CN1332064C

CN1332064C - 降低沉积反应室腔体内氟残留的方法

Info

Publication number: CN1332064C
Application number: CNB031556930A
Authority: CN
Inventors: 林辉巨
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: CN1590582A

Abstract

本发明提供一种降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，包括下列步骤：(a)提供沉积反应装置，沉积反应装置包括沉积反应室腔体、远端等离子体产生器、及射频功率产生器，远端等离子体产生器以第一管线与沉积反应室腔体耦接，射频功率产生器与沉积反应室腔体电性耦接；(b)通入含氟气体至远端等离子体产生器以产生含氟等离子体，经由第一管线自远端等离子体产生器导入含氟等离子体至沉积反应室腔体；及(c)通入含氢气体至远端等离子体产生器以产生含氢等离子体，经由第一管线自远端等离子体产生器导入含氢等离子体至沉积反应室腔体，并启动射频功率产生器。

Description

降低沉积反应室腔体内氟残留的方法

发明所属的技术领域

本发明涉及一种清洁沉积反应室残留物的方法，特别涉及一种在利用含氟气体等离子体除去沉积反应室的附着物后，同时利用射频功率产生器及远端等离子体产生器产生含氢气体等离子体以清除氟离子残留的方法。

背景技术

在基底上形成结构层的步骤中，化学气相沉积法(chemical vapordeposition，CVD)是一种经常被使用的方法，对基底进行沉积反应后，结构层即会形成于基底的表面上，并且，沉积的速度会随着沉积反应室内的温度升高而加快，结构的厚度会随着沉积的进行时间而增厚。然而，因为沉积反应室的腔体(chamber)表面的温度会随着沉积反应室内的温度而升高的缘故，沉积反应室的腔体表面亦会被沉积一结构层。

以下，尤其利用等离子体辅助化学气相沉积法在基底上顺应性形成二氧化硅层的步骤为例来进行说明。

请参考图1，图1是显示已知的沉积反应装置。沉积反应装置包括沉积反应室腔体101、射频(RF)功率产生器、远端等离子体产生器、及抽气泵(pump)。沉积反应室腔体101内具有上电极102、下电极103、及支撑架104，下电极103置于支撑架104上。上电极102及下电极103由射频(radiationfrequency，RF)功率产生器所控制，且射频功率产生器与上电极102及下电极103间分别以导线连接。远端等离子体产生器以中空管线105与沉积反应室腔体101连接，中空管线105用以将远端等离子体产生器产生的等离子体输入沉积反应室腔体101中。抽气泵以中空管线与沉积反应室腔体101连接，用以将沉积反应室腔体101腔内的气体抽出。将反应气体通入沉积反应室腔体101，再开启射频功率产生器使反应气体通过射频形成等离子体。

首先，在放入基底之前，利用成膜用含硅制程气体作为先驱物(precursor)，先在无基底的情况下，在沉积反应室腔体101中进行一次等离子体辅助化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)步骤，以在沉积反应室腔体101的腔内表面形成沉积层，沉积层可以隔绝后续制程中所产生的部分污染物以减少污染，此步骤即称为前沉积步骤(pre-deposition)。

接着，将基底放置入沉积反应室腔体101中的下电极103上，并以成膜用含硅制程气体作为先驱物，于沉积反应室腔体101中进行等离子体辅助化学气相沉积步骤，以在基底上形成一层二氧化硅层。在沉积二氧化硅的过程中，二氧化硅除了会在晶圆上沉积之外，也会在沉积反应室腔体101的腔内表面或其内的零件上沉积。这些不需要的沉积残留物会成为微粒的来源，而造成后续所沉积的晶圆有缺陷。因此，在将基底自沉积反应室腔体101内移除之后，有必要对于沉积反应室作定期清洗的工作。

清洗反应室的方法可分为湿蚀刻清洗和原地清洗(in situ cleaning；又称干蚀刻清洗)两种。进行湿蚀刻清洗必须使反应室破真空，以溶剂来溶解沉积残留物。干蚀刻清洗为目前常被使用的清洗方法，反应室不需破真空，通常是使用清洗气体的等离子体来与残留物反应。

