CN1148466C - 干式蚀刻器中残留气体的去除装置及去除方法 - Google Patents

干式蚀刻器中残留气体的去除装置及去除方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种干式蚀刻器的残留气体去除装置及方法。在具有真空预备室及蚀刻室的、将晶片装入室内在其表面蚀刻薄膜的同时能将室内的反应气体向外抽吸及排出的干式蚀刻器中，设有加热装置或清洗装置，加热装置对蚀刻室进行加热使气体分子活性化、清洗装置对晶片进行清洗，从而使被送到蚀刻室外部的晶片表面上残留的反应气体不会在空气中冷凝及液化。由此不需要去除残留气体的其他工序设备，提高了制造工序的成品率。

Description

干式蚀刻器中残留气体的 去除装置及去除方法
                         技术领域
本发明涉及干式蚀刻器的残留气体去除装置及去除方法。更详细地说，涉及的是为了防止半导体制造工艺中用于蚀刻处理的反应气体，在工序过程中残留在晶片的表面并在空气中冷凝，不进行其它的后处理即可除去反应气体的、干式蚀刻器中残留气体的去除装置及去除方法。
                         背景技术
以前，使用于半导体元件制造工艺的蚀刻器，能够对在感光膜的显影工序结束后生长或蒸镀在感光膜下面的薄膜，例如Si膜、多晶硅膜、SiO2膜等按照工序的要求进行有选择地去除。众所周知，如此的蚀刻方法大致分为利用气体的化学反应的干式蚀刻和浸在化学药品中将规定的部分溶解的湿式蚀刻。图3是表示现有的干式蚀刻器的主要部分的结构图。
如图3所示，现有的干式蚀刻器包括：容纳多个晶片2的盒子1；安放该盒子1的传送装置4；位于传送装置的大致中间部分的进行干式蚀刻处理的蚀刻室5；真空预备室6。
传送装置4包括传送台3。该传送台3上能放置容纳着多个晶片2的盒子1，并从放置的盒子1中一个一个地将晶片2进行装载或送出，同时进行传送。
蚀刻室5在其内部可供给反应气体并能维持高真空状态，同时，能够进行干式蚀刻。在该蚀刻室5中的大约中间部位，设置着安放传送来的晶片2并进行干式蚀刻的放置台5c。而且，蚀刻室5的两侧设有出入口5a、5b，在该出入口5a、5b的外侧设有在蚀刻室5的前后保持预备的高真空状态的蚀刻环境的真空预备室6。在真空预备室6及蚀刻室5中安装着在保持高真空状态的同时抽吸及排出(Pumping、Purge)反应气体的排气系统7。从前，在干式蚀刻处理中，例如在对多晶硅膜进行干式蚀刻的时候，主要使用Cl2、HBr等反应气体。它们具有如果在进行干式蚀刻工序后暴露在空气中时会冷凝的性质。因此，在蚀刻室和真空预备室中，设置着在晶片与反应气体发生反应后将剩余的反应气体抽吸或排出的排气系统7。
在使用具有如此结构的现有的干式蚀刻器进行干式蚀刻的时候，将容纳着多个晶片2的盒子1放置到传送装置4上。将盒子1放置到传送装置4后，晶片2从盒子1中一个一个地被取出来由传送台3进行传送。
由传送台3传送的晶片2，被传送到预备地保持蚀刻环境的真空预备室6-1内并保持真空状态。然后保持真空状态的晶片2被传送到出入口5a并送入蚀刻室5中。被送入到蚀刻室5的晶片2，被放置在位于大约中间部分的放置台5c上，并通过利用反应气体的化学反应进行干式蚀刻工序。
完成了干式蚀刻工序的晶片2，再次被送到预备地保持蚀刻环境的真空预备室6-2中。
晶片2被传送到真空预备室6-2中后，通过排气系统7进行将残留在蚀刻室5及真空预备室6中的部分的多余的反应气体抽吸及排出的操作。
晶片2在结束干式蚀刻处理后，从真空预备室6-2被传送到外面，并被容纳到放置在传送台3的端部的盒子1-2中。
如上所述，现有的干式蚀刻器对晶片进行干式蚀刻的时候，通过排气系统将蚀刻室及真空预备室中与晶片反应后剩余的反应气体抽吸或排出，从而实现成品率及生产效率高的干式蚀刻工序。
