CN103000514B - 亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法，包括如下步骤：1)记录腔体基准压力；2)设定载气流量为固定值，设定腔体压力为固定值，待载气流量稳定后，记录节流阀的位置A；3)将节流阀所开的位置设定在位置A上，保持载气流量为设定的固定值，腔体压力须在设定的固定值附近；4)分别流入TEOS液体流量，并记录腔体压力；5)计算各TEOS流量下腔体压力和腔体基准压力的差值；6)绘制TEOS流量和腔体压差的变化示意图，正常的TEOS流量和腔体压差变化为一条直线，由此判断不正常情况下的气化阀堵塞。本发明通过TEOS流量和腔体压力差的线性关系来检测气化阀的状况，可更高效及时地发现气化阀堵塞问题。

Description

亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法
技术领域
本发明属于半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种半导体集成电路中半导体设备维护方法，具体涉及一种亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法。
背景技术
当工艺节点发展到0.25微米以下，硼磷酸硅玻璃(BPSG)薄膜由于具有低的回流平坦化温度(750℃～850℃)，较好的填充能力(厚径比3∶1)，对碱性离子的吸附性和较小的薄膜张力被广泛应用于金属沉积之前的金属和其下面的多晶硅之间的绝缘。硼磷酸硅玻璃的回流流动性取决于薄膜的组分、工艺温度以及环境氛围。研究表明：在硼磷酸硅玻璃中硼的浓度增大1wt％(1％重量百分比)，所需回流的温度大约降低40℃；磷的浓度增大1wt％，所需回流的温度大约降低20℃。然而，当硼的浓度达到5wt％之后，即使再增加硼的浓度也不会降低回流温度。反之，会使薄膜产生结晶，形成硼酸根B2O3及磷酸根P2O5的晶粒沉淀，增强硼磷酸硅玻璃的吸水性，从而导致在回流过程中生成难溶性的BPO4，在薄膜中形成缺陷。另一方面，硼磷酸硅玻璃总硼磷重量百分比对后续的刻蚀工艺的刻蚀速率有着至关重要的影响，硼磷含量越大，刻蚀的速率就会越快。因此，如何控制薄膜面内以及在薄膜内部纵深方向硼磷掺杂量的均匀性就成为了得到理想的刻蚀形貌的先决条件。
基于臭氧/正硅酸四乙酯(O3/TEOS)的亚常压化学气相沉积法(SubAtmosphere CVD)，引入硼酸三乙酯(TEB)和磷酸三乙酯(TEPO)掺杂源的制备工艺是一种热能反应，该工艺避免了等离子体化学气相沉积法(PECVD)工艺固有的等离子体诱导损害(Plasma Induce Damage)问题，从而成为了硼磷酸硅玻璃制备的主流。由于常温下，TEOS，TEB和TEPO以液态的形式存在，只有运用气化阀将其气化后才能引入腔体中进行反应。图1所示为一种串联的气化阀工作示意图。液体的气化能力主要由气化的载气流量(通常为氮气或氦气或者两者的混合气体)，气化阀温度和腔体的压力所决定；载气流量越大，气化阀温度越高，腔体压力越小，液体的气化度就越大。比较而言，TEPO由于具有更高的黏质系数，在同等载气流量和腔体压力的情况下，所需的气化温度就越高。
气化阀堵塞是气化阀使用过程中常见的问题(通常的堵塞位置如图1所示气化阀堵塞的位置1)，这直接导致了薄膜工艺结果的失控，尤其是薄膜刚开始沉积时硼磷掺杂浓度和整体均匀性的失控，给后续工艺带来了很大的影响。最典型的就是刻蚀BPSG薄膜底部的形貌不可控从而在后续的钨化物连接中形成短路(Tungsten Bridge，如图2所示)。因此，如何及时高效地发现气化阀的堵塞就成为了整个工艺的重点。
常规的方法是在怀疑气化阀堵塞时，流入满量程的载气，并记录腔体的压力，以此来和正常时的腔体压力做比较，如果发现腔体的压力比正常时的压力小很多，就可以判断气化阀堵塞了。该方法不能高效及时的发现问题，或即使发现问题了，有些产品片有可能已经受到影响了。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法，通过TEOS流量和腔体压力差的线性关系来检测气化阀的状况，可以更高效及时地发现气化阀堵塞问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法，包括如下步骤：
(1)记录下腔体的基准压力；
(2)设定载气流量为固定值，并设定腔体的压力为固定值，待载气流量稳定后，记录下节流阀的位置A；
(3)将节流阀所开的位置设定在位置A上，保持载气流量为步骤(2)设定的固定值，此时腔体的压力必须在步骤(2)设定的固定值附近；
(4)分别流入TEOS液体流量，并记录下腔体的压力；
(5)计算出各个TEOS流量下的腔体压力和腔体基准压力的差值；
(6)绘制TEOS流量和腔体压差的变化示意图，正常的TEOS流量和腔体的压差变化为一条直线且线性度比较好，而典型的不正常的变化线性度较低，由此可判断出不正常情况下的气化阀堵塞。
在步骤(1)中，所述腔体的基准压力为150～400毫托。
在步骤(2)中，所述设定载气流量为3000毫升/分钟，并设定腔体的压力为3托。
在步骤(2)中，所述载气包含氦气、氮气以及氦气和氮气的混合气体，所述氦气流量为100～10000毫升/分钟，所述氮气流量为100～10000毫升/分钟。
在步骤(3)中，所述腔体的压力必须在步骤(2)设定的固定值附近，其允许的误差范围为+/-0.1托。
在步骤(4)中，所述TEOS液体流量为100～1500毫克/分钟。
在步骤(5)中，所述腔体压力和腔体基准压力的差值为0～100托。
在步骤(6)中，所述TEOS流量X和腔体压力差Y之间的经验公式为Y＝0.0019X+2.9788。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法，通过TEOS流量和腔体压力差的线性关系来检测气化阀的状况，可以更高效及时地发现气化阀堵塞问题，从而能及时解决气化阀堵塞问题，避免产品受到气化阀堵塞产生不良的影响。
附图说明
图1是IV(气化阀)的工作示意图；
图2是气化阀堵塞形成钨化物短路的比较示意图；图2A是气化阀堵塞形成钨化物短路的示意图；图2B是气化阀未堵塞情况下的正常的ILD2/ILD3界面示意图；
图3是本发明中TEOS流量和腔体压力差的变化示意图。
图1中附图标记说明：
1是气化阀堵塞的位置，2是节流阀所在的位置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种更高效及时的气化阀堵塞的检测方法，具体包括如下步骤：
1.记录下腔体的基准压力，一般为150～400毫托；
2.设定载气流量为3000毫升/分钟，并设定腔体的压力为3托，待载气流量稳定后，记录下节流阀的位置A(250步左右，节流阀全开的位置为800步)；载气包含氦气或氮气或者氦气和氮气的混合气体，氦气流量为100～10000毫升/分钟，氮气流量为100～10000毫升/分钟；
3.将节流阀所开的位置设定在位置A上，保持载气流量为3000毫升/分钟，此时腔体的压力必须在3托附近(允许误差范围：+/-0.1托)；
4.分别流入TEOS(正硅酸四乙酯)液体流量100～1500毫克/分钟，并记录下腔体的压力；
5.计算出各个TEOS流量下的腔体压力和腔体基准压力的差值，该腔体压力差为0～100托；
6.用腔体压力的差值和各个TEOS流量画图，横坐标为TEOS流量，纵坐标为腔体压差，得到TEOS流量和腔体压差的变化示意图(见图3)，如图3所示，正常的TEOS流量和腔体的压差变化为一条直线(TEOS流量(X)和腔体压力差(Y)之间的经验公式为Y＝0.0019X+2.9788)，且线性度比较好，而典型的不正常的变化线性度较低，由此可判断出不正常情况下的气化阀堵塞，从而可以更高效及时地发现气化阀堵塞问题。

