用于消除來自化學(xué)蒸汽刻蝕腔的副產(chǎn)品沉積的原位腔清潔制程的制作方法

專利名稱：用于消除來自化學(xué)蒸汽刻蝕腔的副產(chǎn)品沉積的原位腔清潔制程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上有關(guān)于一種半導(dǎo)體處理設(shè)備。更明確而言，本發(fā)明實(shí)施
例是有關(guān)于一種用于半導(dǎo)體制作與CVD系統(tǒng)的原位(in situ)干式清潔的化 學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)基板表面暴露在氧氣下時(shí)，通常會(huì)形成原生氧化物(native oxide)。
若基板表面在蝕刻過程中被污染，亦會(huì)產(chǎn)生原生氧化物。尤其在處理金氧 半場效晶體管(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor' MOSFET)結(jié)
構(gòu)時(shí)，原生氧化硅膜會(huì)形成在暴露的含硅層上。氧化硅膜為電性絕緣，且 因?yàn)樵撃釉斐筛唠娦越佑|電阻，所以并不希望其形成在接觸電極或內(nèi)聯(lián) 機(jī)電性通路的界面處。在MQSEFT結(jié)構(gòu)中，電極與內(nèi)聯(lián)機(jī)通路處包含硅 化物膜層，此是利用沉積耐火金屬于棵硅上并退火此層以產(chǎn)生金屬硅化物 層。位于基板與金屬界面處的原生氣化硅膜因?yàn)闀?huì)阻礙可形成金屬硅化物 的擴(kuò)散化學(xué)反應(yīng)，所以會(huì)減少硅化物層的組成均勻性。上述結(jié)果會(huì)造成較 低的基板產(chǎn)率以及由于電性接觸處過熱而增加不良率。原生氧化硅膜亦妨 礙了隨后欲沉積在基板上的其它CVD層或?yàn)R鍍層的附著。
濺鍍蝕刻、干式蝕刻以及利用氫氟酸(HF)與去離子水的濕式蝕刻 制程已盡力減少在大型特征或具有深寬比小于約4: 1的小型特征上的污 染物。然而，利用上述方法時(shí)，并無法有效地移除原生氧化膜或者會(huì)導(dǎo)入 不想要的殘留物。同樣地，若可成功將蝕刻溶液滲入具有上述大小的特征 圖案中，但當(dāng)蝕刻完成后，卻更難從特征處移除濕式蝕刻溶液。
近來移除原生氧化膜的方法是為形成含氟/硅鹽類于基板表面上，該 鹽類可在后續(xù)步驟中利用熱退火加以移除。在此方法中，是利用含氟氣體 與氧化硅表面反應(yīng)而形成鹽類的薄層。鹽類接著被加熱至足夠高溫以將鹽類分解成揮發(fā)性副產(chǎn)物，此副產(chǎn)物可由處理反應(yīng)室中移除。通常通過熱力
力口成訐乍用(thermal addition)或等離子體能量(plasma energy)以形成反應(yīng)
性含氟氣體。鹽類經(jīng)常在冷卻基板表面的降溫過程中形成。通常利用將基 板由基板在其中冷卻的冷卻室中傳送至基板在其中加熱的分開的退火室 或高溫爐中以達(dá)成先冷卻后加熱的程序。
基于各種理由，反應(yīng)性的氟處理程序并非較佳程序。因?yàn)閭魉途A所 花費(fèi)的時(shí)間使得晶圓產(chǎn)量大幅減小。再者，傳送過程中晶圓非常容易受氧 化或其它污染所影響。此外，因?yàn)樾枰獌蓚€(gè)分開的反應(yīng)室以完成氧化物的 移除過程，因此經(jīng)營者的成本變成兩倍。因此對(duì)于一種能夠在單一反應(yīng)室 中(即，原位(in-situ))產(chǎn)生遠(yuǎn)程等離子體、加熱、冷卻以及進(jìn)行單一干 式蝕刻制程的處理反應(yīng)室存在著需求。
當(dāng)反應(yīng)室的氣體分配盤加熱至大約180°C且制程氣體導(dǎo)入反應(yīng)室的 制程區(qū)域中時(shí)，晶圓基座是冷卻至大約35。C且制程化學(xué)品在沿著基座表 面處形成沉積物。通常是仰賴濕式清潔方式來清潔反應(yīng)室以移除這些沉積 物，然而濕式清潔方式需要時(shí)間與人力打開反應(yīng)室并以人工清潔這些反應(yīng) 室?；蛘?，通常試圖加熱一般用于冷卻基座的流體，但是這樣的加熱方式 需要二至三天的時(shí)間以加熱反應(yīng)室和清潔室。由此可知從處理反應(yīng)室中移 除沉積物與殘留物是耗費(fèi)成本且需要 一 些處理時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于處理基板的處理反應(yīng)室。在一態(tài)樣中，反應(yīng)室包 含反應(yīng)室主體與支持組件，此支持組件至少部分設(shè)置在反應(yīng)室主體內(nèi)且用 于支撐基板于其上。反應(yīng)室更包含蓋組件，其設(shè)置在反應(yīng)室主體的上表面 上。蓋組件與遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域流體連通，且遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域具有U 型截面以產(chǎn)生等離子體。利用柱狀電極(cylindrical electrode)與杯狀接地 (cup-shaped)來定義遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域。其中RF功率源連接至柱狀電極 上。
本發(fā)明提供一種用于清潔處理反應(yīng)室的方法與設(shè)備，此方法包含阻隔冷卻流體流進(jìn)位于處理反應(yīng)室的支持構(gòu)件內(nèi)的通道中；升高支持構(gòu)件至距
離氣體分配盤約0.1英寸以內(nèi)；加熱氣體分配盤；以及導(dǎo)入一熱傳導(dǎo)性氣 體通過氣體分配盤而進(jìn)入處理反應(yīng)室中。


本發(fā)明以上所列舉的特征，已在上述的說明文字中輔以圖式做更詳細(xì) 與更明確的闡述。然而需聲明的是本發(fā)明附加圖式僅為代表性實(shí)施例，并 非用以限定本發(fā)明的范圍，其它等效實(shí)施例仍應(yīng)包含在本發(fā)明范圍中。 圖1A顯示用于加熱、冷卻與燭刻的處理反應(yīng)室100的部分剖面圖； 圖1B顯示設(shè)置在圖1A處理反應(yīng)室中的示范性襯墊的放大概要圖； 圖2A顯示示范性蓋組件的放大剖面圖，此蓋組件可設(shè)置在圖1A所 示的反應(yīng)室主體的上端；
圖2B與圖2C顯示圖2A中氣體分配盤的放大概要圖； 圖3A顯示示范性支持組件的部分剖面圖，此支持組件至少 一部分設(shè) 置在圖1A的反應(yīng)室主體112內(nèi)；
圖3B顯示圖3A的示范性支持構(gòu)件300的部分放大剖面圖； 圖4A顯示另一個(gè)示范性蓋組件400的概要剖面圖； 圖4B顯示圖4A的上電極的放大概要、部分剖面圖； 圖4C顯示利用圖4A的蓋組件400的示范性處理反應(yīng)室100的部分 剖面圖5A至圖5I是用于形成示范性主動(dòng)電子組件-例如，MOSFET結(jié)構(gòu) -的制作程序的截面概要圖6是用以進(jìn)行多重處理運(yùn)作的多反應(yīng)室(multi-chamber)處理系統(tǒng)
的概要圖7為具有遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器的處理反應(yīng)室100的一可供選擇實(shí)施 例的部分剖面圖8為遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器的剖面圖。主要組件符號(hào)說明
100處理反應(yīng)室112反應(yīng)室主體
200蓋組件300支持組件
160縫閥133村塾
129抽氣通道135孔洞
131真空端口125真空泵
127節(jié)流閥113通道
140制程區(qū)210蓋緣
220氣體輸送組件225氣體分配盤
222環(huán)狀安裝凸緣223氣體入口
233阻隔板240電極
242環(huán)狀隔離物243環(huán)狀絕緣體
272熱電耦250頂板
270力口熱組件300支持組件
305邊環(huán)310支持構(gòu)件
311頂板313真空導(dǎo)管
314軸320升降環(huán)
325升降插稍333風(fēng)箱
335凈化氣體導(dǎo)管360流體通道
400蓋組件420擴(kuò)大部份
410第一電極440隔離環(huán)465孔洞475孔洞
480阻隔板490蓋緣
500基板550氧化層
555柵電極560絕緣介電層
570A、 570B 源極與汲極580間隔物
602、604 負(fù)載閉鎖室640第一機(jī)械手臂
701蓋組件710支持構(gòu)件
712反應(yīng)室主體720氣體輸送組件
711蓋緣729抽氣通道
760縫閥750頂板
770力口熱組件841入口
840遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器842絕緣體
844地線845反應(yīng)室
說明書第5/39頁
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種清潔用于任意數(shù)量的基板處理技術(shù)的處理反應(yīng)室的 方法與設(shè)備。此反應(yīng)室對(duì)于進(jìn)行等離子體輔助干式蝕刻制程特別有用，此 制程需要對(duì)基板表面加熱與冷卻而不需要打破真空。例如，此處理反應(yīng)室 特別適合于用來移除基板表面上的氧化物與其它污染物的量產(chǎn)型前段制
程的(FEOL)清潔反應(yīng)室。
在此所使用的「基板表面(substrate surface) J是指制程可在上面進(jìn) 行的任意基板表面。舉例來說，基板表面可包含硅、氧化硅、摻雜硅、鍺、 砷化鎵(gallium arsenide)、玻璃、藍(lán)寶石(sapphire)與任何其它材料，例
如金屬、金屬氮化物、金屬合金以及其它導(dǎo)電材料，所使用的材料是視應(yīng) 用而定?；灞砻嬉嗫砂殡姴牧希缍趸琛⒂袡C(jī)硅酸鹽(organos川cates)與碳摻雜氧化娃(carbon doped silicon oxides)?；灞?br> 身未受限于任何大小或形狀。在一個(gè)態(tài)樣中，「基板(substrate)」是指直 徑約200毫米或300毫米的圓形晶圓。在另一個(gè)態(tài)樣中，「基板J是指 任何多邊形、方形、矩形、曲形或其它非圓形工件，例如用于制作平面顯 示器的玻璃基板。
圖1A顯示處理反應(yīng)室100的部分剖面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，處理反 應(yīng)室100包含反應(yīng)室主體112、蓋組件200與支持組件300。蓋組件200 是設(shè)置在反應(yīng)室主體112的上端，且支持組件300是至少部分設(shè)置在反 應(yīng)室主體112中。處理反應(yīng)室100與相關(guān)硬件較佳由一種或多種制程兼 容材料所形成，例如鋁、氧化鋁、鍍鎳鋁、鍍鎳鋁6061-T6、不銹鋼、以 及上述的組合與合金等。
反應(yīng)室主體112包含縫閥開口(slit valve)160，其形成在主體的側(cè)壁 上，以提供進(jìn)出處理反應(yīng)室100內(nèi)部的存取口。縫岡開口 160是選擇性 地打開與關(guān)閉以利用晶圓固持機(jī)械手臂(wafer handling robot)(未顯示) 進(jìn)出反應(yīng)室主體112的內(nèi)部。晶圓固持機(jī)械手臂是為此技藝人士所熟知的 技術(shù)，且任何機(jī)械手臂皆可使用。舉例來說，示范性機(jī)械傳送組件已闡述 于共同受讓的美國專利號(hào)4951601中，其名稱為r Multi-chamber Integrated Process System」，此案是于1990年8月28日獲證，在此 是以參考方式并入該案的完整內(nèi)容。在一個(gè)實(shí)施例中，通過縫閥開口 160 以將晶圓傳輸進(jìn)出處理反應(yīng)室100而進(jìn)入鄰近傳送室以及/或負(fù)載閉鎖室 或其它在群集工具(cluster tool)中的其它反應(yīng)室中。可連接至處理反應(yīng)室 100的一種群集工具是闡述于在1993年2月16日獲證的共同受讓的美 國專利號(hào)5186718中，其名一爾為「 Staged—Vacuum Wafer Processing System and Method」，在此是以參考方式并入上述案件的內(nèi)容。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)室主體112包含通道113形成于其中， 并有熱傳送流體在通道間流動(dòng)。熱傳送流體可為加熱流體或冷卻劑，且可 用以在制程與基板傳送過程中控制反應(yīng)室主體112的溫度。反應(yīng)室主體 112的溫度是為避免氣體或副產(chǎn)物凝結(jié)在反應(yīng)室壁上的重要因素。范例的熱傳送流體包含水、乙二醇或上述的混合物。示范性熱傳送流體亦可包含 氮?dú)狻?br> 反應(yīng)室主體112可進(jìn)一步包含襯墊133，其包圍著支持組件300。襯 墊133是較佳地為可移除式，以進(jìn)行維修與清潔。襯墊133可由金屬所 形成，例如鋁或陶瓷材料。然而，襯墊133可為任何制程兼容的材料所制 成。襯墊133可加以噴珠處理(bead blasted)以增加任何沉積其上的材料 的附著性，由此避免任何會(huì)導(dǎo)致處理反應(yīng)室100污染的材料的剝落。在一 個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，襯墊133包含一個(gè)或多個(gè)孔洞135與一個(gè)抽氣通道 129形成其中，此抽氣通道可與真空系統(tǒng)流體連通?？锥?35提供氣體進(jìn) 入抽氣通道129的流動(dòng)路徑，此抽氣通道為處理反應(yīng)室100內(nèi)的氣體提 供出口 。
