[go: up one dir, main page]

CN119061471A - 一种用于外延预清洁腔室的预处理方法 - Google Patents

一种用于外延预清洁腔室的预处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN119061471A
CN119061471A CN202411557566.4A CN202411557566A CN119061471A CN 119061471 A CN119061471 A CN 119061471A CN 202411557566 A CN202411557566 A CN 202411557566A CN 119061471 A CN119061471 A CN 119061471A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chamber
time
pretreatment
cleaning
epitaxial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202411557566.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王宝赋
刘柱晗
张凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sino Micro Semiconductor Shanghai Co ltd
Original Assignee
Sino Micro Semiconductor Shanghai Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sino Micro Semiconductor Shanghai Co ltd filed Critical Sino Micro Semiconductor Shanghai Co ltd
Priority to CN202411557566.4A priority Critical patent/CN119061471A/zh
Publication of CN119061471A publication Critical patent/CN119061471A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于外延预清洁腔室的预处理方法，该方法包含：提供一外延预清洁腔室；均一化处理：分别向所述腔室通入第一预处理气体及第二预处理气体，使得所述第一预处理气体与所述第二预处理气体反应形成的复合物吸附在所述腔室内壁表面，以提供稳定的化学环境；其中，所述第一预处理气体包含NH3，所述第二预处理气体包含：含F活性粒子。本发明在基片清洗前，对所述腔室进行均一化处理，使得所述腔室对工艺气体的吸附处于动态平衡状态，在刻蚀清洗工艺中，所述腔室能长期保持化学稳定性，不会对工艺气体的浓度或分布产生影响，可以实现多批量基片连续清洗，且一致性良好。

Description

一种用于外延预清洁腔室的预处理方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种用于外延预清洁腔室的预处理方法。
背景技术
在半导体器件制造的各种工序中，基片需要在不同处理设备之间传输，传输过程需要进入大气环境，这会导致基片表面存在大量被自然氧化的材料(SiO2)，这些氧化硅覆盖在单晶硅基片表面会导致无法在基片上沉积均一的单晶硅晶体材料层。为此在进行硅或者其它半导体材料外延生长前，需要利用专用的预清洁腔室将这种自然氧化物或者其它污染物清除。
例如，外延（Epitaxy，EPI）生长是一种生长单晶薄膜的技术，该技术在衬底上沉积一层与衬底相同或不同材料的单晶薄膜。所述衬底在进行外延生长前需要在一外延预清洁腔室中进行严格预先清洗刻蚀工艺（pre-clean etching process），以去除基片表面的颗粒污染或氧化层，如氧化硅。
现有的预先清洗工艺需要经过两个步骤进行：
1）低温成盐步骤(40℃-60℃)，首先，向外延预清洁腔室中通入经过远程等离子激活后的清洁反应气体组，反应气体组包括氟、氮、氢等成分的自由基，与基片表面的氧化硅反应产生固体盐（NH4）2SiF6。反应方程式如下：
F*+NH3→NH4F 式1
SiO2+6NH4F→（NH4）2SiF6+H2O+4NH3 式2
2）然后，进行高温升华步骤，升高基片温度，使得基片温度上升到使所述固体盐升华气化的温度(大于120℃)，升华后的气体被排气系统抽走，完成一个成盐升华循环，刻蚀掉表面的氧化硅。
