反应腔室清洗方法
【专利摘要】本发明涉及一种反应腔室清洗方法，用于清洗等离子体处理工艺使用的反应腔室以及气体喷淋头表面堆积的聚合物，反应腔室下方设有静电卡盘，该方法包括如下步骤：向反应腔室中通入清洗气体；向反应腔室施加射频电源，并向静电卡盘施加一直流电源；其中，射频电源作用于清洗气体而产生等离子体，等离子体与聚合物反应而生成带电离子，直流电源的电压极性与带电离子的电极性相同；抽出反应腔室中的剩余物质。其在清洗过程中，有效避免聚合物在静电卡盘或下电极上的再次沉积，从而清洗效率明显提高，并能节省成本。
【专利说明】反应腔室清洗方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，更具体地说，涉及一种反应腔室清洗方法。
【背景技术】
[0002]在等离子体处理工艺过程中，随着对晶圆的刻蚀，会在等离子刻蚀设备反应腔室壁上、气体喷淋头表面沉积形成一些聚合物。在后续工艺过程中，这些聚合物会与等离子体处理工艺所需的反应气体反应释放出其他气体，以及通过反应消耗掉反应气体，对等离子体处理工艺带来了干扰。
[0003]此外，当这种沉积的聚合物达到一定厚度时，可能会从等离子处理设备的反应腔室壁及气体喷淋头表面剥落，掉在晶圆或者下电极上，造成产品因缺陷超标而报废或者等离子处理设备报警。由此给工艺带来了不可控的不利因素，还增加了晶圆的制成成本及等离子处理设备维修保养的费用。
[0004]如图1所示，现有技术中采用了一些反应腔室清洗方法，一般以气体喷淋头102向反应腔室100中通入清洗气体，并向反应腔室100施加射频电源而产生射频电场，射频电场作用于清洗气体而产生等离子体，等离子体与沉积在反应腔室壁101以及气体喷淋头102表面的聚合物发生反应生成包括带电离子在内的物质，最后以真空泵104将反应后的剩余物质抽出反应腔室,从而完成清洗过程。
[0005]但在这一清洗过程中，带电离子也可能会在反应腔室下方的静电卡盘103或下电极上再次沉积成为聚合物，即使采用真空泵104抽气也无法有效清除，往往需要重复多次清洗才可能消除这些再次沉积的聚合物对等离子体处理工艺带来的不利影响。
[0006]因此，在清洗反应腔室、气体喷淋头的过程中，有效避免聚合物在静电卡盘或下电极上的再次沉积，是本发明需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种反应腔室清洗方法，其能有效避免聚合物的再次沉积。
[0008]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0009]一种反应腔室清洗方法，用于清洗等离子体处理工艺使用的反应腔室以及气体喷淋头表面堆积的聚合物，反应腔室下方设有静电卡盘，该方法包括如下步骤:a)、向反应腔室中通入清洗气体；b)、向反应腔室施加射频电源，并向静电卡盘施加一直流电源；其中，射频电源作用于清洗气体而产生等离子体，等离子体与聚合物反应而生成带电离子，直流电源的电压极性与带电离子的电极性相同；c)、抽出反应腔室中的剩余物质。
[0010]优选地，直流电源施加于静电卡盘的时间与射频电源施加于反应腔室的时间同
止/J/ O
[0011 ]优选地，清洗气体包括氧气。
[0012]优选地，清洗气体还包括含氟气体。[0013]本发明提供的反应腔室清洗方法，在清洗反应腔室、气体喷淋头的过程中，有效避免聚合物在静电卡盘或下电极上的再次沉积，从而清洗效率明显提高，并能节省成本，进一步能提闻等尚子体处理工艺中的加工晶圆的广品良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1示出现有技术中等离子体反应腔室结构示意图；
[0015]图2示出本发明一实施例的反应腔室清洗方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0017]需要说明的是，在本发明的任一实施例中，等离子体处理工艺在一反应腔室中进行，气体喷淋头设于反应腔室上部，在反应腔室下部正对于气体喷淋头的位置设有静电卡盘，用于承载晶圆，静电卡盘的内部或其上表面铺设有一下电极，用于吸附晶圆；反应腔室下方还连接有一真空泵，用于抽出反应后反应腔室中剩余的气体及微粒。
[0018]在正常的等离子体处理工艺中，通过气体喷淋头向反应腔室导入反应气体，再向反应腔室施加射频电源产生射频电场，射频电场作用于反应气体生成等离子体，等离子体与晶圆进行刻蚀反应，从而完成对晶圆的加工。完成对晶圆的加工后就将晶圆移出反应腔，在进行多次晶圆加工的周期后反应腔内积累的聚合物量会大大增加，需要进行清洗。
[0019]如图2所示，本发明一实施例提供的反应腔室清洗方法，用于清洗等离子体处理工艺使用的反应腔室以及气体喷淋头表面堆积的聚合物，该方法包括如下步骤。
[0020]步骤S1:向反应腔室中通入清洗气体。
[0021]具体地，以气体喷淋头向反应腔室中通入反应气体。
[0022]根据该实施例，清洗气体包括氧气。
[0023]进一步地，清洗气体包括至少一种含氟气体，例如为C2F6、C2F4等。
[0024]该实施例采用的清洗气体的压强为0.2Torr-lTorr0
[0025]步骤S2:向静电卡盘施加一直流电源，并向反应腔室施加射频电源；其中，射频电源作用于清洗气体而产生等离子体，直流电源的电压极性与等离子体的电极性相同。
[0026]具体地，在清洗过程中，射频电源作用于清洗气体而产生等离子体，等离子体与沉积的聚合物发生刻蚀反应，产生包括带电离子在内的反应产物，这些带电离子会带有一定的电极性，这具体取决于聚合物的构成成分。