真空系統(tǒng)可以包含真空泵125與節(jié)流閥127，以調(diào)節(jié)通過處理反應(yīng)室 100的氣體流。真空泵125是耦接至設(shè)置在反應(yīng)室主體112的真空端口 (vacuum port)131上，且因此可與形成在襯墊133中的抽氣通道129流 體連通?！笟怏w」可指單種氣體或多種氣體，除非特別注明，否則「氣體J 可指一種或多種前驅(qū)物、反應(yīng)劑、催化劑、載體、清除物、清潔物或上述 的組合、以及任何被導(dǎo)入反應(yīng)室主體112的其它流體。
進(jìn)一步探討襯墊133，圖1B顯示一襯墊133實(shí)施例的放大圖。在此 實(shí)施例中，襯墊133包含上層部分133A與下層部分133B。與設(shè)置在反 應(yīng)室主體112側(cè)壁上的縫閥開口 160對(duì)準(zhǔn)的孔洞133C是形成于襯墊133 內(nèi)，以使基板可進(jìn)出反應(yīng)室主體112。通常，抽氣通道129是形成在上層 部分133A中。上層部分133A亦包含一個(gè)或多個(gè)孔洞135形成于其間， 以提供氣體進(jìn)入抽氣通道129的通路或流動(dòng)路徑。
參照?qǐng)D1A與圖1B，孔洞135使得抽氣通道129可與反應(yīng)室主體112 內(nèi)的制程區(qū)140流體連通。制程區(qū)140是由蓋組件200的下表面與支持 組件300的上表面所定義出，且為襯墊133所包圍?？锥?35可具有均 勻的大小且平均地分隔設(shè)置在襯墊133周圍。然而，任何數(shù)量、位置、大
14小或形狀的孔洞皆可以使用，且每個(gè)上述的設(shè)計(jì)參數(shù)可視氣體通過基板接 收表面時(shí)所需的流動(dòng)型態(tài)而定，此部分將于后文中闡述。此外，設(shè)置孔洞 135的大小、數(shù)量與位置以使離開處理反應(yīng)室100的氣體達(dá)到均勻流動(dòng)。 再者，設(shè)置孔洞的大小與位置以提供快速或高容量抽氣，以加速氣體由反
應(yīng)室100內(nèi)快速排出。舉例來說，接近真空端口 131附近的孔洞135的 數(shù)量與大小可小于距離真空端口 131較遠(yuǎn)的孔洞135的大小。
繼續(xù)參照?qǐng)D1A與圖1B，襯墊133的下層部分133B內(nèi)部包含流動(dòng)路 徑或真空通道129A。真空通道129A是與上述的真空系統(tǒng)流體連通。真 空通道129A通過形成在襯墊133外徑中的凹處(recess)或端口 129B而 亦與抽氣通道129流體連通。通常，兩個(gè)氣體端口 129B(圖式中僅顯示 一個(gè))是形成在介于襯墊133的上層部分133A與下層部分133B之間的 外徑上。氣體端口 129B提供介于抽氣通道129與真空通道129A之間的 流動(dòng)路徑。每個(gè)端口 129B的大小與位置是取決于設(shè)計(jì)的情況，且由所需 膜層的化學(xué)計(jì)量、待形成組件的幾何型態(tài)、處理反應(yīng)室100的體積容量以 及與其耦接的真空系統(tǒng)容量所決定。通常，端口 129B是與另一個(gè)端口相 對(duì)設(shè)置或在襯墊133的外徑周圍上相距180度分隔設(shè)置。
在操作上，離開處理反應(yīng)室100的一種或多種氣體可流經(jīng)貫穿形成于 襯墊133的上層部分133A的孔洞135，而進(jìn)入抽氣通道129中。接著， 氣體在抽氣通道129內(nèi)流動(dòng)并流經(jīng)端口 129B而進(jìn)入真空通道129A。氣 體離開真空通道129A并經(jīng)由真空端口 131而進(jìn)入真空泵125。
在此更深入探討蓋組件200,圖2A顯示示范性蓋組件200的放大剖 面圖，其可設(shè)置在圖1A所示的反應(yīng)室主體112的上端。參照?qǐng)D1A與圖 2A,蓋組件200包含一些組件，該些組件是一個(gè)堆棧在另一個(gè)的頂部， 如圖1A所示。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，蓋組件200包含蓋緣(lid rim)210、 氣體輸送組件220與頂板(top plate)250。氣體輸送組件220是連接至蓋 緣210的上表面，且可與蓋緣之間有最小熱接觸。蓋組件200的該些組 件是較佳地由具有高熱傳導(dǎo)與低熱阻的材料所構(gòu)成，例如具有高度磨光表面(highly finished surface)的4呂合金。4交^f圭i也，纟且4牛的熱阻(thermal resistance)是小于約5x1(T4 m2 K/W。蓋緣210被設(shè)計(jì)成可支撐該些用來 構(gòu)成蓋組件200的組件的重量，且蓋緣是通過鉸接組件(hinge assembly) (未顯示)而連接至反應(yīng)室主體112的上表面，以提供能接觸內(nèi)部反應(yīng)室 組件(例如支持組件300)的通路。
參照?qǐng)D2B與圖2C，氣體輸送組件220可包含分配盤或噴頭225。 圖2B顯示范例氣體分配盤225其中一個(gè)實(shí)施例的放大概要圖，以及圖2C 顯示部分剖面圖。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，分配盤225是大致為圓盤狀且 包含數(shù)個(gè)孔洞225A或通路(passagways)。以使氣體分配于其間，由此提 供氣體在基板表面上的均勻散布。
參照?qǐng)D2A、圖2B與圖2C,分配盤225更包含環(huán)狀安裝凸緣(annular mounting flange)222形成在分配盤的邊緣，且其大小適合安置在蓋緣210 上。因此，分配盤225與蓋組件200之間有最小接觸。較佳地，0型環(huán)(o-ring) 種類的密封墊224(例如，人造橡膠0型環(huán))是至少部分設(shè)置在環(huán)狀安裝凸 緣222上以確保其與蓋緣210的液密性(fluid-tight)接觸。
氣體輸送組件220可進(jìn)一步包含阻隔物組件(blocker assembly)230 設(shè)置在接近分配盤225處。阻隔物組件230使氣體均勻分布在分配盤225 的背側(cè)。較佳地，阻隔物組件230是由鋁合金所制成，且為可移除式地連 接在分配盤225上，以確保良好的熱接觸。例如，利用螺栓(bolt)221或 類似固定器可將阻隔物組件230連接至分配盤225上。較佳地，阻隔物 組件230與蓋緣210之間無熱接觸，如圖2A所示。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，阻隔物組件230包含一第一阻隔板(blocker plate)233，其安裝至第二阻隔板235。第二阻隔板235包含一通道259 形成于其間。較佳地，通道259是貫穿設(shè)置在第二阻隔板235的中央' 使得通道259與第一腔室(cavity)或體積261流體連通，其中該體積261 是由頂板250的下表面與第二阻隔板235的上表面所定義出。通道259 亦與第二腔室或體積262流體連通，其中第二腔室或體積262是由第二阻隔板235的下表面與第一阻隔板233的上表面所定義出。通道259亦 與第三腔室或體積263流體連通，其中體積263是由第一阻隔板233的 下表面與分配盤225的上表面所定義。通道259是連接至氣體入口 223 上。氣體入口 223的第一端是連接至頂板250上。雖然圖式中未顯示， 不過氣體入口 223的第二端是連接至一個(gè)或多個(gè)上游氣體源以及/或其它 氣體輸送組件上，例如氣體混合器。
第一阻隔板233包含數(shù)個(gè)通路233A形成其中，通路是用于使氣體由 通道259散布至氣體分配盤225上。雖然通路233A在圖式中顯示為環(huán)形 或圓形，不過通路233A也可為方形、矩形、或任何其它形狀。通路233A 的大小可加以調(diào)整且位于阻隔板233的附近，以在基板表面上提供可控制 且均勻的流體分布。如上所述，第一阻隔板233可從第二阻隔板235與 分配盤225上輕易移除，以利這些組件的清潔與替換。
在使用上， 一種或多種制程氣體是通過氣體入口 223而被導(dǎo)入氣體輸 送組件220中。制程氣體流入第一體積261中，且經(jīng)過第二阻隔板235 的通道259而進(jìn)入第二體積262中。制程氣體是接著被輸配經(jīng)過第一阻 隔板233的開孔233A而進(jìn)入第三體積263中，且進(jìn)一步被輸配經(jīng)過分配 盤225的開孔225A，直到氣體到達(dá)設(shè)置在反應(yīng)室主體112內(nèi)的基板的暴 露表面上。
氣體供給面板(未顯示)通常是用以提供一種或多種氣體至處理反應(yīng) 室100中。視一種或多種在反應(yīng)室100中進(jìn)行的制程而決定所使用的特 定的一種或多種氣體。實(shí)例的氣體可以包含，但不限于， 一種或多種前驅(qū) 物、反應(yīng)劑、催化劑、載體、清除物、清潔物或任何上述的混合物或組合。 通常， 一種或多種導(dǎo)入處理反應(yīng)室100中的氣體是流經(jīng)入口 223而進(jìn)入 蓋組件200中，且通過氣體輸送組件220而進(jìn)入反應(yīng)室主體112中。以 電子方式操作的閥門以及/或流體控制機(jī)構(gòu)(未顯示)可用以控制氣體由 氣體供給進(jìn)入處理反應(yīng)室100的流動(dòng)。視制程情況，可輸配任何數(shù)量的氣 體至處理反應(yīng)室100中，且氣體可在處理反應(yīng)室100中混合或進(jìn)入處理反應(yīng)室1 00以前混合，例如于氣體混合器(未顯示)中先混合。
仍參照?qǐng)D1A與圖2A，蓋組件200可更包含電極240以于蓋組件200 內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)性物種(reactive species)的等離子體。在實(shí)施例中，電極240 是位于頂板250上且與其電性絕緣。例如，隔離物填料環(huán)(isolator filler ring)241可設(shè)置在電極240的下層部分周圍，用于分隔電極240與頂板 250,如圖2A所示。環(huán)狀隔離物242亦可設(shè)置在隔離物填料環(huán)241的外 表面周圍。環(huán)狀絕緣體(annular insulator)243接著可設(shè)置在電極240上層 部分的周圍，使得電極240是與頂板250以及蓋組件200的其它所有組 件絕緣。每個(gè)環(huán)241、 242、 243可由氧化鋁或任何其它絕緣、制程兼容 的材料所制成。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，電極240是耦接至功率源(未顯示)上，而 氣體輸送組件220是接地(即，氣體輸送組件220作為電極)。因此， 一種或多種氣體的等離子體可在介于電極240 (第一電極)與氣體輸送組 件220 (第二電極)之間的體積261、 262以及/或263中產(chǎn)生。例如，等 離子體可在電極240與阻隔物組件230之間被激發(fā)并維持。二者擇一地， 若沒有阻隔物組件230存在時(shí)，等離子體可在電極240與分配盤225之 間被激發(fā)并維持。在另外的實(shí)施例中，等離子體被良好的局限或維持在蓋 組件200中。因此，因?yàn)闆]有活性等離子體與設(shè)置在反應(yīng)室主體112內(nèi) 的基板直接接觸，所以等離子體是為「遠(yuǎn)程等離子體(remote plasma) J 。 也因?yàn)榈入x子體有效地與基板表面相隔，所以可避免等離子體對(duì)基板的損 傷。
任何可活化氣體成為反應(yīng)性物種以及可維持反應(yīng)性物種的等離子體 的功率源皆可加以利用。例如，以射頻(RF )、直流電(DC )或微波(MW) 為主的功率放電技術(shù)可加以利用。此活化作用亦可利用以熱為主的技術(shù)、 氣體崩潰技術(shù)、高密度光源(如，紫外光能量)、或暴露在X射線源下而 產(chǎn)生。二者擇一地，可利用遠(yuǎn)程活化源-例如遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器-以產(chǎn)生 反應(yīng)性物種的等離子體，此等離子體是接著輸配至反應(yīng)室100中。范例
18的遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器是可于，例如，MKS Instruments公司與Advanced Energy Industries公司所購得。較佳地，RF功率供給是耦接至電極240 上。
參照?qǐng)D2A,可視制程氣體與處理反應(yīng)室100中所進(jìn)行的操作而決定 是否加熱氣體輸送組件220。在一個(gè)實(shí)施例中，諸如電阻式加熱器等加熱 組件270可耦接至分配盤225上。在實(shí)施例中，加熱組件270是為管狀 構(gòu)件且是壓固于分配盤225的上表面內(nèi)，詳細(xì)圖示是繪示于圖2B與圖2C 中。
