用来实现高温清洁以供快速处理晶片的技术

摘要

本公开内容的实施方式总的来说提供改进的方法，所述方法用于清洁真空腔室以在腔室陈化工艺之前从真空腔室移除吸附的污染物，同时将所述腔室维持在所期望的沉积处理温度下。所述污染物可由清洁气体与腔室部件以及真空腔室的壁反应而形成。

说明书

技术领域

本公开内容的实施例总的来说涉及在正常使用期间和/或在故障状况期间控制处理腔室以减少对其中处理的基板的污染的改进的方法。

背景技术

半导体工业中所使用的等离子体处理反应器时常出于处理性能和/或成本原因而由含铝材料制成。在处理腔室的处理区域中处理诸多基板或晶片之后，通常需要通过使用原位清洁工艺来清洁所述处理区域。通常，在使用氟化清洁气体来清洁处理环境的原位清洁工艺期间，在被暴露的含铝部件的表面上产生氟化铝。在定期执行的原位清洁工艺期间形成的氟化铝层持续地蚀刻含铝部件的表面。参考图1A，在等离子体处理腔室内的原位清洁工艺期间，从气体入口歧管104朝向基板支撑件102分配清洁气体NF

随着沉积工艺温度要求继续升高至高于600摄氏度的温度，所形成的氟化铝层的升华变得更加严重。因此，本领域中需要提供一种改良的工艺，以最小化氟化铝层的产生以及升华的氟化铝材料在被暴露的处理腔室部件上的沉积。也需要一种改良的工艺来清洁并准备工艺腔室的处理区域，以用于在高温下顺序地处理多个基板，而不需要频繁地关闭处理腔室以移除上述不想要的污染物。

发明内容

本公开内容的实施提供用于处理处理腔室的方法。在一个实施方式中，所述方法包括在所述基板处理腔室的处理区域内执行第一工艺，其中将设置在所述处理区域内的基板支撑件维持在高于600摄氏度的第一工艺温度下。所述方法进一步包括在所述基板处理腔室内执行原位腔室清洁工艺，其中所述原位腔室清洁工艺包括将所述基板支撑件温度维持在高于600摄氏度的清洁工艺温度下，控制所述处理区域至高于8托的压力下，以及使用清洁气体执行腔室清洁工艺，其中所述清洁气体与设置于腔室部件的表面上的残留物反应以从其中移除所述残留物，所述腔室部件设置在所述基板处理腔室内。净化所述基板处理腔室而同时将所述基板支撑件维持在高于600摄氏度的净化工艺温度下。

在另一个实施方式中，所述方法包括控制基板处理腔室，包括将设置于基板处理腔室的处理区域内的基板支撑件维持在高于600摄氏度的第一工艺温度下。监视所述基板处理腔室的工艺参数，且比较所述工艺参数与储存在所述基板处理腔室的存储器中的值，以基于所述工艺参数与储存在存储器中的所述值的所述比较来确定腔室故障很有可能在将来发生。在确定所述腔室故障很有可能发生之后且在确定所述基板支撑件维持在高于600摄氏度的温度下之后，将所述基板处理腔室内的压力调整为高于8托的压力。

在又一实施方式中，处理基板处理腔室的方法包括通过维持在高于600摄氏度的温度下的基板支撑件来在所述基板处理腔室内执行第一工艺。所述方法进一步包括监视所述基板处理腔室的工艺参数，以及比较所述工艺参数与储存在所述基板处理腔室的存储器中的值，接着当检测到腔室故障时，将所述基板处理腔室内的压力调整至高于8托的压力，其中所述腔室故障通过比较所述工艺参数与储存在存储器中的所述值而被检测到。

附图说明

通过参考在附图中所描绘的本公开内容的说明性实施例，可理解以上简要概述并在以下更详细地论述的本公开内容的实施例。然而，应注意，附图仅示出本公开内容的典型实施例，且因此不应视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施例。

图1A描绘经历NF3清洁工艺的腔室部件的侧视示意图。

图1B描绘来自腔室部件的氟化铝升华的侧视示意图。

图1C描绘在腔室工艺期间的氟化铝剥落的侧视示意图。

图2为可经调适以执行如本文所公开的腔室清洁和陈化方法的说明性多腔室处理系统200的示意性俯视图。

图3为根据本文所公开的一个或多个实施例的示出作为腔室压力的函数的氟化铝升华速率的比较的图表。

图4A为按照如本文所公开的一个实施例的示出原位清洁工艺和腔室陈化工艺的流程图。

图4B包括根据图4A中所描绘的方法的示出作为时间的函数的腔室压力的变化的示例的图表，。

图4C描绘根据如本文所公开的一个实施例的经历腔室清洁工艺的腔室部件的侧视示意图。

图4D描绘根据如本文所公开的一个实施例的经历腔室陈化工艺的腔室部件的侧视示意图。

图5描绘按照如本文所公开的一个实施例的用于在检测到腔室故障之后保护腔室部件免受氟化铝升华的方法的流程图。

图6描绘按照如本文所公开的一个实施例的用于在预计到检测到腔室故障之后保护腔室部件免受氟化铝升华的方法的流程图。

图7描绘根据图6中所描绘的方法的腔室压力与时间的图表。

为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同组件。附图并未按比例绘制，且可为了清楚起见而简化。预期到一个实施例的组件和特征可有利地并入其他实施例中而无须进一步记叙。

