專利名稱：一種氣體輸送系統(tǒng)及應(yīng)用該系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣體輸送系統(tǒng)及應(yīng)用該氣體輸送系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)氣相生長(zhǎng)(Chemical Vapor D印osition，簡(jiǎn)稱為CVD)技術(shù)已經(jīng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。特別是其中的金屬有機(jī)化學(xué)氣相生長(zhǎng)(Metal OrganicChemical Vapor D印osition，簡(jiǎn)稱為M0CVD)技術(shù)，因其具有鍍膜成分易控、鍍膜均勻致密以及附著力好等優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為工業(yè)界主要的鍍膜技術(shù)。所謂MOCVD技術(shù)是指，利用金屬有機(jī)化合物(Metal Organic，簡(jiǎn)稱為M0)作為源物質(zhì)的一種化學(xué)氣相生長(zhǎng)技術(shù)，其原理為使有機(jī)金屬原料氣體、氫化氣體或鹵化氣體進(jìn)行熱分解反應(yīng)而在氣相中使薄膜生長(zhǎng)。在實(shí)際工藝中，將進(jìn)行上述CVD反應(yīng)的設(shè)備稱為CVD設(shè)備；將使用MO氣體進(jìn)行CVD反應(yīng)的設(shè)備稱為MOCVD設(shè)備。目前，為了增大MOCVD設(shè)備的產(chǎn)能，本領(lǐng)域技術(shù)人員已開發(fā)出一種可單次處理多個(gè)基片的MOCVD設(shè)備。具體地，在該MOCVD設(shè)備的工藝腔室內(nèi)，沿橫向(即大致水平方向)層疊設(shè)置多個(gè)可承載被加工基片的托盤，借助于所述多個(gè)托盤而在單次工藝中同時(shí)處理多個(gè)基片，從而增大MOCVD設(shè)備的產(chǎn)能。例如，圖1就示出這樣一種MOCVD設(shè)備。請(qǐng)參閱圖1，其為一種現(xiàn)有的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖1所示，該結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備包括工藝腔室101，在該工藝腔室101內(nèi)沿橫向?qū)盈B設(shè)置多個(gè)可承載被加工基片的托盤102，并且在該工藝腔室101右側(cè)壁的靠下位置處設(shè)置有工藝氣體進(jìn)氣口 103，工藝氣體從腔室外部經(jīng)由該工藝氣體進(jìn)氣口 103而進(jìn)入到工藝腔室101內(nèi)，并逐步擴(kuò)散到各托盤102所承載的被加工基片上。同時(shí)，在工藝腔室101右側(cè)壁的靠上位置處設(shè)置有出氣口 104，反應(yīng)后氣體經(jīng)由該出氣口 104而排出工藝腔室101。盡管圖1所示結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)能，然而在實(shí)際應(yīng)用中，其不可避免地存在下述問(wèn)題其一，在上述結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備中，由于未設(shè)置可用來(lái)在工藝腔室內(nèi)輸送工藝氣體的氣體輸送系統(tǒng)，而是僅通過(guò)工藝腔室側(cè)壁上開設(shè)的工藝氣體進(jìn)氣口來(lái)將工藝氣體引入到工藝腔室內(nèi)，并使進(jìn)入工藝腔室的工藝氣體在整個(gè)腔室內(nèi)擴(kuò)散，以借助于這種擴(kuò)散而使工藝氣體逐步到達(dá)各托盤所承載的基片上，這樣便使得工藝氣體到達(dá)被加工基片的時(shí)間較長(zhǎng)，因而影響了結(jié)晶膜的生長(zhǎng)速度，并導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。其二，在上述結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備中，由于各托盤距進(jìn)氣口的距離不等，因而使得工藝氣體擴(kuò)散到各個(gè)托盤所需的時(shí)間不等，并且擴(kuò)散而來(lái)的工藝氣體量也不同，具體地，靠近進(jìn)氣口的托盤所承載的基片能夠較快地得到工藝氣體且所得到的氣體量也較多；而遠(yuǎn)離進(jìn)氣口的托盤所承載的基片，其得到工藝氣體的速度相對(duì)較慢，且所得到的氣體量也相對(duì)較少。這樣便使得處于不同托盤上的基片在結(jié)晶膜生長(zhǎng)速度和結(jié)晶膜厚度等方面均存在差異，因而降低了單次工藝中結(jié)晶膜的均勻性，進(jìn)而影響了產(chǎn)品良率。