參照?qǐng)D2B與圖2C，分配盤225的上表面包含具有寬度稍微小于加 熱纟且件270的夕卜徑的溝槽(groove)或Kf陷通道(recessed channel),如此 可利用干涉配合(interference fit)而將加熱組件270固定在溝槽內(nèi)。因?yàn)?包含配盤225與阻隔物組件230在內(nèi)的輸送組件220的每個(gè)組件之間彼 此導(dǎo)電性耦合，所以加熱組件270可調(diào)節(jié)氣體輸送組件220的溫度。連 接至分配盤225上的熱電耦(thermocouple)272有助于調(diào)節(jié)溫度。熱電耦 272可用于回饋回路以控制從功率供給施加至加熱組件270上的電流，并 使得氣體輸送組件220的溫度可加以維持或控制在需求溫度或在需求溫 度范圍內(nèi)。因?yàn)?，如上所述，氣體輸送組件220與蓋組件200的其它組 件間有最小熱接觸，而就使得熱傳導(dǎo)受到限制，所以容易控制氣體輸送組 件220的溫度。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，蓋組件200可包含一個(gè)或多個(gè)流體通道202 形成其間，可使熱傳送媒介在流體通道內(nèi)流動(dòng)以控制氣體輸送組件220 的溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，流體通道202可形成在蓋緣210內(nèi)，如圖2A 所示?；蛘?，流體通道202可形成在蓋組件200的任何組件內(nèi)以提供均 勻的熱傳至氣體輸送組件220上。視反應(yīng)室100內(nèi)的制程需求，流體通 道202可包含加熱或冷卻媒介以控制氣體輸送組件220的溫度。可使用 任何熱傳送媒介，例如氮?dú)?、水、乙二?ethylene glycol)或上述的混合 物。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可利用一個(gè)或多個(gè)熱燈管(未顯示)以加熱
氣體輸送組件220。通常，熱燈管是安置在分配盤225的上表面附近以利 用輻射加熱分配盤225。
圖3A顯示范例的支持組件300的部分剖面圖。支持組件300可至少 部分設(shè)置在反應(yīng)室主體112內(nèi)。支持組件300可包含支持構(gòu)件310以支 撐在反應(yīng)室主體112內(nèi)進(jìn)行制程的基板(此圖中未顯示)。支持構(gòu)件310 可通過軸(shaft)314而連接至升降機(jī)構(gòu)(lift mechanism)330上，其中軸是 延伸貫穿一形成于反應(yīng)室主體112的底表面上的中央開口 114。升降機(jī)構(gòu) 330通過風(fēng)箱(bellows)333可彈性地焊接至反應(yīng)室主體112上，風(fēng)箱避免 軸314附近發(fā)生真空漏損。升降機(jī)構(gòu)330可使支持構(gòu)件310在反應(yīng)室主 體112內(nèi)中進(jìn)行制程位置、升高清潔位置以及下層傳送位置之間的垂直移 動(dòng)。傳送位置是稍微低于形成在反應(yīng)室主體112的側(cè)壁上的縫閥160開 口 。
圖3B顯示圖3A的支持構(gòu)件300的放大的部分剖面圖。在一個(gè)或多 個(gè)實(shí)施例中，支持構(gòu)件310具有一個(gè)平坦、圓形的表面或?qū)嵸|(zhì)平坦、圓形 的表面，用以支撐待處理基板于其上。支持構(gòu)件310是較佳地由鋁所構(gòu)成。 支持構(gòu)件310可包含一尤其他材料所制成的可移除式頂板311(例如硅或 陶瓷材料)以降低基板的背側(cè)污染。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，支持構(gòu)件310或頂板311可包含數(shù)個(gè)延伸 部(extensions)或突起(dimples)311A位于頂板的上表面上。在圖3B中， 突起311A是顯示于頂板311的上表面上。若不需要頂板311時(shí)，此突起 311A可安排在支持構(gòu)件310的上表面上。突起311A可為基板的下表面 與支持組件300 (即，支持構(gòu)件310或頂板311 )的支持表面間提供最小 接觸。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，利用真空夾盤(vacuum chuck)以將基板(未 顯示)固定在支持組件300上。頂板311可包含數(shù)個(gè)開孔312,此開孔 與形成在支持構(gòu)件310中的一個(gè)或多個(gè)凹槽316流體連通。通過設(shè)置在軸314內(nèi)的真空導(dǎo)管(vacuum conduit)313以及支持構(gòu)件310,凹槽316 是與真空泵(未顯示)流體連通。在某些條件下，真空導(dǎo)管313可用以供 給凈化氣體至支持構(gòu)件310的表面上，以在基板未設(shè)置于支持構(gòu)件310 上時(shí)可防止在支持構(gòu)件表面上的沉積。真空導(dǎo)管313亦可在制程過程中傳 送凈化氣體以避免反應(yīng)性氣體或副產(chǎn)物接觸基板的背側(cè)。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，利用靜電夾盤(electrostatic chuck)以將基板 固定在支持構(gòu)件310上。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，通過諸如習(xí)知夾環(huán)等機(jī) 械夾鉗(clamp)(未顯示)，可將基板支撐于支持構(gòu)件310上。
靜電夾盤通常包含至少一環(huán)繞一電極(未顯示)的介電材料，該電極 位于支持構(gòu)件310的上表面上或成為支持構(gòu)件310整體的一部份。夾盤 的介電部分是使夾盤電極與基板以及與支持組件300的剩余部分電性隔 離。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，夾盤介電的周長可稍微小于基板的周長圍。 換句話說，基板會(huì)稍微突出夾盤介電的周長，使得即使位于夾盤上的基板 偏離中心位置時(shí)，夾盤介電仍會(huì)完全被基板所覆蓋?；逋耆采w夾盤介 電可確?；迥鼙Ｗo(hù)夾盤不會(huì)暴露在反應(yīng)室主體112內(nèi)的可能具腐蝕性 或傷害性的物質(zhì)下。
操作靜電夾盤的電壓可由個(gè)別的r夾盤(chuck)」功率供給(未顯示) 所供應(yīng)。夾盤功率供給的一輸出端是連接至夾盤電極上。另一個(gè)輸出端通 常連接至電性地在線，但是另一種選擇為可以連接至支持組件300的金屬 主體部分。在操作時(shí)，置放基板以與介電部分接觸，以及施用一直流電流 電壓于該電極上以產(chǎn)生靜電吸引力或偏壓以將基板吸附于支持構(gòu)件310 的上表面上。
仍參照?qǐng)D3A與圖3B，支持構(gòu)件310可包含一個(gè)或多個(gè)孔(bores)323 形成于其間以容納升降插稍325。每個(gè)升降插稍325通常由陶瓷或含陶瓷 的材料所構(gòu)成，且是用于基板固持與傳輸上。每個(gè)升降插稍325為可抽取 式地設(shè)置在孔323內(nèi)。在一個(gè)態(tài)樣中，孑L 323的內(nèi)側(cè)是鋪設(shè)陶瓷套管(ceramic sleeve)以有助于輕易地抽取升降插稍325。通過與設(shè)置在反應(yīng) 室主體112內(nèi)的環(huán)狀升降環(huán)(annular lift ring)320嚙合，升降插稍325可 在其各自的孔323中移動(dòng)。升降環(huán)320是可移動(dòng)，而當(dāng)升降環(huán)320位于 上層位置時(shí)，升降插稍325的上表面可位于支持構(gòu)件310的基板支持表 面上方。相反地，當(dāng)升降環(huán)320位于下層位置時(shí)，升降插稍325的上表 面是位于支持構(gòu)件310的基板支持表面下方。因此，當(dāng)升降環(huán)320由下 層位置移動(dòng)至上層位置時(shí)，每個(gè)升降插稍325的一部份是穿過其各自在支 持構(gòu)件310內(nèi)的孔323。
當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，升降插稍325推著基板的下表面，并將基板抬升離開支持 構(gòu)件310。相反地，可關(guān)閉升降插稍325以降低基板，由此將基板安置于 支持構(gòu)件310上。升降插稍325可包含放大的上端或圓錐形頭以防止插 稍325從支持構(gòu)件310處掉落。亦可利用其它此技藝的人士所熟知的插 稍設(shè)計(jì)。
在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)升降插稍325包含涂層或貼附物設(shè)置于 其上，涂層或貼附物由不滑的或具高度摩擦力的材料所制成，以避免在插 稍上的基板發(fā)生滑動(dòng)。較佳的材料是為高溫、不會(huì)刮壞或傷害基板背側(cè)的 聚合物材料，因?yàn)楣螇幕灞硞?cè)會(huì)造成在處理反應(yīng)室100內(nèi)的污染。較佳 地，涂層或貼附物可為從DuPont所購得的KALREZTM涂層。
為了驅(qū)動(dòng)升降插稍320，通常使用 一種啟動(dòng)器(actuator)，例如習(xí)知?dú)?br> 或氣壓缸驅(qū)動(dòng)升降環(huán)320以向上或向下的位置移動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)該用來抬升 或降低基板的升降插稍325。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，利用三個(gè)升降插稍 325 (未顯示于此圖中)可將基板(未顯示)支撐在支持構(gòu)件310上，此 三個(gè)升降插稍是大約以120度角度分開設(shè)置并從升降環(huán)320處突出。
參照?qǐng)D3A，支持組件300可包含邊環(huán)(edge ring)305設(shè)置在支持構(gòu) 件310附近。邊環(huán)305可由各種材料所構(gòu)成，例如是陶瓷、石英、鋁以 及尤其是不銹鋼。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，邊環(huán)305是為環(huán)狀構(gòu)件，其用以覆蓋支持構(gòu)件310的外部周圍且可避免支持構(gòu)件310受到沉積。邊環(huán)
305可位于支持構(gòu)件310上或在附近，以在支持構(gòu)件310的外徑與邊環(huán) 305的內(nèi)徑之間形成環(huán)狀凈化氣體通道334。環(huán)狀凈化氣體通道334可與 貫穿形成在支持構(gòu)件310與軸314內(nèi)的凈化氣體導(dǎo)管335流體連通。較 佳地，凈化氣體導(dǎo)管335是與凈化氣體供給(未顯示)流體連通以提供凈 化氣體至凈化氣體通道334中。任何合適的凈化氣體(例如，氮?dú)?、氬?或氦氣)皆可單獨(dú)使用或組合使用。在操作上，凈化氣體通過導(dǎo)管335而 進(jìn)入凈化氣體通道334中，且到達(dá)設(shè)置在支持構(gòu)件310上的基板的邊緣 附近。因此，結(jié)合使用邊環(huán)305與凈化氣體可以避免在基板邊緣以及/或 背側(cè)的沉積。
參照?qǐng)D3A與圖3B，利用循環(huán)通過流體通道360內(nèi)的流體可控制支 持組件300的溫度，其中流體通道360是包埋于支持構(gòu)件310的主體內(nèi)。 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，流體通道360與熱傳送導(dǎo)管361是流體連通， 該熱傳送導(dǎo)管貫穿設(shè)置于支持組件300的軸314內(nèi)。較佳地，流體通道 360是位于支持構(gòu)件310的附近以提供均勻的熱傳至支持構(gòu)件310的基 板接收表面。流體通道360與熱傳送導(dǎo)管361可傳輸該熱傳送流體以加 熱或冷卻支持構(gòu)件310。此外，可限制循環(huán)通過流體通道360的流體以防 止流體冷卻并因此幫助頂板311維持熱的狀態(tài)。此種熱狀態(tài)的維持對(duì)于清 潔制程是較佳的狀況?？墒褂萌魏魏线m的熱傳送流體，例如水、氮?dú)狻⒁?二醇或上述的混合物。支持組件300可進(jìn)一步包含嵌入式熱電耦 (embedded thermocouple)(未顯示)以監(jiān)控支持構(gòu)件310的支持表面的溫 度。舉例來說，來自熱電耦的訊號(hào)可用于回饋回路(feedback loop)中以控 制在流體通道360中循環(huán)的流體的溫度或流速。
參照?qǐng)D3A,支持構(gòu)件310可在反應(yīng)室主體112內(nèi)垂直移動(dòng)，如此一 來支持構(gòu)件310與蓋組件200之間的距離可加以控制。傳感器(未顯示) 可提供關(guān)于支持構(gòu)件310在反應(yīng)室100內(nèi)的位置的信息。用于支持構(gòu)件 310的升降機(jī)構(gòu)的實(shí)例是闡述于1999年9月14日發(fā)證予Se/yw加等人
23的美國專利號(hào)5951776中，此案的名稱為r Self-Aligning Lift
Mechanism」，在此是以參考方式并入上述案件的全文。
在操作上，支持構(gòu)件310可升高至接近蓋組件200的附近以控制該 待處理基板的溫度。而可通過分配盤225所發(fā)射的輻射加熱基板，而分配 盤是由加熱組件270所控制。或者，利用由升降環(huán)320啟動(dòng)的升降插稍 325,亦可將基板升高離開支持構(gòu)件310并接近已加熱的蓋組件200的附 近。
在超過使用期限后或到達(dá)預(yù)定維修的時(shí)間時(shí)，處理反應(yīng)室100的某些 組件(包含上述組件)可定期地檢修、更換或清潔。這些組件通常為許多零 組件，該等零組件統(tǒng)稱為「制程套件」(process kit)。制程套件的示范性 組件可以包含，但不限于，例如噴頭225、頂板311、邊環(huán)305、襯墊133 與升降插稍325。任何一個(gè)或多個(gè)組件通常是從反應(yīng)室100中移開且定期 或根據(jù)需求基準(zhǔn)而加以清潔或更換。
