CN116235113A - 等离子体腔室中的灰分比恢复方法 - Google Patents
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Abstract
一种恢复等离子体处理腔室中的灰分比的方法包括将基板定位在处理腔室的处理容积中，其中基板具有形成在基板上的氯化硅残留物。此方法进一步包括从基板蒸发氯化硅残留物。此方法进一步包括在处理容积中的一个或多个内部表面上沉积经蒸发的氯化硅。此方法进一步包括将经沉积的氯化硅暴露于氧化环境，以将经沉积的氯化硅转换成氧化硅钝化层。此氧化环境可包括含氧等离子体、氧自由基、或前述物的组合。
Description
技术领域
本发明大体上关于在半导体处理系统中实施的方法，并且更具体地关于增加等离子体处理腔室的服务区间的方法。
背景技术
集成电路的形成涉及在基板中或在基板上相继地形成或沉积多层导电层和绝缘层。蚀刻处理可用于形成在层中的几何图案或用于层之间的电气接触的通孔。通常的蚀刻处理包括湿式蚀刻和干式蚀刻(诸如，等离子体蚀刻)，在湿式蚀刻中使得一种或多种化学试剂直接接触基板。
各种类型的等离子体蚀刻处理包括等离子体蚀刻、反应离子蚀刻以及反应离子束蚀刻。在这些等离子体蚀刻处理中的许多等离子体蚀刻处理中，气体首先通过气体分配板(GDP)而导入反应腔室，然后由气体产生等离子体。等离子体中的离子、自由基、和电子与基板上的层材料化学反应以形成残留产物，其留下基板的表面，并且因此从基板蚀刻材料。由气体分配板分配的气体不仅提供自由基与离子的来源，也可被用于影响横向蚀刻速率。
在执行蚀刻处理之前，基板通常被涂覆有抗蚀剂(例如，光刻胶)层，此抗蚀剂被图案化，并且此图案通过蚀刻而转移至下方层-以图案化抗蚀剂层作为蚀刻掩模。许多的这种蚀刻处理在基板上留下抗蚀剂和蚀刻后残留物，其必须在下一个处理步骤之前被移除或剥离。已被用于光刻胶剥离的一种技术是等离子体灰化的技术。
在等离子体灰化期间，可远程地或原位地形成等离子体。在远程或下游等离子体灰化处理中，远程地形成等离子体，并且气相的自由基经由气体分配板被递送进入等离子体腔室的处理区。在原位等离子体灰化处理中，处理气体经由气体分配板进入处理区，然后在处理区中产生等离子体。等离子体腔室中的气体分配板可能被逐渐地污染。例如，涂覆在气体分配板上的挥发反应产物和副产物(例如，耐火金属)可能会造成阻碍气体分配板的气体流动开口。这致使处理漂移(process drift)和不佳的基板之间的可重复性。此外，涂覆气体分配板的挥发物质与副产物会促进灰化处理期间的氧再结合。随着气体分配板的污染程度增加，灰分比(ash rate)相应地承受劣化。此劣化可高达90％且通常是在气体分配板的清洗之间可被处理的基板的数目的限制因子。因此，由于清洗之间的时间减少，使产量受到影响且增加持有的成本。
清洗气体分配板通常涉及使腔室软停止(ramp down)以及移除气体分配板以用于清洗。然而，此方法通常非常耗时，因为其涉及破坏真空、替换气体分配板、以及使处理状态产能提升(ramp up)以继续处理。一种延长清洗之间的时间的方法是在已经处理一个或多个基板之后的特定清洗操作期间，通过气体分配板提供清洗气体。然而，执行清洗操作耗费时间，其中基板无法被处理并且昂贵的侵蚀性气体也攻击和劣化腔室部件。因此，清洗气体的使用限制产率和处理产量。
因此，存在着对于降低腔室零件(例如，气体分配板)的污染的需求。
发明内容
本公开大体上关于在半导体处理系统中实施的方法，并且更具体地关于增加等离子体处理腔室的服务区间的方法。
在一个方面中，提供了一种方法。此方法包括将基板定位在处理腔室的处理容积中，其中基板具有形成在其上的氯化硅残留物。此方法进一步包括从基板蒸发氯化硅残留物。此方法进一步包括在处理容积中的一个或多个内部表面上沉积经蒸发的氯化硅。此方法进一步包括将经沉积的氯化硅暴露于氧化环境以将经沉积的氯化硅转换成氧化硅钝化层。