具体实施方式

本公开内容的实施方式总体上提供一种改良的方法，所述方法用于清洁真空腔室以在腔室陈化工艺之前从真空腔室移除吸附的污染物而同时将腔室维持在所期望的沉积处理温度下。所述污染物可由清洁气体与腔室部件和真空腔室的壁的反应而形成。举例而言，且如以上所论述，已发现，在于真空腔室中执行原位清洁工艺期间及在其之后，氟化铝层将形成于含铝腔室部件上，所述原位清洁工艺包括使氟化清洁气体与被加热至高温(例如，＞480℃)的含铝腔室部件接触。由于氟化铝材料的高温和分压，所形成的氟化铝层将在处理期间在真空腔室内升华，这将不当地导致其上形成有所述层的被加热的含铝部件被蚀刻，并产生将影响真空腔室的工艺性能的污染物。因此，需要清洁并准备工艺腔室以使得其可理想地在高处理温度下顺序地处理多个基板的改良的工艺。

图2为说明性多腔室处理系统200的示意性俯视图，所述多腔室处理系统200可经调适以在腔室处理系统200的处理腔室内执行如本文所公开的腔室清洁工艺和陈化工艺。系统200可包括一个或多个装载锁定腔室202和204，所述一个或多个装载锁定腔室202和204用于将基板90传送至系统200中及将基板90传送至系统200之外。大体而言，将系统200维持在真空下且可“抽空”装载锁定腔室202和204以将引入的基板90引入至系统200中。第一机器人210可在装载锁定腔室202和204与第一组一个或多个基板处理腔室212、214、216和218之间传送基板90。每一个处理腔室212、214、216和218可经配置以进行基板沉积工艺(诸如，循环层沉积(cyclical layer deposition；CLD)、原子层沉积(atomic layerdeposition；ALD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD))、蚀刻、脱气、预清洁、定向、退火及其他基板工艺中的至少一者。

第一机器人210也可将基板90传送至一个或多个传送腔室222和224或从一个或多个传送腔室222和224传送基板90。传送基板222和224可用以维持超高真空条件同时允许在系统200内传送基板90。第二机器人230可在传送腔室222和224与第二组一个或多个处理腔室232、234、236和238之间传送基板90。类似于处理腔室212、214、216和218，处理腔室232、234、236和238可经配备以执行多个基板处理操作，(例如)包括循环层沉积(cyclicallayer deposition；CLD)、原子层沉积(atomic layer deposition；ALD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)、蚀刻、预清洁、脱气及定向。

在图2中，控制器180可耦接至多腔室处理系统200，以控制系统功能以及处理腔室内的处理条件。控制器180包括处理器182、支持电路184及存储器186，所述存储器186含有相关联的软件应用程序183及所储存的数据185。控制器180可为可用在工业环境中用于控制各种腔室及子处理器的任何形式的通用计算机处理器中的一者。处理器182可为能够执行软件应用程序并处理数据的硬件单元或硬件单元的组合。在一些配置中，处理器182包括中央处理单元(central processing unit；CPU)、数字信号处理器(digital signalprocessor；DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit；ASIC)和/或所述单元的组合。处理器182经配置以执行一个或多个软件应用程序183并处理包括在存储器186中的所储存的数据185。控制器180可耦接至被定位成与个别腔室部件相邻的另一个控制器。经由统一称作信号总线(未示出)的诸多信号缆线来处置控制器180与多腔室处理系统200的各种其他部件之间的双向通信。

支持电路184耦接至存储器186和处理器182，且可包括I/O设备187。I/O设备187可包括能够接收输入的设备和/或能够提供输出的设备。举例而言，I/O设备187可包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器可包括温度传感器、压力传感器、流动速率传感器、或监视工艺的物理条件或处理腔室内的工件的物理性质的任何其他的传感器。I/O设备187可包括经配置以将与时间有关的信息提供至处理器182的一个或多个定时设备，诸如时钟。其他I/O设备187可包括显示器(诸如，触摸屏显示器)、音频输出装置和键盘。

存储器186可为经配置以储存数据的任何技术上可行的类型的硬件单元。举例而言，存储器186可为硬盘驱动器、随机存取存储器(random access memory；RAM)模组、快闪存储器单元，或经配置以储存数据的不同硬件单元的组合。储存于存储器186内的软件应用程序183包括可由处理器182执行以便执行与多腔室处理系统200相关联的各种功能的程序码。

所储存的数据185可包括与所期望的控制参数、系统配置数据、腔室性能和故障数据、工艺数据、设备常数、历史数据及其他有用信息有关的任何类型的信息。所储存的数据185可包括被输送至多腔室处理部件(例如，腔室212、214、216、218、232、234、236和238)和/或从所述多腔室处理部件接收到的信息。软件应用程序183可基于所储存的数据185来产生控制信号。所储存的数据185可反映与多腔室处理系统200相关联的各种数据文件、设定和/或参数和/或多腔室处理系统200的所期望的功能。

