TW201027603A - Method for cleaning semiconductor equipment - Google Patents

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201027603 vy^-0278 29030twf.doc/n 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體科技，且特別是有關於— 種半導體機台的清潔方法。 【先前技術】 在半導體製程中，不論是對晶圓進行沉積製程或是敍 刻製程，所使用的反應氣體也會沉積在半導體機台之反應 室的内表面’而形成反應室中微粒(particle)的來源。這此 鲁 微粒可能會掉落在後續處理的晶圓上，使得晶圓報銷，而 大幅降低晶圓的良率。因此，在半導體機台處理過一定數 量的晶圓之後，就必須對反應室進行清潔處理，以除去附 著在反應室内表面的沈積物。 一般來說，會以三氟化氮(NF3)為清潔氣體(dean gas) 來清潔反應室。詳言之，將三氟化氮通入反應室中，利用 二氟化氮餘刻沉積於反應室圓頂(dome)以及反應室内壁之 沉積物’以達到清潔反應室的目的。值得注意的是，半導 參體機台更包括多個用以提供反應氣體至反應室的反應氣體 注入管(process gas injector)，而反應氣體也會在反應氣體 注入管内壁形成沉積物，這些沉積物可能掉落至晶圓上。 然而’目前的反應室清潔製程係由特殊清潔注入管通入清 潔氣體，其無法有效清潔反應氣體注入管内壁(如附圖）’ 造成生產良率降低。 因此’此領域亟須一種半導體機台的清潔方法，能有 效地清潔反應室内部以及反應氣體注入管内壁，以提升晶 •-0278 29030twf.doc/n 201027603 圓的產率與良率。 【發明内容】 本發明提供一種半導體機台的清潔方法，以有效地清 潔反應室内部以及反應氣體注入管内壁。 月 本發明提出一種半導體機台的清潔方法。首先，對反 應室進行第一清潔步驟’包括將清潔氣體經由短反應氣體 注入管通入反應室中，以在反應室中產生清潔氣體之電 參 漿。接著，對長反應氣體注入管進行清潔步驟，包括將清 潔氣體經由長反應氣體注入管通入反應室中。然後，對反 應室進行第二清潔步驟’包括將清潔氣體之電漿經由短反 應氣體注入管通入反應室中。 在本發明的一實施例中’上述之清潔氣體包括三氣化 氮。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行第一清 潔步驟的清潔氣體具有第一流量，對長反應氣體注入管進 行清潔步驟的清潔氣體具有第二流量，其中第二流量為第 ❹ 一流量的1/9至1/5。 在本發明的一實施例中’上述之對反應室進行第二清 /糸二聚的清潔氣體之電聚具有第一流量’對長反應氣體注 入管，行清潔步驟的清潔氣體具有第二流量，其中第二流 量為第〜流量的1/14至1/9。 在本發明的一實施例中，上述之對長反應氣體注入管 進打清潔步驟的清潔氣體之流量介於150至250 sccm。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行第一清 201027603 ^3-0278 29030twf.doc/n 潔步驟的清潔氣體之流量介於1000到2000 seem之間。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行第二清 潔步驟的清潔氣體之電漿的流量介於1500到2500 sccm之 間。 在本發明的一實施例中，上述之對長反應氣體注入管 進行清潔步驟更包括將氦氣通入反應室中。 在本發明的一實施例中，上述之對長反應氣體注入管 進行清潔步驟更包括將氫氣通入反應室中。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行第一清 潔步驟更包括將氧氣通入反應室中。 在本發明的一實施例中，上述之長反應氣體注入管具 有封閉末端，清潔氣體是經由長反應氣體注入管之管壁的 通孔而注入反應室。 在本發明的一實施例中，上述之短反應氣體注入管與 長反應氣體注入管圍繞反應室之中心軸而設置。 在本發明的一實施例_，更包括對反應室進行保護步 驟，其包括將氢氣通入反應室中。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行保護步 驟更包括將氧氣通入反應室中。