实现可包括下列各项中的一项或多项。从基板蒸发氯化硅残留物包括将基板加热至至少200℃的温度。氧化环境包括氧化等离子体、氧化反应物、或前述物的组合。氧化环境包括含氧等离子体、氧自由基、或前述物的组合。通过激励在远程等离子体腔室中的包括含氧气体的气体混合物来形成氧自由基。含氧气体包括选自氧、水蒸气、臭氧、一氧化二氮、或前述物的组合的氧化剂。气体混合物进一步包括选自氮、氩、氦、或前述物的组合的添加剂。从基板蒸发氯化硅残留物包括在氧与氮的气体混合物中加热基板。将经沉积的氯化硅暴露于氧化环境进一步包括将基板维持在至少200℃的温度。氧与氮的流动比例是约10:1。一个或多个腔室表面的至少一部分具有沉积在其上的耐火金属，并且氧化硅钝化层形成在耐火金属上方。耐火金属选自钨与钛。一个或多个腔室表面中的至少一者由铝、不锈钢、或前述物的组合形成。一个或多个腔室表面包括气体分配板的表面。
在另一方面中，提供了一种方法。此方法包括将具有暴露的含硅表面的基板暴露于包括含氯气体的蚀刻气体混合物，以在暴露的含硅表面上形成氯化硅残留物。此方法进一步包括将基板定位在等离子体处理腔室的处理容积中。此方法进一步包括加热基板以从暴露的含硅表面蒸发氯化硅残留物并且在处理容积内的一个或多个内部腔室表面上沉积氯化硅残留物。此方法进一步包括将氯化硅暴露于氧化环境以转换氯化硅残留物，以在等离子体处理腔室的处理容积中的一个或多个内部表面上方形成氧化硅钝化层。
实现可包括下列各项中的一项或多项。从基板蒸发氯化硅残留物包括将基板加热至至少200℃的温度。氧化环境包括氧化等离子体、氧化反应物、或前述物的组合。氧化环境包括含氧等离子体、氧自由基、或前述物的组合。通过激励在远程等离子体腔室中的包括含氧气体的气体混合物来形成氧自由基。含氧气体包括选自氧、水蒸气、臭氧、一氧化二氮、或前述物的组合的氧化剂。气体混合物进一步包括选自氮、氩、氦、或前述物的组合的添加剂。从基板蒸发氯化硅残留物包括在氧与氮的气体混合物中加热基板。将经沉积的氯化硅暴露于氧化环境进一步包括将基板维持在至少200℃的温度。氧与氮的流动比例是约10:1。一个或多个腔室表面的至少一部分具有沉积在其上的耐火金属，并且氧化硅钝化层形成在耐火金属上方。耐火金属选自钨与钛。一个或多个腔室表面的至少一者由铝、不锈钢、或前述物的组合形成。一个或多个腔室表面包括气体分配板的表面。
在又另一方面中，提供了一种方法。此方法包括将具有暴露的含硅表面的基板定位在等离子体处理腔室的第一处理容积中。此方法进一步包括将基板暴露于包括含氯气体的蚀刻气体混合物以在暴露的含硅表面上形成氯化硅残留物。此方法进一步包括将基板传递至远程等离子体处理腔室的第二处理容积。此方法进一步包括加热基板以将氯化硅残留物从暴露的含硅表面蒸发至定位在第二处理容积中的气体分配板上。此方法进一步包括将气体分配板上的氯化硅残留物暴露于氧化环境以转换氯化硅残留物，以在气体分配板上方形成氧化硅钝化层。
实现可包括下列各项中的一项或多项。从基板蒸发氯化硅残留物包括将基板加热至至少200℃的温度。氧化环境包括氧化等离子体、氧化反应物、或前述物的组合。氧化环境包括含氧等离子体、氧自由基、或前述物的组合。通过激励在远程等离子体腔室中包括含氧气体的气体混合物来形成氧自由基。含氧气体包括选自氧、水蒸气、臭氧、一氧化二氮、或前述物的组合的氧化剂。气体混合物进一步包括选自氮、氩、氦、或前述物的组合的添加剂。从基板蒸发氯化硅残留物包括在氧与氮的气体混合物中加热基板。将经沉积的氯化硅暴露于氧化环境进一步包括将基板维持在至少200℃的温度。氧与氮的流动比例是约10:1。一个或多个腔室表面的至少一部分具有沉积在其上的耐火金属，并且氧化硅钝化层形成在耐火金属上方。耐火金属选自钨与钛。一个或多个腔室表面的至少一者由铝、不锈钢、或前述物的组合所形成。一个或多个腔室表面包括气体分配板的表面。
在另一方面中，非瞬态计算机可读取媒介具有存储在其上的指令，当由处理器执行时，指令致使处理以执行上述设备和/或方法的操作。
附图说明
通过参照其中的一些实现绘示在随附附图中的实现，可获得简短总结于上的实现的更具体说明，以此方式可详细地理解本发明的上述特征。然而，将注意到随附附图仅绘示本公开的典型实现且因而不被当作限制本公开的范围，由于本公开可允许其他等效实现。
图1描绘根据本公开的一个或多个实现的改善等离子体处理腔室中的灰分比的方法的流程图。
图2A-图2E描绘根据本发明的一个或多个实现的灰分比恢复处理的一系列的示意横截面视图。
图3描绘根据本公开的一个或多个实现的可以在执行本文所述方法中使用的等离子体处理腔室的示例的示意图表。
图4描绘根据本发明的一个或多个实现的可用于执行本文所述方法的整合处理系统的示意平面图。
图5A是描绘关于干净气体分配板对污染气体分配板的灰分比行为的绘图。
