CN107871648B - 一种等离子体处理器、移动环清洁维持系统及方法 - Google Patents

一种等离子体处理器、移动环清洁维持系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动环洁净维持系统，可阻止在等离子处理过程中等离子处理器中的移动环底部和外侧壁表面沉积形成聚合物；所述的移动环洁净维持系统包含：超声波换能器，安装在移动环中；超声波发生器，其输出端连接所述的超声波换能器。其优点是：通过超声波发生器发出的高频震荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡传播并均匀辐射到移动环的固体介质中，实现移动环表面及缝隙中污染物迅速剥离，从而达到表面净化的目的。

Description

一种等离子体处理器、移动环清洁维持系统及方法
技术领域
本发明涉及等离子体刻蚀系统，具体涉及一种等离子体处理器、移动环清洁维持系统及方法。
背景技术
等离子体刻蚀领域一直存在着移动环（Moving Ring）表面聚合物沉积问题，具体的，全新的移动环在经过一段时间的刻蚀过程后，表面会不断沉积聚合物，且聚合物的厚度持续变化，这种聚合物沉积至少会导致以下两个问题：
1、沉积的聚合物会改变移动环的化学、光学以及电学性能，导致刻蚀工艺性能出现不稳定性漂移；
2、当聚合物沉积到一定程度会形成为块状物，使刻蚀过程出现粒子（Particle）掉落问题，严重时影响刻蚀产品优良率；
因此，需要提供一种对刻蚀过程中移动环表面沉积的聚合物进行处理的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种等离子体处理器、移动环清洁维持系统及方法，通过超声波发生器发出的高频震荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡传播并均匀辐射到移动环的固体介质中，实现移动环表面及缝隙中污染物迅速剥离，从而达到表面净化的目的。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种移动环洁净维持系统，用于阻止在等离子处理过程中等离子处理器中的移动环底部和外侧壁表面沉积形成聚合物，所述的等离子处理器包括一反应腔，反应腔内包括一个用于放置待处理晶圆的基座，基座上方包括反应气体进气装置用于输入反应气体到所述基座上方，在等离子处理过程中所述反应气体在基座上方被电离形成等离子体，移动环位于反应腔内并围绕所述等离子体，其特征是，所述的移动环洁净维持系统包含：
超声波换能器，安装在移动环中；
超声波发生器，其输出端连接所述的超声波换能器。
上述的移动环洁净维持系统，其中，还包含：
控制系统，连接所述超声波发生器的输入端，在线控制超声波发生器的输出功率大小和功率持续时间。
上述的移动环洁净维持系统，其中：
在移动环中均匀分布设置多个所述的超声波换能器。
上述的移动环洁净维持系统，其中：
在所述的移动环上开槽，用于容纳所述的超声波换能器。
上述的移动环洁净维持系统，其中：
超声波换能器埋设在移动环中，使超声波换能器不暴露于等离子体。
上述的移动环洁净维持系统，其中：
所述的超声波换能器埋设在移动环的底表面和/或外侧壁中。
一种移动环洁净维持方法，其特征是：
在等离子处理过程中，在移动环中安装超声波换能器，其将超声波发生器发出的高频振动信号转换成高频机械振荡以阻止移动环表面聚合物的聚集；
超声波换能器的输入端连接超声波发生器的输出端，超声波发生器向超声波换能器提供功率以及高频振动信号。
上述的移动环洁净维持方法，其中：
超声波发生器的输入端连接一控制系统，控制系统在线控制超声波发生器的输出功率大小和功率持续时间，以实现超声波换能器对移动环在线清洁维持过程的调节和控制。
上述的移动环洁净维持方法，其中：
在移动环中均匀分布设置多个所述的超声波换能器。
上述的移动环洁净维持方法，其中：
在所述的移动环上开槽，用于容纳所述的超声波换能器。
上述的移动环洁净维持方法，其中：
超声波换能器埋设在移动环中，使超声波换能器不暴露于等离子体。
上述的移动环洁净维持方法，其中：
所述超声波换能器发射超声波的方向为移动环表面聚合物的沉积方向。
一种等离子体处理器，其包含上述的移动环洁净维持系统。
本发明与现有技术相比具有以下优点：通过超声波发生器发出的高频震荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡传播并均匀辐射到移动环的固体介质中，实现移动环表面及缝隙中污染物迅速剥离，从而达到表面净化的目的。
附图说明
图1为本发明中安装有超声波换能器的移动环的结构示意图；
图2为本发明的系统图；
图3为本发明的实施例安装结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图3所示，一种等离子体处理器，其包一移动环洁净维持系统，该移动环洁净维持系统用于阻止在等离子处理过程中等离子处理器中的移动环1底部和外侧壁表面沉积形成聚合物3，所述的等离子处理器包括一反应腔7，反应腔7内包括一个用于放置待处理晶圆的基座6，基座6上方包括反应气体进气装置用于输入反应气体到所述基座6上方，在等离子处理过程中所述反应气体在基座6上方被电离形成等离子体，移动环1位于反应腔7内并围绕所述等离子体。
如图1~2所示，所述的移动环洁净维持系统包含：超声波换能器2（UltrasonicTransducer: UT），安装在移动环1中；超声波发生器4，其输出端连接所述的超声波换能器2；控制系统5，连接所述超声波发生器2的输入端，在线控制超声波发生器4的输出功率大小和功率持续时间，由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡传播并均匀辐射至固体介质中，可实现固体介质表面及缝隙中污染物的迅速剥离，从而达到对象表面清洁净化的目的，即减弱等离子体的粘合力。应该注意的是，根据刻蚀要求、聚合物聚集情况、超声波换能器功率等多方因素，超声波换能器2的设置数量可以是不同的，通常，声功率密度=发射功率/发射面积，当声功率密度大于0.3W/cm2时，可满足工业清洁要求，且功率密度越高，清洁效果越好，另外，清洁效果也会随着环境温度增加而显著提高，然而，多个超声波换能器2必须是在移动环1中均匀间隔设置，例如，本实施例中就是沿移动环1的圆周方向均匀分布。当设置多个超声波换能器2时，超声波发生器4的数量可以相应增加，或者可以将多个超声波换能器2分别连接至同一超声波发生器4。
超声波换能器2埋设在移动环1中，使超声波换能器2不暴露于等离子体，优选的，超声波换能器2埋设在移动环1容易沉积聚合物的底表面和/或外侧壁中；本实施例中，通过预先在所述的移动环1上聚合物会沉积的一面开设与超声波换能器2尺寸匹配的槽，以容纳超声波换能器2，再在槽口覆盖一层移动环材料来实现，移动环1内的超声波换能器2通过引线引出连接到外部的超声波发生器4。本发明超声波最有效的部位是移动环1的底表面和外侧壁，因为这些部位等离子体无法到达，无法用等离子体进行清洁，而移动环1面向等离子体的内侧壁是不会有大量聚合物积累的，即使有也可以在后续的清洁步骤中容易去除。
本发明还公开了一种移动环洁净维持方法，其包含：在移动环1中安装超声波换能器2，其将超声波发生器4发出的高频振动信号转换成高频机械振荡以阻止移动环1表面聚合物3的聚集；超声波换能器2的输入端连接超声波发生器4的输出端，超声波发生器4向超声波换能器2提供功率以及高频振动信号。
为了更好的实现洁净过程的在线调节和控制，超声波发生器4的输入端连接一控制系统5，以在线控制超声波发生器4的输出功率大小和功率持续时间，本实施例中，控制系统5为计算机PC。
本实施例中，所述超声波换能器2发射超声波的方向为移动环1表面聚合物3的沉积方向，使洁净过程更具有目的性和方向性。
如图3所示，移动环1设置在反应腔7中，标号8为上电极，基座6连接一下电极，本实施例中，移动环2面向等离子体方向的面积约为600cm2，因此需要加在超声波发生器2上的最低总功率约为1800W。假定实际使用时，在移动环1中均匀埋入8个超声波发生器2，则每个超声波发生器2上施加的最低功率（Power Supply）为250W。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种移动环洁净维持系统，用于阻止在等离子处理过程中等离子处理器中的移动环（1）底部和外侧壁表面沉积形成聚合物（3），所述的等离子处理器包括一反应腔（7），反应腔（7）内包括一个用于放置待处理晶圆的基座（6），基座（6）上方包括反应气体进气装置用于输入反应气体到所述基座（6）上方，在等离子处理过程中所述反应气体在基座（6）上方被电离形成等离子体，移动环（1）位于反应腔（7）内并围绕所述等离子体，其特征在于，所述的移动环洁净维持系统包含：
超声波换能器（2），其埋设在移动环（1）中，使超声波换能器（2）不暴露于等离子体；
超声波发生器（4），其输出端连接所述的超声波换能器（2）。
2.如权利要求1所述的移动环洁净维持系统，其特征在于，还包含：
控制系统（5），连接所述超声波发生器（2）的输入端，在线控制超声波发生器（4）的输出功率大小和功率持续时间。
3.如权利要求1所述的移动环洁净维持系统，其特征在于：
在移动环（1）中均匀分布设置多个所述的超声波换能器（2）。
4.如权利要求1所述的移动环洁净维持系统，其特征在于：
在所述的移动环（1）上开槽，用于容纳所述的超声波换能器（2）。
5.如权利要求1所述的移动环洁净维持系统，其特征在于：
所述的超声波换能器（2）埋设在移动环（1）的底表面和/或外侧壁中。
6.一种移动环洁净维持方法，其特征在于：
在等离子处理过程中，在移动环（1）中埋设超声波换能器（2），使超声波换能器（2）不暴露于等离子体，超声波换能器（2）将超声波发生器（4）发出的高频振动信号转换成高频机械振荡以阻止移动环（1）表面聚合物（3）的聚集；
超声波换能器（2）的输入端连接超声波发生器（4）的输出端，超声波发生器（4）向超声波换能器（2）提供功率以及高频振动信号。
7.如权利要求6所述的移动环洁净维持方法，其特征在于：
超声波发生器（4）的输入端连接一控制系统（5），控制系统（5）在线控制超声波发生器（4）的输出功率大小和功率持续时间，以实现超声波换能器（2）对移动环（1）在线清洁维持过程的调节和控制。
8.如权利要求6所述的移动环洁净维持方法，其特征在于：
在移动环（1）中均匀分布设置多个所述的超声波换能器（2）。
9.如权利要求6所述的移动环洁净维持方法，其特征在于：
在所述的移动环（1）上开槽，用于容纳所述的超声波换能器（2）。
10.如权利要求6所述的移动环洁净维持方法，其特征在于：
所述超声波换能器（2）发射超声波的方向为移动环（1）表面聚合物（3）的沉积方向。
11.一种等离子体处理器，其特征在于：包含如权利要求1~5中任意一项所述的移动环洁净维持系统。
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