專利名稱：：一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に嚨闹谱鞣椒?br>技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種集成電路用硅拋光片的低溫?zé)崽幚砉に?，以消除硅片表?水霧"而避免硅片被重新清洗、甚至再次拋光。
背景技術(shù)：
：隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，光刻的特征線寬越來越小，人們對硅片表面小直徑的顆粒的控制也越來越嚴(yán)格。表面顆粒是已經(jīng)硅片制造過程中一項重要的控制參數(shù)，為保證硅片表面顆粒，硅片在經(jīng)過拋光后要在超凈環(huán)境下清洗、檢測，然后密封包裝。但是在硅片的儲存、運輸過程中，外包裝的泄露或者封裝前由于環(huán)境濕度過大，導(dǎo)致硅片表面吸附空氣中的水汽，而在硅片表面凝結(jié)，在激光顆粒計數(shù)儀顯示為顆粒和霧缺陷，顆粒的直徑在0.1-0.3um，數(shù)量達幾萬個。但是分析這些缺陷的信噪比，發(fā)現(xiàn)這些缺陷的的噪比比較低，屬于系統(tǒng)的錯誤信號。硅片表面的水霧由很多因素造成，但是硅片的封裝起著主要作用，硅片的標(biāo)準(zhǔn)封裝包括三個部分干燥劑、內(nèi)包裝、外包裝。研究發(fā)現(xiàn)同樣硅片，如果經(jīng)過很好的密封包裝，硅片可以保存18各月，但是如果包裝上有"針眼"或者破裂，環(huán)境中的水汽就在硅片表面生成水霧。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過嚴(yán)格包裝質(zhì)量控制的硅片，表面金屬、顆粒、氧化層厚度保持的很穩(wěn)定。但是也發(fā)現(xiàn)，如果使用錯誤的包裝方法，一定量的有機物和離子會出現(xiàn)在硅片表面，而且表面會產(chǎn)生100，000個直徑在0.1-0.3iim范圍的顆粒。水霧形成的一種解釋為在較高濕度下，親水硅片的表面會有微小水珠的凝結(jié)。這些水珠會導(dǎo)致硅片表面水溶性沾污(有機揮發(fā)物和清洗殘留的水溶性離子)和環(huán)境中的帶電離子在硅片在相應(yīng)位置聚集形成顆粒。硅片表面水溶性雜質(zhì)導(dǎo)致的顆粒主要受到硅片表面雜質(zhì)的濃度、環(huán)境濕度、以及環(huán)境中帶電離子的影響。水霧形成的另一種解釋為在硅片拋光和清洗中氫原子或者氫分子擴散到硅片體內(nèi)，且和摻雜原子形成復(fù)合體。在硅片儲存期間，擴散到硅片內(nèi)部的氫-摻雜劑復(fù)合體分解，且釋放到硅片表面。釋放到硅片的氫會和環(huán)境中的氧或者水汽反應(yīng)，導(dǎo)致硅片表面生長凸起的硅化物。使用激光顆粒計數(shù)儀掃描這些顆粒時，這些凸出的硅化物會反射激光，被激光顆粒計數(shù)儀默認為顆粒。所以在激光顆粒計數(shù)儀下掃描生長水霧后的硅片，發(fā)現(xiàn)硅片表面出現(xiàn)幾萬個小顆粒。硅片表面由空氣濕度增加而導(dǎo)致的顆粒和水霧可以通過HF的漂洗+正常的SC1和SC2清洗，然后干燥可以有效去除。但是多次清洗一般都增加硅片表面的微粗糙度。本發(fā)明提供一種低溫?zé)崽幚砉に噥硐森h(huán)境濕度所導(dǎo)致表面顆粒增加的問題。不僅消除了表面水霧，而且不會增加硅片表面的粗糙度和金屬沾污。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，消除硅片表面的水霧缺陷，提高硅片的利用率。為達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明是一種低溫?zé)崽幚砉に?，熱處理可以在單片爐腔內(nèi)進行，也可以在臥式爐中批量處理。根據(jù)需要熱處理的硅片的數(shù)量和實際條件，可以選擇不同的熱處理方式。對于小量的硅片可以使用單片處理，這樣可以達到節(jié)約時間和節(jié)能的目的。