專利名稱:干法清洗時(shí)間的確定方法、裝置及等離子體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及等離子體技術(shù)領(lǐng)域,具體的,涉及一種干法清洗時(shí)間的確定方法/裝 置,以及一種干法清洗方法。此外,本發(fā)明還涉及應(yīng)用上述方法和/或裝置的等離子體處理 設(shè)備。
背景技術(shù):
當(dāng)今社會(huì),集成電路已經(jīng)應(yīng)用到了生活中的方方面面。同時(shí),用戶對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性 和均一性提出了更高的要求。因此,生產(chǎn)企業(yè)必須不斷完善自身的生產(chǎn)工藝以適應(yīng)新的市 場(chǎng)需求。在實(shí)際生產(chǎn)中,用于生產(chǎn)/加工集成電路等的等離子體處理設(shè)備需要進(jìn)行定期清 洗以去除附著在內(nèi)壁上的反應(yīng)副產(chǎn)物。目前,比較有效的清潔方式是濕法清洗,其利用化學(xué) 試劑和一系列的清洗流程并借助物理機(jī)械摩擦的手段以達(dá)到清潔腔室的目的。但是,濕法 清洗需要停機(jī)并對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆卸,不但影響產(chǎn)能而且難以保證工藝的均一性和可重復(fù)性。 作為濕法清洗的一種補(bǔ)充手段,干法清洗采用能夠與附著物發(fā)生反應(yīng)的工藝氣體所形成的 等離子體對(duì)腔室內(nèi)壁進(jìn)行刻蝕,從而實(shí)現(xiàn)清潔腔室的目的。干法清洗可在無(wú)需停機(jī)的基礎(chǔ) 上對(duì)腔室進(jìn)行快速清潔,因而多在兩次濕法清洗之間使用。干法清洗的運(yùn)用不僅延長(zhǎng)了濕 法清洗的間隔時(shí)間,同時(shí)還能獲得更加穩(wěn)定的片與片之間的工藝重復(fù)性和均一性。但是,在干法清洗技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中,如何準(zhǔn)確判定清洗終點(diǎn)一直是亟待技術(shù)人 員解決的重要問(wèn)題之一。目前,較為常用的判定方法是通過(guò)觀察0ES(原子發(fā)射光譜)的譜 線變化,并在光譜強(qiáng)度穩(wěn)定后加上一個(gè)過(guò)清洗時(shí)間來(lái)確定終點(diǎn)時(shí)間。其中,增加一段過(guò)清洗 時(shí)間的目的在于確保腔室能夠被完全清潔,至于這段時(shí)間的長(zhǎng)度,可通過(guò)大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 得出。然而在實(shí)際應(yīng)用中,為了使該方法能夠適用于不同的工藝腔室,往往會(huì)將過(guò)清洗時(shí)間 設(shè)定得比較長(zhǎng),這樣不但會(huì)因延長(zhǎng)清洗時(shí)間而降低生產(chǎn)效率,而且還會(huì)因過(guò)清洗而產(chǎn)生過(guò) 刻現(xiàn)象并最終縮短設(shè)備使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種用于確定干法清洗時(shí)間的方法和裝置,其能夠 較為精確地確定對(duì)工藝腔室進(jìn)行干法清洗時(shí)的終點(diǎn),從而提高工藝生產(chǎn)效率,并延長(zhǎng)工藝 腔室及其內(nèi)部的部件的使用壽命。此外,本發(fā)明還提供一種干法清洗方法及應(yīng)用上述方法和/或裝置的等離子體處 理設(shè)備,其同樣具有提高工藝生產(chǎn)效率、延長(zhǎng)工藝腔室及其內(nèi)部的部件的使用壽命等特點(diǎn)。為此,本發(fā)明提供下述技術(shù)方案本發(fā)明提供一種干法清洗時(shí)間的確定方法,其包括下述步驟步驟100,借助于清 洗氣體對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理,并利用紅外光譜儀實(shí)時(shí)測(cè)定所 述腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜;步驟300,根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定 所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。
其中,所述步驟300具體包括步驟240,根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定吸 收率的第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn);步驟250,在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選取一個(gè)時(shí)間點(diǎn),并將其作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí) 刻。其中,在所述步驟240之前還包括這樣的步驟步驟220,對(duì)測(cè)得的紅外吸收光譜 進(jìn)行去噪處理;和/或步驟230,對(duì)經(jīng)過(guò)去噪處理的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理;并 且在所述步驟240中,根據(jù)經(jīng)去噪處理和/或均一化處理的紅外吸收光譜確定吸收率的第 一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn)。其中,在所述步驟220中,根據(jù)下述公式1并利用移動(dòng)平均法對(duì)測(cè)得的紅外吸收光 譜進(jìn)行去噪處理公式1 :Dn = [Dt (n+0) +Dt (n+1) +Dt (n+2) +......+Dt(n+n,)]/(n,+1)Dn表示t = n時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度;Dt (n+n')表示t = n+n'時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的實(shí)際測(cè)量并未經(jīng)去噪處理的紅外吸收光譜
