一种刻蚀设备的自清洁方法与流程

1.本技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种刻蚀设备的自清洁方法。


背景技术：

2.浅沟槽隔离刻蚀和多晶硅栅极刻蚀是定义半导体器件尺寸的关键工序，因此，对刻蚀设备的要求也十分严格。
3.通常，对于刻蚀设备中的设备反应腔，每完成一个晶圆的加工，都会进行一次wac(waferless auto clean，无晶圆自动干法蚀刻清洁)，以对设备反应腔内进行清洗。然而，由于刻蚀设备中通常会有多道工艺混合运行，造成不同副产物的混合，形成的混合物可能会落到到设备反应腔中的气体喷嘴管道上、分子泵的阀体和阀板上等位置。wac难以清洁到这些位置，导致了副产物堆积。
4.在对设备反应腔中的晶圆的刻蚀前或刻蚀过程中，在气体和电荷的作用下，副产物可能会掉落在wafer表面，造成晶圆表面的块状刻蚀缺陷，对产品良率带来很大影响。


技术实现要素：

5.为了解决相关技术中的问题，本技术提供了一种刻蚀设备的自清洁方法。该技术方案如下：
6.一种刻蚀设备的自清洁方法，所述方法应用于刻蚀设备，所述刻蚀设备的设备反应腔内设置有进气单元、出气通道以及用于控制所述出气通道导通与否的vat，当所述vat全开时，所述出气通道导通，当所述vat全闭时，所述出气通道不导通；其特征在于，所述方法包括：
7.按照预设的清洗周期，对所述设备反应腔进行日常打泵处理；
8.所述日常打泵处理包括：
9.s1：通过控制所述vat的开关，使得设备反应腔内的气压在第一高压和第一低压之间交替；当所述vat全闭时，通过所述进气单元向设备反应腔内通入第一清洁气体，使得气压为第一高压；当所述vat全开时，通过所述进气单元向设备反应腔内通入第二清洁气体，使得气压为第一低压；
10.s2：将所述设备反应腔内电极的射频功率调节为第一功率，同时通过所述进气单元向设备反应腔内通入第三清洁气体，使得气压调节至第二高压；其中，所述第三清洁气体为nf3气体；
11.s3：通过所述进气单元向设备反应腔内通入第四清洁气体，并使所述设备反应腔内的气压调节至第二低压，其中，所述第四清洁气体为nf3和o2的混合气体；
12.s4：通过控制vat的开关，使得所述设备反应腔内的气压在第三高压和第三低压之间交替；当所述vat全闭时，通过所述进气单元以第一高流量通入氧气，使得所述设备反应腔内的气压调节至第三高压；当所述vat全开时，通过所述进气单元以第一低流量通入氧气，使得所述设备反应腔内的气压调节至第三低压。
13.可选的，在所述s4之后，还包括：
14.s5：对所述设备反应腔进行wac处理，以在所述设备反应腔内壁形成一层sio2。
15.可选的，所述第一清洁气体和所述第二清洁气体的类型和含量均不相同。
16.可选的，在所述s1中，所述第一高压为400-500mt，所述第一低压为0-50mt，所述第一高压和第一低压的单次持续时长为10s。
17.可选的，在所述s2中，所述第一功率为1000-1500w,所述第二高压为200-300mt。
18.可选的，在所述s3中，所述第二低压为0-20mt，所述第四清洁气体的通入流量小于250sccm。
19.可选的，在所述s4中，所述第三高压为400-50mt，所述第三低压为0-50mt，所述第三高压和第三低压的单次持续时长为10s。
20.可选的，在所述s4中，所述第一高流量为300-550sccm，所述第一低流量小于50sccm。
21.可选的，所述进气单元为气体喷射设备。
22.本技术技术方案，至少包括如下优点：
23.1.首先，通过s1的执行，能够吹走vat和设备反应腔内较为松散的副产物；之后，通过s2的执行，能够对设备反应腔的内壁和lrs窗口进行清洁；通过s3的执行，能够对进气单元，例如气体喷射设备的喷嘴进行清洗；通过s4的执行，能够对设备反应腔内壁和进气单元中残留的有机类聚合物为主的副产物进行清洗，总之，通过上述方法的执行，能够有效清除设备反应腔、进气单元以及vat中残留的副产物，解决了刻蚀过程中副产物掉落到晶圆表面，最终形成块状刻蚀缺陷的问题；
24.2.通过在完成清洗后，对设备反应腔进行wac处理，以在设备反应腔内壁形成一层sio2，有助于保证每一片晶圆在设备反应腔内的环境一致且稳定。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本技术一实施例提供的一种设备反应腔的结构示意图；
27.图2是本技术一实施例提供的一种刻蚀设备的自清洁方法中日常打泵处理的流程示意图。
28.附图标记说明：1、设备反应腔；11、进气单元；12、vat。
具体实施方式
29.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本技术的描述中，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，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.请参考图1，其示出了本技术一实施例提供的一种设备反应腔的结构示意图。设备反应腔1的上部设置有进气单元11，例如气体喷射设备，以向设备反应腔1内通入气体。设备反应腔1的底部设置有出气通道和vat(摆阀)12，通过控制vat12，能够控制出气通道的导通与否，且当vat12全开时，出气通道导通，当vat12全闭时，出气通道不导通。