图5B是描绘关于污染气体分配板对经过根据本文所述方法处理的气体分配板的灰分比行为的绘图。
为了易于理解，尽可能已使用相同附图标记指代附图中共同的相同组件。构想到一个实现的组件与特征可被有利地并入其他实现中，而不需进一步说明。
具体实施方式
下方的说明书描述恢复等离子体处理腔室中的灰分比的方法。某些细节在下方的说明书与图1-图5B中说明，以提供本发明的各种实现的完整理解。描述通常与等离子体灰化处理和等离子体蚀刻处理相关联的周知结构与系统的其他细节并不在下方的说明书中阐述，以避免不必要地混淆各种实现的说明。
显示在附图中的许多细节、尺度、角度和其他特征仅说明特定实现。因此，在不背离本公开的精神或范围的情况下，其他实现可具有其他细节、部件、尺度、角度和特征。此外，可在没有之后所说明的特征中的一些特征下实行本发明的进一步实现。
虽然可实行本文所述的实现的特定设备并未被设限，但在通过加州圣克拉拉的应用材料公司所贩卖的
ETCH系统、/>
ETCH系统、或/>
AP系统中实行实现是特别有益的。此外，其他可取得的蚀刻系统也可从本文所述的实现获益。半导体设备的上述清单仅为说明性，并且其他蚀刻反应器和非蚀刻设备(诸如CVD反应器、或其他半导体处理设备)也可根据本教示而被合适地修改。
在一些金属蚀刻应用中，具有形成在其上的光刻胶和/或碳掩模的金属堆叠在电容耦合或感应耦合等离子体腔室中被蚀刻。晶片接着移动至下游等离子体腔室，在下游等离子体腔室中通过氧自由基灰化光刻胶和/或碳掩模。然而，由于存在于晶片上的残留金属副产物，下游等离子体腔室的气体分配板通常变得被残留金属副产物污染。
目前，维持下游等离子体腔室中的灰化性能受限于无晶片清洗和实际地开启腔室以交换受污染零件。然而，使用O2/N2/Ar气体的无晶片清洗通常无法移除积聚的金属副产物并且交换腔室零件需要腔室停机时间并损失产量，例如，在一些情况中持续12小时或更久。
在本公开的一些实现中，首先使用基于含氯气体的处理蚀刻裸硅晶片。基于含氯气体的处理造成在硅晶片上氯化硅(例如，SiClx，其中x＝1至4)副产物烟雾的形成。硅晶片接着移动至下游等离子体腔室，下游等离子体腔室处高基座温度从晶片的表面蒸发SiClx副产物烟雾并且在腔室零件的经金属污染表面(例如，气体分配板的表面)上沉积SiClx副产物。下游等离子体腔室中的氧化环境将氯化硅副产物转换成氧化硅(例如，SiOx，其中x＝1至2)层，其形成在经金属污染表面上方。在灰化恢复处理之后，氧再结合速率变得更加类似于干净气体分配板的氧再结合速率，并且因此恢复灰分比。在一些实例中，通过将500个裸晶片循环通过本文所述的灰化恢复处理，相较于干净气体分配板，可恢复90％的原始灰分比。有利地，本公开的灰化恢复处理通过在使用含有形成在载体晶片上的氯化硅副产物的载体晶片的受污染腔室表面上方的原位氧化硅层形成来恢复灰分比，其消除开启腔室以交换受污染腔室零件的需求。
图1描绘根据本公开的一个或多个实现的改善等离子体处理腔室中的灰分比的方法100的流程图。图2A-图2E描绘根据本公开的一个或多个实现的方法100的一系列的示意横截面视图。虽然方法100与图2A-图2E被论述于在等离子体处理腔室中的气体分配板上形成的污染物(例如金属污染物)上方形成氧化硅钝化层的上下文中，应理解方法100可用于在其他类型的腔室零件上方以及在其他类型的处理腔室中形成氧化硅钝化层。
方法100通过将基板210定位在由第一等离子体处理腔室214所限定的第一处理容积212中开始于操作110，如图2A所示。基板210具有暴露的含硅表面216。基板210可以是半导体晶片。基板210可以是硅晶片，例如，200-mm晶片、300-mm晶片、或450-mm晶片。含硅表面216可包括材料，诸如裸硅、硅、应变硅、非晶硅、经掺杂硅、经掺杂非晶硅、多晶硅、或经掺杂多晶硅。第一等离子体处理腔室214可形成感应耦合等离子体、电容耦合等离子体和远程等离子体中的至少一者。在一个示例中，第一等离子体处理腔室214是可从加州圣克拉拉的应用材料公司取得的
蚀刻腔室。构想到包括那些来自其他制造商的其他处理腔室可也被调适以实行本公开的实现。
