專利名稱：腔室等離子清潔制程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例屬于半導體制程領(lǐng)域，且特別是半導體制程設備的清潔方法。
背景技術(shù)：
在過去數(shù)十年間，集成電路中的特征的大小變化已經(jīng)成為逐漸成長的半導體業(yè)的 驅(qū)動力。改變?yōu)樵絹碓叫〉奶卣骺稍诎雽w芯片的有限土地(real estate)上增加功能單 元的密度。舉例而言，縮減晶體管尺寸可在芯片上并入較多數(shù)量的內(nèi)存或邏輯裝置，使產(chǎn)品 制造具有較高產(chǎn)量。然而，逐增的產(chǎn)量并非沒有問題的。對于組件之間臨界尺寸變化的容 限度已變得非常受限了。因此，在用于制造裝置的制程步驟中的任何不完美都會不能接受 地影響裝置的性能。低制程變化的迫切需求已對設備制造商帶來實質(zhì)負擔。除了要解決高產(chǎn)量的 需求外，制程工具也必須要呈現(xiàn)高度的晶圓間均勻性以及生產(chǎn)晶圓批次的逐次運轉(zhuǎn)間 (run-to-run) 一致性。因此，設備制造商通常需要顧客執(zhí)行非常詳細且耗時的預防性維護 (PM)方案，以確保晶圓間與逐次運轉(zhuǎn)間的均勻性及一致性。然而，在需要長的工具閑置時間 時，這種PM方案會實質(zhì)上影響制程工具的產(chǎn)率。這會在半導體制造生產(chǎn)線中導致無法容許 的延遲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例包括一種用于對制程工具中的腔室進行等離子體清潔的方法。在 一個實施例中，將襯底(例如，晶元)放置在其中具有污染物組的制程腔室中的卡盤上。之 后在該制程腔室中執(zhí)行等離子體制程，以將該污染物組轉(zhuǎn)移到襯底的上表面上。從該制程 腔室移除其上具有該污染物組的襯底。在特定實施例中，該污染物組包括顆粒，例如但不限 于金屬顆粒和電介質(zhì)顆粒。在另一個特定實施例中，等離子體制程是約在5-50mTorr的壓 力范圍下實施的低壓等離子體制程。在另一個實施例中，放置襯底以覆蓋其中具有一污染物組的制程腔室中的卡盤的 上表面。在該制程腔室內(nèi)進行第一等離子體制程以將污染物組轉(zhuǎn)移到襯底的上表面上。接 著將其上具有該污染物組的襯底從制程腔室中移除。當襯底位于制程腔室中時，在該制程 腔室中進行第二等離子體制程以干燥(season)該制程腔室。當該卡盤的上表面暴露時，在 制程腔室內(nèi)進行第三等離子體制程。另一個實施例包括一種用于操作蝕刻制程工具的方法。在制程腔室中的卡盤上提 供第一襯底。在該制程腔室中，利用第一等離子體制程蝕刻第一襯底。這種蝕刻在該制程 腔室中提供污染物組。之后從該制程腔室移除第一襯底。之后放置第二襯底以覆蓋該制程 腔室中的卡盤的上表面。在該制程腔室中進行第二等離子體制程，以將污染物組轉(zhuǎn)移到第 二襯底的上表面上。從該制程腔室移除其上具有污染物組的第二襯底。當卡盤的上表面暴 露時，在該制程腔室內(nèi)進行第三等離子體制程。


圖1說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室的截面圖。圖2繪示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的蝕刻制程的臨界尺寸(CD)與腔室運轉(zhuǎn)時間的 函數(shù)關(guān)系的圖。圖3是流程圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的對制程工具中的腔室進行等離子 體清潔的方法的操作流程。圖4A是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室的截面圖，該等離子體制 程腔室內(nèi)具有在其中由第一等離子體制程蝕刻的第一襯底(例如晶圓)，其中該蝕刻在該 制程腔室中提供污染物組。