如上所论述，已发现，在于真空处理腔室中执行原位清洁工艺期间及在此之后，当含铝腔室部件(例如，基板支撑件)维持在高温(例如，＞480℃)下时，所形成的氟化铝层从含铝腔室部件的升华可减少腔室部件的寿命且污染真空腔室及在真空处理腔室中处理的晶片。当部件的温度增大至高于600℃的温度时，所形成的氟化铝材料从被加热的(多个)腔室部件的升华所引起的有害影响呈指数增长。通过使用本文所公开的装置及一种或多种方法，可将所形成的氟化铝材料的升华保持在低升华速率，诸如等于氟化铝层在低于480℃的温度下的升华速率的速率。在一些实施例中，可通过将腔室压力维持在大于约5托(诸如，例如大于约8托的压力，诸如大于约10托)的压力下来控制所形成的氟化铝材料的升华。在另一示例中，将腔室压力维持在约5托与约760托之间的压力下，诸如，在约8托与约500托之间的压力，或甚至在约10托与约100托之间的压力。作为示例，图3描绘出图表，所述图表示出与范围为从小于0.1托至10托的腔室压力相比，氟化铝从维持在高于600℃的温度下的部件的升华速率。在图3中，在y轴上以每秒计数显示氟化铝升华的速率，且在x轴上以托为单位来示出腔室压力。如图3中所示，氟化铝在0.1托下的升华速率(描绘为条形A)大致为氟化铝层在1.5托下的升华速率(描绘为条形B)的两倍，且大于氟化铝层在大于8托的压力下的升华速率的50倍。随着处理腔室中的压力增大至4托、6托及8托，氟化铝升华的速率继续降低，如由柱条C、D及E所示。在高组成部分处理温度下(诸如，维持在等于或大于600摄氏度的温度下的含铝部件)，已发现大于8托(诸如，10托或更高)的腔室压力，会达成可忽略或大体上检测不到的材料升华速率。通过在高腔室压力(诸如，约10托)下执行高温清洁工艺，可有效地减少氟化铝升华的量，从而导致工艺腔室及其部件的更少的手动清洁、处理期间的减少的基板污染、以及改良的腔室部件寿命。在清洁工艺的一个示例中，将腔室压力维持在大于约8托的压力下。在一个示例中，将清洁工艺压力维持在约8托与约760托之间的压力下，诸如，在约10托与约500托之间的压力，或甚至在约15托与约100托之间的压力。

图4A描绘根据本公开内容的实施方式的方法400的流程图，所述方法400用于原位清洁真空腔室并准备所述真空腔室以用于下一基板沉积工艺。所述真空腔室可为使用热和/或等离子体来增强工艺的性能的任何合适的基板处理腔室，例如，化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)腔室或等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemical vapor deposition；PECVD)腔室。在一个示例中，真空腔室为RF供电的等离子体处理腔室，所述RF供电的等离子体处理腔室具有至少气体入口歧管、基板支撑件及真空泵系统。

图4A示出清洁方法400A，所述方法400A提供清洁来自真空腔室的沉积工艺残留物及清洁工艺残留物的清洁等离子体。图4还示出了陈化操作400B，所述陈化操作400B提供通过陈化层(例如，氧化硅层)来陈化或涂布内部腔室部件中的一个或多个(诸如，基板支撑件)以准备并保护内部部件以用于后续的基板沉积步骤。图4B描绘示出根据图4A中所描绘的操作的腔室压力相对于时间的图表。

参考图4A及图4B两者，可于在真空腔室内处理单个基板或批量基板之前和/或在其之后执行方法400。图4A的框401及图4B的线470表示在处理腔室内处理基板或批量基板(例如，≥2个基板)，其中在经确定的时间周期中且在经确定的处理压力PP下处理基板。所述工艺可包括(例如)在一个或多个基板的表面上沉积材料层。在一个示例中，以高温下的基板支撑件温度来执行材料层沉积工艺，诸如，大于600摄氏度的温度，例如，为650摄氏度的温度。尽管在附图中示出并在本文中描述了各种操作，但并不暗示关于这类操作的次序或介入操作的存在或不存在的限制。除非明确指出，否则描绘或描述为按顺序的操作仅出于解释的目的而不排除相应操作实际上(若并非全部，则至少部分地)以并发或重叠的方式执行。

在一个实施方式中，参考图4A及图4B，一旦基板已完成了框401(诸如，在压力PP下的高温处理步骤)，基板便在时间T1处被传送至等离子体处理腔室之外。接着使用方法400的清洁方法400A来清洁并准备处理腔室的处理区域以供随后在其中处理一个或多个额外基板。清洁方法400A中所执行的(多个)准备工艺改良了腔室性能，从而导致晶片之间增大的沉积均匀性以及减少了手动腔室清洁的数量。

清洁方法400A在框402处通过对等离子体处理腔室加压开始，如图4B中描绘为线471。举例而言，与较低温度下的腔室压力相比，将300mm等离子体处理腔室加压至目标压力P1以最小化氟化铝升华，其中P1大于约8托且小于大气压，诸如，约10托，如以上参考图3所论述。控制处理区域中的压力的工艺在时间T1处开始且在时间T2处结束，且可视腔室大小而在约1秒至约12秒之间，例如，为约8秒。用以将处理腔室的处理区域中的压力调整至压力P1的时间可取决于等离子体处理腔室的大小、用以维持处理区域中的压力的泵的泵送速度、用以调整腔室压力的气体(例如，清洁气体或惰性气体)的流动速率设定和/或流经处理区域流至泵的残留气体的电导率。在框402处，用等离子体引发气体(诸如，氩、氮或氦等)来填充等离子体处理腔室，以将处理腔室加压至目标压力P1。可将基板支撑件温度维持在600℃或更高，诸如，650℃。在一个实施方式中，可将基板支撑件维持在执行先前沉积工艺的温度下，诸如(例如)650摄氏度。在一个实施方式中，将基板支撑件温度维持在650摄氏度长达方法400的持续时间。将基板支撑件维持在固定温度下长达方法400的持续时间的益处在于，这将极大地减小清洁/材料沉积循环时间，因为不需要针对在真空工艺腔室中所执行的每一个基板工艺及清洁工艺循环(例如，工艺操作框401至406)使基板支撑件温度下降且接着回升。举例而言，若在处理步骤中的一者或多者期间将基板支撑件温度降低至550摄氏度以降低氟化铝升华速率，则温度上升时间可经常长达15分钟至30分钟之间，以使基板支撑件温度从处理温度降低至清洁工艺温度(例如，650℃降至550℃)或使基板支撑件温度从550摄氏度回升至例如650摄氏度的目标材料沉积基板支撑件温度。

