CN106356282B - 一种干法清洗腔体及干法清洗方法 - Google Patents

一种干法清洗腔体及干法清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种干法清洗腔体及干法清洗方法，使得刻蚀剂能够在腔体内充分反应，解决刻蚀不均匀的问题，减少工艺气体使用量，降低成本。其技术方案为：腔体的第一侧面上设置第一开口，腔体的第二侧面上设置第二开口，腔体内部设有至少一个晶圆承载层，每一晶圆承载层上各放置一晶圆，相邻的晶圆承载层错开一定的距离，以使刻蚀气体在各个晶圆承载层之间的流通路径呈蛇形。

Description

一种干法清洗腔体及干法清洗方法
技术领域
本发明涉及一种干法清洗腔体及其干法清洗方法，尤其涉及为刻蚀更均匀而设计的干法清洗腔体及干法清洗方法。
背景技术
在半导体干法清洗工艺中，是利用刻蚀剂对晶圆表面进行干法清洗处理。在处理过程中刻蚀剂刻蚀过晶圆表面，其中一部分参与了刻蚀反应，而未参与反应的刻蚀剂与参与反应后的尾气一起排出，造成浪费。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种干法清洗腔体及干法清洗方法，使得刻蚀剂能够在腔体内充分反应，解决刻蚀不均匀的问题，减少工艺气体使用量，降低成本。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种干法清洗腔体，腔体的第一侧面上设置第一开口，腔体的第二侧面上设置第二开口，腔体内部设有至少一个晶圆承载层，每一晶圆承载层上各放置一晶圆，相邻的晶圆承载层错开一定的距离，以使刻蚀气体在各个晶圆承载层之间的流通路径呈蛇形。
根据本发明的干法清洗腔体的一实施例，第一开口的位置高于最上层的晶圆承载层，第二开口的位置高于最下层的晶圆承载层。
根据本发明的干法清洗腔体的一实施例，在正向通气时，第一开口用于进气，第二开口用于出气，在反向通气时，第二开口用于进气，第一开口用于出气。
根据本发明的干法清洗腔体的一实施例，正向通气和反向通气的时长被设计成使得每一晶圆承载层上的刻蚀量相等。
本发明揭示了一种干法清洗方法，在干法清洗腔体中完成，干法清洗腔体的第一侧面上设置第一开口，腔体的第二侧面上设置第二开口，腔体内部设有至少一个晶圆承载层，每一晶圆承载层上各放置一晶圆，相邻的晶圆承载层错开一定的距离，所述方法包括：
在正向通气的时段内，第一开口输入刻蚀气体，第二开口排出尾气，刻蚀气体在腔体内的各个晶圆承载层中以蛇形路径流通；
在反向通气的时段内，第二开口输入刻蚀气体，第一开口排出尾气，刻蚀气体在腔体内的各个晶圆承载层中以蛇形路径流通。
根据本发明的干法清洗方法的一实施例，第一开口的位置高于最上层的晶圆承载层，第二开口的位置高于最下层的晶圆承载层。
根据本发明的干法清洗方法的一实施例，正向通气和反向通气的时长被设计成使得每一晶圆承载层上的刻蚀量相等。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的腔体内采用多层放置晶圆，且刻蚀气体与各层之间有一通路，刻蚀气体会随着通路经过每一层的晶圆表面进行刻蚀，最终从出气口排出反应后的尾气。刻蚀气体在各层之间的流通路径呈蛇形，以使刻蚀气体在每一层上的晶圆上都能停留充足的时间。此外，腔体两个相对侧面上的两个开口是对称设计，在正向通气时，其中一个是进气口，另一个是出气口，在反向通气时，进气口和出气口互换，这样可以使得每一层上的刻蚀量更加均匀。
附图说明
图1示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在正向通气时的俯视图。
图2示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在正向通气时的主视图。
图3示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在正向通气时的左视图。
图4示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在反向通气时的俯视图。
图5示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在反向通气时的主视图。
图6示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在反向通气时的左视图。
具体实施方式
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在正向通气时的俯视图，图2示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在正向通气时的主视图，图3示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在正向通气时的左视图。
请同时参见图1至图3，本实施例的干法清洗腔体的第一侧面上设置第一开口1，腔体的第二侧面上设置第二开口2。腔体内部设有至少一个晶圆承载层3，晶圆承载层3的数量为至少一个，在本实施例中示为3个。每一晶圆承载层3上各放置一晶圆4，晶圆位置可根据实际刻蚀的均匀性进行设计，不一定是安放在如图中所示的居中位置。第一开口1的位置高于最上层的晶圆承载层，第二开口2的位置高于最下层的晶圆承载层。
每一晶圆承载层4和腔体内壁之间留有一个缺口，刻蚀气体通过每一层的这一个缺口进入到下一层中。而相邻的晶圆承载层4之间错开一定的距离，比如在本实施例中，最上层的晶圆承载层4和腔体的右壁之间留出一个缺口，而其下一层和腔体的左壁之间留出一个缺口，最下层的晶圆承载层4和腔体的右壁之间留出一个缺口，这样的设计可以使刻蚀气体在各个晶圆承载层之间的流通路径呈蛇形。在图1至图3所示的正向通气的阶段，第一开口1用于进气，亦即，刻蚀气体从第一开口1进入腔体，第二开口2用于出气，亦即反应后的尾气从第二开口2处排出。刻蚀气体在腔体内的走向如图中的箭头所示。此时尾气中刻蚀剂的含量会比传统的只设计一层刻蚀的刻蚀剂尾气中刻蚀剂含量低很多，因为在多层的刻蚀中大量消耗了刻蚀剂，提高了刻蚀剂的利用率。然而，如果一直从最上层通入刻蚀气体，经过刻蚀后流向下一层，刻蚀后再流向最低层，则会造成刻蚀剂的浓度关系如下：最上层刻蚀剂浓度＞中间层刻蚀剂浓度＞最低层刻蚀剂浓度。由此导致的结果是最上层的刻蚀最多，中间层其次，最低层的刻蚀最少，会造成刻蚀不均匀。因此在正向通气结束之后，需要如图4至图6所示的反向通气阶段。
图4示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在反向通气时的俯视图，图5示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在反向通气时的主视图，图6示出了本发明的干法清洗腔体的较佳实施例在反向通气时的左视图。
如图4至图6所示，在反向通气阶段，第二开口2用于进气，第一开口1用于出气。刻蚀气体在腔体内的走向如图中的箭头所示。反向通气阶段会对正向通气阶段的不均匀进行补偿，即：最上层刻蚀剂浓度＜中间层刻蚀剂浓度＜最低层刻蚀剂浓度。
正向通气阶段和反向通气阶段的时长被设计成使得每一晶圆承载层上的刻蚀量相等，例如可以设计成两个阶段的时长相等。
如此刻蚀下来会使得每一层的晶圆上的刻蚀更加均匀。
此外，本发明还揭示了一种干法清洗方法，这一方法是在如上所述的干法清洗腔体中完成的，步骤如下：
第一步：在正向通气的时段内，第一开口输入刻蚀气体，第二开口排出尾气，刻蚀气体在腔体内的各个晶圆承载层中以蛇形路径流通。
第二步：在反向通气的时段内，第二开口输入刻蚀气体，第一开口排出尾气，刻蚀气体在腔体内的各个晶圆承载层中以蛇形路径流通。
而正向通气和反向通气的时长被设计成使得每一晶圆承载层上的刻蚀量相等。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (6)

