一種反應(yīng)腔室及其清洗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種反應(yīng)腔室及其清洗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路關(guān)鍵尺寸的減小，傳統(tǒng)的濕法刻蝕已經(jīng)不能滿足半導(dǎo)體生產(chǎn)的需求，因此基于等離子技術(shù)的干法刻蝕設(shè)備成為半導(dǎo)體生產(chǎn)線的主流配置。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述反應(yīng)腔室包括腔體100和承載裝置101，所述腔體100內(nèi)設(shè)置有腔室，所述腔室通過(guò)內(nèi)襯102隔離成上部腔室110和下部腔室120，所述上部腔室I1維持等離子體放電并對(duì)基片進(jìn)行加工處理，所述下部腔室120無(wú)等離子體環(huán)境只對(duì)反應(yīng)殘氣進(jìn)行抽取處理。
[0003]所述上部腔室110的頂部設(shè)置有第二介質(zhì)窗103，所述第二介質(zhì)窗103的中部設(shè)置有氣孔105，反應(yīng)氣體通過(guò)氣孔105進(jìn)入反應(yīng)腔室。所述第二介質(zhì)窗103上設(shè)置有第二線圈104，所述第二線圈104向所述上部腔室110施加射頻能量，反應(yīng)氣體在射頻能量的激勵(lì)下產(chǎn)生等離子體，對(duì)放置于承載裝置101上的基片進(jìn)行加工處理。反應(yīng)殘氣和氣態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)內(nèi)襯102上的縫隙進(jìn)入下部腔室120，最終由分子泵(圖中未示出)經(jīng)抽氣口 106排出O
[0004]為了使集成電路的運(yùn)行速度更快，功耗更小，半導(dǎo)體芯片的密度不斷增加，關(guān)鍵尺寸持續(xù)減小，因此對(duì)顆粒污染的容忍度也越來(lái)越小。同時(shí)為了在小尺寸下獲得具有較高深寬比的垂直側(cè)壁，就需要采用各向異性的刻蝕技術(shù)。各向刻蝕是指垂直刻蝕速度與橫向刻蝕速度的比率，各向刻蝕異性即指垂直刻蝕速度必須遠(yuǎn)大于橫向刻蝕速度。各向異性刻蝕通常是利用側(cè)壁鈍化技術(shù)來(lái)完成的，這種技術(shù)在刻蝕過(guò)程中將一種能夠形成聚合物的物質(zhì)(通常為碳氟化合物，例如CF4, CHF3, CH2F2)通入反應(yīng)腔室，在刻蝕過(guò)程中形成的聚合物最好沉積在被刻蝕結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上，從而降低基片的橫向刻蝕程度，提高刻蝕的各向異性。但是，在刻蝕過(guò)程中，沉積物也可能形成于暴露在等離子體下的反應(yīng)腔室的各個(gè)部件的內(nèi)部表面上，例如圖1所示的下部腔室120、第二介質(zhì)窗103、內(nèi)襯102、承載裝置101的內(nèi)壁上。隨著時(shí)間的推移，這些沉積物可能會(huì)剝落或脫落，當(dāng)這些沉積物與正在加工的基片接觸時(shí)就可能形成污染，進(jìn)而影響基片的良率。
[0005]為減少沉積物對(duì)基片良率的影響，通常使用的方法是對(duì)反應(yīng)腔室進(jìn)行周期性的維護(hù)，包括反應(yīng)腔室清洗和反應(yīng)腔室內(nèi)各個(gè)部件的更換。然而，進(jìn)行反應(yīng)腔室清洗和各個(gè)部件的更換均需要一定的維護(hù)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間，這樣就降低了機(jī)臺(tái)正常的運(yùn)行時(shí)間，增加了運(yùn)營(yíng)成本。
[0006]為解決上述問(wèn)題，中國(guó)專利CN1489641A公開(kāi)了一種降低顆粒污染水平的方法，對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)的部件，例如圖1所示的下部腔室120、第二介質(zhì)窗103、內(nèi)襯102、承載裝置101，設(shè)置多個(gè)等離子裸露表面，將一層涂層材料，例如陶瓷或高溫聚合物，通過(guò)等離子作用噴涂到上述裸露表面上，并且形成一定的粗糙度特性。所述粗糙涂層對(duì)沉積物具有良好的附著性，降低了沉積物從反應(yīng)腔室內(nèi)壁上剝落或脫落的可能性，減少了反應(yīng)腔室清洗和反應(yīng)腔室內(nèi)各個(gè)部件更換的頻率，從而降低了運(yùn)營(yíng)成本。然而，上述方法只是增加了沉積物在腔室內(nèi)壁上的粘附性，并沒(méi)有減少沉積物的總量。當(dāng)沉積物持續(xù)增加時(shí)，同樣可能從反應(yīng)腔室內(nèi)壁上剝落或脫落，并污染基片，因此上述技術(shù)方案對(duì)反應(yīng)腔室周期性維護(hù)的頻率改善有限。
