專利名稱：使用電子附著從襯底除去物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從涂覆襯底的至少一部分中除去物質(zhì)的方法，尤其涉及用于從襯底例如半導(dǎo)體材料本身上除去物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路(IC)、光電器件、微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)和其他電子器件的制造中，進(jìn)行薄膜淀積的多個(gè)步驟，以在例如半導(dǎo)體材料的襯底上構(gòu)成若干完整的電路(芯片)和器件。經(jīng)常用各種薄膜淀積每個(gè)襯底，其中的薄膜例如但不限于，導(dǎo)電膜，如鎢半導(dǎo)體膜，如摻雜和不摻雜的多晶硅(多-Si)，摻雜和不摻雜的(本征)非晶硅(a-Si)等；介電膜，如二氧化硅(SiO2)，不摻雜的硅玻璃(USG)，摻雜硼的硅玻璃(BSG)，摻雜磷的硅玻璃(PSG)，硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)，氮化硅(Si3N4)，氮氧化硅(SiON)等；低-k介電膜，如摻雜氟的硅酸鹽玻璃(FSG)，和摻雜碳的硅玻璃，例如“黑金剛石(Black Diamond)”。
在現(xiàn)代的制造工業(yè)中，通過將襯底放到處理室或反應(yīng)室(reactor)中并引入進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的氣體以在襯底的表面上淀積固體材料來完成薄膜淀積。通常薄膜淀積工藝的例子是化學(xué)氣相淀積(CVD)。這些化學(xué)反應(yīng)通常需要升高的溫度(高達(dá)600℃)以克服反應(yīng)活化能。另一種方法是，將射頻(RF)能量耦合到真空室中以觸發(fā)初級(jí)粒子成為放電狀態(tài)，即等離子體。在一種的方法中，使用等離子體能量可以以較低的工藝溫度和更高的效率淀積較高質(zhì)量的膜。這樣的工藝稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積(PECVD)。
該淀積工藝不但利于在襯底誘表面上生長(zhǎng)膜，而且在反應(yīng)室的內(nèi)部表面上留下了膜和固體殘余物。這些不希望有的固體殘余物會(huì)改變反應(yīng)室表面特性和RF功率耦合效率。這樣的反應(yīng)室的改變也可能導(dǎo)致淀積工藝性能變化以及生產(chǎn)量的降低。例如，在隨后的淀積循環(huán)期間，聚積的固體殘余物可能從反應(yīng)室的內(nèi)部表面剝落并淀積顆粒至晶片表面上。因此，淀積反應(yīng)室的內(nèi)部表面的定期清洗或室清洗是必要的以保持生產(chǎn)量。
對(duì)于CVD反應(yīng)室，可以使用氟化學(xué)藥劑進(jìn)行反應(yīng)室的清洗，也稱為室清洗，以將固體殘余物轉(zhuǎn)換成可以通過真空泵從CVD反應(yīng)室中抽空的揮發(fā)性氣態(tài)副產(chǎn)物。關(guān)于這一點(diǎn)，反應(yīng)性的氟原子(F·)自氟代化合物產(chǎn)生。在歷史上，全氟化碳(PFCs)，例如CF4和C2F6被用作等離子體激活室清洗中的反應(yīng)性的氟源。不幸的是，使用全氟化碳?xì)怏w用于室清洗對(duì)環(huán)境具有很大的不利影響。全氟化碳，例如CF4和C2F6，強(qiáng)烈地吸收紅外輻射并且具有很長(zhǎng)的大氣壽命(CF4大于50,000年和C2F6大于10,000年)。結(jié)果，這些全氟化碳?xì)怏w是引起全球變暖的最強(qiáng)力的溫室氣體。由于全氟化碳分子十分穩(wěn)定，所以在等離子體中很難分解。換句話說，PFC分解率(DE)趨向于很低。通常的DE范圍，CF4為從5％至20％，C2F6為從20％至50％。除了未破壞的送進(jìn)PFC氣體，全氟化碳基的室清洗典型地排放出如上所述的巨大數(shù)量的CF4。盡管估計(jì)有些變化，但一般認(rèn)為自半導(dǎo)體制造設(shè)備排放的70％的PFC來自CVD室清洗工藝。通過半導(dǎo)體工業(yè)的指數(shù)生長(zhǎng)，從半導(dǎo)體制造工藝中排放的PFC氣體可能變成地球變暖的重要排放源。
CVD室清洗中用三氟化氮(NF3)代替全氟化碳對(duì)降低溫室氣體排放提供了戲劇性改進(jìn)。與全氟化碳?xì)怏w比較，NF3具有750年的相對(duì)短的大氣壽命。當(dāng)充分地最優(yōu)化時(shí)，在于原處的室清洗等離子體中的NF3的分解率可以高于90％。由于NF3不含碳，所以從NF3等離子體中不會(huì)釋放出CF4。等離子體概括地定義為其中巨大數(shù)目的原子和/或分子處于帶電或離子化的物質(zhì)狀態(tài)。負(fù)電荷和正電荷的數(shù)目是相等的，且因此等離子體的全部電荷是中性的。在NF3等離子體中不會(huì)形成全球變暖的副產(chǎn)物。因此，在CVD室清洗中的通過用NF3代替全氟化碳?xì)怏w，可以實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放的顯著下降。
目前，有三種利用NF3進(jìn)行室清洗的技術(shù)平臺(tái)熱、原處等離子體和遠(yuǎn)程等離子體?，F(xiàn)有NF3-基CVD室清洗技術(shù)一般使用熱或等離子體激活。熱和等離子體激活NF3室清洗技術(shù)在NF3使用、氟利用和能源消耗上存在問題。在使用NF3的典型的熱室清洗工藝中，需要將NF3加熱到超過500℃的溫度以啟動(dòng)NF3分子的熱分解。不幸的是，某些非熱能的CVD反應(yīng)室，例如PECVD反應(yīng)室，使用溫度控制器以保持反應(yīng)室處于對(duì)于有效的熱NF3清洗來講過低的低于400℃的溫度。對(duì)于原處等離子體清洗，RF等離子體在反應(yīng)室內(nèi)部產(chǎn)生并且在等離子體中的高能電子通過電子碰撞使NF3分解。然而，原處等離子體，例如通過形成負(fù)離子，可變成高度負(fù)電的。當(dāng)負(fù)離子作為載流子支配電子時(shí)，在反應(yīng)室中該等離子體便變得不穩(wěn)定和/或坍縮，從而尤其導(dǎo)致不完全的室清洗、差的NF3利用率和低的NF3離解率。此外，在原處清洗期間發(fā)生的高能離子轟擊可引起金屬部件損壞。雖然遠(yuǎn)程等離子體清洗減緩了原處清洗的不足，但是氟利用率太低，增加了該工藝的所有者的總成本。這些困難會(huì)阻礙NF3基的室清洗在產(chǎn)業(yè)中的廣闊應(yīng)用。
