專利名稱：：一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に嚨闹谱鞣椒?br>技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種集成電路用硅拋光片的低溫?zé)崽幚砉に嚕韵杵砻?水霧"而避免硅片被重新清洗、甚至再次拋光。
背景技術(shù)：
：隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，光刻的特征線寬越來越小，人們對硅片表面小直徑的顆粒的控制也越來越嚴(yán)格。表面顆粒是已經(jīng)硅片制造過程中一項(xiàng)重要的控制參數(shù)，為保證硅片表面顆粒，硅片在經(jīng)過拋光后要在超凈環(huán)境下清洗、檢測，然后密封包裝。但是在硅片的儲存、運(yùn)輸過程中，外包裝的泄露或者封裝前由于環(huán)境濕度過大，導(dǎo)致硅片表面吸附空氣中的水汽，而在硅片表面凝結(jié)，在激光顆粒計(jì)數(shù)儀顯示為顆粒和霧缺陷，顆粒的直徑在0.1-0.3um，數(shù)量達(dá)幾萬個。但是分析這些缺陷的信噪比，發(fā)現(xiàn)這些缺陷的的噪比比較低，屬于系統(tǒng)的錯誤信號。硅片表面的水霧由很多因素造成，但是硅片的封裝起著主要作用，硅片的標(biāo)準(zhǔn)封裝包括三個部分干燥劑、內(nèi)包裝、外包裝。研究發(fā)現(xiàn)同樣硅片，如果經(jīng)過很好的密封包裝，硅片可以保存18各月，但是如果包裝上有"針眼"或者破裂，環(huán)境中的水汽就在硅片表面生成水霧。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過嚴(yán)格包裝質(zhì)量控制的硅片，表面金屬、顆粒、氧化層厚度保持的很穩(wěn)定。但是也發(fā)現(xiàn)，如果使用錯誤的包裝方法，一定量的有機(jī)物和離子會出現(xiàn)在硅片表面，而且表面會產(chǎn)生100，000個直徑在0.1-0.3iim范圍的顆粒。水霧形成的一種解釋為在較高濕度下，親水硅片的表面會有微小水珠的凝結(jié)。這些水珠會導(dǎo)致硅片表面水溶性沾污(有機(jī)揮發(fā)物和清洗殘留的水溶性離子)和環(huán)境中的帶電離子在硅片在相應(yīng)位置聚集形成顆粒。硅片表面水溶性雜質(zhì)導(dǎo)致的顆粒主要受到硅片表面雜質(zhì)的濃度、環(huán)境濕度、以及環(huán)境中帶電離子的影響。水霧形成的另一種解釋為在硅片拋光和清洗中氫原子或者氫分子擴(kuò)散到硅片體內(nèi)，且和摻雜原子形成復(fù)合體。在硅片儲存期間，擴(kuò)散到硅片內(nèi)部的氫-摻雜劑復(fù)合體分解，且釋放到硅片表面。釋放到硅片的氫會和環(huán)境中的氧或者水汽反應(yīng)，導(dǎo)致硅片表面生長凸起的硅化物。使用激光顆粒計(jì)數(shù)儀掃描這些顆粒時，這些凸出的硅化物會反射激光，被激光顆粒計(jì)數(shù)儀默認(rèn)為顆粒。所以在激光顆粒計(jì)數(shù)儀下掃描生長水霧后的硅片，發(fā)現(xiàn)硅片表面出現(xiàn)幾萬個小顆粒。硅片表面由空氣濕度增加而導(dǎo)致的顆粒和水霧可以通過HF的漂洗+正常的SC1和SC2清洗，然后干燥可以有效去除。但是多次清洗一般都增加硅片表面的微粗糙度。本發(fā)明提供一種低溫?zé)崽幚砉に噥硐森h(huán)境濕度所導(dǎo)致表面顆粒增加的問題。不僅消除了表面水霧，而且不會增加硅片表面的粗糙度和金屬沾污。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，消除硅片表面的水霧缺陷，提高硅片的利用率。為達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明是一種低溫?zé)崽幚砉に?，熱處理可以在單片爐腔內(nèi)進(jìn)行，也可以在臥式爐中批量處理。根據(jù)需要熱處理的硅片的數(shù)量和實(shí)際條件，可以選擇不同的熱處理方式。對于小量的硅片可以使用單片處理，這樣可以達(dá)到節(jié)約時間和節(jié)能的目的。而對于大量的硅片，可以在熱處理爐腔內(nèi)采用批量處理工藝，即一定數(shù)量的硅片(如50片，100片或者更多，硅片的處理量由設(shè)備的容量決定)一次處理，達(dá)到快速和節(jié)能的目的。