监控化学气相沉积反应腔室洁净度与洗净工艺时间的方法技术

本发明专利技术提供一种监控化学气相沉积反应腔室洁净度与洗净工艺时间的方法，其利用一种会因为反应腔室杂质污染物存在，而造成材料折射率产生改变的监控层，来对反应腔室洁净度进行监控，以达到避免因反应腔室洗净时间不足，所造成的后续沉积层成品率不佳的缺点，并进而提供所需洗净工艺时间长度的相关讯息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及一 种利用会因反应腔室洁净度而导致折射系数值产生变化的沉积薄膜层来监控化学气相沉积腔 室洁净度与洗净工艺时间的方法。
技术介绍
所谓化学气相沉积(Chemical Vapor D印osition, CVD)的技术，顾名思义，乃是利用化 学气相沉积法，在反应腔室内将反应物生成，并沉积于晶片表面上。因此不管化学气相沉积 是依据操作压力区分为常压(Atmospheric)与低压(Low Pressure)或者依反应腔室结构分 为水平式(Horizontal)、直立式(Vertical)、直桶式(Barrel)、管状式(Tubular)、 烘盘式(Pancake)及连续式(Continuous),还是依反应腔室壁温度也可将化学气相沉积工 艺区分为热壁式(Hot Wall)与冷壁式(Cold Wall)两种，反应腔室可以说是位居整个化学 气相沉积工艺的心脏位置，其是整个工艺成品形成的位置所在，因此反应腔室的洁净与否成 为化学气相沉积法最根本且最直接影响反应生成膜成品优劣的关键。然而，现有技术对反应腔室洁净度与否，是通过经验值判断，也就是采用反应生成膜成 品优劣平均来决定反应腔室洗净工艺于某一特定运作次数后开始的时序，例如一般高密度等 离子化学气相沉积工艺在沉积每5片晶片后，进行高密度等离子化学气相沉积反应器的清洗， 以去除沉积于反应器壁上的氧化硅，但这样的方式并无法即刻获知反应腔室污染物，如悬浮 微粒，含量已超过接受值，而导致工艺失效与无谓的工艺成本上的浪费。此外，在洗净工艺所需时间长短上，也采经验值的方式进行设定，但这样的设定并无法 设定精确、足够的洗净工艺时间，导致将产生清净不足或者过份洗净，而产生工艺上的产能 的降低，且过份的洗净工艺对化学气相沉积机台也不疑是一种重大损伤。因此本专利技术针对上述问题，提出一种监控化学气相沉积反应腔室洁净度与洗净工艺时间 的方法，来有效解决化学气相沉积反应腔室内潜藏污染的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种监控化学气相沉积反应腔室洁净度与洗净工艺时间的 方法，其能够有效的监控化学气相沉积反应腔室洁净度，以避免因化学气相沉积反应腔室污染所引起的后续沉积薄膜污染。本专利技术的另一目的在于，提供一种监控化学气相沉积反应腔室洁净度与洗净工艺时间的 方法，其能够快速的判断反应腔室是否已经到达足够的洁净度。本专利技术的再一目的在于，提供一种监控化学气相沉积反应腔室洁净度与洗净工艺时间的 方法，其能够有效的监控不同化学气相沉积工艺反应后，需进行的反应腔室洗净工艺时间。为达上述目的，本专利技术提供一种监控化学气相沉积反应腔室洁净度的方法，其方法包括 有下列步骤提供一己经过洗净工艺的化学气相沉积反应腔室；在反应腔室内置入一晶片;在晶 片上沉积一监控层以及对该监控层进行折射系数值测量，以通过该折射系数值是否偏高，来 判断该反应腔室是否已达到高洁净度。本专利技术还提供另一种判断洗净时间是否太过或不足，其方法包括有下列步骤首先选定两 不同时间长度，对经过相同工艺程序的反应腔室进行洗净工艺；在已进行不同洁净工艺时间 的反应腔室内分别置入一晶片，并在晶片上形成监控层；以及测量两监控层的折射系数值， 通过两折射系数值是否偏高，来判断该洗净时间是否不及或太过。本专利技术提供的，其能够有效的 监控反应腔室洁净度，以确保后续工艺的成品率，并控制洗净工艺所需时间，以有效的提高 生产效率，并减少洗净过程对反应腔室造成的损伤。以下结合附图及实施例进一步说明本专利技术。附图说明图1为利用本专利技术来监控反应腔室洁净度的步骤示意图。图2为利用氮氧化硅监控层的折射率与经不同清洗过程时间关系示意图。