TW200536953A - Low temperature CVD chamber cleaning using dilute NF3 - Google Patents
Low temperature CVD chamber cleaning using dilute NF3 Download PDFInfo
- Publication number
- TW200536953A TW200536953A TW094115132A TW94115132A TW200536953A TW 200536953 A TW200536953 A TW 200536953A TW 094115132 A TW094115132 A TW 094115132A TW 94115132 A TW94115132 A TW 94115132A TW 200536953 A TW200536953 A TW 200536953A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- cleaning
- temperature
- patent application
- item
- scope
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 50
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 37
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 10
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 description 16
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011538 cleaning material Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003050 experimental design method Methods 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N trifluorosilicon Chemical compound F[Si](F)F ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMUBZTZNXGBJMQ-UHFFFAOYSA-N F[N] Chemical compound F[N] CMUBZTZNXGBJMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238814 Orthoptera Species 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- UMVBXBACMIOFDO-UHFFFAOYSA-N [N].[Si] Chemical compound [N].[Si] UMVBXBACMIOFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- -1 perfluoro compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 230000036470 plasma concentration Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32853—Hygiene
- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
200536953 九、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明涉及一種在低溫電漿增強化學氣相沉積 (PECVD)艙和設備中沉積副產品原位清潔工藝的改進， 其中工藝熱預算要求基座（suseeptQ]r)溫度升高最小化。 先前技術 在電子工業巾，已經發展了各種沉積技術，其中，將 選擇的材料沉積在目標基材上來生產電子元件例如半導 體。一種類型的沉積工藝是化學氣相沉積（CVD )，其中， 將氣相反應物引入加熱工藝艙導致薄膜沉積在所要求的基 材上。CVD的一種子類型是電漿增強CVD ( pEcvD )，其 中在CVD 藝艙中形成電聚。在⑽搶中將反應物暴露 給電漿以增加它們的活性，目而，在艙中就要求較少的熱 以獲得需求的沉積。 通常，所有沉積工藝導致薄膜和顆粒物質積聚在表面 上而不只是在目標基材上，即，沉積材料還會聚集在壁上、 工具表面、基座和用於沉積工藝中的其他設備上。在壁上、 工具表面、基座和其他設備上聚集的任何材料、薄膜和類 似物被認為是污染物，並可能導致電子產品元件的瑕疵。 必須定期清潔沉積艙和設備以除去不想要的污染沉積 材料是被普遍接受的。清潔沉積手段通常優選的工藝包括 使用全氟化合物（PFC)，例如，C2F6、CF4、C3Fs、阳和 NF3作清潔試劑。通過電漿和pFC的組合產生如離子和自 5 200536953 由基等化學活性氟類物質，所述離子和自由基與艙壁和其 他設備上的薄膜反應。