专利名称：干法清洗时间的确定方法、装置及等离子体处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及等离子体技术领域，具体的，涉及一种干法清洗时间的确定方法/装 置，以及一种干法清洗方法。此外，本发明还涉及应用上述方法和/或装置的等离子体处理 设备。
背景技术：
当今社会，集成电路已经应用到了生活中的方方面面。同时，用户对产品的稳定性 和均一性提出了更高的要求。因此，生产企业必须不断完善自身的生产工艺以适应新的市 场需求。在实际生产中，用于生产/加工集成电路等的等离子体处理设备需要进行定期清 洗以去除附着在内壁上的反应副产物。目前，比较有效的清洁方式是湿法清洗，其利用化学 试剂和一系列的清洗流程并借助物理机械摩擦的手段以达到清洁腔室的目的。但是，湿法 清洗需要停机并对设备进行拆卸，不但影响产能而且难以保证工艺的均一性和可重复性。 作为湿法清洗的一种补充手段，干法清洗采用能够与附着物发生反应的工艺气体所形成的 等离子体对腔室内壁进行刻蚀，从而实现清洁腔室的目的。干法清洗可在无需停机的基础 上对腔室进行快速清洁，因而多在两次湿法清洗之间使用。干法清洗的运用不仅延长了湿 法清洗的间隔时间，同时还能获得更加稳定的片与片之间的工艺重复性和均一性。但是，在干法清洗技术的实际应用中，如何准确判定清洗终点一直是亟待技术人 员解决的重要问题之一。目前，较为常用的判定方法是通过观察0ES(原子发射光谱)的谱 线变化，并在光谱强度稳定后加上一个过清洗时间来确定终点时间。其中，增加一段过清洗 时间的目的在于确保腔室能够被完全清洁，至于这段时间的长度，可通过大量的统计数据 得出。然而在实际应用中，为了使该方法能够适用于不同的工艺腔室，往往会将过清洗时间 设定得比较长，这样不但会因延长清洗时间而降低生产效率，而且还会因过清洗而产生过 刻现象并最终缩短设备使用寿命。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种用于确定干法清洗时间的方法和装置，其能够 较为精确地确定对工艺腔室进行干法清洗时的终点，从而提高工艺生产效率，并延长工艺 腔室及其内部的部件的使用寿命。此外，本发明还提供一种干法清洗方法及应用上述方法和/或装置的等离子体处 理设备，其同样具有提高工艺生产效率、延长工艺腔室及其内部的部件的使用寿命等特点。为此，本发明提供下述技术方案本发明提供一种干法清洗时间的确定方法，其包括下述步骤步骤100，借助于清 洗气体对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理，并利用红外光谱仪实时测定所 述腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱；步骤300，根据所述附着物的红外吸收光谱确定 所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。
其中，所述步骤300具体包括步骤240，根据所述附着物的红外吸收光谱确定吸 收率的第一骤降点和第二骤降点；步骤250，在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降 点所对应的时刻之间选取一个时间点，并将其作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时 刻。其中，在所述步骤240之前还包括这样的步骤步骤220，对测得的红外吸收光谱 进行去噪处理；和/或步骤230，对经过去噪处理的红外吸收光谱数据进行均一化处理；并 且在所述步骤240中，根据经去噪处理和/或均一化处理的红外吸收光谱确定吸收率的第 一骤降点和第二骤降点。其中，在所述步骤220中，根据下述公式1并利用移动平均法对测得的红外吸收光 谱进行去噪处理公式1 :Dn = [Dt (n+0) +Dt (n+1) +Dt (n+2) +......+Dt(n+n，)]/(n，+1)Dn表示t = n时刻所对应的经去噪处理后的红外吸收光谱强度；Dt (n+n')表示t = n+n'时刻所对应的实际测量并未经去噪处理的红外吸收光谱