強(qiáng)度;n’為大于等于0的整數(shù),并且其上限的取值范圍滿足500彡n’彡1500。其中,在所述步驟230中,根據(jù)下述公式2對(duì)紅外吸收光譜進(jìn)行均一化處理公式2 :Dn,= Dn/D*Dn’表示在t = n時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)均一化處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度;Dn表示t = n時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度;D*表示在均一化處理時(shí)所選取的紅外吸收光譜強(qiáng)度的基準(zhǔn)值。作為另一個(gè)技術(shù)方案,本發(fā)明還提供一種工藝腔室的干法清洗方法,用以對(duì)等離 子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理,其包括下述步驟步驟10,根據(jù)采用本發(fā)明 提供的上述干法清洗時(shí)間確定方法而確定的時(shí)間設(shè)置清洗時(shí)間;步驟20,在所述清洗時(shí)間 內(nèi),利用清洗氣體對(duì)工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。其中,在所述步驟20之后還包括步驟40 即,利用吹掃氣體對(duì)所述工藝腔室進(jìn)行 吹掃處理。其中,所述附著物包括SiOBr,所述清洗氣體包括含氟氣體。其中,在所述步驟20和步驟40之間還包括步驟30 即,利用不含氟的清洗氣體繼 續(xù)對(duì)工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。作為本發(fā)明的又一個(gè)技術(shù)方案,本發(fā)明還提供一種等離子體處理設(shè)備,其包括工 藝腔室,在該工藝腔室的側(cè)壁上或在工藝腔室上方的石英窗上設(shè)置紅外光譜儀,并采用本 發(fā)明提供的上述干法清洗時(shí)間確定方法來(lái)確定對(duì)所述工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔 處理的清洗時(shí)間。作為本發(fā)明的再一個(gè)技術(shù)方案,本發(fā)明還提供一種等離子體處理設(shè)備,其包括工 藝腔室,在該工藝腔室的側(cè)壁上或在工藝腔室上方的石英窗上設(shè)置紅外光譜儀,并采用本 發(fā)明提供的上述工藝腔室干法清洗方法來(lái)對(duì)所述工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。此外,本發(fā)明還提供一種干法清洗時(shí)間的確定裝置,其包括清洗單元,用以借助 于清洗氣體對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理;紅外光譜儀,其設(shè)置在所 述工藝腔室的側(cè)壁上或在工藝腔室上方的石英窗上,用以實(shí)時(shí)測(cè)定所述腔室內(nèi)壁上的附著
6物的紅外吸收光譜;控制和處理單元,用以根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定吸收率的 第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn),并在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻 之間選取一個(gè)時(shí)間點(diǎn),并將其作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。其中,所述干法清洗時(shí)間的確定裝置還包括數(shù)據(jù)處理單元,其設(shè)置在紅外光譜儀 與控制和處理單元之間,用以對(duì)測(cè)得的紅外吸收光譜進(jìn)行去噪處理,和/或?qū)?jīng)過(guò)去噪處 理的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理,并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至控制和處理單元;相應(yīng) 地,所述控制和處理單元根據(jù)經(jīng)去噪處理和/或均一化處理的紅外吸收光譜確定吸收率的 第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn)。另外,本發(fā)明還提供一種等離子體處理設(shè)備,其包括工藝腔室,并設(shè)置有本發(fā)明提 供的上述干法清洗時(shí)間確定裝置,借助于該裝置來(lái)確定對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著 物進(jìn)行清潔處理的清洗時(shí)間。本發(fā)明具有下述有益效果本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間的確定方法/確定裝置中,采用紅外光譜儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 工藝腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜,并在紅外吸收光譜的第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻 與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選取一個(gè)時(shí)間點(diǎn),將其作為清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn) 時(shí)刻。這樣,由于所確定的終點(diǎn)時(shí)刻處于第二驟降點(diǎn)(完全清洗)之前,因而清洗時(shí)間相對(duì) 較短、效率高,并且也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)刻蝕現(xiàn)象,也就是說(shuō),本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間的確定 方法/確定裝置不僅可以提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率,而且還可以延長(zhǎng)工藝腔室及其內(nèi)部的零部件 的使用壽命。類似地,由于本發(fā)明提供的干法清洗方法中所采用的清洗終點(diǎn)時(shí)刻是采用本發(fā)明 提供的上述干法清洗時(shí)間的確定方法而確定的,因此,其同樣具有清洗時(shí)間短、系統(tǒng)生產(chǎn)效 率高以及零部件使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。此外,由于本發(fā)明提供的等離子體處理設(shè)備采用了本發(fā)明提供的上述干法清洗時(shí) 間的確定方法和/或確定裝置,因此,其同樣具有清洗時(shí)間短、生產(chǎn)效率高以及零部件使用 壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
