專利名稱：低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低壓化學(xué)氣相 淀積反應(yīng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相淀積(CVD)是通過氣體混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以在硅片表面 淀積膜層的工藝。通常，CVD反應(yīng)系統(tǒng)利用不同的設(shè)計，以生成具有質(zhì)量 差異的膜。根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)腔室中壓力的不同，CVD反應(yīng)系統(tǒng)包含常 壓CVD ( APCVD )反應(yīng)系統(tǒng)和低壓CVD ( LPCVD )反應(yīng)系統(tǒng)。與APCVD相比， LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)具有更低的成本、更高的產(chǎn)量及更好的膜性能，繼而得到 更為廣泛的應(yīng)用。
實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用所述LPCVD反應(yīng)系銃完成淀積膜層的操作后，上 述反應(yīng)腔室壁上通常會形成有沉積物，所述沉積物包括顆粒及具有一定 分布的膜層。為減少所述沉積物，通常需對反應(yīng)系統(tǒng)進行定期清洗。實 際生產(chǎn)中，未清洗掉的所述沉積物易在反應(yīng)過程中發(fā)生剝落，剝落的所 述沉積物將隨空氣運動并停留在晶片上，形成微粒缺陷，進而，導(dǎo)致缺 陷和成品率降低。
如何增強微粒去除效果歷來為業(yè)界所重視，2006年3月8日公開的公 開號為CN 1743504A的中國專利申請中^是供了一種反應(yīng)系統(tǒng)性能的改良方 法，通過在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)原始氣體中加入氟甲烷氣體，并將晶片改良為具 有感光材料的晶片，以在反應(yīng)系統(tǒng)壁上產(chǎn)生不容易松動落下的緊密高分 子聚合物，可保持反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的工藝狀態(tài)，進而實現(xiàn)改善微粒污染的目 的。
然而，應(yīng)用上述方法優(yōu)化微粒去除效果時，需引入新的反應(yīng)氣體，且 需將晶片改為具有感光材料的晶片(如在所述晶片表面涂覆光致抗蝕劑 層)，工藝復(fù)雜。實踐中，基于生產(chǎn)和安全的考慮，大多采用原位清洗的方法對所述反
應(yīng)系統(tǒng)進行定期清洗。對于LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)，可采用能與反應(yīng)腔室壁上殘 留的膜層及顆粒發(fā)生反應(yīng)的氟化氫氣體作為清洗時的反應(yīng)氣體，以與殘 留的膜層及顆粒生成揮發(fā)性的生成物并排出系統(tǒng)。
當前，如圖l所示，LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)包含提供反應(yīng)氣體的氣體源IO、 ATM (auto machine,自動)流量控制器20、氣體噴放裝置30以及反應(yīng)腔室 40,所述氣體源IO、 ATM流量控制器20和氣體噴放裝置30通過氣體管路50 順序相接；所述反應(yīng)氣體由所述氣體源10流出，經(jīng)由所述ATM流量控制器 2 O及氣體噴放裝置3O進入所述反應(yīng)腔室4 0;所述反應(yīng)系統(tǒng)還包含壓力控 制器60,所述壓力控制器60與氣體管路50相連，以控制進入所述ATM流量 控制器20及氣體噴放裝置30的反應(yīng)氣體的壓力。即，氣體源10提供的反 應(yīng)氣體氟化氫經(jīng)由所述氣體管路5O及ATM流量控制器20后，進入所述反應(yīng) 腔室40,進入所述反應(yīng)腔室40內(nèi)的反應(yīng)氣體與位于所述反應(yīng)腔室40壁上 的沉積物發(fā)生反應(yīng)，實現(xiàn)去除所述沉積物的目的。
然而，實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，進入所述ATM流量控制器20的氟化氫氣體的穩(wěn) 定性較差，而不穩(wěn)定的氟化氫氣體易造成在清洗上述LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)時， 難以均勻地去除殘留于所述反應(yīng)腔室40壁上的沉積物，致使微粒去除效 果有限，如何增強進入所述流量控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性成為本領(lǐng) 域技術(shù)人員亟待解決的問題。

實用新型內(nèi)容
本實用新型提供了一種低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，可增強進入其 內(nèi)的流量控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。
本實用新型提供的一種低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，包含提供反應(yīng) 氣體的氣體源、流量控制器、氣體噴放裝置以及反應(yīng)腔室，所述氣體源、