為此，如何在諸如結(jié)晶膜生長(zhǎng)等的半導(dǎo)體處理工藝中使工藝氣體快速且均勻地到達(dá)各基片就成為目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種氣體輸送系統(tǒng)，其能夠使工藝氣體快速且均勻地到達(dá)各托盤所承載的基片，從而提高了被加工基片的處理速度和均勻性，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品良率。此外，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其內(nèi)設(shè)置有本發(fā)明提供的上述氣體輸送系統(tǒng)，因而其同樣能夠使工藝氣體快速且均勻地到達(dá)各托盤所承載的基片，從而提高了被加工基片的處理速度和均勻性，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品良率。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種氣體輸送系統(tǒng)，用于向半導(dǎo)體處理設(shè)備的工藝腔室輸送工藝氣體，在所述工藝腔室內(nèi)設(shè)有托盤裝置，所述托盤裝置包括沿橫向?qū)盈B設(shè)置的用于承載基片的多個(gè)托盤。其中，所述氣體輸送系統(tǒng)包括進(jìn)氣口，其用于將工藝腔室外的工藝氣體引入到所述氣體輸送系統(tǒng)；以及沿所述氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而依次設(shè)置的多個(gè)出氣口，其用于使氣體輸送系統(tǒng)中的工藝氣體經(jīng)此而輸出到工藝腔室內(nèi)并到達(dá)所述托盤所承載的各基片。優(yōu)選地，所述出氣口對(duì)應(yīng)于每一個(gè)托盤而設(shè)置，以使工藝氣體直接輸出至每一個(gè)托盤。優(yōu)選地，所述氣體輸送系統(tǒng)還包括用以冷卻工藝氣體的水冷管。優(yōu)選地，所述氣體輸送系統(tǒng)還包括用以輔助輸送工藝氣體的氣體補(bǔ)償通道。其中，所述氣體輸送系統(tǒng)包括筒狀氣體輸送通道，其可將所述托盤裝置環(huán)繞于其內(nèi)并向放置在所述托盤上的基片輸送工藝氣體；或者，所述氣體輸送系統(tǒng)包括多個(gè)氣體輸送通道，每一個(gè)氣體輸送通道均可沿該氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而延伸并設(shè)置在所述托盤裝置外圍；或者，所述氣體輸送系統(tǒng)包括至少一個(gè)沿所述氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而延伸的管狀氣體輸送通道，所述至少一個(gè)管狀氣體輸送通道可沿所述多個(gè)托盤的層疊方向而貫穿所述托盤裝置。作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其包括工藝腔室、氣體輸送系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)，所述工藝腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載基片的托盤裝置，所述托盤裝置包括沿橫向?qū)盈B設(shè)置的多個(gè)托盤，并且相鄰?fù)斜P之間具有一定間距，其中，所述氣體輸送系統(tǒng)可以采用本發(fā)明提供的上述氣體輸送系統(tǒng)，并且該氣體輸送系統(tǒng)在工藝腔室內(nèi)沿所述多個(gè)托盤的層疊方向延伸。其中，所述托盤呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述氣體輸送系統(tǒng)沿所述多個(gè)托盤的層疊方向貫穿所述層疊設(shè)置的托盤的中空部分，并且所述排氣系統(tǒng)設(shè)置在所述多個(gè)托盤的外圍，反應(yīng)后氣體經(jīng)由該排氣系統(tǒng)而排出工藝腔室。其中，所述氣體輸送系統(tǒng)環(huán)繞所述托盤裝置而設(shè)置，并將工藝氣體輸出至被環(huán)繞的托盤裝置所承載的各基片，并且所述托盤呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述排氣系統(tǒng)沿所述多個(gè)托盤的層疊方向貫穿所述層疊設(shè)置的托盤的中空部分，反應(yīng)后氣體經(jīng)由該排氣系統(tǒng)而排出工藝腔室。其中，所述氣體輸送系統(tǒng)包括筒狀氣體輸送通道，其環(huán)繞所述托盤裝置而設(shè)置；或者，所述氣體輸送系統(tǒng)包括多個(gè)氣體輸送通道，每一個(gè)氣體輸送通道均設(shè)置在所述托盤裝置的外圍并沿該氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向延伸。其中，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還包括感應(yīng)加熱器，其設(shè)置在工藝腔室外部，用于以感應(yīng)加熱的方式對(duì)工藝腔室的內(nèi)部進(jìn)行加熱。其中，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用以驅(qū)動(dòng)所述托盤裝置相對(duì)于所述氣體輸送系統(tǒng)和/或感應(yīng)加熱器旋轉(zhuǎn)。其中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述托盤裝置并帶動(dòng)該托盤裝置圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻；和/或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述氣體輸送系統(tǒng)并帶動(dòng)該氣體輸送系統(tǒng)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻；和/或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述感應(yīng)加熱器并帶動(dòng)該感應(yīng)加熱器圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻。其中，所述排氣系統(tǒng)還包括抽氣機(jī)構(gòu)，用以對(duì)所述工藝腔室進(jìn)行負(fù)壓排氣。其中，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備還包括吹掃氣體入口，用以借助吹掃氣體而對(duì)工藝腔