[0007]美國(guó)專利US2006/0130873A1公開(kāi)了一種反應(yīng)腔室的清洗方法，在每個(gè)基片工藝步驟之間插入干法清洗步驟，使得每次工藝開(kāi)始之前，腔壁的沉積物能夠得到較為完全的清除，從而減少反應(yīng)腔室內(nèi)沉積物的總量。目前最常用的干法清洗方法是無(wú)需擋片參與的清洗過(guò)程，這可以使得清洗步驟能夠在基片傳輸?shù)倪^(guò)程中完成，避免影響到生產(chǎn)能力。因此，上述方法能夠有效改善工藝穩(wěn)定性和清洗間隔平均時(shí)間(Mean Time Between Clean,MTBC)。
[0008]上述方法可以有效清除粘附在反應(yīng)腔室內(nèi)各個(gè)部件表面的沉積物，但是由于內(nèi)襯的阻擋作用，等離子體無(wú)法到達(dá)下部腔室，因此粘附在下部腔室內(nèi)壁的沉積物無(wú)法得到有效的清洗。而粘附在下部腔室內(nèi)壁的沉積物脫落后，同樣可能污染基片進(jìn)而影響基片的良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔室及其清洗方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中粘附在下部腔室內(nèi)壁的沉積物無(wú)法得到有效清洗的技術(shù)問(wèn)題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種反應(yīng)腔室。所述反應(yīng)腔室包括腔體、承載裝置、第一介質(zhì)窗和第一線圈，所述腔體內(nèi)設(shè)置有腔室，所述腔室通過(guò)內(nèi)襯隔離成上部腔室和下部腔室，所述承載裝置設(shè)置在所述腔室內(nèi)，所述第一介質(zhì)窗位于所述下部腔室內(nèi)，而且所述第一介質(zhì)窗與所述承載裝置相對(duì)設(shè)置，所述承載裝置與所述第一介質(zhì)窗形成封閉空間，所述第一線圈設(shè)置于所述封閉空間內(nèi)；所述承載裝置用于承載基片；所述第一線圈用于向所述下部腔室施加射頻能量；所述第一介質(zhì)窗用于將所述射頻能量耦合至所述下部腔室。
[0011]優(yōu)選的，所述下部腔室內(nèi)還設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)用于支撐所述第一介質(zhì)窗。
[0012]優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)窗位于所述承載裝置的下方。
[0013]優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)窗位于所述承載裝置的側(cè)壁。
[0014]優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)窗位于所述承載裝置的下方和側(cè)壁。
[0015]優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)窗與所述支撐結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有密封圈，所述密封圈用于使所述封閉空間處于密封狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明還提供一種反應(yīng)腔室的清洗方法。所述反應(yīng)腔室包括腔體、承載裝置、第一介質(zhì)窗和第一線圈，所述腔體內(nèi)設(shè)置有腔室，所述腔室通過(guò)內(nèi)襯隔離成上部腔室和下部腔室，所述承載裝置設(shè)置在所述腔室內(nèi)，所述第一介質(zhì)窗位于所述下部腔室內(nèi)，而且所述第一介質(zhì)窗與所述承載裝置相對(duì)設(shè)置，所述承載裝置與所述第一介質(zhì)窗形成封閉空間，所述第一線圈設(shè)置于所述封閉空間內(nèi)，所述承載裝置用于承載基片；所述方法包括:向所述下部腔室通入反應(yīng)氣體；通過(guò)所述第一線圈向所述下部腔室施加射頻能量，并且通過(guò)所述第一介質(zhì)窗將所述射頻能量耦合至所述下部腔室，以在所述下部腔室內(nèi)生成等離子體；利用所述等離子體對(duì)所述下部腔室進(jìn)行清洗。
