[發明專利]一種去除腔室副產物的等離子清洗方法和等離子處理系統

有效

• 申請號: 200910082929.2
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN101540272A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 吳桂龍
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/3065;H01L21/311;H01L21/3213;C23F4/00
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司
• 代理人: 蘇培華

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝過程的技術領域，特別是涉及一種在工藝過程中，去除腔室副產物的等離子清洗方法以及一種刻蝕工藝的等離子處理系統。

背景技術

隨著半導體工業中集成電路的尺寸不斷的縮小，對于集成電路制造的等離子刻蝕工藝來說，片間的刻蝕的穩定性成為一個主要的考慮因素。而腔室中的沉積的化合物將是對工藝的漂移(例如：刻蝕速率、刻蝕的形貌、刻蝕的選擇性及其刻蝕的均勻性等)產生非常重要的影響。

具體的，隨著對晶圓的刻蝕會在腔室壁上形成一些副產物的沉積，這種沉積的副產物在后續的刻蝕過程中，會放出對后面晶圓刻蝕有影響的其他氣體，或者通過反應消耗掉正常刻蝕所需的反應氣體，這對工藝的穩定性來說是很不利的。因此設備供應商一直致力研究控制腔室環境的自動清洗步驟(WAC)，其目的就是增加機臺的穩定性、提高機臺的保養周期(MTBC)。

一種典型的硅刻蝕設備的反應腔室如圖1所示。在進行刻蝕工藝時，硅片102被傳入工藝腔室101內，硅片被放置在靜電卡盤(ESC)103上，當靜電卡盤完成對硅片的吸附后，工藝氣體由噴嘴104通入工藝腔室，并對工藝氣體施加RF功率，使之產生等離子體105，從而實現對硅片102的刻蝕。而在刻蝕之后，就會隨著各種具體工藝的不同，產生各種可能的副產物沉積，其中碳基的副產物沉積是一個重要的副產物。

現有技術方案中，在形成副產物沉積后，一般通過等離子清洗工藝對其進行消除。通常的等離子清洗工藝由兩個主要工藝步驟組成：第一步工藝的工藝氣體包含比例大于75％的含氟氣體(X_yF_z)，在高壓、高上射頻功率的條件下形成等離子體，以去除硅和硅基反應產物；第二步工藝的工藝氣體包含比例大于50％的氧氣(O₂)，形成等離子體并主要去除碳和碳基反應產物。

一般的，上述等離子清洗方法可以針對不同工藝形成的副產物沉積進行清除，如果沉積物較多的話，可以通過延長時間的方法來清洗副產物。但是這樣的話，在某種程度上會降低機臺的產能。同時，由于大量的含氟氣體引入腔室，而氟會對機臺腔室內部涂層進行破壞，生成額外的副產物，影響腔室中的環境，影響工藝結果的穩定性。

因此，目前迫切需要本領域技術人員解決的一個技術問題是：如何能夠快速有效的去除腔室中的副產物，減少對腔室中環境的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種去除腔室副產物的等離子清洗方法以及一種具有自動清洗功能的等離子處理系統，其能夠快速有效的去除腔室中的碳基副產物，并且可以減少對機臺的損傷，提高機臺的保養周期。

為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了一種去除腔室副產物的等離子清洗方法，在零層刻蝕工藝步驟完成后包括：排空腔室中的殘氣；通入清洗氣體，以形成等離子體進行清洗操作；所述清洗氣體由氧氣和含氟氣體組成，其中，所述氧氣的流量為200sccm標況毫升每分，含氟氣體/氧氣的流量比率為0％-15％，所述進行清洗操作的時間為5-10秒；清洗完成后，排空腔室中的殘氣。

優選的，所述清洗氣體中含氟氣體/氧氣的流量比率為0％-10％。

更優選的，所述清洗氣體中含氟氣體/氧氣的流量比率為5％。

更優選的，所述進行清洗操作的時間為5秒。

優選的，針對含氟氣體X_yF_z，z/y大于等于2。

優選的，所述含氟氣體為SF₆，或者NF₃，或者二者的混合物。

依據本發明的另一實施例，還公開了一種刻蝕工藝的等離子處理系統，包括具有進氣口和抽氣系統的腔室，還包括：

排氣控制裝置，用于在具體刻蝕工藝步驟完成后開始清洗之前，以及清洗完成后，通過腔室的進氣口通入惰性氣體，并通過抽氣系統抽空腔室，以排走腔室中的殘氣；

清洗控制裝置，用于通過腔室的進氣口通入清洗氣體，并通過控制工藝條件形成等離子體，對腔室進行清洗操作；其中，對零層刻蝕工藝步驟后的清洗氣體由氧氣和含氟氣體組成，所述氧氣的流量為200sccm標況毫升每分，含氟氣體/氧氣的流量比率為0％-15％，所述進行清洗操作的時間為5-10秒。

優選的，所述清洗氣體中含氟氣體/氧氣的流量比率為5％；所述進行清洗操作的時間為5秒。

優選的，所述含氟氣體為SF₆，或者NF₃，或者二者的混合物。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：