專利名稱：反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工藝中涉及的硅片熱處理過程需廣泛地應(yīng)用各種反應(yīng)系統(tǒng)，如 淀積反應(yīng)系統(tǒng)、刻蝕反應(yīng)系統(tǒng)以及氧化系統(tǒng)等。實(shí)踐中，在熱處理操作 完成后，上述反應(yīng)系統(tǒng)壁上通常會(huì)殘留具有一定厚度及分布的膜層及位 于其上的微粒。經(jīng)歷熱處理過程后，所述微粒易發(fā)生剝落。剝落的微粒 將隨空氣運(yùn)動(dòng)并停留在硅片上，導(dǎo)致缺陷和成品率降低。由此，實(shí)際生
產(chǎn)中，為減少微粒，通常采用氮?dú)?N2)對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行定期預(yù)清洗。
如圖l所示，預(yù)清洗反應(yīng)系統(tǒng)的步驟包括確定以第一溫度和第二溫 度為邊界值的降溫區(qū)間，所述第一溫度高于第二溫度；執(zhí)行預(yù)處理操作， 使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)具有第 一溫度；執(zhí)行由所述第 一溫度至所述第二溫度 的降溫操作；在降溫至第二溫度后，執(zhí)行抽真空及升溫操作，以使所述 反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)具有反應(yīng)溫度。
L代表第一溫度；t2代表第二溫度；t。代表反應(yīng)溫度；時(shí)間段a代表執(zhí) 行預(yù)處理操作持續(xù)的時(shí)間；時(shí)間段b代表執(zhí)行降溫操作持續(xù)的時(shí)間；時(shí)間 段c代表執(zhí)行抽真空操作持續(xù)的時(shí)間；時(shí)間段d代表升溫至反應(yīng)溫度后持 續(xù)的時(shí)間。
然而，實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用上述工藝預(yù)清洗反應(yīng)系統(tǒng)后，耗時(shí)過長， 影響生產(chǎn)效率，且微粒去除效果有限，如何既能減少預(yù)清洗時(shí)間以提高 生產(chǎn)效率，又能增強(qiáng)微粒去除效果成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。 2005年6月29日公開的公開號(hào)為"CN1632164"的中國專利申請中提 供了一種低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備中減少微粒的方法，包括首先執(zhí)行裝 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
第一次預(yù)清洗程序；其次，即執(zhí)行處理程序，用以進(jìn)行化學(xué)氣相沉積； 之后，執(zhí)行排料程序，用以回復(fù)低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備之狀態(tài)，其中排 料程序包含第二次預(yù)清洗程序。
顯然，上述方法中，將預(yù)清洗安排在裝料與排料階段，減少了預(yù)清洗 耗用的生產(chǎn)時(shí)間；通過增加預(yù)清洗的次數(shù)可增強(qiáng)微粒去除效果。然而， 由于上述裝料階段用以進(jìn)行環(huán)境參數(shù)的設(shè)定與讀取以及機(jī)臺(tái)的自我校正 與確認(rèn)，所述排料階段用以進(jìn)行所述環(huán)境狀態(tài)的恢復(fù)，如排氣、降溫等； 即上述方法是在機(jī)臺(tái)調(diào)整階段進(jìn)行反應(yīng)系統(tǒng)的預(yù)清洗，既難以保證預(yù)清 洗效果，又易于導(dǎo)致4喿作的復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，既能減少預(yù)清洗時(shí)間以提 高生產(chǎn)效率，又能增強(qiáng)微粒去除效果。
本發(fā)明提供的一種反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，包括 確定以第 一溫度和第二溫度為邊界值的降溫區(qū)間，所述第 一溫度高 于第二溫度；
執(zhí)行預(yù)處理操作，以使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度為第一溫度； 執(zhí)行由所述第 一溫度至所述第二溫度的降溫操作； 在降溫過程中，開始執(zhí)行抽真空操作；
在降溫至所述第二溫度后，執(zhí)行抽氣及升溫操作，以使所述反應(yīng)系 統(tǒng)內(nèi)的溫度至少為反應(yīng)溫度。
可選地，所述反應(yīng)系統(tǒng)包括LPCVD;可選地，所述反應(yīng)系統(tǒng)包括熱 氧化爐；可選地，所述第一溫度為450 - 550攝氏度；可選地，所述降 溫區(qū)間為150~ 450攝氏度；可選地，所述第一溫度為550 ~ 650攝氏度； 可選地，所述降溫區(qū)間為250 - 550攝氏度；可選地，所述反應(yīng)溫度為 600 ~ 800攝氏度；可選地，在所述降溫過程中，還包括增加所述降溫過 程中的降溫速率的操作；可選地，在反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗過程中執(zhí)行循環(huán)式操作。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，通過在降溫過程中開始執(zhí)行抽真 空操作，以減少所述降溫操作和抽真空操作占用的時(shí)間和，可減少預(yù)清 洗耗用的時(shí)間；通過在降溫過程中開始執(zhí)行抽真空操作，可使經(jīng)歷所述 降溫過程而剝落的微粒及時(shí)地由所述抽真空操作抽離，進(jìn)而使增強(qiáng)微粒 去除效果成為可能；
