[發明專利]半導體處理系統及其控制濕度的方法

無效

• 申請號: 01135363.5
• 申請日: 2001-09-30
• 公開（公告）號: CN1345081A
• 公開（公告）日: 2002-04-17
• 發明（設計）人: 讓－馬克·吉拉德;本加明·哲西克;讓·弗雷特;詹姆斯·J·F·邁克安德魯
• 申請（專利權）人: 液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 杜日新

技術領域

本發明涉及新的半導體處理系統。本發明還涉及用于在半導體處理室中控制濕度的方法。該系統和方法可供在半導體加工設備中精確控制濕度用。對于在使用水蒸汽作處理氣體的工藝過程中制造半導體器件本發明具有特定的適用性。

背景技術

近來，半導體制造業中使用的一些干法(即，氣相)工藝已采用水蒸汽作處理氣體。呈水蒸汽狀態的水分一般和其他一些處理氣體共同存在于處理室內。像這樣的工藝方法包括，例如，濕法氧化、化學氣相沉積銅(Cu-CVD)以及光致抗蝕劑和后蝕刻殘渣去除處理。

在上述的一些工藝方法中，把要處理的半導體晶片放進處理室。可以把液體狀態的水分輸入處理室，接著在處理室中被蒸發，或者例如，用攜帶氣體把蒸汽狀態的水分輸入處理室。用另一種方法，例如，通過在處理室中的氫(H₂)和氧(O₂)在高溫時的反應可以就地形成水蒸汽。然而在所有情況下，由于在引到處理室的氣體輸送管內和/或在處理室本身里發生的吸附-解吸現象的嚴重影響，所以處理室內的濕度難以控制。

根據以上所述，表明在處理室里面濕度的現場測量不但對于工藝研制而且在大量生產中對于評估有助于確保半導體處理中的均勻性的一輪到一輪工藝過程可再現性會是一種非常有用的手段。

能夠用于水蒸汽測量的分析設備中間是通常稱之為殘剩氣體分析儀(RGA)的一類質譜儀。例如見，D.Lichtman，Residual?GasAnalysis：Past，Present?and?Future，J.Vac.Sci.Technol，A8(3)(1990)。質譜儀工作時要求大約10^-5乇范圍內的壓力，然而半導體加工設備的工作壓力常常是較高的，例如在從大約0.1到760乇的范圍內。所以，質譜儀需要取樣裝置和專用真空泵，而因此在結構上既昂貴又不緊湊。而且，放置質譜儀的差級抽真空室一般會有難以去除和嚴重限制質譜儀的水蒸汽測量靈敏度的高含量的殘剩水蒸汽。

發射光光譜測定法已廣泛用于監測等離子體加工。就原理而論，發射光光譜測定法應該用來監測加工設備中出現的水蒸汽。然而，發射光光譜是非常復雜的，而且，在非等離子體加工中不能夠使用這種方法。

在考慮工藝過程化學的研究情況中已廣泛使用另外一些光譜方法。例如見Dreyfus?et?al，Optical?Diagnostics?of?Low?Pressure?Plasmas，Pure?and?Applied?Chemistry，57(9)，pp.1265-1276(1985)。然而，像這樣的一些方法通常需要專門改裝的容器。例如，通常在研究另外一些方法中已注意到用內腔式激光器光譜測定法監測現場水分的可能性。例如見G.W.Atkinson，High?Sensitivity?Detection?of?Water?ViaIntracavity?Laser?Spectroscopy，Microcontawination，94?ProceedingsCanon?Communications(1994)。

通常對于在大氣壓或接近大氣壓下操作的工藝過程來說，常規的氣體分析儀已用于現場水分測量。例如，見Smoak?et?al，Gas?ControlImproves?Epiyield，Semiconductor?International，pp.87-92(June1990)。根據上述的方法，一部分工藝處理氣體被抽入取樣器，然后取樣器把試樣釋放到分析儀。然而，由于水分往往會吸附在取樣器的表面，所以在測量水分中使用取樣品不是最理想的。此外，當這樣的方法需要容納常規氣體分析儀的相當大空間而該空間一般至少是在半導體制造凈化室時這樣的方法常常是不希望用的。

Tapp等人的U.S.Patent?5,241,851中公開用于測量工藝過程環境中的瞬時水分濃度和完全干燥特性的一種方法。根據這種方法，水分分析儀交替地取處理室排出廢氣流的試樣和由標準氣體發生器產生的氣體的試樣。調節標準氣體發生器的輸出一直到分析儀顯示流出廢氣流和標準氣體流之間沒有差別為止。因為標準氣體發生器的輸出中的含水量是已知的，所以能夠測定流出廢氣流中的水含量。然而，當這樣的系統需要標準氣體發生器以及影響流出廢氣流和標準氣體流之間開關的復雜管道時這樣的系統是復雜而不方便的。此外，有從標準氣體發生器到處理室的回流引起有害物質對正制作的產品沾污的危險。

發明概述