專利名稱：在具有金屬部件的反應(yīng)器中處理半導(dǎo)體時(shí)減小金屬污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體而言是涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，更具體而言，是涉及一種通過在反應(yīng)器中金屬部件的表面上形成一層鋁的氧化物，來減小襯底表面上的以及在具有所述金屬部件的反應(yīng)器中處理半導(dǎo)體時(shí)所生成的膜中的金屬污染物的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體和集成電路的制造領(lǐng)域，在制造這種電路時(shí)，要淀積各種材料膜或其層。介電薄膜廣泛淀積在半導(dǎo)體晶片上，以便使各導(dǎo)電層電絕緣并且使這些層間形成有用的相互連接。介電以及其它薄膜，例如氫化物膜，經(jīng)常采用化學(xué)氣相淀積法(CVD)形成。CVD法是通過將一定的氣相前體運(yùn)送到一個(gè)表面上并發(fā)生反應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)材料在所述表面上的淀積的。CVD反應(yīng)器有多種形式。低壓CVD系統(tǒng)(LPCVD)和常壓CVD系統(tǒng)(APCVD)采用熱CVD原理工作。在等離子體增強(qiáng)的CVD系統(tǒng)(PECVD)中，可以使用等離子體來促進(jìn)參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)分解。
因?yàn)镃VD淀積前體化學(xué)物質(zhì)組分，所以，將在CVD反應(yīng)器環(huán)境中的污染物質(zhì)降至最少很重要，因?yàn)檫@些污染物可能會(huì)在膜中淀積。膜中的污染物會(huì)損害晶片上的器件的功能并降低器件的輸出。金屬污染對在硅晶片上形成的介電層尤其有害，因?yàn)榻饘匐s質(zhì)在熱加工之后會(huì)表現(xiàn)出電性能，從而對柵氧化物和其它的器件特性產(chǎn)生影響。
污染物的來源有很多。除了前體化學(xué)物質(zhì)中存在的雜質(zhì)之外，污染物也產(chǎn)生于CVD系統(tǒng)本身。CVD處理裝置由各種金屬部件組成，而且是金屬污染物的潛在來源。在半導(dǎo)體的處理期間，金屬原子污染物可能會(huì)產(chǎn)生于構(gòu)成所述處理設(shè)備的一些金屬部件。這些污染物可能會(huì)被傳送到半導(dǎo)體襯底上，污染所述襯底表面和/或在膜中淀積。因此，要求提供一種減小來自于半導(dǎo)體處理設(shè)備中金屬表面的金屬污染物和淀積金屬污染物少的膜的方法。
發(fā)明目的和簡述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種減小在半導(dǎo)體處理期間，形成于襯底上的膜中的金屬污染物的方法。
另外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種減小在半導(dǎo)體處理期間，襯底表面上污染物的方法。
更具體而言，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適合在半導(dǎo)體處理設(shè)備中將金屬污染物的形成降至最小的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通過在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中的金屬部件的表面上，形成一層氧化鋁(Al2O3)，來減少金屬污染物的方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種通過在各種露點(diǎn)下的氫和水蒸汽氣氛中進(jìn)行加熱，在金屬部件的表面上形成氧化鋁層的方法。
采用此處公開的減小在具有金屬部件的反應(yīng)器中進(jìn)行處理期間，襯底表面和形成于襯底上的膜中的金屬污染物的本發(fā)明的方法，可以實(shí)現(xiàn)上述這些和其它目的及優(yōu)點(diǎn)，所述方法包括的步驟為對襯底處理之前，在某些金屬部件的表面上形成一氧化鋁層。在金屬表面上形成的該氧化鋁層基本上防止了在處理期間有來自于所述金屬部件的揮發(fā)性金屬原子出現(xiàn)，從而，將襯底表面上的和淀積在襯底上的膜中的金屬原子污染物降至最小。
