CN102776487A

CN102776487A - 半导体加工设备和半导体加工方法

Info

Publication number: CN102776487A
Application number: CN2011101201339A
Authority: CN
Inventors: 荣延栋
Original assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明提供了一种半导体加工设备和半导体加工方法，涉及半导体技术领域，所述半导体加工设备包括反应腔室，所述反应腔室的腔室壁上设置有观察窗，所述半导体加工设备还包括用于输送吹扫所述观察窗的清洁气体的清洁管路；所述清洁管路穿过所述腔室壁进入到所述反应腔室内部以使所述清洁管路的出气口处于所述反应腔室内部，且所述出气口朝向于所述观察窗。本发明可用于半导体加工工艺中，不需要停机对观察窗进行更换或擦洗，既能够降低成本，而且增加了机台正常运转的时间，有效提高了产能。

Description

半导体加工设备和半导体加工方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体加工设备和半导体加工方法。

背景技术

目前，在半导体加工工艺中，化学气相沉积(CVD，Chemical VaporDeposition)工艺应用广泛。CVD工艺是指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体(即工艺气体)引入密闭容器中，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。

在大尺寸的平板式CVD设备中，以等离子体增强化学气相沉积(PECVD，Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition)设备为例，包括反应腔室，衬底是使用传输系统传入反应腔室中，并在反应腔室中进行气相沉积工艺。为了监测反应腔室内是否放置了衬底，反应腔室的腔室壁上设置有观察窗，一般为透明石英玻璃窗，在反应腔室的外部设置有监测装置，监测装置通过观察窗对反应腔室内部的衬底情况进行监测。

在现有的CVD设备的长时间运行后，即进行多次CVD工艺后，观察窗的表面也会沉积上薄膜或粉尘，进而导致观察窗不再透光。这时，监测装置将无法通过观察窗对反应腔室内部的衬底情况进行有效的监测。此时，必须对停机对观察窗进行更换或擦洗。这样，不仅增加了成本，而且，减少了机台正常运转的时间，降低了产能。

发明内容

本发明的实施例的主要目的在于，提供一种半导体加工设备和半导体加工方法，能够有效提高产能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室的腔室壁上设置有观察窗，还包括用于输送吹扫所述观察窗的清洁气体的清洁管路；

所述清洁管路穿过所述腔室壁进入到所述反应腔室内部以使所述清洁管路的出气口处于所述反应腔室内部，且所述出气口朝向于所述观察窗。

一种半导体加工方法，包括：

在进行半导体加工工艺过程中，在反应腔室内部通过清洁气体吹扫所述半导体加工设备的观察窗；

在所述半导体加工工艺完成后，停止所述清洁气体对所述观察窗的吹扫。

采用上述技术方案后，本发明实施例提供的半导体加工设备和半导体加工方法，能够在半导体加工的工艺过程中，通过清洁气体吹扫所述观察窗，能够有效避免薄膜或粉尘沉积到观察窗表面，因此，不需要停机对观察窗进行更换或擦洗，既能够降低成本，而且，增加了机台正常运转的时间，有效提高了产能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的半导体加工设备的一种结构示意图；

图2(a)和图2(b)为图1所示的半导体加工设备中监测装置的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的半导体加工设备的清洁管路的出气口的一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的半导体加工设备的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的半导体加工方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明提供的半导体加工设备的一个具体实施例，为一种CVD设备，如图2所示，本实施例的半导体加工设备，包括反应腔室1，反应腔室1的腔室壁上设置有观察窗2，本实施例中，观察窗2通过固定法兰4固定设置在反应腔室1的腔室壁上；

本实施例中，观察窗2包括第一观察窗21和第二观察窗22，这两个观察窗分别对称设置于反应腔室1的周壁上，当光线由第一观察窗21进入反应腔室1内部时，在反应腔室1内部的衬底摆放位置处未放置衬底时，该光线将传输至第二观察窗22处并通过第二观察窗22穿出，而在反应腔室1内部的衬底摆放位置处放置有衬底时，该光线则将被衬底所阻挡进而无法传输至第二观察窗22处；

反应腔室1的外部设置有监测装置，该监测装置包括传感器31和激光器32，传感器31对应第一观察窗21设置，且激光器32对应第二观察窗22设置；如图2(a)所示，在反应腔室1内无衬底时，激光器32发出的激光能够穿过第一观察窗21和第二观察窗22而传至传感器32，即被传感器32接收到，当反应腔室1内放置有衬底时，如图2(b)所示，激光器32发出的激光将被衬底遮挡而无法穿过第二观察窗22而被传感器32接收到，基于上述原理，所述监测装置能够通过观察窗2监测反应腔室1内是否放置了衬底；

