一种可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的制作方法

1.本发明涉及半导体加工设备技术领域，更具体的说，涉及一种可流动性薄膜沉积设备气体流向系统。


背景技术：

2.等离子体化学气相沉积(plasma chemical vapor deposition)是指用等离子体激活反应气体，促进在基体表面或近表面空间进行化学反应，生成固态膜的技术。
3.在晶片表面上生成薄膜一般会使用薄膜沉积等离子设备，中国发明专利cn202111665983.7公开了一种半导体设备，通过设置rps设备用于给反应腔室提供等离子体气源，等离子体气源在所述反应腔室内发生化学反应后生成氟离子，从而使得氟离子从所述反应腔室内流出。
4.但是，如上述现有技术中的薄膜沉积等离子设备，在长时间进行工艺跑片时，穹顶腔室会生成一定的薄膜，rps(remote plasma source，远程等离子体源)设备的清洁气体无法对穹顶腔室进行彻底清洁，长期会引起工艺腔室产生颗粒。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种可流动性薄膜沉积设备气体流向系统，解决现有技术中rps结构下薄膜沉积设备的穹顶腔室难以进行彻底有效清洁的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种可流动性薄膜沉积设备气体流向系统，包括第一rps反应单元、第二rps反应单元和第三rps清洗单元：
7.第一rps反应单元，可通断地与第一反应腔室连接，用于解离并输送工艺气体；
8.第二rps反应单元，可通断地与第二反应腔室连接，用于解离并输送工艺气体，
9.第三rps清洗单元，可通断地分别第一反应腔室、第二反应腔室连接，用于解离并输送清洁气体。
10.在一实施例中，所述第一rps反应单元，设置有第一水气管路；
11.所述第一水气管路，设置有第一流量阀，用于控制水气向第一rps反应单元的流通；
12.所述第二rps反应单元，设置有第二水气管路；
13.所述第二水气管路，设置有第二流量阀，用于控制水气向第二rps反应单元的流通。
14.在一实施例中，所述第一rps反应单元，设置有第一清洁气体管路；
15.所述第一清洁气体管路，设置有第三流量阀，用于控制清洁气体向第一rps反应单元流通；
16.所述第二rps反应单元，设置有第二清洁气体管路；
17.所述第二清洁气体管路，设置有第四流量阀，用于控制清洁气体向第二rps反应单元流通。
18.在一实施例中，所述第三rps清洗单元，设置有第三清洁气体管路；
19.所述第三清洁气体管路，设置有第五流量阀，用于控制清洁气体向第三rps清洗单元流通。
20.在一实施例中，所述第一rps反应单元，设置有第一工艺气体管路，用于通入工艺气体；
21.所述第二rps反应单元，设置有第二工艺气体管路，用于通入工艺气体。
22.在一实施例中，当进行工艺流程时：
23.第一流量阀、第二流量阀、第三流量阀、第四流量阀、第五流量阀关闭；
24.第一工艺气体管路和第二工艺气体管路通入工艺气体；
25.第一rps反应单元进行解离工艺气体并输送至第一反应腔室；
26.第二rps反应单元进行解离工艺气体并输送至第二反应腔室。
27.在一实施例中，当进行rps环境流程时：
28.第一流量阀、第二流量阀开启，水蒸气进入第一rps反应单元和第二rps反应单元；
29.第三流量阀、第四流量阀、第五流量阀关闭；
30.第一工艺气体管路和第二工艺气体管路通入保护气体。
31.在一实施例中，当进行腔室特别清洁流程时：
32.第一流量阀、第二流量阀、第三流量阀、第四流量阀关闭；
33.第五流量阀开启，清洁气体进入第三rps清洗单元解离并输送至第一反应腔室、第二反应腔室进行清洁。
34.在一实施例中，当进行穹顶腔室清洁流程时：
35.第一流量阀、第二流量阀、第五流量阀关闭；
36.第三流量阀开启，清洁气体进入第一rps反应单元解离并输送至第一反应腔室；
37.第四流量阀开启，清洁气体进入第二rps反应单元解离并输送至第二反应腔室。
38.在一实施例中，当进行全清洁流程时：
39.第一流量阀、第二流量阀关闭；
40.第三流量阀、第四流量阀、第五流量阀开启；
41.清洁气体进入第一rps反应单元、第二rps反应单元、第三rps清洗单元解离并输送至第一反应腔室和第二反应腔室。
42.在一实施例中，所述第三流量阀、第四流量阀、第五流量阀设置有孔板密封垫片，用于调整分气均匀。
43.在一实施例中，所述第三rps清洗单元，设置有第三清洁气体管路；
44.所述第三清洁气体管路，设置有孔板密封垫片，用于调节清洁气体流向第三rps清洗单元的气流大小。
45.在一实施例中，所述孔板密封垫片的直径为0.5mm至2.5mm。
46.在一实施例中，当进行穹顶腔室清洁流程时：
47.第一流量阀、第二流量阀开启，水蒸气进入第一rps反应单元和第二rps反应单元；
48.第三流量阀、第四流量阀关闭；
49.第一工艺气体管路和第二工艺气体管路通入保护气体。
