CN105448772A - 腔室维护后的恢复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种腔室维护后的恢复方法，该方法用于对维护后的腔室工艺环境进行恢复，包括如下步骤：在高压、无下电极功率的条件下对腔室进行等离子体腐蚀；在低压、无下电极功率的条件下对腔室进行等离子体腐蚀，在无电极功率的条件下，使用气体对腔室进行冲抽。通过高压和低压两种腐蚀工艺，有效提高对在腔室维护中新更换的部件表面毛刺的祛除效果，从而避免毛刺在后续产品工艺中脱落，形成污染，影响产品工艺结果。

Description

腔室维护后的恢复方法
技术领域
本发明涉及一种半导体制造领域，特别是涉及一种等离子体加工腔室维护后的恢复方法。
背景技术
随着集成电路关键尺寸的减小，传统的湿法刻蚀不能满足半导体生产的需求，基于等离子技术的干法刻蚀设备成为半导体生产线的主流配置。
在干法刻蚀中为了获得各向异性的刻蚀，通常需要将能够形成聚合物的物质(通常为碳氟化合物，例如CF4，CHF3，CH2F2)通入反应腔室，在刻蚀过程中形成的聚合物沉积在被刻蚀结构的侧壁上，从而降低基片的横向刻蚀程度，提高刻蚀的各向异性。
但是，在刻蚀过程中，聚合物也会沉积在反应腔室内部、暴露在等离子体环境下的各个部件的表面上，例如抽气腔室、介质窗、等离子体屏蔽内衬、静电卡盘等。
随着时间的推移，这些聚合物沉积物可能会剥落或脱落，当这些聚合物沉积物与正在加工的晶圆接触时就可能形成污染，进而影响晶圆的良率。为减少聚合物沉积物对晶圆良率的影响，通常使用的方法是对腔室进行周期性的维护，包括腔室清洗、腔室内各部件的更换和腔室恢复。
对于新更换的腔室部件，特别是石英材质的部件，比如石英窗、聚焦环、喷嘴等表面会有较多的毛刺。虽然在出厂时会使用氢氟酸(HF)浸泡来进行表面处理，以祛除毛刺，但仍有小部分毛刺残留在部件表面。随着部件表面与等离子体的接触，在等离子体的轰击和侵蚀下，残余的毛刺逐渐脱落，并吸附在待加工样品表面形成污染，最终影响待加工芯片的良率。
目前采用了干法腐蚀的技术，即使用腐蚀性气体(如氯气)的等离子体，在低压，高密度工艺条件下等离子体轰击或者说与石英表面材料发生反应，从而达到祛除石英部件表面毛刺的目的。但因为有腐蚀性的气体，所以往往需要氧化硅的硅片做保护，以防止损伤静电卡盘(ESC)。在低压下，等离子腐蚀可以有效的祛除石英盖、聚焦环等石英件表面的毛刺，但由于使用喷嘴内部空间较小，在低压下难以形成稳定的等离子体放电，因此现有的干法腐蚀方法对喷嘴的处理效果较差。在生产中往往需要针对喷嘴进行长时间的低压等离子体处理，例如增加上述重复步骤的次数。在实际生产中，往往需要增加2倍以上的处理时间，才能达到生产的需求。这种长时间的处理有以下缺点：(1)效果较差，需要正式生产一段时间后才能稳定；(2)长时间的干法腐蚀，影响了其他石英件的使用寿命；(3)延长了腔室的恢复时间，增加了运营成本。
而另一种腔室维护后的恢复方法是对上述干法腐蚀技术进行了改进，其主要是在上述干法腐蚀中的等离子体处理的基础上，不增加重复等离子体处理，而是再次使用湿法清洗进行处理。
上述干法清洗与湿法清洗结合的方法可以有效的祛除石英部件表面的毛刺，但是由于需要进行两次石英部件安装，即腔室需要暴露大气两次，因此相应的腔室维护时间和恢复时间均增加了2倍，这也严重影响了机台的正常运营时间，增加了运营成本。
发明内容
基于此，有必要提供一种新的腔室维护后的恢复方法以减少腔室维护时新更换的腔室部件表面的毛刺对产品的污染，该方法在不增加腔室维护和恢复时间的条件下，有效的提高了对石英部件表面尤其是喷嘴上的毛刺的祛除效果。
本发明的一种腔室维护后的恢复方法，用于对维护后的腔室工艺环境进行恢复，包括如下步骤：
S100：在高压、无下电极功率的条件下对腔室进行等离子体腐蚀；
