專利名稱：使用F₂及COF₂進行等離子體蝕刻和等離子體腔室清潔的方法
使用F2及00「2進行等離子體蝕刻和等離子體腔室清潔的方法本發(fā)明要求于2009年10月30日提交的歐洲專利申請?zhí)?9174705. 5優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此，本發(fā)明涉及使用F2或碳酰氟作為ー種蝕刻氣體進行等離子體蝕刻以及去除沉積物的ー種方法，尤其是在一個腔室中清潔的方法；并且涉及一種等離子體。在半導(dǎo)體、光電池、薄膜晶體管(TFT)液晶顯示器、以及微機電系統(tǒng)(MEMS)的制造過程中，經(jīng)常在一個處理腔室中的基底上進行連續(xù)沉積材料的多個步驟，例如通過化學(xué)氣相沉積(CVD)。在該處理過程中，該基底典型地位于該處理腔室內(nèi)部提供的一個支座上；這些處理方法經(jīng)常是等離子輔助的。在該沉積步驟中，尤其是在多個CVD步驟中，沉積物不僅經(jīng)常在該基底上形成而且在該腔室的這些壁和其他多個內(nèi)部零件上形成。為了防止在后續(xù)的制造運行中的污染問題，適當(dāng)?shù)貙⒋祟惒牧先コ?。?jù)觀察元素氟是ー種非常有效的試劑既用于蝕刻又用于清潔這些腔室以去除不希望的沉積物。此類方法例如在WO 2007/116033(它說明了使用氟和某些混合物作為蝕刻劑和腔室清潔劑)、W02009/080615(它說明了 MEMS的制造)、2009/092453 (它說明了太陽能電池的制造)中，并且在未公開的PCT申請?zhí)朠CT/EP 2010/066109(對應(yīng)于歐洲專利申請09174034. 0)(它涉及TFT的制造)中進行了說明。EP-A-1138802披露了非晶硅(還定義為a-硅或a-硅)可以用氟氣體熱清潔，但是氧化硅或氮化硅卻不可以通過此種方法去除。碳酰氟(COF2)也可以被用作蝕刻劑以及腔室清潔劑。經(jīng)常，蝕刻或腔室清潔的這些步驟是由等離子體輔助的。等離子體可以通過將ー個高頻電壓施加在相対的電極之間或者施加在一個磁控管(它提供頻率是射頻的上部范圍的微波)中產(chǎn)生。這些電磁波將等離子體反應(yīng)器內(nèi)部的氣相加熱。形成了具有高反應(yīng)性的原子(例如F原子)，這些原子然后將物質(zhì)蝕刻掉，形成揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物。非晶的、結(jié)晶的或者微晶的硅例如形成了可以從該等離子體反應(yīng)器中去除的揮發(fā)性的SiF4。在該反應(yīng)器的內(nèi)壁上的不希望的沉積物(例如硅、氮化硅的沉積物)同樣可以轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物。施加射頻和微波頻率以提供有用的等離子體用于干法蝕刻的裝置是已知的。例如，美國專利4，401，054提供了具有波長為2. 45GHz的微波和具有13. 56MHz的射頻。本發(fā)明的問題是提供一種有效的由射頻等離子體輔助的使用F2或COF2用于蝕刻和腔室清潔的方法。本發(fā)明的方法涉及在一個等離子體腔室中蝕刻基底，或者涉及為從ー種固態(tài)本體中去除沉積物，該方法包括提供ー種蝕刻氣體作為蝕刻劑的ー個步驟，該蝕刻氣體包括F2或COF2或由其構(gòu)成，其中該蝕刻或腔室清潔是通過提供產(chǎn)生等離子體的射頻來輔助的，其中該射頻是等于或大于15MHz，優(yōu)選等于或大于30MHz，非常優(yōu)選等于或大于40MHz?；钚越M分，尤其是氟自由基，是從分子氟或COF2中產(chǎn)生的。氟優(yōu)選地作為蝕刻氣體或者腔室清潔氣體。
術(shù)語“從分子氟中產(chǎn)生的”被理解為具體地表示分子氟(F2)起初是在用于通過高頻等離子體產(chǎn)生活性組分的氣體中存在的。
