用于pecvd薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置和方法
【專利摘要】一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置，包括：進(jìn)氣管、氣體混合器、兩個(gè)以上的出氣管及流量控制器；所述氣體混合器的一端與所述進(jìn)氣管連接，所述氣體混合器的另一端與所述出氣管連接，所述氣體混合器與所述進(jìn)氣管、所述出氣管之間氣體流通；所述流量控制器用于控制所述出氣管內(nèi)的氣體流量；所述出氣管還用于與噴淋頭連接，所述出氣管用于將所述氣體混合器內(nèi)混合后的反應(yīng)氣體通過(guò)所述噴淋頭噴灑到晶圓表面。從而能夠?qū)ECVD薄膜各個(gè)區(qū)域所需的反應(yīng)氣體量進(jìn)行控制，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)PECVD薄膜局部沉積速率以提升PECVD薄膜的均勻性。此外，還提供一種調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、效率高的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法。
【專利說(shuō)明】用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及PECVD生產(chǎn)工藝，特別是涉及一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced ChemicalVaporDeposition,PECVD)沉積PECVD薄膜的問(wèn)世并用于生產(chǎn)線，使得集成電路的電解質(zhì)性能有了顯著提高。但如果PECVD薄膜的均勻性太差可能會(huì)導(dǎo)致光刻聚焦失敗，集成電路的同層錯(cuò)位，電路結(jié)構(gòu)倒塌等問(wèn)題。一般地，PECVD薄膜的均勻性主要受到晶片在反應(yīng)室內(nèi)的位置、加熱板溫度分布、反應(yīng)氣體流速、等離子體分布及反應(yīng)室環(huán)境等因素的影響。因而，一般會(huì)調(diào)整晶片距離噴淋頭的位置、盲調(diào)晶片在反應(yīng)室內(nèi)的位置及整理反應(yīng)室環(huán)境來(lái)提高PECVD薄膜的均勻性。但是上述措施風(fēng)險(xiǎn)較高、耗時(shí)長(zhǎng)、效果差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、效率高的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置。
[0004]一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置，包括:
[0005]進(jìn)氣管、氣體混合器、兩個(gè)以上的出氣管及流量控制器；
[0006]所述氣體混合器的一端與所述進(jìn)氣管連接，所述氣體混合器的另一端與所述出氣管連接，所述氣體混合器與所述進(jìn)氣管、所述出氣管之間氣體流通；
[0007]所述流量控制器用于控制所述出氣管內(nèi)的氣體流量；
[0008]所述出氣管還用于與噴淋頭連接，所述出氣管用于將所述氣體混合器內(nèi)混合后的反應(yīng)氣體通過(guò)所述噴淋頭噴灑到晶圓表面。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述出氣管均勻分布于所述氣體混合器的出口處。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述流量控制器的數(shù)量與所述出氣管的數(shù)量一一對(duì)應(yīng)，所述流量控制器對(duì)應(yīng)控制每個(gè)出氣管內(nèi)的反應(yīng)氣體流量。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述出氣管輸出的反應(yīng)氣體經(jīng)由所述噴淋頭的固定區(qū)域噴灑到晶圓表面。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述流量控制器為可調(diào)節(jié)閥門。
[0013]上述用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置通過(guò)在噴淋頭和氣體混合器之間增設(shè)多個(gè)出氣管，并對(duì)出氣管內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，使得從出氣管到噴淋頭的反應(yīng)氣體能夠受控制的噴淋到PECVD薄膜上，從而能夠?qū)ECVD薄膜各個(gè)區(qū)域所需的反應(yīng)氣體量進(jìn)行控制，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)PECVD薄膜局部沉積速率以提升PECVD薄膜的均勻性。