為在金屬部件的表面上形成一氧化鋁層，本發(fā)明的方法包括如下步驟首先在干燥的N2氣氛中將所述金屬部件加熱至第一個(gè)溫度，然后，在干燥的H2氣氛中加熱至第二個(gè)溫度；在第二個(gè)溫度下，于露點(diǎn)為大約-40℃到-20℃范圍的濕H2氣氛中均熱處理所述金屬，以在所述金屬的表面形成一氧化鋁層；之后，在第二個(gè)溫度下，于干燥的H2氣氛中進(jìn)行均熱處理，以將除已經(jīng)形成的氧化鋁之外的任何金屬氧化物還原。然后，在干燥的H2氣氛中，首先將所述金屬冷至至少約400℃的溫度，之后，再于干燥的N2氣氛中冷至室溫，其中，一基本上是純的氧化鋁層形成于所述金屬的表面上。另一個(gè)實(shí)施方案中，在所述加熱步驟之后，將金屬部件在露點(diǎn)范圍為約-10℃至25℃的濕H2氣氛中均熱處理，以在所述金屬表面上形成Cr氧化物薄層，之后，將其去除以使基本上是純的氧化鋁層形成在所述金屬的表面上。
附圖簡述由下面對本發(fā)明的詳細(xì)描述并參照附圖，就可非常清楚地了解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，所述附圖中

圖1是化學(xué)氣相淀積(CVD)系統(tǒng)裝置的部分橫截面示意圖，該裝置可用于實(shí)施本發(fā)明的方法。
圖2是根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。
圖4是晶片表面上Cr金屬污染情況的比較，其中，第一組晶片采用傳統(tǒng)方法處理，第二組晶片根據(jù)本發(fā)明加以處理。
發(fā)明詳述參見附圖，其中，同樣的部件用同樣的數(shù)碼標(biāo)記，圖1是一可用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置的示意說明圖。圖1示出的是一化學(xué)氣相淀積(CVD)系統(tǒng)10，其一般包括一個(gè)CVD反應(yīng)器20和一個(gè)具有將氣體輸送至反應(yīng)器20的管路的氣體輸送系統(tǒng)15。所示出的CVD反應(yīng)器20是一種傳送帶式的常壓CVD(APCVD)型反應(yīng)器，其在美國專利4834020中有更詳細(xì)的介紹，此處引入作為參考。應(yīng)著重指出的是，盡管示出的是一種APCVD反應(yīng)器，但本發(fā)明的方法可采用其它類型的CVD反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)施，如低壓CVD(LPCVD)反應(yīng)器和等離子增強(qiáng)的CVD(PECVD)反應(yīng)器。圖1所示的APCVD反應(yīng)器20典型地包括一個(gè)馬弗爐31，確定多個(gè)階段(stage)的若干個(gè)噴嘴30(為簡化起見，只給出了一個(gè)噴嘴30，因此，只示出一個(gè)階段)和一個(gè)輸送帶34。典型地，反應(yīng)器20包括4個(gè)階段，其中每個(gè)階段都基本相同。在馬弗爐31中，許多隔板32圍繞噴嘴30的兩邊放置，以隔離出一個(gè)空間，其間形成一個(gè)淀積室空間33。隔板32包括許多惰性氣體壓力送入系統(tǒng)36，這使得惰性氣體向下和沿著輸送帶34流動(dòng)，從而，有助于將淀積室空間33加以隔離。
為了在一半導(dǎo)體器件的表面上淀積一種材料的薄膜，將襯底35置于輸送帶34上并運(yùn)送到馬弗爐31中，并且通過淀積室空間33。在淀積室33中，氣相的化學(xué)物質(zhì)通過噴嘴30輸送到貼近襯底35表面的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，氣相化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并在襯底35的表面上淀積一層薄膜材料。
所述氣相化學(xué)物質(zhì)經(jīng)由氣體輸送系統(tǒng)15運(yùn)送到反應(yīng)器20中，在輸送系統(tǒng)15中，所述氣相化學(xué)物質(zhì)通過氣體輸送管線26，27和28各自獨(dú)立地運(yùn)送至噴嘴30。在一示范性的實(shí)施方案中，通過氣體輸送管線26，27和28傳送的氣體分別是TEOS(四乙氧基硅烷)，一種氮/氧混和氣體(分離器N2)和一種臭氧/氧混合氣體。在該實(shí)施方案中，TEOS與臭氧氣體反應(yīng)，以便在襯底35的表面上形成一層硅(SiO2)。由于所述氣體在淀積室33內(nèi)反應(yīng)，副產(chǎn)品和未反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)一般通過用各箭頭方向標(biāo)示的排放管線37加以去除。