室進(jìn)行清潔。其中，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備為結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備。本發(fā)明具有下述有益效果其一，本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)能夠快速地輸送工藝氣體。具體地，由于本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)包括將工藝氣體引入其內(nèi)的進(jìn)氣口以及沿該氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而依次設(shè)置的多個(gè)出氣口，這樣，在將該氣體輸送系統(tǒng)設(shè)置到半導(dǎo)體處理設(shè)備的工藝腔室內(nèi)時(shí)，該氣體輸送系統(tǒng)可沿多個(gè)托盤的層疊方向延伸，并且其延伸長(zhǎng)度可覆蓋所述多個(gè)托盤，這樣，工藝氣體首先經(jīng)由進(jìn)氣口進(jìn)入到氣體輸送系統(tǒng)，并在該氣體輸送系統(tǒng)的約束下在其內(nèi)部快速地?cái)U(kuò)散，然后再擴(kuò)散至各個(gè)出氣口，并經(jīng)由這些出氣口而到達(dá)與之對(duì)應(yīng)的各托盤，而不是像背景技術(shù)那樣使工藝氣體直接在整個(gè)腔室內(nèi)擴(kuò)散并逐步到達(dá)各托盤。因而，本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)可以縮短工藝氣體到達(dá)各托盤及其所承載的基片所需的時(shí)間，進(jìn)而可以提高基片的處理速度以及工藝的生產(chǎn)效率。其二，本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)能夠均勻地輸送工藝氣體。具體地，由于本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)沿其長(zhǎng)度方向而依次設(shè)置有與托盤相對(duì)應(yīng)的多個(gè)工藝氣體出氣口，并且如上所述，由于工藝氣體在該氣體輸送系統(tǒng)內(nèi)能夠快速地?cái)U(kuò)散，因此，經(jīng)由這些工藝氣體出氣口而輸出的工藝氣體量會(huì)較為均勻，而且工藝氣體輸送至各個(gè)工藝氣體出氣口的時(shí)間也大致相等，這樣便使得工藝氣體擴(kuò)散到各個(gè)托盤所需的時(shí)間和到達(dá)各托盤的數(shù)量都大致相等，從而提高基片在結(jié)晶膜生長(zhǎng)速度和結(jié)晶膜厚度等方面的均勻性，進(jìn)而提高的產(chǎn)品良率。類似地，由于本發(fā)明提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備內(nèi)設(shè)置有本發(fā)明提供的上述氣體輸送系統(tǒng)，因此，其同樣能夠使工藝氣體快速且均勻地到達(dá)托盤裝置上的各基片，從而提高了基片的處理速度及均勻性，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品良率。


圖1為一種現(xiàn)有的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；以及圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)及應(yīng)用該氣體輸送系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。在這些附圖中，對(duì)于相同或者相當(dāng)?shù)牟糠?，?biāo)注相同標(biāo)號(hào)。在本發(fā)明一個(gè)技術(shù)方案中，提供了一種用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的氣體輸送系統(tǒng)，其可向半導(dǎo)體處理設(shè)備的工藝腔室輸送工藝氣體。在該半導(dǎo)體處理設(shè)備的工藝腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載被加工基片的托盤裝置，并且該托盤裝置包括沿橫向?qū)盈B設(shè)置的多個(gè)托盤，且相鄰?fù)斜P之間具有一定間距。本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)在工藝腔室內(nèi)沿上述多個(gè)托盤的層疊方向延伸，并且其延伸長(zhǎng)度可覆蓋所述多個(gè)托盤在層疊方向上的長(zhǎng)度。該氣體輸送系統(tǒng)包括進(jìn)氣口，其用于將工藝腔室外的工藝氣體引入到所述氣體輸送系統(tǒng)；以及沿所述氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而依次設(shè)置的多個(gè)出氣口，其用于使氣體輸送系統(tǒng)中的工藝氣體經(jīng)此而輸出到工藝腔室內(nèi)并到達(dá)所述托盤所承載的各基片。