Claims (8)

1.一种亚常压化学气相沉积法设备气化阀堵塞的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)记录下腔体的基准压力；
(2)设定载气流量为固定值一，并设定腔体的压力为固定值二，待载气流量稳定后，记录下节流阀的位置A；
(3)将节流阀所开的位置设定在位置A上，保持载气流量为步骤(2)设定的固定值一，此时腔体的压力必须在步骤(2)设定的固定值二附近；
(4)分别流入不同流量的TEOS液体，并记录下腔体的压力；
(5)计算出各个TEOS液体流量下的腔体压力和腔体基准压力的差值；
(6)绘制TEOS液体流量X和腔体压力差Y的变化示意图，正常的TEOS液体流量和腔体的压差变化为一条直线且线性度比较好，而典型的不正常的变化线性度较低，由此可判断出不正常情况下的气化阀堵塞。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述腔体的基准压力为150～400毫托。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述设定载气流量为3000毫升/分钟，并设定腔体的压力为3托。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述载气包含氦气或氮气或氦气和氮气的混合气体，所述氦气流量为100～10000毫升/分钟，所述氮气流量为100～10000毫升/分钟。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述腔体的压力必须在步骤(2)设定的固定值二附近，其允许的误差范围为+/-0.1托。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述TEOS液体流量为100～1500毫克/分钟。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述腔体压力和腔体基准压力的差值为0～100托。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述TEOS液体流量X和腔体压力差Y之间的经验公式为Y＝0.0019X+2.9788。
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