專利名稱：沉積環(huán)退火處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技水領(lǐng)域，特別涉及一種沉積環(huán)退火處理方法。
背景技術(shù)：
薄膜沉積(Thin Film Deposition) ^支術(shù)已是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所廣泛應(yīng)用的 技術(shù)之一。薄膜沉積技術(shù)可分為物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)以及化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)。前者主要是 藉由物理現(xiàn)象進(jìn)行薄膜沉積，而后者主要是以化學(xué)反應(yīng)的方式進(jìn)行薄膜沉積。
圖1為現(xiàn)有沉積設(shè)備的支撐裝置的剖面示意圖，如圖1所示，支撐裝置位于 沉積反應(yīng)室10內(nèi)，此支撐裝置包括支撐臺(tái)40和沉積環(huán)30;欲進(jìn)行薄膜沉積的 基板20置于支撐臺(tái)40上，且位于沉積環(huán)30的內(nèi)部。沉積環(huán)可拆卸地配置于支 撐臺(tái)上。沉積環(huán)的主要作用為避免薄膜沉積于支撐臺(tái)上未被基板覆蓋的部分， 以保證沉積過(guò)程中反應(yīng)室內(nèi)的真空度，同時(shí)還可節(jié)省清理支撐臺(tái)所需的時(shí)間 與成本，以提高基板進(jìn)行薄膜沉積的產(chǎn)量；此外，沉積環(huán)還起到進(jìn)一步固定 基板的作用。
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，現(xiàn)有的沉積環(huán)通常由陶瓷材料構(gòu)成，沉積環(huán)應(yīng)用于 實(shí)際生產(chǎn)前，為釋放表面應(yīng)力，以避免在沉積過(guò)程中應(yīng)力集中部位會(huì)產(chǎn)生變 形、裂紋或開裂，需經(jīng)過(guò)退火處理。退火處理是指將欲處理材料升溫至充分 高的溫度，再將其慢慢冷卻；加溫過(guò)程中，材料內(nèi)部粒子隨溫度的升高變?yōu)?無(wú)序狀，內(nèi)能增加，而在慢慢冷卻過(guò)程中材料內(nèi)部粒子漸趨有序，在每個(gè)溫 度都達(dá)到平衡態(tài)，最后降溫至常溫時(shí)達(dá)到基態(tài)，內(nèi)能減為最小。即退火處理 是以減小內(nèi)能的方式釋放表面應(yīng)力，以使沉積環(huán)適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中沉積環(huán)退火處理流程示意圖，如圖2所示，現(xiàn)有的沉積 環(huán)退火處理方法為首先，將沉積環(huán)由常溫升溫至200攝氏度，升溫時(shí)間控制 為O. 5小時(shí)；然后，升溫至200攝氏度后，維持此溫度2小時(shí)；最后，將沉積環(huán) 由2OO攝氏度降溫至常溫，降溫時(shí)間控制為2小時(shí)。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中晶片沉積缺陷示意圖，如圖3所示，實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，利 用PVD方法沉積鋁(AL)膜時(shí)，晶片50邊緣處鋁膜60表面易形成沉積缺陷70， 研究發(fā)現(xiàn)，由于沉積環(huán)的退火溫度僅為200攝氏度，而沉積過(guò)程中反應(yīng)室溫度 超過(guò)300攝氏度，由此判斷此沉積缺陷形成的原因?yàn)槌练e環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分
組分在沉積反應(yīng)室溫度下?lián)]發(fā)，造成在沉積過(guò)程中除了被沉積的原子被轟擊 外，還有其他成分的原子撞擊基片表面，而引起鋁膜沉積不均勻。
申請(qǐng)?zhí)枮?02806155.1"的中國(guó)專利申請(qǐng)中提供了一種沉積環(huán)處理方法， 為釋放表面應(yīng)力進(jìn)行退火處理的溫度范圍為120-300攝氏度，退火時(shí)間為l-4 小時(shí)。該方法提供的退火溫度范圍仍低于沉積過(guò)程中反應(yīng)室溫度，仍無(wú)法控 制沉積環(huán)內(nèi)陶資材料部分組分在沉積反應(yīng)室溫度下的揮發(fā)，由此，需要一種 沉積環(huán)退火處理方法，可用以控制沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分在沉積過(guò)程處 理溫度下的揮發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種沉積環(huán)退火處理方法，可在沉積過(guò)程發(fā)生前去除在沉 積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分。
本發(fā)明提供的一種沉積環(huán)退火處理方法，包括 確定沉積反應(yīng)室溫度；
將沉積環(huán)由常溫升溫至退火溫度，所述退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫度； 維持退火溫度；
將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫。
