專利名稱：Cvd系統(tǒng)排氣口的原位清洗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般涉及清洗化學(xué)氣相沉積(CVD)排氣系統(tǒng)，尤其涉及原位 清洗CVD系統(tǒng)中的聚合性污染物的方法。
現(xiàn)有技木
在CVD處理期間，沉積氣體被釋放入腔室內(nèi)以在所處理基板的表面 上形成薄膜層。在此種CVD工藝中，沉積腔室內(nèi)的某些區(qū)域上(例如， 腔室壁)也會(huì)出現(xiàn)不希望發(fā)生的沉積。雖然這些沉積氣體中個(gè)別分子在腔 室內(nèi)的滯留時(shí)間相對(duì)較短，但是，也只有少部分釋入腔室中的分子會(huì)在 沉積過程中被消耗掉且沉積在晶片或是腔室壁上。
在用CVD在晶片上形成層的半導(dǎo)體制造工藝期間，如果所注入的處 理氣體只會(huì)在晶片表面上沉積，將是完美的，但是，實(shí)際情況是，某些 氣體分子會(huì)略過晶片表面而沉積在處理室表面。某些未消耗掉的氣體分 子則會(huì)和已部分反應(yīng)的化合物及反應(yīng)副產(chǎn)物 一起通過排氣管線而被真空 抽離處理腔室。廢氣中尚有多種化合物仍處于高度反應(yīng)狀態(tài)和/或含有會(huì) 在排氣管線中形成不合需要沉積物的殘余物或顆粒物質(zhì)。在美國應(yīng)用材 料公司制造的一種處理腔室(例如，Epi Centura⑥)中，處理氣體的溫度 在離開處理腔室后隨著處理進(jìn)氣排氣管線中后會(huì)遽降，導(dǎo)致排氣插入件、 排氣蓋以及至少最開始的4英尺排氣管線會(huì)出現(xiàn)涂層。除了上述的物質(zhì) 外， 一般還會(huì)觀察到半透明黏稠液體式的涂層物質(zhì)，帶有類似蜂蜜般的 黏稠性質(zhì)。視工藝條件以及排氣管線位置的不同，濃縮的排氣副產(chǎn)物可 顯現(xiàn)為從不透明的白到不透明的黃到不透明的紅椋色。當(dāng)濃縮的排氣副 產(chǎn)物為不透明時(shí)，其顯現(xiàn)為固態(tài)。 一般認(rèn)為半透明的液體一旦暴露到周 圍環(huán)境下之后，會(huì)即刻反應(yīng)以形成為不透明的白色物質(zhì)。
因此，堆積在排氣管線中的液體及固體會(huì)帶來一些問題。首先，此
5類堆積物會(huì)影響安全，因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)、定期清洗操作中，排氣管線會(huì)被暴 露在周圍環(huán)境下，而當(dāng)真空密封被打破時(shí)，通常會(huì)引燃這類自燃性物質(zhì)
(pyrophoric substance)。其次，如果排氣管線中沉積了足夠量的物質(zhì)后， 若沒有適當(dāng)清洗的話，會(huì)使得排氣管線以及與其相關(guān)聯(lián)的真空泵被阻塞。 即使有定期清洗，堆積物也會(huì)干擾真空泵的正常運(yùn)作，并大幅縮短真空 泵的使用壽命。此外，這些固體物會(huì)從排氣管線中回沖到處理腔室中， 導(dǎo)致腔室污染。如果這些半透明液體被快速暴露在空氣下，即可出現(xiàn)爆 炸性反應(yīng)。
為了避免這些問題，需定期清洗排氣管線的內(nèi)表面以移除這些沉積 物。在標(biāo)準(zhǔn)腔室清洗操作中執(zhí)行此程序來移除腔室壁及腔室中類似區(qū)域 上不需要的沉積物。常見的腔室清洗技術(shù)包括使用蝕刻氣體(例如，氟) 來移除腔室壁和其它區(qū)域上的沉積物。可將蝕刻氣體引入到腔室中并形 成等離子體，以使蝕刻氣體可和沉積物反應(yīng)并將其從腔室壁上移除。這
類清洗程序通常在每 一 晶片或數(shù)個(gè)晶片的沉積步驟之間來進(jìn)行。
自腔室壁上移除沉積物其實(shí)相當(dāng)簡單，因?yàn)榈入x子體在腔室內(nèi)鄰近 沉積物的區(qū)域產(chǎn)生。但是，移除排氣管線中的沉積物就沒有這么容易了， 因?yàn)榕艢夤芫€系位在處理腔室的下游。在一固定時(shí)段內(nèi)，相較于排氣管 線中的點(diǎn)來說，大部分處理腔室中的點(diǎn)可與蝕刻劑中更多的氟原子接觸。 因此，在一固定時(shí)段內(nèi)，可通過清洗過程充分地清洗處理腔室，但類似 的沉積物則仍會(huì)留存在排氣管線中。