[0014]此外，還有必要提供一種調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、效率高的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法。
[0015]一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法，包括以下步驟:[0016]反應(yīng)氣體通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入氣體混合器；
[0017]所述反應(yīng)氣體在所述氣體混合器內(nèi)混合后，通過(guò)與所述氣體混合器連接的出氣管進(jìn)入噴淋頭；
[0018]流量控制器對(duì)所述出氣孔內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，其中，所述氣體混合器與所述噴淋頭之間至少設(shè)置兩個(gè)以上出氣管。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反應(yīng)氣體分為若干股，經(jīng)由所述出氣管進(jìn)入所述噴淋頭。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述流量控制器一一對(duì)應(yīng)控制所述出氣管內(nèi)的反應(yīng)氣體流量。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述出氣管輸出的反應(yīng)氣體經(jīng)由所述噴淋頭的固定區(qū)域噴灑到晶圓表面。
[0022]上述用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法通過(guò)在噴淋頭和氣體混合器之間增設(shè)多個(gè)出氣管的步驟，并通過(guò)流量控制器對(duì)出氣管內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，使得從出氣管到噴淋頭的反應(yīng)氣體能夠受控制的噴淋到PECVD薄膜上，從而能夠?qū)ECVD薄膜各個(gè)區(qū)域所需的反應(yīng)氣體量進(jìn)行 控制，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)PECVD薄膜局部沉積速率以提升PECVD薄膜的均勻性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示,為用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置，包括:
[0027]進(jìn)氣管101、氣體混合器103、兩個(gè)以上的出氣管105及流量控制器107。
[0028]所述氣體混合器103的一端與所述進(jìn)氣管101連接，所述氣體混合器103的另一端與所述出氣管105連接，所述氣體混合器103與所述進(jìn)氣管101、所述出氣管105之間氣體流通。
[0029]所述流量控制器107用于控制所述出氣管105內(nèi)的氣體流量。
[0030]所述出氣管105還用于與噴淋頭109連接，所述出氣管105用于將所述氣體混合器103內(nèi)混合后的反應(yīng)氣體通過(guò)所述噴淋頭109傳輸給所述PECVD薄膜。
[0031 ] 上述實(shí)施例的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置用于能夠局部調(diào)整PECVD薄膜上的反應(yīng)氣體，從而達(dá)到調(diào)整PECVD薄膜局部沉積速率以提升薄膜均勻性的目的。具體地，氣體混合器103的頂部與進(jìn)氣管101連接，氣體混合器103的底部與出氣管105連接。由于進(jìn)氣管101、氣體混合器103及出氣管105之間是氣體傳輸，因而，進(jìn)氣管101、氣體混合器103及出氣管105之間是氣體連通的。
[0032]氣體混合器103的頂部設(shè)有反應(yīng)腔蓋，氣體混合器103的底部設(shè)有托盤。一般地，反應(yīng)氣體通過(guò)進(jìn)氣管101進(jìn)入到氣體混合器103時(shí)，氣體混合器103底部的托盤截?cái)鄽怏w混合器103與出氣管105之間的氣體連通性，此時(shí)，氣體混合器103只與進(jìn)氣管101之間是氣體連通的。當(dāng)氣體混合器103中的反應(yīng)氣體達(dá)到氣體混合器103的容量閾值時(shí)，通過(guò)氣體混合器103頂部的反應(yīng)腔蓋截?cái)鄽怏w混合器103與進(jìn)氣管101之間的氣體連通性。此時(shí)，氣體混合器103與進(jìn)氣管101和出氣管103之間不是氣體連通的。當(dāng)氣體混合器103內(nèi)的反應(yīng)氣體得到充分反應(yīng)后，打開(kāi)氣體混合器103底部的托盤，使氣體混合器103與出氣管105之間氣體連通，因而得到反應(yīng)后的反應(yīng)氣體能夠通過(guò)出氣管105進(jìn)入到噴淋頭109，再由噴淋頭109噴淋到PECVD薄膜上。