然而，清洗后的基片始终存在由于首片基片效应（First Wafer Effect, FWE）或批次间漂移（Run-to-Run Drift）现象导致基片加工良率下降问题。首片基片效应是指在半导体制造过程中，当一个新的加工批次开始时，第一片或前几片基片（wafer）可能会展现出与后续加工基片不同的特性和性能。这种现象通常是由于加工设备或环境在初始阶段的不稳定状态导致的。批次间漂移是指在半导体制造过程中，不同批次（run）之间的工艺参数或产品性能出现的逐渐变化。这种漂移可能由多种因素引起，但同首片基片效应的原因类似，都可能是清洗后的结果不一致造成的，并且两种情况都可能会导致后续外延产品质量的不一致性和可靠性问题。
随着半导体技术的飞速发展，产品质量对于不同基片批次间的差异尤其敏感。因此，需要提高清洁腔室设备的稳定性。为了避免生产成本上升，提高清洁腔室设备的稳定性的工艺时间也需要严格控制。
发明内容
本发明的目的是通过对用于外延预清洁腔室进行预处理，快速提高所述腔室的稳定性，以避免腔室设备不稳定导致的首片基片效应和批次间漂移。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于外延预清洁腔室的预处理方法，包含：
提供一外延预清洁腔室；
均一化处理：分别向所述腔室通入第一预处理气体及第二预处理气体，使得所述第一预处理气体与所述第二预处理气体反应形成的复合物吸附在所述腔室内壁表面，以提供稳定的化学环境；
其中，所述第一预处理气体包含NH3，所述第二预处理气体包含：含F活性粒子；所述含F活性粒子在通入所述腔室前经等离子体源解离处理。
可选地，所述均一化处理时间为25s~250s，第一预处理气体的流量为10sccm -20sccm，所述第二预处理气体的流量为5sccm -10sccm。
可选地，在所述均一化处理步骤前，还包含预吸附步骤：通入前驱气体，持续第一时间，使得所述前驱气体吸附在所述腔室内壁表面，所述前驱气体包含NH3和/或含F活性粒子。
可选地，所述第一时间为30s~120s，所述均一化处理时间为50s~80s。
可选地，所述预吸附步骤包含：通入NH3，持续第二时间，使得所述NH3吸附在所述腔室内壁表面，然后通入含F活性粒子，持续第三时间，所述第二时间≥第三时间。
可选地，所述第二时间≥40s，所述均一化处理时间为50s~80s。
可选地，所述第二时间为60s~120s。
可选地，所述第三时间与刻蚀工艺时间相同。
可选地，所述第三时间为20s~50s。
可选地，所述预吸附步骤包含：通入含F活性粒子，持续第四时间，使得所述含F活性粒子吸附在所述腔室内壁表面，然后通入NH3，持续第五时间，所述第四时间≤第五时间。
可选地，所述第四时间≥30s，所述均一化处理时间为50s~80s。
可选地，所述第五时间为60s~120s。
可选地，在所述均一化处理步骤中，还通入H2。
可选地，所述H2的流量范围为2000sccm-6000sccm。
可选地，所述腔室内的温度为20℃~60℃，所述腔室的压力为2torr~10torr。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果：
本发明在外延预清洁腔室进行基片刻蚀清洗前，对所述腔室进行均一化处理，分别向所述腔室通入第一预处理气体及第二预处理气体，使得所述第一预处理气体与所述第二预处理气体反应形成的复合物吸附在所述腔室内壁表面，以提供稳定的化学环境。通过均一化处理后的腔室在接下来的连续基片清洗过程中，可以保持动态化学平衡，获得一致性较好的基片，且无需增加批次前处理步骤，不仅可以缩短工艺时间，还能防止在批次前处理过程中可能对化学环境的破坏。
进一步地，本发明还在所述均一化处理前，设置预吸附步骤：通入前驱气体，持续第一时间。这样不仅能更快速地使得所述腔室达到化学稳定状态，还可以使得腔室内壁的吸附量更大，可以在更长的刻蚀清洗工艺时间下处于化学平衡状态，清洗处理更多批次的基片。
附图说明
图1为本发明的一种用于外延预清洁腔室的预处理方法的工艺流程图。
图2为本发明的一种外延预清洁腔室的局部结构示意图。
图3为F和NH3的反应的能量状态示意图。
图4为本发明的另一种用于外延预清洁腔室的预处理方法的工艺流程图。
附图标识：
真空反应腔21
基座22
气体喷淋头23
基片w。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文所述的“含F活性粒子”包含F自由基、F离子、激发态的F原子中的至少一种。
本文所述的“稳定的化学环境”是指在该环境下，腔室内壁对于工艺气体的吸附达到饱和或接近饱和，处于动态平衡状态，腔室内壁吸附的粒子不会影响腔室内工艺气体的浓度和分布。
如前述背景技术所述，现有的基片清洗工艺处理后的基片至少存在以下两个问题：首片基片效应或批次间漂移问题，导致基片的一致性始终存在缺陷。随着半导体技术的发展，半导体工艺产品对于待加工基片的一致性越来越敏感。因此，亟需改进清洗工艺以克服基片的首片基片效应或批次间漂移问题。
发明人发现，首片基片效应发生的主要原因包含：腔室内壁，尤其是未经预处理达到稳定的化学环境的腔室内壁，可能吸附清洁所需的工艺气体如F*、NH3及NH4F等，使得同样的清洁工艺时间下首片基片的刻蚀反应物量减少，进而使得首片基片的刻蚀量较低。而批次间漂移发生的主要原因包含：在基片清洗过程中，通入的清扫气体H2，会产生额外的HF，方程如下：