為了嘗試充分地清洗排氣管線，可增加清洗操作的持續(xù)時(shí)間。但是， 增加清洗操作的時(shí)間卻是不合需要的，因?yàn)闀?huì)增加設(shè)備的停工期，此將 不利地影響晶片的產(chǎn)出率。此外，這類殘余物可被清除的程度僅及于清 洗處理中被排放入排氣管線中的反應(yīng)物可與管線中殘余物反應(yīng)的程度。 在某些系統(tǒng)與應(yīng)用中，排出反應(yīng)物的滯留時(shí)間并不足以到達(dá)排氣管線的 末端甚或中間部分。在這些系統(tǒng)與應(yīng)用中，其殘余物的推積是更值得關(guān) 注的問題。
已設(shè)計(jì)了多種不同裝置來便于清洗這類排氣管線。已被用來清洗排氣管線的一種方式是藉由使氣體轉(zhuǎn)向進(jìn)入收集腔室中，而使排氣流中的 顆粒物質(zhì)在到達(dá)真空泵之前，先被捕獲在顆粒物質(zhì)無法輕易逸出的收集 腔室中。依賴這種技術(shù)的裝置提供收集腔室的可拆卸門或類似入口 ，從 而一旦有足夠量的物質(zhì)堆積在該腔室內(nèi)時(shí)，即可將其輕易地移除。 一般 來說，在清洗此收集腔室期間，可暫時(shí)關(guān)閉基板沉積系統(tǒng)，由此限制或 降低系統(tǒng)的晶片產(chǎn)出率。
另 一種被用來清洗排氣管線的方式依賴于一種刷洗系統(tǒng)，其使用等 離子體增強(qiáng)的CVD技術(shù)來從廢氣中提取出反應(yīng)性組分，以作為電極表面 上的膜層沉積。此刷洗系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成可最大地移除作為固態(tài)膜的反應(yīng)物， 并使用大面積螺旋電極。此螺旋電極被容納在可拆卸的罐中，其放在靠 近排氣管線末端介于吹氣泵和機(jī)械泵之間的位置。待電極上累積了足夠 量的固態(tài)廢物后，即將該罐移除以丟棄并置換。
現(xiàn)有技術(shù)方法中的問題是該系統(tǒng)必須依賴于電極的大表面積來提供 收集所沉積固體的區(qū)域。為容納此具有大表面積的電極，系統(tǒng)體積變得 相當(dāng)大。此外，操作此現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的成本也相當(dāng)高，因?yàn)槟切┛梢瞥?的罐是必須可置換、且恰當(dāng)處理的可棄物品。此外，該刷洗系統(tǒng)系位在 真空排氣管線開始部分的下游處，因此無法確保可移除累積在此部分管 線中的粉狀材料與顆粒性物質(zhì)。
另 一種被用來清洗排氣管線的方式是使用偶爾被稱作使用點(diǎn)反應(yīng)器
(point of use reactor)的方式。使用點(diǎn)反應(yīng)器使用加熱器匣來使處理腔室 中的過量氣體反應(yīng)。此使用點(diǎn)反應(yīng)器的最高溫度約為500°C，且其反應(yīng) 副產(chǎn)物會(huì)留在排氣管線中。此使用點(diǎn)反應(yīng)器對(duì)減壓沉積來說不夠有效， 因?yàn)樗傻木酃钑?huì)導(dǎo)致明顯的顆粒物生成。
再一種被用來清洗排氣管線的方式涉及將粉末殘余物和其它顆粒物 捕獲在收集腔室中并用形成在反應(yīng)腔室下游的等離子體將其移除。來自 等離子體的組分反應(yīng)形成可容易從排氣管線抽出的氣體產(chǎn)物。此轉(zhuǎn)換過 程依賴于在捕獲顆粒的區(qū)域中由蝕刻氣體形成的等離子體，且此類裝置 有時(shí)候被稱為下游等離子體裝置(Downstream Plasma Apparatus)或簡稱"DPA"。關(guān)于此裝置及其方法的數(shù)個(gè)示例在美國專利No. 6,194,628 中公開，其全文并入本文作為參考。此設(shè)備的一種實(shí)施例在美國專利No. 6,194,628號(hào)中公開，該設(shè)備包括一線圈，其環(huán)繞由容器腔所限定的氣 體通道。該線圈連接至一 RF電源，該電源用來將氣體通道內(nèi)顆粒物質(zhì) 和殘余物的分子激發(fā)成為等離子體狀態(tài)。此類設(shè)備的商用版的RF電源 使用高頻RF功率和含氟氣體(例如，三氟化氮)來化學(xué)蝕刻排氣沉積物。 在美國專利No. 6,194,268中描述的電源頻率范圍的上限為200 MHz, 而在美國專利No. 6,194,268的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中使用的頻率則是13.56 MHz。 使用含氟氣體的 一潛在問題是其與反應(yīng)器中材料間的兼容性、因清洗處 理所產(chǎn)生的有毒廢棄物的丟棄、以及如果未加以適當(dāng)處理其對(duì)設(shè)備可能 產(chǎn)生的傷害。
