CN102015131A - 向用于室清洁的远程等离子体快速供应氟源气体 - Google Patents

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Abstract

描述一种用于进行快速室清洁的系统和方法。使用F2作为RPS的源气体以形成用于室清洁操作的氟原子团，这种方式能够以快速的初始速度进行室清洁，而不需要使清洁气体的流速直线上升。这样的结果是清洁更快速并且清洁周期显著缩短。该系统和方法能用于半导体制造，特别是用于平板和太阳能光伏器件的制造。

Description

向用于室清洁的远程等离子体快速供应氟源气体
相关申请的交叉参考
本申请要求于2008年2月21日提交的美国专利申请第61/030,347号的优先权。
发明领域
本发明涉及在平板显示器(FPD)和光伏(PV)薄膜的制造工艺中使用氟气进行室清洁。
发明背景
在FPD和PV薄膜的生产中，需要对沉积室经常进行清洁。这种清洁步骤减少用于生产的可利用时间，因此增加了总体生产成本。
该清洁步骤的一个重大问题是可将源气体引入用于产生可引入室的氟原子团(fluorine radical)的远程等离子(remote plasma)体系统(RPS)的速度。如果氟源气体引入太快，一些氟源气体会使RPS中的氟等离子体熄灭。
用于产生氟原子团的常用源气体是三氟化氮(NF3)。但是，NF3存在上述问题，即如果NF3引入RPS中太快或以过大速度使流速直线上升会使等离子体熄灭。美国专利第6,374,831号提出这一问题，并确定1.67scc/sec2的限值为可将NF3流速提高到使RPS不熄灭的最大速度。这表示在实际设定值条件，NF3流速可以每秒约100sccm增量从零加速到达到所需的全流速。一种标准型RPS是Astron EX RPS，其最大流速为6,000sccm。因此，当使用这种RPS和NF3时，必须在60秒时间内使流速直线上升(ramp up)。此外，在流速直线上升期间，清洁速率小于所述最大速度。
美国专利第6,880,561号提出使用F2作为源气体，但是不使用RPS。不同的是，在该专利中，必须将室加热至高于450℃，用于进行清洁。这也增加该工艺的时间以及加热系统的附加成本。
因此，本领域仍需要改进用于FPD和PV薄膜制造的室清洁。
发明概述
本发明解决了上述问题并提供更快速的室清洁。具体地，本发明使用F2源气体与标准RPS例如Astron EX RPS，以产生氟原子团，进行室清洁。
附图简要描述
图1是根据本发明进行室清洁的系统的示意图。
优选实施方式的详细描述
本发明提供一种能比现有技术更快速的进行室清洁的系统和方法。具体地，本发明使用F2作为用于RPS的源气体，以形成用于室清洁操作的氟原子团。
通过使用F2可以克服现有技术的上述缺陷。具体地，不需要使F2流速直线上升。而是可以以RPS允许的最大速度的15-100％，优选80-100％的任意流速将F2引入RPS。这意味着可以显著减少进行室清洁的时间。
参考图1进一步描述本发明。图1显示根据本发明的系统的示意图，其中，该系统包括氩气源10、F2源20、RPS 30和室40。在操作时，首先将纯氩气在0.5-10乇压力下引入RPS，以产生等离子体。然后完全切断氩气流，并以最高为RPS 30允许的最大流速的100％将F2引入RPS 30。例如，当使用上述标准Astron EX RPS时，F2可以以6,000sccm的全流速引入。即不需要使流速直线上升过程。F2可以在0.5-100乇压力，优选0.5-3乇压力下引入。当根据本发明使用F2时，不会熄灭等离子体并且可以显著减少室清洁的时间。
本发明提供优于现有技术的几个优点。具体地，可以显著缩短室清洁时间。在一种试验情况，当根据本发明使用F2时，完成室清洁步骤的时间可以在50秒内，即大致所需的时间就是使用NF3时使流速直线上升至完全操作的时间。通过从开始就使用较高流速的F2，从清洁周期开始时就可以较快速率进行清洁，而不需要使F2流速直线上升。而可以以RPS允许的最大流速的15-100％，优选80-100％的任意流速，将F2引入RPS。
在清洁步骤开始使用全流速的清洁气体能在清洁周期开始时产生显著突然形成的氟原子团，在存在最大量要清洁的沉积物时在清洁周期开始时产生较大的清洁速率。此外，存在较高原子团浓度和最大量要清洁的沉积物的结果发生放热反应，该放热反应加热沉积物并加快清洁速度。不需要独立的加热系统用于该室。
本发明还能够便于优化清洁周期。例如，为了快速除去物料，清洁周期在很高的流速和压力条件下开始。但是，这样快速清洁通常表现出不能达到角落的均匀性差的问题。然后降低压力以改进均匀性。这种方式非常有效，因为在清洁过程开始时角落的沉积物较薄，因此在快速除去大部分的沉积物后能有效清洁除去角落的沉积物。例如，在清洁周期开始时，F2在1-100乇，优选1-50乇的高压力下引入，然后在接近该清洁周期结束时该压力降低至0.1-1乇。
通过利用本发明，以氩气开始等离子体，后面立即是高流速F2(和关闭氩气)，可以显著提高清洁速率。这意味着可以显著缩短进行室清洁的时间。此外，通过在开始时提供较高流速，从开始清洁周期时就能以全速进行清洁。本发明可供现有标准RPS和室设备之用，而不需要对结构或操作参数进行任何变化。
本发明提供优于现有技术的一些优点。具体地，不需要对清洁气体稀释，不需要使清洁气体的流速直线上升。此外，通过立即提供高流速清洁气体，初始的清洁速率较高，并且进行清洁的表面被加热，可进一步提高清洁速率。
本发明特别可用于生产平板和太阳能PV器件中使用的室(由于其尺寸)进行清洁。但是，本发明能应用于半导体制造工业的任何室清洁应用。本发明能用于清洁半导体制造中通常产生的几乎所有类型的沉积物，包括Si，W，Ti，SiN，SiO2等。
应当理解，上文所述的实施方式仅仅是示例性的，本领域的技术人员可以在不背离本发明精神和范围的前提下进行各种改变和改进。所有的这些改变和改进都包括在上述本发明的范围之内。此外，当本发明的各种实施方式可以组合提供所需的结果时，所揭示的所有实施方式不一定是可供选择的。