本發(fā)明提供的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法的可選方式，通過增加降溫過程中 的降溫速率，可增強(qiáng)微粒剝落的效果，繼而利用后續(xù)抽真空操作抽離剝 落的微粒，可使增強(qiáng)微粒去除效果成為可能；并且，在相同的溫度變化 范圍內(nèi)，可進(jìn)一步節(jié)約降溫操作持續(xù)的時(shí)間；
本發(fā)明4是供的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法的可選方式，通過增大降溫過程經(jīng) 歷的溫差，如，增加預(yù)處理過程中第一溫度的數(shù)值，可在相同的降溫過 程持續(xù)時(shí)間內(nèi)，增加降溫過程中的降溫速率，以增強(qiáng)微粒剝落的效果， 進(jìn)而，利用后續(xù)的抽真空操作抽離剝落的微粒，可使增強(qiáng)微粒去除效果 成為可能；
本發(fā)明提供的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法的可選方式，通過采用循環(huán)式抽真 空操作，即打開預(yù)清洗氣體開關(guān)，以通入預(yù)清洗氣體后，關(guān)閉預(yù)清洗氣 體開關(guān)，以執(zhí)行抽真空操作；隨后再打開預(yù)清洗氣體開關(guān)，以通入預(yù)清 洗氣體，后又關(guān)閉預(yù)清洗氣體開關(guān)，以執(zhí)行抽真空操作；如此循環(huán)；可 使增強(qiáng)微粒去除效果成為可能。


圖1為說明現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗操作的時(shí)序示意圖2為說明本發(fā)明第一實(shí)施例中反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗操作的時(shí)序示意
圖3為說明本發(fā)明第二實(shí)施例中反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗操作的時(shí)序示意
圖4為說明本發(fā)明第三實(shí)施例中反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗操作的時(shí)序示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明 而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列的描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，而并不作為對本發(fā)明的限制。
為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì) 描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混 亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí) 現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí) 施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和
規(guī)工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下列 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，僅用以方便、明晰地輔助 說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用傳統(tǒng)工藝預(yù)清洗反應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，耗時(shí)過長，影響 生產(chǎn)效率，且微粒去除效果有限，如何既能減少預(yù)清洗時(shí)間以提高生產(chǎn) 效率，又能增強(qiáng)微粒去除效果成為本發(fā)明解決的主要問題。
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)歷分析與實(shí)踐后，提供了 一種反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方 法，既能減少預(yù)清洗時(shí)間以提高生產(chǎn)效率，又能增強(qiáng)纟敖粒去除效果。
如圖2所示，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，預(yù)清洗反應(yīng)系統(tǒng)的步驟包括 確定以第一溫度和第二溫度為邊界值的降溫區(qū)間，所述第一溫度高于第
二溫度；執(zhí)行預(yù)處理操作，以使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度為第一溫度；執(zhí) 行由所述第一溫度至所述第二溫度的降溫才喿作；在降溫過程中，開始執(zhí) 行抽真空操作；在降溫至所述第二溫度后，執(zhí)行抽氣及升溫操作，以使 所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度至少為反應(yīng)溫度。
ti代表第一溫度；t2代表第二溫度；t。代表反應(yīng)溫度；時(shí)間段a代 表執(zhí)行預(yù)處理操作持續(xù)的時(shí)間；時(shí)間段be代表執(zhí)行抽真空操作持續(xù)的 時(shí)間；時(shí)間段d代表升溫至反應(yīng)溫度后持續(xù)的時(shí)間。
