氧化设备中挡片自动清洁系统的制作方法

本实用新型涉及半导体集成电路领域，具体属于一种氧化设备中挡片自动清洁系统。

背景技术：

集成电路是在单个芯片上制作晶体管和互连线的加工技术发展的直接结果，随着超大规模集成电路的飞速发展，半导体器件设计也向着高密度、高集成度的方向发展，对半导体集成电路新工艺、新技术和新设备提出了越来越高的要求。集成电路的制造包含一系列复杂的化学或者物理操作，一般可以分为扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光六个独立的部分。其中，扩散一般进行的是高温工艺以及薄膜沉积工艺，主要设备是高温扩散炉和湿法清洗设备，而高温扩散炉可以在500℃至1200℃的高温下进行，并能完成多个工艺流程，包括氧化、扩散、沉积、退火以及合金。

目前，高温扩散炉采用的主流设备是立式炉管，通常包括炉体、硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元、机台控制单元五部分，其中工艺腔用于对硅片进行加热，硅片传送单元用于在工艺腔中装卸硅片，气体分配单元用于将正确的气体传送至工艺腔以维持炉内的气氛，尾气处理单元用于彻底清除气体及其副产物，机台控制单元则控制炉管的所有操作，如工艺时间和温度控制、工艺步骤的顺序、气体种类、气体速率、升降温的速率和硅片的装卸。利用立式炉管对硅片进行氧化的工艺一般为：氧化炉晶舟(Boat)在装载区载入若干硅片；将装载了硅片的氧化炉晶舟放入炉管内，同时工艺气体通过管路供给到立式炉管内；对硅片进行氧化。

利用立式炉管进行氧化工艺时，通常需要使用挡片(Dummy Wafer)来隔绝制程条件较差的晶舟两段和填充产品不足时空余的晶舟位置，这也是为了使产品获得高质量(好的厚度、均匀性)的薄膜。在CMOS图像感应器中，硅基体中的关键性缺陷是金属离子的污染，如图1所示，它们会造成深层次的缺陷，从而在暗场图像中形成白像素。由于炉管中的挡片存在可动离子，而且其工艺过程中容易累积金属离子，因此挡片附近的产品发生白像素异常的现象较为频繁。

为了控制炉管内挡片的金属离子含量，目前生产过程中会定期地对炉体及挡片进行掺氯湿氧，如图3所示，就是在干氧氧化通入氧气的同时通入氯化物气体，从而生成含氯的二氧化硅膜，减少界面层的可动离子，如图2所示。这种做法不仅占用炉体对硅片进行氧化的工艺时间，浪费主机台的生产效率，而且无法实现挡片在固定使用次数后进行掺氯湿氧处理。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种氧化设备中挡片自动清洁系统，可以解决现有氧化工艺中定期对炉体及挡片进行掺氯湿氧处理而影响生产效率的问题以及挡片无法按需进行掺氯湿氧的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的氧化设备中挡片自动清洁系统，包括：

副炉体，用于放置挡片并进行掺氯氧化工艺，所述副炉体包括炉管口、进气口、出气口；

硅片传送单元，其通过副炉体的炉管口将挡片送至副炉体中或从副炉体中取出；

气体分配单元，用于向副炉体中提供掺氯氧化工艺所需的气体，所述气体分配单元与副炉体的进气口相连接；

尾气处理单元，其与副炉体的出气口相连接；

机台控制单元，其与副炉体、硅片传送单元、气体分配单元和尾气处理单元相连。

进一步的，所述氧化设备包括氧化炉体，所述氧化炉体与副炉体共用硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元和机台控制单元。

其中，所述硅片传送单元为机械手臂。

其中，所述机台控制单元对挡片的使用次数进行监测，当达到设定使用次数时，机台控制单元驱动硅片传送单元将挡片送至副炉体内进行掺氯氧化工艺。

进一步的，所述副炉体进行掺氯氧化工艺与氧化炉体进行氧化工艺是相互独立的。

较佳的，所述副炉体进行掺氯氧化工艺与氧化炉体进行氧化工艺同时进行。

其中，所述气体分配单元向副炉体内输入氧气、氮气、氢气、氯化物气体。

其中，所述气体分配单元向氧化炉体内输入氧气、氮气、氢气。

较佳的，所述副炉体的容量比氧化炉体的容量小。

本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型在现有的氧化工艺设备中增加独立的副炉体，利用该副炉体对挡片进行清洁，这样在氧化炉体进行氧化工艺的同时可以对挡片进行掺氯氧化处理，不但可以降低挡片中的金属离子含量，而且可以保证正常的氧化工艺不受影响，不会占用氧化炉体的工艺时间和降低机台的生产效率；