但是，在现有的干式蚀刻器中，由于蚀刻室及真空预备室内的气体不能由排气系统充分排出，因此按照工序流程，当残留在晶片表面的一部分反应气体暴露在空气中时会冷凝、液化。
而且，残留在晶片表面的该气体，会作为生产工序中的不良原因而降低成品率，并且为了去除残留气体还需要使用在其它工序进行后处理的的设备。
如果使用在其它工序进行后处理的设备就需要增加费用，从而成为该产品成本上升的主要原因，同时还会延长制造工序的所需时间。
                            发明内容
本发明的目的正是为了解决上述问题。本发明提供了一种干式蚀刻器中残留气体去除装置及去除方法。使用本发明，在防止干式蚀刻后在晶片表面上残留有反应气体及在空气中冷凝及液化的同时，不进行其它工序的后处理就可以去除残留气体。
本发明为了解决上述问题，具有真空预备室及蚀刻室；并在该室内设有干式蚀刻器，该干式蚀刻器对晶片进行蚀刻的同时能够将残留在室内的蚀刻后的反应气体向外部抽吸及排出；在蚀刻室内设有加热装置，该加热装置对室内加热并将气体分子活性化，使在干式蚀刻后被送到外部的晶片表面上残留的反应气体不会在空气中冷凝及液化，该加热装置使用了能够用光能进行加热的紫外灯或卤灯。
真空预备室内设有清洗装置，该清洗装置对晶片进行清洗，使在干式蚀刻后被送到外部的晶片表面上残留的反应气体不会在空气中冷凝及液化，该清洗装置的溶液使用纯水。
在这里设有干式蚀刻器的残留气体去除装置，它由下列工序组成：气体供给工序，是为了在晶片上蚀刻规定的薄膜而供给反应气体的，该晶片经过真空预备室并维持高真空状态而送进蚀刻室或由蚀刻室送出的；处理工序，对晶片进行加热或清洗，使由反应气体作用的蚀刻结束后被送到外部的晶片表面上残留的反应气体不会在空气中冷凝；伴随着该处理工序的排出阶段，将残留在蚀刻室及真空预备室内的反应气体向外部抽吸及排出。
按照本发明的另一个方面，还提供了一种干式蚀刻器的残留气体去除方法，用于防止残留气体冷凝在由干式蚀刻器蚀刻的晶片上，该干式蚀刻器具有蚀刻室和真空预备室，所述方法包括下列步骤：
(a)将一晶片装入到所述蚀刻室中；
(b)在维持所述蚀刻室和所述真空预备室的高真空状态的同时，将反应气体提供到所述蚀刻室中；
(c)对所述蚀刻室中的晶片进行蚀刻；
(d)将所述反应气体排出所述蚀刻室和所述真空预备室；以及
(e)用去离子水对所述真空预备室中的晶片进行清洗，由此将在晶片被蚀刻之后保留在晶片上的任何残留反应气体洗掉，这样能够在晶片被蚀刻之后从真空预备室卸载从而被暴露于周围大气中时防止残留气体冷凝在晶片上。
                             附图说明
图1是利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的第一实施例的结构示意图；
图2是利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的第二实施例的结构示意图；
图3是现有的干式蚀刻器的主要部分的结构示意图。
                     具体实施方式
下面，参照附图详细说明利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的实施例。图1是表示利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的第一实施例的结构图。
如图1所示，利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的第一实施例在具有容纳多个晶片20的盒子(图中未示出)的同时，设置着放置该盒子(图中未示出)并将晶片20一个一个地传送的传送装置(图中未示出)。该传送装置(图中未示出)的大致中间位置设有维持高真空状态的同时进行干式蚀刻工序的蚀刻室50。
在蚀刻室50的大致中间位置设有放置传送来的晶片20并进行干式蚀刻处理的放置台50c。而且在蚀刻室50的两侧设有出入口50a、50b，在出入口50b的外侧设有预备地维持高真空状态的蚀刻环境的真空预备室60。
