CN114752918A - 一种腔室的清洗方法 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明提供一种腔室的清洗方法，该方法先关闭ICP‑CVD反应腔室的分子泵，用干泵抽真空；通入清洗气体高频电源启辉，形成清洗气体的等离子体对腔室内进行清洗，在该过程中间歇启动低频电源；然后关闭干泵，启动分子泵抽真空；通入清洗气体，启动高频电源对腔室进行清洗，在该过程中间歇启动低频电源，完成腔室的清洗。该清洗方法使用常规的含氟气体、惰性气体和含氧气体在腔室内进行等离子清洗作业；通过双工艺规控制程序来控制不同的腔压条件及射频条件对腔室顶部，边缘，底部进行清洗；同时通过流程的切换来保证对腔室材料的损伤降至最低；减少腔室内由于清洗过程及腔室损伤带来的颗粒问题。

Description

一种腔室的清洗方法
技术领域
本发明属于集成电路加工领域，涉及一种腔室的清洗方法。
背景技术
电感耦合等离子体化学气相沉积（Inductively-coupled plasma- chemicalvapor deposition，简称ICP-CVD）是一种低温（<180C）下沉积高致密薄膜（80沉积致密性由于PECVD 350C的）的沉积方式。一般在晶圆上沉积薄膜时，腔室周围也会寄生的沉积同一材质的薄膜。如果沉积薄膜累计厚度达到一定厚度时，薄膜会从腔室各处裂开并掉落在晶圆上形成颗粒沾污，所以一般薄膜累计沉积厚度达到2um时对腔室开始做等离子清洗。一般基于ICP工艺（包含ICP-CVD）的工作压强在几十mTorr级别，所以其薄膜致密性很好（低压下沉积的薄膜越致密）不容易清洗掉，而且腔室内的清洗用F离子很少导致整个清洗工艺时间大于40min。长时间清洗导致产能降低，也对机台的备件有严重的损伤。解决这个问题，工业上多采用（remote-plasma source）RPS方式对腔室进行清洗；RPS清洗有清洗时间快；对腔室材料损伤小等一系列优点；但RPS清洗成本较高；集中体现在两块：1.需要在设备上加装RPS发生器；2.RPS使用的NF3气体对管道，转接头，密封圈的材质要求较高；3.NF3的气体费用远高于CF4等常规清洗气体；另外RPS气体需要对常规尾气处理设备进行升级改造；增加了尾气处理的成本；基于以上原因低成本客户一般很难接受RPS，也不能忍受常规慢清洗。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种腔室的清洗方法。
技术方案：一种腔室的清洗方法，包括以下步骤：
第一步、关闭ICP-CVD反应腔室的分子泵，启动干泵抽真空，将腔压抽至于20-60mT；
第二步、通入清洗气体，所述清洗气体包括氟基气体、含氧气体和惰性气体；
第三步、通过高频电源启辉，高频电源的功率为100-600W，同时保持腔室的腔压为0.8-4T；
第四步、将高频电源的功率调高到600-3000W，从而形成清洗气体的等离子体，并对腔室内进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为20-3000W；清洗过程中保持腔室的腔压为0.8-4T；
第五步、关闭干泵，启动分子泵抽真空，将腔压抽至于20mT下；
第六步、再次通入清洗气体，启动高频电源，高频电源的功率为600-3000W，从而形成清洗气体的等离子体，对腔室进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为20-3000W；清洗过程中腔压保持在10-70mT，完成腔室的清洗。
进一步，所述步骤二中，所述清洗气体中的氟基气体的流量为1000-3000sccm、含氧气体的流量为300-1000sccm、惰性气体的流量为500-1000sccm。
进一步，所述步骤六中，所述清洗气体中的氟基气体的流量为600-1000sccm、含氧气体的流量为200-600sccm、惰性气体的流量为100-300sccm。
进一步，所述氟基气体为CF4、C2H6、SF6、C4F8、CH2F2、CHF3中的一种或多种混合气体。
进一步，所述含氧气体为O2、N2O、O3中的一种或多种混合气体。
进一步，所述惰性气体为H2、He、Ar、N2中的一种或多种混合气体。
进一步，所述步骤四中，高频清洗时间为10-120s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为5-10s，停止时间为5-10s。
进一步，所述步骤六中，高频清洗时间为10-120s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为5-10s，停止时间为5-10s。
进一步，所述步骤六中，低频电源的功率为20-60W。