隨後將氣相殘餘物從CVD反應器中 清除。 以下參考是對用於半導體製造中薄膜的沉積和清潔沉 積搶的工藝的說明： US5,421，957公開了一種低溫清潔冷壁cVD艙的工 藝。在乾燥的條件下，原位實施該工藝。使用一種腐蝕氣 體例如一氟化氮、二氟化氣、六氣化硫和四氟化碳來 完成各種材料例如蠢晶石夕、多晶石夕、氮化石夕、氧化石夕和難 熔金屬、鈦、鎢和它們的矽化物的薄膜的清潔。其公開了 在溫度400-600°C時艙壁的NF3熱腐蝕。 US 6’067,999公開了控制並最小化對環境有毒的物質 排放的兩步清潔工藝’該工藝包括確定工藝溫度的步驟； 以高於55SCCm(標準立方釐米每分鐘）的流量提供ΐ5·25% 的NF3在如氦、氬、一氧化二氣及其混合物等惰性氣體中 籲的混合物。在PECVD工藝溫度下形成丨Η 5T〇rr的壓力， 在工藝溫度下形成電漿，在工藝艙中形成低壓和在低壓艙 中形成電漿。 US 5,043,299公開了 一種在罩蔽的半導體（masked semiconductor)上的鎢組分的選擇沉積工藝’清潔晶片表 面和將其轉移到清潔的真空沉積驗。在選擇性鶴CVD工藝 中’當使用為還原氫氣時，晶片和基板或基座維持在 350-50(TC的溫度，當使用·4作為還原氣時，溫度維持在 200_400°C。將含有自素的氣體，例如Βα3用於清潔晶片 6 200536953 表面的氧化鋁，將NF3或SF0用於清潔氧化矽。還公開了 一種在Kb電漿之後，使用NF3電漿清潔CVD艙的工藝。 GB 2，183,204A公開了將NF3用於CVD沉積設備、船 形器皿（boat )、管和石英器皿以及半導體晶片的原位清 潔。把NF3引入超過350°C的加熱過的反應器_段時間以 充分除去氮化矽、多晶矽、矽化鈦、矽化鎢、難熔金屬和 石夕化物。 胃發明内容 本發明涉及一種在低溫電漿增強化學氣相沉積 (PECVD)艙和設備中沉積副產品原位清潔的改進，其中 工藝熱預算要求基座溫度升高最小化。在基本的原位 PECVD工藝中，將清潔氣體引入艙，其持續時間和溫度足 以除去沉積的副產品，然後從所述的PECVD艙中除去含有 沉積副產品的清潔氣體。在清潔過程中，用於使低溫PEcVD _ 搶的基座溫度升高最小化的改進包括： 使用基本上由NF;組成的清潔氣體清潔，並將其用足 量的氦稀釋以帶走電梁增強低溫化學氣相沉積艙清潔期間 產生的熱。使基座保持在15〇°c或以下。 通過這裏描述的工藝可以獲得幾個優點。 這些包括： 能通過優化降溫艙清潔來減少清潔時間； 與一些PFC清潔化學物質（chemistries )相比，能使 基座溫度升高降低>50% ; 7 200536953 月b通過伴生物數篁（c〇nc〇mitant am〇unt )縮短清潔後 •的冷部週期和提高用於沉積薄膜的PECVD反應器的產量。 在清潔餘之後，能縮短基座冷卻週期；和 能在較低的電漿能量下清潔。 實施方式 原位清潔沉積副產品的傳統清潔化學物質的應用已經 導致，尤其是，在艙清潔期間顯著的相對基座溫度升高， 所述副產品是例如來自包括其中包含設備的低溫電漿增強 化學氣相沉積（PECVD)艙的矽基薄膜、氧化矽、氮化矽、 氮氧化矽、氟化石夕玻璃和碳化石夕。正如有時涉及的，在低 /皿PECVD工藝中，該過高溫度（〇ver temperature )對於用 於製埠半導體設備的活性基材具有潛在的有害性。為了避 免有害效應’在加工下一個晶片之前冷卻基座。因此，過 面溫度導致工藝品質結果與在低溫電漿增強化學氣相沉積 φ ( PEC VD )搶内基座的不充分冷卻相關，並與由於冷卻工 藝本身導致的延遲相關。從而會影響工藝生產量和最終影 響製造成本。 在清潔工藝中可以獲得低基座溫度升高，即通過使用 基本上由氦氣中的NF3組成的清潔氣體使溫度一致保持在 150C以下’其中NF3與He以10 _ 1 5 %的混合比率混合， 典型地12-14體積％。該比率優選保持在低的NF3水準從 而破保將清潔工藝中產生的熱有效遠離艙中的設備表面， 尤其是晶片基座的清潔。 8 200536953 在清潔工藝中，使用以至少100-500 seem流量的NF3 ♦ 在氨中的混合物以避免產生過高溫度。較低的流量可以導 致為充分清潔艙需要的時間增加，並由於較長的電漿暴露 而使溫度升高增加。每微米沉積的薄膜使用5〇_8〇秒的清 潔時間。 在母微米沉積膜80-140秒的分配時間内，在這些條件 下使用0·6-4·8 w/cm2的電漿水準以除去至少9〇%的沉積 膜。例如〇2和C2F6以及在氬和氮中的NF3提供有限的熱 買去除，並經常使基座產生顯著的表面溫度變化。基座溫 度通常超過150°C。正如所述的，基於全氟氣體並用惰性 氣體例如氬稀釋的其他清潔化學物質對於原位清潔工藝是 不充分的。使用所述的化學物質與其他pFC化學物質相比 可以減少溫度升高>50%。通常認為傳統的清潔化學物質要 求較高的水準以在分配時間内達到同樣的清潔水準，而且 它們不能適當地控制熱產生速率。總而言之，不能除去由 籲廷種清潔化學物質產生的熱來一致控制基座溫度。 所述的清潔工藝可被優化以獲得在艙清潔時間和溫度 升高最小化之間的最佳平衡。影響該平衡的主要參數包括 電漿功率、壓力、NF3流量和He流量。