[发明专利]分子污染控制系统

说明书

本发明涉及半导体制造设备和方法，特别涉及用于清洁分子隔离室如用于存储和转运半导体制造材料的标准机械接口箱的系统和方法，使之达到所希望的相对湿度，含氧量，或尘粒水平。

如标准化机械接口箱(SMIF)的模块化隔离室，典型地在材料的存储，转运和加工提供一个微环境，以隔离和控制一用于制造集成电路的晶片，晶片盒或基片周围的环境。这些材料的加工处理通常是在一般称之为“净化室”的无尘室中进行的。然而，维护这类“净化室”处于无污染状态需要大量的精心工作，特别是在材料的加工过程中。

在一个使用SMIF系统来代替一传统的净化室的常规系统中，使过滤后的空气在SMIF箱内循环，并以此取得SMIF箱内的净化度。一无尘对接接口用来联接两个空间，每个空间都封闭一个包括各自空间的互锁门的净化空气环境。各自空间的互锁门相互配合，使从环境脏污中所聚集在门的外表面上的尘粒被截除。已知的一种加工设备和技术被用在半导体器件的制造中的热加工中，以防止外界空气进入反应管。装卸所加工的物料典型的是由加热段外插入的夹具进行的，以防止外部空气进入热加工室。

虽然这种系统能够控制SMIF箱内的尘粒水平，氧的存在也能降低半导体材料的表面品质。在一种用于防止半导体材料的表面生成自然氧化物的传统工艺中，在硅基片上形成氮化硅层。清洁系统也为已知，例如具有用于晶片装载位置，晶片清洁位置，以及晶片加工位置的移动式悬臂清洁系统。一清洁喷射器及回流管设置在用于进入晶片的波纹管中，在另一已知的系统中，制造材料受到冷氮清洗循环，在气相加工如淀积中尘粒和尘粒产生的缺陷通过控制尘粒载运机制，比如在冷氮清洗循环中施以低强度辐射能而减少。

在SMIF箱中的湿气存在也是不希望的，一种清洁集成电路晶片的方法和设备是利用干燥气体。至少一种气体由使其通过微波等离子发生器被激活，或由加热晶片，使晶片表面附近的气体激活，引起类似于由水中的非气态清洗材料的离子化引起的化学反应。在蚀刻过程以后，蚀刻室充满了惰性气体，如氮气，其能帮助清除剩余的反应产物，其可包括可在传统的工艺过程后存在的蒸气状态的卤族元素或卤族官能团，例如氯，溴，三氯化砷，硅烷等。

然而，存在着对于清洁SMIF箱使其在不使用时，如在制造设备中等待下一工位或步骤时一贯地维持所希望的相对湿度，含氧量及尘粒水平的需要。此段时间的长度估计为从大约六分钟到数小时长。理想地，SMIF箱应当在一个六分钟或更短的用期内被彻底地清洁到所希望的相对湿度，含氧量式尘粒水平。本发明可满足此种需要。

简要地，以普通术语来说，本发明提供了一改进的系统和方法用于清洁SMIF箱到所希望的相对湿度，含氧量或尘粒水平。在一个优选实施例中，SMIF箱包括一进口及一出口，各自包括一个单向阀过滤器总成，用于清洁干燥气态工作流体，其用于在SMIF箱内的材料周围提供一被控制的低水平的湿度，含氧量及尘粒含量。SMIF箱入口连接有一气态工作流体源，出口连接有一抽吸系统。整体定向流动单向阀可在非常低的压差下操作(如小于10毫巴)。

本发明的方法还提供了用于通过将其暴露于干燥剂中来干燥清洁气体，将清洁气体加热到高于100℃，但低于所述箱的热敏温度，即105到120℃来改进清洁过程；并在引入SMIF箱之前检验预热过的气态工作流体以得到基本的成份水平。在本发明的另一方面，通过在箱内全部气流中维持清洁气体的流速处于层流流速，低于声速，以防止不希望的漩涡形成，而漩涡有可能聚集湿气或尘粒，使箱内形成层流而提供了一改进了的清洁气体的入口流动。在本发明的另一优选实施例中，采用一个或更多喷嘴塔使SMIF箱内的清洁气体流导向产品使得箱内形成层流。也可采用一个或更多的出口塔，具有类似于进口塔的功能，以使得在箱内产生层流。在另一优选实施例中，采用整体塔在整个箱内来导向和扩散气态工作流体流。还可以包括一分子污染控制基础单元，SMIF箱可固定在其上，其特征在于箱内环境清洁的改进。在本发明方法的另一方面中，可采用质流控制使气流率可控制地以某一斜率升降，以避免由SMIF箱内薄片振动导致的尘粒产生。

本发明的这些和其他方面及优点将从以下配合附图举例详细说明中凸显出来。

图1A是根据本发明固定到一分子污染控制基础单元上以进行清洁的一单独的SMIF箱简图。

图1B是根据本发明另一实施例固定到一分子污染控制基础单元上以进行清洁的一单独的SMIF箱简图。

图2是一部分剖面图，说明一SMIF箱在图1A和1B的分子污染控制基础单元的基板上的固定。