CN102921680A - 一种cvd反应腔体清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CVD反应腔体清洁方法，包括：A、按照正常清洁过程中所需的温度和压力范围，设置CVD反应腔体的温度参数和压力参数；B、向所述反应腔体内通入清洁气体，清洁气体的流量由正常清洁时所需流量逐渐增大至预设流量；C、通入预设时间的所述清洁气体后，抽去反应腔体内的清洁气体，以清除反应腔体内杂质颗粒；D、重复步骤B和C，直至将反应腔体中的杂质清洁干净。该方法对反应腔体的清洁力度较强，能减少反应腔体内的杂质颗粒的数量。

Description

一种CVD反应腔体清洁方法
技术领域
本发明涉及半导体制作工艺技术领域，更具体的说是涉及一种CVD反应腔体清洁方法。
背景技术
化学气相淀积(CVD，Chemical Vapor Desposition)是通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积一层固体膜的工艺。随着半导体工业的发展，利用化学气相淀积技术生成薄膜材料在半导体工业中也有着广泛的应用。
在进行化学气相淀积的工艺工程中，随着反应的进行在反应腔体内会产生一些杂质微粒。如果不能将反应腔体内的杂质颗粒清除干净，就可能会影响CVD的制作工艺。
随着半导体工艺的发展，薄膜生产速率逐渐提高，产量的不断增大，与此同时反应腔体内的杂质颗粒也相应的增多，而现有清洁CVD反应腔体的方法清洁反应腔体后，反应腔体内的杂质颗粒仍较多，不能满足半导体工艺对精细度的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种CVD反应腔体清洁方法，该方法对反应腔体的清洁力度较强，能减少反应腔体内的杂质颗粒的数量。
为实现上述目的，本发明提供了一种CVD反应腔体清洁方法，包括：
A、按照正常清洁过程中所需的温度和压力范围，设置CVD反应腔体的温度参数和压力参数；
B、向所述反应腔体内通入清洁气体，所述清洁气体的流量由正常清洁时所需流量逐渐增大至预设流量；
C、通入预设时间的所述清洁气体后，抽去反应腔体内的所述清洁气体，以清除所述反应腔体内杂质颗粒；
D、重复步骤B和C，直至将所述反应腔体中的杂质清洁干净；
其中，在通入所述清洁气体的过程中，保持所述反应腔体内的温度和压力的变化范围在预设误差范围内。
优选的，所述清洁气体为氮气。
优选的，所述通入预设时间的所述清洁气体的过程具体为：
以正常清洁时所需的流量通入清洁气体，将通入的所述清洁气体的流量逐渐增大至预设流量，并继续以所述预设流量向反应腔体内通入清洁气体直至通入清洁气体的时间达到预设时间。
优选的，所述清洁气体的流量由正常清洁时所需的流量逐渐增大到预设流量的时间为5至6秒。
优选的，所述预设时间为20秒至30秒。
优选的，重复步骤B和C的次数为5至6次。
优选的，通入清洁气体的过程中，所述反应腔体内的温度的浮动范围在±3°内，所述反应腔体内的压力浮动范围在±10mT。
优选的，当对采用MOCVD工艺的反应腔体进行清洁时，反应腔体内的温度保持在450±3°内，压力参数为保持在3000±10mT内。
优选的，当对采用MOCVD工艺的反应腔体进行清洁时，正常清洁时所需的清洁气体的流量为500sccm；
所述预设流量大于500sccm。
优选的，所述预设流量为900sccm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种CVD反应腔体清洁方法，在设定的温度参数和压力参数下，向反应腔体内通入清洁气体的流量由正常清洁时所需的流量逐渐增大至预设流量，在通入预设时间的清洁气体后，抽去反应腔体内的清洁气体，并重复向反应腔体内通入清洁气体和抽去清洁气体的步骤，以清除反应腔体内的杂质微粒。由于本发明在通入清洁气体时，清洁气体的流量是由正常清洁时所需的流量逐渐增大至预设流量，清洁气体的流量逐渐增大，对反应腔体内部附着的杂质颗粒的冲击力逐渐增大，增加了清洁力度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种CVD反应腔体清洁方法的一个实施例的步骤流程图；
