提高工藝片成膜均勻性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高工藝片成膜均勻性的方法，其包括向熱的氧化爐爐管內(nèi)通入氮氣；旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，并從原始位置升舟至第一位置；保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，對工藝片進行主氧化工藝；主氧化工藝完成后，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，從工藝行程位置降舟至原始位置。本發(fā)明通過升舟、降舟和主氧化工藝的過程中保持低速旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，來減小溫度場、氣流場分布不均勻?qū)に嚻赡ぞ鶆蛐缘挠绊?，從而?yōu)化半導(dǎo)體立式爐設(shè)備中工藝片的成膜均勻性，同時降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】提高工藝片成膜均勻性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種提高半導(dǎo)體立式爐設(shè)備中工藝片成膜均勻性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)超過了以汽車、石油、鋼鐵為代表的傳統(tǒng)工業(yè)成為第一大產(chǎn)業(yè)，成為改造和拉動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)邁向數(shù)字時代的強大引擎和雄厚基石。在集成電路加工制造方面，特征尺寸不斷縮小，使芯片的集成度越來越高，引發(fā)了一系列工藝技術(shù)障礙和工藝問題。集成電路加工制造是一項與專用設(shè)備密切相關(guān)的技術(shù)，俗稱“一代設(shè)備，一代工藝，一代產(chǎn)品”。其中，薄膜生成技術(shù)是集成電路制造技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一，因此對設(shè)備提出了更高的要求。以立式氧化爐為例，作為熱處理工藝設(shè)備，為了保證工藝產(chǎn)品的性能，而對膜厚均勻性、顆粒控制、氧含量控制、升降溫速率、穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)提出了更高的要求。
[0003]現(xiàn)有的工藝片氧化工藝中，會使工藝片成膜均勻性較差的主要原因是溫度場和氣流場，而影響溫度場、氣流場的因素主要為:①設(shè)備機械結(jié)構(gòu)的因素，如設(shè)備裝配時爐體、舟、保溫桶是否在同心線上保溫桶的影響；③升降舟過程中通有小氧的影響。
[0004]其中，前兩項因素帶來的影響可以通過機械設(shè)備的調(diào)整來改善。對于第三項因素，一般工藝片的氧化工藝是將工藝片放置在晶舟上，通過氧化爐內(nèi)的升降機構(gòu)，將晶舟上升到目標(biāo)高度，進行主氧化工藝。在晶舟升舟或降舟的過程中，氧化爐內(nèi)會通入小氧(少量氧氣)，會在氧化爐內(nèi)形成不均勻的溫度場和氣流場，上升或下降中的晶舟就會受到影響，導(dǎo)致成膜均勻性差。因此，如何避免氧化爐內(nèi)溫度場和氣流場的影響，從而提高工藝片的成膜均勻性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種提高工藝片成膜均勻性的方法，用以減小溫度場、氣流場分布不均勻?qū)に嚻赡ぞ鶆蛐缘挠绊憽?br> [0006]本發(fā)明提供的提高工藝片成膜均勻性的方法，其包括:
[0007]步驟SOl，向熱的氧化爐爐管內(nèi)通入氮氣；
[0008]步驟S02，旋轉(zhuǎn)爐管內(nèi)的工藝片承載舟，并從原始位置升舟至工藝行程位置；
[0009]步驟S03，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，對工藝片進行主氧化工藝；
[0010]步驟S04，主氧化工藝完成后，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，從工藝行程位置降舟至原始位置。
[0011]進一步地，步驟S02包括步驟S021旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第一速度從原始位置升舟至第一位置，步驟S022保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第二速度升舟至工藝行程位置，其中，該第二速度小于第一速度；步驟S04包括步驟S041主氧化工藝完成后，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第三速度降舟至第二位置，步驟S042保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第四速度降舟至第三位置，步驟S043停止旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，并以該第三速度降舟至該原始位置，其中，該第三速度小于第四速度。
[0012]進一步地，該方法中旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟的旋轉(zhuǎn)速率為l-5rpm(轉(zhuǎn)每分)，且各步驟中為同向旋轉(zhuǎn)。
[0013]進一步地，該第一速度和第四速度范圍為100-150mm/min (毫米每分鐘)，該第二速度和第三速度范圍為20-50mm/min。
[0014]進一步地,該第一位置和第二位置在原始位置上方1550-1600mm之間。
[0015]進一步地，該第三位置在原始位置上方10_20mm之間。
[0016]進一步地，步驟S02過程中通入少量氧氣，步驟S04過程中不通入氧氣。
[0017]進一步地，該少量氧氣為100_500SCCM(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘)；步驟S03中主氧化工藝通入氧氣的量為1000-10000SCCM。
[0018]進一步地，步驟S02中升舟之前先旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟10-60s，旋轉(zhuǎn)速率為l_5rpm。
[0019]進一步地，步驟SOl之前還包括步驟S00，穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度，并開啟風(fēng)機以形成穩(wěn)定氣流。