所述將沉積環(huán)由常溫升溫至退火溫度的升溫時(shí)間范圍為l-4小時(shí)；所述退
火溫度高于所述沉積反應(yīng)室溫度，且低于沉積環(huán)材料熔點(diǎn)；所述退火溫度范 圍為300 1200攝氏度；所述維持退火溫度的時(shí)間范圍為4 10小時(shí)；所述將沉 積環(huán)由退火溫度降至常溫的降溫時(shí)間范圍為2 ~ 8小時(shí)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 本發(fā)明方法提供的退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫度，可在沉積過(guò)程發(fā)生 前去除在沉積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶覺材料部分組分，減少沉積時(shí)沉積 環(huán)內(nèi)陶瓷材料的揮發(fā)，保證沉積過(guò)程中真空室內(nèi)的真空度，有效控制沉積缺 陷的產(chǎn)生；
2. 本發(fā)明方法提供的沉積環(huán)退火溫度持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可保證在沉積溫度下 易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分的充分揮發(fā)，減少沉積過(guò)程中沉積環(huán)內(nèi) 陶瓷材料的揮發(fā)；沉積環(huán)退火處理的升溫及降溫時(shí)間長(zhǎng)，可避免造成沉積環(huán) 在短時(shí)間內(nèi)溫度變化過(guò)快，致使沉積環(huán)內(nèi)各部分具有不均勻的應(yīng)力分布，以
保證沉積環(huán)表面應(yīng)力的緩慢釋放，避免沉積環(huán)表面產(chǎn)生變形、裂紋、開裂或
其他破壞；
3.通過(guò)在沉積過(guò)程發(fā)生前去除在沉積反應(yīng)室溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶 瓷材料部分組分，減少沉積時(shí)沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料的揮發(fā)，保證沉積過(guò)程中真 空室內(nèi)的真空度，有效控制沉積缺陷的產(chǎn)生，進(jìn)而減少沉積廢品的產(chǎn)生，提 高了生產(chǎn)良率，降低了生產(chǎn)成本。


圖1為現(xiàn)有沉積設(shè)備的支撐裝置的剖面示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)中沉積環(huán)退火處理流程示意圖3為現(xiàn)有:^支術(shù)中晶片沉積缺陷示意圖4為說(shuō)明本發(fā)明方法實(shí)施例的沉積環(huán)退火處理流程示意其中
10:沉積反應(yīng)室； 20:基板；
30:沉積環(huán)； 40:支撐臺(tái)；
50:晶片； 60:鋁膜；
70:沉積缺陷。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖 對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。為避免引起不必要的難于理解，本 文的實(shí)施例說(shuō)明中省略了公知的工藝操作描述。
需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)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(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行沉積環(huán)退火處理的實(shí)施步驟為首先，確定沉積反 應(yīng)室溫度；然后，將沉積環(huán)由常溫升至退火溫度，所述退火溫度高于沉積反 應(yīng)室溫度，同時(shí)控制升溫時(shí)間；隨后，維持退火溫度，同時(shí)控制退火溫度持 續(xù)時(shí)間；最后，將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫，并控制降溫時(shí)間。
圖4為說(shuō)明本發(fā)明方法實(shí)施例的沉積環(huán)退火處理流程示意圖，如圖4所 示，應(yīng)用本發(fā)明方法進(jìn)行沉積環(huán)退火處理的具體實(shí)施步驟為
首先，確定沉積反應(yīng)室溫度。
所述沉積反應(yīng)室溫度經(jīng)由被沉積的原子轟擊基板表面或經(jīng)由反應(yīng)氣體間
發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放能量獲得。所述沉積反應(yīng)室溫度為任意實(shí)際沉積過(guò)程中
獲得的最高溫度。作為本發(fā)明方法的實(shí)施例，所述沉積反應(yīng)室溫度可為350、 400或45Q攝氏度。
誠(chéng)然，本實(shí)施例中的沉積反應(yīng)室溫度為便于說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施例而做 出的特殊選擇，不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明方法實(shí)施方式的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì) 此作出的任意合理的改變不影響本發(fā)明方法的實(shí)施，且應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍內(nèi)。