圖4A顯示另一個(gè)示范性蓋組件400的部分剖面圖。蓋組件400包含 至少兩個(gè)堆棧的組件以形成等離子體體積或腔室(cavity)于組件之間。在 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，蓋組件400包含第一電極410( 「上電極」)垂直 :&置于第二電極450 ( 「下電極」)上方，在上述二者之間定義出等離子 體體積或腔室425。第一電極410是連接至功率源415,例如，RF功率 供給-上，以及第二電極450是"l妄地，上述方式可在二個(gè)電才及410、 450 之間形成電容。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，蓋組件400包含一個(gè)或多個(gè)氣體入口 412 (在此僅顯示一個(gè))，其至少部分形成于第一電極410的上段413內(nèi)。 一種或多種制程氣體是通過一個(gè)或多個(gè)氣體入口 412而進(jìn)入蓋組件400 中。該一個(gè)或多個(gè)氣體入口 412的第一端是與等離子體腔室425流體連 通，而第二端是連接至 一個(gè)或多個(gè)上游氣體源以及/或其它氣體輸送組件 上，例如，接在氣體混合器上。該一或多個(gè)氣體入口 412的第一端可在擴(kuò) 大部份(expanding section)420的內(nèi)徑430的最上端處開口朝向等離子體 腔室425,如圖4A所示。同樣地， 一個(gè)或多個(gè)氣體入口 412的第一端可在擴(kuò)大部份420的內(nèi)徑430的任何高度距離上開口朝向等離子體腔室 425。雖然未顯示，不過兩個(gè)氣體入口 412可設(shè)置在擴(kuò)大部份420的相對(duì) 側(cè)以產(chǎn)生渦漩流(swirling flow)方式或r渦流」(vortex)進(jìn)入擴(kuò)大部份420 處，此有助于在等離子體腔室425內(nèi)混合氣體。關(guān)于流動(dòng)方式(flow pattern) 與氣體入口設(shè)置的詳細(xì)說明是闡述于2001年12月21日申請(qǐng)的美國專利 申請(qǐng)?zhí)?0030079686中，在此是以參考方式并入該案的完整內(nèi)容。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，第一電極410具有可容納等離子體腔室425 的擴(kuò)大部份420。如圖4A所示，擴(kuò)大部份420是與氣體入口 412流體連 通，正如上所述。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)大部份420是為具有內(nèi)表面 或內(nèi)徑430的環(huán)狀構(gòu)件，該內(nèi)表面或內(nèi)徑是由其上層部分420A往其下層 部分420B漸增。就其本身而論，第一電極410與第二電極450之間的距 離是可變動(dòng)。該變動(dòng)的距離有助于控制在等離子體腔室425內(nèi)產(chǎn)生的等離 子體的形成與穩(wěn)定。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)大部份420的形狀類似圓錐體或「漏斗J (funnel),如圖4A與圖4B所示。圖4B顯示圖4A的上電極的放大概要 局部剖面圖。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)大部4分420的內(nèi)表面430 A/v擴(kuò) 大部份420的上層部分420A往擴(kuò)大部份的下層部分420B逐漸傾斜。內(nèi) 徑430的斜率或角度可視制程需求以及/或制程限制而改變。擴(kuò)大部份420 的長度或高度亦可視特定的制程需求以及/或制程限制而改變。在 一 個(gè)或 多個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)徑430的斜率、或擴(kuò)大部份420的高度、或上述的二 者可視制程所需的等離子體體積而改變。例如，內(nèi)徑430的斜率可為至少 1: 1、或至少1.5: 1、或至少2: 1、或至少3: 1、或至少4: 1、或至 少5: 1或至少10: 1。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)徑430的斜率可由最 低2: 1至最高20: 1的范圍內(nèi)變動(dòng)。
雖然圖式中未顯示，但是在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)大部份420可為 彎曲形或弧形。例如，擴(kuò)大部^f分420的內(nèi)表面430可具有彎曲或弧形的 凸面或凹面形狀。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)大部^f分420的內(nèi)表面430 可具有復(fù)數(shù)片段，該等片段的形狀可為傾斜、 一端較尖細(xì)、凸面或凹面。如上所指出，由于第一電極410具有逐漸增加的內(nèi)表面430，因此第
一電極410的擴(kuò)大部份420改變第一電極410與第二電極450之間的垂 直距離。變動(dòng)的距離是與等離子體腔室425內(nèi)的功率大小直接相關(guān)。不希 望受限于特定理論，兩個(gè)電極410、 450之間距離的變動(dòng)可找到使電將本 身維持在等離子體腔室425的某些部分時(shí)(若未遍及整個(gè)等離子體腔室 425時(shí))所需的功率大小。在等離子體腔室425內(nèi)的等離子體因此與壓力 的相關(guān)性不大，此容許等離子體產(chǎn)生并維持在較寬的操作窗口 (operating window)內(nèi)。就其本身而論， 一種具有較高重復(fù)性與可靠性的等離子體可 形成于蓋組件400內(nèi)。
第一電極體410可由任何制程兼容材料所形成，例如鋁、氧化鋁 (anodized aluminum)、鍍鎳鋁、鍍鎳鋁6061-T6、不銹鋼以及上述的組 合與合金等。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)或部分的第一電極410是以鎳 金屬包覆以減少不需要的微粒形成。較佳地，至少擴(kuò)大部份420的內(nèi)表面 430鍍上鎳。
第二電極450可包含一個(gè)或多個(gè)堆棧的平板。當(dāng)需要兩個(gè)或更多個(gè)的 平板時(shí)，平板彼此之間應(yīng)為電性連接。每個(gè)平板應(yīng)包含數(shù)個(gè)孔洞或氣體通 道以使一種或多種來自等離子體腔室425的氣體流過。
參照?qǐng)D4B,蓋組件400可進(jìn)一步包含隔離環(huán)(isolator ring)440以使
第一電極410與第二電極450之間電性隔離。隔離環(huán)440可由氧化鋁或 任何其它可絕緣且制程兼容的材料所制成。較佳地，隔離環(huán)440包圍或?qū)?質(zhì)包圍至少上述的擴(kuò)大部份420,如圖4B所示。
參照?qǐng)D4A的特定實(shí)施例，第二電極450包含頂板460、分配盤470 與阻隔板480。頂板460、分配盤470與阻隔板480是堆棧在一起且設(shè)置 在蓋緣490上，該蓋緣是與反應(yīng)室主體112連接，如圖4B所示。如同此 技藝的人士所熟知，鉸接組件(hinge assembly)(未顯示)可將蓋緣490 連接至反應(yīng)室主體112上。蓋緣490可包含嵌入式通道(channel或 passage)492以容納熱傳送媒介。視制程的需求而定，熱傳送媒介可用于加熱、冷卻、或同時(shí)進(jìn)行加熱與冷卻。范例的熱傳送々某介是陳述于前文中。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，頂板460包含數(shù)個(gè)形成在等離子體腔室425 下方的氣體通道或孔洞465,以使來自等離子體腔室425的氣體流經(jīng)頂板。 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，頂板460可包含凹陷部分462，其用以容納至少 一部份的第一電極410。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，孔洞465是貫穿位于凹 陷部分462下方的頂板460的截面。頂板460的凹陷部分462可如圖4A 所示般的為階梯狀(stair stepped),以在其間提供較佳的密封接合(sealed fit)。此外，頂板460的外徑可加以設(shè)計(jì)，安裝或放置在分配盤470的外 徑上，如圖4A所示。諸如人造橡膠0型環(huán)463等O型環(huán)(o-ring)種類的 密封墊(seal)是至少部分設(shè)置在頂板460的凹陷部分462內(nèi)以確保其與第 一電極410之間的液密(fluid-tight)接觸。同樣地，0型環(huán)密封墊466可在 頂板460的外徑與分配盤470之間提供液密接觸。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，分配盤470是與上述參照?qǐng)D2A至圖2C所 述的分配盤225相同。特別地，分配盤470為實(shí)質(zhì)上圓盤狀且包含數(shù)個(gè) 孔洞475或通路以輸配氣體流經(jīng)其間?？锥?75的大小可加以調(diào)整且位 于分配盤470的附近以提供可控制且均勻的流體分布于具有待處理基板 設(shè)置其中的反應(yīng)室主體112上。
分商己盤470亦可包含3不卄犬安裝凸鄉(xiāng)象(annular mounting flange)472開j 成于分配盤的外徑上。安裝凸緣472的大小可加以調(diào)整以安置于蓋緣490 的上表面上。諸如人造橡膠 型環(huán)等O型環(huán)種類的密封墊是至少部分設(shè) 置在環(huán)狀安裝凸緣472內(nèi)以確保其與蓋緣490的液密接觸。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，分配盤470包含一個(gè)或多個(gè)嵌入式通道 (channel或passage)474,用于容納加熱器或加熱流體以控制蓋組件400 的溫度。同樣地，對(duì)于上述蓋組件200,電阻式加熱組件可置入通道474 內(nèi)以加熱分配盤470。熱電耦可連接至分配盤470上以調(diào)節(jié)分配盤的溫度。 熱電耦可用于回饋回路中以控制施加于加熱組件上的電流，如上所述。
或者，熱傳送媒介可通過通道474。視反應(yīng)室112內(nèi)的制程需求，若有需要時(shí)， 一個(gè)或多個(gè)流體通道474可包含冷卻媒介，以使分配盤470
的溫度獲得較佳控制。如上所述，可使用任何熱傳送媒介，例如氮?dú)狻⑺?乙二醇或上述的混合物。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，是利用一個(gè)或多個(gè)熱燈管(未顯示)以加熱
蓋組件400。通常，熱燈管是安置在分配盤470的上表面附近以利用輻射 加熱包含分配盤470的蓋組件400的組件。
阻隔板480是為選擇性使用的組件，且可設(shè)置在頂板460與分配盤 470之間。較佳地，阻隔板480是為可移除式地安裝于頂板460的下表 面上。阻隔板480應(yīng)該與頂板460有良好的熱接觸和電性接觸。在一個(gè) 或多個(gè)實(shí)施例中，利用螺栓(bolt)或類似固定器可將阻隔板480連接至頂 板460上。阻隔板480亦可被釘穿或以螺絲方式固定在頂板460的外徑 上。
阻隔版480包含數(shù)個(gè)孔洞485以提供數(shù)個(gè)由頂板460至分配盤470 的氣體通道?？锥?85的大小可加以調(diào)整且位于阻隔板480的附近以捐二 供可控制且均勻的流體分布于分配盤470上。
圖4C顯示具有蓋組件400設(shè)置其上的反應(yīng)室主體112的部分剖面 圖。較佳地，擴(kuò)大部份420是位于支持組件300上方的中央處，如圖4C 所示。將等離子體局限在等離子體腔室425內(nèi)以及該局限等離子體位于中 央的位置可提供均勻且重復(fù)性的分解氣體分布至反應(yīng)室主體112中。較佳 地，離開等離子體體積425的氣體流經(jīng)頂板460的孔洞465而到達(dá)阻隔 板480的上表面處。阻隔板480的孔洞485是輸配氣體至分配盤470的 背側(cè)，于分配盤背側(cè)處的氣體被進(jìn)一步輸配通過分配盤470的孔洞475, 爾后該等氣體方接觸位于反應(yīng)室主體112的基板。
一般相信，將等離子體局限在置中的等離子體腔室425中以及介于第 一電極410與第二電極450之間的可變距離可在蓋組件400內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定 且可靠的等離子體。
為了簡化與便于說明，以下將敘述一種通過氨氣(NH3)與三氟化氮(NF3)氣體混合物在處理反應(yīng)室100中移除氧化硅的示范性干式蝕刻制 程。相信該處理反應(yīng)室100可借著使等離子體處理、基板加熱與冷卻及退 火制程皆在單 一 制程環(huán)境中進(jìn)行而對(duì)任何干式蝕刻制程皆有利。
參照?qǐng)D1,干式蝕刻制程的第一個(gè)步驟是為置放諸如半導(dǎo)體基板等基 板(未顯示)于處理反應(yīng)室100中。通常通過縫閥開口 160而將基外反置 放于反應(yīng)室主體112內(nèi)，且設(shè)置在支持構(gòu)件310的上表面上?；迨菉A 固于支持構(gòu)件310的上表面上，且邊緣凈化氣體(edge purge)是通過通道 334。較佳地，利用通過開孔312與凹槽316汲取真空以將基板夾固于支 持構(gòu)件310的上表面上，其中開孔312與凹槽316通過導(dǎo)管313而與真 空泵流體連通。若支持構(gòu)件尚未位于制程位置上，則接著將支持構(gòu)件310 升高至反應(yīng)室主體112內(nèi)的制程位置上。反應(yīng)室主體112是較佳地維持 在介于50°C與80°C之間，較佳地在大約65。C。利用使熱傳送媒介通過 流體通道113即可維持反應(yīng)室主體112的溫度。