基本上，“射頻”的范圍通常被認(rèn)為是從30kHz延伸至300GHz。在這些范圍內(nèi)，微波的范圍包括具有從300MHz至300GHz頻率的波。為了將微波頻率范圍從具有一個更低頻率的射頻的范圍中區(qū)別開來，經(jīng)常將具有頻率為30kHz至300MHz的電磁波定義為“射頻波”，或者簡言之“射頻”，并且將具有頻率為300MHz至300GHz的電磁波定義為“微波”。在本發(fā)明的背景中，應(yīng)用了這些定義，并且術(shù)語“射頻” 一般表示產(chǎn)生的場的頻率是在“30kHz至300MHz”的范圍內(nèi)，不包括具有頻率在大于300MHZ至300GHz的范圍內(nèi)的“微波”。該等離子體氣體包括從F2和COF2產(chǎn)生的多種活性組分。術(shù)語“活性組分”被理解為具體地表示含等離子體的ー種原子氟。優(yōu)選地，含等離子體的原子氟是從分子F2中產(chǎn)生的，該分子起初是在轉(zhuǎn)化為等離子體的氣體中存在的。優(yōu)選地，該射頻或者換言之，產(chǎn)生的場的頻率是等于或小于100MHz。更優(yōu)選地，該射頻是從40至100MHz，尤其是從40至80MHz。ー種典型的頻率是40MHz和60MHz。ー種有用的頻率是例如集中在約40. 68MHz處的。在根據(jù)本發(fā)明的方法的第一具體實施方案中，該氣體壓カ總體上是從0. 5至50托，經(jīng)常從I至10托并且優(yōu)選等于或小于5托。在根據(jù)本發(fā)明的方法的第一具體實施方案中，該氣體的停留時間總體上是從I至180s，經(jīng)常從30至70s并且優(yōu)選常從40至60s。在根據(jù)本發(fā)明的方法的第一具體實施方案中，施加以產(chǎn)生該等離子體的功率總體上是從I至100000W，經(jīng)常從5000至60000W并且優(yōu)選常從10000至40000W。在根據(jù)本發(fā)明的方法的第二具體實施方案中，該氣體壓カ總體上是從50至500托，經(jīng)常從75至300托并且優(yōu)選從100至200托。在根據(jù)本發(fā)明的方法的第二具體實施方案中，該氣體的停留時間總體上是從50至500s，經(jīng)常從100至300s并且優(yōu)選常從150至250s。出人意料地，與由在ー個較低頻率范圍內(nèi)甚至在ー個可比的功率水平或發(fā)射體處的射頻提供的射頻等離子體相比較該等離子體方法的效率改進了。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的方法，尤其適用于在半導(dǎo)體、光電池、薄膜晶體管液晶顯示器、以及微機電系統(tǒng)的制造中蝕刻基底。例如，術(shù)語“基底”表示太陽能電池，通常從摻硼的硅的單晶硅塊(P-型摻雜)或者從鑄造硅錠(多晶硅，P型摻雜有硼的)通過將晶片以希望的尺寸從該塊體材料中鋸出制造的，其中可任選地形成摻雜有磷的硅以提供ー種N-型摻雜的涂層；多種半導(dǎo)體。術(shù)語“基底”進ー步表示TFT ;微機電裝置或者機器，一般范圍在從微米至毫米的尺寸內(nèi)，例如用壓電體操作或熱泡式噴射的噴墨打印機、用于小汽車(例如用于在碰撞中氣囊展開)的加速計、陀螺儀、硅壓カ傳感器，例如用于監(jiān)測小汽車輪胎或者血壓，光開關(guān)技術(shù)或在醫(yī)療和與健康相關(guān)的技術(shù)中的生物-MEMS應(yīng)用。在根據(jù)本發(fā)明涉及沉積物的去除的另ー個實施方案中，這些沉積物可以包括與原子氟形成揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物的任何元素或任何化合物。這些沉積物可以包括尤其是非晶硅、微晶硅、或者結(jié)晶硅、多晶硅、氮化硅、磷、硅氫化物類、氮氧化硅、摻氟的或摻碳的硅石玻璃和基于SiO2的其他低-k的電介質(zhì)、或來自ー種固態(tài)本體的金屬(例如鎢)，其中該固態(tài)本 體總體上包括一種導(dǎo)電性材料(例如鋁、或鋁合金，具體是鋁/鎂合金、不銹鋼以及碳化硅)或由其組成。優(yōu)選鋁和鋁合金。在一個優(yōu)選的實施方案中，該固態(tài)本體是半導(dǎo)體、平板顯示器、MEMS、或光電元件制造處理腔室的ー個內(nèi)部的零件。在ー個特定的方面，該固態(tài)本體是適合于在ー個CVD過程中產(chǎn)生電場的ー個電極,它優(yōu)選是由導(dǎo)電性材料(具體地如上述的)制成的。根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合用于清潔在光電元件制造中使用的處理腔室中的沉積物。這些沉積物可以包括與原子氟形成揮發(fā)性的反應(yīng)產(chǎn)物的任何元素或任何化合物，例如包括多種金屬(例如W)的沉積物，非晶硅、微晶硅、或者結(jié)晶硅、氮化硅或硅氫化物類、氮氧化硅、摻氟的或摻碳的硅石玻璃以及基于SiO2的其他低-k的電介質(zhì)、或多種金屬(例如鎢)。這種方法還可以被定義為“腔室清潔法”。
