一種cvd反應腔體清潔方法
2023-12-03 17:31:46 2
專利名稱：一種cvd反應腔體清潔方法
技術領域：
本發明涉及半導體製作工藝技術領域，更具體的說是涉及一種CVD反應腔體清潔方法。
背景技術：
化學氣相澱積(CVD, Chemical Vapor Desposition)是通過氣體混合的化學反應在矽片表面沉積一層固體膜的工藝。隨著半導體工業的發展，利用化學氣相澱積技術生成薄膜材料在半導體工業中也有著廣泛的應用。
在進行化學氣相澱積的工藝工程中，隨著反應的進行在反應腔體內會產生一些雜質微粒。如果不能將反應腔體內的雜質顆粒清除乾淨，就可能會影響CVD的製作工藝。
隨著半導體工藝的發展，薄膜生產速率逐漸提高，產量的不斷增大，與此同時反應腔體內的雜質顆粒也相應的增多，而現有清潔CVD反應腔體的方法清潔反應腔體後，反應腔體內的雜質顆粒仍較多，不能滿足半導體工藝對精細度的要求。發明內容
有鑑於此，本發明提供一種CVD反應腔體清潔方法，該方法對反應腔體的清潔力度較強，能減少反應腔體內的雜質顆粒的數量。
為實現上述目的，本發明提供了一種CVD反應腔體清潔方法，包括
A、按照正常清潔過程中所需的溫度和壓力範圍，設置CVD反應腔體的溫度參數和壓力參數；
B、向所述反應腔體內通入清潔氣體,所述清潔氣體的流量由正常清潔時所需流量逐漸增大至預設流量；
C、通入預設時間的所述清潔氣體後，抽去反應腔體內的所述清潔氣體，以清除所述反應腔體內雜質顆粒；
D、重複步驟B和C，直至將所述反應腔體中的雜質清潔乾淨；
其中，在通入所述清潔氣體的過程中，保持所述反應腔體內的溫度和壓力的變化範圍在預設誤差範圍內。
優選的，所述清潔氣體為氮氣。
優選的，所述通入預設時間的所述清潔氣體的過程具體為
以正常清潔時所需的流量通入清潔氣體，將通入的所述清潔氣體的流量逐漸增大至預設流量，並繼續以所述預設流量向反應腔體內通入清潔氣體直至通入清潔氣體的時間達到預設時間。
優選的，所述清潔氣體的流量由正常清潔時所需的流量逐漸增大到預設流量的時間為5至6秒。
優選的，所述預設時間為20秒至30秒。
優選的，重複步驟B和C的次數為5至6次。
優選的 ，通入清潔氣體的過程中，所述反應腔體內的溫度的浮動範圍在±3°內， 所述反應腔體內的壓力浮動範圍在±10mT。
優選的，當對採用MOCVD工藝的反應腔體進行清潔時，反應腔體內的溫度保持在 450±3°內，壓力參數為保持在3000± IOmT內。
優選的，當對採用MOCVD工藝的反應腔體進行清潔時，正常清潔時所需的清潔氣體的流量為500sccm ；
所述預設流量大於500sccm。
優選的,所述預設流量為900sccm。
經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開提供了一種CVD反應腔體清潔方法，在設定的溫度參數和壓力參數下，向反應腔體內通入清潔氣體的流量由正常清潔時所需的流量逐漸增大至預設流量，在通入預設時間的清潔氣體後，抽去反應腔體內的清潔氣體，並重複向反應腔體內通入清潔氣體和抽去清潔氣體的步驟，以清除反應腔體內的雜質微粒。由於本發明在通入清潔氣體時，清潔氣體的流量是由正常清潔時所需的流量逐漸增大至預設流量，清潔氣體的流量逐漸增大，對反應腔體內部附著的雜質顆粒的衝擊力逐漸增大，增加了清潔力度。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖I為本發明一種CVD反應腔體清潔方法的一個實施例的步驟流程圖2為本發明一種CVD反應腔體清潔方法的另一實施例的步驟流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
現有技術中清潔CVD反應腔體內生成的雜質顆粒時，不能徹底的清除反應腔體內雜質顆粒。
