用于消除来自化学蒸汽刻蚀腔的副产品沉积的原位腔清洁制程的制作方法

专利名称：用于消除来自化学蒸汽刻蚀腔的副产品沉积的原位腔清洁制程的制作方法
技术领域：
本发明大体上有关于一种半导体处理设备。更明确而言，本发明实施
例是有关于一种用于半导体制作与CVD系统的原位(in situ)干式清洁的化 学气相沉积(CVD)系统。
背景技术：
当基板表面暴露在氧气下时，通常会形成原生氧化物(native oxide)。
若基板表面在蚀刻过程中被污染，亦会产生原生氧化物。尤其在处理金氧 半场效晶体管(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor' MOSFET)结
构时，原生氧化硅膜会形成在暴露的含硅层上。氧化硅膜为电性绝缘，且 因为该膜层造成高电性接触电阻，所以并不希望其形成在接触电极或内联 机电性通路的界面处。在MQSEFT结构中，电极与内联机通路处包含硅 化物膜层，此是利用沉积耐火金属于棵硅上并退火此层以产生金属硅化物 层。位于基板与金属界面处的原生氣化硅膜因为会阻碍可形成金属硅化物 的扩散化学反应，所以会减少硅化物层的组成均匀性。上述结果会造成较 低的基板产率以及由于电性接触处过热而增加不良率。原生氧化硅膜亦妨 碍了随后欲沉积在基板上的其它CVD层或溅镀层的附着。
溅镀蚀刻、干式蚀刻以及利用氢氟酸(HF)与去离子水的湿式蚀刻 制程已尽力减少在大型特征或具有深宽比小于约4: 1的小型特征上的污 染物。然而，利用上述方法时，并无法有效地移除原生氧化膜或者会导入 不想要的残留物。同样地，若可成功将蚀刻溶液渗入具有上述大小的特征 图案中，但当蚀刻完成后，却更难从特征处移除湿式蚀刻溶液。
近来移除原生氧化膜的方法是为形成含氟/硅盐类于基板表面上，该 盐类可在后续步骤中利用热退火加以移除。在此方法中，是利用含氟气体 与氧化硅表面反应而形成盐类的薄层。盐类接着被加热至足够高温以将盐类分解成挥发性副产物，此副产物可由处理反应室中移除。通常通过热力
力口成讦乍用(thermal addition)或等离子体能量(plasma energy)以形成反应
性含氟气体。盐类经常在冷却基板表面的降温过程中形成。通常利用将基 板由基板在其中冷却的冷却室中传送至基板在其中加热的分开的退火室 或高温炉中以达成先冷却后加热的程序。
基于各种理由，反应性的氟处理程序并非较佳程序。因为传送晶圓所 花费的时间使得晶圓产量大幅减小。再者，传送过程中晶圓非常容易受氧 化或其它污染所影响。此外，因为需要两个分开的反应室以完成氧化物的 移除过程，因此经营者的成本变成两倍。因此对于一种能够在单一反应室 中(即，原位(in-situ))产生远程等离子体、加热、冷却以及进行单一干 式蚀刻制程的处理反应室存在着需求。
当反应室的气体分配盘加热至大约180°C且制程气体导入反应室的 制程区域中时，晶圆基座是冷却至大约35。C且制程化学品在沿着基座表 面处形成沉积物。通常是仰赖湿式清洁方式来清洁反应室以移除这些沉积 物，然而湿式清洁方式需要时间与人力打开反应室并以人工清洁这些反应 室。或者，通常试图加热一般用于冷却基座的流体，但是这样的加热方式 需要二至三天的时间以加热反应室和清洁室。由此可知从处理反应室中移 除沉积物与残留物是耗费成本且需要 一 些处理时间。

发明内容
本发明提供一种用于处理基板的处理反应室。在一态样中，反应室包 含反应室主体与支持组件，此支持组件至少部分设置在反应室主体内且用 于支撑基板于其上。反应室更包含盖组件，其设置在反应室主体的上表面 上。盖组件与远程等离子体区域流体连通，且远程等离子体区域具有U 型截面以产生等离子体。利用柱状电极(cylindrical electrode)与杯状接地 (cup-shaped)来定义远程等离子体区域。其中RF功率源连接至柱状电极 上。
本发明提供一种用于清洁处理反应室的方法与设备，此方法包含阻隔冷却流体流进位于处理反应室的支持构件内的通道中；升高支持构件至距
离气体分配盘约0.1英寸以内；加热气体分配盘；以及导入一热传导性气 体通过气体分配盘而进入处理反应室中。


本发明以上所列举的特征，已在上述的说明文字中辅以图式做更详细 与更明确的阐述。然而需声明的是本发明附加图式仅为代表性实施例，并 非用以限定本发明的范围，其它等效实施例仍应包含在本发明范围中。 图1A显示用于加热、冷却与烛刻的处理反应室100的部分剖面图； 图1B显示设置在图1A处理反应室中的示范性衬垫的放大概要图； 图2A显示示范性盖组件的放大剖面图，此盖组件可设置在图1A所 示的反应室主体的上端；
图2B与图2C显示图2A中气体分配盘的放大概要图； 图3A显示示范性支持组件的部分剖面图，此支持组件至少 一部分设 置在图1A的反应室主体112内；
图3B显示图3A的示范性支持构件300的部分放大剖面图； 图4A显示另一个示范性盖组件400的概要剖面图； 图4B显示图4A的上电极的放大概要、部分剖面图； 图4C显示利用图4A的盖组件400的示范性处理反应室100的部分 剖面图5A至图5I是用于形成示范性主动电子组件-例如，MOSFET结构 -的制作程序的截面概要图6是用以进行多重处理运作的多反应室(multi-chamber)处理系统
的概要图7为具有远程等离子体产生器的处理反应室100的一可供选择实施 例的部分剖面图8为远程等离子体产生器的剖面图。主要组件符号说明
100处理反应室112反应室主体
200盖组件300支持组件
160缝阀133村塾
129抽气通道135孔洞
131真空端口125真空泵
127节流阀113通道
140制程区210盖缘
220气体输送组件225气体分配盘
222环状安装凸缘223气体入口
233阻隔板240电极
242环状隔离物243环状绝缘体
272热电耦250顶板
270力口热组件300支持组件
305边环310支持构件
311顶板313真空导管
314轴320升降环
325升降插稍333风箱
335净化气体导管360流体通道
400盖组件420扩大部份
410第一电极440隔离环465孔洞475孔洞
480阻隔板490盖缘
500基板550氧化层
555栅电极560绝缘介电层
570A、 570B 源极与汲极580间隔物
602、604 负载闭锁室640第一机械手臂
701盖组件710支持构件
712反应室主体720气体输送组件
711盖缘729抽气通道
760缝阀750顶板
770力口热组件841入口
840远程等离子体产生器842绝缘体
844地线845反应室
说明书第5/39页
具体实施例方式
本发明提供一种清洁用于任意数量的基板处理技术的处理反应室的 方法与设备。此反应室对于进行等离子体辅助干式蚀刻制程特别有用，此 制程需要对基板表面加热与冷却而不需要打破真空。例如，此处理反应室 特别适合于用来移除基板表面上的氧化物与其它污染物的量产型前段制
程的(FEOL)清洁反应室。
在此所使用的「基板表面(substrate surface) J是指制程可在上面进 行的任意基板表面。举例来说，基板表面可包含硅、氧化硅、掺杂硅、锗、 砷化镓(gallium arsenide)、玻璃、蓝宝石(sapphire)与任何其它材料，例
如金属、金属氮化物、金属合金以及其它导电材料，所使用的材料是视应 用而定。基板表面亦可包含介电材料，例如二氧化硅、有机硅酸盐(organos川cates)与碳掺杂氧化娃(carbon doped silicon oxides)。基板本
身未受限于任何大小或形状。在一个态样中，「基板(substrate)」是指直 径约200毫米或300毫米的圓形晶圓。在另一个态样中，「基板J是指 任何多边形、方形、矩形、曲形或其它非圓形工件，例如用于制作平面显 示器的玻璃基板。
图1A显示处理反应室100的部分剖面图。在一个实施例中，处理反 应室100包含反应室主体112、盖组件200与支持组件300。盖组件200 是设置在反应室主体112的上端，且支持组件300是至少部分设置在反 应室主体112中。处理反应室100与相关硬件较佳由一种或多种制程兼 容材料所形成，例如铝、氧化铝、镀镍铝、镀镍铝6061-T6、不锈钢、以 及上述的组合与合金等。
反应室主体112包含缝阀开口(slit valve)160，其形成在主体的侧壁 上，以提供进出处理反应室100内部的存取口。缝岡开口 160是选择性 地打开与关闭以利用晶圓固持机械手臂(wafer handling robot)(未显示) 进出反应室主体112的内部。晶圓固持机械手臂是为此技艺人士所熟知的 技术，且任何机械手臂皆可使用。举例来说，示范性机械传送组件已阐述 于共同受让的美国专利号4951601中，其名称为r Multi-chamber Integrated Process System」，此案是于1990年8月28日获证，在此 是以参考方式并入该案的完整内容。在一个实施例中，通过缝阀开口 160 以将晶圆传输进出处理反应室100而进入邻近传送室以及/或负载闭锁室 或其它在群集工具(cluster tool)中的其它反应室中。可连接至处理反应室 100的一种群集工具是阐述于在1993年2月16日获证的共同受让的美 国专利号5186718中，其名一尔为「 Staged—Vacuum Wafer Processing System and Method」，在此是以参考方式并入上述案件的内容。
在一个或多个实施例中，反应室主体112包含通道113形成于其中， 并有热传送流体在通道间流动。热传送流体可为加热流体或冷却剂，且可 用以在制程与基板传送过程中控制反应室主体112的温度。反应室主体 112的温度是为避免气体或副产物凝结在反应室壁上的重要因素。范例的热传送流体包含水、乙二醇或上述的混合物。示范性热传送流体亦可包含 氮气。
反应室主体112可进一步包含衬垫133，其包围着支持组件300。衬 垫133是较佳地为可移除式，以进行维修与清洁。衬垫133可由金属所 形成，例如铝或陶瓷材料。然而，衬垫133可为任何制程兼容的材料所制 成。衬垫133可加以喷珠处理(bead blasted)以增加任何沉积其上的材料 的附着性，由此避免任何会导致处理反应室100污染的材料的剥落。在一 个或多个实施例中，衬垫133包含一个或多个孔洞135与一个抽气通道 129形成其中，此抽气通道可与真空系统流体连通。孔洞135提供气体进 入抽气通道129的流动路径，此抽气通道为处理反应室100内的气体提 供出口 。