而且，蚀刻室50中还设有气体供给系统52。为了对放置的晶片20进行干式蚀刻处理，该气体供给系统52从上部供给反应气体(例如Cl2、HBr等)。
真空预备室60及蚀刻室50的内部配置着维持高真空状态的同时抽吸及排出反应气体的气体排气系统70。
特别地，在蚀刻室50的内部安装着加热装置80(例如紫外灯或卤灯等)，该加热装置80利用光能将残留气体活性化使反应气体不能残留在晶片表面，并将被活性化的残留气体通过排气系统70抽吸及排出。由此，可以防止干式蚀刻后在晶片表面上残留着一部分反应气体并在暴露于空气中时的冷凝或液化的发生。
在利用具有如此结构的本发明的残留气体去除装置的第一实施例进行干式蚀刻的时候，将多个晶片20容纳到盒子中(图中未示出)并放置到传送装置(图中未示出)上。盒子放置在传送装置上后，晶片20一个一个地从盒子中被取出通过出入口50a而传送到蚀刻室50。
由传送装置(图中未示出)被传送到蚀刻室50中的晶片20，被放置到位于大致中间位置的放置台50c上。晶片20被放置后，通过气体供给系统52保持蚀刻室50内的高真空状态的同时，进行供给反应气体(Cl2、HBr等)的气体供给工序。
给蚀刻室50中充分地供给了反应气体后，蚀刻室50中的反应气体(Cl2、HBr等)和晶片20发生化学反应而进行干式蚀刻处理。
由反应气体的作用进行干式蚀刻工序之后，由加热装置80加热蚀刻室50内部而进行对气体的分子运动进行活性化的处理工序，从而使反应气体不能残留在晶片20的表面上及在空气中冷凝液化。
而且，伴随着对气体的分子运动进行活性化的处理工序，进行将残留在蚀刻室及真空预备室内的多余残留气体向外部抽吸及排出的残留气体的排出工序。
处理工序及气体的排出工序结束后，将晶片20传送到预备地保持着干式蚀刻环境的真空预备室60。被送到真空预备室60的晶片20，又被传送到外部并被容纳到放置在外部的盒子(图中未示出)里。如此反复，直到盒子内的所有晶片20结束了干式蚀刻处理为止。
使用如上所述的利用本发明的残留气体去除装置，晶片20在干式蚀刻处理结束后，在经过真空预备室60暴露在空气中时，晶片20的表面也不会会因残留气体而导致冷凝及液化的发生。
下面，参照图2详细说明利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的第二实施例。图2是表示利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的第二实施例的结构图。在图2与图1中，除了加热装置之外都是相同的结构要素，因此，对同一结构要素用同一记号表示，从而省略了重复说明。
如图2所示，利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的第二实施例，取代图1所示的设在蚀刻室50内的加热装置80，而在真空预备室60内安装了能够用纯水(去离子水Deionized Water)清洗的清洗装置90。
进行干式蚀刻工序的蚀刻室50的两侧，设有出入口50a、50b，在该出入口50b的外侧设有预备地维持高真空状态蚀刻环境的真空预备室60。
在蚀刻室50的大致中间位置设有放置晶片20的放置台50c。而且，放置台50c的上部设有气体供给系统52。为了对放置的晶片20进行干式蚀刻处理，该气体供给系统52从上部供应反应气体(例如Cl2、HBr等)。
真空预备室60及蚀刻室50的内部配置着维持高真空状态的同时抽吸及排出反应气体的气体排出系统70。
真空预备室60中安装着清洗装置90，该清洗装置90使用纯水清洗结束在蚀刻室50内的干式蚀刻处理的晶片20表面上残留的部分反应气体。
在利用具有如此结构的本发明的残留气体去除装置的第二实施例进行干式蚀刻的时候，将晶片20传送到蚀刻室50内放置到放置台50c的上部。并通过气体供给系统52向蚀刻室50内供给反应气体，由该反应气体进行干式蚀刻处理。然后，结束干式蚀刻处理的晶片20被传送到真空预备室60。
