CN113811401B - 使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法 - Google Patents

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Abstract

一种根据本发明的使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法包括：反应步骤，在反应腔室中通过使用等离子体处理的反应气体将在单晶硅基板上形成的非晶硅、多晶硅、氧化硅或氮化硅转化为包含六氟硅酸铵的反应物；转移步骤，将其上形成有所述反应物的所述硅基板转移到与所述反应腔室分开地设置的反应物去除腔室；以及反应物去除步骤，用通过在所述反应物去除腔室的上表面部分中形成的蒸汽供应端口供应的高温蒸汽喷射所述反应物，以使所述反应物蒸发，并且将所蒸发的反应物与所述高温蒸汽一起通过在所述反应物去除腔室的下表面部分中形成的排放端口排放。

Description

使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法
技术领域
本发明涉及一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，并且更具体地，涉及如下一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法：使用高温蒸汽在短时间段内使作为在干式清洁工艺期间产生的反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)被蒸发并去除，使得处理时间显著地缩短，解决了在去除反应物的过程中反应副产物附着到腔室的内壁并且成为基板的污染源的问题，增加了腔室本身的清洁周期，并且提高了生产率和硬件稳定性。
背景技术
在干式清洁方法中，等离子体干式清洁方法是其中使用等离子体活化反应物以使得使用在反应物与基板之间的化学或物理反应执行清洁的方法。
这种等离子体干式清洁方法具有选择性高的低温工艺的优点。另一方面，等离子体干式清洁方法存在的问题是由于因入射到基板上的离子的轰击而在基板的表面上产生损伤层，因此要求后续工艺来去除损伤层。
近来，作为解决以上问题的替代技术，引入了干式清洁技术，其中电介质、诸如氧化硅或氮化硅与气体或自由基反应以产生六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)固体层，并且然后加热并去除六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)固体层，如其中说明常规的干式清洁工艺的图1所示。
图2是说明包括在图1中说明的常规的干式清洁工艺中的反应物去除工艺的视图。
进一步参考图2，说明了在产生六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)固体层、即反应物的反应操作之后执行的使反应物蒸发的退火操作。在图2中，示意性地说明了其中六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)在100℃或更高的温度下蒸发并且六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)中的一些被吸附在腔室的内壁上的现象。
作为反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)通过与SiF4、2NH3和2HF在100℃或更高的温度下反应而被蒸发，并且所蒸发的反应物的组分由真空泵抽吸，但是一些组分被吸附在腔室的内壁上。
由于重复反应操作和退火操作以与作为要清洁的对象的基板的数量对应，因此吸附在腔室的内壁上的组分因工艺的重复而被固定为反应副产物并且污染基板。另外，当腔室中的压力改变时，所述组分变成颗粒，并且成为污染基板的主要因素。
同时，已知在干式清洁期间参与氧化物去除反应的氟原子具有高电负性，所以对基板表面的吸附能力高，因此在干式清洁中，在清洁之后余留的氟的量大于在湿式清洁中在清洁之后余留的氟的量。
由于残余的氟组分使基板的表面亲水并且使其他污染物牢固地吸附在基板的表面上(这成为降低在基板上形成的器件的质量的因素)，因此残余的氟组分是必然要去除的要素。然而，根据常规的退火方法，存在难以完全地去除残余的氟组分的问题。
另外，在常规的退火操作中，为了使反应物蒸发，必然需要将其上放置有基板的卡盘的温度维持在100℃或更高的温度处的一定时间段。在反应物的蒸发中，施加到基板的温度、在腔室内的压力以及反应物被蒸发所需的时间是重要的。特别地，当基板的温度增加到100℃或更高的温度时，反应物就会快速地蒸发，使得需要退火时间段来将基板的温度升高到100℃或更高的温度。退火时间段是显著地影响清洁工艺的生产率的因素。在其中通过加热卡盘来间接地加热基板的现有技术中，存在因退火时间段而限制生产率的问题。
