一種減少爐管中顆粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種減少爐管中顆粒的方法，用于減少爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面上的薄膜脫落形成的顆粒物質(zhì)，通過N2帶走爐管內(nèi)殘留的顆粒物質(zhì)，并且可以通過向爐管內(nèi)通入Si2H6氣體使得爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面淀積一層止封膜，使得爐管內(nèi)尚未脫落完全的薄膜及未被N2帶走的顆粒物質(zhì)封住，進(jìn)而可以顯著降低爐管內(nèi)顆粒物質(zhì)的含量，使得爐管內(nèi)薄膜需要進(jìn)行停機(jī)維護(hù)的膜厚從50μm增長到了100μm，從而顯著降低了爐管進(jìn)行停機(jī)維護(hù)PM的頻率，減少了爐管內(nèi)部件的更換頻率，極大的降低PM的成本，因?yàn)?，減少了內(nèi)外管等更換的頻率，提高了生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】-種減少爐管中顆粒的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種減少爐管中顆粒的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體制造工藝中，為了設(shè)置分立器件和集成電路，需要在晶圓的襯底上淀積 不同種類的薄膜。而在各種淀積薄膜的方法中，低壓化學(xué)氣相淀積（LPCVD，Low Pressure Chemical Vapor Deposition)是一種常用的方法，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各種薄膜的淀積工藝 中。
[0003] 以利用爐管淀積工藝形成MEMS(Micro_electromechanical Systems，微電子機(jī)械 系統(tǒng))的薄膜為例，請參閱圖1和圖2,爐管淀積工藝中使用的爐管包括外管1、內(nèi)管2、晶舟 3、保溫基座4、外管基座5、加熱器6,所述外管1外面設(shè)有用于加熱的加熱器6。圖2中的爐 管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7包括外管1、內(nèi)管2、晶舟3、保溫基座4和外管基座5,所述爐 管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7表面是指能夠與通入爐管內(nèi)的氣體相接觸的部件的表面。在 該爐管淀積工藝中常會遇到顆粒物質(zhì)超標(biāo)（partic 1 e high)的情況，尤其當(dāng)爐管內(nèi)的薄膜8 厚度累計(jì)超過50 μ m的情況時(shí)尤為嚴(yán)重。所述爐管內(nèi)的薄膜8厚度是指爐管中與爐管內(nèi)腔 連通的部件7即爐管內(nèi)所有和爐管本身淀積工藝的氣體相接觸的部件的表面上的累積形 成的薄膜8的膜厚。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，顆粒物質(zhì)（particle)常會超過1000顆(每顆的最大外徑 0.20 μ m 以上），particle 的缺陷類型（defect type)以薄膜脫落物 10 (peeling defect) 占主要部分，薄膜脫落物10如圖2所示。
[0004] 造成上述情況的發(fā)生是由于MEMS工藝的特性所決定。普通淀積0. 18 μ m膜厚以上 薄膜的淀積工藝中，爐管每個(gè)淀積工藝步驟（recipe)淀積的薄膜的膜厚不會超過0. 5 μ m， 而MEMS的爐管淀積工藝中在一個(gè)淀積工藝步驟淀積的薄膜的膜厚通常超過2 μ m，其膜厚 是普通工藝的4倍以上。如此很容易造成薄膜的脫落，尤其當(dāng)爐管膜厚累計(jì)到50 μ m時(shí)情 況更為惡劣。
[0005] 因此，如何減少爐管中的particle，提高爐管淀積工藝的質(zhì)量成為一個(gè)重要的課 題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種減少爐管中顆粒的方法，通過N2帶走爐管內(nèi)殘留的 顆粒物質(zhì)，并且可以通過向爐管內(nèi)通入Si2H6氣體使得爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面 淀積一層止封膜，使得爐管內(nèi)尚未脫落完全的薄膜及未被N2帶走的顆粒物質(zhì)固定在爐管 內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面，以顯著降低爐管內(nèi)顆粒物質(zhì)的含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007] 為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種減少爐管中顆粒的方法，包括：
[0009] 步驟一：向爐管中通入N2,利用N2帶走爐管內(nèi)部分或全部的顆粒物質(zhì)；
[0010] 步驟二：向爐管中通入Si2H6氣體，在所述爐管中與爐管內(nèi)腔連通的部件表面淀 積一層止封膜。
[0011] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述步驟一和所述步驟二中爐管的 溫度與爐管淀積工藝時(shí)的溫度差小于100攝氏度。
[0012] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述步驟一和所述步驟二中，爐管的 溫度控制在350?450攝氏度之間。
