CN115318755A - 一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，涉及半导体制造技术领域，以解决湿法清洗需要打开工艺腔，造成工艺时间增加，效率降低的问题。一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，该等离子体掺杂工艺腔的清洁方法包括：获取所述工艺腔的污染程度。当所述工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向所述工艺腔内通入第一工艺气体，利用第一工艺气体对所述工艺腔进行清洗。当所述工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向所述工艺腔内通入第二工艺气体，利用第二工艺气体对所述工艺腔进行清洗。本发明提供的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法用于清洗等离子体掺杂工艺腔。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，由于等离子体掺杂法能够以极低的能量，高效率的导入粒子，使得其逐渐代替离子注入法而得到重视。但是，由于等离子体掺杂法是将反应气体在工艺腔内电离后，直接注入硅片中进行掺杂，因此，会向工艺腔内引入杂质粒子，使得工艺腔被污染。当污染严重时，会影响到晶圆的性能。因此，需要对工艺腔进行清洗。
目前，常用的工艺腔清洗方法是湿法清洗工艺。使用湿法清洗工艺对工艺腔进行清洗时，需要将工艺腔打开，进行清洗或者更换，处理好的工艺腔在安装完成后，还需要重新抽真空并经过多次调试后，才可以工作，使得工作时间增长，降低了工作效率。同时，由于湿法清洗在打开工艺腔后，不可避免的会引入部分杂质，影响晶圆的品质，使得清洗成本增高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，用于节省工艺腔的清洗时间，提高晶圆制造效率，减少制造成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，该等离子体掺杂工艺腔的清洁方法包括：
获取所述工艺腔的污染程度。
当所述工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向所述工艺腔内通入第一工艺气体，利用第一工艺气体对所述工艺腔进行清洗。
当所述工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向所述工艺腔内通入第二工艺气体，利用第二工艺气体对所述工艺腔进行清洗。
与现有技术相比，本发明提供的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法中，根据等离子体掺杂工艺腔内的污染程度使用不同的工艺气体，在不同的工艺条件下对等离子体掺杂工艺腔进行清洗，使得等离子体掺杂工艺腔的清洁效率得到提升，且避免了工艺气体的浪费，以节省成本。同时，本发明提供的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法中，直接向等离子体掺杂工艺腔内通入反应气体，通过反应气体和等离子体掺杂工艺腔内壁的污染粒子进行反应后，生成气体溢出，从而在不用打开工艺腔的前提下，实现对等离子体掺杂工艺腔的清洗，有效的避免了湿法清洗可能会引入杂质，以及造成生产成本增加，效率降低的问题。
综上，通过本发明提供的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法对等离子体掺杂工艺腔进行清洗，具有低成本，高效率的优点。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在半导体掺杂工艺中，传统的离子注入法是通过独立于掺杂工艺腔的离子源形成等离子体，并对该形成的等离子体进行过滤后，注入到晶圆中进行掺杂的。而等离子体掺杂法是将工艺气体直接通入工艺腔内进行电离，形成等离子体进行掺杂的。由于等离子体掺杂法具有低能耗，高效率的优势，在半导体掺杂领域得到广泛应用。但是，在等离子体掺杂法中，通入的工艺气体形成的等离子体没有经过过滤，因此，会在工艺腔内形成杂质粒子，该杂质粒子附着在工艺腔内壁上，使得工艺腔被污染。当工艺腔污染程度逐渐严重时，即在工艺腔的内壁上附着的杂质粒子的数量多的情况下，可能会在工艺腔内产生尖端放电现象，严重影响晶圆的性能以及成品率。因此，需要对被污染的工艺腔进行及时的清洗或者更换操作，以去除杂质粒子，减少对晶圆的影响。
目前，常用的工艺腔清洗方法为湿法清洗。湿法清洗周期一般是在处理5000片到10000片晶圆之间，将工艺腔打开，与大气相通，使用湿法清洗工艺对工艺腔进行清洗。一般在湿法清洗之后，需要将工艺腔抽真空到高真空状态时，要保持2小时-3小时，以除去在湿法清洗工艺中残留在工艺腔内的湿气和其它地挥发性物质。然后，使用测试晶圆进行多批次的掺杂工艺，直至工艺腔内表面呈现出一致的化学面，即在工艺腔内表面上的化学基团的浓度，化学基团的类型或者功能有较小的变化，或者没有变化，以保证不会影响不同晶圆的掺杂结果。这些步骤使得晶圆的生产时间增加，生产成本增加。同时，在实际生产中，也可能发生当晶圆处理数量不足5000片时，工艺腔内的污染程度已经很严峻，此时，产生的尖端放电现象可能会导致器件失效，也可能会影响到工艺关键参数。如果频繁的使用湿法清洗工艺对工艺腔进行清洗，就需要频繁的打开工艺腔，而每一次打开工艺腔，就需要消耗大量的时间，且在打开工艺腔后，难免会向工艺腔内引入杂质，该引入的杂质也有可能影响到晶圆的性能。因此，急需一种可以替代湿法清洗工艺的等离子体掺杂工艺腔清洗方法。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法。用于在不打开工艺腔的前提下，在等离子体掺杂工艺中对等离子体掺杂工艺腔进行清洗，以延长湿法清洗的周期。
上述等离子体掺杂工艺腔的清洁方法包括：获取工艺腔的污染程度。具体的，该工艺腔的污染程度由工艺腔内的污染粒子数量决定。当工艺腔内的污染粒子数量小于或等于预设值时，工艺腔的污染程度为轻度污染程度。当工艺腔内的污染粒子数量大于预设值时，工艺腔的污染程度为重度污染程度。这里的工艺腔内的污染粒子数量的预设值可以根据实际生产情况和技术人员的经验进行设定，在此不做限定。
当上述工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向工艺腔内通入第一工艺气体，利用第一工艺气体对工艺腔进行清洗。使得第一工艺气体可以和工艺腔内的污染粒子进行反应，并生成气体溢出，以去除污染粒子。
上述当工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向工艺腔内通入第一工艺气体，利用第一工艺气体对工艺腔进行清洗具体包括：当工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向工艺腔内通入第一工艺气体。然后，在工艺腔内，对第一工艺气体进行等离子体处理，得到第一等离子体气体。利用该第一等离子体气体对工艺腔进行清洗，以去除污染粒子。这里的第一工艺气体可以为氧气，第一工艺条件可以包括：第一工艺气体的流速为500sccm～3000sccm，工艺腔内的压力为200Mt～1000Mt，等离子体射频功率为50W～150W，工艺腔内的电压为1kev～5kev，工艺腔的清洗时间为100sec～200sec。
在实际应用中，当上述工艺腔的污染程度为轻度污染程度时，可以使用氧气为第一工艺气体，调整氧气的流速为200sccm，工艺腔内的压力为500Mt，等离子体射频功率为75W，工艺腔内的电压为2kev，在该工艺条件下，使用氧气对该轻度污染的工艺腔进行清洗，清洗的时间为150sec。
当上述工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向工艺腔内通入第二工艺气体，利用第二工艺气体对工艺腔进行清洗。通过第二工艺气体在第二工艺条件下对重度污染程度的工艺腔进行清洗，以去除该工艺腔内的污染粒子，延长工艺腔的湿法清洗周期。
上述在当工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向工艺腔内通入第二工艺气体，利用第二工艺气体对工艺腔进行清洗包括：当工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向工艺腔内通入第二工艺气体。然后，在工艺腔内，对第二工艺气体进行等离子体处理，得到第二等离子体气体。利用第二等离子体气体对工艺腔进行清洗，以去除污染粒子。这里的第二工艺气体可以为氧气和四氟化碳气体的混合气体。第二工艺条件可以包括：氧气的流速为500sccm～3000sccm，四氟化碳气体的流速为5sccm～100sccm，工艺腔内的压力为200Mt～1000Mt，等离子体射频功率为50W～150W，工艺腔内的电压为1kev～5kev，工艺腔的清洗时间为200sec～400sec。
在实际应用中，当上述工艺腔的污染程度为重度污染程度时，可以使用氧气和四氟化碳气体的混合气体为第二工艺气体，调整氧气的流速为200sccm，四氟化碳气体的流速为10sccm，工艺腔内的压力为500Mt，等离子体射频功率为75W，工艺腔内的电压为2kev，在该工艺条件下，使用氧气和四氟化碳气体的混合气体对该重度污染的工艺腔进行清洗，清洗的时间为300sec，以使得氧气和四氟化碳气体的混合气体的等离子体可以和污染粒子充分反应，从而去除该工艺腔内的污染粒子。
在上述利用第二工艺气体对工艺腔进行清洗后，需要确定该工艺腔内是否还存在污染粒子，以保证晶圆或者工艺关键参数不会因为尖端放电现象收到影响。例如，可以通过测试晶圆对该工艺腔内污染程度进行测试，以确定该工艺腔的污染程度，当经过第二工艺气体处理后的工艺腔内的污染程度为轻度污染程度时，该等离子体掺杂工艺腔的清洁方法还包括：在第三工艺条件下，向工艺腔内通入氧气。然后，在工艺腔内，对氧气进行等离子体处理，得到氧气的等离子体。利用该氧气的等离子体对工艺腔进行清洗，以保证工艺腔内的污染粒子几乎反应完全。第三工艺条件可以包括：氧气的流速为500sccm～3000sccm，工艺腔内的压力为200Mt～1000Mt，等离子体射频功率为50W～150W，工艺腔内的电压为1kev～5kev，工艺腔的清洗时间为100sec～200sec。
在实际应用中，当上述使用第二工艺气体处理后的工艺腔的污染程度为轻度污染程度时，可以使用氧气为第一工艺气体，调整氧气的流速为200sccm，工艺腔内的压力为500Mt，等离子体射频功率为75W，工艺腔内的电压为2kev，在该工艺条件下，使用氧气对该轻度污染的工艺腔进行清洗，清洗的时间为150sec。
由此可知，本发明实施例提供的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法中，根据等离子体掺杂工艺腔内的污染程度使用不同的工艺气体，在不同的工艺条件下对等离子体掺杂工艺腔进行清洗，使得等离子体掺杂工艺腔的清洁效率得到提升，且避免了工艺气体的浪费，以节省成本。同时，本发明提供的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法中，直接向等离子体掺杂工艺腔内通入反应气体，通过反应气体和等离子体掺杂工艺腔内壁的污染粒子进行反应后，生成气体溢出，从而在不用打开工艺腔的前提下，实现对等离子体掺杂工艺腔的清洗，有效的避免了湿法清洗可能会引入杂质，以及造成生产成本增加，效率降低的问题。
综上，通过本发明提供的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法对等离子体掺杂工艺腔进行清洗，具有低成本，高效率的优点。
上述向工艺腔内通入工艺气体后，该工艺气体可能会和静电卡盘表面的材料发生反应，因此，为了保护静电卡盘，在获取工艺腔的污染程度之前，该等离子体掺杂工艺腔的清洁方法还可以包括：提供具有测试晶圆的工艺腔。通过在静电卡盘上放置测试晶圆，使得静电卡盘被测试晶圆覆盖，从而保证通入工艺腔中的工艺气体不会与静电卡盘接触，以保护静电卡盘。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，包括：
获取所述工艺腔的污染程度；
当所述工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向所述工艺腔内通入第一工艺气体，利用第一工艺气体对所述工艺腔进行清洗；
当所述工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向所述工艺腔内通入第二工艺气体，利用第二工艺气体对所述工艺腔进行清洗。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，在所述获取所述工艺腔的污染程度前，所述等离子体掺杂工艺腔的清洁方法还包括：
提供具有测试晶圆的工艺腔。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，所述工艺腔的污染程度由所述工艺腔内的污染粒子数量决定；
当所述工艺腔内的污染粒子数量小于或等于预设值时，所述工艺腔的污染程度为轻度污染程度；
当所述工艺腔内的污染粒子数量大于预设值时，所述工艺腔的污染程度为重度污染程度。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，所述当所述工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向所述工艺腔内通入第一工艺气体，利用第一工艺气体对所述工艺腔进行清洗包括：
当所述工艺腔的污染程度满足轻度污染程度时，在第一工艺条件下，向所述工艺腔内通入第一工艺气体；
在所述工艺腔内，对所述第一工艺气体进行等离子体处理，得到第一等离子体气体；
利用所述第一等离子体气体对所述工艺腔进行清洗。
5.根据权利要求1或4任一项所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，所述第一工艺气体为氧气；和/或，
所述第一工艺条件包括：所述第一工艺气体的流速为500sccm～3000sccm；或，
所述工艺腔内的压力为200Mt～1000Mt；或，
所述等离子体射频功率为50W～150W；或，
所述工艺腔内的电压为1kev～5kev；或，
所述工艺腔的清洗时间为100sec～200sec。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，在所述当所述工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向所述工艺腔内通入第二工艺气体，利用第二工艺气体对所述工艺腔进行清洗包括：
当所述工艺腔的污染程度满足重度污染程度时，在第二工艺条件下，向所述工艺腔内通入第二工艺气体；
在所述工艺腔内，对所述第二工艺气体进行等离子体处理，得到第二等离子体气体；
利用所述第二等离子体气体对所述工艺腔进行清洗。
7.根据权利要求1或6任一项所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，所述第二工艺气体为氧气和四氟化碳气体的混合气体。
8.根据权利要求7所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，所述第二工艺条件包括：所述氧气的流速为500sccm～3000sccm；所述四氟化碳气体的流速为5sccm～100sccm；或，
所述工艺腔内的压力为200Mt～1000Mt；或，
所述等离子体射频功率为50W～150W；或，
所述工艺腔内的电压为1kev～5kev；或，
所述工艺腔的清洗时间为200sec～400sec。
9.根据权利要求1或6任一项所述的一种等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，在所述利用第二工艺气体对所述工艺腔进行清洗后，所述等离子体掺杂工艺腔的清洁方法还包括：
在第三工艺条件下，向所述工艺腔内通入氧气；
在所述工艺腔内，对所述氧气进行等离子体处理，得到所述氧气的等离子体；
利用所述氧气的等离子体对所述工艺腔进行清洗。
10.根据权利要求1所述的等离子体掺杂工艺腔的清洁方法，其特征在于，所述第三工艺条件包括：所述氧气的流速为500sccm～3000sccm；或，
所述工艺腔内的压力为200Mt～1000Mt；或，
所述等离子体射频功率为50W～150W；或，
所述工艺腔内的电压为1kev～5kev；或，
所述工艺腔的清洗时间为100sec～200sec。
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