因此，需要提供可有效且完整地清洗半導(dǎo)體處理系統(tǒng)內(nèi)排氣管線的 方法與設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及清洗例如半導(dǎo)體處理腔室的化學(xué)氣相沉積 (CVD)處理室的排氣管線的方法與裝置。其它實(shí)施例則涉及包括清洗設(shè) 備的CVD處理裝置與方法。
在一實(shí)施例中，提供一CVD設(shè)備，其包括CVD反應(yīng)腔室，該CVD 反應(yīng)腔室內(nèi)包含基板支撐件和氣體分配系統(tǒng)，該氣體分配系統(tǒng)用以將氣 體引入反應(yīng)腔室內(nèi)；排氣管線，連接至該反應(yīng)腔室，用以自該反應(yīng)腔室 中移除氣體；以及一設(shè)備，用以防止聚合物在該排氣管線中生成。在一 個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，該設(shè)備包含一 RF腔室。該RF腔室可適于產(chǎn)生足 夠打斷聚合物鍵或防止聚合物鍵形成的溫度。該設(shè)備進(jìn)一步包含蝕刻劑 氣體源和輸入至該RF腔室的蝕刻劑氣體。在其它實(shí)施方式中，用以防 止聚合物于排氣管線中生成的裝置包括UV光源。
本發(fā)明的其它實(shí)施方式涉及可防止聚合物在CVD反應(yīng)腔室的排氣 管線內(nèi)生成的方法，包括使從該CVD反應(yīng)腔室中排出的氣體流經(jīng)下游腔室，此下游腔室產(chǎn)生能打斷聚合物鍵或防止聚合物鍵形成的能量。該設(shè) 備可包括低頻RF腔室，其適于產(chǎn)生足以打斷排氣管線中聚合物物質(zhì)的
鍵或防止物質(zhì)其形成的溫度。或者，該裝置可進(jìn)一步包括一 uv光源。
附圖簡述


圖1示出本發(fā)明的包括一排氣管線清洗設(shè)備的實(shí)施例； 圖2示出使用加熱系統(tǒng)的排氣管線清洗設(shè)備的實(shí)施方式； 圖3是圖2排氣管線清洗設(shè)備的側(cè)截面圖； 圖4是圖2排氣管線清洗設(shè)備的頂截面圖； 圖5是圖2排氣管線清洗設(shè)備的側(cè)視圖6是使用UV能量的排氣管線清洗設(shè)備的另 一 實(shí)施例的側(cè)截面圖;
及
圖7示出可與圖6設(shè)備一起使用的UV系統(tǒng)的實(shí)施例。
詳纟田描述
在說明本發(fā)明的數(shù)個(gè)實(shí)施方式之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于以 下實(shí)施方式中所述及的構(gòu)造或處理步驟等細(xì)節(jié)。也可以其它實(shí)施方式來 以各種方式實(shí)施本發(fā)明。
本發(fā)明的各方面提供用于化學(xué)氣相沉積的方法與設(shè)備。特定實(shí)施方 式涉及半導(dǎo)體處理裝置與方法。
具體實(shí)施方式
涉及用以清洗化學(xué)氣相沉 積設(shè)備(例如，半導(dǎo)體處理設(shè)備的CVD反應(yīng)腔室)的排氣管線的方法與裝 置。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在反應(yīng)腔室下游設(shè)置一裝置，以打斷排 出組分的鍵和/或防止其形成，藉以防止這些排出組分被聚合。在第一實(shí) 施方式中，低頻RF腔室位于沉積系統(tǒng)的排氣蓋旁且在反應(yīng)腔室下游。 此下游的低頻RF腔室可單獨(dú)利用熱或合并使用蝕刻劑，來防止聚合物 物質(zhì)在排氣管線中形成。在特定實(shí)施例中，可產(chǎn)生低壓等離子體來幫助 清洗排氣管線。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可鄰近沉積系統(tǒng)的排氣蓋旁腔室 下游利用UV光來防止排氣管線中的化學(xué)物聚合?？蓡为?dú)使用該UV能
9量或合并使用蝕刻劑物質(zhì)。在特定實(shí)施方式中，可使用低壓等離子體與 UV能量來幫助清洗排氣管線。
現(xiàn)在將說明可與本文中所述清洗設(shè)備和方法一起使用的典型的半導(dǎo) 體處理腔室與操作。應(yīng)該理解，本文中所述的清洗設(shè)備及操作僅是示例 性的，本發(fā)明的方法和設(shè)備也可與其它類型的處理腔室與操作 一起使用。 本發(fā)明的清洗設(shè)備和方法可與多種不同的半導(dǎo)體處理設(shè)備一起使用。