方法100继续于操作120，其中基板210暴露于含氯气体以在暴露的含硅表面216上形成氯化硅(SiClx)副产物(例如，氯化硅残留物)，如图2B所示。含氯气体可以是氯气(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、前述物的组合、等等。在一个实现中，操作120以从约20sccm至约1,000sccm(例如，从约40sccm至约200sccm)的速率提供氯，任选地以0sccm至200sccm的速率提供氮(N2)，并且任选地以从约0sccm至约100sccm的速率提供CF4。进一步，操作120施加从约300W至约3,000W(例如，从约400W至约1,000W)的等离子体功率以及从约0W至约500W(例如，从约50W至约300W)的偏压功率，并且将基板温度维持于从约0℃至约200℃、从约20℃至约100℃，并且将反应腔室中的压力维持于从约2毫托至约300毫托(例如，从约10毫托至约100毫托)。在一个示例中，提供100sccm的速率的Cl2、100sccm的速率的N2、35sccm的速率的CF4、700W的等离子体功率、100W的偏压功率、50℃的基板温度、以及40毫托的压力。
方法100继续于操作130，其中在真空下将在暴露的含硅表面216上具有氯化硅(SiClx)副产物的基板210传递至由第二等离子体处理腔室224限定的第二处理容积222，如图2C所示。在一个示例中，在真空下使用整合处理平台的机器人(例如，整合处理系统400的机器人430，如图4所示)传递基板210。
第二等离子体处理腔室224可被配置以形成感应耦合等离子体、电容耦合等离子体和远程等离子体中的至少一者。第二等离子体处理腔室224包括一个或多个内部表面，例如，定位在第二处理容积222中的气体分配板226。一个或多个腔室表面可由铝、不锈钢、石英、或前述物的组合形成。一个或多个腔室表面的至少一部分具有形成在其上的污染物。例如，气体分配板226具有形成在其上的污染物层228。在一个示例中，污染物是选自钨与钛的耐火金属。
在一个示例中，第二等离子体处理腔室224是远程等离子体腔室，诸如，例如，
腔室。远程等离子体反应器可以是射频等离子体被限制在其中的等离子体反应器，使得仅有反应中性粒子被允许进入处理腔室的处理容积。这种限制方案排除基板或形成在基板上的电路的等离子体相关损害。在/>
腔室中，基板的背侧可由石英卤素灯辐射地加热或被电阻地加热或使用热传递(例如，循环通过晶片支撑件的冷却剂)而冷却，使得基板的温度可维持在20℃至450℃。反应器的显著特征在下文参照图3来简述。
方法100继续于操作140，其中氯化硅(SiClx)副产物从基板210的暴露的含硅表面216被蒸发，如图2D所示。在一些实现中，从基板210蒸发氯化硅副产物包括将基板210加热至至少200℃的温度。在一个示例中，基板210被加热至从约200℃至约300℃的温度，例如约250℃。经蒸发的氯化硅(SiClx)副产物沉积在第二处理容积222中的一个或多个腔室表面上方。例如，如图2D所示，经蒸发的SiClx副产物形成在污染物层228的上方。在一些实现中，在含氧环境中(例如，氧与氮的气体混合物)执行操作140。
在一些实现中，在含氧气体(例如，氧、臭氧、水蒸气、一氧化二氮(N2O)、氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、等等)和任选的添加剂(例如，氮、氩、氦、及类似物)的气体混合物中将基板210加热至约250℃。在一个实例中，气体混合物包括氧与氮。可以以从约8:1至约12:1(例如，约10:1)的流动比例提供氧与氮。在一个示例中，氧与氮分别以约5,000sccm与约500sccm(例如，以约10:1的O2:N2流动比例)的流率被提供至腔室。可以以大于1托的压力提供氧与氮持续约10-20秒的持续时间。
方法100继续于操作150，其中将经沉积的氯化硅暴露于氧化环境以将经沉积的氯化硅转换成氧化硅钝化层，如图2E所示。氧化环境可包括例如氧化等离子体、氧化反应物、或前述物的组合。氧化等离子体可包括含氧等离子体。可通过激发处理容积内的含氧气体“原位地”形成氧化等离子体。氧化反应物可包括例如氧自由基和/或氧离子。氧化反应物可以是远程等离子体的部分。氧化反应物可由远程等离子体反应器的等离子体源的来源气体形成。