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行保護步 驟的氫氣的流量介於1000到2000 seem之間。 在本發明的一實施例中，上述之長反應氣體注入管進 行清潔步驟歷時15秒至25秒之間。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行第二清 201027603υ8·〇278— 潔步驟歷時160秒至200秒之間。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行第一清 潔步驟時，設定反應室的壓力介於0.9到1.1托（Torr)之間。 在本發明的一實施例中，上述之對長反應氣體注入管 進行清潔步驟時’設定反應室的壓力介於0.9到1.1托之間。 在本發明的一實施例中，上述之對反應室進行第二清 潔步驟時’設定反應室的壓力介於5.5到6.5托之間。 基於上述，本發明之半導體機台的清潔方法能有效地 清潔反應室内部以及反應氣體注入管内壁。如此一來，能 避免沉積於反應室内部以及反應氣體注入管内壁之沉積物 掉洛至晶圓上’以大幅提升晶圓的產率與良率。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 圖1為依,¾本發明之一實施例所纟會示的一種半導體機台 的示意圖。在本實施例中，半導體機台10包括反應室20、短 ® 反應氣體注入管30以及長反應氣體注入管40。反應室20例 如是進行高密度電聚化學氣相沉積(High_density plasma chemical vapor deposition，HDPCVD)的反應室，其包括反應 室圓頂(dome)22以及反應室内壁24。短反應氣體注入管％ 與長反應氣體注入管40例如是環繞反應室2〇的中心軸而 設置，以輸送反應氣體與清潔氣體至反應 體注入管30與長反應氣體注人管4Q例如是二3應= 短反應氣體注入管30與長反應氣體注入管4〇的傾斜角度 ^8-0278 29030twf.doc/n 201027603 (即與垂線的夾角mx不同。制注意的是，在本實施例 中短反應氣體注入管30與長反應氣體注入管4〇例如是 具有，閉末端CE，也就是清潔氣體例如是經由短反應氣體 庄30與長反應氣體注人管4()之管壁的通孔h注入反 應至其中，短反應氣體注入管的長度例如是3〇瓜皿至4〇 mm’長反應氣體注入管的長度例如是2〇〇爪历至22〇 mm。 再者’在本實施例中’半導體機台1〇更包括特殊清潔注入 管50。 ❹ 湘1的半導體機台進行清潔的方法如下所述。圖2 為依照本發明之-實施例所繪示的一種半導體機台的清潔方 法之流程示意圖。 π同牯參照圖1與圖2，首先，進行步驟sl〇2 ,對反 應室2〇,進行第-清潔步驟，包括將清潔氣體經由短反應氣 ，注入官30通入反應室2〇中，以在反應室2〇中產生清潔 氣體之電漿。此步驟的主要目的是移除沉積於反應室圓頂 2^，沉積物，例如氧化矽。清潔氣體例如是三氟化氮，其 參 6|L 里例如疋”於約 1〇〇〇 到 2000 seem ( standard cubic centimetersperminute)之間’較佳為 15〇〇 sccm。在進行此步 驟S102時，設定反應室的壓力例如是介於約〇9到u托 (Torr)之間’較佳為〗托。以及，例如是將反應室的高頻功 率(high frequency power)設定成介於約 2500 到 3500 瓦（W) 之間較佳為3000瓦，將反應室的低頻功率(i〇w power)設定成〇瓦左右。在本實施例中，偵測此步驟sl〇2 疋否元成的方法是終點彳貞測法。再者，在一實施例中，在 進打此步驟S102時，也可以選擇性地將氧氣通入反應室 201027603 08-0278 29030twf.doc/n uivi^Ly-^υι 中。氧氣的流量例如是介於約140到160 sccm之間 150 seem。 ” 接著’進行步驟S104，對長反應氣體注入管40進行清 1驟，包括將清潔氣體經由長反應氣體注人管4〇通入反 ^室中。值躲意的是’此步較#由使三氣化1缓慢地 ^過長反聽體；；认管4〇來移除沉積於長反應氣體注入 & 40内壁的沉積物。因⑶，步驟sl〇4的清潔氣體的流量 Ο 例如是低於步驟S102的清潔氣體的流量。