CN109585247B - 加工腔室的清洁方法及等离子体加工装置 - Google Patents

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Abstract

在一些实施例中，提供一种加工腔室的清洁方法及等离子体加工装置。可透过将加工气体引入加工腔室中来执行此方法，其中加工腔室具有沿加工腔室侧壁的副产物。利用射频信号由加工气体产生等离子体。将下方电极连接至第一电位。同时，对侧壁电极施加具有第二电位的偏压，以促使对副产物的离子轰击，其中第二电位的值大于第一电位的值。从加工腔室排出加工气体。

Description

加工腔室的清洁方法及等离子体加工装置
技术领域
本发明实施例涉及一种加工腔室的清洁方法及实施此方法的等离子体加工装置，特别涉及一种利用电位差来促使离子轰击的加工腔室的清洁方法及实施此方法的等离子体加工装置。
背景技术
在制造现代电子装置的整个过程中，广泛地使用半导体加工设备，例如等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)系统、等离子体蚀刻系统、以及溅镀系统。此半导体加工设备可包含加工腔室，有助于包含由此设备执行的频繁反应工艺。由于进行这些工艺的缘故，可能会有副产物形成在加工腔室的侧壁上，导致设备的性能降低及/或污染，其可能会导致电子装置的产能降低。在试图要保持设备效率以及电子装置的产能的情况下，通常会执行清洁工艺，以移除积聚在加工腔室侧壁上的副产物。
发明内容
本发明实施例提供一种加工腔室的清洁方法，其包含：将加工气体引入加工腔室中，其中加工腔室具有沿加工腔室的侧壁的副产物，利用射频(RF)信号由加工气体产生等离子体，将设置于加工腔室侧壁内的下方电极连接至第一电位，同时对侧壁电极施加具有第二电位的偏压，以促使对副产物的离子轰击，其中第二电位的值大于第一电位的值，以及从加工腔室排出加工气体。
本发明实施例提供一种等离子体加工装置，其包含：加工腔室、第一射频功率产生器、侧壁电压产生器以及第二射频功率产生器。，其中该静电吸盘的该上表面被配置用于接收一工件加工腔室包含下方电极，其中下方电极排列于静电吸盘的上表面下方，且位于加工腔室的侧壁之间，静电吸盘的上表面被配置用于接收工件。第一射频功率产生器电性连接至射频天线。侧壁电压产生器电性连接至侧壁电极。第二射频功率产生器电性连接至下方电极。
本发明实施例提供一种加工腔室的清洁方法，其包含：将侧壁电压产生器的开关元件连接至第一电位，以将侧壁电极连接至第一电位，将第二射频功率产生器的开关元件连接至第二电位，以将下方电极连接至第二电位，对基板进行加工，其中基板包含位于加工腔室内的第一材料，此加工会产生副产物，副产物包含第一材料，并附着至加工腔室的侧壁，从加工腔室移出加工后的基板，将加工气体引入加工腔室，将第二射频功率产生器的开关元件切换至第一电位，且同时将侧壁电压产生器的开关元件切换至第三电位，经由将第一射频功率产生器连接至射频天线，在加工腔室内产生清洁等离子体，以及从加工腔室排出加工气体及副产物。
附图说明
根据以下的详细说明并配合附图以更加了解本发明实施例的概念。应注意的是，根据本产业的标准惯例，图中的各种部件未必按照比例绘制。事实上，可能任意地放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。
图1示出能够实施本发明实施例的方法的半导体加工系统的一些实施例的附图，用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物。
图2A-图2B示出能够实施本发明实施例的方法的半导体加工系统的更详细实施例的一系列附图，用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物。
图3A-图3G示出用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物的方法的一些实施例的一系列附图。
图4A-图4B示出用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物的方法的另一些实施例的一系列附图。
图5示出用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物的方法的一些实施例的流程图。
附图标记说明：
100～半导体加工系统；
102～加工腔室；
104～第一加工腔室侧壁(加工腔室侧壁)；
106～第二加工腔室侧壁(加工腔室侧壁)；
108～下方电极；
110～静电吸盘；
112～静电吸盘基座；
114～工件；
116～基板；
118～金属层；
120～光阻层；
121～射频天线；
122～加工气体入口端；
123～射频天线绝缘子；
124～加工腔室气体出口端；
125～等离子体源；
126～加工气体；
127～第一射频功率产生器；
128～下方电极射频功率产生器；
129～等离子体；
130～静电吸盘功率产生器；
132～第二射频功率产生器；
134～第一侧壁电压产生器；
136～第一侧壁电极；
138～第二侧壁电压产生器；
140～第二侧壁电极；
202～射频信号产生器；
204～开关元件；
206～直流电偏压产生器；
208～加热元件；
216～清洁等离子体；
302～蚀刻等离子体；
304～蚀刻气体
310～副产物；
402～功率开关分歧管；
500～流程图；
502、504、506、508、510、512、514、516～操作。
具体实施方式
以下将配合附图说明本发明实施例，其中通篇使用相似的附图标记来指称相似的元件，且其中所示出的结构未必按照比例绘制。将可理解的是，此实施方式及对应的附图并不会以任何方式限制本发明实施例的范围，且实施方式及附图仅提供一些范例，来说明能够阐明本身发明概念的一些方式。
以下披露的内容提供许多不同的实施例或范例以实施本发明实施例的不同部件。以下叙述构件及配置的特定范例，以简化本发明实施例的说明。当然，这些特定的范例仅为示范并非用以限定本发明实施例。例如，在以下的叙述中提及第一部件形成于第二部件上或上方，即表示其可包含第一部件与第二部件是直接接触的实施例，也可包含有附加部件形成于第一部件与第二部件之间，而使第一部件与第二部件可能未直接接触的实施例。另外，在以下披露的内容的不同范例中可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，而并非用以指定所讨论的不同实施例及/或结构之间的关系。
此外，在此可使用与空间相关用词。例如“底下”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，以便于描述附图中示出的一个元件或部件与另一个(些)元件或部件之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，且在此使用的空间相关词也可依此做同样的解释。
集成电路(IC)科技不断地进步。这些进步通常涉及几何尺寸的缩小，以达成更低的制造成本、更高的装置集成密度、更快的速度及更好的性能。由于装置尺寸缩小的缘故，在加工腔室中发生侧壁污染(举例而言，因不想要的污染物由加工腔室的侧壁剥落，并累积在基板表面上而导致基板的污染)的负面效应会被放大。
举例而言，可将工件装载至等离子体蚀刻系统的加工腔室中。工件可包含设置于惰性金属层(例如：银、铜等)上的图案化的光阻层。等离子体加工系统在加工腔室内产生等离子体，以选择性地蚀刻惰性金属层。在此工艺期间，会产生非挥发性的副产物，并往往会累积在加工腔室的侧壁上。当此工件(或是后续的工件)在加工腔室中进行加工时，等离子体将会破坏形成于加工腔室侧壁上的非挥发性副产物的部分键结，造成非挥发性副产物的原子从侧壁上剥落。因此，非挥发性副产物的原子可能会累积在设置于加工腔室内的工件上成为污染物。在工件上累积的非挥发性副产物可导致此有缺陷的工件上的集成电路功能有瑕疵。由于缺乏对此非挥发性的副产物的物理轰击，目前的无晶圆自动清洁(waferlessauto-clean；WAC)工艺无法有效地从加工腔室侧壁移除此非挥发性的副产物。因此，一种有效地从加工腔室侧壁移除非挥发性副产物的加工腔室的清洁方法(及相关的系统)将可提升半导体加工设备的效率，以改善集成电路的可靠度并降低成本。
在一些实施例中，本发明实施例是有关于一种有效地从加工腔室侧壁移除非挥发性副产物的清洁加工腔室的方法(及其相关系统)。此方法包含对位于加工腔室内的工件执行蚀刻工艺。在蚀刻工艺期间，来自工件的副产物可能从工件上剥落并附着在加工腔室的侧壁上。在完成蚀刻工艺之后，从加工腔室移出工件。在从加工腔室移出工件之后，将加工气体引入加工腔室中，且从加工气体产生等离子体。同时，对侧壁电极施加偏压，以促使对位于加工腔室侧壁上的副产物进行离子轰击。在已有效地轰击副产物之后，可从加工腔室排出加工气体及副产物。透过物理地轰击副产物，可有效地从加工腔室的侧壁移除副产物，且在排出加工气体时一并排出。因此，由于改良的方法改变了一般加工腔室的清洁工艺，透过对侧壁电极施加偏压来促使离子轰击，改良的方法可提升半导体加工设备的效率，以提升集成电路的可靠度，并降低集成电路的成本。
请参照图1，其提供能够实施本发明实施例的方法的半导体加工系统100的一些实施例的附图，用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物。
半导体加工系统100包含加工腔室102，其中加工腔室102具有第一加工腔室侧壁104及第二加工腔室侧壁106。举例而言，加工腔室102可以是等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)腔室。加工腔室侧壁104/106包含导电材料。在一些实施例中，加工腔室102可包含设置于加工腔室102的侧壁上的介电层，此介电层将腔室内部与加工腔室102的外壳分隔开来。
下方电极108被设置于加工腔室102内。在一些实施例中，静电吸盘110也设置于加工腔室102内。在一些实施例中，静电吸盘110包含下方电极108。在其他实施例中，静电吸盘110包含下方电极108及静电吸盘电极(图中未示)。此外，静电吸盘110是用以在加工工件114的各阶段中承载工件114。在一些实施例中，工件114包含设置于基板116上方的金属层118，以及设置于金属层118上方的光阻层120。在一些实施例中，金属层118可以是惰性金属，例如：铜、银、金或其他一些惰性金属。另外，静电吸盘基座112可支撑下方电极108及静电吸盘110。在一些实施例中，静电吸盘基座112包含电性绝缘材料，用以使静电吸盘110、下方电极108与加工腔室侧壁绝缘。
加工腔室102还包含加工气体入口端122及加工腔室气体出口端124。在一些实施例中，加工气体入口端122包含阀，以控制加工气体126流入加工腔室102中。加工腔室气体出口端124包含阀，以控制加工气体126流出加工腔室102。另外，在一些实施例中，加工气体入口端122及加工腔室气体出口端124允许控制加工腔室102内的压力。在一些实施例中，加工腔室气体出口端124可用以与真空泵浦连通，以将加工腔室102抽至真空。在其他实施例中，半导体加工系统100包含真空泵浦，耦接至进入加工腔室102的单独的孔洞，以允许将加工腔室102抽至真空。
半导体加工系统100也包含等离子体源125，用以在加工腔室102内提供等离子体。在一些实施例中，等离子体源125可包含耦接至射频天线121的第一射频(RF)功率产生器127，其中射频天线121经由多个射频天线绝缘子123，与加工腔室侧壁104/106电性绝缘。在一些实施例中，射频天线121可包含两个短距离间隔的金属电极，且可设置于加工腔室102的侧壁内。此类型的射频天线121可用于电容耦合等离子体(capacitively coupledplasma；CCP)源中。在其他实施例中，射频天线121可具有类似线圈的形状，且可设置于加工腔室102的侧壁外。此类型的射频天线121可用于电感耦合等离子体(inductively coupledplasma；ICP)源中。在另一些实施例中，射频天线121可以是加工腔室102的侧壁。第一射频功率产生器127用以对射频天线121施加具有一电位的射频信号，以在加工腔室102内从加工气体126形成等离子体129。在一些实施例中，第一射频功率产生器127在约200W至约3000W的功率范围内操作，并产生频率介于约13.56MHz至约60MHz之间的射频信号。在一些实施例中，匹配网路被设置于第一射频功率产生器127与射频天线121之间。在其他实施例中，等离子体源125可包含远端等离子体源，用以在上游等离子体产生腔室内产生等离子体，接着将此等离子体提供至加工腔室102。
另外，半导体加工系统100包含耦接至下方电极108的下方电极射频功率产生器128。下方电极射频功率产生器128包含开关元件，用以在具有第一电位(例如约负600V)的第一端子与具有第二电位(例如约0V)的第二端子之间切换。在一些实施例中，第一端子也耦接至射频信号产生器。下方电极射频功率产生器用以提供射频信号至下方电极108，以提升半导体加工系统100的效率(例如维持对等离子体的等离子体鞘层的控制)。在一些实施例中，下方电极射频功率产生器128在约200W至约3000W的功率范围内操作，并产生频率介于约400kHz至约13.56MHz之间的射频信号。
在一些实施例中，下方电极射频功率产生器128也提供信号至设置于静电吸盘110内的静电吸盘电极(图中未示)。在其他实施例中，分开的静电吸盘功率产生器130是用以施加电压至静电吸盘电极(图中未示)。在另一些实施例中，第二射频功率产生器132包含静电吸盘功率产生器130及下方电极射频功率产生器128。
另外，半导体加工系统100包含耦接至第一侧壁电极136的第一侧壁电压产生器134，以及耦接至第二侧壁电极140的第二侧壁电压产生器138。在一些实施例中，第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138可以是相同的电压产生器。第一侧壁电极136及第二侧壁电极140包含导电材料。在一些实施例中，第一侧壁电极136是第一加工腔室侧壁104，且第二侧壁电极140是第二加工腔室侧壁106。在其他实施例中，第一侧壁电极136被设置于第一加工腔室侧壁104后方，且第二侧壁电极140被设置于第二加工腔室侧壁106后方。第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138用以分别施加电压至第一加工腔室侧壁104及第二加工腔室侧壁106。在一些实施例中，第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138可产生负交流电偏压。
利用第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138施加电压至加工腔室侧壁104/106，增加将加工腔室内的气体粒子被吸引至加工腔室侧壁104/106的速度。气体粒子的速度增加造成气体粒子有足够的能量去轰击加工腔室侧壁104/106上所收集的副产物，使得副产物从加工腔室侧壁104/106剥落。一旦副产物剥落，可经由加工腔室气体出口端124从加工腔室102排出副产物，借此减少污染在加工腔室102内的后续加工的基板。
请参照图2A-图2B，其提供能够实施本发明实施例的方法的半导体加工系统100的更详细实施例的一系列附图，用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物。图2A示出能够实施本发明实施例的方法的半导体加工系统的更详细实施例的剖面图。图2B示出能够实施本发明实施例的方法的半导体加工系统的更详细实施例的上视图。
如图2A-图2B所示，第一射频功率产生器127及第二射频功率产生器132可还包含开关元件204及射频信号产生器202。第一射频功率产生器127的开关元件204被设置于射频信号产生器202与射频天线121之间。在一些实施例中，第一射频功率产生器127的开关元件204是用以开启或关闭连接射频信号产生器202与射频天线121的电路。在其他实施例中，第一射频功率产生器127的开关元件204是用以在连接至射频信号产生器202的第一端子与接地的第二端子之间切换。第二射频功率产生器132的开关元件204被设置于射频信号产生器202与下方电极108之间。下方电极108是用以接收第一电位(例如约负600伏特(V))及第二电位(例如约0V)。第二射频功率产生器132的开关元件204是用以在具有第一电位(例如约负600V)的第一端子与具有第二电位(例如约0V)的第二端子之间切换。在一些实施例中，第一端子也耦接至射频信号产生器202。
第一加工腔室侧壁104可以是单一连续状且为圆柱形的导电材料。在一些实施例中，第一侧壁电极136可以是单一连续状且为圆柱形的导电材料，并围绕第一加工腔室侧壁104。在此些实施例中，第一侧壁电压产生器134可连接至第一侧壁电极136，并用以提供电压至整个第一侧壁电极136。在一些替代实施例中，多个分开的侧壁电极可围绕第一加工腔室侧壁104。在此些实施例中，分开的侧壁电极可耦接至不同的侧壁电压产生器(举例而言，第一侧壁电极可耦接至第一侧壁电压产生器，而第二侧壁电极可耦接至第二侧壁电压产生器)。
第一侧壁电压产生器134可包含开关元件204，用以在具有第一电位(例如约负600V)的第一端子与具有第二电位(例如约0V)的第二端子之间切换。在一些实施例中，第一端子也耦接至直流电偏压产生器206。在一些实施例中，直流电偏压产生器206是交流电偏压产生器。第一侧壁电压产生器134的开关元件204被设置于直流电偏压产生器206与第一侧壁电极136之间。开关元件204是用以在连接至直流电偏压产生器206的第一端子与接地的第二端子之间切换。在一些实施例中，直流电偏压产生器206输出介于约0.1V至约600V的范围内的负电压。虽然未示出于图2A-图2B中，应理解的是，第二侧壁电压产生器138也可包含开关元件204及直流电偏压产生器206。
另外，在一些实施例中，半导体加工系统100包含加热元件208，以控制加工腔室102内的温度。在一些实施例中，加热元件208为加工腔室侧壁104/106。
请参照图3A-图3G，其提供用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物的方法的一些实施例的一系列附图。
如图3A所示，提供半导体加工系统100。半导体加工系统100将加工腔室102的压力抽真空，以准备执行工件114的蚀刻工艺。在一些实施例中，加工腔室102的压力被控制在20毫托(mT)及100mT之间。将工件114设置于加工腔室102内的静电吸盘110上。在一些实施例中，工件114包含设置于金属层118上方的光阻层120，其中金属层118被设置于基板116上方。
此外，当加工气体入口端122的阀关闭时，加工腔室气体出口端124的阀则会开启。真空泵浦(图中未示)可从加工腔室气体出口端124的阀连接下游。真空泵浦是用以将气体抽出加工腔室102外，以降低加工腔室102的压力。在一些实施例中，半导体加工系统100执行清洗步骤，以在加工腔室102的压力降低之前，从加工腔室102移除不想要的气体分子。
当加工腔室102的压力降低时，设置于第一射频功率产生器127中的开关元件204可开启射频天线121与第一射频功率产生器127的射频信号产生器202之间的电路。另外，第二射频功率产生器132的开关元件204可将下方电极108接地。此外，第一侧壁电压产生器134的开关元件204将第一侧壁电极136接地。再者，第二侧壁电压产生器138的开关元件204将第二侧壁电极140接地。
如图3B所示，透过蚀刻等离子体302蚀刻工件114。在一些实施例中，透过使蚀刻气体304流入加工腔室102中，且施加射频信号以激发蚀刻等离子体302，来形成蚀刻等离子体302。举例而言，可开启加工气体入口端122的阀，并允许蚀刻气体304流入加工腔室102中。在蚀刻气体304已流入加工腔室102中之后，第一射频功率产生器127的开关元件204会关闭第一射频功率产生器127的射频信号产生器202与射频天线121之间的电路。在一些实施例中，第一射频功率产生器127在约200W至约3000W的功率范围内操作，并产生频率介于约13.56MHz至约60MHz之间的射频信号。在一些实施例中，第二射频功率产生器132的开关元件204也进行切换，使得第二射频功率产生器132的射频信号产生器202连接至下方电极108。在一些实施例中，第二射频功率产生器132在约200W至约3000W的功率范围内操作，并产生频率介于约400kHz至约13.56MHz之间的射频信号。因此，由射频天线121及下方电极108输出的射频信号形成蚀刻等离子体302，进而蚀刻工件114。
在一些实施例中，蚀刻等离子体302会蚀刻掉部分金属层118。当蚀刻等离子体302蚀刻掉部分金属层118时，产生大量的副产物310，并累积在加工腔室侧壁104/106上。在一些实施例中，副产物310可以是非挥发性的副产物，例如：铜、银、金或一些其他非挥发性的副产物。因此，当继续蚀刻工件114(或后续的工件)时，蚀刻等离子体302会破坏位于加工腔室侧壁104/106上的非挥发性副产物310的部分键结，造成微量的非挥发性副产物从侧壁剥落。因此，微量的非挥发性副产物310可能会累积在设置于加工腔室102内的工件114上成为污染物，可能会导致形成有缺陷的工件。
如图3C所示，已从加工腔室102移出工件114，且降低加工腔室102的压力，以准备从加工腔室侧壁104/106移除非挥发性的副产物310。在一些实施例中，因为工件114已从加工腔室102移出，且此清洁工艺并非湿式清洁工艺，故从加工腔室侧壁104/106移除非挥发性副产物310的清洁工艺被称作无晶圆自动清洁(WAC)工艺。在一些实施例中，加工腔室102的压力降至约40毫托(mT)至约80mT的范围内。在另一些实施例中，加热元件(图中未示)加热加工腔室102内部至约20℃至约80℃的范围内。
在一些实施例中，在清洁工艺的降低压力阶段的期间，第一射频功率产生器127的开关元件204会开启第一射频功率产生器127的射频信号产生器202与射频天线121之间的电路。另外，第二射频功率产生器132的开关元件204会进行切换，以将下方电极108接地。此外，第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138的开关元件204分别将第一侧壁电极136及第二侧壁电极140接地。
如图3D所示，从第二加工腔室侧壁106移除位于第二加工腔室侧壁106上的非挥发性副产物310。在一些实施例中，透过使加工气体126流入加工腔室102中，并经由射频信号激发等离子体，以在加工腔室102内形成清洁等离子体216。在一些实施例中，加工气体126可包含例如氧、氯、硼、氮、氢或前述的组合。举例而言，可开启加工气体入口端122的阀，并允许加工气体126流入加工腔室102中。在加工气体126已流入加工腔室102中之后，第一射频功率产生器127的开关元件204会关闭第一射频功率产生器127的射频信号产生器202与射频天线121之间的电路，以使射频天线121输出射频信号。
与图3B所示的蚀刻工艺期间不同，第二射频功率产生器132的开关元件204将下方电极108接地，以在清洁工艺期间保护静电吸盘110。另外，第二侧壁电压产生器138的开关元件204进行切换，使得第二侧壁电极140连接至第二侧壁电压产生器138的直流电偏压产生器206。在一些实施例中，第二侧壁电极140可连接至直流电偏压产生器206介于约400秒至约600秒的时间周期。在其他实施例中，第二侧壁电极140可连接至直流电偏压产生器206的时间周期介于约200秒至约400秒。透过将第二侧壁电极140连接至第二侧壁电压产生器138的直流电偏压产生器206，清洁等离子体216与第二侧壁电极140之间的电位差促使对非挥发性副产物310的物理轰击(例如离子轰击)，因而有效地移除位于第二加工腔室侧壁106上的非挥发性副产物310。
如图3E所示，在已有效地轰击非挥发性副产物310以移除位于第二加工腔室侧壁106上的非挥发性副产物310之后，经由加工腔室气体出口端124将加工气体126及非挥发性副产物310排出加工腔室102外。在一些实施例中，在排出加工气体126及非挥发性副产物310的期间，第一射频功率产生器127的开关元件204切断射频天线121与第一射频功率产生器127的射频信号产生器202之间的连结。另外，第二侧壁电压产生器138的开关元件204进行切换，以将第二侧壁电极140接地。在一些实施例中，在已排出加工气体126之后，加工腔室气体出口端124的阀保持开启，以为了后续的工艺降低加工腔室102的压力。
如图3F所示，从第一加工腔室侧壁104移除位于第一加工腔室侧壁104上的非挥发性副产物310。在一些实施例中，透过使加工气体126流入加工腔室102中，并经由射频信号激发等离子体，以在加工腔室102内形成清洁等离子体216。在一些实施例中，加工气体126可包含例如氧、氯、硼、氮、氢或前述的组合。举例而言，可开启加工气体入口端122的阀，并允许加工气体126流入加工腔室102中。在加工气体126已流入加工腔室102中之后，第一射频功率产生器127的开关元件204会关闭第一射频功率产生器127的射频信号产生器202与射频天线121之间的电路。
与图3B所示的蚀刻工艺期间不同，第二射频功率产生器132的开关元件204将下方电极108接地，以在清洁工艺期间保护静电吸盘110。另外，对第一侧壁电压产生器134的开关元件204进行切换，使第一侧壁电极136连接至第一侧壁电压产生器134的直流电偏压产生器206。在一些实施例中，第一侧壁电极136可连接至直流电偏压产生器206的时间周期介于约400秒至约600秒。在其他实施例中，第一侧壁电极136可连接至直流电偏压产生器206的时间周期介于约200秒至约400秒。透过将第一侧壁电极136连接至第一侧壁电压产生器134的直流电偏压产生器206，清洁等离子体216与第一侧壁电极136之间的电位差促使对非挥发性副产物310的物理轰击(例如离子轰击)，因而有效地移除位于第一加工腔室侧壁104上的非挥发性副产物310。
如图3G所示，在已有效地轰击非挥发性副产物310以移除位于第一加工腔室侧壁104上的非挥发性副产物310之后，经由加工腔室气体出口端124将加工气体126及非挥发性副产物310排出加工腔室102外。在一些实施例中，在排出加工气体126及非挥发性副产物310的期间，第一射频功率产生器127的开关元件204切断射频天线121与第一射频功率产生器127的射频信号产生器202之间的连结。另外，对第一侧壁电压产生器134的开关元件204进行切换，以将第一侧壁电极136接地。在一些实施例中，在已排出加工气体126之后，加工腔室气体出口端124的阀保持开启，以为了后续的工艺而降低加工腔室102的压力。
请参照图4A-图4B，其提供用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物的方法的另外一些实施例的一系列附图。
如图4A所示，半导体加工系统100包含功率开关分歧管402。在一些实施例中，功率开关分歧管402包含第二射频功率产生器132、第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138，并控制各自的开关元件204。在另一些实施例中，功率开关分歧管402包含多个开关，用以在第一电位节点、第二电位节点及/或射频信号产生器节点之间切换，进而使得功率开关分歧管控制下方电极108、静电吸盘110、第一侧壁电极136及第二侧壁电极140的节点连接。在一些实施例中，第二电位的值大于第一电位的值。举例而言，第一电位为约0V，而第二电位为约负600V。
如图4A更进一步所示，从第一加工腔室侧壁104移除形成于第一加工腔室侧壁104上的非挥发性副产物310，同时从第二加工腔室侧壁106移除位于第二加工腔室侧壁106上的非挥发性副产物310。与第3D及3F图所示的清洁工艺相似的是：功率开关分歧管402切换第二射频功率产生器132的开关元件204，将下方电极108接地，以在清洁工艺期间保护静电吸盘110。然而，与第3D及3F图所示的清洁工艺不同的是：功率开关分歧管402切换第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138的开关元件204，将第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138连接至各自的直流电偏压产生器206。因此，在一些实施例中，透过促使对非挥发性副产物310的物理轰击(例如离子轰击)，可同时有效地移除位于第一加工腔室侧壁104及第二加工腔室侧壁106上的非挥发性副产物310。
如图4B所示，在已有效地轰击非挥发性副产物310以移除位于第一加工腔室侧壁104及第二加工腔室侧壁106上的非挥发性副产物310之后，经由加工腔室气体出口端124将加工气体126及非挥发性副产物310排出加工腔室102外。在一些实施例中，在排出加工气体126及非挥发性副产物310的期间，功率开关分歧管402切换第一射频功率产生器127的开关元件204，以切断射频天线121与第一射频功率产生器127的射频信号产生器202之间的连结。另外，功率开关分歧管402将第一侧壁电压产生器134及第二侧壁电压产生器138的开关元件204由各自的第一端子切换各自的第二端子，其将第一侧壁电极136及第二侧壁电极140二者皆接地。
请参照图5，提供用以移除累积在加工腔室侧壁上的副产物的方法的一些实施例的流程图500。然而本揭露所揭示的方法或其他示出及/或说明的方法可在本揭露中示出及/或说明为一系列动作或事件。应理解的是，此动作或事件所示出的顺序不应以限制性的意义来解读。举例而言，部分动作可能与本揭露所示出及/或说明的动作或事件以不同的顺序及/或同时进行。另外，并不需要所有示出的动作来实施本揭露的一或多个方面或实施例，且本揭露的一或多个动作可以一或多个分开的动作及/或阶段来进行。
在操作502，降低设置有工件的加工腔室的压力。操作502的范例可参考先前示出的图3A。
在操作504，对设置于加工腔室内的工件进行加工，此加工可能会导致副产物累积在加工腔室的侧壁上。操作504的范例可参考先前示出的图3B。
在操作506，从加工腔室移出加工后的工件。操作506的范例可参考先前示出的图3C。
在操作508，降低加工腔室的压力。操作508的范例可参考先前示出的图3C。
在操作510，透过施加射频(RF)信号至射频天线，在加工腔室内由加工气体产生清洁等离子体。操作510的范例可参考先前示出的图3D。
在操作512，下方电极连接至第一电位。操作512的范例可参考先前示出的图3D。
在操作514，对侧壁电极施加具有第二电位的偏压，其中第二电位的值大于第一电位的值，以促使对位于加工腔室侧壁上的副产物的离子轰击。操作514的范例可参考先前示出的图3D。
在操作516，从加工腔室排出加工气体及副产物。操作516的范例可参考先前示出的图3E。
因此，由上述内容可理解的是，本发明实施例涉及一种改良的方法(及相关装置)，用以移除累积于半导体加工腔室侧壁上的副产物。
因此，在一些实施例中，本发明实施例提供一种加工腔室的清洁方法。此方法包含将加工气体引入加工腔室中，其中加工腔室具有沿加工腔室的侧壁的副产物。利用射频(RF)信号由加工气体产生等离子体。将设置于加工腔室侧壁内的下方电极连接至第一电位。同时，对侧壁电极施加具有第二电位的偏压，以促使对副产物的离子轰击，其中第二电位的值大于第一电位的值。从加工腔室排出加工气体。在一些实施例中，此方法还包含利用蚀刻等离子体蚀刻工件，其中透过蚀刻等离子体使得从工件剥落的材料附着至加工腔室的侧壁，形成副产物。在将加工气体引入加工腔室中之前，从加工腔室移出工件。在一些实施例中，加工气体包含氯或氧。在一些实施例中，第一电位大致上等同于接地，且第二电位介于约0V至约负600V之间。在一些实施例中，副产物包含惰性金属。在一些实施例中，对侧壁电极施加偏压约200秒至约600秒。
在其他实施例中，本发明实施例提供一种等离子体加工装置，包含：加工腔室、第一射频功率产生器、侧壁电压产生器以及第二射频功率产生器。加工腔室包含下方电极，其中下方电极排列于静电吸盘的上表面下方，且位于加工腔室的侧壁之间，静电吸盘被配置用于接收工件。第一射频功率产生器电性连接至射频天线。侧壁电压产生器电性连接至侧壁电极。第二射频功率产生器电性连接至下方电极。在一些实施例中，侧壁电极为加工腔室的侧壁。在一些实施例中，侧壁电压产生器施加直流电偏压至侧壁电极，以促使对位于加工腔室侧壁上的非挥发性副产物的离子轰击。在一些实施例中，侧壁电压产生器包括一开关元件，开关元件具有连接至一第一电位的一第一端子，以及连接至一电压产生器的一第二端子。在一些实施例中，侧壁电极经由加工腔室的侧壁与静电吸盘分隔。在一些实施例中，第二射频功率产生器包含开关元件，开关元件具有连接至第一电位的第一端子，以及连接至射频信号产生器的第二端子。
在另一些实施例中，本发明实施例提供一种加工腔室的清洁方法，包含：将侧壁电压产生器的开关元件连接至第一电位，以将侧壁电极连接至第一电位，将第二射频功率产生器的开关元件连接至第二电位，以将下方电极连接至第二电位，对基板进行加工，其中基板包含位于加工腔室内的第一材料，此加工会产生副产物，副产物包含第一材料，并附着至加工腔室的侧壁，从加工腔室移出加工后的基板，将加工气体引入加工腔室，将第二射频功率产生器的开关元件切换至第一电位，且同时将侧壁电压产生器的开关元件切换至第三电位，经由将第一射频功率产生器连接至射频天线，在加工腔室内产生清洁等离子体，以及从加工腔室排出加工气体及副产物。在一实施例中，将侧壁电压产生器的开关元件连接至第三电位促使清洁等离子体的离子轰击副产物。在一实施例中，在从加工腔室移出加工后的基板之后，引入加工气体。在一实施例中，第二电位的值及第三电位的值皆分别大于第一电位的值。在一实施例中，第一电位大致上等同于接地，第二电位介于约0V至约负600V之间，且第三电位介于约0V至约负600V之间。在一实施例中，第一材料包含惰性金属。在一实施例中，将侧壁电压产生器的开关元件连接至第三电位约200秒至约600秒，使得加工气体能够使副产物从加工腔室的侧壁上剥落。在一实施例中，侧壁电极连续地围绕加工腔室的周长延伸。
以上概述了许多实施例的部件，使本发明所属技术领域中普通技术人员可以更加理解本发明实施例的各方面。本发明所属技术领域中普通技术人员应可理解，可轻易地以本发明实施例为基础来设计或改变其他工艺及结构，以实现与在此介绍的实施例相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例相同的优点。本发明所属技术领域中普通技术人员也应了解，这些相等的结构并未背离本发明的精神与范围。在不背离本发明的精神与范围的前提下，可对本发明实施例进行各种改变、置换及变动。

Claims (20)

1.一种加工腔室的清洁方法，包括：
将一加工气体引入一加工腔室中，其中该加工腔室具有沿该加工腔室的多个侧壁的一副产物；
利用一射频信号由该加工气体产生一等离子体；
将设置于该加工腔室的该多个侧壁内的一下方电极连接至一第一电位；
以设置于该加工腔室中的一静电吸盘基座支撑该下方电极和一静电吸盘，其中该静电吸盘基座将该加工腔室的一下方表面与该下方电极、该静电吸盘垂直地分隔开；
同时对一侧壁电极施加具有一第二电位的一偏压，以促使对该副产物的离子轰击，其中该第二电位的值大于该第一电位的值，当该侧壁电极接地时，一射频信号产生器连接至该下方电极以将该下方电极连接至该第一电位，且该第二电位介于负0.1伏特至负600伏特的范围内；以及
从该加工腔室排出该加工气体。
2.如权利要求1所述的加工腔室的清洁方法，还包括：
利用一蚀刻等离子体蚀刻一工件，其中透过该蚀刻等离子体使得从该工件剥落的一材料附着至该加工腔室的该多个侧壁，以形成该副产物；以及
在将该加工气体引入该加工腔室中之前，从该加工腔室移出该工件。
3.如权利要求1所述的加工腔室的清洁方法，其中该加工气体包括氯或氧。
4.如权利要求1所述的加工腔室的清洁方法，其中该第一电位等同于接地。
5.如权利要求1所述的加工腔室的清洁方法，其中该副产物包括一惰性金属。
6.如权利要求1所述的加工腔室的清洁方法，其中对该侧壁电极施加该偏压200秒至600秒。
7.一种等离子体加工装置，包括：
一加工腔室，包括一下方电极，该下方电极排列于一静电吸盘的一上表面下方，且位于该加工腔室的多个侧壁之间，其中该静电吸盘的该上表面是配制用于接收一工件；
一第一射频功率产生器，电性连接至一射频天线；
一侧壁电压产生器，电性连接至一侧壁电极，其中该侧壁电压产生器输出介于负0.1伏特至负600伏特的范围内的负电压；
一第二射频功率产生器，电性连接至该下方电极，其中当该侧壁电极接地时，该第二射频功率产生器连接至该下方电极以输出一射频信号；以及
一静电吸盘基座，将该加工腔室的一下方表面与该下方电极、该静电吸盘垂直地分隔开。
8.如权利要求7所述的等离子体加工装置，其中该侧壁电极为该加工腔室的该多个侧壁的其中之一。
9.如权利要求7所述的等离子体加工装置，其中该侧壁电压产生器施加一直流电偏压至该侧壁电极，以促使对位于该加工腔室的该多个侧壁的其中之一者之上的一非挥发性副产物的离子轰击。
10.如权利要求7所述的等离子体加工装置，其中该侧壁电压产生器包括一开关元件，该开关元件具有连接至一第一电位的一第一端子、以及连接至一电压产生器的一第二端子。
11.如权利要求10所述的等离子体加工装置，其中该侧壁电极经由该加工腔室的该多个侧壁的其中之一者与该静电吸盘分隔。
12.如权利要求11所述的等离子体加工装置，其中该第二射频功率产生器包括一开关元件，该开关元件具有连接至该第一电位的一第一端子、以及连接至一射频信号产生器的一第二端子。
13.一种加工腔室的清洁方法，包括：
将一侧壁电压产生器的一开关元件连接至一第一电位，以将一侧壁电极连接至该第一电位；
将一第二射频功率产生器的一开关元件连接至一第二电位，以将一下方电极连接至该第二电位，其中该第二电位的值大于该第一电位的值，且当该侧壁电极接地时，该第二射频功率产生器连接至该下方电极以将该下方电极连接至该第二电位；
当该侧壁电极连接至该第一电位，且该下方电极连接至该第二电位时，对一基板进行加工，其中该基板包括位于一加工腔室内的一第一材料，该加工产生一副产物，该副产物包括该第一材料，并附着至该加工腔室的该侧壁；
从该加工腔室移出加工后的该基板；
将一加工气体引入该加工腔室；
在该副产物附着至该加工腔室的该侧壁之后，将该第二射频功率产生器的该开关元件切换至该第一电位，且同时将该侧壁电压产生器的该开关元件切换至一第三电位，其中该第三电位介于负0.1伏特至负600伏特的范围内；
经由将一第一射频功率产生器连接至一射频天线，在该加工腔室内产生一清洁等离子体；以及
从该加工腔室排出该加工气体及该副产物。
14.如权利要求13所述的加工腔室的清洁方法，其中将该侧壁电压产生器的该开关元件连接至该第三电位促使该清洁等离子体的离子轰击该副产物。
15.如权利要求13所述的加工腔室的清洁方法，其中在从该加工腔室移出加工后的该基板之后，引入该加工气体。
16.如权利要求13所述的加工腔室的清洁方法，其中该第三电位的值大于该第一电位的值。
17.如权利要求16项所述的加工腔室的清洁方法，其中该第一电位等同于接地，该第二电位介于0伏特至负600伏特之间。
18.如权利要求17项所述的加工腔室的清洁方法，其中该第一材料包括一惰性金属。
19.如权利要求18项所述的加工腔室的清洁方法，其中将该侧壁电压产生器的该开关元件连接至该第三电位200秒至600秒，使得该加工气体能够使该副产物从该加工腔室的该侧壁上剥落。
20.如权利要求19项所述的加工腔室的清洁方法，其中该侧壁电极连续地围绕该加工腔室的一周长延伸。
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