等離子體處理裝置的清潔方法
【專利摘要】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.在基片制程之后，在腔室表面沉積不含氟的聚合物層；b.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。本發(fā)明提供了一種安全可靠有效的等離子體腔室清潔方法，并且能夠提高靜電夾盤壽命，節(jié)省成本。
【專利說明】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]以等離子體刻蝕腔室為例，在等離子體刻蝕基片過程中，為了去除刻蝕過程中在腔體側(cè)壁沉積的聚合物雜質(zhì)，減少腔室內(nèi)顆粒污染(particle)的生成，維持穩(wěn)定的腔體刻蝕條件，現(xiàn)有技術(shù)一般要在對(duì)基片進(jìn)行制程的間隙通入氧氣進(jìn)行腔室的清潔制程(dryclean)。然而,在通入氧氣進(jìn)行清潔制程的同時(shí),會(huì)釋放高活性的F活性粒子(radical)，這些F活性粒子會(huì)腐蝕靜電夾盤的表面，同時(shí)氧氣的等離子體中的帶正電荷的氧離子(positive oxygen 1n)會(huì)轟擊靜電夾盤的表面,造成靜電夾盤表面的物理?yè)p傷。上述清潔制程帶來的對(duì)靜電夾盤的物理和/或化學(xué)損傷會(huì)大大縮短靜電夾盤的壽命。
[0004]因此，業(yè)內(nèi)需要一種安全可靠有效的等離子體腔室清潔方法，并能夠提高靜電夾盤壽命,節(jié)省成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)【背景技術(shù)】中的上述問題，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:
[0007]a.在基片制程之后，在腔室表面沉積不含氟的聚合物層；
[0008]b.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。
[0009]進(jìn)一步地，所述清潔氣體包括02，02與N2或Ar的混合氣體。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟a還包括如下步驟:在基片制程之后，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。
[0011]進(jìn)一步地，在靜電夾盤表面沉積的不含氟的聚合物層厚度大于腔體側(cè)壁和上電極的不含氟的聚合物層厚度。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟b還包括如下步驟:往腔室中通入清潔氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，首先清除腔體側(cè)壁和上電極的不含氟的聚合物層，再清除靜電夾盤上表面的不含氟的聚合物層。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一氣體為C0S/N2，C0/H2, C0/NH3, CH4, C2H2, C2H4, C2H6, C3H6,C3H8, C4H10。
[0014]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。
[0015]進(jìn)一步地，當(dāng)所述第一氣體為C2H4時(shí)，腔室內(nèi)壓力值為500mt，C2H4的流量為250sccm，射頻功率為750W和60Mhz，執(zhí)行時(shí)間的取值范圍為8到15秒。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟b的執(zhí)行時(shí)間為20?25秒。
[0017]進(jìn)一步地，所述不含氟的聚合物層的厚度由終點(diǎn)檢測(cè)的方法來控制。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟b之后還包括如下步驟c:將清潔冗余用真空泵抽出腔室。
[0019]進(jìn)一步地，在所述步驟c之后還包括如下步驟d:將基片傳輸入所述腔室，并對(duì)基片進(jìn)行制程。
[0020]進(jìn)一步地，在所述步驟a之前還包括:對(duì)基片執(zhí)行制程的步驟。
[0021]本發(fā)明提供了一種安全可靠有效的等離子體腔室清潔方法，并且能夠提高靜電夾盤壽命,節(jié)省成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理腔室的靜電夾盤被聚合物雜質(zhì)損壞的示意圖；
[0024]圖3a?3c是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的清潔方法的步驟示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。
[0026]本發(fā)明利用等離子體處理腔室來執(zhí)行整個(gè)清潔過程，包括但不限于CVD腔室、刻蝕腔室等，本文首先對(duì)等離子體處理腔室的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行說明。