图2为本发明一种CVD反应腔体清洁方法的另一实施例的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中清洁CVD反应腔体内生成的杂质颗粒时，不能彻底的清除反应腔体内杂质颗粒。
发明人经研究发现，出现上述问题的原因是，现有技术中的清洁气体对反应腔体内杂质颗粒的清洁力度不够，具体说来，现有技术在清洁CVD腔体时，一般会在设定的温度和压力下，以恒定的较低的流量向反应腔体内通入清洁气体，但是当通入到反应腔体的流速较低时，对反应腔体内的杂质微粒的冲刷力度不够，不能将一些附着在反应腔体内杂质颗粒去除，清洁力度不够，很可能影响后续的CVD工艺过程。
为了增大对反应腔体内的杂质颗粒的冲击力，可以增大通入的清洁气体的流量，但是如果直接将通入反应腔体内的清洁气体的流量增大到某一流量，会对反应腔体内的压力带来很大影响，可能需要重新确定反应腔体内的合理的一个压力值，而重新确定反应腔体内的压力值可能需要耗费较多的人力和物力资源。
为了能增大对反应腔体内的杂质微粒的冲击力，同时不对反应腔体内的压力造成很大的影响，发明人将向反应腔体内通入清洁气体的流量由正常清洁时所需的流量逐渐增大至预设流量，这样可以避免流量直接增大给反应腔体的压力造成影响，同时又增大了反应腔体内通入的清洁气体的流量，从而增大了对反应腔体内附着的杂质颗粒的冲击力，增强了清洁力度。
为实现上述目的，本发明提供了一种CVD反应腔体清洁方法，包括：
A、按照正常清洁过程中所需的温度和压力范围，设置CVD反应腔体的温度参数和压力参数；
B、向所述反应腔体内通入清洁气体，所述清洁气体的流量由正常清洁时所需流量逐渐增大至预设流量；
C、通入预设时间的所述清洁气体后，抽去反应腔体内的所述清洁气体，以清除所述反应腔体内杂质颗粒；
D、重复步骤B和C，直至将所述反应腔体中的杂质清洁干净；
其中，在通入所述清洁气体的过程中，保持所述反应腔体内的温度和压力的变化范围在预设误差范围内。
通过本发明的清洁方法可以在不改变正常清洁过程中的温度和压力参数下，将向反应腔体内通入清洁气体的流量由正常清洁时所需的流量逐渐增大至预设流量，进而增大对反应腔体的杂质颗粒的冲击力，增大了对反应腔体的清洁力度。
参见图1，为本发明一种CVD反应腔体清洁方法的一个实施例的流程示意图，该方法包括：
步骤101：按照正常清洁过程中所需的温度和压力范围，设置CVD反应腔体的温度参数和压力参数。
需要说明的是，在通入所述清洁气体的过程中，反应腔体内的温度和压力的变化范围可以保持在预设误差范围内。
化学气象淀积CVD工艺有多种，如金属有机物化学气相淀积MOCVD、高密度等离子体化学气象淀积HDPCVD等。CVD工艺过程中一些杂质颗粒可能会附着在反应腔体内表面，或者是悬浮在反应腔体内，为了去除反应腔体内的杂质颗粒，需要在反应腔体不进行工艺反应时，对反应腔体进行清洁。
对于不同的CVD工艺，在对反应腔体进行清洁时，设定的反应腔体的温度参数和压力参数可能会有的差异，但是无论是基于哪种CVD工艺，在对反应腔体进行清洁时，都可以按照正常清洁过程中所需的温度和压力范围，设置CVD反应腔体的温度参数和压力参数，也就是说本发明在对反应腔体进行清洁时，设定的温度参数和压力参数都与现有技术中进行清洁过程中设定温度参数和压力参数相同。在向反应腔中通入清洁气体进行清洁时，压力参数和温度参数的变化范围需维持的设定的范围内，其中，反应腔体内的温度的浮动范围可以在±3°内，反应腔体内的压力浮动范围可以在±10mT。