在實(shí)際應(yīng)用中，該氣體輸送系統(tǒng)可以具體設(shè)置為這樣的形式即，當(dāng)各托盤呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，將該氣體輸送系統(tǒng)設(shè)置成管狀工藝氣體輸送通道，并使其沿上述多個(gè)托盤的層疊方向貫穿所述多個(gè)托盤中空部分，該管狀工藝氣體輸送通道上設(shè)置有將工藝氣體引入其內(nèi)的工藝氣體進(jìn)氣口，以及多個(gè)工藝氣體出氣口，借助于所述多個(gè)工藝氣體出氣口而使工藝氣體自托盤中空部分處向其外圍部分處輸送。或者，將該氣體輸送系統(tǒng)設(shè)置為可環(huán)繞托盤裝置的筒狀工藝氣體輸送通道，且其上具有工藝氣體進(jìn)氣口以及多個(gè)工藝氣體出氣口，借助于所述多個(gè)工藝氣體出氣口而使工藝氣體自托盤外圍向其中心部分輸送?；蛘撸瑢⒃摎怏w輸送系統(tǒng)設(shè)置為可沿托盤裝置的周向而間斷設(shè)置的多個(gè)管狀工藝氣體輸送通道，且每一個(gè)管狀工藝氣體輸送通道均設(shè)置有工藝氣體進(jìn)氣口以及多個(gè)工藝氣體出氣口，例如，在托盤裝置的外圍設(shè)置3個(gè)或4個(gè)沿上述多個(gè)托盤的層疊方向而延伸的管狀工藝氣體輸送通道，并且優(yōu)選地使這些工藝氣體輸送通道以托盤裝置為中心而對(duì)稱設(shè)置，這種方式同樣可使工藝氣體自托盤外圍向其中心輸送。在實(shí)際應(yīng)用中，氣體輸送系統(tǒng)中的工藝氣體出氣口數(shù)量可以與托盤裝置中的托盤數(shù)量相對(duì)應(yīng)，例如，可以對(duì)應(yīng)于每一個(gè)托盤而設(shè)置工藝氣體出氣口，以使工藝氣體由氣體輸送系統(tǒng)直接輸出至每一個(gè)托盤，以使各托盤所承載的被加工基片能夠快速且均勻地獲得工藝氣體。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為了避免工藝氣體在輸送過(guò)程中受熱分解，而在該氣體輸送系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置由不銹鋼等材質(zhì)制成的水冷管。這樣，借助于該水冷管內(nèi)諸如水等的冷卻液體可使工藝氣體得到冷卻。而且，為了對(duì)托盤間工藝氣體的均等性進(jìn)行控制，還可在該氣體輸送系統(tǒng)中設(shè)置用以輔助輸送工藝氣體的工藝氣體補(bǔ)償通道。在本發(fā)明另一個(gè)技術(shù)方案中，提供了一種應(yīng)用上述氣體輸送系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備，為了便于描述，下面結(jié)合圖2和圖3并以結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備為例對(duì)此予以詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖2，其為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備包括腔壁206，由腔壁206圍繞形成工藝腔室201，在工藝腔室201內(nèi)設(shè)置有用于承載基片203的托盤裝置，在腔壁206的左側(cè)大致中央位置處設(shè)置有腔室排氣口 208，在右側(cè)的腔壁206的靠下位置處設(shè)置有吹掃氣體入口 209，并且在工藝腔室201內(nèi)的大致中心位置處沿橫向方向設(shè)置有氣體輸送系統(tǒng)204。其中，設(shè)置于工藝腔室201內(nèi)的托盤裝置包括沿橫向?qū)盈B設(shè)置的4個(gè)托盤S21 S24。4個(gè)托盤S21 SM均呈環(huán)形，并且其環(huán)形實(shí)體部分用于承載諸如基片203等的被加工工件，環(huán)形實(shí)體部分環(huán)繞形成中空部分。氣體輸送系統(tǒng)204采用本發(fā)明提供的前述氣體輸送系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，該氣體輸送系統(tǒng)204為一個(gè)管狀工藝氣體輸送通道，并且自右至左穿過(guò)每一個(gè)托盤的中空部分。該氣體輸送系統(tǒng)204的右端設(shè)置有工藝氣體進(jìn)氣口 205，并且對(duì)應(yīng)于托盤S22和托盤S23之間的間隙以及托盤S23和托盤SM之間的間隙而設(shè)置工藝氣體出氣口 207，用以向托盤S22和托盤S23所承載的基片203輸出工藝氣體。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)調(diào)整上述工藝氣體出氣口 207的設(shè)置方向來(lái)控制氣體輸送系統(tǒng)204向工藝腔室201輸出工藝氣體的方向。例如，可以沿工藝氣體傳輸方向而將工藝氣體出氣口 207設(shè)置成自托盤中空部分向其外圍部分傾斜，以使工藝氣體從氣體輸送系統(tǒng)204內(nèi)傾斜地輸出至托盤裝置；或者，可以將工藝氣體出氣口 207設(shè)置成與該氣體輸送系統(tǒng)204大致垂直，以使工藝氣體自氣體輸送系統(tǒng)204內(nèi)大致垂直地吹向托盤裝置，也就是大致沿圖中的縱向方向而吹向托盤裝置。