[相关技术的文献]
[专利文献]
韩国专利申请公布号10-2009-0071368(2009年7月1日公布，名称：基板处理方法、基板处理设备和存储介质(SUBSTRATE PROCESSING METHOD,SUBSTRATE PROCESSINGAPPARATUS,AND STORAGE MEDIUM))
韩国专利登记号10-0784661(2007年12月5日登记，名称：制造半导体器件的方法(METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE))
发明内容
技术问题
本发明涉及提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中使用蒸汽在短时间段内使作为在干式清洁工艺期间产生的反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)被蒸发并去除，使得处理时间显著地缩短。
本发明还涉及提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中解决了在去除作为反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的过程中反应副产物附着到腔室的内壁并且成为基板的污染源的问题。
本发明还涉及提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中增加了腔室本身的被执行以去除附着并固定到腔室的内壁的反应副产物的清洁周期，使得降低了维护成本，并且提高了生产率和硬件稳定性。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面，提供了一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法。所述方法包括：反应操作，其中在反应腔室中使用等离子体处理的反应气体将在单晶硅基板上形成的非晶硅、多晶硅、氧化硅或氮化硅改变为含有六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的反应物；转移操作，其中将其上形成有所述反应物的所述硅基板转移到与所述反应腔室分开地设置的反应物去除腔室；以及反应物去除操作，其中通过所述反应物去除腔室的上表面部分中形成的蒸汽供应端口供应的高温蒸汽被喷射到所述反应物上，使得所述反应物蒸发，并且所蒸发的反应物与所述高温蒸汽一起通过所述反应物去除腔室的下表面部分中形成的排放端口排放。
所述反应物去除操作可包括：反应物蒸发操作，其中通过在设置在位于所述蒸汽供应端口与蒸汽供应单元之间的管道中的第三阀打开的状态下打开设置在位于所述第三阀与所述蒸汽供应单元之间的管道中的第四阀，将所述高温蒸汽通过所述蒸汽供应端口供应到所述反应物去除腔室中，使得所述反应物蒸发；以及第一排放操作，其中通过在所述第三阀和所述第四阀打开的状态下打开设置在位于所述排放端口与排放泵之间的管道中的第五阀，通过所述排放泵将存在于所述反应物去除腔室内的所蒸发的反应物和所述高温蒸汽通过所述排放端口强制地排放。
所述反应物去除操作还可包括第二排放操作，其中在执行所述第一排放操作之后，通过在所述第三阀和所述第四阀关闭的状态下打开设置在位于介于所述第三阀与所述第四阀之间的管道的分支点与所述排放泵之间的管道中的第六阀，通过所述排放泵将所述蒸汽的余留在所述管道中的组分强制地排放。
在所述反应物蒸发操作中，可将通过所述反应物去除腔室的所述上表面部分中形成的所述蒸汽供应端口供应的所述高温蒸汽通过被联接以与所述蒸汽供应端口连通的蒸汽喷射喷头的蒸汽喷射孔喷射到所述反应物上，使得所述反应物可被蒸发。
所述高温蒸汽的温度可在100℃至400℃的范围内。
所述高温蒸汽可包括去离子水和异丙醇(IPA)中的至少一种。
所述高温蒸汽还可包括氮气或惰性气体。
在其上放置所述硅基板的卡盘的加热温度可在80℃至200℃的范围内。
所述反应物去除腔室的内壁的加热温度可在80℃至150℃的范围内。
所述反应气体可至少包括HF和NH3或包括NF3和NH3。
发明的有益效果
根据本发明，可提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中使用蒸汽在短时间段内使作为在干式清洁工艺期间产生的反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)被蒸发并去除，使得处理时间显著地缩短。