圖4B是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室的截面圖，該等離子體制 程腔室中具有暴露至其中的第二等離子體制程的第二襯底(例如晶圓)，其中該等離子體 制程將該污染物組轉(zhuǎn)移至該第二襯底的上表面。圖4C是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室的截面圖，該等離子體制 程腔室中不具有襯底，其中在該等離子體制程腔室中實施第三等離子體制程。圖5是流程圖，其說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的操作蝕刻制程工具的方法的操作流程。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例多頻率蝕刻系統(tǒng)的截面圖，在該多頻率蝕 刻系統(tǒng)中可進行腔室等離子體清潔制程。
具體實施例方式描述了一種用于對制程工具中的腔室進行等離子體清潔的方法。在下述說明中， 提出了各種特定細節(jié)(例如等離子體條件和材料配比)以提供對本發(fā)明的全面了解。該領(lǐng) 域技術(shù)人員應知，也可以在不具有這些特定細節(jié)的情況下實施本發(fā)明。在其它例子中，并不 詳細說明公知的特征(例如半導體襯底制造技術(shù))，以避免不必要地混淆本發(fā)明。此外，應 了解圖式中所繪示的各種實施例僅作為描述性示例，且其并未按比例繪制。這里公開的是一種用于對制程工具中的腔室進行等離子體清潔的方法。該方法 包括將襯底(例如晶圓)放置在制程腔室中的卡盤上，該制程腔室中具有污染物組。在 一個實施例中，接著在該制程腔室中進行等離子體制程，以將污染物組轉(zhuǎn)移至襯底的上表 面。接著，從制程腔室移除其上具有該污染物組的襯底。在特定實施例中，污染物組包括顆 粒，例如、但不限于金屬顆粒和電介質(zhì)顆粒。在另一個特定實施例中，等離子體制程是在約 5-50mTorr的壓力范圍內(nèi)實施的低壓等離子體制程。當襯底位于卡盤的上表面時進行腔室等離子體清潔制程可以使腔室的運轉(zhuǎn)周期 間臨界尺寸(CD)的變化降低。舉例而言，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在襯底停留在制程腔室中 的卡盤上表面上并且對其進行有效阻擋時，在制程腔室中實施等離子體清潔制程。在沒有 襯底覆蓋卡盤的情況下，黏著到腔室壁或淋灑頭的污染物反而會在等離子體清潔制程中落 在卡盤的上表面上。當隨后在腔室中處理(例如蝕刻)生產(chǎn)襯底時，存在于卡盤上的這種 污染物可能在停留在卡盤上的生產(chǎn)襯底中產(chǎn)生熱點(hot spots)。這些熱點可能會影響蝕 刻特性，并且可能導致不期望的CD變化被蝕刻到生產(chǎn)襯底內(nèi)。相反的，在一個實施例中，在 等離子體清潔制程中使用假襯底或干燥襯底(dummy or seasoning substrate)來覆蓋卡盤。在此實施例中，在等離子體清潔制程期間，位于制程腔室中的污染物被轉(zhuǎn)移到假襯底或 干燥襯底上，而非卡盤上。因此，在實施例中，當從制程腔室中移除假襯底或干燥襯底時，即 可從制程腔室中移除污染物。在本發(fā)明的一個方面，制程工具中的制程腔室(例如蝕刻腔室)會在處理制程腔 室中的生產(chǎn)襯底時受到污染。圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室的截面 圖。參照圖1，制程腔室100包括卡盤102和淋灑頭104。在一般制程條件下，將樣品 (例如生產(chǎn)襯底或生產(chǎn)晶圓)放置在卡盤102的上表面103上。接著等離子體源氣體經(jīng)由 淋灑頭104流入并均勻分布于制程腔室中。接著等離子體106被引入淋灑頭104與卡盤 102之間。等離子體106可以被用于蝕刻生產(chǎn)襯底中的特征。在以等離子體106蝕刻生產(chǎn)襯底期間，污染物可能從生產(chǎn)襯底產(chǎn)生，并可能黏著 到淋灑頭104、甚至黏著到制程腔室100的腔室壁108。