圖1示出一種適當(dāng)?shù)难b置，即在處理腔室中一次處理一個(gè)晶片的單
晶片處理器?；?20將腔室100分成位于該基座下方的第一部分 124(即，下部)，以及另一位于該基座上方的第二部分122(即，上部)。 該基座120—般安裝在軸126上，以便繞著其中心來旋轉(zhuǎn)該基座，以實(shí) 現(xiàn)晶片的更均勻處理。在該腔室上部122提供處理氣體，例如沉積氣體 115。 一般在該腔室的一側(cè)設(shè)有進(jìn)氣通道178,并在其相對(duì)側(cè)具有排氣通 道113,以實(shí)現(xiàn)處理氣體在該晶片上的流動(dòng)。加熱該基座120，以便將 該晶片加熱到合乎需要的處理溫度。根據(jù)某些特定實(shí)施例，用來加熱晶 片的一種方法是利用設(shè)置在腔室周圍的燈134，將光線導(dǎo)入腔室中并照 射在該基座120上來加熱。為了控制加熱晶片的溫度，必須經(jīng)常測量基 座120的溫度。此通常利用紅外線溫度傳感器136來實(shí)現(xiàn)，其可檢測自 該已加熱的基座上發(fā)射出來的紅外光。也可設(shè)置反射鏡135，以將光反 射進(jìn)腔室中。
可以較腔室上部的沉積氣體略大的壓力，在腔室下部通入惰性氣體 121(例如，氫氣)，以防止材料沉積在基座的背表面上。用來達(dá)成此目的 的裝置之一于Roger N. Anderson等人的題為"Gas Inlets For Wafer Processing Chamber"的美國專利No. 5916369中公開，其內(nèi)容并入本 文作為參考。由于腔室下部內(nèi)惰性氣體的壓力較高，因此其會(huì)繞著基座 邊緣從腔室下部流入腔室上部中。此惰性氣體流可防止沉積氣體115流 入該腔室的下部。
以上對(duì)反應(yīng)器的描述主要用作說明，且本發(fā)明可與其它CVD設(shè)備一 起使用，例如電子回旋共振式(ECR)等離子體CVD裝置、感應(yīng)耦合RF
10高密度等離子體CVD裝置、或其類似物。本發(fā)明也可與熱式CVD設(shè)備、 等離子體蝕刻設(shè)備、及物理氣相沉積設(shè)備一起使用。本發(fā)明用以防止沉 積物累積在排出管線內(nèi)的設(shè)備與裝置并不限于任一特定半導(dǎo)體處理裝置 或任一特定沉積或蝕刻處理與方法。
在半導(dǎo)體處理操作期間，例如，以CVD反應(yīng)腔室100來實(shí)施的化 學(xué)氣相沉積處理期間，多種氣態(tài)廢棄物與污染物會(huì)從腔室100排至排氣 管線131中。如上所述，隨著沉積氣體115通過排氣通道113排出腔室 100,這些沉積氣體會(huì)在排氣通道113中冷卻并凝固形成廢棄物111。 這些廢棄物111也會(huì)沉積在排氣蓋130和排氣管線131上。取決于所執(zhí) 行的特定操作，這些廢棄物111可包括聚合性物質(zhì)和顆粒物質(zhì)，例如部 分反應(yīng)的產(chǎn)物及副產(chǎn)物，當(dāng)其離開排氣管線時(shí)會(huì)在管線中留下殘余物與 類似的粉末狀物質(zhì)。舉例來說，在使用硅烷(SiH4)、氮(N2)、及氨(NHs) 作為前體來沉積氮化硅膜時(shí)，可觀察到管線有棕色粉狀殘余物，其系由
SixNyHz、 SixHy、 SiOx及硅元素所組成。 一般認(rèn)為此殘余物是由SiH4 + N2 + NH3的反應(yīng)的半反應(yīng)副產(chǎn)物所造成的。當(dāng)使用其它前體氣體或液體(如， 二硅烷或有機(jī)來源物)來沉積氮化硅層時(shí)，也會(huì)形成類似的殘余物。此外， 在沉積氧氮膜及氧化硅膜期間，以及在等離子體蝕刻與其它處理步驟期 間，都會(huì)出現(xiàn)殘余物累積的現(xiàn)象。已經(jīng)觀察到，尚未暴露于空氣中的黏 稠性物質(zhì)是由尚未暴露在空氣下的氯化硅烷所組成。這些聚合物會(huì)與水 反應(yīng)而形成硅氧聚合物。 一旦暴露至空氣下，這些翁稠性液體就會(huì)凝結(jié) 成固態(tài)，以下將舉例說明。
本發(fā)明的實(shí)施例藉由打破鍵和/或防止鍵的生成，以及防止經(jīng)過真空 排氣管線排出的反應(yīng)物氣體中組分的聚合，來達(dá)成防止這類殘余物和顆 粒物質(zhì)聚積在排氣管線內(nèi)的目的。本發(fā)明實(shí)施例可與低壓等離子體一起 使用，來幫助清洗排氣管線。