流量控制器和氣體噴放裝置通過氣體管路順序相接；所述反應(yīng)氣體由所 述氣體源流出，經(jīng)由所述流量控制器及氣體噴放裝置進入所述反應(yīng)腔室；所述反應(yīng)系統(tǒng)還包含壓力控制器，所述壓力控制器與連接氣體源和 流量控制器的氣體管路以及連接流量控制器和氣體噴放裝置的氣體管
路分別相連；在所述氣體源和流量控制器之間的氣體管路外壁還連接有 用以加熱流經(jīng)所述氣體管路的反應(yīng)氣體的控溫裝置。
可選地，所述控溫裝置與所述氣體管路可拆卸連接；可選地，所述 控溫裝置為加熱帶；可選地，所述加熱帶為FTC5S-35225M;可選地，所 述加熱帶數(shù)目為至少一個；可選地，所述加熱帶數(shù)目大于一個時，與所 述氣體管^各相連的各所述加熱帶間距離相等；可選地，流經(jīng)所述氣體管 路的反應(yīng)氣體的溫度范圍為45~55攝氏度；可選地，所述流量控制器 為低壓流量控制器；可選地，所述低壓流量控制器可承受的反應(yīng)氣體的 壓力范圍為100 - 760托；可選地，所述低壓流量控制器為 FC-PA786CT-BF-P30046。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點
上述技術(shù)方案提供的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，通過在所述氣體管 路上增加控溫裝置，如加熱帶，可提高所述氣體管路內(nèi)反應(yīng)氣體的溫度， 增強所述反應(yīng)氣體分子的活性，繼而，可減小所述反應(yīng)氣體分子聚合的 可能性，使所述反應(yīng)氣體可被均勻地通入反應(yīng)系統(tǒng)，即，增強進入所述 流量控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性；
上述^l支術(shù)方案提供的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，通過改變流量控制 裝置的類型，即將ATM MFC變換為LP MFC,可減小進入所述流量控制裝置 的反應(yīng)氣體的壓力，進一步減小所述反應(yīng)氣體分子聚合的可能性，使所 述反應(yīng)氣體可被均勻地通入反應(yīng)系統(tǒng)，進一步增強進入所述流量控制器 的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。

圖1為說明現(xiàn)有技術(shù)中低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為說明本實用新型第一實施例的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3a 3b為說明本實用新型實施例的效果對比示意圖；.
圖4為說明本實用新型第一實施例中應(yīng)用的加熱帶的結(jié)構(gòu)示意圖5為說明本實用新型第二實施例的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
盡管下面將參照附圖對本實用新型進行更詳細的描述，其中表示了 本實用新型的優(yōu)選實施例，應(yīng)當理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述 的本實用新型而仍然實現(xiàn)本實用新型的有利效果。因此，下列的描述應(yīng) 當被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，而并不作為對本實用新型 的限制。
為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細 描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本實用新型由于不必要的細節(jié)而 混亂。應(yīng)當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以 實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個 實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當認為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜 和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本實用新型。才艮據(jù) 下列說明和權(quán)利要求書本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的 是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、 明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
半導(dǎo)體工藝中應(yīng)用的LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)通常涉及熱處理操作。實踐中， 在所述熱處理操作完成后，上述反應(yīng)系統(tǒng)壁上殘留有沉積物，如具有一 定厚度及分布的膜層及顆粒，所述沉積物極易發(fā)生剝落。剝落的膜層及 顆粒將隨空氣運動并停留在晶片上，形成微粒缺陷。實際生產(chǎn)中，為減少微粒缺陷的產(chǎn)生，基于生產(chǎn)和安全的考慮，通常采用原位清洗對反應(yīng) 系統(tǒng)進行定期清洗。 .
