CVD系统排气口的原位清洗技术方案

本发明专利技术的各个实施例涉及使用ＣＶＤ来形成膜层的方法与装置。一个或多个方法与装置实施方式包括打断允许聚合物在ＣＶＤ装置的排气管线中生成的键和／或防止其形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 一般涉及清洗化学气相沉积(CVD)排气系统，尤其涉及原位 清洗CVD系统中的聚合性污染物的方法。现有技木在CVD处理期间，沉积气体被释放入腔室内以在所处理基板的表面 上形成薄膜层。在此种CVD工艺中，沉积腔室内的某些区域上(例如， 腔室壁)也会出现不希望发生的沉积。虽然这些沉积气体中个别分子在腔 室内的滞留时间相对较短，但是，也只有少部分释入腔室中的分子会在 沉积过程中被消耗掉且沉积在晶片或是腔室壁上。在用CVD在晶片上形成层的半导体制造工艺期间，如果所注入的处 理气体只会在晶片表面上沉积，将是完美的，但是，实际情况是，某些 气体分子会略过晶片表面而沉积在处理室表面。某些未消耗掉的气体分 子则会和已部分反应的化合物及反应副产物 一起通过排气管线而被真空 抽离处理腔室。废气中尚有多种化合物仍处于高度反应状态和/或含有会 在排气管线中形成不合需要沉积物的残余物或颗粒物质。在美国应用材 料公司制造的一种处理腔室(例如，Epi Centura⑥)中，处理气体的温度 在离开处理腔室后随着处理进气排气管线中后会遽降，导致排气插入件、 排气盖以及至少最开始的4英尺排气管线会出现涂层。除了上述的物质 外， 一般还会观察到半透明黏稠液体式的涂层物质，带有类似蜂蜜般的 黏稠性质。视工艺条件以及排气管线位置的不同，浓缩的排气副产物可 显现为从不透明的白到不透明的黄到不透明的红椋色。当浓缩的排气副 产物为不透明时，其显现为固态。 一般认为半透明的液体一旦暴露到周 围环境下之后，会即刻反应以形成为不透明的白色物质。因此，堆积在排气管线中的液体及固体会带来一些问题。首先，此5类堆积物会影响安全，因为在标准、定期清洗操作中，排气管线会被暴 露在周围环境下，而当真空密封被打破时，通常会引燃这类自燃性物质(pyrophoric substance)。其次，如果排气管线中沉积了足够量的物质后， 若没有适当清洗的话，会使得排气管线以及与其相关联的真空泵被阻塞。 即使有定期清洗，堆积物也会干扰真空泵的正常运作，并大幅缩短真空 泵的使用寿命。此外，这些固体物会从排气管线中回冲到处理腔室中， 导致腔室污染。如果这些半透明液体被快速暴露在空气下，即可出现爆 炸性反应。为了避免这些问题，需定期清洗排气管线的内表面以移除这些沉积 物。在标准腔室清洗操作中执行此程序来移除腔室壁及腔室中类似区域 上不需要的沉积物。常见的腔室清洗技术包括使用蚀刻气体(例如，氟) 来移除腔室壁和其它区域上的沉积物。可将蚀刻气体引入到腔室中并形 成等离子体，以使蚀刻气体可和沉积物反应并将其从腔室壁上移除。这类清洗程序通常在每 一 晶片或数个晶片的沉积步骤之间来进行。自腔室壁上移除沉积物其实相当简单，因为等离子体在腔室内邻近 沉积物的区域产生。但是，移除排气管线中的沉积物就没有这么容易了， 因为排气管线系位在处理腔室的下游。在一固定时段内，相较于排气管 线中的点来说，大部分处理腔室中的点可与蚀刻剂中更多的氟原子接触。 因此，在一固定时段内，可通过清洗过程充分地清洗处理腔室，但类似 的沉积物则仍会留存在排气管线中。为了尝试充分地清洗排气管线，可增加清洗操作的持续时间。但是， 增加清洗操作的时间却是不合需要的，因为会增加设备的停工期，此将 不利地影响晶片的产出率。此外，这类残余物可被清除的程度仅及于清 洗处理中被排放入排气管线中的反应物可与管线中残余物反应的程度。 在某些系统与应用中，排出反应物的滞留时间并不足以到达排气管线的 末端甚或中间部分。在这些系统与应用中，其残余物的推积是更值得关 注的问题。已设计了多种不同装置来便于清洗这类排气管线。已被用来清洗排气管线的一种方式是藉由使气体转向进入收集腔室中，而使排气流中的 颗粒物质在到达真空泵之前，先被捕获在颗粒物质无法轻易逸出的收集 腔室中。