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      用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣的制作方法

      文檔序號(hào):3248861閱讀:276來源:國(guó)知局
      專利名稱:用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣。具體而言,本發(fā)明涉及用于去除生產(chǎn)半導(dǎo)體或TFT液晶設(shè)備的成膜設(shè)備或蝕刻設(shè)備中的多余沉積物的凈化氣,該沉積物在成膜或硅、氮化硅、氧化硅、鎢等的蝕刻過程中累積了下來;以及使用這種凈化氣的方法;本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,其中包括使用該凈化氣的凈化步驟。
      背景技術(shù)
      在用于生產(chǎn)半導(dǎo)體或TFT液晶設(shè)備的成膜設(shè)備或蝕刻設(shè)備中,在成膜或硅、氮化硅、氧化硅、鎢等的蝕刻過程中累積的沉積物導(dǎo)致了顆粒的產(chǎn)生,并妨礙了優(yōu)良的膜的生產(chǎn),因此,必須必要時(shí)去除這些沉積物。
      目前采用一種使用由氟化物類型的蝕刻氣體(如NF3、CF4和C2F6)激發(fā)的等離子體腐蝕沉積物的方法來去除半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積。但是,使用NF3的方法存在NF3昂貴的問題,而使用全氟化烴(如CF4和C2F6)的方法存在蝕刻速率低以及凈化效率低的問題。
      JP-A-8-60368(本文所用“JP-A”指未審查已公開的日本專利申請(qǐng))描述了一種使用由F2、ClF3、BrF3和BrF5中的至少一種以1-50體積%的量與CF4或C2F6混合的凈化氣的方法。JP-A-10-72672也描述了一種使用以惰性載體氣體稀釋的F2作為凈化氣的方法。但是,這些方法的蝕刻速率和凈化效率比使用NF3作為凈化氣的方法低些。
      JP-A-3-146681描述了一種用于凈化的混合氣體組合物,其中使用F2、Cl2和鹵代氟化物中的至少一種以0.05-20體積%的量與NF3混合來增加蝕刻速率。還已知使用鹵代氟化物(如ClF3)作為凈化氣的非等離子體凈化方法。但是,鹵代氟化物非常昂貴,且反應(yīng)性極強(qiáng),因此,盡管其凈化效率優(yōu)異,但在操作時(shí)得非常小心。此外,鹵代氟化物可能損壞半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的設(shè)備材料,因此其用途被不利地限制在僅僅一些設(shè)備(如CVD設(shè)備)中。
      因此,常規(guī)已知的凈化氣存在以下問題(1)凈化效率高的氣體昂貴;(2)除了在某些設(shè)備外,該氣體不能在其它設(shè)備中使用。
      而使用價(jià)廉的凈化氣,其問題是蝕刻速率和凈化效率低。
      本發(fā)明是在這些情況下進(jìn)行的。因此,本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種確保高蝕刻速率、高凈化效率和優(yōu)異的性價(jià)比的凈化氣和凈化方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法。
      發(fā)明的簡(jiǎn)述本發(fā)明者為解決上述問題進(jìn)行了廣泛的研究,發(fā)現(xiàn)將SF6和F2、NF3中的一種或兩種與惰性氣體以一特定的比例混合,可顯著地改進(jìn)蝕刻速率和提高凈化效率。而且,本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)使用含有特定比例的含氧的氣體的凈化氣可進(jìn)一步提高凈化效率。
      本發(fā)明涉及如下面(1)到(22)所述的用于凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,涉及如下面(23)到(32)所述的對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行凈化的方法,以及如下面(33)到(36)所述的生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法。
      (1)用于去除半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中沉積物的凈化氣,它含有惰性氣體和SF6、F2與NF3中的至少兩種氣體,但排除惰性氣體與F2和NF3的組合。
      (2)如(1)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有SF6、F2和惰性氣體。
      (3)如(1)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有SF6、NF3和惰性氣體。
      (4)如(1)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有SF6、F2、NF3和惰性氣體。
      (5)如(1)-(4)中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,所述惰性氣體選自He、Ne、Ar、Xe、Kr和N2中的至少一種。
      (6)如(5)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,所述惰性氣體選自He、Ar和N2中的至少一種。
      (7)如(1)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.01-5,惰性氣體為0.01-500。
      (8)如(7)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.01-1.5,惰性氣體為0.1-30。
      (9)如(1)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有全氟化烴、含氟烴、全氟醚和含氟醚中的至少一種。
      (10)如(9)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中全氟化烴和含氟烴各具有1-4個(gè)碳原子,全氟醚和含氟醚各具有2-4個(gè)碳原子。
      (11)用于去除半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積物的凈化氣,它含有含氧氣體、惰性氣體以及SF6、F2與NF3中的至少兩種(但排除僅F2和NF3的組合)。
      (12)如(11)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有惰性氣體、含氧氣體、SF6和F2。