[0020]進一步地，步驟SOO中穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度于600-800°C，開啟風(fēng)機風(fēng)速為0.3-0.5m/s。
[0021]進一步地，步驟SOl中通入的是高純氮氣，其流量為500-1000SLM。
[0022]進一步地，步驟S03中所述主氧化工藝包括溫度穩(wěn)定、升溫、氧化工藝、降溫和溫度穩(wěn)定。
[0023]進一步地，步驟S04中降舟之前先穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度于600_800°C。
[0024]進一步地，步驟S042中降舟至第三位置之后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟10-60S，旋轉(zhuǎn)速率為l-5rpm。
[0025]進一步地，本方法還包括步驟S05，關(guān)閉爐門，通入氮氣，以冷卻工藝片。
[0026]本發(fā)明提供的提高工藝片成膜均勻性的方法，通過升舟、降舟和主氧化工藝的過程中保持低速旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，來減小溫度場、氣流場分布不均勻?qū)に嚻赡ぞ鶆蛐缘挠绊?，從而?yōu)化半導(dǎo)體立式爐設(shè)備中工藝片的成膜均勻性，同時降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細描述，其中:
[0028]圖1是本發(fā)明提高工藝片成膜均勻性方法的第一實施例流程圖。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明提高工藝片成膜均勻性的方法，其包括:
[0030]步驟S01，向熱的氧化爐爐管內(nèi)通入氮氣，用氮氣對爐管內(nèi)部進行吹掃，制造環(huán)境；
[0031]步驟S02，以低速旋轉(zhuǎn)爐管內(nèi)的工藝片承載舟，并從原始位置升舟至工藝行程位置；
[0032]步驟S03，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，對工藝片進行主氧化工藝；[0033]步驟S04，主氧化工藝完成后，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，從工藝行程位置降舟至原始位置。
[0034]本發(fā)明的工藝片承載舟放置在保溫桶上，保溫桶設(shè)于石英盤之上，轉(zhuǎn)軸穿過氧化爐底部的工藝門磁流體與石英盤相連，通過外部電機驅(qū)動轉(zhuǎn)軸帶動石英盤上的保溫桶和工藝片承載舟實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。通過步驟S02至S04，在工藝片承載舟升舟、主氧化工藝和降舟的過程中保持低速旋轉(zhuǎn)，來減小溫度場、氣流場分布不均對工藝片成膜均勻性的影響。以下以本發(fā)明的較佳實施例具體說明本發(fā)明的各步驟。
[0035]請參閱圖1，本實施例的提高工藝片成膜均勻性的方法，其包括:
[0036]步驟S00，穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度在600-800°C之間，開啟風(fēng)機并使風(fēng)速控制在
0.3-0.5m/S之間，以形成相對穩(wěn)定的氣流。
[0037]步驟SOI，向爐管內(nèi)通入高純氮氣，且流量控制在500-1000SLM之間。
[0038]步驟S021，以2rpm的速率旋轉(zhuǎn)載滿硅片的工藝片承載舟，同時以100mm/min的升舟速度將工藝片承載舟從原始位置升舟至1550_的高度位置，本步驟通過旋轉(zhuǎn)改善溫度場、氣流場的相對均勻分布；
[0039]步驟S022，以2rpm的速率旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以50mm/min的升舟速度將工藝片承載舟繼續(xù)升舟至工藝行程位置，即主工藝位置，本步驟通過旋轉(zhuǎn)改善溫度場、氣流場的相對均勻分布。
[0040]其中，升舟過程分為以上兩步進行，并且第二步的升舟速度低于第一步的升舟速度，目的是為了給予一定的緩沖，在將要到達工藝行程位置的高度，降低升舟速度，可以避免因速度過快而在工藝行程位置驟停，導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸對工藝門處部件的沖擊，防止工藝門部件如密封圈等的損壞。
[0041]其中，升舟過程中通入少量氧氣(250SCCM)，以產(chǎn)生氧化環(huán)境。
[0042]步驟S03，對工藝片進行主氧化工藝，包括溫度穩(wěn)定、升溫、氧化主工藝、降溫和溫度穩(wěn)定步驟，該些步驟均為本領(lǐng)域常用步驟，故不再贅述。
[0043]其中，主氧化工藝通入的氧氣量可以是500-1000SLM之間。
[0044]步驟S041，主氧化工藝完成后穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度于600-800°C，隨后，以2rpm的速率旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以50mm/min的降舟速度將工藝片承載舟降舟至1550mm的高度位置，本步驟通過旋轉(zhuǎn)改善溫度場、氣流場的相對均勻分布；
[0045]步驟S042，以2rpm的速率旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以100mm/min的降舟速度將工藝片承載舟降舟至距離原始位置IOmm的高度，隨后，繼續(xù)以2rpm的速率旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟30s后停止旋轉(zhuǎn)，本步驟通過旋轉(zhuǎn)改善溫度場、氣流場的相對均勻分布；
[0046]步驟S043，停止旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟之后，以20mm/min的降舟速度將工藝片承載舟降舟至原始位置。
[0047]其中，降舟過程分為以上三步步進行，并且第一步的降舟速度低于第二步的降舟速度，目的是為了給予一定的緩沖，從工藝行程位置的高度向下移動，逐漸增加降舟速度，可以避免一開始就速度過快以及避免在原始位置驟停，而導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸對工藝門處部件的沖擊，防止工藝門部件如密封圈等的損壞。