在一些实现中，在操作150，氯化硅副产物暴露于由远程等离子体反应器的等离子体源(例如，远程等离子体处理系统300的远程等离子体源306)的来源气体形成的氧化反应物。可通过将氧气通过质量流量控制器供应至远程等离子体源306来形成远程产生的氧化等离子体，远程等离子体源306将氧激发成等离子体。在一些实现中，远程等离子体源306包括离子过滤器，当等离子体朝向由气体分配板320所限定的气体混合容积322扩散时，离子过滤器从等离子体移除诸如O+的氧离子。由此，主要地，中性氧自由基O*作为经激发的氧化物质被递送进入处理腔室302的处理容积324。替代的中性氧自由基包括O2 *的经激发原子态。远程等离子体源可能不是完全有效的，所以一些中性未激发O2分子也可能到达处理容积324。在其他实现中，氧化等离子体包括氧自由基与氧离子两者。
在一个示例中，操作150提供来源气体，其包含分别以从约1,000至约9,000sccm的流率提供的氧和从约100sccm至约900sccm的流率提供的氮，例如，O2:N2流量比例为约10:1。进一步，操作150以从约200kHz至约600kHz施加从约3,000W至约5,000W以形成远程等离子体，同时将基板温度维持在从至少约150℃至约400℃，并且将处理腔室中的气体压力维持在从约0.5托至约2托。操作150的持续时间可为大体上约15秒至60秒。
在另一示例中，操作150提供约3,500sccm的O2和约350sccm的N2(即，O2:N2流量比例为约10:1)，约5,000W的等离子体功率、约250℃的基板温度、约0.7托的气体压力、以及例如20秒的持续时间。
在一些实现中，经沉积的钝化层230是二氧化硅(或含氧化硅物质)。氧化等离子体可维持直到钝化层230被沉积至目标厚度，例如，从约
至约/>
例如，从约/>
至约/>
方法100可周期地执行或以任何期望间隔执行，诸如在批量灰化期间的每25至250个基板(或1至10RF小时)执行，以改善运转之间的一致性，而不显著地影响整体产量。也已发现方法100的周期性能也可将灰化处理的产量限制延伸至在需要标准完整腔室清洗处理之前连续不断至少约2,000至6,000个基板。
图3描绘可在执行方法100的部分中使用的远程等离子体处理系统300的一个示例的示意图表。例如，操作140与操作150可在远程等离子体处理系统300中执行。远程等离子体处理系统300可为
系统，其可从加州圣克拉拉的应用材料公司取得。提供远程等离子体处理系统300的特定实现以说明本公开，并且不应被用于限制本公开的范围。远程等离子体处理系统300包括处理腔室302、远程等离子体源306和系统控制器308。
处理腔室302大体上为真空容器，其包括第一部分310与第二部分312。在一个实现中，第一部分310包括基板基座304、侧壁316与真空泵314。第二部分312包括盖318与气体分配板(喷淋头)320，其限定气体混合容积322与处理容积324。盖318与侧壁316大体上由金属(例如，铝(Al)、不锈钢等等)形成且电气耦合至接地参考360。
基板基座304支撑在处理容积324内的基板(晶片)326。基板326可以是如本文描述的具有形成在基板210上的氯化硅残留物的基板210。在一个实现中，基板基座304包括辐射热源(诸如气体填充灯328)以及嵌入式电阻加热器330与导管332。导管332将冷却水从来源334提供至基板基座304的背侧。基板326座落在基板基座304的表面327上。气体传导将热从基板基座304传递至基板326。基板326的温度可控制在约20℃与400℃之间。
真空泵314与形成在处理腔室302的侧壁316或底壁317中的排气端口336耦接。真空泵314用于维持处理腔室302中的期望气体压力，以及从处理腔室302排出处理后气体和其他挥发化合物。在一个实现中，真空泵314包括节流阀338以控制处理腔室302中的气体压力。
处理腔室302也包括用于保持和释放基板326、检测处理的终点、内部诊断等等的常规系统。这种系统被集合地描绘在图3中作为支持系统340。
远程等离子体源306包括电源346、气体面板344和远程等离子体腔室342。在一个实现中，电源346包括射频(RF)产生器348、调谐组件350、和施加器352。RF产生器348能够以约200kHz至600kHz频率产生约200W至6,000W。施加器352感应耦合至远程等离子体腔室342以将RF功率感应耦合至处理气体(或气体混合物)364以在腔室中形成等离子体362。在此实现中，远程等离子体腔室342具有环状几何位形(toroidal geometry)，其限制等离子体并且促进自由基物质的有效产生以及降低等离子体的电子温度。在其他实现中，远程等离子体源306可为微波等离子体源。