并且，為了防止工藝腔室201內(nèi)的工藝氣體經(jīng)由托盤裝置與氣體輸送系統(tǒng)204之間的間隙而直接到達(dá)排氣口 208并排出工藝腔室201，而在最左側(cè)托盤SM上設(shè)置封閉帽210以封閉住最左側(cè)托盤S24的中空部分。在頂部和底部腔壁206的外側(cè)設(shè)置有環(huán)繞該腔壁206的感應(yīng)加熱線圈202，用以通過(guò)感應(yīng)加熱的方式而對(duì)設(shè)置在工藝腔室201內(nèi)的4個(gè)托盤S21 SM進(jìn)行加熱，以使被加工的基片203處于工藝所需溫度。通常，在該托盤裝置中，在最右側(cè)的托盤S21和最左側(cè)的托盤S24附近的熱量易于散失，因此，為了確保溫度場(chǎng)的均勻，而將感應(yīng)加熱線圈202的兩端設(shè)置得較密，從而向最右側(cè)的托盤S21和最左側(cè)的托盤SM提供更多的熱量。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，感應(yīng)加熱線圈202的設(shè)置情況可以根據(jù)實(shí)際工藝需要而設(shè)定，并不必局限于本實(shí)施例所述的形式。為了更進(jìn)一步保證被加工的基片203能夠處于均勻的溫度場(chǎng)和氣流場(chǎng)，在實(shí)際工藝過(guò)程中，可以僅在托盤S22和托盤S23上放置基片203，并借助于最右側(cè)的托盤S21和最左側(cè)的托盤SM來(lái)阻擋整個(gè)托盤裝置的散熱，從而對(duì)處于中間的兩個(gè)托盤S22 S23進(jìn)行保溫，以確保托盤S22 S23及其所承載的基片203所處的溫度場(chǎng)均勻。在實(shí)際工藝過(guò)程中，首先，吹掃氣體經(jīng)由吹掃氣體入口 209而進(jìn)入到工藝腔室201內(nèi)，在對(duì)腔壁206、托盤裝置及其所承載的基片203進(jìn)行吹掃清潔后經(jīng)由排氣口 208而排出工藝腔室201。而后，工藝氣體經(jīng)由工藝氣體進(jìn)氣口 205而進(jìn)入到氣體輸送系統(tǒng)204中，并通過(guò)氣體輸送系統(tǒng)204上的工藝氣體出氣口 207而進(jìn)入到托盤S22和托盤S23之間的間隙以及托盤S23和托盤SM之間的間隙，在置于托盤S22和托盤S23上的被加工基片203的表面進(jìn)行氣相生長(zhǎng)而形成結(jié)晶膜。隨后，反應(yīng)后氣體經(jīng)由托盤裝置與腔壁206之間的間隙而到達(dá)排氣口 208，并經(jīng)此而排出工藝腔室201。其中，本發(fā)明中所謂反應(yīng)后氣體包括在工藝過(guò)程中生成的氣體以及在工藝過(guò)程中還未反應(yīng)的工藝氣體?？梢岳斫獾氖牵捶磻?yīng)的工藝氣體在經(jīng)過(guò)最右側(cè)的托盤S21和最左側(cè)的托盤SM時(shí)，也可以在其上進(jìn)行氣相生長(zhǎng)而形成結(jié)晶膜，從而減少反應(yīng)后氣體中的未反應(yīng)的工藝氣體在包含排氣口 208等部件的排氣系統(tǒng)中附著而造成污染，進(jìn)而可以減少因該污染所導(dǎo)致的設(shè)備維護(hù)成本及維護(hù)時(shí)間。事實(shí)上，只要托盤裝置中的托盤數(shù)量為四個(gè)或四個(gè)以上時(shí)，處于最右側(cè)和最左側(cè)的托盤就可以不必承載基片而被專門設(shè)置為陪襯托盤，用以使未反應(yīng)的工藝氣體在其上進(jìn)行氣相生長(zhǎng)而形成結(jié)晶膜，以減少進(jìn)入到排氣系統(tǒng)中的未反應(yīng)的工藝氣體。需要說(shuō)明的是，作為本實(shí)施例的一個(gè)變型實(shí)施例，也可以將工藝氣體進(jìn)氣口設(shè)置于工藝腔室的左側(cè)，這樣，氣體輸送系統(tǒng)將自左至右貫穿托盤裝置的中空部分。并且，相應(yīng)地將工藝氣體出氣口設(shè)置于右側(cè)。至于其他結(jié)構(gòu)，則可與本實(shí)施例類似，在此不再贅述。圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備包括用于隔斷大氣的腔室外壁321、腔室內(nèi)壁317以及由腔室內(nèi)壁317圍繞而成的工藝腔室301。本實(shí)施例中，腔室內(nèi)壁317由石墨制成，其表面被SiC包覆，當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中，腔室內(nèi)壁317也可以由石英制成。在工藝腔室301外，圍繞腔室外壁321設(shè)置有感應(yīng)加熱線圈304，用以通過(guò)感應(yīng)加熱的方式對(duì)工藝腔室301內(nèi)的托盤裝置330進(jìn)行加熱，以使其所承載的被加工基片處于工藝所需溫度。類似于前面結(jié)合圖2所作的描述，為了確保托盤裝置330及其所承載的基片處于均勻的溫度場(chǎng)，在該感應(yīng)加熱線圈304中，將處于中間部分的線圈的間距設(shè)置得大致相等，并將處于兩端的線圈的間距設(shè)置得小于上述中間部分的線圈間距，從而實(shí)現(xiàn)溫度的均等性。在工藝腔室301內(nèi)部設(shè)置有用于承載被加工基片的托盤裝置330，該托盤裝置330包括沿橫向間隔設(shè)置的5個(gè)托盤，每一個(gè)托盤均呈環(huán)形，其中環(huán)形實(shí)體部分可用于承載諸如基片等的被加工工件，環(huán)形實(shí)體部分環(huán)繞形成中空部分。每一個(gè)托盤均由石墨制成，并且表面由SiC包覆。