發明人經研究發現，出現上述問題的原因是，現有技術中的清潔氣體對反應腔體內雜質顆粒的清潔力度不夠，具體說來，現有技術在清潔CVD腔體時，一般會在設定的溫度和壓力下，以恆定的較低的流量向反應腔體內通入清潔氣體，但是當通入到反應腔體的流速較低時，對反應腔體內的雜質微粒的衝刷力度不夠，不能將一些附著在反應腔體內雜質顆粒去除，清潔力度不夠，很可能影響後續的CVD工藝過程。
為了增大對反應腔體內的雜質顆粒的衝擊力，可以增大通入的清潔氣體的流量, 但是如果直接將通入反應腔體內的清潔氣體的流量增大到某一流量，會對反應腔體內的壓力帶來很大影響，可能需要重新確定反應腔體內的合理的一個壓力值，而重新確定反應腔體內的壓力值可能需要耗費較多的人力和物力資源。
為了能增大對反應腔體內的雜質微粒的衝擊力，同時不對反應腔體內的壓力造成很大的影響，發明人將向反應腔體內通入清潔氣體的流量由正常清潔時所需的流量逐漸增大至預設流量，這樣可以避免流量直接增大給反應腔體的壓力造成影響，同時又增大了反應腔體內通入的清潔氣體的流量，從而增大了對反應腔體內附著的雜質顆粒的衝擊力，增強了清潔力度。
為實現上述目的，本發明提供了一種CVD反應腔體清潔方法，包括
A、按照正常清潔過程中所需的溫度和壓力範圍，設置CVD反應腔體的溫度參數和壓力參數；
B、向所述反應腔體內通入清潔氣體,所述清潔氣體的流量由正常清潔時所需流量逐漸增大至預設流量；
C、通入預設時間的所述清潔氣體後，抽去反應腔體內的所述清潔氣體，以清除所述反應腔體內雜質顆粒；
D、重複步驟B和C，直至將所述反應腔體中的雜質清潔乾淨；
其中，在通入所述清潔氣體的過程中，保持所述反應腔體內的溫度和壓力的變化範圍在預設誤差範圍內。
通過本發明的清潔方法可以在不改變正常清潔過程中的溫度和壓力參數下，將向反應腔體內通入清潔氣體的流量由正常清潔時所需的流量逐漸增大至預設流量，進而增大對反應腔體的雜質顆粒的衝擊力，增大了對反應腔體的清潔力度。
參見圖1，為本發明一種CVD反應腔體清潔方法的一個實施例的流程示意圖，該方法包括
步驟101 :按照正常清潔過程中所需的溫度和壓力範圍，設置CVD反應腔體的溫度參數和壓力參數。
需要說明的是，在通入所述清潔氣體的過程中，反應腔體內的溫度和壓力的變化範圍可以保持在預設誤差範圍內。
化學氣象澱積CVD工藝有多種，如金屬有機物化學氣相澱積M0CVD、高密度等離子體化學氣象澱積HDPCVD等。CVD工藝過程中一些雜質顆粒可能會附著在反應腔體內表面， 或者是懸浮在反應腔體內，為了去除反應腔體內的雜質顆粒，需要在反應腔體不進行工藝反應時，對反應腔體進行清潔。
對於不同的CVD工藝，在對反應腔體進行清潔時，設定的反應腔體的溫度參數和壓力參數可能會有的差異，但是無論是基於哪種CVD工藝，在對反應腔體進行清潔時，都可以按照正常清潔過程中所需的溫度和壓力範圍，設置CVD反應腔體的溫度參數和壓力參數，也就是說本發明在對反應腔體進行清潔時，設定的溫度參數和壓力參數都與現有技術中進行清潔過程中設定溫度參數和壓力參數相同。在向反應腔中通入清潔氣體進行清潔時，壓力參數和溫度參數的變化範圍需維持的設定的範圍內，其中，反應腔體內的溫度的浮動範圍可以在±3°內，反應腔體內的壓力浮動範圍可以在±10mT。
以金屬有機化合物氣相澱積為例，當對反應腔體進行清潔時，可以將反應腔體內的溫度參數可以設定450度，壓力參數可以設定在3000mT( S卩，3000mtorr)。在向反應腔體內通入清潔氣體進行清潔的過程中，反應腔體內的溫度和壓力可以有一定浮動範圍。具體的，反應腔體內的溫度可以保持在為450±3度內，壓力可以保持為3000± IOmT內。對於其他的CVD工藝可以根據實際需要設定對反應腔體進行清潔時的溫度參數和壓力參數。
步驟102 :向反應腔體內通入清潔氣體，清潔氣體的流量由正常清潔時所需流量逐漸增大至預設流量。
為了將反應腔體內的雜質顆粒去除，需要向反應腔體內通入清潔氣體,該清潔氣體可以是化學性質比較穩定的氣體，或者是可以與雜質顆粒反應的氣體。如，一般的清潔氣體可以為氮氣，當然也可以根據需要選擇其他惰性氣體作為清潔氣體。
