一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，包括：第一預(yù)熱裝置，穿設(shè)有導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管一端連接于反應(yīng)氣瓶，用于輸送反應(yīng)氣體；第二預(yù)熱裝置，連接于所述導(dǎo)氣管的另一端，所述導(dǎo)氣管將經(jīng)過第一預(yù)熱裝置處理的反應(yīng)氣體輸送到第二預(yù)熱裝置中，經(jīng)過第二預(yù)熱裝置處理的反應(yīng)氣體被輸送到反應(yīng)腔中。本發(fā)明提出一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，可以將反應(yīng)氣預(yù)熱到一定溫度，進(jìn)而改進(jìn)晶圓邊緣溫度的均一性。本發(fā)明改進(jìn)了機(jī)臺(tái)的進(jìn)氣系統(tǒng)，使反應(yīng)或者保護(hù)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔后更少的帶走晶圓表面的熱量，從而提高了整片晶圓的均一性和晶圓邊緣的良率。
【專利說明】一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，且特別涉及一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系 統(tǒng)。本發(fā)明涉及一種氣體預(yù)熱設(shè)備和方法，其通過電熱系統(tǒng)對(duì)氣體加熱，使反應(yīng)或者保護(hù)氣 體進(jìn)入反應(yīng)腔前帶上一定溫度。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的科技不斷的發(fā)展，不但早已進(jìn)入納米時(shí)代，更是有望邁入16納 米甚至14納米工藝。為了順應(yīng)各項(xiàng)電子產(chǎn)品越做越小，功能越做越強(qiáng)的趨勢，半導(dǎo)體制程 中的晶圓大小由原來的8英寸、10英寸邁向現(xiàn)今的12英寸晶圓，甚至在未來進(jìn)一步發(fā)展為 18英寸晶圓。
[0003] 而伴隨這股晶圓越來越大，元件越做越小的趨勢而來的，便是對(duì)制程中各種不同 環(huán)節(jié)的技術(shù)要求。由此可見，因?yàn)樵絹碓叫。瑢?duì)制程中各項(xiàng)參數(shù)的細(xì)微變化必定會(huì)更敏 感，原先可以容許的制程條件誤差，在元件體積大幅縮小后，可能會(huì)對(duì)元件的性能造成極大 的影響，因此，為達(dá)到良好的元件性能，對(duì)制程條件的要求必會(huì)日趨嚴(yán)謹(jǐn)。制程條件的包含 范圍極廣，就半導(dǎo)體設(shè)備而言，制程條件的控制包含了反應(yīng)溫度、晶圓冷卻效果、反應(yīng)室壓 力及晶圓均一性等等，皆直接深切影響產(chǎn)品的良率。
[0004] 隨著晶圓尺寸越做越大，對(duì)整個(gè)晶圓的均一性控制就越來越難，任何微小的因素 的改變都會(huì)導(dǎo)致晶圓均一性的下降。目前，業(yè)界提高晶圓溫度均一性的常用方法為：對(duì)不同 區(qū)域的加熱燈泡設(shè)定不同的加熱功率，達(dá)到熱補(bǔ)償?shù)男Ч?。但是，由于加熱燈泡是環(huán)形設(shè)定 的，因此很難解決同一圈中溫度的均一性不夠的問題。
[0005] 目前，業(yè)界使用的快速熱過程機(jī)臺(tái)都是將常溫反應(yīng)氣直接通入到反應(yīng)腔中，反應(yīng) 氣先接觸的晶圓部分會(huì)損失比較多的熱量，從而對(duì)整片晶圓的溫度均一性造成一定影響。 以尖峰退火的方塊電阻變化為例，溫度對(duì)方塊電阻的影響為溫度越高電阻越低，如圖1A和 圖1B所示，晶圓A為通20slm氮?dú)?，晶圓B為通5slm氮?dú)?，如圖2判斷晶圓在反應(yīng)腔中的 位置可以看出，通大劑量氮?dú)庵苯訉?dǎo)致氣體入口處的晶圓邊緣方塊電阻變大，說明在其它 情況不變的情況下晶圓在大劑量氣體入口處的溫度比小劑量的氣體入口處溫度更低。隨著 晶圓尺寸越做越大，對(duì)晶圓邊緣的利用率也越來越高，因此有必要設(shè)計(jì)一種提高晶圓邊緣 溫度均一性的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提出一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，可以將反應(yīng)氣預(yù)熱到一定 溫度，進(jìn)而改進(jìn)晶圓邊緣溫度的均一性。本發(fā)明改進(jìn)了機(jī)臺(tái)的進(jìn)氣系統(tǒng)，使反應(yīng)或者保護(hù)氣 體進(jìn)入反應(yīng)腔后更少的帶走晶圓表面的熱量，從而提高了整片晶圓的均一性和晶圓邊緣的 良率。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，包 括：
