原子层沉积设备及清洗方法技术

本发明专利技术实施例提供一种原子层沉积设备及清洗方法，该原子层沉积设备包括反应腔室和清洗装置，该清洗装置包括等离子体发生器、第一进气管路以及第二进气管路，等离子体发生器用于将毒性满足安全性要求的含氟气体离化形成等离子体，第一进气管路连接等离子体发生器与反应腔室，用于将等离子体传输至反应腔室；第二进气管路的进气端用于与臭氧气源连接，第二进气管路的出气端与反应腔室连接，等离子体及臭氧气体用于与氮化钛薄膜反应形成气态生成物。本发明专利技术实施例提供的原子层沉积设备及清洗方法，可以去除附着在反应腔室中的碳化钛薄膜，提高对氮化钛薄膜的刻蚀速率，降低工作环境的危险系数，减小安全性事故发生的风险。减小安全性事故发生的风险。减小安全性事故发生的风险。

【技术实现步骤摘要】
原子层沉积设备及清洗方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，具体地，涉及一种原子层沉积设备及清洗方法。

技术介绍

[0002]原子层沉积技术由于其自身逐层饱和吸附的特点，决定了其制备的薄膜具有厚度可控、均匀性优良、台阶覆盖率高等的优点，越来越受到人们的重视。但由于原子层沉积设备具有较短的工艺维护周期，导致其具有较低的上线时间，增加了工业化大生产的成本，不利于原子层沉积设备的大规模应用。
[0003]以原子层沉积技术沉积氮化钛薄膜为例，在集成电路领域，该薄膜被大量应用在电容结构的电极层，钨电极的阻挡层等众多领域，但原子层沉积氮化钛设备满产时，工艺维护周期一般在1-2周之间，频繁的工艺维护大大降低了设备的利用率。为了解决该问题，相关技术利用ClF3自清洗技术，在不需要拆卸设备腔室的条件下，清除附着在腔室内部的反应物，大大降低工艺维护周期，有效提高了设备利用率。
[0004]但是，ClF3气体具有强腐蚀性、有毒以及在常温下为无色气体等的物理性质，危险性极高，稍有不慎，便会引起严重的安全性事故。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种原子层沉积设备及清洗方法，其不仅可以去除附着在反应腔室中的碳化钛薄膜，而且还可以提高对氮化钛薄膜的刻蚀速率，提高工艺效率，同时可以降低工作环境的危险系数，减小安全性事故发生的风险。
[0006]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种原子层沉积设备，包括反应腔室和用于去除所述反应腔室中附着的氮化钛薄膜的清洗装置，所述清洗装置包括等离子体发生器、第一进气管路以及第二进气管路，其中，所述等离子体发生器用于将毒性满足安全性要求的含氟气体离化形成等离子体，所述第一进气管路连接所述等离子体发生器与所述反应腔室，用于将所述等离子体传输至所述反应腔室；所述第二进气管路的进气端用于与臭氧气源连接，所述第二进气管路的出气端与所述反应腔室连接，所述等离子体及所述臭氧气体用于与所述氮化钛薄膜反应形成气态生成物。
[0007]可选的，所述等离子体发生器包括等离子体发生腔室、第三进气管路和第四进气管路，其中，
[0008]所述第三进气管路的出气端与所述等离子体发生腔室连接，所述第三进气管路的进气端用于与含氟气体源连接，用以向所述等离子体发生腔室中输送所述含氟气体；
[0009]所述第四进气管路的出气端与所述等离子体发生腔室连接，所述第四进气管路的进气端用于与辅助起辉气体源连接，用以向所述等离子体发生腔室中输送辅助起辉气体；
[0010]所述等离子体发生腔室中设置有激励电极，所述激励电极与激励电源电连接，用以激发所述等离子体发生腔室中的所述含氟气体形成所述等离子体。
[0011]可选的，所述辅助启辉气体包括惰性气体。
[0012]可选的，所述原子层沉积设备还包括罩设在所述反应腔室和所述清洗装置周围的罩体，以及气体检测装置，其中，所述罩体上设置有排气口，所述气体检测装置用于检测自所述排气口排出的混合气体中的所述含氟气体的含量。
[0013]可选的，所述含氟气体包括氟化氮。
[0014]作为另一个技术方案，本专利技术实施例还提供一种清洗方法，用于对进行氮化钛薄膜沉积工艺后的原子层沉积设备进行清洗，所述原子层沉积设备为本专利技术实施例提供的上述原子层沉积设备，所述清洗方法包括：
[0015]将毒性满足安全性要求的含氟气体离化形成等离子体；
[0016]将所述等离子体输送至所述反应腔室内，并同时向所述反应腔室内输送臭氧，以与沉积于所述反应腔室中的所述氮化钛薄膜反应形成气态生成物。
[0017]可选的，所述臭氧的流量的取值范围为500sccm-5000sccm。
[0018]可选的，所述原子层沉积设备为权利要求2或3所述的原子层沉积设备；所述将毒性满足安全性要求的含氟气体离化形成等离子体，具体包括：
[0019]向所述等离子体发生腔室中输送所述含氟气体和所述辅助起辉气体；
[0020]开启所述激励电源，向所述激励电极加载激励功率，以激发所述等离子体发生腔室中的所述含氟气体形成等离子体。