圖1為一種設(shè)置有紅外光譜儀的等離子體處理設(shè)備;圖2為本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間確定方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖;圖3為利用紅外光譜儀所測(cè)得的附著物的紅外吸收光譜圖;圖4為經(jīng)過(guò)均一化處理后的紅外吸收光譜圖;圖5為紅外光譜吸收度下降不同的幅度時(shí)腔室內(nèi)的顆粒數(shù)量變化情況的示意圖; 以及圖6為本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間確定方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心是利用不同化合 均具有與其特征相應(yīng)的固有紅外吸收波長(zhǎng)這一 特性,而采用紅外光譜儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工藝腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜,并在紅外吸 收光譜的第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選取一個(gè)時(shí)間點(diǎn),將其作為清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。在此需要指出的是,本申請(qǐng)中所說(shuō)的腔室內(nèi)壁包 括腔室側(cè)壁及腔室上方的石英窗等。為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面以具有等離子體工藝 腔室的等離子體處理設(shè)備為例,并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖1,等離子體處理設(shè)備的工藝腔室3內(nèi)設(shè)置有靜電夾持裝置,在工藝腔 室3的上方設(shè)置有石英窗2。石英窗2的大致中央位置處設(shè)置有噴嘴1,并且石英窗2上 還設(shè)置有紅外光譜儀4,用以測(cè)量在等離子體加工/處理過(guò)程中附著(包括沉積)于石 英窗2上的附著物的紅外吸收光譜。由于不同化合物都有表其特征的固定的紅外吸收波 長(zhǎng),這樣,通過(guò)對(duì)腔室內(nèi)壁上反射光線的紅外光譜分析,就可以知道腔室內(nèi)壁上附著物的 量,從而可以據(jù)此確定干法清洗的終點(diǎn)時(shí)刻。實(shí)際應(yīng)用中,該紅外光譜儀4例如可以選用 MTIR-FTIR(Multiple Total Internal Reflection-Fourier Transform Infrared,多重內(nèi) 反射-傅立葉變換紅外光譜儀)。通常在等離子體處理工藝中,附著于腔室內(nèi)壁上的附著物的主要成分包括C-H或 者C-C有機(jī)物和SiOBr。在對(duì)腔室內(nèi)壁進(jìn)行清潔處理時(shí),通常先采用包含3&和02的清洗 氣體與SiOBr發(fā)生反應(yīng),以將其清除。眾所周知,如果該道清洗工序的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則含氟的 清洗氣體會(huì)在清除掉相應(yīng)的附著物后繼續(xù)對(duì)腔室內(nèi)壁及其內(nèi)的零部件進(jìn)行刻蝕,進(jìn)而導(dǎo)致 腔室內(nèi)壁及其內(nèi)的零部件受損;如果該道清洗工序的時(shí)間過(guò)短,則不能將附著物清除干凈, 這樣便使得該附著物仍然會(huì)對(duì)腔室內(nèi)的諸如硅片等的被加工工件造成污染。事實(shí)上,腔室 上方石英窗2上的附著物更易掉落到被加工工件上而對(duì)其造成污染。因此,為了較為準(zhǔn)確 地確定上述干法清洗的時(shí)間(即,準(zhǔn)確地確定上述干法清洗的終點(diǎn)時(shí)刻)并更為有效地減 小附著物的污染,故而將前述紅外光譜儀4設(shè)置在石英窗2處,以測(cè)量石英窗2上的附著物 的紅外吸收光譜,并根據(jù)紅外吸收光譜來(lái)確定該道工序中的清洗終點(diǎn)時(shí)刻。下面詳細(xì)描述本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間的確定方法。在該方法中,首先,借助于 清洗氣體對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理,并利用紅外光譜儀實(shí)時(shí)測(cè)定 所述腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜;其次,根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定所 述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻,具體地,可以根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定 吸收率的第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn),在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng) 的時(shí)刻之間選取一個(gè)時(shí)間點(diǎn),并將其作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。下面結(jié)合圖2以一個(gè)具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間的確定 方法。其中,采用包含SF6和02的含氟清洗氣體對(duì)附著于工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清 洗,該附著物的主要成份有SiOBr。