而且，在工藝腔室301內(nèi)部，沿上述5個(gè)托盤的層疊方向設(shè)置有氣體輸送系統(tǒng)310。氣體輸送系統(tǒng)310由石英材料制成，并且在其右端設(shè)置有工藝氣體進(jìn)氣口 312，用以將腔室外部的工藝氣體引入該氣體輸送系統(tǒng)310。該氣體輸送系統(tǒng)310包括一個(gè)自右至左貫穿整個(gè)托盤裝置330中空部分的工藝氣體主導(dǎo)管313，在其上對(duì)應(yīng)于托盤裝置330中每一托盤設(shè)置有工藝氣體出氣口(圖未示)，用以將氣體輸送系統(tǒng)310中的工藝氣體引入到各托盤的表在本實(shí)施例中，工藝腔室301的外壁321和內(nèi)壁317之間的空腔形成排氣通道320，在右側(cè)壁的邊緣位置處對(duì)應(yīng)于該排氣通道320而設(shè)置有排氣口 322，并且在內(nèi)壁317上設(shè)置有通孔(圖未示)，反應(yīng)后氣體經(jīng)由該通孔而進(jìn)入320，并經(jīng)該排氣通道320而排出工藝腔室301。在實(shí)際應(yīng)用中，由于工藝氣體主導(dǎo)管313的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因而使得靠左的工藝氣體出氣口的出氣量往往會(huì)小于靠右的工藝氣體出氣口的出氣量，這就有必要設(shè)置一個(gè)工藝氣體補(bǔ)償管314，用以補(bǔ)償工藝氣體主導(dǎo)管313的輸送能力，以使各托盤所接受的工藝氣體量大致相等。這樣，由于設(shè)置有工藝氣體補(bǔ)償管314，因而可對(duì)托盤間工藝氣體的均等性進(jìn)行控制。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314的數(shù)量可以不必局限于上述數(shù)量，而是可以根據(jù)需要增加或減少。此外，為了避免工藝氣體在輸送過(guò)程中受熱分解，而在氣體輸送系統(tǒng)310內(nèi)設(shè)置由不銹鋼制成的水冷管(圖未示)，工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314與該水冷管接觸，并借助于水冷管內(nèi)諸如水等的冷卻液體而使工藝氣體得到冷卻。需要指出的是，對(duì)于托盤裝置330而言，也可以僅在介于最右側(cè)托盤和最左層托盤之間的各托盤上放置基片(圖未示)，而使位于最右側(cè)的托盤和最左側(cè)的托盤不承載基片僅用作陪襯托盤，以便阻止整個(gè)托盤裝置330的散熱而確保溫度場(chǎng)的均勻，并且也可以消耗未反應(yīng)的工藝氣體，即，使未反應(yīng)的工藝氣體在該陪襯托盤上進(jìn)行氣相生長(zhǎng)而形成結(jié)晶膜，從而避免未反應(yīng)的工藝氣體形成顆粒而帶來(lái)污染，同時(shí)也避免因反應(yīng)后氣體所包含的未反應(yīng)工藝氣體過(guò)多而在排氣口 322等排氣系統(tǒng)中附著并造成污染，進(jìn)而可以減少因該污染所導(dǎo)致的設(shè)備維護(hù)時(shí)間和維護(hù)成本。本發(fā)明第三實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與本發(fā)明第二實(shí)施例類似，其同樣也包括用于隔斷大氣的腔室外壁、腔室內(nèi)壁以及由腔室內(nèi)壁圍繞而成的工藝腔室，且在工藝腔室內(nèi)部也設(shè)置有用于承載被加工基片的托盤裝置。二者的不同之處在于第三實(shí)施例中的氣體輸送系統(tǒng)包括筒狀工藝氣體輸送通道，其環(huán)繞托盤裝置而設(shè)置，用于自托盤裝置的外圍向其中心部分輸送工藝氣體。在實(shí)際應(yīng)用中，在筒狀工藝氣體輸送通道上，對(duì)應(yīng)于托盤裝置中每一托盤而設(shè)置有工藝氣體出氣口，用以將氣體輸送系統(tǒng)中的工藝氣體引向各托盤的表面。相應(yīng)地，排氣系統(tǒng)則包括自右至左貫穿托盤裝置的排氣通道，用于將反應(yīng)后氣體排出工藝腔室，其設(shè)置方式及排氣過(guò)程類似于前面結(jié)合圖3中所做的說(shuō)明，在此不再贅述。此外，在本發(fā)明上述實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備中，均可設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用以攜帶彼此疊置的多層托盤圍繞氣體輸送系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，以使處于托盤裝置不同位置處的基片受熱均勻以及接受工藝氣體均勻，從而提高工件加工的均勻性。事實(shí)上，也可以使托盤裝置靜止，而使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接氣體輸送系統(tǒng)并帶動(dòng)該氣體輸送系統(tǒng)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻；和/或使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接感應(yīng)加熱線圈并帶動(dòng)該感應(yīng)加熱線圈圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻。需要指出的是，當(dāng)排氣口連接有抽氣泵(圖中未示出)時(shí)，抽氣泵不僅可以對(duì)工藝腔室進(jìn)行負(fù)壓排氣，而且可以使工藝腔室內(nèi)的氣體流動(dòng)速度增快，并且使相鄰?fù)斜P及其上的基片之間的氣流場(chǎng)均勻。此時(shí)，不僅可以不必使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)托盤裝置旋轉(zhuǎn)(或者不再設(shè)置旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))，而且也可以減少被加工基片的表面的停滯層厚度。在實(shí)際應(yīng)用中，若工藝腔室內(nèi)的排氣速度過(guò)小，則被加工基片的表面的停滯層變厚而導(dǎo)致對(duì)工藝氣體進(jìn)行加熱，并促進(jìn)有機(jī)金屬工藝氣體在氣相中分解，從而容易向結(jié)晶膜中混入雜質(zhì)；相反地，若使工藝腔室內(nèi)的排氣速度過(guò)大，則必須配置更大容量的抽氣泵，從而致使設(shè)備成本及能耗增大；更重要的是，若進(jìn)一步提高排氣速度，則會(huì)使有機(jī)金屬工藝氣體在進(jìn)行結(jié)晶膜成長(zhǎng)之前就被該抽氣泵排出工藝腔室，從而導(dǎo)致價(jià)格高昂的工藝氣體被白白浪費(fèi)掉。因此，工藝腔室內(nèi)的排氣速度要設(shè)置得合適，其基本設(shè)置原則就是既可以采用市售的具有額定規(guī)格的抽氣泵而不必增加設(shè)備成本，又可以避免氣相中的不期望的活性物質(zhì)生長(zhǎng)，從而獲得高品質(zhì)的結(jié)晶膜，同時(shí)還可以避免昂貴的有機(jī)金屬工藝氣體在進(jìn)行結(jié)晶膜成長(zhǎng)之前就被排出。需要指出的是，盡管本發(fā)明上述實(shí)施例提供的結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備中的托盤裝置所包含的托盤數(shù)量為4個(gè)或5個(gè)，然而在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需要設(shè)置不同數(shù)量的托盤，例如3個(gè)或3個(gè)以上的托盤，而不限制上述實(shí)施例。而且，盡管本發(fā)明上述實(shí)施例是以結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備為例進(jìn)行說(shuō)明，然而在實(shí)際應(yīng)用中，半導(dǎo)體處理設(shè)備并不局限于此，而是也可以為其他的半導(dǎo)體處理設(shè)備。 可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣體輸送系統(tǒng)，用于向半導(dǎo)體處理設(shè)備的工藝腔室輸送工藝氣體，在所述工藝腔室內(nèi)設(shè)有托盤裝置，所述托盤裝置包括沿橫向?qū)盈B設(shè)置的用于承載基片的多個(gè)托盤，其特征在于，所述氣體輸送系統(tǒng)包括進(jìn)氣口，其用于將工藝腔室外的工藝氣體引入到所述氣體輸送系統(tǒng)；以及沿所述氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而依次設(shè)置的多個(gè)出氣口，其用于使氣體輸送系統(tǒng)中的工藝氣體經(jīng)此而輸出到工藝腔室內(nèi)并到達(dá)所述托盤所承載的各基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述出氣口對(duì)應(yīng)于每一個(gè)托盤而設(shè)置，以使工藝氣體直接輸出至每一個(gè)托盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體輸送系統(tǒng)還包括用以冷卻工藝氣體的水冷管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體輸送系統(tǒng)還包括用以輔助輸送工藝氣體的氣體補(bǔ)償通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體輸送系統(tǒng)包括筒狀氣體輸送通道，其可將所述托盤裝置環(huán)繞于其內(nèi)并向放置在所述托盤上的基片輸送工藝氣體；或者所述氣體輸送系統(tǒng)包括多個(gè)氣體輸送通道，每一個(gè)氣體輸送通道均可沿該氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而延伸并設(shè)置在所述托盤裝置外圍；或者所述氣體輸送系統(tǒng)包括至少一個(gè)沿所述氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而延伸的管狀氣體輸送通道，所述至少一個(gè)管狀氣體輸送通道可沿所述多個(gè)托盤的層疊方向而貫穿所述托盤直ο
6.一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，包括工藝腔室、氣體輸送系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)，所述工藝腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載基片的托盤裝置，所述托盤裝置包括沿橫向?qū)盈B設(shè)置的多個(gè)托盤，并且相鄰?fù)斜P之間具有一定間距，其特征在于，所述氣體輸送系統(tǒng)為權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的氣體輸送系統(tǒng)，并且其在工藝腔室內(nèi)沿所述多個(gè)托盤的層疊方向延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述托盤呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述氣體輸送系統(tǒng)沿所述多個(gè)托盤的層疊方向貫穿所述層疊設(shè)置的托盤的中空部分，并且所述排氣系統(tǒng)設(shè)置在所述多個(gè)托盤的外圍，反應(yīng)后氣體經(jīng)由該排氣系統(tǒng)而排出工藝腔室。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述氣體輸送系統(tǒng)環(huán)繞所述托盤裝置而設(shè)置，并將工藝氣體輸出至被環(huán)繞的托盤裝置所承載的各基片，并且所述托盤呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述排氣系統(tǒng)沿所述多個(gè)托盤的層疊方向貫穿所述層疊設(shè)置的托盤的中空部分，反應(yīng)后氣體經(jīng)由該排氣系統(tǒng)而排出工藝腔室。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述氣體輸送系統(tǒng)包括筒狀氣體輸送通道，其環(huán)繞所述托盤裝置而設(shè)置；或者，所述氣體輸送系統(tǒng)包括多個(gè)氣體輸送通道，每一個(gè)氣體輸送通道均設(shè)置在所述托盤裝置的外圍并沿該氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于還包括感應(yīng)加熱器，其設(shè)置在工藝腔室外部，用于以感應(yīng)加熱的方式對(duì)工藝腔室的內(nèi)部進(jìn)行加熱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用以驅(qū)動(dòng)所述托盤裝置相對(duì)于所述氣體輸送系統(tǒng)和/或感應(yīng)加熱器旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述托盤裝置并帶動(dòng)該托盤裝置圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻；和/或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述氣體輸送系統(tǒng)并帶動(dòng)該氣體輸送系統(tǒng)圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻；和/或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述感應(yīng)加熱器并帶動(dòng)該感應(yīng)加熱器圍繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使各托盤不同位置處的溫度和/或氣流均勻。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述排氣系統(tǒng)還包括抽氣機(jī)構(gòu)，用以對(duì)所述工藝腔室進(jìn)行負(fù)壓排氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于還包括吹掃氣體入口，用以借助吹掃氣體而對(duì)工藝腔室進(jìn)行清潔。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備為結(jié)晶膜生長(zhǎng)設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體處理技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種氣體輸送系統(tǒng)，用于向半導(dǎo)體處理設(shè)備的工藝腔室輸送工藝氣體。其中，所述氣體輸送系統(tǒng)包括進(jìn)氣口，其用于將工藝腔室外的工藝氣體引入到所述氣體輸送系統(tǒng)；以及沿所述氣體輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)度方向而依次設(shè)置的多個(gè)出氣口，其用于使氣體輸送系統(tǒng)中的工藝氣體經(jīng)此而輸出到工藝腔室內(nèi)并到達(dá)所述托盤所承載的各基片。此外，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用該氣體輸送系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備。本發(fā)明提供的氣體輸送系統(tǒng)及應(yīng)用該系統(tǒng)的半導(dǎo)體處理設(shè)備能夠使工藝氣體快速且均勻地到達(dá)各托盤所承載的基片，從而提高了被加工基片的處理速度和均勻性，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品良率。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102586759SQ20111000492
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者周衛(wèi)國(guó), 宋巧麗, 徐亞偉 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司