[发明专利]加强用于介电膜层的远程等离子体源清洁

说明书

技术领域

本发明的实施例大体上系有关于使用一远程等离子体源来清洁处理腔室的方法。

背景技术

集成电路几何规模的尺寸已经戏剧般地减少，这是因为这样的器件在数十年前被首先引入。从那时以来，集成电路大致上依循着两年/一半尺寸的规则(通常被称为摩尔定律(Moore’s Law))，其意谓着芯片上的器件数目每两年会加倍。今日的制造设施系惯例地在制造具有0.13微米且甚至0.1微米特征尺寸的器件，且明日的设施将会制造具有甚至更小特征尺寸的器件。

有助于这样的小器件尺寸的发展的一即是图案化膜层的发展，其中这些图案化膜层可以被精细地图案化，且具有经由基材下方层次来转移精细图案的能力。这样的图案化膜层的一实例为非晶形碳膜层，例如APF^TM膜层，其可以由美国加州圣大克劳拉市的Applied Materials，lnc.公司所获得。

在半导体器件制造中使用非晶形碳图案化膜层已经产生了除去含碳材料的方法的需求，其中该含碳材料系不乐见地被产生在用以处理(例如沉积或蚀刻)非晶形碳图案化膜层的腔室的内表面上(例如侧壁与腔室部件)。使用被腔室中原位射频(RF)功率所活化的氧(O₂)做为清洁气体的清洁过程已经被发展出用来清洁适用以沉积非晶形碳膜层的腔室。然而，需要以除去含碳沉积物的原位RF功率会损坏腔室部件。使用被远程等离子体源所活化的氧O₂做为清洁气体的清洁过程可以降低或消除清洁过程期间的腔室损坏。但是，许多被远程等离子体源产生的氧自由基会在达到足够的腔室清洁之前再结合。例如，氧自由基可能会在其抵达需要清洁的腔室的所有区域之前再结合以形成O₂。

器件几何规模的持续减少也已经对于具有低介电常数(k)值的膜层产生需求。具有k值低于约3.0且甚至低于约2.5的低介电常数膜层(例如有机硅膜层(SiCOH膜层))已经被发展出。这些膜层拥有高碳含量。低介电常数SiCOH膜层常常与含硅与碳的阻障膜层一起被使用。

具有高碳含量的低介电常数膜层的发展已经产生了除去含碳材料的方法的需求，其中该含碳材料系被沉积在用来处理低介电常数膜层的腔室的内表面上。已经发现到的是，用来除去源自其它介电膜层(例如不含碳的氧化硅膜层)的材料的方法已经具有不乐见的负效果，且不总是足以从源自低介电常数膜层(其具有高碳含量)的沉积物除去碳。例如，已经观察到的是，通过提供原位射频(RF)功率至一低介电常数有机硅膜层沉积腔室以清洁此腔室会造成污染氟化铝微粒的形成(其中该RF功率系会活化足够的NF₃来清洁碳沉积物)，这是因为RF功率所产生的氟离子会与铝结合，其中铝常常被用做为处理腔室中的衬里材料。

从处理腔室中除去污染微粒渐渐地变为重要，因为器件尺寸变得更小，且深宽比(aspect ratio)变得更关键。随着更小的特征尺寸与更大的深宽比，污染微粒的尺寸与数目必须被减少以维持器件效能。

因此，存在有一种能够有效率地清洁处理腔室且减少污染物形成的方法的需求。特别地，存在有一种清洁用来处理膜层(其具有高碳含量，例如非晶形碳膜层)的腔室的方法的需求，其中这些膜层能够被用做为图案化膜层、低介电常数有机硅膜层、以及含硅与碳阻障膜层。

发明内容

本发明大体上系有关于清洁半导体处理腔室的方法。通过使用本文描述的方法，可以清洁用来处理含碳膜层与其内表面上具有含碳沉积物的半导体处理腔室。例如，通过使用本文描述的方法，可以清洁用来处理非晶形碳膜层、含硅与碳阻障膜层以及含硅、氧与碳的低介电常数膜层的半导体处理腔室。

在一实施例中，一种清洁一具有含碳沉积物的处理腔室的方法系包含:在一远程等离子体源中从一含氧气体产生活性氧物质，其中该远程等离子体源连接至该处理腔室；在该远程等离子体源中从一含氮气体产生活性氮物质；导引该活性氧物质与该活性氮物质进入该处理腔室；以及在腔室中不存在有RF功率下将该处理腔室的多个内表面暴露于该活性氧物质与该活性氮物质。腔室具有一气体散布组件与多个腔室壁，气体散布组件包含一面板，气体散布组件与腔室壁在清洁过程期间皆被加热至一温度，较佳为至少150℃。活性氟物质也可以从远程等离子体源被导入用来沉积含硅与碳膜层的处理腔室，而用来沉积不含硅膜层的处理腔室系被清洁而不使用活性氟物质。