立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法，立式爐用于對(duì)晶舟中的晶圓進(jìn)行半導(dǎo)體工藝，其包括反應(yīng)腔和爐門，裝載區(qū)位于立式爐下方，其包括一冷卻區(qū)，晶舟下方設(shè)有一保溫桶用于防止工藝中的熱量流失，該方法包括如下步驟：將晶舟與保溫桶以第M降舟速度從立式爐中降低第M降舟距離，以使剛卸載出反應(yīng)腔的晶舟部分和/或保溫桶部分處于爐門附近的冷卻區(qū)，并保持第M時(shí)長(zhǎng)；其中，M為大于等于1的正整數(shù)；M遞增1，重復(fù)進(jìn)行上一步驟；直至晶舟與保溫桶降低至工藝原點(diǎn)。該方法有效減少了顆粒粘附、防止了對(duì)晶圓的污染，實(shí)施簡(jiǎn)單、成本低，便于在半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用。
【專利說明】立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路加工制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，在集成電路制造工藝方面，特征尺寸不斷縮小、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。新技術(shù)、新材料的出現(xiàn)也同時(shí)對(duì)集成電路制造裝備及工藝設(shè)備提出了更高的要求，最新的工藝發(fā)展越來越受到工藝設(shè)備的制約。以立式氧化爐來講，為了保證上述工藝、材料性能的實(shí)現(xiàn)，熱處理工藝對(duì)立式氧化爐的指標(biāo)，如顆?？刂?、氧含量控制、升降溫速率、穩(wěn)定性等，提出了更高的要求。
[0003]半導(dǎo)體工藝過程中顆粒沾污，主要包括工藝氣體帶入的顆粒和機(jī)械動(dòng)作引入的顆粒，以及在硅片裝載過程中硅片的顆粒沾污。查找出顆粒來源并采取相應(yīng)的措施來減少顆粒對(duì)工藝片的沾污，提高工藝片的質(zhì)量，才能滿足集成電路的要求。
[0004]對(duì)于工藝片的沾污，有一個(gè)很重要的影響來源，即降舟過程中來自裝載區(qū)(Loading Area)的顆粒粘附。在立式爐降舟過程中來自工藝片、晶舟和保溫桶的熱福射對(duì)裝載區(qū)各設(shè)備部件會(huì)造成一定影響，溫度過高即可能使部件材料釋放出顆粒，顆粒在風(fēng)循環(huán)作用下粘附到工藝片上，就影響到工藝片的質(zhì)量，例如，以過濾器為例，如果溫度過高，超過部件材質(zhì)的耐溫點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致過濾孔變形，過濾功能降低，造成大的顆粒源，在氣流的帶動(dòng)下粘附到工藝片上，從而惡化工藝結(jié)果；另一方面，降舟過程中溫度過高，也對(duì)裝載區(qū)的材料提出了較高的性能要求(尤其是耐熱性能)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，晶舟以一恒定速度自立式爐中逐漸下降至裝載區(qū)中，以便卸載晶舟中的晶圓，即使降舟速度較慢，并且在裝載區(qū)中持續(xù)通風(fēng)冷卻，但由于晶舟以及晶舟下方的保溫桶上的熱量分布并不均勻，勻速的降舟過程并不能使晶舟以及保溫桶上的熱量得到充分釋放，因此，為減少熱輻射對(duì)設(shè)備部件造成的影響，一種方案是選用耐溫點(diǎn)高的裝載區(qū)材料，另一種方案是在線纜等重要部件上增加護(hù)罩，該兩種方案都會(huì)明顯增加工藝或設(shè)備成本。
[0006]因此，業(yè)界期望同時(shí)獲得其他有效、可靠、并易于實(shí)施的在立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種在立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法，立式爐用于對(duì)晶舟中的晶圓進(jìn)行半導(dǎo)體工藝，其包括反應(yīng)腔和爐門，裝載區(qū)位于立式爐下方，其包括一冷卻區(qū)，晶舟下方設(shè)有一保溫桶用于防止工藝中的熱量流失，該方法包括如下步驟:a)、將晶舟與保溫桶以第M降舟速度從立式爐中降低第M降舟距離，以使剛卸載出反應(yīng)腔的晶舟部分和/或保溫桶部分處于爐門附近的冷卻區(qū)，并保持第M時(shí)長(zhǎng)；其中，M為大于等于I的正整數(shù)；b)、M遞增1，重復(fù)進(jìn)行步驟a);直至晶舟與保溫桶降低至工藝原點(diǎn)。
