專利名稱：等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置的清潔方法，特別是有關(guān)于一種等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，借以延長(zhǎng)預(yù)防保養(yǎng)(preventive maintenance，PM)的周期。
背景技術(shù)：
由于以等離子體干蝕刻的方式來(lái)蝕刻金屬以制作集成電路組件，其效能優(yōu)于濕蝕刻，因此已普遍地應(yīng)用于現(xiàn)今的半導(dǎo)體工業(yè)或是薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)工業(yè)。在等離子體干蝕刻工藝期間，反應(yīng)氣體注入等離子體反應(yīng)室(plasma chamber)，并借由射頻(radiation frequency，RF)電磁波形成等離子體以作為蝕刻劑。
在反應(yīng)室中進(jìn)行金屬干蝕刻時(shí)，一些蝕刻副產(chǎn)品(etch by-product)會(huì)沉積于反應(yīng)室的內(nèi)壁。當(dāng)這些聚積于反應(yīng)室內(nèi)壁的蝕刻副產(chǎn)品達(dá)到一定程度時(shí)，便會(huì)造成嚴(yán)重的影響。舉例而言，在TFT-LCD的前段數(shù)組工藝中，制作柵極線所使用的金屬材料為鉬鋁銣合金(MoAlNd)。在進(jìn)行等離子體干蝕刻期間使用氯氣(Cl2)、氯化硼(BCl3)等氣體作為反應(yīng)氣體，其非常容易與反應(yīng)室中與圖案化的光阻產(chǎn)生含碳、鋁、鉬等光阻殘留物及氯化鋁(AlCl3)等化合物并沉積于反應(yīng)室內(nèi)壁。這些沉積于反應(yīng)室內(nèi)壁的蝕刻副產(chǎn)品，除了影響工藝條件而降低工藝穩(wěn)定性之外，其有可能自反應(yīng)室內(nèi)掉落于玻璃基底上造成無(wú)法挽救的缺陷，例如柵極線短路。因此，去除聚積的蝕刻副產(chǎn)品顯得格外地重要。
傳統(tǒng)上，清潔反應(yīng)室的方法系打開(kāi)等離子體反應(yīng)室，接著拆解其中的部件，并借由物理或化學(xué)方法去除沉積物。例如，使用水及異丙醇(IPA)的溶液清洗或擦拭反應(yīng)室內(nèi)壁。然而，這種濕式清潔方式耗時(shí)且預(yù)防保養(yǎng)周期短，因而大幅地降低產(chǎn)能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，適用于金屬蝕刻工藝，其借由不同的反應(yīng)氣體所形成的等離子體依序臨場(chǎng)(in-situ)清潔等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁，以減少形成于其內(nèi)壁的沉積物，借以延長(zhǎng)預(yù)防保養(yǎng)的周期并增加產(chǎn)能。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提供一種等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，適用于金屬蝕刻工藝。首先，將一具有一金屬層的基底置入一等離子體反應(yīng)室。接著，蝕刻基底上的金屬層。最后，自等離子體反應(yīng)室移出基底并實(shí)施一干式清洗程序，其首先在等離子體反應(yīng)室中形成一第一等離子體，以清潔等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。接著，在等離子體反應(yīng)室中形成一第二等離子體，以清潔等離子體反應(yīng)室的上電極及下電極。接著，在等離子體反應(yīng)室中形成一第三等離子體，以清潔等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。最后，于等離子體反應(yīng)室中通入及抽取一迫除(purge)氣體。
再者，第一等離子體系以氧氣作為其反應(yīng)氣體且其流量在600到800sccm的范圍，而反應(yīng)氣體的壓力依序在3到10mTorr的范圍及在15到40mTorr的范圍。
再者，第二等離子體系以氯氣及氯化硼氣體的混合氣體作為其反應(yīng)氣體且氯氣流量在100到500sccm的范圍及氯化硼氣體流量在50到150sccm的范圍，而反應(yīng)氣體的壓力在3到6mTorr的范圍。
再者，第三等離子體系以氟化硫氣體及氧氣的混合氣體作為其反應(yīng)氣體且氟化硫氣體及氧氣的流量分別在600到800sccm的范圍，而反應(yīng)氣體的壓力在50到70mTorr的范圍。
再者，氧氣及氦氣的混合氣體作為迫除氣體且氧氣及氦氣的流量分別在800到1000sccm的范圍。


圖1是繪示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金屬蝕刻工藝后的干式清潔方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下以下配合第1圖說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法。請(qǐng)參照第1圖，其繪示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的金屬蝕刻工藝后的干式清潔方法流程圖，適用于TFT-LCD前段數(shù)組工藝(array fabrication process)。首先，進(jìn)行步驟S10，提供一產(chǎn)品基底，例如一玻璃基底，其上形成有用以制作柵極線的金屬層，例如鉬鋁銣合金。接著，借由傳統(tǒng)的微影工藝，在金屬層上方形成一光阻圖案層，用以定義柵極線的圖案。之后，將產(chǎn)品基底置入一等離子體反應(yīng)室，例如一感應(yīng)耦合等離子體式(inductively coupled plasma，ICP)反應(yīng)室。