除了室清洗，蝕刻工藝也被廣泛地用于例如IC和MEMS制造的電子器件的制造中。可從襯底上除去或蝕刻各種各樣的材料。目前，使用干法和濕法蝕刻工藝。濕法蝕刻工藝使用侵蝕性的化學(xué)溶液以蝕刻材料。而濕法蝕刻已經(jīng)用于產(chǎn)業(yè)中幾十年了，化學(xué)試劑和水資源的巨大消耗、環(huán)境、健康和安全關(guān)切，以及廢水處理的高成本都會(huì)造成明顯的缺點(diǎn)。干法工藝處理包括熱和等離子體蝕刻方法。在目前的干法蝕刻工藝處理中，電源消耗和反應(yīng)性氣體利用率是持續(xù)存在的困難。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開了一種從涂覆襯底的至少一部分中除去物質(zhì)的方法。這里描述的方法可以用于從襯底的至少一部份除去物質(zhì)，該襯底為用于例如在淀積或處理包括半導(dǎo)體材料的襯底的反應(yīng)室和/或內(nèi)含的任何固定裝置。在可選的實(shí)施例中，這里描述的方法可以用于從襯底例如半導(dǎo)體材料本身上除去物質(zhì)(如蝕刻)。
在一個(gè)方面，提供了一種清洗反應(yīng)室的方法，包括提供其中至少一部分反應(yīng)室表面涂覆有物質(zhì)的反應(yīng)室；提供在反應(yīng)室中或接近反應(yīng)室的第一和第二電極，其中第一和第二電極位于目標(biāo)區(qū)域中；將包括反應(yīng)性氣體的氣體混合物傳送到目標(biāo)區(qū)域中，其中反應(yīng)性氣體具有大于零的電子親合力；向第一或第二電極的至少一個(gè)提供能量以在目標(biāo)區(qū)域中產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著于至少一部分反應(yīng)性氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的清洗氣體；用帶負(fù)電荷的清洗氣體接觸物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的清洗氣體與物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；以及從反應(yīng)室中除去該至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物。
在另一方面，提供一種從至少一部分反應(yīng)室表面除去物質(zhì)的方法，包括提供包括至少一個(gè)電極和該表面的反應(yīng)室，其中該表面的至少一部份被接地(grounded)；將包含反應(yīng)性氣體、任選一種惰性稀釋氣體和任選一種添加氣體的氣體混合物引入反應(yīng)室；向該至少一個(gè)電極和/或該表面施加電壓以產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著到至少一部分反應(yīng)氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的清洗氣體；用帶負(fù)電荷的清洗氣體接觸物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的清洗氣體與物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；以及從反應(yīng)室除去該至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物。
在另一方面，提供一種從至少一部份反應(yīng)室表面除去物質(zhì)的方法，包括在反應(yīng)室外部的遠(yuǎn)程室中引進(jìn)反應(yīng)性氣體，激活遠(yuǎn)程室中的反應(yīng)性氣體以形成反應(yīng)性產(chǎn)物；提供包括至少一個(gè)電極和該表面的反應(yīng)室，其中至少該表面的一部份被接地；將反應(yīng)性氣體、反應(yīng)性物種(reactive species)和任意一種惰性稀釋氣體的氣體混合物引入反應(yīng)室；向該至少一個(gè)電極和/或該表面提供電壓以產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著于至少一部分反應(yīng)性氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的清洗氣體；以帶負(fù)電荷的清洗氣體接觸物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的清洗氣體與物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；以及從反應(yīng)室除去該至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物。
在再一方面，提供一種從包括半導(dǎo)體材料的襯底上除去物質(zhì)的方法提供一種其中至少部分表面涂覆有將被除去的物質(zhì)的襯底；提供接近襯底的第一和第二電極，其中第一和第二電極位于目標(biāo)區(qū)域中；向目標(biāo)區(qū)域中傳送含有反應(yīng)性氣體的氣體混合物，其中反應(yīng)性氣體具有大于零的電子親和力；向第一和第二電極的至少一個(gè)提供能量以在目標(biāo)區(qū)域中產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著于至少一部分反應(yīng)性氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的蝕刻氣體；用帶負(fù)電荷的清洗氣體接觸物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的蝕刻氣體與物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；以及從該目標(biāo)區(qū)域除去該至少一部分揮發(fā)性產(chǎn)物。
具體實(shí)施例方式
這里描述的方法可用于從包括半導(dǎo)體材料的襯底的至少一部分上除去物質(zhì)(例如蝕刻)以及清洗供半導(dǎo)體制造的反應(yīng)室和/或內(nèi)含的固定裝置。因此，蝕刻實(shí)施例的適合的襯底包括例如半導(dǎo)體材料等，而清洗實(shí)施例的適合的襯底包括例如用于CVD和/或ALD處理的反應(yīng)室的表面。在這里描述的方法的兩種實(shí)施例中，物質(zhì)都不可以通過由電子附著形成的帶負(fù)電荷的氣體從襯底的至少一部分上有效地除去。將被除去的物質(zhì)的本性取決于襯底的種類(例如，反應(yīng)室對(duì)半導(dǎo)體材料)。在某些蝕刻實(shí)施例中，將被除去的物質(zhì)的本性可能與襯底本身材料的相同。在這些實(shí)施例中，至少襯底的一部分可被遮掩以保護(hù)襯底表面的該部分使其留下。