為了在襯底35表面上淀積具有所要求的組成和純度的覆層，重要的是最大程度地減小CVD系統(tǒng)中的污染物。主要的污染物是金屬原子，其以兩種方式起有害作用；第一，在暴露于CVD系統(tǒng)中金屬表面的襯底表面上累積，第二，淀積在形成于襯底上的膜中。本發(fā)明采用減少存在于CVD反應(yīng)器20中揮發(fā)性金屬原子的方法，來減小襯底表面的污染物及其在所要求的膜中的淀積。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在處理過程中，會(huì)形成某些揮發(fā)性金屬原子，特別是鉻原子，這些原子可能在淀積室中存在并淀積在形成于晶片上的膜中。另外，金屬污染物可能在襯底表面與CVD系統(tǒng)中的金屬部件例如輸送帶34和馬弗爐31物理接觸時(shí)，在襯底表面上積累。
為了減少這些金屬污染物，本發(fā)明的方法在CVD系統(tǒng)20中與襯底緊貼一起的金屬部件的表面上形成一個(gè)氧化鋁層。然而，本發(fā)明并不局限于這些特定的部件，也可以對系統(tǒng)中所有含鋁的Ni基或Fe基金屬部件進(jìn)行處理。尤其是，輸送帶34是一種紡織的由金屬合金典型地是Pyromet(派羅梅特鎳基耐熱合金)601，制成的傳送帶，馬弗爐31由金屬合金典型地是Inconel(因科內(nèi)爾鎳鉻鐵耐熱耐蝕合金)601制成。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，典型地是安裝輸送帶和馬弗爐時(shí)，只是通過清潔將殘留的制造過程中使用的油去除掉，而沒有注意對表面進(jìn)行處理。當(dāng)?shù)谝淮卧诜磻?yīng)器20中加熱時(shí)，這些金屬表面只會(huì)形成一薄層自生氧化物。在長時(shí)間暴露于最高達(dá)600℃的淀積溫度之后，就會(huì)在帶34和馬弗爐31的內(nèi)表面上形成一種主要包含鉻的氧化物(Cr2O3)的熱氧化物。盡管這種氧化物很大程度上具有所要求的自身限制氧化的性能，但本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，它可能是淀積在晶片表面上的膜中發(fā)生鉻污染的根源。特別是，據(jù)認(rèn)為，當(dāng)暴露于高溫下的氧氣中時(shí)，在加熱的淀積反應(yīng)器中揮發(fā)性的CrO2(OH)2由Cr2O3氧化物形成，其反應(yīng)式為1/2 Cr2O3(固)+3/4O2(氣)+H2O(氣)＝CrO2(OH)2(氣)然后，揮發(fā)性的CrO2(OH)2冷凝在晶片表面上。這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，因此，CrO2(OH)2的生成速率隨溫度的升高顯著增加。本發(fā)明人已觀察到，在反應(yīng)器20中，硅晶片中的蒸汽鉻的污染水平隨溫度的升高而增加。
為最大限度減少揮發(fā)性金屬原子，特別是鉻的形成，本發(fā)明的方法提出在淀積室內(nèi)的某些金屬部件表面上形成一層氧化鋁(Al2O3)。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，Al2O3不會(huì)形成揮發(fā)性氧化物。本發(fā)明的方法是對金屬部件進(jìn)行預(yù)先氧化，然后，將具有基本上是純的Al2O3層的金屬部件用于淀積室中。在某些技術(shù)文獻(xiàn)(即H.M.Tawancy，N.Sridhar，Oxidation ofMetals(金屬氧化)，37，143 1992；和H.M.Tawancy，Journal of Materialsscience(材料科學(xué)雜志)，28，561 1993)中已報(bào)導(dǎo)，在空氣環(huán)境中，等于或高于1000℃的高溫下保溫不超過1000小時(shí)后，Al2O3表面層可自發(fā)形成，但反應(yīng)器20基本上是在低于上述溫度的條件下工作，因此，Al2O3層不會(huì)在反應(yīng)器20中的金屬部件上自發(fā)形成。而且，所報(bào)導(dǎo)的作為自發(fā)形成的Al2O3層是一系列含Ni，F(xiàn)e和Cr的氧化物的最終氧化產(chǎn)物。因此，這種方法不能最大程度地減少破壞性氧化物的形成。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，對輸送帶34和馬弗爐31進(jìn)行了氧化處理，然而，任何數(shù)目的金屬部件都可進(jìn)行這一處理。為了形成氧化物層，本發(fā)明提供一種在適當(dāng)?shù)臍夥罩?，在含鋁的Ni基金屬合金上形成非常純的Al2O3層的方法，以便在金屬部件，包括高表面積的部件上獲得基本均勻的氧化物層。優(yōu)選地，所述金屬合金含有約3-5重量％的鋁。
