CN1506172A - 等离子体反应室的干式清洁方法 - Google Patents

Abstract

一种等离子体反应室的干式清洁方法，适用于金属蚀刻工艺。首先，将一具有一金属层的基底置入一等离子体反应室。接着，蚀刻基底上的金属层。最后，自等离子体反应室移出基底并实施一干式清洗程序。其首先，借由氧气形成的等离子体清洁等离子体反应室内壁。随后，借由氯气及氯化硼气体形成的等离子体清洁等离子体反应室的上电极及下电极。再以氟化硫气体及氧气形成的等离子体清洁等离子体反应室内壁。最后，于等离子体反应室通入及抽取作为迫除气体的氧气及氦气。

Description

等离子体反应室的干式清洁方法

技术领域

本发明系有关于一种半导体装置的清洁方法，特别是有关于一种等离子体反应室的干式清洁方法，借以延长预防保养(preventive maintenance，PM)的周期。

背景技术

由于以等离子体干蚀刻的方式来蚀刻金属以制作集成电路组件，其效能优于湿蚀刻，因此已普遍地应用于现今的半导体工业或是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)工业。在等离子体干蚀刻工艺期间，反应气体注入等离子体反应室(plasma chamber)，并借由射频(radiation frequency，RF)电磁波形成等离子体以作为蚀刻剂。

在反应室中进行金属干蚀刻时，一些蚀刻副产品(etch by-product)会沉积于反应室的内壁。当这些聚积于反应室内壁的蚀刻副产品达到一定程度时，便会造成严重的影响。举例而言，在TFT-LCD的前段数组工艺中，制作栅极线所使用的金属材料为钼铝铷合金(MoAlNd)。在进行等离子体干蚀刻期间使用氯气(Cl2)、氯化硼(BCl3)等气体作为反应气体，其非常容易与反应室中与图案化的光阻产生含碳、铝、钼等光阻残留物及氯化铝(AlCl3)等化合物并沉积于反应室内壁。这些沉积于反应室内壁的蚀刻副产品，除了影响工艺条件而降低工艺稳定性之外，其有可能自反应室内掉落于玻璃基底上造成无法挽救的缺陷，例如栅极线短路。因此，去除聚积的蚀刻副产品显得格外地重要。

传统上，清洁反应室的方法系打开等离子体反应室，接着拆解其中的部件，并借由物理或化学方法去除沉积物。例如，使用水及异丙醇(IPA)的溶液清洗或擦拭反应室内壁。然而，这种湿式清洁方式耗时且预防保养周期短，因而大幅地降低产能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种等离子体反应室的干式清洁方法，适用于金属蚀刻工艺，其借由不同的反应气体所形成的等离子体依序临场(in-situ)清洁等离子体反应室内壁，以减少形成于其内壁的沉积物，借以延长预防保养的周期并增加产能。

根据上述的目的，本发明提供一种等离子体反应室的干式清洁方法，适用于金属蚀刻工艺。首先，将一具有一金属层的基底置入一等离子体反应室。接着，蚀刻基底上的金属层。最后，自等离子体反应室移出基底并实施一干式清洗程序，其首先在等离子体反应室中形成一第一等离子体，以清洁等离子体反应室内壁。接着，在等离子体反应室中形成一第二等离子体，以清洁等离子体反应室的上电极及下电极。接着，在等离子体反应室中形成一第三等离子体，以清洁等离子体反应室内壁。最后，于等离子体反应室中通入及抽取一迫除(purge)气体。

再者，第一等离子体系以氧气作为其反应气体且其流量在600到800sccm的范围，而反应气体的压力依序在3到10mTorr的范围及在15到40mTorr的范围。

再者，第二等离子体系以氯气及氯化硼气体的混合气体作为其反应气体且氯气流量在100到500sccm的范围及氯化硼气体流量在50到150sccm的范围，而反应气体的压力在3到6mTorr的范围。