再次參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，CVD反應(yīng)腔室100 裝配有可打斷鍵或防止鍵生成的裝置140。該裝置140可減少和/或防止 排氣管線中可形成聚合物的物質(zhì)彼此聚合，該裝置140被設(shè)置在排氣氣體源、處理腔室100的下游。裝置140可連接到或是取代一部分的排氣
管線131。
在圖1中，沿著一部分的排氣管線131,將用以打斷并防止聚合物 于排氣管線131中生成的可打斷鍵或防止鍵生成的裝置140 (以下稱為 "聚合物防止裝置，，)裝配在真空泵系統(tǒng)與真空歧管之間。由于其裝配位 置，從真空腔室100排出的氣體因此必須通過聚合物防止裝置140。聚 合物防止裝置140可沿著排氣管線131設(shè)置在任一位置，但較佳地是， 聚合物防止裝置140的位置愈靠近排氣蓋130愈好，使得自腔室100排 出的氣體可在通過排氣管線131任一部分之前，先通過此聚合物防止裝 置140。
操作時(shí)，當(dāng)沉積氣體從真空腔室通過排氣管線131排出時(shí)，可操作 聚合物防止裝置140來打斷并防止可容許聚合物于排氣管線131中生成 的鍵的形成，藉以防止這類聚合物物質(zhì)在排氣管線131中生成。為防止 聚合物的形成，可在沉積和清洗期間打開聚合物防止裝置140,或是只 在清洗處理期間激活聚合物防止裝置140。
以下將說明聚合物防止裝置的特定實(shí)施方式。參照圖2-5,此聚合 物防止裝置可包括一種附連到排氣蓋130的下游高溫腔室101。在所示 實(shí)施方式中，下游高溫腔室101可以是一種低頻RF腔室。在此所指的 "低頻"表示RF頻率低于20KHz，更典型地低于10 KHz。 RF腔室可 產(chǎn)生足夠的高溫，以打斷或防止會(huì)在排氣管線中形成聚合物的鍵。此足 以打斷或防止會(huì)在排氣管線中形成聚合物的鍵的高溫一般超過10OO'C ，
典型地超過105crc,更典型地介于約11ocrc到約120crc間。
高溫腔室101的組件包括頂擋板102及底擋板104,其可由SiC或 任何其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑鋳A有并支撐被第一石英襯墊108所環(huán)繞的 石墨支承管106，如圖3及4所示。參照圖3及5，第二不透明的石英 襯墊110環(huán)繞該透明的石英村墊108。用于產(chǎn)生低頻RF能量的適當(dāng)線 圈112(例如，鍍鎳的銅線圈)環(huán)繞該不透明的石英襯墊110。陶覺襯墊 114環(huán)繞該線圈112,且該陶覺襯墊又被不銹鋼襯墊116所環(huán)繞。不銹鋼襯墊116至少有兩種用途第一，其可遮蔽CVD處理裝置100與其 它裝置，使其不受線圏所產(chǎn)生的電壓與噪音的千擾；第二，如果陶瓷襯 墊114破裂或如果真空密封室101被以其它方式打破，則襯墊116可提 供第二密封，以防止廢棄物氣體逸散。也可使用多種金屬(例如，鋁或鋼 鐵或其它化合物)來制造襯墊116，且為了達(dá)到遮蔽效果，較佳地是將其 接地。如圖5所示，可在下游高溫腔室101的出口部分設(shè)置不透明石英 光擋板118,來提供隔熱效果。
當(dāng)然，可以理解，以上提供的下游高溫腔室101的細(xì)節(jié)僅為示例性 實(shí)施例，且可利用該設(shè)計(jì)的許多變體。操作低頻RF腔室以產(chǎn)生足以打 斷或防止可于排氣管線內(nèi)形成聚合物的鍵的溫度的細(xì)節(jié)可通過實(shí)驗(yàn)確 定?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的有可以產(chǎn)生約1000。C至約1200。C溫度的高溫RF 腔室。
可使用諸如電容耦合電極、感應(yīng)耦合線圈或ECR技術(shù)的各種公知方 法，在下游高溫腔室101內(nèi)創(chuàng)建可形成等離子體的電場。然而，較佳的 是使用諸如螺旋諧振線圈(helical resonator coil)之類的感應(yīng)線圈(因其 緊湊尺寸及產(chǎn)生相當(dāng)高電壓電場的能力)來創(chuàng)建電場。這類線圈是本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員所眾所周知的，且可依據(jù)已知教科書(如，Michael A. Lieberman和Allan丄Lichtenberg, "Principles of Plasma Discharges and Materials Processing",第404-410頁，John Wiley & Sons (1994)) 中闡述的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，其全文并入本文中參考。
