專利名稱：反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法，特別是應(yīng)用沉積方式(deposition mode)將反應(yīng)室中微粒的數(shù)量控制在一定范圍的方法。
背景技術(shù)：
半導體制程的要求是必須在極度干凈的環(huán)境下進行。在半導體制程中，反應(yīng)的生成物除了會沉積在芯片上外，同時也會附著在反應(yīng)室的內(nèi)壁而變成制程中的污染物。在半導體制程進行中，污染物會逐漸沉積進而累積在反應(yīng)室的內(nèi)壁和內(nèi)部的零件中。時間一久，若疏于清潔反應(yīng)室則會造成不可靠的制程和缺陷產(chǎn)品的出現(xiàn)。缺乏經(jīng)常性的清潔程序，累積在反應(yīng)室內(nèi)壁的污染物會遷移到底材上而造成污染。特別是當這些污染物產(chǎn)生剝落時，其產(chǎn)生沉積率(yield kill rate)甚至可超過10％。因此，在制造半導體組件時，尋找一種有效且經(jīng)濟的反應(yīng)室調(diào)節(jié)方法來降低反應(yīng)室中微粒的數(shù)量以求增強所制造組件的性能和品質(zhì)是有其必要性的。在現(xiàn)有技術(shù)中，就地清潔(in-situ clean)，也即眾所周知的干式清潔(dry cleaning)，和濕式清潔(wet cleaning)是反應(yīng)室調(diào)節(jié)的兩種方法。
相對于干式清潔方式可保持反應(yīng)室的密閉，濕式清潔必須破壞反應(yīng)室的密閉真空狀態(tài)，并利用人力擦拭反應(yīng)室的內(nèi)部表面。這樣的清潔程序比干式清潔程序?qū)Ξa(chǎn)量有著更嚴重的負面影響。當執(zhí)行濕式清潔方式時，需要打開反應(yīng)室，并以人力來擦拭反應(yīng)室的內(nèi)部表面，會造成比只需數(shù)分鐘的干式清潔花費更多的設(shè)備停工時間(down-time)(大約為14到16小時)。因為在恢復一般的制程步驟前，反應(yīng)室必須達到再穩(wěn)定狀態(tài)。濕式清潔程序通常是針對在干式清潔程序中無法完全清除的污染物，且在污染物隨著時間慢慢累積到一定程度時才執(zhí)行。通常是經(jīng)過一段相當長的時間后，大約為9000RF-分鐘(約為150RF-小時)，才需要執(zhí)行濕式清潔程序。
整個干式清潔的調(diào)節(jié)過程可以表示成如圖1所示的流程圖。先導入至少一種氣體，例如SF6，Cl2，O2之類的氣體，至反應(yīng)室中。反應(yīng)室中的微粒將會與上述的氣體反應(yīng)進而形成具有揮發(fā)性的氣體，如形成揮發(fā)性氣體的步驟10。接著以真空系統(tǒng)抽走反應(yīng)室中的氣體，如抽氣的步驟12，再吹入制程氣體以置換反應(yīng)室內(nèi)的氣體，如制程氣體置換的步驟14。如測試的步驟16所示，以一測試晶片來測試反應(yīng)室中殘余微粒對制程的影響是否在所要求的范圍之下。如果測試結(jié)果合格，則可進行下一批的制程，如果測試結(jié)果不合格，則須回到形成揮發(fā)性氣體的步驟10再重新進行調(diào)節(jié)。
在上述的干式清潔的調(diào)節(jié)方法中，是利用導入氣體與微粒反應(yīng)以形成具有揮發(fā)性的氣體，再以抽真空的方式帶走。其中可能會產(chǎn)生所導入的氣體未能完全與反應(yīng)室中的微粒接觸，以至于在抽真空的后仍有許多微粒殘留于反應(yīng)室中的問題。
在上述干式清潔的調(diào)節(jié)方法中通常會因為反應(yīng)室內(nèi)的結(jié)構(gòu)復雜而需較長的時間，進而影響產(chǎn)能，且調(diào)節(jié)后如果仍殘留黏附在反應(yīng)室內(nèi)壁上的微粒可能會在制程中脫落而影響制程的穩(wěn)定性。
