向用於室清潔的遠程等離子體快速供應氟源氣體的製作方法

2023-11-02 05:10:57

專利名稱：向用於室清潔的遠程等離子體快速供應氟源氣體的製作方法
向用於室清潔的遠程等離子體快速供應氟源氣體相關申請的交叉參考本申請要求於2008年2月21日提交的美國專利申請第61/030,347號的優先權。 發明領域本發明涉及在平板顯示器(FPD)和光伏(PV)薄膜的製造工藝中使用氟氣進行室清潔。
背景技術：
在FPD和PV薄膜的生產中，需要對沉積室經常進行清潔。這種清潔步驟減少 用於生產的可利用時間，因此增加了總體生產成本。該清潔步驟的一個重大問題是可將源氣體引入用於產生可引入室的氟原子團 (fluorine radical)的遠程等離子(remote plasma)體系統(RPS)的速度。如果氟源氣體引
入太快，一些氟源氣體會使RPS中的氟等離子體熄滅。用於產生氟原子團的常用源氣體是三氟化氮(NF3)。但是，在上述問題， 即如果NF3引入RPS中太快或以過大速度使流速直線上升會使等離子體熄滅。美國專利 第6,374,831號提出這一問題，並確定1.67SCC/SeC2的限值為可將NF3流速提高到使RPS不 熄滅的最大速度。這表示在實際設定值條件，NF3流速可以每秒約lOOsccm增量從零加速 到達到所需的全流速。一種標準型RPS是Astron EX RPS，其最大流速為6,000SCCm。因 此，當使用這種RPS和NF3時，必須在60秒時間內使流速直線上升(ramp up)。此外， 在流速直線上升期間，清潔速率小於所述最大速度。美國專利第6,880,561號提出使用F2作為源氣體，但是不使用RPS。不同的是， 在該專利中，必須將室加熱至高於450°C，用於進行清潔。這也增加該工藝的時間以及加 熱系統的附加成本。因此，本領域仍需要改進用於FPD和PV薄膜製造的室清潔。發明概述本發明解決了上述問題並提供更快速的室清潔。具體地，本發明使用F2源氣體 與標準RPS例如Astron EX RPS，以產生氟原子團，進行室清潔。附圖簡要描述