術(shù)語“襯底”表示一種在其基底上將沉積物質(zhì)的固態(tài)材料。襯底可包括但不限于，在反應(yīng)室和/或內(nèi)含的任何固定裝置中的表面的至少一部分，或可選擇地，包括半導(dǎo)體材料。在之后的實(shí)施方案中，可以使用的適合的襯底包括但不限于，半導(dǎo)體材料例如砷化鎵(“GaAs”)、氮化硼(“BN”)硅，和含有硅的合成物例如晶體硅、多晶體硅、多晶硅、非晶硅、外延硅、二氧化硅(“SiO2”)，碳化硅(“SiC”)、碳氧化硅(“SiOC”)、氮化硅(“SiN”)、碳氮化硅(“SiCN”)、有機(jī)硅酸鹽玻璃(“OSG”)、有機(jī)氟硅酸鹽玻璃(“OFSG”)、氟硅酸鹽玻璃(“FSG”)，和其他適當(dāng)?shù)囊r底或其包括那些摻雜有某些元素的混合物，例如但不限于，磷、硼、砷和鎵。襯底可進(jìn)一步包括各種將膜涂覆到其上的層，例如抗反射涂覆層、光刻膠層、有機(jī)聚合物層、氟碳聚合物層、多孔的有機(jī)或無機(jī)材料層、如銅或鋁的金屬層，或如TiN、Ti(C)N、TaN、Ta(C)N、Ta、W、WN、TiSiN、TaSiN、SiCN、TiSiCN、TaSiCN或W(C)N的擴(kuò)散阻擋層。在某些實(shí)施方案中，該方法除去非揮發(fā)性物質(zhì)，例如但不限于，W、Ti、SiO2、TiO2、SiON、SiC、有機(jī)硅酸鹽玻璃、摻雜氟的硅酸鹽玻璃、多孔低介電常數(shù)材料、多晶硅、非晶硅，SiN、WN、Al2O3、HfO2、ZrO2、HfSiO4、鍶鉍鉭鐵礦(SBT)、鈦酸鍶鋇(BST)、鈦酸鋯磷(PZT)、處理殘余物如在蝕刻后(post-etch)或離子注入后光致抗蝕劑材料以及側(cè)壁鈍化膜、或這里描述的在至少襯底的一部分上用作半導(dǎo)體材料或沉積于其上的膜的任何材料。
將被除去的物質(zhì)從非揮發(fā)性材料轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢酝ㄟ^反應(yīng)室真空泵或其他裝置輕易除去的揮發(fā)性產(chǎn)物。如這里使用的術(shù)語“揮發(fā)性產(chǎn)物”涉及到在將被除去的物質(zhì)和帶負(fù)電荷的蝕刻氣體之間的反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)副產(chǎn)物。因此可以通過在足以與物質(zhì)反應(yīng)并形成揮發(fā)性產(chǎn)物的情況下，使物質(zhì)與帶負(fù)電荷的蝕刻氣體接觸而從襯底的至少一部分除去該物質(zhì)。
用尤其包括反應(yīng)性氣體的氣體混合物處理具有將被除去的物質(zhì)的襯底。如這里使用的術(shù)語“反應(yīng)性氣體”描述了一種氣體，它具有大于0的電子親和力，可通過電子附著加以使用和處理，并且具有能使反應(yīng)性氣體分子離解從而形成帶負(fù)電荷氣體的離解性電子附著能力。以下說明其中氣體混合物包括反應(yīng)性氣體NF3和惰性稀釋氣體N2的特定實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，帶負(fù)電荷的氟離子F-是通過在反應(yīng)式(1)中所述的NF3分子的離解性附著處理形成的(1)此時(shí)該帶負(fù)電的F-離子漂移向陽極，它例如可以是反應(yīng)室內(nèi)的接地的內(nèi)表面或半導(dǎo)體材料本身。在該陽極，帶負(fù)電荷的離子，例如反應(yīng)式(1)中的F-，可以作為之后與下面反應(yīng)式(2)中的將被除去的物質(zhì)如SiO2反應(yīng)的活性物質(zhì)，以形成一種或多種揮發(fā)性產(chǎn)物，例如在反應(yīng)式(2)中的SiF4和O2(2)作為反應(yīng)(2)的副產(chǎn)物，自由電子在接地的陽極或半導(dǎo)體材料上可以被中和。在這一過程中，由于其電子親和力的值小或?yàn)榱?例如N2)，所以惰性氣體的作用可能很小或可以忽略。
這里描述的方法可以用于例如從包括半導(dǎo)體材料的襯底上選擇性除去一種或多種物質(zhì)。在這些晶片制造工藝中傳統(tǒng)上使用濕剝離和/或等離子體蝕刻。對(duì)比于傳統(tǒng)方法，帶負(fù)電荷的清洗氣體的使用可以提供以下優(yōu)點(diǎn)中的至少一種高蝕刻率；低操作成本；高生產(chǎn)能力；最小化的襯底損傷和污染；以及低資金成本。例如，這里描述的方法可以用來從如這里描述的半導(dǎo)體材料除去物質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，該將被除去的物質(zhì)可以包括但不限于，硅或含硅的介電材料，如W、Al、WN、Ta、TaN的金屬和導(dǎo)體，如光致抗蝕劑的有機(jī)材料和如SILKTM或VELOXTM的低-k介電材料。該蝕刻工藝可以用于通過構(gòu)圖和/或各向異性蝕刻從晶片的選擇區(qū)域除去、或?yàn)榱似矫婊?、剝離/灰化抗蝕劑和晶片清洗從整個(gè)晶片除去。
這里公開的方法可用于各種室清洗或蝕刻工藝。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，它能用作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的原處等離子體或熱室清洗或蝕刻方法的室清洗方法。在該實(shí)施方案中，包括反應(yīng)性氣體、任選一種惰性稀釋氣體和/或任選一種添加氣體(additive gas)的氣體混合物，通過在反應(yīng)室內(nèi)部的電子附著能形成帶負(fù)電荷的清洗氣體，在某些實(shí)施方案中該反應(yīng)室內(nèi)可裝有半導(dǎo)體材料?？梢杂檬覂?nèi)部的電子發(fā)射電極作為陰極并可將該室室壁接地以作為陽極。在這個(gè)或其他實(shí)施方案中，該帶有將被除去的物質(zhì)的半導(dǎo)體材料也可以作為陽極。當(dāng)將例如DC電壓的能量源施加到兩個(gè)電極之間時(shí)，可為例如從0至10eV不等的低能電子便從電子發(fā)射電極發(fā)射出來，并沿著電場(chǎng)漂移至接地的室壁或半導(dǎo)體材料。在該電子漂移期間，某些反應(yīng)性氣體分子會(huì)捕獲電子并形成含有然后作為活性形式離子的帶負(fù)電荷的清洗氣體。這些氣體的電子附著作用為放熱反應(yīng)。由于電場(chǎng)漂移，在淀積反應(yīng)室內(nèi)表面或半導(dǎo)體材料上該帶負(fù)電荷的清洗氣體此時(shí)可以被優(yōu)先吸收，并因此提高了反應(yīng)性氣體的效率和除去率。而且，使用相對(duì)低能量、帶負(fù)電荷清洗氣體的電子附著處理，可使對(duì)該室和內(nèi)含的任何固定裝置的損傷，或使通常由高能正離子轟擊引起的對(duì)半導(dǎo)體材料的損傷最小化。
