一種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法，其具體是采用對低壓爐管進行升降溫的處理，控制低壓爐管的溫度、升降溫速率、氣體類型，并根據(jù)一定間隔時間和清洗時間通入恒定壓力的清洗氣體的方法來達(dá)到改善低壓爐管顆粒狀況的目的，從而減少低壓爐管工藝過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒，尤其是減少了爐管內(nèi)壁的上的雜質(zhì)顆粒。本發(fā)明所述的方法可有效改善低壓爐管的雜質(zhì)顆粒狀況，與相同沉積工序相比，其產(chǎn)出的晶圓控片雜質(zhì)顆粒明顯減少，解決了由于多次沉積工序后殘留的雜質(zhì)顆粒引起的產(chǎn)品缺陷問題，延長低壓爐管安全穩(wěn)定作業(yè)的批次，提高相關(guān)擴散工藝的穩(wěn)定性，減少對產(chǎn)品造成的缺陷影響，提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】—種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今半導(dǎo)體制造工藝對精準(zhǔn)度要求越來越高，因此要求芯片的集成度增加，器件尺寸縮小。在爐管擴散工藝中(如AA-SIN deposition、Spacer deposition、Polyd印osition)，顆粒殘留在氣體管路和爐管內(nèi)壁上，長時間多批次作業(yè)時，會增加雜質(zhì)顆粒在工藝過程中掉落到晶圓上的可能性，在晶圓的生產(chǎn)過程中引入了顆粒等污染源，就可能引起電路的開路或斷路，造成產(chǎn)品缺陷，從而影響后續(xù)工 序中器件的制造。因此去除雜質(zhì)顆粒的影響成為半導(dǎo)體制造技術(shù)中較為重要的問題。
[0003]隨著生產(chǎn)中設(shè)備自動化程度的提高，人員與產(chǎn)品的交互變少，防止生產(chǎn)中帶來顆粒的重點已更多地放到了生產(chǎn)設(shè)備所產(chǎn)生的顆粒上面。如設(shè)備腔壁上積累的附著物的脫落就是一個很常見的污染源，為此，在生產(chǎn)過程中，常需要對設(shè)備的腔壁進行清潔，去除積累物，以防止因其脫落而導(dǎo)致對晶片的玷污。
[0004]LPCVD的反應(yīng)是屬于熱壁式的，會有較多的顆粒沉積在爐管的內(nèi)壁上，需要清潔的頻率較其他反應(yīng)類型更高。傳統(tǒng)的管道清潔方法為濕法清潔方法，具體為每間隔一段時間就將臟的石英爐管由設(shè)備中取出，對其進行濕法腐蝕以去除爐管壁上的累積附著物。對于生長氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的LPCVD爐管，通常是利用49%的HF酸腐蝕液對其進行浸泡，腐蝕去除內(nèi)壁上的積累物；去除后，再用大量去離子水對該爐管進行沖洗，并烘干待用。這種清洗的方法容易對LPCVD的爐管造成損傷，且清洗時間烘干時間較長，降低了正常生產(chǎn)的效率。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)低壓爐管進行沉積工序裝置如圖1所示，首先將多片晶圓載入晶舟，放置在所要進行的沉積工序爐管內(nèi)，嚴(yán)格控制爐管內(nèi)壓力與溫度，然后對晶圓進行化學(xué)氣相沉積，待工藝結(jié)束后，將晶舟移出爐管，將晶圓從晶舟上卸下。如此往復(fù)多批次作業(yè)后，會有很多副產(chǎn)物顆粒附著在氣體管路和爐管內(nèi)壁上，這對后續(xù)沉積工序的晶圓造成產(chǎn)品缺陷的安全隱患。
[0006]針對上述的問題，專利CN1632164A公開了一種減少微粒的方法，應(yīng)用于一低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備中。首先執(zhí)行一裝料程序，用以設(shè)定低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備之狀態(tài)，其中裝料程序中包含一第一次清洗程序。其次，即執(zhí)行一處理程序，用以進行化學(xué)氣相沉積。之后，執(zhí)行一排料程序，用以回復(fù)低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備之狀態(tài)，其中排料程序包含一第二次清洗程序。該專利所述的方法只能將爐管內(nèi)懸浮的雜質(zhì)附著物清除，對爐管的清潔作用有限，無法有效去除附著在氣體管路和爐管內(nèi)壁上副產(chǎn)物雜質(zhì)顆粒。
[0007]另外，專利CN100537836C也公開了一種化學(xué)氣相沉積室的清潔方法，該方法包括以下的步驟:對所述沉積反應(yīng)腔進行抽真空處理；加熱所述沉積室；通入清潔氣體去除所述沉積室內(nèi)的附著物；停止通入清潔氣體，完成清潔。該發(fā)明所述的方法主要是去除沉積室內(nèi)的雜質(zhì)顆粒，無法有效去除氣體管道以及爐管內(nèi)的雜質(zhì)顆粒，且步驟較復(fù)雜對工藝要求也較高，無法有效的解決低壓爐管內(nèi)的雜質(zhì)顆粒殘留問題。
[0008]專利CN102921680A公開了一種CVD反應(yīng)腔體清潔方法，包括:A、按照正常清潔過程中所需的溫度和壓力范圍，設(shè)置CVD反應(yīng)腔體的溫度參數(shù)和壓力參數(shù)；B、向所述反應(yīng)腔體內(nèi)通入清潔氣體，清潔氣體的流量由正常清潔時所需流量逐漸增大至預(yù)設(shè)流量；C、通入預(yù)設(shè)時間的所述清潔氣體后，抽去反應(yīng)腔體內(nèi)的清潔氣體，以清除反應(yīng)腔體內(nèi)雜質(zhì)顆粒；D、重復(fù)步驟B和C，直至將反應(yīng)腔體中的雜質(zhì)清潔干凈。該專利主要是利用在一定壓力下清潔氣體對雜質(zhì)顆粒的清潔力度較強而實現(xiàn)清潔的功能的，但是在該專利中，需要較多的清潔氣體并施加較大的壓力，才能達(dá)到有效的清潔效果，對設(shè)備和工藝的要求更高，不利于清潔方法的廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法，其具體是采用對低壓爐管進行升降溫的處理，控制低壓爐管的溫度、升降溫速率、氣體類型，并根據(jù)一定間隔時間和清洗時間通入恒定壓力的清洗氣體的方法來達(dá)到改善低壓爐管顆粒狀況的目的，從而減少低壓爐管工藝過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒，尤其是減少了爐管內(nèi)壁的上的雜質(zhì)顆粒，從而提聞相關(guān)擴散工藝的穩(wěn)定性，減少對廣品造成的缺陷影響。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法，其具體為，提供一低壓爐管，于該低壓爐管中進行晶圓的沉積工藝；
[0011]在取出所述晶圓后，對所述低壓爐管進行升溫操作；
[0012]于該低壓爐管中間隔地通入清潔氣體，對低壓爐管進行降溫操作；
[0013]將所述的低壓爐管升溫至待機溫度，去除所述低壓爐管中殘留的雜質(zhì)顆粒。上述的方法中一次低壓爐管晶圓沉積工藝具體還包括:將晶圓載入晶舟，放置在低壓爐管內(nèi)；控制調(diào)節(jié)爐管內(nèi)壓力與溫度；進行相關(guān)的沉積工序；將晶舟移出爐管，將晶圓從晶舟卸下。
[0014]上述的待機溫度為待機溫度為具體沉積工序的正常溫度。
[0015]上述的去除雜質(zhì)顆粒的操作為每M次晶圓的沉積工藝后進行一次，M為大于或等于I的正整數(shù)。具體可根據(jù)沉積工藝所產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒的量來決定。
[0016]上述的清潔氣體包括氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種的混合物。
[0017]上述的清潔氣體通入流量范圍優(yōu)選為10-600sccm，更優(yōu)選為20-550sccm，最優(yōu)選為 30_500sccm。
[0018]上述的方法步驟I中所述的升溫為將機臺溫度升高至待機溫度以上，其范圍優(yōu)選為 0-400°C，更優(yōu)選為 0-300°C。
[0019]上述的步驟I中升溫速率優(yōu)選為5-20°C /min,更優(yōu)選為8_15°C /min,如9°C /min、10°C /min> 11°C /min> 12°C /min。
[0020]上述的方法步驟2中，保持溫度恒定的時間范圍優(yōu)選為5-60min，更優(yōu)選為10-40min，最優(yōu)選為 15_30min。 [0021]上述的方法步驟2中，通入清潔氣體的間隔時間范圍優(yōu)選為2-10min，更優(yōu)選為2_8min,更優(yōu)選為 2_5min。
[0022]上述的方法步驟2中，通入一次清潔氣體進行清洗的清洗時間范圍優(yōu)選為2-10min,更優(yōu)選為2_8min,更優(yōu)選為2_5min。
[0023]上述的方法步驟3中所述的降溫為將溫度降低至機臺待機溫度以下，其范圍優(yōu)選為 0-400°C，更優(yōu)選為 0-300°C。
[0024]上述的步驟3中降溫速率優(yōu)選為2-10°C /min,更優(yōu)選為3_8°C /min,如4°C /min、5°C /min>6°C /min>7°C /min。
[0025]上述的方法步驟3中，保持溫度恒定并在低溫狀態(tài)的時間范圍優(yōu)選為5-60min，更優(yōu)選為10-40min，最優(yōu)選為15_30min。
[0026]上述的方法中，經(jīng)過高溫凈化步驟后，再將溫度緩慢降至較低溫度，在此過程中附著在爐管內(nèi)壁的顆粒會由于溫度變化的幅度以及其速率，可以使雜質(zhì)顆粒的性質(zhì)發(fā)生改變，從而使在爐管內(nèi)壁的附著力變?nèi)酰谇鍧崥怏w的間隔沖刷下，緩慢脫落，然后再由清洗氣體帶出。因此，能更有效去除殘留在氣體管路和爐管的顆粒殘留，以解決控制集成電路制造工藝過程中由于殘留顆粒引起的產(chǎn)品缺陷的問題，還可以進一步凈化爐管內(nèi)顆粒狀況。
[0027]上述的方法可有效改善低壓爐管的雜質(zhì)顆粒狀況，與相同沉積工序相比，其產(chǎn)出的晶圓控片雜質(zhì)顆粒明顯減少，解決了由于多次沉積工序后殘留的雜質(zhì)顆粒引起的廣品缺陷問題，延長低壓爐管安全穩(wěn)定作業(yè)的批次，提高生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為現(xiàn)有技術(shù)低壓爐管進行沉積工序裝置示意圖；
[0029]圖2A為現(xiàn)有技術(shù)工作流程示意圖；
[0030]圖2B為本發(fā)明改善低壓爐管雜質(zhì)顆粒狀況工作流程示意圖；
[0031]圖3為減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的工藝流程示意圖。
具體實施例
[0032]本發(fā)明采用在完成至少一次低壓爐管作業(yè)后對低壓爐管進行升降溫處理，并通過控制低壓爐管的溫度、升降溫速率、氣體類型，并根據(jù)一定間隔時間和清洗時間通入恒定壓力的清洗氣體的方法來達(dá)到改善低壓爐管顆粒狀況的目的，從而減少低壓爐管工藝過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒，尤其是減少了爐管內(nèi)壁的上的雜質(zhì)顆粒，使其產(chǎn)出的晶圓控片的雜質(zhì)顆粒減少至少10顆。
[0033]發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中清潔氣體對反應(yīng)腔體內(nèi)雜質(zhì)顆粒去除的主要方法可根據(jù)去除雜質(zhì)顆粒的方法分為兩種:一種是在設(shè)定的溫度和壓力下，以恒定的較低流量向反應(yīng)腔和爐管的內(nèi)部通入清潔氣體，但是由于通入的清潔氣體流速較低，對爐管內(nèi)壁的雜質(zhì)顆粒的沖刷力度不夠，無法有效去除顆粒；另一種是以較大的壓力值及清潔氣體流速提高清潔氣體的沖擊力度，對爐管內(nèi)部的雜質(zhì)顆粒進行沖刷，但是提高壓力值需要耗費大量的物力資源且對設(shè)備的要求較高。
[0034]為了能解決上述的兩種現(xiàn)有的處理方法的缺陷，發(fā)明人通過采用對低壓爐管進行升降溫，并間隔式的通 入清洗氣體的方法來達(dá)到改善低壓爐管顆粒狀況的目的，從而改善低壓爐管工藝過程中雜質(zhì)顆粒狀況，提高相關(guān)擴散工藝的穩(wěn)定性，減少對產(chǎn)品造成的缺陷影響。
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。[0036]參見圖2A，為現(xiàn)有技術(shù)工作流程示意圖，在現(xiàn)有技術(shù)中，一次低壓爐管作業(yè)包括以下的步驟:
[0037]步驟201:將晶圓載入晶舟，放置在低壓爐管內(nèi)；
[0038]步驟202:控制調(diào)節(jié)爐管內(nèi)壓力與溫度；
[0039]步驟203:進彳丁相關(guān)的沉積工序；
[0040]步驟204:將晶舟移出爐管，將晶圓從晶舟卸下。
[0041]完成上述的步驟后，再循環(huán)進行下一次的沉積工序，多次沉積工序后容易產(chǎn)生雜質(zhì)顆粒，而殘留的雜質(zhì)顆粒會引起產(chǎn)品的缺陷問題，也會大大降低低壓爐管安全穩(wěn)定作業(yè)的批次，使生產(chǎn)效率降低。
[0042]參見圖2B，為本發(fā)明改善低壓爐管雜質(zhì)顆粒狀況工作流程示意圖，在至少一次低壓爐管沉積工序后，加入了步驟206，即在升降溫的情況下，通過清潔氣體用以循環(huán)凈化氣體管路和爐管。
[0043]加入的步驟206并不會對原有的低壓爐管沉積工序造成影響。
[0044]圖3為減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的工藝流程示意圖，如圖3所示，步驟206的具體步驟如下:
[0045]步驟301:備用狀態(tài)；
[0046]步驟302:在完成至少一次低壓爐管沉積工序后，將機臺溫度升高至待機溫度以上；
[0047]步驟303:保持溫度恒定；
[0048]步驟304:將溫度降低至機臺待機溫度以下；
[0049]步驟305:保持溫度恒定；
[0050]步驟306:將溫度升至機臺的待機溫度，完成一次清潔氣體清洗；
[0051]步驟307:備用狀態(tài)。
[0052]本發(fā)明所述的減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法，還包括以下步驟:
[0053]步驟308:在步驟303-306間，保持清潔氣體間隔一段時間通入并進行循環(huán)清洗。
[0054]其中步驟301、302及307無需保持清潔氣體。
[0055]具體的操作如下:
[0056]一種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法，選用氦氣為清潔氣體，清潔氣體通入流量為 10-600sccm,例如可以是 30sccm、100sccm、200sccm、300sccm、400sccm 或 500sccm 等。
[0057]于低壓爐管中進行晶圓的沉積工藝中，去除雜質(zhì)顆粒的操作為每M次晶圓的沉積工藝后進行一次，M為大于或等于I的正整數(shù)，例如可以是I次、5次、7次、10次等，可根據(jù)沉積工藝所產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒的量來決定。
[0058]在取出所述晶圓后，對所述低壓爐管進行升溫操作，升溫操作具體為將機臺溫度升高至待機溫度以上，其升溫幅度范圍為0-400°C，例如可以是50°C、IOO0C >250°C >300°C、350°C、400°C等，升溫速率為 5-20°C /min，例如可以是 5°C /min,8°C /minU2°C /minU5°C /min>20°C /min等，升溫完成后，保持溫度恒定的時間范圍為5_60min,例如可以是5min,13min, 25min, 45min, 50min, 60min 等。
[0059]于該低壓爐管中間隔地通入清潔氣體，清潔氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種的混合物， 例如可以是氮氣，氬氣，氦氣，氮氣與氬氣體積比為7:3的混合氣體,氮氣、氬氣與氦氣體積比為7:2:1的混合氣體等。
[0060]對低壓爐管進行降溫操作，降溫操作具體為將溫度降低至機臺待機溫度以下，其降溫幅度范圍為0-400 °C，例如可以是(TC，40 V，100 V，180 V，270 V、360 V，400°C等，降溫速率為2-10°C /min。例如可以是2°C /min,4°C /min, 7°C /min, 10°C /min ;降溫完成后,保持溫度恒定并在低溫狀態(tài)的時間范圍為5-60min,例如可以是5min, 12min, 21min, 39min,53min,60min 等。
[0061]將所述的低壓爐管升溫至待機溫度，通過抽出氣體的方式去除所述低壓爐管中殘留的雜質(zhì)顆粒。[0062]由上述實施例可知，本發(fā)明所述的方法可有效改善低壓爐管的雜質(zhì)顆粒狀況，與相同沉積工序相比，其產(chǎn)出的晶圓控片雜質(zhì)顆粒明顯減少，解決了由于多次沉積工序后殘留的雜質(zhì)顆粒引起的產(chǎn)品缺陷問題，從而可以有效的延長低壓爐管安全穩(wěn)定作業(yè)的批次，提聞生廣效率。
[0063]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該實用進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種減少低壓爐管內(nèi)雜質(zhì)顆粒的方法，其特征在于，提供一低壓爐管，于該低壓爐管中進行晶圓的沉積工藝； 在取出所述晶圓后，對所述低壓爐管進行升溫操作； 于該低壓爐管中間隔地通入清潔氣體，對低壓爐管進行降溫操作； 將所述的低壓爐管升溫至待機溫度，去除所述低壓爐管中殘留的雜質(zhì)顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的去除雜質(zhì)顆粒的操作為每M次晶圓的沉積工藝后進行一次，M為大于或等于I的正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的清潔氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通入清潔氣體的間隔時間范圍為2-10min,通入一次清潔氣體進行清洗的清洗時間范圍為2_10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的清潔氣體通入流量范圍為10_600sccm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的升溫操作具體為將機臺溫度升高至待機溫度以上，其升溫幅度范圍為0-400°C，升溫速率為5-20°C /min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的升溫操作后，還包括保持溫度恒定的時間范圍為5-60min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的降溫操作具體為將溫度降低至機臺待機溫度以下，其降溫幅度范圍為0-400°C，降溫速率為2-10°C /min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的降溫操作后，還包括保持溫度恒定并在低溫狀態(tài)的時間范圍為5-60min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的待機溫度為具體沉積工序的正常溫度。
【文檔編號】C23C16/44GK103643220SQ201310597941
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】吳加奇, 王智, 蘇俊銘, 張旭昇 申請人:上海華力微電子有限公司