[发明专利]提高工艺片成膜均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种提高半导体立式炉设备中工艺片成膜均匀性的方法。

背景技术

目前，以集成电路为核心的电子信息产业已经超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业，成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。在集成电路加工制造方面，特征尺寸不断缩小，使芯片的集成度越来越高，引发了一系列工艺技术障碍和工艺问题。集成电路加工制造是一项与专用设备密切相关的技术，俗称“一代设备，一代工艺，一代产品”。其中，薄膜生成技术是集成电路制造技术中最关键的技术之一，因此对设备提出了更高的要求。以立式氧化炉为例，作为热处理工艺设备，为了保证工艺产品的性能，而对膜厚均匀性、颗粒控制、氧含量控制、升降温速率、稳定性等技术指标提出了更高的要求。

现有的工艺片氧化工艺中，会使工艺片成膜均匀性较差的主要原因是温度场和气流场，而影响温度场、气流场的因素主要为：①设备机械结构的因素，如设备装配时炉体、舟、保温桶是否在同心线上；②保温桶的影响；③升降舟过程中通有小氧的影响。

其中，前两项因素带来的影响可以通过机械设备的调整来改善。对于第三项因素，一般工艺片的氧化工艺是将工艺片放置在晶舟上，通过氧化炉内的升降机构，将晶舟上升到目标高度，进行主氧化工艺。在晶舟升舟或降舟的过程中，氧化炉内会通入小氧(少量氧气)，会在氧化炉内形成不均匀的温度场和气流场，上升或下降中的晶舟就会受到影响，导致成膜均匀性差。因此，如何避免氧化炉内温度场和气流场的影响，从而提高工艺片的成膜均匀性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，而提供一种提高工艺片成膜均匀性的方法，用以减小温度场、气流场分布不均匀对工艺片成膜均匀性的影响。

本发明提供的提高工艺片成膜均匀性的方法，其包括：

步骤S01，向热的氧化炉炉管内通入氮气；

步骤S02，旋转炉管内的工艺片承载舟，并从原始位置升舟至工艺行程位置；

步骤S03，保持旋转工艺片承载舟，对工艺片进行主氧化工艺；

步骤S04，主氧化工艺完成后，保持旋转工艺片承载舟，从工艺行程位置降舟至原始位置。

进一步地，步骤S02包括步骤S021旋转工艺片承载舟，同时以第一速度从原始位置升舟至第一位置，步骤S022保持旋转工艺片承载舟，同时以第二速度升舟至工艺行程位置，其中，该第二速度小于第一速度；步骤S04包括步骤S041主氧化工艺完成后，保持旋转工艺片承载舟，同时以第三速度降舟至第二位置，步骤S042保持旋转工艺片承载舟，同时以第四速度降舟至第三位置，步骤S043停止旋转工艺片承载舟，并以该第三速度降舟至该原始位置，其中，该第三速度小于第四速度。

进一步地，该方法中旋转工艺片承载舟的旋转速率为1-5rpm(转每分)，且各步骤中为同向旋转。

进一步地，该第一速度和第四速度范围为100-150mm/min(毫米每分钟)，该第二速度和第三速度范围为20-50mm/min。

进一步地，该第一位置和第二位置在原始位置上方1550-1600mm之间。

进一步地，该第三位置在原始位置上方10-20mm之间。

进一步地，步骤S02过程中通入少量氧气，步骤S04过程中不通入氧气。

进一步地，该少量氧气为100-500SCCM(标准立方厘米每分钟)；步骤S03中主氧化工艺通入氧气的量为1000-10000SCCM。

进一步地，步骤S02中升舟之前先旋转工艺片承载舟10-60s，旋转速率为1-5rpm。

进一步地，步骤S01之前还包括步骤S00，稳定氧化炉炉管内温度，并开启风机以形成稳定气流。

进一步地，步骤S00中稳定氧化炉炉管内温度于600-800℃，开启风机风速为0.3-0.5m/s。

进一步地，步骤S01中通入的是高纯氮气，其流量为500-1000SLM。

进一步地，步骤S03中所述主氧化工艺包括温度稳定、升温、氧化工艺、降温和温度稳定。

进一步地，步骤S04中降舟之前先稳定氧化炉炉管内温度于600-800℃。

进一步地，步骤S042中降舟至第三位置之后继续旋转工艺片承载舟10-60s，旋转速率为1-5rpm。

进一步地，本方法还包括步骤S05，关闭炉门，通入氮气，以冷却工艺片。