[0027]根据该实施例，聚合物的构成同时包括氟元素、硅元素、碳元素。
[0028]进一步地，聚合物的构成还包括氧元素、铝元素、铱元素、氮元素中的任一种或多种。
[0029]为避免气态反应产物在静电卡盘表面的再次沉积，本发明在上述清洗过程中持续向静电卡盘施加一直流电源，该直流电源的电压极性与等离子体反应产生的带电离子的电极性相同，进而带来同性相斥的效果，排斥带电离子在静电卡盘或下电极上再次沉积，有效防止聚合物的形成。
[0030]在该实施例中，带电离子电极性为负，采用的直流电源的电压为-1000伏特。上述直流电源电压大小及极性的选择还要考虑静电卡盘的类型，有些会在静电卡盘的上表面产生正极性的带电离子如Coulomb型，有些则会产生负极性的带电离子如Johnsen-Rahbek (JR)型，所以施加的直流电源要根据带电离子的极性和静电卡盘的类型综合考虑，以便能够根据同性相斥的原理，使带电离子不会降落到静电夹盘表面再次沉积。
[0031]根据该实施例，向反应腔室施加的射频电源的功率小于1500W。
[0032]步骤S3:抽出等离子体与聚合物反应后的气体。
[0033]具体地，以设于反应腔室下方的真空泵将反应后的气体抽出反应腔室，从而完成清洗过程。
[0034]该实施例提供的反应腔室清洗方法，对聚合物的清洗效率明显提高，节省清洗耗时，并能节省成本，进一步能提闻等尚子体处理工艺中的加工晶圆的广品良率。
[0035]进一步地，直流电源施加于静电卡盘的时间与射频电源施加于反应腔室的时间同步。即在整个清洗过程中，从头至尾持续为静电卡盘连接极性与带电离子电极性相同的直流电源，以有效防止带电离子在静电卡盘上沉积而再次形成聚合物。
[0036]本发明另一实施例提供的反应腔室清洗方法，同样包括如下三个步骤:向反应腔室中通入清洗气体；向静电卡盘或下电极施加一直流电源，并向反应腔室施加射频电源；抽出等离子体与聚合物反应后的气体。
[0037]其中，清洗气体包括的含氟气体包括NF3，清洗气体的压强为0.03Torr-0.2Torr。
[0038]射频电源作用于清洗气体而产生等离子体，等离子体与沉积的聚合物反应而产生的带电离子的电极性为正；因此，根据同性相斥的原理，为有效防止带电离子在静电卡盘或下电极沉积而再次形成聚合物，向静电卡盘或下电极施加的直流电源的电压极性也为正，大小为800伏特。
[0039]向反应腔室施加的射频电源功率小于1500W。
[0040]进一步地，直流电源施加于静电卡盘的时间与射频电源施加于反应腔室的时间同
止/J/ O
[0041]在本发明的其他实施例中，根据带电离子的极性和静电卡盘的类型确定直流电源的电压，具体的电压范围为大于100伏特，不高于1000伏特。
[0042]该实施例提供的反应腔室清洗方法，清洗效率明显提高，节省清洗耗时，节省成本，并提闻等尚子体处理工艺中的加工晶圆的广品良率。
[0043]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种反应腔室清洗方法，用于清洗等离子体处理工艺使用的反应腔室以及气体喷淋头表面堆积的聚合物，所述反应腔室下方设有静电卡盘，该方法包括如下步骤: a)、向所述反应腔室中通入清洗气体； b)、向所述反应腔室施加射频电源，并向所述静电卡盘施加一直流电源；其中，所述射频电源作用于所述清洗气体而产生等离子体，所述等离子体与所述聚合物反应而生成带电离子，所述直流电源的电压极性与所述带电离子的电极性相同； c)、抽出所述反应腔室中的剩余物质。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述直流电源施加于所述静电卡盘的时间与所述射频电源施加于所述反应腔室的时间同步。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直流电源的电压大于IO O伏特，不高于I O O O伏特。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗气体包括氧气。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述清洗气体还包括含氟气体。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述清洗气体的压强为0.03Torr-lTorr。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物的构成包括氟元素、硅元素、碳元素。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述聚合物的构成还包括氧元素、铝元素、铱元素、氮元素中的任一种或任多种。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射频电源的功率小于I5 O Off0
【文档编号】B08B6/00GK103785646SQ201210422958
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月30日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】李俊良, 苏兴才, 王兆祥, 刘志强 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司