專利名稱：遠(yuǎn)程等離子體清洗方法和用于應(yīng)用所述方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及如例如在真空處理或者加工系統(tǒng)中使用的、適用于移除在處理腔 室內(nèi)的殘余物或者多余沉積物的方法和設(shè)備。更加具體地，本發(fā)明涉及一種用于利用硅和 /或含硅組分清洗處理腔室的內(nèi)部的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的工業(yè)制造中，用于沉積具有特定性質(zhì)的層的系統(tǒng)得到廣泛的使 用。這些是在大氣或者亞大氣條件下沉積的半導(dǎo)電的、金屬的、電介質(zhì)的或者其它的層。除 了別的以外，CVD (化學(xué)汽相沉積)、PECVD (等離子體增強(qiáng)CVD)、PVD (物理汽相沉積)以及 APCVD (大氣壓力CVD)是眾所周知的。用于亞大氣壓力范圍的這種加工系統(tǒng)包括(至少)真 空腔室、對于物質(zhì)(例如工藝和/或沉積氣體或者液體)的(一個或者多個)進(jìn)口和移除殘余 物的(一個或者多個)出口。由于這種沉積過程，具有所期性質(zhì)、厚度和均質(zhì)性的層被沉積在工件或者基板上； 然而所述真空腔室(還稱作處理或者沉積腔室)的內(nèi)部以及相鄰區(qū)域(例如進(jìn)口和出口)被 (這里)多余的涂層所影響。在沉積這種薄膜層(例如硅層、納米或者微晶硅層)之后，或者在 每一次個體執(zhí)行(rim)(沉積步驟或者循環(huán))之后或者在大量沉積執(zhí)行之后必須清洗沉積腔 室。在本領(lǐng)域中通常已知的是使用遠(yuǎn)程等離子體源(RPS)進(jìn)行這種清洗。這種RPS在被流 體地連接到所述處理腔室的單獨腔室中產(chǎn)生活性物質(zhì)(這里例如氟自由基)，因此將自由基 傳送到沉積腔室中。為了達(dá)到均勻的清洗條件和因此最佳氣體使用以及盡可能短的清洗時 間，要求到待被清洗的腔室中的均勻氣體供應(yīng)或者自由基供應(yīng)。與對于例如在晶片處理中的較小系統(tǒng)而言相比，對于大面積處理設(shè)施諸如用于 TFT面板、建筑玻璃和/或光伏電池的沉積系統(tǒng)而言，該問題更加顯著。通常已知的是將RPS 系統(tǒng)附連到還被用于沉積和工藝氣體的進(jìn)口系統(tǒng)。這樣，清洗自由基以與負(fù)責(zé)沉積的氣體 相同的方式被引導(dǎo)并且這種其中已發(fā)生多余的沉積的全部區(qū)域也被清洗自由基影響的可 能性是高的。在本領(lǐng)域中已知的問題
由于體積和表面復(fù)合，將活性物質(zhì)傳送到沉積腔室中在大面積沉積設(shè)備中導(dǎo)致 (linked to)活性物質(zhì)的顯著損失。經(jīng)常使用的氣體噴淋分配系統(tǒng)包括具有相當(dāng)長度的管 線，這意味著在RPS中產(chǎn)生自由基直至到達(dá)待被清洗的區(qū)域之間的時間是顯著的。在其中 制備小得多的樣本(最大具有30cm直徑的晶片)的半導(dǎo)體設(shè)備中，有關(guān)距離短得多，因此在 半導(dǎo)體/晶片工業(yè)中這個問題很少涉及。必須對于大面積反應(yīng)器優(yōu)化到大面積腔室中的自由基供應(yīng)從而確保均質(zhì)和快速 的清洗。也需要在大面積設(shè)備中解決在RPS器件和待被清洗的腔室之間的壓力梯度。由于 管子(管線)的長度而發(fā)生了不可忽略的壓力梯度，這影響待被清洗的腔室和RPS自身的操 作的最佳參數(shù)空間。在RPS中和在沉積腔室中的、分開的參數(shù)優(yōu)化因此從未被解決，因為在 這些小的腔室中，兩個參數(shù)空間緊密地關(guān)聯(lián)并且不可分離。授予Harvey的US 7,037,376通過將清洗氣體從遠(yuǎn)程等離子體源經(jīng)由預(yù)真空線路引導(dǎo)到腔室中并且經(jīng)由氣體分配噴淋 頭引導(dǎo)到排氣口中而解決該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例包括帶有進(jìn)口 14和至少兩個出口 3、4的一種真空腔室、處理 或者沉積腔室或者反應(yīng)器1。所述出口中的第一個包括用于RPS的連接點。第二出口包括 排氣裝置諸如真空泵13。一種用于遠(yuǎn)程等離子體清洗的方法包括在經(jīng)由所述出口中的第二 個(參考數(shù)字4)操作排氣裝置13時將由在連接點處附連的遠(yuǎn)程等離子體源產(chǎn)生的自由基 流弓丨導(dǎo)到真空腔室1的至少兩個出口中的第一個(參考數(shù)字3)。