本發(fā)明的方法是在含有少量H2O的氫氣氛中，在約1000℃-1150℃的高溫下，進(jìn)行金屬合金的氧化。H2環(huán)境防止金屬合金中存在的Ni和Fe發(fā)生氧化。將H2O添加至氫環(huán)境中有助于防止Cr的氧化，同時(shí)，又允許鋁發(fā)生氧化。
本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案如圖2所示。將待氧化的金屬部件置于一密封的容器中，然后，在第一個(gè)步驟110中，在流動(dòng)的干燥N2氣氛里，加熱到約300-500℃，優(yōu)選400℃的第一個(gè)溫度。然后，在步驟120中，當(dāng)所述金屬部件被加熱到約900-1200℃，優(yōu)選為1100℃的第二個(gè)溫度時(shí)，將流動(dòng)氣體變成干燥的H2。干燥的H2一般定義為露點(diǎn)低于約-50℃的流動(dòng)的H2氣體。干燥的H2環(huán)境防止氮化物的形成。在步驟130中，所述金屬部件在第二個(gè)溫度下，于露點(diǎn)范圍為-40℃到-20℃的潮濕的H2氣氛中均熱處理約1-8小時(shí)。優(yōu)選地，露點(diǎn)為-35℃，并且均熱處理時(shí)間為5小時(shí)。這一步驟在所述金屬部件的表面形成了一層Al2O3。然后，在步驟140，將所述金屬部件在第二個(gè)溫度下，于干燥的H2氣氛中均熱處理約1-2小時(shí)。這一步驟140將任何金屬氧化物還原，但已在所處理的部件或容器上形成的鋁的氧化物除外。然后，在步驟150和160，冷卻所述金屬構(gòu)件，先在干燥的H2氣氛中冷至約400℃，然后，再于干燥的N2氣氛中冷至室溫。
另一個(gè)實(shí)施方案如圖3所示。在該實(shí)施方案中，所述方法中增加了一個(gè)附加的步驟，以改善在所述金屬部件的表面上的最終氧化鋁的均勻性。這一附加的步驟出現(xiàn)在步驟120加熱至第二個(gè)溫度之后，其中，在第二個(gè)溫度下，將所述金屬部件于露點(diǎn)范圍為約-10℃到25℃的濕H2氣氛中均熱處理約30分鐘到3小時(shí)。優(yōu)選地，所述露點(diǎn)為-1℃，而且，均熱處理時(shí)間為90分鐘。其它的步驟與圖2相同。這一步驟125在所述金屬的表面上形成一個(gè)Cr2O3薄層。當(dāng)氧化高表面積的部件如線制傳輸帶34時(shí)，這一步驟125具有特別的優(yōu)越之處。當(dāng)H2流經(jīng)高表面積的部件時(shí)，這種部件的高表面積會(huì)大量消耗周圍的H2氣體，從而造成露點(diǎn)的局部降低并導(dǎo)致不均勻的氧化物形成。為了最大限度地避免這種情況發(fā)生，在步驟125，將氫氣氛的露點(diǎn)暫時(shí)升高，這會(huì)導(dǎo)致一薄的、均勻的Cr2O3層形成。當(dāng)在步驟130將露點(diǎn)降低時(shí)，這一Cr2O3氧化物層起一個(gè)氧源的作用，來促進(jìn)氧化鋁層的生長。之后，在步驟130和140，鉻完全被還原成金屬態(tài)，得到的是一個(gè)基本上是純的、均勻的Al2O3。采用XPS分析技術(shù)的實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，對于組分Cr、Fe和Ni的每種雜質(zhì)，在最終Al2O3層中的含量低于1個(gè)原子百分?jǐn)?shù)。