F*+ H2→HF 式3
因而，第2~n片基片清洗工艺在进行干法刻蚀（式2）的同时发生以下湿法刻蚀反应（式4），从而使得刻蚀量增加（发生漂移）：
SiO2 + 4HF + 2NH4F →（NH4）2SiF6 + 2H2O 式4。
为解决上述问题，本发明尝试在基片进入外延预清洁腔室中清洗前，先对所述外延预清洁腔室进行批次前处理（pre-lot step），即，在下一基片进入腔室前先向所述腔室内通入一定时间的工艺气体。然而，实验发现，当进行一次基片刻蚀清洗后，下一基片的刻蚀量仍然会发生漂移，无法对基片进行连续清洗。我们发现可能的原因如下：在批次前处理过程中，工艺气体例如NH3、F自由基一旦接触，容易反应形成NH4F，NH4F主要以沉积的方式物理吸附在所述腔室内壁。由于物理吸附不够稳固，且吸附量不足，当进行一次基片刻蚀清洗后，所述腔室的化学环境容易发生变化，因而需要重新批次前处理。然而，每片基片进入腔室进行清洗前增加一段批次前处理时间，使得产品工艺时间显著增加，不仅导致工艺气体浪费，还降低了腔室的利用效率，导致生产成本提高。
为此，本发明进一步提出一种预处理方法，在处理第一片基片前，对所述外延预清洁腔室进行预处理，使得所述腔室快速达到化学稳定状态，所述腔室内壁吸附的粒子（包含离子、分子、自由基等）不易脱附，不会影响腔室的工艺环境。然后，进行基片清洗处理，大量处理后的基片性质稳定一致，能满足日益发展的工艺需求，提高产品良率，且无需在每片基片处理后对所述腔室进行批次前处理，提高了外延预清洁腔室的产出效率。
以下结合附图和实施例详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种用于外延预清洁腔室的预处理方法，包含：
步骤S1，提供一外延预清洁腔室。
如图2所示，为一种外延预清洁腔室的示例，包含真空反应腔21，其底部设置有基座22，用于承载基片w，与所述基座22相对的腔室顶部设置有气体喷淋头23，反应气体由所述气体喷淋头23输送向下到达待处理基片w，对所述基片w进行清洁处理。
所述外延预清洁腔室暴露在反应空间中的内壁采用的材料与所述基片材料往往不同，吸附的气体量不同。本例中，所述外延预清洁腔室的真空反应腔内壁采用不锈钢材料及耐腐蚀涂层。所述基片为含硅衬底。为避免腔室内壁在基片预清洁过程中吸附过多工艺气体，造成基片刻蚀量变化，本发明对所述外延预清洁腔室进行如下预处理。
步骤S2，均一化处理：分别向所述腔室通入第一预处理气体及第二预处理气体，使得所述第一预处理气体与所述第二预处理气体反应形成的复合物吸附在所述腔室内壁表面，以提供稳定的化学环境；其中，所述第一预处理气体包含NH3，所述第二预处理气体包含：含F活性粒子。
均一化处理过程中，可以设置适于复合物吸附的反应条件，更合适的，设置的温度和腔室压力类似于后续基片预清洁的条件，使均一化处理过程中形成的能够吸附在内壁表面的复合物在后续预清洁条件下也能稳定存在不脱落。例如在一些实施例中，所述腔室内的温度为20℃~60℃，所述腔室的压力为2torr~10torr。
同时，为了复合物的反应效率以及稳定性，在一些实施例中，可以通过调整处理气体的流量实现，例如所述第一预处理气体的流量为10sccm-20sccm，所述第二预处理气体的流量为5sccm -10sccm。所述第一预处理气体与所述第二预处理气体可以先后通入所述腔室，也可以同时通入，目的是尽量多、尽量紧密地吸附至所述腔室内壁，以避免在后续的清洁处理步骤中，影响到腔室内的化学环境，使得每一批次基片的处理环境完全一致，进而克服首片基片效应及批次间漂移问题，从而无需在每批次基片清洗前先进行批次前处理，可实现连续清洗。本文所述的“连续清洗”是指在一基片刻蚀清洗后，移出所述腔室，无需进行清扫或清洁处理，直接输送下一基片至所述腔室进行刻蚀清洗。
在同样的流量下，所述均一化处理时间越长，所述腔室内壁吸附复合物的饱和度越高，但均一化处理时间过长会延长所述腔室的整体工艺时间，影响所述腔室的清洗效率。通过控制均一化时间在合适的范围，既能保证后续预清洁过程的充分性，又能提高腔室的清洗效率，作为示例，所述均一化处理时间为25s~250s。
图3为含F活性粒子与NH3在不同反应状态下的能量示意图，其中，纵坐标代表未进行ZPVE修正的能量，横坐标代表含F活性粒子与F和NH3的各种反应状态，F+NH3代表二者未进行任何反应状态，F···NH3代表F与NH3相吸而相互靠近，TS代表中间产物，FH···NH2代表F在争夺NH3的一个H的过程中形成的络合物，FH+NH2代表F完全夺取了NH3的一个H并与之结合形成了HF，而NH3失去了一个H形成NH2的状态。图中，能量越低代表该状态越稳定。
本发明意外发现，如图3所示，在F和NH3的反应中，形成的络合物（FH···NH2）的步骤释放的能量最多，证明络合物（FH...NH2）是最难脱附，最稳定的。在工艺过程中，吹扫气体H2产生的多余的HF容易与腔室内壁上吸附的络合物FH...NH2络合，从而避免了参与上述式4的湿法刻蚀反应，克服了批次间漂移。所以，在另一些实施例中，在均一化过程中，还可以通入H2以强化复合物的吸附稳定性。