在一可選實(shí)施方案中，該方法可以用于增強(qiáng)遠(yuǎn)程等離子體清洗或蝕刻。如這里使用的，術(shù)語“遠(yuǎn)程等離子體”涉及到如在反應(yīng)室外部的遠(yuǎn)程室中的等離子體的產(chǎn)生。在遠(yuǎn)程等離子體清洗或蝕刻中，用例如但不限于相對(duì)高的功率范圍(例如，100至14,000W)的RF或微波源能源，通過使用例如這里公開的任一種反應(yīng)性氣體，在遠(yuǎn)程室中，產(chǎn)生含有反應(yīng)性物種的強(qiáng)的等離子體。在這些實(shí)施方案中，氣體混合物可以包括反應(yīng)性物種，即，在電子附著以形成帶負(fù)電荷的清洗氣體之前在遠(yuǎn)程室中被激活的反應(yīng)性離子或反應(yīng)性原子。在這些實(shí)施方案中，反應(yīng)性物種和/或反應(yīng)性氣體分子的電子附著可以增強(qiáng)用于室清洗或蝕刻的遠(yuǎn)程產(chǎn)生等離子體的效率。例如，通過在遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器下游應(yīng)用電子附著處理，由該遠(yuǎn)程等離子體器出來的如F原子和/或F2分子的中性反應(yīng)性物種將形成帶負(fù)電荷的離子，它們能作為清洗在淀積室內(nèi)部的淀積殘余物的活性劑，在某些實(shí)施方案中淀積室含有半導(dǎo)體材料。而且，如F-的負(fù)電荷反應(yīng)性物種不容易復(fù)合而形成如F2的中性分子。此外，如F2的復(fù)合副產(chǎn)品可以轉(zhuǎn)換為比其中性的對(duì)應(yīng)物(F2)更活潑的F2-。改進(jìn)的清洗或蝕刻效率不僅減少了清洗時(shí)間和清洗氣體使用，還降低了自室清洗處理流出排出物的洗滌負(fù)擔(dān)。因此，可以降低室清洗或蝕刻工藝的所有者的整體成本(COO)。
在再一實(shí)施方案中，該方法可代替遠(yuǎn)程等離子體清洗或遠(yuǎn)程等離子蝕刻加以使用。在該實(shí)施方案中，使包括反應(yīng)性氣體的氣體混合物通過目標(biāo)區(qū)域和/或包含作為陰極和陽極的第一和第二電極的遠(yuǎn)程負(fù)離子產(chǎn)生器。在共同懸而未決的目前指配給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)10/819,277中說明了遠(yuǎn)程負(fù)離子產(chǎn)生器的實(shí)例子，在這里將其全部?jī)?nèi)容并入供參考。在其中使氣體混合物通過遠(yuǎn)程負(fù)離子產(chǎn)生器的實(shí)施方案中，遠(yuǎn)程負(fù)離子產(chǎn)生器的出口，與在某些實(shí)施方案中可含有半導(dǎo)體材料的反應(yīng)室保持流體連通。
如以上討論的，可向至少一個(gè)電極提供能量，例如第一電極以足夠引起第一電極產(chǎn)生電子。在某些實(shí)施方案中，能源可以是電能或電壓源，例如AC或DC源。也可以單獨(dú)或結(jié)合任何前述的能源使用其他能源，例如電磁能源、熱能源或光能源。能源可以是不變的或是交替的脈沖。在這里描述的某些實(shí)施方案中，將第一電極或代理陰極電極連接到第一電壓電平，以及將第二電極或代理陽極電極連接到第二電壓電平。在其他實(shí)施方案中，第一和第二電極可以在看像代理陰極和看像代理陽極之間選擇。電壓電平的差異產(chǎn)生了電位偏壓。第一或第二電壓電平之一可以為零，表明兩個(gè)電極中任何一個(gè)都可以接地。關(guān)于這一點(diǎn)，第二電極可以不是真實(shí)的電極，而是接地的室壁和/或在反應(yīng)室中的固定裝置或是半導(dǎo)體材料本身。
為了通過電子附著產(chǎn)生帶負(fù)電荷的離子，需要產(chǎn)生相對(duì)大數(shù)量的電子。關(guān)于這一點(diǎn)，可以通過各種方式產(chǎn)生電子，例如但不限于，陰極發(fā)射、氣體放電或其結(jié)合。在這些電子產(chǎn)生方法中，方法的選擇主要取決于產(chǎn)生電子的效率和能量等級(jí)。
如前面提到的，對(duì)于其中反應(yīng)性氣體包括含氟氣體NF3的實(shí)施方案，通過電子附著的效率最高的離子形成是借助使用具有～2eV能量的自由電子完成的。在這些實(shí)施方案中，這樣的低能量等級(jí)電子可以通過陰極發(fā)射和/或氣體放電產(chǎn)生。對(duì)于涉及通過陰極發(fā)射的電子產(chǎn)生實(shí)施方案，這些實(shí)施方案可包括場(chǎng)發(fā)射、熱發(fā)射、熱-場(chǎng)發(fā)射、光發(fā)射和電子或離子束發(fā)射。
場(chǎng)發(fā)射涉及通過在相對(duì)于基電極的發(fā)射電極上施加有負(fù)偏壓的電場(chǎng)，該負(fù)偏壓電場(chǎng)在強(qiáng)度上足夠高以克服使電子從發(fā)射電極表面產(chǎn)生的能量位壘。在某些實(shí)施方案中，將DC電壓施加在兩個(gè)電極之間，它在從0.1至50kV，或從2至30kV的范圍內(nèi)。在這些實(shí)施方案中，電極之間的距離在0.1至30cm，或從0.5至5cm的范圍內(nèi)。
另一方面，熱發(fā)射包括使用高溫度以激勵(lì)在發(fā)射電極中的電子并從發(fā)射電極材料的金屬結(jié)合中分離電子。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該發(fā)射電極的溫度在從800至3500℃，或從800至1500℃的范圍內(nèi)。通過各種方法可以將該發(fā)射電極提升到和/或保持在高溫度下，例如但不限于，使AC或DC電流通過電極的直接加熱；如用由加熱元件、IR輻射或其結(jié)合加熱的電絕緣熱表面接觸陰極表面的間接加熱。
對(duì)于熱-場(chǎng)放發(fā)射，電場(chǎng)和高溫度均施加。因此，較之于純粹的場(chǎng)發(fā)射和純粹的熱發(fā)射，對(duì)于產(chǎn)生相同量的電子熱-場(chǎng)發(fā)射可需要較小的電場(chǎng)和較低的電極溫度。在其中熱-場(chǎng)發(fā)射用于電子產(chǎn)生的實(shí)施方案中，作為陰極的第一電極的溫度可在從大氣到3500℃左右的范圍內(nèi)，或從150至1500℃的范圍內(nèi)。在這些實(shí)施方案中，電壓可在從0.01至20kV，或從0.1至10kV的范圍內(nèi)。
在其中陰極發(fā)射裝置用作產(chǎn)生電子的實(shí)施方案中，施加到兩個(gè)電極之間的電壓可以是不變的或是脈沖。該電壓脈沖的頻率可為從0至100kHz不等。通過施加脈沖電壓，可以降低兩個(gè)電極之間的飛弧傾向(arcingtendency)，以便提高施加電壓并強(qiáng)化陰極發(fā)射。
如前面提到的，當(dāng)?shù)谝浑姌O相對(duì)于作為陽極的第二電極具有負(fù)偏壓時(shí)，電子可以自作為陰極的第一電極產(chǎn)生。在某些實(shí)施方案中，第二電極是接地的室壁和/或含于反應(yīng)室中的接地的固定裝置。在另外的實(shí)施方案中，該第二電極可以是將被蝕刻的半導(dǎo)體材料。在其中陰極發(fā)射裝置用于產(chǎn)生電子的實(shí)施方案中，電極材料可以由在處理?xiàng)l件下具有相對(duì)低電子發(fā)射能量或功函數(shù)和高穩(wěn)定性的導(dǎo)電材料組成。適合的材料的實(shí)例包括鎳、銥和氧化銥。在其中包括場(chǎng)放射的實(shí)施方案中，電極優(yōu)選地達(dá)到具有大的表面曲率的幾何形狀，例如細(xì)線或小半徑尖頭，以強(qiáng)化電極表面附近的電場(chǎng)。在目前指配給本發(fā)明的受讓人的共同懸而未決的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)10/425,405中提供了幾何形狀的進(jìn)一步的例子，在此將其全部并入供參考。