真空系统可以包含真空泵125与节流阀127，以调节通过处理反应室 100的气体流。真空泵125是耦接至设置在反应室主体112的真空端口 (vacuum port)131上，且因此可与形成在衬垫133中的抽气通道129流 体连通。「气体」可指单种气体或多种气体，除非特别注明，否则「气体J 可指一种或多种前驱物、反应剂、催化剂、载体、清除物、清洁物或上述 的组合、以及任何被导入反应室主体112的其它流体。
进一步探讨衬垫133，图1B显示一衬垫133实施例的放大图。在此 实施例中，衬垫133包含上层部分133A与下层部分133B。与设置在反 应室主体112侧壁上的缝阀开口 160对准的孔洞133C是形成于衬垫133 内，以使基板可进出反应室主体112。通常，抽气通道129是形成在上层 部分133A中。上层部分133A亦包含一个或多个孔洞135形成于其间， 以提供气体进入抽气通道129的通路或流动路径。
参照图1A与图1B，孔洞135使得抽气通道129可与反应室主体112 内的制程区140流体连通。制程区140是由盖组件200的下表面与支持 组件300的上表面所定义出，且为衬垫133所包围。孔洞135可具有均 匀的大小且平均地分隔设置在衬垫133周围。然而，任何数量、位置、大
14小或形状的孔洞皆可以使用，且每个上述的设计参数可视气体通过基板接 收表面时所需的流动型态而定，此部分将于后文中阐述。此外，设置孔洞 135的大小、数量与位置以使离开处理反应室100的气体达到均匀流动。 再者，设置孔洞的大小与位置以提供快速或高容量抽气，以加速气体由反
应室100内快速排出。举例来说，接近真空端口 131附近的孔洞135的 数量与大小可小于距离真空端口 131较远的孔洞135的大小。
继续参照图1A与图1B，衬垫133的下层部分133B内部包含流动路 径或真空通道129A。真空通道129A是与上述的真空系统流体连通。真 空通道129A通过形成在衬垫133外径中的凹处(recess)或端口 129B而 亦与抽气通道129流体连通。通常，两个气体端口 129B(图式中仅显示 一个)是形成在介于衬垫133的上层部分133A与下层部分133B之间的 外径上。气体端口 129B提供介于抽气通道129与真空通道129A之间的 流动路径。每个端口 129B的大小与位置是取决于设计的情况，且由所需 膜层的化学计量、待形成组件的几何型态、处理反应室100的体积容量以 及与其耦接的真空系统容量所决定。通常，端口 129B是与另一个端口相 对设置或在衬垫133的外径周围上相距180度分隔设置。
在操作上，离开处理反应室100的一种或多种气体可流经贯穿形成于 衬垫133的上层部分133A的孔洞135，而进入抽气通道129中。接着， 气体在抽气通道129内流动并流经端口 129B而进入真空通道129A。气 体离开真空通道129A并经由真空端口 131而进入真空泵125。
在此更深入探讨盖组件200,图2A显示示范性盖组件200的放大剖 面图，其可设置在图1A所示的反应室主体112的上端。参照图1A与图 2A,盖组件200包含一些组件，该些组件是一个堆栈在另一个的顶部， 如图1A所示。在一个或多个实施例中，盖组件200包含盖缘(lid rim)210、 气体输送组件220与顶板(top plate)250。气体输送组件220是连接至盖 缘210的上表面，且可与盖缘之间有最小热接触。盖组件200的该些组 件是较佳地由具有高热传导与低热阻的材料所构成，例如具有高度磨光表面(highly finished surface)的4吕合金。4交^f圭i也，纟且4牛的热阻(thermal resistance)是小于约5x1(T4 m2 K/W。盖缘210被设计成可支撑该些用来 构成盖组件200的组件的重量，且盖缘是通过铰接组件(hinge assembly) (未显示)而连接至反应室主体112的上表面，以提供能接触内部反应室 组件(例如支持组件300)的通路。
参照图2B与图2C，气体输送组件220可包含分配盘或喷头225。 图2B显示范例气体分配盘225其中一个实施例的放大概要图，以及图2C 显示部分剖面图。在一个或多个实施例中，分配盘225是大致为圆盘状且 包含数个孔洞225A或通路(passagways)。以使气体分配于其间，由此提 供气体在基板表面上的均匀散布。
参照图2A、图2B与图2C,分配盘225更包含环状安装凸缘(annular mounting flange)222形成在分配盘的边缘，且其大小适合安置在盖缘210 上。因此，分配盘225与盖组件200之间有最小接触。较佳地，0型环(o-ring) 种类的密封垫224(例如，人造橡胶0型环)是至少部分设置在环状安装凸 缘222上以确保其与盖缘210的液密性(fluid-tight)接触。
气体输送组件220可进一步包含阻隔物组件(blocker assembly)230 设置在接近分配盘225处。阻隔物组件230使气体均匀分布在分配盘225 的背侧。较佳地，阻隔物组件230是由铝合金所制成，且为可移除式地连 接在分配盘225上，以确保良好的热接触。例如，利用螺栓(bolt)221或 类似固定器可将阻隔物组件230连接至分配盘225上。较佳地，阻隔物 组件230与盖缘210之间无热接触，如图2A所示。
在一个或多个实施例中，阻隔物组件230包含一第一阻隔板(blocker plate)233，其安装至第二阻隔板235。第二阻隔板235包含一通道259 形成于其间。较佳地，通道259是贯穿设置在第二阻隔板235的中央' 使得通道259与第一腔室(cavity)或体积261流体连通，其中该体积261 是由顶板250的下表面与第二阻隔板235的上表面所定义出。通道259 亦与第二腔室或体积262流体连通，其中第二腔室或体积262是由第二阻隔板235的下表面与第一阻隔板233的上表面所定义出。通道259亦 与第三腔室或体积263流体连通，其中体积263是由第一阻隔板233的 下表面与分配盘225的上表面所定义。通道259是连接至气体入口 223 上。气体入口 223的第一端是连接至顶板250上。虽然图式中未显示， 不过气体入口 223的第二端是连接至一个或多个上游气体源以及/或其它 气体输送组件上，例如气体混合器。
第一阻隔板233包含数个通路233A形成其中，通路是用于使气体由 通道259散布至气体分配盘225上。虽然通路233A在图式中显示为环形 或圓形，不过通路233A也可为方形、矩形、或任何其它形状。通路233A 的大小可加以调整且位于阻隔板233的附近，以在基板表面上提供可控制 且均匀的流体分布。如上所述，第一阻隔板233可从第二阻隔板235与 分配盘225上轻易移除，以利这些组件的清洁与替换。
在使用上， 一种或多种制程气体是通过气体入口 223而被导入气体输 送组件220中。制程气体流入第一体积261中，且经过第二阻隔板235 的通道259而进入第二体积262中。制程气体是接着被输配经过第一阻 隔板233的开孔233A而进入第三体积263中，且进一步被输配经过分配 盘225的开孔225A，直到气体到达设置在反应室主体112内的基板的暴 露表面上。
气体供给面板(未显示)通常是用以提供一种或多种气体至处理反应 室100中。视一种或多种在反应室100中进行的制程而决定所使用的特 定的一种或多种气体。实例的气体可以包含，但不限于， 一种或多种前驱 物、反应剂、催化剂、载体、清除物、清洁物或任何上述的混合物或组合。 通常， 一种或多种导入处理反应室100中的气体是流经入口 223而进入 盖组件200中，且通过气体输送组件220而进入反应室主体112中。以 电子方式操作的阀门以及/或流体控制机构(未显示)可用以控制气体由 气体供给进入处理反应室100的流动。视制程情况，可输配任何数量的气 体至处理反应室100中，且气体可在处理反应室100中混合或进入处理反应室1 00以前混合，例如于气体混合器(未显示)中先混合。
仍参照图1A与图2A，盖组件200可更包含电极240以于盖组件200 内产生反应性物种(reactive species)的等离子体。在实施例中，电极240 是位于顶板250上且与其电性绝缘。例如，隔离物填料环(isolator filler ring)241可设置在电极240的下层部分周围，用于分隔电极240与顶板 250,如图2A所示。环状隔离物242亦可设置在隔离物填料环241的外 表面周围。环状绝缘体(annular insulator)243接着可设置在电极240上层 部分的周围，使得电极240是与顶板250以及盖组件200的其它所有组 件绝缘。每个环241、 242、 243可由氧化铝或任何其它绝缘、制程兼容 的材料所制成。
在一个或多个实施例中，电极240是耦接至功率源(未显示)上，而 气体输送组件220是接地(即，气体输送组件220作为电极)。因此， 一种或多种气体的等离子体可在介于电极240 (第一电极)与气体输送组 件220 (第二电极)之间的体积261、 262以及/或263中产生。例如，等 离子体可在电极240与阻隔物组件230之间被激发并维持。二者择一地， 若没有阻隔物组件230存在时，等离子体可在电极240与分配盘225之 间被激发并维持。在另外的实施例中，等离子体被良好的局限或维持在盖 组件200中。因此，因为没有活性等离子体与设置在反应室主体112内 的基板直接接触，所以等离子体是为「远程等离子体(remote plasma) J 。 也因为等离子体有效地与基板表面相隔，所以可避免等离子体对基板的损 伤。
任何可活化气体成为反应性物种以及可维持反应性物种的等离子体 的功率源皆可加以利用。例如，以射频(RF )、直流电(DC )或微波(MW) 为主的功率放电技术可加以利用。此活化作用亦可利用以热为主的技术、 气体崩溃技术、高密度光源(如，紫外光能量)、或暴露在X射线源下而 产生。二者择一地，可利用远程活化源-例如远程等离子体产生器-以产生 反应性物种的等离子体，此等离子体是接着输配至反应室100中。范例
18的远程等离子体产生器是可于，例如，MKS Instruments公司与Advanced Energy Industries公司所购得。较佳地，RF功率供给是耦接至电极240 上。
参照图2A,可视制程气体与处理反应室100中所进行的操作而决定 是否加热气体输送组件220。在一个实施例中，诸如电阻式加热器等加热 组件270可耦接至分配盘225上。在实施例中，加热组件270是为管状 构件且是压固于分配盘225的上表面内，详细图示是绘示于图2B与图2C 中。