舉例來說，步 驟S102的清潔氣體具有第一流量，步驟sl〇4的清潔氣體 具有第二流量，其中第二流量例如是第一流量的丨/9至 =5。在此步驟sl〇4中，清潔氣體例如是三氟化氮，其流 里例如是介於約15〇到25〇sccm之間，較佳為2〇〇 在 進仃此步驟S104時，設定反應室的壓力例如是介於約〇 9到 ^托（Torr)之間’較佳為i托。以及，例如是將反應室的 n頻功率設定成介於約1〇〇〇到2000瓦（W)之間，較佳為 15⑽瓦’將反應室的低頻功率設定成介於約到27⑻到37〇〇 瓦（W)之間’較佳為3200瓦。在本實施例中，此步驟sl〇4 例如是歷時15秒至25秒之間，較佳為20秒左右。此外， 在一實施例中，在進行此步驟S104時，也可以選擇性地經 由特殊清潔注入管50將氦氣與氫氣通入反應室中。氫氣在 ，潔過程中可與氟離子發生反應以去除多餘的氟，而氦氣可穩 疋清潔過程期間的化學反應並減少壓力變化。其中，氦氣的 ，量例如是介於約15〇到250 sccm之間，較佳為2〇〇 sccm ; 氮氣的流量例如是介於約450到550 seem之間，較佳為500 seem ° 201027603 卿一仙 08-0278 29030twf：doc/n 特別-提的是’在本實施例中，長反應氣體注入管4〇 =疋，封閉末端CE，也就是清潔氣體是經由長反應氣 ，庄入& 40之管壁的通孔H而注入反應室2〇。一般來說， 沉積於長反應氣體注入管内壁的沉積物不易移除，尤其是 具有封閉末端的長反應氣體注入管，然而驟/能 效地清潔具細末端CE的長反應氣體注^==有 再者，在本實施例中是以先對反應室2〇進行第一清潔步 « 驟’再縣反應氣體注入管4〇進行清潔步驟為例，但^ =實施例巾’也可以先對長反麟魅巧進行清潔步 驟，再對反應室進行第一清潔步驟。 然後’進行步驟S106,對反應室20進行第二清潔步驟， 包括將遠端電毁源所產生之清潔氣體之電漿經由短反應氣 體注入管30通入反魅20中。此步驟的主要目的是移除沉 積於反應室内壁24的沉積物，例如氧化矽。在本實施例中， 清潔氣體之電装包括三敗化氮之電毁，其流量例如是介於 約1500到250〇SCcm之間，較佳為2〇〇〇sccm。值得注咅的 馨 是’在一實施例中’步驟S106中的清潔氣體之電衆2有 第一流量’步驟S104的清潔氣體具有第二流量，其中第 二流量例如是第-流量的1/14至1/9。再者，在進行此步驟 S106時’設定反應室的壓力例如是介於約5 5到6 5托（τ〇ιτ) 之間’較佳為6托。以及，例如是將反應室的高頻功率設定 成〇瓦左右，將反應室的低頻功率也可以設定成〇瓦左右。 在本實施例中，此步驟S106例如是歷時16〇秒至2〇〇秒 之間，較佳為180秒左右。 繼而，在進行完所有清潔步驟後，可以選擇性地進行步 201027、6〇3謂讓。祕。c/n 驟S108，對反應室20進行保護步驟，其包括將氫氣通入反 應室20中。在本實施例中，例如是將氫氣經由短反應氣體 注入管30通入反應室20中。此步驟可視為一個恢復 (recover)步驟’利用氳氣與上述所使用之含氟清潔氣體作 用，而移除掉反應室20中的清潔氣體，避免清潔氣體影響後 續之製程。在此步驟S108中’氫氣的流量例如是介於約100〇 到2000 seem之間’較佳為15〇〇 sccm。在進行此步驟si〇8

時，設定反應室的壓力例如是介於約〇.9到L1托（τ〇ΓΓ)之 間，較佳為1托。以及，例如是將反應室的高頻功率設定成 =於約2800到3800瓦（W)之間，較佳為33⑻瓦，將反應 至的低頻功率設定成〇瓦左右。在本實施例中，步驟sl〇8 例如是歷時140秒至180秒之間，較佳為16〇秒左右。此 外三在此步驟S108中，也可以選擇性將氧氣通入反應室中。 氧氣的流量例如是介於約350到450 sccm之間，較佳為4〇〇 seem °