所述反應(yīng)系統(tǒng)包括LPCVD和熱氧化爐。
應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，預(yù)清洗反應(yīng)系統(tǒng)的具體步驟包括 步驟201:確定以第一溫度和第二溫度為邊界值的降溫區(qū)間，所述第 一溫度高于第二溫度。
本發(fā)明提供的方法利用降溫操作使附著在粘附于反應(yīng)系統(tǒng)壁的膜層 上的微粒剝落，繼而利用后續(xù)的抽真空操作去除剝落的微粒。所述降溫 操作在降溫區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，所述降溫區(qū)間以第一溫度和第二溫度為邊界值， 且所述第 一溫度高于第二溫度。
通常，所述第一溫度為反應(yīng)系統(tǒng)的空載(或待機(jī))溫度；所述降溫區(qū) 間根據(jù)產(chǎn)品要求及工藝條件確定。作為示例，對于90納米及其以上工藝， 所述第 一溫度可選為65 0 ~ 700攝氏度，所述降溫區(qū)間可為35 G ~ 6 00攝氏 度；對于65納米及其以下工藝，所述第一溫度可選為450 550攝氏度， 所述降溫區(qū)間可為15 0 ~ 45 O攝氏度。
步驟202:執(zhí)行預(yù)處理操作，以使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度為第一溫度。
所述預(yù)處理操作可使反應(yīng)處理室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)達(dá)到穩(wěn)定，所述預(yù)處 理操作還用以完成機(jī)臺(tái)的自我校正與確認(rèn)。
步驟2 03:執(zhí)行由所述第 一溫度至所述第二溫度的降溫操作。
所述降溫操作持續(xù)時(shí)間如圖2中b'所示，所述降溫才喿作為使附著在粘 附于反應(yīng)系統(tǒng)壁的膜層上的微粒剝落，以利用后續(xù)的抽真空操作去除剝 落的微粒。
作為示例，所述第二溫度可選為100 300攝氏度；選用的降溫速率可 為10~ 200攝氏度/分鐘。
步驟204:在所述降溫過程中，開始執(zhí)行抽真空操作。
所述抽真空操作用以抽離反應(yīng)系統(tǒng)中的微粒。
經(jīng)歷各所述抽真空操作后獲得的反應(yīng)處理室中的真空度及各所述抽 真空操作的持續(xù)時(shí)間根據(jù)生產(chǎn)條件及產(chǎn)品要求確定。
步驟205:在降溫至所述第二溫度后，執(zhí)行抽真空及升溫操作，以使 所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度至少為反應(yīng)溫度。
所述升溫操作持續(xù)時(shí)間如圖2中c'所示，執(zhí)行所述升溫操作的過程伴 隨著抽真空過程，可利用所述抽真空過程抽離反應(yīng)系統(tǒng)中在反應(yīng)溫度下 可能剝落的微粒。
選用的升溫速率可為10~ 200攝氏度/分鐘。
所述反應(yīng)溫度可為600 ~ 800攝氏度。執(zhí)行所述升溫操作后獲得高于反 應(yīng)溫度的溫度值，如800 850攝氏度，可增強(qiáng)在反應(yīng)溫度下可能剝落的 孩丈粒在升溫過程中剝落的效果，進(jìn)而增強(qiáng)微粒的去除效果。
在預(yù)清洗過程中，氮?dú)饬髁糠秶鸀?-20slm;所述預(yù)清洗過程持 續(xù)時(shí)間可為l-10min;執(zhí)行所述升溫操作后，反應(yīng)處理室中內(nèi)壓力范圍 為10 - 250mT。
結(jié)合圖1及圖2，應(yīng)用本發(fā)明提供的方法，在所述降溫操作及升溫操作 持續(xù)時(shí)間b'+c'中，還執(zhí)行了所述抽真空操作，即所述降溫操作、抽真空 操作及升溫操作的持續(xù)時(shí)間為b'+c';而利用傳統(tǒng)方法，所述降溫操作持 續(xù)時(shí)間為b,所述抽真空操作及升溫操作的持續(xù)時(shí)間為c,即所述降溫操 作、抽真空操作及升溫」澡作的持續(xù)時(shí)間為b+c;顯然，b=b，，而c〉c',
由此，持續(xù)時(shí)間b'+c'小于b+c,即在降溫過程中開始執(zhí)行抽真空操作， 以減少所述降溫操作和抽真空操作占用的時(shí)間和，可減少預(yù)清洗耗用的 時(shí)間；通過在降溫過程中開始執(zhí)行抽真空操作，可使經(jīng)歷所述降溫過程 而剝落的微粒及時(shí)地由所述抽真空操作抽離，進(jìn)而使增強(qiáng)微粒去除效果 成為可能。
此外，通過增加降溫過程中的降溫速率，可增強(qiáng)微粒剝落的效果，繼 而利用后續(xù)的抽氣操作抽離剝落的微粒，可使增強(qiáng)微粒去除效果成為可 能；并且，在相同的溫度變化范圍內(nèi)，可進(jìn)一步節(jié)約降溫操作持續(xù)的時(shí) 間。如圖3所示，時(shí)間段b"代表執(zhí)行降溫操作持續(xù)的時(shí)間；增加降溫過程 中的降溫速率后，b"< b'。
特別地，如圖4所示，t!'代表第一溫度，t!' >t1;通過增大降溫過程 經(jīng)歷的溫差，如，增加預(yù)處理過程中第一溫度的數(shù)值，可在相同的時(shí)間 內(nèi)，增加降溫過程過程中的降溫速率，以增強(qiáng)微粒剝落的效果，進(jìn)而， 利用后續(xù)的抽氣操作抽離剝落的微粒，可使增強(qiáng)微粒去除效果成為可能。
作為示例，對于65納米及其以下工藝，所述第一溫度可選為550 650 攝氏度，所述降溫區(qū)間可為250 550攝氏度。