强度；n’为大于等于0的整数，并且其上限的取值范围满足500彡n’彡1500。其中，在所述步骤230中，根据下述公式2对红外吸收光谱进行均一化处理公式2 :Dn，= Dn/D*Dn’表示在t = n时刻所对应的经均一化处理后的红外吸收光谱强度；Dn表示t = n时刻所对应的经去噪处理后的红外吸收光谱强度；D*表示在均一化处理时所选取的红外吸收光谱强度的基准值。作为另一个技术方案，本发明还提供一种工艺腔室的干法清洗方法，用以对等离 子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理，其包括下述步骤步骤10，根据采用本发明 提供的上述干法清洗时间确定方法而确定的时间设置清洗时间；步骤20，在所述清洗时间 内，利用清洗气体对工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理。其中，在所述步骤20之后还包括步骤40 即，利用吹扫气体对所述工艺腔室进行 吹扫处理。其中，所述附着物包括SiOBr，所述清洗气体包括含氟气体。其中，在所述步骤20和步骤40之间还包括步骤30 即，利用不含氟的清洗气体继 续对工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理。作为本发明的又一个技术方案，本发明还提供一种等离子体处理设备，其包括工 艺腔室，在该工艺腔室的侧壁上或在工艺腔室上方的石英窗上设置红外光谱仪，并采用本 发明提供的上述干法清洗时间确定方法来确定对所述工艺腔室内壁上的附着物进行清洁 处理的清洗时间。作为本发明的再一个技术方案，本发明还提供一种等离子体处理设备，其包括工 艺腔室，在该工艺腔室的侧壁上或在工艺腔室上方的石英窗上设置红外光谱仪，并采用本 发明提供的上述工艺腔室干法清洗方法来对所述工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理。此外，本发明还提供一种干法清洗时间的确定装置，其包括清洗单元，用以借助 于清洗气体对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理；红外光谱仪，其设置在所 述工艺腔室的侧壁上或在工艺腔室上方的石英窗上，用以实时测定所述腔室内壁上的附着
6物的红外吸收光谱；控制和处理单元，用以根据所述附着物的红外吸收光谱确定吸收率的 第一骤降点和第二骤降点，并在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻 之间选取一个时间点，并将其作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。其中，所述干法清洗时间的确定装置还包括数据处理单元，其设置在红外光谱仪 与控制和处理单元之间，用以对测得的红外吸收光谱进行去噪处理，和/或对经过去噪处 理的红外吸收光谱数据进行均一化处理，并将处理后的数据传输至控制和处理单元；相应 地，所述控制和处理单元根据经去噪处理和/或均一化处理的红外吸收光谱确定吸收率的 第一骤降点和第二骤降点。另外，本发明还提供一种等离子体处理设备，其包括工艺腔室，并设置有本发明提 供的上述干法清洗时间确定装置，借助于该装置来确定对等离子体工艺腔室内壁上的附着 物进行清洁处理的清洗时间。本发明具有下述有益效果本发明提供的干法清洗时间的确定方法/确定装置中，采用红外光谱仪实时监测 工艺腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱，并在红外吸收光谱的第一骤降点所对应的时刻 与第二骤降点所对应的时刻之间选取一个时间点，将其作为清洗气体进行清洁处理的终点 时刻。这样，由于所确定的终点时刻处于第二骤降点(完全清洗)之前，因而清洗时间相对 较短、效率高，并且也不会产生过刻蚀现象，也就是说，本发明提供的干法清洗时间的确定 方法/确定装置不仅可以提高系统生产效率，而且还可以延长工艺腔室及其内部的零部件 的使用寿命。类似地，由于本发明提供的干法清洗方法中所采用的清洗终点时刻是采用本发明 提供的上述干法清洗时间的确定方法而确定的，因此，其同样具有清洗时间短、系统生产效 率高以及零部件使用寿命长等特点。此外，由于本发明提供的等离子体处理设备采用了本发明提供的上述干法清洗时 间的确定方法和/或确定装置，因此，其同样具有清洗时间短、生产效率高以及零部件使用 寿命长等特点。
