專利名稱：一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
等離子體反應(yīng)腔體用于進(jìn)行半導(dǎo)體晶片加工，在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的生成物，這些生成物會(huì)在等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁和備件表面形成一層主要包含氮化硅化合物的膜層，長(zhǎng)時(shí)間的工藝會(huì)引起膜層的剝落，產(chǎn)生大量顆粒，導(dǎo)致下一片晶片在工藝過(guò)程中會(huì)被剝落的顆粒污染，進(jìn)而影響產(chǎn)品的可靠性以及晶片膜層的致密性。因此，在等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)工藝完一片晶片后，手臂需要將已經(jīng)工藝好的晶片傳出等離子體反應(yīng)腔體，然后進(jìn)行等離子體反應(yīng)腔體的清洗。由于傳統(tǒng)的清洗方式，是在工藝完一片晶片后將等離子體反應(yīng)腔體打開(kāi)，并采用人工方式清洗，例如使用浸潤(rùn)有水的無(wú)塵布對(duì)所述等離子體反應(yīng)腔體進(jìn)行擦拭。該方法清洗過(guò)程復(fù)雜用時(shí)久，而且很難將等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁上的薄膜清洗干凈。因此，目前大部分晶圓廠使用干法清洗的方式對(duì)等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁進(jìn)行清洗，例如，使用四氟化碳 (CF4)和氧化二氮(N2O)對(duì)等離子體反應(yīng)腔體進(jìn)行清洗，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該方法有如下缺占.第一、清洗時(shí)間較長(zhǎng)；第二、所使用的清洗氣體量較大；第三、備件損耗較快，成本過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法及系統(tǒng)，用于降低清洗等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁的時(shí)間，提高清洗效率。一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，所述方法包括將三氟化氮NF3氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)；觸發(fā)所述三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走。一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氣體存儲(chǔ)設(shè)備，與所述等離子體反應(yīng)腔體相連，用于將存儲(chǔ)的三氟化氮NF3氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)；射頻功率產(chǎn)生器，與所述等離子體反應(yīng)腔體相連，所述射頻功率產(chǎn)生器用于觸發(fā)所述三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；機(jī)械泵，與等離子體反應(yīng)腔體相連，用于將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走。
本發(fā)明提供的方法中，通過(guò)使用反應(yīng)速度較快的氣體作為原料，能夠大大縮減清洗等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁所需的時(shí)間、提高清洗效率。


圖1為本發(fā)明提供的一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法步驟示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法步驟示意圖；圖3為本發(fā)明提供的一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法及系統(tǒng)。由于長(zhǎng)時(shí)間的工藝過(guò)程會(huì)在等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)形成一層主要包含氮化硅化合物的膜層，當(dāng)膜層脫落時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒，這些顆粒將會(huì)影響下一片晶片的可靠性以及晶片膜層的致密性。因此，在開(kāi)始工藝下一片晶片前，需要對(duì)等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁的膜層進(jìn)行清洗。而現(xiàn)有技術(shù)中干法清洗所需的氣體原料是CF4和N2O,該方法用時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，并且需要消耗大量的氣體原料，本發(fā)明提出的方法能夠有效減少清洗工藝時(shí)間，節(jié)省原料、延長(zhǎng)備件使用壽命以及提高等離子體反應(yīng)腔體工作效率。如圖1所示，本發(fā)明包括如下步驟步驟S11，將三氟化氮(NF3)氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)；步驟S12，觸發(fā)所述三氟化氮(NF3)氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；步驟S13，將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走。在步驟Sll之前，需要進(jìn)行等離子體反應(yīng)腔體的清洗準(zhǔn)備工作，所述清洗準(zhǔn)備工作包括向等離子體反應(yīng)腔體輸入一定量的氮?dú)? )；由工作人員將預(yù)先設(shè)定的氣壓值和流速值分別存入氣壓計(jì)與流量計(jì)中；在步驟Sll中，控制器向存儲(chǔ)NF3的氣體存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)，所述氣體存儲(chǔ)設(shè)備接收到工作信號(hào)后，向所述等離子體反應(yīng)腔體輸入NF3 ；設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口的流量計(jì)，按照預(yù)先設(shè)置的第一流速值控制所述NF3進(jìn)入所述等離子體反應(yīng)腔體的流速；所述氣體存儲(chǔ)設(shè)備在NF3按照預(yù)先設(shè)置的第一流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的同時(shí)，將氮?dú)?N2)按照預(yù)先設(shè)置的第二流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)，將氧化二氮(N2O)按照預(yù)先設(shè)置的第三流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)。在步驟Sll后，步驟S12之前，控制器向射頻功率產(chǎn)生器發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)；在步驟S12中，所述射頻功率產(chǎn)生器接收到工作信號(hào)后，向所述等離子體反應(yīng)腔體發(fā)出射頻信號(hào)，所述射頻信號(hào)進(jìn)行輝光放電，所述NF3從所述輝光放電中獲取能量；使所述NF3與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；在步驟S12之后，且在步驟S13之前，控制器向機(jī)械泵發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)；在步驟S13中，所述機(jī)械泵接收到開(kāi)始工作的工作信號(hào)后，抽取所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體。較佳的在步驟Sll中，在向所述等離子體反應(yīng)腔體輸入NF3、N2和N2O的同時(shí)，調(diào)節(jié)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值，使得所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值穩(wěn)定在預(yù)先設(shè)
