專利名稱：三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多晶硅成長(zhǎng)爐的設(shè)備清理工藝。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代甚大規(guī)模集成電路(ULSI)的制造過程中有多晶硅成長(zhǎng)工序，常用設(shè)備為 多晶硅成長(zhǎng)爐。多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)有石英管，在多次使用之后，石英管的管壁上也成長(zhǎng)有多晶 硅。由于這些石英管價(jià)格昂貴，因此需要重復(fù)使用，這就需要對(duì)石英管上的多晶硅進(jìn)行清 理。通常采用的清理方法是首先往多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體，三氟化氯在低壓 40(TC下刻蝕石英管上的多晶硅；然后再用酸清洗石英管，清洗后的石英管即可重復(fù)使用。
目前采用三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的工藝僅僅通過刻蝕速率的計(jì)算來設(shè)定反 應(yīng)時(shí)間，這在實(shí)際操作過程中經(jīng)常會(huì)過刻蝕，導(dǎo)致三氟化氯大量浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制 方法，該方法可以在保證刻蝕效果的前提下節(jié)約三氟化氯。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法包括如 下步驟 第1步，設(shè)定多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度和報(bào)警溫度，開始向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通 入三氟化氯氣體，并持續(xù)通入預(yù)刻蝕時(shí)間； 第2步，監(jiān)測(cè)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置，當(dāng)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度由報(bào)警
溫度上升，并回落到報(bào)警溫度時(shí)，再持續(xù)過刻蝕時(shí)間后停止通入三氟化氯氣體。 本發(fā)明可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)三氟化氯和多晶硅的反應(yīng)終點(diǎn)，防止反應(yīng)氣體三氟化氯浪費(fèi)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明 圖la、圖lb、圖lc、圖ld是三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的反應(yīng)過程示意圖；
圖2是三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的檢測(cè)溫度示意圖。 圖中附圖標(biāo)記為ll-石英外管；12-石英內(nèi)管；13-溫度檢測(cè)裝置；21-三氟化氯 氣體入口 ；22-反應(yīng)氣體出口 。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖la，這是一張多晶硅成長(zhǎng)爐的截面示意圖。其中包括石英外管ll和石英 內(nèi)管12，在石英外管11和內(nèi)管12之間靠近反應(yīng)氣體出口 22處設(shè)有至少一個(gè)溫度檢測(cè)裝 置13。在多晶硅成長(zhǎng)爐多次使用之后，石英外管11和內(nèi)管12的管壁上成長(zhǎng)有多晶硅14。 開始向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體后，三氟化氯由石英內(nèi)管12之間的底部21處進(jìn)入多晶硅成長(zhǎng)爐，反應(yīng)后的氣體由石英外管11和內(nèi)管12之間的底部22處離開多晶硅成長(zhǎng) 爐。 請(qǐng)參閱圖lb，在向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體一段時(shí)間后，石英內(nèi)管12內(nèi) 壁和石英外管11頂部的多晶硅被腐蝕掉。 請(qǐng)參閱圖lc，再向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體一段時(shí)間后，石英外管11和 內(nèi)管12之間的管壁上的多晶硅大多被腐蝕掉，僅在反應(yīng)氣體出口 22附近仍有一些多晶硅 殘留。 請(qǐng)參閱圖ld，接著向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體一段時(shí)間后，石英外管11 和內(nèi)管12之間的底部、反應(yīng)氣體出口22處的多晶硅也被腐蝕掉，至此三氟化氯刻蝕多晶硅 成長(zhǎng)爐的過程完畢。 請(qǐng)參閱圖2，這是在圖la 圖ld所示的三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的全過程中， 多晶硅成長(zhǎng)爐的溫度檢測(cè)裝置13所測(cè)定的溫度曲線圖。其中水平虛線所示為多晶硅成長(zhǎng) 爐設(shè)定的反應(yīng)溫度，圖2中反應(yīng)溫度以設(shè)定在40(TC為例。溫度曲線的第一個(gè)波峰A處對(duì)應(yīng) 于圖la所示，此時(shí)三氟化氯氣體開始通入多晶硅成長(zhǎng)爐并與多晶硅反應(yīng)放熱，因此測(cè)定溫 度升高。溫度曲線的第一個(gè)波谷B處對(duì)應(yīng)于圖lb所示，此時(shí)石英內(nèi)管12內(nèi)壁和石英外管 11頂部的多晶硅被腐蝕掉，反應(yīng)主要區(qū)域距離溫度檢測(cè)裝置13較遠(yuǎn)，因此測(cè)定溫度有所回 落。溫度曲線的第二個(gè)波峰C處對(duì)應(yīng)于圖lc所示，此時(shí)三氟化氯和多晶硅的主要反應(yīng)區(qū)域 在石英外管11和石英內(nèi)管12之間的管壁上，距離溫度檢測(cè)裝置13最近，因此測(cè)定溫度最 高。溫度曲線的下降段D處對(duì)應(yīng)于圖ld所示，此時(shí)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的多晶硅完全被腐蝕掉， 爐內(nèi)不再有化學(xué)反應(yīng)，也就沒有放熱效應(yīng)，測(cè)定溫度回落并穩(wěn)定在設(shè)定的反應(yīng)溫度400°C。