[0027]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，處理腔體基本上為柱形，且處理腔體側(cè)壁102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，用以在處理過程中將用過的反應(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。
[0028]參見圖2，圖2是現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理腔室的靜電夾盤被聚合物雜質(zhì)損壞的示意圖。前已述及，在利用等離子體處理腔室100’對(duì)基片W執(zhí)行制程(例如刻蝕或者沉積)過程中，為了去除制程過程中在腔體側(cè)壁102’沉積的聚合物雜質(zhì)，減少腔室內(nèi)顆粒污染(particle)的生成，維持穩(wěn)定的腔體制程條件，現(xiàn)有技術(shù)一般要在對(duì)基片W進(jìn)行制程之后通入氧氣進(jìn)行腔室的清潔制程(dry clean)。然而,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,現(xiàn)有技術(shù)在通入氧氣進(jìn)行清潔制程的同時(shí)，會(huì)釋放高活性的F活性粒子b，這些F活性粒子b會(huì)腐蝕靜電夾盤106’的表面，同時(shí)氧氣等離子體中的帶正電荷的氧離子a會(huì)轟擊靜電夾盤的表面，造成靜電夾盤表面的物理?yè)p傷。上述清潔制程帶來的對(duì)靜電夾盤的物理和/或化學(xué)損傷會(huì)大大縮短靜電夾盤的壽命。
[0029]等離子體處理腔室在執(zhí)行制程之后容易在腔室內(nèi)部粘附含碳氟聚合物的雜質(zhì)，例如上電極、側(cè)壁等。圖3a是等離子體處理腔室的腔室內(nèi)部具有聚合物雜質(zhì)的示意圖，如圖3a所示，基片W在等離子體處理腔室100內(nèi)執(zhí)行制程時(shí)，靜電夾盤106表面由于夾持著基片，因此碳氟聚合物m主要沉積腔室內(nèi)部的上電極109和腔體側(cè)壁102上，而靜電夾盤106表面因?yàn)榛琖的覆蓋而不會(huì)沉積碳氟聚合物m。
[0030]本發(fā)明提供了一種用于等離子體處理裝置的清潔方法，其中，所述清潔方法包括如下步驟。圖3a?3c是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的清潔方法的步驟示意圖，下面結(jié)合附圖3a?3c對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0031]首先執(zhí)行步驟a，參見附圖3b，在基片制程之后，將基片傳輸出腔室內(nèi)部，并在腔室表面沉積不含氟的聚合物層η。具體地，首先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η。由于上電極109溫度比下電極溫度高，例如，上電極溫度一般大于60°C時(shí)，下電極溫度一般小于50°C。因此,不含氟的聚合物層η在上下電極沉積的速率不一樣，在相同制程條件下，在上電極沉積的不含氟的聚合物層η少，而在下電極上的靜電夾盤106表面沉積的不含氟的聚合物層η多。因此，在靜電夾盤106表面沉積的不含氟的聚合物層η的厚度大于腔體側(cè)壁和上電極109的不含氟的聚合物層η的厚度。
[0032]需要說明的是，若沉積含氟的防腐蝕層于靜電夾盤106上，由于靜電夾盤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106表面，使得其粗糙度發(fā)生變化，從而給整個(gè)制程帶來影響，尤其影響了基片制程的均一性。基于上述考慮，本發(fā)明利用不含氟的聚合物層作為防腐蝕層。
[0033]然后執(zhí)行步驟b，參見附圖3c，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。具體地，往腔室中通入清潔氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體。由于在靜電夾盤106表面沉積的不含氟的聚合物層η的厚度大于腔體側(cè)壁和上電極109的不含氟的聚合物層η的厚度，因此首先清除腔體側(cè)壁102和上電極109的不含氟的聚合物層η,再清除靜電夾盤106上表面的不含氟的聚合物層η。因此,靜電夾盤106表面可以被不含氟的聚合物層η保護(hù)，進(jìn)一步免受氟的活性粒子的化學(xué)腐蝕及氧離子的物理轟擊。
[0034]最后，清除靜電夾盤106表面的不含氟的聚合物層η，并且以終點(diǎn)控制裝置及方法控制去除的時(shí)間，以確保靜電夾盤106表面的清潔和最短的靜電夾盤曝露于清潔制程環(huán)境中的時(shí)間。
[0035]綜上，本發(fā)明提供的等離子體處理腔室的清潔方法能夠有效避免靜電夾盤受氟的活性粒子的化學(xué)腐蝕及氧離子的物理轟擊，大大延長(zhǎng)靜電夾盤的壽命，節(jié)省了成本。
[0036]進(jìn)一步地，所述清潔氣體包括02，O2與N2或Ar的混合氣體。