在上述干式清潔的調(diào)節(jié)方法中必須以測試晶片來測試反應(yīng)室中微粒對制程的影響是否已達所要求的穩(wěn)定值，以決定繼續(xù)清洗或開始進行下一批的晶片制程。不但不方便，而且對整個制程而言也相當不經(jīng)濟。
在現(xiàn)有技術(shù)的干式清潔程序中，在將制程氣體抽離反應(yīng)室后，先通入一種或多種清潔氣體至反應(yīng)室20中，如圖2A所示。然后由上電極板24與下電極板26提供一能量使所通入的氣體和反應(yīng)室內(nèi)的微粒22反應(yīng)進而形成具有揮發(fā)性的產(chǎn)物28，如圖2B所示。接著將在反應(yīng)室內(nèi)壁的微粒和清潔氣體發(fā)生反應(yīng)后所形成具有揮發(fā)性的產(chǎn)物28與部分未反應(yīng)的清潔氣體同時抽離反應(yīng)室，如圖2C所示。在導入制程氣體后，如圖2D所示，送一晶片32至上述的反應(yīng)室中進行測試，若測試結(jié)果可達到所要求的標準，例如在淺溝渠隔離蝕刻(Shallow Trench Isolation etching)(STIetching)中所蝕刻的溝渠可以穩(wěn)定地達到所要求的深度，則可結(jié)束調(diào)節(jié)并開始下一批晶片的制程；反之，若測試結(jié)果未能達到制程的要求，則必須從導入氣體開始重新調(diào)節(jié)，直到晶片測試的結(jié)果穩(wěn)定為止。
因為執(zhí)行清潔程序而產(chǎn)生的停工延遲時間代表著制造產(chǎn)量上的損失。所以，降低清潔所費的時間以增加反應(yīng)室晶片的產(chǎn)量是非常重要的。也就是說，為達此一目標，延長平均清潔時距(mean time between clean)是必須的。而所說的清潔是指耗時的濕式清潔程序。因此，提供改善半導體反應(yīng)室的清潔方法是必須的。特別是需要提供一種可以將微粒在制程中所造成的影響降到最低，進而提高產(chǎn)品良率和系統(tǒng)生產(chǎn)力的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一有助于穩(wěn)定晶片制程的沉積方式調(diào)節(jié)方法，使調(diào)節(jié)的過程容易控制，同時提升調(diào)節(jié)后制程的穩(wěn)定性以及使在調(diào)節(jié)過程中無需加入一測試晶片，并且在整個調(diào)節(jié)的過程中不必經(jīng)過抽真空的步驟，且所通入的氣體在制程中不會發(fā)生干擾。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的在半導體制程中反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法，其特點是，至少包括通入一包括鹵素的有機氣體至一反應(yīng)室，其中所述有機氣體與所述反應(yīng)室中的微粒形成具黏附性的聚合物；以及沉積所述聚合物于所述反應(yīng)室的壁上。
本發(fā)明提供了一種反應(yīng)室調(diào)節(jié)的新方法，是在制程中改成導入一種含有鹵素的有機氣體。所述有機氣體將與反應(yīng)室中的微粒形成具黏附性的聚合物，而不會影響制程。這些聚合物將附著至反應(yīng)室的內(nèi)壁，并沉積成厚重的聚合物。從而快速地降低反應(yīng)室中微粒的數(shù)量且對于反應(yīng)室的調(diào)節(jié)過程也比較容易控制。另一方面，由微粒與通入氣體所形成的聚合物可將微粒固定在反應(yīng)室的壁上，使其不會在調(diào)節(jié)后的制程中發(fā)生有微粒自反應(yīng)室的壁上脫落而造成干擾的情形出現(xiàn)，且在調(diào)節(jié)后沉積于反應(yīng)室壁上，所形成具有黏附性的厚重聚合物可黏附在制程中所產(chǎn)生的微粒，以幫助穩(wěn)定制程。由于可以在制程進行中同時與反應(yīng)室中的微粒發(fā)生反應(yīng)，并將其固定于反應(yīng)室的內(nèi)壁上，進而發(fā)揮對反應(yīng)室進行調(diào)節(jié)的功效，以使反應(yīng)室無需在每次制程后都要先經(jīng)過數(shù)分鐘的調(diào)節(jié)后才能再開始下一次的制程。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的清除方式的流程圖。
