專利名稱：處理室的清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種附著有包含鋁和過渡金屬的氮化層的處理室的清洗方法。
背景技術(shù)：
通常，通過在基板上沉積薄膜的沉積工藝、使用感光材料暴露或覆蓋薄膜的選擇 區(qū)域的光刻工藝、以及對(duì)薄膜的選擇區(qū)域構(gòu)圖的蝕刻工藝來制造半導(dǎo)體器件、顯示設(shè)備或 薄膜太陽能電池。在基板上形成包含金屬化合物的薄膜的沉積工藝中，在基板上沉積薄膜的同時(shí)， 在處理室的內(nèi)表面上也沉積了金屬化合物的薄膜。如果薄膜堆積在處理室的內(nèi)表面上，則 堆積的薄膜可能脫落，并且微小顆粒會(huì)落在基板上，由此降低基板上沉積的薄膜的性能。因 此，必需周期性地清洗處理室以去除處理室的內(nèi)表面上的薄膜。同時(shí)，在通過向處理室提供蝕刻氣體蝕刻薄膜的蝕刻工藝中，被蝕刻的薄膜的副 產(chǎn)物可與蝕刻氣體的分解材料反應(yīng)，因此可生成難以被蝕刻的化合物。特別地，在薄膜由包 含鋁的化合物形成并且蝕刻氣體包含氟的情況下，可生成難以被蝕刻的鋁和氟的化合物。 鋁和氟的化合物可保留在處理室的內(nèi)表面上，并且作為隨后在基板上形成薄膜的沉積工藝 中的顆?；螂s質(zhì)，由此降低在基板上沉積的薄膜的性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種基本上消除了因?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個(gè)或 多個(gè)問題的處理室的清洗方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種處理室的清洗方法，處理室附著有包含鋁和過渡金屬的 氮化層，該方法使用包含硼的第一氣體和包含氟的第二氣體，由此去除該包含鋁和過渡金 屬的氮化層。本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分闡明，這些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)的一部分 根據(jù)描述變得顯而易見，或者可以從本發(fā)明的實(shí)施中習(xí)得。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可以 通過書面的描述、權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。為了實(shí)現(xiàn)這些及其他優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如同在此具體化并廣泛描述 的，提供了一種處理室的清洗方法，用以去除包含鋁和過渡金屬的氮化層，該氮化層附著在 該處理室的內(nèi)表面上，所述方法包括通過向該處理室提供清洗氣體去除該氮化層，其中該 清洗氣體包括包含硼的第一氣體和包含氟的第二氣體。 這里，所述去除該氮化層的步驟包括第一步驟，使該處理室的內(nèi)部溫度增加到預(yù) 定溫度；第二步驟，凈化并排空該處理室的內(nèi)部至真空狀態(tài)；第三步驟，向該處理室的內(nèi)部 提供所述第一、第二和第三氣體以去除該氮化層；以及第四步驟，凈化該處理室。
在另一方案中，提供了一種處理室的清洗方法，用以去除包含鋁和過渡金屬的氮 化層，該氮化層附著在該處理室的內(nèi)表面上，所述方法包括使該處理室的溫度增加到預(yù)定 溫度；向該處理室的內(nèi)部連續(xù)反復(fù)提供第一、第二和第三清洗氣體，由此去除該氮化層，其 中所述第一氣體包含氯，第二氣體包含硼，且第三氣體包含氟；以及凈化該處理室。應(yīng) 理解的是，前述概括的描述以及以下詳細(xì)的描述都是示意性和解釋性的，并且 意在提供對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步的解釋。


