CN105088175B - 一种对沉积薄膜反应装置的处理方法、薄膜沉积方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对沉积薄膜反应装置的处理方法，包括：对所述反应装置进行干法清洗；其中，在所述干法清洗中通过增加清洗时间，和/或提高清洗气体浓度，和/或在所述清洗中保持平稳的温度，以将所述反应装置中残留的薄膜完全清除。本发明还提供了一种薄膜沉积方法，包括在薄膜沉积之前对所述反应装置进行干法清洗；其中，在所述干法清洗中通过增加清洗时间，和/或提高清洗气体浓度，和/或在所述清洗中选用平稳的温度，以将所述反应装置中沉积的颗粒完全清除。通过本发明所述方法沉积薄膜，所述薄膜的表面更加平整，表面的颗粒缺陷极大的降低，提高了薄膜的良率和性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种对沉积薄膜反应装置的处理方法、薄膜沉积方法。
背景技术
随着半导体器件尺寸的不断减小，半导体制作工艺已经进入深亚微米时代，且向超深亚微米发展，然而随着集成电路密度的不断提高，对半导体器件的性能以及稳定性也提出了更高的要求。
现有技术中对于各种器件薄膜的制备需要用到各种沉积设备，在所述沉积设备中可以运行两种工艺过程，一个是沉积氮化物的工艺过程，一个是氧化物的工艺过程(TEOSProcess)。其中，工艺工程师可以提供一种方案运行单一的工艺过程来避免现有技术中混合运行产生的问题，但是工艺工程师发现在运行TEOS工艺过程中很容易产生颗粒(particle)缺陷，如图1a-1b所示，其中主要的缺陷类型是由于薄膜碎裂引起的表面颗粒。
因此，需要对现有技术中薄膜的制备过程进行改进，以便消除现有技术中表面颗粒缺陷的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明为了克服目前存在问题，提供了一种对沉积薄膜反应装置的处理方法，包括：对所述反应装置进行干法清洗；
其中，在所述干法清洗中通过增加清洗时间，和/或提高清洗气体浓度，和/或在所述清洗中保持平稳的温度，以将所述反应装置中残留的薄膜完全清除。
作为优选，所述干法清洗中选用F2和HF作为清洗气体。
作为优选，所述干法清洗中选用氮气作为稀释气体。
作为优选，所述干法清洗中通过降低所述稀释气体的流量提高所述清洗气体浓度。
作为优选，所述氮气的气体流量为0.5-2slm。
作为优选，所述氮气的气体流量为1slm。
作为优选，所述干法清洗时间为90-120min。
作为优选，所述干法清洗包括第一清洗步骤、第二清洗步骤和第三清洗步骤；
其中，所述第一清洗步骤选用HF，清洗时间为25-35min；
所述第二清洗步骤选用HF，清洗时间为35-45min；
所述第三清洗步骤选用HF和F2，清洗时间为30-40min。
作为优选，所述清洗中选用的温度为445℃-455℃。
作为优选，所述方法中对所述反应装置的反应腔室和排气管道进行所述干法清洗。
本发明还提供了一种薄膜沉积方法，所述方法包括：在沉积所述薄膜之前采用所述对沉积薄膜反应装置的处理的方法对反应装置进行处理。
本发明提供了一种对沉积薄膜反应装置的处理方法以及薄膜沉积方法，其中所述方法包括在薄膜沉积之前对所述反应装置进行干法清洗；其中，在所述干法清洗中通过增加清洗时间，和/或提高清洗气体浓度，和/或在所述清洗中选用平稳的温度，以将所述反应装置中沉积的颗粒完全清除。通过本发明所述方法沉积薄膜，所述薄膜的表面更加平整，表面的颗粒缺陷极大的降低，提高了薄膜的良率和性能。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
图1a-1b为现有技术中制备得到的薄膜中的缺陷示意图；
图2为现有的TEOS工艺中温度急速下降导致在较低温度下造成更多颗粒缺陷的示意图；
图3为本发明一具体实施方式中TEOS工艺中温度改进示意图，其中左侧为现有技术中温度示意图，右侧为改进后的温度示意图；
图4a为现有技术TEOS工艺中颗粒缺陷趋势图；
图4b为本发明一具体实施方式中TEOS工艺中颗粒缺陷趋势图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明所述改善薄膜沉积时颗粒缺陷的方法。显然，本发明的施行并不限于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
实施例1
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种对沉积薄膜反应装置的处理方法，下面结合附图对本发明所述方法作进一步的说明。
在本发明中为了使制备得到的薄膜上没有颗粒缺陷，需要对所述沉积薄膜反应装置进行处理，以清除所述反应装置中残留的颗粒，避免在薄膜沉积过程中落在所述薄膜上造成颗粒缺陷。
现有技术中虽然也有对所述反应装置进行处理的方法，但是所述方法处理均不够彻底，在薄膜沉积过程中仍然会引起颗粒缺陷。
其中，所述反应装置至少包括反应腔室以及排气管路，具体地可以为本领域常用的反应装置，并不局限于某一种。
在该实施例中，所述沉积薄膜的反应装置可以为CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子体辅助化学气相沉积)沉积系统，在反应装置中包含用于沉积各种薄膜的腔室，所述腔室包括侧壁和底壁，在腔室的顶部设置有面板，在所述面板上设有多个穿过所述面板的气体喷头组件，用于将反应气体、清洗气体和载气输送至所述处理区域，在所述反应腔室的底部设置有排气管路。
为了提高对所述反应装置的清洗效率，首先增加清洗时间，在该过程中通常选用干法清洗的方法。