6定的氣壓值，具體方法包括當(dāng)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值小于所述預(yù)先設(shè)定的氣壓值時(shí)，控制器控制設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的出氣口的疊閥減小開(kāi)度；當(dāng)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值大于所述預(yù)先設(shè)定的氣壓值時(shí)，控制器控制設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的出氣口的疊閥增大開(kāi)度。

以下以具體實(shí)施例進(jìn)行介紹，如圖2所示步驟S21，將干法清洗所需的氣體原料分別存入對(duì)應(yīng)的氣體存儲(chǔ)設(shè)備；所述氣體原料包括三氟化氮(NF3)、氧化二氮(N2O)以及氮?dú)? )；步驟S22，工作人員將預(yù)先設(shè)定的每種氣體原料所需的流速值預(yù)先分別存入各自的流量計(jì)中；同時(shí)將預(yù)先設(shè)定的氣壓值存入壓力計(jì)中；本實(shí)施例提供的方法中所需流速值為=NF3所需的第一流速值在120毫升/秒至 140毫升/秒之間取值；N2所需的第二流速值在700毫升/秒至900毫升/秒之間取值A(chǔ)2O 所需的第三流速值在140毫升/秒至160毫升/秒之間取值；如表1所示，較佳的三種氣體原料所需流速值的取值具體為=N2的流速值為800毫升/秒；NF3的流速值為130毫升/秒； N2O的流速值為150毫升/秒；上述流速值通過(guò)仿真來(lái)確定；
權(quán)利要求
1.一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述方法包括將三氟化氮NF3氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)；觸發(fā)所述三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走。
2.如權(quán)利要求1所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述將三氟化氮 NF3氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的方法包括將三氟化氮NF3氣體按照預(yù)先設(shè)置的第一流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，在將三氟化氮NF3 氣體按照預(yù)先設(shè)置的流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的方法之前，該方法進(jìn)一步包括控制器向存儲(chǔ)三氟化氮NF3氣體的氣體存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)；所述將三氟化氮NF3氣體按照預(yù)先設(shè)置的流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的方法包括所述氣體存儲(chǔ)設(shè)備接收到工作信號(hào)后，向所述等離子體反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口輸入三氟化氮NF3氣體；設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口的流量計(jì)，按照預(yù)先設(shè)置的流速值控制所述三氟化氮NF3氣體進(jìn)入所述等離子體反應(yīng)腔體的流速。
4.如權(quán)利要求2或3所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，在將三氟化氮NF3氣體按照預(yù)先設(shè)置的第一流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的同時(shí)，該方法進(jìn)一步包括將氮?dú)怅?duì)按照預(yù)先設(shè)置的第二流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)，將氧化二氮 N2O按照預(yù)先設(shè)置的第三流速值輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2或3中所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述第一流速值在120毫升/秒至140毫升/秒之間取值。
6.如權(quán)利要求4中所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述第二流速值在700毫升/秒至900毫升/秒之間取值。
7.如權(quán)利要求4中所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述第三流速值在140毫升/秒至160毫升/秒之間取值。
8.如權(quán)利要求2所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述將三氟化氮 NF3氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的方法進(jìn)一步包括在預(yù)先設(shè)定的第二指定時(shí)間內(nèi)，調(diào)節(jié)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值，使得所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值穩(wěn)定在預(yù)先設(shè)定的氣壓值。
9.如權(quán)利要求8所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述第二指定時(shí)間在2秒至8秒之間取值。
10.如權(quán)利要求8所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值包括當(dāng)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值小于所述預(yù)先設(shè)定的氣壓值時(shí)，控制器控制設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的出氣口的疊閥減小開(kāi)度；當(dāng)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值大于所述預(yù)先設(shè)定的氣壓值時(shí)，控制器控制設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的出氣口的疊閥增大開(kāi)度。