S200：在低压、无下电极功率的条件下对所述腔室进行等离子体腐蚀；
S300：在无电极功率的条件下，使用气体对所述腔室进行冲抽。
作为一种可实施方式，步骤S100中，使用SF6与O2进行等离子体腐蚀；
步骤S200中，使用SF6与O2进行等离子体腐蚀。
作为一种可实施方式，步骤S100和步骤S200多次交替进行。
作为一种可实施方式，步骤S300中所使用的气体为O2。
作为一种可实施方式，多次重复进行步骤S300。
作为一种可实施方式，步骤S100中所述腔室的压力范围为150～250mt，通入的SF6的流量为200～300sccm，通入的O2的流量为50～100sccm。
作为一种可实施方式，步骤S200中所述腔室的压力范围为15～60mt，通入的SF6的流量为20～200sccm，通入的O2的流量为20～50sccm。
作为一种可实施方式，步骤S100和/或步骤S200中，上电极功率为700～800w。
作为一种可实施方式，步骤S300中通入气体的压力范围为0～80mt。
作为一种可实施方式，步骤S300通入气体的流量为200～500sccm。
与现有技术比较，本发明的有益效果在于：本发明的腔室维护后的恢复方法采用高压放电和低压放电相结合对腔室进行处理，在高压的SF6/O2气体放电过程中，由于喷嘴内部空间较小，气体密度较大，因此相应的等离子体密度较大，对喷嘴的处理效果十分明显；而在低压下的SF6/O2气体放电过程中，可以有效的祛除石英盖、聚焦环等石英件表面的毛刺，而此时喷嘴内没有形成等离子体，因此不会导致石英喷嘴的过处理；在最后的O2冲抽过程中，由于气流的急剧变化，可以有效的带走毛刺脱落后残留在腔室表面的颗粒。通过以上3个步骤的交替作用，可以在不增加腔室维护和恢复时间的条件下，有效的提高对石英部件表面毛刺的祛除效果；特别是提高了对喷嘴表面毛刺的祛除效果，提高了效率，降低了成本；同时避免了零部件的拆卸和安装，减少了腔室的维护和恢复时间，提高了效率。
附图说明
图1为本发明的腔室维护后的恢复方法的一个实施例的示意图；
图2为本发明的腔室维护后的恢复方法的另一实施例的示意图；。
具体实施方式
为了解决腔室维护时新更换的腔室部件表面的毛刺对产品的污染问题，提出了一种腔室维护后的恢复方法来减少毛刺对产品的污染。
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，其为本发明的腔室维护后的恢复方法的工作流程示意图，一种腔室维护后的恢复方法，根据以下步骤对腔室进行维护、恢复：
S100：在高压、无下电极功率的条件下对腔室进行等离子体腐蚀；
S200：在低压、无下电极功率的条件下对腔室进行等离子体腐蚀；
S300：在无电极功率的条件下，使用气体对腔室进行冲抽。
作为一种可实施方式，在步骤S100中，同时通入气体SF6和O2，即使用SF6与O2对腔室尤其是腔室内壁以及腔室内部组件等进行等离子体腐蚀。
作为一种可实施方式，在步骤S200中，同时通入气体SF6和O2，即使用SF6与O2进行等离子体腐蚀。
作为一种可实施方式，在步骤S300中，在无电极功率的条件下，使用O2进行冲抽。
本实施例中，首先进行步骤S100即在高压下使用SF6与O2气体进行放电，形成等离子体，此时可以在腔室内的各部分形成等离子体，从而可以对石英部件等的表面进行处理，而且由于喷嘴内部空间较小，高压下的气体密度较大，相应的等离子体密度也较大，因此相应的对喷嘴表面毛刺的祛除效果明显。然后进行步骤S200即在低压下使用SF6与O2气体进行放电，继续对石英部件如石英盖、聚焦环表面的毛刺进行处理，此时由于喷嘴内部空间较小，低压下的气体密度较小，相应的等离子体密度也较小，因此不会导致对喷嘴表面毛刺的过处理。
上述两个步骤中，SF6气体用于形成F等离子体用于刻蚀石英部件表面，F等离子体尤其适用于空间较小的喷嘴内部表面的祛除毛刺。O2气体用于形成O等离子体，祛除刻蚀副产物。