防止鉻的氧化依賴于周圍氫的露點(diǎn)，而露點(diǎn)是氧化溫度的函數(shù)，如下面的表1所示表1氧化溫度(℃) H2露點(diǎn)最大值(℃)1000 -251050 -201100 -15重要的是，將露點(diǎn)精確控制在等于或低于表1所給出的數(shù)值，以形成一個(gè)基本上是純的氧化鋁層。氧化時(shí)間隨氧化溫度和所要求的氧化物厚度而變。氧化溫度為1100℃時(shí)，步驟130中的氧化時(shí)間一般為1-8小時(shí)，而且優(yōu)選約5小時(shí)。重要的是所形成的氧化鋁層具有足夠的厚度。氧化鋁層的厚度一般為0.6-1.0μm，并且優(yōu)選至少為0.8μm。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，如果所形成的氧化鋁厚度為0.8μm，則在淀積反應(yīng)器中，500℃到700℃的范圍內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步加熱，至少在幾個(gè)月內(nèi)也不會(huì)導(dǎo)致金屬的表面組成有任何顯著變化。結(jié)果表明氧化鋁層是一個(gè)阻氧擴(kuò)散進(jìn)來和金屬中的Cr、Ni和Fe組元擴(kuò)散出去的有效屏障。然而，氧化時(shí)間不足會(huì)導(dǎo)致較薄的氧化物層形成，該氧化物層在使用期間由于層下的鉻的氧化而易于發(fā)生成分變化。
根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中采用圖1裝置中的由Hayes 214金屬合金制成的絲式輸送帶34，和一個(gè)馬弗爐31，通過圖3所示和上述的本發(fā)明的方法，在所述部件上獲得了厚約0.8μm的Al2O3層。X射線光電子譜(XPS)分析測知，在整個(gè)所述氧化物層的厚度范圍內(nèi)，Cr，Ni或Fe的原子含量小于1％。將一個(gè)硅晶片放在輸送帶34上，通過馬弗爐31運(yùn)至淀積反應(yīng)區(qū)33，在這里，在550℃下，采用傳統(tǒng)的CVD方法在晶片表面上淀積一層二氧化硅膜。用襯墊環(huán)將所述晶片升至輸送帶上方0.5mm的位置，以使只有蒸汽相污染物到達(dá)晶片。
對晶片位于輸送帶一側(cè)的表面(即與帶相對的晶片表面)進(jìn)行分析，以確定金屬污染物的含量。采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的氫氟酸氣相分解與石墨爐原子吸收光譜儀(HFVPD/GPAAS)和TXRF技術(shù)測量該表面上的鉻的金屬污染物。結(jié)果表明，晶片該表面上的金屬污染水平為1-3×1010個(gè)Cr原子/cm2，這是一個(gè)非常令人滿意的數(shù)值。
作為對照，晶片在圖1所示的同樣的CVD反應(yīng)器中進(jìn)行處理，但這時(shí)，輸送帶34沒有根據(jù)本發(fā)明加以處理。即，輸送帶34不含Al2O3氧化層。而是，該帶34由其上自發(fā)生成Cr2O3氧化層的Pyromet 601金屬合金制成。在500℃下，采用傳統(tǒng)的CVD方法對硅晶片進(jìn)行處理，以在硅晶片的表面上淀積二氧化硅膜。采用HFVPD/GFAAS和TXRF技術(shù)測量已升高位置的晶片在面向輸送帶一側(cè)表面上的鉻的金屬污染物。結(jié)果示于圖4中。第一組代表用含有Cr2O3氧化層的輸送帶運(yùn)送時(shí)晶片上的Cr金屬污染結(jié)果。第二組代表根據(jù)本發(fā)明處理的晶片上的Cr金屬污染結(jié)果。由結(jié)果可知，采用本發(fā)明的方法，鉻金屬污染物可降低約三個(gè)數(shù)量級。
前面對本發(fā)明具體實(shí)施例的介紹只是為了對本發(fā)明進(jìn)行說明和描述。它們并不是窮舉，也不是說本發(fā)明僅僅局限于所公開的確切形式，顯然，從上面的介紹可知，還可能有許多的修改，實(shí)施方案和變化。本發(fā)明的范圍由附后的權(quán)利要求書以及權(quán)利要求書的等同形式來確定。
權(quán)利要求
1.一種在含鋁的金屬合金的表面上形成一個(gè)氧化鋁層的方法，其包含下列步驟為在干燥的N2氣氛中將所述金屬合金加熱至第一個(gè)溫度；在干燥的H2氣氛中將所述金屬合金加熱至第二個(gè)溫度；首先，在第二個(gè)溫度下，于露點(diǎn)為約-40℃至-20℃的濕H2氣氛中均熱處理所述金屬合金，以便在所述金屬表面形成一個(gè)氧化鋁層；其次，在第二個(gè)溫度下，于干燥的H2氣氛中均熱處理所述金屬合金，以將除所述氧化鋁層之外的任何氧化物層還原；而且先在干燥的H2氣氛中將所述金屬合金冷卻至約至少400℃的溫度，然后，于干燥的N2氣氛中再冷至室溫，其中，一個(gè)基本上純的氧化鋁層在所述金屬合金的表面上形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一個(gè)溫度為約300℃-500℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