TW201418486A - 以氣體內加熱源進行之腔室清潔 - Google Patents
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Abstract
本文中提供用於修整製程腔室之內部表面的方法。在一個實施例中提供一種修整製程腔室之內部表面的方法。該方法包含以下步驟：將製程腔室保持在第一壓力和低於約攝氏800度的第一溫度下；在該第一壓力和該第一溫度下提供製程氣體至該製程腔室，其中該製程氣體包含氯氣(Cl2)和高紅外線(IR)吸收氣體；以及使該製程氣體曝露於輻射能量，以去除該製程腔室之內部表面上的殘餘物。
Description
本發明之實施例大體而言係關於基板處理。
目前的半導體生產通常需要週期性的製程腔室修整來去除汙染物、確保均勻性及防止製程偏差。習知的腔室修整製程通常是在高溫下進行，例如在高於約攝氏1000度的溫度下進行。然而，目前的半導體製造製程是在明顯低於修整製程溫度的溫度下進行的。這種差異的結果是，製程腔室的溫度必須被持續升高和降低，使得修整製程慢又沒效率。此外，製程腔室加熱元件為了實現不同的溫度所必須進行的重複循環縮短了製程腔室加熱元件的使用壽命。
因此，發明人提供了低溫修整製程腔室之內部表面的改良方法。
本文中提供用於修整製程腔室之內部表面的方法。在一個實施例中，提供一種修整製程腔室之內部表面的方法。該方法包含以下步驟：將製程腔室保持在第一壓力和低於約攝氏800度的第一溫度下；在該第一壓力和該第一溫度
下提供製程氣體至該製程腔室，其中該製程氣體包含氯氣(Cl2)和高紅外線(IR)吸收氣體；以及使該製程氣體曝露於輻射能量，以去除該製程腔室之內部表面上的殘餘物。
在另一個實施例中，提供一種修整製程腔室之內部表面的方法。該方法包含以下步驟：將製程腔室保持在第一壓力和低於約攝氏800度的第一溫度下，及在該第一壓力和該第一溫度下提供製程氣體至該製程腔室，其中該製程氣體包含氯氣(Cl2)和氫氣(H2)；以及使該製程氣體曝露於輻射能量，以去除該製程腔室之內部表面上的殘餘物。
100‧‧‧製程腔室
102‧‧‧上部
104‧‧‧下部
106‧‧‧蓋體
108‧‧‧夾環
110‧‧‧腔室主體
112‧‧‧底板
114‧‧‧製程氣體進氣口
116‧‧‧襯墊
118‧‧‧排氣口
120‧‧‧外殼
121‧‧‧底板組件
122‧‧‧預熱環
123‧‧‧支座主體
124‧‧‧基板支座
125‧‧‧基板
126‧‧‧基板升舉軸
127‧‧‧襯墊
128‧‧‧升舉銷
130‧‧‧支援系統
132‧‧‧下圓頂
134‧‧‧支撐托架
136‧‧‧上燈
138‧‧‧下燈
140‧‧‧控制器
142‧‧‧中央處理單元
144‧‧‧記憶體
146‧‧‧支援電路
152‧‧‧上燈
154‧‧‧下燈
156‧‧‧上高溫計
158‧‧‧下高溫計
160‧‧‧基板升舉組件
161‧‧‧升舉銷模組
162‧‧‧第一開口
164‧‧‧基板支撐組件
166‧‧‧支撐銷
200‧‧‧製程腔室
224‧‧‧基板支撐環
300‧‧‧方法
302‧‧‧方塊
304‧‧‧方塊
306‧‧‧方塊
308‧‧‧方塊
310‧‧‧方塊
312‧‧‧方塊
314‧‧‧方塊
316‧‧‧方塊
400‧‧‧方法
402‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
406‧‧‧方塊
408‧‧‧方塊
410‧‧‧方塊
412‧‧‧方塊
414‧‧‧方塊
416‧‧‧方塊
為詳細瞭解上述本發明的特徵，可參照實施例及附圖而對以上簡單概述的本發明作更特定的描述。然而應注意，附圖說明的只是本發明的典型實施例，因而不應將附圖說明視為是對本發明範圍作限制，因本發明可認可其他同樣有效的實施例。
第1圖繪示依據本發明之某些實施例適用於進行本文揭示的方法之製程腔室；第2圖繪示依據本發明之某些實施例適用於進行本文揭示的方法之另一個製程腔室；第3圖為依據本發明之某些實施例用於修整製程腔室的方法；以及第4圖為依據本發明之某些實施例用於修整製程腔室的另一種方法。
為了便於理解，已在可能處使用相同的元件符號來
指稱對於圖式為相同的元件。構思的是，可以將一個實施例中揭示的元件有益地使用於其他的實施例中而無需具體詳述。
本發明之實施例有利地提供了用於修整製程腔室之內部表面的方法，該方法在大致上與製程腔室處理溫度相似的溫度下去除殘餘物。本發明的方法可以有利地減少修整和處理之間的製程循環時間，從而提高時間和能源效率、減少能源消耗以及延長腔室元件的使用壽命。