[0008] 第一預(yù)熱裝置，穿設(shè)有導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管一端連接于反應(yīng)氣瓶，用于輸送反應(yīng)氣 體；
[0009] 第二預(yù)熱裝置，連接于所述導(dǎo)氣管的另一端，所述導(dǎo)氣管將經(jīng)過第一預(yù)熱裝置處 理的反應(yīng)氣體輸送到第二預(yù)熱裝置中，經(jīng)過第二預(yù)熱裝置處理的反應(yīng)氣體被輸送到反應(yīng)腔 中。
[0010] 進(jìn)一步的，所述第一預(yù)熱裝置為電熱套。
[0011] 進(jìn)一步的，所述第一預(yù)熱裝置將導(dǎo)氣管中的反應(yīng)氣體加熱到200?300攝氏度。
[0012] 進(jìn)一步的，所述第二預(yù)熱裝置具有儲(chǔ)氣腔，所述儲(chǔ)氣腔的體積為700?900升。
[0013] 進(jìn)一步的，所述第二預(yù)熱裝置中設(shè)置有電熱絲，用于加熱反應(yīng)氣體。
[0014] 進(jìn)一步的，所述第二預(yù)熱裝置將反應(yīng)氣體加熱到500?1000攝氏度。
[0015] 進(jìn)一步的，所述第二預(yù)熱裝置中設(shè)置有溫度傳感器。
[0016] 本發(fā)明提出的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，通過加入包括第一預(yù)熱裝置 和第二預(yù)熱裝置的氣體預(yù)熱系統(tǒng)，將反應(yīng)氣體通入反應(yīng)腔前做預(yù)熱處理，可以將反應(yīng)氣預(yù) 熱到一定溫度，使晶圓靠近通風(fēng)口處的溫度和其它位置一致，改進(jìn)晶圓邊緣溫度的均一性。 本發(fā)明改進(jìn)了機(jī)臺(tái)的進(jìn)氣系統(tǒng)，使反應(yīng)或者保護(hù)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔后更少的帶走晶圓表面的 熱量，從而提高了整片晶圓的均一性和晶圓邊緣的良率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1A所不為氮?dú)饬髁繛?slm時(shí)，尖峰退火的晶圓方塊電阻分布圖。
[0018] 圖1B所示為氮?dú)饬髁繛?0slm時(shí)，尖峰退火的晶圓方塊電阻分布圖。
[0019] 圖2所示為反應(yīng)腔的氣體入口和出口位置，及晶圓位置示意圖。
[0020] 圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0021] 圖4所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)操作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。根 據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡 化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0023] 請參考圖3,圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提出一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，包括：第一預(yù)熱裝置 300,穿設(shè)有導(dǎo)氣管200,所述導(dǎo)氣管200 -端連接于反應(yīng)氣瓶100,用于輸送反應(yīng)氣體；第二 預(yù)熱裝置400,連接于所述導(dǎo)氣管200的另一端，所述導(dǎo)氣管200將經(jīng)過第一預(yù)熱裝置300 處理的反應(yīng)氣體輸送到第二預(yù)熱裝置400中，經(jīng)過第二預(yù)熱裝置400處理的反應(yīng)氣體被輸 送到反應(yīng)腔500中。
[0024] 第一預(yù)熱裝置300為對(duì)反應(yīng)氣體從反應(yīng)氣瓶100出來時(shí)的初步預(yù)熱，其在反應(yīng)氣 瓶100出來的導(dǎo)氣管200外側(cè)加裝一個(gè)電熱套，目的是使反應(yīng)氣在進(jìn)入第二預(yù)熱裝置400 前有一個(gè)較高的初始溫度。進(jìn)一步的，所述第一預(yù)熱裝置300將導(dǎo)氣管200中的反應(yīng)氣體 加熱到200?300攝氏度。