[0010]優(yōu)選地，冷卻區(qū)至少包括第一冷卻區(qū)，第一冷卻區(qū)的冷卻效果高于冷卻區(qū)中其余區(qū)域，該方法具體包括如下步驟:a)、將晶舟與保溫桶以第一降舟速度從立式爐中降低第一降舟距離，并停留第一時(shí)長(zhǎng)，第一時(shí)長(zhǎng)為O ;b)、將晶舟與保溫桶以第二降舟速度降低第二降舟距離，并使保溫桶于第一冷卻區(qū)中停留第二時(shí)長(zhǎng)；c)、將晶舟與保溫桶以第三降舟速度降低第三降舟距離，并使晶舟于第一冷卻區(qū)中停留第三時(shí)長(zhǎng)；d)、將晶舟與保溫桶以第四降舟速度降低至工藝原點(diǎn)。
[0011]優(yōu)選地，裝載區(qū)中設(shè)有一風(fēng)機(jī)用于通入循環(huán)氣體以冷卻晶舟與保溫桶，第一冷卻區(qū)為位于裝載區(qū)頂部的高風(fēng)速區(qū)，步驟b)中，晶舟與保溫桶降低第二降舟距離以使保溫桶于高風(fēng)速區(qū)中停留第二時(shí)長(zhǎng)。
[0012]優(yōu)選地，步驟c)中，晶舟與保溫桶降低第三降舟距離以使晶舟中部于高風(fēng)速區(qū)中停留第三時(shí)長(zhǎng)。
[0013]優(yōu)選地，步驟a)之前還包括步驟:將立式爐內(nèi)溫度降低至第一溫度；開啟裝載區(qū)風(fēng)機(jī)；向裝載區(qū)通入N2。
[0014]優(yōu)選地，步驟d)之后還包括步驟:關(guān)閉立式爐的爐門；使晶舟中的晶圓在裝載區(qū)中繼續(xù)冷卻第一冷卻時(shí)間。
[0015]本發(fā)明提供的立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法，對(duì)剛卸載出立式爐的晶舟部分或保溫桶部分進(jìn)行重點(diǎn)冷卻，克服了現(xiàn)有技術(shù)中勻速降舟過程帶來的熱量未充分釋放的弊端，使降舟過程中裝載區(qū)的溫度明顯降低，有效減少了顆粒粘附、防止了對(duì)晶圓的污染；其也可與現(xiàn)有技術(shù)中的選用耐溫點(diǎn)高的裝載區(qū)材料以及增加護(hù)罩等手段結(jié)合使用。該方法有效、可靠，實(shí)施簡(jiǎn)單、成本低，并可根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)整工藝參數(shù)，從而便于在半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施例的立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法流程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0018]需要說明的是，本發(fā)明的實(shí)施例中，立式爐用于對(duì)晶舟中的晶圓進(jìn)行半導(dǎo)體工藝，其包括反應(yīng)腔和爐門，裝載區(qū)位于立式爐下方，其包括一冷卻區(qū)，晶舟下方設(shè)有一保溫桶用于防止工藝中的熱量流失。裝載區(qū)中設(shè)有一風(fēng)機(jī)用于在降舟過程中持續(xù)吹噴冷卻氣流，從而在裝載區(qū)中形成一冷卻區(qū)，根據(jù)裝載區(qū)中冷卻氣流的流速，冷卻區(qū)可以分為一高風(fēng)速區(qū)和一低風(fēng)速區(qū)。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法包括如下工藝步驟:
[0020]步驟S10、將晶舟與保溫桶以第一降舟速度從立式爐中降低第一降舟距離。[0021]該步驟SlO主用作用就是在將反應(yīng)腔體的密閉空間緩慢打開的同時(shí)，不至于造成很大的氣流對(duì)沖，從而不會(huì)影響工藝片在晶舟上的穩(wěn)定性。
[0022]具體地,該第一實(shí)施例中，第一降舟距離為IOmm,第一降舟速度為10mm/min,第一降舟距離完成后，晶舟和保溫桶不作停留，直接進(jìn)行后續(xù)步驟S11。
[0023]進(jìn)一步地,在該步驟SlO之前還包括如下步驟:
[0024]將立式爐內(nèi)溫度降低至第一溫度；
[0025]開啟裝載區(qū)風(fēng)機(jī)；
[0026]向裝載區(qū)通入大量高純度N2。
[0027]具體地，晶舟上放置有滿舟的工藝片125?150片，舟下部的保溫桶和晶舟總高度達(dá)到1440?1500mm，在降舟之前保證保溫桶和舟上硅片的溫度降低至設(shè)定目標(biāo)值600-7000C ;風(fēng)機(jī)在整個(gè)降舟工藝過程中要一直開啟，風(fēng)速太低則不能達(dá)到快速降溫效果，風(fēng)速太高則容易產(chǎn)生噪音，故風(fēng)速設(shè)定值要控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，形成相對(duì)穩(wěn)定的氣流，優(yōu)選為0.3-0.5m/s，例如使裝載區(qū)頂部空間風(fēng)速達(dá)到0.3m/s，形成高風(fēng)速區(qū)。在降舟過程中，使工藝片處于N2環(huán)境下，這樣既可保證工藝片的膜厚，也防止了空氣中的雜質(zhì)顆粒進(jìn)入到裝載區(qū)中造成顆粒污染，優(yōu)選情況下，N2流量為500SLM。