以金属有机化合物气相淀积为例，当对反应腔体进行清洁时，可以将反应腔体内的温度参数可以设定450度，压力参数可以设定在3000mT(即，3000mtorr)。在向反应腔体内通入清洁气体进行清洁的过程中，反应腔体内的温度和压力可以有一定浮动范围。具体的，反应腔体内的温度可以保持在为450±3度内，压力可以保持为3000±10mT内。对于其他的CVD工艺可以根据实际需要设定对反应腔体进行清洁时的温度参数和压力参数。
步骤102：向反应腔体内通入清洁气体，清洁气体的流量由正常清洁时所需流量逐渐增大至预设流量。
为了将反应腔体内的杂质颗粒去除，需要向反应腔体内通入清洁气体，该清洁气体可以是化学性质比较稳定的气体，或者是可以与杂质颗粒反应的气体。如，一般的清洁气体可以为氮气，当然也可以根据需要选择其他惰性气体作为清洁气体。
向反应腔体内通入的气体流量是由正常清洁时所需的流量逐渐增大的，其中，正常清洁时的流量是指，在现有技术中对CVD反应腔体进行清洁时，向反应腔体内通入的清洁气体的恒定的流量值。基于不同CVD工艺的反应腔体，当对反应腔体进行清洁时，向反应腔体内通入气体的恒定流量值可能会不相同，但本发明中某种CVD工艺的反应腔体，最初通入的清洁气体的流量与现有技术中对该CVD工艺的反应腔体清洁过程中通入的气体流量相同。
以对采用MOCVD工艺的反应腔体进行清洁为例，现有技术中在对反应腔体进行清洁的过程中，正常清洁时所需的清洁气体的流量为500sccm，也就是说，现有技术中对进行MOCVD工艺的反应腔体进行清洁时，会以500sccm的恒定流量向反应腔体内通入清洁气体(如，氮气)。
本发明实施例中为了增强对反应腔体内的杂质颗粒的清洁力度，将通入反应腔体内的清洁气体的流量由正常清洁时的流量逐渐增大至预设流量，该预设流量大于正常清洁时所需的流量值，当然，预设流量具体为多少可以根据不同的CVD工艺设定不同的流量值。仍以MOCVD为例，当正常清洁时所需的流量为500sccm时，预设流量只要大于500sccm即可，考虑到实际应用场景，该预设流量最好不要大于1000sccm，具体的可以将预设流量设定为900sccm。
步骤103：通入预设时间的所述清洁气体后，抽去反应腔体内的所述清洁气体，以清除所述反应腔体内杂质颗粒。
向反应腔体内通入预设时间的清洁气体后，就可以利用泵将反应腔体内的抽去，这样一些杂质颗粒就会随着清洁气体被从反应腔体内抽出。
通入清洁气体的时间(也就是预设时间)的长短也可以根据需要进行设定，一般预设时间可以为20秒至30秒。
步骤104：重复步骤102和103，直至将所述反应腔体中的杂质清洁干净。
为了能将反应腔体内的杂质颗粒清除的较为彻底会重复步骤102和步骤103的操作，反复进行反应腔体内通入清洁气体，并抽去清洁气体的步骤，以保证反应腔体内的杂质颗粒被彻底清除。重复步骤102和步骤103的次数并不加以限定，一般情况下，重复步骤102和步骤103的次数为5至6次即可满足对反应腔体的清洁要求。
需要说明的是，向反应腔体内通入预设时间的清洁气体可以是：以正常清洁时所需的流量向反应腔体内通入清洁气体，并逐渐增大通入的清洁气体的流量，当通入清洁气体的时间达到预设时间时，清洁气体的流量上升至预设流量。
当然，通入预设时间的所述清洁气体也可以是：以正常清洁时所需的流量通入清洁气体，将通入的所述清洁气体的流量逐渐增大至预设流量，并继续以所述预设流量向反应腔体内通入清洁气体直至通入清洁气体的总时间达到预设时间。其中，清洁气体的流量由正常清洁时的流量逐渐增大至预设流量可以为：清洁气体的流量在指定时间内由正常清洁时所需的流量逐渐增大至预设流量，指定时间的时长小于向反应腔体内通入清洁气体的预设时间的时长，指定时间可以为5至6秒，通入清洁气体的总时间，即预设时间可以为20秒至30秒例如，清洁气体的流量在5至6秒内由正常清洁时所需的流量逐渐增大到预设流量，当清洁气体的流量达到预设流量后继续以预设流量向反应腔体内通入清洁气体，直到通入清洁气体的总时间达到20秒至30秒。
为了清楚的描述对CVD反应腔体清洁的过程，参见图2，为本发明一种CVD反应腔体清洁方法的另一实施例的流程示意图，本实施例以对MOCVD工艺的反应腔体进行清洁为例进行介绍，包括：
