[发明专利]用于等离子体化学气相沉积反应器的喷淋板电极

说明书

【0001】本发明涉及等离子体化学气相沉积(CVD)的方法与装置。具 体地，本发明涉及喷淋板。

背景技术

【0002】一般说来，等离子体处理装置用于形成或移除薄膜或者改良待 处理物体的表面。具体地，在半导体晶片(诸如硅或玻璃衬底)上薄膜 形成(通过等离子体CVD)或薄膜蚀刻用于制造存储器、半导体器件诸 如CPU或液晶显示器(LCD)。

【0003】CVD装置传统上用于在硅或玻璃衬底上形成绝缘薄膜诸如氧化 硅(SiO)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)和碳氧化硅(SiOC)以及导电 薄膜诸如硅化钨(WSi)、氮化钛(TiN)和铝(Al)合金。要形成这些薄 膜，含有不同组分的多种反应气体被引入反应室中。在等离子体CVD装 置中，诸如通过射频或微波能量把这些反应气体激发成等离子体，并发 生化学反应从而在由基座支撑的衬底上形成预期的薄膜。

【0004】为了进入反应室，反应气体可以在起反应以将薄膜沉积于衬底 诸如硅晶片上之前，从存储容器流过导管并流过喷淋板。喷淋板具有顶 表面和底表面，并且包括从顶表面到底表面延伸通过喷淋板的多个孔。 不同气体包括反应气体和清洗气体，在被散布到衬底上之前流过喷淋板 孔。喷淋板的用途是将反应气体均匀地散布在衬底表面以促进更加均匀 的薄膜沉积。为了促进膜厚均匀性，通常使喷淋板的这些孔在一端收缩， 以致孔的入口或气体进入点比出口或气体排出点大。喷淋板还可以用作 诸如平行板CVD装置中的电极，以在晶片处理阶段期间在反应室内把气 体激发为等离子体。

【0005】在晶片处理期间通过反应室中的等离子体化学反应所生成的产 物导致不想要的沉积物积聚在反应室的内壁上以及基座的表面上。由于 薄膜形成是重复进行的，因此此类沉积物逐渐积聚在等离子体CVD装置 内。随后，沉积物从内壁和基座表面上脱落，漂浮在反应室内。之后， 沉积物作为外来物体粘附到衬底上并导致杂质污染，这会给所处理的衬 底造成缺陷。

【0006】为了移除这种粘附到反应室的内壁上的不想要的沉积物，使用 了等离子体清洗方法。在一种这样的等离子体清洗方法中，清洗气体(诸 如NF₃)由位于反应室之外(诸如在与反应室隔离的外部放电室内)的射 频电源激发为等离子状态。NF₃分裂并形成一种活性的氟粒子，所述氟粒 子可与不想要的沉积物反应。之后活性的氟粒子被带到反应室内，在这 里氟粒子分解并移除粘附到反应室的内壁表面上的外来沉积物。在一个 示例中，利用流量可控的NF₃清洗气体来移除粘附到反应室的内壁表面 上的外来物质导致约1.5μm/min的有效清洗速度。

【0007】在近些年，半导体衬底越来越大并且持续增长。由于衬底尺寸 的增长，反应室的容量也提高了，从而导致粘附到反应室壁上的不想要 的沉积物的数量的增长。随着需要移除的沉积物的数量的增长，清洗时 间趋于增长。由于这一清洗时间的增长，单位时间处理的衬底数量(生 产能力)下降了。因此，需要提高反应室的清洗效率以提高生产能力。

发明内容

【0008】一方面，本申请提供一种在处理晶片之后利用远程等离子体放 电装置清洗CVD处理腔室的方法。处理后的晶片在腔室中从基底移除。 清洗气体被供给远程等离子体放电装置。等离子体能量用来激活远程等 离子体放电装置中的清洗气体。之后，被激活的清洗气体被传送到处理 室内并且通过面向基座的喷淋板的多个孔。这些孔完全延伸通过喷淋板 并且每个孔具有相同的横截面面积。具有所有孔的喷淋板的最小圆形区 域的直径是晶片的表面区域的直径的0.95至1.05倍。

【0009】另一方面，本申请提供一种对处理室中的衬底进行处理的方法。 衬底被放置在腔室的基座上。之后，反应气体通过面向基座的喷淋板的 多个孔供给到腔室内。这些孔完全延伸通过喷淋板，并且每个孔具有相 同的横截面面积。具有所有孔的喷淋板的最小圆形区域的直径是衬底的 一侧的直径的0.95至1.05倍。