一種刻蝕反應(yīng)腔體的清潔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種刻蝕反應(yīng)腔體的清潔方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，對元件的集成度和性能要求越來越高，等離子體刻蝕(Plasma Etching Technology)通過使刻蝕氣體激發(fā)形成的等離子體，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中正起著舉足輕重的作用。通常來說，在等離子體刻蝕裝置中，等離子體一般是由位于反應(yīng)腔室頂部的進(jìn)氣單元所排出的刻蝕氣體經(jīng)過射頻激發(fā)形成，等離子體轟擊位于卡盤上的晶圓，從而實現(xiàn)對晶圓的刻蝕。
[0003]圖1示出一種刻蝕反應(yīng)腔體的結(jié)構(gòu)示意圖?？涛g反應(yīng)腔體包括反應(yīng)腔體I，進(jìn)氣單元2與反應(yīng)腔體之外的反應(yīng)氣體源(圖中未示)連接，用于將反應(yīng)氣體源提供的反應(yīng)氣體輸入反應(yīng)腔體中。反應(yīng)氣體在射頻源作用下電離為等離子體，以實現(xiàn)對晶片的刻蝕。一般來說，為提高反應(yīng)腔體的對稱性，等離子體刻蝕裝置采用中心進(jìn)氣，進(jìn)氣單元2設(shè)置于反應(yīng)腔體上部絕緣蓋板的中心位置處。反應(yīng)腔體還與外置的真空抽氣裝置(圖中未示)相連接，用以將用過的反應(yīng)氣體抽出反應(yīng)腔體I。
[0004]然而，當(dāng)反應(yīng)腔體使用時間較長時，刻蝕副產(chǎn)物會附著在腔體內(nèi)壁上，如此在接下來的刻蝕過程中，這些附著的副產(chǎn)物也會受到等離子體轟擊產(chǎn)生顆粒掉落在晶圓上污染晶圓。因此，為提高刻蝕的穩(wěn)定性，在執(zhí)行刻蝕工藝之前，通常會對反應(yīng)腔體進(jìn)行清洗。傳統(tǒng)對反應(yīng)腔體進(jìn)行清洗時，多是在低真空壓力環(huán)境下進(jìn)行，然而真空抽氣裝置通常具有較強的抽氣能力，清洗用反應(yīng)氣體的等離子體還未與副產(chǎn)物充分反應(yīng)就可能會很快被真空抽氣裝置抽離反應(yīng)腔體，從而降低了清洗效果；而位于反應(yīng)腔體遠(yuǎn)端的進(jìn)氣單元由于進(jìn)氣口路徑較長更難以被完全清洗，導(dǎo)致進(jìn)氣單元內(nèi)壁副產(chǎn)物殘留的疊加，增加掉落在晶圓中心發(fā)生團聚缺陷和造成廣品良率降低的風(fēng)險。
[0005]因此，有必要對現(xiàn)有的刻蝕反應(yīng)腔體的清洗方法做進(jìn)一步改進(jìn)，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種刻蝕反應(yīng)腔體的清潔方法，能夠防止因進(jìn)氣單元殘留物沉積造成晶圓中心的團聚缺陷。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種刻蝕反應(yīng)腔體的清潔方法，包括反應(yīng)腔體和進(jìn)氣單元，所述反應(yīng)腔體的清潔方法包括:
[0008]步驟1:通入第一工藝氣體沖洗所述進(jìn)氣單元，使所述進(jìn)氣單元內(nèi)壁至少部分的反應(yīng)副產(chǎn)物剝落；其中，所述反應(yīng)副產(chǎn)物包括第一副產(chǎn)物和第二副產(chǎn)物；
[0009]步驟2:通入第二工藝氣體并形成所述第二工藝氣體的等離子體，使所述第二工藝氣體的等離子體與所述剝落的第一副產(chǎn)物及所述反應(yīng)腔體內(nèi)壁的第一副產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，以清洗所述反應(yīng)腔體的內(nèi)壁；
[0010]步驟3:通入第三工藝氣體并形成所述第三工藝氣體的等離子體，增加所述第三工藝氣體的壓力，使所述第三工藝氣體的等離子體與所述進(jìn)氣單元內(nèi)已剝落和未剝落的第二副產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，以清洗所述進(jìn)氣單元的內(nèi)壁；
[0011]步驟4:增加所述第二工藝氣體的壓力，使所述第二工藝氣體的等離子體與所述進(jìn)氣單元內(nèi)未剝落的第一副產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，以清洗所述進(jìn)氣單元的內(nèi)壁。
[0012]優(yōu)選的，所述第一副產(chǎn)物為S1xCly和CxOy的混合物，第二副產(chǎn)物為CxOy。
[0013]優(yōu)選的，所述第二工藝氣體為即3和O 2的混合氣體，所述第三工藝氣體為O 2。
[0014]優(yōu)選的，所述第一工藝氣體的氣體流量大于所述第二工藝氣體的氣體流量。
[0015]優(yōu)選的，步驟I中通入所述第一工藝氣體沖洗所述進(jìn)氣單元的次數(shù)大于等于5次。
[0016]優(yōu)選的，步驟I中所述第一工藝氣體的壓力小于步驟2中所述第二工藝氣體的壓力，氣體流量為大于等于500sccm ;步驟2中所述第二工藝氣體的壓力為小于等于10mT，氣體流量為小于等于50sccm。