      (13)如(11)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有含氧氣體、惰性氣體、SF6和NF3。
      (14)如(11)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有含氧氣體、惰性氣體、SF6、F2和NF3。
      (15)如(11)-(14)中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,所述含氧氣體選自O(shè)2、O3、N2O、NO、NO2、CO和CO2中的至少一種。
      (16)如(15)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,所述含氧氣體是O2和/或N2O。
      (17)如(11)-(14)中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,所述惰性氣體選自He、Ne、Ar、Xe、Kr和N2中的至少一種。
      (18)如(17)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,所述惰性氣體選自He、Ar和N2中的至少一種。
      (19)如(11)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.01-5,含氧氣體為0.01-5,惰性氣體為0.01-500。
      (20)如(19)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.1-1.5,含氧氣體為0.1-1.5,惰性氣體為0.1-30。
      (21)如(11)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,它含有全氟化烴、含氟烴、全氟醚和含氟醚中的至少一種。
      (22)如(21)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其中,所述全氟化烴和含氟烴含有1-4個(gè)碳原子,全氟醚和含氟醚含有2-4個(gè)碳原子。
      (23)凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,該方法包括使用上述(1)-(10)中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      (24)如(23)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中,上述(1)-(10)中任一項(xiàng)所述的凈化氣進(jìn)行激發(fā)產(chǎn)生等離子體,使半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積物在等離子區(qū)中去除。
      (25)如(24)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中等離子體的激發(fā)源是微波。
      (26)如(23)-(25)中任一項(xiàng)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中,在50-500℃的溫度范圍內(nèi)使用上述(1)-(10)中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      (27)如(23)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中,在非等離子體系統(tǒng)中在200-500℃的溫度范圍內(nèi)使用上述(1)-(10)中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      (28)凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,該方法包括使用上述(11)-(22)中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      (29)如(28)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中,對(duì)上述(1)-(10)中任一項(xiàng)所述的凈化氣進(jìn)行激發(fā)產(chǎn)生等離子體,使半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積物在等離子區(qū)中去除。
      (30)如(29)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中,等離子體的激發(fā)源是微波。
      (31)如(28)-(30)中任一項(xiàng)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中,在50-500℃的溫度范圍內(nèi)使用上述(11)-(22)中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      (32)如(28)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其中,在非等離子體系統(tǒng)中在200-500℃的溫度范圍內(nèi)使用上述(11)-(22)中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      (33)生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,該方法包括使用凈化氣的凈化步驟和分解凈化步驟中排放的含氟化合物的氣體的分解步驟,其中,所述凈化氣含有惰性氣體和SF6、F2與NF3中的至少兩種氣體,但排除了惰性氣體與F2和NF3的組合。
      (34)如(33)所述的生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,其中,所述氟化合物至少是一種選自HF、SiF4、SF6、SF4、SOF2、SO2F2和WF6的化合物。
      (35)生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,該方法包括使用凈化氣的凈化步驟和分解凈化步驟中排放的含有氟化合物的氣體的分解步驟,其中,所述聚合物含有惰性氣體、含氧氣體以及SF6、F2和NF3中的至少兩種,但排除惰性氣體、含氧氣體、F2和NF3的組合。
      (36)如(35)所述的生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,其中,所述氟化合物至少是一種選自HF、SiF4、SF6、SF4、SOF2、SO2F2和WF6的化合物。