[0017]優(yōu)選的，所述向所述下部腔室通入反應(yīng)氣體的步驟之前還包括:對(duì)所述上部腔室進(jìn)行清洗。
[0018]優(yōu)選的，所述向所述下部腔室通入反應(yīng)氣體的步驟包括:在前一個(gè)基片工藝結(jié)束之后并且后一個(gè)基片工藝開(kāi)始之前，向所述下部腔室通入反應(yīng)氣體。
[0019]優(yōu)選的，所述向所述下部腔室通入反應(yīng)氣體的步驟包括:將反應(yīng)氣體通入所述上部腔室，再通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入所述下部腔室。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室及其清洗方法中，承載裝置與第一介質(zhì)窗形成的封閉空間內(nèi)設(shè)置有第一線圈，所述第一線圈在下部腔室內(nèi)生成等離子體。反應(yīng)腔室利用所述等離子體對(duì)下部腔室進(jìn)行清洗，從而使得粘附在下部腔室內(nèi)壁的沉積物得到有效的清除，減少了反應(yīng)腔室內(nèi)沉積物的總量，提高了清洗間隔平均時(shí)間和基片的良率。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種反應(yīng)腔室的清洗方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室及其清洗方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。所述反應(yīng)腔室包括腔體100和承載裝置101。所述腔體100內(nèi)設(shè)置有腔室，內(nèi)襯102將腔室隔離成上部腔室110和下部腔室120，所述承載裝置101設(shè)置在所述腔室內(nèi)，承載裝置101用于承載基片。所述反應(yīng)腔室還包括位于所述下部腔室120內(nèi)的第一介質(zhì)窗202，所述第一介質(zhì)窗202與所述承載裝置101相對(duì)設(shè)置。所述第一介質(zhì)窗202用于將射頻能量耦合至所述下部腔室120。所述承載裝置101與第一介質(zhì)窗202形成封閉空間205,所述封閉空間205內(nèi)設(shè)置有第一線圈
201。所述第一線圈201與射頻電源(圖中未示出)連接，第一線圈201用于向所述下部腔室施加射頻能量。
[0029]本實(shí)施例中，所述上部腔室110的頂部設(shè)置有第二介質(zhì)窗103，所述第二介質(zhì)窗103的中部設(shè)置有氣孔105，反應(yīng)氣體通過(guò)氣孔105進(jìn)入反應(yīng)腔室，再通過(guò)泵抽和擴(kuò)散作用進(jìn)入下部腔室120。所述封閉空間205內(nèi)設(shè)置有第一線圈201。所述第一線圈201向所述下部腔室120施加射頻能量，反應(yīng)氣體在射頻能量的激勵(lì)下產(chǎn)生等離子體。反應(yīng)腔室利用所述等離子體對(duì)下部腔室120進(jìn)行清洗，從而使得粘附在下部腔室內(nèi)壁的沉積物得到有效的清除，減少了反應(yīng)腔室內(nèi)沉積物的總量，提高了清洗間隔平均時(shí)間和基片的良率。
[0030]本實(shí)施例中，所述第一介質(zhì)窗202位于所述承載裝置101的下方。所述下部腔室內(nèi)還設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)203,用于支撐所述第一介質(zhì)窗202。優(yōu)選的,所述第一介質(zhì)窗202與所述支撐結(jié)構(gòu)203之間設(shè)置有密封圈204。所述密封圈204用于使所述封閉空間205處于密封狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了封閉空間205與下部腔室120的隔離。可選的，所述支撐結(jié)構(gòu)203包括支架。
[0031]本實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室中，承載裝置與第一介質(zhì)窗形成的封閉空間內(nèi)設(shè)置有第一線圈，所述第一線圈在下部腔室內(nèi)生成等離子體。反應(yīng)腔室利用所述等離子體對(duì)下部腔室進(jìn)行清洗，從而使得粘附在下部腔室內(nèi)壁的沉積物得到有效的清除，減少了反應(yīng)腔室內(nèi)沉積物的總量，提高了清洗間隔平均時(shí)