圖1示出帶有一個RPS和兩個排氣裝置12、13的、本發(fā)明的實施例。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中兩個RPS源正與閥門7、8、9、10—起使用。圖3示出仍然帶有兩個出口、兩個RPS但是帶有一個公共排氣泵的、類似于圖2的 實施例。
具體實施例方式本發(fā)明包括經(jīng)由至少兩個泵送管子或者出口 3、4中的第一個將用于清洗的氣體 (NF3、C2Fs, CF4, CHF3、F2、HF、C12、HCl或者任何其它含氟或者含氯前體)饋送到所述真空腔室中。從外部RPS腔室到沉積腔室1的或者到(一個或者多個)出口 3、4的連接點的連接 管道5、6的幾何形狀必須在直徑(在0.5 cm和50 cm之間)、長度(根據(jù)可用空間，在0. 25 m 和50 m之間)、形狀和材料方面得以優(yōu)化以最小化流阻。這能夠例如經(jīng)由具有至少0.5 mm 直徑的截面的隔膜、波紋管、角部(在兩條線路之間的角度在0°和90°之間)等的特定分布 而得以完成。圖1示出帶有兩個出口 3、4和被連接到出口 3的一個RPS的如上所述的本發(fā) 明的實施例。因為泵線路(帶有排氣裝置12、13的出口 3、4)將在沉積期間被用于正常泵送，所 以RPS系統(tǒng)的污染必須得以避免。這能夠通過在外部RPS和沉積腔室1之間的連接管道(5) 中安設(shè)抑制沉積氣體的屏障而得以實現(xiàn)。這可以是例如具有在50%和100%之間的密封性 的閥門進(jìn)圖1中的特征7和圖2中的7、8)和/或在從RPS到腔室中的方向上的低流量的 凈化氣體，每單位垂直管子表面(管子截面)的凈化流量是至少20 sccm/cm20這種凈化氣 體可以例如是惰性氣體例如Ar。能夠通過安設(shè)具有在25%和99%之間的透明度的分配板或者柵格而實現(xiàn)清洗自由 基的均質(zhì)分布。然而必須指出，對于沉積以及對于清洗氣體分配而言，這些柵格必須同時地 得以優(yōu)化。優(yōu)選地以如下方式提供壓力范圍的單獨優(yōu)化在RPS中的壓力在0. 5 mbar和25 mbar之間，而在反應(yīng)器中的壓力在0. 1 mbar和10 mbar之間。這能夠例如經(jīng)由修改管子幾 何形狀、改變總氣體流量、使用稀有氣體(例如He或者Ar)的混合物而得以實現(xiàn)，這導(dǎo)致氣 體流動加速和改變的壓力梯度或者多級配方(recipe)。
RPS清洗與標(biāo)準(zhǔn)原位(功率密度在0. 02 ff/cm2和0. 5 ff/cm2之間)清洗的組合一稱 為混合清洗一優(yōu)化了主等離子體腔室的清洗和電介質(zhì)補(bǔ)償層(如果存在的話)的真空間隙 中的清洗。這能夠例如在眾所周知的平行板反應(yīng)器類型的等離子體沉積腔室中得以實現(xiàn)。在帶有來自沉積腔室的多于一側(cè)的、多于一條泵線路的反應(yīng)器中，能夠使用多于 一個RPS進(jìn)口。圖2示出帶有經(jīng)由管道5、6連接到出口 3、4的2個RPS源的這種實施例。如果到沉積腔室中的多于一個RPS進(jìn)口將被安設(shè)(如在圖2與3中所示)，則將使 用時間切換方案，其中切換頻率在0. 001 Hz和0. 5 Hz之間并且占空比在10%和50%之間 以優(yōu)化清洗均質(zhì)性和因此清洗時間。該切換方案包括用于交替地阻斷泵送線路之一從而增加通過另一線路的清洗效 率的閥門9、10。參考圖2，兩個泵12、13在清洗循環(huán)期間均是操作的。當(dāng)閥門9關(guān)閉時，來 自連接到出口 3的RPS的清洗氣體將變得對于反應(yīng)器1而言有效并且將經(jīng)由出口 4和泵13 進(jìn)行排氣。根據(jù)切換循環(huán)，在閥門9打開時，閥門10將關(guān)閉，這導(dǎo)致來自被連接到出口 4的 RPS的清洗氣體變得對于反應(yīng)器1而言有效。在圖3的實施例中，使用單個泵，然而原理仍 然是相同的。本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點
已知的是設(shè)計真空沉積系統(tǒng)從而被連接到泵的出口并不呈現(xiàn)太大的流阻，因為增加的 流阻立即導(dǎo)致延長的泵送時間和降低的泵送效率。因此無論如何那些泵送線路將通常得到 優(yōu)化。本發(fā)明現(xiàn)在以反向模式使用那些經(jīng)過優(yōu)化的出口和泵送線路以使清洗氣體在短時間 中流入反應(yīng)腔室中，由此顯著地增加清洗效率。因此根據(jù)本發(fā)明的RPS的使用能夠幫助分離沉積和清洗處理。在沒有任何RPS用 于所謂的原位清洗的情況下，必須對于兩種應(yīng)用即最佳沉積和最佳清洗優(yōu)化所有的RF部 件。RF和腔室部件的這個優(yōu)化是復(fù)雜的、龐大的并且有時要求次優(yōu)的折中。