在一個優(yōu)選的方法中，該氣體由分子氟構(gòu)成或者主要由其構(gòu)成。在另一方面，使用了包括分子氟和例如ー種惰性氣體(像氮氣、氬氣、氙氣、或它們的多種混合物)的ー種混合物。優(yōu)選地該蝕刻氣體是選自由F2和多種混合物構(gòu)成的蝕刻氣體，這些混合物包括F2和N2和/或氬氣或由其構(gòu)成。具體地講，使用了氮氣、氬氣、以及分子氟的混合物。在這種情況下，該混合物中分子氟的含量是典型地等于或小于50%摩爾。優(yōu)選地，該含量是等于或小于20%摩爾。多種適合的混合物例如在申請人名下的WO 2007/116033中進行了披露，將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請中。ー種特定的混合物實質(zhì)上由約10%摩爾氬氣、70%摩爾氮氣、以及20%摩爾F2構(gòu)成。在這個方面的ー個具體的實施方案中，與如上述的ー種惰性氣體的混合物中的分子氟的含量是大于50%摩爾。優(yōu)選地，該含量是等于或大于80%摩爾，例如約90%摩爾。在這個具體實施方案中，氬氣是一種優(yōu)選的惰性氣體。更特別優(yōu)選由約90%摩爾的分子氟和約10%摩爾的氬氣構(gòu)成的ー種混合物。在這個方面的這個具體的實施方案中，與如上述的ー種惰性氣體的混合物中的分子氟的含量是等于或小于95%摩爾。優(yōu)選地，該氣體中分子氟的含量是從大于50 %摩爾至95 %摩爾，優(yōu)選地從80 %至90 %摩爾，并且該惰性氣體的含量是從5%摩爾至50%摩爾，優(yōu)選地從10%摩爾至20%摩爾。本發(fā)明中使用的分子氟可以例如通過加熱適合的氟代金屬酸鹽類(例如氟代鎳酸鹽或四氟化錳)來生產(chǎn)。優(yōu)選地，該分子氟是通過ー種熔融鹽電解質(zhì)(具體地一種氟化鉀/氟化氫電解質(zhì)，最優(yōu)選KF. 2HF)的電解來生產(chǎn)的。優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用純化的分子氟。適合的獲得在本發(fā)明中使用的純化的分子氟的純化操作包括去除顆粒(例如通過過濾或吸收)以及去除起始的材料(具體地HF)(例如通過吸收)以及雜質(zhì)(諸如具體地CF4和O2)。典型地，在本發(fā)明中使用的分子氟中HF含量是小于IOppm摩爾。典型地，在本發(fā)明中使用的氟含有至少0. I摩爾ppm的HF。在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明中使用的純化的分子氟是通過以下的ー種方法獲得的(a) ー種熔融鹽(具體如上述的)的電解，從而提供含HF、顆粒以及可任選的雜質(zhì)的粗制分子氟；(b)相對于粗制分子氟的HF含量來減少HF含量的ー個操作，該操作包括例如在氟化鈉上的吸附并且優(yōu)選將分子氟中的HF含量減少至此上所提及的值；(c)相對于粗制分子氟的顆粒含量來減少該顆粒的含量的ー個操作，該操作包括例如將ー種含顆粒的氟流穿過ー種固體吸收劑，例如像氟化鈉。該分子氟(具體地如之前上述的生產(chǎn)的并且氟化的)可以提供給根據(jù)本發(fā)明的方法，例如在ー個可運輸?shù)娜萜髦?。?dāng)氟氣體與具體地如上述的ー種惰性氣體的混合物用于根據(jù)本發(fā)明的方法中時，優(yōu)選這種提供的方法?？商娲兀摲肿臃梢灾苯訌钠渲圃旌涂扇芜x純化中提供給根據(jù)本發(fā)明的方法，例如通過既連接到硅氫化物去除步驟上又連接到氟制造和/或純化上的ー種氣體輸送系統(tǒng)。如果根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的氣體由分子氟構(gòu)成或主要由其構(gòu)成，則該實施方案是特別有利的。在這些混合物中，F(xiàn)2的含量可以在寬的范圍內(nèi)變化，從按體積計I %至按體積計99%。經(jīng)常，F(xiàn)2的含量是等于或大于按體積計10%。經(jīng)常，它是等于或小于按體積計80%。F2的濃度越高，蝕刻的速度或腔室清潔的速度越高，但是有可能選擇性越低。應(yīng)理解這些特定的條件還適合于根據(jù)本發(fā)明的等離子體以及如上述的根據(jù)本發(fā)明的用途。在第一具體實施方案的ー個方面，該處理通過遠(yuǎn)程等離子體技術(shù)進行，該技術(shù)可以在COF2的電感耦合等離子體中進行。在這個實施方案的另一方面，產(chǎn)生了原位等離子 體。例如，此種原位等離子體在一個處理腔室的內(nèi)部產(chǎn)生，該處理腔室包括適合用于從上述的這些氣體(具體地從純化的，尤其是電容耦合的的分子氟)中產(chǎn)生等離子體的ー個裝置。