      圖1是使用本發(fā)明的凈化氣的蝕刻設(shè)備的示意圖。
      本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明提供“用于去除半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中沉積物的凈化氣,它含有惰性氣體、SF6以及F2和NF3中的一種或兩種”(本發(fā)明的第一種凈化氣)、“用于去除半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積的凈化氣,它含有惰性氣體、含氧氣體、SF6以及F2和NF3中的一種或兩種”(本發(fā)明的第二種氣體)、“凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,該方法包括上述凈化氣的使用”以及“生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,該方法包括使用上述凈化氣的凈化步驟以及分解從凈化步驟中釋放出來的含氟化合物的氣體的分解步驟”下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
      本發(fā)明用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的第一種凈化氣含有惰性氣體以及下面3種組合中的任一種SF6和F2,SF6和NF3,或SF6、F2和NF3(下文中,凈化氣中除惰性氣體外,其余組分都稱作“活性氣體”)。
      惰性氣體是選自He、Ne、Ar、Xe、Kr和N2中的至少一種。在這些氣體中,惰性氣體較佳是選自He、Ar和N2中的一種,因?yàn)檫@樣凈化氣才能具有高蝕刻速率和優(yōu)異的性價(jià)比。
      本發(fā)明凈化氣中各氣體組分的混合比例并無特別限制,但是,以體積比計(jì),設(shè)活性氣體組分中的SF6為1,則其它的氣體組分(NF3、F2或NF3+F2)的比例通常為0.01-5,較佳為0.1-0.5,惰性氣體的比例為0.01-500,較佳為0.1-300,更佳為0.1-30。較佳的是,當(dāng)該氣體在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備或液晶設(shè)備的生產(chǎn)過程中使用時(shí),它含有大量的活性組分。但是,如果這些氣體在使用時(shí)在等離子區(qū)被進(jìn)一步激發(fā),那么在等離子體氣氛中的設(shè)備材料有可能受損。相反,如果加入的量太少,其效果將低,這是不利的。這些氣體可以在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)或者在通向半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的管道中混合,也可以在一個(gè)氣體鈉瓶中預(yù)先混合。
      在用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的本發(fā)明凈化氣中,當(dāng)混合能夠分解、尤其是在低能量條件下分解并產(chǎn)生活性物質(zhì)的F2和/或NH3時(shí),其產(chǎn)生的效果超過通常用的凈化氣體或蝕刻氣體如CF4或C2F6。混合所產(chǎn)生的協(xié)同作用,可以認(rèn)為是因?yàn)槠湓诘湍芰織l件下產(chǎn)生的活性物質(zhì)對(duì)于未分解的分子起鏈反應(yīng)的作用,因而加速分解。
      本發(fā)明的凈化氣可含有選自全氟化烴、含氟烴、全氟醚和含氟醚中的至少一種,在該混合的氣體中含有惰性氣體、SF6以及F2和NF3中的一種或兩種。全氟化烴和含氟烴各是具有1-4個(gè)碳原子的化合物。飽和的全氟化烴化合物的例子包括CF4、C2F6和C3F8,含氟烴的例子包括CHF3和C2H2F4。全氟醚和含氟醚各是具有2-4個(gè)碳原子的化合物。全氟醚的例子包括CF3OCF3和CF3OCF2CF3,含氟醚的例子包括CHF2OCHF2和CHF2OCH2CF3。以體積比計(jì),設(shè)含有SF6、F2、NF3和惰性氣體的混合氣體為1,則氣體(如全氟化烴)的混合比例為0.01-1,較佳是0.01-0.5,更佳是0.01-0.2。
      本發(fā)明用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的第二種凈化氣含有惰性氣體、含氧氣體和下面3種組合中的任一種SF6和F2,SF6和NF3,或SF6、F2和NF3。
      (下文中,在凈化氣中除惰性氣體和含氧氣體外,其余的組分都稱為“活性氣體”)。
      含氧氣體是選自O(shè)2、O3、N2O、NO、NO2、CO和CO2中的至少一種。尤其是,含氧氣體較佳是O2和/或N2O,這樣能增加該凈化氣的蝕刻速率并從而提高性價(jià)比。
      惰性氣體是選自He、Ne、Ar、Xe、Kr和N2中的至少一種。在這些氣體中,惰性氣體較佳是He、Ar和N2中的至少一種,因?yàn)檫@樣能時(shí)該凈化氣具有高蝕刻速率和優(yōu)異的性價(jià)比。
      本發(fā)明含有SF6和F2和/或NF3、含氧氣體以及惰性氣體的凈化氣中各氣體組分的混合比例并無特別限制。但是,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,其它的比例通常為F2和/或NF3通常為0.01-5,較佳為0.1-1.5;含氧氣體為0.01-5,較佳為0.1-1.5;惰性氣體為0.01-500,較佳為0.1-300,更佳為0.1-30。當(dāng)含氧氣體、SF6、F2和NF3用作生產(chǎn)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備或液晶設(shè)備的凈化氣時(shí),它們是活性的,較佳是它們的含量大。但是,如果這些氣體在使用時(shí)被進(jìn)一步激發(fā),則在等離子體氣氛中的設(shè)備材料可能受損。相反,如果加入的量太少,其效果將低,這是不利的??稍诎雽?dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部或通向半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的管道中混合這些氣體,或者預(yù)先在氣體鋼瓶中混合這些氣體。