如圖2所示,在步驟210中,借助于含氟的清洗氣體對(duì)腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清 潔處理。同時(shí),利用紅外光譜儀實(shí)時(shí)測(cè)定腔室上方石英窗上的附著物的紅外吸收光譜,得到 圖3所示的附著物的紅外吸收光譜圖。從圖3中可以看出,在波數(shù)大致為llOO+AlOCKcnr1) 的范圍內(nèi),Si-0鍵的紅外吸收光譜隨著時(shí)間的推移而存在較大的變化。在步驟220中,根據(jù)下述公式1并利用移動(dòng)平均法對(duì)步驟210中得到紅外吸收光 譜數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理Dn = [Dt (n+0) +Dt (n+1) +Dt (n+2) +......+Dt (n+n,)] / (n,+1)公式 1其中,Dn表示t = n時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度;
Dt (n+n')表示t = n+n’時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的實(shí)際測(cè)量并未經(jīng)去噪處理的紅外吸收光譜
強(qiáng)度; η’為大于等于0的整數(shù),其具體取值可以根據(jù)去噪效果自由選擇,通常η’越大,則 終點(diǎn)離真實(shí)越遠(yuǎn),但去噪效果可能更好。為此,在實(shí)際應(yīng)用中考慮到軟件的處理能力,η’的 上限取值范圍最好滿足500 ^n' ^ 1500。例如,取η’ = 2,根據(jù)公式l,tl時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度 Dl = (Dtl+Dt2+Dt3)/(n,+1) = (Dtl+Dt2+Dt3)/3,也就是說(shuō),將 tl、t2 和 t3 三個(gè)時(shí)刻采 集的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)的平均值Dl作為tl的數(shù)據(jù)。類似地,t2時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理 后的紅外吸收光譜強(qiáng)度D2 = (Dt2+Dt3+Dt4)/3,即,將t2、t3和t4三個(gè)時(shí)刻采集的紅外吸 收光譜數(shù)據(jù)的平均值D2作為t2的數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中,在清洗過(guò)程之初,由于腔室內(nèi)壁附著物的成分復(fù)雜,例如C、H、Si、 鹵族元素等各種元素組成了多種物質(zhì),使得紅外吸收光譜的噪聲較大。因此,為了減小這種 噪聲影響并精確地確定終點(diǎn)時(shí)刻,可以將紅外吸收光譜數(shù)據(jù)的采集時(shí)間推后,例如推遲到 5s以后,再對(duì)所采集到的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如去噪處理等的處理操作。在步驟230中,根據(jù)下述公式2對(duì)經(jīng)過(guò)步驟220去噪處理的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn) 行均一化處理Dn,= Dn/D*...........................................................
............公式2其中,Dn’表示在t = η時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)均一化處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度;Dn表示t = η時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度;D*表示在均一化處理時(shí)所選取的紅外吸收光譜強(qiáng)度的基準(zhǔn)值。對(duì)紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理是為了避免這樣的問(wèn)題S卩,因FTIR硬件差 別而導(dǎo)致的紅外吸收光譜強(qiáng)度不一致,并最終影響終點(diǎn)時(shí)刻的判定。在實(shí)際應(yīng)用中,例如可以將7s之前的數(shù)據(jù)略去并以7s時(shí)的紅外吸收光譜強(qiáng)度作 為基準(zhǔn),將7s之后每一個(gè)采樣時(shí)刻tn的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)Dn同該基準(zhǔn)值進(jìn)行比較以實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的均一化,也就是說(shuō),公式2中的D*取7s時(shí)的紅外吸收光譜強(qiáng)度數(shù)值,并根據(jù)公式2而 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的均一化,從而減小/消除因FTIR硬件差別而導(dǎo)致的紅外吸收光譜強(qiáng)度的差別。為了直觀地示出被均一化處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情形,可以根 據(jù)步驟230得到的均一化處理后的數(shù)據(jù),繪制出被均一化處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度隨時(shí) 間變化趨勢(shì),如圖4所示。其中,橫坐標(biāo)表示進(jìn)行清洗的時(shí)間,單位為s ;縱坐標(biāo)表示各時(shí)刻 紅外吸收光譜強(qiáng)度相對(duì)于7s時(shí)的比值。在所述步驟240中,根據(jù)經(jīng)去噪處理和/或均一化處理的紅外吸收光譜確定吸收 率的第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn)。所謂第一驟降點(diǎn)指的是隨時(shí)間推移,紅外光譜吸收度第 一次出現(xiàn)急劇下降時(shí)的點(diǎn),也就是圖4所示圖線斜率第一次出現(xiàn)較大轉(zhuǎn)折的那個(gè)點(diǎn)(即A 點(diǎn)),此時(shí),石英窗上的附著物已被部分清除而成眾多島嶼狀,也就是說(shuō),在石英窗上有些區(qū) 域的附著物已被完全清除,而有的地方卻仍然存在,因附著物被部分清除而使得紅外吸收 光譜強(qiáng)度急劇下降,從而形成第一轉(zhuǎn)折點(diǎn)。