然后，將沉積環(huán)由常溫升至退火溫度，所述退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫 度，并控制升溫時(shí)間。
退火處理的目的是消除內(nèi)應(yīng)力，如不進(jìn)行退火處理，在應(yīng)力集中部位會(huì) 慢慢產(chǎn)生變形、裂紋，甚至開裂。
退火處理的原理為將欲處理材料升溫至充分高的溫度，再將其慢慢冷卻； 加溫過(guò)程中，材料內(nèi)部粒子隨溫度的升高變?yōu)闊o(wú)序狀，內(nèi)能增加，而在慢慢 冷卻過(guò)程中材料內(nèi)部粒子漸趨有序，在每個(gè)溫度都達(dá)到平衡態(tài)，最后降溫至 常溫時(shí)達(dá)到基態(tài)，內(nèi)能減為最小。即退火處理是以減小內(nèi)能的方式釋放表面 應(yīng)力，以使沉積環(huán)適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要。
為減少沉積過(guò)程中沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料的揮發(fā)，保證沉積反應(yīng)室內(nèi)的真空 度，有效控制沉積缺陷的產(chǎn)生，可在沉積過(guò)程發(fā)生前去除在沉積反應(yīng)室溫度 下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分。由此，所迷退火溫度可為高于所述 沉積反應(yīng)室溫度，且低于沉積環(huán)材料熔點(diǎn)的任意溫度值。作為本發(fā)明方法的 實(shí)施例，所述退火溫度范圍為300 - 1200攝氏度，具體可選為500、 700或1000 攝氏度。
為避免升溫時(shí)間過(guò)短造成沉積環(huán)在短時(shí)間內(nèi)溫度變化過(guò)快，致使沉積環(huán) 內(nèi)各部分溫度不均勻，此不均勻的溫度分布易造成沉積環(huán)內(nèi)各部分具有不均 勻的應(yīng)力分布，此不均勻的應(yīng)力分布易造成在沉積環(huán)內(nèi)應(yīng)力集中部位會(huì)產(chǎn)生 變形、裂紋，甚至開裂。由此，對(duì)所述將沉積環(huán)升至退火溫度所需時(shí)間需進(jìn) 行控制。所述升溫時(shí)間可為大于l小時(shí)的任意時(shí)長(zhǎng)，作為本發(fā)明方法的實(shí)施例， 所述升溫時(shí)間可選為1 ~ 4小時(shí)。
顯然，本實(shí)施例中的退火溫度及升溫至退火溫度所需時(shí)間為便于說(shuō)明本 發(fā)明具體實(shí)施例而做出的特殊選擇，不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明方法實(shí)施方式的限定。
本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)此作出的任意合理的改變不影響本發(fā)明方法的實(shí)施，且應(yīng)
包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
隨后，維持退火溫度，同時(shí)控制退火溫度持續(xù)時(shí)間。
為保證在沉積反應(yīng)室溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分的充分 揮發(fā)，即減少沉積過(guò)程中沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料的揮發(fā)，可適當(dāng)延長(zhǎng)沉積環(huán)退火
溫度持續(xù)時(shí)間，所述退火溫度持續(xù)時(shí)間可為高于2小時(shí)的任意時(shí)長(zhǎng)，作為本發(fā) 明方法的實(shí)施例，所述退火處理的高溫持續(xù)時(shí)間可選為4小時(shí)、7小時(shí)或10小時(shí)。
施例而做出的特殊選擇，不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明方法實(shí)施方式的限定。本領(lǐng)域技 術(shù)人員對(duì)此作出的任意合理的改變不影響本發(fā)明方法的實(shí)施，且應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
最后，將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫，同時(shí)控制降溫時(shí)間。
為避免降溫時(shí)間過(guò)短造成沉積環(huán)在短時(shí)間內(nèi)溫度變化過(guò)快，致使沉積環(huán) 內(nèi)各部分溫度不均勻，此不均勻的溫度分布易造成沉積環(huán)內(nèi)各部分具有不均 勻的應(yīng)力分布，此不均勻的應(yīng)力分布易造成在沉積環(huán)內(nèi)應(yīng)力集中部位會(huì)產(chǎn)生 變形、裂紋，甚至開裂。由此，對(duì)所述將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫所需時(shí) 間需進(jìn)行控制。所述降溫時(shí)間可為大于2小時(shí)的任意時(shí)長(zhǎng)，作為本發(fā)明方法的 實(shí)施例，所述降溫時(shí)間可選為2 ~ 8小時(shí)。