如图4B中所示，与清洁方法400A相关联的框404、406及408对应时间T2与T3之间的线472。在图4A的框404处及图4B的时间T2处，基板支撑件温度维持在大于600摄氏度的高温(诸如，650摄氏度的目标基板支撑件温度)，且等离子体处理腔室维持在目标处理压力P1下，诸如(例如)，约10托或更大。在一个示例中，等离子体引发气体为氩。可使等离子体引发气体流至等离子体处理腔室中达约1秒至约20秒，例如，对于300mm等离子体处理腔室而言为约10秒，直至气流稳定为止。可将在约0.56瓦特/cm2与6瓦特/cm2之间的等离子体功率供应至等离子体处理腔室以点燃等离子体。

在图4A的框406处及图4B的线472处，在将腔室压力维持在目标压力P1(诸如，10托)以阻止氟化铝升华的同时，经由气体入口歧管将清洁气体引入至等离子体处理腔室中。所述清洁气体可包括含氟气体(例如，F2、原子氟(F)和/或氟自由基(F*))。清洁气体可包括全氟化或氢氟烃化合物，例如，NF3、CF4、C2F6、CHF3、C3F8、C4F8及SF6。在一个例示性实施方式中，清洁气体为NF3。对于300mm等离子体处理腔室而言，可以以约150sccm至约800sccm的流动速率将清洁气体引入至等离子体处理腔室中，例如，约300sccm至约600sccm达1秒至约6秒或例如约3秒。预期可从远程等离子体系统将清洁气体引入至等离子体处理腔室中。

在图4A的框408处，图4B的线472处，且参考图4C，调整气体入口歧管电极484与等离子体处理腔室480的基板支撑件电极482之间的电极间距(距离488)，以控制或增强腔室清洁工艺的有效性。在将腔室压力维持在目标处理压力P1(例如，10托)，将基板支撑件温度维持在高于600摄氏度的温度(例如，650摄氏度)且使清洁气体流至等离子体处理腔室中的同时，调整气体入口歧管电极484与等离子体处理腔室480的基板支撑件电极482之间的电极间距(距离488)，以控制或增强腔室清洁工艺的有效性。举例而言，在一个实施方式中，清洁工艺包括两阶段工艺。第一阶段包括在气体入口歧管电极484与基板支撑件电极482之间形成第一相对大的电极间距，以及通过将选定的第一RF功率施加至设置于处理区域中的清洁气体而在处理区域中形成等离子体以便从等离子体处理腔室的内部表面清洁基板处理残留物(例如，沉积残留物)，所述内部表面包括气体入口歧管电极484、基板支撑件电极482及腔室壁483的表面。第二阶段包括在气体入口歧管电极484与基板支撑件电极482之间形成跨越距离488的第二相对小的电极间距的同时，通过将选定的第二RF功率施加至所述电极中的至少一者来维持已形成的等离子体，以便进一步从等离子体处理腔室的内部表面清洁掉清洁残留物，所述内部表面包括气体入口歧管电极484、基板支撑件电极482及腔室壁483的表面。

在一个示例中，跨越距离488的第一相对大的电极间距为约500密尔至约1000密尔，例如，对于300mm等离子体处理腔室而言为约600密尔，且第一RF功率为约500瓦特至约750瓦特(功率密度约为2.7瓦特/cm2至5.6瓦特/cm2)。可执行第一阶段长达约6秒至约120秒，例如，30秒。跨越距离488的第二相对小的电极间距为约100密尔至约400密尔，例如，约100密尔至约300密尔，且第二RF功率为约500瓦特至约750瓦特(功率密度约为2.7瓦特/cm2至5.6瓦特/cm2)。可执行第二阶段长达约15秒至约180秒，例如，50秒。

参考图4A及图4B，在框410及线472处，在腔室清洁方法400A之后且在时间T3之前，启动可选净化操作以净化来自等离子体处理腔室的清洁气体及清洁残留物。已观察到，若基板支撑件维持在高于480摄氏度的温度(诸如，650摄氏度)下且腔室压力低(例如，低于8托)，则紧接在腔室清洁之后，在框406及408处的氟化清洁操作期间形成的氟化铝层将从基板支撑件的表面蒸发并扩散至气体入口歧管的被暴露表面。因此，在腔室压力为8托或更大的同时启动净化操作倾向于在基板支撑件维持在大于600摄氏度的温度下的同时防止蒸发的氟化铝材料扩散至等离子体处理腔室的其他入口歧管的表面。使净化气体在较高压力下流动也有助于最小化任何氟化铝及其他不想要的残留物到达气体入口歧管电极484的表面以及其他腔室部件的被暴露内部表面，且经由腔室排气管导出氟化铝及其他残留物。

