WO2017031822A1 - 新型温控系统在低温薄膜制备中的应用 - Google Patents

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temperature
control system
temperature control
heating plate
preparation
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吴围
于棚
郑英杰
李丹
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沈阳拓荆科技有限公司
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source

Definitions

  • the present invention relates to the application of a novel temperature control system in the preparation of a low temperature film, and more specifically to the application of a temperature controlled heating plate in a low temperature film preparation process and the continuous production of the product, which is a semiconductor film preparation and Application technology field.
  • the present invention aims to solve the above problems, and mainly solves the problem that the prior art thin film deposition crucible cannot be continuously produced and the low-temperature process capacity is low.
  • the present invention adopts the following technical solutions:
  • the application of a novel temperature control system in a low temperature film preparation process the temperature control system adopts a temperature control heating plate method, that is, a method of oil temperature heating Instead of electric heating, the purpose of controlling the temperature of the heating plate is achieved.
  • a temperature control heating plate method that is, a method of oil temperature heating
  • the heating effect of the plasma on the heating plate is offset by lowering the temperature of the oil, so that the temperature of the heating plate is kept at the set value.
  • the temperature of the oil needs to be raised to the initial temperature to prevent the heating plate from cooling during the cleaning process of the chamber.
  • the temperature of the heating plate remains unchanged, that is, the continuous production of the product can be realized, and the production capacity of the device is greatly improved.
  • the manner of the temperature-controlled heating plate is to control the temperature of the heating plate by the medium oil to achieve the work.
  • the temperature of the heating plate before and after the art is kept within the set temperature range.
  • the temperature control system is suitable for use in a low temperature process of a semiconductor thin film deposition apparatus, and the process temperature is less than 350. C.
  • 1 is a temperature profile of an electrically heated and temperature controlled heating plate in a process.
  • PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • Film deposition includes the following steps:
  • the film deposition was carried out using a temperature-controlled heating disk, the starting temperature of the heating plate was still 140 ° C, and the temperature of the ⁇ dielectric oil was also 140 ° C.
  • the automatic control system cools the oil temperature to 90 °C. After priming, the heat in the cavity maintains the heating plate temperature at 140 ⁇ 2°. C.
  • the RF input power is turned off. The oil temperature needs to be adjusted back to 140 °C, so that the temperature of the heating plate is still maintained at 140 ⁇ 2 °C. Therefore, the use of oil-controlled heating plates does not require an additional 20 minutes of cooling, which increases the capacity of the equipment.
  • the temperature curve of the electric heating and temperature-controlled heating plate in the process is increased by 10 ° C, and the temperature-controlled heating plate can be stabilized after the process.
  • the temperature-controlled heating plate can be stabilized after the process.
  • 140 ⁇ 2 ° C Comparison of film properties for the two heating systems: It can be seen from the table that the two heating systems have no effect on the performance of the film.