給本發(fā)明提供進(jìn)一步理解并結(jié)合在本申請(qǐng)中組成本申請(qǐng)一部分的附解了本 發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的基板處理裝置的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的基板處理裝置的內(nèi)部部分的視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的清洗工藝的流程圖；圖4是被使用ClF3清洗的處理室的內(nèi)部的圖片；圖5是被使用Cl2清洗的晶片的截面圖片；圖6是被徹底清洗的處理室中的基板支撐單元的圖片；圖7是被使用ClF3和Cl2清洗的處理室中的基板支撐單元的圖片；圖8A至圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的清洗工藝中多個(gè)步驟的截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的清洗氣體供應(yīng)單元的示意圖；圖IOA和圖IOB是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的被使用Cl2、BCl3和ClF3清洗的處理 室的內(nèi)部的圖片；圖11是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的清洗工藝的流程圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的清洗氣體供應(yīng)單元的示意圖；以及圖13A至圖13D是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的清洗工藝中多個(gè)步驟的截面圖。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)描述優(yōu)選實(shí)施例，這些實(shí)施例的一些例子在附圖中示出。第一實(shí)施例圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的基板處理裝置的示意圖，圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的基板 處理裝置的內(nèi)部的視圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的清洗工藝的流程圖，圖4是被使用 ClF3清洗的處理室的內(nèi)部的圖片，圖5是被使用Cl2清洗的晶片的截面圖片，圖6是被徹底 清洗的處理室中的基板支撐單元的圖片，圖7是被使用ClF3和Cl2清洗的處理室中的基板 支撐單元的圖片，圖8A至圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的清洗工藝中多個(gè)步驟的截 面圖，圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的清洗氣體供應(yīng)單元的示意圖，并且圖IOA和圖IOB是 根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的被使用C12、BC13* ClF3清洗的處理室的內(nèi)部的圖片。如圖1中所示，用于沉積薄膜的基板處理裝置10包括提供反應(yīng)區(qū)域的處理室 12 ；設(shè)置在處理室12的內(nèi)部并且注入源氣體、反應(yīng)氣體和凈化氣體的氣體注入單元14 ；設(shè) 置在氣體注入單元14的下方并且支撐基板16的基板支撐單元18 ；用于向氣體注入單元14 提供源氣體、反應(yīng)氣體和凈化氣體的氣體供應(yīng)管線20 ；以及排放反應(yīng)區(qū)域中的氣體的出口21?；逯螁?元18包括軸32、主基座34和多個(gè)子基座36。軸32穿過處理室12的 下壁的中心。軸32與外部驅(qū)動(dòng)單元(未示出)連接，并且能夠上下移動(dòng)。主基座34與軸 32連接。多個(gè)子基座36設(shè)置在主基座34上，并且基板16放置在各自的子基座36上。在 圖1的基板處理裝置10中，氣體注入單元14或基板支撐單元18可以旋轉(zhuǎn)，即氣體注入單 元14和基板支撐單元18可以相反方向或相同方向旋轉(zhuǎn)。圖1的基板支撐單元18包括軸32、主基座34和多個(gè)子基座36，并且如果需要，基 板支撐單元18可以具有不同的結(jié)構(gòu)。例如，盡管在圖中未示出，在主基座34上限定用于定 位基板16的一個(gè)或多個(gè)基板放置區(qū)域，并且在每個(gè)基板放置區(qū)域中設(shè)置穿過主基座34并 且能夠上下垂直移動(dòng)的多個(gè)銷。