[0028]步驟S11、將晶舟與保溫桶以第二降舟速度降低第二降舟距離，并停留第二時(shí)長(zhǎng)以加快冷卻保溫桶。
[0029]具體地，第二降舟距離為700mm，第二降舟速度為100mm/min，降至指定高度后，停留5min35sec，這一降舟距離剛好使剛卸載出反應(yīng)腔的保溫桶部分處于高風(fēng)速區(qū)中加快冷卻，以有效帶走保溫桶上的熱量，使熱輻射明顯降低。
[0030]其中，高風(fēng)速區(qū)位于裝載區(qū)頂部、靠近爐門附近，低風(fēng)速區(qū)位于裝載區(qū)底部、遠(yuǎn)離爐門位置。高風(fēng)速區(qū)冷卻效果更好，定義為本發(fā)明所指的第一冷卻區(qū)。
[0031]步驟S12、將晶舟與保溫桶以第三降舟速度降低第三降舟距離，并停留第三時(shí)長(zhǎng)以加快冷卻晶舟。
[0032]具體地,第三降舟距離為250mm,第三降舟速度為100mm/min,降至指定高度后,停留7minl0sec，這一降舟距離剛好使剛卸載出反應(yīng)腔的晶舟中部處于高風(fēng)速區(qū)中加快冷卻，充分地將晶舟下部工藝片(晶圓)上的熱量帶走，使熱輻射進(jìn)一步降低。
[0033]步驟S13、將晶舟與保溫桶以第四降舟速度降低至工藝原點(diǎn)。
[0034]具體地,該步驟S13中降舟距離為650mm,第四降舟速度為50mm/min,降至原點(diǎn)后，在電機(jī)的作用下，各部件旋轉(zhuǎn)回原位。
[0035]進(jìn)一步地,在步驟S13之后還包括步驟:
[0036]關(guān)閉立式爐的爐門，防止來自立式爐內(nèi)的熱輻射對(duì)爐門附件的線纜等部件的影響；以及，
[0037]使晶舟中的晶圓在裝載區(qū)中繼續(xù)冷卻20_35min,從而進(jìn)一步降低各工藝片的溫度，減少熱輻射。
[0038]本發(fā)明第二實(shí)施例提供的立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法，與上述第一實(shí)施例中的流程相同，其中，風(fēng)機(jī)風(fēng)速為0.4m/s ;第一降舟距離為10mm，第一降舟速度為15mm/min ;第二降舟距離為650mm,第二降舟速度為100mm/min,降至指定高度后，晶舟及保溫桶停留3minl5sec，以使剛卸載出反應(yīng)腔的保溫桶部分于高風(fēng)速區(qū)中重點(diǎn)冷卻；第三降舟距離為200mm，第三降舟速度為100mm/min，降至指定高度后，晶舟及保溫桶停留5min25sec,以使剛卸載出反應(yīng)腔的晶舟中部于高風(fēng)速區(qū)中重點(diǎn)冷卻；下一步的降舟距離為650mm直至工藝原點(diǎn),第四降舟速度為100mm/min。
[0039]在工藝環(huán)境、設(shè)備尺寸有所變化的其他實(shí)施例中，上述各工藝參數(shù)可能會(huì)有變化，但其可能范圍為，第一降舟速度為10-15mm/min，第一降舟距離為10-20mm ;第二降舟速度為100-200mm/min，第二降舟距離為650-700mm，第二時(shí)長(zhǎng)為3_6分鐘；第三降舟速度為100-200mm/min，第三降舟距離為200-250mm，第三時(shí)長(zhǎng)為4_8分鐘；第四降舟速度為50-100mm/min。
[0040]可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明的思想，在不同的工藝場(chǎng)合、操作環(huán)境中，上述降舟過程中的工藝參數(shù)允許有合理范圍的變化，但只要將降舟過程分成多個(gè)階段進(jìn)行，以在降舟過程中分別對(duì)剛卸載出反應(yīng)腔的保溫桶部分或晶舟部分進(jìn)行重點(diǎn)降溫，均可視為本發(fā)明的簡(jiǎn)單變形設(shè)計(jì)。
[0041]本發(fā)明提供的實(shí)施例，可替換現(xiàn)有技術(shù)降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方案，或作為現(xiàn)有技術(shù)的有益補(bǔ)充；上述采用多步式降舟以控制裝載區(qū)溫度的方法，與同等條件下的勻速降舟過程相比，可使得裝載區(qū)平均溫度降低10-20°C ;進(jìn)而，由于克服了現(xiàn)有技術(shù)中勻速降舟過程帶來的熱量未充分釋放的弊端，本發(fā)明提供的方法在降舟過程中有效減少了顆粒粘附、防止了對(duì)晶舟上晶圓的污染；其有效、可靠，實(shí)施簡(jiǎn)單、成本低，并可根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)整工藝參數(shù)，從而便于在半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用。