参照图2B与图2C，分配盘225的上表面包含具有宽度稍微小于加 热纟且件270的夕卜径的沟槽(groove)或Kf陷通道(recessed channel),如此 可利用干涉配合(interference fit)而将加热组件270固定在沟槽内。因为 包含配盘225与阻隔物组件230在内的输送组件220的每个组件之间彼 此导电性耦合，所以加热组件270可调节气体输送组件220的温度。连 接至分配盘225上的热电耦(thermocouple)272有助于调节温度。热电耦 272可用于回馈回路以控制从功率供给施加至加热组件270上的电流，并 使得气体输送组件220的温度可加以维持或控制在需求温度或在需求温 度范围内。因为，如上所述，气体输送組件220与盖组件200的其它组 件间有最小热接触，而就使得热传导受到限制，所以容易控制气体输送组 件220的温度。
在一个或多个实施例中，盖组件200可包含一个或多个流体通道202 形成其间，可使热传送媒介在流体通道内流动以控制气体输送组件220 的温度。在一个实施例中，流体通道202可形成在盖缘210内，如图2A 所示。或者，流体通道202可形成在盖组件200的任何组件内以提供均 匀的热传至气体输送组件220上。视反应室100内的制程需求，流体通 道202可包含加热或冷却媒介以控制气体输送组件220的温度。可使用 任何热传送媒介，例如氮气、水、乙二醇(ethylene glycol)或上述的混合 物。在一个或多个实施例中，可利用一个或多个热灯管(未显示)以加热
气体输送组件220。通常，热灯管是安置在分配盘225的上表面附近以利 用辐射加热分配盘225。
图3A显示范例的支持组件300的部分剖面图。支持组件300可至少 部分设置在反应室主体112内。支持组件300可包含支持构件310以支 撑在反应室主体112内进行制程的基板(此图中未显示)。支持构件310 可通过轴(shaft)314而连接至升降机构(lift mechanism)330上，其中轴是 延伸贯穿一形成于反应室主体112的底表面上的中央开口 114。升降机构 330通过风箱(bellows)333可弹性地焊接至反应室主体112上，风箱避免 轴314附近发生真空漏损。升降机构330可使支持构件310在反应室主 体112内中进行制程位置、升高清洁位置以及下层传送位置之间的垂直移 动。传送位置是稍微低于形成在反应室主体112的侧壁上的缝阀160开 口 。
图3B显示图3A的支持构件300的放大的部分剖面图。在一个或多 个实施例中，支持构件310具有一个平坦、圓形的表面或实质平坦、圓形 的表面，用以支撑待处理基板于其上。支持构件310是较佳地由铝所构成。 支持构件310可包含一尤其他材料所制成的可移除式顶板311(例如硅或 陶瓷材料)以降低基板的背侧污染。
在一个或多个实施例中，支持构件310或顶板311可包含数个延伸 部(extensions)或突起(dimples)311A位于顶板的上表面上。在图3B中， 突起311A是显示于顶板311的上表面上。若不需要顶板311时，此突起 311A可安排在支持构件310的上表面上。突起311A可为基板的下表面 与支持组件300 (即，支持构件310或顶板311 )的支持表面间提供最小 接触。
在一个或多个实施例中，利用真空夹盘(vacuum chuck)以将基板(未 显示)固定在支持组件300上。顶板311可包含数个开孔312,此开孔 与形成在支持构件310中的一个或多个凹槽316流体连通。通过设置在轴314内的真空导管(vacuum conduit)313以及支持构件310,凹槽316 是与真空泵(未显示)流体连通。在某些条件下，真空导管313可用以供 给净化气体至支持构件310的表面上，以在基板未设置于支持构件310 上时可防止在支持构件表面上的沉积。真空导管313亦可在制程过程中传 送净化气体以避免反应性气体或副产物接触基板的背侧。
在一个或多个实施例中，利用静电夹盘(electrostatic chuck)以将基板 固定在支持构件310上。在一个或多个实施例中，通过诸如习知夹环等机 械夹钳(clamp)(未显示)，可将基板支撑于支持构件310上。
静电夹盘通常包含至少一环绕一电极(未显示)的介电材料，该电极 位于支持构件310的上表面上或成为支持构件310整体的一部份。夹盘 的介电部分是使夹盘电极与基板以及与支持组件300的剩余部分电性隔 离。
在一个或多个实施例中，夹盘介电的周长可稍微小于基板的周长围。 换句话说，基板会稍微突出夹盘介电的周长，使得即使位于夹盘上的基板 偏离中心位置时，夹盘介电仍会完全被基板所覆盖。基板完全覆盖夹盘介 电可确保基板能保护夹盘不会暴露在反应室主体112内的可能具腐蚀性 或伤害性的物质下。
操作静电夹盘的电压可由个别的r夹盘(chuck)」功率供给(未显示) 所供应。夹盘功率供给的一输出端是连接至夹盘电极上。另一个输出端通 常连接至电性地在线，但是另一种选择为可以连接至支持组件300的金属 主体部分。在操作时，置放基板以与介电部分接触，以及施用一直流电流 电压于该电极上以产生静电吸引力或偏压以将基板吸附于支持构件310 的上表面上。
仍参照图3A与图3B，支持构件310可包含一个或多个孔(bores)323 形成于其间以容纳升降插稍325。每个升降插稍325通常由陶瓷或含陶瓷 的材料所构成，且是用于基板固持与传输上。每个升降插稍325为可抽取 式地设置在孔323内。在一个态样中，孑L 323的内侧是铺设陶瓷套管(ceramic sleeve)以有助于轻易地抽取升降插稍325。通过与设置在反应 室主体112内的环状升降环(annular lift ring)320啮合，升降插稍325可 在其各自的孔323中移动。升降环320是可移动，而当升降环320位于 上层位置时，升降插稍325的上表面可位于支持构件310的基板支持表 面上方。相反地，当升降环320位于下层位置时，升降插稍325的上表 面是位于支持构件310的基板支持表面下方。因此，当升降环320由下 层位置移动至上层位置时，每个升降插稍325的一部份是穿过其各自在支 持构件310内的孔323。
当启动时，升降插稍325推着基板的下表面，并将基板抬升离开支持 构件310。相反地，可关闭升降插稍325以降低基板，由此将基板安置于 支持构件310上。升降插稍325可包含放大的上端或圓锥形头以防止插 稍325从支持构件310处掉落。亦可利用其它此技艺的人士所熟知的插 稍设计。
在一个实施例中，一个或多个升降插稍325包含涂层或贴附物设置于 其上，涂层或贴附物由不滑的或具高度摩擦力的材料所制成，以避免在插 稍上的基板发生滑动。较佳的材料是为高温、不会刮坏或伤害基板背侧的 聚合物材料，因为刮坏基板背侧会造成在处理反应室100内的污染。较佳 地，涂层或贴附物可为从DuPont所购得的KALREZTM涂层。
为了驱动升降插稍320，通常使用 一种启动器(actuator)，例如习知气
或气压缸驱动升降环320以向上或向下的位置移动，进而驱动该用来抬升 或降低基板的升降插稍325。在一个特定的实施例中，利用三个升降插稍 325 (未显示于此图中)可将基板(未显示)支撑在支持构件310上，此 三个升降插稍是大约以120度角度分开设置并从升降环320处突出。
参照图3A，支持组件300可包含边环(edge ring)305设置在支持构 件310附近。边环305可由各种材料所构成，例如是陶瓷、石英、铝以 及尤其是不锈钢。在一个或多个实施例中，边环305是为环状构件，其用以覆盖支持构件310的外部周围且可避免支持构件310受到沉积。边环
305可位于支持构件310上或在附近，以在支持构件310的外径与边环 305的内径之间形成环状净化气体通道334。环状净化气体通道334可与 贯穿形成在支持构件310与轴314内的净化气体导管335流体连通。较 佳地，净化气体导管335是与净化气体供给(未显示)流体连通以提供净 化气体至净化气体通道334中。任何合适的净化气体(例如，氮气、氩气 或氦气)皆可单独使用或组合使用。在操作上，净化气体通过导管335而 进入净化气体通道334中，且到达设置在支持构件310上的基板的边缘 附近。因此，结合使用边环305与净化气体可以避免在基板边缘以及/或 背侧的沉积。
参照图3A与图3B，利用循环通过流体通道360内的流体可控制支 持组件300的温度，其中流体通道360是包埋于支持构件310的主体内。 在一个或多个实施例中，流体通道360与热传送导管361是流体连通， 该热传送导管贯穿设置于支持组件300的轴314内。较佳地，流体通道 360是位于支持构件310的附近以提供均匀的热传至支持构件310的基 板接收表面。流体通道360与热传送导管361可传输该热传送流体以加 热或冷却支持构件310。此外，可限制循环通过流体通道360的流体以防 止流体冷却并因此帮助顶板311维持热的状态。此种热状态的维持对于清 洁制程是较佳的状况。可使用任何合适的热传送流体，例如水、氮气、乙 二醇或上述的混合物。支持组件300可进一步包含嵌入式热电耦 (embedded thermocouple)(未显示)以监控支持构件310的支持表面的温 度。举例来说，来自热电耦的讯号可用于回馈回路(feedback loop)中以控 制在流体通道360中循环的流体的温度或流速。
参照图3A,支持构件310可在反应室主体112内垂直移动，如此一 来支持构件310与盖组件200之间的距离可加以控制。传感器(未显示) 可提供关于支持构件310在反应室100内的位置的信息。用于支持构件 310的升降机构的实例是阐述于1999年9月14日发证予Se/yw加等人
23的美国专利号5951776中，此案的名称为r Self-Aligning Lift
Mechanism」，在此是以参考方式并入上述案件的全文。
在操作上，支持构件310可升高至接近盖组件200的附近以控制该 待处理基板的温度。而可通过分配盘225所发射的辐射加热基板，而分配 盘是由加热组件270所控制。或者，利用由升降环320启动的升降插稍 325,亦可将基板升高离开支持构件310并接近已加热的盖组件200的附 近。
在超过使用期限后或到达预定维修的时间时，处理反应室100的某些 组件(包含上述组件)可定期地检修、更换或清洁。这些组件通常为许多零 组件，该等零组件统称为「制程套件」(process kit)。制程套件的示范性 组件可以包含，但不限于，例如喷头225、顶板311、边环305、衬垫133 与升降插稍325。任何一个或多个组件通常是从反应室100中移开且定期 或根据需求基准而加以清洁或更换。
图4A显示另一个示范性盖组件400的部分剖面图。盖组件400包含 至少两个堆栈的组件以形成等离子体体积或腔室(cavity)于组件之间。在 一个或多个实施例中，盖组件400包含第一电极410( 「上电极」)垂直 :&置于第二电极450 ( 「下电极」)上方，在上述二者之间定义出等离子 体体积或腔室425。第一电极410是连接至功率源415,例如，RF功率 供给-上，以及第二电极450是"l妄地，上述方式可在二个电才及410、 450 之间形成电容。