在生產(chǎn)襯底批次中所形成的污染物 的累積會在用于蝕刻的制程腔室循環(huán)，其將隨時間影響蝕刻制程的重現(xiàn)性。舉例而言，在一 個實施例中，淋灑頭104上的污染物的累積會導致生產(chǎn)襯底的一個區(qū)域到同一生產(chǎn)襯底的 另一個區(qū)域間、或一個生產(chǎn)襯底至下一個生產(chǎn)襯底間蝕刻率的變化。該變化可能是淋灑頭 104的一部分被污染物阻擋的結(jié)果，其妨礙制程氣體流動通過淋灑頭104。在另一個實施例 中，累積在腔室壁108上污染物最后會導致污染物的塊不期望地剝落到生產(chǎn)襯底上?？蓪?制程腔室實施濕法清潔以移除污染物，但是在生產(chǎn)線中比每隔幾天更頻繁地進行這種濕法 清潔程序可能是沒有效率的。因此，在已經(jīng)在等離子體制程腔室100中蝕刻特定數(shù)量的生產(chǎn)襯底后，期望實施 一種無襯底腔室的等離子體清潔制程。一般的無襯底等離子體清潔制程包含了使用在卡盤 104上沒有襯底存在時在腔室100中實施的高壓等離子體制程。這種無襯底等離子體清潔 制程可以比腔室的濕法清潔更頻繁地實施(例如在每個生產(chǎn)襯底的蝕刻之間)而不影響生 產(chǎn)線的排程。然而，根據(jù)本發(fā)明實施例，這種無襯底等離子體清潔制程可能將污染物從淋灑 頭104或腔室壁108轉(zhuǎn)移到卡盤102的上表面103上。此外，在特定實施例中，高壓無襯底 等離子體清潔制程并不完全移除淋灑頭104或腔室壁108的污染物。在無襯底腔室等離子體清潔制程器件，污染物向卡盤102的上表面的轉(zhuǎn)移可能有 害地影響在腔室等離子體清潔制程后施加至生產(chǎn)襯底的蝕刻制程。舉例而言，在一個實施 例中，污染物累積在卡盤102的上表面103上會導致⑶在一個生產(chǎn)襯底向下一生產(chǎn)襯底間 產(chǎn)生變化。圖2繪示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的蝕刻制程的臨界尺寸(CD)與腔室運轉(zhuǎn)時間 的函數(shù)關(guān)系的圖200。參照圖2，曲線202代表⑶與腔室運轉(zhuǎn)時間之間的關(guān)系。腔室運轉(zhuǎn)時間是指在制 程腔室的濕式清潔之后累積的生產(chǎn)襯底處理的時間。在例如生產(chǎn)襯底批次中的每個生產(chǎn)襯 底的蝕刻之間實施無襯底等離子體清潔。在一個實施例中，隨著處理的生產(chǎn)襯底越多，襯底 的CD開始增加，如第2圖所示。在實施例中，CD的增加是因污染物在無襯底等離子體清潔 期間轉(zhuǎn)移到卡盤102的上表面103所致。當在腔室100中蝕刻生產(chǎn)襯底的同時，這些污染 物會導致在卡盤102上形成熱點。這些熱點會改變樣品表面處的等離子體局部蝕刻特性， 而在生產(chǎn)襯底上導致變化的臨界維度。因此，本發(fā)明的一個方面包括一種對處理工具中的腔室進行等離子體清潔的方法。圖3描繪了流程圖300，其說明了根據(jù)本發(fā)明實施例的對制程工具中的腔室進行等離子 體清潔的方法的操作流程。參照流程圖300的步驟302，襯底(例如晶圓)被放置在其中具有污染物組的制程 腔室中的卡盤上。在一個實施例中，該襯底是假晶圓或干燥晶圓，例如但不限于裸硅晶圓或 涂布有熱成長氧化物的晶圓。在特定實施例中，晶圓是300mm晶圓，并且制程腔室被包圍在 用于處理300mm晶圓的工具中。在實施例中，該污染物組包括顆粒，其包括但不限于金屬顆 ?；螂娊橘|(zhì)顆粒。參照流程圖300的操作304，之后在制程腔室中進行等離子體制程，以將該污染物 組轉(zhuǎn)移到襯底的上表面。根據(jù)本發(fā)明實施例，等離子體制程是在約5-50mTorr的壓力范圍 內(nèi)實施的低壓等離子體制程。根據(jù)特定實施例，等離子體制程在約IOmTorr的壓力下實施。 在此操作中使用低壓等離子體制程能夠比高壓等離子體制程更完整地清潔制程腔室的部 件(例如淋灑頭和腔室壁)。舉例而言，在一個實施例中，清潔圖樣開始于制程腔室頂篷中 心處，并向制程腔室的壁面整體遷移。