等離子體處理裝置的清潔方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種等離子體處理裝置的清潔方法，其中，所述等離子體處理裝置包括一腔室，基片放置于腔室之中進(jìn)行制程，其中，所述清潔方法包括如下步驟：a.在基片制程之前，在所述腔室表面沉積不含氟的聚合物層；b.執(zhí)行基片制程，然后將基片移除出腔室以外；c.往腔室中通入清潔氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，以對(duì)腔室內(nèi)部進(jìn)行清潔。同時(shí)，由于不含氟的聚合物層的保護(hù)作用，基片制程過(guò)程中和清潔過(guò)程中對(duì)強(qiáng)勢(shì)組件造成的腐蝕被大大降低，因此強(qiáng)勢(shì)組件的使用壽命大大延長(zhǎng)，降低了成本。
【專利說(shuō)明】等離子體處理裝置的清潔方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理裝置的清潔方法。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子處理裝置利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣體，然后再對(duì)該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來(lái)激發(fā)和維持等離子體，以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對(duì)半導(dǎo)體基片和等離子平板進(jìn)行加工。
[0003]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體元器件越來(lái)越小。以等離子體刻蝕處理裝置為例，特征尺寸也越來(lái)越小，其從0.1111111逐步發(fā)展到40111]1甚至16111]1。與此同時(shí),業(yè)內(nèi)對(duì)等離子體刻蝕處理裝置腔體的金屬污染(metal contaminat1n)要求和限制越來(lái)越高。這是由于等離子體刻蝕處理裝置腔體的金屬污染會(huì)影響元器件的電學(xué)性能。另一方面，等離子體刻蝕處理裝置的硬件設(shè)計(jì)(hardware design)很難避免含金屬的部件,例如上電極的加熱裝置(heater)和使用的金屬螺絲等都是由金屬材料制成的。此外，等離子體刻蝕處理裝置中的一些高分子密封環(huán)(Ο-ring)或石英材料中也會(huì)有金屬的雜質(zhì)。這些含金屬的組件在基片制程過(guò)程中，在等離子體的環(huán)境下，可能給腔室內(nèi)部帶來(lái)金屬污染。
[0004]傳統(tǒng)的等離子體處理裝置的清潔方法是通入清潔氣體并點(diǎn)燃等離子體來(lái)清潔反應(yīng)腔體，從而減少聚合物雜質(zhì)導(dǎo)致的顆粒污染(particle)，以此維持穩(wěn)定的腔室內(nèi)部環(huán)境。然而，工程師經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行傳統(tǒng)腔室清潔方法時(shí)，腔室中靜電夾盤(pán)的表面陶瓷層中的金屬會(huì)被離子濺射出來(lái)從而成為金屬污染的來(lái)源，并且而腔室上部表面的一些被聚合物雜質(zhì)包裹的金屬也可能落在基片表面導(dǎo)致基片破損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)【背景技術(shù)】中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種等離子體處理裝置的清潔方法。
[0006]本發(fā)明第一方面提供了一種用于等離子體處理裝置的清潔方法，其中，所述等離子體處理裝置包括一腔室，基片放置于腔室之中進(jìn)行制程，其中，所述清潔方法包括如下步驟:a.在基片制程之前，在所述腔室表面沉積不含氟的聚合物層；b.執(zhí)行基片制程，然后將基片移除出腔室以外；c.往腔室中通入清潔氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，以對(duì)腔室內(nèi)部進(jìn)行清潔。
[0007]進(jìn)一步地，所述步驟a還包括如下步驟:在基片制程之前，在靜電夾盤(pán)上沉積不含氟的聚合物層。
[0008]進(jìn)一步地,所述清潔氣體為O2,或者O2與N2或Ar的混合氣體。
[0009]進(jìn)一步地，所述步驟a還包括如下步驟:在制程之前，往腔室中通入第一氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，以在所述腔室表面沉積不含氟的聚合物層。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一氣體為C0S/N2，C0/H2，C0/NH3, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, C3H6,^3?, C4H10O
[0011]進(jìn)一步地，所述第一氣體與N2和/或NH3混合調(diào)節(jié)不含氟的聚合物層的濃度。
[0012]進(jìn)一步地，所述射頻能量為60MHZ，所述步驟a的執(zhí)行時(shí)間為15秒至40秒。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟c的執(zhí)行時(shí)間為15秒至30秒。
