的多 12 1275134 重區域迫氣區，然於實際應用時，本發明之常壓化學氣相 沉積反應器100可依實際效用或其他考量來決定多重區域 迫氣區需包含幾個區域。 此外’反應室108的前後，尚有其他的反應室（未顯 不）’以達到前述之分段沈積的目的。而為了避免氣體自反 應至1〇8中流出’或是受到反應室108外大氣(atmosphere) 的干擾’反應室與反應室之間，均以氮氣幕119隔開。而 鲁 多重區域迫氣區116内的三個不同區域116a，116b，116c向 上提供各別經過預先設定流量的氮氣迫氣，以藉由控制各 別氮氣流量來使氣體的熱傳導均勻，進而造成平床102的 表面受熱均勻；同時本發明之多重區域迫氣區116更可以 利用控制各別區域116a，116b，116c之氮氣流量來有效防止 石夕晶片（未顯示）的背面（backside)產生沈積，以及減緩常 壓化學氣相沈積時，沉積物的薄膜會沈積於平床102之 鲁 上’所造成之小孔104漸漸阻塞的情形。 也就是說，由於本發明之常壓化學氣相沈積反應器 100，係採用三區域的多重區域迫氣區設計，因此本發明便 可以藉由控制各別區域的氮氣流量，來使氣體的熱傳導趨 於十分均勻，進而造成平床的表面受熱均勻，以及石夕晶片 13 1275134 的文熱均勻，故對石夕晶片表面的沈積均勻度，將有明顯的 提昇。同時，位於反應氣體通入口下方之小孔，因接觸反 應氣體的機會較多，較其他的部份容易阻塞的情形，也可 藉此獲得改善。此外，隨著沈積時間的增加，各別區域的 氮氣流量又可做動態的調整，使氣體的熱傳導再度趨於均 勻。而且，因為各別區域的氮氣流量可被靈活地控制，來 使氣體的熱傳導變得十分均勻，相對而言，整體小孔阻塞 的情形也會趨緩。如此一來，對機台做預防保養 (preventative maintenance，PM)的週期將可拉長，並可避免 利用氫氟酸蒸Ά來做保養，造成機台的零件的過度損耗。 相較於習知常壓化學氣相沈積反應器中所使用的單一 區域迫氣區，本發明之常壓化學氣相沈積反應器係利用一 多重區域迫氣區來控制各別區域的氮氣流量，造成氣體的 熱傳導十分均勻，進而使平床的表面以及矽晶片受熱均 勻，以明顯提昇矽晶片表面的沈積均勻度，並同時抑制位 於反應氣體通入口下方之小孔被阻塞的情形。此外，隨著 沈積時間的增加，各別區域的氮氣流量亦可做動態的調 整’使氣體的熱傳導再度趨於均勻，因此本發明之APCVD 反應器不但可靈活地控制各別區域的氮氣流量，使得氣體 的熱傳導變得十分均勻，而且更可大幅改善整體小孔被阻 14 1275134 基的情形。如此一來，對機台做預防保養(preventative maintenance，PM)的週期便可拉長，並可相對避免利用氫氟 酸蒸汽來做頻繁保養時，機台的零件過度損耗的情形。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵蓋 範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為胃知技術之常壓化學IU目沈積反應的局部示意 圖。 第2圖為習知技術之常壓化學氣相沉積反應器的構造示意 圖。 第3圖為本發明常壓化學氣相沈積反應器之構造示音圖。 【主要元件符號說明】 10 常壓化學氣相沈積反應器 12 砍晶圓 14 輸送帶 16 反應氣體通入口 18 氮氣幕 32 平床 30 常壓化學氣相沈積反應器 15 小孔 36 輸送帶 反應室 42 反應氣體通入口 排氣口 46 單一區域迫氣區 平床體 49 氮氣幕 常壓化學氣相沈積反應器 平床 104 小孔 輸送帶 108 反應室 反應氣體通入口 114 排氣口 多重區域迫氣區 116a 第一區域 第二區域 116c 第二區域 平床體 119 氮氣幕 16