圖1是根據本發明進行室清潔的系統的示意圖。優選實施方式的詳細描述本發明提供一種能比現有技術更快速的進行室清潔的系統和方法。具體地，本 發明使用F2作為用於RPS的源氣體，以形成用於室清潔操作的氟原子團。通過使用F2可以克服現有技術的上述缺陷。具體地，不需要使F2流速直線上 升。而是可以以RPS允許的最大速度的15-100%，優選80-100%的任意流速將F2引入 RPS0這意味著可以顯著減少進行室清潔的時間。參考圖1進一步描述本發明。圖1顯示根據本發明的系統的示意圖，其中，該系統包括氬氣源10、&源20、RPS 30和室40。在操作時，首先將純氬氣在0.5-10乇壓力下引入RPS，以產生等離子體。然後完全切斷氬氣流，並以最高為RPS 30允許的最 大流速的100%將&引入RPS 30。例如，當使用上述標準AstronEXRPS時，F2可以以 6,OOOsccm的全流速引入。即不需要使流速直線上升過程。F2可以在0.5-100乇壓力， 優選0.5-3乇壓力下引入。當根據本發明使用F2時，不會熄滅等離子體並且可以顯著減 少室清潔的時間。本發明提供優於現有技術的幾個優點。具體地，可以顯著縮短室清潔時間。在 一種試驗情況，當根據本發明使用F2時，完成室清潔步驟的時間可以在50秒內，即大致 所需的時間就是使用NF3時使流速直線上升至完全操作的時間。通過從開始就使用較高 流速的F2,從清潔周期開始時就可以較快速率進行清潔，而不需要使F2流速直線上升。 而可以以RPS允許的最大流速的15-100%，優選80-100%的任意流速，將&引入RPS。在清潔步驟開始使用全流速的清潔氣體能在清潔周期開始時產生顯著突然形成 的氟原子團，在存在最大量要清潔的沉積物時在清潔周期開始時產生較大的清潔速率。 此外，存在較高原子團濃度和最大量要清潔的沉積物的結果發生放熱反應，該放熱反應 加熱沉積物並加快清潔速度。不需要獨立的加熱系統用於該室。 本發明還能夠便於優化清潔周期。例如，為了快速除去物料，清潔周期在很高 的流速和壓力條件下開始。但是，這樣快速清潔通常表現出不能達到角落的均勻性差的 問題。然後降低壓力以改進均勻性。這種方式非常有效，因為在清潔過程開始時角落的 沉積物較薄，因此在快速除去大部分的沉積物後能有效清潔除去角落的沉積物。例如， 在清潔周期開始時，F2在1-100乇，優選1-50乇的高壓力下引入，然後在接近該清潔周 期結束時該壓力降低至0.1-1乇。通過利用本發明，以氬氣開始等離子體，後面立即是高流速F2 (和關閉氬氣)， 可以顯著提高清潔速率。這意味著可以顯著縮短進行室清潔的時間。此外，通過在開始 時提供較高流速，從開始清潔周期時就能以全速進行清潔。本發明可供現有標準RPS和 室設備之用，而不需要對結構或操作參數進行任何變化。本發明提供優於現有技術的一些優點。具體地，不需要對清潔氣體稀釋，不需 要使清潔氣體的流速直線上升。此外，通過立即提供高流速清潔氣體，初始的清潔速率 較高，並且進行清潔的表面被加熱，可進一步提高清潔速率。本發明特別可用於生產平板和太陽能PV器件中使用的室(由於其尺寸)進行清 潔。但是，本發明能應用於半導體製造工業的任何室清潔應用。本發明能用於清潔半導 體製造中通常產生的幾乎所有類型的沉積物，包括Si，W，Ti，SiN, SiO2等。應當理解，上文所述的實施方式僅僅是示例性的，本領域的技術人員可以在不 背離本發明精神和範圍的前提下進行各種改變和改進。所有的這些改變和改進都包括在 上述本發明的範圍之內。此外，當本發明的各種實施方式可以組合提供所需的結果時， 所揭示的所有實施方式不一定是可供選擇的。
權利要求
1.一種進行室清潔的方法，該方法包括將氬氣引入遠程等離子體系統，該系統與要清潔的室連通，以在遠程等離子體系統 中引發和產生等離子體；產生等離子體後，就立刻切斷至遠程等離子體系統的氬氣流； 將F2氣引入遠程等離子體系統，以形成氟原子團；和 使用該氟原子團清潔室。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，氬氣在0.5-10乇壓力下引入。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，F2氣以該遠程等離子體系統的最大流速能 力的15-100%的流速引入。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，F2氣以該遠程等離子體系統的最大流速能 力的80-100%的流速引入。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，F2氣以該遠程等離子體系統的最大流速能 力的100%的流速引入。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，F2氣在0.5-100乇壓力下引入。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，F2氣在0.5-3乇壓力下引入。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在清潔周期開始時F2氣在1-100乇壓力 下引入，並逐步降低至在該清潔周期結束時壓力為0.1-1乇。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在清潔周期開始時F2氣在1-50乇壓力下 引入，並逐步降低至在該周期結束時壓力為0.1-1乇。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述室是半導體加工室。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，半導體加工室是用於製造平板或太陽能 PV板的加工室。
12.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，從室清除的沉積物是Si，W，Ti，SiN 或SiO2中的至少一種。
13.一種使用F2氣對半導體加工室進行清潔的方法，其中清潔周期在少於1分鐘內完成。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，清潔周期需要小於或等於50秒時間。
15.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，使用加工室用於製造平板或太陽能PV板。
16.—種對半導體加工室進行清潔的方法，其中，在清潔周期開始時將用於產生清潔 周期所用的氟原子團的源氣體引入與加工室連通的遠程等離子體系統，源氣體流速為遠 程等離子體系統的最大流速能力的100%。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，源氣體是F2氣。
18.—種用於進行室清潔的裝置，該裝置包括 與要清潔的室連通的遠程等離子體系統；與遠程等離子體連通的氬氣源；和 與遠程等離子體連通的F2氣源。
19.如權利要求18所述的裝置，其特徵在於，所述室是半導體加工室。
20.如權利要求19所述的裝置，其特徵在於，所述室用於製造平板或太陽能PV板。
全文摘要
描述一種用於進行快速室清潔的系統和方法。使用F2作為RPS的源氣體以形成用於室清潔操作的氟原子團，這種方式能夠以快速的初始速度進行室清潔，而不需要使清潔氣體的流速直線上升。這樣的結果是清潔更快速並且清潔周期顯著縮短。該系統和方法能用於半導體製造，特別是用於平板和太陽能光伏器件的製造。
文檔編號B08B7/04GK102015131SQ200980106100
公開日2011年4月13日 申請日期2009年2月19日 優先權日2008年2月21日
發明者P·A·斯託克曼, P·赫利, R·A·霍格爾 申請人:琳德北美股份有限公司