當腔室處理和清洗溫度下降時，使用諸如在較低溫下激發的氯氣(Cl2)之清洗氣體變成是理想的。通常情況下，氯氣(Cl2)是藉由加熱基板支座來加熱，基板支座隨後加熱和激發氯氣(Cl2)。然而，也有一種趨勢是走向無基座的腔室設計，其中基板的背側被曝露於輻射源，以實現更均勻的基板加熱。由於氯氣(Cl2)不是好的紅外線能量吸收體，因此有效地加熱氯氣(Cl2)是具有挑戰性的。本文所述的實施例提供氣體內加熱方法，用以更有效地活化氯氣(Cl2)。在一個實施例中，將具有高紅外線吸收剖面的高紅外線吸收氣體加入氯氣(Cl2)中。高紅外線吸收氣體被輻射能量加熱並將能量轉移到氣相中的氯氣(Cl2)，以有效地加熱和激發氯氣(Cl2)。在另一個實施例中，將有限量的氫氣(H2)加入氯氣(Cl2)中。H2和Cl2之間的反應是放熱的，並可內部加熱氯氣(Cl2)而活化系統中剩餘的氯氣。
本文所揭示的發明方法之實施例可被用在任何適當
的製程腔室中，包括適合進行磊晶沉積製程的製程腔室，例如可向美國加州聖克拉拉市的應用材料公司(Applied Materials,Inc.of Santa Clara,Calif.)取得的RP EPI反應器。以下參照第1圖和第2圖來描述示例性的製程腔室，第1圖和第2圖繪示適用於進行本發明之某些部分的半導體基板製程腔室100之示意性剖面圖。製程腔室100可適用於進行磊晶沉積製程，並示意性地包含腔室主體110、支援系統130及控制器140。第1圖和第2圖中繪示的製程腔室僅是說明性的，而且本發明的方法也可被使用來有利於其他製程腔室，包括被設置用於磊晶沉積製程以外的製程之製程腔室。
以下參照第1圖來描述示例性的製程腔室，第1圖繪示適用於本發明之實施例的基板製程腔室100之示意性剖面圖。製程腔室100可適用於進行如上文所討論的磊晶沉積製程，並示意性地包含其中設有發明的基板支座124的腔室主體110及多分區加熱源(例如多分區能量源)。在一些實施例中，多分區能量源可以是多分區輻射能量源，例如第1圖的基板製程腔室100中圖示的一或多個燈136、138、152、154所提供的。一或多個燈136、138、152、154發射輻射能量來將製程氣體加熱到所需的溫度，以促進製程氣體的熱分解。燈136、138、152、154可適用於將製程氣體加熱到約攝氏300度至約攝氏1200度的溫度，例如約攝氏300度至約攝氏950度。
腔室主體110通常包括上部102、下部104及外殼120。上部102位在下部104上並且包括蓋體106、夾環108、
襯墊116、底板112、一或多個上燈136和一或多個下燈138及上高溫計156。在一個實施例中，蓋體106具有類似圓頂的形狀因子；然而，也可以考慮具有其他形狀因子的蓋體(例如平的或相反曲線的蓋體)。下部104被耦接到製程氣體進氣口114和排氣口118，並包含底板組件121、下圓頂132、具有支座主體123的基板支座124、預熱環122、基板升舉組件160、基板支撐組件164、一或多個上燈152和一或多個下燈154及下高溫計158。雖然用語「環」是用來描述製程腔室的某些元件，例如預熱環122，但可以預期的是這些元件的形狀並不需要是圓形的，而且還可以包括任何的形狀，包括但不限於矩形、多邊形、橢圓形及類似者。
基板支座124在處理過程中提供基板支撐，並且被設置來與多分區能量源(例如燈136、138、152、154)協同工作。例如，基板支座124可以是基座。基板支座124通常是由光學透明的材料(例如石英)所形成，以允許直接加熱基板125。
在處理過程中，基板125位在基板支座124上。燈136、138、152及154為紅外線(IR)輻射(即熱能)源，而且在操作中，燈136、138、152及154用以在整個基板125上產生預定的溫度分佈。蓋體106、夾環108及下圓頂132可以由石英或其他紅外線透明的和製程相容的材料所形成。
基板支撐組件164通常包括支撐托架134，支撐托架134具有複數個耦接到基板支座124的支撐銷166。基板升舉組件160包含基板升舉軸126和複數個升舉銷模組161，升
舉銷模組161選擇性地靜置於基板升舉軸126的個別襯墊127上。在一個實施例中，升舉銷模組161包含升舉銷128的選擇性上部，該選擇性上部可移動地設置在基板支座124的第一開口162中。在操作中，移動基板升舉軸126來接合升舉銷128。當接合時，升舉銷128可以使基板125升高到基板支座124上方或使基板125降低到基板支座124上。另外，可以設置旋轉機構來轉動基板支座124(和放在基板支座124上的基板125)。
支援系統130包括用以在製程腔室100中執行和監控預定製程(例如生長磊晶薄膜)的元件。這樣的元件通常包括製程腔室100的各個子系統(例如氣體控制板、氣體分配管道、真空排氣子系統及類似者)和設備(例如電源、製程控制儀器及類似者)。這些元件是本技術領域中具有通常知識者眾所周知的，並且為了清楚起見在圖式中省略這些元件。