在一个或多个实施例中，盖组件400包含一个或多个气体入口 412 (在此仅显示一个)，其至少部分形成于第一电极410的上段413内。 一种或多种制程气体是通过一个或多个气体入口 412而进入盖组件400 中。该一个或多个气体入口 412的第一端是与等离子体腔室425流体连 通，而第二端是连接至 一个或多个上游气体源以及/或其它气体输送组件 上，例如，接在气体混合器上。该一或多个气体入口 412的第一端可在扩 大部份(expanding section)420的内径430的最上端处开口朝向等离子体 腔室425,如图4A所示。同样地， 一个或多个气体入口 412的第一端可在扩大部份420的内径430的任何高度距离上开口朝向等离子体腔室 425。虽然未显示，不过两个气体入口 412可设置在扩大部份420的相对 侧以产生涡漩流(swirling flow)方式或r涡流」(vortex)进入扩大部份420 处，此有助于在等离子体腔室425内混合气体。关于流动方式(flow pattern) 与气体入口设置的详细说明是阐述于2001年12月21日申请的美国专利 申请号20030079686中，在此是以参考方式并入该案的完整内容。
在一个或多个实施例中，第一电极410具有可容纳等离子体腔室425 的扩大部份420。如图4A所示，扩大部份420是与气体入口 412流体连 通，正如上所述。在一个或多个实施例中，扩大部份420是为具有内表面 或内径430的环状构件，该内表面或内径是由其上层部分420A往其下层 部分420B渐增。就其本身而论，第一电极410与第二电极450之间的距 离是可变动。该变动的距离有助于控制在等离子体腔室425内产生的等离 子体的形成与稳定。
在一个或多个实施例中，扩大部份420的形状类似圆锥体或「漏斗J (funnel),如图4A与图4B所示。图4B显示图4A的上电极的放大概要 局部剖面图。在一个或多个实施例中，扩大部4分420的内表面430 A/v扩 大部份420的上层部分420A往扩大部份的下层部分420B逐渐倾斜。内 径430的斜率或角度可视制程需求以及/或制程限制而改变。扩大部份420 的长度或高度亦可视特定的制程需求以及/或制程限制而改变。在 一 个或 多个实施例中，内径430的斜率、或扩大部份420的高度、或上述的二 者可视制程所需的等离子体体积而改变。例如，内径430的斜率可为至少 1: 1、或至少1.5: 1、或至少2: 1、或至少3: 1、或至少4: 1、或至 少5: 1或至少10: 1。在一个或多个实施例中，内径430的斜率可由最 低2: 1至最高20: 1的范围内变动。
虽然图式中未显示，但是在一个或多个实施例中，扩大部份420可为 弯曲形或弧形。例如，扩大部^f分420的内表面430可具有弯曲或弧形的 凸面或凹面形状。在一个或多个实施例中，扩大部^f分420的内表面430 可具有复数片段，该等片段的形状可为倾斜、 一端较尖细、凸面或凹面。如上所指出，由于第一电极410具有逐渐增加的内表面430，因此第
一电极410的扩大部份420改变第一电极410与第二电极450之间的垂 直距离。变动的距离是与等离子体腔室425内的功率大小直接相关。不希 望受限于特定理论，两个电极410、 450之间距离的变动可找到使电将本 身维持在等离子体腔室425的某些部分时(若未遍及整个等离子体腔室 425时)所需的功率大小。在等离子体腔室425内的等离子体因此与压力 的相关性不大，此容许等离子体产生并维持在较宽的操作窗口 (operating window)内。就其本身而论， 一种具有较高重复性与可靠性的等离子体可 形成于盖组件400内。
第一电极体410可由任何制程兼容材料所形成，例如铝、氧化铝 (anodized aluminum)、镀镍铝、镀镍铝6061-T6、不锈钢以及上述的组 合与合金等。在一个或多个实施例中，整个或部分的第一电极410是以镍 金属包覆以减少不需要的微粒形成。较佳地，至少扩大部份420的内表面 430镀上镍。
第二电极450可包含一个或多个堆栈的平板。当需要两个或更多个的 平板时，平板彼此之间应为电性连接。每个平板应包含数个孔洞或气体通 道以使一种或多种来自等离子体腔室425的气体流过。
参照图4B,盖组件400可进一步包含隔离环(isolator ring)440以使
第一电极410与第二电极450之间电性隔离。隔离环440可由氧化铝或 任何其它可绝缘且制程兼容的材料所制成。较佳地，隔离环440包围或实 质包围至少上述的扩大部份420,如图4B所示。
参照图4A的特定实施例，第二电极450包含顶板460、分配盘470 与阻隔板480。顶板460、分配盘470与阻隔板480是堆栈在一起且设置 在盖缘490上，该盖缘是与反应室主体112连接，如图4B所示。如同此 技艺的人士所熟知，铰接组件(hinge assembly)(未显示)可将盖缘490 连接至反应室主体112上。盖缘490可包含嵌入式通道(channel或 passage)492以容纳热传送媒介。视制程的需求而定，热传送媒介可用于加热、冷却、或同时进行加热与冷却。范例的热传送々某介是陈述于前文中。
在一个或多个实施例中，顶板460包含数个形成在等离子体腔室425 下方的气体通道或孔洞465,以使来自等离子体腔室425的气体流经顶板。 在一个或多个实施例中，顶板460可包含凹陷部分462，其用以容纳至少 一部份的第一电极410。在一个或多个实施例中，孔洞465是贯穿位于凹 陷部分462下方的顶板460的截面。顶板460的凹陷部分462可如图4A 所示般的为阶梯状(stair stepped),以在其间提供较佳的密封接合(sealed fit)。此外，顶板460的外径可加以设计，安装或放置在分配盘470的外 径上，如图4A所示。诸如人造橡胶0型环463等O型环(o-ring)种类的 密封垫(seal)是至少部分设置在顶板460的凹陷部分462内以确保其与第 一电极410之间的液密(fluid-tight)接触。同样地，0型环密封垫466可在 顶板460的外径与分配盘470之间提供液密接触。
在一个或多个实施例中，分配盘470是与上述参照图2A至图2C所 述的分配盘225相同。特别地，分配盘470为实质上圓盘状且包含数个 孔洞475或通路以输配气体流经其间。孔洞475的大小可加以调整且位 于分配盘470的附近以提供可控制且均匀的流体分布于具有待处理基板 设置其中的反应室主体112上。
分商己盘470亦可包含3不卄犬安装凸乡象(annular mounting flange)472开j 成于分配盘的外径上。安装凸缘472的大小可加以调整以安置于盖缘490 的上表面上。诸如人造橡胶 型环等O型环种类的密封垫是至少部分设 置在环状安装凸缘472内以确保其与盖缘490的液密接触。
在一个或多个实施例中，分配盘470包含一个或多个嵌入式通道 (channel或passage)474,用于容纳加热器或加热流体以控制盖组件400 的温度。同样地，对于上述盖组件200,电阻式加热组件可置入通道474 内以加热分配盘470。热电耦可连接至分配盘470上以调节分配盘的温度。 热电耦可用于回馈回路中以控制施加于加热组件上的电流，如上所述。
或者，热传送媒介可通过通道474。视反应室112内的制程需求，若有需要时， 一个或多个流体通道474可包含冷却媒介，以使分配盘470
的温度获得较佳控制。如上所述，可使用任何热传送媒介，例如氮气、水、 乙二醇或上述的混合物。
在一个或多个实施例中，是利用一个或多个热灯管(未显示)以加热
盖组件400。通常，热灯管是安置在分配盘470的上表面附近以利用辐射 加热包含分配盘470的盖组件400的组件。
阻隔板480是为选择性使用的组件，且可设置在顶板460与分配盘 470之间。较佳地，阻隔板480是为可移除式地安装于顶板460的下表 面上。阻隔板480应该与顶板460有良好的热接触和电性接触。在一个 或多个实施例中，利用螺栓(bolt)或类似固定器可将阻隔板480连接至顶 板460上。阻隔板480亦可被钉穿或以螺丝方式固定在顶板460的外径 上。
阻隔版480包含数个孔洞485以提供数个由顶板460至分配盘470 的气体通道。孔洞485的大小可加以调整且位于阻隔板480的附近以捐二 供可控制且均勻的流体分布于分配盘470上。
图4C显示具有盖组件400设置其上的反应室主体112的部分剖面 图。较佳地，扩大部份420是位于支持组件300上方的中央处，如图4C 所示。将等离子体局限在等离子体腔室425内以及该局限等离子体位于中 央的位置可提供均匀且重复性的分解气体分布至反应室主体112中。较佳 地，离开等离子体体积425的气体流经顶板460的孔洞465而到达阻隔 板480的上表面处。阻隔板480的孔洞485是输配气体至分配盘470的 背侧，于分配盘背侧处的气体被进一步输配通过分配盘470的孔洞475, 尔后该等气体方接触位于反应室主体112的基板。
一般相信，将等离子体局限在置中的等离子体腔室425中以及介于第 一电极410与第二电极450之间的可变距离可在盖组件400内产生稳定 且可靠的等离子体。
为了简化与便于说明，以下将叙述一种通过氨气(NH3)与三氟化氮(NF3)气体混合物在处理反应室100中移除氧化硅的示范性干式蚀刻制 程。相信该处理反应室100可借着使等离子体处理、基板加热与冷却及退 火制程皆在单 一 制程环境中进行而对任何干式蚀刻制程皆有利。
参照图1,干式蚀刻制程的第一个步骤是为置放诸如半导体基板等基 板(未显示)于处理反应室100中。通常通过缝阀开口 160而将基外反置 放于反应室主体112内，且设置在支持构件310的上表面上。基板是夹 固于支持构件310的上表面上，且边缘净化气体(edge purge)是通过通道 334。较佳地，利用通过开孔312与凹槽316汲取真空以将基板夹固于支 持构件310的上表面上，其中开孔312与凹槽316通过导管313而与真 空泵流体连通。若支持构件尚未位于制程位置上，则接着将支持构件310 升高至反应室主体112内的制程位置上。反应室主体112是较佳地维持 在介于50°C与80°C之间，较佳地在大约65。C。利用使热传送媒介通过 流体通道113即可维持反应室主体112的温度。