實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用原位清洗方法清洗反應(yīng)系統(tǒng)時，難以均勻地去 除殘留于所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)壁上的沉積物，致使卩徵粒去除效果有限，如何 均勻地去除殘留于所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)壁上的沉積物成為本實用新型的發(fā) 明人渴望解決的主要問題。
本實用新型的發(fā)明人分析后認為，去除所述沉積物時反應(yīng)是否均勻與 反應(yīng)氣體通入時的狀態(tài)相關(guān)，通入狀態(tài)穩(wěn)定的反應(yīng)氣體時，利于去除反 應(yīng)均勻地進行，如何提供狀態(tài)穩(wěn)定的反應(yīng)氣體成為均勻地去除所述沉積 物的指導(dǎo)方向。本實用新型的發(fā)明人經(jīng)歷分析與實踐后，提供了一種
LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)，可增強進入所述流量控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。
如圖2所示，作為本實用新型的第一實施例，本實用新型才是供的LPCVD 反應(yīng)系統(tǒng)，包含提供反應(yīng)氣體的氣體源IO、流量控制器20、氣體噴放裝 置30以及反應(yīng)腔室40,所述氣體源IO、流量控制器20和氣體噴放裝置30 通過氣體管路50順序相接；所述反應(yīng)氣體由所述氣體源10流出，經(jīng)由所 述流量控制器2O及氣體噴放裝置3O進入所述反應(yīng)腔室40;所述反應(yīng)系統(tǒng) 還包含壓力控制器60,所述壓力控制器60與連接氣體源10和流量控制器 20的氣體管路50以及連接流量控制器20和氣體噴放裝置30的氣體管路50 分別相連；在所述氣體源10和流量控制器20之間的氣體管路50外壁還連 接有用以加熱流經(jīng)所述氣體管路50的反應(yīng)氣體的控溫裝置12。
所述反應(yīng)氣體可為氟化氫(HF)。即，氣體源提供的反應(yīng)氣體氟化氫 經(jīng)由所述氣體管路50及LP MFC后，進入所述反應(yīng)腔室40,進入所述反應(yīng) 腔室4 0內(nèi)的氟化氫與位于所述反應(yīng)腔室4 0壁上的沉積物發(fā)生反應(yīng)，實現(xiàn) 去除所述沉積物的目的。換言之，所述反應(yīng)系統(tǒng)可為專用于利用HF執(zhí)行 原位清洗操作的LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)，或者，所述反應(yīng)系統(tǒng)專用HF執(zhí)行原位清 洗操作。
應(yīng)用HF執(zhí)行原位清洗操作時，可在清潔氣體中加入載氣體，如氮
7氣(N2)或氬氣(Ar)等；且，考慮到HF對反應(yīng)腔室40壁可能造成的損 傷，所述反應(yīng)氣體中可同時通入F2氣體，以減緩HF的腐蝕速率。
作為示例，所述反應(yīng)氣體中包含HF、載氣體N2和F2，具體為HF含量 為49。/。的HF氣體，其流量范圍為0.25~2升/分鐘(slm),如為lslm; F2 含量為20y。的F2與N2的混合氣體，其流量范圍為O. 25 10slm，如為5slm; 載氣體氮氣的流量范圍為l 20slm,如為l. 5slm。
考慮到分子運動的性質(zhì)，本實用新型的發(fā)明人認為，通過在所述氣體 管路50上增加控溫裝置12,以提高所述氣體管路50內(nèi)反應(yīng)氣體的溫度， 可增強所述反應(yīng)氣體分子的活性，可減小所述反應(yīng)氣體分子聚合的可能 性，使所述反應(yīng)氣體可被均勻地通入反應(yīng)系統(tǒng)，即，增強進入所述流量 控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。如圖3a和3b所示，應(yīng)用本實用新型提供 的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)后，可消除由于進入所述流量控制器的反 應(yīng)氣體不穩(wěn)定而形成的噪音相，即，應(yīng)用本實用新型提供的低壓化學(xué)氣
相淀積反應(yīng)系統(tǒng)后，可增強進入所述流量控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。 具體地，所述控溫裝置12與所述氣體管路50可拆卸連接。所述可 拆卸連接包含粘接、帶式連接或契合式連接；所述可拆卸連接使所述控 溫裝置12可與所述氣體管路50分離；進而可在所述反應(yīng)裝置內(nèi)才艮據(jù)需 要靈活地增加所述控溫裝置12,而不改動所述反應(yīng)裝置。
所述控溫裝置12可為加熱帶。所述加熱帶可釆用電加熱原理；如 圖4所示，所述加熱帶可包含順序?qū)盈B排列的傳熱層2、均勻排列有絕 緣發(fā)熱線4的絕緣布3 、傳熱層5和保溫層1，所述加熱帶還包含通過 導(dǎo)線與所述絕緣發(fā)熱線4相連的開關(guān)6 ,所述開關(guān)6可通過接電裝置8 連通電源，以及與傳熱層2 、絕緣布3 、傳熱層5及/或保溫層1相連 的連接裝置7。所述加熱帶利用絕緣發(fā)熱線4發(fā)熱，將熱量傳遞給氣體 管路中的反應(yīng)氣體，使之溫度升高，以增強所述反應(yīng)氣體分子的活性， 進一步減小所述反應(yīng)氣體分子聚合的可能性，實現(xiàn)進入所述流量控制器 的氟化氫氣體的穩(wěn)定性的增強。所述加熱帶可選用任何自制或市場有售的產(chǎn)品，如產(chǎn)品型號為
FTC5S-35225M的產(chǎn)品。實踐中，選用的所述加熱帶的凄t目為至少一個； 所述貯存腔室包含底壁及由所述底壁向上延伸以環(huán)繞所述底壁的側(cè)壁， 所述加熱帶環(huán)繞貯存所述液態(tài)氟化氬的側(cè)壁，利于所述液態(tài)氟化氳的充 分氣化；所述加熱帶的數(shù)目可根據(jù)產(chǎn)品型號及工藝條件確定。所述加熱 帶數(shù)目大于一個時，與所述氣體管路50相連的各所述加熱帶間距離相 等；或者，所述加熱帶環(huán)繞所述氣體管路50與流量控制器20的連接處。 所述加熱帶可使流經(jīng)所述氣體管路50的反應(yīng)氣體的溫度范圍為45 ~ 55 攝氏度，如50攝氏度。
此外，本實用新型的發(fā)明人認為，如圖5所示，通過改變流量控制裝 置的類型，即將ATMMFC變換為LPMFC (低壓流量控制器)，以利用LPMFC 更為精密的性能，使得為獲得經(jīng)由流量控制器后具有相同壓力的反應(yīng)氣 體，進入所述流量控制器的反應(yīng)氣體的壓力可被減小；減小進入所述流 量控制器的反應(yīng)氣體的壓力，可進一步減小所述反應(yīng)氣體分子聚合的可 能性，使所述反應(yīng)氣體可被均勻地通入反應(yīng)系統(tǒng)，即，增強進入所述流 量控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。
作為示例，實踐中，為使反應(yīng)氣體經(jīng)由所述流量控制器后獲得400Torr 的壓力，利用ATMMFC時，進入所述流量控制器的壓力通常需要1000Torr; 而換用LP MFC后，進入所述流量控制器的壓力僅需要100 760Torr,如 400 Torr。具體地，所述LP MFC可選用市場有售且可與傳統(tǒng)的LPCVD裝置 共用的任意型號的產(chǎn)品，如FC-PA786CT-BF-P30046。
本實用新型提供的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，通過在所述氣體管路 外壁增加控溫裝置，如加熱帶，可提高所述氣體管路內(nèi)反應(yīng)氣體的溫度， 增強所述反應(yīng)氣體分子的活性，可減小所述反應(yīng)氣體分子聚合的可能性， 使所述反應(yīng)氣體可被均勻地通入反應(yīng)腔室40,進一步增強進入所述流量 控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。本實用新型提供的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，通過改變流量控制裝
置的類型，即將ATM MFC變換為LP MFC,可減小進入所述流量控制裝置的 反應(yīng)氣體的壓力，繼而，可進一步減小所述反應(yīng)氣體分子聚合的可能性， 使所述反應(yīng)氣體可被均勻地通入反應(yīng)腔室40,即，增強進入所述流量控 制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性；此外，本實用新型還可使為增強反應(yīng)氣體 進入所述流量控制器時的穩(wěn)定性，對傳統(tǒng)的LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)的改動較小。