這種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，單片處理時，它包括以下步驟(1)、將單片硅片載入爐腔，抽真空，并以氮?dú)庵脫Q；(2)、以1030°C/s升溫速度升溫到100300°C，并恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以1030°C/s降溫速度，降溫到8(TC，然后取出硅片。這種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に嚕嗥幚頃r，它包括以下步驟(1)、將多片硅片載入爐腔后把爐腔內(nèi)的空氣排出；(2)、在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，以1020°C/s升溫速度，升溫到10030(TC之間，然后恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以1020°C/s的降溫速度降溫，開始降溫到硅片出爐的時間間隔定為3分鐘。具體的工藝方法對于單片熱處理爐腔，爐腔為冷壁，且采用鹵素?zé)艏訜幔芰恐苯颖还杵?。利用單片爐可以很好的控制硅片加熱的溫度，升溫速度和恒溫溫度。當(dāng)硅片被載入爐腔后，通過抽真空和氮?dú)庵脫Q將爐腔內(nèi)的空氣置換成氮?dú)猸h(huán)境。然后以10-30°C/s升溫速度升溫到100-30(TC恒溫，恒溫一定時間后以10-30°C/s降溫速度降溫到8(TC，然后取出硅片。恒溫時間主要取決于恒溫溫度，降低恒溫溫度相應(yīng)的要延長恒溫時間。300°C的恒溫溫度一般采用5分鐘的恒溫時間，而30(TC以下的溫度恒溫時，恒溫時間一般取5-20分鐘，具體的恒溫時間取決于恒溫溫度。在整個升溫、恒溫和降溫的過程中需要通入氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣氛。臭氧在恒溫過程中通入，通入臭氧的用量與恒溫時的氮?dú)庥昧康捏w積比為2-10%。如果臭氧的比例過高，會導(dǎo)致硅片表面出現(xiàn)氧化膜，恒溫結(jié)束后停止臭氧通入。對于大量硅片的批量處理工藝，需要將硅片載入爐腔后把爐腔內(nèi)的空氣排出。然后以10-20°C/s升溫速度升溫到100-30(TC之間后恒溫。由于臥式爐中硅片的數(shù)量較多，需要降低升溫速度，以保證內(nèi)部硅片均勻受熱。恒溫時間主要由恒溫溫度來決定，降低恒溫溫度相應(yīng)的要延長恒溫時間。相比單片工藝，臥式爐的恒溫溫度要比單片爐的恒溫時間延長3分鐘，即30(TC的恒溫溫度需要恒溫8分鐘，而300°C以下的溫度恒溫的恒溫時間為8-23分鐘，具體的恒溫時間取決于恒溫溫度。整個工藝過程從升溫到降溫結(jié)束都處于氮?dú)獾谋Ｗo(hù)狀態(tài)，恒溫開始時即通入臭氧，臭氧和氮?dú)獾捏w積比為2%-10%。如果臭氧的比例過高，會導(dǎo)致硅片表面出現(xiàn)氧化膜。恒溫結(jié)束后，停止臭氧通入，且以10-20°C/s的降溫速度降溫。降溫過程中需氮?dú)饬髁?，以促進(jìn)降溫和臭氧的稀釋。開始降溫到硅片出爐的時間間隔定為3分鐘左右，以保證爐腔內(nèi)臭氧已經(jīng)全部被氮?dú)獯底卟粫M(jìn)入空氣中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)經(jīng)過低溫?zé)崽幚砗蟮墓杵纯芍苯邮褂?，由于氣氛中加入臭氧的濃度和熱處理溫度都比較低，所以臭氧的存在不會影響氧化硅片表面，導(dǎo)致硅片表面氧化膜厚度增加。加入臭氧的目的是利用臭氧氧化表面殘余有機(jī)物和可溶性離子，以獲得更好的硅片表面。由于本專利的熱處理的溫度較低，所以不會影響硅片內(nèi)熱施主的分布，也不會影響硅片表面微粗糙度的變化。具體實(shí)施方式實(shí)施例1抽取5片潔凈硅片，在一種模擬的高濕度環(huán)境下生長"水霧"，然后做低溫?zé)崽幚?。使用激光顆粒計(jì)數(shù)儀分別掃描生長前，生長后，以及低溫?zé)崽幚砗蟊砻骖w粒的分布。模擬的高濕度環(huán)境是這樣實(shí)現(xiàn)的，將硅片放置在片盒的1-5槽。