利用使热传送媒介或冷却剂通过形成在支持组件300内的流体通道 360,即可将基板冷却至低于65°C，例如介于15°C与50°C之间。在一 个实施例中，将基板的温度维持低于室温。在另一个实施例中，将基板的 温度维持在介于22°C与40°C度之间。通常，支持构件310是维持低于 大约22°C以达到上述指定的基板所需温度。为了冷却支持构件310，冷 却剂是通过流体通道360。较佳地，可具有持续流动的冷却剂以对支持构 件310的温度有较佳控制。冷却剂的组成较佳为50体积％的乙二醇与50 体积％的水。当然，只要基板可维持在所需温度，可利用任何体积百分率 的水与乙二醇。
氨气与三氟化氮气体接着被导入反应室100中以形成清洁气体的混 合物。导入反应室的每种气体的含量是可变动且可加以调整以顾及待移除 氧化层的厚度、待清洁基板的型态、等离子体的体积容量、反应室主体 112的体积容量、以及耦接至反应室主体112的真空系统的能力。在一个 态样中，添加气体以提供具有氨气与三氟化氮的分子比率为至少1: 1的气体混合物。在另一个态样中，气体混合物的分子比率为至少大约3: 1 (氨气比三氟化氮)。较佳地，导入氨气比三氟化氮的分子比率由5: 1 至30: 1的气体至反应室100中。较佳地，气体混合物的分子比率(氨 气比三氟化氮)是由大约5: 1至大约10: 1。气体混合物的分子比率(氨 气比三氟化氮)亦可落在大约10: 1至大约20: 1。
净化气体或载气亦可添加至气体混合物中。任何合适的净化气体/载 气可加以使用，例如氩气、氦气、氢气、氮气或上述的组合。通常，整体 的气体混合物中氨气与三氟化氮约0.05体积％至约20体积％。剩下则为 载气。在一个实施例中，于导入反应性气体之前，首先导入净化气体或栽 气进入反应室主体112中以稳定反应室主体112内的压力。
在反应室主体112内的操作压力可加以改变。通常，该压力维持在介 于约500毫托(mTorr)至约30托之间。较佳地，该压力维持在介于约1 托至约10托之间。更佳地，在反应室主体112内的操作压力维持在介于 约3托至约6托之间。
由大约5瓦(Watts)至大约600瓦(Watts)的RF功率是施加至电极240 上以激发位于气体输送组件220的体积261 、 262与263内的气体混合物 的等离子体。较佳地，RF功率是小于100瓦。更佳地，功率施加时的频 率是相当低，例如小于100千赫(kHz)。较佳地，频率是在大约50千赫 至大约90千赫的范围内。
等离子体能量将氨气与三氟化氮气体分解成反应性物种，此等物种结 合在一起以形成气相的高度反应性的氟化铵(ammonium fluoride, NH4F ) 4匕合4勿以及/或氟孑匕氢4妄(ammonium hydrogen fluoride, NH4F'HF)。上述 分子接着通过分配盘225的开孔225A而流经气体输送组件220以与待清 洁基板表面反应。在一个实施例中，首先导入载气至反应室100中；产生 载气的等离子体；接着添加反应性气体、氨气与三氟化氮至等离子体中。
不希望受限于特定理论， 一般相信蚀刻气体、氟化铵以及/或氟化氢 4妄是与氧化石圭表面反应以形成六氟,圭酸铵(ammonium hexafluorosilicate(NH4)2SiF6)、氨与水的产物。氨与水在制程条件时为蒸气且可利用真空 泵125而加以移除。特别地，在气体经由真空端口 131离开反应室100 而进入真空泵125之前，挥发性气体流经形成在衬垫133上的孔洞135 而进入抽气通道129。六氟硅酸铵薄膜则留在基板表面。此反应机制可扭无 述成下列反应式
NF3 + NH3 — NH4F + NH4FHF + N2
6NH4F + Si02 — (NH4)2SiF6 + H20
(NH4)2SiF6+热(heat) — NH3 + HF + SiF4
在薄膜形成于基板表面上之后，具有基板支撑于其上的支持构件310 是被升高至非常接近热分配盘225的退火位置上。来自分配盘225的辐 射热应足以将六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)薄膜分解或升华成挥发性四氟化硅 (SiF4)、氨与氟化氢产物。利用上述的真空泵125以由反应室100中移除 挥发性产物。通常，使用75°C或更高的温度以有效地升华与移除基板上
的薄膜。较佳地，可使用iocrc或更高的温度，例如介于约"5。C与约
20(TC之间的温度。
将六氟硅酸铵薄膜分解成挥发性成分的热能量是由分配盘225对流 传导或辐射所提供。如上所述，加热组件270直接连接至分配盘225上， 并启动该加热组件将该分配盘225以及与该加热组件热接触的组件加热 至介于75。C至250。C的温度。在一个态样中，分配盘225是加热至介于 100°C与150°C的温度间，例如大约120°C。
可用各种方式以达成升高基板的动作。例如，升降机构330可朝向分 配盘225下表面的方向升高支持构件310。在升降步骤过程中，基板是固 定在支持构件310上，例如通过上述的真空夹盘或静电夹盘。或者，通过 升降环320升高升降插稍325，可将基板抬升离开支持构件310并置于 非常接近热分配盘225处。
具有薄膜于其上的基板的上表面与分配盘225之间的距离并非关键 因素，那只是在一般实验上需要处理的事情。熟习此技艺人士能轻易决定 可有效气化薄膜且不会伤害下层基板的所需间隔。然而， 一般相信，介于大约0.254毫米(10密尔)与5.08毫米(200密尔)之间的间距是为上 述的有效距离。
一旦将薄膜由基板上移除，反应室即被清洗与排空。利用降低基板至 传送位置、使基板离开夹盘(de-chucking)以及传送基板通过缝阀开口 160，清洁的基板可由反应室主体112中移除。
在每处理大约1000片基板之后，反应室主体需要加以清洁。通过抬 升该支持构件310至升高的位置上可进行反应室主体112的清洁制程。 升高的位置为介于支持构件310与分配盘之间大约0.100英寸或更小的距 离。利用来自分配盘225的热辐射、或利用电阻式加热支持构件、或供应 热流体至支持构件310的流体通道内，来加热支持构件310。较佳地，进 入冷却流体通道的流体入口受到阻隔。
导入具有高热传导的气体(例如，氢气、氦气、与氩气的混合物)通过 气体分配盘225。加热该支持构件310有助于解离或升华水与六氟硅酸铵 ((NH4)2SiF6)薄膜成挥发性四氟化硅(SiF4)、氨与氟化氢产物。利用上述的 真空泵125以由反应室100中移除挥发性产物。此外，可产生等离子体 以进一步帮助清洁。当气化沉积物流经排放系统时，等离子体可避免诸如 氧化硅等副产物发生重組。
通常，使用100。C或更高的温度以有效地升华与移除反应室中的沉积 物。可在大约一个小时内达到大约10CTC的温度，以及可在大约3个小时
内达到i4trc的温度。较佳地，可利用10crc或更高的温度，例如介于大
约115。C与约20(TC之间的温度。当打开阻隔的流体入口以导入冷却流体 返回系统而完成清洁制程时，可使支持构件310在大约半小时内达到大约 35。C的温度。
阻隔通往支持构件310的流体入口会在支持构件310的上层部分与 支持构件的底座之间产生温度梯度。最接近气体分配盘的支持构件310 的温度可达到大约140°C，而支持构件310的底座可相当稳定地维持在大 约周围环境的温度。
具有薄膜于其上的基板的上表面与分配盘225之间的距离是加以选
32定以有效地气化薄膜而不会伤害下层基板。视制程的条件可选定介于大约
0.254毫米(10密尔)与5.08毫米(200密尔)之间的间隔距离。
系统控制器(未显示)可用以调节处理反应室100的运作。系统控制 器可在储存于计算机硬盘中的计算机程序的控制下而运作。举例来说，计 算机程序能够支配制程程序与时序、气体的混合、反应室压力、RF功率 大小、基座位置、缝阀开启与关闭、晶圆冷却以及特定制程的其它参数。 介于使用者与系统控制器之间的界面可通过CRT监视器与光笔(未显示) 而形成。在一个较佳的实施例中是使用两个监视器； 一个内建于清洁室墙 壁上以供操作者使用；而另 一 个监视器则位于墙壁后以供维修技术员使 用。较佳的情况为两个监视器可同时显示相同信息，但是只有一枝光笔可 作用。在尖端处有光传感器的光笔可侦测由CRT显示器发射的光。为了 选定特定屏幕或功能，操作者可以碰触显示器屏幕的指定区域并按下光笔 上的按钮。显示器屏幕一般是利用改变其显示状态以确认在光笔与触控区 域之间的联系，显示状态的改变例如是反白(highlight)或颜色、或显示新 的选单或屏幕等。
利用在系统控制器上运作的计算机程序产品以执行各种制程。计算机 程序码可以任何习知计算机可读的程序语言所撰写，例如68000汇编语 言、C、 C++、或Pascal。利用习知的文字编辑器，可输入合适的程序代 码至单一档案或多个档案中，以及储存或嵌入于计算机可使用的媒介中，
例如计算机的内存系统。若输入的程序代码文字为高级语言，则程序代码 可加以编译，且产生的编译程序代码接着是与预编译的函式库例程的目的
码(object code)连结。系统使用者调用目的码以执行连结的已编译目的 码，此动作造成计算机系统下载程序代码于内存中，而CPU由内存中读 取并执行程序代码以完成程序中指定的任务。
图5A至图5H是为利用本发明中所述的干式蚀刻制程与处理反应室 100以形成主动式电子组件(例如，MOSFET结构500)的制作程序的截面 概要图。参照图5A至图5H,范例的MOSFET结构可形成于半导体材料 上，例如硅或砷化镓结构525。较佳地，结构525为具有<100>结晶方向以及直径为150毫米(6英寸)、200毫米(8英寸)或300毫米(12 英寸)的硅晶圓。通常，MOSFET结构包含下列的组合(i)介电层，例 如二氧化硅、有机硅酸盐(organosilicate)、碳掺杂氧化硅、磷硅酸盐玻璃 (phosphosilicate glass, PSG)、硼磷珪酸盐玻璃(borophosphosilicate glass, BPSG)、氮化硅或上述的组合；(ii)半导体层，例如掺杂多晶硅、 与n型或p型掺杂单晶硅；以及(iii)由金属层或金属硅化物(metal silicide) 形成的电性接触与内联机，例如鹤(tungsten)、鴒硅化物(tungsten silicide) 、 4太(titanium) 、 4太石圭4匕4勿(titanium silicide) 、 4i石圭孑匕物(cobalt silicide)、镍硅化物(nickel silicide)或上述的组合。