可通过使净化气体经由气体入口歧管流至等离子体处理腔室中来执行净化。净化气体可包括(例如)氮、氩、氖、或其他合适的惰性气体、以及所述气体的组合。在一个例示性实施方式中，净化气体为氩。在另一例示性实施方式中，净化气体为氩及氮。

在一些替代性实施方式中，净化气体可包括含硅气体，诸如，硅烷。合适硅烷气体可包括硅烷(SiH4)及具有经验式SixH(2x+2)的高阶硅烷，诸如，二硅烷(Si2H6)、三硅烷(Si3H8)及四硅烷(Si4H10)，或其他更高阶硅烷，诸如，聚氯硅烷。已观察到，通过硅烷进行净化在清除形成并沉积的氟化铝(AlFx)残留物以及存在于等离子体处理腔室中的游离氟自由基方面是有效的。预期，不使用硅烷，也可使用与沉积残留物(例如，氟)化学反应和/或通过CVD或PECVD沉积的任何前驱物气体来清除形成并沉积的氟化铝(AlFx)残留物。

在净化期间，将等离子体处理腔室内的压力维持在约8托至约30托，诸如，约10托至约15托。可将基板支撑件的温度维持在约600摄氏度或更高，例如，约650摄氏度。为了达成更高的腔室压力，可通过节流阀将净化气体引入至等离子体处理腔室中达较长时间周期，所述节流阀连接至排气管线，所述排气管线连接至真空泵，所述真空泵经调整以允许将污染物(例如，蒸发的沉积残留物)泵离等离子体处理腔室而同时维持所期望的腔室压力。在本文所论述的各种示例中，净化时间可在约10秒至约90秒之间变化，例如，约15秒至约45秒。在一个例示性实施方式中，净化时间为约20秒。

在一个实施例中，如图4B的与管线472相关联的插图中所示，净化框410可选地可包括重复的泵送/净化循环，以进一步促进净化腔室内的清洁气体及清洁残留物。举例而言，10托的腔室压力可迅速被抽空或减小至小于10托的腔室压力(诸如，9托)长达诸如4秒的时间周期，以清理腔室的清洁气体及残留物。接着迅速用惰性净化气体回填腔室，以使腔室压力再次增大至约10托长达诸如约4秒的时间周期。重复此泵送净化操作多次，诸如，介于约1次与10次之间，诸如，约3次。每次重复泵送净化操作时，残留清洁气体组分的浓度减小，直至清洁气体组分及残留物经由真空泵系统被泵送至等离子体处理腔室之外为止。

可以以约4000sccm至约30000sccm的流动速率将净化气体引入等离子体处理腔室中，诸如，约8000sccm至约24000sccm，例如，对于300mm等离子体处理腔室而言为约10000sccm至约20000sccm。若使用两种净化气体，则第一净化气体(例如，氩)可以以约8000sccm至约15000sccm(诸如，约13000sccm)的流动速率流动，且第二净化气体(例如，氮)可以以约16000sccm至约24000sccm(例如，约20000sccm)的流动速率流动。应注意，如本公开内容中所述的处理条件基于300mm处理腔室。

在一个示例中，以约13000sccm的流动速率及约10托的腔室压力将包括氩气的净化气体引入等离子体处理腔室中。在另一示例中，以约10000sccm的流动速率及约10托的腔室压力将包括氮的净化气体引入等离子体处理腔室中。在又一示例中，在约10托的腔室压力下，以约13000sccm的流动速率将包括氩的第一净化气体引入等离子体处理腔室中，且以约20000sccm的流动速率将包括氮的第二净化气体引入等离子体处理腔室中。

参考图4A及图4D，方法400的陈化操作400B包括框412及414以提供腔室陈化材料490，如图4D中所示。在一个示例中，陈化操作400B提供腔室陈化材料490，所述腔室陈化材料490包括第一陈化层491(在框412处)及第二陈化层492(在框414处)。陈化材料490在腔室的内部表面(诸如，至少腔室壁483以及基板支撑件电极482的顶表面482A及侧表面482B)上形成封盖层或密封层。陈化材料490覆盖或封盖在净化框410之后剩余的任何颗粒，并防止这些颗粒在后续的材料沉积操作期间沉积在基板上。陈化工艺开始于图4A的框412，对应于图4B中在时间T3与时间T4之间延伸的线473。在框412处，在净化了处理区域的处理气体之后，且在基板支撑件温度维持在高于约600摄氏度的温度(诸如，约650摄氏度)的同时，腔室压力在时间T3与时间T4之间的时间周期内从压力P1被抽空至压力P2，例如，从约10托至约5托。随着腔室压力降低且当压力达到约8托时，启动框412处的第一腔室陈化工艺，以在腔室部件(诸如，基板支撑件电极482和/或腔室壁483)的被暴露的内部表面上形成第一陈化层491。已发现，在高处理压力(例如，＞8托)下，一些所沉积的陈化膜(例如，TEOS或其他含硅的膜)的粘着可能是不期望的，因而在一些实施例中，在腔室压力已降至比用以执行清洁方法400A的压力要低的压力之后才开始陈化工艺。因为基板支撑件温度维持在高温下(诸如，大于600摄氏度的温度)且氟化铝在高温下升华，所以通过在8托下启动腔室陈化工艺，高的腔室压力防止了氟化铝在腔室陈化操作400B的至少第一部分期间升华。在一个示例中，第一陈化层为梯度陈化层，其中所述层是在腔室压力在时间T3与时间T4之间的时间周期(例如，从约10秒至约40秒的时间周期)内从约10托减小至约5托的同时沉积，且其中腔室压力是在约15秒至约30秒的时间周期(诸如，约20秒)内从8托减小至5托。