因此，由于多個(gè)銷的上升和下降，基板16可被放置或載出。如圖2中所示，氣體注入單元14包括與氣體供應(yīng)管線20連接的第一、第二、第三 和第四氣體注入器22、24、26和28，氣體供應(yīng)管線20包括用于提供源氣體、反應(yīng)氣體和凈化 氣體的多個(gè)供應(yīng)管線。第一、第二、第三和第四氣體注入器22、24、26和28的每一個(gè)具有在 其下表面注入氣體的氣體注入孔30。盡管在圖2中示出四個(gè)氣體注入器，但是氣體注入器 的數(shù)量可隨場(chǎng)合需要而改變?？稍O(shè)置八個(gè)氣體注入器。第一和第三氣體注入器22和26彼 此成180度角度。第二和第四氣體注入器24和28的每一個(gè)設(shè)置在第一和第三氣體注入器 22和26之間，并且與第一和第三氣體注入器22和26成90度角度。第一、第二、第三和第 四氣體注入器22、24、26和28的每一個(gè)為管狀。基板16放置在圖1的基板支撐單元18上，并且通過第一、第二、第三和第四氣體 注入器22、24、26和28注入源氣體、反應(yīng)氣體和凈化氣體。然后，順序提供源氣體、反應(yīng)氣 體和凈化氣體，并且由于氣體注入單元14或基板支撐單元18的旋轉(zhuǎn)，在每個(gè)基板16上形 成薄膜。所述第一、第二、第三和第四氣體注入器22、24、26和28的每一個(gè)與凈化氣體供應(yīng) 管線連接。同時(shí)，代替包括多個(gè)氣體注入器的氣體注入單元14，可利用噴頭和氣體供應(yīng)管線 來提供源氣體和反應(yīng)氣體。在基板16上形成的薄膜可以是包含鋁和過渡金屬的氮化層。例 如，包含鋁和過渡金屬的氮化層可以是TiAIN，并且Ti可以由其他過渡金屬代替。當(dāng)通過使用圖1的基板處理裝置將TiAlN層作為包含鋁和過渡金屬的氮化層沉積 時(shí)，第一源氣體可以包含是Ti前體的TiCl4,第二源氣體可以包含是Al前體的TMA (三甲基 鋁)，反應(yīng)氣體可以包含具有氮的NH3,并且凈化氣體可以包含諸如Ar的惰性氣體或諸如氮 的非反應(yīng)氣體。第一源氣體TiCl4通過第一氣體注入器22注入，第二源氣體TMA通過第二氣 體注入器24注入，反應(yīng)氣體NH3通過第三和第四氣體注入器26和28注入。代替TMA， Al前體可以選自DMAH(二甲基鋁)、TMEDA(四甲基乙二胺)、DMEAA( 二甲基乙基胺鋁烷， dimethylethylamine alane)、TEA(三乙基鋁)和 TBA(三異丁基鋁)之一。通過原子層沉積(ALD)方法形成TiAlN層。更具體地，通過下列步驟形成TiAlN 層在第一步驟中，通過第一氣體注入器22在基板16上注入第一源氣體TiCl4 ；在第二步 驟中，通過第一、第二、第三和第四氣體注入器22、24、26和28注入凈化氣體；在第三步驟 中，通過第三和第四氣體注入器26和28注入反應(yīng)氣體NH3 ；在第四步驟中，通過第一、第二、 第三和第四氣體注入器22、24、26和28注入凈化氣體；在第五步驟中，通過第二氣體注入器24注入第二源氣體TMA ；在第六步驟中，通過第一、第二、第三和第四氣體注入器22、24、 26和28注入凈化氣體；在第七步驟中，通過第三和第四氣體注入器26和28注入反應(yīng)氣體 NH3;在第八步驟中，通過第一、第二、第三和第四氣體注入器22、24、26和28注入凈化氣體。 對(duì)反應(yīng)無貢獻(xiàn)的第一和第二源氣體、反應(yīng)氣體和反應(yīng)殘留物被在第二、第四、第六 和第八步驟注入的凈化氣體凈化。在ALD方法中，第一至第八步驟構(gòu)成一個(gè)周期，并且具有 原子層級(jí)厚度的薄膜通過該周期形成。為了獲得預(yù)定厚度，第一至第八步驟的周期重復(fù)數(shù) 次至數(shù)百次。因此，通過連續(xù)重復(fù)第一至第八步驟獲得具有預(yù)定厚度的TiAlN層。為了增加ALD方法的生產(chǎn)率，如圖1和圖2中所示，在基板支撐單元18，更具體地， 在主基座34上放置多個(gè)基板16，同時(shí)對(duì)這些基板16執(zhí)行ALD工藝?；蛘撸梢栽谥骰?34上放置一個(gè)基板16，并且對(duì)該個(gè)基板16執(zhí)行ALD工藝。前者可以稱為批處理式，后者可 以稱為單獨(dú)處理式。