专利名称：反应室调节的方法
技术领域：
本发明有关一种反应室调节的方法，特别是应用沉积方式(deposition mode)将反应室中微粒的数量控制在一定范围的方法。
背景技术：
半导体制程的要求是必须在极度干净的环境下进行。在半导体制程中，反应的生成物除了会沉积在芯片上外，同时也会附着在反应室的内壁而变成制程中的污染物。在半导体制程进行中，污染物会逐渐沉积进而累积在反应室的内壁和内部的零件中。时间一久，若疏于清洁反应室则会造成不可靠的制程和缺陷产品的出现。缺乏经常性的清洁程序，累积在反应室内壁的污染物会迁移到底材上而造成污染。特别是当这些污染物产生剥落时，其产生沉积率(yield kill rate)甚至可超过10％。因此，在制造半导体组件时，寻找一种有效且经济的反应室调节方法来降低反应室中微粒的数量以求增强所制造组件的性能和品质是有其必要性的。在现有技术中，就地清洁(in-situ clean)，也即众所周知的干式清洁(dry cleaning)，和湿式清洁(wet cleaning)是反应室调节的两种方法。
相对于干式清洁方式可保持反应室的密闭，湿式清洁必须破坏反应室的密闭真空状态，并利用人力擦拭反应室的内部表面。这样的清洁程序比干式清洁程序对产量有着更严重的负面影响。当执行湿式清洁方式时，需要打开反应室，并以人力来擦拭反应室的内部表面，会造成比只需数分钟的干式清洁花费更多的设备停工时间(down-time)(大约为14到16小时)。因为在恢复一般的制程步骤前，反应室必须达到再稳定状态。湿式清洁程序通常是针对在干式清洁程序中无法完全清除的污染物，且在污染物随着时间慢慢累积到一定程度时才执行。通常是经过一段相当长的时间后，大约为9000RF-分钟(约为150RF-小时)，才需要执行湿式清洁程序。
整个干式清洁的调节过程可以表示成如图1所示的流程图。先导入至少一种气体，例如SF6，Cl2，O2之类的气体，至反应室中。反应室中的微粒将会与上述的气体反应进而形成具有挥发性的气体，如形成挥发性气体的步骤10。接着以真空系统抽走反应室中的气体，如抽气的步骤12，再吹入制程气体以置换反应室内的气体，如制程气体置换的步骤14。如测试的步骤16所示，以一测试晶片来测试反应室中残余微粒对制程的影响是否在所要求的范围之下。如果测试结果合格，则可进行下一批的制程，如果测试结果不合格，则须回到形成挥发性气体的步骤10再重新进行调节。
在上述的干式清洁的调节方法中，是利用导入气体与微粒反应以形成具有挥发性的气体，再以抽真空的方式带走。其中可能会产生所导入的气体未能完全与反应室中的微粒接触，以至于在抽真空的后仍有许多微粒残留于反应室中的问题。
在上述干式清洁的调节方法中通常会因为反应室内的结构复杂而需较长的时间，进而影响产能，且调节后如果仍残留黏附在反应室内壁上的微粒可能会在制程中脱落而影响制程的稳定性。
在上述干式清洁的调节方法中必须以测试晶片来测试反应室中微粒对制程的影响是否已达所要求的稳定值，以决定继续清洗或开始进行下一批的晶片制程。不但不方便，而且对整个制程而言也相当不经济。
在现有技术的干式清洁程序中，在将制程气体抽离反应室后，先通入一种或多种清洁气体至反应室20中，如图2A所示。然后由上电极板24与下电极板26提供一能量使所通入的气体和反应室内的微粒22反应进而形成具有挥发性的产物28，如图2B所示。接着将在反应室内壁的微粒和清洁气体发生反应后所形成具有挥发性的产物28与部分未反应的清洁气体同时抽离反应室，如图2C所示。在导入制程气体后，如图2D所示，送一晶片32至上述的反应室中进行测试，若测试结果可达到所要求的标准，例如在浅沟渠隔离蚀刻(Shallow Trench Isolation etching)(STIetching)中所蚀刻的沟渠可以稳定地达到所要求的深度，则可结束调节并开始下一批晶片的制程；反之，若测试结果未能达到制程的要求，则必须从导入气体开始重新调节，直到晶片测试的结果稳定为止。
因为执行清洁程序而产生的停工延迟时间代表着制造产量上的损失。所以，降低清洁所费的时间以增加反应室晶片的产量是非常重要的。也就是说，为达此一目标，延长平均清洁时距(mean time between clean)是必须的。而所说的清洁是指耗时的湿式清洁程序。因此，提供改善半导体反应室的清洁方法是必须的。特别是需要提供一种可以将微粒在制程中所造成的影响降到最低，进而提高产品良率和系统生产力的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一有助于稳定晶片制程的沉积方式调节方法，使调节的过程容易控制，同时提升调节后制程的稳定性以及使在调节过程中无需加入一测试晶片，并且在整个调节的过程中不必经过抽真空的步骤，且所通入的气体在制程中不会发生干扰。