利用使熱傳送媒介或冷卻劑通過形成在支持組件300內(nèi)的流體通道 360,即可將基板冷卻至低于65°C，例如介于15°C與50°C之間。在一 個(gè)實(shí)施例中，將基板的溫度維持低于室溫。在另一個(gè)實(shí)施例中，將基板的 溫度維持在介于22°C與40°C度之間。通常，支持構(gòu)件310是維持低于 大約22°C以達(dá)到上述指定的基板所需溫度。為了冷卻支持構(gòu)件310，冷 卻劑是通過流體通道360。較佳地，可具有持續(xù)流動(dòng)的冷卻劑以對(duì)支持構(gòu) 件310的溫度有較佳控制。冷卻劑的組成較佳為50體積％的乙二醇與50 體積％的水。當(dāng)然，只要基板可維持在所需溫度，可利用任何體積百分率 的水與乙二醇。
氨氣與三氟化氮?dú)怏w接著被導(dǎo)入反應(yīng)室100中以形成清潔氣體的混 合物。導(dǎo)入反應(yīng)室的每種氣體的含量是可變動(dòng)且可加以調(diào)整以顧及待移除 氧化層的厚度、待清潔基板的型態(tài)、等離子體的體積容量、反應(yīng)室主體 112的體積容量、以及耦接至反應(yīng)室主體112的真空系統(tǒng)的能力。在一個(gè) 態(tài)樣中，添加氣體以提供具有氨氣與三氟化氮的分子比率為至少1: 1的氣體混合物。在另一個(gè)態(tài)樣中，氣體混合物的分子比率為至少大約3: 1 (氨氣比三氟化氮)。較佳地，導(dǎo)入氨氣比三氟化氮的分子比率由5: 1 至30: 1的氣體至反應(yīng)室100中。較佳地，氣體混合物的分子比率(氨 氣比三氟化氮)是由大約5: 1至大約10: 1。氣體混合物的分子比率(氨 氣比三氟化氮)亦可落在大約10: 1至大約20: 1。
凈化氣體或載氣亦可添加至氣體混合物中。任何合適的凈化氣體/載 氣可加以使用，例如氬氣、氦氣、氫氣、氮?dú)饣蛏鲜龅慕M合。通常，整體 的氣體混合物中氨氣與三氟化氮約0.05體積％至約20體積％。剩下則為 載氣。在一個(gè)實(shí)施例中，于導(dǎo)入反應(yīng)性氣體之前，首先導(dǎo)入凈化氣體或栽 氣進(jìn)入反應(yīng)室主體112中以穩(wěn)定反應(yīng)室主體112內(nèi)的壓力。
在反應(yīng)室主體112內(nèi)的操作壓力可加以改變。通常，該壓力維持在介 于約500毫托(mTorr)至約30托之間。較佳地，該壓力維持在介于約1 托至約10托之間。更佳地，在反應(yīng)室主體112內(nèi)的操作壓力維持在介于 約3托至約6托之間。
由大約5瓦(Watts)至大約600瓦(Watts)的RF功率是施加至電極240 上以激發(fā)位于氣體輸送組件220的體積261 、 262與263內(nèi)的氣體混合物 的等離子體。較佳地，RF功率是小于100瓦。更佳地，功率施加時(shí)的頻 率是相當(dāng)?shù)?，例如小?00千赫(kHz)。較佳地，頻率是在大約50千赫 至大約90千赫的范圍內(nèi)。
等離子體能量將氨氣與三氟化氮?dú)怏w分解成反應(yīng)性物種，此等物種結(jié) 合在一起以形成氣相的高度反應(yīng)性的氟化銨(ammonium fluoride, NH4F ) 4匕合4勿以及/或氟孑匕氫4妄(ammonium hydrogen fluoride, NH4F'HF)。上述 分子接著通過分配盤225的開孔225A而流經(jīng)氣體輸送組件220以與待清 潔基板表面反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，首先導(dǎo)入載氣至反應(yīng)室100中；產(chǎn)生 載氣的等離子體；接著添加反應(yīng)性氣體、氨氣與三氟化氮至等離子體中。
不希望受限于特定理論， 一般相信蝕刻氣體、氟化銨以及/或氟化氫 4妄是與氧化石圭表面反應(yīng)以形成六氟,圭酸銨(ammonium hexafluorosilicate(NH4)2SiF6)、氨與水的產(chǎn)物。氨與水在制程條件時(shí)為蒸氣且可利用真空 泵125而加以移除。特別地，在氣體經(jīng)由真空端口 131離開反應(yīng)室100 而進(jìn)入真空泵125之前，揮發(fā)性氣體流經(jīng)形成在襯墊133上的孔洞135 而進(jìn)入抽氣通道129。六氟硅酸銨薄膜則留在基板表面。此反應(yīng)機(jī)制可扭無 述成下列反應(yīng)式
NF3 + NH3 — NH4F + NH4FHF + N2
6NH4F + Si02 — (NH4)2SiF6 + H20
(NH4)2SiF6+熱(heat) — NH3 + HF + SiF4
在薄膜形成于基板表面上之后，具有基板支撐于其上的支持構(gòu)件310 是被升高至非常接近熱分配盤225的退火位置上。來自分配盤225的輻 射熱應(yīng)足以將六氟硅酸銨((NH4)2SiF6)薄膜分解或升華成揮發(fā)性四氟化硅 (SiF4)、氨與氟化氫產(chǎn)物。利用上述的真空泵125以由反應(yīng)室100中移除 揮發(fā)性產(chǎn)物。通常，使用75°C或更高的溫度以有效地升華與移除基板上
的薄膜。較佳地，可使用iocrc或更高的溫度，例如介于約"5。C與約
20(TC之間的溫度。
將六氟硅酸銨薄膜分解成揮發(fā)性成分的熱能量是由分配盤225對(duì)流 傳導(dǎo)或輻射所提供。如上所述，加熱組件270直接連接至分配盤225上， 并啟動(dòng)該加熱組件將該分配盤225以及與該加熱組件熱接觸的組件加熱 至介于75。C至250。C的溫度。在一個(gè)態(tài)樣中，分配盤225是加熱至介于 100°C與150°C的溫度間，例如大約120°C。
可用各種方式以達(dá)成升高基板的動(dòng)作。例如，升降機(jī)構(gòu)330可朝向分 配盤225下表面的方向升高支持構(gòu)件310。在升降步驟過程中，基板是固 定在支持構(gòu)件310上，例如通過上述的真空夾盤或靜電夾盤。或者，通過 升降環(huán)320升高升降插稍325，可將基板抬升離開支持構(gòu)件310并置于 非常接近熱分配盤225處。
具有薄膜于其上的基板的上表面與分配盤225之間的距離并非關(guān)鍵 因素，那只是在一般實(shí)驗(yàn)上需要處理的事情。熟習(xí)此技藝人士能輕易決定 可有效氣化薄膜且不會(huì)傷害下層基板的所需間隔。然而， 一般相信，介于大約0.254毫米(10密爾)與5.08毫米(200密爾)之間的間距是為上 述的有效距離。
一旦將薄膜由基板上移除，反應(yīng)室即被清洗與排空。利用降低基板至 傳送位置、使基板離開夾盤(de-chucking)以及傳送基板通過縫閥開口 160，清潔的基板可由反應(yīng)室主體112中移除。
在每處理大約1000片基板之后，反應(yīng)室主體需要加以清潔。通過抬 升該支持構(gòu)件310至升高的位置上可進(jìn)行反應(yīng)室主體112的清潔制程。 升高的位置為介于支持構(gòu)件310與分配盤之間大約0.100英寸或更小的距 離。利用來自分配盤225的熱輻射、或利用電阻式加熱支持構(gòu)件、或供應(yīng) 熱流體至支持構(gòu)件310的流體通道內(nèi)，來加熱支持構(gòu)件310。較佳地，進(jìn) 入冷卻流體通道的流體入口受到阻隔。
導(dǎo)入具有高熱傳導(dǎo)的氣體(例如，氫氣、氦氣、與氬氣的混合物)通過 氣體分配盤225。加熱該支持構(gòu)件310有助于解離或升華水與六氟硅酸銨 ((NH4)2SiF6)薄膜成揮發(fā)性四氟化硅(SiF4)、氨與氟化氫產(chǎn)物。利用上述的 真空泵125以由反應(yīng)室100中移除揮發(fā)性產(chǎn)物。此外，可產(chǎn)生等離子體 以進(jìn)一步幫助清潔。當(dāng)氣化沉積物流經(jīng)排放系統(tǒng)時(shí)，等離子體可避免諸如 氧化硅等副產(chǎn)物發(fā)生重組。
通常，使用100。C或更高的溫度以有效地升華與移除反應(yīng)室中的沉積 物?？稍诖蠹s一個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到大約10CTC的溫度，以及可在大約3個(gè)小時(shí)
內(nèi)達(dá)到i4trc的溫度。較佳地，可利用10crc或更高的溫度，例如介于大
約115。C與約20(TC之間的溫度。當(dāng)打開阻隔的流體入口以導(dǎo)入冷卻流體 返回系統(tǒng)而完成清潔制程時(shí)，可使支持構(gòu)件310在大約半小時(shí)內(nèi)達(dá)到大約 35。C的溫度。
阻隔通往支持構(gòu)件310的流體入口會(huì)在支持構(gòu)件310的上層部分與 支持構(gòu)件的底座之間產(chǎn)生溫度梯度。最接近氣體分配盤的支持構(gòu)件310 的溫度可達(dá)到大約140°C，而支持構(gòu)件310的底座可相當(dāng)穩(wěn)定地維持在大 約周圍環(huán)境的溫度。
具有薄膜于其上的基板的上表面與分配盤225之間的距離是加以選
32定以有效地氣化薄膜而不會(huì)傷害下層基板。視制程的條件可選定介于大約
0.254毫米(10密爾)與5.08毫米(200密爾)之間的間隔距離。
系統(tǒng)控制器(未顯示)可用以調(diào)節(jié)處理反應(yīng)室100的運(yùn)作。系統(tǒng)控制 器可在儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)硬盤中的計(jì)算機(jī)程序的控制下而運(yùn)作。舉例來說，計(jì) 算機(jī)程序能夠支配制程程序與時(shí)序、氣體的混合、反應(yīng)室壓力、RF功率 大小、基座位置、縫閥開啟與關(guān)閉、晶圓冷卻以及特定制程的其它參數(shù)。 介于使用者與系統(tǒng)控制器之間的界面可通過CRT監(jiān)視器與光筆(未顯示) 而形成。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中是使用兩個(gè)監(jiān)視器； 一個(gè)內(nèi)建于清潔室墻 壁上以供操作者使用；而另 一 個(gè)監(jiān)視器則位于墻壁后以供維修技術(shù)員使 用。較佳的情況為兩個(gè)監(jiān)視器可同時(shí)顯示相同信息，但是只有一枝光筆可 作用。在尖端處有光傳感器的光筆可偵測由CRT顯示器發(fā)射的光。為了 選定特定屏幕或功能，操作者可以碰觸顯示器屏幕的指定區(qū)域并按下光筆 上的按鈕。顯示器屏幕一般是利用改變其顯示狀態(tài)以確認(rèn)在光筆與觸控區(qū) 域之間的聯(lián)系，顯示狀態(tài)的改變例如是反白(highlight)或顏色、或顯示新 的選單或屏幕等。
利用在系統(tǒng)控制器上運(yùn)作的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以執(zhí)行各種制程。計(jì)算機(jī) 程序碼可以任何習(xí)知計(jì)算機(jī)可讀的程序語言所撰寫，例如68000匯編語 言、C、 C++、或Pascal。利用習(xí)知的文字編輯器，可輸入合適的程序代 碼至單一檔案或多個(gè)檔案中，以及儲(chǔ)存或嵌入于計(jì)算機(jī)可使用的媒介中，
例如計(jì)算機(jī)的內(nèi)存系統(tǒng)。若輸入的程序代碼文字為高級(jí)語言，則程序代碼 可加以編譯，且產(chǎn)生的編譯程序代碼接著是與預(yù)編譯的函式庫例程的目的
碼(object code)連結(jié)。系統(tǒng)使用者調(diào)用目的碼以執(zhí)行連結(jié)的已編譯目的 碼，此動(dòng)作造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下載程序代碼于內(nèi)存中，而CPU由內(nèi)存中讀 取并執(zhí)行程序代碼以完成程序中指定的任務(wù)。
圖5A至圖5H是為利用本發(fā)明中所述的干式蝕刻制程與處理反應(yīng)室 100以形成主動(dòng)式電子組件(例如，MOSFET結(jié)構(gòu)500)的制作程序的截面 概要圖。參照?qǐng)D5A至圖5H,范例的MOSFET結(jié)構(gòu)可形成于半導(dǎo)體材料 上，例如硅或砷化鎵結(jié)構(gòu)525。較佳地，結(jié)構(gòu)525為具有<100>結(jié)晶方向以及直徑為150毫米(6英寸)、200毫米(8英寸)或300毫米(12 英寸)的硅晶圓。通常，MOSFET結(jié)構(gòu)包含下列的組合(i)介電層，例 如二氧化硅、有機(jī)硅酸鹽(organosilicate)、碳摻雜氧化硅、磷硅酸鹽玻璃 (phosphosilicate glass, PSG)、硼磷珪酸鹽玻璃(borophosphosilicate glass, BPSG)、氮化硅或上述的組合；(ii)半導(dǎo)體層，例如摻雜多晶硅、 與n型或p型摻雜單晶硅；以及(iii)由金屬層或金屬硅化物(metal silicide) 形成的電性接觸與內(nèi)聯(lián)機(jī)，例如鶴(tungsten)、鴒硅化物(tungsten silicide) 、 4太(titanium) 、 4太石圭4匕4勿(titanium silicide) 、 4i石圭孑匕物(cobalt silicide)、鎳硅化物(nickel silicide)或上述的組合。
參照?qǐng)D5A,通過形成電性絕緣結(jié)構(gòu)以開始制作主動(dòng)式電子組件，此 結(jié)構(gòu)可使主動(dòng)式組件與其它組件電性絕緣。數(shù)種電性絕緣結(jié)構(gòu)是闡述于由 S.M. Sze撰寫、McGraw-Hill出版社在1988年出版的第二版的VLSI Technology—書中的第11章，并納入此處以供參考。有個(gè)說法為具有厚 度大約2000埃的場氧化層(field oxide layer)(未顯示)是首先成長在整 個(gè)基板525上，以及該氧化層的部分是被移除以形成可包圍住暴露區(qū)域的 場氧化阻障層545A、 545B,其中該裝置的電子主動(dòng)式組件是形成于該暴 露區(qū)域中。暴露區(qū)域是經(jīng)熱氧化作用以形成具有厚度由大約50埃至大約 300埃的薄柵極氧化層550。接著沉積、圖案化以及蝕刻多晶硅層以產(chǎn)生 柵電極555。多晶硅柵電極555的表面可再次氧化以形成絕緣介電層560， 所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)是繪示于圖5A中。
