[发明专利]半导体热处理设备的清扫方法

说明书

本发明公开一种半导体热处理设备的清扫方法，包括：将承载有晶圆挡片的晶舟移入半导体热处理设备的反应腔室内；将半导体热处理设备的装卸载腔室调节至常压的大气环境；向反应腔室通入吹扫气体以进行清扫；清扫完毕后，将反应腔室的温度调节至预设温度，并将反应腔室的压力调节至常压；将晶舟移入装卸载腔室中，向装卸载腔室通入空气以进行清扫。将晶舟托载晶圆挡片进入反应腔室进行清扫，减少清扫时的腔室体积，增加反应腔室侧壁的气流流速，提高其侧壁颗粒物的去除效果，将承载有晶圆挡片的晶舟移至装卸载腔室内，利用晶圆挡片从反应腔室的热量和含氧的大气环境，使装卸载腔室内的有机物颗粒燃烧去除，有效清除反应腔室和装卸载腔室内的颗粒。

技术领域

本发明属于半导体制造工艺领域，更具体地，涉及一种半导体热处理设备的清扫方法。

背景技术

随着集成电路制造技术不断进步，集成电路特征尺寸不断缩小，对集成电路制造领域的设备各项性能和工艺指标，都提出了更高和更苛刻的要求。需要工艺设备不断改进，工艺过程不断优化，包括成膜均匀性、颗粒数量等在内的各项工艺指标都提出了更高的要求。其中，随着线宽缩小程度越来越大，对颗粒数量的控制要求也越来越严格。为了提高产品良率，将颗粒数量减少并稳定控制在较低水平就更加至关重要。

目前集成电路制造工艺由90nm、65nm向比较先进的40nm、28nm甚至更小线宽制程发展的过程中，对氮化硅工艺需要控制颗粒的数量要求也越来越少，对晶圆表面成膜后颗粒数量的控制和降低是检验氮化硅工艺水准的重要指标之一，特别是对由于膜掉落形成的大尺寸颗粒(0.5um～1um)的控制。

以立式炉的LPCVD(低压化学气相沉积)工艺设备为例，其广泛应用在集成电路生产制造领域中，涵盖从0.35um到14nm～7nm工艺的各种集成电路产品相关制程。其中，氮化硅(SiN)成膜工艺具有成本低、成膜温度范围宽、反应腔室结构较简单可通用等优点，特别是DCS-SiN工艺广泛用于生长器件的隔离层和遮挡层，是目前应用最普遍的LPCVD工艺之一。但由于氮化硅的膜质和副生成物的特点，在工艺过程中易形成由副生成物以及腔室表面膜剥落混合组成的颗粒，因此氮化硅工艺成膜是LPCVD工艺中颗粒控制最为困难的膜种之一。通常为了控制颗粒数量，需要定期更换腔室内的石英部件进行清洗，这些定期作业会很大程度影响设备的产能、增加机台的不稳定因素。特别是设备的内环境中，线缆等元件会挥发出有机物，在新设备投入生产初期挥发物较多，这种有机物颗粒会在晶圆冷却和传输过程中掉落在晶圆表面，且该有机物颗粒尺寸更小，更难发现。图1示出了有机物小颗粒成膜后尺寸增大示意图，如图1所示，有机物小颗粒11掉落在沉积前的晶圆表面14，在工艺沉积膜13的有机物颗粒尺寸会增大至有机物大颗粒12，这些颗粒和污染会直接影响产品良率，特别是在超窄线宽的先进制程中愈加明显，需要引起重视和进行改善。

现有技术中定期对装卸载腔室进行人为清扫，清扫完成后恢复氮气环境进行循环过滤。同时针对LPCVD工艺腔室进行定期的维护保养，当腔室表面成膜累积到一定膜厚，形成大规模颗粒掉落之前进行拆卸，采用专用酸液中清洗去除腔室表面累积的沉积膜，并同时去除表面裂纹，从而恢复表面光洁状态，从而减少颗粒数量。

该人为清扫装卸载腔室的方法存在以下缺陷：

1、装卸载腔室的清扫过程只能去除明显的沾污和大尺寸颗粒；

2、装卸载腔室的氮气循环利用侧壁安装的大型过滤器进行循环气体携带过滤去除，只能过滤0.1um以上稍大尺寸颗粒，对于有机物等小尺寸颗粒或挥发性杂质没有去除作用，不能有效清洁晶圆冷却和传输等待的装卸载腔室；

3、增加了设备维护保养频度和时间，缩短周期内正常运行时间，减少了机台产能利用率；

4、在正常产品处理流程中增加了不确定性和不稳定因素；

5、重新清洗更换后，需重新测试沉积结果再处理产品，进一步缩短了设备正常运行时间；

6、同时需要储备更多更换备件，提高了设备运行成本。