接下來(lái)，進(jìn)行步驟S12，借由光阻圖案層作為掩膜并以感應(yīng)耦合等離子體蝕刻基底上的金屬層，以完成柵極線的制作。
接下來(lái)，進(jìn)行步驟S14，自等離子體反應(yīng)室移出基底。之后，進(jìn)行步驟S16，由操作者決定是否需要清潔等離子體反應(yīng)室。若否，則進(jìn)行步驟S10，亦即繼續(xù)產(chǎn)品的制造。
若需要清洗等離子體反應(yīng)室，則實(shí)施一臨場(chǎng)(in-situ)干式清洗程序。首先，進(jìn)行步驟S20，在等離子體反應(yīng)室中形成一第一等離子體，以清潔等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。在本實(shí)施例中，所形成的第一等離子體可借由注入氧氣(O2)至等離子體反應(yīng)室以作為其反應(yīng)氣體，且其流量在600到800sccm的范圍，而優(yōu)選的流量為800sccm。使用氧等離子體的主要目的在于清除含碳的蝕刻沉積物。另外，使用低壓的氧等離子體可有效清除反應(yīng)室下半部的含碳的蝕刻沉積物，而使用高壓的氧等離子體可有效清除反應(yīng)室上半部的含碳的蝕刻沉積物。因此，首先，反應(yīng)氣體的壓力維持在3到10mTorr的范圍，而優(yōu)選的壓力為5mTorr。之后，調(diào)整反應(yīng)氣體的壓力至15到40mTorr的范圍，而優(yōu)選的壓力為20mTorr。
接下來(lái)，進(jìn)行步驟S22，在等離子體反應(yīng)室中形成一第二等離子體，以清潔該等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。在本實(shí)施例中，所形成的第二等離子體可借由注入氯氣(Cl2)及氯化硼(BCl3)氣體的混合氣體至等離子體反應(yīng)室以作為其反應(yīng)氣體。其中，氯氣流量在100到500sccm的范圍，而優(yōu)選的流量為400sccm。再者，氯化硼氣體流量在50到150sccm的范圍，而優(yōu)選的流量為100sccm。使用氯氣及氯化硼氣體的主要目的在于清除上電極及下電極上含鋁的蝕刻沉積物。另外，反應(yīng)氣體的壓力維持在3到6mTorr的范圍，而優(yōu)選的壓力為4mTorr。
接下來(lái)，進(jìn)行步驟S24，在等離子體反應(yīng)室中形成一第三等離子體，以再次清潔等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。在本實(shí)施例中，所形成的第三等離子體可借由注入氟化硫(SF6)氣體及氧氣的混合氣體至等離子體反應(yīng)室以作為其反應(yīng)氣體。其中，氟化硫氣體流量在600到800sccm的范圍，而優(yōu)選的流量為800sccm。再者，氧氣流量在600到800sccm的范圍，而優(yōu)選的流量為800sccm。使用氟化硫氣體及氧氣的主要目的在于清除等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁含鉬的蝕刻沉積物及再次清除含碳的蝕刻沉積物。另外，反應(yīng)氣體的壓力維持在50到70mTorr的范圍，而優(yōu)選的壓力為60mTorr。
最后，進(jìn)行步驟S26，于等離子體反應(yīng)室中通入迫除氣體，例如氧氣及氦氣的混合氣體，且通入的時(shí)間在20到40秒的范圍，而優(yōu)選的時(shí)間為30秒。再者，氧氣及氦氣的流量均可分別在800到1000sccm的范圍，而優(yōu)選的流量均在1000sccm。在通入迫除氣體期間，同時(shí)借由反應(yīng)室的泵抽取出含有蝕刻沉積物的迫除氣體，以完成本發(fā)明的干室清潔程序。接著，可進(jìn)行步驟S10，以繼續(xù)其它產(chǎn)品的制作。
本發(fā)明的臨場(chǎng)等離子體干式清潔方法系在等離子體清潔期間注入清潔氣體(蝕刻反應(yīng)氣體)，使其與蝕刻沉積物相互作用而產(chǎn)生易揮發(fā)物并再借由迫除氣體及等離子體反應(yīng)室的泵帶走。相較于傳統(tǒng)的濕式清潔方式，本發(fā)明的方法無(wú)需打開(kāi)反應(yīng)室進(jìn)行清潔，因此無(wú)需停機(jī)等待清潔而浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間并防止其它污染源進(jìn)入。再者，由于反應(yīng)室內(nèi)壁的蝕刻沉積物可減少，所以預(yù)防保養(yǎng)周期(PM cycle)得以延長(zhǎng)。亦即，根據(jù)本發(fā)明的方法可有效地增加產(chǎn)能。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何業(yè)內(nèi)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，包括下列步驟在一等離子體反應(yīng)室中形成一第一等離子體，以清潔該等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁；在該等離子體反應(yīng)室中形成一第二等離子體，以清潔該等離子體反應(yīng)室的上電極及下電極；以及在該等離子體反應(yīng)室中形成一第三等離子體，以清潔該等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，更包括于該等離子體反應(yīng)室通入及抽取一迫除氣體的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中通入該迫除氣體的間在20到40秒的范圍。
4.如權(quán)利要求2所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該迫除氣體系氧氣及氦氣的混合氣體且該氧氣及該氦氣的流量分別在800到1000sccm的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該第一等離子體是以氧氣作為其反應(yīng)氣體且其流量在600到800sccm的范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在3到10mTorr的范圍。