所謂第二驟降點(diǎn)指的是隨時(shí)間推移,紅外光譜吸 收度第二次出現(xiàn)急劇下降時(shí)的點(diǎn),也就是圖4所示圖線斜率第二次出現(xiàn)較大轉(zhuǎn)折的那個(gè)點(diǎn) (因圖幅原因,第二驟降點(diǎn)在圖4中未示出),此時(shí),石英窗上的附著物(至少是含有Si-O鍵的附著物)已被完全清除,從而使得紅外吸收光譜因再次急劇下降而形成第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在步驟250中,在第一驟降點(diǎn)A所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選 取一個(gè)時(shí)間點(diǎn),并將其作為清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。例如,可以選取圖4中的 tl、t2或t3作為清洗終點(diǎn)時(shí)刻。其中,tl為8. 8s,此時(shí)所對(duì)應(yīng)的紅外光譜吸收度相對(duì)于7s 時(shí)的基準(zhǔn)值下降了 15%;t2為9. 4s,此時(shí)所對(duì)應(yīng)的紅外光譜吸收度相對(duì)于7s時(shí)的基準(zhǔn)值下 降了 26% ;t3為10. Os,此時(shí)所對(duì)應(yīng)的紅外光譜吸收度相對(duì)于7s時(shí)的基準(zhǔn)值下降了 40%。在實(shí)際應(yīng)用中,為了清洗得更為徹底,通常會(huì)選擇靠近第二驟降點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)作為 清洗的終點(diǎn)時(shí)刻。例如,在上述tl、t2或t3三個(gè)時(shí)間點(diǎn)中,優(yōu)選地選擇紅外光譜吸收度下 降40%的時(shí)間點(diǎn)t3(即10. Os)作為清洗終點(diǎn)時(shí)刻。下面以一個(gè)具體實(shí)例來(lái)對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證。
請(qǐng)參閱圖5,其中示出了不同條件下顆粒度的表現(xiàn),S卩,示出了紅外光譜吸收度下 降不同的幅度時(shí)腔室內(nèi)的顆粒數(shù)量變化情況,具體地,隨著干洗時(shí)間逐漸增加,紅外光譜吸 收度的下降幅度逐漸增大,腔室內(nèi)的顆粒數(shù)量也相應(yīng)地逐漸減小。當(dāng)所選清洗終點(diǎn)時(shí)刻 >t3(即10.0s)時(shí),可以得到比較穩(wěn)定且良好的顆粒度表現(xiàn),換言之,當(dāng)紅外光譜吸收度相 對(duì)于7s時(shí)的基準(zhǔn)值下降40%以上時(shí),可以得到比較穩(wěn)定且優(yōu)秀的顆粒度表現(xiàn)。由此可見(jiàn), 對(duì)于圖4所示圖線,選取t3作為終點(diǎn)時(shí)刻是合適的。換言之,干法清洗后腔室內(nèi)顆粒(其 粒徑> 0. 2μπι)的增加數(shù)量可以作為所選終點(diǎn)時(shí)刻是否合適的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然,在實(shí)際應(yīng)用中也可以根據(jù)腔室顆粒度來(lái)確定清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻,也就是 說(shuō),可以根據(jù)實(shí)際情況預(yù)先設(shè)定到達(dá)清洗終點(diǎn)時(shí)刻時(shí)所允許的腔室顆粒數(shù)量,而后根據(jù)圖5 所示穩(wěn)定性試驗(yàn)確定當(dāng)實(shí)際顆粒數(shù)量達(dá)到設(shè)定的顆粒數(shù)量時(shí)所對(duì)應(yīng)的清洗時(shí)間,并將該時(shí) 間作為清洗終點(diǎn)時(shí)刻。需要指出的是,上文以采用含氟的清洗氣體對(duì)含有SiOBr的附著物進(jìn)行干法清洗 為例,對(duì)本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間的確定方法進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,然而本發(fā)明提供的上述 確定方法并不局限于此,而是也可以應(yīng)用于采用其他清洗氣體對(duì)其他成分的附著物進(jìn)行清 洗的過(guò)程,只是需要根據(jù)實(shí)際情況選擇并監(jiān)測(cè)相應(yīng)附著物在不同波數(shù)時(shí)的紅外吸收光譜, 并據(jù)此來(lái)確定其干法清洗時(shí)間。此外,本發(fā)明還提供一種工藝腔室的干法清洗方法,用以對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi) 壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。下面結(jié)合圖6對(duì)工藝腔室的干法清洗方法進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖所示,步驟610中,設(shè)置清洗時(shí)間,該清洗時(shí)間是根據(jù)本發(fā)明提供的上述干法 清洗終點(diǎn)的確定方法而得到的。步驟620,在所述清洗時(shí)間內(nèi),利用包括含氟氣體的清洗氣體對(duì)工藝腔室內(nèi)壁上的 附著物進(jìn)行清潔處理。其中,所述附著物包括有SiOBr。步驟630,利用不含氟的清洗氣體繼續(xù)對(duì)工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。 本步驟中的清洗氣體例如可以是02,以對(duì)步驟620清洗過(guò)程后殘存的C基復(fù)合物進(jìn)一步地 進(jìn)行清除。步驟640,利用吹掃氣體對(duì)所述工藝腔室進(jìn)行吹掃處理。其中,吹掃氣體可以是Ar 等惰性氣體和/或N2等。對(duì)于刻蝕工藝腔室,優(yōu)選地采用Ar作為吹掃氣體。可以理解的是,上述步驟630和640可以根據(jù)實(shí)際需要而確定是否必需,也就是 說(shuō),如果實(shí)際應(yīng)用中僅采用步驟620的清洗過(guò)程即可滿足工藝要求,則可以不必再具有步 驟630和640的清潔處理過(guò)程。