在该实施例中，首先提高所述干法清洗的时间，以去除所述反应装置中残留的颗粒，具体地，现有技术中通常按照标准清洗时间进行所述清洗步骤，所述清洗时间一般为70min，具体地，分为三个清洗步骤，第一清洗步骤、第二清洗步骤和第三清洗步骤；所述第一清洗步骤选用HF，清洗时间为35min；所述第二清洗步骤选用HF，清洗时间为10min；所述第三清洗步骤选用HF和F2，清洗时间为25min。
在该实施例中，将现有技术中的清洗时间由70min延长至90-120min，作为优选，所述干法清洗时间为105min。
进一步，所述干法清洗包括第一清洗步骤、第二清洗步骤和第三清洗步骤；其中，所述第一清洗步骤选用HF，清洗时间为25-35min，优选为30min；所述第二清洗步骤选用HF，清洗时间为35-45min，优选为40min；所述第三清洗步骤选用HF和F2，清洗时间为30-40min，优选为35min。
在该实施例中，所述干法清洗中选用F2和HF作为清洗气体，同时，所述干法清洗中还选用氮气作为稀释气体，并且通过稀释气体对清洗气体的浓度进行调节，现有技术中在通入F2和HF作为清洗气体的同时通入0.5-2slm的N2作为载气以及稀释气体，在本发明所述方法中降低所述氮气的流量，来提高所述清洗气体的浓度，例如将所述氮气的气体流量从现有技术的5.8slm降到0.5-2slm，作为优选将所述氮气的气体流量降为1slm。
需要说明的是，本发明是通过降低所述稀释气体的流量来提高清洗气体的浓度，上述仅仅为示例性的说明，并不局限与该示例和示例中的数值范围，本领域技术人员可以根据需要沉积的薄膜以及反应装置的内部环境进行设置，以提高薄膜沉积质量。
进一步，为了提高对所述反应装置的处理效果，还可以进一步通过设置清洗温度的方式以进一步提高清洗效果，其中现有技术在所述清洗过程中的温度变化如图2左侧附图所示，其中在清洗过程中温度有一个急速的下降，通过所述方法清洗后制备得到的薄膜表面形成有很多的颗粒缺陷，如图2右侧附图所示，从而导致薄膜性能降低，本发明为了解决该问题对清洗过程中的温度进行了改进，例如在清洗过程中保持清洗温度在较小的范围内浮动，以基本保持不变，保证所述清洗在比较平稳的情况下进行，如图3所示，其中左侧为现有技术中的温度变化示意图，右侧为本发明的实施方式中的温度示意图，从附图中可以看出该实施例中所述清洗在平稳的温度下进行。
作为优选，所述清洗中选用的温度为445℃-455℃，优选为450℃。
至此，完成了本发明实施例的对薄膜沉积反应装置的处理方法。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。
实施例2
本发明还提供了一种薄膜沉积方法，包括在沉积所述薄膜之前对反应装置进行处理的步骤，其中所述对反应装置进行处理的步骤选用实施例1中所述的方法。
其中，图4a为现有技术TEOS工艺中的颗粒缺陷趋势图；图4b为本发明一具体实施方式中TEOS工艺中的颗粒缺陷趋势图，通过附图可以看出通过本发明所述方法沉积得到的薄膜的表面更加平整，表面的颗粒缺陷极大的降低，提高了薄膜的良率和性能。
进一步，所述方法还可以应用于各种半导体器件的制备，通过所述方法制备得到的器件的表面更加平整，表面的颗粒缺陷极大的降低，提高了器件的良率和性能。
本发明提供了一种对沉积薄膜反应装置的处理方法以及薄膜沉积方法，其中所述方法包括在薄膜沉积之前对所述反应装置进行干法清洗；其中，在所述干法清洗中通过增加清洗时间，和/或提高清洗气体浓度，和/或在所述清洗中选用平稳的温度，以将所述反应装置中沉积的颗粒完全清除。通过本发明所述方法沉积薄膜，所述薄膜的表面更加平整，表面的颗粒缺陷极大的降低，提高了薄膜的良率和性能。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (9)
1.一种对沉积薄膜反应装置的处理方法，包括：对所述反应装置进行干法清洗；
其中，在所述干法清洗中通过增加清洗时间，或在所述干法清洗中通过增加清洗时间和提高清洗气体浓度，或在所述干法清洗中通过增加清洗时间和在所述清洗中保持平稳的温度，或在所述干法清洗中通过增加清洗时间和提高清洗气体浓度以及在所述清洗中保持平稳的温度，以将所述反应装置中残留的薄膜完全清除，以去除沉积薄膜表面的颗粒缺陷；
增加清洗时间之后所述干法清洗包括第一清洗步骤、第二清洗步骤和第三清洗步骤；
其中，所述第一清洗步骤选用HF，清洗时间为25-35min；
所述第二清洗步骤选用HF，清洗时间为35-45min；
所述第三清洗步骤选用HF和F2，清洗时间为30-40min。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述干法清洗中选用氮气作为稀释气体。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述干法清洗中通过降低所述稀释气体的流量提高所述清洗气体浓度。
4.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述氮气的气体流量为0.5-2slm。
5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述氮气的气体流量为1slm。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述干法清洗时间为90-120min。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述干法清洗中选用的温度为445℃-455℃。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法中对所述反应装置的反应腔室和排气管道进行所述干法清洗。
9.一种薄膜沉积方法，所述方法包括：在沉积所述薄膜之前选用权利要求1至8之一所述的方法对反应装置进行处理。
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