气体分配系统技术方案

将气体分配给到处理室的多个馈送管以处理衬底的设备和方法。系统包括处理气注入器和护罩组件，所说组件在处理气注入器附近具有多个护罩体，用于减少处理副产物在其上的淀积。每个护罩体具有滤网和量管，量管中具有小孔阵列，用于通过滤网输送保护气。保护气通过多个具有限流器的流道供应给量管，限流器具有大小确定为能从每个护罩体提供等流量保护气的孔眼。孔眼的大小较好是确定为即便气源的压力或流量变化，也能使保护气流量恒定。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于1999年5月17日申请、系列号为60/134443的美国临时专利申请的优先权，这里引用该申请。本专利技术一般涉及化学汽相淀积系统，更具体涉及以基本相同的流量给化学汽相淀积系统中的多个通道提供气体的改进气体分配系统。化学汽相淀积(CVD)系统已是众所周知的，这种系统已广泛应用于在衬底的表面上淀积或生长不同成分的薄膜。例如，CVD系统一般用于在半导体晶片上淀积介质层、钝化层和掺杂剂层。CVD系统通过向其中放置了要处理的衬底的淀积室中引入反应处理气体或化学蒸汽工作。在汽化的材料经过衬底之上时，被吸收到衬底的表面上，并在其上反应形成膜。还使用各种惰性携带气体，将固态或液态源以蒸汽的形式带入淀积室。通常，衬底被加热，以促进反应。广泛应用于处理半导体晶片的一种CVD系统是常压化学汽相淀积系统(此后称为APCVD系统)。例如授予Bartholomew的美国专利4834020中介绍了APCVD系统，这里引用该文献。在APCVD系统中，淀积室在常压下工作，同时引入气体源化学试剂，以便在衬底上反应并淀积膜。一种APCVD系统使用传送带或传送机，在淀积工艺期间，将衬底运送通过一系列淀积室。典型的传送带驱动APCVD可以有四到六个隔离的淀积室。每个室具有线性处理器注入器，用于将处理器引入室中处理衬底，还具有一个或多个排气口，用于从室中排出气体和副产物。例如授予DeDontney等人的美国专利5683516中，介绍了线性处理气注入器。通常，注入器有数个定位成离衬底表面不到1英寸经常近到1/8-1/2英寸的注入口。由于注入口和衬底表面间具有这种有限的间距，不久后注入口上便会覆盖有淀积工艺期间产生的材料和副产物。材料和副产物还会淀积于排气口的下缘上。一段时间后，这此淀积物累积，变成会嵌在淀积于衬底上的膜中的颗粒源，使膜质量变差。所以，必须降低或防止这种累积。已尝试了数种方法减少CVD系统的注入口和排气口上的淀积物累积。一种方法在注入器和排气口的下表面附近和它们的周围使用数个护罩。例如授予DeDontney等人的美国专利5849088和授予Tran的美国专利5944900中，介绍了护罩，这里引用这些文献。每个护罩一般都包括与滤网(screen)结合的基座或支撑体，形成压力通风系统，例如氮等惰性保护气体引入其中。保护气通过沿其长度具有孔阵列的导管或量管输送到压力通风系统。数个输送管道从APCVD系统中的气体歧管或闷头套筒向量管提供保护气。气体歧管进而与一般设于外部的外部保护气体源连接。惰性气体扩散通过滤网置换和稀释邻近护罩区域中的反应处理气，从而减少护罩自身上的淀积。在直径一般为200mm的衬底上形成不均匀性下降到低于3％以下的膜，越来越取决于对处理气注入系统中和周围气流平衡的很好控制和很好限定。护罩一般在直线型处理气注入器侧面，而衬底在固定方向在该组件之下移动到。由于需要膜不均匀性低于3％，重要的是在处理气侧面的保护气体流在一段时间后仍保持稳定，并能够沿其自身长度很好地限定注入器每侧上的气流，并相对于相对侧上的气流很好地限定注入器每侧上的气流。所以需要一种设备和方法，能够提供很好地限定和很好地控制的保护气流，以便不干扰处理气流。来自给定护罩的保护气流取决于有关量管中的孔的数量和尺寸及保护气提供到该管的压力和体积流量。最后两个因素部分取决于连接护罩中的量管与保护气体源的输送管道的长度和直径。如附图说明图1所示，一般护罩12与护罩间，及一个淀积室与下一淀积室间，这些输送管道10的长度不同。这些偏差是APCVD系统的实际局限造成的，即淀积室中远离气体歧管16或气体源18的护罩必然需要较长的输送管道10，造成输送管道长度或直径方面的问题。这些偏差造成了难以由每个量管(未示出)或护罩12产生稳定、很好限定且很好控制的气流。上述设计的另一问题是，来自保护气体源的保护气的气流或压力波动，会造成来自量管的气流不稳定和不平衡，干扰处理气流，造成膜厚不均匀。所以，需要一种设备和方法，能够提供高到足以减少护罩上的淀积物累积的保护气流量，提供相当平衡且稳定的保护气流，以确保一个淀积室内进行均匀处理，在多个室中提供相当平衡且稳定的保护气流，以确保每个室中发生相当的工艺。解决上述问题的常规方法是，通过每个具有一个独立的压力调节器或质流控制器的隔离管道，连接护罩中的每个量管与保护气体源。与该方法有关的基本问题是，与购买、安装和维护具有每个带四个护罩的四个室的一个APCVD系统中的多达16个压力调节器或质流控制器有关的高成本。另外，这种方法没有解决保持来自每个护罩的保护气流相对于另一护罩平衡的问题。实际上，具有多个压力调节器或质流控制器会复杂解决方案，因为所有这些都必须彼此校准，否则会导致不平衡保护气流。最后，为简便和能容易维护，良好的设计原则表明，对于给定气体，优选一根管道连接APCVD与气体源。因此，需要一种设备和方法，能够将保护气流输送到APCVD系统中处理室的注入器口和排气口周围的护罩，其流量高到足以减少淀积物在其上的形成和累积。还需要一种设备和方法，能够提供相当稳定和平衡，从而允许很好地控制和很好地限定室中衬底周围的处理气流的保护气流。还需要一种设备和方法，能够提供相当稳定和平衡，从而确保系统中多室间进行均匀处理。还需要一种设备和方法，能够减小由于来自保护气源的流量或压力波动造成的保护气流偏差，并且不使用数个独立的压力调节器或质流控制器。本专利技术的目的是提供一种向化学汽相淀积(CVD)系统的处理室引入气体的系统和方法。具体说，本专利技术提供一种改进的气体分配系统，以便以基本恒定和相同的流量，通过多个通道，向处理室中引入保护气。根据本专利技术的一个实施例，气体分配系统包括处理气注入器，用于向处理室中引入处理气；护罩组件，该组件在处理气注入器附近具有数个护罩体，以减少处理副产物在其上的淀积。每个护罩体具有一个滤网和带有位于其中的小孔阵列的导管，用于通过滤网输送保护气。保护气可以是惰性气体和稀释气体，并通过数个流道被供应到通风口，至少一个流道耦合到每个导管，以便向导管供应保护气。每个流道包括一个具有孔眼的限流器，孔眼的截面积(A孔眼)的大小确定为能从每个护罩体提供基本等流量的保护气体。限流器可以在与导管的入口耦合的输送管道中或导管本身中。即便由压力或流量变化的单个气体源供应保护气，孔眼的大小较好也确定为使通过每个导管的保护气流量恒定。一般说，每个导管中的小孔具有与其它导管基本相等的总截面积。所以，可以通过限定孔眼的大小，以便在到每个导管的入口处提供基本相等的负压，从而由护罩体提供等流量的保护气，并通过提供高到足以允许源于气体源的压力或流量产生偏差的负压，提供恒定的流量。在每个导管中的小孔的总截面积为A小孔，与导管有关的流道的截面积为A流道时，为提供足够的负压，流道中限流器中孔眼的截面积A孔眼应小于各小孔的总截面积，各小孔的总截面积应小于流道的截面积。(A孔眼＜A小孔＜A流道)。较好是，所有流道中限流器的所有孔眼的截面积之和(总A孔眼)小于所有导管中各小孔的截面积之和(总A小孔)，所有导管中各小孔的截面积之和(总A小孔)小于所有流道的截面积之和(总A流道)。(总A孔眼＜总A小孔＜总A流道)。更好是，总A小孔/总A孔眼≥1.5，总A流道/总A小孔≥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学汽相淀积系统的护罩组件，所说护罩组件包括：（ａ）多个护罩体，每个护罩体具有滤网和导管，所说导管中具有小孔阵列，用于通过滤网输送保护气；（ｂ）多个流道，至少一个流道耦合到每个导管，用于向导管供应保护气；及（ｃ）在多个流道中 的每一个中的限流器，限流器具有截面积（Ａ↓［孔眼］）的大小确定为能从多个护罩体的每一个提供基本等流量的保护气的孔眼。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯D巴塞洛缪，苏恩K约汉，格里高里M斯图姆伯，马克B金，杰弗里钱，
申请(专利权)人：硅谷集团热系统责任有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]