專利名稱：抽氣裝置、低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備以及化學(xué)氣相沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體技術(shù)大發(fā)展的今天，低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)設(shè)備廣泛地應(yīng)用于多晶硅、二氧化硅以及氮化硅等薄膜的沉積。沉積時(shí)，向沉積室內(nèi)通入氣態(tài)的含有形成薄膜所需的原子或分子的化學(xué)物質(zhì)，該化學(xué)物質(zhì)在沉積室內(nèi)混合并發(fā)生反應(yīng)，最終在晶片表面聚集形成希望形成的固態(tài)薄膜和氣態(tài)產(chǎn)物。在這一薄膜形成過程中，除了在晶片表面形成薄膜夕卜，必然也會(huì)在沉積室的內(nèi)壁表面積累附著物。因此，在多次沉積后，當(dāng)內(nèi)壁上的附著物較厚時(shí)，易因其發(fā)生脫落，對(duì)沉積室和晶舟上的晶片造成玷污，形成晶片上的缺陷，降低產(chǎn)品的成品率。尤其對(duì)于低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備而言，其沉積室通常為石英爐管，屬于熱壁式的反應(yīng)過程，會(huì)有較多的顆粒沉積在其爐管的內(nèi)壁上，顆粒污染問題更為嚴(yán)重。解決上述問題的傳統(tǒng)方法是濕法清潔方法，即每間隔一段時(shí)間將臟的石英爐管從設(shè)備中取出，對(duì)其進(jìn)行濕法腐蝕以去除爐管壁上的累積附著物(如，對(duì)于生長(zhǎng)氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的LPCVD爐管，通常是利用49%的HF酸腐蝕溶液對(duì)其進(jìn)行浸泡，腐蝕去除內(nèi)壁上的累積物);去除后，再用大量去離子水對(duì)該爐管進(jìn)行沖洗，并烘干待用。這一傳統(tǒng)的濕法清潔方法存在有以下不足:
1、濕法清潔過程較長(zhǎng)，且這個(gè)清潔過程中該LPCVD設(shè)備無法使用，大大增加了設(shè)備的閑置時(shí)間，對(duì)生產(chǎn)效率不利。2、爐管一般是由石英制成的，易受損失，每次爐管清潔對(duì)爐管進(jìn)行的拆卸運(yùn)送，都可能導(dǎo)致爐管因人為因素而受損。 3、濕法清潔過程中需要將爐管浸泡在腐蝕液中，而該腐蝕液不僅可以腐蝕爐壁上的氧化硅、氮化硅或氮氧化硅附著物，也會(huì)對(duì)由石英制成的爐管本身有損害，縮短了爐管的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，以改善現(xiàn)有的低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備內(nèi)顆粒污染較為嚴(yán)重的問題。有鑒于此，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
一種抽氣裝置，用于抽取低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備的爐管內(nèi)的氣體，其特征在于，所述抽氣裝置包括:
并聯(lián)的第一閥、第二閥和第三閥，其通過導(dǎo)管與爐管的排氣口相連；
抽氣泵，其通過導(dǎo)管與第一至第三閥相連，其中第一閥、第二閥和第三閥分別與抽氣泵一起工作用于降低爐管內(nèi)氣壓且降低爐管內(nèi)氣壓的速率依次遞減。優(yōu)選地，所述第一閥與所述抽氣泵一起工作能夠在I分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓降至5mtor以下,所述第二閥與所述抽氣泵一起工作能夠在6-8分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓從760tor降至3tor,所述第三閥與所述抽氣泵一起工作能夠在6-8分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓從760tor降至IOOtor0一種低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括:
具有一端開口、另一端封閉的爐管，所述爐管包括進(jìn)氣口、排氣口；
爐管基座，用于與所述爐管開口端接觸并與所述爐管構(gòu)成密閉空間；
晶舟，裝設(shè)于所述爐管基座并收容于所述爐管內(nèi)部；以及
如上述的抽氣裝置，與爐管的排氣口相連。優(yōu)選地，所述低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備還包括:
關(guān)閉件，用于與所述爐管開口端接觸并與所述爐管構(gòu)成密閉空間。一種利用上述的低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，包括步驟:
A.將晶圓裝載到晶舟上；
B.將晶舟送入爐管；
C.在晶舟完全進(jìn)入爐管內(nèi)時(shí)，開啟抽氣泵和第二閥，在壓力為3tor時(shí)，開啟第一閥直至爐管內(nèi)氣壓在5mtor以下；
D.停止抽氣，通入反應(yīng)氣體；
E.待薄膜生長(zhǎng)完成后，停止所述反應(yīng)氣體的通入；
F.將晶舟從爐管內(nèi)移出；以及
G.從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓。優(yōu)選地，在本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法中，步驟A還包括:
Al.閉合關(guān)閉件且開啟抽氣泵和第三泵。優(yōu)選地，在本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法中，步驟A在步驟Al之后還包括:
A2.在爐管內(nèi)的氣壓為IOOtor以下時(shí)，關(guān)閉抽氣泵和第三閥；以及
