[发明专利]具有备用三氟化氮的基于氟的反应室清洁

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求享有2011年2月18目提交的在先美国临时专利申请序列号61/444,353的权益。

技术领域

本发明涉及具有备用三氟化氮的基于氟的反应室清洁方法。

背景技术

在半导体、平板显示器和光伏设备制造工业中，电子器件在反应室中制造以沉积希望的薄膜。这些沉积通常以非选择性的方式沉积，导致所述反应室内壁上产生非有意的沉积。

为保持电子器件生产的一致性，需要定期地除去在反应室内壁上的非有意的沉积物。过去，会将反应室冷却至室温，从生产线上移出，并将其进行酸性和碱性液体清洁试剂处理。

该工业的一个进步是采用气态三氟化氮(NF₃)以在工艺条件下且不将其从生产线上移出的情况下清洁反应室。这极大地提高了这些反应室的生产率且简化了清洁操作。

NF₃仅是一种便利和相对安全的氟原子源，其中氟原子是实际进行反应室原位清洁的物质。NF₃能够以政府管理的运输方式运输，这与由于其腐蚀性、毒性和氧化性而在能够运输的量上受到严重限制的元素氟不同。

使用NF₃仅是为了提供安全、大量的传输，然后在反应室处，在反应室的清洁过程中NF₃分解为氟和氮原子。这通常通过在待清洁的反应室上游的远程等离子体室进行。NF₃分解为氮和氟原子，且这些氟原子与反应室内壁上的非有意沉积物反应以将其除去。对于基于硅的沉积物，这导致SiF₄气态副产物，该副产物从反应室中除去并作为废物在下游的清除系统中进行处理。

NF₃的缺点是其成本以及定期供应的制约。电子器件制造业的原材料和消耗化学品的供应商通过在消费者的地点原位提供氟生产而避免运输大量的氟并且避免大量储存氟，从而寻求避免NF₃的高成本及对于氟运输和使用的规章限制的方法。

通常通过电解分解氟化氢(HF)以形成双原子氟或F₂来进行氟生产。将HF转化为F₂的电解池是公知的，并且已经运转了多年。尽管已经有该记录，任何制造系统，包括原位氟电解池，都要进行定期维护或非计划的停机。因此，需要定期清洁多个反应室的电子器件制造商需要稳定、持续不断的氟供给以避免清洁气体即使短时间不可得而造成的昂贵的反应室停机。

因此，除非在原位氟电解池因为任何原因而不工作的情况下可获得备用清洁气体，电子器件制造商不会愿意从方便运输和可大量存储的NF₃改变为F₂。该工业已经考虑了多种具有应急备用的原位氟电解池系统，包括比稳态生产量所需的更多的氟电解池、原位氟储存、替代的氟源或生成氟的分子以及甚至NF₃本身。

可以用氟或NF₃或这两种物质定期清洁的反应室的类型包括使用如下方法的反应室：化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、持续化学气相沉积(CCVD)、原子层沉积(ALD)以及这些反应方式的组合和变型的各种表现形式。这些反应室能够使用氟等离子体清洁。虽然NF₃(非活性压缩气体)是方便的氟源，但基于F₂的工艺显示出具有较低的成本。单质F₂是腐蚀性的、有毒的且是强的氧化剂。因此，F₂操作存在问题，并且规章限制可以运输的F₂的量。通过电解无水HF原位生成F₂克服了这方面的许多难题。然而制备F₂需要复杂的化工设备，并且在设备进行维修时需要后备手段。尽管气态F₂存储可以提供有限的备用，但这对于较长的停机时间是不够的。

本发明领域内的现有技术包括US2005/0161321。

如以下详细描述的，本发明通过使用备用NF₃克服了原位使用氟电解池从而以安全、连续、符合规章的方式提供氟中存在的难题，本发明的方式便于电子器件制造商在不存在复杂性和不存在工艺变化的情况下在氟和NF₃之间的来回切换，从而保持可靠的反应室持续生产和清洁。

发明内容

本发明涉及一种清洁反应室的方法，该方法包括如下步骤：

(a)提供将材料沉积到靶基底上的反应室；