本发明专利技术涉及用于从表面除去表面沉积物的等离子体清洗方法，例如除去用于制造电子设备的加工腔内部的沉积物。本发明专利技术还提供了具有优异的除去表面沉积物性能的气体混合物和活化的气体混合物。该方法包括活化含碳源或硫源、ＮＦ↓［３］以及任选氧源的气体混合物，以形成活化的气体，将活化的气体混合物与表面沉积物接触而除去表面沉积物，其中，活化的气体混合物起到钝化装置内表面而降低气相物种的表面复合速率的作用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于除去表面沉积物的方法，该方法使用的活化的气体 混合物是对包括氮源、碳或疏源以及任选氧源的气体混合物进行活化而
技术介绍
化学气相沉积反应器操作人员面临的 一 个问题之 一 是需要对腔进 行常规清洗而从腔壁和压盘上除去沉积物。由于腔在清洗周期内无法运 作，因此该清洗过程降低了腔的生产能力。清洗过程可包括如用活化的 清洗气体排出反应气和它们的替代物，然后使用惰性载气经过冲洗步骤 从腔中除去清洗气体。清洗气体通常是通过对内表面上积累的污染物进 行腐蚀而工作的，因此，在效用和商业应用方面，清洗气体的腐蚀速率 是一个重要的参数。据信现有的清洗气体由于其低的腐蚀速率限制了它 们的有效性。为了部分地消除这一限制，现有的气体需要在低效率的流 速下运作，例如在高流速下运作，从而占据了 CVD反应器整体操作成 本中的一大部分。而这又增加了 CVD晶片产品的生产成本。通过提高 气体压力来增加腐蚀速率的进一步尝试却导致了更低的腐蚀速率。这极有可能是由于在升高的压力下复合的增加导致气相物种减少而造成的。 侈'H口， Kastenmeier等在Journal of Vacuum Science & Technology A 16 (4 ) , 2047 ( 1998 )中披露了使用NF3和氧的混合物作为清洗气体来 腐蚀CVD腔内的氮化珪。K. J. Kim等在Journal of Vacuum Science & Technology B 22 ( 2) , 483 ( 2004)中披露了向全氟四氢呋喃和氧的混 合物中加入氮和氩来腐蚀CVD腔内的氮化硅。美国专利6,449,521披露 了用54%氧、40%全氟乙烷和6% NF3的混合物作为清洗气体来清洗CVD 腔内的二氧化硅沉积物。因此，本领域需要一种有效的清洗气体来降低 CVD反应器的操作成本，这种清洗气体能够降低CVD腔的整体操作成 本。专利技术综述6本专利技术提供了采用新型的清洗气体混合物和活化的清洁气体混合物来除去CVD反应器内部表面沉积物的有效方法。本专利技术的方法包括 但不限于以下步骤提供气体混合物，在远程腔内或在加工腔内活化气 体混合物以形成活化的气体混合物，其中，该气体混合物含有至少一种 选自由碳、硫、NF3以及任选氧源组成的组中的原子源，其中，氧:碳源 的摩尔比率至少为0.75:1;以及将活化的气体混合物与CVD反应器内的 表面沉积物接触。本专利技术的气体混合物包括但不限于至少一种无机氟 源、碳源气体或硫源，至少一种氮源，以及任选至少一种氧源。由气体 混合物产生的活化的气体混合物包括但不限于氟原子、氮原子、至少 一种选自由碳、硫以及任选氧组成的组中的原子的混合物。在本专利技术的 一种实施方式中，活化的气体混合物包括(基于原子的摩尔数)约60%-约75%的氟原子，约10%-约30%的氮原子，任选约0.4%-约15%的氧原 子，以及约0.3%-约15%的至少一种选自由碳、硫、任选载气组成的组 中的原子。附图说明图1是用于实施本方法的装置的示意图。图2是用于实施本方法的另一种装置的示意图。图3是在加工腔压力为5托以及不同晶片温度下各种组成的气体的 氮化硅腐蚀速率。图4是在加工腔压力为2托下，以各种组成的气体的氮化硅腐蚀速 率作为等离子体源压力的函数所绘制的图。图5是在加工腔压力为3托下，以各种组成的气体的氮化硅腐蚀速 率作为等离子体源压力的函数所绘制的图。图6是在加工腔压力为5托下，以各种组成的气体的氮化硅腐蚀速 率作为等离子体源压力的函数所绘制的图。图7是在加工腔压力为2托下，以不同温度下氮化硅腐蚀速率作为 等离子体源压力的函数所绘制的图。