钝化及稳定钛–电浆强化化学气相沉积处理室的方法和合并钛–电浆强化化学气相沉积/氮化钛–化学气相沉积处理之方法和装置

摘要

本发明说明一种方法，藉此方法可于湿式清洁(10)或原位化学清洁(20)后，或于各连续的沈积顺序(40)后，有效率地调理及钝化用于沈积电浆强化Ti-CVD薄膜之处理室。此技术使CVD制程，诸如，比方说，Ti-PECVD制程，可在最短时间内及在最少数目的调理晶圆后，使薄膜性质回复，该性质诸如电阻率、均匀度、及沈积速率，因而改良系统之生产力。此技术亦可在连续操作中维持系统之稳定性。如此使得在原位清洁处理室之间可处理数千个晶圆。此方法包括在清洁处理室之后不久，及在晶圆上进行 Ti-CVD制程之前，利用反应性气体形成电浆以加热反应器组件(16,34)，然后加入含有涂覆材料之反应物，以使涂覆材料沈积于反应器组件上(18)，随后再将氧化或还原气体引入至室内，以使在反应器零件上之涂覆层稳定(20)，接着再重新开始晶圆涂覆制程(40)。在晶圆之Ti-CVD之连续操作过程中(40)，此方法包括当必要时引入形成电浆之 Ar及H2气体之混合物，以加热反应器组件(43)，然后将 TiCl4引入并使其化学还原(44)，以将Ti沈积于经加热的反应器组件上(45)，接着再将氧化或还原气体引入至室内一段使Ti薄膜稳定所需之时间(50)。将N2及NH3引入，及同时进行晶圆钝化和反应器稳定化较佳。可使用NH3、H2O、 O2或其他气体于仅使反应器稳定，或在某些情况中亦使晶圆稳定。