以下结合实施例进行说明。实施例中，含F活性粒子为F自由基，可以来自远程等离子体源。用于基片清洗的腔室为外延预清洁腔室，腔室温度为20℃，压力为3torr。刻蚀清洗基片的工艺气体为NH3、F自由基及H2，其中，NH3的流量为16sccm，F自由基的流量为8sccm，H2流量为3000sccm，通入时间为50s。
实施例1
提供一外延预清洁腔室用于基片清洗。
均一化处理步骤：同时分别向外延预清洁腔室通入NH3及F自由基，其中，NH3的流量为16sccm，F自由基的流量为8sccm，通入时间为25s。
在上述经处理后的腔室，采用连续清洗的方式，清洗基片，基片清洗结果如下：首片基片刻蚀量为34.7Å（埃），第1-20片基片的刻蚀量趋势为在34.7Å~35.4Å范围内缓慢增加，可见第1-20片基片的刻蚀均匀性为1.2%~1.5%，符合基片预清洁稳定性的要求，显著遏制了基片预清洁的结果漂移，克服了首片基片效应和批次间漂移问题。
如图4所示，在所述均一化处理步骤前，还包含：
步骤S10，预吸附步骤：通入前驱气体，持续第一时间，使得所述前驱气体吸附在所述腔室内壁表面，所述前驱气体包含NH3和/或含F活性粒子。
所述第一时间为30s~120s。所述均一化处理时间为50s~80s。
所述预吸附步骤的目的是先向所述腔室内通入前驱气体，使得所述腔室内壁充分吸附所述前驱气体，在所述腔室内壁形成反应位点，再进行均一化处理，通入第一预处理气体及第二预处理气体时，可以直接在所述腔室内壁形成氟化铵产物。这样形成的氟化铵产物吸附得更加紧密，且所述腔室能吸附更多的氟化铵产物，使得所述腔室表面的气体吸附饱和度更高，所述腔室的稳定性更好。在后续进行基片刻蚀清洗工艺时，工艺气体不容易吸附到所述腔室内壁，从而保证在同一工艺配方下，不同批次基片的处理环境相同，处理后的基片的一致性好，不存在首片基片效应及批次间漂移问题。
实施例2
提供一外延预清洁腔室用于基片清洗。
预吸附步骤：先向外延预清洁腔室通入F自由基，流量为8sccm，通入时间为30s。
均一化处理步骤：同时分别向所述外延预清洁腔室通入NH3及F自由基，其中，NH3的流量为16sccm，F自由基的流量为8sccm，通入时间为50s。
在上述经处理后的腔室，采用连续清洗的方式，清洗基片，基片清洗结果如下：首片基片刻蚀量为34.8Å（埃），第1-20片基片的刻蚀量趋势为在34.8Å~35.3Å范围内缓慢增加，第1-20片基片的刻蚀均匀性为1.2%~1.4%，符合基片预清洁的稳定性要求，显著遏制了基片预清洁的结果漂移，克服了首片基片效应和批次间漂移问题。
实施例3
提供一外延预清洁腔室用于基片清洗。
预吸附步骤：先向外延预清洁腔室通入NH3，流量为16sccm，通入时间为120s。
均一化处理步骤：同时分别向所述外延预清洁腔室通入NH3及F自由基，其中，NH3的流量为16sccm，F自由基的流量为8sccm，通入时间为50s。
在上述经处理后的腔室，采用连续清洗的方式，清洗基片，基片清洗结果如下：首片基片刻蚀量为34.8Å（埃），第1-20片基片的刻蚀量趋势为在34.8Å~35.3Å范围内缓慢增加，第1-20片基片的刻蚀均匀性为1.2%~1.4%，符合基片预清洁的稳定性要求，显著遏制了基片预清洁的结果漂移，克服了首片基片效应和批次间漂移问题。
一些实施例中，所述预吸附步骤包含：通入NH3，持续第二时间，使得所述NH3吸附在所述腔室内壁表面，然后通入含F活性粒子，持续第三时间，所述第二时间≥第三时间。本发明先通入NH3足够长的时间，然后输入含F活性粒子，注入含F活性粒子的持续时间与蚀刻过程相同，可以使腔室壁吸附足够量的复合物。可选地，所述第二时间≥40s，所述均一化处理时间为50s~80s。可选地，所述第二时间为60s~120s。可选地，所述第三时间与刻蚀工艺时间相同。可选地，所述第三时间为20s~50s。
实施例4
提供一外延预清洁腔室用于基片清洗。
预吸附步骤：先向外延预清洁腔室通入NH3，流量为16sccm，通入时间为120s；再向所述外延预清洁腔室通入F自由基，通入时间为30s。
均一化处理步骤：同时分别向所述外延预清洁腔室通入NH3及F自由基，其中，NH3的流量为16sccm，F自由基的流量为8sccm，通入时间为50s。
在上述经处理后的腔室，采用连续清洗的方式，清洗基片，基片清洗结果如下：首片基片刻蚀量为35Å（埃），第1-20片基片的刻蚀量趋势为在35Å~35.3Å范围内缓慢增加，第1-20片基片的刻蚀均匀性为1.1%~1.2%，符合基片预清洁的稳定性要求，显著遏制了基片预清洁的结果漂移，克服了首片基片效应和批次间漂移问题。
一些实施例中，所述预吸附步骤包含：通入含F活性粒子，持续第四时间，使得所述含F活性粒子吸附在所述腔室内壁表面，然后通入NH3，持续第五时间，所述第四时间≤第五时间。由于F原子的吸附速率较高，先通入含F活性粒子可以促进足够数量的化合物更快地吸附在表面上；或者，在一定的时期内，可以导致化合物更饱和地附着在表面上。可选地，所述第四时间≥30s，所述均一化处理时间为50s~80s。可选地，所述第五时间为60s~120s。