2)本实用新型的副炉体与现有的氧化设备共用硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元及机台控制单元，实现副炉体的传送和控制，减少了不必要的设备配置，使氧化设备的结构最优化；

3)本实用新型可以控制挡片的清洗频率，从而实现挡片清洁的灵活性，更好地控制挡片的金属离子含量。

附图说明

图1为现有设备中硅片界面层的电荷及可动离子分布图；

图2为现有的氧化设备的结构框图；

图3为现有的氧化设备的工艺流程示意图；

图4为本实用新型的氧化设备的结构框图；

图5为本实用新型的氧化设备的工艺流程示意图；

图6为本实用新型的氧化设备中挡片自动清洁系统的气体供给图。

其中附图标记说明如下：

1为氧化炉体；2为副炉体。

具体实施方式

以下结合附图给出本实用新型的具体实施方式，但本实用新型并不限于以下的实施方式，根据下面的说明书和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。

本实用新型的氧化设备为现有装置，其包括氧化炉体1、硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元和机台控制单元，各部分的结构和功能在此不加详述。

本实用新型的挡片自动清洁系统，包括：

副炉体，用于放置挡片并进行掺氯氧化工艺，所述副炉体包括炉管口、进气口、出气口；

硅片传送单元，其通过副炉体的炉管口将挡片送至副炉体中或从副炉体中取出；

气体分配单元，用于向副炉体中提供掺氯氧化工艺所需的气体，所述气体分配单元与副炉体的进气口相连接；

尾气处理单元，其与副炉体的出气口相连接；

机台控制单元，其与副炉体、硅片传送单元、气体分配单元和尾气处理单元相连。

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式，且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

第一实施例

在本实施例中，用于氧化工艺的氧化炉体1与用于挡片的掺氯氧化工艺的副炉体2共用硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元和机台控制单元，如图4、图6所示，这样在不改变现有氧化设备的传送、气体传输和控制的架构前提下，既可以实现正常的氧化工艺，又可以对副炉体2进行传送和控制，从而实现挡片的自动清洁。

所述副炉体进行掺氯氧化工艺与氧化炉体进行氧化工艺是相互独立的，二者既可以同时进行，也可以不同时进行，如图5所示。

较佳的，副炉体进行掺氯氧化工艺与氧化炉体进行氧化工艺同时进行，这样在氧化炉体进行氧化工艺的同时可以对挡片进行掺氯氧化处理，不但可以降低挡片中的金属离子含量，而且可以保证正常的氧化工艺不受影响，不会占用氧化炉体的工艺时间和降低机台的生产效率。

所述气体分配单元向副炉体内输入氧气、氮气、氢气、氯化物气体，向氧化炉体内输入氧气、氮气、氢气。

第二实施例

在本实施例中，用于对挡片进行掺氯氧化工艺的副炉体采用独立的传送、气体传输和控制架构，即与副炉体相连的硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元及机台控制单元和与氧化炉体相连的硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元及机台控制单元为两个独立的系统，不过二者的原理相同。

在上述两个实施例中，优选的，副炉体2的容量比氧化炉体1的容量小，既可以满足挡片的清洁需求，又可以减少炉体进行氧化工作所需的设备成本和工艺成本。

所述硅片传送单元为若干机械手臂，当配置一个机械手臂时，本领域技术人员可以设置硅片传送进行氧化工艺和挡片传送进行掺氯氧化的优先级，如传送顺序为硅片传送优先于挡片传送，工艺结束后，待硅片卸载完毕后再进行挡片卸载。当然，也可以设置两个或更多机械手臂，从而分别控制进行硅片传送和挡片传送。

在上述两个实施例中，更优的，机台控制单元对挡片的使用次数进行监测，当挡片达到设定使用次数时，硅片传送单元完成硅片装载后在机台控制单元的驱动下将挡片送至副炉体内进行掺氯氧化工艺，这样可以控制挡片的清洗频率，从而实现挡片清洁的灵活性，更好地控制挡片的金属离子含量。

本实用新型在现有的氧化工艺设备中增加独立的副炉体，利用该副炉体对挡片进行清洁，这样在氧化炉体进行氧化工艺的同时可以对挡片进行掺氯氧化处理，不但可以降低挡片中的金属离子含量，而且可以保证正常的氧化工艺不受影响，不会占用氧化炉体的工艺时间和降低机台的生产效率。

本实用新型的副炉体与现有的氧化设备共用硅片传送单元、气体分配单元、尾气处理单元及机台控制单元，实现副炉体的传送和控制，减少了不必要的设备配置，使氧化设备的结构最优化。

以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。