[0025] 第二預(yù)熱裝置400為將從第一預(yù)熱裝置300中處理后通過導(dǎo)氣管200出來的氣體 精確控制到反應(yīng)腔需要的溫度，所述第二預(yù)熱裝置400具有儲(chǔ)氣腔，所述儲(chǔ)氣腔的體積為 700?900升，所述儲(chǔ)氣腔容積較大且能耐高溫。進(jìn)一步的，所述第二預(yù)熱裝置400中設(shè)置 有電熱絲410,用于加熱反應(yīng)氣體，所述第二預(yù)熱裝置400將反應(yīng)氣體加熱到500?1000攝 氏度。所述第二預(yù)熱裝置400中設(shè)置有溫度傳感器，所述儲(chǔ)氣腔通過電熱絲410將氣體加 熱到高溫，再通過溫度傳感器控制氣體溫度到反應(yīng)溫度。最后將預(yù)升溫到反應(yīng)溫度的氣體 通入反應(yīng)腔500,確保氣體不會(huì)對(duì)晶圓表面溫度造成影響。3.具體預(yù)熱條件可以根據(jù)檔控 片實(shí)驗(yàn)條件確認(rèn)。
[0026] 設(shè)定第一預(yù)熱裝置300和將第二預(yù)熱裝置400的預(yù)熱儲(chǔ)氣腔設(shè)置較大的目的是： 保證反應(yīng)腔工作時(shí)，預(yù)熱到反應(yīng)溫度的氣體能持續(xù)不斷通入到反應(yīng)腔中。
[0027] 在請參考圖4,圖4所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)操作流程圖。本 發(fā)明提出的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)操作流程為：
[0028] 步驟S100 :反應(yīng)氣瓶釋放反應(yīng)氣體；
[0029] 步驟S200 :反應(yīng)氣體進(jìn)入第一預(yù)熱裝置初步預(yù)熱；
[0030] 步驟S300 :反應(yīng)氣體進(jìn)入第二預(yù)熱裝置預(yù)熱到反應(yīng)溫度；
[0031] 步驟S400 :反應(yīng)氣體通入反應(yīng)腔。
[0032] 本發(fā)明提出的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，通過加入包括第一預(yù)熱裝置 和第二預(yù)熱裝置的氣體預(yù)熱系統(tǒng)，將反應(yīng)氣體通入反應(yīng)腔前做預(yù)熱處理，可以將反應(yīng)氣預(yù) 熱到一定溫度，使晶圓靠近通風(fēng)口處的溫度和其它位置一致，改進(jìn)晶圓邊緣溫度的均一性。 本發(fā)明改進(jìn)了機(jī)臺(tái)的進(jìn)氣系統(tǒng)，使反應(yīng)或者保護(hù)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔后更少的帶走晶圓表面的 熱量，從而提高了整片晶圓的均一性和晶圓邊緣的良率。
[0033] 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例描述如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，包括： 第一預(yù)熱裝置，穿設(shè)有導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管一端連接于反應(yīng)氣瓶，用于輸送反應(yīng)氣體； 第二預(yù)熱裝置，連接于所述導(dǎo)氣管的另一端，所述導(dǎo)氣管將經(jīng)過第一預(yù)熱裝置處理的 反應(yīng)氣體輸送到第二預(yù)熱裝置中，經(jīng)過第二預(yù)熱裝置處理的反應(yīng)氣體被輸送到反應(yīng)腔中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一預(yù)熱裝置為電熱套。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一預(yù)熱裝置將導(dǎo)氣管中的反應(yīng)氣體加熱到200?300攝氏度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第 二預(yù)熱裝置具有儲(chǔ)氣腔，所述儲(chǔ)氣腔的體積為700?900升。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第 二預(yù)熱裝置中設(shè)置有電熱絲，用于加熱反應(yīng)氣體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第 二預(yù)熱裝置將反應(yīng)氣體加熱到500?1000攝氏度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速熱過程機(jī)臺(tái)反應(yīng)氣體的預(yù)熱系統(tǒng)，其特征在于，所述第 二預(yù)熱裝置中設(shè)置有溫度傳感器。
【文檔編號(hào)】H01L21/67GK104217982SQ201410403712
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】董琪琪, 賴朝榮, 蘇俊銘, 倪立華 申請人:上海華力微電子有限公司