[0013] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述步驟一包括：
[0014] 步驟1-1 :將爐管內(nèi)的氣壓抽真空至2mTorr?lOmTorr范圍；
[0015] 步驟1-2 :向爐管中通入N2,所述N2的流速是lslm/min?5slm/min。
[0016] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，在步驟一中，反復(fù)進(jìn)行步驟1-1和步 驟1-2,重復(fù)的次數(shù)為5-20次，每次的時(shí)間為15-25分鐘。
[0017] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述步驟二包括：
[0018] 步驟2-1 :將爐管內(nèi)的氣壓抽真空至lOOmTorr?ltorr范圍內(nèi)，并進(jìn)行控壓，使得 爐管內(nèi)的氣壓保持在至l〇〇mTorr?ltorr范圍之內(nèi)；
[0019] 步驟2-2 :向爐管中通入Si2H6氣體，以在所述爐管中與爐管內(nèi)腔連通的部件表面 淀積一層止封膜。
[0020] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述步驟2-2中，向爐管中通入 Si2H6氣體的時(shí)間根據(jù)預(yù)淀積的止封膜的厚度來確定。
[0021] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述止封膜的厚度范圍是0. 2μπι至 0· 5 μ m〇
[0022] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述止封膜的厚度范圍是0. 3μπι至 0· 4 μ m〇
[0023] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述止封膜的厚度是0. 35 μ m。
[0024] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述爐管用于淀積MEMS器件的薄 膜。
[0025] 優(yōu)選的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述止封膜是非晶硅薄膜。
[0026] 綜上所述，本發(fā)明提供的一種減少爐管中顆粒的方法，先通過N2帶走爐管內(nèi)殘留 的顆粒物質(zhì)，這些殘留的顆粒物質(zhì)主要是爐管內(nèi)原有累積形成的薄膜脫落形成的，再向爐 管內(nèi)通入Si2H6氣體使得爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面淀積一層止封膜，使得爐管內(nèi) 與爐管內(nèi)腔連通的部件表面上尚未完全薄膜脫落物以及一些未被N2氣體帶走的顆粒物質(zhì) 固定在爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面上，從而顯著降低爐管內(nèi)顆粒物質(zhì)的含量，可以 使得爐管需要進(jìn)行停機(jī)保養(yǎng)的薄膜厚度從50 μ m延長到100 μ m以上，從而降低爐管進(jìn)行停 機(jī)維護(hù)（PM)的頻率，減少了爐管內(nèi)部件的更換頻率，極大的降低PM的成本，并且，減少了內(nèi) 管和外管等部件更換的頻率，提商了生廣效率，提商廣品質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 本發(fā)明的一種減少爐管中顆粒的方法由以下的實(shí)施例及附圖給出。
[0028] 圖1是MEMS器件的爐管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2是爐管內(nèi)薄膜脫落的示意圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的減少爐管中顆粒的方法在實(shí)施步驟一時(shí)的爐管示意圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的減少爐管中顆粒的方法在實(shí)施步驟二時(shí)爐管內(nèi)與爐管 內(nèi)腔連通的部件的剖視示意圖；
[0032] 圖中，1-外管、2-內(nèi)管、3-晶舟、4-保溫基座、5-外管基座、6-加熱器，7-爐管內(nèi)與 爐管內(nèi)腔連通的部件、8-薄膜、9-止封膜、10-薄膜脫落物。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下將對本發(fā)明的減少爐管中顆粒的方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0034] 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)該理解本領(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)明的有益效果。因 此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。 [0035] 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贡景l(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，必須作出大量實(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)雜和耗費(fèi) 時(shí)間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0036] 為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作 進(jìn)一步的說明。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。