向反應腔體內通入的氣體流量是由正常清潔時所需的流量逐漸增大的，其中，正常清潔時的流量是指，在現有技術中對CVD反應腔體進行清潔時，向反應腔體內通入的清潔氣體的恆定的流量值。基於不同CVD工藝的反應腔體，當對反應腔體進行清潔時，向反應腔體內通入氣體的恆定流量值可能會不相同，但本發明中某種CVD工藝的反應腔體，最初通入的清潔氣體的流量與現有技術中對該CVD工藝的反應腔體清潔過程中通入的氣體流量相同。
以對採用MOCVD工藝的反應腔體進行清潔為例，現有技術中在對反應腔體進行清潔的過程中，正常清潔時所需的清潔氣體的流量為500sCCm，也就是說，現有技術中對進行 MOCVD工藝的反應腔體進行清潔時，會以500SCCm的恆定流量向反應腔體內通入清潔氣體 (如，氮氣)。
本發明實施例中為了增強對反應腔體內的雜質顆粒的清潔力度，將通入反應腔體內的清潔氣體的流量由正常清潔時的流量逐漸增大至預設流量，該預設流量大於正常清潔時所需的流量值，當然，預設流量具體為多少可以根據不同的CVD工藝設定不同的流量值。 仍以MOCVD為例，當正常清潔時所需的流量為500SCCm時，預設流量只要大於500sCCm即可，考慮到實際應用場景，該預設流量最好不要大於lOOOsccm，具體的可以將預設流量設定為 900sccm。
步驟103 :通入預設時間的所述清潔氣體後，抽去反應腔體內的所述清潔氣體，以清除所述反應腔體內雜質顆粒。
向反應腔體內通入預設時間的清潔氣體後，就可以利用泵將反應腔體內的抽去， 這樣一些雜質顆粒就會隨著清潔氣體被從反應腔體內抽出。
通入清潔氣體的時間(也就是預設時間)的長短也可以根據需要進行設定，一般預設時間可以為20秒至30秒。
步驟104 :重複步驟102和103，直至將所述反應腔體中的雜質清潔乾淨。
為了能將反應腔體內的雜質顆粒清除的較為徹底會重複步驟102和步驟103的操作，反覆進行反應腔體內通入清潔氣體，並抽去清潔氣體的步驟，以保證反應腔體內的雜質顆粒被徹底清除。重複步驟102和步驟103的次數並不加以限定，一般情況下，重複步驟 102和步驟103的次數為5至6次即可滿足對反應腔體的清潔要求。
需要說明的是，向反應腔體內通入預設時間的清潔氣體可以是以正常清潔時所需的流量向反應腔體內通入清潔氣體，並逐漸增大通入的清潔氣體的流量，當通入清潔氣體的時間達到預設時間時，清潔氣體的流量上升至預設流量。
當然，通入預設時間的所述清潔氣體也可以是以正常清潔時所需的流量通入清潔氣體，將通入的所述清潔氣體的流量逐漸增大至預設流量，並繼續以所述預設流量向反應腔體內通入清潔氣體直至通入清潔氣體的總時間達到預設時間。其中，清潔氣體的流量由正常清潔時的流量逐漸增大至預設流量可以為清潔氣體的流量在指定時間內由正常清潔時所需的流量逐漸增大至預設流量，指定時間的時長小於向反應腔體內通入清潔氣體的預設時間的時長，指定時間可以為5至6秒，通入清潔氣體的總時間，即預設時間可以為20 秒至30秒例如，清潔氣體的流量在5至6秒內由正常清潔時所需的流量逐漸增大到預設流量，當清潔氣體的流量達到預設流量後繼續以預設流量向反應腔體內通入清潔氣體，直到通入清潔氣體的總時間達到20秒至30秒。
為了清楚的描述對CVD反應腔體清潔的過程，參見圖2，為本發明一種CVD反應腔體清潔方法的另一實施例的流程示意圖，本實施例以對MOCVD工藝的反應腔體進行清潔為例進行介紹，包括
步驟201 :按照對MOCVD反應腔體進行正常清潔過程中所需的溫度和壓力範圍，將 MOCVD反應腔體的溫度參數設置在450°，將反應腔體的壓力參數設置在在3000mT ；
需要說明的是，在對反應腔體進行清潔的過程中，反應腔體內的溫度和壓力可以有一定的變化範圍，如，反應腔體內的溫度可以保持在450±3度內，壓力可以保持為 3000 ± IOmT 內。
步驟202 向所述反應腔體內通入清潔氣體，所述清潔氣體的流量在5秒至6秒內由500sccm逐漸增大至預設流量；
其中，清潔氣體可以為氮氣，預設流量可以為900sCCm。
步驟203 :以預設流量繼續向反應腔體內通入清潔氣體，當通入清潔氣體的總時間達到預設時間時，抽去反應腔體內的所述清潔氣體，以清除所述反應腔體內雜質顆粒；