图1为一种设置有红外光谱仪的等离子体处理设备；图2为本发明提供的干法清洗时间确定方法的一个优选实施例的流程示意图；图3为利用红外光谱仪所测得的附着物的红外吸收光谱图；图4为经过均一化处理后的红外吸收光谱图；图5为红外光谱吸收度下降不同的幅度时腔室内的颗粒数量变化情况的示意图； 以及图6为本发明提供的干法清洗时间确定方法的一个优选实施例的流程示意图。
具体实施例方式本发明的核心是利用不同化合 均具有与其特征相应的固有红外吸收波长这一 特性，而采用红外光谱仪实时监测工艺腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱，并在红外吸 收光谱的第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间选取一个时间点，将其作为清洗气体进行清洁处理的终点时刻。在此需要指出的是，本申请中所说的腔室内壁包 括腔室侧壁及腔室上方的石英窗等。为使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面以具有等离子体工艺 腔室的等离子体处理设备为例，并结合附图对本发明进行详细描述。请参阅图1，等离子体处理设备的工艺腔室3内设置有静电夹持装置，在工艺腔 室3的上方设置有石英窗2。石英窗2的大致中央位置处设置有喷嘴1，并且石英窗2上 还设置有红外光谱仪4，用以测量在等离子体加工/处理过程中附着(包括沉积)于石 英窗2上的附着物的红外吸收光谱。由于不同化合物都有表其特征的固定的红外吸收波 长，这样，通过对腔室内壁上反射光线的红外光谱分析，就可以知道腔室内壁上附着物的 量，从而可以据此确定干法清洗的终点时刻。实际应用中，该红外光谱仪4例如可以选用 MTIR-FTIR(Multiple Total Internal Reflection-Fourier Transform Infrared，多重内 反射-傅立叶变换红外光谱仪)。通常在等离子体处理工艺中，附着于腔室内壁上的附着物的主要成分包括C-H或 者C-C有机物和SiOBr。在对腔室内壁进行清洁处理时，通常先采用包含3&和02的清洗 气体与SiOBr发生反应，以将其清除。众所周知，如果该道清洗工序的时间过长，则含氟的 清洗气体会在清除掉相应的附着物后继续对腔室内壁及其内的零部件进行刻蚀，进而导致 腔室内壁及其内的零部件受损；如果该道清洗工序的时间过短，则不能将附着物清除干净， 这样便使得该附着物仍然会对腔室内的诸如硅片等的被加工工件造成污染。事实上，腔室 上方石英窗2上的附着物更易掉落到被加工工件上而对其造成污染。因此，为了较为准确 地确定上述干法清洗的时间(即，准确地确定上述干法清洗的终点时刻)并更为有效地减 小附着物的污染，故而将前述红外光谱仪4设置在石英窗2处，以测量石英窗2上的附着物 的红外吸收光谱，并根据红外吸收光谱来确定该道工序中的清洗终点时刻。下面详细描述本发明提供的干法清洗时间的确定方法。在该方法中，首先，借助于 清洗气体对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理，并利用红外光谱仪实时测定 所述腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱；其次，根据所述附着物的红外吸收光谱确定所 述清洗气体进行清洁处理的终点时刻，具体地，可以根据所述附着物的红外吸收光谱确定 吸收率的第一骤降点和第二骤降点，在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应 的时刻之间选取一个时间点，并将其作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。下面结合图2以一个具体实施例来详细说明本发明提供的干法清洗时间的确定 方法。其中，采用包含SF6和02的含氟清洗气体对附着于工艺腔室内壁上的附着物进行清 洗，该附着物的主要成份有SiOBr。如图2所示，在步骤210中，借助于含氟的清洗气体对腔室内壁上的附着物进行清 洁处理。同时，利用红外光谱仪实时测定腔室上方石英窗上的附着物的红外吸收光谱，得到 图3所示的附着物的红外吸收光谱图。从图3中可以看出，在波数大致为llOO+AlOCKcnr1) 的范围内，Si-0键的红外吸收光谱随着时间的推移而存在较大的变化。在步骤220中，根据下述公式1并利用移动平均法对步骤210中得到红外吸收光 谱数据进行去噪处理Dn = [Dt (n+0) +Dt (n+1) +Dt (n+2) +......+Dt (n+n，)] / (n，+1)公式 1其中，Dn表示t = n时刻所对应的经去噪处理后的红外吸收光谱强度；