[0021]可选的，所述含氟气体的流量的取值范围为200sccm-2000sccm；所述辅助启辉气体的流量的取值范围为200sccm-1000sccm；所述激励功率的取值范围为200W-800W；
[0022]可选的，所述将所述等离子体输送至所述反应腔室内的步骤，还包括：
[0023]将工艺温度设定在大于284℃，且小于400℃的范围内。
[0024]本专利技术实施例的有益效果：
[0025]本专利技术实施例提供的原子层沉积设备，其利用等离子体发生器将毒性满足安全性要求的含氟气体离化形成等离子体，并经由第一进气管路将该等离子体输送至反应腔室中，同时经由第二进气管路向反应腔室内输送臭氧，臭氧用于与氮化钛薄膜反应形成氧化钛，该等离子体用于与氧化钛和氮化钛薄膜反应形成能够排出反应腔室的气态生成物，从而可以去除附着在反应腔室中的碳化钛薄膜，同时由于含氟气体的毒性满足安全性要求，可以降低工作环境的危险系数，减小安全性事故发生的风险。此外，由于等离子体中的NF离子和F离子更容易与氧化钛发生反应，从而可以提高对氮化钛薄膜的刻蚀速率，提高工艺效率。
[0026]本专利技术实施例提供的清洗方法，其用于对进行氮化钛薄膜沉积工艺后的本专利技术实施例提供的上述原子层沉积设备进行清洗，不仅可以去除附着在反应腔室中的碳化钛薄膜，而且还可以提高对氮化钛薄膜的刻蚀速率，提高工艺效率，同时可以降低工作环境的危险系数，减小安全性事故发生的风险。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例提供的原子层沉积设备的结构图；
[0028]图2为本专利技术实施例提供的清洗方法的流程框图。
具体实施方式
[0029]为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术实施例提供的原子层沉积设备及清洗方法进行详细描述。
[0030]请参阅图1，本专利技术实施例提供的原子层沉积设备，其包括反应腔室1，该反应腔室1内设置有用于承载衬底4的基座3，且在反应腔室1的顶部设置有喷淋装置2，用于向基座3均匀地喷淋工艺气体；并且，在反应腔室1的底部设置有排气口，其通过排气管路35与抽气泵7连接，且在该排气管路35上设置有流量调节阀6，用以调节流经其的气体流量，以控制反应腔室1中的压力。
[0031]在本实施例中，原子层沉积设备还包括用于存储液态或固态的第一前驱体的容器5、该容器5的进气端和出气端分别通过两条支路与第一前驱体管路31连接，其中，第一前驱体管路31的进气端用于与提供载气12的气源连接，第一前驱体管路31的出气端与喷淋装置2连接。该第一前驱体管路31上设置有第一通断开关23，上述两条支路与第一前驱体管路31连接的连接点分别位于第一通断开关23的两侧，并且在两条支路上分别设置有两个第二通断开关(21,22)。当第一通断开关23关闭，且两个第二通断开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积设备，其特征在于，包括反应腔室和用于去除所述反应腔室中附着的氮化钛薄膜的清洗装置，所述清洗装置包括等离子体发生器、第一进气管路以及第二进气管路，其中，所述等离子体发生器用于将毒性满足安全性要求的含氟气体离化形成等离子体，所述第一进气管路连接所述等离子体发生器与所述反应腔室，用于将所述等离子体传输至所述反应腔室；所述第二进气管路的进气端用于与臭氧气源连接，所述第二进气管路的出气端与所述反应腔室连接，所述等离子体及所述臭氧气体用于与所述氮化钛薄膜反应形成气态生成物。2.如权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述等离子体发生器包括等离子体发生腔室、第三进气管路和第四进气管路，其中，所述第三进气管路的出气端与所述等离子体发生腔室连接，所述第三进气管路的进气端用于与含氟气体源连接，用以向所述等离子体发生腔室中输送所述含氟气体；所述第四进气管路的出气端与所述等离子体发生腔室连接，所述第四进气管路的进气端用于与辅助起辉气体源连接，用以向所述等离子体发生腔室中输送辅助起辉气体；所述等离子体发生腔室中设置有激励电极，所述激励电极与激励电源电连接，用以激发所述等离子体发生腔室中的所述含氟气体形成所述等离子体。3.如权利要求2所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述辅助启辉气体包括惰性气体。4.如权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述原子层沉积设备还包括罩设在所述反应腔室和所述清洗装置周围的罩体，以及气体检测装置，其中，所述罩体上设置有排气口，所述气体检测装置用于检...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雷超，张文强，史小平，郑波，赵联波，纪红，李贺，马原，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：