[0033]所述反應(yīng)氣體在所述氣體混合器103內(nèi)混合后分為與所述出氣管105數(shù)量相同的若干股流出。
[0034]出氣管105均勻分布于所述氣體混合器103的出口處。將出氣管105均勻的設(shè)置在氣體混合器103的出口處，即設(shè)置于氣體混合器103的底部托盤處，能夠使反應(yīng)氣體均勻的通過(guò)噴淋頭109噴淋到PECVD薄膜上。從而能夠保證PECVD薄膜的左右、上下、中心及邊緣區(qū)域都能夠被噴淋到反應(yīng)氣體，避免出現(xiàn)同心圓分布或者偏單邊分布的PECVD薄膜。
[0035]本實(shí)施例中，所述流量控制器107的數(shù)量與所述出氣管105的數(shù)量--對(duì)應(yīng)，所述
流量控制器107對(duì)應(yīng)控制每個(gè)出氣管105內(nèi)的反應(yīng)氣體流量。在其他實(shí)施例中，也可以僅對(duì)部分出氣管105作流量控制。
[0036]流量控制器107為可調(diào)節(jié)閥門。流量控制器107比可調(diào)節(jié)閥門貴，且使用流量控制器107時(shí)，機(jī)臺(tái)軟件需要 升級(jí)后才可用，而可調(diào)節(jié)閥門則不需要。因而，在采用可調(diào)節(jié)閥門替代流量控制器107會(huì)節(jié)約工業(yè)成本。
[0037]由于PECVD薄膜上的各個(gè)區(qū)域所需的反應(yīng)氣體量不一定相同，且在反應(yīng)過(guò)程中，氣體分布的原因，會(huì)導(dǎo)致PECVD薄膜各區(qū)域厚度不均的明顯差異。因而，通過(guò)流量控制器107對(duì)出氣管105中的氣體流量進(jìn)行控制后，能夠根據(jù)PECVD薄膜各區(qū)域所需的氣體量調(diào)節(jié)流量控制器107，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整各出氣管105中的氣體流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)PECVD薄膜局部沉積速率，避免出現(xiàn)PECVD薄膜各區(qū)域厚度不均的形象差異。
[0038]出氣管105輸出的反應(yīng)氣體經(jīng)由所述噴淋頭109的固定區(qū)域流向所述PECVD薄膜?？刂品磻?yīng)氣體經(jīng)由噴淋頭的固定區(qū)域流向PECVD薄膜表面，是為了能夠控制PECVD薄膜局部沉積速率。
[0039]由于噴淋頭109的噴口形狀決定了氣體輸出的速度、方向、擴(kuò)張速度以及是否產(chǎn)生局部渦流等，因而對(duì)于噴淋反應(yīng)氣體到PECVD薄膜上的過(guò)程影響很大，所以需要結(jié)合氣體混合器103的各個(gè)尺寸、工作壓力、氣體流量等通過(guò)模擬及試驗(yàn)找出最佳的設(shè)計(jì)。
[0040]在本實(shí)施例中，噴淋頭109呈錐斗形，其中，噴淋頭109的擴(kuò)張口用于噴淋反應(yīng)氣體到PECVD薄膜上，噴淋頭109的小口與出氣管105連接。
[0041]上述用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置通過(guò)在噴淋頭109和氣體混合器103之間增設(shè)多個(gè)出氣管105，并通過(guò)流量控制器107對(duì)出氣管105內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，使得從出氣管105到噴淋頭109的反應(yīng)氣體能夠受控制的噴淋到PECVD薄膜上，從而能夠?qū)ECVD薄膜各個(gè)區(qū)域所需的反應(yīng)氣體量進(jìn)行控制，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)PECVD薄膜局部沉積速率以提升PECVD薄膜的均勻性。
[0042]如圖2所示，為用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法的流程圖。
[0043]一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法，包括以下步驟:
[0044]步驟S210，反應(yīng)氣體通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入氣體混合器。[0045]步驟S220，所述反應(yīng)氣體在所述氣體混合器內(nèi)混合后，通過(guò)與所述氣體混合器連接的出氣管進(jìn)入噴淋頭。
[0046]步驟S230，流量控制器對(duì)所述出氣孔內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，其中，所述氣體混合器和所述噴淋頭之間至少設(shè)置兩個(gè)以上出氣管。