图8是在加工腔压力为3托下，以不同温度下氮化硅腐蚀速率作为 等离子体源压力的函数所绘制的图。图9是远程腔压力为2托时使用C2F6和C4Hg作为碳氟化合物的氮 化硅腐蚀速率的比较图。图IO是在远程腔压力为3托时用C2F6和C4Hs作为碳氟化合物的氮 化硅腐蚀速率的比较图。图11是在加工腔压力为5托以及不同晶片温度下，使用流速为 4800sccm的C2F6、氧和NF3的氮化硅腐蚀速率的比较图。图12是在加工腔压力为5托下，使用NF3和二氧化碳的不同气体 组成的氮化硅腐蚀图。图13是使用C2F6和CH4作为碳源气体的氮化硅腐蚀速率的比较图。图14是在比较不同气体组成下，氮化物腐蚀速率作为加工腔压力 函数的示图。图15是在比较不同气体组成下，氮化物腐蚀速率作为加工腔压力 函数的示图。专利技术详述这里所指的表面沉积物包括那些通常由化学气相沉积(CVD)或等 离子体增强化学气相沉积(PECVD)或类似过程沉积下来的材料。这样 的材料包括含氮的沉积物。这样的沉积物包括但不限于氮化硅、氮氧 化硅、碳氮化硅(SiCN)、氮硼化硅(SiBN),以及金属氮化物，例 如氮化钨、氮化钛或氮化钽。在本专利技术的一种实施方式中，表面沉积物 是氮化硅。在本专利技术的一种实施方式中，从用于制造电子设备的加工腔内部除 去表面沉积物。这样的加工腔可以是CVD腔或PECVD腔。本专利技术的其 他实施方式包括但不限于从金属除去表面沉积物、清洗等离子体腐蚀 的腔和从晶片上除去含氮薄膜。在一种实施方式中，本专利技术的方法包括活化步骤，其中，清洗气体 混合物在加工腔中或在远程腔中被活化。就该项应用的目的而言，活化 是指至少有效量的气体分子被充分分解成它们的原子，例如CF4气体将 被活化到充分分解并形成包含碳和氟原子的活化的气体(这在本领域也 称为等离子体)。活化可通过任何一种能够使大部分的供给气体发生离 解的能量输入方式来达到，这些方式如射电频率(RF)能量、直流电 (DC)能量、激光照射和微波能量。本专利技术的一种实施方式使用的是变 压器耦合的感应耦合的低频RF能量源，其中的等离子体具有环形构造， 并起到变压器输出方的作用。采用了低频RF功率后，就能够使用那些可增强与电容耦合相关的电感耦合的磁芯；这样可更有效地将能量转化 为等离子体而不会产生过多的限制远程等离子体源室内部寿命的离子 轰击。通常使用的RF功率具有低于1000KHz的频率。在本专利技术的另一 种实施方式中，功率源是远程微波、电容、或感应耦合的等离子体源。 而在本专利技术的又一种实施方式中，气体用辉光放电来活化。对清洗气体混合物的活化要用到足够强的功率并进行足够长时间， 以形成活化的气体混合物。在本专利技术的一种实施方式中，活化的气体混 合物具有至少约为3000 K的中性温度。获得等离子体的中性温度取决 于功率和气体混合物在远程腔中的停留时间。在 一 定的功率输入和条件下，中性温度将随着停留时间的增加而增高。在适当条件下(考虑到功 率、气体组成、气压和气体停留时间)，可获得至少约为6000 K的中 性温度。活化的气体可在加工腔之外但靠近加工腔的分离的远程腔中形成。 本专利技术中，远程腔是指等离子体可在其内生成的不同于清洗或加工腔的 腔，而加工腔是指在其内产生表面沉积物的腔。远程腔和加工腔之间通 过任何可进行从远程腔到加工腔传输活化的气体的装置连接。例如，用 于传输活化的气体的装置可包括短的连接管和C VD/PEC VD加工腔的喷 头。用于传输活化的气体的装置可进一步包括从远程等离子体源腔到加 工腔的直接管道。远程腔以及用于将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种活化的气体混合物，所述混合物包含：约６０％－约７５％的氟原子，约１０％－约３０％的氮原子，任选最高达约１５％的氧原子，以及约０．３％－约１５％的一种或多种选自由碳和硫组成的组中的原子。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：HH萨温，B白，JJ安，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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