另外，可提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中解决了在去除作为反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的过程中反应副产物附着到腔室的内壁并且成为基板的污染源的问题。
另外，可提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中增加了腔室本身的被执行以去除附着并固定到腔室的内壁的反应副产物的清洁周期，使得降低了维护成本，并且提高了生产率和硬件稳定性。
附图说明
图1是说明常规的干式清洁工艺的视图。
图2是说明包括在常规的干式清洁工艺中的反应物去除工艺的视图。
图3是说明根据本发明的实施例的使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法的视图。
图4是说明在本发明的实施例中的反应物去除操作的示例性配置的视图。
图5是概念性地说明执行根据本发明的实施例的使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法的示例性设备配置的视图。
图6是说明在本发明的实施例中的用于执行反应操作的示例性设备配置的视图。
图7是说明在本发明的实施例中的用于执行反应物去除操作的示例性设备配置的视图。
图8是说明图6和图7中说明的设备的阀的操作定时的视图。
具体实施方式
本说明书中公开的本发明的实施例的具体结构和功能描述仅仅是为了描述本发明的实施例的目的，并且本发明的实施例可以各种形式体现并且不被解释为限于在本说明书中描述的实施例。
虽然本发明的实施例可以各种方式进行修改并且采取各种替代形式，但是在附图中示出并在本说明书中详细地描述了其具体实施例。不旨在将本发明限制于所公开的特定形式。相反，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的修改、等效物以及替代形式。
应当理解，虽然本文可使用术语“第一”和“第二”等来描述各种要素，但是这些要素不受这些术语限制。术语仅仅是用于将一个要素与另一个要素进行区分。例如，第一要素可称为第二要素，并且类似地，第二要素可称为第一要素，而不脱离本发明的范围。
应当理解，当要素被称为“连接”或“联接”到另一个要素时，该要素可直接“连接”或“联接”到另一个要素，或者可存在中间元件。相反，当要素被称为“直接连接”或“直接联接”到另一个要素时，不存在中间元件。用来描述在要素之间的关系的其他词语应当以类似方式(即，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)解释。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如本文所使用，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式。还应理解，在本文使用时，术语“包含(comprise)”、“包含(comprising)”、“包括(include)”和/或“包括(including)”规定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。
除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应理解，术语(诸如在常用词典中定义的术语)应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确地如此定义。
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。
图3是说明根据本发明的实施例的使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法的视图，图4是说明在本发明的实施例中的反应物去除操作S30的示例性配置的视图，图5是概念性地说明执行根据本发明的实施例的使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法的示例性设备配置的视图，图6是说明在本发明的实施例中的用于执行反应操作S10的包括反应腔室1的示例性设备配置的视图，图7是说明在本发明的实施例中的用于执行反应物去除操作S30的包括反应物去除腔室3的示例性设备配置的视图，并且图8是说明图6和图7中说明的设备的阀的操作定时的视图。
参考图3至图8，根据本发明的实施例的使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法包括反应操作S10、转移操作S20和反应物去除操作S30。
首先，在反应操作S10中，执行以下工艺：在反应腔室1中使用等离子体处理的反应气体将在单晶硅基板W上形成的非晶硅、多晶硅、氧化硅或氮化硅改变为含有六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的反应物。
如下将参考图6给出反应操作S10的详细描述。
在反应腔室1的上表面部分中形成上供应端口11，并且在反应腔室1的下表面部分中形成排放端口12。
卡盘20是联接到反应腔室1的下表面部分并且在其上放置硅基板W的部件，在所述硅基板W上形成有氧化硅或氮化硅。
射频(RF)功率源30是向以下将描述的RF电极40供应用于产生等离子体的功率的部件。
RF电极40是联接到反应腔室1的上表面部分并且被施加RF功率的部件。
上喷头50联接到RF电极40以与在反应腔室1的上表面部分中形成的上供应端口11连通，并且在上喷头50中形成多个第一上喷射孔51以向下面向其中放置有基板W的位置。
下喷头60联接到位于反应腔室1的上表面部分和下表面部分之间的侧表面部分，并且在下喷头60中形成多个第一下喷射孔61以向下面向其中放置有基板W的位置。另外，下喷头60和RF功率源30共同地电接地。
反应气体供应单元70是通过在反应腔室1的上表面部分中形成的上供应端口11将反应气体供应到反应腔室1中的部件。
例如，由反应气体供应单元70供应的反应气体可至少包括HF和NH3或可包括NF3和NH3。
第一阀100设置在位于反应气体供应单元70与上供应端口11之间的管道中。
第二阀200设置在位于排放端口12与排放泵1000之间的管道中。
在示例性设备配置下，在反应操作S10中，通过在反应腔室1的上表面部分中形成的上供应端口11供应的反应气体由RF功率源30在位于RF电极40与下喷头60之间的等离子体产生区域中进行等离子体处理，并且被供应到硅基板W，使得氧化硅或氮化硅改变为含有六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的反应物。
如下将更具体地且示例性地描述反应操作S10。
在作为第一操作的反应操作S10中，将包含NF3和NH3的反应气体以等离子体状态电离。已知在所产生的离子中，HF2 -离子具有非常高的电离常数，使得HF2 -离子具有极好的反应性并且在氧化物去除反应中起到最大作用。
HF2 -离子与NH4F和HF产生有关，并且离子的类型和量根据NF3和NH3的混合比、压力、功率等而变化。
氧化物与HF2 -离子的反应式为SiO2+HF2 -+H+→SiF6 2-+2H2O、SiF6 2-+NH4 +→(NH4)2SiF6。
在反应操作S10中产生的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)与SiO2以1:1反应产生，并且以固相的形式存在于基板W的表面上，其体积为自身体积的3倍，并且在以下描述的反应物去除操作S30中，六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)由高温蒸汽蒸发并去除。
在转移操作S20中，执行以下工艺：将其上形成有反应物的硅基板通过转移腔室2转移到与反应腔室1分开地设置的反应物去除腔室3。
在反应物去除操作S30中，执行以下工艺：将通过反应物去除腔室3的上表面部分中形成的蒸汽供应端口31供应的高温蒸汽喷射到反应物上，使得反应物蒸发，并且将所蒸发的反应物与高温蒸汽一起通过反应物去除腔室3的下表面部分中形成的排放端口32排放。
例如，在反应物蒸发操作S32中，通过在反应物去除腔室3的上表面部分中形成的蒸汽供应端口31供应的高温蒸汽被配置为通过被联接以与蒸汽供应端口31连通的蒸汽喷射喷头90的蒸汽喷射孔91喷射到反应物上，使得反应物蒸发。
例如，如图4和图7所示，反应物去除操作S30可包括反应物蒸发操作S32、第一排放操作S34和第二排放操作S36。
在反应物蒸发操作S32中，通过在设置在位于蒸汽供应端口31与蒸汽供应单元80之间的管道中的第三阀300打开的状态下打开设置在位于第三阀300与蒸汽供应单元80之间的管道中的第四阀400，执行以下工艺：将高温蒸汽通过蒸汽供应端口31供应到反应物去除腔室3中，使得反应物蒸发。
在第一排放操作S34中，通过在第三阀300和第四阀400打开的状态下打开设置在位于排放端口32与排放泵2000之间的管道中的第五阀500，执行以下工艺：通过排放泵2000将存在于反应物去除腔室3内的所蒸发的反应物和高温蒸汽通过排放端口32强制地排放。
在第二排放操作S36中，通过在第三阀300和第四阀400关闭的状态下打开设置在位于介于第三阀300与第四阀400之间的管道的分支点与排放泵2000之间的管道中的第六阀600，执行以下工艺：通过排放泵2000将蒸汽的余留在管道中的组分强制地排放。
如下将参考图7给出反应物去除操作S30的详细描述。
在反应物去除腔室3的上表面部分中形成蒸汽供应端口31，并且在反应物去除腔室3的下表面部分中形成排放端口32。
卡盘20是联接到反应物去除腔室3的下表面部分并且在其上放置单晶硅基板W的部件，在所述单晶硅基板W上形成有非晶硅、多晶硅、氧化硅或氮化硅。
蒸汽喷射喷头90联接到反应物去除腔室3的上表面部分以与在反应物去除腔室3的上表面部分中形成的蒸汽供应端口31连通，并且在蒸汽喷射喷头90中形成多个蒸汽喷射孔91以向下面向其中放置有基板W的位置。
蒸汽供应单元80是将高温蒸汽通过在反应物去除腔室3的上表面部分中形成的蒸汽供应端口31供应到反应物去除腔室3中的部件。
第三阀300设置在位于蒸汽供应单元80与在反应物去除腔室3的上表面部分中形成的蒸汽供应端口31之间的管道中。
第四阀400设置在位于第三阀300与蒸汽供应单元80之间的管道中。
第五阀500设置在位于排放端口32与排放泵2000之间的管道中。
第六阀600设置在位于介于第三阀300与第四阀400之间的管道的分支点与排放泵2000之间的管道中。
在示例性设备配置下，在反应物去除操作S30中，将通过反应物去除腔室3的上表面部分中形成的蒸汽供应端口31供应的高温蒸汽通过蒸汽喷射喷头90的蒸汽喷射孔91喷射到反应物上，使得反应物蒸发，并且将所蒸发的反应物与高温蒸汽一起通过反应物去除腔室3的下表面部分中形成的排放端口32排放。
如下将更具体地且示例性地描述反应物去除操作S30。
上述反应操作S10中产生的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)与SiO2以1:1反应产生，并且以固相的形式存在于基板W的表面上，其体积为自身体积的3倍，并且在反应物去除操作S30中，六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)由高温蒸汽蒸发并去除。
在反应物的去除中，常规的技术存在的问题是花费大量时间将基板的温度升高到特定温度。例如，为了产生反应物，在其上放置了基板的卡盘的温度为30℃的情况下，当执行退火操作时，基板温度仅在至少一分钟之后才能从30℃升高到100℃或更高以使得反应物被去除。因此，存在晶片的温度的升高时间增加以使得工艺处理时间增加并且生产量减少的问题。
然而，与常规的技术不同，在本发明的实施例中，通过供应高温蒸汽来去除反应物，并且因此基板W上的反应物通过与蒸汽的反应而立即蒸发。反应时间在几秒内，并且反应物立即被排放到反应物去除腔室3外部。
例如，由蒸汽供应单元80供应的高温蒸汽的温度优选地在100℃至400℃的范围内。当高温蒸汽的温度如上所述设定时，可防止蒸汽在使用蒸汽去除反应物的过程中液化，并且可提高反应物的去除速率，并且同时，可防止在基板W上形成的元件的特性由于过高的温度而劣化。
例如，由蒸汽供应单元80供应的高温蒸汽可包括去离子水和异丙醇(IPA)中的至少一种，并且还可包括氮气或惰性气体。
作为一个具体示例，高温蒸汽可包括：1)仅蒸发的去离子水，2)蒸发的去离子水与氮气或惰性气体的混合物，3)仅蒸发的IPA，4)蒸发的IPA与氮气或惰性气体的混合物，5)蒸发的去离子水与IPA的混合物，或者6)加入蒸发的去离子水与IPA的混合物中的氮气或惰性气体。
例如，卡盘20的加热温度可设定在80℃至200℃的范围内。当卡盘20的加热温度设定在上述范围内时，可防止蒸汽在使用蒸汽去除反应物的过程中液化，并且可提高反应物的去除速率。
例如，反应物去除腔室3的内壁的加热温度可设定在80℃至150℃的范围内。当反应物去除腔室3的内壁的加热温度设定在上述范围内时，可减少所蒸发的反应副产物附着到反应物去除腔室3的内壁上。
当所蒸发的反应副产物被允许附着到反应物去除腔室3的内壁上并且当重复地执行相同工艺操作时，附着到反应物去除腔室3的内壁上的反应副产物逐渐地变成粗颗粒，并且成为在未来污染基板W的表面的因素。
然而，根据本发明的实施例，反应物去除腔室3的内壁的加热温度设定在80℃至150℃的范围内，使得减少所蒸发的反应副产物附着到反应物去除腔室3的内壁上，并且同时，反应物通过高温蒸汽喷射方法蒸发并且然后被立即地排放到外部，并且因此可防止反应副产物固定到反应物去除腔室3的内壁并且然后在未来成为基板W的污染源的问题。
在下文中，将另外地参考图8结合设备描述使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法的具体操作，图8说明了图6和图7中说明的设备的阀的操作定时。
进一步参考图8，首先，在第一阀100打开的状态下，执行以下工艺：将反应气体通过在反应腔室1的上表面部分中形成的上供应端口11供应到反应腔室1中，使得产生反应物。当然，在这种情况下，用于等离子体产生的RF功率被施加到以上已经描述的RF电极40。
接着，通过在第一阀100关闭且反应气体供应被阻断的状态下打开第二阀200，通过排放泵1000将在反应物产生之后余留在反应腔室1中的反应气体等通过在反应腔室1的下表面部分中形成的排放端口12排放。
接着，通过在第三阀300打开的状态下打开第四阀400，执行以下工艺：将高温蒸汽通过在反应物去除腔室3的上表面部分中形成的蒸汽供应端口31供应到反应物去除腔室3中，使得反应物蒸发。
接着，通过在第三阀300和第四阀400打开的状态下打开第五阀500，执行以下工艺：通过排放泵2000将存在于反应物去除腔室3内的所蒸发的反应物和高温蒸汽通过排放端口32强制地排放到外部。
如上所述，与常规的技术不同，当使用高温蒸汽去除反应物时，在基板W上的反应物与蒸汽反应并且被立即蒸发。蒸发反应时间在几秒内，通过排放泵2000将所蒸发的反应物和蒸汽在其在反应物去除腔室3内固化之前通过排放端口32强制地排放到外部。
接着，通过在第三阀300和第四阀400关闭的状态下打开第六阀600，执行以下工艺：通过排放泵2000将蒸汽的余留在管道中的组分强制地排放到外部。通过以上工艺，可防止蒸汽的余留在管道内的组分固化并且腐蚀该管道的问题。
如以上详细地描述的，根据本发明，可提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中使用蒸汽使作为在干式清洁工艺期间产生的反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)在短时间段内蒸发并去除，使得处理时间显著地缩短。
另外，可提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，其中解决了在去除作为反应物的六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的过程中反应副产物附着到腔室的内壁并且成为基板的污染源的问题。
另外，可提供一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁设备，其中增加了腔室本身的被执行以去除附着并固定到腔室的内壁的反应副产物的清洁周期，使得降低了维护成本，并且提高了生产率和硬件稳定性。
[附图标记的描述]
1：反应腔室
2：转移腔室
3：反应物去除腔室
11：上供应端口
12、32：排放端口
13：侧供应端口
20：卡盘
30：RF功率源
31：蒸汽供应端口
40：RF电极
50：上喷头
51：第一上喷射孔
60：下喷头
61：第一下喷射孔
62：第二下喷射孔
70：反应气体供应单元
80：蒸汽供应单元
90：蒸汽喷射喷头
91：蒸汽喷射孔
100：第一阀
200：第二阀
300：第三阀
400：第四阀
500：第五阀
600：第六阀
1000、2000：排放泵
S10：反应操作
S20：转移操作
S30：反应物去除操作
S32：反应物蒸发操作
S34：第一排放操作
S36：第二排放操作
W：硅基板

Claims (7)

1.一种使用等离子体和蒸汽的干式清洁方法，所述方法包括：
反应操作，其中在反应腔室中使用等离子体处理的反应气体将在单晶硅基板上形成的非晶硅、多晶硅、氧化硅或氮化硅改变为含有六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的反应物；
转移操作，其中将其上形成有所述反应物的所述硅基板转移到与所述反应腔室分开地设置的反应物去除腔室；以及
反应物去除操作，其中通过所述反应物去除腔室的上表面部分中形成的蒸汽供应端口供应的高温蒸汽被喷射到所述反应物上，使得所述反应物蒸发，并且所蒸发的反应物与所述高温蒸汽一起通过所述反应物去除腔室的下表面部分中形成的排放端口排放，
其中，所述反应物去除操作包括：
反应物蒸发操作，其中通过在设置在位于所述蒸汽供应端口与蒸汽供应单元之间的管道中的第三阀打开的状态下打开设置在位于所述第三阀与所述蒸汽供应单元之间的管道中的第四阀，将所述高温蒸汽通过所述蒸汽供应端口供应到所述反应物去除腔室中，使得所述反应物蒸发；
第一排放操作，其中通过在所述第三阀和所述第四阀打开的状态下打开设置在位于所述排放端口与排放泵之间的管道中的第五阀，通过所述排放泵将存在于所述反应物去除腔室内的所蒸发的反应物和所述高温蒸汽通过所述排放端口强制地排放；以及
第二排放操作，其中在执行所述第一排放操作之后，通过在所述第三阀和所述第四阀关闭的状态下打开设置在位于介于所述第三阀与所述第四阀之间的管道的分支点与所述排放泵之间的管道中的第六阀，通过所述排放泵将所述蒸汽的余留在所述管道中的组分强制地排放，
其中，在所述反应物蒸发操作中，通过所述反应物去除腔室的所述上表面部分中形成的所述蒸汽供应端口供应的所述高温蒸汽通过被联接以与所述蒸汽供应端口连通的蒸汽喷射喷头的蒸汽喷射孔喷射到所述反应物上，使得所述反应物蒸发。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述高温蒸汽的温度在100℃至400℃的范围内。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述高温蒸汽包括去离子水和异丙醇(IPA)中的至少一种。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述高温蒸汽还包括氮气或惰性气体。
5.如权利要求1所述的方法，其中在其上放置所述硅基板的卡盘的加热温度在80℃至200℃的范围内。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述反应物去除腔室的内壁的加热温度在80℃至150℃的范围内。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述反应气体至少包括HF和NH3或包括NF3和NH3。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7393409B2 (ja) * 2021-12-24 2023-12-06 株式会社Kokusai Electric クリーニング方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100568104B1 (ko) * 2003-08-26 2006-04-05 삼성전자주식회사 반도체 기판 세정 장치 및 세정 방법
KR100696378B1 (ko) * 2005-04-13 2007-03-19 삼성전자주식회사 반도체 기판을 세정하는 장치 및 방법
KR100780353B1 (ko) * 2006-11-27 2007-11-30 삼성전자주식회사 기판의 건식 세정공정
KR100784661B1 (ko) 2006-12-26 2007-12-12 피에스케이 주식회사 반도체 소자의 제조방법
JP5016351B2 (ja) * 2007-03-29 2012-09-05 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム及び基板洗浄装置
KR100904719B1 (ko) * 2007-04-03 2009-06-29 주식회사 소로나 박막 코팅 장치 및 방법
JP5374039B2 (ja) 2007-12-27 2013-12-25 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置及び記憶媒体
JP2010225847A (ja) * 2009-03-24 2010-10-07 Tokyo Electron Ltd 真空処理装置，減圧処理方法，基板処理方法
KR101132568B1 (ko) * 2010-05-06 2012-04-05 주식회사 테스 흄 발생없이 패턴을 형성하는 방법
JP5707144B2 (ja) * 2011-01-18 2015-04-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置のドライクリーニング方法及び金属膜の除去方法
JP2015211156A (ja) * 2014-04-28 2015-11-24 東京エレクトロン株式会社 ドライクリーニング方法及びプラズマ処理装置
KR101730147B1 (ko) * 2015-07-23 2017-05-12 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US10358715B2 (en) * 2016-06-03 2019-07-23 Applied Materials, Inc. Integrated cluster tool for selective area deposition
KR102003361B1 (ko) * 2017-09-19 2019-07-24 무진전자 주식회사 인시튜 건식 세정 방법 및 장치
KR101981738B1 (ko) * 2017-09-19 2019-05-27 무진전자 주식회사 기판 처리 방법 및 장치

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