[0014]進(jìn)一步地，所述聚合物層的厚度為10nm到300nm。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟c之后還包括如下步驟d:將清潔冗余用真空泵抽出腔室。
[0016]進(jìn)一步地，在所述步驟d之后還包括如下步驟e:將基片傳輸入所述腔室，并對(duì)基片進(jìn)行制程。
[0017]本發(fā)明提供的清潔方法能夠放置腔室內(nèi)部的金屬污染。同時(shí)，由于不含氟的聚合物層的保護(hù)作用，基片制程過(guò)程中和清潔過(guò)程中對(duì)強(qiáng)勢(shì)組件造成的腐蝕被大大降低，因此強(qiáng)勢(shì)組件的使用壽命大大延長(zhǎng)，降低了成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0020]圖1是等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，其典型地為等離子體刻蝕腔室。等離子體處理腔室100具有一個(gè)處理腔體102，處理腔體102基本上為柱形，且處理腔體側(cè)壁基本上垂直，處理腔體102內(nèi)具有相互平行設(shè)置的上電極109和下電極。通常，在上電極109與下電極之間的區(qū)域?yàn)樘幚韰^(qū)域P，該區(qū)域P將形成高頻能量以點(diǎn)燃和維持等離子體。在靜電夾盤(pán)106上方放置待要加工的基片W，該基片W可以是待要刻蝕或加工的半導(dǎo)體基片或者待要加工成平板顯示器的玻璃平板。其中，所述靜電夾盤(pán)106用于夾持基片W。反應(yīng)氣體從氣體源103中被輸入至處理腔體102內(nèi)，一個(gè)或多個(gè)射頻電源104可以被單獨(dú)地施加在下電極上或同時(shí)被分別地施加在上電極109與下電極上，用以將射頻功率輸送到下電極上或上電極109與下電極上,從而在處理腔體102內(nèi)部產(chǎn)生大的電場(chǎng)。大多數(shù)電場(chǎng)線被包含在上電極109和下電極之間的處理區(qū)域P內(nèi)，此電場(chǎng)對(duì)少量存在于處理腔體102內(nèi)部的電子進(jìn)行加速，使之與輸入的反應(yīng)氣體的氣體分子碰撞。這些碰撞導(dǎo)致反應(yīng)氣體的離子化和等離子體的激發(fā)，從而在處理腔體102內(nèi)產(chǎn)生等離子體。反應(yīng)氣體的中性氣體分子在經(jīng)受這些強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)失去了電子，留下帶正電的離子。帶正電的離子向著下電極方向加速，與被處理的基片中的中性物質(zhì)結(jié)合，激發(fā)基片加工，即刻蝕、淀積等。在等離子體處理腔室100的合適的某個(gè)位置處設(shè)置有排氣區(qū)域，排氣區(qū)域與外置的排氣裝置(例如真空泵泵105)相連接，用以在處理過(guò)程中將用過(guò)的反應(yīng)氣體及副產(chǎn)品氣體抽出腔室。其中，等離子體約束環(huán)107用于將等離子體約束于處理區(qū)域P內(nèi)，而108指代的是等離子體約束環(huán)107的接地端。
[0021]本發(fā)明第一方面提供了一種用于等離子體處理裝置100的清潔方法，其中，所述清潔方法包括如下步驟:
[0022]首先執(zhí)行步驟SI，在基片W制程之前，在所述腔室100表面沉積不含氟的聚合物層。在本實(shí)施例中，在靜電夾盤(pán)106上沉積聚合物層。其中,聚合物層能防止靜電夾盤(pán)106在后續(xù)的清潔步驟中被侵蝕。
[0023]若沉積含氟的防腐蝕層于靜電夾盤(pán)106上，由于靜電夾盤(pán)106的表面是陶瓷層以及氧化鋁或氧化硅，氟的活性粒子會(huì)侵蝕靜電夾盤(pán)106表面，使得其粗糙度發(fā)生變化，從而給整個(gè)制程帶來(lái)影響，尤其影響了基片制程的均一性?；谏鲜隹紤]，本發(fā)明利用不含氟的聚合物層作為防腐蝕層。
[0024]然后執(zhí)行步驟S2，將基片通過(guò)基片輸入口傳送如腔室內(nèi)部，并放置于靜電夾盤(pán)106之上，然后輸入制程氣體通入射頻能量產(chǎn)生等離子體，進(jìn)行基片制程，制程執(zhí)行完畢以后將基片移除出腔室以外。
[0025]最后執(zhí)行步驟S3，往腔室中通入清潔氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生清潔用的等離子體，以對(duì)腔室內(nèi)部進(jìn)行清潔，包括將靜電夾盤(pán)106上的不含氟的聚合物層一并去除。
[0026]進(jìn)一步地,所述清潔氣體包括氧氣。
[0027]典型地，在制程之前，往腔室中通入第一氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，以在所述腔室表面沉積不含氟的聚合物。
[0028]進(jìn)一步地，所述第一氣體為C0S/N2，C0/H2，C0/NH3, CH4，C2H2, C2H4, C2H6, C3H6,C3H8, C4H100可選地，所述第一氣體還可以N2和/或NH3混合調(diào)節(jié)不含氟的聚合物層的濃度。
[0029]進(jìn)一步地,所述清潔氣體為O2或者O2與N2或Ar的混合氣體。