第二個(gè)溫度為約900℃-1200℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，該方法進(jìn)一步包含下述步驟在進(jìn)行前述第一個(gè)均熱處理步驟之前，將所述金屬合金在露點(diǎn)約為-10℃到25℃的濕H2氣氛中均熱處理，以在所述金屬表面上形成一個(gè)Cr的氧化物薄層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述氧化鋁層的厚度等于或大于約0.6μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述氧化鋁層的厚度范圍約為0.6-1.0μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，第一個(gè)均熱處理步驟的時(shí)間約1-8小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，第二個(gè)均熱處理步驟的時(shí)間約1-2小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，在露點(diǎn)為約-10℃到25℃的濕H2氣氛中均熱處理所述金屬合金的步驟的時(shí)間約30分-3小時(shí)。
10.一種在含有鋁的金屬合金的表面上形成氧化鋁層的方法，它包括以下步驟在一種氫氣氛中，將所述金屬合金加熱至高溫，其中該氫氣氛的露點(diǎn)允許任何鉻發(fā)生氧化形成鉻的氧化物；在一種氫氣和水蒸汽的氣氛中，加熱所述已氧化的金屬合金達(dá)一預(yù)定的時(shí)間，以形成一個(gè)氧化鋁層，其中，對所述氫氣的露點(diǎn)加以選擇，以防止所述合金中存在的任何的鉻發(fā)生進(jìn)一步氧化，水蒸汽的作用是對鋁進(jìn)行氧化；以及之后，在具有低露點(diǎn)的氫氣氛中加熱所述已氧化的金屬合金，這樣，鉻的氧化物起促進(jìn)氧化鋁生成的氧源的作用，從而獲得純的氧化鋁層。
11.一種在包括金屬輸送帶和CVD反應(yīng)器的CVD系統(tǒng)中進(jìn)行處理期間，在襯底的表面上淀積膜的方法，該方法包含以下步驟在所述輸送帶的表面上形成氧化鋁層，以基本上將來自于所述輸送帶的Cr的揮發(fā)性金屬原子的生成降至最少；向所述CVD反應(yīng)器中通入多種反應(yīng)性氣體；以及在所述CVD反應(yīng)器中，使所述反應(yīng)性氣體發(fā)生反應(yīng)，以便在所述襯底表面上淀積基本上沒有揮發(fā)性金屬原子的所述膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述膜具有的金屬原子的濃度基本上等于或小于1010個(gè)Cr原子/cm2。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述CVD反應(yīng)器進(jìn)一步包含在所述馬弗爐內(nèi)，至少一個(gè)CVD室，以及至少一個(gè)噴嘴，當(dāng)所述輸送帶攜帶所述襯底通過馬弗爐時(shí)，所述噴嘴將氣體輸送到至少一個(gè)所述CVD室的區(qū)域內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述CVD系統(tǒng)是一個(gè)常壓CVD系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述CVD系統(tǒng)是一個(gè)低壓CVD系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述CVD系統(tǒng)是一個(gè)等離子體增加的CVD系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述氧化鋁層的厚度等于或大于約1μm。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述的輸送帶由含有約3-5重量％的鋁的金屬合金制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述的輸送帶由Haynes合金214組成。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中的形成氧化鋁層的步驟進(jìn)一步包括在干燥的N2氣氛中，將所述輸送帶加熱至第一個(gè)溫度；在干燥的H2氣氛中，將所述輸送帶加熱至第二個(gè)溫度；首先，在第二個(gè)溫度下，于露點(diǎn)為約-40℃到-20℃的濕H2氣氛中，均熱處理所述輸送帶，以在所述金屬表面上形成氧化鋁層；其次，在第二個(gè)溫度下，于干燥的H2氣氛中均熱處理所述輸送帶，以便將所形成的除所述氧化鋁層以外的任何氧化物層還原；而且先在干燥的H2氣氛中，將所述輸送帶冷卻至約至少為400℃的溫度，然后，在干燥的N2氣氛中再冷至室溫，其中，一個(gè)基本上純的氧化鋁層在所述輸送帶表面上形成。