本实施例的半导体加工设备，还包括清洁管路5，用于输送吹扫观察窗2的清洁气体，清洁管路5穿过反应腔室1的腔室壁进入到反应腔室1内部，清洁管路5具体可通过设置在腔室壁上的法兰进入到反应腔室1内部；清洁管路5进入到反应腔室1内部使得清洁管路5的出气口处于反应腔室1内部，且清洁管路5的出气口朝向于观察窗2，清洁管路5所输送的清洁气体将朝向于观察窗2喷射，达到吹扫观察窗2的目的。

这样，本实施例的半导体加工设备，在半导体加工的工艺过程中，能够通过清洁管路5输送清洁气体，通过清洁气体吹扫观察窗2，有效避免薄膜或粉尘沉积到观察窗2表面而无法透光。因此，即使本实施例的半导体加工设备在长时间运行后，也能够有效保证在反应腔室1内无衬底时，激光器32所发射的激光能够被传感器31正常接收到，即保证监测装置通过观察窗2对反应腔室1内部的衬底情况的正常监测。由于薄膜或粉尘无法沉积到观察窗2表面，因此，不需要停机对观察窗2进行更换或擦洗，既能够降低成本，又增加了机台正常运转的时间，且有效地提高了产能。

需要说明的是，在本发明实施例中，观察窗2的个数不限，观察窗2设置在反应腔室1的腔室壁的位置不限，例如，在本发明的一个实施例中，只包括一个观察窗2，该观察窗2设置于反应腔室1的顶壁上，用于观察反应腔室1内部的衬底等情况。另外，在本发明实施例中，观察窗2不限于通过法兰4设置于反应腔室1的腔室壁上，还可通过其它方式设置，例如，直接嵌接在反应腔室1的腔室壁上，本发明对此不做限定。

由于工艺过程中，进入到反应腔室1内部工艺气体通常被激发为等离子体，处于激发态的气体自由基、离子等多种粒子一起向衬底表面输运，并最终在衬底上形成薄膜，因此，为了不影响工艺气体的激发以及粒子的输运，优选的，清洁管路5处于反应腔室1内部的部分贴近反应腔室1的腔室壁并延伸至观察窗2，减少清洁管路5占有反应腔室1内部的空间，且使清洁气体的出气口远离于等离子体，从而不影响半导体加工工艺过程中，工艺气体的激发以及粒子的输运。

另外，由于激光器32发射的光线需要透过观察窗2传送，因此，清洁管路5处于反应腔室1内部的部分要避开所述光线正常的传输轨迹，即不要遮挡所述光线的传输。较佳的，清洁管路5处于反应腔室1内部的部分延伸至观察窗2的顶部或上半部即可。

具体的，清洁管路5处于反应腔室1内部的出气口可垂直地朝向于观察窗2，还可以相对于垂直于观察窗2的方向以预设角度向下倾斜地朝向于观察窗2，保证清洁管路5所输运的清洁气体能够对观察窗2进行有效的吹扫。其中，所述预设角度可以是根据观察窗2的面积等实际情况而确定的、清洁气体对观察窗2进行吹扫的最佳角度。而所述出气口可以为图1所示的管路管口；如图3所示，还可以在清洁管路5的出气口处连接喷淋头，以增加气体对观察窗2的吹扫面积以及吹扫的均匀度。

本实施例中，清洁管路5处于反应腔室1内部的部分延伸至观察窗2的顶部，且所述出气口为管路的管口、且向下倾斜一定角度地朝向于观察窗2。

具体的，清洁管路5的材质不限，可以为不锈钢材质等性质稳定耐高温耐腐蚀材质。

本实施例中，如图1所示，对应于第一观察窗21的清洁管路5和对应于第二观察窗22的清洁管路5是分别独立设置的，每个观察窗的清洁气体通过该观察窗对应的清洁管路进行输送，即可对各个观察窗的清洁气体进行独立供气。但本发明不限于此，在本发明的另一个实施例中，如图4所示，统一设置一清洁管路5，清洁管路5处于反应腔室1内部的部分包括第一分支51和第二分支52，第一分支51的出气口朝向于第一观察窗21，用于输送吹扫第一观察窗21的清洁气体，第二分支52的出气口朝向于第二观察窗22，用于输送吹扫第二观察窗22的清洁气体，即每个观察窗的清洁气体是通过清洁管路5统一供气的。