可通过经由气体入口歧管按顺序地或以气体混合物的方式将第一陈化气体及第二陈化气体引入等离子体处理腔室中来执行框412处的第一腔室陈化工艺。在一个示例中，第一陈化层491为氧化硅层，可通过使含硅气体与含氧前驱物气体在等离子体处理腔室中反应来沉积所述氧化硅层。在一个示例中，通过使硅烷气体与分子氧反应来形成二氧化硅陈化层。在另一示例中，通过使硅烷与一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、二氧化碳或任何其他合适的含氧前驱物气体反应来形成二氧化硅陈化层。在另一示例中，第一陈化层491为非晶硅层，可通过使含氢气体与含硅气体在等离子体处理腔室中反应来沉积所述非晶硅层。

当腔室压力减小至压力P2(例如，5托)时，可以以约1:6至约1:20的比率及约8托与约10托之间的腔室压力将含氢气体及含硅气体提供至等离子体处理腔室中。在一个示例中，通过使氢气与硅烷反应来形成非晶硅陈化层。针对300mm等离子体处理腔室，可以以约3000sccm至约6000sccm(诸如，约5000sccm)的流动速率来提供硅烷气体，且可以以约60sccm至约150sccm(诸如，约100sccm)的流动速率来提供氢气。可将约15毫瓦/cm2至约250毫瓦/cm2的RF功率提供给等离子体处理腔室的气体入口歧管。在各种示例中，可执行腔室陈化工艺达从约3秒至约30秒(例如，约20秒)。处理时间可视第一陈化层的所期望的厚度而变化。

虽然本文中论述了硅烷，但预期也可使用具有经验式SixH(2x+2)的高阶硅烷，诸如，二硅烷(Si2H6)、三硅烷(Si3H8)及四硅烷(Si4H10)。

在框414处，及图4B中时间T4与时间T5之间的对应线474处，在框412处的第一腔室陈化工艺完成之后，可选地执行框414处的第二腔室陈化工艺，以在第一陈化层491上沉积第二陈化层492，其中腔室压力维持在压力P2下(例如，从约3托至约7托，例如为5托)，且基板支撑件温度维持在高于600摄氏度的温度下，例如，650摄氏度。第二陈化层492在第一陈化层491上提供额外的封盖层，以在形成于第一陈化层491上或第一陈化层491中的任何残留物颗粒之上形成密封件。可通过经由气体入口歧管按顺序地或呈气体混合物将第三陈化气体及第四陈化气体引入等离子体工艺腔室中来执行第二陈化层。在一个例示性实施方式中，第二陈化层为未经掺杂的硅酸盐玻璃，可通过使含硅气体与含氧前驱物气体在等离子体处理腔室中反应来沉积所述未经掺杂的硅酸盐玻璃。在一个示例中，通过使正硅酸乙酯(TEOS)与臭氧(O3)反应来形成未经掺杂的硅酸盐玻璃陈化层。预期，也可采用诸如硅烷、TMCT或类似来源之类的额外的硅源，以及诸如O2、H2O、N2O及类似来源之类的其他的氧源及其混合物。当使用TEOS作为含硅气体时，可采用诸如氦或氮之类的载气。O3与TEOS的比率的范围可为从约2:1至约16:1，诸如，约3:1至约6:1。

在第二陈化层的沉积期间，可以以在约600mgm至约3500mgm(例如，约1200mgm至约1600mgm)之间的流动速度将TEOS引入300mm等离子体处理腔室中。以在约2500sccm至约16000sccm(诸如，约5500sccm至约12000sccm)之间的流动速率引入O3(氧在约5wt％至约16wt％之间)。可使用氦或氮作为以2600sccm至约12000sccm(诸如，约4500sccm至约8500sccm)之间的流动速率引入的载气。在大多数情形下，到等离子体处理腔室中的气体的总流量可在约8000sccm至约3000sccm(诸如，约15000sccm至约22000sccm)之间变化。在各种示例中，可在时间T4与时间T4之间执行第二腔室陈化工艺长达约10秒至约220秒，例如，约30秒。处理时间可视第二陈化层的所期望的厚度而变化。

参考图4A的框416及图4B的线474，在图4B的时间T5之前，通过净化气体来净化等离子体处理腔室以便从等离子体处理腔室移除任何处理残留物(例如，硅烷)且清理处理腔室的从陈化工艺剩余的任何残留气体以为下一处理操作做准备。可通过使净化气体经由气体入口歧管流至等离子体处理腔室中来执行净化。净化气体可包括(例如)氮、氩、氖、或其他合适的惰性气体、以及所述气体的组合。在一个例示性实施方式中，净化气体为氩。用于框416处的净化的工艺条件可等同于或类似于在净化框410处所论述的工艺条件，不同之处在于框416处的净化时间可以更短。举例而言，净化时间可在约2秒至约10秒(诸如，约3秒至约8秒)之间变化。在一个例示性实施方式中，净化时间为约5秒。其后，经由真空泵系统将任何反应残留物和/或不想要的气体泵送至等离子体处理腔室之外。

在完成了框416之后，方法400可进行至下一处理操作，诸如框401，此处执行高温材料沉积工艺。或者，方法400可再次从框402开始至框416，且开始另一轮清洁方法400A及陈化操作400B。在一个示例中，在完成了框416处的净化工艺之后，可开始陈化操作400B，以便提供另一轮陈化层，以进一步防止氟化铝升华并减少腔室颗粒。预期，也可周期性地执行本文所述的方法400。举例而言，可在按顺序地在一个或多个基板上执行每一工艺之后或在按顺序地在基板上执行预定义数量的基板处理循环(例如，沉积工艺)之后执行方法400。所述预定义数量可介于1与6之间，例如，2至5，诸如，在已按顺序地处理了3个基板之后。取决于腔室条件，可根据需要许多次地重复如框402至416处所述的工艺中的任何者，直至达到所期望的腔室条件或标准全腔室清洁工艺变得有必要为止。

参考图4B，在时间T5处，一旦框416的净化操作完成且方法400完成，同时基板支撑件温度维持在高于600摄氏度(例如，在约650摄氏度下)，则处理腔室的压力再次升高，从压力P2至压力P1，如时间T5与时间T6之间的线475所示，例如，压力从5托增大至10托。腔室压力增大至10托防止了氟化铝从腔室或腔室部件的表面区域升华，所述表面区域在陈化操作400B期间可能尚未接收到适当陈化。可能尚未接收到适当陈化的表面包括基板支撑件的侧以及在基板支撑件的部分下侧的表面。氟化铝从这些表面的升华可导致氟化铝累积在气体入口歧管及腔室壁的表面上，从而导致颗粒以及工艺变量(诸如，温度)的漂移。

在时间T6与时间T7之间的线476处，同时维持10托的腔室压力及650摄氏度的基板支撑件温度，基板可被传送至处理腔室中并被传送至基板支撑件上。在一个示例中，从基板传送腔室将基板传送至处理腔室中，其中所述基板传送腔室也维持在约10托的压力或否则与处理腔室的压力相等的压力下。

在时间T7与时间T8之间的线477处，腔室压力从P1(诸如，约10托)减小至所确定的基板处理压力PP，从而为后续的材料沉积材料处理操作做准备。在腔室压力为PP的线478及时间T8处，基板支撑件维持在大于约600摄氏度的温度下，诸如，约650摄氏度，且用以在基板上沉积材料的沉积工艺开始。

再次参考图2，在常规腔室操作期间，由与控制器180内的I/O设备相关联的传感器来监视腔室温度、压力和其他工艺参数，以确保识别出工艺参数的任何改变并采取校正动作来减轻任何工艺参数故障的负面影响。由于氟化铝在高处理温度下升华的风险，在腔室操作(诸如，高温腔室清洁工艺)的不同阶段期间监视并控制腔室和工艺参数是至关重要的。图5描绘了用于在图4A中所示的清洁和陈化方法400期间采取校正动作的方法500。举例而言，参考图5，在操作502处，在高温及高压腔室清洁期间，使用控制器180及I/O设备187(例如，压力传感器及温度传感器)来监视工艺腔室。在操作504处，每当温度、压力、气体流动速率或其他工艺参数超出与每一工艺参数相关联的预定范围时，通过控制器180识别出腔室故障。工业上时常将工艺参数设定称作设备常数。在操作506处，若检测到腔室故障，则使用储存于存储器186中的软件应用程序183的控制器180启动协议以最小化对腔室硬件的任何损坏。在一个实施例中，当在方法400内所执行的高温工艺中的一者或多者期间识别出腔室故障时，由于氟化铝在低于10托的压力下的高升华速率，控制器180启动校正动作以通过诸如氮、氩、氖或其他惰性气体或惰性气体的组合的净化气体来填充腔室，以达到指定压力(诸如，大于约10托)，从而防止在腔室部件中的一者或多者上发现的先前形成的氟化铝层升华。在一个示例中，将腔室压力控制在约10托与约760托之间的压力下，诸如，在约10托与约500托之间的压力，或甚至在约15托与约100托之间的压力。在一个实施例中，接着将腔室压力维持在所期望的压力(例如，约10托)下，直至基板支撑件及腔室温度已达到氟化铝不易升华的温度(诸如，低于480摄氏度)为止。因此，由于控制器180所采取的动作，由于控制器180对故障的检测以及在储存于存储器186中的软件应用程序183中找到的指令，将使腔室处于安全状态，在所述安全状态下可减少或防止对各种腔室部件的损坏以及在处理区域内产生的污染。在一个示例中，软件应用程序183可包括命令，当由处理器执行所述命令时，所述命令将导致腔室与系统的其余部分物理地隔离(例如，关闭已打开的狭缝阀)，基板支撑件的温度降低至所期望的温度，且通过控制泵送系统和/或将气体输送至腔室的处理区域中而将腔室中的压力控制至所期望的水平(例如，约10托)。