低能量電子也可以通過氣相放電產(chǎn)生，其中放電電子的能量等級(jí)可借助氣相壓力加以調(diào)整。這些實(shí)施方案可包括熱放電、光放電和各種雪崩放電，其包括輝光放電、電弧放電、火花放電和電暈放電。在這些實(shí)施方案中，用于室清洗或蝕刻的氣相可含有反應(yīng)性氣體和用于貢獻(xiàn)電子的惰性稀釋氣體，其中惰性稀釋氣體的電子親和力顯著低于反應(yīng)性氣體的電子親和力。在包括氣相放電的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方案中，可將高頻脈沖電壓施加于第一和第二電極之間并且從兩個(gè)電極之間的氣體混合物產(chǎn)生電子，此后該電子漂移向陽極。在電子漂移期間，這些電子中的一些可附著在反應(yīng)性氣體分子上并通過電子附著形成帶負(fù)電荷的離子。另外，通過惰性氣體離子化也產(chǎn)生了一些正離子，它們?nèi)缓笃葡蜿枠O并在陽極表面被中和。
如前面提及的，包括反應(yīng)性氣體、任選一種惰性氣體和任選一種添加氣體的氣體混合物一般用作室清洗或蝕刻的供給氣體。在任一實(shí)施例中，具有大于0的一定電子親和力的反應(yīng)性氣體可通過電子附著加以使用和處理，并具有能使反應(yīng)性氣體分子離解從而形成帶負(fù)電荷氣體的離解電子附著的能力。適合的氣體的例子包括含有鹵素的氣體，例如但不限于，如NF3、F2、XeF2、HF等含氟氣體，如CL2和HCl等含氯氣體，如HBr和Br2等含溴氣體，如HI和I2等含碘氣體，如ClF、ClF3、HF、SF6、BrF3、BF3等混合鹵素氣體和具有分子式NFnCl3-n的化合物，其中n是從1至2的數(shù)，如CF4、C2F6、C3F8、C4F8等碳氟化合物，如C4F8O和COF2等含氧碳氟化合物，如六氟戊二酮(Hhfac)(CF3C(O)CH2C(O)CF3或C5H2O2F6)等含氫氧碳氟化合物，如六氟丙酮(CF3C(O)CF3)和六氯丙酮(CCl3C(O)CCl3)等含氧碳氯化合物，以及混合的氧、氫，和具有通式CαHβXγYδOε的鹵素化合物，其中X和Y是鹵素原子F、Cl、Br和I中的一個(gè)，α是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)，β是從0至13范圍內(nèi)的數(shù)，γ+δ等于從1至14范圍內(nèi)的數(shù)，以及ε是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)。還有其他的包括含氯烴和具有通式CaHbClc的氫氯烴反應(yīng)性氣體的例子，其中‘a(chǎn)’是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)，‘b’是從0至13的范圍內(nèi)的數(shù)，‘c’是從1至14的范圍內(nèi)的數(shù)。特定的含氯烴和氫氯烴的例子包括，反二氯乙烯C2H2Cl2(反-LC)、順二氯乙烯、1，1-二氯乙烯、1，1，1-三氯乙烷(C2H3Cl3)和四氯乙烯(C2Cl4)。反應(yīng)性氣體的再進(jìn)一步的例子包括，含氫的氣體、含氮的氣體及其混合物，如NH3、N2+H2，碳?xì)浠锶鏑H4、C3H6等，胺如NRxHy，其中‘x’是從1至3范圍內(nèi)的數(shù)，‘y’等于‘3-x’，以及R是包括但不限于具有從1至12個(gè)碳原子的烷基的官能團(tuán)。除了前述的反應(yīng)性氣體，任何其他具有一定電子親和力且為本征反應(yīng)性的或可以通過電子附著形成活性物質(zhì)而將固態(tài)淀積殘余物轉(zhuǎn)換為至少一種揮發(fā)性的產(chǎn)物的氣體，可都適用于這里描述的方法。
在某些實(shí)施方案中，惰性稀釋氣體或稀釋氣體可以添加到氣體混合物中。在這些實(shí)施方案中，惰性稀釋氣體具有小于氣體混合物中含有的反應(yīng)性氣體的電子親和力。適合的惰性稀釋氣體的例子包括但不限于，N2、Ar、He、Ne、Kr、Xe及其混合物。氣體混合物中的惰性稀釋氣體的體積含量為從0至99.9％或從1至99％不等。
在某些實(shí)施方案中，該氣體混合物可包括添加氣體。術(shù)語“添加氣體”描述了在處理?xiàng)l件下不能離解附著的、不同于反應(yīng)性氣體的氣體。添加氣體的例子包括，含氧氣體如O2、O3、CO、CO2、NO、N2O和NO2?；旌蠚怏w中添加氣體的體積含量在從0至99.9％或從1至99％的范圍內(nèi)。
在氣體混合物中的反應(yīng)性氣體、任選的附加氣體和任選的惰性稀釋氣體的選擇取決于將被除去的物質(zhì)的種類。在被除去的物質(zhì)選自例如單晶硅、多晶硅、非晶硅以及摻雜有例如硼、磷和砷元素及其組合的所述的材料的實(shí)施方案中，該氣體混合物可含有一種或多種選自某些含鹵素氣體的反應(yīng)性氣體，例如F2、NF3、XeF2、CF4、C2F6、C3F8、C4F8、COF2、C12、Br2、HBr、HI、HF、CIF3、ClF、BrF3、Cl2和HCl。在這些實(shí)施方案中，氣體混合物進(jìn)一步可包括一種或多種添加氣體例如O2和/或一種或多種惰性稀釋氣體如Ar和He。在其中將被除去的物質(zhì)為，如SiO2、SiN、SiON、SiC等含硅介電材料、如BLACK DIAMONDTM和DEMSTM等有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)和摻雜氟的硅酸鹽玻璃(FSG)、摻雜硼的硅酸鹽玻璃(BSG)、未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)、DEMS、如PDEMSTM和MESOELKTM的多孔低-k介電材料的實(shí)施方案中，該氣體混合物可含有一種或多種選自含鹵素氣體的反應(yīng)性氣體，例如F2、NF3、XeF2、CF4、C2F6、C3F8、C4F8、COF2、C12、Br2、HBr、HI、HF、ClF3、ClF、BrF3、Cl2和HCl。在這些實(shí)施方案中，氣體混合物可進(jìn)一步包括一種或多種添加氣體如O2，和/或一種或多種惰性稀釋氣體如Ar和He。在其中將被除去的物質(zhì)包括，有機(jī)聚合物例如光致抗蝕劑、低-k介電材料、氟烴聚合物例如TEFLONTM、蝕刻后殘余物、透明導(dǎo)電聚合物、和/或保護(hù)聚合物的實(shí)施方案中，該氣體混合物可含有一種或多種反應(yīng)性氣體，選自如NH3或N2+H2的含氫和含氮的氣體、如CH4或C3H6的碳?xì)浠衔?、如NRxHy的胺，其中x是從1至3范圍內(nèi)的數(shù)，y等于‘3-x’以及R是具有從1至12個(gè)碳原子的烷基。