[实用新型]一种化学气相沉积工艺设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种化学气相沉积工艺设备。

背景技术

目前，在半导体制造工艺中已广泛实施以薄膜沉积为目的的等离子体处理，例如LAMResearch(泛林半导体)公司的Vector设备主要进行等离子体增强方式化学气相沉积工艺(PECVD，PlasmaEnhanceChemicalVaporDeposition)，Vector设备是目前主流的半导体生产设备之一。PECVD工艺中有一种反应源包括正硅酸乙酯(TEOS)，以TEOS作为反应源通过等离子体增强方法反应沉积二氧化硅薄膜(一般称为PETEOS)。PETEOS工艺使用的TEOS在常温常压下是液态，工艺设备将液态的TEOS气化后与反应气体在真空和加热条件下，通过等离子体增强方式在工艺腔体内产生反应，反应完成后会在硅片(Wafer)表面和工艺腔体内沉积一层二氧化硅薄膜。但是，如果TEOS暴露在平常环境中，TEOS就会与空气中的氧气缓慢反应生成二氧化硅，然而此时生成的二氧化硅一般为白色的粉末或者细小的颗粒。

化学气相沉积工艺设备将液态的TEOS气化的方法是，通过加热TEOS的传输管路将TEOS温度升高并稳定在设定温度，被加热后的TEOS在经过一段喷嘴(Injector)后会气化，并且气化后TEOS温度稳定在设定温度。然后，气化的TEOS通过喷嘴进入气体混合槽，在气体混合槽内气化的TEOS和反应气体充分混合。通常与喷嘴对应的有一路直流管路(divert)，化学气相沉积工艺设备通过控制驱动气管内的驱动气体从而控制气动阀的开启和关闭，如果TEOS经过直流管路，TEOS就会直接进入真空和废气处理系统。

如图1所示，化学气相沉积工艺设备使用的反应源TEOS平时以液体状态存在管路或者钢瓶内，通过设置的控制器阻断流出。当工艺反应需要时，TEOS通过传输管路从喷嘴进入气体混合槽，在气体混合槽内与反应气体充分混合，然后通过气体喷头(showerhead)进入工艺腔体，在工艺腔体内通过等离子增强方式反应成膜并沉积在硅片表面。最后，当化学气相沉积工艺完成后，真空及废气处理系统将反应副产物抽走，此时，喷嘴、气体混合槽、气体喷头以及工艺腔体为真空状态。

如图2所示，当工艺腔体在日常维护或者进行其它需要打开工艺腔体操作时，工艺腔体就会暴露在大气环境下，其中喷嘴、气体混合槽、气体喷头和工艺腔体之间没有任何隔断，空气会从工艺腔体通过气体喷头进入气体混合槽，并进入到喷嘴中。于是空气中的氧气会与喷嘴、直流管路内可能残留的微量TEOS产生缓慢化学反应，生成微量的二氧化硅。当完成打开工艺腔体的操作后，会将喷嘴、气体混合槽、气体喷头和工艺腔体抽至真空，但是喷嘴有很细且比较长的管路，所以空气内的杂质很容易污染喷嘴。并且，喷嘴、气体混合槽和气体喷头的一些死角内会有部分空气残留，然后当TEOS再次通过喷嘴和气体混合槽时，TEOS会和残留空气进行反应，产生微量二氧化硅颗粒，生成的二氧化硅颗粒会在工艺过程中一起到达wafer表面，造成硅片颗粒缺陷(Particledefect)，降低硅片的良率影响生产，而且喷嘴在被污染后也更容易损坏。目前每次设备维护后都需要使用吹扫气体对喷嘴、气体混合槽和气体喷头吹扫(Purge)很长时间，测试设备内的颗粒(Particle)项目才能符合要求。

实用新型内容

本实用新型的目的的在于，以正压的吹扫气体吹扫管路及设备防止污染。

本实用新型提供了一种化学气相沉积工艺设备，包括:

与一反应源连接的总管路；

与所述总管路并行连接的第一传输管路和第二传输管路；

与所述第一传输管路和第二传输管路连接的吹扫气体管路；

设置于所述第一传输管路上的第一气动阀、设置于所述第二传输管路上的第二气动阀以及设置于所述吹扫气体管路的控制阀；

与所述第一气动阀连接并能驱动所述第一气动阀的第一驱动气管，与所述第二气动阀连接并能驱动所述第二气动阀的第二驱动气管；

依次与所述第一传输管路连接的喷嘴、气体混合槽、气体喷头、工艺腔体和真空及废气处理系统，所述真空及废气处理系统与所述第二传输管路连接；

然而，所述化学气相沉积工艺设备还包括：

设置于所述第一驱动气管上第一驱动开关；

第一引出气管以及设置于所述第一引出气管上第一引出开关；

与所述第一驱动气管、第一引出气管和第一气动阀连接的第一三通管。

其中，所述第一驱动开关和第一引出开关均为手动开关。