由於N-F鍵相對於 C-F具有較低的鍵能，NFs的應用使該清潔相對於含有氟化 碳的氣體能在較低的電漿功率情況下實施，在艙内產生更 低的能量分散。 提供以下的實施例說明本發明的各種實施方案，但並 不是要限制其範圍。 9 200536953 。又计不但優化氣體消耗和環境影響，而且注重使艙清 •潔過程中觀察到的基座溫度升高最小化的試驗。使用試驗 又十路仫進行砰4貝。使用試驗設計（Desigh 〇f Experiments， DOE )方法學來創建一個將例如功率、壓力和氣體消耗等 工？參數與包括清潔時間、基座溫度升高和腐蝕副產品排 放量的回應曲線（response)相關聯的經驗模型，。 貝兩種截然不同的工藝化學物質。這些工藝化學物 質包括基於c2f6/o2/nf3的化學物質，它是用於現有的非揮 發性和揮發性存儲技術的HVM(高體積製造）工業中的標 準清潔化學物質和基於用He稀釋的NF3的化學物質。在所 有的情況下，DOE結果都比作標準結果。 為了獲得可接受的清潔化學物質，使用以下的參數： 種π潔艙的方法，這裏使電漿能量保持在〇.6_4 8 WattS/cm2 的範圍，優選能量為 1.7-2.7 watts/em2 ; 一種清潔艙的方法，清潔時間為8〇_14〇秒/微米沉積的 | 介電膜；和 一種清潔艙的工藝，借此將矽以以匕的形式除去，去 除速率為0.20-0.75克/分鐘/微米沉積的非介電膜；和， 一種在基本一致的基礎上清潔艙的方法，在清潔期 間，使基座溫度升南保持在5-15°C，基座溫度升高保持在 150°C或更低。 用以下的實施例來說明權利要求的各種實施方案： 實施例1 200536953 在這個實施例中，將與標準清潔化學物質相關的基座 溫度升高、清潔時間和積分的SiF4排放量（㈤叩心训 emissions)與優化的稀釋的NF3/氦清潔化學物質相比較。4 使用試驗設計方法來模擬作為電漿功率、壓力和PFC流量 函數的基座溫度升高、至終點的清潔時間和積分的Sih排 放量的回應曲線。通過將資料登錄商購的統計軟體中創建 模型。創建中心、合成曲線表面模型。每種模型運行3個中 心點平行測定，對於每-次麵運行，反應艙清潔的時間 為45秒。每次運行在晶片上沉積的膜厚度為3_埃。在 各doe之間，使用標準的方法運行清潔3〇秒以確保在隨 後的DOE運行之前除去剩餘的膜。 以下列方式獲得資料支援模型。監控基座溫度。由通 過安裝在工藝艙内的質譜儀獲得的SiF4(SiF3+)的信號強 度確定工藝清潔時間。從這些資料中可以確定艙清潔終 點。通過將曲線丨中分佈示意圖的平坦部分外推至向 下傾斜部分確定終點。 在每個試驗清潔期間，將積分的SiF4排放量與從艙中 除去的二氧化矽的數量比較。由曲線2所示的分佈積分SiF4 的排放量。 在艙清潔期間，注重對基座溫度升高最小化的優化。 表I含有用於標準工藝化學物質的基座溫度升高、達到清 潔終點需要的時間（清潔時間）和積分的SiF4排放量，該 化學物質由CJJC^/NF3組成，並使用原始設備製造商 (〇EM)提供的最知名工藝（BKM)。具體地說，BKM方 11 200536953 法要求在約4T〇rr驗壓力和3」w/cm2RF功率下的6〇〇 2FV6OO seem 〇2/75 seem NF3。表 II 含有用於稀釋的 3 的母久運行的基座溫度升高、達到清潔終點需要 的時間（清潔時間）和積分的SiF4排放量。 稀釋的NF3 DOE參數是NFs流量、電漿功率和艙壓 力。回應曲線包括在35秒清潔時間後的基座溫度升高、清 潔時間終點和積分的SiF4排放量。模擬的工藝範圍包括： 180 520 seem 的 NF3 流量，〇·7_3·4 torr 的艙壓力和 1.38_2.93 watts/cm2的電漿功率。 表I : 用於從艙中清除3000A沉積Si02的標準清潔方法的 BKM響應曲線 運行 條件 基座溫度 清潔時 積分的SiF4排 @35 秒（°C ) 間（秒） 放量（標準升） 標準 1 BKM 157 30 0.038 標準 2 BKM 156 30 0.038 標準3 BKM 156 30 0.037 標準 4 BKM 156 ] 32 0.041 標準5 BKM 156 32 0.043 標準 6 BKM 156 30 0.041 表II a 稀释的NF3 DOE每次運行的條件··最後一欄提供條 12 200536953 件，這裏代碼〇代表中心點，+和一分別代表高和低點， 相應地，a和A分別代表較低和較高的星點。
運行 nf3流量 He流量 壓力 功率 代碼值 (seem) (seem) (torr) (watts) 1 350 2450 0.71 700 00a 2 450 3150 2.8 550 + - + 3 250 1750 2.8 850 -+ + 4 182 1274 2.0 700 A00 5 350 2450 2.0 950 0A0 6 350 2450 2.0 448 OaO 7 450 3150 1.2 550 + -- 8 450 3150 1.2 850 + + - 9 450 3150 2.8 850 + + + 10 350 2450 2.0 700 000 11 350 2450 2.0 700 000 12 250 1750 2.8 550 --+ 13 350 2450 2.0 700 000 14 250 1750 1.2 850 -+ - 15 250 1750 1.2 550 — 16 518 3626 2.0 700 A00 17 350 2450 3.4 700 00A 13 200536953 表 II b : 用於從艙中清除3000A沉積Si02的稀釋的NF3 DOE 運行的回應曲線