在實(shí)際應(yīng)用中,為了在步驟630中易于啟輝,在上述步驟620和步驟630之間還包 括這樣的步驟即,保持步驟620中的其他工藝條件不變,而將步驟620所采用的含氟清洗 氣體改變?yōu)椴襟E630所采用的不含氟清洗氣體。下面結(jié)合表1詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提供的工藝腔室的干法清洗方法的具體實(shí)例。請(qǐng)參 閱表1,其中示出了本發(fā)明提供的工藝腔室的干法清洗方法的2個(gè)具體實(shí)例及采用傳統(tǒng)干 法清洗方法的一個(gè)對(duì)比例。對(duì)于實(shí)例1和實(shí)例2而言,步驟1中采用含氟的清洗氣體(例如200SCCm的SF6和 30sccm的O2)清洗10s,這個(gè)清洗時(shí)間IOs是基于本發(fā)明提供的前述干法清洗時(shí)間的確定 方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例而得到的,其中,采樣時(shí)間延遲7s,并且以7s時(shí)的紅外吸收光譜作 為基準(zhǔn),并使紅外吸收光譜相對(duì)于此下降40%時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間作為清洗終點(diǎn),也就是以此 作為步驟1中的清洗時(shí)間。表1 由上可知,對(duì)比例步驟1中的清洗氣體流量與實(shí)例1中步驟1的清洗氣體流量相 同,但是前者的清洗時(shí)間為15s,比后者的清洗時(shí)間長(zhǎng),也就是說(shuō),相比于依據(jù)本發(fā)明提供的 方法而確定的清洗時(shí)間,傳統(tǒng)方法中的清洗時(shí)間較長(zhǎng),因而易出現(xiàn)過(guò)刻蝕現(xiàn)象,從而影響工 藝腔室及其內(nèi)的零部件的使用壽命。由此可見(jiàn),本發(fā)明提供的方法能夠提高清洗效率及生 產(chǎn)效率,能夠保護(hù)工藝腔室及其內(nèi)的零部件免受清洗氣體的過(guò)刻蝕的影響,從而提高工藝 腔室及其內(nèi)的零部件的使用壽命。此外,本發(fā)明還提供了一種等離子體處理設(shè)備,其包括工藝腔室,在該工藝腔室的側(cè)壁上或在工藝腔室上方的石英窗上設(shè)置紅外光譜儀。該等離子體處理設(shè)備采用本發(fā)明提 供的上述干法清洗時(shí)間的確定方法,并根據(jù)該方法所確定的清洗時(shí)間對(duì)等離子體工藝腔室 內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。另外,本發(fā)明還提供了這樣一種等離子體處理設(shè)備,其包括工藝腔室,在該工藝腔 室的側(cè)壁上或在工藝腔室上方的石英窗上設(shè)置紅外光譜儀。該等離子體處理設(shè)備采用本發(fā) 明提供的上述干法清洗方法,以對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。作為另一個(gè)技術(shù)方案,本發(fā)明還提供了一種干法清洗時(shí)間的確定裝置,其包括下 述單元清洗單元,用以借助于清洗氣體對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處 理。其中,該清洗氣體包括含氟氣體;該附著物包含SiOBr。紅外光譜儀,用以實(shí)時(shí)測(cè)定所述腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜。該紅外吸 收光譜可以是波數(shù)大致為llOCHAlOiKcnr1)的Si-O的紅外吸收光譜。控制和處理單元,用以根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定所述清洗氣體進(jìn)行清 潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。其中,控制和處理單元具體可以包括驟降點(diǎn)確定子單元,用以根據(jù)所述附著物的 紅外吸收光譜確定吸收率的第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn);終點(diǎn)確定子單元,用以在所述第一 驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選取一個(gè)時(shí)間點(diǎn),并將其作為所述清 洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。在實(shí)際應(yīng)用中,本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間的確定裝置還可以包括數(shù)據(jù)處理單 元,其設(shè)置在紅外光譜儀與控制和處理單元之間,用以對(duì)測(cè)得的紅外吸收光譜進(jìn)行去噪處 理,和/或?qū)?jīng)過(guò)去噪處理的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理,并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸 至控制和處理單元。這樣,所述控制和處理單元根據(jù)經(jīng)去噪處理和/或均一化處理的紅外 吸收光譜確定吸收率的第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn)。至于數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行去噪處理和均一化處理的方法和過(guò)程,類似于前面結(jié)合本 發(fā)明提供的干法清洗終點(diǎn)的確定方法,在此不再贅述。類似于前面結(jié)合干法清洗時(shí)間的確定方法,本發(fā)明提供的干法清洗時(shí)間的確定裝 置中,所述控制和處理單元也可以根據(jù)腔室顆粒數(shù)量的情形而在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間確定所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。