[发明专利]三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的终点控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅成长炉的设备清理工艺。

背景技术

在现代甚大规模集成电路(ULSI)的制造过程中有多晶硅成长工序，常用设备为多晶硅成长炉。多晶硅成长炉内有石英管，在多次使用之后，石英管的管壁上也成长有多晶硅。由于这些石英管价格昂贵，因此需要重复使用，这就需要对石英管上的多晶硅进行清理。通常采用的清理方法是：首先往多晶硅成长炉内通入三氟化氯气体，三氟化氯在低压400℃下刻蚀石英管上的多晶硅；然后再用酸清洗石英管，清洗后的石英管即可重复使用。

目前采用三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的工艺仅仅通过刻蚀速率的计算来设定反应时间，这在实际操作过程中经常会过刻蚀，导致三氟化氯大量浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的终点控制方法，该方法可以在保证刻蚀效果的前提下节约三氟化氯。

为解决上述技术问题，本发明三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的终点控制方法包括如下步骤：

第1步，设定多晶硅成长炉内的反应温度和报警温度，开始向多晶硅成长炉内通入三氟化氯气体，并持续通入预刻蚀时间；

第2步，监测多晶硅成长炉内的温度检测装置，当多晶硅成长炉内的温度由报警温度上升，并回落到报警温度时，再持续过刻蚀时间后停止通入三氟化氯气体。

本发明可以及时发现三氟化氯和多晶硅的反应终点，防止反应气体三氟化氯浪费。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1a、图1b、图1c、图1d是三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的反应过程示意图；

图2是三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的检测温度示意图。

图中附图标记为：11-石英外管；12-石英内管；13-温度检测装置；21-三氟化氯气体入口；22-反应气体出口。

具体实施方式

请参阅图1a，这是一张多晶硅成长炉的截面示意图。其中包括石英外管11和石英内管12，在石英外管11和内管12之间靠近反应气体出口22处设有至少一个温度检测装置13。在多晶硅成长炉多次使用之后，石英外管11和内管12的管壁上成长有多晶硅14。开始向多晶硅成长炉内通入三氟化氯气体后，三氟化氯由石英内管12之间的底部21处进入多晶硅成长炉，反应后的气体由石英外管11和内管12之间的底部22处离开多晶硅成长炉。

请参阅图1b，在向多晶硅成长炉内通入三氟化氯气体一段时间后，石英内管12内壁和石英外管11顶部的多晶硅被腐蚀掉。

请参阅图1c，再向多晶硅成长炉内通入三氟化氯气体一段时间后，石英外管11和内管12之间的管壁上的多晶硅大多被腐蚀掉，仅在反应气体出口22附近仍有一些多晶硅残留。

请参阅图1d，接着向多晶硅成长炉内通入三氟化氯气体一段时间后，石英外管11和内管12之间的底部、反应气体出口22处的多晶硅也被腐蚀掉，至此三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的过程完毕。

请参阅图2，这是在图1a～图1d所示的三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的全过程中，多晶硅成长炉的温度检测装置13所测定的温度曲线图。其中水平虚线所示为多晶硅成长炉设定的反应温度，图2中反应温度以设定在400℃为例。温度曲线的第一个波峰A处对应于图1a所示，此时三氟化氯气体开始通入多晶硅成长炉并与多晶硅反应放热，因此测定温度升高。温度曲线的第一个波谷B处对应于图1b所示，此时石英内管12内壁和石英外管11顶部的多晶硅被腐蚀掉，反应主要区域距离温度检测装置13较远，因此测定温度有所回落。温度曲线的第二个波峰C处对应于图1c所示，此时三氟化氯和多晶硅的主要反应区域在石英外管11和石英内管12之间的管壁上，距离温度检测装置13最近，因此测定温度最高。温度曲线的下降段D处对应于图1d所示，此时多晶硅成长炉内的多晶硅完全被腐蚀掉，炉内不再有化学反应，也就没有放热效应，测定温度回落并稳定在设定的反应温度400℃。

由图1、图2可知，在三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的过程中，温度检测装置的测定温度从反应温度升高后，第一次回落到反应温度，即标志着三氟化氯刻蚀多晶硅完成。本发明即是利用这一最新发现的规律，提出了三氟化氯刻蚀多晶硅成长炉的终点控制方法：第1步，设定多晶硅成长炉内的反应温度，开始向多晶硅成长炉内通入三氟化氯气体。第2步，监测多晶硅成长炉内的温度检测装置，当多晶硅成长炉内的温度由反应温度上升，并回落到反应温度时，即停止通入三氟化氯气体。

反应温度是多晶硅成长炉的温控装置设定的初始温度，如果炉内有化学反应放热，那么炉内的实际温度可能会升高，但不会低于反应温度。