主权项

1.一种维持用于将含钛材料化学蒸气沈积在负载于其中之基材上之CVD处理室稳定性之方法,包括下列步骤:于钛在反应器中化学蒸气沈积之后:将氧化或还原气体引入至室内,并使处理室组件之经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体一段足以使沈积材料使在表面上之含钛薄膜稳定之时间。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该将氧化或还原气体引入至室内,并使处理室组件之经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体一段足以使沈积材料使在表面上之钛稳定之时间之步骤系在将钛沈积于室内之基材上之后,及在将另一基材引入至室内,以在室内进行Ti-CVD处理之前进行。3.如申请专利范围第2项之方法,其中该将氧化或还原气体引入至室内,并使处理室组件之经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体一段足以使沈积材料使在表面上之钛稳定之时间之步骤系在钛之各次沈积于室内之基材上之后,及在将下一基材引入至室内,以在室内进行Ti-CVD处理之前进行。4.如申请专利范围第3项之方法,其中:该将氧化或还原气体引入至室内,并使处理室组件之经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体一段足以使沈积材料使在表面上之钛稳定之时间之步骤系在将钛沈积于室内之基材上之后,及在将基材自室移出之前进行;及此方法更包括在将基材移出之前,使基材在室内钝化之步骤。5.如申请专利范围第4项之方法,其中该使基材钝化之步骤系经由使基材上之含钛薄膜暴露至相同的氧化或还原气体,而与使处理室组件之经CVD-钛涂覆表面之暴露至氧化或还原气体同时进行。6.如申请专利范围第5项之方法,其中该将氧化或还原气体引入至室内之步骤包括将氨气引入至室内,并使经CVD-钛涂覆之表面暴露至氨气,而在表面上之钛上形成氮化钛之步骤。7.如申请专利范围第6项之方法,其中该将氨气引入至室内,并使经CVD-钛涂覆之表面暴露至氨气之步骤系在大约2至10托耳(Torr)之压力下,氨气流率大约为500-5000sccm,氩气流率大约为150-450sccm,及电浆功率为在450仟赫(kHz)RF下大约250-750瓦下进行至少10秒之时间。8.如申请专利范围第1项之方法,其中该将氧化或还原气体引入至室内,并使经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体之步骤系在大约2至10托耳之压力下,氧化或还原气体之流率大约为10-5000sccm,氢气流率大约为500-5000sccm,氩气流率大约为50-500sccm,及电浆功率为大约250-750瓦RF卡进行至少10秒之时间。9.如申请专利范围第1项之方法,其中该将氧化或还原气体引入至室内,并使经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体之步骤系在将室内之气体引入莲蓬头维持于至少425℃之温度下进行。10.如申请专利范围第1项之方法,其中该将氧化或还原气体引入至室内,并使经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体之步骤系在将反应器内之含钛表面维持于至少100℃之温度下进行。11.如申请专利范围第1项之方法,其中该将氧化或还原气体引入至室内之步骤包括引入选自由NH3.H2.N2.O2.H2O、SiH4.B2H6及CH4所组成之群之气体之步骤。12.如申请专利范围第1项之方法,其更包括下列步骤:在真空压力値下将氩气及氢气之混合物引入至室内;在将含钛反应物气体引入至室内之前,利用室内之气体在邻接于反应器组件之表面产生一电浆;将含钛反应物气体引入至室内,及使该气体化学还原,以使含钛薄膜在室内沈积。13.如申请专利范围第1项之方法,其更包括下列步骤:在清洁处理室组件之表面之后,及在将基材引入至室内进行Ti-CVD处理之前:将含钛反应物气体引入至室内,及使该气体化学还原,以使含钛薄膜沈积于反应器之经加热组件上;及然后进行将氧化或还原气体引入至室内,并使处理室组件之经CVD-钛涂覆之表面暴露至该气体一段足以使沈积材料使表面上之钛稳定之时间之步骤。14.如申请专利范围第13项之方法,其更包括下列步骤:在清洁处理室组件之表面之后,及在将含钛反应物气体引入至室内,使该气体化学还原,以使含钛薄膜沈积于反应器之经加热组件上之步骤之前:在真空压力値下将氩气及氢气之混合物引入至室内;利用室内之气体在邻接于反应器组件之表面产生一电浆,并利用其提高反应器组件之温度。15.一种调理用于将涂覆材料化学蒸气沈积于其中之基材表面上之反应器之CVD处理室之方法,包括下列步骤:清洁处理室,以自反应器组件之表面移除先前沈积的涂覆材料;在真空压力値下将惰性气体及反应物气体之混合物引入至室内;利用室内之气体产生一电浆,并利用其提高反应器组件之温度;然后将含有涂覆材料之反应物气体引入至室内,并使其化学反应,以使涂覆材料薄膜沈积于室内之经加热组件之表面上;及接着将氧化或还原气体引入至室内,并使其与组件表面上之薄膜接触一段足以使沈积薄膜稳定之时间。16.如申请专利范围第15项之方法,其中该清洁步骤包括打开及湿式清洁反应器室之组件之步骤。17.如申请专利范围第15项之方法,其中该清洁步骤包括将室关闭及在真空下原位清洁反应器室之组件之步骤。18.如申请专利范围第15项之方法,其中:该清洁步骤包括清洁处理室,以自反应器组件之表面移除先前沈积的钛之步骤;该混合物引入步骤包括在真空压力値下将氩气及氢气之混合物引入至室内之步骤;该涂覆材料引入步骤包括将TiCl4气体引入至室内,并利用氢气使其化学还原,以使钛薄膜沈积于室内之组件表面之步骤;及该氧化及还原气体引入步骤包括将氧化或还原气体引入至室内,并使其与组件表面上之钛薄膜接触一段足以使沈积钛薄膜稳定之时间之步骤。19.如申请专利范围第18项之方法,其中:该电浆产生步骤包括将室内之莲蓬头之温度提升至至少425℃之温度之步骤。20.如申请专利范围第15项之方法,其更包括在将氧化或还原气体引入至室内,并使其与组件表面上之薄膜接触一段足以使沈积薄膜稳定之时间之步骤之后:将基材引入至室内;将TiCl4气体引入至室内,并利用氢气使其化学还原,以使钛薄膜沈积于基材之表面上。21.如申请专利范围第20项之方法,其更包括在基材引入步骤之后:再次将氧化或还原气体引入至室内,并使其与反应器组件表面上之薄膜接触一段足以使沈积薄膜稳定之时间;及在进一步清洁处理室之前,将另一基材引入至室内,并经由进行CVD制程以将涂覆材料薄膜沈积于其上而处理基材。22.如申请专利范围第20项之方法,其更包括在基材引入步骤之后:在将基材自室移出之前,再次将氧化或还原气体引入至室内,并使其与基材表面上之薄膜接触一段足以使沈积于基材表面上之薄膜稳定之时间。23.如申请专利范围第20项之方法,其中该再次引入氧化或还原气体之步骤包括将氨气引入至室内,并使其与基材表面上之薄膜接触一段足以经由在其上生成氮化钛,而使沈积于基材表面上之薄膜稳定之时间之步骤。24.一种使钛薄膜沈积于基材表面上并使沈积钛薄膜钝化之方法,包括下列步骤:将氩气及氢气之混合物引入至真空室内;将TiCl4气体引入至室内,并利用氢气使其化学还原,以使钛薄膜沈积于基材之表面上;及然后在基材仍在室中之下,将钝化气体引入至室内,并使其与基材表面上之钛薄膜接触一段足以使基材上之含沈积钛之薄膜稳定之时间。25.如申请专利范围第24项之方法,其中:该TiCl4气体引入步骤包括利用氢气使TiCl4气体化学还原,以使钛薄膜沈积于室内之反应器组件表面上之步骤;及然后在基材仍在室中之下,将钝化气体引入至室内,并使其与反应器组件表面上之钛薄膜接触一段足以使组件上之沈积钛薄膜稳定之时间。26.如申请专利范围第24项之方法,其中:该TiCl4气体引入步骤包括利用氢气化学还原TiCl4气体,以使钛薄膜沈积于室内之反应器组件表面上之步骤;及然后在基材仍在室中之下,将钝化气体引入至室内,并使其与反应器组件表面上之钛薄膜接触一段足以使组件上之沈积钛薄膜稳定之时间。27.如申请专利范围第24项之方法,其中:该将氩气及氢气之混合物引入至室内之步骤包括在混合物中形成电浆之步骤。28.如申请专利范围第24项之方法,其更包括下列步骤:当使钛在反应器内沈积,及当使氧化或还原气体与沈积薄膜接触时,将室内之莲蓬头维持于至少425℃之温度下。29.一种维持用于将合金属边界层材料化学蒸气沈积在负载于其中之基材上之CVD处理室稳定性之方法,包括下列步骤:于边界层材料在反应器内化学蒸气沈积之后:将稳定气体引入至室内,并使经涂覆材料之处理室组件之表面暴露至该气体一段足以使沈积于表面上之材料稳定之时间。30.如申请专利范围第29项之方法,其中该将气体引入至室内,并使表面暴露至该气体之步骤系在将材料沈积于室内之基材上之后,在将基材自室移出之前进行,以可同时使沈积于基材上之材料钝化,及在将另一基材引入至室内之前进行。图式简单说明:图1系在湿式CVD室清洁程序中具体实施本发明原理之方法之流程图。图2系在原位CVD室清洁程序中具体实施本发明原理之与图1类似之方法之流程图。图3系在连续CVD处理及基材钝化中具体实施本发明原理之与图1及2类似之方法之流程图。图4系更详细说明图1-3之程序之较佳稳定化步骤之流程图。