为实现上述目的，本发明的在半导体制程中反应室调节的方法，其特点是，至少包括通入一包括卤素的有机气体至一反应室，其中所述有机气体与所述反应室中的微粒形成具黏附性的聚合物；以及沉积所述聚合物于所述反应室的壁上。
本发明提供了一种反应室调节的新方法，是在制程中改成导入一种含有卤素的有机气体。所述有机气体将与反应室中的微粒形成具黏附性的聚合物，而不会影响制程。这些聚合物将附着至反应室的内壁，并沉积成厚重的聚合物。从而快速地降低反应室中微粒的数量且对于反应室的调节过程也比较容易控制。另一方面，由微粒与通入气体所形成的聚合物可将微粒固定在反应室的壁上，使其不会在调节后的制程中发生有微粒自反应室的壁上脱落而造成干扰的情形出现，且在调节后沉积于反应室壁上，所形成具有黏附性的厚重聚合物可黏附在制程中所产生的微粒，以帮助稳定制程。由于可以在制程进行中同时与反应室中的微粒发生反应，并将其固定于反应室的内壁上，进而发挥对反应室进行调节的功效，以使反应室无需在每次制程后都要先经过数分钟的调节后才能再开始下一次的制程。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。
图1为现有技术的清除方式的流程图。
图2A至图2D为现有技术的清除方式的示意图。
图3为本发明一较佳实施例的以沉积方式来进行反应室调节的方法流程图。
图4A至图4C为本发明一较佳实施例的以沉积方式来进行反应室调节的方法的示意图。
图5为本发明应用于浅沟渠隔离蚀刻的示意图。
具体实施例方式
本发明的一较佳实施例为一种以沉积方式来进行反应室调节的方法。其中的过程至少包括以下步骤首先通入由有机气体与制程气体所调成的混合气体至反应室中。所述的有机气体将会与反应室内的微粒形成具有黏附性的聚合物，且所述的聚合物会黏附至反应室的内壁上并沉积成厚重的聚合物。所述的厚重聚合物的沉积达到饱和后，即停止制程并进行清机(湿式清洁)。
下面对本发明的较佳实施例进行详细描述。然而，本发明的范围并不是由较佳实施例所限定，而以其后的专利申请的权利要求保护范围为准。
在晶片制程中，将反应室中的微粒控制在适当的数量范围内是一项重要的步骤。本发明的重点是以一种“沉积方式”来进行反应室的调节方法。由于上述的方法只需不断地通入包括卤素元素的有机气体至反应室中，反应室中的微粒便会与这些有机气体形成聚合物并沉积在反应室的内壁，直到内壁上聚合物的沉积达到饱和为止。借助这种方式可迅速地降低反应室中微粒的数量至一适当的范围，且其过程既效率高又容易控制。
本发明可提供一种沉积方式的应用方法。上述的应用方法可以在制程中同时与反应室中的微粒发生反应，并将其固定于反应室的内壁上，进而发挥对反应室进行调节的功效，使反应无需在每次制程后都要先经过数分钟的调节后才能再开始下一次的制程。
整个沉积方式的调节过程可以表示成如图3所示的流程图。首先导入一种包括卤素元素的有机气体至反应室中，其中包括卤素元素的有机气体一般而言可以是包括碳、氢、氧、及卤素(halogen)等元素的气体。在本实施例中，较佳的反应气体是选自CH2F2，或CHF3等。反应室中的微粒将会与上述的气体反应进而形成具有黏附性的聚合物，如形成聚合物的步骤34所示。上述的聚合物将会沉积在反应室的壁上，形成厚重的聚合物，如聚合物沉积的步骤36所示。如判断洁净度的步骤38所示，当厚重聚合物的沉积达到饱和的时候，也即反应室中晶片的蚀刻率稳定时，即表示已完成调节，如调节完成的步骤40所示。
本发明的一较佳实施例为一应用沉积方式的调节方法，其中至少包括下列步骤如图4A所示，在一个已处理过许多批晶片的反应室中，存在着许多可能影响下一批晶片优良率的微粒。
不断地导入包括碳、氢、氧、及卤素等元素的气体，如CH2F2，CHF3等，至反应室42中，上述的气体与反应室中的微粒44会形成具有黏附性的聚合物50，并沉积于反应室42的壁上，如图4B所示。借助这个步骤一方面可以固定住原本附着在壁上的微粒，另一方面可以抓住悬浮在反应室中的微粒，使其向壁上移动，并将其固定在反应室的壁上，从而达到降低反应室中的微粒对调节后的晶片制程的影响。
如图4C所示，黏附在反应室42的壁上的聚合物50会沉积成厚重的聚合物52。当上述的厚重聚合物52的沉积达到饱和时，则表示反应室的调节已完成，可进入下一批的晶片制程。
在反应室中的微粒由于不断地导入有机气体而在反应室中形成的聚合物向反应室壁沉积直到饱和为止，这样可将微粒数量尽可能地降低，故可控制后来的制程的稳定性。
另一方面，与清除方式(clean mode)不一样的是，当反应室内壁上的厚重聚合物的沉积达到饱和时，调节的步骤即已完成，不须另外使用一测试晶片来确认反应室中微粒数量所造成的影响是否已合乎制程的要求。上述的反应室可以是一蚀刻机台，其可以应用于浅沟渠隔离的蚀刻。
关于上述的两种调节方法的比较，显示在叙述于后的表格1中。就整个调节过程所需的时间而言，由于沉积方式所产生的是黏附于反应室内壁的聚合物，所以不需要在下一批的晶片制程前先使用抽真空的方式来将其清除，可省下在反应室内抽真空-通入气体及每次进行上述动作时开关阀门的时间。所以沉积方式可在较短的时间内即完成调节。