螺旋諧振線圈可由諸如銅、鎳或金之類的高度導(dǎo)電金屬或類似的導(dǎo) 電材料制成。為恰當(dāng)?shù)厥咕€圈產(chǎn)生諧振，很重要的一點(diǎn)是線圈長度必須 約等于或比所施加RF信號(hào)波長的1/4略長一些。這種長度的線圏可產(chǎn) 生較強(qiáng)且較強(qiáng)烈的電壓場，其可進(jìn)一步分解高溫腔室101內(nèi)的物質(zhì)。
該螺旋諧振線圈一端連接至一 RF電源，另一端則接地。為確保通 過和/或沉積在下游高溫腔室101內(nèi)的材料可完全反應(yīng)，必須在足以將石 墨管加熱至高于1000 °C溫度且可任選地形成低頻等離子體的電平下由 RF電源來驅(qū)動(dòng)該下游高溫腔室101。 一般來說，可使用約50-1000瓦或
13更大的功率電平，較佳是使用約100-400瓦的功率電平。所選用的實(shí)際 功率電平應(yīng)當(dāng)通過在使用足夠高功率電平以形成低頻等離子體的需要與 使用低功率電平以節(jié)省能源成本、及可容許使用較便宜電源的需要之間 取得平衡來決定。
電源驅(qū)動(dòng)的高溫腔室101在低于約10 KHz的頻率下運(yùn)作。在此頻
率范圍下，可提供較高程度的離子撞擊，以進(jìn)一步幫助清洗該排氣管線。
可由單頻RF源或混頻RF源來提供RF功率電平。電源的功率輸出 將取決于下游高溫腔室101的應(yīng)用及要在下游高溫腔室101中處理的氣 體體積?？蓮腞F電源來產(chǎn)生RF功率以向反應(yīng)腔室100供電或是可由 另一單獨(dú)RF電源103來供電，以僅驅(qū)動(dòng)聚合物防止裝置140。此外， 假設(shè)在清洗室中存在多個(gè)處理腔室，連接到反應(yīng)腔室100的多個(gè)下游高 溫腔室101可通過連接到適量RF功率分配器的另一單獨(dú)專用RF電源 來啟動(dòng)。
可改變下游高溫腔室101的長度和大小。在某些應(yīng)用中，下游高溫 腔室可僅為4-6英寸長或甚至更短，而在其它應(yīng)用中，下游高溫腔室101 的長度可為排氣管線131的全長(4-5英尺或更長)，因此可取代該管線。 因?yàn)榫€圈長度應(yīng)當(dāng)比RF波長的1/4略長一些，因此線圈長度與所使用 RF頻率之間有直接關(guān)系。越長的線圈需要越低頻率的RF功率信號(hào)。
上述下游高溫腔室101可被單獨(dú)用在熱模式中以清洗排氣管線131 或是可和低頻等離子體(其可在低頻RF腔室中產(chǎn)生)一起使用。如在本文 中使用地，低壓指壓力低于20托，更典型地低于約10托。此外，可 活化諸如HCI、 NF3、 Cb及F2之類的蝕刻劑物質(zhì)來增強(qiáng)清洗效果。可將 蝕刻劑物質(zhì)引入至與排氣蓋130連通的入口端98。
美國專利No. 6,042,654中描述了 一種用含氯氣體清洗晶片處理室 中的沉積后的沉積物的方法，其全部內(nèi)容并入本文作為參考。在美國專 利No. 6，042，654所描述的方法中，加熱氯氣可產(chǎn)生氯自由基，此氯自 由基可再與處理腔室中的沉積物反應(yīng)。
高溫清洗處理與裝置的優(yōu)點(diǎn)在于在較高溫度下HCI可被用作清洗氣
1體。在一實(shí)施方式中，當(dāng)HCI被用作蝕刻劑物質(zhì)時(shí)，下游高溫腔室101
被加熱到高達(dá)約1200。C的溫度。 一旦下游高溫腔室101到達(dá)HCI的解 離溫度之上的約120(TC后，即將HCI引入至下游高溫腔室101中。因 為高溫的結(jié)果，HCI會(huì)解離成反應(yīng)性氫(H)及氯(CI),其可再與硅副產(chǎn)物 反應(yīng)。在將HCI用作為蝕刻劑的實(shí)施例中，應(yīng)將下游RF腔室加熱到HCI 的解離溫度，其約為1150'C以上。若低于此溫度， 一般相信HCI將無法 打斷聚合物。