50.本发明提供的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统，通过控制不同的进气方向，
实现不同的配方控制，实现不同区域的清洁，提升穹顶腔室的清洗效果，并提高单次预防性维护(preventive maintenance，pm)的跑片数量，延长单次pm时间。
附图说明
51.本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
52.图1揭示了根据本发明实施例1的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的俯视图；
53.图2揭示了根据本发明实施例1的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的原理示意图；
54.图3揭示了根据本发明实施例1的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的正面示意图；
55.图4揭示了根据本发明实施例2的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的原理示意图。
56.图中各附图标记的含义如下：
57.101第一rps反应单元；
58.102第二rps反应单元；
59.103第三rps清洗单元；
60.201第一流量阀；
61.202第二流量阀；
62.203第三流量阀；
63.204第四流量阀；
64.205第五流量阀；
65.301第一水气管路；
66.302第二水气管路；
67.303第一清洁气体管路；
68.304第二清洁气体管路；
69.305第三清洁气体管路；
70.306第一工艺气体管路；
71.307第二工艺气体管路；
72.401穹顶；
73.402喷淋头；
74.403盖板；
75.404腔室；
76.501孔板密封垫片。
具体实施方式
77.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。
78.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
79.实施例1
80.图1揭示了根据本发明实施例1的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的俯视图，图2揭示了根据本发明实施例1的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的原理示意图，图3揭示了根据本发明实施例1的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的正面示意图，如图1-图3所示，本发明提出可流动性薄膜沉积设备气体流向系统，包括第一rps反应单元101、第二rps反应单元102和第三rps清洗单元103；
81.第一rps反应单元101，可通断地与第一反应腔室连接，用于解离并输送工艺气体；
82.第二rps反应单元102，可通断地与第二反应腔室连接，用于解离并输送工艺气体，
83.第三rps清洗单元103，可通断地分别第一反应腔室、第二反应腔室连接，用于解离并输送清洁气体；
84.在本实施例中，工艺气体为nh3气体，清洁气体为nf3气体。
85.第一反应腔室和第二反应腔室均是由穹顶401、喷淋头402、盖板403和腔室404组成。
86.如图2所示，所述第一rps反应单元101，设置有第一水气管路301；
87.所述第一水气管路301，设置有第一流量阀201，用于控制水气(h2o)向第一rps反应单元101的流通，进行rps环境(rps condition)流程；
88.流量阀(flow control valve)，即流量控制阀通过在一定压力差下，依靠改变节流口液阻的大小来控制节流口的流量，
89.如图2所示，所述第二rps反应单元102，设置有第二水气管路302；
90.所述第二水气管路302，设置有第二流量阀202，用于控制水气(h2o)向第二rps反应单元102的流通，进行rps环境(rps condition)流程。
91.如图2所示，所述第一rps反应单元101，设置有第一工艺气体管路306，用于通入工艺气体；
92.如图2所示，所述第二rps反应单元102，设置有第二工艺气体管路307，用于通入工艺气体。
93.如图2和图3所示，所述第一rps反应单元101，设置有第一清洁气体管路303；
94.所述第一清洁气体管路303，设置有第三流量阀203，用于控制清洁气体向第一rps反应单元101流通；
95.所述第二rps反应单元102，设置有第二清洁气体管路304；
96.所述第二清洁气体管路304，设置有第四流量阀204，用于控制清洁气体向第二rps反应单元102流通。
97.第三流量阀203，第四流量阀204可以避免第一rps反应单元101、第二rps反应单元102的气体进入第三rps清洗单元103的概率，确保第三rps清洗单元103的颗粒度和使用寿命。
98.如图3所示，所述第三rps清洗单元103，设置有第三清洁气体管路305；