生綜上所述，本發明之半導體機台的清潔方法可以有效地 /月 >糸反應至内部以及反應氣體注入管内壁。如 移除沉積於反應室圓頂、反應室内壁以;反應 内壁的沉積物，以避免沉積物掉落至晶圓上，進而大幅提 升晶圓的良率與產率。此外’本發明之半導雜台的清潔方 法能解決長反應氣體注人管内壁不易清潔的問題，且在同 =清潔製財完纽應室與反應氣體注人管的清潔，以縮 減清潔半導體機台所需耗費的時間。 、 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 J8-0278 29030twf.doc/n 201027603 本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為依照本發明之一實施例所繪示的一種半導體機台 的示意圖。 圖2為依照本發明之一實施例所繪示的一種半導體機台 的清潔方法之流程示意圖。 【主要元件符號說明】 ® 10 :半導體機台 20 :反應室 22 :反應室圓頂 24 :反應室内壁 30 :短反應氣體注入管 40 :長反應氣體注入管 50 :特殊清潔注入管 CE :封閉末端 ❹ Η :通孔 S102、S104、S106、S108 :步驟 11

Claims (1)

1. ^-38-0278 29030twf.doc/n ❹ ❿ 淹量 201027603 七、申請專利範固·· 一種半導體機台的清潔方法，包括·· 對-反應室進行第一清潔步驟，包括將一清潔氣體經 應氣體注人管通人該反應室t，以在該反應室中 產生該清潔氣體之電滎； 對一長反應氣體注入管進行清潔步驟， 氣體經由職反絲體狀管通人該反齡中；=㈣ 將對該反應至進行第二清潔步驟，包括將該 電漿經由該短反應氣體注人管通人該反應室中。Μ體之 、2.如申請專利範圍第i項所述之半導 方法’其巾該清潔氣體包括三氟化氮。 °的清潔 3.如申請專利範圍第i項所述之半導 :法第其=應室進行第一清潔步驟;=潔 有一第一流I，對該長反應氣體注入管進 二潔軋體具 清潔氣體具有-第二流量，其中該第二流：：步驟的該 的1/9至1/5。 里马讀第 .· π 丁明今竹祀固弟丨項所述之半導 方法，其中對該反應室進行第二清潔步驟㈣J的清潔 電漿具有-第-流量，對該長反應氣體注々，潔氣徵之 驟的該清潔氣體具有一第二流量，其中該2進行凊潔步 一流量的1/14至1/9。 人〜流量為讀第 5.如申請專利範圍第i項所述之半導 方法，其中對該長反應氣體注入管進行義台的凊潔 氣體之流量介於150至250 sccn^ 騍的誘清潔 12 201027603—.d〇c/n 方/項所述之半導體機台的清潔 &曰心麵二二Γ進仃第—清潔步驟的該清潔氣體之 置7丨於1000到2000 seem之間。 方圍第1項所述之半導體機台的清潔 ㈣沾:胃人“"至進仃第二清潔步驟的該清潔氣體之 電聚的流置介於1500到25〇〇 sccm之間。 8如申料飾圍第丨項所述之半導體機台的清潔 方法’其帽該長反應氣體注人管進行清潔步驟更包括將 氦氣通入該反應室中。 9.如申清專利fe圍第！項所述之半導體機台的清潔 方法’其中對該長反應氣體注入管進行清潔步驟更包括將 氫氣通入該反應室中。 10.如申請專雖1)第丨項所述之半導雜台的清潔 方法，其中對該反應室進行第一清潔步驟更包括將氧氣通 入該反應室中。 11. 如申凊專利範圍第1項所述之半導體機台的清潔 ® 方法，其中該長反應氣體注入管具有一封閉末端，該清潔 氣體是經由該長反應氣體注入管之管壁的通孔而注入該反 應室。 12. 如申請專利範圍第丨項所述之半導體機台的清潔 方法，其中該短反應氣體注入管與該長反應氣體注入管圍 繞該反應室之中心軸而設置。 13. 如申請專利範圍第1項所述之半導體機台的清潔 方法’更包括對該反應室進行保護步驟，其包括將氫氣通 13 ^〇-0278 29030twf.doc/n 201027603 入該反應室中。 14. 如申請專利範圍第13項所述之半導體機台的清 潔方法’其中對該反應室進行保護步驟更包括將氧氣通入該 反應室中。 15. 如申請專利範圍第13項所述之半導體機台的清 涕方法，其中該氫氣的流量介於1〇〇〇到2〇〇〇sccm之間。 16. 如申請專利範圍第丨項所述之半導體機台的清潔 方法，其中對該長反應氣體注入管進行清潔步驟歷時15 秒至25秒之間。 、17.如申請專利範圍帛1項所述之半導體機台的清潔 方法，其中對該反應室進行第二清潔步驟歷時16〇秒至2〇〇 秒之間。 18.如申請專職圍第1項所述之半導體機台的清袭 方法’其巾對該反應室進行第—清潔步驟時，設定反應室 的壓力介於0.9到1.1托（Torr)之間。 19*如中請專利範圍第i項所述之半導體機台的清讀 其中對該長反應氣體注人管進行清潔步驟時，設货 反應至的壓力介於〇.9到1.1托（Torr)之間。 方> 專勸&圍帛1項所述之轉誠台的清;1 該反應室進行第二清潔步驟時，設定反船 的垄力”於5.5到6.5托（τ0ΓΓ)之間。 14