再者，第三等离子体系以氟化硫气体及氧气的混合气体作为其反应气体且氟化硫气体及氧气的流量分别在600到800sccm的范围，而反应气体的压力在50到70mTorr的范围。

再者，氧气及氦气的混合气体作为迫除气体且氧气及氦气的流量分别在800到1000sccm的范围。

附图说明：

图1是绘示出根据本发明实施例的金属蚀刻工艺后的干式清洁方法流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

以下配合第1图说明本发明实施例的等离子体反应室的干式清洁方法。请参照第1图，其绘示出根据本发明实施例的金属蚀刻工艺后的干式清洁方法流程图，适用于TFT-LCD前段数组工艺(array fabrication process)。首先，进行步骤S10，提供一产品基底，例如一玻璃基底，其上形成有用以制作栅极线的金属层，例如钼铝铷合金。接着，借由传统的微影工艺，在金属层上方形成一光阻图案层，用以定义栅极线的图案。之后，将产品基底置入一等离子体反应室，例如一感应耦合等离子体式(inductively coupled plasma，ICP)反应室。

接下来，进行步骤S12，借由光阻图案层作为掩膜并以感应耦合等离子体蚀刻基底上的金属层，以完成栅极线的制作。

接下来，进行步骤S14，自等离子体反应室移出基底。之后，进行步骤S16，由操作者决定是否需要清洁等离子体反应室。若否，则进行步骤S10，亦即继续产品的制造。

若需要清洗等离子体反应室，则实施一临场(in-situ)干式清洗程序。首先，进行步骤S20，在等离子体反应室中形成一第一等离子体，以清洁等离子体反应室内壁。在本实施例中，所形成的第一等离子体可借由注入氧气(O2)至等离子体反应室以作为其反应气体，且其流量在600到800sccm的范围，而优选的流量为800sccm。使用氧等离子体的主要目的在于清除含碳的蚀刻沉积物。另外，使用低压的氧等离子体可有效清除反应室下半部的含碳的蚀刻沉积物，而使用高压的氧等离子体可有效清除反应室上半部的含碳的蚀刻沉积物。因此，首先，反应气体的压力维持在3到10mTorr的范围，而优选的压力为5mTorr。之后，调整反应气体的压力至15到40mTorr的范围，而优选的压力为20mTorr。

接下来，进行步骤S22，在等离子体反应室中形成一第二等离子体，以清洁该等离子体反应室内壁。在本实施例中，所形成的第二等离子体可借由注入氯气(Cl2)及氯化硼(BCl3)气体的混合气体至等离子体反应室以作为其反应气体。其中，氯气流量在100到500sccm的范围，而优选的流量为400sccm。再者，氯化硼气体流量在50到150sccm的范围，而优选的流量为100sccm。使用氯气及氯化硼气体的主要目的在于清除上电极及下电极上含铝的蚀刻沉积物。另外，反应气体的压力维持在3到6mTorr的范围，而优选的压力为4mTorr。

接下来，进行步骤S24，在等离子体反应室中形成一第三等离子体，以再次清洁等离子体反应室内壁。在本实施例中，所形成的第三等离子体可借由注入氟化硫(SF6)气体及氧气的混合气体至等离子体反应室以作为其反应气体。其中，氟化硫气体流量在600到800sccm的范围，而优选的流量为800sccm。再者，氧气流量在600到800sccm的范围，而优选的流量为800sccm。使用氟化硫气体及氧气的主要目的在于清除等离子体反应室内壁含钼的蚀刻沉积物及再次清除含碳的蚀刻沉积物。另外，反应气体的压力维持在50到70mTorr的范围，而优选的压力为60mTorr。

最后，进行步骤S26，于等离子体反应室中通入迫除气体，例如氧气及氦气的混合气体，且通入的时间在20到40秒的范围，而优选的时间为30秒。再者，氧气及氦气的流量均可分别在800到1000sccm的范围，而优选的流量均在1000sccm。在通入迫除气体期间，同时借由反应室的泵抽取出含有蚀刻沉积物的迫除气体，以完成本发明的干室清洁程序。接着，可进行步骤S10，以继续其它产品的制作。

本发明的临场等离子体干式清洁方法系在等离子体清洁期间注入清洁气体(蚀刻反应气体)，使其与蚀刻沉积物相互作用而产生易挥发物并再借由迫除气体及等离子体反应室的泵带走。相较于传统的湿式清洁方式，本发明的方法无需打开反应室进行清洁，因此无需停机等待清洁而浪费生产时间并防止其它污染源进入。再者，由于反应室内壁的蚀刻沉积物可减少，所以预防保养周期(PM cycle)得以延长。亦即，根据本发明的方法可有效地增加产能。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (23)

1.一种等离子体反应室的干式清洁方法，包括下列步骤：

在一等离子体反应室中形成一第一等离子体，以清洁该等离子体反应室内壁；

在该等离子体反应室中形成一第二等离子体，以清洁该等离子体反应室的上电极及下电极；以及

在该等离子体反应室中形成一第三等离子体，以清洁该等离子体反应室内壁。

2.如权利要求1所述的等离子体反应室的干式清洁方法，更包括于该等离子体反应室通入及抽取一迫除气体的步骤。

3.如权利要求2所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中通入该迫除气体的间在20到40秒的范围。

4.如权利要求2所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该迫除气体系氧气及氦气的混合气体且该氧气及该氦气的流量分别在800到1000sccm的范围。

5.如权利要求1所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该第一等离子体是以氧气作为其反应气体且其流量在600到800sccm的范围。

6.如权利要求5所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在3到10mTorr的范围。

7.如权利要求5所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在15到40mTorr的范围。

8.如权利要求1所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该第二等离子体是以氯气及氯化硼气体的混合气体作为其反应气体且该氯气流量在100到500sccm的范围及该氯化硼气体流量在50到150sccm的范围。

9.如权利要求8所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在3到6mTorr的范围。

10.如权利要求1所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该第三等离子体是以氟化硫气体及氧气的混合气体作为其反应气体且该氟化硫气体及该氧气的流量分别在600到800sccm的范围。

11.如权利要求10所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在50到70mTorr的范围。

12.一种等离子体反应室的干式清洁方法，适用于金属蚀刻工艺，包括下列步骤：

将一具有一金属层的基底置入一等离子体反应室；

蚀刻该基底上的该金属层；

自该等离子体反应室移出该基底；以及

实施一干式清洗程序，其包括下列步骤：

在该等离子体反应室中形成一第一等离子体，以清洁该等离子体反应室内壁；

在该等离子体反应室中形成一第二等离子体，以清洁该等离子体反应室内壁；以及

在该等离子体反应室中形成一第三等离子体，以清洁该等离子体反应室内壁。

13.如权利要求12所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该干式清洗程序更包括于该等离子体反应室通入及抽取一迫除气体的步骤。

14.如权利要求13所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中通入该迫除气体的时间在20到40秒的范围。

15.如权利要求13所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该迫除气体系氧气及氦气的混合气体且该氧气及该氦气的流量分别在800到1000sccm的范围。

16.如权利要求12所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该金属层系一钼铝铷合金层。

17.如权利要求16所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该第一等离子体系以氧气作为其反应气体且其流量在600到800sccm的范围。

18.如权利要求17所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在3到10mTorr的范围。

19.如权利要求17所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在15到40mTorr的范围。

20.如权利要求16所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该第二等离子体系以氯气及氯化硼气体的混合气体作为其反应气体且该氯气流量在100到500sccm的范围及该氯化硼气体流量在50到150sccm的范围。

21.如权利要求20所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在3到6mTorr的范围。

22.如权利要求16所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该第三等离子体系以氟化硫气体及氧气的混合气体作为其反应气体且该氟化硫气体及该氧气的流量分别在600到800sccm的范围。

23.如权利要求22所述的等离子体反应室的干式清洁方法，其中该反应气体的压力在50到70mTorr的范围。