34.本技术实施例还公开一种刻蚀设备的自清洁方法，该方法至少包括如下步骤：
35.按照预设的清洗周期，对设备反应腔进行日常打泵处理。
36.示例性的，可以以一天一次的清洗周期，对设备反应腔进行日常打泵处理。
37.参照图2，上述日常打泵处理至少包括以下步骤：
38.s1：通过控制vat的开关，使得设备反应腔内的气压在第一高压和第一低压之间交替；当vat全闭时，通过进气单元向设备反应腔内通入第一清洁气体，并使得气压为第一高压；当vat全开时，通过进气单元向设备反应腔内通入第二清洁气体，并使得气压为第一低压。
39.示例性的，工作人员可以先控制vat为全闭状态，并持续10s的时长，在此过程中，通过进气单元向设备反应腔内通入第一清洁气体，并使得设备反应腔内的气压调节至第一高压。在固定的持续时长结束后，再将vat设置为全开状态，在此过程中，通过进气单元向设备反应腔内通入第二清洁气体，使得设备反应腔内的气压被调节至第一低压，直至固定的持续时长结束。通过上述两种模式的多次切换，能够吹走vat和设备反应腔内松散的副产物。
40.进一步的，在一些实施例中，上述中的第一清洁气体和所述第二清洁气体的类型和含量均不相同。
41.进一步的，在一些实施例中，上述中的第一高压为400-500mt，第一低压为0-50mt，且第一高压和第一低压的固定的持续时长可以是10s。
42.s2：将设备反应腔内电极的射频功率调节为第一功率，同时通过进气单元向设备反应腔内通入第三清洁气体，使得气压被调节至第二高压，其中，第三清洁气体为nf3气体。
43.示例性的，在s1完成后，设备反应腔内的第二清洁气体被完全排除。之后，工作人员可以将反应腔内电极的射频功率调节至第一功率，并将vat调节至全闭状态，同时通过进气单元向设备反应腔内通入第三清洁气体，使得气压被调节至第二高压。其中，第三清洁气体为nf3气体，从而能够对设备反应腔的内壁和lrs窗口进行清洁。
44.进一步的，在一些实施例中，上述中的第一功率可以为1000-1500w,第二高压可以为200-300mt。
45.s3：通过进气单元向设备反应腔内通入第四清洁气体，并使设备反应腔内的气压调节至第二低压，其中，第四清洁气体为nf3和o2的混合气体。
46.示例性的，在将第三清洁气体完全排出后，可以调节vat至全开状态，并通过进气单元向设备反应腔内通入第四清洁气体，并使设备反应腔内的气压调节至第二低压，其中，第四清洁气体为nf3和o2的混合气体，从而能过对进气单元，例如气体喷射设备的喷嘴进行清洗。
47.进一步的，在一些实施例中，上述中的第二低压为0-20mt，第四清洁气体的通入流量小于250sccm。
48.s4：通过控制vat的开关，使得设备反应腔内的气压在第三高压和第三低压之间交替；当vat全闭时，通过进气单元以第一高流量通入氧气，使得设备反应腔内的气压调节至第三高压；当vat全开时，通过进气单元以第一低流量通入氧气，使得设备反应腔内的气压调节至第三低压。
49.示例性的，工作人员可以先控制vat为全闭状态，并持续10s的时长，在此过程中，通过进气单元以第一高流量向设备反应腔内通入氧气，并使得设备反应腔内的气压调节至第三高压。在固定的持续时长结束后，再将vat设置为全开状态，在此过程中，通过进气单元一第一低流量向设备反应腔内通入氧气，使得设备反应腔内的气压被调节至第三低压，直至固定的持续时长结束。
50.进一步的，在一些实施例中，上述中的第三高压为400-50mt，第三低压为0-50mt，且第三高压和第三低压的单次持续时长为10s。
51.进一步的，在一些实施例中，上述中的第一高流量为300-550sccm，第一低流量小于50sccm。
52.进一步的，在一些实施例中，在上述s4之后，还包括以下处理：
53.s5：对设备反应腔进行wac处理，以在设备反应腔内壁形成一层sio2。
54.示例性的，通过对设备反应腔进行常规的wac处理，能够在设备反应腔内壁形成一层不易掉落的sio2，从而保证每一片晶圆在设备反应腔内的环境一致且稳定。
55.综上所述，本技术实施例提供的刻蚀设备的自清洁方法，通过对设备清洗腔进行日常打泵处理，并通过s1的执行，吹走vat和设备反应腔内较为松散的副产物；之后，通过s2的执行，对设备反应腔的内壁和lrs窗口进行清洁；再通过s3的执行，对进气单元，例如气体喷射设备的喷嘴进行清洗；最后通过s4的执行，对设备反应腔内壁和进气单元中残留的有机类聚合物为主的副产物进行清洗，最终能够有效清除设备反应腔、进气单元以及vat中残留的副产物，解决了刻蚀过程中副产物掉落到晶圆表面，最终形成块状刻蚀缺陷的问题。
56.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。