[0017]優(yōu)選的，步驟3中所述第三工藝氣體和步驟4中第二工藝氣體的壓力均大于步驟2中所述第二工藝氣體的壓力，步驟3中所述第三工藝氣體和步驟4中第二工藝氣體的壓力均大于60mT。
[0018]優(yōu)選的，還包括通過化學(xué)氣相沉積在所述腔體內(nèi)壁上生長一層S1xCly的步驟。
[0019]優(yōu)選的，所述進(jìn)氣單元設(shè)置于所述反應(yīng)腔體頂部且位于待刻蝕晶圓的正上方。
[0020]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔體還包括抽氣單元，所述抽氣單元通過調(diào)節(jié)閥與所述反應(yīng)腔體相連，所述清洗方法的各步驟中通過控制所述調(diào)節(jié)閥的開度以調(diào)節(jié)所述反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓。
[0021]與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明的清洗方法的有益效果在于通過先使用低壓力、高流量氣體對腔體進(jìn)行反復(fù)沖洗，剝離進(jìn)氣單元內(nèi)壁的大部分刻蝕副產(chǎn)物，再使用小流量含氟氣體的等離子體對剝離和沉積于腔體內(nèi)壁的第一副產(chǎn)物同時進(jìn)行清洗，接著使用較高壓力下刻蝕氣體氧氣對剝離和沉積于進(jìn)氣單元的第二副產(chǎn)物同時進(jìn)行清洗，最后利用較高壓力下小流量含氟氣體的等離子體的反流特性延長等離子體在進(jìn)氣單元中的停留時間、增加對進(jìn)氣單元內(nèi)壁中第一副產(chǎn)物的刻蝕反應(yīng)，去除其死角的刻蝕副產(chǎn)物，最終達(dá)到減少晶圓刻蝕時副產(chǎn)物掉落風(fēng)險，優(yōu)化晶圓中心團聚缺陷的目的，并且本發(fā)明的清洗方法實現(xiàn)簡單成本低廉，減少刻蝕工藝缺陷，提高產(chǎn)品良率。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕反應(yīng)腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明一實施例的反應(yīng)腔體清洗方法的流程圖；
[0025]圖3a?3g為本發(fā)明一實施例的反應(yīng)腔體清洗方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0027]圖2顯示了本發(fā)明一實施例的腔體清洗方法的流程圖，圖3a?3g顯示了為本發(fā)明一實施例的腔體清洗方法的示意圖。應(yīng)該理解，圖中等離子體刻蝕裝置僅僅是示例性的，其可以包括更少或更多的組成元件，或該組成元件的安排可能與圖3a?3g所示不同。
[0028]如圖3a?3g所示，刻蝕裝置包括反應(yīng)腔體30，進(jìn)氣單元31和抽氣單元。進(jìn)氣單元31用于將腔體清洗工藝中所需的反應(yīng)氣體輸入等反應(yīng)腔體30內(nèi)。抽氣單元(例如真空泵)通過調(diào)節(jié)閥與反應(yīng)腔體相連接，用以在清洗過程中將反應(yīng)腔體內(nèi)用過的反應(yīng)氣體及反應(yīng)生成氣體抽出反應(yīng)腔體30。通過調(diào)節(jié)閥的開度控制可調(diào)節(jié)抽氣單元的抽氣率，也就可以控制反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓。本實施例中，等離子體刻蝕裝置采用中心進(jìn)氣，進(jìn)氣單元31設(shè)置于反應(yīng)腔體頂部的中心位置處且位于待刻蝕晶圓的正上方。
[0029]接下來將結(jié)合圖2和圖3a?3g對本發(fā)明的清洗方法加以詳細(xì)說明。
[0030]首先，進(jìn)行步驟1:通入第一工藝氣體沖洗所述進(jìn)氣單元，使所述進(jìn)氣單元內(nèi)壁至少部分的反應(yīng)副產(chǎn)物剝落；其中，所述反應(yīng)副產(chǎn)物包括第一副產(chǎn)物和第二副產(chǎn)物。
[0031]請參考圖3a，反應(yīng)腔體使用時間較長時，腔體30和進(jìn)氣單元31的內(nèi)壁均附著了一層刻蝕副產(chǎn)物32，本實施例中，第一副產(chǎn)物為S1xCly和CxOy的混合物，第二副產(chǎn)物為CxOy0刻蝕副產(chǎn)物32會影響后續(xù)等離子體刻蝕工藝的均勻性和穩(wěn)定性，特別是進(jìn)氣單元31內(nèi)壁所附著的刻蝕副產(chǎn)物32，不僅難以清洗且若在等離子體刻蝕過程中掉落很可能直接造成晶圓缺陷。
[0032]請繼續(xù)參考圖3b，為了能徹底清除進(jìn)氣單元31內(nèi)壁所附著的刻蝕副產(chǎn)物32，本實施例中首先以大氣體流量通入第一工藝氣體沖洗進(jìn)氣單元，此時保持反應(yīng)腔體內(nèi)氣壓為低壓。具體的，該步驟中，第一工藝氣體的流量為大于等于500sccm，保持與抽氣單元相連的調(diào)節(jié)閥的閥門全開，使得反應(yīng)腔體的氣壓維持在低真空壓力，較佳為接近OmT。在抽氣單元作用下，大量氣流從進(jìn)氣單元31快速下沖，