Dt (n+n')表示t = n+n’时刻所对应的实际测量并未经去噪处理的红外吸收光谱
强度； η’为大于等于0的整数，其具体取值可以根据去噪效果自由选择，通常η’越大，则 终点离真实越远，但去噪效果可能更好。为此，在实际应用中考虑到软件的处理能力，η’的 上限取值范围最好满足500 ^n' ^ 1500。例如，取η’ = 2，根据公式l，tl时刻所对应的经去噪处理后的红外吸收光谱强度 Dl = (Dtl+Dt2+Dt3)/(n，+1) = (Dtl+Dt2+Dt3)/3，也就是说，将 tl、t2 和 t3 三个时刻采 集的红外吸收光谱数据的平均值Dl作为tl的数据。类似地，t2时刻所对应的经去噪处理 后的红外吸收光谱强度D2 = (Dt2+Dt3+Dt4)/3，即，将t2、t3和t4三个时刻采集的红外吸 收光谱数据的平均值D2作为t2的数据。在实际应用中，在清洗过程之初，由于腔室内壁附着物的成分复杂，例如C、H、Si、 卤族元素等各种元素组成了多种物质，使得红外吸收光谱的噪声较大。因此，为了减小这种 噪声影响并精确地确定终点时刻，可以将红外吸收光谱数据的采集时间推后，例如推迟到 5s以后，再对所采集到的红外吸收光谱数据进行诸如去噪处理等的处理操作。在步骤230中，根据下述公式2对经过步骤220去噪处理的红外吸收光谱数据进 行均一化处理Dn，= Dn/D*...........................................................
............公式2其中，Dn’表示在t = η时刻所对应的经均一化处理后的红外吸收光谱强度；Dn表示t = η时刻所对应的经去噪处理后的红外吸收光谱强度；D*表示在均一化处理时所选取的红外吸收光谱强度的基准值。对红外吸收光谱数据进行均一化处理是为了避免这样的问题S卩，因FTIR硬件差 别而导致的红外吸收光谱强度不一致，并最终影响终点时刻的判定。在实际应用中，例如可以将7s之前的数据略去并以7s时的红外吸收光谱强度作 为基准，将7s之后每一个采样时刻tn的红外吸收光谱数据Dn同该基准值进行比较以实现 数据的均一化，也就是说，公式2中的D*取7s时的红外吸收光谱强度数值，并根据公式2而 实现数据的均一化，从而减小/消除因FTIR硬件差别而导致的红外吸收光谱强度的差别。为了直观地示出被均一化处理后的红外吸收光谱强度随时间变化的情形，可以根 据步骤230得到的均一化处理后的数据，绘制出被均一化处理后的红外吸收光谱强度随时 间变化趋势，如图4所示。其中，横坐标表示进行清洗的时间，单位为s ；纵坐标表示各时刻 红外吸收光谱强度相对于7s时的比值。在所述步骤240中，根据经去噪处理和/或均一化处理的红外吸收光谱确定吸收 率的第一骤降点和第二骤降点。所谓第一骤降点指的是随时间推移，红外光谱吸收度第 一次出现急剧下降时的点，也就是图4所示图线斜率第一次出现较大转折的那个点(即A 点)，此时，石英窗上的附着物已被部分清除而成众多岛屿状，也就是说，在石英窗上有些区 域的附着物已被完全清除，而有的地方却仍然存在，因附着物被部分清除而使得红外吸收 光谱强度急剧下降，从而形成第一转折点。所谓第二骤降点指的是随时间推移，红外光谱吸 收度第二次出现急剧下降时的点，也就是图4所示图线斜率第二次出现较大转折的那个点 (因图幅原因，第二骤降点在图4中未示出)，此时，石英窗上的附着物(至少是含有Si-O键的附着物)已被完全清除，从而使得红外吸收光谱因再次急剧下降而形成第二转折点。在步骤250中，在第一骤降点A所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间选 取一个时间点，并将其作为清洗气体进行清洁处理的终点时刻。例如，可以选取图4中的 tl、t2或t3作为清洗终点时刻。其中，tl为8. 8s，此时所对应的红外光谱吸收度相对于7s 时的基准值下降了 15%;t2为9. 4s，此时所对应的红外光谱吸收度相对于7s时的基准值下 降了 26% ；t3为10. Os，此时所对应的红外光谱吸收度相对于7s时的基准值下降了 40%。在实际应用中，为了清洗得更为彻底，通常会选择靠近第二骤降点的时间点作为 清洗的终点时刻。例如，在上述tl、t2或t3三个时间点中，优选地选择红外光谱吸收度下 降40%的时间点t3(即10. Os)作为清洗终点时刻。下面以一个具体实例来对此进行验证。
