[发明专利]等离子消减装置

说明书

本发明涉及一种等离子消减装置。本发明尤其适合于用于处理从多晶硅蚀刻工艺排出的气流的等离子消减装置。

在半导体或平板显示装置的形成期间，各种不同的处理气体供应至各个处理室。使用化学气相沉积(CVD)，将薄膜或薄层沉积在位于沉积室内的衬底或晶片表面上。这个工艺的操作是通过将一种或多种反应气体供应至这个室来实现的，通常，在促使衬底表面发生化学反应的条件下使用运载气体将反应气体供应至衬底表面。例如，可将TEOS及氧和臭氧中的一个供应至沉积室以在衬底上形成氧化硅层，且可供应硅烷和氨来形成氮化硅层。可通过热分解硅烷和氯硅烷在衬底上沉积多晶体硅或多晶硅。

此外，例如，在形成半导体装置电极及源区和漏区期间，将各气体供应至蚀刻室以对这些沉积层的各区域实施选择性蚀刻。蚀刻气体可包括：全氟化物(例如CF₄、CHF₃和NF₃)、其它含卤素化合物(例如，HCl、HBr、BCl₃、Cl₂和Br₂)及其组合。例如，通常使用CF₄先在形成于多晶硅层上并由光刻胶层曝光的氮化物层或氧化物层的区域中形成开口，且通常随后使用HBr和Cl₂的混合物来蚀刻所暴露的多晶硅。

蚀刻气体会与光刻胶(photoresist)反应而形成需要周期性地从蚀刻室移除的沉积物和焦油，且因此向蚀刻室周期性地供应清洁气体(其通常含有SF₆和氧气)以从该室移除不想要的材料。

在这些实施于蚀刻室内的蚀刻和清洁工艺期间，从蚀刻室排出的气体中通常会含有一定量的供应至蚀刻室的残留气体。诸如CF₄和SF₆等全氟化物都是温室效应气体，因此通常需提供消减装置以在将废气排到大气之前对其进行处理。消减装置将废气中较为危险的组分转换成(例如)通过常规的洗气便可从废气中移除且/或者可安全排放到大气中的组分。

可使用微波等离子消减装置高效率地从气流中移除诸如CF₄、SF₆、NF₃和C₂F₆等全氟化物(PFC)。微波等离子反应器的实例阐述于第GB 2,273,027号英国专利中。在那个装置中，波导件将来自微波产生器的微波辐射输送进入装纳两个成紧密对置关系的电极的气体室中。待处理的气体经由气体入口流进气体室，并从这些电极之间通过，从而引发微波等离子且微波等离子通过从这些电极流过的气体维持在这两个电极之间。这些电极中的一个具有轴向孔，从而提供了气体室的气体出口。在等离子中的剧烈条件下，气流内的组分受到高能电子的冲击，导致分裂成能与氧或氢组合而产生相对稳定副产物的反应组分。

与气流内所含各种组分反应的氧和氢的简便来源是水蒸汽，水蒸汽可从消减装置上游容易地添加到气流中去。例如，CF₄与水蒸汽反应将形成CO₂及HF，而Cl₂可在该室内形成HCl。随后，可通过位于消减装置下游的湿洗器从气流中移除HF、HCl和HBr。

等离子消减装置的各个零件(例如，电极中的一个或多个、电极支座及室的内表面)通常由不锈钢形成。除了铁、碳和铬以外，不锈钢还可含有其它元素，例如，镍、钼、铌和钛。在有空气的情况下，会形成惰态表面氧化物层，其可保护下面的不锈钢不受到腐蚀。然而，在有酸性气体(例如，HF、HCl和HBr)的情况下，这个惰态层会被剥离，从而暴露下面的不锈钢。例如，气体室中可能存在作为气体室中全氟化物处理的副产物的HF，且在蚀刻工艺期间从加工室排出的气体中可能含有HCl或HBr。

一旦氧化镍层被移除，则当湿气水平超过数个百万分率(ppm)时HBr和HCl便会与不锈钢内所含金属反应。由于不锈钢表面上吸附了水，所以这些反应的副产物会侵蚀气体室及电极，这会降低消减装置的效率。

本发明优选实施例的至少一个目的是提供一种适于处理含有不同量的含卤素化合物(HBr、HCl、Br₂或Cl₂)及水蒸汽的气流的改进型等离子消减装置。

在第一方面中，本发明一种等离子消减装置，其包括气体室，气体室具有用于接收待由这个装置处理的气体的气体入口以及气体出口，气体室内表面的至少一部分由在处理含有含卤素化合物及水蒸汽的气体的过程中抗腐蚀的导电材料形成或涂覆。