最后在通过步骤S300进行O2冲抽(Purge)，带走毛刺脱落后残留在腔室表面的颗粒。
本发明的一种腔室维护后的恢复方法通过干法腐蚀避免了零部件的拆卸和安装,在不增加腔室维护和恢复时间的条件下，有效提高对石英部件表面毛刺，特别是喷嘴表面毛刺的祛除效果，减少了腔室的维护和恢复时间，提高了效率，降低了成本。
作为一种可实施方式，参见图2，步骤S100和S200可以多次交替进行。高、低压交替的方式可以更有效地祛除各石英件表面的毛刺。可以根据腔室的实际情况确定重复次数。本实施例中交替进行3次。
作为一种可实施方式，步骤S300也可以重复进行多次，由于气流的急剧变化，可以更有效的带走毛刺脱落后残留在腔室表面的颗粒。本实施例中反复冲抽20次。
通过以上3个步骤的交替作用，可以在不增加腔室维护和恢复时间的条件下，有效的提高对石英部件表面毛刺的祛除效果。
作为一种可实施方式，步骤S100中的压力范围为150～250mt。
作为一种可实施方式，步骤S200中的压力范围为15～60mt。
作为一种可实施方式，步骤S100和/或步骤S200中，上电极功率为700～800w。
作为一种可实施方式，在步骤S100中中，在高压、无下电极功率的条件下，使用SF6与O2进行等离子体腐蚀，通入的SF6的流量为200～300sccm，通入的O2的流量为50～100sccm。
作为一种可实施方式，在步骤S200中，在低压、无下电极功率的条件下，使用SF6与O2进行等离子体腐蚀，通入的SF6的流量为20～200sccm，通入的O2的流量为20～50sccm。
作为一种可实施方式，在步骤S300中，在无电极功率的条件下，通入气体的压力范围为0～80mt。
作为一种可实施方式，在步骤S300中，在无电极功率的条件下，上电极功率为0w且下电极功率为0w。
作为一种可实施方式，在步骤3中，通入气体的流量为200～500sccm。
以下是一个具体的实施例，该实施例的相关参数见表2：
表2本发明的腔室维护后的恢复方法的一个实施例的参数和流程
本实施例中的腔室维护后的恢复方法包括下述步骤：
S1：点火步骤，本步骤为产生等离子体的预处理步骤，本步骤中腔室中的压力为60mt，上电极功率为400w，通入的O2的流量为20sccm，通入的SF6的流量为200sccm，本实施例中持续时间为5秒。本步骤的目的是激发气体使其产生等离子体。
S2：辉光维持步骤一，本步骤是在高压、无下电极功率的条件下进行等离子体腐蚀，本步骤中腔室中的压力为200mt，上电极功率为800w，通入的O2的流量为20sccm，通入的SF6的流量为200sccm，本实施例中步骤S110的持续时间为120秒。本步骤中在高压下使SF6与O2气体进行放电形成等离子体，对石英件表面，特别是喷嘴表面的毛刺进行祛除。
S3：辉光维持步骤二，本步骤是步骤S100的延续步骤，本步骤中腔室中的压力为200mt，上电极功率为800w，通入的O2的流量为200sccm，通入的SF6的流量为0sccm，本实施例中步骤S120的持续时间为120秒。应当注意的是本实施例中该步骤中不通入SF6且通入的O2的流量较大，这样设置是避免对石英部件表面的过腐蚀。本步骤中在高压下使O2气体进行放电形成等离子体，进一步对石英部件表面进行等离子体腐蚀，同时祛除步骤S2中产生的刻蚀副产物。
S4:辉光维持步骤三，本步骤是在低压、无下电极功率的条件下进行等离子体腐蚀，本步骤中腔室中的压力为15mt，上电极功率为800w，通入的O2的流量为20sccm，通入的SF6的流量为200sccm，本步骤持续时间为480秒，继续祛除石英件表面的毛刺，同时避免对喷嘴表面的过腐蚀。
S5:过渡步骤，本步骤适当提高气体压力，但仍然是在低压、无下电极功率的条件下进行等离子体腐蚀，本步骤中腔室中的压力为60mt，上电极功率为800w，通入的O2的流量为20sccm，通入的SF6的流量为200sccm，本步骤的持续时间为30秒。