[0042]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種立式爐設(shè)備降舟過程中控制裝載區(qū)溫度的方法，所述立式爐用于對(duì)晶舟中的晶圓進(jìn)行半導(dǎo)體工藝，其包括反應(yīng)腔和爐門，所述裝載區(qū)位于所述立式爐下方，其包括一冷卻區(qū)，所述晶舟下方設(shè)有一保溫桶用于防止所述工藝中的熱量流失，該方法包括如下步驟: a)、將所述晶舟與保溫桶以第M降舟速度從所述立式爐中降低第M降舟距離，以使剛卸載出所述反應(yīng)腔的晶舟部分和/或保溫桶部分處于所述爐門附近的冷卻區(qū)，并保持第M時(shí)長(zhǎng)；其中，M為大于等于I的正整數(shù)； b)、M遞增1，重復(fù)進(jìn)行所述步驟a);直至所述晶舟與保溫桶降低至工藝原點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻區(qū)至少包括第一冷卻區(qū)，所述第一冷卻區(qū)的冷卻效果高于所述冷卻區(qū)中其余區(qū)域，該方法具體包括如下步驟: a)、將所述晶舟與保溫桶以第一降舟速度從所述立式爐中降低第一降舟距離，并停留第一時(shí)長(zhǎng)，所述第一時(shí)長(zhǎng)為O ; b)、將所述晶舟與保溫桶以第二降舟速度降低第二降舟距離，并使所述保溫桶于所述第一冷卻區(qū)中停留第二時(shí)長(zhǎng)； C)、將所述晶舟與保溫桶以第三降舟速度降低第三降舟距離，并使所述晶舟于所述第一冷卻區(qū)中停留第三時(shí)長(zhǎng)； d)、將所述晶舟與保溫桶以第四降舟速度降低至工藝原點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述裝載區(qū)中設(shè)有一風(fēng)機(jī)用于通入循環(huán)氣體以冷卻所述晶舟與保溫桶，所述第一冷卻區(qū)為位于所述裝載區(qū)頂部的高風(fēng)速區(qū)，所述步驟b)中，所述晶舟與保溫桶降低所述第二降舟距離以使所述保溫桶于所述高風(fēng)速區(qū)中停留所述第二時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟c)中，所述晶舟與保溫桶降低所述第三降舟距離以使所述晶舟中部于所述高風(fēng)速區(qū)中停留所述第三時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟a)之前還包括步驟: 將所述立式爐內(nèi)溫度降低至第一溫度； 開啟所述裝載區(qū)風(fēng)機(jī)； 向所述裝載區(qū)通入N2。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一溫度為600-700°C，所述風(fēng)機(jī)的風(fēng)速為0.3-0.5m/s，所述N2流量為500~1000SLM。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟d)之后還包括步驟: 關(guān)閉所述立式爐的爐門； 使所述晶舟中的晶圓在所述裝載區(qū)中繼續(xù)冷卻第一冷卻時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一冷卻時(shí)間為20-35分鐘。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟a)中所述第一降舟速度為10-15mm/min,所述第一降舟距離為10_20mm。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中所述第二降舟速度為100-200mm/min,所述第二降舟距離為650~700mm。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二時(shí)長(zhǎng)為3-6分鐘。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟c)中所述第三降舟速度為100-200mm/min,所述第三降舟距離為200_250mm。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第三時(shí)長(zhǎng)為4-8分鐘。
14.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟d)中所述第四降舟速度為50-100mm/mino`
【文檔編號(hào)】F27B1/26GK103673582SQ201310753069
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】林偉華, 蘭天, 張學(xué)良 申請(qǐng)人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司