      本發(fā)明的凈化氣可含有選自全氟化烴、含氟烴、全氟醚和含氟醚中的至少一種,在該混合的氣體中含有惰性氣體、SF6以及F2和NF3中的一種或兩種。全氟化烴和含氟烴各是具有1-4個(gè)碳原子的化合物。飽和的全氟化烴化合物的例子包括CF4、C2F6和C3F8,不飽和的全氟化烴的例子包括C2F4、C3F6和C4F6,含氟烴的例子包括CHF3和C2H2F4。全氟醚和含氟醚各是具有2-4個(gè)碳原子的化合物。全氟醚的例子包括CF3OCF3和CF3OCF2CF3,含氟醚的例子包括CHF2OCHF2和CHF2OCH2CF3。以體積比計(jì),假設(shè)含有一種含氧氣體、一種惰性氣體和SF6,且F2和/或NF3的混合氣體為1,則氣體(如全氟化烴)的混合比例為0.01-1,較佳是0.01-0.5,更佳是0.01-0.2。
      本發(fā)明含有含氧氣體、惰性氣體和SF6與F2和/或NF3的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,由于含有(1)在低能量條件下能分解并產(chǎn)生活性物質(zhì)的F2和/或NF3;(2)能有效產(chǎn)生和維持活性物質(zhì)的氧原子,所以具有優(yōu)于那些由常規(guī)的凈化氣(如CF4和C2F6)所產(chǎn)生的效果。在混合氣體中含有組分F2和/或NF3而產(chǎn)生的效果,可以認(rèn)為是因?yàn)樵诘湍芰織l件下產(chǎn)生的活性物質(zhì)以鏈反應(yīng)的方式作用于未分解的分子,所以加速了分解過程。在混合氣體含有氧作為一種組分所產(chǎn)生的效果,可以認(rèn)為是因?yàn)檠跤兄诰S持活性物質(zhì)的活性,防止因重新結(jié)合導(dǎo)致的失活。
      在使用本發(fā)明凈化氣凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備時(shí),可在等離子體條件下或在無等離子體的條件下使用該氣體。
      當(dāng)在等離子體條件下使用該氣體時(shí),只要等離子體是從本發(fā)明凈化氣激發(fā)生成的,激發(fā)源并無特別限制,但是優(yōu)選使用微波激發(fā)源,因?yàn)槭褂迷摷ぐl(fā)源能獲得良好的凈化效率。只要能產(chǎn)生等離子體,本發(fā)明氣體使用時(shí)的溫度和壓力也無特別限制,但溫度范圍優(yōu)選為50-500℃,壓力范圍優(yōu)選為1-500Pa。
      在不用等離子體的條件下,將凈化氣引入一工作室中,該工作室內(nèi)部壓力較佳設(shè)定在1-67Pa,并且該工作室至少有一部分或者其內(nèi)部和凈化氣在200-500℃加熱,以便從該凈化氣中產(chǎn)生具有反應(yīng)性的游離的氟。然后,沉積物被腐蝕,并從該工作室以及沉積物累積的其它區(qū)域去除,從而可凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備。
      圖1顯示了使用本發(fā)明凈化氣的一個(gè)蝕刻設(shè)備例子。從凈化氣進(jìn)口6將凈化氣引入恒溫的工作室1中,該氣體在引入的同時(shí)被微波等離子體激發(fā)源4所激發(fā),產(chǎn)生等離子體。使用干式泵(dry pump)5抽除在對(duì)樣品臺(tái)上的硅晶片2進(jìn)行蝕刻后產(chǎn)生的氣體,并根據(jù)所得到的氣體使用一種分解劑,以便放出的是無害的氣體。此外,通過重復(fù)進(jìn)行與蝕刻相同的操作有效去除在蝕刻后積累的沉積物,從而能有效凈化該工作室。
      下面描述本發(fā)明生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法。
      如上面所述,根據(jù)本發(fā)明可有效地凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備。但是,除了用作凈化氣的SF6、F2和NF3外,從使用本發(fā)明凈化氣的凈化步驟中排放出來的氣體還含有氟化合物,如HF、SiF4、SF4、SOF2、S02F2和WF6。如果這些化合物(包括SF6、F2和NF3)被完整不動(dòng)地排放到大氣中,那么它們將極大地導(dǎo)致全球的溫度變暖或者通過分解產(chǎn)生酸性氣體,因此,對(duì)這些化合物必須使其變成完全無害的形式。在生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法中,本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)方法,該方法包括凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化步驟和分解凈化步驟排放的含氟化合物的氣體的步驟。
      可采用上述方法有效進(jìn)行半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化步驟。分解由凈化步驟排放出來的含有氟化合物的氣體中所使用的方法并無特別限制,可根據(jù)所獲得的廢氣種類選擇適當(dāng)?shù)姆纸鈩?。但是,較佳使氟化氫、SOx等變成金屬的氟化物或硫酸鹽,碳則較佳在完全分解成二氧化碳后再排放。
      本發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面將結(jié)合一些實(shí)施例和比較例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述,但是,本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限制。實(shí)施例1-3
      將圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部壓力調(diào)整為300Pa。用2.45GHz和500W的微波等離子體激發(fā)源激發(fā)具有表1所示組成的凈化氣,然后將其引入實(shí)驗(yàn)裝置中,蝕刻置于該實(shí)驗(yàn)裝置中的硅晶片。由蝕刻后硅晶片的體積損失測(cè)定蝕刻速率,其結(jié)果列于表1中。
      表1