其中，預設時間可以為20秒至30秒。
步驟204 :重複步驟202和步驟203，直至將所述反應腔體中的雜質清潔乾淨。
對於其他的CVD工藝的反應腔體，只是設置的反應腔體的溫度參數和壓力參數、 以及正常清潔時所需的清潔氣體的流量可能會有所不同，其他的流程步驟與MOCVD基本相似，在此不在贅述。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種CVD反應腔體清潔方法，其特徵在於，包括 A、按照正常清潔過程中所需的溫度和壓力範圍，設置CVD反應腔體的溫度參數和壓力參數； B、向所述反應腔體內通入清潔氣體，所述清潔氣體的流量由正常清潔時所需流量逐漸增大至預設流量； C、通入預設時間的所述清潔氣體後，抽去反應腔體內的所述清潔氣體，以清除所述反應腔體內雜質顆粒； D、重複步驟B和C，直至將所述反應腔體中的雜質清潔乾淨； 其中，在通入所述清潔氣體的過程中，保持所述反應腔體內的溫度和壓力的變化範圍在預設誤差範圍內。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述清潔氣體為氮氣。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述通入預設時間的所述清潔氣體的過程具體為 以正常清潔時所需的流量通入清潔氣體，將通入的所述清潔氣體的流量逐漸增大至預設流量，並繼續以所述預設流量向反應腔體內通入清潔氣體直至通入清潔氣體的時間達到預設時間。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述清潔氣體的流量由正常清潔時所需的流量逐漸增大到預設流量的時間為5至6秒。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述預設時間為20秒至30秒。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，重複步驟B和C的次數為5至6次。
7.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，通入清潔氣體的過程中，所述反應腔體內的溫度的浮動範圍在±3°內，所述反應腔體內的壓力浮動範圍在±10mT。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，當對採用MOCVD工藝的反應腔體進行清潔時，反應腔體內的溫度保持在450±3°內，壓力參數為保持在3000± IOmT內。
9.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，當對採用MOCVD工藝的反應腔體進行清潔時，正常清潔時所需的清潔氣體的流量為500SCCm ； 所述預設流量大於500sccm。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述預設流量為900sCCm。
全文摘要
本發明公開了一種CVD反應腔體清潔方法，包括A、按照正常清潔過程中所需的溫度和壓力範圍，設置CVD反應腔體的溫度參數和壓力參數；B、向所述反應腔體內通入清潔氣體，清潔氣體的流量由正常清潔時所需流量逐漸增大至預設流量；C、通入預設時間的所述清潔氣體後，抽去反應腔體內的清潔氣體，以清除反應腔體內雜質顆粒；D、重複步驟B和C，直至將反應腔體中的雜質清潔乾淨。該方法對反應腔體的清潔力度較強，能減少反應腔體內的雜質顆粒的數量。
文檔編號B08B9/00GK102921680SQ201110227478
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月9日 優先權日2011年8月9日
發明者趙強, 劉長安, 陶晟, 周軍, 李文靜 申請人:無錫華潤上華科技有限公司