同時將片盒的存放硅片側(cè)墊高。然后在片盒第25槽位置的底部滴入5ml的超高純?nèi)ルx子水，然后密封保存，密封過程中保證5ml的水不會到硅片表面。保存2天后，開啟片盒測量硅片表面的顆粒，然后在單片爐內(nèi)做低溫?zé)崽幚?。低溫?zé)崽幚頊囟葹?0(TC，恒溫時間為5分鐘，氮?dú)獾牧髁繛?0SLM(標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘)，臭氧為3SLM。處理后再次測量表面顆粒分布。表1記錄了硅片表面的原始顆粒數(shù)量，水霧沾污后的顆粒數(shù)量，以及低溫?zé)崽幚砗箢w粒數(shù)量。注一般的硅片片盒可以放25個硅片，片盒的兩側(cè)面有25個凹槽，用以隔離和支撐硅片。行業(yè)內(nèi)一般叫slot。按照片盒的前后對這些凹槽編號按照l-25編號。即slotl-slot25。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于它包括以下步驟(1)、將單片硅片載入爐腔，抽真空，并以氮?dú)庵脫Q；(2)、以10～30℃/s升溫速度升溫到100～300℃，并恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以10～30℃/s降溫速度，降溫到80℃，然后取出硅片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于通入臭氧的用量與恒溫階段的氮?dú)庥昧康捏w積比為210%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于所述?2)工序中的恒溫時間，300°C的恒溫溫度采用5分鐘的恒溫時間，而低于30(TC溫度恒溫時，恒溫時間采用520分鐘。4.一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に嚕涮卣髟谟谒ㄒ韵虏襟E(1)、將多片硅片載入爐腔后把爐腔內(nèi)的空氣排出；(2)、在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，以1020°C/s升溫速度，升溫到10030(TC之間，然后恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以1020°C/s的降溫速度降溫，開始降溫到硅片出爐的時間間隔定為3分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于臭氧與氮?dú)獾挠昧矿w積比為210%。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于所述?2)工序中的恒溫時間，300°C的恒溫溫度采用8分鐘的恒溫時間，而低于30(TC溫度恒溫時，恒溫時間采用823分鐘。全文摘要一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，單片處理時，它包括以下步驟將單片硅片載入爐腔，抽真空，并以氮?dú)庵脫Q；以10～30℃/s升溫速度升溫到100～300℃，并恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；以10～30℃/s降溫速度，降溫到80℃，然后取出硅片；當(dāng)多片處理時，其升溫速度和恒溫時間與單片處理時有些不同。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是加入臭氧的目的是利用臭氧氧化表面殘余有機(jī)物和可溶性離子，以獲得更好的硅片表面，由于氣氛中加入臭氧的濃度和熱處理溫度都比較低，所以臭氧的存在不會影響氧化硅片表面，導(dǎo)致硅片表面氧化膜厚度增加，也不會影響硅片內(nèi)熱施主的分布，也不會影響硅片表面微粗糙度的變化，經(jīng)過低溫?zé)崽幚砗蟮墓杵纯芍苯邮褂谩Ｎ臋n編號H01L21/00GK101752213SQ20081023940公開日2010年6月23日申請日期2008年12月8日優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日發(fā)明者何自強(qiáng),馮泉林,周旗鋼,常青,張果虎,閆志瑞申請人:北京有色金屬研究總院;有研半導(dǎo)體材料股份有限公司