[0037]進(jìn)一步地，所述第一氣體為C0S/N2，C0/H2，C0/NH3, CH4，C2H2, C2H4, C2H6, C3H6,
C4H10O
[0038]可選地，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。
[0039]根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)所述第一氣體為C2H4時(shí)，腔室內(nèi)壓力值為500mt，C2H4的流量為250SCCm，射頻功率為750W和60Mhz，執(zhí)行時(shí)間的取值范圍為8到15秒。
[0040]進(jìn)一步地，所述步驟b的執(zhí)行時(shí)間為20?25秒。在本實(shí)施例中，上電極和腔體側(cè)壁的不含氟的聚合物層被清除掉用的時(shí)間為12秒左右，而靜電夾盤上的不含氟的聚合物層去除時(shí)間為20秒，此外還要加上過清潔(over clean) 5秒的時(shí)間。
[0041]具體地，所述不含氟的聚合物層的厚度由終點(diǎn)檢測(cè)(endpoint detect)的裝置和方法來控制。至于終點(diǎn)檢測(cè)的方法和裝置在現(xiàn)有技術(shù)中已有成熟的技術(shù)支持，為簡(jiǎn)明起見，再次不再贅述。
[0042]進(jìn)一步地，所述步驟b之后還包括如下步驟c:將清潔冗余用真空泵抽出腔室。
[0043]進(jìn)一步地，在所述步驟c之后還包括如下步驟d:將基片傳輸入所述腔室，并對(duì)基片進(jìn)行制程。
[0044]進(jìn)一步地，在所述步驟a之前還包括:對(duì)基片執(zhí)行制程的步驟。
[0045]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(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.在基片制程之后，在腔室表面沉積不含氟的聚合物層； b.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，所述清潔氣體包括02，O2與N2或Ar的混合氣體。
3.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:在基片制程之后，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。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的清潔方法，其特征在于，在靜電夾盤表面沉積的不含氟的聚合物層厚度大于腔體側(cè)壁和上電極的不含氟的聚合物層厚度。
5.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b還包括如下步驟:往腔室中通入清潔氣體，并連接射頻能量產(chǎn)生等離子體，首先清除腔體側(cè)壁和上電極的不含氟的聚合物層，再清除靜電夾盤上表面的不含氟的聚合物層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3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
7.根據(jù)權(quán)利要求6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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的清潔方法，其特征在于，當(dāng)所述第一氣體為C2H4時(shí)，腔室內(nèi)壓力值為500mt，C2H4的流量為250sccm，射頻功率為750W和60Mhz，執(zhí)行時(shí)間的取值范圍為8到15秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，所述步驟b的執(zhí)行時(shí)間為20?25秒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的清潔方法，其特征在于，所述不含氟的聚合物層的厚度由終點(diǎn)檢測(cè)的方法來控制。
11.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b之后還包括如下步驟C:將清潔冗余用真空泵抽出腔室。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的清潔方法，其特征在于，在所述步驟c之后還包括如下步驟d:將基片傳輸入所述腔室，并對(duì)基片進(jìn)行制程。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔方法，其特征在于，在所述步驟a之前還包括:對(duì)基片執(zhí)行制程的步驟。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK104282519SQ201310294705
【公開日】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