而對于大量的硅片，可以在熱處理爐腔內(nèi)采用批量處理工藝，即一定數(shù)量的硅片(如50片，100片或者更多，硅片的處理量由設(shè)備的容量決定)一次處理，達到快速和節(jié)能的目的。這種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に嚕瑔纹幚頃r，它包括以下步驟(1)、將單片硅片載入爐腔，抽真空，并以氮氣置換；(2)、以1030°C/s升溫速度升溫到100300°C，并恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以1030°C/s降溫速度，降溫到8(TC，然后取出硅片。這種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，多片處理時，它包括以下步驟(1)、將多片硅片載入爐腔后把爐腔內(nèi)的空氣排出；(2)、在氮氣保護狀態(tài)下，以1020°C/s升溫速度，升溫到10030(TC之間，然后恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以1020°C/s的降溫速度降溫，開始降溫到硅片出爐的時間間隔定為3分鐘。具體的工藝方法對于單片熱處理爐腔，爐腔為冷壁，且采用鹵素?zé)艏訜?，能量直接被硅片吸收。利用單片爐可以很好的控制硅片加熱的溫度，升溫速度和恒溫溫度。當(dāng)硅片被載入爐腔后，通過抽真空和氮氣置換將爐腔內(nèi)的空氣置換成氮氣環(huán)境。然后以10-30°C/s升溫速度升溫到100-30(TC恒溫，恒溫一定時間后以10-30°C/s降溫速度降溫到8(TC，然后取出硅片。恒溫時間主要取決于恒溫溫度，降低恒溫溫度相應(yīng)的要延長恒溫時間。300°C的恒溫溫度一般采用5分鐘的恒溫時間，而30(TC以下的溫度恒溫時，恒溫時間一般取5-20分鐘，具體的恒溫時間取決于恒溫溫度。在整個升溫、恒溫和降溫的過程中需要通入氮氣做保護氣氛。臭氧在恒溫過程中通入，通入臭氧的用量與恒溫時的氮氣用量的體積比為2-10%。如果臭氧的比例過高，會導(dǎo)致硅片表面出現(xiàn)氧化膜，恒溫結(jié)束后停止臭氧通入。對于大量硅片的批量處理工藝，需要將硅片載入爐腔后把爐腔內(nèi)的空氣排出。然后以10-20°C/s升溫速度升溫到100-30(TC之間后恒溫。由于臥式爐中硅片的數(shù)量較多，需要降低升溫速度，以保證內(nèi)部硅片均勻受熱。恒溫時間主要由恒溫溫度來決定，降低恒溫溫度相應(yīng)的要延長恒溫時間。相比單片工藝，臥式爐的恒溫溫度要比單片爐的恒溫時間延長3分鐘，即30(TC的恒溫溫度需要恒溫8分鐘，而300°C以下的溫度恒溫的恒溫時間為8-23分鐘，具體的恒溫時間取決于恒溫溫度。整個工藝過程從升溫到降溫結(jié)束都處于氮氣的保護狀態(tài)，恒溫開始時即通入臭氧，臭氧和氮氣的體積比為2%-10%。如果臭氧的比例過高，會導(dǎo)致硅片表面出現(xiàn)氧化膜。恒溫結(jié)束后，停止臭氧通入，且以10-20°C/s的降溫速度降溫。降溫過程中需氮氣流量，以促進降溫和臭氧的稀釋。開始降溫到硅片出爐的時間間隔定為3分鐘左右，以保證爐腔內(nèi)臭氧已經(jīng)全部被氮氣吹走不會進入空氣中。本發(fā)明的優(yōu)點經(jīng)過低溫?zé)崽幚砗蟮墓杵纯芍苯邮褂?，由于氣氛中加入臭氧的濃度和熱處理溫度都比較低，所以臭氧的存在不會影響氧化硅片表面，導(dǎo)致硅片表面氧化膜厚度增加。加入臭氧的目的是利用臭氧氧化表面殘余有機物和可溶性離子，以獲得更好的硅片表面。由于本專利的熱處理的溫度較低，所以不會影響硅片內(nèi)熱施主的分布，也不會影響硅片表面微粗糙度的變化。具體實施方式實施例1抽取5片潔凈硅片，在一種模擬的高濕度環(huán)境下生長"水霧"，然后做低溫?zé)崽幚?。使用激光顆粒計數(shù)儀分別掃描生長前，生長后，以及低溫?zé)崽幚砗蟊砻骖w粒的分布。模擬的高濕度環(huán)境是這樣實現(xiàn)的，將硅片放置在片盒的1-5槽。同時將片盒的存放硅片側(cè)墊高。然后在片盒第25槽位置的底部滴入5ml的超高純?nèi)ルx子水，然后密封保存，密封過程中保證5ml的水不會到硅片表面。保存2天后，開啟片盒測量硅片表面的顆粒，然后在單片爐內(nèi)做低溫?zé)崽幚?。低溫?zé)崽幚頊囟葹?0(TC，恒溫時間為5分鐘，氮氣的流量為30SLM(標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘)，臭氧為3SLM。處理后再次測量表面顆粒分布。表1記錄了硅片表面的原始顆粒數(shù)量，水霧沾污后的顆粒數(shù)量，以及低溫?zé)崽幚砗箢w粒數(shù)量。注一般的硅片片盒可以放25個硅片，片盒的兩側(cè)面有25個凹槽，用以隔離和支撐硅片。行業(yè)內(nèi)一般叫slot。按照片盒的前后對這些凹槽編號按照l-25編號。即slotl-slot25。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于它包括以下步驟(1)、將單片硅片載入爐腔，抽真空，并以氮氣置換；(2)、以10～30℃/s升溫速度升溫到100～300℃，并恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以10～30℃/s降溫速度，降溫到80℃，然后取出硅片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于通入臭氧的用量與恒溫階段的氮氣用量的體積比為210%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于所述?2)工序中的恒溫時間，300°C的恒溫溫度采用5分鐘的恒溫時間，而低于30(TC溫度恒溫時，恒溫時間采用520分鐘。4.一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に嚕涮卣髟谟谒ㄒ韵虏襟E(1)、將多片硅片載入爐腔后把爐腔內(nèi)的空氣排出；(2)、在氮氣保護狀態(tài)下，以1020°C/s升溫速度，升溫到10030(TC之間，然后恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；(3)、以1020°C/s的降溫速度降溫，開始降溫到硅片出爐的時間間隔定為3分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，其特征在于臭氧與氮氣的用量體積比為210%。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に嚕涮卣髟谟谒龅?2)工序中的恒溫時間，300°C的恒溫溫度采用8分鐘的恒溫時間，而低于30(TC溫度恒溫時，恒溫時間采用823分鐘。全文摘要一種消除硅片表面水霧的低溫?zé)崽幚砉に?，單片處理時，它包括以下步驟將單片硅片載入爐腔，抽真空，并以氮氣置換；以10～30℃/s升溫速度升溫到100～300℃，并恒溫，恒溫階段通入臭氧氣體；以10～30℃/s降溫速度，降溫到80℃，然后取出硅片；當(dāng)多片處理時，其升溫速度和恒溫時間與單片處理時有些不同。本發(fā)明的優(yōu)點是加入臭氧的目的是利用臭氧氧化表面殘余有機物和可溶性離子，以獲得更好的硅片表面，由于氣氛中加入臭氧的濃度和熱處理溫度都比較低，所以臭氧的存在不會影響氧化硅片表面，導(dǎo)致硅片表面氧化膜厚度增加，也不會影響硅片內(nèi)熱施主的分布，也不會影響硅片表面微粗糙度的變化，經(jīng)過低溫?zé)崽幚砗蟮墓杵纯芍苯邮褂?。文檔編號H01L21/00GK101752213SQ20081023940公開日2010年6月23日申請日期2008年12月8日優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日發(fā)明者何自強,馮泉林,周旗鋼,常青,張果虎,閆志瑞申請人:北京有色金屬研究總院;有研半導(dǎo)體材料股份有限公司