有益效果：本发明提供的清洗方法使用常规的CF4，SF6，C4F8等含氟气体，N2， Ar等惰性气体进行稀释；同时添加O2，N2O，O3等含氧气体在腔室内进行等离子清洗作业；通过独有的双工艺规（几十mTorr和几千mTorr)控制程序来控制不同的腔压条件及射频条件对腔室顶部，边缘，底部进行清洗；同时通过流程的切换来保证对腔室材料的损伤降至最低；减少腔室内由于清洗过程及腔室损伤带来的颗粒问题。通过此种清洗方法基本达到了RPS清洗效果。
具体实施方式
本发明清洗工艺所适用的设备选用江苏鲁汶仪器有限公司生产的HAASRODE-C200A电感耦合等离子体化学气相沉积（ICP-CVD）设备。
以下实施例中所用干泵上的工艺规的量程为0-10T；分子泵上的工艺规的量程为0-600mT。以下实施例中所采用的清洗气体都是半导体行业常用的刻蚀气体。其中氟基气体为CF4、C2H6、SF6、C4F8、CH2F2、CHF3中的一种或多种混合气体。含氧气体为O2、N2O、O3中的一种或多种混合气体。惰性气体为H2、He、Ar、N2中的一种或多种混合气体。
实施例1
以清洗2um SIO为例，采用以下方法对腔室进行清洗：
第一步、关闭ICP-CVD反应腔室的分子泵，用干泵抽真空，将腔压抽至于40mT；
第二步、通入清洗气体，所述清洗气体包括2000sccmCF4、800sccmAr和500sccmO2；
第三步、通过高频电源启辉，高频电源的功率为600W，同时保持腔室的腔压为3T；
第四步、先将高频电源的功率调高到3000W，从而形成清洗气体的等离子体，并对腔室内进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为2000W；清洗过程中保持腔室的腔压为3T；高频清洗时间为120s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为10s，停止时间为10s；
第五步、关闭干泵，启动分子泵抽真空，将腔压抽至于20mT下；
第六步、再次通入清洗气体，该清洗气体包括800sccmCF4、400sccmAr和200sccmO2。启动高频电源，高频电源的功率为600W，从而形成清洗气体的等离子体，对腔室进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为50W；清洗过程中腔压保持在50mT，高频清洗时间为60s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为10s，停止时间为10s，完成腔室的清洗。
用以上清洗方法清洗时间可缩减至3min（≥600nm/min）内；比之前的清洗时间10-15min缩减70%左右；和RPS清洗的时间基本相同；同时通过检测腔室内颗粒物变化；在清洗前后腔室内＜0.5um的颗粒数基本持平，无显著变化。
实施例2
以清洗2um SiN为例，采用以下方法对腔室进行清洗：
第一步、关闭ICP-CVD反应腔室的分子泵，用干泵抽真空，将腔压抽至于60mT；
第二步、通入清洗气体，所述清洗气体包括2000sccmCF4、800sccmAr和500sccmO2；
第三步、通过高频电源启辉，高频电源的功率为400W，同时保持腔室的腔压为1T；
第四步、先将高频电源的功率调高到2000W，从而形成清洗气体的等离子体，并对腔室内进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为1000W；清洗过程中保持腔室的腔压为1T；高频清洗时间为60s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为5s，停止时间为5s；
第五步、关闭干泵，启动分子泵抽真空，将腔压抽至于20mT下；
第六步、再次通入清洗气体，该清洗气体包括800sccmCF4、400sccmAr和200sccmO2。启动高频电源，高频电源的功率为600W，从而形成清洗气体的等离子体，对腔室进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为40W；清洗过程中腔压保持在70mT，高频清洗时间为120s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为5s，停止时间为5s，完成腔室的清洗。
用以上清洗方法清洗时间可缩减至3min（≥600nm/min）内；比之前的清洗时间10-15min缩减70%左右；和RPS清洗的时间基本相同；同时通过检测腔室内颗粒物变化；在清洗前后腔室内＜0.5um的颗粒数基本持平，无显著变化。
实施例3
以清洗2um SiC为例，采用以下方法对腔室进行清洗：
第一步、关闭ICP-CVD反应腔室的分子泵，用干泵抽真空，将腔压抽至于20mT；
第二步、通入清洗气体，所述清洗气体包括2000sccmCF4、800sccmAr和500sccmO2；
第三步、通过高频电源启辉，高频电源的功率为100W，同时保持腔室的腔压为2T；