[0030]其中，在優(yōu)選實(shí)施例中，執(zhí)行步驟SI的工藝條件為:第一氣體典型地為C2H4，腔室壓力為500mt，所述射頻能量為60MHZ、750W，所述步驟SI的執(zhí)行時(shí)間為15秒至40秒。其中，所述不含氟聚合物的厚度為10nm到300nm。
[0031]其中，在優(yōu)選實(shí)施例中，執(zhí)行步驟S3的工藝條件為:所述射頻能量為25Mhz?120Mhz, 100?800W，腔室壓力為10mt?900mt，執(zhí)行時(shí)間為15秒至30秒。
[0032]進(jìn)一步地，所述步驟S3之后還包括如下步驟S4:將清潔冗余用真空泵105抽出腔室。
[0033]進(jìn)一步地，在所述步驟S4之后還包括如下步驟S5:將基片傳輸入所述腔室，并對(duì)基片進(jìn)行制程。
[0034]此外，當(dāng)基片制程結(jié)束以后需要去除光刻膠時(shí)，首先時(shí)間上要保證光刻膠的完全去除，同時(shí)腔室側(cè)壁沉積的不含氟聚合物不會(huì)被一并去掉，或剛剛達(dá)到制程終點(diǎn)(例如刻蝕終點(diǎn))，即保證腔室側(cè)壁不會(huì)暴露在清潔氣體產(chǎn)生的等離子體中。因此，不含氟的聚合物層的沉積量要達(dá)到一定的厚度。即如果光刻膠的厚度為a，光刻膠層的刻蝕速率為b，不含氟的聚合物層的刻蝕速率為C，如果假設(shè)光刻膠層被完全去除，則不含氟的聚合物層沉積的厚度應(yīng)該為大于或等于2ac/b。
[0035]當(dāng)基片制程后不需要去除光刻膠時(shí)，只需保證基片制程過(guò)程中不會(huì)刻蝕掉不含氟的聚合物層即可。
[0036]本發(fā)明通過(guò)基片有效避免等離子體處理腔室內(nèi)部金屬污染的問(wèn)題。由于執(zhí)行基片制程時(shí)腔室側(cè)壁由不含氟的聚合物層覆蓋，因此金屬污染大大降低。同時(shí)，由于不含氟的聚合物層的保護(hù)作用，基片制程過(guò)程中和清潔過(guò)程中對(duì)強(qiáng)勢(shì)組件造成的腐蝕被大大降低，因此強(qiáng)勢(shì)組件的使用壽命大大延長(zhǎng)，降低了成本。
[0037]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于等離子體處理裝置的清潔方法，其中，所述等離子體處理裝置包括一腔室，基片放置于腔室之中進(jìn)行制程，其中，所述清潔方法包括如下步驟: a.在基片制程之前，在所述腔室表面沉積不含氟的聚合物層； b.執(zhí)行基片制程，然后將基片移除出腔室以外； c.往腔室中通入清潔氣體,并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，以對(duì)腔室內(nèi)部進(jìn)行清潔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，所述步驟a還包括如下步驟:在基片制程之前，在靜電夾盤(pán)上沉積不含氟的聚合物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，所述清潔氣體包括02，O2與N2或Ar的混合氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，所述步驟a還包括如下步驟:在制程之前，往腔室中通入第一氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，以在所述腔室表面沉積不含氟的聚合物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的清潔方法，其特征在于，所述第一氣體為C0S/N2，C0/H2,CO/NH3, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4H100
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的清潔方法，其特征在于，所述第一氣體與N2和/或NH3混合調(diào)節(jié)不含氟的聚合物層的濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的清潔方法，其特征在于，所述射頻能量為60MHZ，所述步驟a的執(zhí)行時(shí)間為15秒至40秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，所述步驟c的執(zhí)行時(shí)間為15秒至30秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，所述聚合物層的厚度為10nm到300nmo
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，所述步驟C之后還包括如下步驟d:將清潔冗余用真空泵抽出腔室。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的清潔方法，其特征在于，在所述步驟d之后還包括如下步驟e:將基片傳輸入所述腔室，并對(duì)基片進(jìn)行制程。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK104282518SQ201310294419
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】王兆祥, 蘇興才 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司