在其中將被除去的物質(zhì)包括有機(jī)聚合物如光致抗蝕劑、低-k介電材料、氟烴聚合物、蝕刻后殘余物、離子注入后殘余物、透明導(dǎo)電聚合物和保護(hù)劑聚合物的實(shí)施方案中，該氣體混合物可包含選自含鹵素的氣體如F2、NF3、XeF2、CF4、C2F6、C3F8、C4F8、COF2、C12、Br2、HBr、HI、HF、ClF3、ClF、BrF3、Cl2和HCl中的一種或多種反應(yīng)性氣體以及選自含氧氣體如O2和O3中的一種或多種添加氣體。在這些實(shí)施方案中，氣體混合物可進(jìn)一步包括惰性稀釋氣體如N2，Ar或He。在其中將被除去的物質(zhì)為金屬或?qū)щ姴牧系膶?shí)施方案中，如W、WN、WSi、Ta、TaN、Ti、TiSi、ITO(銦錫氧化物)、Cu、Al及其組合物，該氣體混合物可含有一種或多種反應(yīng)性氣體，其選自含鹵素氣體，如F2、NF3、XeF2、CF4、C2F6、C3F8、C4F8、COF2、C12、Br2、HBr、HI、HF、ClF3、ClF、BrF3、Cl2和HCl。在這些實(shí)施方案中，氣體混合物可進(jìn)一步包括一種或多種添加氣體如O2，和/或一種或多種惰性稀釋氣體如Ar和He。在其中將被除去的物質(zhì)為金屬或?qū)щ姴牧系膶?shí)施方案中，如W、WN、WSi、Ta、TaN、Ti、TiSi、ITO(銦錫氧化物)、Cu、Al及其組合物，該氣體混合物可包含一種或多種反應(yīng)性氣體，其選自含氧碳氟化合物(如六氟戊二酮(Hhfac)(CF3C(O)CH2C(O)CF3，或C5H2O2F6)、含氧碳氯化合物，如六氟丙酮(CF3C(O)CF3)和六氯丙酮(CCl3C(O)CCl3)或混合鹵素化合物。在其中將被除去的物質(zhì)為金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬硅酸鹽、含氮金屬硅酸鹽及其組合物的實(shí)施方案中，該氣體混合物可含有一種或多種反應(yīng)性氣體，其選自含鹵素的氣體，如F2、NF3、XeF2、CF4、C2F6、C3F8、C4F8、COF2、C12、Br2、HBr、HI、HF、ClF3、ClF、BrF3、Cl2和HCl。在這些實(shí)施方案中，氣體混合物進(jìn)一步包括一種或多種添加氣體如O2，和/或一種或多種惰性稀釋氣體如Ar和He。在其中將被除去的物質(zhì)為金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬硅酸鹽、含氮金屬硅酸鹽及其組合物的實(shí)施方案中，氣體混合物可含有反應(yīng)性氣體，其選自含氧碳氟化合物(如六氟戊二酮(也稱為Hhfac)(CF3C(O)CH2C(O)CF3，或C5H2O2F6)、含氧碳氯化合物如六氟丙酮(CF3C(O)CF3)和六氯丙酮(CCl3C(O)CCl3)或用通式CαHβXγYδOε表示的混合的鹵素化合物，其中X和Y是鹵素原子F、Cl、Br和I中的一個(gè)，α是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)，β是從0至13范圍內(nèi)的數(shù)，γ+δ等于從1至14中的數(shù)，以及ε是從1至6中的數(shù)。在將被除去的物質(zhì)為金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、金屬硅酸鹽、含氮金屬硅酸鹽及其組合物的實(shí)施方案中，氣體混合物可含有反應(yīng)性氣體，選自具有通式CaHbClc的含氯烴或含氯碳?xì)浠衔?，其中a是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)，b是從0至13范圍內(nèi)的數(shù)，c是從1至14范圍內(nèi)的數(shù)，例如反二氯乙烯C2H2Cl2(也稱為反-LC)、順二氯乙烯、1，1-二氯乙烯、1，1，1-三氯乙烷(C2H3Cl3)和四氯乙烯C2Cl4。
對(duì)于給定的自由電子的數(shù)量，在由于自由電子加速度降低和/或在氣體混合物中所含分子和自由電子之間碰撞概率增加而造成的增加的氣體壓力中電子附著的效率會(huì)增加。反應(yīng)室內(nèi)的壓力范圍為從10毫Torr至700Torr或從1Torr至700Torr。在某些實(shí)施方案中，為安全關(guān)系可以使用低于大氣壓壓力(如700Torr)，以使反應(yīng)性氣體引出泄漏最小化。然而，當(dāng)減輕了引出氣體泄漏的潛在危險(xiǎn)時(shí)，可以將該壓力增加到更高的范圍，例如，高于大氣壓，以進(jìn)一步增強(qiáng)電子附著處理的效率。在其他實(shí)施方案中，反應(yīng)室內(nèi)的壓力高于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)、遠(yuǎn)程離子產(chǎn)生器內(nèi)和/或遠(yuǎn)程等離子體室內(nèi)的壓力，以促進(jìn)帶負(fù)電荷的清洗氣體流動(dòng)進(jìn)入反應(yīng)室內(nèi)。
這里公開的方法可用于清洗反應(yīng)室的內(nèi)部和含于其中的各種固定裝置的表面，例如但不限于，流體入口和出口、噴射頭、工作件平臺(tái)等。在這些實(shí)施方案中，室和含于其中的固定裝置的表面可由各種不同的材料組成，包括金屬如鈦、鋁、不銹鋼、鎳或由其構(gòu)成的合金，或絕緣材料如陶瓷，例如石英或Al2O3。
在某些實(shí)施方案中，這里公開的方法可以用于增強(qiáng)遠(yuǎn)程等離子體室清洗。在這些實(shí)施方案中，使用遠(yuǎn)程等離子體源而不是原處等離子體以產(chǎn)生揮發(fā)性產(chǎn)物，例如但不限于，遠(yuǎn)程熱激活源、遠(yuǎn)程催化激活源或熱和催化組合激活源。在遠(yuǎn)程等離子體清洗中，清洗氣體的強(qiáng)烈放電在淀積室的外部發(fā)生，于是反應(yīng)性物種如反應(yīng)性原子和原子團(tuán)便順流流入淀積室中以使淀積殘余物揮發(fā)。RF或微波源中的任一種都能產(chǎn)生遠(yuǎn)程等離子體源。依據(jù)能量源，可使用在100至14,000瓦特范圍內(nèi)的功率來激活該等離子體。在某些實(shí)施方案中，可以通過加熱反應(yīng)室而激活和/或增強(qiáng)在含有遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生的反應(yīng)性物種的帶負(fù)電荷清洗氣體與淀積殘余物之間的反應(yīng)。在這些實(shí)施方案中，通過加熱反應(yīng)室至足以離解一種或多種含于該反應(yīng)性氣體中的反應(yīng)性氣體的溫度，可以激活和/或增強(qiáng)在含有遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生的反應(yīng)性物種的帶負(fù)電荷清洗氣體和將被除去的物質(zhì)之間的反應(yīng)。激活與將被除去物質(zhì)的清洗反應(yīng)所需要的特定溫度取決于選用的反應(yīng)性氣體。
在遠(yuǎn)程熱激活中，反應(yīng)性氣體首先流過加熱的區(qū)域，如在將被清洗的容器外部的遠(yuǎn)程室。在遠(yuǎn)程室中，該氣體通過與將被清洗反應(yīng)室外部的容器中的高溫接觸而離解?？蛇x擇的方法包括使用催化轉(zhuǎn)換器以離解反應(yīng)性氣體，或結(jié)合使用熱加熱和催化裂解以促進(jìn)在氣體混合物中的一種或多種反應(yīng)性氣體的激活。