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Abstract

新型温控系统在低温薄膜制备中的应用，温控系统是通过介质油对加热盘进行温度控制来实现的，其油控温的加热模式，使得加热盘在工艺过程中的温度保持在设定温度范围。

Description

说明书 发明名称： 新型温控系统在氐温薄膜制备中的应用 技术领域
[0001] 本发明涉及新型温控系统在低温薄膜制备中的应用， 确切地说是一种将温控加 热盘应用在低温薄膜制备工艺中且实现了产品的连续性生产， 属于半导体薄膜 制备及应用技术领域。
背景技术
[0002] 随着半导体行业的快速发展， 薄膜制备设备在半导体行业中的比重越来越大， 对薄膜沉积的温度要求越来越低。 其中， PECVD设备在薄膜制备中占有很大的 比重， 而低温工艺的应用在 PECVD设备中同样占有很大的比重， 因此保证低温 工艺的产能是一个非常重要的事情。 目前， 在 PECVD低温工艺中， 随着薄膜沉 积吋间的增加， 电加热加热盘的温度会高于初始设置温度， 沉积后需要给予加 热盘降温的吋间， 该现象严重影响了设备的产能。 因此需要一种新的加热方式 ， 使得工艺中加热盘的温度保持不变， 提高薄膜制备的效率。
技术问题
[0003] 本发明以解决上述问题为目的， 主要解决现有技术薄膜沉积吋不能连续生产且 低温工艺产能低的问题。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 为实现上述目的， 本发明采用下述技术方案： 新型温控系统在低温薄膜制备工 艺中的应用， 所述温控系统是采用温控加热盘的方式， 即： 油温加热的方式代 替电加热， 以达到控制加热盘温度的目的。 在射频输入功率幵启前， 通过降低 油的温度抵消等离子体对加热盘带来的加热效果， 进而使得加热盘温度保持在 设定值不变。 在沉积过程结束吋需要将油的温度升至起始温度， 避免加热盘在 腔体的清洗过程中出现降温。 加热盘的温度保持不变， 即可以实现产品的连续 性生产， 很大幅度的提高设备的产能。
[0005] 所述的温控加热盘的方式是通过介质油对加热盘进行温度的控制， 以达到在工 艺前后加热盘的温度保持在设定温度范围。
[0006] 所述的温控系统适用于半导体薄膜沉积设备的低温工艺中， 工艺温度小于 350 。C。
发明的有益效果
有益效果
[0007] 采用温控加热盘进行薄膜沉积吋， 不需要额外的降温吋间， 产品可连续性生产 ， 提高了设备的产能。 具有构思独特、 简单易行， 适用于半导体薄膜沉积设备 的低温工艺中， 具有良好的推广前景。
对附图的简要说明
附图说明
[0008] 图 1是电加热和温控加热盘在工艺中的温度曲线。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0009] 以 PECVD (等离子体增强化学气相沉积） 设备为例， 对温控加热系统进行详 细的介绍， 根据下面说明， 本发明的优点和特征将更清楚。
140°CPECVD低温 TEOS工艺的实验参数如下：
Figure imgf000003_0001
[0010] 薄膜沉积包括下述步骤：
[0011] l.He和 0 2两种气体通入反应腔；
[0012] 2.单频 700W起辉， 对基底表面进行预处理；
[0013] 3.处理结束后， 关闭射频输入功率， TEOS反应气体通入反应腔；
[0014] 4.高频 1700W起辉， 沉积薄膜 180s;
[0015] 5.关闭射频输入功率， 对腔体进行抽至本底压力。 在电加热的加热盘上做薄膜 沉积吋， 沉积结束后加热盘的温度会由初始的 140°C升高至 150°C左右， 降温至初 始的 140°C需要大约 20分钟， 很大程度上降低了设备的产能。
[0016] 采用温控加热盘进行薄膜沉积吋， 加热盘起始温度仍然为 140°C， 此吋介质油 的温度同样为 140°C。 在薄膜沉积的第二步 （单频 700W起辉对基底预处理） 吋， 自动控制系统将油温降温至 90°C， 起辉后， 腔体内的热量使得加热盘温度维持在 140±2°C。 沉积结束后， 即关闭射频输入功率吋需要将油温调回至 140°C， 使得 加热盘的温度仍然维持在 140±2°C。 因此采用油控温加热盘不需要额外 20分钟的 降温吋间， 提高了设备的产能。
[0017] 如图 1所示， 电加热和温控加热盘在工艺中的温度曲线， 电加热加热盘在工艺 后， 温度会升高 10°C， 而温控加热盘在工艺后温度能稳定在 140±2°C。 两种加热 系统对应的薄膜性能对比： 通过表格可以看出， 两种加热系统对薄膜的性能没 有影响。
Figure imgf000004_0001
本发明的实施方式
[0018] 在此处键入本发明的实施方式描述段落。
工业实用性
[0019] 在此处键入工业实用性描述段落。
序列表自由内容
[0020] 在此处键入序列表自由内容描述段落。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种新型温控系统在低温薄膜制备中的应用， 其特征在于： 该温控 系统是通过介质油对加热盘进行温度控制来实现的， 其油控温的加热 模式， 使得加热盘在工艺过程中的温度保持在设定温度范围。
[权利要求 2] 如权利要求 1所述的新型温控系统在低温薄膜制备中的应用， 其特征 在于： 当沉积温度低于 350°C吋， 工艺过程中温度可以稳定在设定温 度土 2。C。
[权利要求 3] 如权利要求 1所述的新型温控系统在低温薄膜制备中的应用， 其特征 在于： 该温控系统适用薄膜沉积设备的低温工艺中， 工艺温度小于 35 0。C。
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