適合的裝置包括例如一對能夠產(chǎn)生高頻電場的電極。如果希望的話，該射頻(優(yōu)選地具有的頻率在40MHz至IOOMHz的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在40MHz至80MHz的范圍內(nèi))可以與ー個微波發(fā)射體(例如一個磁控管，尤其是用于蝕刻)相結(jié)合。原則上，一個發(fā)射具有300MHZ至300GHZ中的任何波長微波的磁控管在這個實施方案中是可以應(yīng)用的。優(yōu)選發(fā)射具有2. 45GHZ頻率波的磁控管，因為它們是常見地使用的。經(jīng)常使用的其他的微波頻率集中在915MHz、5. 8GHz以及24. 125GHz上?？梢赃m用于根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置是可商購的。在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明涉及ー種用于從ー個固態(tài)本體的表面去除非晶硅或硅氫化物、并且尤其是用于去除a-硅、微晶硅以及結(jié)晶硅的方法，該方法包括用從分子氟中產(chǎn)生的活性組分通過高頻等離子體輔助來處理硅氫化物，其中該產(chǎn)生的場的頻率優(yōu)選是在40至80MHz的范圍內(nèi)。出人意料地，分子氟對于去除非晶硅和硅氫化物類是特別有效的，因此允許良好的清潔效率以及減少的清潔時間。氟氣體不具有全球變暖潛能并且是可以使用的，例如與常規(guī)使用的NF3清潔氣體相比伴隨著相對低的能量消耗，同時有效去除了這些硅氫化物的沉積物以及這些非晶硅的沉積物。“娃氫化物”被理解為具體地表不含娃和氫的ー種固體。該固相中氫原子的含量一般是每摩爾硅小于I摩爾。這個含量一般是等于或大于0.01摩爾/摩爾硅。經(jīng)常這個含量是等于或大于0. I摩爾/摩爾硅。經(jīng)常，該硅氫化物中H的濃度是在0. I與0. 35摩爾/摩爾硅(處于ー種非晶相)之間。它是在0. 03與0. I摩爾/摩爾硅(處于ー種微晶相)之間。術(shù)語“活性組分”被理解為具體地表示含等離子體或原子氟的ー種氟。術(shù)語“從分子氟中產(chǎn)生的”被理解為具體地表示分子氟(F2)起初是存在于用于通過高頻等離子體產(chǎn)生活性組分的氣體中。典型地，非晶硅或硅氫化物通過化學(xué)氣相沉積使用含沉積氣體的一種硅烷沉積在該固態(tài)本體的表面上。典型地該沉積氣體包括ー種娃燒和氫氣。適合的娃燒的實例包括SiH4以及Si2H6。當(dāng)使用包括ー種娃燒和氫的一種沉積氣體時,該沉積氣體中娃燒的含量總體上是至少50%，經(jīng)常至少60%。當(dāng)使用包括硅烷和氫的ー種沉積氣體時，該沉積氣體中硅烷的含量總體上是至多90 %，經(jīng)常等于或小于80 %。EP-A-1138802傳授了它用硅烷和氫進行ー種等離子體CVD過程以形成一個非晶硅層。本發(fā)明中去除的這些材料是非晶硅、以及硅氫化物類，具體地講如以上定義的?？梢赃M行該淀積過程以便控制該硅氫化物的氫的含量以及其結(jié)晶性。通過本發(fā)明的方法可以去除的這些硅氫化物總體上是選自非晶的以及微晶的硅氫化物。在ー個方面，這些硅氫化物主要由非晶硅氫化物構(gòu)成。在另ー個方面，這些硅氫化物主要由微晶硅氫化物構(gòu)成。在又另ー個方面，這些硅氫化物包括非 晶以及微晶硅氫化物。在本發(fā)明中，分子氟(F2)被用作該氣體的ー種必要組分。該產(chǎn)生的場的頻率優(yōu)選是從40至80MHz。ー種典型的頻率優(yōu)選是從40MHz和60MHzo本發(fā)明還涉及ー種等離子體，該等離子體是通過將如上述的含分子氟或COF2的氣體(由分子氟構(gòu)成或者主要由其構(gòu)成)暴露于具有從40至80MHz的頻率的高頻電場中獲得的。本發(fā)明還涉及此種等離子體對ー種半導(dǎo)體、ー種平板顯示器、或者一種光電元件制造過程中的框架中的基底進行蝕刻或者對ー種半導(dǎo)體、平板顯示器、或者光電元件制造過程中使用的處理腔室進行清潔的用途。該等離子體的這些優(yōu)選的實施方案(尤其涉及優(yōu)選的壓力、功率、特定氣體或氣體混合物)是以上提及的那些優(yōu)選的實施方案。優(yōu)選地，含該分子氟的氣體暴露于在從0. 5至50托的氣體壓カ下的高頻電場中。優(yōu)選地，被施加以產(chǎn)生該等離子體的功率是從5000至60000W，優(yōu)選從10000至40000W。