[发明专利]化学气相沉积室的清洁方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种化学气相沉积室的清洁方法。

背景技术

随着器件关键尺寸的缩小，对晶片表面玷污的控制变得越来越关键。如果在生产过程中引入了颗粒等污染源，就可能引起电路的开路或断路，因而在半导体工艺制造中，如何避免在工艺制造中的污染是必须要关注的问题。随着生产中设备自动化程度的提高，人员与产品的交互变少，防止生产中带来颗粒的重点已更多地放到了生产设备所产生的颗粒上面。如设备腔壁上积累的附着物的脱落就是一个很常见的污染源，为此，在生产过程中，常需要对设备的腔壁进行清洁，去除积累物，以防止因其脱落而导致对晶片的玷污。

在各种生产设备中，化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)设备的颗粒污染问题是关注的重点之一，这是由其的工作原理决定的。化学气相沉积设备通常会用于形成常用的氧化硅、氮化硅、碳化硅和氮氧化硅等薄膜，其通常可分为常压CVD(APCVD)、亚常压CVD(SACVD)、低压CVD(LPCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)和高密度等离子体CVD(HDPCVD)等几大类，各类CVD设备的基本工作原理都基本类似。图1为化学气相沉积设备的结构示意图，如图1所示，进行化学气相沉积工艺时，将晶片装入沉积室101内，利用能量系统102对沉积室引入反应所需的能量，如利用加热系统对沉积室进行加热，再由供气系统103通入气态的含有形成薄膜所需的原子或分子的化学物质，该化学物质在反应室内混合并发生反应，最终在晶片表面聚集形成希望形成的固态薄膜和气态产物，并通过系统的排气系统104将该气态产物排出，最后取出晶片，完成薄膜的制作。在这一薄膜形成过程中，除了在晶片表面形成薄膜外，必然也会在沉积室的内壁表面积累附着物。因此，在多次沉积后，当内壁上的附着物较厚时，易因其发生脱落，对沉积室和晶片造成玷污，形成晶片上的缺陷，降低产品的成品率。另外，对于采用不同反应物进行不同薄膜生长的CVD设备，前一次反应在沉积室内留下的附着物颗粒，还会影响后面的薄膜生长质量，造成交叉污染。为此，一般在生长时间较长或改变了薄膜的生长类型后都需要清洁沉积室，去除其内壁上的附着物，防止颗粒污染的发生。

下面以LPCVD设备为例，对现有的化学气相沉积室的清洁方法进行介绍。LPCVD的反应是属于热壁式的，会有较多的颗粒沉积在炉管的内壁上，需要清洁的频率较高。传统的管道清洁方法是湿法清洁方法，就是每间隔一段时间就将脏的石英炉管由设备中取出，对其进行湿法腐蚀以去除炉管壁上的累积附着物。对于生长氧化硅、氮化硅或氮氧化硅的LPCVD炉管，通常是利用49％的HF酸腐蚀液对其进行浸泡，腐蚀去除内壁上的积累物；去除后，再用大量去离子水对该炉管进行冲洗，并烘干待用。这一传统的湿法清洁方法存在有以下不足：

1、湿法清洁过程较长，且整个清洁过程中该CVD设备无法使用，大大增加了设备的闲置时间，对生产效率不利。

2、炉管一般是由石英制成的，易受损伤，每次炉管清洁对炉管进行的拆卸运送，都可能会导致炉管因人为因素而受损。

3、湿法清洁过程中将炉管浸泡在了HF腐蚀液中，而该HF酸腐蚀液不仅可以腐蚀炉壁上的氧化硅、氧化硅或氮氧化硅附着物，也会对由石英制成的炉管本身有损害，缩短了炉管的使用寿命。

为减少对炉管进行湿法清洁的次数，申请号为200310122688.2的中国专利公开了一种减少炉管内微粒的方法，该方法通过在薄膜沉积前后分别加入一步清洁程序，即利用抽气、充气过程将炉管内杂质清除出去的过程，可以减少对炉管进行湿法清洁次数。但是该方法只能将炉管内悬浮的杂质附着物清除，对于在沉积过程中已附着在炉壁上的附着物没有多大效果，对炉管的清洁作用有限，故而能减少的炉管的湿法清洁次数也是相当有限的，仍需定期对炉管进行湿法清洁。并不能从根本上解决对沉积室进行湿法清洁而引发的一系列问题。

发明内容

本发明提供了一种化学气相沉积室的清洁方法，该方法可以代替湿法清洁方法，对沉积室进行全面的在位清洁，降低了设备的闲置率，提高了生产效率。

本发明提供了一种化学气相沉积室的清洁方法，包括：

对所述沉积室进行抽真空处理；

加热所述沉积室；

通入清洁气体去除所述沉积室内的附着物；

停止通入所述清洁气体，完成清洁。

其中，所述附着物为氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮氧化硅中的一种。

其中，通过所述沉积室的排气口将所述附着物与所述清洁气体反应后生成的产物排出所述沉积室。