半导体基板的洁净控制系统及方法、洁净设备技术方案

本发明专利技术公开了一种半导体基板的洁净控制系统及方法、洁净设备，该洁净控制系统用于实现对放置于洁净反应腔内需要清洁的半导体基板的洁净控制，且该洁净控制系统包括：气体输送控制单元，用于向洁净反应腔输送第一类气体，第一类气体至少包括参与形成中间体的第一类反应气体；温度控制单元，用于将第一类反应气体加热至第一类反应气体参与反应形成中间体所需的第一温度，以使第一类反应气体反应生成中间体；第一洁净控制单元，用于通过中间体去除半导体基板表面的含氧污染物。可见，实施本发明专利技术能够通过加热形成中间体的方式去除半导体基板表面的含氧污染物，提高了去除含氧污染物时的可控性，有利于提高含氧污染物的去除效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
半导体基板的洁净控制系统及方法、洁净设备


[0001]本专利技术涉及智能化控制
，尤其涉及一种半导体基板的洁净控制系统及方法、洁净设备。

技术介绍

[0002]芯片的制造过程是通过在半导体基板上叠加多个材料层以形成最终的半导体结构。在向半导体基板叠加材料之前，由于之前的加工步骤会导致半导体基板上存在加工残留物和/或半导体基板受到环境污染物的影响，半导体基板表面很容易出现污染物，其中，最为常见的污染物之一为含氧污染物（也可以称为氧类污染物）。为了提高芯片的质量，需要对半导体基板上存在的含氧污染物进行去除。
[0003]当前，对半导体基板表面含氧污染物的去除主要是通过远端等离子体的方式来实现。然而实践发现，等离子体为高活性物质，较为活跃且不易受控，等离子体中的多种自由基容易重新组合，导致其活性自由基减少，这会导致含氧污染物的去除效果降低。
[0004]可见，提供一种新的污染物去除方法去除含氧污染物，以提高对半导体基板表面含氧污染物的去除效果显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种半导体基板的洁净控制系统及方法、洁净设备，能够通过加热形成中间体的方式去除半导体基板表面的含氧污染物，提高了去除含氧污染物时的可控性，有利于提高含氧污染物的去除效果。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面公开了一种半导体基板的洁净控制系统，当所述半导体基板需要清洁时，所述半导体基板被放置于洁净反应腔内；所述洁净控制系统用于实现对放置于所述洁净反应腔内需要清洁的所述半导体基板的洁净控制；其中，所述洁净控制系统包括：气体输送控制单元，用于向所述洁净反应腔输送第一类气体，所述第一类气体至少包括参与形成中间体的第一类反应气体，所述中间体用于去除所述半导体基板表面的含氧污染物；温度控制单元，用于将所述第一类反应气体加热至所述第一类反应气体参与反应形成所述中间体所需的第一温度，以使所述第一类反应气体反应生成所述中间体；第一洁净控制单元，用于通过所述中间体去除所述半导体基板表面的含氧污染物。
[0007]其中，在去除半导体基板表面的含氧污染物时，现有技术通过等离子体结合NF3/NH3的方式产生中间体，由于等离子体为高活性物质，较为活跃和跳动，产生中间体的反应过程不容易受控进而导致工艺再现性降低，此外，等离子体中的多种自由基（如NF
·
、NF2
·
等）容易重新结合，导致其活性自由基减少，不利于提高含氧污染物的去除效果。在本专利技术第一方面中，在去除半导体基板表面的含氧污染物时能够通过加热方式形成中间体，相较
于现有技术中通过等离子体形成中间体的方式而言，加热形成中间体的方式避免了现有技术的等离子体方式中残留的含氟自由基吸附在洁净反应腔的腔壁上，也避免了现有技术的等离子体方式中含氟自由基容易与含碳污染物去除过程中所使用的含氢等离子体发生结合的情况，提高了反应的可控制性，加热过程更加稳定，有利于有序的形成中间体，进而有利于提高半导体基板表面的含氧污染物的去除效果。此外，现有通过等离子体去除含氧污染物的方式中，由于等离子体分布不均匀（比如，由壁面区域所形成鞘电压所导致等离子体分布不均匀），最终所制备的半导体基板的共形度较差；相反，本专利技术的污染物去除过程对半导体基板具有高共形度，且在含氧污染物的去除过程中，不引入等离子体，减少对半导体基板底层的蚀刻，进而减少与洁净反应腔内壁碰撞而引入其他颗粒污染物的情况发生。此外，相较于现有技术的等离子体方式而言，还能够在SiＯ2/SiＮ方面具有较高的去除选择比，例如：加热去除含氧污染物这一方式的去除选择比大于20:1，相较于现有技术的等离子体方式的去除选择比（如大于3.5:1），提高了5倍以上。
[0008]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述第一洁净控制单元包括：第一洁净控制子单元，用于控制所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物在第二温度下反应生成固体副产物；第二洁净控制子单元，用于对所述固体副产物进行加热，以使所述固体副产物在第三温度下升华；第三洁净控制子单元，用于去除所述固体副产物升华后所形成的第一副产物气体。
[0009]本专利技术第一方面中，在通过加热方式形成中间体之后还能够进一步控制中间体与半导体基板表面的含氧污染物在所需的反应温度下发生反应形成固体副产物，并通过升华固体副产物的方式实现固体副产物的去除进而实现含氧污染物的有效去除。进一步的，由于中间体与含氧污染物反应之后生成的固体副产物为固态，其覆盖在半导体基板的表面，会阻挡含氧污染物的进一步去除，因此，中间体与含氧污染物生成固体副产物的过程与去除固体副产物的过程可以循环操作，如重复执行1~4次，以提高含氧污染物的去除效果。
[0010]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述洁净反应腔内还设置有流体分配单元和/或用于承载放置在所述洁净反应腔内的所述半导体基板的基板载座单元；其中，所述第一洁净控制子单元控制所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物在第二温度下反应生成固体副产物的具体方式包括：控制所述基板载座单元承载所述半导体基板位于第一水平位置并通过所述基板载座单元对应的温度调控模块提供所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物反应生成固体副产物所需的第二温度，其中，当所述半导体基板位于所述第一水平位置且所述基板载座单元对应的温度调控模块提供了所述第二温度时，所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物反应生成固体副产物，这样在通过中间体去除含氧污染物时，由基板载座单元对应的温度调控模块提供反应所需的第二温度，提高了温控灵活性及温控效率；和/或，所述第二洁净控制子单元对所述固体副产物进行加热，以使所述固体副产物在第三温度下升华的具体方式包括：控制所述基板载座单元承载所述半导体基板位于第二水平位置处，并基于所述洁
净反应腔内的所述流体分配单元所对应的温度调控模块提供所述固体副产物发生升华所需的第三温度，其中，所述固体副产物在所述第三温度下发生升华反应；和/或，所述温度控制单元将所述第一类反应气体加热至所述第一类反应气体参与反应形成所述中间体所需的第一温度的具体方式包括：控制所述流体分配单元对应的温度调控模块提供将所述第一类反应气体加热至所述第一类反应气体参与反应形成所述中间体所需的第一温度。
[0011]其中，上述第二水平位置的高度高于上述第一水平位置的高度。
[0012]本专利技术第一方面中，通过基板载座单元承载半导体基板有利于实现对半导体基板所在位置（如高度）的控制灵活性，有利于提高反应效率，进而有利于提高含氧污染物的去除效率。此外，洁净反应腔内的流体分配单元设有多个内孔，能够实现气体的均匀分配，进而实现气体的充分结合，有利于提高加热形成中间体的效率，进一步的，洁净反应腔内的流体分配单元还可以存在对应的温度调控模块，具有加热功能，用于调节流体分配单元附近区域的温度，进而能够提供反应形成中间体所需的反应温度和/或提供固体副产物升华所需的反应温度，有利于提高所需温度的提供效率，进而有利于提高反应效率。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体基板的洁净控制系统，其特征在于，当所述半导体基板需要清洁时，所述半导体基板被放置于洁净反应腔内；所述洁净控制系统用于实现对放置于所述洁净反应腔内需要清洁的所述半导体基板的洁净控制；其中，所述洁净控制系统包括：气体输送控制单元，用于向所述洁净反应腔输送第一类气体，所述第一类气体至少包括参与形成中间体的第一类反应气体，所述中间体用于去除所述半导体基板表面的含氧污染物；温度控制单元，用于将所述第一类反应气体加热至所述第一类反应气体参与反应形成所述中间体所需的第一温度，以使所述第一类反应气体反应生成所述中间体；第一洁净控制单元，用于通过所述中间体去除所述半导体基板表面的含氧污染物。2.根据权利要求1所述的半导体基板的洁净控制系统，其特征在于，所述第一洁净控制单元包括：第一洁净控制子单元，用于控制所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物在第二温度下反应生成固体副产物；第二洁净控制子单元，用于对所述固体副产物进行加热，以使所述固体副产物在第三温度下升华；第三洁净控制子单元，用于去除所述固体副产物升华后所形成的第一副产物气体。3.根据权利要求2所述的半导体基板的洁净控制系统，其特征在于，所述洁净反应腔内还设置有流体分配单元和/或用于承载放置在所述洁净反应腔内的所述半导体基板的基板载座单元；其中，所述第一洁净控制子单元控制所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物在第二温度下反应生成固体副产物的具体方式包括：控制所述基板载座单元承载所述半导体基板位于第一水平位置并通过所述基板载座单元对应的温度调控模块提供所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物反应生成固体副产物所需的第二温度，其中，当所述半导体基板位于所述第一水平位置且所述基板载座单元对应的温度调控模块提供了所述第二温度时，所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物反应生成固体副产物；和/或，所述第二洁净控制子单元对所述固体副产物进行加热，以使所述固体副产物在第三温度下升华的具体方式包括：控制所述基板载座单元承载所述半导体基板位于第二水平位置处，并基于所述洁净反应腔内的所述流体分配单元所对应的温度调控模块提供所述固体副产物发生升华所需的第三温度，其中，所述固体副产物在所述第三温度下发生升华反应；和/或，所述温度控制单元将所述第一类反应气体加热至所述第一类反应气体参与反应形成所述中间体所需的第一温度的具体方式包括：控制所述流体分配单元对应的温度调控模块提供将所述第一类反应气体加热至所述第一类反应气体参与反应形成所述中间体所需的第一温度。4.根据权利要求2或3所述的半导体基板的洁净控制系统，其特征在于，所述第一洁净
控制子单元控制所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物在第二温度下反应生成固体副产物的具体方式包括：所述第一洁净控制子单元确定副产物生成影响因子；其中，所述副产物生成影响因子包括生长温度因子、生长压力因子、气体组成因子、气体流动特性因子中的一种或多种的组合；所述第一洁净控制子单元根据预先确定出的目标分布需求和/或目标粒径需求，生成所述副产物生成影响因子对应的生成控制参数；所述第一洁净控制子单元在所述生成控制参数的控制下控制所述中间体与所述半导体基板表面的含氧污染物在第二温...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗际蔚，
申请(专利权)人：广州湾区半导体产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：