可以設置控制器140並將控制器140耦接到製程腔室100，以控制製程腔室100的各個元件。控制器140可以是任何適當的控制器，用以控制基板製程腔室的操作。控制器140通常包含中央處理單元(CPU)142、記憶體144以及支援電路146，而且將控制器140直接地(如第1圖中所圖示)或者經由與製程腔室及/或支援系統相關的電腦(或控制器)耦接至製程腔室100和支援系統130並且控制製程腔室100和支援系統130。
CPU 142可以是任何形式的、可以在工業環境中使用的通用電腦處理器。支援電路146被耦接到CPU 142並且
可以包含高速緩存、時鐘電路、輸入/輸出子系統、電源及類似者。可以將軟體常式(例如本文所揭示的用於處理基板的方法，例如參照以下第3圖和第4圖者)儲存在控制器140的記憶體144中。當被CPU 142執行時，軟體常式將CPU 142轉換成特定目的的電腦(控制器)140。軟體常式也可被位於控制器140遠端的第二控制器(未圖示)儲存及/或執行。替代地或組合地，在一些實施例中，例如製程腔室100是多腔室處理系統的一部分時，多腔室處理系統的每個製程腔室可以具有自己的控制器，用以控制本文所揭示的發明方法之某些部分，該部分可以在特定製程腔室中進行。在這樣的實施例中，可以類似於控制器140來設置個別的控制器，並且可以將個別的控制器耦接到控制器140，以同步製程腔室100的操作。
第2圖繪示依據本發明之某些實施例適用於進行本文所揭示方法的另一個製程腔室200。製程腔室200與製程腔室100類似，不同之處僅在於基板125是由環狀或基板支撐環224所支撐，使得基板125的背側在處理過程中被曝露出。
第3圖為依據本發明之一些實施例用於修整製程腔室的方法300。該方法可以在任何類型的、適用於基板處理的製程腔室中進行，例如以上關於第1圖和第2圖描述的製程腔室100。
方法300通常在方塊302開始，其中提供製程腔室。在某些實施例中，製程腔室可能有殘餘物沉積在製程腔室的內部表面上(如腔室壁、基板支座、製程套件及類似者)。製
程腔室可以是任何適用於基板處理的製程腔室，例如以上關於第1圖和第2圖描述的製程腔室100。
殘餘物可能會被形成在製程腔室的任何內部表面上。例如，在製程腔室與上述製程腔室100類似的實施例中，殘餘物可能會被沉積在腔室主體110內的任何位置，例如預熱環122、蓋體106、下圓頂132、基板支撐組件164、襯墊116或類似者。
接著，在方塊304將殘餘物從製程腔室的內部表面去除。在某些實施例中，為了更有效地從製程腔室的內部表面去除殘餘物並且沒有干擾，進行殘餘物去除製程時製程腔室中可以沒有基板存在。在某些實施例中，為了開始殘餘物去除製程，如在方塊306所圖示，首先可以提供製程腔室，或將製程腔室保持在第一溫度和第一壓力下。在某些實施例中，第一溫度可以是任何的溫度，例如小於約攝氏800度，或在一些實施例中約攝氏700度。在某些實施例中，第一溫度可以是任何的溫度，例如小於約攝氏600度。在某些實施例中，該溫度可以低至攝氏400至500度。在這樣的實施例中，將該溫度保持在低於約攝氏800度可以減少或消除使用某些蝕刻劑氣體(例如氯氣(Cl2))時由於過於侵蝕性的蝕刻反應而對腔室元件(例如不銹鋼)造成的損傷。
在某些實施例中，第一溫度基本上可以類似於進行殘餘物去除之前及/或之後進行的製程過程中使用的處理溫度。例如，在某些實施例中，第一溫度可以比製程溫度高約50攝氏度，或在某些實施例中，第一溫度可以比製程溫度低
約50攝氏度。在這樣的實施例中，將第一溫度保持在大致上類似於先前處理溫度的溫度允許製程腔室的加熱元件(例如如上所述的上加熱燈136和下加熱燈154)被保持在大致上恆定的溫度下，從而減少加熱元件的加熱和冷卻循環量。減少加熱和冷卻循環量可提供在能量和時間上有效率的製程，並增加加熱元件的使用壽命期。
在某些實施例中，第一壓力可以是任何的壓力，例如約10托至約40托，或在某些實施例中，大於約10托。在某些實施例中，不需要將第一壓力和第一溫度保持任何特定的時間量，而且製程可以立即進行到任何後續的步驟，例如方塊308的製程。例如在某些實施例中，第一壓力和第一溫度可以被保持約1至約60秒或約10至約60秒，或在某些實施例中，第一壓力和第一溫度可以被保持多達約30秒。
接著，在方塊308，可以將包含氯氣(Cl2)和高紅外線吸收氣體的製程氣體提供到製程腔室。製程氣體蝕刻位在內部表面上的殘餘物，從而有利於去除殘餘物。在某些實施例中，經由熱化學製程(例如將製程氣體保持在非電漿狀態)可促進殘餘物的蝕刻。在某些實施例中，可以經由耦接到製程腔室的氣源以約3000標準立方公分(sccm)至約10000sccm或約7000sccm的總流動速率將製程氣體提供到製程腔室。可以使氯氣(Cl2)以約100sccm至約5000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以從約300sccm至約1500sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以約1000sccm的流動速率流入腔室。在某些實施