气体面板344使用导管366以将处理气体364递送至远程等离子体腔室342。气体面板344(或导管366)可包括质量流量控制器和关闭阀以控制供应至远程等离子体腔室342的各个单独气体的气体压力和流率。在等离子体362中，处理气体364被离子化并且解离以形成反应物质。
反应物质通过盖318中的入口端口368被引导进入气体混合容积322。为了最小化对于基板326上的装置的充电等离子体损害，在气体通过气体分配板320中的多个开口370到达处理容积324之前，处理气体364的离子物质在气体混合容积322内实质上被中和化。
系统控制器308包括中央处理器(CPU)354、存储器356和支持电路358。CPU 354可以是在工业设定中使用的任何形式的通用计算机处理器。软件程序可存储在存储器356中，诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘或硬盘、或其他形式的数字存储。支持电路358常规地耦接至CPU 354并且可包括高速缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源等等。
当由CPU 354执行时，软件程序将CPU转变成特定目标计算机(控制器)308，其控制远程等离子体处理系统300，使得处理根据本公开来执行。软件程序也可由位于远程等离子体处理系统300的远程的第二控制器(未示出)存储和/或执行。
在操作中，基板326定位在处理腔室302的处理容积324中的基板基座304上。基板326具有形成在其上的氯化硅(SiClx)残留物。使用电阻加热器330加热基板326以从基板326蒸发氯化硅残留物。经蒸发的氯化硅沉积在处理容积324中的气体分配板320上。氧化等离子体形成在远程等离子体源306中，并且在远程等离子体源306中形成的氧化反应物(例如氧自由基和/或氧离子)经由气体分配板320被递送至处理容积324。沉积在气体分配板320上的氯化硅残留物暴露于氧化环境以将经沉积的氯化硅残留物转换成形成在气体分配板320上的氧化硅钝化层。
图4描绘可以在执行方法100的部分中使用的整合处理系统400的顶部平面视图。整合处理系统400可以是可从加州圣克拉拉的应用材料公司取得的
整合处理系统。提供整合处理系统400的特定实现以说明本公开，并且不应被用于限制本公开的范围。
整合处理系统400大体上包括装载锁定腔室422A、装载锁定腔室422B(统称为装载锁定腔室422)、处理腔室410、处理腔室412、处理腔室414、处理腔室416、处理腔室420、以及机器人430。装载锁定腔室422保护整合处理系统400的真空传递腔室428免于大气污染物。机器人430使用叶片434以在装载锁定腔室422与处理腔室之间传递基板。处理腔室中的至少一者是上文关于操作110与操作120描述的等离子体蚀刻腔室。此外，一个或多个处理腔室可以是上文关于操作130-150和图3描述的远程等离子体腔室。任选地，处理腔室中的至少一者可以是退火腔室或其他热处理腔室。整合处理系统400也可包括其他类型的处理腔室和/或至处理系统的接口。此外，整合处理系统400可包括一个或多个外部测量腔室418，外部测量腔室418使用例如工厂接口424的终端426而连接至整合处理系统400。工厂接口424是大气压力接口，其用于在各种处理腔室和半导体制造处理中的制造区之间传递具有处理前晶和处理后晶片的盒子。
系统控制器436耦接至整合处理系统400的各模块并控制整合处理系统400的各模块。大体上，系统控制器436使用整合处理系统400的模块和设备的直接控制，或者通过控制与这些模块和设备相关联的计算机，控制整合处理系统400的操作的所有方面。在操作中，系统控制器436启用来自个别模块与设备的反馈以优化基板产量。
系统控制器436包括中央处理器(CPU)438、存储器440、和支持电路442。CPU 438可以是可以在工业设定中使用的的任何形式的通用计算机处理器中的一者。支持电路442常规地耦接至CPU 438，并且可包括高速缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源等等。当由CPU 438执行时，软件程序将CPU转变成专用计算机控制器。软件程序也可被位于整合处理系统400的远程的第二控制器(未示出)存储和/或执行。
根据本公开的用于移除含卤素残留物的整合处理系统400的可能配置的一个示例包括两个装载锁定腔室(腔室422)、PRECLEAN IITM腔室(腔室410)、
腔室(腔室414)，三个/>
腔室(腔室412、416和420)以及测量腔室(腔室418)。
图5A是描绘关于干净气体分配板对污染气体分配板的灰分比行为的绘图510。如绘图510所描绘，由于在生产100RF小时之后的钛污染，关于污染气体分配板的灰分比显著地下降。
图5B是描绘关于污染气体分配板对经过根据本文所述方法处理的气体分配板的灰分比行为的绘图520。如绘图520所描绘，在将污染气体分配板暴露于本文所述的恢复方法3RF小时之后，相较于图5A所示的干净气体分配板，经恢复的气体分配板恢复其原始灰分比的几乎90％。
本公开的实现可包括以下优点中的一者或多者。本公开的灰化恢复处理通过在使用含有形成在载体晶片上的氯化硅副产物或残留物的载体晶片的在受污染腔室表面上方的原位氧化硅层形成来恢复灰分比，其消除开启腔室以交换受污染腔室零件的需求。这降低腔室停机时间和损失产量，其增加腔室的服务区间。
本说明书中所描述的实现和所有的功能性操作可实现在数字电子电路中，或在计算机软件、固件、或硬件中，包括本说明书中公开的结构手段及其结构等效物，或其组合。本文所述的实现可实现为一种或多种非瞬时计算机程序产品(即，一种或多种有形地嵌入在机器可读取储存装置中的计算机程序)用于由数据处理设备执行，或控制数据处理设备的操作，数据处理设备例如可编程处理器、计算机、或多个处理器或计算机。
本说明书所述的处理和逻辑流程可由一种或多种可编程处理器来执行，可编程处理器实行一种或多种计算机程序以通过对输入数据操作并产生输出来执行功能。此处理和逻辑流程也可由例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的专用逻辑电路来执行，并且设备也可实现为例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)的专用逻辑电路。
术语“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有的设备、装置和机器，包括作为示例的可编程处理器、计算机、或多个处理器或计算机。除了硬件之外，此设备可包括创造用于所讨论的计算机程序的执行环境的编码，例如，构建处理器固件、协议堆栈、数据库管理系统、操作系统、或前述物的一者或多者的组合的编码。适用于执行计算机程序的处理器作为示例包括通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何类型的数字计算机的任一种或多种处理器。
适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读取介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，作为示例包括半导体存储器装置，例如，EPROM、EEPROM和闪存装置；磁盘，例如，内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD ROM与DVD-ROM盘。此处理器与存储器可由专用逻辑电路增补或被并入专用逻辑电路。
当引出本公开或示例方面或其实现的组件时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“该(the)”和“所述(said)”旨在意指存在一个或多个此组件。
术语“包含”、“包括”和“具有”旨在为包含式且意指除了列出的组件之外可存在额外组件。
虽然前述内容关于本公开的实现，但在不背离本公开的基本范围下，可构想出本公开的其他与进一步实现，并且本公开的范围由之后的权利要求确定。
Claims (20)
1.一种方法，包含：
将基板定位在处理腔室的处理容积中，其中所述基板具有形成在所述基板上的氯化硅残留物；
从所述基板蒸发所述氯化硅残留物；
在所述处理容积中的一个或多个内部表面上沉积经蒸发的氯化硅；以及