由圖1、圖2可知，在三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的過程中，溫度檢測(cè)裝置的測(cè)定 溫度從反應(yīng)溫度升高后，第一次回落到反應(yīng)溫度，即標(biāo)志著三氟化氯刻蝕多晶硅完成。本 發(fā)明即是利用這一最新發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，提出了三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法 第l步，設(shè)定多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度，開始向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體。第2 步，監(jiān)測(cè)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置，當(dāng)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度由反應(yīng)溫度上升，并回 落到反應(yīng)溫度時(shí)，即停止通入三氟化氯氣體。 反應(yīng)溫度是多晶硅成長(zhǎng)爐的溫控裝置設(shè)定的初始溫度，如果爐內(nèi)有化學(xué)反應(yīng)放 熱，那么爐內(nèi)的實(shí)際溫度可能會(huì)升高，但不會(huì)低于反應(yīng)溫度。 由圖2可知，溫度曲線在第一波谷B的最低點(diǎn)和反應(yīng)溫度之間仍有一段溫度范圍， 因此可以在這段范圍內(nèi)設(shè)置一報(bào)警溫度。這樣本發(fā)明三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控 制方法是第1步，設(shè)定多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度和報(bào)警溫度，開始向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通 入三氟化氯氣體。第2步，監(jiān)測(cè)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置，當(dāng)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度 由報(bào)警溫度上升，并回落到報(bào)警溫度時(shí)，即停止通入三氟化氯氣體。 通?？梢詫?bào)警溫度和反應(yīng)溫度設(shè)定為相同數(shù)值，例如均為40(TC，這是三氟化氯 氣體刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的通常溫度?；蛘?，將報(bào)警溫度設(shè)定得略高于反應(yīng)溫度，但要注意必 須低于溫度曲線的第一波谷B的最低點(diǎn)。 為了防止在三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的初始階段，溫度曲線可能出現(xiàn)的小幅波 動(dòng)影響三氟化氯的終點(diǎn)控制判斷條件，可以再設(shè)置一預(yù)刻蝕時(shí)間，即至少通入預(yù)刻蝕時(shí)間 的三氟化氯才停止通入。為了確保三氟化氯刻蝕多晶硅的徹底和完全，可以再設(shè)置一過刻蝕時(shí)間，即滿足三氟化氯的終點(diǎn)控制判斷條件后再經(jīng)過過刻蝕時(shí)間才停止通入三氟化氯。這樣本發(fā)明三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法是第1步，設(shè)定多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度和報(bào)警溫度，開始向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體，并持續(xù)通入預(yù)刻蝕時(shí)間。第2步，監(jiān)測(cè)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置，當(dāng)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度由報(bào)警溫度上升，并回落到報(bào)警溫度時(shí)，再持續(xù)過刻蝕時(shí)間后停止通入三氟化氯氣體。
如果不希望有預(yù)刻蝕和/或過刻蝕過程，可以將預(yù)刻蝕時(shí)間和/或過刻蝕時(shí)間設(shè)為零。通常可以將預(yù)刻蝕時(shí)間和過刻蝕時(shí)間設(shè)為5分鐘、10分鐘等相同值或不同值。
本發(fā)明所述方法可以由程序自動(dòng)控制，將傳統(tǒng)的由反應(yīng)速率估算的通入三氟化氯的時(shí)間變?yōu)楦鶕?jù)測(cè)定溫度的變化實(shí)時(shí)停止通入三氟化氯，因此對(duì)三氟化氯的終點(diǎn)控制更為精準(zhǔn)，可以有效節(jié)省反應(yīng)氣體并能保證刻蝕效果徹底、完全。
權(quán)利要求
一種三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法，所述多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)具有至少一溫度檢測(cè)裝置，其特征是所述方法包括如下步驟第1步，設(shè)定多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度和報(bào)警溫度，開始向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體，并持續(xù)通入預(yù)刻蝕時(shí)間；第2步，監(jiān)測(cè)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置，當(dāng)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度由報(bào)警溫度上升，并回落到報(bào)警溫度時(shí)，再持續(xù)過刻蝕時(shí)間后停止通入三氟化氯氣體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法，其特征是所 述報(bào)警溫度設(shè)定為等于反應(yīng)溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法，其特征是所 述反應(yīng)溫度和報(bào)警溫度均設(shè)為400°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法，其特征是所 述預(yù)刻蝕時(shí)間和過刻蝕時(shí)間均為零。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法，其特征是所 述預(yù)刻蝕時(shí)間和過刻蝕時(shí)間均為5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三氟化氯刻蝕多晶硅成長(zhǎng)爐的終點(diǎn)控制方法，所述多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)具有至少一溫度檢測(cè)裝置，其特征是所述方法包括如下步驟第1步，設(shè)定多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的反應(yīng)溫度和報(bào)警溫度，開始向多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)通入三氟化氯氣體，并持續(xù)通入預(yù)刻蝕時(shí)間。第2步，監(jiān)測(cè)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置，當(dāng)多晶硅成長(zhǎng)爐內(nèi)的溫度由報(bào)警溫度上升，并回落到報(bào)警溫度時(shí)，再持續(xù)過刻蝕時(shí)間后停止通入三氟化氯氣體。本發(fā)明可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)三氟化氯和多晶硅的反應(yīng)終點(diǎn)，防止反應(yīng)氣體三氟化氯浪費(fèi)。
文檔編號(hào)C23F1/00GK101724912SQ20081004386
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者呂晨平 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司