A3.檢驗(yàn)爐管的密封性；如果不密封則發(fā)送報(bào)警信號(hào)并停止后續(xù)步驟，否則向爐管內(nèi)通入保護(hù)氣體至打開關(guān)閉件。優(yōu)選地，在本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法中，步驟D還包括在停止抽氣之后檢驗(yàn)爐管的密封性，如果不密封則發(fā)送報(bào)警信號(hào)并停止后續(xù)步驟，否則通入反應(yīng)氣體。優(yōu)選地，在本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法中，步驟G還包括:在反應(yīng)后的晶圓冷卻一定時(shí)間之后，從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓。優(yōu)選地，在本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法中，在反應(yīng)后的晶圓冷卻期間，閉合關(guān)閉件且開啟第三閥和抽氣泵。優(yōu)選地，在本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法中，步驟G還包括:在從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓期間，閉合關(guān)閉件且開啟第三閥和抽氣泵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
使設(shè)備在空閑時(shí)(例如晶圓裝載、晶圓冷卻和晶圓卸載期間)，保持抽氣，使得保持設(shè)備內(nèi)部的清潔。本發(fā)明的抽氣裝置以及低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，在抽氣裝置中設(shè)置了第一至第三閥。對(duì)抽氣裝置的改進(jìn)，可以使得外部帶入的微小顆粒被抽走，改善爐管的顆粒狀況。 本發(fā)明的抽氣裝置及低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，在確保薄膜形成質(zhì)量的前提下，減少爐管所需的濕法清洗次數(shù)，提高設(shè)備的利用率及生產(chǎn)效率。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的低壓化學(xué)氣相設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；以及 圖2為根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。本發(fā)明的裝置和設(shè)備可以被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，并且可以利用多種適當(dāng)?shù)牟牧现谱?，下面通過具體的實(shí)施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換毫無疑義地被涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)，為了便于說明，示意圖中的結(jié)構(gòu)比例僅為示意性地，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定。圖1為根據(jù)本發(fā)明的低壓化學(xué)氣相設(shè)備的示意圖。如圖所示，低壓化學(xué)氣相設(shè)備包括爐管1、爐管基座2、晶舟3和抽氣裝置4。爐管I的一端開口且另一端封閉，并且包括進(jìn)氣口 11、排氣口 12。進(jìn)氣口 11用于通入氣體。爐管基座2用于與爐管I的開口端接觸并與爐管I構(gòu)成密閉空間。晶舟3裝設(shè)于爐管基座2并可以收容于爐管I的內(nèi)部。抽氣裝置4包括泵40、并聯(lián)的第一閥41、第二閥42和第三閥43，其中第一閥41第二閥42和第三閥43通過導(dǎo)管與爐管I的排氣口 12相連，泵40通過導(dǎo)管與第一閥41、第二閥42和第三閥43相連。第一閥41、第二閥42和第三閥43分別與抽氣泵40 —起工作用于降低爐管I內(nèi)氣壓且降低爐管I內(nèi)氣壓的速率依次遞減。第一閥41與抽氣泵40 —起工作能夠在I分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓降至5mtor以下,第二閥42與抽氣泵40 —起工作能夠在6-8分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓從760tor降至3tor，第三閥43與抽氣泵40 —起工作能夠在6-8分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓從760tor降至lOOtor。優(yōu)選地，低壓化學(xué)氣相設(shè)備還包括關(guān)閉件(shutter) 15，用于與爐管I的開口端接觸并與爐管I構(gòu)成密閉空間。圖2為根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)氣相沉積方法的流程示意圖。如圖所示，在步驟A處，將晶圓裝載到晶舟上。優(yōu)選地，步驟A還包括:A1.閉合關(guān)閉件且開啟抽氣泵和第三泵。優(yōu)選地,步驟A在步驟Al之后還包括:
A2.在爐管內(nèi)的氣壓為IOOtor以下時(shí)，關(guān)閉抽氣泵和第三閥；以及A3.檢驗(yàn)爐管的密封性；如果不密封則發(fā)送報(bào)警信號(hào)并停止后續(xù)步驟，否則向爐管內(nèi)通入保護(hù)氣體至打開關(guān)閉件。優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體包括但不限于氮?dú)狻⒍栊詺怏w。在步驟B處，將晶舟送入爐管 。在步驟C處，在晶舟完全進(jìn)入爐管內(nèi)時(shí)，開始抽氣。其中開啟抽氣泵40和第二閥42,在壓力為3tor時(shí),開啟第一閥41直至爐管內(nèi)氣壓在5mtor以下。在步驟D處，停止抽氣，通入反應(yīng)氣體。優(yōu)選地，步驟D還包括在停止抽氣之后檢驗(yàn)爐管的密封性，如果不密封則發(fā)送報(bào)警信號(hào)并停止后續(xù)步驟，否則通入反應(yīng)氣體。所述反應(yīng)氣體包括但不限于氮?dú)?。在步驟E處，待薄膜生長(zhǎng)完成后，停止所述反應(yīng)氣體的通入。在步驟F處，將晶舟從爐管內(nèi)移出。在步驟G處,從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓。優(yōu)選地,步驟G還包括:在反應(yīng)后的晶圓冷卻一定時(shí)間之后,從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓。優(yōu)選地，在反應(yīng)后的晶圓冷卻期間，閉合關(guān)閉件且開啟第三閥和抽氣泵。優(yōu)選地，步驟G還包括:在從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓期間，閉合關(guān)閉件且開啟第三閥和抽氣泵。利用本發(fā)明，使設(shè)備在空閑時(shí)(例如晶圓裝載、晶圓冷卻和晶圓卸載期間)，保持抽氣，使得保持設(shè)備內(nèi)部的清潔。對(duì)抽氣裝置的改進(jìn)，可以使得外部帶入的微小顆粒被抽走，改善爐管的顆粒狀況。本發(fā)明的抽氣裝置及低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，在確保薄膜形成質(zhì)量的前提下，減少爐管所需的濕法清洗次·數(shù)，提高設(shè)備的利用率及生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種抽氣裝置，用于抽取低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備的爐管內(nèi)的氣體，其特征在于，所述抽氣裝置包括: 并聯(lián)的第一閥、第二閥和第三閥，其通過導(dǎo)管與爐管的排氣口相連； 抽氣泵，其通過導(dǎo)管與第一至第三閥相連，其中第一閥、第二閥和第三閥分別與抽氣泵一起工作用于降低爐管內(nèi)氣壓且降低爐管內(nèi)氣壓的速率依次遞減。
2.如權(quán)利要求1所述的抽氣裝置，其特征在于，所述第一閥與所述抽氣泵一起工作能夠在I分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓降至5mtor以下，所述第二閥與所述抽氣泵一起工作能夠在6_8分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓從760tor降至3tor，所述第三閥與所述抽氣泵一起工作能夠在6_8分鐘內(nèi)將爐內(nèi)氣壓從760t or降至lOOtor。
3.—種低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備,其特征在于,所述設(shè)備包括: 具有一端開口、另一端封閉的爐管，所述爐管包括進(jìn)氣口、排氣口； 爐管基座，用于與所述爐管開口端接觸并與所述爐管構(gòu)成密閉空間； 晶舟，裝設(shè)于所述爐管基座并收容于所述爐管內(nèi)部；以及 如權(quán)利要求1或2所述的抽氣裝置，與爐管的排氣口相連。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括: 關(guān)閉件，用于與所述爐管開口端接觸并與所述爐管構(gòu)成密閉空間。
5.一種利用權(quán)利要求3或4的低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，包括步驟: A.將晶圓裝載到晶舟上； B.將晶舟送入爐管； C.在晶舟完全進(jìn)入爐管內(nèi)時(shí)，開啟抽氣泵和第二閥，在壓力為3tor時(shí)，開啟第一閥直至爐管內(nèi)氣壓在5mtor以下； D.停止抽氣，通入反應(yīng)氣體； E.待薄膜生長(zhǎng)完成后，停止所述反應(yīng)氣體的通入； F.將晶舟從爐管內(nèi)移出；以及 G.從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓。
6.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，步驟A還包括: Al.閉合關(guān)閉件且開啟抽氣泵和第三泵。
7.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，步驟A在步驟Al之后還包括: A2.在爐管內(nèi)的氣壓為IOOtor以下時(shí)，關(guān)閉抽氣泵和第三閥；以及 A3.檢驗(yàn)爐管的密封性；如果不密封則發(fā)送報(bào)警信號(hào)并停止后續(xù)步驟，否則向爐管內(nèi)通入保護(hù)氣體至打開關(guān)閉件。
8.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，步驟D還包括在停止抽氣之后檢驗(yàn)爐管的密封性，如果不密封則發(fā)送報(bào)警信號(hào)并停止后續(xù)步驟，否則通入反應(yīng)氣體。
9.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，步驟G還包括:在反應(yīng)后的晶圓冷卻一定時(shí)間之后，從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓。
10.如權(quán)利要求9所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，在反應(yīng)后的晶圓冷卻期間，閉合關(guān)閉件且開啟第三閥和抽氣泵。
11.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，步驟G還包括:在從晶舟上卸載反應(yīng)后的晶圓期間，閉合 關(guān)閉件且開啟第三閥和抽氣泵。
全文摘要
本發(fā)明提供抽氣裝置、低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備以及化學(xué)氣相沉積方法。一種抽氣裝置，用于抽取低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備的爐管內(nèi)的氣體，其特征在于，所述抽氣裝置包括并聯(lián)的第一閥、第二閥和第三閥，其通過導(dǎo)管與爐管的排氣口相連；抽氣泵，其通過導(dǎo)管與第一至第三閥相連，其中第一閥、第二閥和第三閥分別與抽氣泵一起工作用于降低爐管內(nèi)氣壓且降低爐管內(nèi)氣壓的速率依次遞減。利用本發(fā)明可以改善現(xiàn)有的低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備內(nèi)顆粒污染較為嚴(yán)重的問題。
文檔編號(hào)C23C16/44GK103243308SQ201210029680
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者孫雷軍 申請(qǐng)人:無錫華潤(rùn)上華科技有限公司