運行 條件 基座溫度 清潔時間 積分的SiF4排 @35 秒（。C ) (秒） 放量（標準升） 1 00a 140 32 0.066 2 + - + 138 36 0.039 3 0 + + 144 24 0.051 4 aOO 138 34 0.049 5 0A0 144 26 0.068 6 0a0 135 42 0.038 7 + — 138 40 0.048 8 + + - 144 26 0.072 9 + + + 148 24 0.058 10 000 141 28 0.057 11 000 141 28 0.057 12 --+ 139 32 0.040 13 000 141 28 0.054 14 -+ - 139 32 0.073 15 — 136 42 0.062 16 A00 142 28 0.060 17 00A 143 28 0.044 14 200536953 實施例顯示： •稀釋的nf3/氦基清潔化 物質的BKM降低13-211。 、于標準清潔化學 •稀釋的NF3化學物質相對 npu + βΤ于才币準清潔化學物質的 ΒΚΜ相同或甚至更短時間 、的 才间的工藝終點；和， •稀釋的NF3化學物質相 ^ ^ 士于"^準清潔化學物質的 ΒΚΜ的* 20_70%的積分叫排放量。 的 實施例2 : 優化的稀釋NF3基化學物暂& ^ 予物質相對於優化的標準化學物 質的模型模擬條件的比較： 在^個實施例中，將與優化的標準清潔化學物質相關 的基座溫度升高、清潔時間和積分的叫排放量與優化的 稀釋的NF3清潔化學物質相比較。使用試驗設計方法來模 擬作為電漿功率、壓力和PFC流量的函數的基座溫度升 高、終點的清潔時間和積分的训4排放量回應曲線。通過 將資料登錄商購的統計軟體創建模型◊創建中心合成的回 應曲線表面模型。每個模型運行三個中心點平行測定。對 於每個D0E運行，反應艙清潔的時間為45秒。在各個DOE 之間’使用標準方法進行艙清潔3〇秒以確保在隨後的D〇e 運行之前除去殘餘薄膜。 通過以下的方式獲得資料支援模型。監控基座溫度。 由通過安裝在工藝艙内的質譜儀獲得的SiF4(SiF3+)的信 號強度確定工藝清潔時間。從這些資料中可以確定艙清潔 15 200536953 終點。通過如實施例1將曲線1中的SiF4分佈的平坦部分 外推至向下傾斜部分確定終點。 DOE運行10的SiF4分佈
3200 3210 3220 3230 3240 3250 3260 3270 3280 3290 3300 DOE運行10 曲線1 在每個試驗清潔期間，將積分的SiF4排放量與從艙中 除去的二氧化矽量比較。SiF4排放量由曲線2所示的分佈 積分。 16 200536953 在AMZ07上的NF3清潔D0E期間的s濃度分佈
時間（hh:mm:ss ) 曲線2 用每種化學物質，稀釋的ΝΙ?3和標準的C2F6/〇2/Nf3， 產生的回應曲面（response surface)，產生用於與化學物質進 行特定清潔時間比較而設計的模擬曲線（―⑽）。表 •⑴含有使用稀釋的NF3化學物質進行3〇秒清潔的基座溫 度升高、清料間和積分的SiF4排放量的模擬曲線。表^ 含有使用優化標準化學物質進行3〇秒清潔的基座溫度升 高、清潔時間和積分的SiF4排放量的模擬曲線。對於每一 種化學物質，預測的溫度升高用於35秒工藝，其中包括 3 〇秒/月潔時間加上5秒腐钱時間。 表 III : 對於產生3 〇秒或更短清潔時間終點的工藝條件，電漿 17 200536953 暴路35秒後最小化基座溫度的模型模擬。 H III戶^有的運行中，He : NF3比固定在ca 模擬 # NF3流量 (seem) 功率 (watts/cm2) nc ·丄nj 壓力 (torr) 「3 口。因疋义 預測溫 度@35 秒 匕 ca.7 : 1 預測清潔 時間（秒） 1 274 2.18 1.8 139.4 30 2 270 2.23 1.8 139.4 30 3 301 2.00 2.2 139.4 30 4 316 2.28 1.3 139.5 30 5 359 2.22 1.2 139.5 30 表 IV ·· 對於C2F6/〇2/NF3基清潔的產生30秒或更短清潔時間 終點的工藝條件，電漿暴露35秒後最小化基座溫度的模型 模擬。 模擬 # C2F6流量 (seem) 功率 (watts/cm2) 壓力 (torr) 預測溫度 @35秒 預測清 潔時間 (秒） 1 500 2.09 3.0 147.3 30 2 500 2.10 3.1 147.3 30 3 500 2.12 3.3 147.6 30 4 491 2.15 3.0 147.8 32 5 500 2.19 4.0 148.8 31 18 200536953 比車乂表III和表IV說明，對於3〇秒的清潔時間，稀釋 的NF3基化學物質（在氦中1(M5體積的基座溫产 升高相對於標準化學物質降低卿是可能的。使用稀㈣ NF3化學物質’使用的PFC氣體量降低40-50%也是可能的。 