7.如權(quán)利要求5所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在15到40mTorr的范圍。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該第二等離子體是以氯氣及氯化硼氣體的混合氣體作為其反應(yīng)氣體且該氯氣流量在100到500sccm的范圍及該氯化硼氣體流量在50到150sccm的范圍。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在3到6mTorr的范圍。
10.如權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該第三等離子體是以氟化硫氣體及氧氣的混合氣體作為其反應(yīng)氣體且該氟化硫氣體及該氧氣的流量分別在600到800sccm的范圍。
11.如權(quán)利要求10所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在50到70mTorr的范圍。
12.一種等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，適用于金屬蝕刻工藝，包括下列步驟將一具有一金屬層的基底置入一等離子體反應(yīng)室；蝕刻該基底上的該金屬層；自該等離子體反應(yīng)室移出該基底；以及實(shí)施一干式清洗程序，其包括下列步驟在該等離子體反應(yīng)室中形成一第一等離子體，以清潔該等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁；在該等離子體反應(yīng)室中形成一第二等離子體，以清潔該等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁；以及在該等離子體反應(yīng)室中形成一第三等離子體，以清潔該等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。
13.如權(quán)利要求12所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該干式清洗程序更包括于該等離子體反應(yīng)室通入及抽取一迫除氣體的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中通入該迫除氣體的時(shí)間在20到40秒的范圍。
15.如權(quán)利要求13所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該迫除氣體系氧氣及氦氣的混合氣體且該氧氣及該氦氣的流量分別在800到1000sccm的范圍。
16.如權(quán)利要求12所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該金屬層系一鉬鋁銣合金層。
17.如權(quán)利要求16所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該第一等離子體系以氧氣作為其反應(yīng)氣體且其流量在600到800sccm的范圍。
18.如權(quán)利要求17所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在3到10mTorr的范圍。
19.如權(quán)利要求17所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在15到40mTorr的范圍。
20.如權(quán)利要求16所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該第二等離子體系以氯氣及氯化硼氣體的混合氣體作為其反應(yīng)氣體且該氯氣流量在100到500sccm的范圍及該氯化硼氣體流量在50到150sccm的范圍。
21.如權(quán)利要求20所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在3到6mTorr的范圍。
22.如權(quán)利要求16所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該第三等離子體系以氟化硫氣體及氧氣的混合氣體作為其反應(yīng)氣體且該氟化硫氣體及該氧氣的流量分別在600到800sccm的范圍。
23.如權(quán)利要求22所述的等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，其中該反應(yīng)氣體的壓力在50到70mTorr的范圍。
全文摘要
一種等離子體反應(yīng)室的干式清潔方法，適用于金屬蝕刻工藝。首先，將一具有一金屬層的基底置入一等離子體反應(yīng)室。接著，蝕刻基底上的金屬層。最后，自等離子體反應(yīng)室移出基底并實(shí)施一干式清洗程序。其首先，借由氧氣形成的等離子體清潔等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。隨后，借由氯氣及氯化硼氣體形成的等離子體清潔等離子體反應(yīng)室的上電極及下電極。再以氟化硫氣體及氧氣形成的等離子體清潔等離子體反應(yīng)室內(nèi)壁。最后，于等離子體反應(yīng)室通入及抽取作為迫除氣體的氧氣及氦氣。
文檔編號(hào)B08B9/00GK1506172SQ0215710
公開(kāi)日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者鄭朝云, 郭行健, 莊智強(qiáng), 吳淑芬 申請(qǐng)人:友達(dá)光電股份有限公司