Claims (20)

1.一种进行室清洁的方法，该方法包括：
将氩气引入远程等离子体系统，该系统与要清洁的室连通，以在远程等离子体系统中引发和产生等离子体；
产生等离子体后，就立刻切断至远程等离子体系统的氩气流；
将F2气引入远程等离子体系统，以形成氟原子团；和
使用该氟原子团清洁室。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氩气在0.5-10乇压力下引入。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，F2气以该远程等离子体系统的最大流速能力的15-100％的流速引入。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，F2气以该远程等离子体系统的最大流速能力的80-100％的流速引入。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，F2气以该远程等离子体系统的最大流速能力的100％的流速引入。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，F2气在0.5-100乇压力下引入。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，F2气在0.5-3乇压力下引入。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在清洁周期开始时F2气在1-100乇压力下引入，并逐步降低至在该清洁周期结束时压力为0.1-1乇。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在清洁周期开始时F2气在1-50乇压力下引入，并逐步降低至在该周期结束时压力为0.1-1乇。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述室是半导体加工室。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，半导体加工室是用于制造平板或太阳能PV板的加工室。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从室清除的沉积物是Si，W，Ti，SiN或SiO2中的至少一种。
13.一种使用F2气对半导体加工室进行清洁的方法，其中清洁周期在少于1分钟内完成。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，清洁周期需要小于或等于50秒时间。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，使用加工室用于制造平板或太阳能PV板。
16.一种对半导体加工室进行清洁的方法，其中，在清洁周期开始时将用于产生清洁周期所用的氟原子团的源气体引入与加工室连通的远程等离子体系统，源气体流速为远程等离子体系统的最大流速能力的100％。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，源气体是F2气。
18.一种用于进行室清洁的装置，该装置包括：
与要清洁的室连通的远程等离子体系统；
与远程等离子体连通的氩气源；和
与远程等离子体连通的F2气源。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述室是半导体加工室。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述室用于制造平板或太阳能PV板。
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