盡管通過在此的實施例描述說明了本實用新型，和盡管已經(jīng)足夠詳細 地描述了實施例，申請人不希望以任何方式將權(quán)利要求書的范圍限制在 這種細節(jié)上。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說另外的優(yōu)勢和改進是顯而易見的。 因此，在較寬范圍的本實用新型不限于表示和描述的特定細節(jié)、表達的 設(shè)備和方法和說明性例子。因此，可以偏離這些細節(jié)而不脫離申請人總 的實用新型概念的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，包含提供反應(yīng)氣體的氣體源、流量控制器、氣體噴放裝置以及反應(yīng)腔室，所述氣體源、流量控制器和氣體噴放裝置通過氣體管路順序相接；所述反應(yīng)氣體由所述氣體源流出，經(jīng)由所述流量控制器及氣體噴放裝置進入所述反應(yīng)腔室；所述反應(yīng)系統(tǒng)還包含壓力控制器，所述壓力控制器與連接氣體源和流量控制器的氣體管路以及連接流量控制器和氣體噴放裝置的氣體管路分別相連；其特征在于在所述氣體源和流量控制器之間的氣體管路外壁還連接有用以加熱流經(jīng)所述氣體管路的反應(yīng)氣體的控溫裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 所述控溫裝置與所述氣體管路可拆卸連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 所述控溫裝置為加熱帶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 所述加熱帶為FTC5S-35225M。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 所述加熱帶數(shù)目為至少一個。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 所述加熱帶數(shù)目大于一個時，與所述氣體管路相連的各所述加熱帶間距 離相等。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 流經(jīng)所述氣體管路的反應(yīng)氣體的溫度范圍為45 ~ 55攝氏度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 所述流量控制器為低壓流量控制器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于 所述低壓流量控制器可承受的反應(yīng)氣體的壓力范圍為100 ~ 760托。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的低壓化學(xué)氣相淀積反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在 于所述j氐壓流量控制器為FC-PA7 86CT-BF-P30046。
專利摘要一種LPCVD反應(yīng)系統(tǒng)，包含提供反應(yīng)氣體的氣體源、流量控制器、氣體噴放裝置以及反應(yīng)腔室，所述氣體源、流量控制器和氣體噴放裝置通過氣體管路順序相接；所述反應(yīng)氣體由所述氣體源流出，經(jīng)由所述流量控制器及氣體噴放裝置進入所述反應(yīng)腔室；所述反應(yīng)系統(tǒng)還包含壓力控制器，所述壓力控制器與連接氣體源和流量控制器的氣體管路以及連接流量控制器和氣體噴放裝置的氣體管路分別相連；在所述氣體源和流量控制器之間的氣體管路外壁還連接有用以加熱流經(jīng)所述氣體管路的反應(yīng)氣體的控溫裝置?？稍鰪娺M入其內(nèi)的流量控制器的氟化氫氣體的穩(wěn)定性。
文檔編號C23C16/52GK201136893SQ200720144360
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者何有豐, 唐兆云, 樸松源, 杰 白 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司