操作304的等離子體清潔制程中所使用的等離子體可以基于適合轟擊位于制程 腔室各部件上的污染物、并將污染物轉(zhuǎn)移至襯底(如前所述，可為假襯底或干燥襯底)上表 面的氣體。舉例而言，在實施例中，等離子體清潔制程的等離子體是基于例如但不限于氧氣 或氬氣的氣體。在一個實施例中，等離子體制程是基于流量約在每分鐘500-2000標準立方 厘米(sccm)范圍內(nèi)的氧氣，且實施持續(xù)時間約在60-200秒的范圍內(nèi)。在特定實施例中，等 離子體制程是基于流量約1500sCCm的氧氣，且實施持續(xù)時間約180秒。在實施例中，制程 腔室具有上電極和下電極，并且在等離子體制程期間，上電極具有約在500-2000瓦的范圍 內(nèi)的功率源，而下電極具有約0瓦(無偏壓)的功率源。在特定實施例中，在等離子體制程 期間，上電極具有約1000瓦的功率源，而下電極具有約0瓦的功率源。參照流程圖300的操作306，其上具有污染物組的襯底被從制程腔室中移除。因 此，污染物組被從制程腔室移除，而不再位于卡盤的表面上。舉例而言，根據(jù)本發(fā)明的實施 例，在執(zhí)行等離子體清潔制程以前，污染物組位于容納在該制程腔室中的淋灑頭上。使用低 壓等離子體清潔制程，因為污染物組被轉(zhuǎn)移到襯底的表面、而非卡盤的上表面，所以污染物 組被從工具移除。在本發(fā)明的另一個方面中，在關(guān)于流程圖300的操作302、304與306描述的等離 子體清潔制程后進行第二等離子體清潔制程操作。參照流程圖300的操作308，當卡盤的上 表面暴露時，在制程腔室中進行第二等離子體制程。第二等離子體制程可以被用來移除沒有按照操作302、304與306的低壓等離子體 清潔制程方案而從制程腔室直接轉(zhuǎn)移出去的其它污染物和雜質(zhì)。舉例而言，在一個實施例 中，第二等離子體制程消耗位于制程腔室中的有機污染物。根據(jù)本發(fā)明實施例，第二等離子 體清潔制程仰賴高壓等離子體而將污染物或雜質(zhì)(例如有機污染物或雜質(zhì))轉(zhuǎn)化為可泵送 出制程腔室的揮發(fā)物。因此，在此操作中，不需使用襯底(例如晶圓)來覆蓋卡盤，這是因 為第二等離子體使剩余的污染物或雜質(zhì)揮發(fā)，而非轟擊和轉(zhuǎn)移。更優(yōu)選地使得卡盤的頂面 暴露，使卡盤的上表面可通過第二等離子體制程而得到清潔。在操作308的第二等離子體清潔制程中所使用的等離子體是基于適合使制程腔 室各部件上的污染物揮發(fā)的氣體。舉例而言，根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二等離子體清潔制程是在比第一等離子體清潔制程高得多的壓力下實施的。在實施例中，第一等離子體清潔制 程是在約5-50mTorr的壓力范圍中實施的低壓等離子體制程，并且第二等離子體清潔制程 是在約200-600mTorr的壓力范圍中實施的高壓等離子體制程。在特定實施例中，第一等離 子體清潔制程是在約IOmTorr的壓力下實施的低壓等離子體制程，而第二等離子體清潔制 程是在約300mTorr的壓力下實施的高壓等離子體制程。在一個實施例中，第二等離子體制 程是基于流量在約500-4000sCCm的范圍內(nèi)的氧氣，其實施持續(xù)時間約在10-60秒的范圍 內(nèi)。在特定實施例中，第二等離子體清潔制程實施約30秒的持續(xù)時間。在實施例中，制程 腔室具有上電極和下電極，在第二等離子體制程期間，上電極具有在約0-100瓦的范圍內(nèi) 的功率源，而下電極具有約0瓦(無偏壓)的功率源。在本發(fā)明的一個方面中，腔室等離子體清潔制程是在制程腔室受到污染物組污染 后進行。圖4A至圖4C說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室的截面圖，其中等 離子體清潔制程方案在該等離子體制程腔室中實施。