參照?qǐng)D5B,接著利用合適的摻雜物原子摻雜合適區(qū)域以形成源極與 汲極570A、 570B。例如，在p型基板525上，是使用包含砷或磷的n 型摻雜物物種。通常，通過離子布植機(jī)執(zhí)行摻雜步驟，此摻雜可以包含， 例如具有能量約30至80千電子伏特(Kev)且濃度約為1013原子/平方公 分(atoms/cm"的磷("P)、或具有能量約10至100千電子伏特(Kev)而劑 量大約由1015至10"原子/平方公分(atoms/cm"的砷("As)。在布植制程 之后，例如，通過在快速熱處理(rapid thermal processing,RTP))設(shè)備中 加熱基板而將摻雜物驅(qū)入基板525中。之后，在習(xí)知的剝除制程中將覆蓋源極與汲極區(qū)570A、 570B的氧化層550剝除以移除任何因布植制程而 產(chǎn)生在氧化層中的雜質(zhì)，而上述步驟產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)是繪示于第8B圖中。
參照?qǐng)D5C與圖5D,通過使用二氫化硅(SiH2)、氯氣(Cl2)以及氨氣(NH3) 的低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)以沉積氮化硅層575于柵電極555與基 板525的表面上。使用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)技術(shù)蝕刻氮化硅層575以 形成氮化物間隙壁(nitride spacers)580于柵電極555的側(cè)壁上，如第5D 圖所示。間隙壁580是使形成在柵極555的頂表面上的硅化物層與沉積 在源極570A與汲極570B上的其它硅化物層電性隔離。應(yīng)先聲明的是， 電性絕緣的側(cè)壁間隙壁580與上層可由其它材料制作而成，例如氧化^s圭。 用于形成側(cè)壁間隙壁580的氧化硅層通常是由溫度在大約60(TC至大約 100CTC范圍內(nèi)的四乙氧基硅烷(teraethoxysilane, TEOS)進(jìn)料氣體并搭配 CVD或PECVD制程沉積而成。
參照第5E圖，在制程前后將硅表面暴露至大氣環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生原生氧 化硅層585于暴露的硅表面上。在柵極555、源極570A與汲極570B上 形成導(dǎo)電金屬硅化物接觸之前，就必須先移除原生氧化硅層585，以改進(jìn) 所形成的金屬硅化物的合金化反應(yīng)(alloying reaction)與導(dǎo)電性。原生氧化 硅層585會(huì)增加半導(dǎo)體材料的電阻，而對(duì)后續(xù)沉積的硅層與金屬層的珪化 反應(yīng)(silicidation reaction)有不利的影響。因此，在形成用于內(nèi)部聯(lián)才幾主 動(dòng)式電子組件的金屬硅化物接觸或?qū)w之前，必須利用干式蝕刻制程移除 原生氧化硅層585。干式蝕刻制程移除原生氧化硅層585以暴露源極 570A、汲極570B與柵電極555的頂表面，如第5F圖所示。
之后，如圖5G所示，PVD濺鍍制程是用以沉積一層金屬層590。接 著用傳統(tǒng)爐管退火(furnace annealing)來退火金屬與硅層，以形成金屬硅 化物的區(qū)域，其中金屬層590在此區(qū)域中與硅接觸。通常，退火制程是在 分開的制程系統(tǒng)中進(jìn)行。因此，保護(hù)用的覆蓋層(cap layer)(未顯示)可 沉積在金屬層590上。覆蓋層通常為氮化物材料且可包含一種或多種材 料，其選自由氮化鈥(titanium nitride)、氮化鴒(tungsten n畫e)、氮化鉭 (tantalum nitride)、氮化鉿(hafnium nitride)、與氮化硅所組成的群。覆蓋層可利用任何沉積制程而加以沉積，較佳地是利用PVD制程。
接下來，如同圖5I所示般，沉積巨量金屬(bulk metal)以作為巨量填 充535。巨量金屬可為鴒或一些其它金屬。
退火通常涉及在氮?dú)獾沫h(huán)境中加熱基板500至介于60(TC與800。C之 間的溫度約30分鐘。或者，利用快速熱退火制程以形成金屬硅化物595, 在此制程中是將該結(jié)構(gòu)500快速加熱至大約1000。C并維持大約30秒。合 適的導(dǎo)電金屬包含鈷、鈦、鎳、鴒、鉑與任何具有低接觸電阻且可在多晶 硅與單晶硅上形成可靠金屬硅化物接觸的其它金屬。
金屬層590的未反應(yīng)部分可通過使用王水(aqua regia)(鹽酸與硝酸) 的濕式蝕刻而加以移除，而不損及金屬硅化物595、間隙壁580或場氧化 物545A、 545B，而能在柵極555、源極570A、與汲極570B上留下自我 對(duì)準(zhǔn)的金屬硅化物接觸595，如第5H圖所示。之后，可沉積包含諸如氧 化硅、BPSG、或PSG等絕緣覆蓋層(insulating cover layer)于電極結(jié)構(gòu) 上。在CVD反應(yīng)室中利用化學(xué)氣相沉積的方法可沉積絕緣覆蓋層，在反 應(yīng)室中，該材料由低壓或大氣壓的進(jìn)料氣體所凝聚而成，有關(guān)上述制程的 實(shí)例是闡述于1996年3月19日獲證的共同受讓的美國專利號(hào)5500249 中，在此是以參考方式并入上述案件的內(nèi)容。之后，結(jié)構(gòu)500在玻璃轉(zhuǎn)換 溫度下進(jìn)行退火以形成平滑的平坦化表面。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，處理反應(yīng)室100可整合至多制程平臺(tái)中，例 如Endura(平臺(tái)，此平臺(tái)可由位于加州圣塔克拉拉的Applied Material公 司購得。上述的制程平臺(tái)能夠進(jìn)行數(shù)種制程操作而不需打破真空。 Endura(平臺(tái)之的詳細(xì)說明是闡述于1999年11月30日申請(qǐng)的共同受讓 的美國專利申請(qǐng)?zhí)?9/451628中，該案名稱為Mntegrated Modular Processing Platform」，在此系是以參考方式并入該案的內(nèi)容。
圖6是為范例的多反應(yīng)室(multi-chamber)制程系統(tǒng)600的概要上視 圖。系統(tǒng)600可包含一個(gè)或多個(gè)負(fù)載閉鎖室602、 604，用以傳送基板進(jìn) 出系統(tǒng)600。通常，因?yàn)橄到y(tǒng)600處于真空環(huán)境，負(fù)載閉鎖室602、 604 可對(duì)導(dǎo)入系統(tǒng)600的基板「抽氣(pump down)」。第一機(jī)械手臂610可在負(fù)載閉鎖室602、604以及第一組的一個(gè)或多個(gè)基板處理反應(yīng)室612、 614、 616、 618 (圖式中顯示四個(gè)反應(yīng)室)之間傳送基板。每個(gè)處理反應(yīng) 室612、 614、 616、 618可加以裝配以執(zhí)行一些基板制程操作，該制程操 作包含本文中所述的干式蝕刻制程以及循環(huán)層沉積(cyclical layer deposition, CLD)、原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理 氣相沉積(PVD)、蝕刻、預(yù)清潔、除氣(degas)、定位與其它基板制程。
第一機(jī)械手臂610亦可傳送基板進(jìn)出一個(gè)或多個(gè)傳送反應(yīng)室622、 624。傳送反應(yīng)室622、 624可用以維持超高真空條件，而允許在系統(tǒng)600 內(nèi)部傳送基板。第二機(jī)械手臂630可在傳送室622、 624以及第二組的一 個(gè)或多個(gè)處理反應(yīng)室632、 634、 636、 638之間傳送基板。類似處理反應(yīng) 室612、 614、 616、 618,每個(gè)處理反應(yīng)室632、 634、 636、 638可力口以 裝配以執(zhí)行各種基板制程操作，包含本文中所述的干式蝕刻制程以及循環(huán) 層沉積(cyclical layer deposition, CLD)、原子層沉積(ALD )、化學(xué)氣相 沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、蝕刻、預(yù)清潔、除氣(degas)、 定位等等。若系統(tǒng)600不需要執(zhí)行特定制程時(shí)，任何的基板處理反應(yīng)室 612、 614、 616、 618、 632、 634、 636、 638可由系統(tǒng)600中移除。
用于形成圖5A至圖5H的MOSFET結(jié)構(gòu)的示范性多制程系統(tǒng)600 可以包含兩個(gè)上述處理反應(yīng)室100、兩個(gè)用來沉積金屬500的物理氣相沉 積室以及兩個(gè)用來沉積選用性的覆蓋層(未顯示)的物理氣相沉積室。圖 6中顯示的處理反應(yīng)室612、 614、 616、 618、 632、 634、 636、 638中 的任何一者代表PVD反應(yīng)室以及/或處理反應(yīng)室100。
雖然上述的制程程序是與形成MOSFET組件相關(guān)，但是本文中所述 的干式蝕刻制程亦可用以形成具有其它金屬硅化物層(例如，鎢、鉭、鉬 的硅化物)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與組件。清潔制程亦可在沉積不同金屬層之前使 用，該金屬層包含，例如，鋁、銅、鈷、鎳、硅、鈦、釔、鉿、硼、鎢、 鉭或上述的混合物。
圖7顯示制程反應(yīng)室700實(shí)施例的部分剖面圖。在此實(shí)施例中，處理 反應(yīng)室700包含設(shè)置在反應(yīng)室主體712上端的蓋組件700,以及至少部分設(shè)置在反應(yīng)室主體712中的支持組件700。處理反應(yīng)室亦包含遠(yuǎn)程等離
子體產(chǎn)生器740，其具有U型截面的遠(yuǎn)程電極(remote electrode),此部
分將在圖8中進(jìn)一步闡述。反應(yīng)室700與相關(guān)硬件較佳由一種或多種制程 兼容材料所形成，例如鋁、氧化鋁(anodized aluminum)、鍍鎳鋁、鍍鎳 鋁6061-T6、不銹鋼、以及上述的組合與合金等。
支持組件710是至少部分設(shè)置在反應(yīng)室主體712內(nèi)。支持組件710 是利用以風(fēng)箱733圍住的軸(未顯示)來升高與降低。反應(yīng)室主體712 包含縫閥760，其形成在反應(yīng)室的側(cè)壁上以提供進(jìn)出反應(yīng)室700內(nèi)部的存 取口 ?？p閥760是選擇性地打開與關(guān)閉以利用晶圓固持機(jī)械手臂(未顯示) 進(jìn)出反應(yīng)室主體712的內(nèi)部。晶圓固持機(jī)械手臂是為此技藝的人士所熟知 的技術(shù)，且任何合適的機(jī)械手臂皆可加以利用。在一個(gè)實(shí)施例中，通過縫 閥開口 760以將晶圓傳輸進(jìn)出處理反應(yīng)室700并進(jìn)入鄰近的傳送室以及/ 或負(fù)載閉鎖室(未顯示)或其它在群集工具(cluster tool)中的反應(yīng)室中。 示范性的群集工具包含，但不限于，PRODUCER , CENTURATM、 ENDURATM、與ENDURASLTM平臺(tái)，上述平臺(tái)皆可在位于加州圣塔克拉 ^i的Applied Material />司購得。
反應(yīng)室主體亦包含通道(未顯示)形成于其中，用以使熱傳送流體在 其間流動(dòng)。熱傳送流體可為加熱流體或冷卻劑且可用以在制程與基板傳送 過程中控制反應(yīng)室主體712的溫度。反應(yīng)室主體712的溫度是為避免氣 體或副產(chǎn)物凝結(jié)在反應(yīng)室壁上的重要因素。范例的熱傳送流體包含水、乙 二醇、或上述的混合物。范例的熱傳送流體亦可包含氮?dú)狻?br> 反應(yīng)室主體712進(jìn)一步包含襯墊733，其包圍著支持組件700且為可 移除式組件以供維修與清潔。襯墊733較佳由金屬所制成，例如鋁或陶瓷 材料。然而，任何制程兼容材料皆可使用。襯墊733可加以噴珠處理以增 加任何沉積其上的材料的附著性，由此避免任何會(huì)導(dǎo)致處理反應(yīng)室700 污染的材料的剝落。襯墊733通常包含一個(gè)或多個(gè)孔洞735與一抽氣通 道729形成于其中，此抽氣通道可與真空系統(tǒng)流體連通?？锥刺峁怏w進(jìn)入抽氣通道729的流動(dòng)路徑，以及該抽氣通道提供貫穿襯墊733的流動(dòng) 路徑，使得氣體可離開反應(yīng)室700。
真空系統(tǒng)包含真空泵(未顯示)與節(jié)流閥(未顯示)，以調(diào)節(jié)在反應(yīng)
室700內(nèi)的氣體流動(dòng)。真空泵耦接至設(shè)置在反應(yīng)室主體712上的真空端 口 (未顯示)，且與形成在襯墊733中的抽氣通道729流體連通。利用 節(jié)流閥來選擇性地隔離真空泵與反應(yīng)室主體712,以調(diào)節(jié)在反應(yīng)室700內(nèi) 的氣體流動(dòng)?！笟怏w」與r復(fù)數(shù)種氣體」可互換使用，除非特別注明，否 則「氣體」可指一種或多種前驅(qū)物、反應(yīng)劑、催化劑、載體、凈化物、清 潔物、或上述的組合、以及任何被導(dǎo)入反應(yīng)室主體712內(nèi)的其它流體。