當(dāng)然, 控制和處理單元也可以在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間 選擇紅外吸收強(qiáng)度下降40%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn),作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí) 刻。此外,本發(fā)明還提供一種等離子體處理設(shè)備,其包括工藝腔室,在該工藝腔室內(nèi)設(shè) 置有本發(fā)明提供的上述干法清洗時(shí)間確定裝置,并借助于該裝置來(lái)確定對(duì)等離子體工藝腔 室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理的清洗時(shí)間??梢岳斫獾氖?,盡管本發(fā)明前述實(shí)施例中以等離子體處理工藝中的反應(yīng)腔室內(nèi)壁 上的附著物為例對(duì)本發(fā)明提供的方法/裝置和設(shè)備進(jìn)行了描述,但是,本發(fā)明提供的前述 方法/裝置和設(shè)備的應(yīng)用并不局限于此,而是也可以用于其他工藝中的內(nèi)壁清潔處理。還可以理解的是,以上實(shí) 施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí) 施方式,然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下,可以做 出各種變型和改進(jìn),這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,包括下述步驟步驟100,借助于清洗氣體對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理,并利用紅外光譜儀實(shí)時(shí)測(cè)定所述腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜;步驟300,根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,所述步驟300具體包括步驟240,根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定吸收率的第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn); 步驟250,在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選取一個(gè) 時(shí)間點(diǎn),并將其作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,在所述步驟240之前 還包括這樣的步驟步驟220,對(duì)測(cè)得的紅外吸收光譜進(jìn)行去噪處理;和/或 步驟230,對(duì)經(jīng)過(guò)去噪處理的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理;并且 在所述步驟240中,根據(jù)經(jīng)去噪處理和/或均一化處理的紅外吸收光譜確定吸收率的 第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,在所述步驟220中, 根據(jù)下述公式1并利用移動(dòng)平均法對(duì)測(cè)得的紅外吸收光譜進(jìn)行去噪處理公式 1 :Dn = [Dt (n+0) +Dt (n+1) +Dt (n+2) +......+Dt(n+n,)]/(n,+1)其中,Dn表示t = n時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度;Dt(n+n')表示t = n+n'時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的實(shí)際測(cè)量并未經(jīng)去噪處理的紅外吸收光譜強(qiáng)度;n’為大于等于0的整數(shù),并且其上限的取值范圍滿足500 ^n' ^ 1500。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,在所述步驟230中, 根據(jù)下述公式2對(duì)紅外吸收光譜進(jìn)行均一化處理公式 2 :Dn,= Dn/D*其中,Dn’表示在t = n時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)均一化處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度; Dn表示t = n時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的經(jīng)去噪處理后的紅外吸收光譜強(qiáng)度; D*表示在均一化處理時(shí)所選取的紅外吸收光譜強(qiáng)度的基準(zhǔn)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,在所述步驟250中, 根據(jù)腔室內(nèi)的顆粒數(shù)量而在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之 間確定所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,所述附著物包括 SiOBr,所述清洗氣體包括含氟氣體;所述紅外吸收光譜包括波數(shù)大致在llOO+Z-lOCKcnT1) 范圍內(nèi)的Si-0的紅外吸收光譜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的干法清洗時(shí)間的確定方法,其特征在于,在所述步驟250中, 在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選擇紅外吸收強(qiáng)度下降 40%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn),并將其作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。