本發(fā)明的仍然另ー個方面涉及如上所述的等離子體對在ー種半導(dǎo)體、ー種MEMS、ー種平板顯示器、或者一種光電元件制造過程中使用的一個處理腔室進行清潔的用途。根據(jù)本發(fā)明的方法和其具體的這些實施方案中，該處理總體上進行一段時間，這段時間足以將表面上的沉積物(例如，非晶硅、a-硅、微晶硅、多晶硅、以及硅氫化物)的量相對其起始含量減少至小于I %，優(yōu)選小于0. I %。本發(fā)明還涉及ー種用于制造一種產(chǎn)品的方法，其中用于制造該產(chǎn)品的至少ー個處理步驟在一個處理腔室中進行，并且硅氫化物沉積在了該處理腔室的內(nèi)部的多個零件上，例如在一個電極上，這種方法包括通過根據(jù)本發(fā)明的方法清潔所述內(nèi)部零件。典型地，該產(chǎn)品的制造包括至少ー個如上述的在ー個基底上化學(xué)氣相沉積非晶的、多晶的和/或微晶的娃或娃氫化物的步驟。典型的產(chǎn)品是選自一種半導(dǎo)體、一種MEMS、一種平板顯不器、以及一種光電兀件如一種太陽能電池板。以下實例旨在說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明。實例概述這些實例中H的含量是按照摩爾百分率來表示的。F2、Ar以及N2的百分率同樣是以摩爾百分率來給出的。實例I :用分子氟進行遠(yuǎn)程等離子體清潔
在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于這些等離子體的條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶Si H沉積物在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在將該平板基底從該腔室中去除之后，通過ー個遠(yuǎn)程等離子體(RPS)系統(tǒng)(IOkW)在IOOmb的壓カ下將主要由分子氟構(gòu)成的ー種氣體以35slm引入該腔室中。在3分鐘處理之后，基本上將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中去除了。實例2 :用與惰性氣體的分子氟混合物進行遠(yuǎn)程等離子體清潔在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積物在該腔室的 這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在將該平板基底從該腔室中去除之后，通過ー個RPS系統(tǒng)(40kW)在200毫巴的壓カ下將由分子氟(20% )和氮氣(70% )以及Ar (10% )構(gòu)成的一種氣體混合物以35slm引入該腔室中。在10分鐘處理之后，基本上將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中去除了。實例3 :用分子氟進行熱清潔(對比實例)在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積物在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在將該平板基底從該腔室中去除之后，將主要由分子氟構(gòu)成的一種氣體在加熱至200°C之前，在220毫巴的壓カ下以35slm引入該腔室中。在2分鐘處理之后，基本上將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中去除了。實例4 :用分子氟進行原位等離子體清潔(對比實例)在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積物在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在將該平板基底從該腔室中去除之后，將主要由分子氟構(gòu)成的一種氣體在5mb的壓カ下以IOslm引入該腔室中。將在13. 56MHz源極處操作的原位等離子體激活并且獲得了穩(wěn)定的等離子體。在5分鐘處理之后，將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中基本上去除了。實例5 :用與惰性氣體的分子氟混合物進行原位等離子體清潔