21.一個(gè)在具有金屬部件的反應(yīng)器中進(jìn)行處理期間，減少襯底表面上的和形成在所述襯底上的膜中的金屬污染物的方法，其特征在于一個(gè)氧化鋁層在至少一個(gè)所述金屬部件的表面上形成，而且，在所述反應(yīng)器中對所述襯底進(jìn)行處理，以便在所述襯底的一個(gè)表面上形成薄膜，其中，氧化鋁層基本上阻止了由所述金屬部件形成揮發(fā)性的金屬原子，從而，最大限度地減小了由金屬原子在所述襯底的表面上和所述膜中的積累所造成的污染。
22.一種在含有鋁的金屬合金的表面上形成氧化鋁層的方法，該方法包括以下步驟在干燥的N2氣氛中，將所述金屬合金加熱至第一個(gè)溫度；在干燥的H2氣氛中，將所述金屬合金加熱至第二個(gè)溫度；首先，在第二個(gè)溫度下，于露點(diǎn)為約-10℃到25℃的濕H2氣氛中均熱處理所述金屬合金，以在所述金屬的表面上暫時(shí)形成一個(gè)Cr的氧化物層；其次，在第二個(gè)溫度下，于露點(diǎn)為約-40℃到-20℃的濕H2氣氛中均熱處理所述金屬合金，以在所述金屬的表面上形成氧化鋁層；第三，在第二個(gè)溫度下，于干燥的H2氣氛中均熱處理所述金屬合金，以便將所形成的除氧化鋁層之外的任何氧化物層還原；而且先在干燥的H2氣氛中，將所述金屬合金冷卻至約至少為400℃的溫度，然后，在干燥的N2氣氛中再冷至室溫，其中，一個(gè)基本上純的氧化鋁層在所述金屬合金的表面上形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，所述第一個(gè)溫度為約300℃-500℃。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，所述第二個(gè)溫度為約900℃-1200℃。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，所述氧化鋁層的厚度等于或大于約0.6μm。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，所述氧化鋁層的厚度范圍為0.6-1.0μm。
27.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，第一個(gè)均熱處理步驟的實(shí)施時(shí)間為約30分到3小時(shí)。
28.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，第二個(gè)均熱處理步驟的實(shí)施時(shí)間約為1-8小時(shí)。
29.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，第三個(gè)均熱處理步驟的實(shí)施時(shí)間約為1-2小時(shí)。
全文摘要
一種減少半導(dǎo)體處理期間的金屬污染物的方法,包括在反應(yīng)器特定金屬部件上形成氧化鋁層。通過首先在干燥的氮?dú)夥罩?將金屬部件加熱至第一個(gè)溫度(110),然后,再于干燥的氫氣氛中加熱至第二個(gè)溫度(120)。來形成所述的氧化鋁層。然后,在第二個(gè)溫度下,于濕氫氣氛中均熱處理所述部件,以形成所述的氧化鋁層(130),之后,在第二個(gè)溫度下,于干燥的氫氣氛中均熱處理,以便將已形成的其它任何金屬的氧化物還原(140)。之后,首先將所述部件在干燥的氫氣氛中冷卻(150),然后,再于干燥的氮?dú)夥罩欣鋮s(160),其中,基本上純的氧化鋁層在所述金屬部件的表面上形成。
文檔編號C23C8/80GK1252108SQ98804123
公開日2000年5月3日 申請日期1998年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月11日
發(fā)明者R·J·貝雷, P·J·布拉迪 申請人:硅谷集團(tuán)熱系統(tǒng)責(zé)任有限公司