這里，盡管圖1的基板處理裝置10用于ALD方法來形成TiAlN層，但是基板處理 裝置10可以用于諸如濺射法的應(yīng)用物理碰撞的物理氣相淀積(PVD)或可以用于應(yīng)用化學(xué) 反應(yīng)的化學(xué)氣相沉積(CVD)。當(dāng)通過濺射法、CVD方法或ALD方法在基板16上形成薄膜時(shí)，在處理室12的內(nèi)表 面上沉積包含鋁的過渡金屬材料的薄膜。包含鋁的過渡金屬材料的薄膜可脫落，并且微小 顆粒會(huì)落在基板上16，由此降低基板16上沉積的薄膜的性能。因此，應(yīng)當(dāng)周期性地清洗處 理室12以去除處理室12的內(nèi)表面上沉積的薄膜。當(dāng)處理室12的內(nèi)表面上沉積的薄膜具 有約8微米厚度時(shí)，就可以清洗處理室12。在將基板16載出處理室12之后，通過向處理室12提供包含氯和氟的ClF3作為清 洗氣體來去除處理室12的內(nèi)表面上沉積的薄膜。當(dāng)用ClF3清洗TiAlN層時(shí)，從TiAlN提取 的鋁與ClF3分解產(chǎn)生的氟彼此結(jié)合，由此生成諸如AlF3的鋁-氟(Al-F)化合物。AlF3可 以通過完全結(jié)合或不完全反應(yīng)而處于混合物狀態(tài)。如圖4中所示，在使用ClF3清洗氣體清 洗處理室12的內(nèi)表面上沉積的TiAlN層時(shí)生成的鋁-氟化合物AlF3未被去除，并且作為 多孔白色粉末保留在處理室12中。由于鋁-氟化合物保留在處理室12的內(nèi)表面上，所以在后續(xù)沉積工藝中鋁-氟化 合物可脫落并且顆粒會(huì)落在基板16上，由此降低基板16上沉積的薄膜的性能。通過常規(guī)的 清洗氣體很難分解鋁-氟化合物。因此，可以通過將處理室12的內(nèi)部溫度增加到高于1400 攝氏度、降低鋁和氟的結(jié)合強(qiáng)度以及增加揮發(fā)性來蝕刻或者去除鋁-氟化合物。但是，在諸 如圖1的基板處理裝置的用于ALD方法的沉積裝置中，很難將處理室12的內(nèi)部溫度增加到 高于1400攝氏度，并且基本難以去除鋁-氟化合物。同時(shí)，當(dāng)清洗處理室12的內(nèi)部表面上沉積的TiAlN層時(shí)，代替ClF3，可以使用Cl2 作為清洗氣體，從而可不生成鋁-氟化合物。但是，在這種情況下，當(dāng)處理室12的內(nèi)部低于 430攝氏度時(shí)，可生成諸如AlCl3W鋁-氯(Al-Cl)化合物。AlCl3可處于完全或不完全結(jié) 合狀態(tài)。但是，由于很難將處理室的整個(gè)內(nèi)部保持在高于430攝氏度，所以如圖5中所示， 所以存在部分鋁-氯化合物。圖5是晶片的截面圖片，為了獲得與處理室12的截面類似的結(jié)果，在將上面有氧 化硅的晶片載入處理室12并且在基板16上沉積TiAlN層之后照相。從圖5中可以得出在 處理室12中存在鋁-氮化合物。
當(dāng)使用ClF3和Cl2作為清洗氣體時(shí)，鈦-氮(Ti-N)在TiAlN層中的蝕刻速率比 鋁-氮(Al-N)的蝕刻速率高，并且在清洗工藝之后，在處理室12的內(nèi)表面上存在鋁-氮化 合物。在完成清洗工藝之后，鋁-氮化合物可保留在處理室12的內(nèi)表面上。 圖6是在被徹底清洗的處理室中的基板支撐單元的圖片；并且圖7是被使用ClF3 和Cl2清洗的處理室中的基板支撐單元的圖片。與圖6相比，圖7示出在處理室中的基板 支撐單元上保留的鋁-氮化合物。為了有效清洗在處理室12的內(nèi)表面上的包含鋁和過渡金屬的氮化層，本發(fā)明提 議一種使用第一清洗氣體和第二清洗氣體的處理室的清洗方法，其中第一清洗氣體包含 硼，硼與包含鋁和過渡金屬的氮化層反應(yīng)并且生成具有硼-氮元素的副產(chǎn)物，并且第二清 洗氣體包括氟，氟分解具有硼_氮元素的副產(chǎn)物，由此將氣相副產(chǎn)物排出。以下參照?qǐng)D3、圖8A至圖8D和圖9說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的處理室的清洗方 法。如圖3中所示，處理室的清洗方法包括第一步驟SOl，增加圖1的處理室12的內(nèi) 部的溫度；第二步驟S02，通過向圖1的處理室12提供第一凈化氣體凈化圖1的處理室12 的內(nèi)部；第三步驟，通過向處理室12的內(nèi)部提供清洗氣體去除圖8A的TiAlN層50 ；以及第 四步驟S04，通過向圖1的處理室12提供第二凈化氣體凈化圖1的處理室12的內(nèi)部。