图3为利用本专利技术来判断洗净时间是否太过或不足的步骤示意图。具体实施例方式一种，可广泛使用于半导体工 艺中各种材料的化学气相沉积工艺，于此将以高密度等离子化学气相沉积(High density plasma chemical vapor d印osition ; HDP CVD)为范例进行说明，因此本领域的技术人员 应当知道本专利技术方法中的许多的步骤是可以改变的，如反应腔室操作压力、热处理的的方式 等，这些一般的替换无疑地均不脱离本专利技术的精神及范畴。在此，先以本专利技术的方法来监控化学反应腔室是否到达洁净度来进行说明，在高密度等离子化学气相沉积拥有良好的填沟能力，可在填充过程不会有空隙产生，因此在半导体沉积 工艺内使用相当广泛，例如在氧化硅填沟(gap fill)工艺时，高密度等离子化学气相沉积 所形成的氧化硅能够具有热氧化方式所形成的氧化硅性质相近，且具有极佳的致密度。当高 密度等离子化学气相沉积工艺在沉积每5片晶片，必须进行高密度等离子化学气相沉积反应 腔室的洗净工艺，以去除沉积于反应器壁上的氧化硅。首先，请参阅图l，如步骤S1所示，对一经过高密度等离子化学气相沉积工艺后的反应 腔室进行一洗净工艺，其清洗过程一般为关闭阀门(close gate valve)，使反应器形成一 封闭系统，接着，在反应腔室中增加压力(pressurize)，并进行等离子点火(strike)及 加入预进行清洗反应(transition)的反应气体而进行清洗反应(clean)。此外，亦可搭配使用微波(MV channel purge)使反应气体解离为自由基的形式，以促 进清洗反应速率，在清洗反应过程中亦使用涡轮帮浦(Turbo pump)将清洗反应所产生的气 体抽离反应器。待清洗反应经过一段时间后，如步骤S2所示，将一晶片置入反应腔室内进行一监控层化 学沉积工艺，其中该晶片可以为一控片，而该监控层的材料可选自任何对杂质污染物存在相 当敏锐的材料，且污染物的存在会导致材料折射系数产生变化的材料，例如氮氧化硅。随后 如步骤S3所示，对该监控层进行折射系数值测量，当该折数系数值为正常值则表示该反应腔 室的洁净度巳足够，如果偏高则表示，对该反应腔室所进行的洗净过程时间并不足以将沉积 于反应腔室内的杂质沉积物去除。以下将以沉积材料为氮氧化硅的监控层为范例来对经过不同清洗反应时间的反应腔室进 行洁净度监控，请参阅图2所示，由图中可发现当清洗工艺时间不足时，残留的污染物将使 得氮氧化硅监控层的折射系数值偏高，而随着清洗时间已使反应腔室污染物降到一可接受范 围时，也是高洁净度时，所沉积的氮氧化硅监控层的折射系数将不会因为延长清洗时间而有 任何变化。因此，本专利技术除了可用来监控反应腔室是否达到高洁净度，更者也可以用来作为设定清 洗时间的参考依据，其利用本专利技术来判断洗净时间是否不足或者过份冗长的实施例，其实施 方法请参阅图3，首先如步骤S4所示，选定两不同洗净时间(tl， t2，其中tKt2)来对经 过相同工艺程序的反应腔室来进行洗净，随后如步骤S5，在该经过不同洗净时间的反应腔室 内进行监控层化学沉积工艺，以获得两个监控层(Fl， F2)，其中该晶片可以为一控片，而 该监控层的材料可选自任何对杂质污染物存在相当敏锐的材料，且污染物的存在会导致材料 折射系数产生变化的材料，例如氮氧化硅。随后如步骤S6所示，对该两监控层进行折射系数值测量，所测得的折射系数值分别为rl、 r2;随后如步骤S7所示，利用当该折数系数值rl、 r2与正常无污染物情况下所形成的监控层折射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监控化学气相沉积反应腔室洁净度的方法，其特征在于包括下列步骤：提供一已经过洗净工艺的化学气相沉积反应腔室；于该反应腔室内置入一晶片；于该晶片上沉积一监控层；对该监控层进行折射系数值测量，以通过该折射系数值是否偏高，来判断该反应腔室是否已达到高洁净度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，张炳一，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]