将所述经沉积的氯化硅暴露于氧化环境，以将所述经沉积的氯化硅转换成氧化硅钝化层。
2.如权利要求1所述的方法，其中从所述基板蒸发所述氯化硅残留物包含：将所述基板加热至至少200℃的温度。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述氧化环境包含含氧等离子体、氧自由基、或前述物的组合。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包含：通过激励远程等离子体腔室中的包含含氧气体的气体混合物来形成所述氧自由基。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述含氧气体包含氧化剂，所述氧化剂选自氧、水蒸气、臭氧、一氧化二氮、或前述物的组合。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述气体混合物进一步包含添加剂，所述添加剂选自氮、氩、氦、或前述物的组合。
7.如权利要求1所述的方法，其中从所述基板蒸发所述氯化硅残留物包含：在氧与氮的气体混合物中加热所述基板。
8.如权利要求7所述的方法，其中将所述经沉积的氯化硅暴露于所述氧化环境进一步包含：将所述基板维持在至少200℃的温度。
9.如权利要求7所述的方法，其中氧与氮的流动比例为约10：1。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个腔室表面的至少一部分具有沉积在所述部分上的耐火金属，并且所述氧化硅钝化层形成在所述耐火金属上方。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个腔室表面中的至少一者由铝、不锈钢、或前述物的组合形成。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个腔室表面包含气体分配板的表面。
13.一种方法，包含以下步骤：
将具有暴露的含硅表面的基板暴露于包含含氯气体的蚀刻气体混合物，以在所述暴露的含硅表面上形成氯化硅残留物；
将所述基板定位在等离子体处理腔室的处理容积中；
加热所述基板以从所述暴露的含硅表面蒸发所述氯化硅残留物并且在所述处理容积内的一个或多个内部腔室表面上沉积所述氯化硅残留物；以及
将所述氯化硅暴露于氧化环境以转换所述氯化硅残留物，以在所述等离子体处理腔室的所述处理容积中的所述一个或多个内部表面上方形成氧化硅钝化层。
14.如权利要求13所述的方法，其中从所述基板蒸发所述氯化硅残留物包含：将所述基板加热至至少200℃的温度。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述氧化环境包含氧自由基，并且通过激励远程等离子体腔室中的包含含氧气体的气体混合物来形成所述氧自由基。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述含氧气体包含氧化剂，所述氧化剂选自氧、水蒸气、臭氧、一氧化二氮、或前述物的组合。
17.一种方法，包含：
将具有暴露的含硅表面的基板定位在等离子体处理腔室的第一处理容积中；
将所述基板暴露于包含含氯气体的蚀刻气体混合物，以在所述暴露的含硅表面上形成氯化硅残留物；
将所述基板传递至远程等离子体处理腔室的第二处理容积；
加热所述基板以将所述氯化硅残留物从所述暴露的含硅表面蒸发至定位在所述第二处理容积中的气体分配板上；以及
将所述气体分配板上的所述氯化硅残留物暴露于氧化环境以转换所述氯化硅残留物，以在所述气体分配板上方形成氧化硅钝化层。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述氧化环境包含含氧等离子体、氧自由基、或前述物的组合。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述气体分配板的至少一部分具有沉积在所述部分上的耐火金属，并且所述氧化硅钝化层形成在所述耐火金属上方。
20.如权利要求17所述的方法，其中从所述基板蒸发所述氯化硅残留物包含：在氧与氮的气体混合物中加热所述基板。
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