[0048]其中，在工藝片承載舟降舟至距離原始位置IOmm的高度之后，繼續(xù)低速旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟30s，也是為了給予緩沖。其中，可以在工藝片承載舟升舟之前先低速旋轉(zhuǎn)10-60s，也是為了給予緩沖。
[0049]步驟S05，關(guān)閉爐門，通入氮氣，以冷卻工藝片。
[0050]其中，本方法中工藝片承載舟所有上升、下降、旋轉(zhuǎn)動作都是具有一定的加速度，而使其慢慢達到上述各運動參數(shù)。
[0051]本實施例中，工藝片承載舟的旋轉(zhuǎn)速率始終保持在2rpm的低速狀態(tài)，在改善溫度場、氣流場分布均勻的同時，保證了工藝片承載舟的穩(wěn)定性。在其他實施例中，旋轉(zhuǎn)速率可以在l_5rpm之間。
[0052]本實施例中，工藝片承載舟承載了 125-150片工藝片，承載舟下部具有保溫桶，保溫桶和承載舟的總高度為1440-1500mm。
[0053]本實施例中，風(fēng)機在整個工藝的過程中保持開啟，風(fēng)速太低不能達到快速降溫效果，風(fēng)速太高容易產(chǎn)生噪音，故風(fēng)速設(shè)定值要控制在0.3-0.5m/s，形成相對穩(wěn)定的氣流。
[0054]本實施例中，爐管內(nèi)通入的是高純氮氣，使工藝片在升降過程中始終處于氮氣氣氛，既保證了工藝片的膜厚，也防止了空氣中的雜質(zhì)顆粒進入到爐管中造成顆粒源；在風(fēng)機的作用下，氮氣在爐管內(nèi)循環(huán)吹掃，既控制了爐管中的氧氣含量，又可以促進熱量散失。
[0055]本實施例中，步驟S05為關(guān)閉爐門，在高純氮氣的吹掃下，使工藝片冷卻20-60min(具體冷卻時間可視工藝類型而定)，降低工藝片的溫度，使高溫對工藝片造成的翹曲變形得到恢復(fù)，避免機械手與工藝片發(fā)生摩擦，造成顆粒源；待工藝片溫度降低至20-30°C之后，即可取片。
【權(quán)利要求】
1.一種提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于，其包括: 步驟S01，向熱的氧化爐爐管內(nèi)通入氮氣； 步驟S02，旋轉(zhuǎn)爐管內(nèi)的工藝片承載舟，并從原始位置升舟至工藝行程位置； 步驟S03，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，對工藝片進行主氧化工藝； 步驟S04，主氧化工藝完成后，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，從工藝行程位置降舟至原始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:步驟S02包括步驟S021旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第一速度從原始位置升舟至第一位置，步驟S022保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第二速度升舟至工藝行程位置，其中，該第二速度小于第一速度；步驟S04包括步驟S041主氧化工藝完成后，保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第三速度降舟至第二位置，步驟S042保持旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，同時以第四速度降舟至第三位置，步驟S043停止旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟，并以該第三速度降舟至該原始位置，其中，該第三速度小于第四速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:該方法中旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟的旋轉(zhuǎn)速率為l_5rpm，且各步驟中為同向旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:該第一速度和第四速度范圍為100-150mm/min，該第二速度和第三速度范圍為20-50mm/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:該第一位置和第二位置在原始位置上方1550-1600mm之間，該第三位置在原始位置上方10_20mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:步驟S02中升舟之前先旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟10-60s，旋轉(zhuǎn)速率為l_5rpm，步驟S042中降舟至第三位置之后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)工藝片承載舟10-60s，旋轉(zhuǎn)速率為l-5rpm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:步驟SOl之前還包括步驟S00，穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度，并開啟風(fēng)機以形成穩(wěn)定氣流，步驟S04中降舟之前先穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:步驟SOO中穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度于600-800°C，開啟風(fēng)機風(fēng)速為0.3-0.5m/s，步驟S04中穩(wěn)定氧化爐爐管內(nèi)溫度于600-800°C，步驟SOl中通入的是高純氮氣，其流量為500-1000SLM。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:步驟S02過程中通入少量氧氣，步驟S04過程中不通入氧氣，步驟S03中所述主氧化工藝包括溫度穩(wěn)定、升溫、氧化工藝、降溫和溫度穩(wěn)定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高工藝片成膜均勻性的方法，其特征在于:本方法還包括步驟S05，關(guān)閉爐門，通入氮氣，以冷卻工藝片。
【文檔編號】H01L21/67GK103928317SQ201410174514
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】黃自強 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司