使用稀釋的NF3化學物質將為基座溫度的升高提供足 夠的降低’以至於通過降低加工隨後的晶片要求的冷卻使 製造能力顯著增加。 本發明可以提供的好處： 優化的稀釋NF;工藝可以使基座溫度的升高相對於基 於標準化學物質和使用設備製造商提供的BKM的艙清潔 明顯降低； 與使用標準化學物質並通過設備製造商提供的BKM 比較，稀釋的NF3可以降低溫度升高17t：。減少一半的冷 卻時間’總清潔時間降低45% ; 稀釋的NF3產生最快的清潔時間。 稀釋的NF3產生最低的PFC排放量一比使用標準化學 物質並通過設備製造商提供的BKM降低84% ;和， 稀釋的NF3產生最高的積分SiF4排放量，表明更大區 域的清潔。該工藝性能的效果是未知的。 半導體工藝發動機可使用這些結果來選擇艙清潔條 件’該發動機可在要求低於150°C的極低熱預算的設備製 造中極好地工作。如果生產量是最重要的參數，稀釋的NF3 明顯是最好的清潔類物質。同樣的如果溫艙氣體排放是關 注的，稀釋的NF3也表現出減少排放的最大優點。 200536953 總之，優化艙清潔以在充分清潔艙要求的時間和使由 離子轟炸產生的基座溫度升高最小化之間建立平衡。談優 化是基於氣體流量和用於產生並維持原位電激的功率。比 較使用本發明和工業標準碳氟化合物（c^6)基清潔物質 的綜合研究結果表明對於低於丨50t下運行的優化的稀釋 的NF3清潔物質’基座溫度升高降低5()%。對於優化的稀 釋NF3’清潔時間也降低15%。相對於標準碳氟化合物基 清潔物質來說’對於基於稀釋的NF3的清潔物質，全球的 溫暖氣體排放降低>80%。
Claims (1)
- 200536953 十、申請專利範圍： / 1 · 一種對低溫電漿增強化學氣相沉積（PEC VD )艘和 °又備中的石夕沉積副產品薄膜的原位清潔方法，包含將清潔 氣體引入該艙，其持續時間和溫度足以除去矽沉積副產 。口 ’隨後將含有沉積副產品的清潔氣體從所述的PECvd艙 中除去，其中工藝熱預算要求在清潔期間的基座溫度升高 最小化的改進包括： 使用基本上由足夠清潔的量的NF3和足夠帶走PecVD •艙清潔期間所產生的熱的量的氦所組成的清潔氣體。 2·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該清潔氣 體基本上由氦中的10-15體積％的NF3組成。 3·如申請專利範圍第2項所述的方法，其中使基座溫 度保持在1 5 〇 °c或更低。 4.如申請專利範圍第3項所述的方法，其中在所述的 清潔步驟中使用的清潔氣體的流量為100-50〇seem。 φ 5 ·如申請專利範圍第4項所述的方法，其中在所述清 房、搶中的功率為〇.6_4.8watts/cm2。 6·如申請專利範圍第5項所述的方法，其中清潔期間 基座溫度的升高保持在5-15〇c。 7 ·如申請專利範圍第6項所述的方法，其中清潔速率 為每微米矽沉積副產品薄膜0.2-0.75克/分鐘。 8·如申請專利範圍第3項所述的方法，其中該清潔氣 體基本上由12-14體積％ NF3組成，餘量是氦。 9·如申請專利範圍第8項所述的方法，其中所述 21 200536953 PECVD 工藝的功率為 1.7-2.7watts/cm2。22 200536953 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（ ）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明：八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/844,103 US20050252529A1 (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Low temperature CVD chamber cleaning using dilute NF3 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200536953A true TW200536953A (en) | 2005-11-16 |
| TWI307724B TWI307724B (en) | 2009-03-21 |
Family
ID=34936348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW094115132A TWI307724B (en) | 2004-05-12 | 2005-05-10 | Low temperature cvd chamber cleaning using dilute nf3 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050252529A1 (zh) |
| EP (1) | EP1595973A1 (zh) |
| JP (1) | JP2005340804A (zh) |
| KR (1) | KR100732932B1 (zh) |
| CN (1) | CN1727082A (zh) |
| SG (2) | SG117563A1 (zh) |
