CN101783280B - 半导体机台的清洁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体机台的清洁方法。首先，对反应室进行第一清洁步骤，包括将清洁气体经由短反应气体注入管通入反应室中，以在反应室中产生清洁气体的等离子体。接着，对长反应气体注入管进行清洁步骤，包括将清洁气体经由长反应气体注入管通入反应室中。然后，对反应室进行第二清洁步骤，包括将清洁气体的等离子体经由短反应气体注入管通入反应室中。本发明的半导体机台的清洁方法能有效地清洁反应室内部以及反应气体注入管内壁。如此一来，能避免沉积于反应室内部以及反应气体注入管内壁的沉积物掉落至芯片上，以大幅提升芯片的产率与良率。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体科技，且特别是涉及一种半导体机台的清洁方法。
背景技术
在半导体工艺中，不论是对芯片进行沉积工艺或是蚀刻工艺，所使用的反应气体也会沉积在半导体机台的反应室的内表面，而形成反应室中微粒(particle)的来源。这些微粒可能会掉落在后续处理的芯片上，使得芯片报销，而大幅降低芯片的良率。因此，在半导体机台处理过一定数量的芯片之后，就必须对反应室进行清洁处理，以除去附着在反应室内表面的沉积物。
一般来说，会以三氟化氮(NF3)为清洁气体(clean gas)来清洁反应室。详言之，将三氟化氮通入反应室中，利用三氟化氮蚀刻沉积于反应室圆顶(dome)以及反应室内壁的沉积物，以达到清洁反应室的目的。值得注意的是，半导体机台还包括多个用以提供反应气体至反应室的反应气体注入管(processgas injector)，而反应气体也会在反应气体注入管内壁形成沉积物，这些沉积物可能掉落至芯片上。然而，目前的反应室清洁工艺由特殊清洁注入管通入清洁气体，其无法有效清洁反应气体注入管内壁(如附图)，造成生产良率降低。
因此，此领域亟须一种半导体机台的清洁方法，能有效地清洁反应室内部以及反应气体注入管内壁，以提升芯片的产率与良率。
发明内容
本发明提供一种半导体机台的清洁方法，以有效地清洁反应室内部以及反应气体注入管内壁。
本发明提出一种半导体机台的清洁方法。首先，对反应室进行第一清洁步骤，包括将清洁气体经由短反应气体注入管通入反应室中，以在反应室中产生清洁气体的等离子体。接着，对长反应气体注入管进行清洁步骤，包括将清洁气体经由长反应气体注入管通入反应室中。然后，对反应室进行第二清洁步骤，包括将清洁气体的等离子体经由短反应气体注入管通入反应室中。
在本发明的实施例中，上述的清洁气体包括三氟化氮。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第一清洁步骤的清洁气体具有第一流量，对长反应气体注入管进行清洁步骤的清洁气体具有第二流量，其中第二流量为第一流量的1/9至1/5。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第二清洁步骤的清洁气体的等离子体具有第一流量，对长反应气体注入管进行清洁步骤的清洁气体具有第二流量，其中第二流量为第一流量的1/14至1/9。
在本发明的实施例中，上述的对长反应气体注入管进行清洁步骤的清洁气体的流量介于150至250sccm。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第一清洁步骤的清洁气体的流量介于1000到2000sccm之间。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第二清洁步骤的清洁气体的等离子体的流量介于1500到2500sccm之间。
在本发明的实施例中，上述的对长反应气体注入管进行清洁步骤还包括将氦气通入反应室中。
在本发明的实施例中，上述的对长反应气体注入管进行清洁步骤还包括将氢气通入反应室中。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第一清洁步骤还包括将氧气通入反应室中。
在本发明的实施例中，上述的长反应气体注入管具有封闭末端，清洁气体是经由长反应气体注入管的管壁的通孔而注入反应室。
在本发明的实施例中，上述的短反应气体注入管与长反应气体注入管围绕反应室的中心轴而设置。
在本发明的实施例中，还包括对反应室进行保护步骤，其包括将氢气通入反应室中。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行保护步骤还包括将氧气通入反应室中。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行保护步骤的氢气的流量介于1000到2000sccm之间。
在本发明的实施例中，上述的长反应气体注入管进行清洁步骤历时15秒至25秒之间。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第二清洁步骤历时160秒至200秒之间。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第一清洁步骤时，设定反应室的压力介于0.9到1.1托(Torr)之间。
在本发明的实施例中，上述的对长反应气体注入管进行清洁步骤时，设定反应室的压力介于0.9到1.1托之间。
在本发明的实施例中，上述的对反应室进行第二清洁步骤时，设定反应室的压力介于5.5到6.5托之间。
基于上述，本发明的半导体机台的清洁方法能有效地清洁反应室内部以及反应气体注入管内壁。如此一来，能避免沉积于反应室内部以及反应气体注入管内壁的沉积物掉落至芯片上，以大幅提升芯片的产率与良率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依照本发明的实施例所绘示的一种半导体机台的示意图。
图2为依照本发明的实施例所绘示的一种半导体机台的清洁方法的流程示意图。
附图标记说明
10：半导体机台
20：反应室
22：反应室圆顶
24：反应室内壁
30：短反应气体注入管
40：长反应气体注入管
50：特殊清洁注入管
CE：封闭末端
H：通孔
S102、S104、S106、S108：步骤
具体实施方式
图1为依照本发明的实施例所绘示的一种半导体机台的示意图。在本实施例中，半导体机台10包括反应室20、短反应气体注入管30以及长反应气体注入管40。反应室20例如是进行高密度等离子体化学气相沉积(High-density plasma chemical vapor deposition，HDPCVD)的反应室，其包括反应室圆顶(dome)22以及反应室内壁24。短反应气体注入管30与长反应气体注入管40例如是环绕反应室20的中心轴而设置，以输送反应气体与清洁气体至反应室20中。短反应气体注入管30与长反应气体注入管40例如是交错配置，且短反应气体注入管30与长反应气体注入管40的倾斜角度(即与垂线的夹角)可以不同。特别注意的是，在本实施例中，短反应气体注入管30与长反应气体注入管40例如是具有封闭末端CE，也就是清洁气体例如是经由短反应气体注入管30与长反应气体注入管40的管壁的通孔H注入反应室。其中，短反应气体注入管的长度例如是30mm至40mm，长反应气体注入管的长度例如是200mm至220mm。再者，在本实施例中，半导体机台10还包括特殊清洁注入管50。
对图1的半导体机台进行清洁的方法如下所述。图2为依照本发明的实施例所绘示的一种半导体机台的清洁方法的流程示意图。
请同时参照图1与图2，首先，进行步骤S102，对反应室20进行第一清洁步骤，包括将清洁气体经由短反应气体注入管30通入反应室20中，以在反应室20中产生清洁气体的等离子体。此步骤的主要目的是移除沉积于反应室圆顶22的沉积物，例如氧化硅。清洁气体例如是三氟化氮，其流量例如是介于约1000到2000sccm(standard cubic centimeters per minute)之间，优选为1500sccm。在进行此步骤S102时，设定反应室的压力例如是介于约0.9到1.1托(Torr)之间，优选为1托。以及，例如是将反应室的高频功率(high frequency power)设定成介于约2500到3500瓦(W)之间，优选为3000瓦，将反应室的低频功率(low frequency power)设定成0瓦左右。在本实施例中，侦测此步骤S102是否完成的方法是终点侦测法。再者，在实施例中，在进行此步骤S102时，也可以选择性地将氧气通入反应室中。氧气的流量例如是介于约140到160sccm之间，优选为150sccm。
接着，进行步骤S104，对长反应气体注入管40进行清洁步骤，包括将清洁气体经由长反应气体注入管40通入反应室中。值得注意的是，此步骤是通过使三氟化氮缓慢地通过长反应气体注入管40来移除沉积于长反应气体注入管40内壁的沉积物。因此，步骤S104的清洁气体的流量例如是低于步骤S102的清洁气体的流量。举例来说，步骤S102的清洁气体具有第一流量，步骤S104的清洁气体具有第二流量，其中第二流量例如是第一流量的1/9至1/5。在此步骤S104中，清洁气体例如是三氟化氮，其流量例如是介于约150到250sccm之间，优选为200sccm。在进行此步骤S104时，设定反应室的压力例如是介于约0.9到1.1托(Torr)之间，优选为1托。以及，例如是将反应室的高频功率设定成介于约1000到2000瓦(W)之间，优选为1500瓦，将反应室的低频功率设定成介于约到2700到3700瓦(W)之间，优选为3200瓦。在本实施例中，此步骤S104例如是历时15秒至25秒之间，优选为20秒左右。此外，在实施例中，在进行此步骤S104时，也可以选择性地经由特殊清洁注入管50将氦气与氢气通入反应室中。氢气在清洁过程中可与氟离子发生反应以去除多余的氟，而氦气可稳定清洁过程期间的化学反应并减少压力变化。其中，氦气的流量例如是介于约150到250sccm之间，优选为200sccm；氢气的流量例如是介于约450到550sccm之间，优选为500sccm。
特别一提的是，在本实施例中，长反应气体注入管40例如是具有封闭末端CE，也就是清洁气体是经由长反应气体注入管40的管壁的通孔H而注入反应室20。一般来说，沉积于长反应气体注入管内壁的沉积物不易移除，尤其是具有封闭末端的长反应气体注入管，然而，步骤S104能有效地清洁具有封闭末端CE的长反应气体注入管40内壁。再者，在本实施例中是以先对反应室20进行第一清洁步骤，再对长反应气体注入管40进行清洁步骤为例，但在其他实施例中，也可以先对长反应气体注入管进行清洁步骤，再对反应室进行第一清洁步骤。
然后，进行步骤S106，对反应室20进行第二清洁步骤，包括将远端等离子体源所产生的清洁气体的等离子体经由短反应气体注入管30通入反应室20中。此步骤的主要目的是移除沉积于反应室内壁24的沉积物，例如氧化硅。在本实施例中，清洁气体的等离子体包括三氟化氮的等离子体，其流量例如是介于约1500到2500sccm之间，优选为2000sccm。值得注意的是，在实施例中，步骤S106中的清洁气体的等离子体具有第一流量，步骤S104的清洁气体具有第二流量，其中第二流量例如是第一流量的1/14至1/9。再者，在进行此步骤S106时，设定反应室的压力例如是介于约5.5到6.5托(Torr)之间，优选为6托。以及，例如是将反应室的高频功率设定成0瓦左右，将反应室的低频功率也可以设定成0瓦左右。在本实施例中，此步骤S106例如是历时160秒至200秒之间，优选为180秒左右。
继而，在进行完所有清洁步骤后，可以选择性地进行步骤S108，对反应室20进行保护步骤，其包括将氢气通入反应室20中。在本实施例中，例如是将氢气经由短反应气体注入管30通入反应室20中。此步骤可视为一个恢复(recover)步骤，利用氢气与上述所使用的含氟清洁气体作用，而移除掉反应室20中的清洁气体，避免清洁气体影响后续的工艺。在此步骤S108中，氢气的流量例如是介于约1000到2000sccm之间，优选为1500sccm。在进行此步骤S108时，设定反应室的压力例如是介于约0.9到1.1托(Torr)之间，优选为1托。以及，例如是将反应室的高频功率设定成介于约2800到3800瓦(W)之间，优选为3300瓦，将反应室的低频功率设定成0瓦左右。在本实施例中，步骤S108例如是历时140秒至180秒之间，优选为160秒左右。此外，在此步骤S108中，也可以选择性将氧气通入反应室中。氧气的流量例如是介于约350到450sccm之间，优选为400sccm。
综上所述，本发明的半导体机台的清洁方法可以有效地清洁反应室内部以及反应气体注入管内壁。如此一来，能移除沉积于反应室圆顶、反应室内壁以及反应气体注入管内壁的沉积物，以避免沉积物掉落至芯片上，进而大幅提升芯片的良率与产率。此外，本发明的半导体机台的清洁方法能解决长反应气体注入管内壁不易清洁的问题，且在同一清洁工艺中完成反应室与反应气体注入管的清洁，以缩减清洁半导体机台所需耗费的时间。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
Claims (19)
1.一种半导体机台的清洁方法，包括：
对反应室进行第一清洁步骤，包括将清洁气体经由短反应气体注入管通入该反应室中，以在该反应室中产生该清洁气体的等离子体；
对长反应气体注入管进行清洁步骤，包括将该清洁气体经由该长反应气体注入管通入该反应室中；以及
对该反应室进行第二清洁步骤，包括将该清洁气体的等离子体经由该短反应气体注入管通入该反应室中。
2.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中该清洁气体包括三氟化氮。
3.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第一清洁步骤的该清洁气体具有第一流量，对该长反应气体注入管进行清洁步骤的该清洁气体具有第二流量，其中该第二流量为该第一流量的1/9至1/5。
4.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第二清洁步骤的该清洁气体的等离子体具有第一流量，对该长反应气体注入管进行清洁步骤的该清洁气体具有第二流量，其中该第二流量为该第一流量的1/14至1/9。
5.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该长反应气体注入管进行清洁步骤的该清洁气体的流量介于150至250sccm。
6.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第一清洁步骤的该清洁气体的流量介于1000到2000sccm之间。
7.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第二清洁步骤的该清洁气体的等离子体的流量介于1500到2500sccm之间。
8.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该长反应气体注入管进行清洁步骤还包括将氦气和氢气通入该反应室中。
9.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第一清洁步骤还包括将氧气通入该反应室中。
10.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中该长反应气体注入管具有封闭末端，该清洁气体是经由该长反应气体注入管的管壁的通孔而注入该反应室。
11.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中该短反应气体注入管与该长反应气体注入管围绕该反应室的中心轴而设置。
12.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，还包括对该反应室进行保护步骤，其包括将氢气通入该反应室中。
13.如权利要求12所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行保护步骤还包括将氧气通入该反应室中。
14.如权利要求12所述的半导体机台的清洁方法，其中该氢气的流量介于1000到2000sccm之间。
15.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该长反应气体注入管进行清洁步骤历时15秒至25秒之间。
16.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第二清洁步骤历时160秒至200秒之间。
17.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第一清洁步骤时，设定反应室的压力介于0.9到1.1托之间。
18.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该长反应气体注入管进行清洁步骤时，设定反应室的压力介于0.9到1.1托之间。
19.如权利要求1所述的半导体机台的清洁方法，其中对该反应室进行第二清洁步骤时，设定反应室的压力介于5.5到6.5托之间。
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| EP1014427A2 (en) * | 1998-12-23 | 2000-06-28 | Applied Materials, Inc. | Processing apparatus having integrated pumping system |
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