在可選實(shí)施例方案中，通過對(duì)光子強(qiáng)烈曝光能離解氣體混合物中的一種或多種反應(yīng)性氣體的分子而形成反應(yīng)性原子團(tuán)和原子。例如，紫外、深紫外和真空紫外輻射可以幫助斷裂淀積殘余物中的牢固的化學(xué)鍵，并離解氣體混合物中的一種或多種反應(yīng)性氣體，從而提高了淀積殘余物的除去率。對(duì)清洗處理還可以使用其他激活和增強(qiáng)的方式。例如，可以使用光子誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生反應(yīng)性物種并增強(qiáng)通過電子附著產(chǎn)生的帶負(fù)電荷的清洗氣體。
在某些實(shí)施方案中，在清洗操作期間，可以將反應(yīng)室保持在與淀積操作期間基本上相同的操作條件下(壓力和溫度)。例如，在其中反應(yīng)室為CVD反應(yīng)室的實(shí)施方案中，使淀積氣體停止流動(dòng)并將其自反應(yīng)室和輸送管道中清除。如果需要，可把反應(yīng)室體溫溫度轉(zhuǎn)變至最佳值；然而在優(yōu)選方式中，反應(yīng)室溫度保持在淀積工藝條件。使可包含反應(yīng)性氣體、惰性稀釋氣體和/或反應(yīng)性物種的氣體混合物流入反應(yīng)室中。該反應(yīng)性氣體將物質(zhì)，也就是在反應(yīng)室表面上的殘?jiān)?，轉(zhuǎn)變?yōu)楸粡姆磻?yīng)室清除的揮發(fā)性的化合物。在指定的時(shí)間后，或在反應(yīng)室流出物中檢測(cè)出的所形成揮發(fā)性化合物的濃度低于可接受水平之后，停止該清洗氣體流動(dòng)并優(yōu)選地將其自反應(yīng)室和輸送管道清除。此時(shí)重新起動(dòng)淀積氣體的流動(dòng)并恢復(fù)CVD淀積處理。
權(quán)利要求
1.一種從反應(yīng)室除去物質(zhì)的方法，該方法包括提供表面的至少一部分涂覆有物質(zhì)的反應(yīng)室；提供在反應(yīng)室中或接近反應(yīng)室的第一和第二電極，其中第一和第二電極位于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；將包括反應(yīng)性氣體的氣體混合物傳送到目標(biāo)區(qū)域中，其中反應(yīng)性氣體具有大于0的電子親和力；向第一或第二電極的至少一個(gè)提供能量以在目標(biāo)區(qū)域中產(chǎn)生電子，其中至少一部分的電子附著到至少一部分的反應(yīng)性氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的清洗氣體；用帶負(fù)電荷的清洗氣體接觸該物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的清洗氣體與該物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；和從反應(yīng)室中除去該至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)性氣體包括鹵素。
3.權(quán)利要求2的方法，其中反應(yīng)性氣體是選自NF3、ClF3、ClF、SF6，全氟化碳，氟代碳?xì)浠衔铮跆挤衔?，次氟酸鹽，氟代過氧化物，氟代三氧化物，COF2、NOF、F2，具有分子式NFnCl3-n的化合物，其中n是從1至2范圍內(nèi)的數(shù)，氫氧碳氟化合物，含氯化合物，含溴化合物，含碘化合物，具有通式CαHβXγYδOε的混合氧、氫和鹵素的化合物，其中X和Y是鹵素原子F、Cl、Br和I中的一個(gè)，α是從1至6的范圍內(nèi)的數(shù)，β是從0至13的范圍內(nèi)的數(shù)字，γ+δ等于從1至14中的數(shù)，以及ε是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)，碳氯化合物，含氯碳?xì)浠衔?，含氮和氫的化合物及其混合物中的至少一員。
4.權(quán)利要求3的方法，其中反應(yīng)性氣體為NF3。
5.權(quán)利要求1的方法，其中氣體混合物包括在遠(yuǎn)程室中激活的反應(yīng)性物種。
6.權(quán)利要求1的方法，其中氣體混合物進(jìn)一步包括惰性稀釋氣體。
7.權(quán)利要求6的方法，其中惰性稀釋氣體包括選自氮、氦、氬、氖、氙、氪、氡及其混合物的至少一種。
8.權(quán)利要求6的方法，其中惰性稀釋氣體的電子親和力小于反應(yīng)性氣體的電子親和力。
9.權(quán)利要求1的方法，其中在供給步驟中的能源為選自電能源、電磁能源、熱能源、電能源、光能源及其組合所組成群的至少一個(gè)能源。
10.權(quán)利要求9的方法，其中能源為電能源。
11.權(quán)利要求1的方法，其中第一電極是接地的。
12.權(quán)利要求1的方法，其中第二電極是接地的。
13.權(quán)利要求1的方法，其中目標(biāo)區(qū)域位于反應(yīng)室內(nèi)。
14.權(quán)利要求1的方法，其中目標(biāo)區(qū)域位于反應(yīng)室的外部。
15.權(quán)利要求1的方法，其中通過至少一種選自陰極發(fā)射、氣體放電及其組合所組成群的方法在供給步驟中產(chǎn)生電子。
16.權(quán)利要求15的方法，其中通過選自場(chǎng)發(fā)射、熱發(fā)射、熱-場(chǎng)發(fā)射、光發(fā)射和電子束發(fā)射所組成群的陰極發(fā)射方法產(chǎn)生電子。
17.權(quán)利要求1的方法，其中該物質(zhì)為選自W、Ti、SiO2、TiO2、SiON、多晶硅、非晶硅、SiN、WN、Al2O3、HfO2、ZrO2、HfSiO4及其混合物的至少一種。
18.一種從反應(yīng)室表面的至少一部分除去物質(zhì)的方法，該方法包括提供包括至少一個(gè)電極和該表面的反應(yīng)室，其中至少該表面的一部分接地；將包括反應(yīng)性氣體和任選一種惰性稀釋氣體的氣體混合物引進(jìn)反應(yīng)室中；向該至少一個(gè)電極和/或表面提供電壓以產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著于至少一部分反應(yīng)性氣體，從而形成帶負(fù)電荷的清洗氣體；用帶負(fù)電荷的清洗氣體接觸該物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的清洗氣體與該物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；和從該反應(yīng)室除去至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物。