干蚀刻清洗的方法主要是利用含氟气体作为清洗气体，一般为氟碳化物气体(nuorocarbon gas)如四氟甲烷(CF₄)或六氟乙烯(C₂F₆)，或者是目前业界所普遍使用的清洗气体三氟化氮(NF₃)，输送入沉积反应室腔体101内，并启动射频功率产生器以形成氟离子等离子体，以让氟离子与沉积反应室腔体101的腔内表面及其内的零件上的附着物反应，并以抽气泵将气体抽出，以改善沉积残余物的问题。为了增进干蚀刻清洗的效率，目前已广泛利用远端等离子体产生器将作为清洗气体的含氟气体形成等离子体，并导入沉积反应室腔体101内，以使用高效率等离子体清洁沉积反应室腔体101。

虽然利用三氟化氮作为清洗气体来对沉积反应室腔体101进行干蚀刻清洗时，氟离子可有效除去在等离子体辅助化学气相沉积步骤中所残留的沉积残余物，但是进行干蚀刻清洗的氟离子会残留于沉积反应室腔体101内及相连的中空管线105中形成含氟残留物106，并会对后续制程造成污染。

因此在干蚀刻清洗步骤之后，将含氢气体如氢气(H₂)作为反应气体输送至沉积反应室腔体101内，并启动射频功率产生器以形成氢离子等离子体，以让氢离子与沉积反应室腔体101腔内残留的氟离子有效结合，并以抽气泵将气体抽出，以降低氟离子对后续制程的污染。

因为目前是利用射频功率产生器将作为反应气体的氢气解离，以形成氢离子等离子体，并充满于沉积反应室腔体101中，使氢离子等离子体充分与氟离子结合来降低氟离子残留于腔体内，但是，在利用远端等离子体产生器将作为清洗气体的含氟气体形成等离子体，并将等离子体通过中空管线105导入沉积反应室腔体101内以使用高效率等离子体清洁沉积反应室腔体101的步骤中，中空管线105内的管线表面亦会有氟离子存在，但是却无法被通过射频功率产生器形成的氢离子等离子体所除去，导致中空管线105内有氟离子残留，如此一来，将会对后续制程产生污染，除了影响制程条件而降低制程稳定性之外，亦可能自沉积反应室内掉落于基底上造成无法挽救的缺陷，例如闸极线短路。因此，除去沉积步骤及清洗时所产生的副产品(by-product)显得相当重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通过同时使用射频功率产生器及远端等离子体产生器产生含氢气体等离子体以降低沉积反应室腔体内氟残留的方法。

根据上述目的，本发明提供一种降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，包括下列步骤：(a)提供沉积反应装置，沉积反应装置包括沉积反应室腔体、远端等离子体产生器，远端等离子体产生器以管线与沉积反应室腔体耦接；(b)通入含氟气体至远端等离子体产生器，且启动远端等离子体产生器以产生含氟等离子体，并经由管线自远端等离子体产生器导入含氟等离子体至沉积反应室腔体；及(c)通入含氢气体至远端等离子体产生器，且启动远端等离子体产生器以产生含氢等离子体，并经由管线自远端等离子体产生器导入含氢等离子体至沉积反应室腔体。

根据上述目的，本发明再提供一种降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，包括下列步骤：(a)提供沉积反应装置，沉积反应装置包括具有支撑架的沉积反应室腔体、远端等离子体产生器、射频功率产生器、及抽气泵，远端等离子体产生器以第一管线与沉积反应室腔体耦接，射频功率产生器与沉积反应室腔体电性耦接，及抽气泵以第二管线与沉积反应室腔体耦接；(b)于沉积反应室腔体内进行第一次沉积步骤以在沉积反应室腔体内的表面形成第一沉积层；(c)提供基底，基底放置于支撑架上，并对基底进行第二次沉积步骤，以在基底表面形成第二沉积层；(d)移出基底后，通入含氟气体至远端等离子体产生器，且启动远端等离子体产生器以产生含氟等离子体，并经由第一管线自远端等离子体产生器导入含氟等离子体至沉积反应室腔体以进行第一次清洗；及(e)通入含氢气体至远端等离子体产生器，且启动远端等离子体产生器以产生含氢等离子体，并经由第一管线自远端等离子体产生器导入含氢等离子体至沉积反应室腔体，同时启动射频功率产生器，以对沉积反应室腔体进行第二次清洗。