99.所述第三清洁气体管路305，设置有第五流量阀205，用于控制清洁气体向第三rps清洗单元103流通。
100.当长时间进行工艺跑片，只采用第一rps反应单元101和第二rps反应单元102进行清洁时，穹顶腔室仍然会生成一定的薄膜，引起工艺腔室颗粒，本发明采用第三rps清洗单元103，进一步提升穹顶腔室的清洗效果。
101.更进一步的，第三流量阀203、第四流量阀204、第五流量阀205使用孔板密封垫片(orifice)，用于调整分气均匀。
102.较佳的，所述孔板密封垫片直径为0.5mm至2.5mm。
103.下面结合图2和图3详细说明不同工况流程下可流动性薄膜沉积设备气体流向系统的气体流向。
104.当进行工艺流程(process)时：
105.第一流量阀201、第二流量阀202、第三流量阀203、第四流量阀204、第五流量阀205关闭；
106.第一工艺气体管路306通入工艺气体(nh3及其他气体)，第一rps反应单元101进行解离工艺气体并输送至第一反应腔室；
107.第二工艺气体管路307通入工艺气体(nh3及其他气体)，第二rps反应单元102进行解离工艺气体并输送至第二反应腔室。
108.当进行rps环境流程(rps condition)时：
109.第一流量阀201、第二流量阀202开启，水蒸气(h2o)进入第一rps反应单元101和第二rps反应单元102；
110.第三流量阀203、第四流量阀204、第五流量阀205关闭；
111.第一工艺气体管路306和第二工艺气体管路307通入500sccm的保护气体ar，防止h2o进入气路。
112.当进行腔室特别清洁流程时，第三rps清洗单元103工作：
113.第一流量阀201、第二流量阀202、第三流量阀203、第四流量阀204关闭；
114.第五流量阀205开启，清洁气体nf3进入第三rps清洗单元103解离，解离后的f离子输送至第一反应腔室、第二反应腔室进行清洁。
115.当进行穹顶腔室清洁流程时，第一rps反应单元101和第二rps反应单元102工作：
116.第一流量阀201、第二流量阀202、第五流量阀205关闭；
117.第三流量阀203开启，清洁气体nf3通过孔板(orifice)密封垫片，均匀进入第一rps反应单元101解离，解离后的f离子输送至第一反应腔室的穹顶进行清洁；
118.第四流量阀204开启，清洁气体nf3通过孔板(orifice)密封垫片，均匀进入第二rps反应单元102解离，解离后的f离子输送至第二反应腔室的穹顶进行清洁。
119.清洗气体直接清洗第一rps反应单元101和第二rps反应单元102，可以让氟离子更高效地清洗第一rps反应单元101和第二rps反应单元102而不至于过早出现颗粒现象，增加rps反应单元的使用寿命。
120.当进行全清洁流程时，第一rps反应单元101、第二rps反应单元102和第三rps清洗单元103工作：
121.第一流量阀201、第二流量阀202关闭，第三流量阀203、第四流量阀204、第五流量阀205开启；
122.清洁气体nf3进入第一rps反应单元101、第二rps反应单元102、第三rps清洗单元103解离并输送至第一反应腔室和第二反应腔室。
123.实施例2
124.相比于实施例1，实施例2将实施例1的第五流量阀替换为孔板(orifice)密封垫片501，调节气流大小，其他结构与实施例1相同。
125.所述孔板密封垫片直径为0.5mm至2.5mm。
126.当进行穹顶腔室清洁流程时：
127.第一流量阀201、第二流量阀202开启，水蒸气进入第一rps反应单元101和第二rps反应单元102；
128.第三流量阀203、第四流量阀204关闭；
129.第一工艺气体管路306和第二工艺气体管路307通入500sccm保护气体ar，防止h2o进入气路。
130.本发明提供的可流动性薄膜沉积设备气体流向系统，通过控制不同的进气方向，实现不同的配方控制，实现不同区域的清洁，提升穹顶腔室的清洗效果，并提高单次预防性维护(preventive maintenance，pm)的跑片数量，延长单次pm时间，降低持有成本(cost of ownership，coo)。
131.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
132.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
133.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
134.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
135.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连同。对于本领域的
普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
136.上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。