[發(fā)明專利]沉積環(huán)退火處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610029905.7
• 申請日: 2006-08-10
• 公開（公告）號: CN100560791C
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳順發(fā);張強
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: C23C14/58
• 分類號: C23C14/58;H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種沉積環(huán)退火處理方法。

背景技術(shù)

薄膜沉積(Thin?Film?Deposition)技術(shù)已是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一。薄膜沉積技術(shù)可分為物理氣相沉積(Physical?Vapor?Deposition，PVD)以及化學(xué)氣相沉積(Chemical?Vapor?Deposition，CVD)。前者主要是藉由物理現(xiàn)象進行薄膜沉積，而后者主要是以化學(xué)反應(yīng)的方式進行薄膜沉積。

圖1為現(xiàn)有沉積設(shè)備的支撐裝置的剖面示意圖，如圖1所示，支撐裝置位于沉積反應(yīng)室10內(nèi)，此支撐裝置包括支撐臺40和沉積環(huán)30；欲進行薄膜沉積的基板20置于支撐臺40上，且位于沉積環(huán)30的內(nèi)部。沉積環(huán)可拆卸地配置于支撐臺上。沉積環(huán)的主要作用為避免薄膜沉積于支撐臺上未被基板覆蓋的部分，以保證沉積過程中反應(yīng)室內(nèi)的真空度，同時還可節(jié)省清理支撐臺所需的時間與成本，以提高基板進行薄膜沉積的產(chǎn)量；此外，沉積環(huán)還起到進一步固定基板的作用。

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，現(xiàn)有的沉積環(huán)通常由陶瓷材料構(gòu)成，沉積環(huán)應(yīng)用于實際生產(chǎn)前，為釋放表面應(yīng)力，以避免在沉積過程中應(yīng)力集中部位會產(chǎn)生變形、裂紋或開裂，需經(jīng)過退火處理。退火處理是指將欲處理材料升溫至充分高的溫度，再將其慢慢冷卻；加溫過程中，材料內(nèi)部粒子隨溫度的升高變?yōu)闊o序狀，內(nèi)能增加，而在慢慢冷卻過程中材料內(nèi)部粒子漸趨有序，在每個溫度都達到平衡態(tài)，最后降溫至常溫時達到基態(tài)，內(nèi)能減為最小。即退火處理是以減小內(nèi)能的方式釋放表面應(yīng)力，以使沉積環(huán)適應(yīng)實際生產(chǎn)的需要。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中沉積環(huán)退火處理流程示意圖，如圖2所示，現(xiàn)有的沉積環(huán)退火處理方法為：首先，將沉積環(huán)由常溫升溫至200攝氏度，升溫時間控制為0.5小時；然后，升溫至200攝氏度后，維持此溫度2小時；最后，將沉積環(huán)由200攝氏度降溫至常溫，降溫時間控制為2小時。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中晶片沉積缺陷示意圖，如圖3所示，實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，利用PVD方法沉積鋁(AL)膜時，晶片50邊緣處鋁膜60表面易形成沉積缺陷70，研究發(fā)現(xiàn)，由于沉積環(huán)的退火溫度僅為200攝氏度，而沉積過程中反應(yīng)室溫度超過300攝氏度，由此判斷此沉積缺陷形成的原因為：沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分在沉積反應(yīng)室溫度下?lián)]發(fā)，造成在沉積過程中除了被沉積的原子被轟擊外，還有其他成分的原子撞擊基片表面，而引起鋁膜沉積不均勻。

申請?zhí)枮椤?2806155.1”的中國專利申請中提供了一種沉積環(huán)處理方法，為釋放表面應(yīng)力進行退火處理的溫度范圍為120-300攝氏度，退火時間為1-4小時。該方法提供的退火溫度范圍仍低于沉積過程中反應(yīng)室溫度，仍無法控制沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分在沉積反應(yīng)室溫度下的揮發(fā)，由此，需要一種沉積環(huán)退火處理方法，可用以控制沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分在沉積過程處理溫度下的揮發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種沉積環(huán)退火處理方法，可在沉積過程發(fā)生前去除在沉積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分。

本發(fā)明提供的一種沉積環(huán)退火處理方法，包括：

確定沉積反應(yīng)室溫度；

將沉積環(huán)由常溫升溫至退火溫度，所述退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫度；

維持退火溫度；

將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫。

所述將沉積環(huán)由常溫升溫至退火溫度的升溫時間范圍為1～4小時；所述退火溫度高于所述沉積反應(yīng)室溫度，且低于沉積環(huán)材料熔點；所述退火溫度范圍為300～1200攝氏度；所述維持退火溫度的時間范圍為4～10小時；所述將沉積環(huán)由退火溫度降至常溫的降溫時間范圍為2～8小時。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.本發(fā)明方法提供的退火溫度高于沉積反應(yīng)室溫度，可在沉積過程發(fā)生前去除在沉積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分，減少沉積時沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料的揮發(fā)，保證沉積過程中真空室內(nèi)的真空度，有效控制沉積缺陷的產(chǎn)生；

2.本發(fā)明方法提供的沉積環(huán)退火溫度持續(xù)時間長，可保證在沉積溫度下易揮發(fā)的沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料部分組分的充分揮發(fā)，減少沉積過程中沉積環(huán)內(nèi)陶瓷材料的揮發(fā)；沉積環(huán)退火處理的升溫及降溫時間長，可避免造成沉積環(huán)在短時間內(nèi)溫度變化過快，致使沉積環(huán)內(nèi)各部分具有不均勻的應(yīng)力分布，以保證沉積環(huán)表面應(yīng)力的緩慢釋放，避免沉積環(huán)表面產(chǎn)生變形、裂紋、開裂或其他破壞；