      實(shí)施例4-6將圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部壓力調(diào)整為300Pa。用2.45GHz和500W的微波等離子體激發(fā)源激發(fā)具有表1所示組成的凈化氣,然后將其引入實(shí)驗(yàn)裝置中,蝕刻置于該實(shí)驗(yàn)裝置中的硅晶片。由蝕刻后硅晶片的體積損失測(cè)定蝕刻速率,其結(jié)果列于表2中。
      表2

      比較例1-5采用與實(shí)施例1-6相同的方式測(cè)定各凈化氣的蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表3所示組成的氣體外。
      表3

      在表3所示的與He混合的凈化氣中,蝕刻速率最高的是使用NF3的比較例。比較例6-8采用與實(shí)施例1-6相同的方式測(cè)定蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表4所示組成的氣體外。
      表4

      所有比較例6-8中所示的混合氣體的蝕刻速率都低于實(shí)施例1-6所示的本發(fā)明的凈化氣的蝕刻速率。比較例9-11采用與實(shí)施例1-6相同的方式測(cè)定蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表5所示組成的氣體外。
      表5

      所有比較例9-11中所示的混合氣體的蝕刻速率都低于實(shí)施例1-6所示的本發(fā)明的凈化氣的蝕刻速率。比較例12-14采用與實(shí)施例1-6相同的方式測(cè)定蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表6所示組成的氣體外。
      表6

      所有比較例12-14中所示的混合氣體的蝕刻速率都低于實(shí)施例1-6所示本發(fā)明的凈化氣的蝕刻速率。比較例15采用與實(shí)施例1-6相同的方式測(cè)定蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表7所示組成的氣體外。
      表7

      可以看到,當(dāng)NF3的濃度增加到比較例1中所示濃度的10倍時(shí),其蝕刻速率也增加到原速率的10倍。實(shí)施例7采用與實(shí)施例1-3相同的方式測(cè)定本發(fā)明凈化氣的蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表8所示組成的氣體外。
      表8

      實(shí)施例7所示本發(fā)明凈化氣的蝕刻速率比比較例15所示的NF3的蝕刻速率更為優(yōu)異。實(shí)施例8采用與實(shí)施例4-6相同的方式測(cè)定本發(fā)明凈化氣的蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表9所示組成的氣體外。
      表9