圖4A說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室400的截面圖，該等離子體 制程腔室400內(nèi)具有在其中通過第一等離子體制程406進行蝕刻的生產(chǎn)襯底408 (在一個 實施例中為生產(chǎn)晶圓)，其中該蝕刻在該制程腔室中提供污染物組。生產(chǎn)襯底408位于卡 盤402的一部分的上方并覆蓋這一部分，并且位于容納在等離子體制程腔室400中的淋灑 頭404的下方。生產(chǎn)襯底408可以包括一般用于半導體工業(yè)中的各種覆蓋層或圖樣化堆棧 材料。舉例而言，在一個實施例中，生產(chǎn)襯底408包括襯底410、圖樣化電介質(zhì)層412和金屬 特征414，如圖4A中的放大部分所示。根據(jù)本發(fā)明實施例，在對生產(chǎn)襯底408進行蝕刻制程 時，污染物組產(chǎn)生并分散于等離子體制程腔室400中，如箭頭470所示。在實施例中，污染 物組分散在淋灑頭404的一部分上并阻擋這一部分。在一個實施例中，生產(chǎn)襯底408包括 金屬層和電介質(zhì)層，而污染物組包括顆粒，例如但不限于金屬顆?；螂娊橘|(zhì)顆粒。在另一個 實施例中，其它污染物(例如有機殘余物)分散在等離子體制程腔室400中。在特定實施 例中，有機殘余物從生產(chǎn)襯底408上的光刻膠416產(chǎn)生。在通過第一等離子體制程蝕刻生 產(chǎn)襯底408后，生產(chǎn)襯底408被從等離子體制程腔室400移除。圖4B說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室400的截面圖，該等離子體 制程腔室中具有暴露到第二等離子體制程的假襯底或干燥襯底420(在一個實施例中為假 晶圓或干燥晶圓)，其中該等離子體制程將該污染物組轉(zhuǎn)移到假襯底或干燥襯底420的上 表面。參照圖4B，放置假襯底或干燥襯底420以覆蓋等離子體制程腔室400中卡盤402的 上表面的一部分。第二等離子體制程在等離子體制程腔室400中執(zhí)行，以將污染物組轉(zhuǎn)移 到假襯底或干燥襯底420的上表面，如箭頭480所示。在一個實施例中，該污染物組包括在 生產(chǎn)襯底408蝕刻期間所產(chǎn)生的金屬顆?；螂娊橘|(zhì)顆粒。根據(jù)本發(fā)明實施例，第二等離子 體制程是低壓等離子體制程，例如為關(guān)于流程圖300的操作304描述的低壓等離子體制程。 在實施例中，當假襯底或干燥襯底420位于等離子體制程腔室400中時，在等離子體制程腔 室400中執(zhí)行第三等離子體制程以干燥(season)等離子體制程腔室400。在進行第二或第 三等離子體制程后，從等離子體制程腔室400移除其上具有污染物組的假襯底或干燥襯底 420。圖4C說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的等離子體制程腔室400的截面圖，當在該等離子 體制程腔室400中實施無襯底或無晶圓等離子體制程時，該等離子體制程腔室400中不具襯底。參照圖4C，當卡盤402的上表面暴露時，在等離子體制程腔室400中進行無襯底等離 子體制程。在實施例中，無襯底等離子體制程是高壓等離子體制程，例如關(guān)于流程圖300中 操作308描述的高壓等離子體制程。在一個實施例中，無襯底等離子體制程被用來使殘余 在等離子體制程腔室400中的有機殘留物揮發(fā)，如彎曲箭頭490所示。在本發(fā)明的一個方面中，腔室等離子體清潔制程可以被結(jié)合在生產(chǎn)線整合方案 中。舉例而言，圖5描繪了說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的操作蝕刻制程工具的方法的操作流 程的流程圖500。參照流程圖500的操作502，干燥襯底被放置在其中具有污染物組的制程腔室中 的卡盤上。干燥襯底與污染物組可以是結(jié)合流程圖300的操作302描述的干燥晶圓和污染 物組。根據(jù)本發(fā)明的實施例，干燥襯底是晶圓，在對實際生產(chǎn)晶圓進行生產(chǎn)蝕刻方法前，先 在制程腔室中對該晶圓(干燥襯底)施加該生產(chǎn)蝕刻方法。