第四步、先将高频电源的功率调高到1000W，从而形成清洗气体的等离子体，并对腔室内进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为600W；清洗过程中保持腔室的腔压为2T；高频清洗时间为90s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为10s，停止时间为5s；
第五步、关闭干泵，启动分子泵抽真空，将腔压抽至于20mT下；
第六步、再次通入清洗气体，该清洗气体包括800sccmCF4、400sccmAr和200sccmO2。启动高频电源，高频电源的功率为600W，从而形成清洗气体的等离子体，对腔室进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为20W；清洗过程中腔压保持在20mT，高频清洗时间为90s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为10s，停止时间为5s，完成腔室的清洗。
用以上清洗方法清洗时间可缩减至3min（≥600nm/min）内；比之前的清洗时间10-15min缩减70%左右；和RPS清洗的时间基本相同；同时通过检测腔室内颗粒物变化；在清洗前后腔室内＜0.5um的颗粒数基本持平，无显著变化。
以上所述仅是本发明的实时方式，对于普通人员来说，均可以迅速的理解和使用，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。

Claims (9)

1.一种腔室的清洗方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、关闭ICP-CVD反应腔室的分子泵，启动干泵抽真空，将腔压抽至于20-60mT；
第二步、通入清洗气体，所述清洗气体包括氟基气体、含氧气体和惰性气体；
第三步、通过高频电源启辉，高频电源的功率为100-600W，同时保持腔室的腔压为0.8-4T；
第四步、将高频电源的功率调高到600-3000W，从而形成清洗气体的等离子体，并对腔室内进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为20-3000W；清洗过程中保持腔室的腔压为0.8-4T；
第五步、关闭干泵，启动分子泵抽真空，将腔压抽至于20mT下；
第六步、再次通入清洗气体，启动高频电源，高频电源的功率为600-3000W，从而形成清洗气体的等离子体，对腔室进行清洗，在该高频清洗过程中间歇启动低频电源，低频电源的功率为20-3000W；清洗过程中腔压保持在10-70mT，完成腔室的清洗。
2.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述步骤二中，所述清洗气体中的氟基气体的流量为1000-3000sccm、含氧气体的流量为300-1000sccm、惰性气体的流量为500-1000sccm。
3.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述步骤六中，所述清洗气体中的氟基气体的流量为600-1000sccm、含氧气体的流量为200-600sccm、惰性气体的流量为100-300sccm。
4.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述氟基气体为CF4、C2H6、SF6、C4F8、CH2F2、CHF3中的一种或多种混合气体。
5.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述含氧气体为O2、N2O、O3中的一种或多种混合气体。
6.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述惰性气体为H2、He、Ar、N2中的一种或多种混合气体。
7.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述步骤四中，高频清洗时间为10-120s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为5-10s，停止时间为5-10s。
8.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述步骤六中，高频清洗时间为10-120s，间歇启动低频电源过程中，低频电源的开启时间为5-10s，停止时间为5-10s。
9.根据权利要求1所述的一种腔室的清洗方法，其特征在于：所述步骤六中，低频电源的功率为20-60W。
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