[0047]將反應(yīng)氣體通入進(jìn)氣管，反應(yīng)氣體通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入到與進(jìn)氣管氣體連通的氣體混合器內(nèi)。反應(yīng)氣體在氣體混合器內(nèi)充分混合反應(yīng)后，進(jìn)入到出氣管內(nèi)。流量控制器與出氣管連接，用于控制出氣管內(nèi)的反應(yīng)氣體流量。受流量控制器控制的反應(yīng)氣體通過(guò)出氣管進(jìn)入到噴淋頭。因而噴淋頭的固定區(qū)域噴淋出流量受控制的反應(yīng)氣體，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)PECVD薄膜局部沉積速率，從而實(shí)現(xiàn)提升PECVD薄膜均勻性的目的。
[0048]出氣管均勻分布于所述 氣體混合器的出口處。
[0049]所述反應(yīng)氣體分為與所述出氣管數(shù)量相同的若干股流向所述噴淋頭。
[0050]所述流量控制器一一對(duì)應(yīng)控制所述出氣管內(nèi)的反應(yīng)氣體流量。
[0051]所述出氣管輸出的反應(yīng)氣體經(jīng)由所述噴淋頭的固定區(qū)域流向所述PECVD薄膜。
[0052]上述用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法通過(guò)在噴淋頭和氣體混合器之間增設(shè)多個(gè)出氣管的步驟，并通過(guò)流量控制器對(duì)出氣管內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，使得從出氣管到噴淋頭的反應(yīng)氣體能夠受控制的噴淋到PECVD薄膜上，從而能夠?qū)ECVD薄膜各個(gè)區(qū)域所需的反應(yīng)氣體量進(jìn)行控制，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)PECVD薄膜局部沉積速率以提升PECVD薄膜的均勻性。
[0053]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置，其特征在于，包括: 進(jìn)氣管、氣體混合器、兩個(gè)以上的出氣管及流量控制器； 所述氣體混合器的一端與所述進(jìn)氣管連接，所述氣體混合器的另一端與所述出氣管連接，所述氣體混合器與所述進(jìn)氣管、所述出氣管之間氣體流通； 所述流量控制器用于控制所述出氣管內(nèi)的氣體流量； 所述出氣管還用于與噴淋頭連接，所述出氣管用于將所述氣體混合器內(nèi)混合后的反應(yīng)氣體通過(guò)所述噴淋頭噴灑到晶圓表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置，其特征在于，所述出氣管均勻分布于所述氣體混合器的出口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置，其特征在于，所述流量控制器的數(shù)量與所述 出氣管的數(shù)量一一對(duì)應(yīng)，所述流量控制器對(duì)應(yīng)控制每個(gè)出氣管內(nèi)的反應(yīng)氣體流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)裝置，其特征在于，所述出氣管輸出的反應(yīng)氣體經(jīng)由所述噴淋頭的固定區(qū)域噴灑到晶圓表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法，其特征在于，所述流量控制器為可調(diào)節(jié)閥門。
6.一種用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法，包括以下步驟: 反應(yīng)氣體通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入氣體混合器； 所述反應(yīng)氣體在所述氣體混合器內(nèi)混合后，通過(guò)與所述氣體混合器連接的出氣管進(jìn)入嗔淋頭； 流量控制器對(duì)所述出氣孔內(nèi)的氣體流量進(jìn)行控制，其中，所述氣體混合器與所述噴淋頭之間至少設(shè)置兩個(gè)以上出氣管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法，其特征在于，所述反應(yīng)氣體分為若干股，經(jīng)由所述出氣管進(jìn)入所述噴淋頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法，其特征在于，所述流量控制器一一對(duì)應(yīng)控制所述出氣管內(nèi)的反應(yīng)氣體流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于PECVD薄膜沉積的氣體反應(yīng)方法，其特征在于，所述出氣管輸出的反應(yīng)氣體經(jīng)由所述噴淋頭的固定區(qū)域噴灑到晶圓表面。
【文檔編號(hào)】C23C16/455GK103966573SQ201310034933
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月29日
【發(fā)明者】周君 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華科技有限公司