实施例5
提供一外延预清洁腔室用于基片清洗。
预吸附步骤：先向外延预清洁腔室通入F自由基，通入时间为30s；再向所述外延预清洁腔室通入NH3，流量为16sccm，通入时间为120s。
均一化处理步骤：同时分别向所述外延预清洁腔室通入NH3及F自由基，其中，NH3的流量为16sccm，F自由基的流量为8sccm，通入时间为50s。
在上述经处理后的腔室，采用连续清洗的方式，清洗基片，基片清洗结果如下：首片基片刻蚀量为35Å（埃），第1-20片基片的刻蚀量趋势为在35Å~35.3Å范围内缓慢增加，第1-20片基片的刻蚀均匀性为1.1%~1.3%，符合基片预清洁的稳定性要求，显著遏制了基片预清洁的结果漂移，克服了首片基片效应和批次间漂移问题。
一些实施例中，在所述均一化处理步骤中，还通入H2。可选地，所述H2的流量范围为2000sccm-6000sccm。
实施例6-10
与实施例1-5不同的是，所述均一化处理步骤中，还同时向所述外延预清洁腔室通入H2，流量为3000sccm。
基片清洗结果显示，实施例6-10处理后的外延预清洁腔室用于连续清洗基片时，能起到与对应的实施例1-5相当或者一致性略好的基片。
实施例11
提供一外延预清洁腔室用于基片清洗。
采用非连续方式进行基片清洗：在每个基片清洗处理前，增加批次前处理步骤（pre-lot step），即，在新的基片进入腔室前先向所述腔室内通入一定时间的工艺气体。所述工艺气体中，NH3的流量为16sccm，F自由基的流量为8sccm，通入时间为30s。
基片清洗结果如下：首片基片刻蚀量为35Å（埃），第1-20片基片的刻蚀量趋势为在35Å~35.3Å范围内缓慢增加，第1-20片基片的刻蚀均匀性为1.2%~1.3%，符合基片预清洁的稳定性要求，显著遏制了基片预清洁的结果漂移，克服了首片基片效应和批次间漂移问题。
对比例1
提供一外延预清洁腔室用于基片清洗。
直接进行基片清洗：采用连续清洗的方式，清洗基片。
在上述经处理后的腔室，采用连续清洗的方式，清洗基片，基片清洗结果如下：首片基片刻蚀量为34.7Å（埃），第1-20片基片的刻蚀量趋势为在34.7Å~37.6Å范围内大幅波动，出现了明显的首片基片效应及批次间漂移问题，第1-20片基片的刻蚀均匀性为1.1%~1.5%，不符合基片预清洁的稳定性要求。
综上所述，本发明提供的对外延预清洁腔室的预处理方法，在基片清洗前，对所述腔室进行均一化处理，使得所述腔室对工艺气体的吸附处于动态平衡状态，在刻蚀清洗工艺中，所述腔室能长期保持化学稳定性，不会对工艺气体的浓度或分布产生影响，可以实现多批量基片连续清洗，且一致性良好。进一步地，本发明还在均一化处理前设置预吸附步骤，可以更快地实现所述腔室的化学稳定性，或者，在同样的处理时间下，所述腔室的吸附量更大，能实现更长时间的基片刻蚀清洗，处理更多的基片，且基片一致性良好。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，包含：
提供一外延预清洁腔室；
均一化处理：分别向所述腔室通入第一预处理气体及第二预处理气体，使得所述第一预处理气体与所述第二预处理气体反应形成的复合物吸附在所述腔室内壁表面，以提供稳定的化学环境；
其中，所述第一预处理气体包含NH3，所述第二预处理气体包含：含F活性粒子；所述含F活性粒子在通入所述腔室前经等离子体源解离处理。
2.如权利要求1所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述均一化处理时间为25s~250s，第一预处理气体的流量为10sccm -20sccm，所述第二预处理气体的流量为5sccm -10sccm。
3.如权利要求1所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，在所述均一化处理步骤前，还包含预吸附步骤：通入前驱气体，持续第一时间，使得所述前驱气体吸附在所述腔室内壁表面，所述前驱气体包含NH3和/或含F活性粒子。
4.如权利要求3所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述第一时间为30s~120s，所述均一化处理时间为50s~80s。
5.如权利要求3所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述预吸附步骤包含：通入NH3，持续第二时间，使得所述NH3吸附在所述腔室内壁表面，然后通入含F活性粒子，持续第三时间，所述第二时间≥第三时间。
6.如权利要求5所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述第二时间≥40s，所述均一化处理时间为50s~80s。
7.如权利要求6所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述第二时间为60s~120s。