因此，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，可通過將低頻RF腔室加熱至足 以打斷可形成排氣管線內(nèi)聚合性廢棄組分的鍵或是防止這類鍵生成的溫 度，來防止聚合性物質(zhì)于排氣管線內(nèi)生成。此外，可使用加熱來活化下 游RF腔室內(nèi)的蝕刻劑物質(zhì)。可使用超過約100(TC的溫度，典型地超過
約iioo'c的溫度，例如，介于約11ocrc至約120crc間的溫度，來打斷
鍵以防止廢棄組分間的聚合反應(yīng)并可用來活化蝕刻劑物質(zhì)。
以上雖然已說明可于 一 處理的特定期間打開或關(guān)閉聚合物防止裝置
140,但也可將此聚合物防止裝置配置成為無源裝置。作為無源裝置，當(dāng) 此聚合物防止裝置140是上述的下游高溫腔室101時(shí)，該下游高溫腔室 101可被連續(xù)供給足夠量的RF功率信號(hào)，使得不需使用特殊控制信號(hào) 或處理器時(shí)間來打開或關(guān)閉該聚合物防止裝置140。
如前所述，如果被配置為有源裝置，則其僅在腔室清洗期間才會(huì)向 聚合物防止裝置140供電。可任選地，也可在腔室100正在沉積膜層時(shí) 供應(yīng)RF功率。當(dāng)將聚合物防止裝置140配置為主動(dòng)裝置時(shí)， 一般由處 理器應(yīng)用經(jīng)過由控制管線發(fā)送來的控制信號(hào)來進(jìn)行時(shí)間的控制。
可構(gòu)建出本發(fā)明裝置的多個(gè)可選實(shí)施方式。上述圖1所示的聚合物 防止裝置140可以是耦合于排氣蓋的真空UV裝置的形式。此裝置的一 示例性實(shí)施例于圖6中示出。在圖7中，UV設(shè)備200被耦合到反應(yīng)腔 室100的排氣蓋130，其在排氣管線131的上游?？梢岳斫?，除了被耦 合至排氣蓋之外或替代之，UV設(shè)備200也可被耦合至排氣管線131。 為了添加諸如HCi、 NF3、 C!2及「2之類的蝕刻劑物質(zhì)，可將入口耦合至
15排氣蓋130或排氣管線?？蓪⑽g刻劑物質(zhì)注入排氣管線或排氣蓋中，以 增強(qiáng)清洗操作。
圖7示出可用于圖7所示實(shí)施例的UV裝置200的實(shí)施例。在圖7 中，UV設(shè)備200包括美國麻省Danvers的Osram Sylvania所出售的 Xeradex⑥燈泡?；蛘?，可使用由USHIO America公司提供的UV光源。
燈泡的波長取決于所使用的蝕刻劑種類。當(dāng)將Cl2作為蝕刻劑時(shí)，適當(dāng)
的波長包括172納米與124納米。將燈泡202附連到位于適當(dāng)UV窗204 中的排氣蓋，該UV窗204通?？捎眠m當(dāng)?shù)拿芊饧?06、 208 (例如，0-型環(huán))加以密封。燈罩210可包括供氮?dú)饣蚱渌鼩怏w使用的排氣閥212。
使用時(shí)，由燈泡202產(chǎn)生的UV能量可防止在排氣管線中形成聚合 物所需的鍵被生成或?qū)⒅拇驍唷１３謿庀嗟膿]發(fā)性物質(zhì)以氣相方式經(jīng) 由泵通過排氣管線131。相信如果使用HCI作為蝕刻劑，其在UV光下 較活潑，并可增強(qiáng)清洗處理。通過加熱排氣管線(UV設(shè)備200下游至少 3-4英尺)來進(jìn)一步增強(qiáng)清洗處理可能是合乎需要的。
雖然本發(fā)明已參照特定實(shí)施例進(jìn)行了描述，但可以理解這些實(shí)施例 僅僅例示了本發(fā)明的原理和應(yīng)用。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可在不悖離 本發(fā)明的精神和范疇的情況下對(duì)本發(fā)明的方法作出多種修改與改變是顯 而易見的。因而，本發(fā)明旨在包括落在所附權(quán)利要求及其等效方案的范 圍內(nèi)的這些修改和改變。
權(quán)利要求
1. 一種防止聚合物在CVD反應(yīng)腔室的排氣管線中形成的方法，包括使從所述CVD反應(yīng)腔室排出的氣體流經(jīng)下游腔室，所述下游腔室可產(chǎn)生打斷或防止形成聚合物的鍵的能量，以防止聚合性物質(zhì)在所述排氣管線中形成。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述下游腔室包括低頻 RF腔室。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述低頻RF腔室產(chǎn)生介于約ioocrc到約120crc的溫度。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述低頻RF腔室在低 于約10 KHz的頻率下運(yùn)作。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生低壓等離子體。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述等離子體的壓力低 于約10托。
7. 如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括將蝕刻劑引入所述腔室中。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述蝕刻劑選自由HCI和Cl2組成的群組。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述下游腔室包括UV光源。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述UV光源在約172 nm波長下運(yùn)作。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，蝕刻劑被引入所述下 游腔室。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述蝕刻劑選自由 HCI和Cl2組成的群組。
13. —種化學(xué)氣相沉積(CVD)裝置，包括 CVD反應(yīng)腔室，其包括基板支撐件和用以將氣體引入到所述反應(yīng)腔 室的氣體分配系統(tǒng)；排氣管線，連接到所述反應(yīng)腔室，用以移除所述反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體；及耦合到所述排氣管線的 一設(shè)備，用以防止聚合物在所述排氣管線中 形成。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置包含熱反 應(yīng)腔室，其產(chǎn)生介于約100(TC到約120(TC之間的溫度。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述熱反應(yīng)腔室包 括一低頻RF腔室。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述低頻RF腔室可 在低于約10 KHz的頻率下運(yùn)作。
17. 如權(quán)利要求14所述的裝置，進(jìn)一步包括與所迷排氣管線連通 的蝕刻氣體輸入口 。
18. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述設(shè)備包括耦合 到所述排氣管線的UV光源。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述UV光源在172 nm波長下運(yùn)作。
20. —種CVD裝置，包括CVD反應(yīng)腔室，其包括基板支撐件和用以將氣體引入到所述反應(yīng)腔 室內(nèi)的氣體分配系統(tǒng)；排氣管線，連接到所述反應(yīng)腔室，用以移除所述反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體；以及用以防止聚合物在所述排氣管線中形成的裝置。
21. 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，用以防止聚合物形 成的裝置包括用以產(chǎn)生介于約100(TC到約1200。C之間的溫度的加熱下游腔室。
22. 如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述用以防止聚合 物形成的裝置包括UV光源。
全文摘要
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例涉及使用CVD來形成膜層的方法與裝置。一個(gè)或多個(gè)方法與裝置實(shí)施方式包括打斷允許聚合物在CVD裝置的排氣管線中生成的鍵和/或防止其形成。
文檔編號(hào)C23C16/44GK101535525SQ200780015988
公開日2009年9月16日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者D·K·卡爾森 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司