[发明专利]使用F2及COF2进行等离子体蚀刻和等离子体腔室清洁的方法

说明书

本发明要求于2009年10月30日提交的欧洲专利申请号09174705.5优先权，将其全部内容通过引用结合在此，本发明涉及使用F₂或碳酰氟作为一种蚀刻气体进行等离子体蚀刻以及去除沉积物的一种方法，尤其是在一个腔室中清洁的方法；并且涉及一种等离子体。

在半导体、光电池、薄膜晶体管(TFT)液晶显示器、以及微机电系统(MEMS)的制造过程中，经常在一个处理腔室中的基底上进行连续沉积材料的多个步骤，例如通过化学气相沉积(CVD)。在该处理过程中，该基底典型地位于该处理腔室内部提供的一个支座上；这些处理方法经常是等离子辅助的。在该沉积步骤中，尤其是在多个CVD步骤中，沉积物不仅经常在该基底上形成而且在该腔室的这些壁和其他多个内部零件上形成。为了防止在后续的制造运行中的污染问题，适当地将此类材料去除。

据观察元素氟是一种非常有效的试剂既用于蚀刻又用于清洁这些腔室以去除不希望的沉积物。此类方法例如在WO 2007/116033(它说明了使用氟和某些混合物作为蚀刻剂和腔室清洁剂)、WO2009/080615(它说明了MEMS的制造)、2009/092453(它说明了太阳能电池的制造)中，并且在未公开的PCT申请号PCT/EP 2010/066109(对应于欧洲专利申请09174034.0)(它涉及TFT的制造)中进行了说明。EP-A-1138802披露了非晶硅(还定义为a-硅或α-硅)可以用氟气体热清洁，但是氧化硅或氮化硅却不可以通过此种方法去除。碳酰氟(COF₂)也可以被用作蚀刻剂以及腔室清洁剂。

经常，蚀刻或腔室清洁的这些步骤是由等离子体辅助的。等离子体可以通过将一个高频电压施加在相对的电极之间或者施加在一个磁控管(它提供频率是射频的上部范围的微波)中产生。这些电磁波将等离子体反应器内部的气相加热。形成了具有高反应性的原子(例如F原子)，这些原子然后将物质蚀刻掉，形成挥发性反应产物。非晶的、结晶的或者微晶的硅例如形成了可以从该等离子体反应器中去除的挥发性的SiF₄。在该反应器的内壁上的不希望的沉积物(例如硅、氮化硅的沉积物)同样可以转化为挥发性反应产物。

施加射频和微波频率以提供有用的等离子体用于干法蚀刻的装置是已知的。例如，美国专利4,401,054提供了具有波长为2.45GHz的微波和具有13.56MHz的射频。

本发明的问题是提供一种有效的由射频等离子体辅助的使用F₂或COF₂用于蚀刻和腔室清洁的方法。

本发明的方法涉及在一个等离子体腔室中蚀刻基底，或者涉及为从一种固态本体中去除沉积物，该方法包括提供一种蚀刻气体作为蚀刻剂的一个步骤，该蚀刻气体包括F₂或COF₂或由其构成，其中该蚀刻或腔室清洁是通过提供产生等离子体的射频来辅助的，其中该射频是等于或大于15MHz，优选等于或大于30MHz，非常优选等于或大于40MHz。

活性组分，尤其是氟自由基，是从分子氟或COF₂中产生的。

氟优选地作为蚀刻气体或者腔室清洁气体。

术语“从分子氟中产生的”被理解为具体地表示分子氟(F₂)起初是在用于通过高频等离子体产生活性组分的气体中存在的。

基本上，“射频”的范围通常被认为是从30kHz延伸至300GHz。在这些范围内，微波的范围包括具有从300MHz至300GHz频率的波。为了将微波频率范围从具有一个更低频率的射频的范围中区别开来，经常将具有频率为30kHz至300MHz的电磁波定义为“射频波”，或者简言之“射频”，并且将具有频率为300MHz至300GHz的电磁波定义为“微波”。在本发明的背景中，应用了这些定义，并且术语“射频”一般表示产生的场的频率是在“30kHz至300MHz”的范围内，不包括具有频率在大于300MHZ至300GHz的范围内的“微波”。

该等离子体气体包括从F₂和COF₂产生的多种活性组分。术语“活性组分”被理解为具体地表示含等离子体的一种原子氟。优选地，含等离子体的原子氟是从分子F₂中产生的，该分子起初是在转化为等离子体的气体中存在的。

优选地，该射频或者换言之，产生的场的频率是等于或小于100MHz。更优选地，该射频是从40至100MHz，尤其是从40至80MHz。一种典型的频率是40MHz和60MHz。一种有用的频率是例如集中在约40.68MHz处的。