參照流程圖500的操作504，當干燥襯底或干燥晶圓位于卡盤上時，于制程腔室中 進行等離子體制程，來執(zhí)行等離子體清潔制程。實施此操作來將污染物組從例如制程腔室 壁或制程腔室淋灑頭轉(zhuǎn)移到干燥襯底的上表面。在一個實施例中，等離子體清潔制程是低 壓等離子體制程，例如結(jié)合流程圖300的操作304描述的低壓等離子體制程。參照流程圖500的操作506，當干燥襯底存在于制程腔室中的卡盤上時，在制程腔 室中進行干燥方法(seasoning recipe)以干燥該制程腔室。根據(jù)本發(fā)明的實施例，干燥方 法是與隨后用來對制程腔室中的生產(chǎn)襯底進行蝕刻的蝕刻方法相同的蝕刻方法。在另一個 實施例中，在干燥襯底仍位于制程腔室中的卡盤上時，在干燥方法之后進行灰化方法。在一 個實施例中，所使用的灰化方法與在后續(xù)處理的生產(chǎn)襯底上執(zhí)行的灰化方法類似。如本領(lǐng) 域中所公知的，這種干燥(亦即蝕刻)和灰化方法可以包含數(shù)種等離子體氣體和各種制程 條件的使用。參照流程500的操作508，從該制程腔室移除其上已經(jīng)具有污染物組的干燥襯底。 接著，參照流程圖500的操作510，在制程腔室中實施無襯底或無晶圓等離子體清潔方法。 在一個實施例中，無襯底等離子體清潔制程是高壓等離子體制程，諸如結(jié)合流程圖300的 操作308描述的高壓等離子體制程。此時，制程腔室等離子體清潔和干燥操作可以完成，并且可以在制程腔室中處理 生產(chǎn)襯底或生產(chǎn)襯底批次。參照流程圖500的ca0ZU01512，生產(chǎn)襯底被插入制程腔室中，并 在該生產(chǎn)襯底上進行生產(chǎn)方法。舉例而言，根據(jù)本發(fā)明的實施例，利用與結(jié)合步驟506所述 的干燥方法相同或類似的方法對生產(chǎn)襯底進行蝕刻。也可在蝕刻方法進行之后，對該生產(chǎn) 襯底進行灰化方法，這反映了結(jié)合操作506所說明的制程順序。參照流程圖500的操作514，從制程腔室移除生產(chǎn)襯底或生產(chǎn)晶圓，并在制程腔室 中進行無襯底或無晶圓等離子體清潔方法。在一個實施例中，無襯底等離子體清潔制程是 高壓等離子體制程，例如結(jié)合流程圖300中操作308或上述操作508描述的高壓等離子體 制程。根據(jù)生產(chǎn)線的需求，可循環(huán)執(zhí)行操作512與514數(shù)次，如箭頭516所示。舉例而言， 在一個實施例中，操作512與514循環(huán)達25次以完成單一批次的25個生產(chǎn)襯底。參照箭頭518，一旦完成所需次數(shù)的操作512/514循環(huán)，可以在處理另一批次的生 產(chǎn)襯底或生產(chǎn)晶圓前進行等離子體清潔操作502至510。之后，重復516與518循環(huán)兩次， 直到需對制程腔室進行例如濕式清潔的預防性維修(PM)為止。根據(jù)本發(fā)明實施例，通過將低壓等離子體清潔制程結(jié)合到制程腔室的生產(chǎn)序列中，在需要PM制程前可以處理的生產(chǎn) 襯底數(shù)約為不使用低壓等離子體制程時可處理的生產(chǎn)襯底數(shù)的三倍。在一個實施例中，通 過將低壓等離子體清潔制程結(jié)合到制程腔室的生產(chǎn)序列中，制程腔室在PM制程之間可使 用約1000小時。如上所述的腔室等離子體清潔制程方案可被用在各種蝕刻或反應腔室中。舉例而 言，在一個實施例中，腔室等離子體清潔制程被實施在可以利用多種RF頻率來激發(fā)蝕刻劑 氣體混合物的等離子體蝕刻腔室中，例如由美國加州的應用材料公司(Applied Material of CA，U.S.A.)所制造的Enabler 蝕刻腔室。在另一個實施例中，腔室等離子體清潔制程 被實施在磁性增強反應性離子蝕刻器(MERIE)的蝕刻腔室中，例如同樣由美國應用材料公 司所制造的MxP 、MXP+TM、SUper-E 或E-MAX 腔室。