图示简单说明

图1是显示已知的沉积反应装置。

图2是显示本发明的沉积反应装置。

图3是显示本发明所提供的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法的流程图。

符号说明

101、201～沉积反应室腔体；

102、202～上电极；

103、203～下电极；

104、204～支撑架；

105、205～中空管线；

106～含氟残留物。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

请同时参考图2及图3，图2是显示本发明的沉积反应装置；图3是显示本发明所提供的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法的流程图。

沉积反应装置包括沉积反应室腔体201、射频(RF)功率产生器、远端等离子体产生器、及抽气泵。沉积反应室腔体201内具有上电极202、下电极203、及支撑架204，下电极203置于支撑架204上。上电极202及下电极203由射频功率产生器所控制，且射频功率产生器与上电极202及下电极203间分别以导线连接。远端等离子体产生器以中空管线205与沉积反应室腔体201连接，中空管线205用以将远端等离子体产生器产生的等离子体输入沉积反应室腔体201中。抽气泵以中空管线与沉积反应室腔体201连接，用以将沉积反应室腔体201腔内的气体抽出。将反应气体通入沉积反应室腔体201，再开启射频功率产生器使反应气体通过射频形成等离子体。

步骤s301，首先，在放入基底之前，利用成膜用含硅制程气体，例如是正硅酸四乙酯(tetra ethyl ortho silicate，TEOS)作为先驱物，先在无基底的情况下在沉积反应室腔体201中进行一次等离子体辅助化学气相沉积步骤，以在沉积反应室腔体201的腔内表面形成沉积层，沉积层可以隔绝后续制程中所产生的部分污染物以减少污染，此步骤即称为前沉积步骤。

步骤s302，接着，将基底放置入沉积反应室腔体201中的下电极203上，并以成膜用含硅制程气体作为先驱物，于沉积反应室腔体201中进行等离子体辅助化学气相沉积步骤，以在基底上形成一层二氧化硅层。在沉积二氧化硅的过程中，二氧化硅除了会在晶圆上沉积之外，也会在沉积反应室腔体201的腔内表面或其内的零件上沉积。这些不需要的沉积残留物会成为微粒的来源，而造成后续所沉积的晶圆有缺陷。因此，在将基底自沉积反应室腔体201内移除之后，有必要对于沉积反应室作定期清洗的工作。

步骤s303，将基底自沉积反应室腔体201中移出。

步骤s304，对沉积反应室腔体201进行第一次清洗。

清洗沉积反应室的方法可分为湿蚀刻清洗和原地清洗两种。进行湿蚀刻清洗必须使反应室破真空，以溶剂来溶解沉积残留物。干蚀刻清洗为目前常被使用的清洗方法，反应室不需破真空，通常是使用清洗气体的等离子体来与残留物反应。

干蚀刻清洗的方法主要是利用含氟气体作为清洗气体，一般为氟碳化物气体如四氟甲烷(CF₄)或六氟乙烯(C₂F₆)，或者是目前业界所普遍使用的清洗气体三氟化氮(NF₃)，输送入沉积反应室腔体201内，并启动射频功率产生器以形成氟离子等离子体，以让氟离子与沉积反应室腔体201的腔内表面及其内的零件上的附着物反应，并以抽气泵将气体抽出，以改善沉积残余物的问题。

为了增进干蚀刻清洗的效率，目前已广泛利用远端等离子体产生器将作为清洗气体的含氟气体形成等离子体，并导入沉积反应室腔体201内，以使用高效率等离子体清洗沉积反应室腔体201。

因为利用三氟化氮作为清洗气体来对沉积反应室腔体201进行干蚀刻清洗时，氟离子可有效除去在等离子体辅助化学气相沉积步骤中所残留的沉积残余物，但是进行干蚀刻清洗的氟离子会残留于沉积反应室腔体201内及相连的中空管线205中形成残留物106，并会对后续制程造成污染。