      實(shí)施例8所示的本發(fā)明凈化氣的蝕刻速率比比較例15所示的NF3的蝕刻速率更優(yōu)異。實(shí)施例9-11將圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置的內(nèi)部壓力調(diào)整為300Pa。用2.45GHz和500W的微波等離子體激發(fā)源激發(fā)具有表1所示組成的凈化氣,然后將其引入實(shí)驗(yàn)裝置中,蝕刻置于該實(shí)驗(yàn)裝置中的硅晶片。由蝕刻后硅晶片的體積損失測(cè)定蝕刻速率,其結(jié)果列于表10中。
      表10

      比較例16-18采用與實(shí)施例9-11相同的方式測(cè)定本發(fā)明凈化氣的蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表11所示組成的氣體外。
      表11

      所有比較例16-18中所示混合氣體的蝕刻速率都低于實(shí)施例9-11所示本發(fā)明的凈化氣的蝕刻速率。實(shí)施例12采用與實(shí)施例9-11相同的方式測(cè)定本發(fā)明凈化氣的蝕刻速率,除將凈化氣改為具有表12所示組成的氣體外。
      表12

      實(shí)施例12所示的本發(fā)明凈化氣的蝕刻速率比比較例15所示的NF3的蝕刻速率更優(yōu)異。實(shí)施例13用在其上面積累了無定形硅、氮化硅等沉積物的石英片替換硅晶片進(jìn)行凈化。用2.45GHz和500W的微波等離子體激發(fā)源激發(fā)實(shí)施例1所用的凈化氣,并將其引入內(nèi)部壓力調(diào)整為300Pa的實(shí)驗(yàn)裝置的工作室中,石英片凈化后將其取出。結(jié)果證實(shí)沉積物被完全去除。實(shí)施例14用在其上面積累了無定形硅、氮化硅等沉積物的石英片替換硅晶片進(jìn)行凈化。用2.45GHz和500W的微波等離子體激發(fā)源激發(fā)實(shí)施例4所用的凈化氣,并將其引入內(nèi)部壓力調(diào)整為300Pa的實(shí)驗(yàn)裝置的工作室中,石英片被凈化后將其取出。結(jié)果證實(shí)沉積物被完全去除。實(shí)施例15用在其上面積累了無定形硅、氮化硅等沉積物的石英片替換硅晶片進(jìn)行凈化。用2.45GHz和500W的微波等離子體激發(fā)源激發(fā)實(shí)施例9所用的凈化氣,并將其引入內(nèi)部壓力調(diào)整為300Pa的實(shí)驗(yàn)裝置的工作室中,石英片被凈化后將其取出。結(jié)果證實(shí)沉積物被完全去除。
      工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣的蝕刻速率高,確保了有效的蝕刻和優(yōu)異的性價(jià)比。根據(jù)本發(fā)明的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,可有效去除用于生產(chǎn)半導(dǎo)體或TFT液晶元件的成膜設(shè)備或蝕刻設(shè)備在成膜過程或硅、氮化硅、氧化硅、鎢等的蝕刻過程中形成的多余的沉積物。此外,通過采用包括使用本發(fā)明凈化氣的凈化步驟以及分解步驟,使從凈化步驟中排放的含有氟化合物的尾氣無害的方法,可有效地生產(chǎn)半導(dǎo)體器件。
      權(quán)利要求
      1.用于去除半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積物的凈化氣,它含有惰性氣體和選自SF6、F2、NF3中的至少兩種,但排除惰性氣體與F2和NF3的組合。
      2.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有SF6、F2和惰性氣體。
      3.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有SF6、NF3和惰性氣體。
      4.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有SF6、F2、NF3和惰性氣體。
      5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述惰性氣體為選自He、Ne、Ar、Xe、Ke和N2中的至少一種。
      6.如權(quán)利要求5所述的用于半導(dǎo)體底層設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述惰性氣體為選自He、Ar和N2中的至少一種。
      7.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.01-5,惰性氣體為0.01-500。
      8.如權(quán)利要求7所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.1-1.5,惰性氣體為0.1-30。
      9.如權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有全氟化烴、含氟烴、全氟醚、含氟醚氣體中的至少一種。
      10.如權(quán)利要求9所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述全氟化烴和含氟烴各具有1-4個(gè)碳原子,所述全氟醚和含氟醚各具有2-4個(gè)碳原子。
      11.一種用于去除半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積物的凈化氣,它含有含氧氣體、惰性氣體和選自SF6、F2、NF3中的至少兩種氣體,但排除含氧氣體、惰性氣體、F2和NF3的組合。
      12.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有含氧氣體、惰性氣體、SF6和F2。
      13.如權(quán)利要求11是的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有含氧氣體、惰性氣體、SF6和NF3。
      14.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有含氧氣體、惰性氣體、SF6和F2和NF3。
      15.如權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述含氧氣體為選自O(shè)2、O3、N2O、NO、NO2、CO和CO2中的至少一種。
      16.如權(quán)利要求15所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述含氧氣體是O2和/或N2O。
      17.如權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述惰性氣體選自He、Ne、Ar、Xe、Kr和N2中的至少一種。
