工艺室、制备工艺室的方法和操作工艺室的方法_2

文档序号:9549352阅读:来源:国知局
内,在第一阻挡层上方形成第二阻挡层(在步骤104中)。
[0032]图1B示出了根据一个或多个实施例的制备用于处理衬底的工艺室的方法101。方法101可以包括:处理设置在工艺室的腔内的含石英元件的表面以形成处理的表面(在步骤106中);在含石英元件的处理的表面上方形成含硅第一阻挡层(在步骤108中);以及在含硅第一阻挡层上方形成含硼第二阻挡层(在步骤110中)。
[0033]图2A至图2F示出了根据一个或多个实施例的图1A中所示的方法100和图1B中所示的方法101的一些工艺步骤的工艺流程。作为实例,在将衬底(例如,晶圆)引入工艺室之前,可以发生图2A至图2F中所示的工艺步骤。
[0034]图2A示出了根据一个或多个实施例的工艺室200的截面示意图。工艺室200可以是在半导体处理中使用的装置。作为实例,工艺室200可以用于半导体器件制造中以蚀刻诸如半导体、金属和电介质的材料。由顶部200a、底部200b和在顶部200a和底部200b之间延伸的侧壁200c限定工艺室200。工艺室200的顶部200a、底部200b和侧壁200c可以围绕工艺室200内的腔200d。顶部200a、底部200b和侧壁200c的面向腔200d的表面可以称为工艺室200的内表面200e。在实施例中,工艺室200可以包括导电和/或导热材料或可以由导电和/或导热材料组成。作为实例,工艺室200的顶部200a、底部200b和侧壁200c可以包括金属或金属合金或可以由金属或金属合金组成,例如包括招。
[0035]工艺室200可以包括设置在顶部200a之上的电极202以提供用于在工艺室200中(例如,在工艺室200的腔200d内)产生等离子体的能量。第一射频(RF)电源204电连接到电极202并向电极202提供必要的功率以用于工艺室200中的处理操作。第一 RF电源204可以包括或可以是电子回旋共振电源、电感耦合等离子体电源或变压器耦合等离子体电源。
[0036]工艺室200包括为衬底提供支撑的静电卡盘(ESC) 206,可以在后续工艺步骤中将衬底放置在其上。第二 RF电源208向ESC206供电。ESC206可以是工艺室200的第二电极。第二 RF电源208可以是直流(DC)偏压等离子体模式RF电源。在实施例中,由第二 RF电源208施加的RF能量的频率可以在从约10MHz至约15MHz的范围内,例如,约13MHz。在另一实施例中,由第二 RF电源208施加的RF能量的频率可以在从约200kHz至约600kHz的范围内,例如,约400kHz。
[0037]工艺室200包括入口 209和与入口 209连通的第一泵210。第一泵210和入口 209相互合作以引入流体或使流体(例如,气体)流入工艺室200 (例如,流入工艺室200的腔200d内)。工艺室200还包括通过第二泵214使流体(例如,气体)排出工艺室200的出P 212。
[0038]如上所述,在后续工艺步骤中,可以将待处理的衬底(例如,晶圆)引入工艺室200内。可以将位于工艺室200内部的衬底暴露于等离子体、工艺气体(例如,蚀刻剂气体)和热循环中。在一些处理步骤中,工艺室200内的条件可以是高侵袭性的,使得各种室内部件受到侵蚀。实例包括使用含卤素等离子体的处理步骤。由于在工艺室200中引入或形成的等离子体和工艺气体的侵蚀特性,因此期望工艺室200的暴露于等离子体的部件是抵抗或被制成抵抗由这些气体和等离子体引起的侵蚀和腐蚀的。为此,工艺室200可以包括用作工艺室200的内表面200e的至少一部分的内衬或涂覆工艺室200的内表面200e的至少一部分的保护层216。换言之,保护层216可以用作面向腔200d的顶部200a、底部200b和侧壁200c的一些或所有表面的内衬,或可以涂覆面向腔200d的顶部200a、底部200b和侧壁200c的一些或所有表面。在图2A所示的实例中,保护层216形成在工艺室200的内表面200e的整个范围上。工艺室200内的其他元件和/或表面(例如,ESC206的表面)也可以以保护层216为内衬或涂覆有保护层216。在图2A中没有示出工艺室200内的其他元件和/或表面的涂层。