| TW (1) | TWI307724B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7819981B2 (en) * | 2004-10-26 | 2010-10-26 | Advanced Technology Materials, Inc. | Methods for cleaning ion implanter components |
| US7446063B1 (en) | 2005-02-24 | 2008-11-04 | Cypress Semiconductor Corp. | Silicon nitride films |
| US20070107750A1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-17 | Sawin Herbert H | Method of using NF3 for removing surface deposits from the interior of chemical vapor deposition chambers |
| JP2010503977A (ja) * | 2006-04-26 | 2010-02-04 | アドバンスト テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド | 半導体処理システムの洗浄方法 |
| US20080142039A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Advanced Technology Materials, Inc. | Removal of nitride deposits |
| KR101755970B1 (ko) | 2008-02-11 | 2017-07-07 | 엔테그리스, 아이엔씨. | 이온 공급원 챔버를 포함하는 이온 주입 시스템의 성능 향상 및 수명 연장 방법 |
| CN101612622B (zh) * | 2008-06-23 | 2011-07-27 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 用于减少腔室颗粒沉积的方法、系统及半导体处理设备 |
| KR20140022717A (ko) * | 2010-08-25 | 2014-02-25 | 린데 악티엔게젤샤프트 | 불소 분자를 사용한 화학 증착 챔버 세정 방법 |
| WO2014062323A1 (en) | 2012-10-18 | 2014-04-24 | Applied Materials, Inc. | Shadow frame support |
| JP5950855B2 (ja) * | 2013-03-19 | 2016-07-13 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン注入装置およびイオン注入装置のクリーニング方法 |
| CN105161403A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-12-16 | 沈阳拓荆科技有限公司 | 采用气体吹扫法消除腔体空闲产生的第一片效应问题 |
| CN111370282B (zh) * | 2018-12-26 | 2022-06-24 | 江苏鲁汶仪器有限公司 | 一种等离子增强化学气相沉积腔室的清洗方法 |
| CN113838733A (zh) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | 拓荆科技股份有限公司 | 一种改进洁净腔室内环境的方法 |
| CN113770122A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种pecvd设备的清理方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4820377A (en) * | 1987-07-16 | 1989-04-11 | Texas Instruments Incorporated | Method for cleanup processing chamber and vacuum process module |
| JPH02213480A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-24 | Nippon Light Metal Co Ltd | 高周波プラズマ発生用アルミニウム電極 |
| US5022961B1 (en) * | 1989-07-26 | 1997-05-27 | Dainippon Screen Mfg | Method for removing a film on a silicon layer surface |
| US5207836A (en) * | 1989-08-25 | 1993-05-04 | Applied Materials, Inc. | Cleaning process for removal of deposits from the susceptor of a chemical vapor deposition apparatus |