参照图5A,通过形成电性绝缘结构以开始制作主动式电子组件，此 结构可使主动式组件与其它组件电性绝缘。数种电性绝缘结构是阐述于由 S.M. Sze撰写、McGraw-Hill出版社在1988年出版的第二版的VLSI Technology—书中的第11章，并纳入此处以供参考。有个说法为具有厚 度大约2000埃的场氧化层(field oxide layer)(未显示)是首先成长在整 个基板525上，以及该氧化层的部分是被移除以形成可包围住暴露区域的 场氧化阻障层545A、 545B,其中该装置的电子主动式组件是形成于该暴 露区域中。暴露区域是经热氧化作用以形成具有厚度由大约50埃至大约 300埃的薄栅极氧化层550。接着沉积、图案化以及蚀刻多晶硅层以产生 栅电极555。多晶硅栅电极555的表面可再次氧化以形成绝缘介电层560， 所产生的结构是绘示于图5A中。
参照图5B,接着利用合适的掺杂物原子掺杂合适区域以形成源极与 汲极570A、 570B。例如，在p型基板525上，是使用包含砷或磷的n 型掺杂物物种。通常，通过离子布植机执行掺杂步骤，此掺杂可以包含， 例如具有能量约30至80千电子伏特(Kev)且浓度约为1013原子/平方公 分(atoms/cm"的磷("P)、或具有能量约10至100千电子伏特(Kev)而剂 量大约由1015至10"原子/平方公分(atoms/cm"的砷("As)。在布植制程 之后，例如，通过在快速热处理(rapid thermal processing,RTP))设备中 加热基板而将掺杂物驱入基板525中。之后，在习知的剥除制程中将覆盖源极与汲极区570A、 570B的氧化层550剥除以移除任何因布植制程而 产生在氧化层中的杂质，而上述步骤产生的结构是绘示于第8B图中。
参照图5C与图5D,通过使用二氢化硅(SiH2)、氯气(Cl2)以及氨气(NH3) 的低压化学气相沉积(LPCVD)以沉积氮化硅层575于栅电极555与基 板525的表面上。使用反应性离子蚀刻(RIE)技术蚀刻氮化硅层575以 形成氮化物间隙壁(nitride spacers)580于栅电极555的侧壁上，如第5D 图所示。间隙壁580是使形成在栅极555的顶表面上的硅化物层与沉积 在源极570A与汲极570B上的其它硅化物层电性隔离。应先声明的是， 电性绝缘的侧壁间隙壁580与上层可由其它材料制作而成，例如氧化^s圭。 用于形成侧壁间隙壁580的氧化硅层通常是由温度在大约60(TC至大约 100CTC范围内的四乙氧基硅烷(teraethoxysilane, TEOS)进料气体并搭配 CVD或PECVD制程沉积而成。
参照第5E图，在制程前后将硅表面暴露至大气环境中会产生原生氧 化硅层585于暴露的硅表面上。在栅极555、源极570A与汲极570B上 形成导电金属硅化物接触之前，就必须先移除原生氧化硅层585，以改进 所形成的金属硅化物的合金化反应(alloying reaction)与导电性。原生氧化 硅层585会增加半导体材料的电阻，而对后续沉积的硅层与金属层的珪化 反应(silicidation reaction)有不利的影响。因此，在形成用于内部联才几主 动式电子组件的金属硅化物接触或导体之前，必须利用干式蚀刻制程移除 原生氧化硅层585。干式蚀刻制程移除原生氧化硅层585以暴露源极 570A、汲极570B与栅电极555的顶表面，如第5F图所示。
之后，如图5G所示，PVD溅镀制程是用以沉积一层金属层590。接 着用传统炉管退火(furnace annealing)来退火金属与硅层，以形成金属硅 化物的区域，其中金属层590在此区域中与硅接触。通常，退火制程是在 分开的制程系统中进行。因此，保护用的覆盖层(cap layer)(未显示)可 沉积在金属层590上。覆盖层通常为氮化物材料且可包含一种或多种材 料，其选自由氮化钬(titanium nitride)、氮化鴒(tungsten n画e)、氮化钽 (tantalum nitride)、氮化铪(hafnium nitride)、与氮化硅所组成的群。覆盖层可利用任何沉积制程而加以沉积，较佳地是利用PVD制程。
接下来，如同图5I所示般，沉积巨量金属(bulk metal)以作为巨量填 充535。巨量金属可为鴒或一些其它金属。
退火通常涉及在氮气的环境中加热基板500至介于60(TC与800。C之 间的温度约30分钟。或者，利用快速热退火制程以形成金属硅化物595, 在此制程中是将该结构500快速加热至大约1000。C并维持大约30秒。合 适的导电金属包含钴、钛、镍、鴒、铂与任何具有低接触电阻且可在多晶 硅与单晶硅上形成可靠金属硅化物接触的其它金属。
金属层590的未反应部分可通过使用王水(aqua regia)(盐酸与硝酸) 的湿式蚀刻而加以移除，而不损及金属硅化物595、间隙壁580或场氧化 物545A、 545B，而能在栅极555、源极570A、与汲极570B上留下自我 对准的金属硅化物接触595，如第5H图所示。之后，可沉积包含诸如氧 化硅、BPSG、或PSG等绝缘覆盖层(insulating cover layer)于电极结构 上。在CVD反应室中利用化学气相沉积的方法可沉积绝缘覆盖层，在反 应室中，该材料由低压或大气压的进料气体所凝聚而成，有关上述制程的 实例是阐述于1996年3月19日获证的共同受让的美国专利号5500249 中，在此是以参考方式并入上述案件的内容。之后，结构500在玻璃转换 温度下进行退火以形成平滑的平坦化表面。
在一个或多个实施例中，处理反应室100可整合至多制程平台中，例 如Endura(平台，此平台可由位于加州圣塔克拉拉的Applied Material公 司购得。上述的制程平台能够进行数种制程操作而不需打破真空。 Endura(平台之的详细说明是阐述于1999年11月30日申请的共同受让 的美国专利申请号09/451628中，该案名称为Mntegrated Modular Processing Platform」，在此系是以参考方式并入该案的内容。
图6是为范例的多反应室(multi-chamber)制程系统600的概要上视 图。系统600可包含一个或多个负载闭锁室602、 604，用以传送基板进 出系统600。通常，因为系统600处于真空环境，负载闭锁室602、 604 可对导入系统600的基板「抽气(pump down)」。第一机械手臂610可在负载闭锁室602、604以及第一组的一个或多个基板处理反应室612、 614、 616、 618 (图式中显示四个反应室)之间传送基板。每个处理反应 室612、 614、 616、 618可加以装配以执行一些基板制程操作，该制程操 作包含本文中所述的干式蚀刻制程以及循环层沉积(cyclical layer deposition, CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理 气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洁、除气(degas)、定位与其它基板制程。
第一机械手臂610亦可传送基板进出一个或多个传送反应室622、 624。传送反应室622、 624可用以维持超高真空条件，而允许在系统600 内部传送基板。第二机械手臂630可在传送室622、 624以及第二组的一 个或多个处理反应室632、 634、 636、 638之间传送基板。类似处理反应 室612、 614、 616、 618,每个处理反应室632、 634、 636、 638可力口以 装配以执行各种基板制程操作，包含本文中所述的干式蚀刻制程以及循环 层沉积(cyclical layer deposition, CLD)、原子层沉积(ALD )、化学气相 沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洁、除气(degas)、 定位等等。若系统600不需要执行特定制程时，任何的基板处理反应室 612、 614、 616、 618、 632、 634、 636、 638可由系统600中移除。
用于形成图5A至图5H的MOSFET结构的示范性多制程系统600 可以包含两个上述处理反应室100、两个用来沉积金属500的物理气相沉 积室以及两个用来沉积选用性的覆盖层(未显示)的物理气相沉积室。图 6中显示的处理反应室612、 614、 616、 618、 632、 634、 636、 638中 的任何一者代表PVD反应室以及/或处理反应室100。
虽然上述的制程程序是与形成MOSFET组件相关，但是本文中所述 的干式蚀刻制程亦可用以形成具有其它金属硅化物层(例如，钨、钽、钼 的硅化物)的半导体结构与组件。清洁制程亦可在沉积不同金属层之前使 用，该金属层包含，例如，铝、铜、钴、镍、硅、钛、钇、铪、硼、钨、 钽或上述的混合物。
图7显示制程反应室700实施例的部分剖面图。在此实施例中，处理 反应室700包含设置在反应室主体712上端的盖组件700,以及至少部分设置在反应室主体712中的支持组件700。处理反应室亦包含远程等离
子体产生器740，其具有U型截面的远程电极(remote electrode),此部
分将在图8中进一步阐述。反应室700与相关硬件较佳由一种或多种制程 兼容材料所形成，例如铝、氧化铝(anodized aluminum)、镀镍铝、镀镍 铝6061-T6、不锈钢、以及上述的组合与合金等。
支持组件710是至少部分设置在反应室主体712内。支持组件710 是利用以风箱733围住的轴(未显示)来升高与降低。反应室主体712 包含缝阀760，其形成在反应室的侧壁上以提供进出反应室700内部的存 取口 。缝阀760是选择性地打开与关闭以利用晶圓固持机械手臂(未显示) 进出反应室主体712的内部。晶圆固持机械手臂是为此技艺的人士所熟知 的技术，且任何合适的机械手臂皆可加以利用。在一个实施例中，通过缝 阀开口 760以将晶圓传输进出处理反应室700并进入邻近的传送室以及/ 或负载闭锁室(未显示)或其它在群集工具(cluster tool)中的反应室中。 示范性的群集工具包含，但不限于，PRODUCER , CENTURATM、 ENDURATM、与ENDURASLTM平台，上述平台皆可在位于加州圣塔克拉 ^i的Applied Material />司购得。
反应室主体亦包含通道(未显示)形成于其中，用以使热传送流体在 其间流动。热传送流体可为加热流体或冷却剂且可用以在制程与基板传送 过程中控制反应室主体712的温度。反应室主体712的温度是为避免气 体或副产物凝结在反应室壁上的重要因素。范例的热传送流体包含水、乙 二醇、或上述的混合物。范例的热传送流体亦可包含氮气。