在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積物在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在將該平板基底從該腔室中去除之后，將由分子氟(20%)和氮氣(70% )以及Ar (10% )構(gòu)成的一種氣體混合物在5mb的壓カ下以IOslm引入該腔室中。將原位等離子體源激活并且達(dá)到了一種穩(wěn)定的等離子體。在20分鐘處理之后，將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中基本上去除了。實例6 :用分子氟進行原位等離子體清潔在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積物在該腔室的 這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在高頻下(40MHz)的等離子體源允許以ー個改進的速率和良好均勻性來沉積該活性的aSi H和iimSi H。在將該平板基底從該腔室中去除之后，將主要由分子氟構(gòu)成的一種氣體在5mb的壓カ下以IOslm引入該腔室中。將原位等離子體源激活并且達(dá)到了一種穩(wěn)定的等離子體。在3分鐘處理之后，將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中基本上去除了。實例7 :用與惰性氣體的分子氟混合物進行原位等離子體清潔在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積物在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在高頻下(40MHz)的等離子體源允許以ー個改進的速率和良好均勻性來沉積該活性的aSi H和iimSi H。在將該平板基底從該腔室中去除之后，將由分子氟(20% )和氮氣(70% )以及Ar (10% )構(gòu)成的一種氣體混合物在5mb的壓カ下以IOslm引入該腔室中。將原位等離子體源激活并且達(dá)到了一種穩(wěn)定的等離子體。在15分鐘處理之后，將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中基本上去除了。實例8 :用與惰性氣體的分子氟混合物進行原位等離子體清潔在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在高頻下^OMHz)的等離子體源允許以ー個改進的速率和良好均勻性來沉積該活性的aSi H。在將該平板基底從該腔室中去除之后，
將主要由分子氟構(gòu)成的一種氣體在5mb的壓カ下以IOslm引入該腔室中。將原位等離子體源激活并且達(dá)到了一種穩(wěn)定的等離子體。在2. 5分鐘處理之后，將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中基本上去除了。實例9 :用與惰性氣體的分子氟混合物進行原位等離子體清潔在一個太陽能電池板的制造中，進行使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體的化學(xué)氣相沉積步驟以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si H沉積在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在高頻下^OMHz)的等離子體源允許以ー個改進的速率和良好均勻性來沉積該活性的aSi : H和iim Si : H。在將該平板基底從該腔室中去除之后，將由分子氟(20% )和氮氣(70% )以及Ar (10% )構(gòu)成的一種氣體混合物在5mb的壓 カ下以IOslm引入該腔室中。將原位等離子體源激活并且獲得了一種穩(wěn)定的等離子體。在13分鐘處理之后，基本上將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中去除了。實例10 :用與惰性氣體的分子氟混合物進行用于氮化硅的去除的原位等離子體