[0037] 本實(shí)施例提供了一種減少爐管中顆粒的方法，用于減少爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的 部件7表面上的薄膜脫落形成的顆粒物質(zhì)即薄膜脫落物10,包括如下步驟：
[0038] 步驟一：請參閱圖3,向爐管中通入N2,利用N2帶走爐管內(nèi)部分或者全部的顆粒物 質(zhì)，這些殘留的顆粒物質(zhì)主要是爐管內(nèi)因爐管本身淀積工藝逐漸形成的薄膜8(此處稱為原 始的薄膜8)脫落后形成的，即薄膜脫落物10,薄膜8的成分主要有非晶硅、鍺硅（SiGe)以 及鍺（Ge)等。如圖3所示，爐管包括外管1、內(nèi)管2、晶舟3、保溫基座4、外管基座5,所述外 管1外面設(shè)有用于加熱的加熱器6。圖2中的爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7包括外管1、 內(nèi)管2、晶舟3、保溫基座4和外管基座5。其中，所述爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7表面 是指能夠與通入爐管內(nèi)的氣體相接觸的部件的表面。
[0039] 其中，優(yōu)選的，所述步驟一具體包括：
[0040] 步驟1-1，將爐管內(nèi)的氣壓抽真空至在2mTorr?lOmTorr范圍之內(nèi)，可以采用抽氣 泵（pump)對爐管進(jìn)行抽真空，抽到底壓（base press,簡稱BP)。對于LPCVD的爐管底壓一 般在2mTorr?lOmTorr范圍之內(nèi)。
[0041] 步驟1-2,利用N2進(jìn)行清洗，N2的流速是lslm/min?5slm/min，采用N2可以將 爐管內(nèi)殘留的全部或者部分的顆粒物質(zhì)帶走；
[0042] 其中，優(yōu)選的，所述步驟一中，爐管的溫度和爐管自身淀積工藝的溫度差小于100 攝氏度，這樣可以有效避免爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7 (主要是爐管內(nèi)的內(nèi)、外管）因 升降溫應(yīng)力的作用產(chǎn)生大塊的薄膜脫落物10,這些大塊的薄膜脫落物10相對來說不容易 被N2帶走。
[0043] 優(yōu)選的，重復(fù)進(jìn)行步驟1-1和步驟1-2,重復(fù)的次數(shù)為5-20次，每次的時(shí)間控制在 15-25分鐘。
[0044] 步驟二：請參閱圖4,向爐管中通入Si2H6 (乙硅烷）氣體，在所述爐管內(nèi)與爐管內(nèi) 腔連通的部件的表面淀積一層止封膜9,本實(shí)施例中所述止封膜9是非晶硅薄膜，即在所述 爐管內(nèi)與通入爐管內(nèi)的所述的Si2H6氣體相接觸的部件的表面淀積一層止封膜9。在步驟 二中，選用Si2H6而不是硅烷(通式為SinH2n+2)，是因?yàn)椋柰楦舆m合在500攝氏度以上 的溫度。在350?450攝氏度的溫度范圍內(nèi)，Si2H6相比硅烷活性更強(qiáng)、反應(yīng)更加充分且淀 積形成的止封膜的質(zhì)量更高。
[0045] 其中，優(yōu)選的，所述步驟二具體包括：
[0046] 步驟2-1，將爐管內(nèi)的氣壓抽真空至lOOmTorr?ltorr范圍之內(nèi)，并進(jìn)行控壓，使 得爐管內(nèi)的氣壓保持在至lOOmTorr?ltorr范圍之內(nèi)；
[0047] 步驟2-2,向爐管內(nèi)通入Si2H6氣體，以在所述爐管中與爐管內(nèi)腔連通的部件表面 淀積一層止封膜9。通過淀積形成的止封膜9可以有效把原始的薄膜8中沒有脫離的部分 和N2沒帶走的顆粒物質(zhì)固定在爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7即爐管內(nèi)與Si2H6氣體相 接觸的部件表面上。
[0048] 優(yōu)選的，淀積形成的所述止封膜9的厚度范圍是0. 2 μ m至0. 5 μ m，該0. 2 μ m至 〇. 5 μ m厚度范圍的止封膜9,可以有效避免過厚的止封膜9本身容易產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，同時(shí)可 以避免過薄的止封膜9造成無法固定原始的薄膜和殘留的顆粒物質(zhì)在爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔 連通的部件7表面上。
[0049] 其中，優(yōu)選的，所述步驟二中，爐管的溫度和爐管自身淀積工藝的溫度差小于100 攝氏度。這樣可以有效避免爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7 (主要是爐管內(nèi)的內(nèi)管、外管） 因升降溫應(yīng)力的作用產(chǎn)生大塊的薄膜脫落物10。
[0050] 較佳的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述步驟2-2中，向爐管中通入Si2H 6 氣體的時(shí)間（淀積時(shí)間）根據(jù)預(yù)淀積的止封膜的厚度來確定，即淀積時(shí)間按照淀積的止封膜 9的膜厚來確定，所述止封膜9的厚度在0. 2 μ m至0. 5 μ m范圍內(nèi)選取，具體的淀積時(shí)間根 據(jù)具體厚度選值確定。
[0051] 較佳的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述淀積形成的止封膜9的厚度范 圍是0. 3 μ m至0. 4 μ m。本實(shí)施例中，所述淀積形成的止封膜9的厚度范圍是0. 35 μ m。