11.如權(quán)利要求1所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，在將三氟化氮 NF3氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的方法之后、且在觸發(fā)所述三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的方法之前，該方法進(jìn)一步包括控制器向射頻功率產(chǎn)生器發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)；所述觸發(fā)所述三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的方法包括所述射頻功率產(chǎn)生器接收到工作信號(hào)后，向所述等離子體反應(yīng)腔體發(fā)出射頻信號(hào)，所述射頻信號(hào)進(jìn)行輝光放電，所述三氟化氮NF3氣體從所述輝光放電中獲取能量后與所述氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
12.如權(quán)利要求1所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物，在第三指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
13.如權(quán)利要求12所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，所述第三指定時(shí)間在40秒至60秒之間取值。
14.如權(quán)利要求1所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法，其特征在于，在觸發(fā)所述三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的方法之后、且在將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走的方法之前，該方法進(jìn)一步包括控制器向機(jī)械泵發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)；將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走的方法包括所述機(jī)械泵接收到開(kāi)始工作的工作信號(hào)后，抽取所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體。
15.一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括氣體存儲(chǔ)設(shè)備，與所述等離子體反應(yīng)腔體相連，用于將存儲(chǔ)的三氟化氮NF3氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)；射頻功率產(chǎn)生器，與所述等離子體反應(yīng)腔體相連，所述射頻功率產(chǎn)生器用于觸發(fā)所述三氟化氮NF3氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；機(jī)械泵，與等離子體反應(yīng)腔體相連，用于將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走。
16.如權(quán)利要求15所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括控制器，與所述氣體存儲(chǔ)設(shè)備相連，用于向氣體存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)； 流量計(jì)，設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口，所述流量計(jì)用于按照預(yù)先設(shè)置的第一流速值控制所述三氟化氮NF3氣體進(jìn)入所述等離子體反應(yīng)腔體的流速； 所述氣體存儲(chǔ)設(shè)備用于接收到工作信號(hào)后，向所述等離子體反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口輸入三氟化氮NF3氣體。
17.如權(quán)利要求16所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體存儲(chǔ)設(shè)備還用于接收到工作信號(hào)后，向所述等離子體反應(yīng)腔體的進(jìn)氣口輸入氮?dú)怅?duì)和氧化二氮N2O ； 所述流量計(jì)還用于CN 102453885 A權(quán)禾丨J 要求書(shū)3/3頁(yè)按照預(yù)先設(shè)置的第二流速值控制所述N2氣體進(jìn)入所述等離子體反應(yīng)腔體的流速，按照預(yù)先設(shè)置的第三流速值控制所述隊(duì)0氣體進(jìn)入所述等離子體反應(yīng)腔體的流速。
18.如權(quán)利要求16所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步用于在預(yù)先設(shè)定的第二指定時(shí)間內(nèi)，調(diào)節(jié)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值，使得所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值穩(wěn)定在預(yù)先設(shè)定的氣壓值。
19.如權(quán)利要求18所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括疊閥，設(shè)置在所述等離子體反應(yīng)腔體的出氣口，所述疊閥用于根據(jù)所述控制器的控制將自身開(kāi)度增大或者減?。?所述控制器進(jìn)一步用于當(dāng)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值小于所述預(yù)先設(shè)定的氣壓值時(shí)，控制所述疊閥減小開(kāi)度；當(dāng)所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氣壓值大于所述預(yù)先設(shè)定的氣壓值時(shí)，控制所述疊閥增大開(kāi)度。
20.如權(quán)利要求16所述的清洗等離子體反應(yīng)腔體的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步用于向所述射頻功率產(chǎn)生器發(fā)出開(kāi)始工作的工作信號(hào)； 所述射頻功率產(chǎn)生器進(jìn)一步用于接收到工作信號(hào)后，向所述等離子體反應(yīng)腔體發(fā)出射頻信號(hào)，所述射頻信號(hào)進(jìn)行輝光放電，使得所述三氟化氮NF3氣體從所述輝光放電中獲取能量后與所述氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種清洗等離子體反應(yīng)腔體的方法及系統(tǒng)，用于降低清洗等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁的時(shí)間、提高清洗效率；本發(fā)明主要方法包括將三氟化氮(NF3)氣體輸入到所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)；觸發(fā)所述三氟化氮(NF3)氣體與所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的氮化硅化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；將所述等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)的殘留氣體抽走。采用本發(fā)明，能夠大大縮減清洗等離子體反應(yīng)腔體內(nèi)壁所需的時(shí)間、提高清洗效率。
文檔編號(hào)C23C16/44GK102453885SQ20101052608
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者周華強(qiáng), 徐峰, 熊炳輝 申請(qǐng)人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司