本发明实施例提供的半导体加工设备，能够在半导体加工的工艺过程中，通过清洁气体吹扫观察窗2，能够有效避免薄膜或粉尘沉积到观察窗2表面，因此，不需要停机对观察窗2进行更换或擦洗，既能够降低成本，还增加了机台正常运转的时间，有效提高了产能。

相应的，本发明还提供了一种半导体加工方法，如图5所示，包括：

步骤101，在进行半导体加工工艺过程中，在反应腔室内部通过清洁气体吹扫半导体加工设备的观察窗；

其中，所述清洁气体为惰性气体，不会影响对半导体加工的工艺过程产生影响，具体的，所述清洁气体可为如下气体中的一种气体或如下气体中至少两种气体的混合气体：氮气N2、氖气Ne、氩气Ar和氦气He；优选为N2，N2成本低，因此能够有效降低成本。

在进行半导体加工工艺过程中，通过清洁气体吹扫半导体加工设备的观察窗，清洁气体对观察窗的吹扫使观察窗表面没有沉积物沉积，因此，有效避免薄膜或粉尘沉积到观察窗，保证观察窗的光透明。

需要注意的是，本步骤中，对所述观察窗进行吹扫时，要使清洁气体的出气口远离等离子体，这样，不会对等离子体产生影响，保证工艺过程的可靠性。

具体的，吹扫半导体加工设备的观察窗的清洁气体的流量为500至5000标况毫升每分(sccm，standard-state cubic centimeter perminute)，优选为1000sccm。

而吹扫半导体加工设备的观察窗的清洁气体的输送压力为20至30磅每平方英寸(psi，pounds per square inch)，优选为25psi。需要说明的是，输送压力是指提供清洁气体的气瓶，提供清洁气体时的出口压力。

步骤102，在所述半导体加工工艺完成后，停止所述清洁气体对所述观察窗的吹扫。

本发明实施例提供的半导体加工方法，能够在半导体加工的工艺过程中，通过清洁气体吹扫所述观察窗，能够有效避免薄膜或粉尘沉积到观察窗表面，因此，不需要停机对观察窗进行更换或擦洗，既能够降低成本，而且，增加了机台正常运转的时间，有效提高了产能。

需要说明的是，虽然本发明实施例是以CVD设备为例进行说明的，但本发明不限于此，本发明的半导体加工设备包括CVD设备，物理气相沉积设备、等离子体刻蚀设备等，本发明的半导体加工方法包括CVD工艺，物理气相沉积工艺、等离子体刻蚀工艺等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室的腔室壁上设置有观察窗，其特征在于，还包括用于输送吹扫所述观察窗的清洁气体的清洁管路；

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述清洁管路处于所述反应腔室内部的部分贴近所述腔室壁并延伸至所述观察窗。

3.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述出气口垂直地朝向于所述观察窗。

4.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述清洁管路的出气口相对于垂直于所述观察窗的方向以预设角度向下倾斜地朝向于所述观察窗。

5.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述出气口处连接有喷淋头。

6.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述清洁管路通过设置在所述腔室壁上的法兰进入到所述反应腔室内部。

7.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述观察窗包括彼此对称设置的第一观察窗和第二观察窗。

8.根据权利要求7所述的半导体加工设备，其特征在于，

所述清洁管路包括对应于所述第一观察窗的清洁管路和对应于第二观察窗的清洁管路，且所述对应于所述第一观察窗的清洁管路和对应于所述第二观察窗的清洁管路分别独立设置，吹扫所述第一观察窗的清洁气体通过所述对应于第一观察窗的清洁管路进行输送，吹扫所述第二观察窗的清洁气体通过所述对应于第二观察窗的清洁管路进行输送。

9.根据权利要求7所述的半导体加工设备，其特征在于，

所述清洁管路处于所述反应腔室内部的部分包括第一分支和第二分支；所述第一分支的出气口朝向于所述第一观察窗，用于输送吹扫所述第一观察窗的清洁气体；所述第二分支的出气口朝向于所述第二观察窗，用于输送吹扫所述第二观察窗的清洁气体。

10.一种应用于权利要求1-9任一半导体加工设备的半导体加工方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述清洁气体为如下气体中的一种气体或如下气体中任意至少两种气体的混合气体：

氮气N₂、氖气Ne、氩气Ar和氦气He。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述吹扫半导体加工设备的观察窗的清洁气体的流量为500至5000标况毫升每分。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述吹扫半导体加工设备的观察窗的清洁气体的流量为1000标况毫升每分。

14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述吹扫半导体加工设备的观察窗的清洁气体的输送压力为20至30磅每平方英寸。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述吹扫半导体加工设备的观察窗的清洁气体的输送压力为25磅每平方英寸。