[發明專利]三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的終點控制方法

無效

• 申請號: 200810043867.X
• 申請日: 2008-10-28
• 公開（公告）號: CN101724912A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 呂晨平
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C23F1/00;C23F1/12
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王關根

技術領域

本發明涉及一種多晶硅成長爐的設備清理工藝。

背景技術

在現代甚大規模集成電路(ULSI)的制造過程中有多晶硅成長工序，常用設備為多晶硅成長爐。多晶硅成長爐內有石英管，在多次使用之后，石英管的管壁上也成長有多晶硅。由于這些石英管價格昂貴，因此需要重復使用，這就需要對石英管上的多晶硅進行清理。通常采用的清理方法是：首先往多晶硅成長爐內通入三氟化氯氣體，三氟化氯在低壓400℃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使用。

目前采用三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的工藝僅僅通過刻蝕速率的計算來設定反應時間，這在實際操作過程中經常會過刻蝕，導致三氟化氯大量浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的終點控制方法，該方法可以在保證刻蝕效果的前提下節約三氟化氯。

為解決上述技術問題，本發明三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的終點控制方法包括如下步驟：

第1步，設定多晶硅成長爐內的反應溫度和報警溫度，開始向多晶硅成長爐內通入三氟化氯氣體，并持續通入預刻蝕時間；

第2步，監測多晶硅成長爐內的溫度檢測裝置，當多晶硅成長爐內的溫度由報警溫度上升，并回落到報警溫度時，再持續過刻蝕時間后停止通入三氟化氯氣體。

本發明可以及時發現三氟化氯和多晶硅的反應終點，防止反應氣體三氟化氯浪費。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明：

圖1a、圖1b、圖1c、圖1d是三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的反應過程示意圖；

圖2是三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的檢測溫度示意圖。

圖中附圖標記為：11-石英外管；12-石英內管；13-溫度檢測裝置；21-三氟化氯氣體入口；22-反應氣體出口。

具體實施方式

請參閱圖1a，這是一張多晶硅成長爐的截面示意圖。其中包括石英外管11和石英內管12，在石英外管11和內管12之間靠近反應氣體出口22處設有至少一個溫度檢測裝置13。在多晶硅成長爐多次使用之后，石英外管11和內管12的管壁上成長有多晶硅14。開始向多晶硅成長爐內通入三氟化氯氣體后，三氟化氯由石英內管12之間的底部21處進入多晶硅成長爐，反應后的氣體由石英外管11和內管12之間的底部22處離開多晶硅成長爐。

請參閱圖1b，在向多晶硅成長爐內通入三氟化氯氣體一段時間后，石英內管12內壁和石英外管11頂部的多晶硅被腐蝕掉。

請參閱圖1c，再向多晶硅成長爐內通入三氟化氯氣體一段時間后，石英外管11和內管12之間的管壁上的多晶硅大多被腐蝕掉，僅在反應氣體出口22附近仍有一些多晶硅殘留。

請參閱圖1d，接著向多晶硅成長爐內通入三氟化氯氣體一段時間后，石英外管11和內管12之間的底部、反應氣體出口22處的多晶硅也被腐蝕掉，至此三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的過程完畢。

請參閱圖2，這是在圖1a～圖1d所示的三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的全過程中，多晶硅成長爐的溫度檢測裝置13所測定的溫度曲線圖。其中水平虛線所示為多晶硅成長爐設定的反應溫度，圖2中反應溫度以設定在400℃為例。溫度曲線的第一個波峰A處對應于圖1a所示，此時三氟化氯氣體開始通入多晶硅成長爐并與多晶硅反應放熱，因此測定溫度升高。溫度曲線的第一個波谷B處對應于圖1b所示，此時石英內管12內壁和石英外管11頂部的多晶硅被腐蝕掉，反應主要區域距離溫度檢測裝置13較遠，因此測定溫度有所回落。溫度曲線的第二個波峰C處對應于圖1c所示，此時三氟化氯和多晶硅的主要反應區域在石英外管11和石英內管12之間的管壁上，距離溫度檢測裝置13最近，因此測定溫度最高。溫度曲線的下降段D處對應于圖1d所示，此時多晶硅成長爐內的多晶硅完全被腐蝕掉，爐內不再有化學反應，也就沒有放熱效應，測定溫度回落并穩定在設定的反應溫度400℃。

由圖1、圖2可知，在三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的過程中，溫度檢測裝置的測定溫度從反應溫度升高后，第一次回落到反應溫度，即標志著三氟化氯刻蝕多晶硅完成。本發明即是利用這一最新發現的規律，提出了三氟化氯刻蝕多晶硅成長爐的終點控制方法：第1步，設定多晶硅成長爐內的反應溫度，開始向多晶硅成長爐內通入三氟化氯氣體。第2步，監測多晶硅成長爐內的溫度檢測裝置，當多晶硅成長爐內的溫度由反應溫度上升，并回落到反應溫度時，即停止通入三氟化氯氣體。

反應溫度是多晶硅成長爐的溫控裝置設定的初始溫度，如果爐內有化學反應放熱，那么爐內的實際溫度可能會升高，但不會低于反應溫度。