9.一種工藝腔室的干法清洗方法,用以對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理,其特征在于,包括下述步驟步驟10,根據(jù)采用權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的方法而確定的時(shí)間設(shè)置清洗時(shí)間;步驟20,在所述清洗時(shí)間內(nèi),利用清洗氣體對(duì)工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的干法清洗方法,其特征在于,在所述步驟20之后還包括步驟 40 即,利用吹掃氣體對(duì)所述工藝腔室進(jìn)行吹掃處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的干法清洗方法,其特征在于,所述附著物包括SiOBr,所述清 洗氣體包括含氟氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的干法清洗方法,其特征在于,在所述步驟20和步驟40之 間還包括步驟30 即,利用不含氟的清洗氣體繼續(xù)對(duì)工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處 理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的干法清洗方法,其特征在于,在所述步驟20和步驟30之間 還包括這樣的步驟即,保持步驟20中的其他工藝條件不變,而將步驟20所采用的含氟清 洗氣體改變?yōu)椴襟E30所采用的不含氟清洗氣體,以便在步驟30中易于啟輝。
14.一種等離子體處理設(shè)備,包括工藝腔室,其特征在于,在工藝腔室的側(cè)壁上或在工 藝腔室上方的石英窗上設(shè)置紅外光譜儀,并采用權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的干法清洗 時(shí)間的確定方法來(lái)確定對(duì)所述工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理的清洗時(shí)間。
15.一種等離子體處理設(shè)備,包括工藝腔室,其特征在于,在工藝腔室的側(cè)壁上或在工 藝腔室上方的石英窗上設(shè)置紅外光譜儀,并采用權(quán)利要求9-13中任意一項(xiàng)所述的干法清 洗方法來(lái)對(duì)所述工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理。
16.一種干法清洗時(shí)間的確定裝置,其特征在于,包括清洗單元,用以借助于清洗氣體對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理;紅外光譜儀,其設(shè)置在所述工藝腔室的側(cè)壁上或在工藝腔室上方的石英窗上,用以實(shí) 時(shí)測(cè)定所述腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜;控制和處理單元,用以根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定吸收率的第一驟降點(diǎn)和第 二驟降點(diǎn),并在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選取一個(gè)時(shí) 間點(diǎn),并將其作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的干法清洗時(shí)間的確定裝置,其特征在于,還包括數(shù)據(jù)處理 單元,其設(shè)置在紅外光譜儀與控制和處理單元之間,用以對(duì)測(cè)得的紅外吸收光譜進(jìn)行去噪 處理,和/或?qū)?jīng)過(guò)去噪處理的紅外吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行均一化處理,并將處理后的數(shù)據(jù)傳 輸至控制和處理單元;相應(yīng)地,所述控制和處理單元根據(jù)經(jīng)去噪處理和/或均一化處理的 紅外吸收光譜確定吸收率的第一驟降點(diǎn)和第二驟降點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的干法清洗時(shí)間的確定裝置,其特征在于,所述附著物包括 SiOBr,所述清洗氣體包括含氟氣體;所述紅外吸收光譜包括波數(shù)大致在llOO+Z-lOCKcnT1) 范圍內(nèi)的Si-0的紅外吸收光譜。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的干法清洗時(shí)間的確定裝置,其特征在于,所述控制和處理 單元在所述第一驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻與第二驟降點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻之間選擇紅外吸收強(qiáng)度 下降40%所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn),作為所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。
20.一種等離子體處理設(shè)備,包括工藝腔室,其特征在于,其設(shè)置有權(quán)利要求16-19中 任意一項(xiàng)所述的干法清洗時(shí)間的確定裝置,并借助于該裝置來(lái)確定對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理的清洗時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種干法清洗時(shí)間的確定方法,其包括步驟100,借助于清洗氣體對(duì)等離子體工藝腔室內(nèi)壁上的附著物進(jìn)行清潔處理,并利用紅外光譜儀實(shí)時(shí)測(cè)定所述腔室內(nèi)壁上的附著物的紅外吸收光譜;步驟300,根據(jù)所述附著物的紅外吸收光譜確定所述清洗氣體進(jìn)行清潔處理的終點(diǎn)時(shí)刻。本發(fā)明還提供一種工藝腔室的干法清洗方法以及應(yīng)用上述方法的等離子體處理設(shè)備。此外,本發(fā)明還提供一種干法清洗時(shí)間的確定裝置,以及應(yīng)用該裝置的離子體處理設(shè)備。本發(fā)明提供的上述方法/裝置及設(shè)備能夠較為精確地確定對(duì)工藝腔室進(jìn)行干法清洗時(shí)的終點(diǎn),從而提高工藝生產(chǎn)效率,并延長(zhǎng)工藝腔室及其內(nèi)部的部件的使用壽命。
文檔編號(hào)B08B5/02GK101859689SQ20091008145
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者白志民 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司