反应室主体712进一步包含衬垫733，其包围着支持组件700且为可 移除式组件以供维修与清洁。衬垫733较佳由金属所制成，例如铝或陶瓷 材料。然而，任何制程兼容材料皆可使用。衬垫733可加以喷珠处理以增 加任何沉积其上的材料的附着性，由此避免任何会导致处理反应室700 污染的材料的剥落。衬垫733通常包含一个或多个孔洞735与一抽气通 道729形成于其中，此抽气通道可与真空系统流体连通。孔洞提供气体进入抽气通道729的流动路径，以及该抽气通道提供贯穿衬垫733的流动 路径，使得气体可离开反应室700。
真空系统包含真空泵(未显示)与节流阀(未显示)，以调节在反应
室700内的气体流动。真空泵耦接至设置在反应室主体712上的真空端 口 (未显示)，且与形成在衬垫733中的抽气通道729流体连通。利用 节流阀来选择性地隔离真空泵与反应室主体712,以调节在反应室700内 的气体流动。「气体」与r复数种气体」可互换使用，除非特别注明，否 则「气体」可指一种或多种前驱物、反应剂、催化剂、载体、净化物、清 洁物、或上述的组合、以及任何被导入反应室主体712内的其它流体。
盖组件700包含数个组件，其中一组件是堆栈在另一个组件的顶部。 例如，盖組件700包含盖缘710、气体输送组件720与顶板750。盖缘 710被设计成可支撑构成盖组件700的组件的重量，且盖缘是通过铰接组 件(hinge assembly)(未显示)而连接至反应室主体712的上表面上，以 提供对反应室内部零件的存取。气体输送組件720是连接至盖缘710的 上表面且可与盖缘之间有最小热接触。盖组件700的零件是较佳地由具有 高热传导与低热阻的材料所构成，例如具有高度磨光表面(highly finished surface)的铝合金。较佳地，零件的热组是小于大约5x10—4 m2K/W。
进一步考虑气体输送组件720，气体输送组件720包含气体分配盘或 喷头。气体供给面板(未显示)通常用以提供一种或多种气体至反应室 700中。视反应室700中所进行的一种或多种制程而决定所使用的特定的 一种或多种气体。举例来说，典型的气体包含一种或多种前驱物、反应剂、 催化剂、载体、净化物、清洁物或任何上述的混合物或组合。通常， 一种 或多种气体被导入反应室700且进入盖组件700中，并接着经过气体输 送组件720而进入反应室主体712中。以电子方式操作的阀门以及/或流 体控制机构(未显示)可用以控制由气体供给进入反应室700的气体流动。
在一个态样中，气体由气体盒(gas box)(未显示)输送至反应室700 中，该气体线路在反应室中分成两条独立的气体线路，以如上所述般地将气体进料至反应室主体712中。视制程而定，任何数量的气体可以此方式
输配且可在反应室700中或在输配至反应室700前进行混合。
仍参照图7，盖组件可进一步包含电极740以产生反应性物种的等离 子体于盖组件700内。在此实施例中，电极740是安置于顶板750上且 与其电性隔离。例如，隔离物填料环(未显示)可设置在电极740的下层 部分附近，用于分隔电极740与顶板750。环状隔离物(未显示)是设置 在隔离物填料环的下层部分附近且位于顶板750的上表面上，如图1所示。 环状隔离物(未显示)接着设置在电极740上层部分的周围，使得电极740 是与盖组件710的其它所有零件电性隔离。每个环-隔离物填料环与环状 绝缘体-可由氧化铝或任何其它绝缘、制程兼容的材料所制成。
电极740是耦接至功率源(未显示)上，而气体输送组件720是接 地。因此， 一种或多种制程气体的等离子体可在介于电极740与气体输送 组件720之间的体积中被激发。在由阻隔板所形成的体积内亦可容纳等离 子体。若阻隔板组件不存在时，等离子体可在介于电极740与气体输送组 件720之间被激发并维持。在另外的实施例中，等离子体是良好的局限或 维持在盖组件710中。
任何可活化气体成为反应性物种以及可维持反应性物种的等离子体 的功率源皆可加以利用。例如，以射频(RF)、直流电(DC)或微波(MW) 为主的功率放电技术可加以利用。此活化作用亦可利用以热为主的技术、 气体崩溃技术、高密度光源(如，紫外光能量)、或暴露在X射线源下而 产生。二者择一地，可利用诸如远程等离子体产生器等远程活化源以产生 反应性物种的等离子体，并接着输配此等离子体至反应室700中。范例 的远程等离子体产生器是可于，例如，MKS Instruments公司与Advanced Energy Industries公司所购得。较佳地，RF功率供给是耦接至电极740 上。
视制程气体与欲于处理反应室700中所进行的操作来决定是否加热 气体输送组件720。在一个实施例中，诸如电阻式加热器等加热组件770可耦接至气体输送组件720上。在一实施例中，加热组件770为管状构
件并被压固于气体输送组件720的上表面内。气体输送组件720的上表 面包含具有宽度稍微小于加热组件770的外径的沟槽或凹陷通道，使得可 利用干涉配合(interference fit)而将加热组件770固定在沟槽内。
因为包含气体输送组件720与阻隔物组件在内等输送组件720的每 个零件之间是彼此导电性耦合，所以加热组件770可调节气体输送组件 720的温度。此处理反应室的额外说明是阐述于2005年2月22日申请 的美国专利申请号11/063645中，在此是以参考方式并入该案的内容。
图8绘示远程等离子体产生器840的组件。入口 841供给气体至产 生器840中。绝缘体842将电极843与接地844绝缘。反应室845提供 一个区域予等离子体进行激发并流向阀门846。阀门是与混合区域流体连 通，其中该混合区域是连结至额外的气体供给848。等离子体与气体可由 阀门846流至盖组件。U型电极843与反应室845具有几何特性 (geometerial properties )，并可依比率力口以定义。例如，电极表面积与 反应室体积的比率是高于该些被覆盖在圓柱形或矩形反应室内且具有类 似尺寸(例如电极与反应室的高度与宽度)的习知柱形、球形或矩形电极。 再者，使用U型电极时的电极表面积与反应室壁表面积的比率是高于使用 该些被覆盖在圆柱形或矩形反应室内且具有类似尺寸(例如电极与反应室 的高度与宽度)的习知柱形、球形或矩形电极。
在超过使用期限后或到达预定维修的时间时，可定期地检修、更换或 清洁处理反应室700的某些上述组件。这些组件通常为许多零组件，该等 零组件统称为「制程套件」。更特定地，制程套件的组件范例可以包含， 但不限于，例如气体输送组件720、顶板(未显示)、边环(未显示)、衬垫 733与升降插稍(未显示)。任何一个或多个组件是通常从反应室700中
移开且定期或根据需求基准而加以清洁或更换。
还有，处理反应室700可整合至多重制程平台中，例如EnduraTM平 台，此平台可由位于加州圣塔克拉拉的Applied Material公司购得。上述的制程平台能够进行数种制程操作而不需打破真空。EnduraTM平台的详细 说明是阐述于共同受让的美国专利号6588509中，在此是以参考方式并 入此专利的内容。
为了简化与便于说明，以下将叙述通过氨气(NH3)与三氟化氮(NF3)气 体混合物在处理反应室700中移除氧化硅的另一种示范性干式蚀刻制程。 相信该处理反应室700可借着使等离子体处理、基板加热与冷却及退火制 程皆在单 一 制程环境中进行而对任何干式蚀刻制程皆有利。
参照图7，干式蚀刻制程的第一个步骤是为置放基板(未显示)于反 应室700中，例如该基板可以是半导体基板。基板通常通过缝阀760而 置放于反应室主体712内，且设置在支持构件710的上表面上。基板被 夹固于支持构件710的上表面上。较佳地，利用通过开孔与凹槽汲取真空 以将基板夹固于支持构件710的上表面上，其中开孔与凹槽是透与真空泵 流体连通。若支持构件尚未位于制程位置上，则需将支持构件710升高至 反应室主体712内的制程位置上。反应室主体712温度较佳地维持在介 于约50°C与约80。C之间，更佳地大约65°C。通过使热传送媒介通过反 应室主体712的室壁以维持反应室主体712的温度。
利用使热传送媒介或冷却剂通过形成在支持组件700内的流体通道 (未显示)，将基板冷却至低于65°C，例如介于约15°C与约50°C之间。 在一实施例中，将基板的温度维持低于室温。在另一个实施例中，基板维 持在介于约22。C与约4CTC的温度之间。通常，支持构件710是维持低于 约22°C,以达到上述指定的基板所需温度。冷却剂通过在支持构件310 中的流体通道，以冷却支持构件310。较佳地，可具有持续流动的冷却剂 以对支持构件310的温度有较佳控制。冷却剂的组成较佳地为50体积％ 的乙二醇与50体积％的水。当然，只要基板可维持在所需温度，可利用 任何体积浓度百分率的水与乙二醇。
氨气与三氟化氮气体接着被导入反应室700中以形成清洁气体混合 物。导入反应室的每种气体的含量是可变动且可加以调整以顾及待移除氧
42化层的厚度、待清洁基板的型态、等离子体的体积容量、反应室主体712
的体积容量、以及耦接至反应室712的真空系统的能力。在一个态样中， 添加气体以提供具有氨气与三氟化氮的分子比率为至少1: 1的气体混合
物。在另一个态样中，气体混合物的分子比率至少为大约3: 1 (氨气比 三氟化氮)。较佳地，导入至反应室700中的该等气体的分子比率介于约 5: 1 (氨气比三氟化氮)至大约30: 1之间。更佳地，气体混合物的分 子比率是由大约5: 1 (氨气比三氟化氮)至大约10: 1之间。气体混合 物的分子比率亦可介于大约10: 1 (氨气比三氟化氮)与大约20: 1之间。
净化气体或载气亦可添加至气体混合物中。任何合适的净化气体/载 气可加以使用，例如氩气、氦气、氢气、氮气或上述气体的混合物。通常， 在整体气体混合物中氨气与三氟化氮体积约占0.05体积％至约20体积 %。剩下则为载气。在一个实施例中，于导入反应性气体之前，首先导入 净化气体或载气进入反应室主体712中以稳定反应室主体712内的压力。
在反应室主体712内的操作压力可加以改变。通常，该压力维持在介 于约100毫托至约30托之间。较佳地，该压力维持在介于约200托与约 5托之间。
由大约5瓦至大约600瓦的RF功率是施加至电极840上以激发位于 气体输送组件720内的气体混合物的等离子体。较佳地，RF功率是小于 约100瓦。更佳地，功率施加时的频率是相当低，例如小于约200千赫。
等离子体能量将氨气与三氟化氮气体解离成反应性物种，此等反应性 物种结合在一起以形成气相的高度反应性的氟化铵(ammonium fluoride, NH4F )化合物以及/或氟化氢铵(ammonium hydrogen fluoride, NH4F■ HF)。上述分子接着通过开孑L(未显示)而流经气体输送组件220以与 待清洁的基板表面反应。在一个实施例中，首先导入载气至反应室700 中；产生载气的等离子体；接着添加反应性气体、氨气与三氟化氮至等离 子体中。