蓋組件700包含數(shù)個(gè)組件，其中一組件是堆棧在另一個(gè)組件的頂部。 例如，蓋組件700包含蓋緣710、氣體輸送組件720與頂板750。蓋緣 710被設(shè)計(jì)成可支撐構(gòu)成蓋組件700的組件的重量，且蓋緣是通過鉸接組 件(hinge assembly)(未顯示)而連接至反應(yīng)室主體712的上表面上，以 提供對(duì)反應(yīng)室內(nèi)部零件的存取。氣體輸送組件720是連接至蓋緣710的 上表面且可與蓋緣之間有最小熱接觸。蓋組件700的零件是較佳地由具有 高熱傳導(dǎo)與低熱阻的材料所構(gòu)成，例如具有高度磨光表面(highly finished surface)的鋁合金。較佳地，零件的熱組是小于大約5x10—4 m2K/W。
進(jìn)一步考慮氣體輸送組件720，氣體輸送組件720包含氣體分配盤或 噴頭。氣體供給面板(未顯示)通常用以提供一種或多種氣體至反應(yīng)室 700中。視反應(yīng)室700中所進(jìn)行的一種或多種制程而決定所使用的特定的 一種或多種氣體。舉例來說，典型的氣體包含一種或多種前驅(qū)物、反應(yīng)劑、 催化劑、載體、凈化物、清潔物或任何上述的混合物或組合。通常， 一種 或多種氣體被導(dǎo)入反應(yīng)室700且進(jìn)入蓋組件700中，并接著經(jīng)過氣體輸 送組件720而進(jìn)入反應(yīng)室主體712中。以電子方式操作的閥門以及/或流 體控制機(jī)構(gòu)(未顯示)可用以控制由氣體供給進(jìn)入反應(yīng)室700的氣體流動(dòng)。
在一個(gè)態(tài)樣中，氣體由氣體盒(gas box)(未顯示)輸送至反應(yīng)室700 中，該氣體線路在反應(yīng)室中分成兩條獨(dú)立的氣體線路，以如上所述般地將氣體進(jìn)料至反應(yīng)室主體712中。視制程而定，任何數(shù)量的氣體可以此方式
輸配且可在反應(yīng)室700中或在輸配至反應(yīng)室700前進(jìn)行混合。
仍參照?qǐng)D7，蓋組件可進(jìn)一步包含電極740以產(chǎn)生反應(yīng)性物種的等離 子體于蓋組件700內(nèi)。在此實(shí)施例中，電極740是安置于頂板750上且 與其電性隔離。例如，隔離物填料環(huán)(未顯示)可設(shè)置在電極740的下層 部分附近，用于分隔電極740與頂板750。環(huán)狀隔離物(未顯示)是設(shè)置 在隔離物填料環(huán)的下層部分附近且位于頂板750的上表面上，如圖1所示。 環(huán)狀隔離物(未顯示)接著設(shè)置在電極740上層部分的周圍，使得電極740 是與蓋組件710的其它所有零件電性隔離。每個(gè)環(huán)-隔離物填料環(huán)與環(huán)狀 絕緣體-可由氧化鋁或任何其它絕緣、制程兼容的材料所制成。
電極740是耦接至功率源(未顯示)上，而氣體輸送組件720是接 地。因此， 一種或多種制程氣體的等離子體可在介于電極740與氣體輸送 組件720之間的體積中被激發(fā)。在由阻隔板所形成的體積內(nèi)亦可容納等離 子體。若阻隔板組件不存在時(shí)，等離子體可在介于電極740與氣體輸送組 件720之間被激發(fā)并維持。在另外的實(shí)施例中，等離子體是良好的局限或 維持在蓋組件710中。
任何可活化氣體成為反應(yīng)性物種以及可維持反應(yīng)性物種的等離子體 的功率源皆可加以利用。例如，以射頻(RF)、直流電(DC)或微波(MW) 為主的功率放電技術(shù)可加以利用。此活化作用亦可利用以熱為主的技術(shù)、 氣體崩潰技術(shù)、高密度光源(如，紫外光能量)、或暴露在X射線源下而 產(chǎn)生。二者擇一地，可利用諸如遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器等遠(yuǎn)程活化源以產(chǎn)生 反應(yīng)性物種的等離子體，并接著輸配此等離子體至反應(yīng)室700中。范例 的遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器是可于，例如，MKS Instruments公司與Advanced Energy Industries公司所購得。較佳地，RF功率供給是耦接至電極740 上。
視制程氣體與欲于處理反應(yīng)室700中所進(jìn)行的操作來決定是否加熱 氣體輸送組件720。在一個(gè)實(shí)施例中，諸如電阻式加熱器等加熱組件770可耦接至氣體輸送組件720上。在一實(shí)施例中，加熱組件770為管狀構(gòu)
件并被壓固于氣體輸送組件720的上表面內(nèi)。氣體輸送組件720的上表 面包含具有寬度稍微小于加熱組件770的外徑的溝槽或凹陷通道，使得可 利用干涉配合(interference fit)而將加熱組件770固定在溝槽內(nèi)。
因?yàn)榘瑲怏w輸送組件720與阻隔物組件在內(nèi)等輸送組件720的每 個(gè)零件之間是彼此導(dǎo)電性耦合，所以加熱組件770可調(diào)節(jié)氣體輸送組件 720的溫度。此處理反應(yīng)室的額外說明是闡述于2005年2月22日申請(qǐng) 的美國專利申請(qǐng)?zhí)?1/063645中，在此是以參考方式并入該案的內(nèi)容。
圖8繪示遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器840的組件。入口 841供給氣體至產(chǎn) 生器840中。絕緣體842將電極843與接地844絕緣。反應(yīng)室845提供 一個(gè)區(qū)域予等離子體進(jìn)行激發(fā)并流向閥門846。閥門是與混合區(qū)域流體連 通，其中該混合區(qū)域是連結(jié)至額外的氣體供給848。等離子體與氣體可由 閥門846流至蓋組件。U型電極843與反應(yīng)室845具有幾何特性 (geometerial properties )，并可依比率力口以定義。例如，電極表面積與 反應(yīng)室體積的比率是高于該些被覆蓋在圓柱形或矩形反應(yīng)室內(nèi)且具有類 似尺寸(例如電極與反應(yīng)室的高度與寬度)的習(xí)知柱形、球形或矩形電極。 再者，使用U型電極時(shí)的電極表面積與反應(yīng)室壁表面積的比率是高于使用 該些被覆蓋在圓柱形或矩形反應(yīng)室內(nèi)且具有類似尺寸(例如電極與反應(yīng)室 的高度與寬度)的習(xí)知柱形、球形或矩形電極。
在超過使用期限后或到達(dá)預(yù)定維修的時(shí)間時(shí)，可定期地檢修、更換或 清潔處理反應(yīng)室700的某些上述組件。這些組件通常為許多零組件，該等 零組件統(tǒng)稱為「制程套件」。更特定地，制程套件的組件范例可以包含， 但不限于，例如氣體輸送組件720、頂板(未顯示)、邊環(huán)(未顯示)、襯墊 733與升降插稍(未顯示)。任何一個(gè)或多個(gè)組件是通常從反應(yīng)室700中
移開且定期或根據(jù)需求基準(zhǔn)而加以清潔或更換。
還有，處理反應(yīng)室700可整合至多重制程平臺(tái)中，例如EnduraTM平 臺(tái)，此平臺(tái)可由位于加州圣塔克拉拉的Applied Material公司購得。上述的制程平臺(tái)能夠進(jìn)行數(shù)種制程操作而不需打破真空。EnduraTM平臺(tái)的詳細(xì) 說明是闡述于共同受讓的美國專利號(hào)6588509中，在此是以參考方式并 入此專利的內(nèi)容。
為了簡化與便于說明，以下將敘述通過氨氣(NH3)與三氟化氮(NF3)氣 體混合物在處理反應(yīng)室700中移除氧化硅的另一種示范性干式蝕刻制程。 相信該處理反應(yīng)室700可借著使等離子體處理、基板加熱與冷卻及退火制 程皆在單 一 制程環(huán)境中進(jìn)行而對(duì)任何干式蝕刻制程皆有利。
參照?qǐng)D7，干式蝕刻制程的第一個(gè)步驟是為置放基板(未顯示)于反 應(yīng)室700中，例如該基板可以是半導(dǎo)體基板?；逋ǔＭㄟ^縫閥760而 置放于反應(yīng)室主體712內(nèi)，且設(shè)置在支持構(gòu)件710的上表面上。基板被 夾固于支持構(gòu)件710的上表面上。較佳地，利用通過開孔與凹槽汲取真空 以將基板夾固于支持構(gòu)件710的上表面上，其中開孔與凹槽是透與真空泵 流體連通。若支持構(gòu)件尚未位于制程位置上，則需將支持構(gòu)件710升高至 反應(yīng)室主體712內(nèi)的制程位置上。反應(yīng)室主體712溫度較佳地維持在介 于約50°C與約80。C之間，更佳地大約65°C。通過使熱傳送媒介通過反 應(yīng)室主體712的室壁以維持反應(yīng)室主體712的溫度。
利用使熱傳送媒介或冷卻劑通過形成在支持組件700內(nèi)的流體通道 (未顯示)，將基板冷卻至低于65°C，例如介于約15°C與約50°C之間。 在一實(shí)施例中，將基板的溫度維持低于室溫。在另一個(gè)實(shí)施例中，基板維 持在介于約22。C與約4CTC的溫度之間。通常，支持構(gòu)件710是維持低于 約22°C,以達(dá)到上述指定的基板所需溫度。冷卻劑通過在支持構(gòu)件310 中的流體通道，以冷卻支持構(gòu)件310。較佳地，可具有持續(xù)流動(dòng)的冷卻劑 以對(duì)支持構(gòu)件310的溫度有較佳控制。冷卻劑的組成較佳地為50體積％ 的乙二醇與50體積％的水。當(dāng)然，只要基板可維持在所需溫度，可利用 任何體積濃度百分率的水與乙二醇。
氨氣與三氟化氮?dú)怏w接著被導(dǎo)入反應(yīng)室700中以形成清潔氣體混合 物。導(dǎo)入反應(yīng)室的每種氣體的含量是可變動(dòng)且可加以調(diào)整以顧及待移除氧
42化層的厚度、待清潔基板的型態(tài)、等離子體的體積容量、反應(yīng)室主體712
的體積容量、以及耦接至反應(yīng)室712的真空系統(tǒng)的能力。在一個(gè)態(tài)樣中， 添加氣體以提供具有氨氣與三氟化氮的分子比率為至少1: 1的氣體混合
物。在另一個(gè)態(tài)樣中，氣體混合物的分子比率至少為大約3: 1 (氨氣比 三氟化氮)。較佳地，導(dǎo)入至反應(yīng)室700中的該等氣體的分子比率介于約 5: 1 (氨氣比三氟化氮)至大約30: 1之間。更佳地，氣體混合物的分 子比率是由大約5: 1 (氨氣比三氟化氮)至大約10: 1之間。氣體混合 物的分子比率亦可介于大約10: 1 (氨氣比三氟化氮)與大約20: 1之間。
凈化氣體或載氣亦可添加至氣體混合物中。任何合適的凈化氣體/載 氣可加以使用，例如氬氣、氦氣、氫氣、氮?dú)饣蛏鲜鰵怏w的混合物。通常， 在整體氣體混合物中氨氣與三氟化氮體積約占0.05體積％至約20體積 %。剩下則為載氣。在一個(gè)實(shí)施例中，于導(dǎo)入反應(yīng)性氣體之前，首先導(dǎo)入 凈化氣體或載氣進(jìn)入反應(yīng)室主體712中以穩(wěn)定反應(yīng)室主體712內(nèi)的壓力。
在反應(yīng)室主體712內(nèi)的操作壓力可加以改變。通常，該壓力維持在介 于約100毫托至約30托之間。較佳地，該壓力維持在介于約200托與約 5托之間。
由大約5瓦至大約600瓦的RF功率是施加至電極840上以激發(fā)位于 氣體輸送組件720內(nèi)的氣體混合物的等離子體。較佳地，RF功率是小于 約100瓦。更佳地，功率施加時(shí)的頻率是相當(dāng)?shù)?，例如小于約200千赫。
等離子體能量將氨氣與三氟化氮?dú)怏w解離成反應(yīng)性物種，此等反應(yīng)性 物種結(jié)合在一起以形成氣相的高度反應(yīng)性的氟化銨(ammonium fluoride, NH4F )化合物以及/或氟化氫銨(ammonium hydrogen fluoride, NH4F■ HF)。上述分子接著通過開孑L(未顯示)而流經(jīng)氣體輸送組件220以與 待清潔的基板表面反應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，首先導(dǎo)入載氣至反應(yīng)室700 中；產(chǎn)生載氣的等離子體；接著添加反應(yīng)性氣體、氨氣與三氟化氮至等離 子體中。
不希望受限于特定理論， 一般相信蝕刻氣體、氟化銨(NH4F)以及/或氟化氫銨(NH4F'HF)是與氧化硅表面反應(yīng)以形成六氟硅酸銨(ammonium hexafluorosilicate, (NH4)2SiF6)、氨與水的產(chǎn)物。氨與水在制程條件時(shí)為 蒸氣且可通過真空泵而從反應(yīng)室700中移除。更明確而言，揮發(fā)性氣體流 經(jīng)形成在襯墊733上的孔洞735而進(jìn)入抽氣通道729,爾后氣體經(jīng)由真 空端口 (未顯示)離開反應(yīng)室700而進(jìn)入真空泵。六氟硅酸銨薄膜則留在 基板表面。反應(yīng)才幾制可扭無述成下列反應(yīng)式
NF3 + NH3 — NH4F + NH4FHF + N2 6NH4F + Si02 — (NH4)2SiF6 + H20 (NH4)2SiF6+熱(heat) — NH3 + HF + SiF
在薄膜形成于基板表面上之后，具有基板支撐于其上的支持構(gòu)件710 是被升高至非常接近熱的氣體輸送組件720的退火位置上。來自氣體輸送 組件720的輻射熱需足以將六氟硅酸銨薄膜分解或升華成揮發(fā)性四氟化 硅(SiF4)、氨與氟化氫產(chǎn)物。隨后，利用上述的真空泵移除反應(yīng)室100中 的揮發(fā)性產(chǎn)物。