图6示出当预计到故障时在腔室操作的不同阶段期间(诸如，在高温清洁和陈化工艺期间)采取预防性校正动作的方法600。图7示出图表，在所述图表中，由线740表示的处理压力随时间T变化，且由线750表示的工艺参数(诸如，基板支撑件温度)随时间T变化，且若确定由750表示的工艺参数将很有可能达到受监视的工艺参数的预设上限值LH，则采取校正动作以防止氟化铝的升华。参考图6及图7两者，在操作602处，在高温及高压腔室工艺(在此示例中，高温及高压腔室工艺包括清洁工艺)期间，使用控制器180及I/O设备(例如，传感器，诸如用以监视腔室压力的压力传感器且用以监视基板支撑件及腔室的温度的温度传感器)来监视与处理系统有关的工艺参数。在一个示例中，所期望的基板支撑件温度以值L1(对于清洁工艺而言例如为650摄氏度)开始，同时腔室压力维持在为PP的目标腔室压力下，诸如，10托。在图6的操作604处，在腔室清洁和陈化工艺期间，控制器180监视所有工艺参数，并预计与受监视的工艺参数相关联的任何腔室故障。举例而言，由图7的线750表示的工艺参数示出在使用温度传感器监视温度时对基板支撑件的温度的追踪。当使用温度传感器监视基板支撑件的温度时，软件应用程序随着时间追踪温度，且比较由来自温度传感器的信号所提供的温度与预定设备常数值LL及LH，其中值LL及LH表示基板支撑件针对处理条件的可接受的操作温度范围。在当前示例中，值LL表示可接受的温度范围的低端处的极限，且值LH表示所述温度范围的高端处的极限。软件应用程序183比较基板支撑件的温度与存储器186内的所储存的数据185。在此示例中，所述所储存的数据包括故障模型及基板支撑件温度随时间的趋势，以及来自先前工艺的故障。举例而言，当基板支撑件温度从值L1(例如，650摄氏度)在时间T0与时间TF之间的时间周期内增大至值LH(例如，652摄氏度)时，存储器186中的软件应用程序183内的算法基于来自温度传感器的实时温度读数以及对所储存的数据与极限的比较和分析来追踪并预计故障。当算法基于系统监视及所储存的历史数据来确定故障即将发生时(诸如，故障将在图7的时间TF处发生的预计)，控制器启动校正动作以将腔室置于安全状态下。在一个示例中，软件应用程序183可导致腔室与系统的其余部分物理地隔离(例如，关闭已打开的狭缝阀)，基板支撑件的温度降低至所期望的温度，且通过控制泵送系统和/或将气体输送至腔室的处理区域中而将腔室中的压力控制至所期望的水平(例如，约10托)。在一个配置中，软件应用程序183导致腔室使诸如氮、氩、氖或其他惰性气体的净化气体以高速率流动，以控制腔室压力和/或使腔室压力维持在安全压力PS下(参考图6，操作606)，诸如，大于10托的压力。在一个示例中，安全腔室压力为在约8托与约760托之间的压力，诸如，在约10托与约500托之间的压力，或甚至在约10托与约100托之间的压力。在此示例中，腔室压力控制将防止氟化铝升华发生，直至可从时间TC控制基板支撑件温度直至其回到可接收温度范围内为止，以允许腔室工艺继续进行。在一个示例中，在基板的处理期间监视工艺参数，且将所述工艺参数与基板处理腔室的存储器中的所储存的值进行比较。基于工艺参数与所储存的值的所述比较来预计腔室故障，且通过气体回填基板处理腔室以将基板处理腔室维持在高于8托的压力下。在一些实施例中，当基于工艺参数与所储存的值的比较来预计腔室故障时，通过气体回填基板处理腔室以将基板处理腔室维持在高于8托的压力下。在一个示例中，将腔室压力维持在约8托与约760托之间的压力下，诸如，在约10托与约500托之间的压力，或甚至在约10托与约100托之间的压力。

在一些实施例中，通过处理器在一个以上的基板处理循环内监视处理腔室中所使用的处理参数中的一个或多个的趋势分析，并因此可随时间检测到工艺参数中的一者或多者的漂移并且防止所述漂移在基板的处理期间和/或清洁工艺期间引起故障。处理器及软件应用程序因此可执行各种数据分析技术，以确定处理变量中的一者或多者的趋势和/或改变，以便检测当前故障或将很有可能在将来某一时间发生的故障。

除了上述方法以外，本公开内容的益处将也包括将基板支撑件温度维持在沉积工艺温度下，同时以较高压力及较高流动速率来净化真空腔室，以防止氟化铝蒸发到达气体入口歧管和/或真空腔室的其他腔室部件的被暴露的内部表面。净化气体在较高压力下的流动有助于从工艺腔室的其他入口歧管移除氟化铝及其他不想要的残留物。在使用硅烷净化真空腔室的情形下，经由气体入口歧管提供硅烷气体，以使得当基板支撑件的温度达到600摄氏度或以上时，这将在基板支撑件上沉积薄的非晶硅层。硅烷也用以清除存在于真空腔室中的任何游离氟。所形成的非晶硅层防止氟化铝升华且防止其到达气体入口歧管。已观察到，在1000个基板的处理之后，在气体入口歧管上仅沉积了0.2μm至0.3μm厚度的氟化铝。因此，通过添加此工艺，基板支撑件、气体入口歧管和/或腔室部件的寿命得以延长。避免了真空腔室中的工艺速率漂移或晶片温度漂移(归因于气体入口歧管发射率由于氟化铝累积而改变)，且总体腔室稳定性得以改良。

虽然前文针对本公开内容的实施例，但可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他及另外的实施例。