圖2A至圖2D為現(xiàn)有技術(shù)的清除方式的示意圖。
圖3為本發(fā)明一較佳實施例的以沉積方式來進行反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法流程圖。
圖4A至圖4C為本發(fā)明一較佳實施例的以沉積方式來進行反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法的示意圖。
圖5為本發(fā)明應(yīng)用于淺溝渠隔離蝕刻的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一較佳實施例為一種以沉積方式來進行反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法。其中的過程至少包括以下步驟首先通入由有機氣體與制程氣體所調(diào)成的混合氣體至反應(yīng)室中。所述的有機氣體將會與反應(yīng)室內(nèi)的微粒形成具有黏附性的聚合物，且所述的聚合物會黏附至反應(yīng)室的內(nèi)壁上并沉積成厚重的聚合物。所述的厚重聚合物的沉積達到飽和后，即停止制程并進行清機(濕式清潔)。
下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細描述。然而，本發(fā)明的范圍并不是由較佳實施例所限定，而以其后的專利申請的權(quán)利要求保護范圍為準。
在晶片制程中，將反應(yīng)室中的微?？刂圃谶m當?shù)臄?shù)量范圍內(nèi)是一項重要的步驟。本發(fā)明的重點是以一種“沉積方式”來進行反應(yīng)室的調(diào)節(jié)方法。由于上述的方法只需不斷地通入包括鹵素元素的有機氣體至反應(yīng)室中，反應(yīng)室中的微粒便會與這些有機氣體形成聚合物并沉積在反應(yīng)室的內(nèi)壁，直到內(nèi)壁上聚合物的沉積達到飽和為止。借助這種方式可迅速地降低反應(yīng)室中微粒的數(shù)量至一適當?shù)姆秶?，且其過程既效率高又容易控制。
本發(fā)明可提供一種沉積方式的應(yīng)用方法。上述的應(yīng)用方法可以在制程中同時與反應(yīng)室中的微粒發(fā)生反應(yīng)，并將其固定于反應(yīng)室的內(nèi)壁上，進而發(fā)揮對反應(yīng)室進行調(diào)節(jié)的功效，使反應(yīng)無需在每次制程后都要先經(jīng)過數(shù)分鐘的調(diào)節(jié)后才能再開始下一次的制程。
整個沉積方式的調(diào)節(jié)過程可以表示成如圖3所示的流程圖。首先導入一種包括鹵素元素的有機氣體至反應(yīng)室中，其中包括鹵素元素的有機氣體一般而言可以是包括碳、氫、氧、及鹵素(halogen)等元素的氣體。在本實施例中，較佳的反應(yīng)氣體是選自CH2F2，或CHF3等。反應(yīng)室中的微粒將會與上述的氣體反應(yīng)進而形成具有黏附性的聚合物，如形成聚合物的步驟34所示。上述的聚合物將會沉積在反應(yīng)室的壁上，形成厚重的聚合物，如聚合物沉積的步驟36所示。如判斷潔凈度的步驟38所示，當厚重聚合物的沉積達到飽和的時候，也即反應(yīng)室中晶片的蝕刻率穩(wěn)定時，即表示已完成調(diào)節(jié)，如調(diào)節(jié)完成的步驟40所示。
本發(fā)明的一較佳實施例為一應(yīng)用沉積方式的調(diào)節(jié)方法，其中至少包括下列步驟如圖4A所示，在一個已處理過許多批晶片的反應(yīng)室中，存在著許多可能影響下一批晶片優(yōu)良率的微粒。
