高温腔室及腔室部件清洁和维护方法及设备与流程

本公开内容的示例大体上涉及清洁及维护处理腔室或设置在腔室之中的部件(诸如设置在基板支撑件内的加热器)的设备及方法。

背景技术：

1、高器件良率与持续的清洁之间平均晶片(mean wafer between clean,mwbc)增益及拥有成本(cost of ownership,coo)缩减对于先进半导体大批量制造(high volumemanufacturing,hvm)是关键需求。因此，半导体处理工具需要对颗粒缺陷与处理稳定性或偏移，及腔室硬件的寿命进行严格的控制。在化学气相沉积(cvd)处理期间，反应气体会产生沉积至腔室的内表面之上的组成物。随着这些沉积物的累积，残留物会剥落并污染未来的处理步骤。此残留沉积物也会负面地影响其他处理提交，诸如沉积均匀性、沉积速率、膜应力、颗粒性能、及类似者。

2、因此，处理腔室被周期地清洁以移除残留材料。此清洁处理涉及等离子体增强干式清洁技术。通常是卤素或含氧气体(诸如含氟气体或氧气)的蚀刻剂可与腔室部件(诸如基板支撑件)的表面反应，以形成氟化物或氧化物。在一些应用中，基板支撑件维持在高温下，诸如大于500℃。然而，在高温下，氟化物升华并凝结在相较于基板支撑件处于较低温度的腔室部件(例如喷淋头)上。该凝结会致使在cvd处理期间的基板的污染，并会导致cvd处理条件的改变，诸如沉积速率及均匀性偏移。

3、由于来自rps或rf等离子体的氟(f)自由基攻击传统的aln或al2o3加热器表面，常规清洁处理具有温度限制，对于碳基膜为低于约500℃，及对于si基膜为低于约570℃，。f自由基会与基板支撑件(诸如加热器表面)反应，其会在高于约500℃下升华，然后凝结或再沉积在较冷的表面上，诸如面板、腔室壁等等。这造成处理偏移、颗粒问题，并因此显著降低mwbc及增加coo等等。基板支撑件可涂布有薄陶瓷涂层，其提供对于清洁气体的某些抵抗力。然而，随着基板被放置在基板支撑件上并从基板支撑件移除，该涂层会被磨损。再者，该涂层会容易因等离子体解离清洁气体时所形成的自由基而被氧化或劣化。此外，基板支撑件的尺寸与复杂度及可附接于基板支撑件的边缘环增加了在腔室部件上维护陶瓷涂层的时间并且成本更高。

4、因此，需要用于执行腔室及其部件的高温清洁及用于保护腔室部件上的涂层的改善方法及设备。

技术实现思路

1、本文公开的是用于清洁腔室及其部件(诸如基板支撑件)的方法及设备。在一个示例中，一种方法包括：(a)清洁基板支撑件的表面，基板支撑件具有设置在其上的块体层(bulk layer)。基板支撑件设置在被配置为处理基板的处理环境中。清洁处理包括在高温下由清洁气体混合物形成等离子体，该高温可与膜沉积温度相同。清洁气体混合物包括含氟气体及氧。该方法包括(b)利用由处理气体混合物形成的处理等离子体在该高温下从处理环境移除氧自由基。处理气体混合物包含该含氟气体。该方法进一步包括(c)利用后处理或后处理等离子体在该高温下维护、修复、或恢复基板支撑件与块体层的界面。后处理或后处理等离子体由包括含氮气体的含氮气体混合物所形成。该高温大于或等于约500℃。

2、在另一示例中，一种用于清洁基板支撑件的方法包括：(a)清洁基板支撑件的表面，基板支撑件具有设置在其上的块体层。基板支撑件设置在被配置为处理半导体基板的处理环境中。清洁处理包括在高温下由清洁气体混合物形成等离子体。清洁气体混合物包括nf3及o2。该方法进一步包括(b)利用由处理气体混合物形成的处理等离子体在该高温下从处理环境移除氧自由基。处理气体混合物包括nf3。该方法继续(c)利用后处理或后处理等离子体在该高温下维护、修复、或恢复基板支撑件与块体层的界面。后处理或后处理等离子体有包括n2的含氮气体混合物所形成。该高温大于或等于约500℃。

3、在又一示例中，半导体处理系统具有半导体处理腔室。半导体处理系统包括储存指令的非暂时性计算机可读取介质。当由处理器执行指令时，致使在半导体处理腔室中执行清洁方法。该方法包括：(a)清洁腔室及其部件的表面，诸如基板支撑件的表面，基板支撑件具有设置在其上的块体层。基板支撑件设置在被配置为处理半导体基板的处理环境中。清洁处理包括在高温下由清洁气体混合物形成等离子体。清洁气体混合物包括含氟气体或含氧气体，或在其中混合的任何含氟及含氧气体。该方法也包括(b)利用由处理气体混合物形成的处理等离子体在该高温下从处理环境移除氧自由基。处理气体混合物包括含氟气体。该方法进一步包括(c)利用后处理或后处理等离子体在该高温下维护、修复、或恢复基板支撑件与块体层的界面。后处理或后处理等离子体由包括含氮气体的后处理气体混合物所形成。该高温大于或等于约500℃。

技术特征：

1.一种方法，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述块体层包含氟化镁或稀土氟化物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述块体层包含氟化钇或氟化镧。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氟气体是nf3，并且其中所述含氮气体是n2。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包含以下步骤：

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板支撑件进一步包含：

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述氟化物材料包含氟化镁或稀土氟化物。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述稀土氟化物包含氟化钇或氟化镧，并且其中所述氟化镧掺杂有硼和/或碳，并且所述基底是加热器。

11.一种方法，包含以下步骤：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述块体层包含氟化镁或稀土氟化物。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述块体层包含氟化钇或氟化镧。

14.根据权利要求11所述的方法，进一步包含：

15.根据权利要求11所述的方法，进一步包含以下步骤：

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包含以下步骤：

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包含以下步骤：

18.一种半导体处理系统，包含：

19.根据权利要求18所述的半导体处理系统，进一步包含：

20.根据权利要求18所述的半导体处理系统，进一步包含：

技术总结
本文公开的示例关于清洁及修复其中设置有加热器的基板支撑件的方法及设备。一种方法包括：(a)清洁具有块体层的基板支撑件的表面，基板支撑件设置在被配置为处理基板的处理环境中。清洁处理包括在高温下从具有含氟气体及氧的清洁气体混合物形成等离子体。该方法包括：(b)利用由处理气体混合物形成的处理等离子体从处理环境移除氧自由基。该处理气体混合物包括含氟气体。此方法进一步包括：(c)利用后处理等离子体修复基板支撑件与块体层的界面。该后处理等离子体由包括含氮气体的后处理气体混合物所形成。该高温大于或等于约500℃。

技术研发人员：盛殊然,林·张,黄际勇,吴昌锡,约瑟夫·C·沃纳,尼汀·库拉纳,加内什·巴拉萨布拉曼尼恩,詹妮弗·Y·孙,韩新海,蒋志军
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16