將六氟硅酸銨薄膜分解成揮發(fā)性成分的熱能量是由氣體輸送組件 720對(duì)流傳導(dǎo)或輻射所提供。其上具有薄膜的基板上表面與氣體輸送組件 720之間的距離并非關(guān)鍵因素而只是一般常規(guī)實(shí)驗(yàn)上的事情。熟習(xí)此技藝 人士能輕易決定可有效氣化薄膜且不會(huì)傷害下層基板所需間距。然而，一 般相信，介于大約0.254毫米(10密爾)與5,08毫米(200密爾)之間 的間隔為有效間距。
一旦將薄膜由基板上移除，反應(yīng)室即被清洗與排空。利用降低基板至 傳送位置、使基板離開夾盤(de-chucking)以及傳送基板通過縫閥760， 使已清潔的基板可由反應(yīng)室中移除。
控制器(未顯示)可調(diào)節(jié)反應(yīng)室的操作。系統(tǒng)控制器可在儲(chǔ)存于計(jì)算 機(jī)硬盤中的計(jì)算機(jī)程序的控制下而運(yùn)作。計(jì)算機(jī)程序能夠支配一特定制程的制程程序與時(shí)序、氣體的混合、反應(yīng)室壓力、RF功率大小、基座位置、 縫閥開啟與關(guān)閉、晶圓冷卻以及其它參數(shù)。介于使用者與系統(tǒng)控制器之間
的界面較佳地是通過CRT監(jiān)視器與光筆(未顯示)而形成。在一個(gè)較佳 的實(shí)施例中是使用兩個(gè)監(jiān)視器； 一個(gè)是內(nèi)建于清潔室墻壁上以供操作者使 用；而另 一個(gè)監(jiān)視器則位于墻壁后以供維修技術(shù)員使用。
為了對(duì)前述討論有更佳的了解，是提供以下非限制性(non-limiting)實(shí) 例。雖然此實(shí)例與特定的實(shí)施例相關(guān)，但是不應(yīng)以任何特定態(tài)樣解讀此實(shí) 例而限制本發(fā)明。
實(shí)例
在蝕刻過程中，導(dǎo)入2 sccm的三氟化氮(NFs)、 10 sccm的氨氣與 2500 sccm的氬氣的氣體混合物進(jìn)入反應(yīng)室中。使用100瓦的功率以激 發(fā)氣體混合物的等離子體。底部的凈化氣體為1500 sccm的氬氣，以及 邊緣的凈化氣體為50 sccm的氬氣。反應(yīng)室壓力是維持在約6托，且基 板溫度約為22°C ?；宓奈g刻時(shí)間為120秒。
在后續(xù)的退火過程中，間距為750密爾且蓋組件的溫度為12CTC。基 板的退火時(shí)間大約為60秒。大約50埃的材料是由基板表面上移除。沒有 發(fā)現(xiàn)退火的影響。膜沉積速率是約每秒鐘0.46埃(28埃/分鐘)。在蝕刻 50埃的材料時(shí)，所觀察到的蝕刻均勻性大約為5 % 。
本清潔方式的優(yōu)點(diǎn)包含不需要額外的制程設(shè)備且不需要開啟反應(yīng)室 以進(jìn)行濕式清潔。本制程不會(huì)有濕式清潔所需的持續(xù)監(jiān)控或人力密集、時(shí) 間延遲等。也就是，使用升高的基座搭配阻隔冷卻流體入口所需的清潔時(shí) 間大約為5小時(shí)，相較之下，加熱該基座冷卻流體的清潔系統(tǒng)則需要二天 至三天的時(shí)間。
除非另外指出，否則所有表示組成的數(shù)量、特性、反應(yīng)條件以及使用 于說明書與專利范圍中的數(shù)字是為幫助了解所用的近似數(shù)值。這些近似數(shù) 值是根據(jù)該些試圖由本發(fā)明來得到的想要特性以及測量誤差而來，且至少 應(yīng)該按照回報(bào)的有效數(shù)字的數(shù)植以及利用 一般取整數(shù)的方式(roundingtechniques)來解讀。再者，任何在本文中所表達(dá)的數(shù)量，包含溫度、壓力、 間距、莫耳比、流速等等，可進(jìn)一步最佳化以達(dá)到所需的蝕刻選擇性以及 微粒表現(xiàn)。
雖然前文已闡述本發(fā)明的具體實(shí)施例，在不悖離本發(fā)明的基本精神與 范圍下，當(dāng)可設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其它具體實(shí)施例，且本發(fā)明的范圍是由后附 的權(quán)利要求所界定。
權(quán)利要求
1. 一種用以處理一基板的處理反應(yīng)室，包含一反應(yīng)室主體，定義一制程區(qū)域；一支持組件，至少部分設(shè)置在該反應(yīng)室主體內(nèi)，且用以支撐在該制程區(qū)域內(nèi)的該基板；以及一等離子體源，其具有一柱狀電極(cylindrical electrode)以及一接地電極，該等電極定義出與該制程區(qū)域連通的一等離子體區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，其中該接地電極為一杯狀電極，并與 該柱狀電極間隔開來。
3. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，其中該柱狀電極連接至一射頻源、一 孩支波源、 一 直流電源或 一 交流電源。
4. 如權(quán)利要求3所述的反應(yīng)室，其中該柱狀電極連接至一射頻源。
5. 如權(quán)利要求4所述的反應(yīng)室，其中該接地電極的表面積大于該柱狀 電極。
6. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，其中該接地電極位于該柱狀電才及的下方。
7. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)室，更包含一或多個(gè)流體通道，用于傳輸 熱傳送媒介通過該支持組件。
8. —種用以處理一基板的處理反應(yīng)室，包含一反應(yīng)室主體，定義一制程區(qū)域；一支持組件，至少部分設(shè)置在該反應(yīng)室主體內(nèi)，且用以支撐在該制程 區(qū)域內(nèi)的一基板；以及一遠(yuǎn)程等離子體源，具有一柱狀電極以及一接地電極，該等電極定義 出與該制程區(qū)域連通的 一遠(yuǎn)程等離子體區(qū)域。
9. 如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)室，更包含一或多個(gè)流體通道，用于傳輸一熱傳送媒介通過該支持組件。
10. 如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)室，其中該接地電極為一杯狀電極，其 與該柱狀電極間隔開來。
11. 如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)室，其中該柱狀電極連接至一射頻源、 一微波源、 一直流電源或 一 交流電源。
12. 如權(quán)利要求11所述的反應(yīng)室，其中該柱狀電極連接至一射頻源。
13. 如權(quán)利要求12所述的反應(yīng)室，其中該接地電極的表面積大于該 柱狀電々及的表面積。
14. 如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)室，其中該接地電極位于該柱狀電極的 下方。
15. —種用以處理一基板的處理反應(yīng)室，包含 一反應(yīng)室主體，定義一制程區(qū)域；一支持組件，至少部分設(shè)置在反應(yīng)室主體內(nèi)，且用以支撐在該制程區(qū) 域內(nèi)的一基板；以及一柱狀電極以及 一 杯狀電極，該等電極定義出與該制程區(qū)域連通的一 等離子體區(qū)域。
16. 如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)室，更包含一或多個(gè)流體通道，用于傳輸一熱傳送媒介通過該支持組件。
17. 如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)室，其中該等離子體源為一遠(yuǎn)程等離 子體源。
18. 如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)室，其中該柱狀電極連接至一射頻源、 一農(nóng)"皮源、 一直流電源或一交流電源。
19. 如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)室，其中該杯狀電極的表面積大于該 柱狀電才及。
20. 如權(quán)利要求15所述的反應(yīng)室，其中該杯狀電極位于該柱狀電極 的下方。
21. —種清潔一處理反應(yīng)室的方法，包含阻擋一冷卻流體至一通道的流動(dòng)，該通道位于一處理反應(yīng)室內(nèi)的一支 持構(gòu)件中；升高該支持構(gòu)件，使其距離一氣體分配盤約0.1英寸以內(nèi)； 加熱該氣體分配盤；以及導(dǎo)入一熱傳導(dǎo)氣體通過該氣體分配盤而進(jìn)入該處理反應(yīng)室中。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，更包含點(diǎn)燃在該處理反應(yīng)室中的一 等離子體。
23. 如權(quán)利要求21所述的方法，更包含導(dǎo)入一熱流體至該通道中。
24. 如權(quán)利要求21所述的方法，更包含加熱該氣體分配盤，使其溫 度介于約10(TC至約180。C之間。
25. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中加熱該支持構(gòu)件，使其溫度介 于約35'C至約14(TC之間。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中在約1個(gè)小時(shí)內(nèi)將該支持構(gòu)件加熱至約ioo°c。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中在約3個(gè)小時(shí)內(nèi)將該支持構(gòu)件 加熱至約140°C。
28. 如專利范圍第21項(xiàng)的方法，其中該傳導(dǎo)氣體包含氬氣、氦氣或 氬氣。
29. —種清潔一處理反應(yīng)室的方法，包含升高位在一處理反應(yīng)室內(nèi)的一支持構(gòu)件，使其距離一氣體分配盤約0.1 英寸以內(nèi)；加熱該氣體分配盤，使其溫度介于約10(TC至約180。C之間；以及 導(dǎo)入一熱傳導(dǎo)氣體通過該氣體分配盤而進(jìn)入該處理反應(yīng)室中。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，更包含阻擋一冷卻流體流入該支持 構(gòu)件中的一通道內(nèi)。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，更包含導(dǎo)入一熱流體至該通道中。
32. 如權(quán)利要求29所述的方法，更包含點(diǎn)燃一等離子體使其進(jìn)入該處理反應(yīng)室中。
33. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中該支持構(gòu)件被加熱至介于約35°C 至約14(TC之間。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中在約1個(gè)小時(shí)內(nèi)使該支持構(gòu)件加熱至約ioo°c。
35. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中在約3個(gè)小時(shí)內(nèi)使該支持構(gòu)件加熱至約14crc。
36. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中該傳導(dǎo)氣體包含氫氣、氦氣或 氬氣。
37. —種用于清潔一處理反應(yīng)室的方法，包含阻擋一冷卻流體進(jìn)入位于一處理反應(yīng)室內(nèi)的一支持構(gòu)件中的一通道內(nèi)；加熱與一處理反應(yīng)室連通的一氣體分配盤，使該氣體分配盤溫度介于約10crc至約18crc之間；以及導(dǎo)入一熱傳導(dǎo)氣體通過該氣體分配盤而進(jìn)入該處理反應(yīng)室中。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中該支持構(gòu)件被加熱至介于約35°C至約14crc之間。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其中在約3個(gè)小時(shí)內(nèi)使該支持構(gòu)件 加熱至約140°C。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其中該傳導(dǎo)氣體包含氫氣、氦氣或 氣氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于清潔處理反應(yīng)室的方法與設(shè)備，此方法包含阻擋冷卻流體流入位于處理反應(yīng)室內(nèi)的支持構(gòu)件的通道中；升高支持構(gòu)件至距離氣體分配盤約0.1英寸以內(nèi)；加熱氣體分配盤；以及導(dǎo)入熱傳導(dǎo)氣體通過氣體分配盤而進(jìn)入處理反應(yīng)室中。在一個(gè)態(tài)樣中，反應(yīng)室包含反應(yīng)室主體與支持組件，此支持組件至少部分設(shè)置在反應(yīng)室主體內(nèi)且用于支撐基板于其上。反應(yīng)室另包含蓋組件，其設(shè)置在反應(yīng)室主體的上表面。蓋組件包含頂板與氣體輸送組件，此二者在其間定義出等離子體腔室，其中此氣體輸送組件是用以加熱基板。具有U型等離子體區(qū)域的遠(yuǎn)程等離子體源是連接至此氣體輸送組件上。
文檔編號(hào)H01L21/306GK101437981SQ200580043491
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
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