| US5043299B1 (en) * | 1989-12-01 | 1997-02-25 | Applied Materials Inc | Process for selective deposition of tungsten on semiconductor wafer |
| JP3210359B2 (ja) * | 1991-05-29 | 2001-09-17 | 株式会社東芝 | ドライエッチング方法 |
| US5413670A (en) * | 1993-07-08 | 1995-05-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method for plasma etching or cleaning with diluted NF3 |
| US5421957A (en) * | 1993-07-30 | 1995-06-06 | Applied Materials, Inc. | Low temperature etching in cold-wall CVD systems |
| US5454903A (en) * | 1993-10-29 | 1995-10-03 | Applied Materials, Inc. | Plasma cleaning of a CVD or etch reactor using helium for plasma stabilization |
| US5615224A (en) * | 1995-01-04 | 1997-03-25 | The Regents Of The University Of California | Apparatus and method for stabilization of the bandgap and associated properties of semiconductor electronic and optoelectronic devices |
| US5714011A (en) * | 1995-02-17 | 1998-02-03 | Air Products And Chemicals Inc. | Diluted nitrogen trifluoride thermal cleaning process |
| US5843239A (en) * | 1997-03-03 | 1998-12-01 | Applied Materials, Inc. | Two-step process for cleaning a substrate processing chamber |
| US6067999A (en) * | 1998-04-23 | 2000-05-30 | International Business Machines Corporation | Method for deposition tool cleaning |
| US6199506B1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-03-13 | Novellus Systems, Inc. | Radio frequency supply circuit for in situ cleaning of plasma-enhanced chemical vapor deposition chamber using NF3 or NF3/He mixture |
| US6872323B1 (en) * | 2001-11-01 | 2005-03-29 | Novellus Systems, Inc. | In situ plasma process to remove fluorine residues from the interior surfaces of a CVD reactor |
| US20040045577A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-03-11 | Bing Ji | Cleaning of processing chambers with dilute NF3 plasmas |
| US6716765B1 (en) * | 2002-11-12 | 2004-04-06 | Novellus Systems, Inc. | Plasma clean for a semiconductor thin film deposition chamber |
-
2004
- 2004-05-12 US US10/844,103 patent/US20050252529A1/en not_active Abandoned
-
2005
- 2005-05-05 SG SG200502875A patent/SG117563A1/en unknown
- 2005-05-05 SG SG200706547-7A patent/SG136126A1/en unknown