需說明的是，通過采用循環(huán)式才喿作，即打開預(yù)清洗氣體開關(guān)，以通入 預(yù)清洗氣體后，關(guān)閉預(yù)清洗氣體開關(guān)，以執(zhí)行抽真空操作；隨后再打開 預(yù)清洗氣體開關(guān)，以通入預(yù)清洗氣體，后又關(guān)閉預(yù)清洗氣體開關(guān)，以執(zhí) 行抽真空操作；如此循環(huán)；可使增強(qiáng)微粒去除效果成為可能。作為示例， 循環(huán)次數(shù)可為2 20次。
需強(qiáng)調(diào)的是，上述實(shí)施例間的結(jié)合仍可作為本發(fā)明的實(shí)施例，例如， 在降溫過程中，開始執(zhí)行抽真空操作，同時(shí)增大降溫過程中的降溫速率； 又如，同時(shí)增加第一溫度的數(shù)值；再如，同時(shí)增大降溫過程中的降溫速 率和第一溫度的數(shù)值；以及，上述實(shí)施例與循環(huán)式梯:作的結(jié)合。
此外，在降溫過程中，增大降溫過程中的降溫速率；或者，增加第一
溫度的數(shù)值；或者，同時(shí)增大降溫過程中的降溫速率及第一溫度的彰:值， 仍可作為本發(fā)明的實(shí)施例。
需強(qiáng)調(diào)的是，未加說明的步驟均可采用傳統(tǒng)的方法獲得，且具體的工 藝參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品要求及工藝條件確定。
盡管通過在此的實(shí)施例描述說明了本發(fā)明，和盡管已經(jīng)足夠詳細(xì)地描 述了實(shí)施例，申請人不希望以任何方式將權(quán)利要求書的范圍限制在這種 細(xì)節(jié)上。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說另外的優(yōu)勢和改進(jìn)是顯而易見的。因 此，在較寬范圍的本發(fā)明不限于表示和描述的特定細(xì)節(jié)、表達(dá)的設(shè)備和 方法和說明性例子。因此，可以偏離這些細(xì)節(jié)而不脫離申請人總的發(fā)明 概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于，包括確定以第一溫度和第二溫度為邊界值的降溫區(qū)間，所述第一溫度高于第二溫度；執(zhí)行預(yù)處理操作，以使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度為第一溫度；執(zhí)行由所述第一溫度至所述第二溫度的降溫操作；在降溫過程中，開始執(zhí)行抽真空操作；在降溫至所述第二溫度后，執(zhí)行抽氣及升溫操作，以使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度至少為反應(yīng)溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于所 述反應(yīng)系統(tǒng)包括LPCVD。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于所 述反應(yīng)系統(tǒng)包括熱氧化爐。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于所 述第一溫度為450 ~ 550攝氏度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于所 述降溫區(qū)間為150 - 450攝氏度。
6. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于所 述第一溫度為550 - 650攝氏度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于所 述降溫區(qū)間為250 ~ 550攝氏度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于所 述反應(yīng)溫度為600 ~ 800攝氏度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l、 4、 5、 6或7所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其 特征在于在所述降溫過程中，還包括增加所述降溫過程中的降溫速率 的操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，其特征在于在 反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗過程中執(zhí)行循環(huán)式操作。
全文摘要
一種反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)清洗方法，包括確定以第一溫度和第二溫度為邊界值的降溫區(qū)間，所述第一溫度高于第二溫度；執(zhí)行預(yù)處理操作，以使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度為第一溫度；執(zhí)行由所述第一溫度至所述第二溫度的降溫操作；在降溫過程中，開始執(zhí)行抽真空操作；在降溫至所述第二溫度后，執(zhí)行抽氣及升溫操作，以使所述反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度至少為反應(yīng)溫度。既能減少預(yù)清洗時(shí)間以提高生產(chǎn)效率，又能增強(qiáng)微粒去除效果。
文檔編號(hào)B08B7/00GK101391258SQ20071004621
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者何有豐, 唐兆云, 樸松源, 杰 白 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司