清潔實例10 :用與低惰性氣體成分(10% Ar)的分子氟混合物進行原位等離子體清潔具有低濃度的惰性氣體的氟混合物是有意義的，因為對它們可以大批(管道拖車)運輸，幾乎防止了純氟的高反應(yīng)性。在一個太陽能電池板的制造中，進行化學(xué)氣相沉積步驟(使用硅烷氣體和H2以及含PH3的摻雜氣體)以將ー個含硅的層沉積在ー個平面基底上，該平面基底被安裝在ー個處理腔室之內(nèi)的支持件上，該處理腔室具有由鋁合金制成的多個內(nèi)壁。取決于沉積條件以及多種試劑的濃度，觀察到在PECVD步驟之后，微晶和/或非晶的Si : H沉積在該腔室的這些內(nèi)壁上以及在對電極上出現(xiàn)。非晶相下硅氫化物中H的濃度是在10%與25%之間，而微晶相下它是在3%與10%之間。在高頻下^OMHz)的等離子體源允許以ー個改進的速率和良好均勻性來沉積該活性的a-Si H和iic-Si H。在將該平板基底從該腔室中去除之后，將由分子氟(90% )和Ar (10% )構(gòu)成的一種氣體混合物在5mb的壓カ下以IOslm引入該腔室中。將原位等離子體源激活并且獲得了一種穩(wěn)定的等離子體。在2. 5分鐘處理之后，基本上將該微晶和非晶的Si H層從這些腔室壁中或者從該對電極中去除了。在純氟與上述的混合物之間測量蝕刻速率上的任何偏差已經(jīng)是不可能的。若任何通過引用結(jié)合在此的專利、專利申請以及公開物中的披露內(nèi)容與本申請的說明相沖突的程度致使它可能使ー個術(shù)語不清楚，則本說明應(yīng)該優(yōu)先。
權(quán)利要求
1.一種用于在等離子體腔室中蝕刻基底的方法，或者用于從固態(tài)本體去除沉積物的方法，該方法包括提供蝕刻氣體作為蝕刻劑的步驟，該蝕刻氣體包括F2或COF2或由其組成，其中該蝕刻或腔室清潔是通過提供產(chǎn)生等離子體的射頻來輔助的，其中該射頻等于或大于15MHz。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中該等離子體是直接等離子體。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中該等離子體是遠(yuǎn)程等離子體。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項所述的方法，其中該蝕刻氣體選自由F2以及包括F2和N2、和/或氬氣或由其組成的混合物所組成的蝕刻氣體。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法,其中該蝕刻氣體的壓力等于或大于0.01巴(絕對壓力)。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其中該蝕刻氣體的壓力等于或小于環(huán)境壓力。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項所述的方法，其中該蝕刻氣體中F2的含量按體積計等于或大于10%。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項所述的方法，其中在半導(dǎo)體、光電池、薄膜晶體管液晶顯示器、以及微機電系統(tǒng)的制造中蝕刻基底。
9.如權(quán)利要求I至7中任一項所述的方法，其是清潔腔室的方法。
10.如權(quán)利要求I至9中任一項所述的方法，其中該射頻集中在約40MHz至80MHz之間。
11.如權(quán)利要求I至10中任一項所述的方法，其中施加以產(chǎn)生該等離子體的功率是從·5000 至 60000W，優(yōu)選從 10000 至 40000W。
12.—種等離子體，該等離子體通過如權(quán)利要求10或11中任一項所述的將含分子氟或COF2的氣體暴露于具有從40至80MHz的頻率的高頻電場獲得。
13.如權(quán)利要求12所述的等離子體，其中該含分子氟的氣體在從0.5至50托的氣體壓力下暴露于高頻電場中。
14.如權(quán)利要求12或13所述的等離子體，其中施加以產(chǎn)生該等離子體的功率是從·5000 至 60000W，優(yōu)選從 10000 至 40000W。
15.如權(quán)利要求12所述的等離子體用于清潔在半導(dǎo)體、MEMS、平板顯示器、或者光電元件制造過程中使用的處理腔室的用途。
全文摘要
在此披露了將F2或COF2作為蝕刻劑應(yīng)用于等離子體輔助的半導(dǎo)體、光電池、薄膜晶體管液晶顯示器、以及微機電系統(tǒng)的制造并且用于腔室清潔。已發(fā)現(xiàn)提供具有等于或大于15MHz頻率的微波的一種等離子體發(fā)射體非常有效地提供等離子體。
文檔編號H01L21/3213GK102713000SQ201080053965
公開日2012年10月3日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者馬爾塞洛·里瓦 申請人:索爾維公司