更具體地，在TiAlN層沉積在處理室中的基板16上并且將基板16從處理室12載 出之后，執(zhí)行第一步驟S01，并且將處理室12的內(nèi)部的溫度升高至清洗工藝的合適溫度。如 圖8A中所示，當(dāng)TiAlN層50附著在處理室12的內(nèi)表面上達(dá)約8微米的厚度時(shí)，可以執(zhí)行 清洗工藝。清洗工藝的時(shí)間可以適當(dāng)調(diào)整。在第一步驟SOl中，處理室12的內(nèi)部的溫度可 以升高至適于清洗工藝的400攝氏度到650攝氏度。升高的溫度可以隨清洗氣體而變化。 此外，處理室12的內(nèi)部的壓力可以設(shè)定到0. 1托至10托。由于用于在基板16上沉積TiAlN層的工藝氣體會(huì)保留在氣體供應(yīng)管線20和處理 室12中，所以在步驟S02，提供諸如氬(Ar)的惰性氣體作為第一凈化氣體，由此去除在氣體 供應(yīng)管線20和處理室12中的工藝氣體。因此，由于凈化步驟，不存在工藝氣體，并且清洗 工藝不受工藝氣體的影響。在第三步驟S03，如圖8A中所示，提供包含硼的第一清洗氣體和包含氟的第二清 洗氣體以去除處理室12的內(nèi)表面上沉積的TiAlN層。第一清洗氣體BCl3與圖8A的TiAlN層50反應(yīng)如下BCl3+TiAlN- > TiCl4 (氣體)+AlCl3 (氣體)+N2 (氣體)+BxNy (固體)。如果向圖1的處理室12的內(nèi)部提供第一清洗氣體，TiAlN層50附著在處理室12 的內(nèi)部，則鈦(Ti)和氯(Cl)反應(yīng)生成的氣相TiCl4、鋁(Al)和氯(Cl)反應(yīng)生成的氣相 A1C13、以及從TiAlN層50分解的氣相氮可以通過處理室12的出口 21排出到外部，并且生 成包含硼-氮(B-N)元素的物質(zhì)。因此，如圖8B中所示，TiAlN層50的上部被第一清洗氣 體分解，同時(shí)，生成具有硼-氮(B-N)元素的副產(chǎn)物52。具有硼-氮(B-N)元素的副產(chǎn)物 52可以是化合物或混合物。第二清洗氣體ClF3與圖8B的具有硼-氮(B-N)元素的副產(chǎn)物52反應(yīng)如下ClF3+BxNy- > BCl3 (氣體)+NF3 (氣體)。如果向圖1的處理室12的內(nèi)部提供第二清洗氣體，TiAlN層50附著在處理室12的內(nèi)部，則硼(B)與氯(Cl)反應(yīng)生成BCl3，氮(N)與氟(F)反應(yīng)生成NF3。然后，BCljP NF3 通過處理室12的出口 21排出到外部?；蛘?，可以同時(shí)提供第一和第二清洗氣體。因此，通過第一清洗氣體與圖8A的 TiAlN層50的一部分的反應(yīng)生成具有硼-氮元素的副產(chǎn)物52，然后第二清洗氣體分解具有 硼-氮元素的副產(chǎn)物52?？梢灾貜?fù)這些工藝，并且如圖8D中所示，可以去除附著在處理室 12的內(nèi)表面上的圖8A和圖8B的TiAlN層50。如圖8C中所示，可以與第一和第二清洗氣體一起提供用于生成富鋁TiAlN層54 的第三清洗氣體，從而通過與圖8A的TiAlN層50反應(yīng)可容易生成具有具有硼-氮元素的 副產(chǎn)物52。 這里，Cl2可以用作第三清洗氣體，并且Cl2可以與圖8A的TiAlN層50反應(yīng)如下Cl2+TiAlN- > TiCl4 (氣體)+AlCl3 (氣體)+N2 (氣體)。然后，鈦(Ti)與氯(Cl)反應(yīng)產(chǎn)生的氣相TiCl4、鋁和氯反應(yīng)生成的氣相AlCl3、以 及從TiAlN層50分解的氣相氮通過處理室12的出口 21排出到外部。這里，由于鈦-氮 (Ti-N)在TiAlN層中的蝕刻速率比鋁-氮(Al-N)的蝕刻速率高，所以如圖8C中所示，在 TiAlN層50上形成富鋁TiAlN層54。富鋁TiAlN層54可以與第二清洗氣體反應(yīng)以容易生 成具有硼_氮元素的副產(chǎn)物52。通過反復(fù)執(zhí)行利用第三清洗氣體與圖8A的TiAlN層50反應(yīng)而在TiAlN層50上 生成富鋁TiAlN層54的工藝、利用第二清洗氣體、TiAlN層50和富鋁TiAlN層54的反應(yīng) 生成具有硼-氮元素的副產(chǎn)物52的工藝以及利用第二清洗氣體分解具有硼-氮元素的副 產(chǎn)物52的工藝，就可以去除TiAlN層50。如圖8D中所示，由于第一至第三清洗氣體相互的 反應(yīng)，可以完全去除TiAlN層50。如圖IOA和圖IOB中所示，當(dāng)使用Cl2、BCl3和ClF3作為清洗氣體清洗處理室12 時(shí)，發(fā)現(xiàn)處理室12中的副產(chǎn)物被完全去除。這里，圖IOA是示出處理室的內(nèi)表面和出口部 分的圖片，圖IOB是示出在處理室中的基板支撐單元的圖片?？梢允褂脠D9中所示的清洗氣體供應(yīng)單元70同時(shí)提供第一至第三清洗氣體。圖 9的清洗氣體供應(yīng)單元70可以包括提供第一清洗氣體的第一供應(yīng)源60 ；提供第二清洗氣 體的第二供應(yīng)源62 ；提供第三清洗氣體的第三供應(yīng)源64 ；以及在第一至第三供應(yīng)源60、62 和64與處理室12之間的流量控制器66，流量控制器66用以控制第一至第三清洗氣體的流率。當(dāng)使用圖9的清洗氣體供應(yīng)單元70向處理室12同時(shí)提供第一至第三清洗氣體 時(shí)，第一、第二和第三清洗氣體，即BC13、ClF3和Cl2的流率可為1 0.6 2。第二實(shí)施例圖11是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的清洗工藝的流程圖，圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí) 施例的清洗氣體供應(yīng)單元的示意圖；以及圖13A至圖13D是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的清洗 工藝中多個(gè)步驟的截面圖。這里，相同的附圖標(biāo)記表示與第一實(shí)施例中相同的部件。為了有效地清除在處理室的內(nèi)表面上包含鋁和過渡金屬的氮化層，本發(fā)明第二實(shí) 施例提議一種通過連續(xù)反復(fù)提供第一清洗氣體、第二清洗氣體和第三清洗氣體的處理室的 清洗方法，其中第一清洗氣體與包含鋁和過渡金屬的氮化層反應(yīng)并生成富鋁TiAlN層，第 二清洗氣體包含與TiAlN層和富鋁TiAlN層反應(yīng)并生成具有具有硼-氮元素的副產(chǎn)物的硼，并且第三清洗氣體包含分解具有硼-氮元素的副產(chǎn)物由此排出氣相副產(chǎn)物的氟。隨后將 參照?qǐng)D11、圖12和圖13A至圖13D說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的處理室的 清洗方法。如圖11中所示，用于去除附著在處理室內(nèi)的表面上的TiAlN層的處理室的清洗方 法包括第一步驟S01，增加圖1的處理室12的內(nèi)部的溫度；第二步驟S02，通過向圖1的處 理室12提供第一凈化氣體來凈化圖1的處理室12的內(nèi)部；第三步驟，向處理室12的內(nèi)部 提供第一清洗氣體；第四步驟S04，通過向圖1的處理室12提供第二凈化氣體來凈化圖1的 處理室12的內(nèi)部；第五步驟S05，向處理室12的內(nèi)部提供第二清洗氣體；第六步驟S06，通 過向處理室12提供第三凈化氣體來凈化處理室12的內(nèi)部；第七步驟S07，向處理室12提 供第三清洗氣體；以及第八步驟S08，通過向處理室12提供第四凈化氣體來凈化處理室12 的內(nèi)部。在不破壞真空狀態(tài)下，使處理室12的內(nèi)部持續(xù)保持在真空狀態(tài)時(shí)執(zhí)行第一至第八 步驟。更具體地，在TiAlN層沉積在處理室中的基板16上并且將基板16從處理室12載 出之后，執(zhí)行第一步驟S01，并且將處理室12的內(nèi)部的溫度升高至清洗工藝的合適溫度。如 圖13A中所示，當(dāng)TiAlN層50附著在處理室12的內(nèi)表面上達(dá)約8微米的厚度時(shí)，可以執(zhí)行 清洗工藝。在第一步驟SOl中，處理室12的內(nèi)部的溫度可以升高至適于清洗工藝的400攝 氏度到650攝氏度。升高的溫度可以隨清洗氣體而變化。由于用于在基板16上沉積TiAlN層的工藝氣體會(huì)保留在氣體供應(yīng)管線20和處理 室12中，所以在第二步驟S02，提供惰性氣體作為第一凈化氣體，由此去除在氣體供應(yīng)管線 20和處理室12中的工藝氣體。因此，由于凈化步驟，不存在工藝氣體，并且清洗工藝不受工 藝氣體的影響。在第三步驟S03，Cl2可以用作第一清洗氣體，并且Cl2與圖13A的TiAlN層50反 應(yīng)如下Cl2+TiAlN- > TiCl4 (氣體)+AlCl3 (氣體)+N2 (氣體)然后，鈦(Ti)和氯(Cl)反應(yīng)生成的氣相TiCl4、鋁(Al)和氯(Cl)反應(yīng)生成的氣 相A1C13、以及從TiAlN層50分解的氣相氮通過處理室12的出口 21排出到外部。這里，由 于鈦-氮(Ti-N)的蝕刻速率比鋁-氮(Al-N)的蝕刻速率高，所以如圖13C中所示，一部分 TiAlN層50變成富鋁TiAlN層54。在第四步驟S04，提供諸如氬(Ar)的惰性氣體作為第二凈化氣體以完全排出氣體 供應(yīng)管線20和處理室12中的第一清洗氣體，從而清洗工藝不受保留在氣體供應(yīng)管線20和 處理室12中的第一清洗氣體和下一步驟將提供的第二清洗氣體的混合的影響。在第五步驟S05，BCl3可以用作第二清洗氣體，并且BCl3與圖13B的TiAlN層50 反應(yīng)如下BCl3+TiAlN- > TiCl4 (氣體)+AlCl3 (氣體)+N2 (氣體)+BxNy (固體)。如果向圖1的處理室12的內(nèi)部提供第二清洗氣體，TiAlN層50附著在處理室12的 內(nèi)部，則鈦(Ti)和氯(Cl)反應(yīng)生成的氣相TiCl4、鋁(Al)和氯(Cl)反應(yīng)生成的氣相A1C13、 以及從TiAlN層50分解的氣相氮可以通過處理室12的出口 21排出到外部，并且生成包含 硼-氮(B-N)元素的物質(zhì)。因此，如圖13C中所示，TiAlN層50的上部被第二清洗氣體分 解，同時(shí)，生成具有硼_氮(B-N)元素的副產(chǎn)物52。具有硼-氮元素的副產(chǎn)物52可以是化合物或混合物。這里，富鋁TiAlN層54與第二清洗氣體反應(yīng)容易生成具有硼-氮元素的副 產(chǎn)物52。
在第六步驟S06，提供諸如氬(Ar)的惰性氣體作為第三凈化氣體以完全排出氣體 供應(yīng)管線20和處理室12中的第二清洗氣體，從而清洗工藝不受保留在氣體供應(yīng)管線20和 處理室12中的第二清洗氣體和下一步驟將提供的第三清洗氣體的混合的影響。在第七步驟S07，第三清洗氣體ClF3與圖13C的具有硼-氮(B-N)元素的副產(chǎn)物 52反應(yīng)如下ClF3+BxNy- > BCl3 (氣體)+NF3 (氣體)。如果將第三清洗氣體提供至圖1的處理室12的內(nèi)部，TiAlN層50附著在處理室 12的內(nèi)部，則硼(B)與氯(Cl)反應(yīng)生成BCl3，氮(N)與氟(F)反應(yīng)生成NF3。然后，BCl3和 NF3通過處理室12的出口 21排出到外部。在第八步驟S08，提供諸如氬(Ar)的惰性氣體作為第四凈化氣體以去除氣體供應(yīng) 管線20和處理室12中保留的第三清洗氣體，從而完全排出氣體供應(yīng)管線20和處理室12 中的第三清洗氣體。因此，通過重復(fù)執(zhí)行第三至第八步驟可以去除處理室12的內(nèi)表面上附著的TiAlN 層50。這里，如果在第三、第五和第七步驟S03、S05和S07中分別提供具有相同流率的第 一、第二和第三清洗氣體，則第一、第二和第三清洗氣體的量依賴供應(yīng)時(shí)間。當(dāng)提供具有相 同流率的第一、第二和第三清洗氣體時(shí)，則第一、第二和第三清洗氣體的供應(yīng)時(shí)間的比率可 為 2 1 0.6。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，為了連續(xù)反復(fù)提供第一、第二和第三清洗氣體，如圖12 中所示的清洗氣體供應(yīng)單元74可以包括提供第一清洗氣體的第一供應(yīng)源60、提供第二清 洗氣體的第二供應(yīng)源62、提供第三清洗氣體的第三供應(yīng)源64以及在第一、第二和第三供應(yīng) 源60、62和64與處理室12之間的第一、第二和第三流量控制器66a、66b和66c，第一、第二 和第三流量控制器66a、66b和66c用以分別控制第一至第三清洗氣體的流率。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明作出各種修改和變形，對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。