1.一种干法清洗腔体，其特征在于，腔体的第一侧面上设置第一开口，腔体的第二侧面上设置第二开口，腔体内部设有至少一个晶圆承载层，每一晶圆承载层上各放置一晶圆，相邻的晶圆承载层错开一定的距离，以使刻蚀气体在各个晶圆承载层之间的流通路径呈蛇形，在正向通气时，第一开口用于进气，第二开口用于出气，在反向通气时，第二开口用于进气，第一开口用于出气。
2.根据权利要求1所述的干法清洗腔体，其特征在于，第一开口的位置高于最上层的晶圆承载层，第二开口的位置高于最下层的晶圆承载层。
3.根据权利要求1所述的干法清洗腔体，其特征在于，正向通气和反向通气的时长被设计成使得每一晶圆承载层上的刻蚀量相等。
4.一种干法清洗方法，其特征在于，在干法清洗腔体中完成，干法清洗腔体的第一侧面上设置第一开口，腔体的第二侧面上设置第二开口，腔体内部设有至少一个晶圆承载层，每一晶圆承载层上各放置一晶圆，相邻的晶圆承载层错开一定的距离，所述方法包括：
在正向通气的时段内，第一开口输入刻蚀气体，第二开口排出尾气，刻蚀气体在腔体内的各个晶圆承载层中以蛇形路径流通；
在反向通气的时段内，第二开口输入刻蚀气体，第一开口排出尾气，刻蚀气体在腔体内的各个晶圆承载层中以蛇形路径流通。
5.根据权利要求4所述的干法清洗方法，其特征在于，第一开口的位置高于最上层的晶圆承载层，第二开口的位置高于最下层的晶圆承载层。
6.根据权利要求4所述的干法清洗方法，其特征在于，正向通气和反向通气的时长被设计成使得每一晶圆承载层上的刻蚀量相等。
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