依赖这种技术的装置提供收集腔室的可拆卸门或类似入口 ，从 而一旦有足够量的物质堆积在该腔室内时，即可将其轻易地移除。 一般 来说，在清洗此收集腔室期间，可暂时关闭基板沉积系统，由此限制或 降低系统的晶片产出率。另 一种被用来清洗排气管线的方式依赖于一种刷洗系统，其使用等 离子体增强的CVD技术来从废气中提取出反应性组分，以作为电极表面 上的膜层沉积。此刷洗系统被设计成可最大地移除作为固态膜的反应物， 并使用大面积螺旋电极。此螺旋电极被容纳在可拆卸的罐中，其放在靠 近排气管线末端介于吹气泵和机械泵之间的位置。待电极上累积了足够 量的固态废物后，即将该罐移除以丟弃并置换。现有技术方法中的问题是该系统必须依赖于电极的大表面积来提供 收集所沉积固体的区域。为容纳此具有大表面积的电极，系统体积变得 相当大。此外，操作此现有技术系统的成本也相当高，因为那些可移除 的罐是必须可置换、且恰当处理的可弃物品。此外，该刷洗系统系位在 真空排气管线开始部分的下游处，因此无法确保可移除累积在此部分管 线中的粉状材料与颗粒性物质。另 一种被用来清洗排气管线的方式是使用偶尔被称作使用点反应器(point of use reactor)的方式。使用点反应器使用加热器匣来使处理腔室 中的过量气体反应。此使用点反应器的最高温度约为500°C，且其反应 副产物会留在排气管线中。此使用点反应器对减压沉积来说不够有效， 因为所生成的聚硅会导致明显的颗粒物生成。再一种被用来清洗排气管线的方式涉及将粉末残余物和其它颗粒物 捕获在收集腔室中并用形成在反应腔室下游的等离子体将其移除。来自 等离子体的组分反应形成可容易从排气管线抽出的气体产物。此转换过 程依赖于在捕获颗粒的区域中由蚀刻气体形成的等离子体，且此类装置 有时候被称为下游等离子体装置(Downstream Plasma Apparatus)或简称"DPA"。关于此装置及其方法的数个示例在美国专利No. 6,194,628 中公开，其全文并入本文作为参考。此设备的一种实施例在美国专利No. 6,194,628号中公开，该设备包括一线圈，其环绕由容器腔所限定的气 体通道。该线圈连接至一 RF电源，该电源用来将气体通道内颗粒物质 和残余物的分子激发成为等离子体状态。此类设备的商用版的RF电源 使用高频RF功率和含氟气体(例如，三氟化氮)来化学蚀刻排气沉积物。 在美国专利No. 6,194,268中描述的电源频率范围的上限为200 MHz, 而在美国专利No. 6,194,268的实验设计中使用的频率则是13.56 MHz。 使用含氟气体的 一潜在问题是其与反应器中材料间的兼容性、因清洗处 理所产生的有毒废弃物的丢弃、以及如果未加以适当处理其对设备可能 产生的伤害。因此，需要提供可有效且完整地清洗半导体处理系统内排气管线的 方法与设备。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及清洗例如半导体处理腔室的化学气相沉积 (CVD)处理室的排气管线的方法与装置。其它实施例则涉及包括清洗设 备的CVD处理装置与方法。在一实施例中，提供一CVD设备，其包括CVD反应腔室，该CVD 反应腔室内包含基板支撑件和气体分配系统，该气体分配系统用以将气 体引入反应腔室内；排气管线，连接至该反应腔室，用以自该反应腔室 中移除气体；以及一设备，用以防止聚合物在该排气管线中生成。在一 个或多个实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止聚合物在ＣＶＤ反应腔室的排气管线中形成的方法，包括：　使从所述ＣＶＤ反应腔室排出的气体流经下游腔室，所述下游腔室可产生打断或防止形成聚合物的键的能量，以防止聚合性物质在所述排气管线中形成。

【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：DK卡尔森，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]