请参阅图5，其中示出了不同条件下颗粒度的表现，S卩，示出了红外光谱吸收度下 降不同的幅度时腔室内的颗粒数量变化情况，具体地，随着干洗时间逐渐增加，红外光谱吸 收度的下降幅度逐渐增大，腔室内的颗粒数量也相应地逐渐减小。当所选清洗终点时刻 >t3(即10.0s)时，可以得到比较稳定且良好的颗粒度表现，换言之，当红外光谱吸收度相 对于7s时的基准值下降40%以上时，可以得到比较稳定且优秀的颗粒度表现。由此可见， 对于图4所示图线，选取t3作为终点时刻是合适的。换言之，干法清洗后腔室内颗粒(其 粒径> 0. 2μπι)的增加数量可以作为所选终点时刻是否合适的评价标准。当然，在实际应用中也可以根据腔室颗粒度来确定清洁处理的终点时刻，也就是 说，可以根据实际情况预先设定到达清洗终点时刻时所允许的腔室颗粒数量，而后根据图5 所示稳定性试验确定当实际颗粒数量达到设定的颗粒数量时所对应的清洗时间，并将该时 间作为清洗终点时刻。需要指出的是，上文以采用含氟的清洗气体对含有SiOBr的附着物进行干法清洗 为例，对本发明提供的干法清洗时间的确定方法进行了详细说明，然而本发明提供的上述 确定方法并不局限于此，而是也可以应用于采用其他清洗气体对其他成分的附着物进行清 洗的过程，只是需要根据实际情况选择并监测相应附着物在不同波数时的红外吸收光谱， 并据此来确定其干法清洗时间。此外，本发明还提供一种工艺腔室的干法清洗方法，用以对等离子体工艺腔室内 壁上的附着物进行清洁处理。下面结合图6对工艺腔室的干法清洗方法进行详细描述。如图所示，步骤610中，设置清洗时间，该清洗时间是根据本发明提供的上述干法 清洗终点的确定方法而得到的。步骤620，在所述清洗时间内，利用包括含氟气体的清洗气体对工艺腔室内壁上的 附着物进行清洁处理。其中，所述附着物包括有SiOBr。步骤630，利用不含氟的清洗气体继续对工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理。 本步骤中的清洗气体例如可以是02，以对步骤620清洗过程后残存的C基复合物进一步地 进行清除。步骤640，利用吹扫气体对所述工艺腔室进行吹扫处理。其中，吹扫气体可以是Ar 等惰性气体和/或N2等。对于刻蚀工艺腔室，优选地采用Ar作为吹扫气体。可以理解的是，上述步骤630和640可以根据实际需要而确定是否必需，也就是 说，如果实际应用中仅采用步骤620的清洗过程即可满足工艺要求，则可以不必再具有步 骤630和640的清洁处理过程。
在实际应用中，为了在步骤630中易于启辉，在上述步骤620和步骤630之间还包 括这样的步骤即，保持步骤620中的其他工艺条件不变，而将步骤620所采用的含氟清洗 气体改变为步骤630所采用的不含氟清洗气体。下面结合表1详细说明本发明提供的工艺腔室的干法清洗方法的具体实例。请参 阅表1，其中示出了本发明提供的工艺腔室的干法清洗方法的2个具体实例及采用传统干 法清洗方法的一个对比例。对于实例1和实例2而言，步骤1中采用含氟的清洗气体(例如200SCCm的SF6和 30sccm的O2)清洗10s，这个清洗时间IOs是基于本发明提供的前述干法清洗时间的确定 方法的一个优选实施例而得到的，其中，采样时间延迟7s，并且以7s时的红外吸收光谱作 为基准，并使红外吸收光谱相对于此下降40%时所对应的时间作为清洗终点，也就是以此 作为步骤1中的清洗时间。表1 由上可知，对比例步骤1中的清洗气体流量与实例1中步骤1的清洗气体流量相 同，但是前者的清洗时间为15s，比后者的清洗时间长，也就是说，相比于依据本发明提供的 方法而确定的清洗时间，传统方法中的清洗时间较长，因而易出现过刻蚀现象，从而影响工 艺腔室及其内的零部件的使用寿命。