8.如权利要求5所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述第三时间与刻蚀工艺时间相同。
9.如权利要求8所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述第三时间为20s~50s。
10.如权利要求3所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述预吸附步骤包含：通入含F活性粒子，持续第四时间，使得所述含F活性粒子吸附在所述腔室内壁表面，然后通入NH3，持续第五时间，所述第四时间≤第五时间。
11.如权利要求10所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述第四时间≥30s，所述均一化处理时间为50s~80s。
12.如权利要求11所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述第五时间为60s~120s。
13.如权利要求1-12中任意一项所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，在所述均一化处理步骤中，还通入H2。
14.如权利要求13所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述H2的流量范围为2000sccm-6000sccm。
15.如权利要求13所述的用于外延预清洁腔室的预处理方法，其特征在于，所述腔室内的温度为20℃~60℃，所述腔室的压力为2torr~10torr。
CN202411557566.4A 2024-11-01 2024-11-01 一种用于外延预清洁腔室的预处理方法 Pending CN119061471A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202411557566.4A CN119061471A (zh) 2024-11-01 2024-11-01 一种用于外延预清洁腔室的预处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202411557566.4A CN119061471A (zh) 2024-11-01 2024-11-01 一种用于外延预清洁腔室的预处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN119061471A true CN119061471A (zh) 2024-12-03

Family

ID=93643187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202411557566.4A Pending CN119061471A (zh) 2024-11-01 2024-11-01 一种用于外延预清洁腔室的预处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN119061471A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101685771A (zh) * 2008-09-22 2010-03-31 台湾积体电路制造股份有限公司 用以预处理及稳定蚀刻腔室的方法及蚀刻腔室的清洁方法
CN111261555A (zh) * 2020-01-19 2020-06-09 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备恢复方法
US20240035196A1 (en) * 2022-07-26 2024-02-01 Applied Materials, Inc. Method of selective etching of dielectric materials
CN117558649A (zh) * 2017-02-10 2024-02-13 应用材料公司 用于深沟槽内的低温选择性外延的方法及设备
US20240105450A1 (en) * 2022-09-23 2024-03-28 Texas Instruments Incorporated Group iii-v semiconductor device and method of fabrication of same including in-situ surface passivation
CN117810077A (zh) * 2022-09-29 2024-04-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种基片的刻蚀方法及其半导体器件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101685771A (zh) * 2008-09-22 2010-03-31 台湾积体电路制造股份有限公司 用以预处理及稳定蚀刻腔室的方法及蚀刻腔室的清洁方法