例中，可以經由耦接到製程腔室的氣源以每升的腔室容積約80sccm至約300sccm或每升的腔室容積約200sccm的總流動速率將製程氣體提供到製程腔室。可以使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約2sccm至約140sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約8sccm至約45sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約25sccm的流動速率流入腔室。
雖然方塊306、308及310的製程被圖示為方法300之個別步驟，但在某些實施例中，可以同時進行方塊306、308及310的製程之任意組合。例如，在某些實施例中，可將包含氯氣(Cl2)和高紅外線吸收氣體的製程氣體提供到製程腔室，同時將製程腔室保持在以上討論的壓力下。例如，在某些實施例中，可以使包含氯氣(Cl2)和高紅外線吸收氣體的製程氣體曝露於輻射能量，以實現以上討論的溫度。
在某些實施例中，製程氣體包含純化的氯氣，以減少製程氣體所含的水氣(即水)量。例如，在某些實施例中，可以將氯氣純化，使得僅有約十億分之1至10(ppb)或在某些實施例中少於兆分之1(ppt)的水。當存在時，純化的氯氣可以最少化引入製程腔室的汙染物，從而最少化對製程腔室元件的損傷。在某些實施例中，可以經由耦接到製程腔室的純化器來過濾氯氣，以便提供純化的氯氣。
製程氣體的氯氣(Cl2)成分有助於蝕刻製程腔室內部表面上的殘餘物，並且高紅外線吸收氣體吸收輻射、將熱量傳送到氯氣成分而有效地激發氯氣成分。高紅外線吸收氣
體也可以作為載體，以方便輸送氯氣(Cl2)通過整個製程腔室。此外，在某些實施例中，高紅外線吸收氣體稀釋氯氣(Cl2)，以防止蝕刻製程腔室元件。在某些實施例中，製程氣體可以包含約0.1%至約10%的氯氣(Cl2)。因此，在這樣的實施例中，製程氣體可以包含約90%至約99.9%的高紅外線吸收氣體。例如，在一些實施例中，製程氣體可以包含約5%的氯氣(Cl2)和約95%的高紅外線吸收氣體。
在某些實施例中，製程氣體進一步包含載送氣體。示例性的載送氣體包括氮氣(N2)、氫氣(H2)、氬氣、氦氣、氖氣、氙氣以及上述氣體之組合。在一個實施例中，使載送氣體以從約500sccm至約10000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以從約2000sccm至約5000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以每升的腔室容積從約13sccm至約300sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以每升的腔室容積從約55sccm至約140sccm的流動速率流入腔室。
高紅外線吸收氣體通常是具有高紅外線吸收係數的極性分子。高紅外線吸收氣體吸收輻射並將熱量傳送給氯成分而有效激發氯成分。示例性的高紅外線吸收氣體包括氯化氫(HCl)、三氟化氮(NF3)、溴化氫(HBr)、四氯化碳(CCl4)、四氯化矽(SiCl4)、二氯矽烷(SiH2Cl2)、三氯矽烷(SiHCl3)以及上述氣體之組合。在一個實施例中，使高紅外線吸收氣體以從約500sccm至約10000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使高紅外線吸收氣體以從約1000sccm至約
2000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使高紅外線吸收氣體以每升的腔室容積從約13sccm至約300sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使高紅外線吸收氣體以每升的腔室容積從約25sccm至約55sccm的流動速率流入腔室。
接著，在方塊310，使製程氣體曝露於輻射能量。輻射能量可以是可見的或不可見的。輻射能量可以藉由紅外線光源產生，該紅外線光源例如燈136、138、152及154。輻射能量可以由位於製程腔室下方的燈例如燈136和138所產生。
接著，在方塊312，可以將製程腔室內的壓力從第一壓力增加到第二壓力。壓力的增加允許大體上整個的腔室容積被製程氣體充滿，從而促進從所有的腔室元件完全去除殘餘物。例如，在基板基座位在製程腔室內的實施例中(例如在上述第1圖中的製程腔室100中)，壓力的增加允許蝕刻位在基板基座的頂部和底部表面上的殘餘物。在基板基座不存在的實施例中(例如在上述第2圖中的製程腔室100中)，可以在整個製程中保持第一壓力。在一些實施例中，第二壓力可以為約160托至約300托，或在一些實施例中，第二壓力可以小於約200托。提供上述範圍中的第二壓力可以促進殘餘物物種具有足夠的蝕刻速度。例如，在殘餘物包含含矽或含鍺殘餘物的實施例中，殘餘物可以以每分鐘約500埃(Å/分)至約5000埃(Å/分)被蝕刻，或在一些實施例中，殘餘物可以以約1500(Å/分)被蝕刻，或在一些實施例中，殘餘
物可以以約2500(Å/分)被蝕刻。
在某些實施例中，為了便於將壓力從第一壓力升高到第二壓力，可以將製程腔室隔離(即關閉閥門，例如上述製程腔室100的真空系統(未圖示)之節流閥)，並使製程氣體流入直到達到所需的第二壓力。例如，在一些實施例中，從第一壓力到第二壓力的增加速率(升壓速率)可以提供適當的力量來驅使閥(例如節流閥)關閉，從而隔離製程腔室。在某些實施例中，升壓速率可以為每秒約5至約10托，或在某些實施例中升壓速率可以為每秒高達約30托。經由製程氣體的流動提高壓力可允許大致上整個腔室容積被製程氣體充滿，從而便於從所有的腔室元件完全去除殘餘物。在某些實施例中，可以在第一時段期間提高壓力，例如適於達到第二壓力並促進所有元件完全蝕刻的第一時段。在某些實施例中，製程腔室內的壓力可以在約30秒至約45秒的第一時段期間從第一壓力提高到第二壓力。
接著，在方塊314，可以選擇性地將第二壓力保持第二時段。第二時段可以是任意的時間量，以允許製程腔室內部表面上的殘餘物被充分去除。例如，在一些實施例中，第二時段可以多達約10秒。
接著，在方塊316，可以選擇性地將製程腔室中的壓力從第二壓力降低到第三壓力。在某些實施例中，第三壓力可以是任意的壓力，例如約10托至約40托，或在某些實施例中，第三壓力可以大於約10托。
第4圖為依據本發明之一些實施例用於修整製程腔
室的另一種方法400。方法400通常開始於方塊302，其中提供製程腔室。可以在任何類型的、適用於基板處理的製程腔室中進行該方法，該製程腔室例如以上關於第1圖和第2圖描述的製程腔室100。
殘餘物可能被形成在製程腔室的任何內部表面上。例如，在製程腔室類似於上述製程腔室100的實施例中，殘餘物可能被沉積在腔室主體110內的任何位置，例如預熱環122、蓋體106、下圓頂132、基板支撐組件164、襯墊116或類似者。
接著，在方塊404將殘餘物從製程腔室的內部表面去除。在某些實施例中，為了更有效地從製程腔室的內部表面去除殘餘物並且沒有干擾，進行殘餘物去除製程時製程腔室中可以沒有基板存在。在某些實施例中，為了開始殘餘物去除製程，如在方塊406所圖示，首先可以提供製程腔室，或將製程腔室保持在第一溫度和第一壓力下。在某些實施例中，方塊406的製程可以類似於上述方塊306的製程。在某些實施例中，第一溫度可以是任何的溫度，例如小於約攝氏800度，或在一些實施例中，第一溫度可以為約攝氏700度。在某些實施例中，該溫度可以低至攝氏400至500度。在這樣的實施例中，將該溫度保持在低於約攝氏800度可以減少或消除使用某些蝕刻劑氣體(例如氯氣(Cl2))時由於過於侵蝕性的蝕刻反應而對腔室元件(例如以石英(SiO2)為基礎的元件)造成的損傷。
在某些實施例中，第一溫度基本上可以類似於進行
殘餘物去除之前及/或之後進行的製程過程中使用的處理溫度。例如，在某些實施例中，第一溫度可以比製程溫度高約50攝氏度，或在某些實施例中，第一溫度可以比製程溫度低約50攝氏度。在這樣的實施例中，將第一溫度保持在大致上類似於先前處理溫度的溫度允許製程腔室的加熱元件(例如如上所述的上加熱燈136和下加熱燈154)被保持在大致上恆定的溫度下，從而減少加熱元件的加熱和冷卻循環量。減少加熱和冷卻循環量可提供在能量和時間上有效率的製程，並增加加熱元件的使用壽命期。
在某些實施例中，第一壓力可以是任何的壓力，例如約10托至約40托，或在某些實施例中，大於約10托。在某些實施例中，不需要將第一壓力和第一溫度保持任何特定的時間量，而且製程可以立即進行到任何後續的步驟，例如方塊408的製程。例如在某些實施例中，第一壓力和第一溫度可以被保持約1秒至約60秒或約10秒至約60秒，或在某些實施例中，第一壓力和第一溫度可以被保持多達約30秒。
接著，在方塊408，可以將包含氯氣(Cl2)和氫氣(H2)的製程氣體提供到製程腔室。製程氣體蝕刻位在內部表面上的殘餘物，從而有利於去除殘餘物。在某些實施例中，經由熱化學製程(例如將製程氣體保持在非電漿狀態)可促進殘餘物的蝕刻。在某些實施例中，可以經由耦接到製程腔室的氣源以約3000sccm至約10000sccm或約7000sccm的總流動速率將製程氣體提供到製程腔室。可以使氯氣(Cl2)以約100sccm至約5000sccm的流動速率流入腔室。可以使
氯氣(Cl2)以約300sccm至約4000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以從約500sccm至約3000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以約1500sccm的流動速率流入腔室。在某些實施例中，可以經由耦接到製程腔室的氣源以每升的腔室容積約80sccm至約300sccm或每升的腔室容積約200sccm的總流動速率將製程氣體提供到製程腔室。可以使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約2sccm至約140sccm的流動速率流入腔室。可以使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約8sccm至約112sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約13sccm至約85sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約40sccm的流動速率流入腔室。
雖然方塊406、408及410的製程被圖示為方法400之個別步驟，但在某些實施例中，可以同時進行方塊406、408及410的製程之任意組合。例如，在某些實施例中，可將包含氯氣(Cl2)和氫氣的製程氣體提供到製程腔室，同時將製程腔室保持在以上討論的壓力下。例如，在某些實施例中，可以使包含氯氣(Cl2)和氫氣的製程氣體曝露於輻射能量，以實現以上討論的溫度。
在某些實施例中，製程氣體包含純化的氯氣，以減少製程氣體所含的水氣(即水)量。例如，在某些實施例中，可以將氯氣純化，使得僅有約十億分之1至10(ppb)或在某些實施例中少於兆分之1(ppt)的水。當存在時，純化的氯
氣可以最少化引入製程腔室的汙染物，從而最少化對製程腔室元件的損傷。在某些實施例中，可以經由耦接到製程腔室的純化器(例如以上第1圖中描述的純化器115)來過濾氯氣，以便提供純化的氯氣。
製程氣體的氯氣(Cl2)成分有助於蝕刻製程腔室內部表面上的殘餘物。在某些實施例中，製程氣體中的氫氣百分比大於製程氣體中的氯氣百分比。氯氣(Cl2)與氫氣完全反應，以形成熱HCl，熱HCl從製程腔室的內部表面蝕刻殘餘物。氫氣也可以作為載送氣體。此外，在某些實施例中，氫氣將氯氣(Cl2)稀釋，以防止蝕刻製程腔室元件。在某些實施例中，製程氣體可以包含約0.1至約10百分比的氯氣(Cl2)。因此，在這樣的實施例中，製程氣體可以包含約90%至約99.9%的氫氣。例如，在一些實施例中，製程氣體可以包含約5%的氯氣(Cl2)和約95%的氫氣。在某些實施例中，氫氣與氯氣(Cl2)的比例係大於1：1、1.5：1、2：1、3：1、10：1、20：1或30：1。在某些實施例中，氫氣與氯氣(Cl2)的比例介於20：1和30：1之間。
可以使氯氣(Cl2)以約100sccm至約3000sccm的流動速率流入腔室。可以使氯氣(Cl2)以約300sccm至約1000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以約500sccm的流動速率流入腔室。可以使氫氣以從約1500sccm至約10000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氫氣以從約3000sccm至約5000sccm的流動速率流入腔室。
可以使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約2sccm至約85sccm的流動速率流入腔室。可以使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約8sccm至約30sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約14sccm的流動速率流入腔室。可以使氫氣以每升的腔室容積從約40sccm至約300sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氫氣以每升的腔室容積從約80sccm至約140sccm的流動速率流入腔室。
在某些實施例中，製程氣體進一步包含載送氣體。示例性的載送氣體包括氮氣(N2)、氫氣(H2)、氬氣、氦氣、氖氣、氙氣以及上述氣體之組合。在一個實施例中，使載送氣體以從約500sccm至約10000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以從約1000sccm至約2000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以每升的腔室容積從約12sccm至約300sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以每升的腔室容積從約25sccm至約56sccm的流動速率流入腔室。
在某些實施例中，製程氣體中的氯氣(Cl2)百分比大於製程氣體中的氫氣百分比。氫氣與氯氣成分在放熱反應中反應而產生熱，該熱將氣體加熱並活化剩餘的氯氣和由系統中的反應形成的HCl。氫氣也可以作為載體，以便於輸送氯氣(Cl2)通過整個製程腔室。此外，在某些實施例中，氫氣將氯氣(Cl2)稀釋，以防止蝕刻製程腔室元件。在某些實施例中，製程氣體可以包含約83至約99百分比的氯氣(Cl2)。
因此，在這樣的實施例中，製程氣體可以包含約1至約17百分比的氫氣。較高的百分比可以用於減壓的環境(例如300托)。在某些實施例中，製程氣體的其餘部分可以包含如本文中前述的載送氣體。例如，在一些實施例中，製程氣體可以包含約20%的氯氣(Cl2)、約10%的氫氣以及約70%的載送氣體(例如氬氣或氮氣)。在某些實施例中，氯氣(Cl2)與氫氣的比例係大於1：1、1.5：1、2：1或3：1。在某些實施例中，氯氣(Cl2)與氫氣的比例介於1.5：1和3：1之間。
可以使氯氣(Cl2)以約500sccm至約5,000sccm的流動速率流入腔室。可以使氯氣(Cl2)以約2000sccm至約3000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以約2500sccm的流動速率流入腔室。可以使氫氣以從約100sccm至約4000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氫氣以從約1000sccm至約2000sccm的流動速率流入腔室。
可以使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約13sccm至約140sccm的流動速率流入腔室。可以使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約55sccm至約85sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氯氣(Cl2)以每升的腔室容積約70sccm的流動速率流入腔室。可以使氫氣以每升的腔室容積從約2sccm至約115sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使氫氣以每升的腔室容積從約25sccm至約56sccm的流動速率流入腔室。
在某些實施例中，製程氣體進一步包含載送氣體。
示例性的載送氣體包括氮氣(N2)、氫氣(H2)、氬氣、氦氣、氖氣、氙氣以及上述氣體之組合。在一個實施例中，使載送氣體以從約500sccm至約10000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以從約1000sccm至約2000sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以每升的腔室容積從約12sccm至約300sccm的流動速率流入腔室。在一個實施例中，使載送氣體以每升的腔室容積從約25sccm至約56sccm的流動速率流入腔室。
接著，在方塊410，使製程氣體曝露於輻射能量。輻射能量可以由紅外線光源產生，該紅外線光源例如燈136、138、152及154。輻射能量可以由位於製程腔室下方的燈例如燈136和138所產生。
接著，在方塊412，可以將製程腔室內的壓力從第一壓力增加到第二壓力。壓力的增加允許大體上整個的腔室容積被製程氣體充滿，從而促進從所有的腔室元件完全去除殘餘物。例如，在基板基座位在製程腔室內的實施例中(例如在上述第1圖中的製程腔室100中)，壓力的增加允許蝕刻位在基板基座的頂部和底部表面上的殘餘物。在基板基座不存在的實施例中(例如在上述第2圖中的製程腔室100中)，可以在整個製程中保持第一壓力。在一些實施例中，第二壓力可以為約160托至約300托，或在一些實施例中，第二壓力可以小於約200托。提供上述範圍中的第二壓力可以促進殘餘物物種具有足夠的蝕刻速度。例如，在殘餘物包含含矽或含鍺殘餘物的實施例中，殘餘物可以以每分鐘約1,000至約
4,000埃(Å/分)被蝕刻，或在一些實施例中，殘餘物可以以約1500(Å/分)被蝕刻，或在一些實施例中，殘餘物可以以約2500(Å/分)被蝕刻。
在某些實施例中，為了便於將壓力從第一壓力升高到第二壓力，可以將製程腔室隔離(即關閉閥門，例如上述製程腔室100的真空系統之節流閥)，並使製程氣體流入直到達到所需的第二壓力。例如，在一些實施例中，從第一壓力到第二壓力的增加速率(升壓速率)可以提供適當的力量來驅使閥(例如節流閥)關閉，從而隔離製程腔室。在某些實施例中，升壓速率可以為每秒約5托至約10托，或在某些實施例中升壓速率可以為每秒高達約30托。經由製程氣體的流動提高壓力可允許大致上整個腔室容積被製程氣體充滿，從而便於從所有的腔室元件完全去除殘餘物。在某些實施例中，可以在第一時段期間提高壓力，例如適於達到第二壓力並促進所有元件完全蝕刻的第一時段。在某些實施例中，製程腔室內的壓力可以在約30至約45秒的第一時段期間從第一壓力提高到第二壓力。
接著，在方塊414，可以選擇性地將第二壓力保持第二時段。第二時段可以是任意的時間量，以允許製程腔室內部表面上的殘餘物被充分去除。例如，在一些實施例中，第二時段可以多達約10秒。
接著，在方塊416，可以選擇性地將製程腔室中的壓力從第二壓力降低到第三壓力。在某些實施例中，第三壓力可以是任意的壓力，例如約10托至約40托，或在某些實
施例中，第三壓力可以大於約10托。
雖然前述係針對本發明之實施例，但在不偏離本發明之基本範圍下，亦可設計出本發明之其他與深一層的實施例，且本發明之範圍係由以下申請專利範圍所決定。
300‧‧‧方法
302‧‧‧方塊
304‧‧‧方塊
306‧‧‧方塊
308‧‧‧方塊
310‧‧‧方塊
312‧‧‧方塊
314‧‧‧方塊
316‧‧‧方塊
Claims (20)
- 一種修整一製程腔室之內部表面的方法，該方法包含以下步驟：將一製程腔室保持在一第一壓力和一低於約攝氏800度的第一溫度下；在該第一壓力和該第一溫度下提供一製程氣體至該製程腔室，其中該製程氣體包含氯氣(Cl2)和一高紅外線(IR)吸收氣體；以及使該製程氣體曝露於輻射能量，以去除該製程腔室之內部表面上的殘餘物。
- 如請求項1所述之方法，其中該高紅外線吸收氣體包含一極性分子。
- 如請求項2所述之方法，其中該高紅外線吸收氣體係選自包含以下之群組：氯化氫(HCl)、三氟化氮(NF3)、溴化氫(HBr)、四氯化碳(CCl4)、四氯化矽(SiCl4)、二氯矽烷(SiH2Cl2)、三氯矽烷(SiHCl3)以及上述氣體之組合。
- 如請求項1所述之方法，其中該製程腔室為無基座的製程腔室。
- 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：將該製程腔室中的壓力從該第一壓力提高到一第二壓 力，同時持續提供製程氣體到該製程腔室中。
- 如請求項2所述之方法，其中該製程氣體係由氯氣(Cl2)和氯化氫(HCl)所組成。
- 如請求項6所述之方法，其中該製程氣體包含約0.1至約10體積百分比的氯氣(Cl2)和90至約99.9體積百分比的氯化氫(HCl)。
- 如請求項5所述之方法，其中該第二壓力為約160托至約300托。
- 如請求項5所述之方法，進一步包含以下步驟：將該製程腔室中的壓力從該第二壓力降低到一第三壓力，其中該第三壓力為約10托至約40托。
- 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在提供該製程氣體至該製程腔室之前進行一磊晶沉積製程。
- 如請求項1所述之方法，其中該殘餘物包含矽(Si)和鍺(Ge)中之至少一者。
- 一種修整一製程腔室之內部表面的方法，該方法包含以 下步驟：將一製程腔室保持在一第一壓力和一低於約攝氏800度的第一溫度下；及在該第一壓力和該第一溫度下提供一製程氣體至該製程腔室，其中該製程氣體包含氯氣(Cl2)和氫氣(H2)；以及使該製程氣體曝露於輻射能量，以去除該製程腔室之內部表面上的殘餘物。
- 如請求項12所述之方法，其中該製程腔室為無基座的製程腔室。
- 如請求項12所述之方法，其中氯氣(Cl2)對氫氣(H2)之比例大於1。
- 如請求項12所述之方法，其中使該製程氣體曝露於輻射能量包含使氯氣(Cl2)與氫氣(H2)反應。
- 如請求項15所述之方法，其中該輻射能量為紅外線輻射。
- 如請求項12所述之方法，其中該製程氣體包含約83至約99體積百分比的氯氣(Cl2)和約1至約17體積百分比的氫氣(H2)。
- 如請求項12所述之方法，其中該輻射能量係由一位於該 製程腔室下方的輻射能量源所供應。
- 如請求項12所述之方法，其中氫氣(H2)對氯氣(Cl2)的比例係大於1。
- 如請求項19所述之方法，其中該製程氣體包含約90至約99.9體積百分比的氫氣(H2)和約0.1至約10體積百分比的氯氣(Cl2)。
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