19.權(quán)利要求18的方法，其中氣體混合物進(jìn)一步包括反應(yīng)性物種。
20.權(quán)利要求18的方法，其中反應(yīng)性氣體是選自NF3、ClF3、ClF、SF6、全氟化碳，氟代碳?xì)浠衔铮跆挤衔?，次氟酸鹽，氟代過氧化物，氟代三氧化物，COF2，NOF，F(xiàn)2，具有分子式NFnCl3-n的化合物，其中n是從1至2范圍內(nèi)的數(shù)，氫氧碳氟化合物，含氯化合物，含溴化合物，含碘化合物，具有通式CαHβXγYδOε的混合氧、氫和鹵素的化合物，其中X和Y是鹵素原子F、Cl、Br和I中的一個(gè)，α是從1至6的范圍內(nèi)的數(shù)，β是從0至13的范圍內(nèi)的數(shù)，γ+δ等于從1至14中的數(shù)，以及ε是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)，碳氯化合物，含氯碳?xì)浠衔?，含氮和氫的化合物及其混合物中的至少一員。
21.權(quán)利要求20的方法，其中反應(yīng)性氣體為NF3。
22.權(quán)利要求18中的方法，其中該物質(zhì)為選自SiO2、TiO2、SiON、W、多晶硅、非晶硅、SiN、WN、Al2O3、HfO2、ZrO2、HfSiO4及其混合物中的至少一個(gè)。
23.權(quán)利要求18的方法，其中電壓在從0.01至50kV的范圍內(nèi)。
24.權(quán)利要求23的方法，其中電壓在從0.1至30kV的范圍內(nèi)。
25.權(quán)利要求18的方法，其中電壓是脈沖的。
26.權(quán)利要求18的方法，其中氣體混合物處于從1Torr至20Psia范圍內(nèi)的壓力。
27.權(quán)利要求18的方法，其中氣體混合物包括惰性稀釋氣體。
28.權(quán)利要求18的方法，其中惰性稀釋氣體的總量在從1至99體積％范圍內(nèi)。
29.一種從反應(yīng)室的至少一部分表面除去物質(zhì)的方法，該方法包括向反應(yīng)室外部的遠(yuǎn)程室中提供反應(yīng)性氣體；激活遠(yuǎn)程室中的反應(yīng)性氣體以形成反應(yīng)性物種；提供包括至少一個(gè)電極和該表面的反應(yīng)室，其中該至少一部分表面接地；向反應(yīng)室中引進(jìn)包括反應(yīng)性氣體、反應(yīng)性物種和任選的惰性稀釋氣體的氣體混合物；向該至少一個(gè)電極和/或表面提供電壓以產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著于至少一部分反應(yīng)性氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的清洗氣體；用帶負(fù)電荷的清洗氣體接觸該物質(zhì)，其中帶負(fù)電荷的清洗氣體與該物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；和從反應(yīng)室除去該至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物。
30.權(quán)利要求29的方法，其中使用100至14,000瓦特范圍內(nèi)的功率進(jìn)行該激活步驟。
31.一種從包括半導(dǎo)體材料的襯底上除去物質(zhì)的方法，該方法包括提供襯底，其中襯底的至少一部分表面涂覆有該物質(zhì)；提供接近襯底的第一和第二電極，其中第一和第二電極位于目標(biāo)區(qū)域中；向目標(biāo)區(qū)域中傳送包括反應(yīng)性氣體的氣體混合物，其中該反應(yīng)性氣體具有大于0的電子親和力；向第一或第二電極的至少一個(gè)提供能量以在目標(biāo)區(qū)域中產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著于至少一部分反應(yīng)性氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的蝕刻氣體；用帶負(fù)電荷的蝕刻氣體與該物質(zhì)接觸，其中帶負(fù)電荷的蝕刻氣體與該物質(zhì)反應(yīng)并形成至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物；和自該目標(biāo)區(qū)域除去該至少一種揮發(fā)性產(chǎn)物。
32.權(quán)利要求31的方法，其中反應(yīng)性氣體是選自NF3，ClF3，ClF，SF6，全氟化碳，氟代碳?xì)浠衔铮跆挤衔?，次氟酸鹽，氟代過氧化物，氟代三氧化物，COF2，NOF，F(xiàn)2，具有分子式NFnCl3-n的化合物，其中n是從1至2范圍內(nèi)的數(shù)，氫氧碳氟化合物，含氯化合物，含溴化合物，含碘化合物，具有通式CαHβXγYδOε的混合氧、氫和鹵素的化合物，其中X和Y是鹵素原子F、Cl、Br和I中的一個(gè)，α是從1至6的范圍內(nèi)的數(shù)，β是從0至13的范圍內(nèi)的數(shù)，γ+δ等于從1至14中的數(shù)，以及ε是從1至6范圍內(nèi)的數(shù)，碳氯化合物，含氯碳?xì)浠衔?，含氮和氫的化合物及其混合物中的至少一員。
33.權(quán)利要求31的方法，其中反應(yīng)性氣體進(jìn)一步包括惰性稀釋氣體。
34.權(quán)利要求33的方法，其中惰性稀釋氣體包括選自氮、氦、氬、氖、氙、氪、氡及其混合物的至少一種。
35.權(quán)利要求31的方法，其中反應(yīng)性氣體進(jìn)一步包括添加氣體。
36.權(quán)利要求35的方法，其中添加氣體包括選自O(shè)2、O3、CO、CO2、NO、N2O、NO2及其混合物中的至少一種。
全文摘要
這里公開了一種從襯底的至少一部分除去物質(zhì)的方法，該襯底為例如反應(yīng)室或半導(dǎo)體材料。在一個(gè)方面，提供一種方法，包括提供具有表面涂覆以物質(zhì)的反應(yīng)室；提供接近反應(yīng)室的第一和第二電極，其中第一和第二電極位于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；向目標(biāo)區(qū)域中傳送包括反應(yīng)性氣體的氣體混合物；向第一和/或第二電極提供能量以在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子，其中至少一部分電子附著于至少一部分反應(yīng)性氣體上，從而形成帶負(fù)電荷的清洗氣體；用帶負(fù)電荷的清洗氣體與物質(zhì)接觸，帶負(fù)電荷的清洗氣體與物質(zhì)反應(yīng)，并形成揮發(fā)性產(chǎn)物；以及從反應(yīng)室除去該揮發(fā)性產(chǎn)物。
文檔編號(hào)C23C16/00GK1770390SQ20051007179
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者董忠, 齊賓 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司