[发明专利]除去化学气相沉积(CVD)腔内的表面沉积物和钝化内表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于除去表面沉积物的方法，该方法使用的活化的气体 混合物是对包括氮源、碳或硫源以及任选氧源的气体混合物进行活化而 产生的，本发明还涉及气体混合物以及用于这些方法中的活化的气体。

背景技术

化学气相沉积反应器操作人员面临的一个问题之一是需要对腔进 行常规清洗而从腔壁和压盘上除去沉积物。由于腔在清洗周期内无法运 作，因此该清洗过程降低了腔的生产能力。清洗过程可包括如用活化的 清洗气体排出反应气和它们的替代物，然后使用惰性载气经过冲洗步骤 从腔中除去清洗气体。清洗气体通常是通过对内表面上积累的污染物进 行腐蚀而工作的，因此，在效用和商业应用方面，清洗气体的腐蚀速率 是一个重要的参数。据信现有的清洗气体由于其低的腐蚀速率限制了它 们的有效性。为了部分地消除这一限制，现有的气体需要在低效率的流 速下运作，例如在高流速下运作，从而占据了CVD反应器整体操作成 本中的一大部分。而这又增加了CVD晶片产品的生产成本。通过提高 气体压力来增加腐蚀速率的进一步尝试却导致了更低的腐蚀速率。这极 有可能是由于在升高的压力下复合的增加导致气相物种减少而造成的。 例如，Kastenmeier等在Journal of Vacuum Science & Technology A 16 (4)，2047(1998)中披露了使用NF₃和氧的混合物作为清洗气体来 腐蚀CVD腔内的氮化硅。K.J.Kim等在Journal of Vacuum Science & Technology B 22(2)，483(2004)中披露了向全氟四氢呋喃和氧的混 合物中加入氮和氩来腐蚀CVD腔内的氮化硅。美国专利6,449,521披露 了用54％氧、40％全氟乙烷和6％NF₃的混合物作为清洗气体来清洗CVD 腔内的二氧化硅沉积物。因此，本领域需要一种有效的清洗气体来降低 CVD反应器的操作成本，这种清洗气体能够降低CVD腔的整体操作成 本。

发明综述

本发明提供了采用新型的清洗气体混合物和活化的清洁气体混合 物来除去CVD反应器内部表面沉积物的有效方法。本发明的方法包括 但不限于以下步骤：提供气体混合物，在远程腔内或在加工腔内活化气 体混合物以形成活化的气体混合物，其中，该气体混合物含有至少一种 选自由碳、硫、NF₃以及任选氧源组成的组中的原子源，其中，氧∶碳源 的摩尔比率至少为0.75∶1；以及将活化的气体混合物与CVD反应器内的 表面沉积物接触。本发明的气体混合物包括但不限于：至少一种无机氟 源、碳源气体或硫源，至少一种氮源，以及任选至少一种氧源。由气体 混合物产生的活化的气体混合物包括但不限于：氟原子、氮原子、至少 一种选自由碳、硫以及任选氧组成的组中的原子的混合物。在本发明的 一种实施方式中，活化的气体混合物包括(基于原子的摩尔数)约60％- 约75％的氟原子，约10％-约30％的氮原子，任选约0.4％-约15％的氧原 子，以及约0.3％-约15％的至少一种选自由碳、硫、任选载气组成的组 中的原子。

附图说明

图1是用于实施本方法的装置的示意图。

图2是用于实施本方法的另一种装置的示意图。

图3是在加工腔压力为5托以及不同晶片温度下各种组成的气体的 氮化硅腐蚀速率。

图4是在加工腔压力为2托下，以各种组成的气体的氮化硅腐蚀速 率作为等离子体源压力的函数所绘制的图。

图5是在加工腔压力为3托下，以各种组成的气体的氮化硅腐蚀速 率作为等离子体源压力的函数所绘制的图。

图6是在加工腔压力为5托下，以各种组成的气体的氮化硅腐蚀速 率作为等离子体源压力的函数所绘制的图。

图7是在加工腔压力为2托下，以不同温度下氮化硅腐蚀速率作为 等离子体源压力的函数所绘制的图。

图8是在加工腔压力为3托下，以不同温度下氮化硅腐蚀速率作为 等离子体源压力的函数所绘制的图。

图9是远程腔压力为2托时使用C₂F₆和C₄H₈作为碳氟化合物的氮 化硅腐蚀速率的比较图。

图10是在远程腔压力为3托时用C₂F₆和C₄H₈作为碳氟化合物的氮 化硅腐蚀速率的比较图。