- 2005-05-10 KR KR1020050038899A patent/KR100732932B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2005-05-10 EP EP05010151A patent/EP1595973A1/en not_active Withdrawn
- 2005-05-10 TW TW094115132A patent/TWI307724B/zh not_active IP Right Cessation
- 2005-05-12 CN CNA2005100762010A patent/CN1727082A/zh active Pending
- 2005-05-12 JP JP2005139490A patent/JP2005340804A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG117563A1 (en) | 2005-12-29 |
| KR100732932B1 (ko) | 2007-06-29 |
| CN1727082A (zh) | 2006-02-01 |
| TWI307724B (en) | 2009-03-21 |
| EP1595973A1 (en) | 2005-11-16 |
| JP2005340804A (ja) | 2005-12-08 |
| KR20060046021A (ko) | 2006-05-17 |
| SG136126A1 (en) | 2007-10-29 |
| US20050252529A1 (en) | 2005-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW200536953A (en) | Low temperature CVD chamber cleaning using dilute NF3 | |
| TWI674617B (zh) | 用於在電漿清潔製程之後執行電漿處理製程的方法 | |
| US7371688B2 (en) | Removal of transition metal ternary and/or quaternary barrier materials from a substrate | |
| TWI293900B (en) | Free radical initiator in remote plasma chamber clean | |
| TWI254363B (en) | Chamber cleaning method | |
| TW201718918A (zh) | 在pecvd系統中用以改善非晶硼-碳硬光罩製程之膜內顆粒效能之方法 | |
| JP2017034245A (ja) | 感受性材料上にハロゲン化物含有ａｌｄ膜を統合する方法 | |
| KR100299488B1 (ko) | 침적물제거용가스및이를이용한침적물제거방법 | |
| US20080044593A1 (en) | Method of forming a material layer | |
| WO2020054476A1 (ja) | シリコン酸化物のエッチング方法及びエッチング装置 | |
| CN101278072A (zh) | 使用nf3除去表面沉积物的方法 | |
| TW200527531A (en) | Cleaning CVD chambers following deposition of porogen-containing materials | |
| JP2006148095A (ja) | 六フッ化硫黄リモートプラズマ源洗浄 | |
| JP2009050854A (ja) | 窒化チタンの除去方法 | |
| KR20190139770A (ko) | 에칭 방법 및 에칭 장치 | |
| JP6255335B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム | |
| JP2004146787A (ja) | 高誘電率材料のエッチング方法及び高誘電率材料の堆積チャンバーのクリーニング方法 | |
| JP5933347B2 (ja) | 炭化珪素除去方法 | |
| JP2014170786A (ja) | クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム | |
| JP5763477B2 (ja) | 炭化珪素成膜装置、及び炭化珪素除去方法 | |
| JPH03120368A (ja) | 化学的蒸着装置の洗浄方法 | |
| JPWO2018181104A1 (ja) | ドライエッチング方法またはドライクリーニング方法 | |
| JP4320389B2 (ja) | Ｃｖｄチャンバーのクリーニング方法およびそれに用いるクリーニングガス | |
| TWI753494B (zh) | 一種在無晶圓的真空反應腔内鍍膜的方法及晶圓處理方法 | |
| JP2009266884A (ja) | プラズマ成膜装置のクリーニング方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |