反应腔清洁方法与流程

1.本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别是涉及一种反应腔清洁方法。


背景技术：

2.在大规模晶圆制造过程中需采用干法刻蚀，干法刻蚀工艺需要在刻蚀腔体中进行，而随着晶圆加工数量的不断增加，刻蚀腔体的内部环境会随之发生变化，即前一片或批晶圆对后一片或批晶圆有着某种程度的影响，也即是具有记忆效应。
3.刻蚀腔体的这种记忆效应主要体现在聚合物的堆积，即在刻蚀腔壁上不断累积聚合物，聚合物的类型会根据等离子体反应物和反应产物的不同而有所不同，主要分为无机聚合物和有机聚合物等。目前，对于刻蚀工艺过程中聚合物在刻蚀腔壁的堆积引起的记忆效应的研究在工业上已给出了多种措施且已经具有很好的改善效果，其中，使用最广泛的是无晶圆自动干法刻蚀清洁方法(wafer-less auto-cleaning，wac)。然而，对于金属硅化物阻挡层(sab)的膜层较厚的bcd器件，在刻蚀过程中产生的聚合物较多，采用现有的wac清洁方法无法将反应腔中的聚合物清理干净，从而使得聚合物掉落到其它产品的表面而阻挡其他产品的刻蚀。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种反应腔清洁方法，用于解决以现有的清洁方法无法将形成有较多聚合物的反应腔清洁干净的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种反应腔清洁方法，所述方法包括：
6.提供一反应腔，所述反应腔用于实现刻蚀工艺，且所述反应腔的腔壁表面形成有保护层；
7.在对一片晶圆进行刻蚀工艺之前，采用第一清洁工艺去除前片晶圆刻蚀工艺结束后于所述保护层表面形成的第一聚合物，并采用第二清洁工艺去除所述保护层。
8.可选地，所述第一聚合物是因刻蚀前片晶圆表面预设厚度的介质层而产生的，且所述介质层的所述预设厚度大于等于
9.可选地，采用所述第一清洁工艺去除前片晶圆刻蚀工艺结束后于所述保护层表面形成的所述第一聚合物的方法包括：
10.向所述反应腔中通入第一清洁气体，所述第一清洁气体与所述第一聚合物反应以清除所述第一聚合物。
11.可选地，所述第一清洁工艺的工艺条件包括：压力范围为5～100mtorr，射频功率范围为300～1600w，所述第一清洁气体的流量范围为50～400sccm。
12.可选地，所述第一清洁气体包括氧气或二氧化硫。
13.可选地，采用所述第二清洁工艺去除所述保护层的方法包括：
14.向所述反应腔中通入第二清洁气体，所述第二清洁气体与所述保护层反应以清除
所述保护层。
15.可选地，所述第二清洁工艺的工艺条件包括：压力范围为100～600mtorr，射频功率范围为600～2000w，所述第二清洁气体的流量范围为200～900sccm。
16.可选地，所述第二清洁气体包括三氟化氮或四氟化碳。
17.可选地，在对一片晶圆进行刻蚀工艺之前，所述方法还包括采用第三清洁工艺去除在所述第二清洁工艺过程中产生的第二聚合物的步骤。
18.如上所述，本发明的反应腔清洁方法，通过采用第一清洁工艺去除前片晶圆产生的聚合物，再利用第二清洁工艺去除反应腔腔壁表面的保护层，最后再利用第三清洁工艺去除在第二清洁工艺过程中产生的聚合物，由此可去除反应腔中聚合物及保护层，达到有效清洁反应腔的目的。而且，即使在反应腔中具有较多的聚合物的情况下，通过上述方法也能够达到很好的清洁效果。
附图说明
19.图1显示为本发明的反应腔清洁方法的方法流程图。
20.图2显示为本发明的反应腔形成第一聚合物后的示意图。
21.图3显示为本发明的反应腔利用第一清洁工艺去除第一聚合物后的示意图。
22.图4显示为本发明的反应腔利用第二清洁工艺去除保护层并产生第二聚合物的示意图。
23.图5显示为本发明的反应腔利用第三清洁工艺清洁后的示意图。
24.图6显示为利用现有的方法对具有较少聚合物的所述反应腔进行清洁的实验结果图。
25.图7显示为根据现有方法对具有较多聚合物的所述反应腔进行清洁的实验结果图。
26.图8显示为根据本发明所提供的方法对具有较多聚合物的所述反应腔进行清洁的实验结果图。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
28.请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
29.如图1所示，本实施例提供一种反应腔清洁方法，所述方法包括：
30.提供一反应腔，所述反应腔用于实现刻蚀工艺，且所述反应腔的腔壁表面形成有保护层；
31.在对一片晶圆进行刻蚀工艺之前，采用第一清洁工艺去除前片晶圆刻蚀工艺结束
后于所述保护层表面形成的第一聚合物，并采用第二清洁工艺去除所述保护层。
32.本实施例中，通过在所述第二清洁工艺之前增加所述第一清洁工艺以去除前一片晶圆在刻蚀过程中产生的所述第一聚合物的方法，以达到彻底去除形成于所述反应腔中的聚合物的目的。
33.如图2所示，在对一片晶圆进行刻蚀工艺之前，需要在所述反应腔的侧壁表面形成一层所述保护层以保护所述反应腔的侧壁，并在刻蚀工艺结束后将其去除。本实施例中所述保护层的材质包括氧化层。
34.具体的，所述第一聚合物是因刻蚀前片晶圆表面预设厚度的介质层而产生的，且所述介质层的所述预设厚度大于等于
35.本实施例中，在所述介质层大于等于时，对其进行刻蚀将会产生较多的所述第一聚合物，在这种情况下，通过利用所述第一清洁工艺能够将所述第一聚合物去除，从而达到有效清洁所述反应腔的目的。
36.具体的，采用所述第一清洁工艺去除前片晶圆刻蚀工艺结束后于所述保护层表面形成的所述第一聚合物的方法包括：向所述反应腔中通入第一清洁气体，所述第一清洁气体与所述第一聚合物反应以清除所述第一聚合物。
37.具体的，所述第一清洁工艺的工艺条件包括：压力范围为5～100mtorr，射频功率范围为300～1600w，所述第一清洁气体的流量范围为50～400sccm。
38.作为示例，所述第一清洁气体包括氧气或二氧化硫。如图3所示，本实施例中，所述氧气(o2)或所述二氧化硫(so2)提供氧离子或氧自由基，所述氧离子或氧自由基与所述第一聚合物(cxoy)反应以生成co2和co，从而达到去除所述第一聚合物的目的。
39.具体的，采用所述第二清洁工艺去除所述保护层的方法包括：向所述反应腔中通入第二清洁气体，所述第二清洁气体与所述保护层反应以清除所述保护层。
40.具体的，所述第二清洁工艺的工艺条件包括：压力范围为100～600mtorr，射频功率范围为600～2000w，所述第二清洁气体的流量范围为200～900sccm。
41.作为示例，所述第二清洁气体包括三氟化氮或四氟化碳。本实施例中，所述三氟化氮(nf3)或所述四氟化碳(cf4)提供f离子或f自由基，所述f离子或所述f自由基与所述保护层反应以去除所述保护层。
42.具体的，在对一片晶圆进行刻蚀工艺之前，所述方法还包括采用第三清洁工艺去除在所述第二清洁工艺过程中产生的第二聚合物的步骤。
43.如图4及图5所示，本实施例中，为了使得所述反应腔更加清洁，通过所述第三清洁工艺将所述第二聚合物去除。所述第三清洁工艺所用到的第三清洁气体与所述第一清洁气体相同(包括o2或so2)，且所述第三清洁气体的气体流量为50～400sccm，而且，所述第三清洁工艺的工艺条件还包括5～100mtorr的压力范围以及300～1600w的射频功率范围。
44.进一步地，本实施例中，所述方法还包括抽出所述反应腔中的物质的步骤。本实施例中，所述第一清洁工艺、所述第二清洁工艺及所述第三清洁工艺产生的气体需要被抽出所述反应腔。
45.图6示出了根据现有方法对具有较少聚合物的所述反应腔进行清洁的实验结果，箭头1表示清洁去除所述保护层的过程，箭头2表示清洁去除聚合物的过程，从图中可以看出，在所述反应腔中聚合物较少的情况下，经过2次清洁，所述反应腔中的c-o信号强度低于
9000，且很快转平，能够达到将所述反应腔清洁干净的目的。
46.然而，图7示出了根据现有方法对具有较多聚合物的所述反应腔进行清洁的实验结果，箭头3表示清洁去除所述保护层的过程，箭头4表示清洁去除聚合物的过程，从图中可以看出，在所述反应腔中聚合物较多的情况下，经过2次清洁，所述反应腔中的c-o信号强度达到120000，且从最高峰开始下降未转平，表明所述反应腔中的聚合物未被去除干净，也即是说利用现有的清洁方法无法将所述反应腔清理干净。
47.图8示出了根据本实施例所提供的方法对具有较多聚合物的所述反应腔进行清洁的实验结果，箭头5表示清洁去除形成于所述保护层表面的聚合物的过程，箭头6表示清洁去除所述保护层的过程，箭头7表示清洁去除因刻蚀去除所述保护层所产生的聚合物的过程，从图中可以看出，采用本实施例所提供的第一清洁工艺(箭头5所指的清洁过程)进行清洁后，所述反应腔中的c-o信号从180000急剧下将并转平，表明所述反应腔中的聚合物被去除干净，也即是说利用本实施例所提供的方法能够将具有较多聚合物的所述反应腔清洁干净。
48.综上所述，本发明的反应腔清洁方法，通过采用第一清洁工艺去除前片晶圆产生的聚合物，再利用第二清洁工艺去除反应腔腔壁表面的保护层，最后再利用第三清洁工艺去除在第二清洁工艺过程中产生的聚合物，由此可去除反应腔中聚合物及保护层，达到有效清洁反应腔的目的。而且，即使在反应腔中具有较多的聚合物的情况下，通过上述方法也能够达到很好的清洁效果。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
49.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。