由此可见，本发明提供的方法能够提高清洗效率及生 产效率，能够保护工艺腔室及其内的零部件免受清洗气体的过刻蚀的影响，从而提高工艺 腔室及其内的零部件的使用寿命。此外，本发明还提供了一种等离子体处理设备，其包括工艺腔室，在该工艺腔室的侧壁上或在工艺腔室上方的石英窗上设置红外光谱仪。该等离子体处理设备采用本发明提 供的上述干法清洗时间的确定方法，并根据该方法所确定的清洗时间对等离子体工艺腔室 内壁上的附着物进行清洁处理。另外，本发明还提供了这样一种等离子体处理设备，其包括工艺腔室，在该工艺腔 室的侧壁上或在工艺腔室上方的石英窗上设置红外光谱仪。该等离子体处理设备采用本发 明提供的上述干法清洗方法，以对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理。作为另一个技术方案，本发明还提供了一种干法清洗时间的确定装置，其包括下 述单元清洗单元，用以借助于清洗气体对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处 理。其中，该清洗气体包括含氟气体；该附着物包含SiOBr。红外光谱仪，用以实时测定所述腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱。该红外吸 收光谱可以是波数大致为llOCHAlOiKcnr1)的Si-O的红外吸收光谱。控制和处理单元，用以根据所述附着物的红外吸收光谱确定所述清洗气体进行清 洁处理的终点时刻。其中，控制和处理单元具体可以包括骤降点确定子单元，用以根据所述附着物的 红外吸收光谱确定吸收率的第一骤降点和第二骤降点；终点确定子单元，用以在所述第一 骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间选取一个时间点，并将其作为所述清 洗气体进行清洁处理的终点时刻。在实际应用中，本发明提供的干法清洗时间的确定装置还可以包括数据处理单 元，其设置在红外光谱仪与控制和处理单元之间，用以对测得的红外吸收光谱进行去噪处 理，和/或对经过去噪处理的红外吸收光谱数据进行均一化处理，并将处理后的数据传输 至控制和处理单元。这样，所述控制和处理单元根据经去噪处理和/或均一化处理的红外 吸收光谱确定吸收率的第一骤降点和第二骤降点。至于数据处理单元进行去噪处理和均一化处理的方法和过程，类似于前面结合本 发明提供的干法清洗终点的确定方法，在此不再赘述。类似于前面结合干法清洗时间的确定方法，本发明提供的干法清洗时间的确定装 置中，所述控制和处理单元也可以根据腔室颗粒数量的情形而在所述第一骤降点所对应的 时刻与第二骤降点所对应的时刻之间确定所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。当然， 控制和处理单元也可以在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间 选择红外吸收强度下降40%所对应的时间点，作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时 刻。此外，本发明还提供一种等离子体处理设备，其包括工艺腔室，在该工艺腔室内设 置有本发明提供的上述干法清洗时间确定装置，并借助于该装置来确定对等离子体工艺腔 室内壁上的附着物进行清洁处理的清洗时间。可以理解的是，尽管本发明前述实施例中以等离子体处理工艺中的反应腔室内壁 上的附着物为例对本发明提供的方法/装置和设备进行了描述，但是，本发明提供的前述 方法/装置和设备的应用并不局限于此，而是也可以用于其他工艺中的内壁清洁处理。还可以理解的是，以上实 施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实 施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做 出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
一种干法清洗时间的确定方法，其特征在于，包括下述步骤步骤100，借助于清洗气体对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理，并利用红外光谱仪实时测定所述腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱；步骤300，根据所述附着物的红外吸收光谱确定所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。
2.根据权利要求1所述的干法清洗时间的确定方法，其特征在于，所述步骤300具体包括步骤240，根据所述附着物的红外吸收光谱确定吸收率的第一骤降点和第二骤降点； 步骤250，在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间选取一个 时间点，并将其作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。
3.根据权利要求2所述的干法清洗时间的确定方法，其特征在于，在所述步骤240之前 还包括这样的步骤步骤220，对测得的红外吸收光谱进行去噪处理；和/或 步骤230，对经过去噪处理的红外吸收光谱数据进行均一化处理；并且 在所述步骤240中，根据经去噪处理和/或均一化处理的红外吸收光谱确定吸收率的 第一骤降点和第二骤降点。
4.根据权利要求3所述的干法清洗时间的确定方法，其特征在于，在所述步骤220中， 根据下述公式1并利用移动平均法对测得的红外吸收光谱进行去噪处理公式 1 :Dn = [Dt (n+0) +Dt (n+1) +Dt (n+2) +......+Dt(n+n，)]/(n，+1)其中，Dn表示t = n时刻所对应的经去噪处理后的红外吸收光谱强度；Dt(n+n')表示t = n+n'时刻所对应的实际测量并未经去噪处理的红外吸收光谱强度；n’为大于等于0的整数，并且其上限的取值范围满足500 ^n' ^ 1500。
5.根据权利要求4所述的干法清洗时间的确定方法，其特征在于，在所述步骤230中， 根据下述公式2对红外吸收光谱进行均一化处理公式 2 :Dn，= Dn/D*其中，Dn’表示在t = n时刻所对应的经均一化处理后的红外吸收光谱强度； Dn表示t = n时刻所对应的经去噪处理后的红外吸收光谱强度； D*表示在均一化处理时所选取的红外吸收光谱强度的基准值。
6.根据权利要求2所述的干法清洗时间的确定方法，其特征在于，在所述步骤250中， 根据腔室内的颗粒数量而在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之 间确定所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。
7.根据权利要求6所述的干法清洗时间的确定方法，其特征在于，所述附着物包括 SiOBr，所述清洗气体包括含氟气体；所述红外吸收光谱包括波数大致在llOO+Z-lOCKcnT1) 范围内的Si-0的红外吸收光谱。
8.根据权利要求7所述的干法清洗时间的确定方法，其特征在于，在所述步骤250中， 在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间选择红外吸收强度下降 40%所对应的时间点，并将其作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。
9.一种工艺腔室的干法清洗方法，用以对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理，其特征在于，包括下述步骤步骤10，根据采用权利要求1-8中任意一项所述的方法而确定的时间设置清洗时间；步骤20，在所述清洗时间内，利用清洗气体对工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理。
10.根据权利要求9所述的干法清洗方法，其特征在于，在所述步骤20之后还包括步骤 40 即，利用吹扫气体对所述工艺腔室进行吹扫处理。
11.根据权利要求9所述的干法清洗方法，其特征在于，所述附着物包括SiOBr，所述清 洗气体包括含氟气体。
12.根据权利要求11所述的干法清洗方法，其特征在于，在所述步骤20和步骤40之 间还包括步骤30 即，利用不含氟的清洗气体继续对工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处 理。
13.根据权利要求12所述的干法清洗方法，其特征在于，在所述步骤20和步骤30之间 还包括这样的步骤即，保持步骤20中的其他工艺条件不变，而将步骤20所采用的含氟清 洗气体改变为步骤30所采用的不含氟清洗气体，以便在步骤30中易于启辉。
14.一种等离子体处理设备，包括工艺腔室，其特征在于，在工艺腔室的侧壁上或在工 艺腔室上方的石英窗上设置红外光谱仪，并采用权利要求1-8中任意一项所述的干法清洗 时间的确定方法来确定对所述工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理的清洗时间。
15.一种等离子体处理设备，包括工艺腔室，其特征在于，在工艺腔室的侧壁上或在工 艺腔室上方的石英窗上设置红外光谱仪，并采用权利要求9-13中任意一项所述的干法清 洗方法来对所述工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理。
16.一种干法清洗时间的确定装置，其特征在于，包括清洗单元，用以借助于清洗气体对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理；红外光谱仪，其设置在所述工艺腔室的侧壁上或在工艺腔室上方的石英窗上，用以实 时测定所述腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱；控制和处理单元，用以根据所述附着物的红外吸收光谱确定吸收率的第一骤降点和第 二骤降点，并在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间选取一个时 间点，并将其作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。
17.根据权利要求16所述的干法清洗时间的确定装置，其特征在于，还包括数据处理 单元，其设置在红外光谱仪与控制和处理单元之间，用以对测得的红外吸收光谱进行去噪 处理，和/或对经过去噪处理的红外吸收光谱数据进行均一化处理，并将处理后的数据传 输至控制和处理单元；相应地，所述控制和处理单元根据经去噪处理和/或均一化处理的 红外吸收光谱确定吸收率的第一骤降点和第二骤降点。
18.根据权利要求16所述的干法清洗时间的确定装置，其特征在于，所述附着物包括 SiOBr，所述清洗气体包括含氟气体；所述红外吸收光谱包括波数大致在llOO+Z-lOCKcnT1) 范围内的Si-0的红外吸收光谱。
19.根据权利要求16所述的干法清洗时间的确定装置，其特征在于，所述控制和处理 单元在所述第一骤降点所对应的时刻与第二骤降点所对应的时刻之间选择红外吸收强度 下降40%所对应的时间点，作为所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。
20.一种等离子体处理设备，包括工艺腔室，其特征在于，其设置有权利要求16-19中 任意一项所述的干法清洗时间的确定装置，并借助于该装置来确定对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理的清洗时间。
全文摘要
本发明提供一种干法清洗时间的确定方法，其包括步骤100，借助于清洗气体对等离子体工艺腔室内壁上的附着物进行清洁处理，并利用红外光谱仪实时测定所述腔室内壁上的附着物的红外吸收光谱；步骤300，根据所述附着物的红外吸收光谱确定所述清洗气体进行清洁处理的终点时刻。本发明还提供一种工艺腔室的干法清洗方法以及应用上述方法的等离子体处理设备。此外，本发明还提供一种干法清洗时间的确定装置，以及应用该装置的离子体处理设备。本发明提供的上述方法/装置及设备能够较为精确地确定对工艺腔室进行干法清洗时的终点，从而提高工艺生产效率，并延长工艺腔室及其内部的部件的使用寿命。
文档编号B08B5/02GK101859689SQ20091008145
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者白志民 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司