不希望受限于特定理论， 一般相信蚀刻气体、氟化铵(NH4F)以及/或氟化氢铵(NH4F'HF)是与氧化硅表面反应以形成六氟硅酸铵(ammonium hexafluorosilicate, (NH4)2SiF6)、氨与水的产物。氨与水在制程条件时为 蒸气且可通过真空泵而从反应室700中移除。更明确而言，挥发性气体流 经形成在衬垫733上的孔洞735而进入抽气通道729,尔后气体经由真 空端口 (未显示)离开反应室700而进入真空泵。六氟硅酸铵薄膜则留在 基板表面。反应才几制可扭无述成下列反应式
NF3 + NH3 — NH4F + NH4FHF + N2 6NH4F + Si02 — (NH4)2SiF6 + H20 (NH4)2SiF6+热(heat) — NH3 + HF + SiF
在薄膜形成于基板表面上之后，具有基板支撑于其上的支持构件710 是被升高至非常接近热的气体输送组件720的退火位置上。来自气体输送 组件720的辐射热需足以将六氟硅酸铵薄膜分解或升华成挥发性四氟化 硅(SiF4)、氨与氟化氢产物。随后，利用上述的真空泵移除反应室100中 的挥发性产物。
将六氟硅酸铵薄膜分解成挥发性成分的热能量是由气体输送组件 720对流传导或辐射所提供。其上具有薄膜的基板上表面与气体输送组件 720之间的距离并非关键因素而只是一般常规实验上的事情。熟习此技艺 人士能轻易决定可有效气化薄膜且不会伤害下层基板所需间距。然而，一 般相信，介于大约0.254毫米(10密尔)与5,08毫米(200密尔)之间 的间隔为有效间距。
一旦将薄膜由基板上移除，反应室即被清洗与排空。利用降低基板至 传送位置、使基板离开夹盘(de-chucking)以及传送基板通过缝阀760， 使已清洁的基板可由反应室中移除。
控制器(未显示)可调节反应室的操作。系统控制器可在储存于计算 机硬盘中的计算机程序的控制下而运作。计算机程序能够支配一特定制程的制程程序与时序、气体的混合、反应室压力、RF功率大小、基座位置、 缝阀开启与关闭、晶圆冷却以及其它参数。介于使用者与系统控制器之间
的界面较佳地是通过CRT监视器与光笔(未显示)而形成。在一个较佳 的实施例中是使用两个监视器； 一个是内建于清洁室墙壁上以供操作者使 用；而另 一个监视器则位于墙壁后以供维修技术员使用。
为了对前述讨论有更佳的了解，是提供以下非限制性(non-limiting)实 例。虽然此实例与特定的实施例相关，但是不应以任何特定态样解读此实 例而限制本发明。
实例
在蚀刻过程中，导入2 sccm的三氟化氮(NFs)、 10 sccm的氨气与 2500 sccm的氩气的气体混合物进入反应室中。使用100瓦的功率以激 发气体混合物的等离子体。底部的净化气体为1500 sccm的氩气，以及 边缘的净化气体为50 sccm的氩气。反应室压力是维持在约6托，且基 板温度约为22°C 。基板的蚀刻时间为120秒。
在后续的退火过程中，间距为750密尔且盖组件的温度为12CTC。基 板的退火时间大约为60秒。大约50埃的材料是由基板表面上移除。没有 发现退火的影响。膜沉积速率是约每秒钟0.46埃(28埃/分钟)。在蚀刻 50埃的材料时，所观察到的蚀刻均匀性大约为5 % 。
本清洁方式的优点包含不需要额外的制程设备且不需要开启反应室 以进行湿式清洁。本制程不会有湿式清洁所需的持续监控或人力密集、时 间延迟等。也就是，使用升高的基座搭配阻隔冷却流体入口所需的清洁时 间大约为5小时，相较之下，加热该基座冷却流体的清洁系统则需要二天 至三天的时间。
除非另外指出，否则所有表示組成的数量、特性、反应条件以及使用 于说明书与专利范围中的数字是为帮助了解所用的近似数值。这些近似数 值是根据该些试图由本发明来得到的想要特性以及测量误差而来，且至少 应该按照回报的有效数字的数植以及利用 一般取整数的方式(roundingtechniques)来解读。再者，任何在本文中所表达的数量，包含温度、压力、 间距、莫耳比、流速等等，可进一步最佳化以达到所需的蚀刻选择性以及 微粒表现。
虽然前文已阐述本发明的具体实施例，在不悖离本发明的基本精神与 范围下，当可设计出本发明的其它具体实施例，且本发明的范围是由后附 的权利要求所界定。
权利要求
1. 一种用以处理一基板的处理反应室，包含一反应室主体，定义一制程区域；一支持组件，至少部分设置在该反应室主体内，且用以支撑在该制程区域内的该基板；以及一等离子体源，其具有一柱状电极(cylindrical electrode)以及一接地电极，该等电极定义出与该制程区域连通的一等离子体区域。
2. 如权利要求1所述的反应室，其中该接地电极为一杯状电极，并与 该柱状电极间隔开来。
3. 如权利要求1所述的反应室，其中该柱状电极连接至一射频源、一 孩支波源、 一 直流电源或 一 交流电源。
4. 如权利要求3所述的反应室，其中该柱状电极连接至一射频源。
5. 如权利要求4所述的反应室，其中该接地电极的表面积大于该柱状 电极。
6. 如权利要求1所述的反应室，其中该接地电极位于该柱状电才及的下方。
7. 如权利要求1所述的反应室，更包含一或多个流体通道，用于传输 热传送媒介通过该支持组件。
8. —种用以处理一基板的处理反应室，包含一反应室主体，定义一制程区域；一支持组件，至少部分设置在该反应室主体内，且用以支撑在该制程 区域内的一基板；以及一远程等离子体源，具有一柱状电极以及一接地电极，该等电极定义 出与该制程区域连通的 一远程等离子体区域。
9. 如权利要求8所述的反应室，更包含一或多个流体通道，用于传输一热传送媒介通过该支持组件。
10. 如权利要求8所述的反应室，其中该接地电极为一杯状电极，其 与该柱状电极间隔开来。
11. 如权利要求8所述的反应室，其中该柱状电极连接至一射频源、 一微波源、 一直流电源或 一 交流电源。
12. 如权利要求11所述的反应室，其中该柱状电极连接至一射频源。
13. 如权利要求12所述的反应室，其中该接地电极的表面积大于该 柱状电々及的表面积。
14. 如权利要求8所述的反应室，其中该接地电极位于该柱状电极的 下方。
15. —种用以处理一基板的处理反应室，包含 一反应室主体，定义一制程区域；一支持组件，至少部分设置在反应室主体内，且用以支撑在该制程区 域内的一基板；以及一柱状电极以及 一 杯状电极，该等电极定义出与该制程区域连通的一 等离子体区域。
16. 如权利要求15所述的反应室，更包含一或多个流体通道，用于传输一热传送媒介通过该支持组件。
17. 如权利要求15所述的反应室，其中该等离子体源为一远程等离 子体源。
18. 如权利要求15所述的反应室，其中该柱状电极连接至一射频源、 一农"皮源、 一直流电源或一交流电源。
19. 如权利要求15所述的反应室，其中该杯状电极的表面积大于该 柱状电才及。
20. 如权利要求15所述的反应室，其中该杯状电极位于该柱状电极 的下方。
21. —种清洁一处理反应室的方法，包含阻挡一冷却流体至一通道的流动，该通道位于一处理反应室内的一支 持构件中；升高该支持构件，使其距离一气体分配盘约0.1英寸以内； 加热该气体分配盘；以及导入一热传导气体通过该气体分配盘而进入该处理反应室中。
22. 如权利要求21所述的方法，更包含点燃在该处理反应室中的一 等离子体。
23. 如权利要求21所述的方法，更包含导入一热流体至该通道中。
24. 如权利要求21所述的方法，更包含加热该气体分配盘，使其温 度介于约10(TC至约180。C之间。
25. 如权利要求21所述的方法，其中加热该支持构件，使其温度介 于约35'C至约14(TC之间。
26. 如权利要求25所述的方法，其中在约1个小时内将该支持构件加热至约ioo°c。
27. 如权利要求25所述的方法，其中在约3个小时内将该支持构件 加热至约140°C。
28. 如专利范围第21项的方法，其中该传导气体包含氬气、氦气或 氩气。
29. —种清洁一处理反应室的方法，包含升高位在一处理反应室内的一支持构件，使其距离一气体分配盘约0.1 英寸以内；加热该气体分配盘，使其温度介于约10(TC至约180。C之间；以及 导入一热传导气体通过该气体分配盘而进入该处理反应室中。
30. 如权利要求29所述的方法，更包含阻挡一冷却流体流入该支持 构件中的一通道内。
31. 如权利要求30所述的方法，更包含导入一热流体至该通道中。
32. 如权利要求29所述的方法，更包含点燃一等离子体使其进入该处理反应室中。
33. 如权利要求29所述的方法，其中该支持构件被加热至介于约35°C 至约14(TC之间。
34. 如权利要求33所述的方法，其中在约1个小时内使该支持构件加热至约ioo°c。
35. 如权利要求33所述的方法，其中在约3个小时内使该支持构件加热至约14crc。
36. 如权利要求29所述的方法，其中该传导气体包含氢气、氦气或 氩气。
37. —种用于清洁一处理反应室的方法，包含阻挡一冷却流体进入位于一处理反应室内的一支持构件中的一通道内；加热与一处理反应室连通的一气体分配盘，使该气体分配盘温度介于约10crc至约18crc之间；以及导入一热传导气体通过该气体分配盘而进入该处理反应室中。
38. 如权利要求37所述的方法，其中该支持构件被加热至介于约35°C至约14crc之间。
39. 如权利要求38所述的方法，其中在约3个小时内使该支持构件 加热至约140°C。
40.如权利要求37所述的方法，其中该传导气体包含氢气、氦气或 氣气。
全文摘要
本发明提供一种用于清洁处理反应室的方法与设备，此方法包含阻挡冷却流体流入位于处理反应室内的支持构件的通道中；升高支持构件至距离气体分配盘约0.1英寸以内；加热气体分配盘；以及导入热传导气体通过气体分配盘而进入处理反应室中。在一个态样中，反应室包含反应室主体与支持组件，此支持组件至少部分设置在反应室主体内且用于支撑基板于其上。反应室另包含盖组件，其设置在反应室主体的上表面。盖组件包含顶板与气体输送组件，此二者在其间定义出等离子体腔室，其中此气体输送组件是用以加热基板。具有U型等离子体区域的远程等离子体源是连接至此气体输送组件上。
文档编号H01L21/306GK101437981SQ200580043491
公开日2009年5月20日 申请日期2005年12月20日 优先权日2004年12月21日
发明者仇金培, 初国川, 卢欣亮, 塞法道·P·乌莫吐伊, 威廉·邝, 宇 张, 梅 张, 戴维·T·沃, 潘希恩, 袁晓雄, 高勤台 申请人:应用材料股份有限公司