而且，沉积方式只需要不断通入气体，在反应室中的微粒就会不断形成聚合物并沉积在反应室的壁上。这种方法可简化调节过程的操作，使得调节过程容易控制。且因为微粒将直接黏附在反应室的壁上，所以上述的调节过程在降低反应室中微粒对制程干扰的效果上不会受限于反应室内部的复杂构造。
另一方面，由微粒与通入气体所形成的聚合物可将微粒固定在反应室的壁上，不会在调节后的制程中发生有微粒自反应室的壁上脱落而造成干扰的情形出现。且在调节后沉积于反应室壁上具有黏附性的厚重聚合物可黏附在制程中所产生的微粒上，帮助稳定制程。
为了还具体说明本发明的可能应用，参考图5，本发明的另一较佳实施例为一稳定制造浅沟渠隔离蚀刻(Shallow Trench Isolation Etching)(STI etching)的方法，其中至少包括下列基本步骤将制程气体由气体通入口56导入，经过淋气顶板(Shower Head)60，进入一个浅沟渠隔离蚀刻制程反应室54中。上述的制程气体是由蚀刻气体与包括碳、氢、氧、及卤素等元素的有机气体，在本实施例中，较佳的反应气体是选取CH2F2，或CHF3等气体与蚀刻气体所调出的混合气体。
在分别通电至线圈58与底材64后，所通入的气体会在反应室中形成等离子体(plasma)，并开始发挥作用。所通入的制程气体将对晶片62进行蚀刻，且所通入的有机气体将会与反应室中的微粒形成具有黏附性的聚合物。上述的两种反应可以同时进行且不会相互干扰。
所述的聚合物会沉积于反应室54的内壁上并形成厚重的聚合物。借助制程中蚀刻率稳定的状态可以得知反应室中聚合物沉积的饱和情形。当蚀刻率趋于稳定时，即表示绝大部分的微粒已变成聚合物并沉积于反应室的内壁上。
在上述的实施例中，反应室每处理过约3000片晶片后，必须进行一次湿式清洁，以确保接下来所产出晶片的品质。
在上述的实施例中，不必在每批晶片的制程结束后都进行调节，只须控制所通入气体的混合比例，即可使制程持续进行。
上述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示精神下所完成的等效改变或修饰，均应包括在本申请的专利保护范围内。
表格1.沉积方式与清除方式的比较
权利要求
1.一种在半导体制程中反应室调节的方法，其特征在于，至少包括通入一包括卤素的有机气体至一反应室，其中所述有机气体与所述反应室中的微粒形成具黏附性的聚合物；以及沉积所述聚合物于所述反应室的壁上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应室为一蚀刻机台。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机气体至少包括氧原子。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机气体是选自CH3F，CH2F2，CHF3之一。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一用以判断所述反应室的洁净度的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的判断步骤是利用一测试晶片，并检视所述晶片在所述反应室的蚀刻速率是否稳定。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的蚀刻速率稳定表示所述反应室调节完成。
8.一种蚀刻机台调节的方法，其特征在于，至少包括通入一包括卤素的有机气体至一蚀刻机台，其中，所述有机气体与所述蚀刻机台中的微粒形成具有黏附性的聚合物；以及沉积所述聚合物于所述蚀刻机台的壁上。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的有机气体至少包括氧原子。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的有机气体选自CH3F，CH2F2，CHF3之一。
全文摘要
本发明涉及一种反应室调节的方法。所述方法是导入有机气体至反应室中，所述的气体将与反应室中的微粒形成具黏附性的聚合物，且所述聚合物将沉积在反应室的内壁上并逐渐形成厚重的聚合物，使得反应室在被用来处理数批芯片时，每一芯片所遭遇的反应室环境相似，不会有反应室环境随所处理的芯片批数增加而产生不可忽略变化的问题。通过此一容易控制的沉积方式的调节方法可以快速地将反应室调控至芯片处理所要求的环境。
文档编号C23F1/08GK1399008SQ0112279
公开日2003年2月26日 申请日期2001年7月24日 优先权日2001年7月24日
发明者蔡信谊, 梁明中, 李俊鸿, 余旭昇 申请人:旺宏电子股份有限公司