      18.如權(quán)利要求7所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述惰性氣體為選自He、Ar和N2中的至少一種。
      19.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.01-5,含氧氣體為0.01-5,惰性氣體為0.01-500。
      20.如權(quán)利要求19所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,以體積比計(jì),設(shè)SF6為1,F(xiàn)2和/或NF3為0.1-1.5,含氧氣體為0.1-1.5,惰性氣體為0.1-30。
      21.如權(quán)利要求11所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述凈化氣含有全氟化烴、含氟烴、全氟醚和含氟醚氣體中的至少一種。
      22.如權(quán)利要求21所述的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,其特征在于,所述全氟化烴和含氟烴各具有1-4個(gè)碳原子,所述全氟醚和含氟醚各具有2-4個(gè)碳原子。
      23.一種凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,該方法包括使用權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      24.如權(quán)利要求23所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,激發(fā)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的凈化氣,產(chǎn)生等離子體,半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積物在所產(chǎn)生的等離子區(qū)中被去除。
      25.如權(quán)利要求24所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,所述等離子體的激發(fā)源是微波。
      26.如權(quán)利要求23-25中任一項(xiàng)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,在50-500℃的溫度范圍內(nèi)使用權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      27.如權(quán)利要求23所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,在200-500℃的溫度范圍內(nèi)在非等離子體的系統(tǒng)中使用權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      28.一種凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,該方法包括使用權(quán)利要求11-22中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      29.如權(quán)利要求28所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,對(duì)權(quán)利要求11至22中任一項(xiàng)所述的凈化氣進(jìn)行激發(fā)產(chǎn)生等離子體,使半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中的沉積物在等離子體中去除。
      30.如權(quán)利要求29所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,所述等離子體的激發(fā)源是微波。
      31.如權(quán)利要求28-30中任一項(xiàng)所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,在50-500℃的溫度范圍內(nèi)使用權(quán)利要求11-22中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      32.如權(quán)利要求28所述的凈化半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的方法,其特征在于,在200-500℃的溫度范圍內(nèi)在非等離子體的系統(tǒng)中使用權(quán)利要求11-22中任一項(xiàng)所述的凈化氣。
      33.一種生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,該方法包括使用凈化氣的凈化步驟和分解凈化步驟排放的含氟化合物的氣體的分解步驟,其中,所述凈化氣含有惰性氣體和選自SF6、F2和NF3中的至少兩種氣體,但排除惰性氣體與F2和NF3的組合。
      34.如權(quán)利要求33所述的生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法,其特征在于,所述氟化合物為選自HF、SiF4、SF6、SOF2、SO2F2和WF6中的至少一種化合物。
      35.一種生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的方法,該方法包括使用凈化氣的凈化步驟和分解凈化步驟排放的含氟化合物的氣體的分解步驟,其中,所述凈化氣含有惰性氣體、含氧氣體和選自SF6、NF3、F2中的至少兩種氣體,但排除惰性氣體與NF3和F2的組合。
      36.如權(quán)利要求35所述的生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的方法,其特征在于,所述氟化合物為選自HF、SiF4、SF6、SOF2、SO2F2和WF6中的至少一種化合物。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及(1)用于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的凈化氣,通過以一特定比例使SF
      文檔編號(hào)C23C16/44GK1386299SQ01802037
      公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月18日
      發(fā)明者大野博基, 大井敏夫, 吉田修二, 大平學(xué), 田中耕太郎 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社
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