因此，本發(fā)明將覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等效范圍內(nèi) 的對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的各種修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種處理室的清洗方法，用以去除包含鋁和過渡金屬的氮化層，所述氮化層附著在 所述處理室的內(nèi)表面上，所述方法包括通過向所述處理室提供清洗氣體去除所述氮化層，其中所述清洗氣體包括包含硼的第 一氣體和包含氟的第二氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的清洗方法，其中所述清洗氣體還包括包含氯的第三氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的清洗方法，其中所述去除所述氮化層包括第一步驟，使所述處理室的內(nèi)部的溫度增加到預(yù)定溫度；第二步驟，凈化并排空所述處理室的內(nèi)部至真空狀態(tài)；第三步驟，向所述處理室的內(nèi)部提供所述第一、第二和第三氣體以去除所述氮化層；以及第四步驟，凈化所述處理室。
4.如權(quán)利要求3所述的清洗方法，其中所述預(yù)定溫度是在450攝氏度到650攝氏度的 范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的清洗方法，其中所述氮化層是TiAlN層，并且所述第一、第二和 第三氣體分別是BC13、ClF3和Cl2。
6.如權(quán)利要求5所述的清洗方法，其中所述BCl3與所述TiAlN層反應(yīng)生成具有硼-氮 元素的副產(chǎn)物，所述ClF3分解所述具有硼-氮元素的副產(chǎn)物，并且所述Cl2與所述TiAlN層 反應(yīng)生成富鋁TiAlN層。
7.如權(quán)利要求2所述的清洗方法，其中向所述處理室同時(shí)提供所述第一、第二和第三 氣體。
8.如權(quán)利要求2所述的清洗方法，其中所述第一、第二和第三氣體的流率是 2 1 0.6。
9.一種處理室的清洗方法，用以去除包含鋁和過渡金屬的氮化層，所述氮化層附著在 所述處理室的內(nèi)表面上，所述方法包括使所述處理室的溫度增加到預(yù)定溫度；向所述處理室的內(nèi)部連續(xù)反復(fù)提供第一、第二和第三清洗氣體，由此去除所述氮化層， 其中所述第一氣體包含氯，第二氣體包含硼，第三氣體包含氟；以及凈化所述處理室。
10.如權(quán)利要求9所述的清洗方法，其中所述氮化層是TiAlN層，并且所述第一、第二和 第三氣體分別是ci2、BCl3和C1F3。
11.如權(quán)利要求10所述的清洗方法，還包括通過在提供所述第一氣體與提供所述第二氣體之間提供第一凈化氣體來第一次凈化 所述處理室的內(nèi)部；通過在提供所述第二氣體與提供所述第三氣體之間提供第二凈化氣體來第二次凈化 所述處理室的內(nèi)部；以及通過在提供所述第三氣體之后提供第三凈化氣體來第三次凈化所述處理室的內(nèi)部。
12.如權(quán)利要求10所述的清洗方法，其中所述Cl2與所述TiAlN層反應(yīng)生成富鋁TiAlN 層，所述BCl3與所述TiAlN層反應(yīng)生成具有硼-氮元素的副產(chǎn)物，并且所述ClF3分解所述 具有硼-氮元素的副產(chǎn)物。
13.如權(quán)利要求10所述的清洗方法，其中在不破壞所述處理室的真空狀態(tài)下提供所述 第一、第二和第三氣體。
14.如權(quán)利要求10所述的清洗方法，其中以相同的流率提供所述第一、第二和第三氣 體，并且第一、第二和第三氣體的供應(yīng)時(shí)間的比率是2 1 0.6。
全文摘要
一種處理室的清洗方法，用以去除包含鋁和過渡金屬的氮化層，該氮化層附著在該處理室的內(nèi)表面上，所述方法包括通過向該處理室提供清洗氣體去除該氮化層，其中所述清洗氣體包括包含硼的第一氣體和包含氟的第二氣體。
文檔編號(hào)C23C16/44GK102097295SQ20101056457
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者姜城哲, 趙柄夏, 金胄龍 申請(qǐng)人:周星工程股份有限公司