在真空预备室60通过清洗装置90使用纯水(去离子水)对传送到此的晶片20进行清洗，使晶片20表面上残留的部分反应气体不会在空气中冷凝、液化。在清洗的同时，由气体排气系统70将蚀刻室及真空预备室中的残留气体向外部抽吸及排出。
被清洗装置90清洗过的晶片20，被传送到真空预备室60的外部并被容纳到放置在外部的盒子(图中未示出)内。
如上所述，对残留在晶片表面的反应气体不是由加热装置进行加热使其活性化、而是由清洗装置90进行清洗，也能够去除反应气体，结果同样达到本发明的效果。
以上详细说明了利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置的实施例，但是本发明不仅是限于上述的实施例，在不超出其要点的范围内可变更使用。
例如，在利用本发明的残留气体的去除装置中，供给反应气体的气体供给系统并不是仅限定于从上部的供给，也可以设置成对室内进行均匀的供给。
如上所述，若使用利用本发明的干式蚀刻器的残留气体去除装置，由于在蚀刻室或真空预备室内设有能加热或清洗反应气体的装置，所以能够去除残留在晶片表面的部分反应气体使在空气中不致发生冷凝、液化。
由于在晶片的表面不残留有反应气体，不需要在干式蚀刻处理之后进行去除残留气体的其它工序的设备，能够使制造成本减少的同时可实现产品的高的性能价格比。
并且，由于不需要进行去除残留气体的其他工序的设备，因此能够缩短用于生产的所需时间，在提高半导体制造工序中的成品率的同时，能够实现稳定的生产。
再者，最近以来，随着半导体晶片的大尺寸化、高集成化，导致了设备的多室化及室功能的多样化，现在是追求将所有工序集中于一个装置的系统。由此看来，半导体制造中的残留气体去除装置的一体化对于设备的改进具有非常好的效果。

Claims (5)

1.一种干式蚀刻器的残留气体去除装置，所述干式蚀刻器具有真空预备室及蚀刻室、可向该室内送入晶片并供给反应气体，然后在该晶片表面蚀刻薄膜，同时能够将残留在所述室内的蚀刻后的反应气体向外部抽吸及排出，其特征在于：在所述蚀刻室内设有加热装置，所述加热装置对所述蚀刻室进行加热使气体分子活性化，从而使干式蚀刻后被送到外部的晶片表面上残留的反应气体不会在空气中冷凝及液化。
2.如权利要求1所述的干式蚀刻器的残留气体去除装置，其特征在于：所述干式蚀刻器的残留气体去除装置中的所述加热装置是利用光能进行加热的紫外灯或卤灯。
3.干式蚀刻器的残留气体去除装置，所述干式蚀刻器具有真空预备室及蚀刻室、可向该室内送入晶片并供给反应气体，然后在该晶片表面蚀刻薄膜，同时能够将残留在所述室内的蚀刻后的反应气体向外部抽吸及排出，其特征在于：在所述真空预备室内设有清洗装置，该清洗装置清洗晶片，从而使干式蚀刻后被送到外部的晶片表面上残留的反应气体不会在空气中冷凝及液化。
4.如权利要求3所述的干式蚀刻器的残留气体去除装置，其特征在于：在所述干式蚀刻器的残留气体去除装置中的所述清洗装置使用的溶液是纯水。
5.一种干式蚀刻器的残留气体去除方法，用于防止残留气体冷凝在由干式蚀刻器蚀刻的晶片上，该干式蚀刻器具有蚀刻室和真空预备室，所述方法的特征在于包括下列步骤：
(a)将一晶片装入到所述蚀刻室中；
(b)在维持所述蚀刻室和所述真空预备室的高真空状态的同时，将反应气体提供到所述蚀刻室中；
(c)对所述蚀刻室中的晶片进行蚀刻；
(d)将所述反应气体排出所述蚀刻室和所述真空预备室；以及
(e)用去离子水对所述真空预备室中的晶片进行清洗，由此将在晶片被蚀刻之后保留在晶片上的任何残留反应气体洗掉，这样能够在晶片被蚀刻之后从真空预备室卸载从而被暴露于周围大气中时防止残留气体冷凝在晶片上。
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