步骤201：按照对MOCVD反应腔体进行正常清洁过程中所需的温度和压力范围，将MOCVD反应腔体的温度参数设置在450°，将反应腔体的压力参数设置在在3000mT；
需要说明的是，在对反应腔体进行清洁的过程中，反应腔体内的温度和压力可以有一定的变化范围，如，反应腔体内的温度可以保持在450±3度内，压力可以保持为3000±10mT内。
步骤202：向所述反应腔体内通入清洁气体，所述清洁气体的流量在5秒至6秒内由500sccm逐渐增大至预设流量；
其中，清洁气体可以为氮气，预设流量可以为900sccm。
步骤203：以预设流量继续向反应腔体内通入清洁气体，当通入清洁气体的总时间达到预设时间时，抽去反应腔体内的所述清洁气体，以清除所述反应腔体内杂质颗粒；
其中，预设时间可以为20秒至30秒。
步骤204：重复步骤202和步骤203，直至将所述反应腔体中的杂质清洁干净。
对于其他的CVD工艺的反应腔体，只是设置的反应腔体的温度参数和压力参数、以及正常清洁时所需的清洁气体的流量可能会有所不同，其他的流程步骤与MOCVD基本相似，在此不在赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种CVD反应腔体清洁方法，其特征在于，包括：
A、按照正常清洁过程中所需的温度和压力范围，设置CVD反应腔体的温度参数和压力参数；
B、向所述反应腔体内通入清洁气体，所述清洁气体的流量由正常清洁时所需流量逐渐增大至预设流量；
C、通入预设时间的所述清洁气体后，抽去反应腔体内的所述清洁气体，以清除所述反应腔体内杂质颗粒；
D、重复步骤B和C，直至将所述反应腔体中的杂质清洁干净；
其中，在通入所述清洁气体的过程中，保持所述反应腔体内的温度和压力的变化范围在预设误差范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洁气体为氮气。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通入预设时间的所述清洁气体的过程具体为：
以正常清洁时所需的流量通入清洁气体，将通入的所述清洁气体的流量逐渐增大至预设流量，并继续以所述预设流量向反应腔体内通入清洁气体直至通入清洁气体的时间达到预设时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述清洁气体的流量由正常清洁时所需的流量逐渐增大到预设流量的时间为5至6秒。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时间为20秒至30秒。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重复步骤B和C的次数为5至6次。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通入清洁气体的过程中，所述反应腔体内的温度的浮动范围在±3°内，所述反应腔体内的压力浮动范围在±10mT。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当对采用MOCVD工艺的反应腔体进行清洁时，反应腔体内的温度保持在450±3°内，压力参数为保持在3000±10mT内。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当对采用MOCVD工艺的反应腔体进行清洁时，正常清洁时所需的清洁气体的流量为500sccm；
所述预设流量大于500sccm。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预设流量为900sccm。
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