[发明专利]用于消除来自化学蒸汽刻蚀腔的副产品沉积的原位腔清洁制程

说明书

技术领域

本发明大体上有关于一种半导体处理设备。更明确而言，本发明实施 例是有关于一种用于半导体制作与CVD系统的原位(in situ)干式清洁的化 学气相沉积(CVD)系统。

背景技术

当基板表面暴露在氧气下时，通常会形成原生氧化物(native oxide)。 若基板表面在蚀刻过程中被污染，亦会产生原生氧化物。尤其在处理金属 氧化物硅场效晶体管(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor， MOSFET)结构时，原生氧化硅膜会形成在暴露的含硅层上。氧化硅膜为 电性绝缘，且因为该膜层造成高电性接触电阻，所以并不希望氧化硅膜形 成在接触电极或互连电性通路的界面处。在MOSEFT结构中，电极与互 连通路包含硅化物膜层，此是利用沉积耐火金属于裸硅上并退火此层以产 生金属硅化物层。位于基板与金属界面处的原生氧化硅膜因为会阻碍可形 成金属硅化物的扩散化学反应，所以会减少硅化物层的组成均匀性。上述 结果会造成较低的基板产率以及由于电性接触处过热而增加不良率。原生 氧化硅膜亦妨碍了随后欲沉积在基板上的其它CVD层或溅镀层的附着。

溅镀蚀刻、干式蚀刻以及利用氢氟酸(HF)与去离子水的湿式蚀刻 工艺已尽力减少在大型特征或具有深宽比小于约4∶1的小型特征上的污 染物。然而，利用上述方法时，并无法有效地移除原生氧化膜或者会导入 不想要的残留物。同样地，若可成功将蚀刻溶液渗入具有上述大小的特征 图案中，但当蚀刻完成后，却更难从特征处移除湿式蚀刻溶液。

近来移除原生氧化膜的方法是为形成含氟/硅盐类于基板表面上，该 盐类可在后续步骤中利用热退火加以移除。在此方法中，是利用含氟气体 与氧化硅表面反应而形成盐类的薄层。盐类接着被加热至足够高温以将盐 类解离成挥发性副产物，此副产物可由处理反应室中移除。通常通过热力 加成作用(thermal addition)或等离子体能量(plasma energy)以形成反应 性含氟气体。盐类经常在冷却基板表面的降温过程中形成。通常利用将基 板由冷却基板的冷却室中传送至加热基板的分开的退火室或高温炉中以 达成先冷却后加热的程序。

基于各种理由，反应性的氟处理程序并非较佳程序。因为传送晶圆所 花费的时间使得晶圆产量大幅减小。再者，传送过程中晶圆非常容易受氧 化或其它污染所影响。此外，因为需要两个分开的反应室以完成氧化物的 移除过程，因此经营者的成本变成两倍。因此对于一种能够在单一反应室 中(即，原位(in-situ))产生远程等离子体、加热、冷却以及进行单一干 式蚀刻工艺的处理反应室存在着需求。

当反应室的气体分配盘加热至大约180℃且处理气体导入反应室的 处理区域中时，晶圆基座是冷却至大约35℃且处理化学品在沿着基座表 面处形成沉积物。通常是仰赖湿式清洁方式来清洁反应室以移除这些沉积 物，然而湿式清洁方式需要时间与人力打开反应室并以人工清洁这些反应 室。或者，通常试图加热一般用于冷却基座的流体，但是这样的加热方式 需要二至三天的时间以加热反应室表面和清洁反应室。由此可知从处理反 应室中移除沉积物与残留物是耗费成本且需要一些处理时间。

发明内容

本发明提供一种用于处理基板的处理反应室。在一个方面中，反应室 包含反应室主体与支持组件，此支持组件至少部分设置在反应室主体内且 用于支撑基板于该支持组件上。反应室更包含盖组件，设置在反应室主体 的上表面上。盖组件与远程等离子体区域流体连通，且远程等离子体区域 具有U型截面以产生等离子体。利用柱状电极(cylindrical electrode)与杯 状接地(cup-shaped)来定义远程等离子体区域。其中RF功率源连接至柱 状电极上。

本发明提供一种用于清洁处理反应室的方法与设备，此方法包含阻隔 冷却流体流进位于处理反应室的支持构件内的通道中；升高支持构件至距 离气体分配盘约0.1英寸以内；加热气体分配盘；以及导入一热传导性气 体通过气体分配盘而进入处理反应室中。