不斷地導入包括碳、氫、氧、及鹵素等元素的氣體，如CH2F2，CHF3等，至反應(yīng)室42中，上述的氣體與反應(yīng)室中的微粒44會形成具有黏附性的聚合物50，并沉積于反應(yīng)室42的壁上，如圖4B所示。借助這個步驟一方面可以固定住原本附著在壁上的微粒，另一方面可以抓住懸浮在反應(yīng)室中的微粒，使其向壁上移動，并將其固定在反應(yīng)室的壁上，從而達到降低反應(yīng)室中的微粒對調(diào)節(jié)后的晶片制程的影響。
如圖4C所示，黏附在反應(yīng)室42的壁上的聚合物50會沉積成厚重的聚合物52。當上述的厚重聚合物52的沉積達到飽和時，則表示反應(yīng)室的調(diào)節(jié)已完成，可進入下一批的晶片制程。
在反應(yīng)室中的微粒由于不斷地導入有機氣體而在反應(yīng)室中形成的聚合物向反應(yīng)室壁沉積直到飽和為止，這樣可將微粒數(shù)量盡可能地降低，故可控制后來的制程的穩(wěn)定性。
另一方面，與清除方式(clean mode)不一樣的是，當反應(yīng)室內(nèi)壁上的厚重聚合物的沉積達到飽和時，調(diào)節(jié)的步驟即已完成，不須另外使用一測試晶片來確認反應(yīng)室中微粒數(shù)量所造成的影響是否已合乎制程的要求。上述的反應(yīng)室可以是一蝕刻機臺，其可以應(yīng)用于淺溝渠隔離的蝕刻。
關(guān)于上述的兩種調(diào)節(jié)方法的比較，顯示在敘述于后的表格1中。就整個調(diào)節(jié)過程所需的時間而言，由于沉積方式所產(chǎn)生的是黏附于反應(yīng)室內(nèi)壁的聚合物，所以不需要在下一批的晶片制程前先使用抽真空的方式來將其清除，可省下在反應(yīng)室內(nèi)抽真空-通入氣體及每次進行上述動作時開關(guān)閥門的時間。所以沉積方式可在較短的時間內(nèi)即完成調(diào)節(jié)。
而且，沉積方式只需要不斷通入氣體，在反應(yīng)室中的微粒就會不斷形成聚合物并沉積在反應(yīng)室的壁上。這種方法可簡化調(diào)節(jié)過程的操作，使得調(diào)節(jié)過程容易控制。且因為微粒將直接黏附在反應(yīng)室的壁上，所以上述的調(diào)節(jié)過程在降低反應(yīng)室中微粒對制程干擾的效果上不會受限于反應(yīng)室內(nèi)部的復雜構(gòu)造。
另一方面，由微粒與通入氣體所形成的聚合物可將微粒固定在反應(yīng)室的壁上，不會在調(diào)節(jié)后的制程中發(fā)生有微粒自反應(yīng)室的壁上脫落而造成干擾的情形出現(xiàn)。且在調(diào)節(jié)后沉積于反應(yīng)室壁上具有黏附性的厚重聚合物可黏附在制程中所產(chǎn)生的微粒上，幫助穩(wěn)定制程。
為了還具體說明本發(fā)明的可能應(yīng)用，參考圖5，本發(fā)明的另一較佳實施例為一穩(wěn)定制造淺溝渠隔離蝕刻(Shallow Trench Isolation Etching)(STI etching)的方法，其中至少包括下列基本步驟將制程氣體由氣體通入口56導入，經(jīng)過淋氣頂板(Shower Head)60，進入一個淺溝渠隔離蝕刻制程反應(yīng)室54中。上述的制程氣體是由蝕刻氣體與包括碳、氫、氧、及鹵素等元素的有機氣體，在本實施例中，較佳的反應(yīng)氣體是選取CH2F2，或CHF3等氣體與蝕刻氣體所調(diào)出的混合氣體。
在分別通電至線圈58與底材64后，所通入的氣體會在反應(yīng)室中形成等離子體(plasma)，并開始發(fā)揮作用。所通入的制程氣體將對晶片62進行蝕刻，且所通入的有機氣體將會與反應(yīng)室中的微粒形成具有黏附性的聚合物。上述的兩種反應(yīng)可以同時進行且不會相互干擾。
所述的聚合物會沉積于反應(yīng)室54的內(nèi)壁上并形成厚重的聚合物。借助制程中蝕刻率穩(wěn)定的狀態(tài)可以得知反應(yīng)室中聚合物沉積的飽和情形。當蝕刻率趨于穩(wěn)定時，即表示絕大部分的微粒已變成聚合物并沉積于反應(yīng)室的內(nèi)壁上。
在上述的實施例中，反應(yīng)室每處理過約3000片晶片后，必須進行一次濕式清潔，以確保接下來所產(chǎn)出晶片的品質(zhì)。
在上述的實施例中，不必在每批晶片的制程結(jié)束后都進行調(diào)節(jié)，只須控制所通入氣體的混合比例，即可使制程持續(xù)進行。
上述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包括在本申請的專利保護范圍內(nèi)。
表格1.沉積方式與清除方式的比較

權(quán)利要求
1.一種在半導體制程中反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法，其特征在于，至少包括通入一包括鹵素的有機氣體至一反應(yīng)室，其中所述有機氣體與所述反應(yīng)室中的微粒形成具黏附性的聚合物；以及沉積所述聚合物于所述反應(yīng)室的壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)室為一蝕刻機臺。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有機氣體至少包括氧原子。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有機氣體是選自CH3F，CH2F2，CHF3之一。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括一用以判斷所述反應(yīng)室的潔凈度的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的判斷步驟是利用一測試晶片，并檢視所述晶片在所述反應(yīng)室的蝕刻速率是否穩(wěn)定。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的蝕刻速率穩(wěn)定表示所述反應(yīng)室調(diào)節(jié)完成。
8.一種蝕刻機臺調(diào)節(jié)的方法，其特征在于，至少包括通入一包括鹵素的有機氣體至一蝕刻機臺，其中，所述有機氣體與所述蝕刻機臺中的微粒形成具有黏附性的聚合物；以及沉積所述聚合物于所述蝕刻機臺的壁上。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的有機氣體至少包括氧原子。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的有機氣體選自CH3F，CH2F2，CHF3之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)室調(diào)節(jié)的方法。所述方法是導入有機氣體至反應(yīng)室中，所述的氣體將與反應(yīng)室中的微粒形成具黏附性的聚合物，且所述聚合物將沉積在反應(yīng)室的內(nèi)壁上并逐漸形成厚重的聚合物，使得反應(yīng)室在被用來處理數(shù)批芯片時，每一芯片所遭遇的反應(yīng)室環(huán)境相似，不會有反應(yīng)室環(huán)境隨所處理的芯片批數(shù)增加而產(chǎn)生不可忽略變化的問題。通過此一容易控制的沉積方式的調(diào)節(jié)方法可以快速地將反應(yīng)室調(diào)控至芯片處理所要求的環(huán)境。
文檔編號C23F1/08GK1399008SQ0112279
公開日2003年2月26日 申請日期2001年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月24日
發(fā)明者蔡信誼, 梁明中, 李俊鴻, 余旭昇 申請人:旺宏電子股份有限公司