接下来，进行本发明的特征步骤。

步骤s305，对沉积反应室腔体201进行第二次清洗。

在干蚀刻清洗步骤之后，远端等离子体产生器将作为清洗气体的100至10000SCCM的含氢气体如氢气(H₂)形成含氢等离子体输送至沉积反应室腔体201内，以让氢离子与沉积反应室腔体201腔内及中空管线205内残留的氟离子有效结合，并以抽气泵将气体抽出，以降低氟离子对后续制程的污染。因为远端等离子体产生器与沉积反应室腔体201间以中空管线205耦接，在此段输送过程中，含氢等离子体容易在进行再结合作用而形成氢气，导致含氢等离子体的浓度降低，因此在将含氢等离子体导入沉积反应室腔体201之后，并启动射频功率产生器以使氢气充分形成含氢等离子体，以让氢离子与沉积反应室腔体201腔内残留的氟离子有效结合。

根据本发明所提供的方法，可有效将沉积反应室腔体201内及中空管线205内残留的氟离子除去，可避免中空管线205内有氟离子残留的情况，可预防在后续制程产生污染的情况，因此不会因为制程条件被影响的缘故而降低制程稳定性，亦可避免沉积反应室内发生残留物掉落于基底上造成无法挽救的缺陷等问题，可有效确保产生的品质。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应视所附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，包括下列步骤：

(a)提供沉积反应装置，该沉积反应装置包括沉积反应室腔体、远端等离子体产生器，该远端等离子体产生器以管线与该沉积反应室腔体耦接；

(b)通入含氟气体至该远端等离子体产生器，且启动该远端等离子体产生器以产生含氟等离子体，并经由该管线自该远端等离子体产生器导入该含氟等离子体至该沉积反应室腔体；及

(c)通入含氢气体至该远端等离子体产生器，且启动该远端等离子体产生器以产生含氢等离子体，并经由该管线自该远端等离子体产生器导入该含氢等离子体至该沉积反应室腔体。

2.如权利要求1所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中该沉积反应室腔体内进一步包括射频功率产生器。

3.如权利要求2所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中该沉积反应室腔体内进一步包括上电极及下电极，该上电极与该下电极分别与该射频功率产生器耦接。

4.如权利要求2所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中在(c)步骤进一步包括同时启动该射频功率产生器。

5.如权利要求1所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中该沉积反应装置进一步包括抽气泵，该抽气泵将该沉积反应室腔体内的气体抽出。

6.如权利要求1所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中该含氟气体为四氟甲烷、六氟乙烯、三氟化氮或上述气体的混合气体。

7.如权利要求1所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中该含氢气体为氢气。

8.一种降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，包括下列步骤：

(a)提供沉积反应装置，该沉积反应装置包括具有支撑架的沉积反应室腔体、远端等离子体产生器、射频功率产生器、及抽气泵，该远端等离子体产生器以第一管线与该沉积反应室腔体耦接，该射频功率产生器与该沉积反应室腔体电性耦接，及该抽气泵以第二管线与该沉积反应室腔体耦接；

(b)于该沉积反应室腔体内进行第一次沉积步骤以在该沉积反应室腔体内的表面形成第一沉积层；

(c)提供基底，该基底放置于该支撑架上，并对该基底进行第二次沉积步骤，以在该基底表面形成第二沉积层；

(d)移出该基底后，通入含氟气体至该远端等离子体产生器，且启动该远端等离子体产生器以产生含氟等离子体，并经由该第一管线自该远端等离子体产生器导入该含氟等离子体至该沉积反应室腔体以进行第一次清洗；及

(e)通入含氢气体至该远端等离子体产生器，且启动该远端等离子体产生器以产生含氢等离子体，并经由该第一管线自该远端等离子体产生器导入该含氢等离子体至该沉积反应室腔体，同时启动该射频功率产生器，以对该沉积反应室腔体进行第二次清洗。

9.如权利要求8所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中该含氟气体为四氟甲烷、六氟乙烯、三氟化氮或上述气体的混合气体。

10.如权利要求8所述的降低沉积反应室腔体内氟残留的方法，其中该含氢气体为氢气。