[发明专利]用于薄膜沉积工艺的装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路装备制造领域，具体而言，特别涉及一种用于薄膜沉积工艺的装置。

背景技术

工艺腔室是集成电路（IC）装备制造设备的核心部件。集成电路芯片制造工艺中，在硅片上制作的器件结构层大多数采用沉积技术实现。沉积指一种材料以物理方式或化学方式沉积在硅片表面生长一层薄膜的过程。薄膜厚度为纳米级，远远小于其他结构尺寸。薄膜材料有SiO2、Si3N4、poli-Si、金属、陶瓷等。采用沉积方法的制备技术主要有物理气相沉积（physical vapor deposition,PVD）和化学气相沉积（chemical vapor deposition,CVD）。PVD采用蒸发或溅射等手段使固体材料变成蒸汽，在硅片表面凝聚并沉积，是制备金属薄膜的主要方式，例如用于Cu籽晶层或阻挡层薄膜制备。而CVD则用于介质材料和半导体材料的沉积，如Si3N4和多晶硅。PECVD（等离子体增强化学气相沉积）是利用等离子体特性来控制或影响气相反应和材料表面的化学反应过程，并在适当的温度（从室温到500℃）下沉积薄膜。沉积过程是在工艺腔室中完成的，因此工艺腔室是集成电路（IC）装备的核心部件。

工艺腔室结构依据沉积工艺、密封要求、薄膜厚度、薄膜均匀性等因素而结构迥异，不同的薄膜对工艺腔室的几何结构和工艺参数具有不同的要求。其中，腔室内卡盘、基底与腔室的距离相对位置、上下电极位置、进出气方式、等直接关系到薄膜的生长特性以及成品的良品率。例如进气口与出气口位置、基底倾角对薄膜均匀性均有影响。因此工艺反应腔室设计是集成电路（IC）装备设计的关键技术，在上世纪90年代，腔室设计研究重点集中在腔室元器件和零部件设计及可靠性设计。到本世纪，腔室设计的研究重点之一是改进腔室零部件和元器件的设计，例如在PECVD中改进磁电管驱动机构设计以改进薄膜均匀性（斯坦福大学，美国应用材料公司）。另一个研究重点是针对改进的工艺过程或具体性能要求设计新型腔室结构。新型腔室结构的设计依据是针对新工艺、或者为了提高薄膜均匀性或温度可控性，通过分析、仿真和优化设计或者增加新的辅助装置改变现有元器件和零部件结构、位置或表面特性。

研究表明，多孔喷淋头可有效减少腔室内部回流的产生，流体的沉积速率与流体在多孔喷淋头入口处的速率成正比。入口速率越慢、喷淋孔的孔径越小、孔距越小，薄膜沉积的均匀性就越好；相反地，入口速率越快、喷淋孔的孔径越大、孔距越大，薄膜沉积的均匀性就越差。因此，相关技术中的用于薄膜沉积工艺的装置，同时提升沉积速率与薄膜均匀性具有相当难度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种流场均匀性好、沉积速度快、适用于不同工艺参数的用于薄膜沉积工艺的装置。

根据本发明实施例的用于薄膜沉积工艺的装置，包括：外壳；多孔喷淋头，所述多孔喷淋头具有沿上下方向贯通的多个喷淋孔，所述多孔喷淋头设在所述外壳内并将所述外壳内部间隔出位于所述多孔喷淋头上方的第一腔室和位于所述多孔喷淋头下方的第二腔室；第一导向叶片，所述第一导向叶片可旋转地设在所述第一腔室内的上部；第二导向叶片，所述第二导向叶片设在所述第一腔室内并邻近所述多孔喷淋头设置，所述第二导向叶片可绕竖直方向旋转；以及升降座，所述升降座设在所述第二腔室的底部。

根据本发明实施例的用于薄膜沉积工艺的装置，通过在外壳内部增设第一、第二导向叶片，使进入到第一腔室内的流体先后经过第一导向叶片和第二导向叶片，进行两次混气和调速后，以预定的入口速度和方向通过喷淋孔、由多孔喷淋头流出，进入到第二腔室内，从而提高了晶片表面流场的均匀性，加快了沉积速率，有效解决了多孔喷淋头的喷淋孔的孔径和孔距小均匀性好但沉积速率低、孔径和孔距大沉积速率高但均匀性差的矛盾，使用于薄膜沉积工艺的装置适用于不同流体介质的薄膜沉积工艺，满足不同参数标准的薄膜工艺加工的需求。

另外，根据本发明上述实施例的用于薄膜沉积工艺的装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，用于薄膜沉积工艺的装置进一步包括：第一驱动电机；驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述第一驱动电机的第一电机轴连接；外齿圈，所述外齿圈定位在所述第一腔室内且可绕竖直方向旋转，所述外齿圈的外周壁上的齿由所述外壳的侧壁伸出并与所述驱动齿轮啮合，所述第二导向叶片设在所述外齿圈上。