顯然，本實(shí)施例中由退火溫度降至常溫所需時(shí)間為便于說(shuō)明本發(fā)明具體 實(shí)施例而做出的特殊選擇，不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明方法實(shí)施方式的限定。本領(lǐng)域 技術(shù)人員對(duì)此作出的任意合理的改變不影響本發(fā)明方法的實(shí)施，且應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
采用本發(fā)明方法，控制退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫度，可在沉積過(guò)程發(fā) 生前去除在沉積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶資材料部分組分，減少沉積時(shí)沉 積環(huán)內(nèi)陶資材料的揮發(fā)，保證沉積反應(yīng)室內(nèi)的真空度，有效控制沉積缺陷的 產(chǎn)生；沉積環(huán)退火溫度持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可保證在沉積反應(yīng)室溫度下易揮發(fā)的沉 積環(huán)內(nèi)陶資材料部分組分的充分揮發(fā)，減少沉積時(shí)沉積環(huán)內(nèi)陶資材料的揮發(fā)； 沉積環(huán)退火處理的升溫及降溫時(shí)間長(zhǎng)，可避免造成沉積環(huán)在短時(shí)間內(nèi)溫度變 化過(guò)快，致使沉積環(huán)內(nèi)各部分具有不均勻的應(yīng)力分布，以保證沉積環(huán)表面應(yīng)
力的緩慢釋放，避免沉積環(huán)表面產(chǎn)生變形、裂紋、開裂或其他破壞；通過(guò)在 沉積過(guò)程發(fā)生前去除在沉積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分，減 少沉積時(shí)沉積環(huán)內(nèi)陶資材料的揮發(fā)，保證沉積過(guò)程中真空室內(nèi)的真空度，有 效控制沉積缺陷的產(chǎn)生，進(jìn)而減少沉積廢品的產(chǎn)生，提高了生產(chǎn)良率，降低 了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和 修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種沉積環(huán)退火處理方法，包4舌 確定沉積反應(yīng)室溫度；將沉積環(huán)由常溫升溫至退火溫度，所述退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫度； 維持退火溫度；將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積環(huán)退火處理方法，其特征在于所述將沉 積環(huán)由常溫升溫至退火溫度的升溫時(shí)間范圍為1 ~ 4小時(shí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積環(huán)退火處理方法，其特征在于所述退火 溫度高于所述沉積反應(yīng)室溫度，且低于沉積環(huán)材料熔點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積環(huán)退火處理方法，其特征在于所述退火 溫度范圍為300 - 1200攝氏度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積環(huán)退火處理方法，其特征在于所述維持 退火溫度的時(shí)間范圍為4~10小時(shí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積環(huán)退火處理方法，其特征在于所述將沉 積環(huán)由退火溫度降至常溫的降溫時(shí)間范圍為2-8小時(shí)。
全文摘要
一種沉積環(huán)退火處理方法，包括確定沉積反應(yīng)室溫度；將沉積環(huán)由常溫升溫至退火溫度，所述退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫度；維持退火溫度；將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫。應(yīng)用本發(fā)明方法，可在沉積過(guò)程發(fā)生前去除在沉積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分，減少沉積時(shí)沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料的揮發(fā)，保證沉積過(guò)程中真空室內(nèi)的真空度，有效控制沉積缺陷的產(chǎn)生；進(jìn)而減少沉積廢品的產(chǎn)生，提高了生產(chǎn)良率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101122009SQ20061002990
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者強(qiáng) 張, 陳順發(fā) 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司