[0039]保护层216可以包括或可以由在各种工艺室环境中表现出高耐久性的材料组成。换句话说,保护层216可以包括能够承受由等离子体、工艺气体和热循环引起的侵蚀、蚀刻或劣化的材料。作为实例,保护层216可以包括或可以由氧化铝(例如,陶瓷氧化铝)或氧化钇(Y203)组成,但是也可以是其他材料。可以通过化学汽相沉积(CVD)工艺、物理汽相沉积(PVD)工艺、喷涂工艺(例如,热喷涂或等离子体喷涂)和烧结工艺中的至少一种来形成保护层216,但是也可以是其他合适的工艺。
[0040]工艺室200可以包括设置在工艺室200的腔200d中的含石英元件218。例如,含石英元件218可以是设置在工艺室200内的用于半导体制造工艺的部件或工具。在图2A所示的实例中,将含石英元件218简化,并且将其示出为用作由工艺室200的顶部200a和侧壁200c限定的内表面200e的一部分的内衬的层。含石英兀件218可以具有不与工艺室200内的等离子体和工艺气体反应的内表面。此外,含石英元件218的石英材料(例如,硅酸盐或Si02)可以具有高纯度特性以最小化工艺室200内的可能妨碍晶圆处理的部件和/或工具的污染。
[0041]虽然含石英元件218的石英材料可以最小化工艺室200的污染,但是来自在工艺室200内发生的处理(例如,蚀刻)的残留物不可避免地形成在含石英元件218中或上。随着时间的推移,残留物和副产物可以使在工艺室200内实施的工艺变得不可靠、从基线偏移、并且从一个衬底到下一个衬底不一致。例如,随着时间的推移,在相同衬底上实施的相同的工艺可能具有不同的蚀刻速率、沉积速率、蚀刻深度、临界尺寸、蚀刻轮廓和金属栅极电阻。这可能是由于工艺室200内的条件不一致。因此,在衬底的处理周期之间定期地清洗含石英元件218可以是必要的,以去除残留物和副产物从而恢复室条件。
[0042]即使定期清洗,工艺室200内的条件仍然可能随着时间而变化。内部条件的这种变化可能是在衬底的处理期间由先前溶解、捕获或吸附在含石英元件218中或上的气体副产物或残留物的排气或释放引起的。释放到工艺室200的腔200d内的气体残留物或副产物可能导致工艺室200内的条件不一致,并且这还可能导致,例如,对于相同工艺的不同的蚀刻速率、沉积速率、蚀刻深度、临界尺寸、蚀刻轮廓和金属栅极电阻,这可能导致相同的半导体器件上的均匀性、产量和性能较差。作为实例,在衬底的处理期间,氧可以溶解、捕获或吸附在含石英元件218中或上,并且随着时间的推移,氧可以从含石英元件218释放至工艺室200的腔200d内并且对工艺室200内的衬底的蚀刻产生不利影响。
[0043]气体副产物或残留物的排气可以是含石英元件218的一种或多种材料的结果。例如,包含在含石英元件218中的石英可以排气或将气体副产物或残留物释放到工艺室的腔200d内,例如,由于石英的多孔性。负责或能够使气体副产物或残留物排气的含石英元件218的一种或多种材料可以称为排气材料。
[0044]因此,如图2B至图2F所示,可以在含石英元件218 (例如,包括排气材料)上方形成包括第一阻挡层220和第二阻挡层222的多个阻挡层。第一阻挡层220 (在图2D中示出)和第二阻挡层222 (在图2F中示出)抑制、防止或大幅减少气体副产物或残留物在工艺室200的腔200d内的释放或排气。这可以依次导致工艺室200内的内部条件一致,因此,这可以导致,例如,对于相同工艺的蚀刻速率、沉积速率、蚀刻深度、临界尺寸、蚀刻轮廓和金属栅极电阻的一致。这还可以导致在相同的半导体器件
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