通過安設(shè)RPS、 RF匹配箱(matctibox)、RF饋送帶，壽命和防腐蝕相關(guān)的回填氣體能夠被顯著地改進(jìn)并且被 專門地設(shè)計用于沉積循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種真空處理系統(tǒng)，包括帶有進(jìn)口(14)、至少第一和第二出口(3，4)的真空腔室 (1)，在所述出口(3，4)中的第一個出口處的排氣裝置(13)、和遠(yuǎn)程等離子體源RPS，其中所 述RPS被附連于到所述出口中的第二個出口的連接點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的真空處理系統(tǒng)，其中抑制沉積氣體的屏障閥門(7，8)被安設(shè)于在 外部RPS和沉積腔室(1)之間的連接管道(5)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的真空處理系統(tǒng)，其中所述屏障閥門具有在50%和100%之間的密 封性。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求之一的真空處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括經(jīng)由管道(6)連接到出口(3， 4)的至少第二 RPS和用于根據(jù)時間切換方案交替地阻斷泵送線路之一的閥門(9，10)。
5.一種用于對于真空處理系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程等離子體清洗的方法，所述真空處理系統(tǒng)帶 有真空腔室(1 )、至少第一和第二出口(3，4)、被附連到所述兩個出口中的第一個出口的遠(yuǎn) 程等離子體源RPS和在所述出口(3，4)中的第二個出口處的排氣裝置(13)，所述方法包括-由所述遠(yuǎn)程等離子體源產(chǎn)生自由基流-在經(jīng)由所述出口中的第二個出口(4)操作排氣裝置(13)時將所述流引導(dǎo)到所述出口 中的第一個出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中從清洗氣體NF3、C2F6,CF4, CHF3> F2、HF、C12、HCl或者 任何其它含氟或者含氯前體之一產(chǎn)生所述自由基。
7.根據(jù)權(quán)利要求5-6中任何一項的方法，其中所述RPS在0.5mbar和35mbar之間的 壓力下操作并且所述反應(yīng)器被保持在0. Imbar和IOmbar之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任何一項的方法，其中稀有氣體被混合到所述自由基流。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任何一項的方法，其中在平行板反應(yīng)器中，另外地執(zhí)行以在 0. 02 ff/cm2和0. 5 ff/cm2之間的功率密度的標(biāo)準(zhǔn)原位清洗。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9中任何一項的方法，其中至少第二RPS經(jīng)由管道(6)而被連接 到出口(3，4)并且排氣裝置(12，13)在清洗循環(huán)期間是操作的并且其中時間切換方案被用 于閥門(9，10)，切換頻率在0. OOlHz和0. 5Hz之間并且占空比在10%和50%之間，所述切換 方案交替地阻斷泵送線路(3，4)之一，因此增加通過另一線路的清洗效率。
11.根據(jù)權(quán)利要求5-10中任何一項的方法，其中在沉積期間提供從所述RPS到所述沉 積腔室(1)中的惰性凈化氣體流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中每單位管子截面流量是至少20sccm/cm2。
全文摘要
一種帶有真空腔室(1)的真空處理系統(tǒng)具有進(jìn)口(14)、至少第一和第二出口(3，4)、在所述出口(3，4)中的第一個出口處的排氣裝置(13)、和遠(yuǎn)程等離子體源RPS，其中RPS被附連于到所述出口中的第二個出口的連接點。在用于利用這種布置對真空處理系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程等離子體清洗的方法中，自由基流由所述遠(yuǎn)程等離子體源產(chǎn)生并且在經(jīng)由所述出口中的第二個出口(4)操作排氣裝置(13)時被引導(dǎo)到所述出口中的第一個出口。
文檔編號H01J37/32GK102089848SQ200980126440
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者C.埃勒特, F-G.盧, G.貝切爾, J.馬丁 申請人:歐瑞康太陽Ip股份公司(特呂巴赫)