S6：辉光维持步骤四，本步骤是过渡步骤后的延续步骤，本步骤中腔室中的压力为60mt，上电极功率为800w，通入的O2的流量为200sccm，通入的SF6的流量为0sccm，本步骤的持续时间为480秒。应当注意的是本实施例中该步骤中不通入SF6且通入的O2的流量较大，这样设置同样是避免对石英部件表面的过腐蚀，同时祛除步骤S4和S5中产生的刻蚀副产物。
上述步骤S1～S6重复3次。
S7：充气步骤，本步骤是在无电极功率的条件下使用O2向腔室中进行充气，O2的流量为200sccm，此时腔室的压力为80mt，充气时间为20秒。
S8：抽气步骤，本步骤是在无电极功率的条件下将腔室中的O2抽出，同时带走毛刺刻蚀后脱落在腔室内的颗粒。本步骤中不对腔室施加压力，且同时通入O2，O2的流量为200sccm，持续时间为20秒。
步骤S310～S320重复20次。
本实施例中，步骤S2至S3是高压等离子体腐蚀步骤，在低压、无下电极功率的条件下进行，属于步骤S100。步骤S4至S5是低压等离子体腐蚀步骤，在低压、无下电极功率的条件下进行，属于步骤S200。步骤S7至S8属于步骤S300。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种腔室维护后的恢复方法，用于对维护后的腔室工艺环境进行恢复，其特征在于，包括如下步骤：
S100：在高压、无下电极功率的条件下对腔室进行等离子体腐蚀；
S200：在低压、无下电极功率的条件下对所述腔室进行等离子体腐蚀；
S300：在无电极功率的条件下，使用气体对所述腔室进行冲抽。
2.根据权利要求1所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S100中，使用SF6与O2进行等离子体腐蚀；
步骤S200中，使用SF6与O2进行等离子体腐蚀。
3.根据权利要求1所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S100和步骤S200多次交替进行。
4.根据权利要求1所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S300中所使用的气体为O2。
5.根据权利要求3所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，多次重复进行步骤S300。
6.根据权利要求2所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S100中所述腔室的压力范围为150～250mt，通入的SF6的流量为200～300sccm，通入的O2的流量为50～100sccm。
7.根据权利要求2所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S200中所述腔室的压力范围为15～60mt，通入的SF6的流量为20～200sccm，通入的O2的流量为20～50sccm。
8.根据权利要求1所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S100和/或步骤S200中，上电极功率为700～800w。
9.根据权利要求1所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S300中通入气体的压力范围为0～80mt。
10.根据权利要求1所述的腔室维护后的恢复方法，其特征在于，步骤S300通入气体的流量为200～500sccm。
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