CN117558649A (zh) * 2017-02-10 2024-02-13 应用材料公司 用于深沟槽内的低温选择性外延的方法及设备
CN111261555A (zh) * 2020-01-19 2020-06-09 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备恢复方法
US20240035196A1 (en) * 2022-07-26 2024-02-01 Applied Materials, Inc. Method of selective etching of dielectric materials
US20240105450A1 (en) * 2022-09-23 2024-03-28 Texas Instruments Incorporated Group iii-v semiconductor device and method of fabrication of same including in-situ surface passivation
CN117810077A (zh) * 2022-09-29 2024-04-02 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种基片的刻蚀方法及其半导体器件

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI857007B (zh) 包括處理步驟之循環沉積方法及其設備
US5089441A (en) Low-temperature in-situ dry cleaning process for semiconductor wafers
US5403434A (en) Low-temperature in-situ dry cleaning process for semiconductor wafer
CN100426474C (zh) 半导体工艺的成膜方法和装置
US7837795B2 (en) Low temperature load and bake
US10593545B2 (en) Method for substrate processing using exhaust ports
US9238257B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, cleaning method, and substrate processing apparatus
US9620395B2 (en) Apparatus for processing substrate for supplying reaction gas having phase difference
US9593415B2 (en) Substrate processing apparatus including auxiliary gas supply port
CN110581067A (zh) 蚀刻方法及蚀刻装置
US20100189927A1 (en) Film formation apparatus and method for using same
JP2001345279A (ja) 半導体製造方法、基板処理方法、及び半導体製造装置
US9953850B2 (en) Substrate processing apparatus including heat-shield plate
KR101321424B1 (ko) 반도체 소자의 표면 처리 및 박막 성장 방법, 그리고 이를 구현하는 표면 처리 및 박막 성장 장치
CN109576677A (zh) 一种利用等离子体增强原子层沉积可控制备不同氧含量的SiON薄膜的方法
CN110468388B (zh) 原子层沉积法形成氮化物膜的方法
US9093269B2 (en) In-situ pre-clean prior to epitaxy
CN119061471A (zh) 一种用于外延预清洁腔室的预处理方法
JP2021052069A (ja) 成膜方法
JP2012209585A (ja) 薄膜形成装置の洗浄方法、薄膜形成方法、薄膜形成装置及びプログラム
KR20030064083A (ko) 원자층 적층을 이용하여 실리콘 나이트라이드 박막을형성하는 방법
JPS62228471A (ja) 堆積膜形成法
US20250051911A1 (en) Film forming method
US20250293024A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JPH11102871A (ja) 半導体単結晶薄膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination