CN110491757A - 刻蚀设备腔体清洁方法及其清洁系统 - Google Patents

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张钱
江旻
董海平
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Abstract

本发明公开了一种用于金属硬质掩模刻蚀工艺的泛林腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁方法，包括:采用沉积气体在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；采用清洁气体清除所述清洁薄膜。本发明还公开了一种用于清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁系统。本发明的清洁方法和清洁系统能清除刻蚀设备腔体内残留杂质(聚合物或污染颗粒)，能提高刻蚀设备腔体高清洁效率。

Description

刻蚀设备腔体清洁方法及其清洁系统
技术领域
本发明涉及半导体生产领域，特别是涉及一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁方法。本发明还涉及一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁系统。
背景技术
半导体器件生产工艺中经常会使用到化学和物理沉积或刻蚀形成相应的功能区。广义而言，刻蚀技术包含将材质整面均匀移除，或是将有图案的部分选择性清除。刻蚀一般都在等离子工艺体系中的腔体中进行。在半导体生产中由于各种化学反应，不可避免的会在刻蚀设备腔体内产生大量聚合物，沉积于腔体内表面；同时，由于各种物理反应，会对腔体表面致密表层造成损伤，形成易脱落颗粒，或使聚合物松散。在后续生产中会造成聚合物或污染颗粒落于晶圆表面，形成阻挡刻蚀缺陷(Block Etch Defect)或表面颗粒缺陷(Surface Particle Defect)，于是在生产中需要对刻蚀设备腔体进行清洗。
刻蚀设备腔体清洗的目的是清除腔体内的聚合物或污染颗粒，改善产品的质量。常规的清洗方法为呼吸式清洗法，即向腔体充入一定的气体，然后再将腔体的气体抽出，同时也将污染物连带抽走，如此往复达到了清洗腔体的目的。但现有清洗方法使用清洁气体(如CF4/NF3/SF6/O2/N2等)对于一些细小颗粒，无法做到完全清除，而不可避免地形成表面颗粒缺陷和阻挡刻蚀缺陷(Block Etch defect)，造成良率损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质(聚合物或污染颗粒)，能提高刻蚀设备腔体高清洁效率的刻蚀设备腔体清洁方法。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质(聚合物或污染颗粒)，能提高刻蚀设备腔体高清洁效率的刻蚀设备腔体清洁系统。
为解决上述技术问题本发明提供一种用于清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁方法，包括以下步骤：
S1，采用沉积气体在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；
S2，采用清洁气体清除所述清洁薄膜。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁方法，所述沉积气体是SiCl4、C4F8、C4F6、C2F2、C2F4或BCl3之中至少一种。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁方法，所述清洁气体是CF4、O2、N2、NF3或SF6之中至少一种。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁方法，执行步骤S1时，沉积气体的淀积参数为：流量50sccm-500sccm，电感耦合能量(TCP)500W-1500W，压力30mT-100mT。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁方法，执行步骤S2时，清洁气体的清洁参数为：流量100sccm-600sccm，电感耦合能量(TCP)500W-2000W，压力10mT-100mT。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁方法，还包括：
S3，定时和或定量重新执行步骤S1和S1至少一次，所述定时是指刻蚀设备腔体工作预设时长，所述定量是指刻蚀设备腔体刻蚀预设数量的硅片。
本发明提高一种用于清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁系统，包括：
淀积模块，其内存淀积程式，根据淀积程式在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；
清洁模块，其内存清洁程式，根据清洁程式清除所述清洁薄膜。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁系统，淀积程式的沉积气体是SiCl4、C4F8、C4F6、C2F2、C2F4或BCl3之中至少一种。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁系统，清洁程式的清洁气体是CF4、O2、N2、NF3或SF6之中至少一种。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁系统，淀积膜块沉积程式的淀积参数为：流量50sccm-500sccm，电感耦合能量(TCP)500W-1500W，压力30mT-100mT。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁系统，清洁模块清洁程式的清洁参数为：流量100sccm-600sccm，电感耦合能量(TCP)500W-2000W，压力10mT-100mT。
进一步改进所述的刻蚀设备腔体清洁系统，还包括：
控制模块，其用于控制淀积模块和清洁模块启动执行腔体清洁，其适用于定时和或定量控制淀积模块和清洁模块启动执行腔体清洁至少一次，所述定时是指刻蚀设备腔体工作预设时长，所述定量是指刻蚀设备腔体刻蚀预设数量的硅片。
本发明首先通过易产生聚合物淀积气体在刻蚀设备腔体形成淀积薄膜，使沉积清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内残留杂质。再通过清洁气体将清洁薄膜清除，在清洁薄膜清除过程中清洁薄膜包裹黏附的残留杂质也一并被清除。采用本发明的清洁方法/清洁系统后，在一个维护周期内(根据刻蚀设备实际使用工况确定)，阻挡刻蚀缺陷和表面颗粒缺陷由1.14颗/片(传统清洁程式)降至0.38颗/片(本发明清洁方法/清洁系统)，有效提高了产品良率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明清洁方法示意图。
图2是现有清洁方法与本发明清洁方法清洁效果对比示意图，其显示维护周期内阻挡刻蚀缺陷及表面颗粒缺陷变化对比效果，纵坐标表示缺陷数量，横坐标表示维护周期数量。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁方法第一实施例，包括以下步骤：
S1，采用易产生聚合物沉积气体在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；
S2，采用清洁气体清除所述清洁薄膜。
本发明刻蚀设备腔体清洁方法第一实施例首先通过易产生聚合物淀积气体在刻蚀设备腔体形成淀积薄膜，使沉积清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内残留杂质。再通过清洁气体将清洁薄膜清除，在清洁薄膜清除过程中清洁薄膜包裹黏附的残留杂质也一并被清除，能有效提高了产品良率。
本发明提供一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁方法第二实施例，包括以下步骤：
S1，采用SiCl4在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；SiCl4是易产生聚合物淀积气体，其形成清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内残留杂质。
S2，采用CF4气体清除所述清洁薄膜。
本发明提供一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁方法第三实施例，包括以下步骤：
S1，采用SiCl4、C4F8、C4F6、C2F2、C2F4或BCl3之中至少一种在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；SiCl4、C4F8、C4F6、C2F2、C2F4或BCl3均属于易产生聚合物淀积气体，其形成清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内残留杂质。沉积气体的淀积参数为：流量50sccm-500sccm，电感耦合能量(TCP)500W-1500W，压力30mT-100mT。
S2，采用CF4、O2、N2、NF3或SF6之中至少一种气体清除所述清洁薄膜。清洁气体的清洁参数为：流量100sccm-600sccm，电感耦合能量(TCP)500W-2000W，压力10mT-100mT。
S3，定时和或定量重新执行步骤S1和S1至少一次，所述定时是指刻蚀设备腔体工作预设时长，所述定量是指刻蚀设备腔体刻蚀预设数量的硅片。
例如，刻蚀设备腔体连续工作A小时，则执行一次清洁，A大于10，A根据刻蚀设备腔体实际工况决定。
或，刻蚀设备刻蚀B片硅片，则执行一次清洁，B大于10000，B根据刻蚀设备腔体实际工况决定。
本发明提高一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁系统第一实施例，包括：
淀积模块，其内存淀积程式，根据淀积程式在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；
清洁模块，其内存清洁程式，根据清洁程式清除所述清洁薄膜。
本发明刻蚀设备腔体清洁系统第一实施例首先通过易产生聚合物淀积气体在刻蚀设备腔体形成淀积薄膜，使沉积清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内残留杂质。再通过清洁气体将清洁薄膜清除，在清洁薄膜清除过程中清洁薄膜包裹黏附的残留杂质也一并被清除，能有效提高了产品良率。
本发明提高一种用于金属硬质掩模刻蚀(MHM Etch)工艺的泛林(LAM)Metal M腔体，清除半导体生产工艺中的刻蚀设备腔体内残留杂质的刻蚀设备腔体清洁系统第二实施例，包括：
淀积模块，其内存淀积程式，根据淀积程式在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；沉积气体是SiCl4、C4F8、C4F6、C2F2、C2F4或BCl3之中至少一种；淀积模块淀积程式沉积气体的淀积参数为：流量50sccm-500sccm，电感耦合能量(TCP)500W-1500W，压力30mT-100mT。
清洁模块，其内存清洁程式，根据清洁程式清除所述清洁薄膜。清洁气体是CF4、O2、N2、NF3或SF6之中至少一种。清洁模块清洁程式清洁气体的清洁参数为：流量100sccm-600sccm，电感耦合能量(TCP)500W-2000W，压力10mT-100mT。
控制模块，其用于控制淀积模块和清洁模块启动执行腔体清洁，其适用于定时和或定量控制淀积模块和清洁模块启动执行腔体清洁至少一次，所述定时是指刻蚀设备腔体工作预设时长，所述定量是指刻蚀设备腔体刻蚀预设数量的硅片。
例如，刻蚀设备腔体连续工作A小时，则执行一次清洁，A大于10，A根据刻蚀设备腔体实际工况决定。
或，刻蚀设备刻蚀B片硅片，则执行一次清洁，B大于10000，B根据刻蚀设备腔体实际工况决定。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种刻蚀设备腔体清洁方法，用于金属硬质掩模刻蚀工艺的泛林腔体腔体，其特征在于，包括以下步骤：
S1，采用沉积气体在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；
S2，采用清洁气体清除所述清洁薄膜。
2.如权利要求1所述的刻蚀设备腔体清洁方法，其特征在于：所述沉积气体是SiCl4、C4F8、C4F6、C2F2、C2F4或BCl3之中至少一种。
3.如权利要求2所述的刻蚀设备腔体清洁方法，其特征在于：所述清洁气体是CF4、O2、N2、NF3或SF6之中至少一种。
4.如权利要求2所述的刻蚀设备腔体清洁方法，其特征在于：执行步骤S1时，沉积气体的淀积参数为：流量50sccm-500sccm，电感耦合能量500W-1500W，压力30mT-100mT。
5.如权利要求3所述的刻蚀设备腔体清洁方法，其特征在于：执行步骤S2时，清洁气体的清洁参数为：流量100sccm-600sccm，电感耦合能量500W-2000W，压力10mT-100mT。
6.权利要求1所述的刻蚀设备腔体清洁方法，其特征在于，还包括：
S3，定时和或定量重新执行步骤S1和S1至少一次，所述定时是指刻蚀设备腔体工作预设时长，所述定量是指刻蚀设备腔体刻蚀预设数量的硅片。
7.一种刻蚀设备腔体清洁系统，用于金属硬质掩模刻蚀工艺的泛林腔体腔体，其特征在于，包括：
淀积模块，其内存淀积程式，根据淀积程式在刻蚀设备腔体内进行淀积，使刻蚀设备腔体内表面形成清洁薄膜，并使该清洁薄膜包裹黏附刻蚀设备腔体内表面上的待清洁杂质；
清洁模块，其内存清洁程式，根据清洁程式清除所述清洁薄膜。
8.如权利要求7所述的刻蚀设备腔体清洁系统，其特征在于：淀积程式的沉积气体是SiCl4、C4F8、C4F6、C2F2、C2F4或BCl3之中至少一种。
9.如权利要求8所述的刻蚀设备腔体清洁系统，其特征在于：清洁程式的清洁气体是CF4、O2、N2、NF3或SF6之中至少一种。
10.如权利要求7所述的刻蚀设备腔体清洁系统，其特征在于：淀积膜块沉积程式的淀积参数为：流量50sccm-500sccm，电感耦合能量(TCP)500W-1500W，压力30mT-100mT。
11.如权利要求9所述的刻蚀设备腔体清洁系统，其特征在于：清洁模块清洁程式的清洁参数为：流量100sccm-600sccm，电感耦合能量(TCP)500W-2000W，压力10mT-100mT。
12.如权利要求7所述的刻蚀设备腔体清洁系统，其特征在于：还包括：
控制模块，其用于控制淀积模块和清洁模块启动执行腔体清洁，其适用于定时和或定量控制淀积模块和清洁模块启动执行腔体清洁至少一次，所述定时是指刻蚀设备腔体工作预设时长，所述定量是指刻蚀设备腔体刻蚀预设数量的硅片。
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