[0052] 較佳的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，所述步驟一和所述步驟二中，爐管的 溫度控制在350?450攝氏度之間。因?yàn)?，爐管本身的淀積工藝的溫度大約在350?450 攝氏度之間。所以所述步驟一和所述步驟二中，爐管的溫度控制在350?450攝氏度之間。 在實(shí)際操作中，所述步驟一和所述步驟二中，爐管的溫度控制在和爐管本身淀積工藝的溫 度一致，即如果爐管本身淀積工藝的溫度是400攝氏度，那么所述步驟一和所述步驟二中， 爐管的溫度控制也控制在400攝氏度。
[0053] 較佳的，在上述的減少爐管中顆粒的方法中，在爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件7 表面上的薄膜8的膜厚接近40 μ m時(shí)或者在爐管內(nèi)顆粒物質(zhì)不穩(wěn)定時(shí)采用。
[0054] 較佳的，當(dāng)爐管內(nèi)腔連通的部件表面上的薄膜的膜厚增長10 μ m時(shí)，進(jìn)行所述減 少爐管中顆粒的方法，效果最好。
[0055] 本實(shí)例中，所述爐管用于淀積MEMS器件的薄膜。
[0056] 綜上所述，本發(fā)明提供的一種減少爐管中顆粒的方法，先通過N2帶走爐管內(nèi)殘留 的顆粒物質(zhì)，這些殘留的顆粒物質(zhì)主要是爐管內(nèi)原有累積形成的薄膜脫落形成的，再可以 通過向爐管內(nèi)通入Si2H6氣體使得爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面淀積一層止封膜，使 得爐管內(nèi)與爐管內(nèi)腔連通的部件表面上尚未完全薄膜脫落物以及一些未被N2氣體帶走的 顆粒物質(zhì)封住，從而可以顯著降低爐管內(nèi)顆粒物質(zhì)的含量，進(jìn)而顯著改善了顆粒物質(zhì)的情 況，可以使得爐管需要進(jìn)行停機(jī)保養(yǎng)的薄膜厚度從50 μ m延長到了 100 μ m以上，從而顯著 降低了爐管進(jìn)行停機(jī)維護(hù)PM的頻率，減少了爐管內(nèi)部件的更換頻率，極大的降低PM的成 本，因?yàn)?，減少了內(nèi)外管等更換的頻率，提商了生廣效率，提商廣品質(zhì)量。
[0057] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，包括： 步驟一：向爐管中通入N2,利用N2帶走爐管內(nèi)部分或全部的顆粒物質(zhì)； 步驟二：向爐管中通入Si2H6氣體，在所述爐管中與爐管內(nèi)腔連通的部件表面淀積一層 止封膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述步驟一和所述步 驟二中爐管的溫度與爐管淀積工藝時(shí)的溫度差小于100攝氏度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述步驟一和所述步 驟二中，爐管的溫度控制在350?450攝氏度之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述步驟一包括： 步驟1-1 :將爐管內(nèi)的氣壓抽真空至2mTorr?lOmTorr范圍； 步驟1-2 :向爐管中通入N2,所述N2的流速是lslm/min?5slm/min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，在步驟一中，反復(fù)進(jìn)行 步驟1-1和步驟1-2,重復(fù)的次數(shù)為5-20次，每次的時(shí)間為15-25分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述步驟二包括： 步驟2-1 :將爐管內(nèi)的氣壓抽真空至lOOmTorr?ltorr范圍內(nèi)，并進(jìn)行控壓，使得爐管 內(nèi)的氣壓保持在至l〇〇mTorr?ltorr范圍之內(nèi)； 步驟2-2 :向爐管中通入Si2H6氣體，以在所述爐管中與爐管內(nèi)腔連通的部件表面淀積 一層止封膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述步驟2-2中，向爐 管中通入Si2H 6氣體的時(shí)間根據(jù)預(yù)淀積的止封膜的厚度來確定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述止封膜的厚度范 圍是 0· 2 μ m 至 0· 5 μ m。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述止封膜的厚度范 圍是 0· 3 μ m 至 0· 4 μ m。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述止封膜的厚度是 0· 35 μ m〇
11. 根據(jù)權(quán)利要求1?10中任意一項(xiàng)所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述 爐管用于淀積MEMS器件的薄膜。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1?10中任意一項(xiàng)所述的減少爐管中顆粒的方法，其特征在于，所述 止封膜是非晶硅薄膜。
【文檔編號】C23C16/44GK104099582SQ201310129649
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】沈建飛 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司