腔室等離子體清潔制程也可實施在 本領(lǐng)域公知的其它類型的高性能蝕刻腔室中，舉例而言，如其中使用感應技術(shù)而形成等離 子體的腔室。圖6繪示了示例的多頻率蝕刻系統(tǒng)600(例如Jnabler 蝕刻腔室)的截面圖，在 該多頻率蝕刻系統(tǒng)600中可進行腔室等離子體清潔制程。系統(tǒng)600包括接地腔室605。假 襯底或干燥襯底610(在一個實施例中為假晶圓或干燥晶圓)被通過開口 615載入，并被夾 到溫度控制的陰極620。在特定實施例中，溫度控制陰極620包括多個區(qū)域，其中各區(qū)域都 可被獨立地控制到溫度設定點，例如接近襯底610中央的第一熱區(qū)622和接近襯底610外 圍的第二熱區(qū)621。制程氣體被從氣體源645、646、647和648供應通過各個質(zhì)量流量控制 器649而進入腔室605的內(nèi)部。在特定實施例中，NSTU 650提供了可控制的內(nèi)外徑氣體流 量比，由此在靠近襯底610中央處或襯底610外圍處提供較高流量的制程氣體，以調(diào)整襯底 610直徑上的中性顆粒濃度。經(jīng)由連接到包括渦輪分子泵的高能力真空泵堆棧裝置655的 排氣閥651將腔室605排空以降低壓力。當施加RF功率時，等離子體形成于襯底610上方的腔室制程區(qū)域中。偏壓功率RF 產(chǎn)生器625耦接到陰極620。偏壓功率RF產(chǎn)生器6M提供偏壓功率以進一步激發(fā)等離子 體。偏壓功率RF產(chǎn)生器625 —般具有約2MHz到60MHz的低頻率，且在特定實施例中，處于 13. 56MHz的頻帶內(nèi)。在某些實施例中，等離子體蝕刻系統(tǒng)600包括頻率處于約2MHz的頻帶 處的另一個偏壓功率RF產(chǎn)生器626，并且與偏壓功率RF產(chǎn)生器625連接至相同的RF匹配 器627。源功率RF產(chǎn)生器630通過匹配器(圖中未示)而連接至淋灑頭635 (其可以是與 陰極620相對的陽極)，以提供高頻功率源來激發(fā)等離子體。源功率RF產(chǎn)生器630 —般具 有高于偏壓RF產(chǎn)生器625的頻率(例如介于100與180MHz之間)，且在特定實施例中處于 162MHz的頻帶內(nèi)。當功率源與襯底610上偏壓相對獨立地影響等離子體密度時，偏壓功率 影響襯底610上的偏壓電壓，而控制襯底610的離子轟擊。注意，給定輸入氣體組(等離子 體從其產(chǎn)生)的蝕刻性能會隨等離子體密度和襯底偏壓而顯著改變，因此激發(fā)等離子體的 功率的大小和頻率是重要的。因為襯底直徑會隨時間而從150mm、200mm、300mm等發(fā)展，通 常在此領(lǐng)域中會使等離子體蝕刻系統(tǒng)的源功率與偏壓功率對于襯底面積歸一化。在特定實施例中，等離子體蝕刻腔室包括用于控制內(nèi)外徑磁場強度比的CSTU，以 沿著襯底610的直徑控制等離子體中的帶電顆粒的密度。一個示例CSTU包括鄰近襯底610 外圍的磁場線圈640以及鄰近襯底610中央的磁場線圈641，以于腔室605內(nèi)側(cè)區(qū)域或外側(cè) 區(qū)域、或兩者中提供介于OG與約25G間的磁場。
在本發(fā)明的實施例中，系統(tǒng)600是通過控制器670而受計算機控制，以控制低頻偏 壓功率、高頻功率源、CSTU內(nèi)外磁場比、蝕刻劑氣體流量和NSTU內(nèi)外流量比、制程壓力和陰 極溫度以及其它制程參數(shù)?？刂破?70可以是可用于工業(yè)設定以控制各種副制程和副控制 器的任何形式的通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的其中一種。一般而言，在其它共同組件間中，控制器 670包括與存儲器673和輸入/輸出(I/O)電路674連接的中央處理單元(CPU)672。由 CPU 672執(zhí)行的軟件指令可使系統(tǒng)600將襯底加載到腔室605中，將等離子體清潔制程氣 體(例如氧氣)引入到腔室605內(nèi)，并將污染物轉(zhuǎn)移到襯底的上表面。根據(jù)本發(fā)明的其它 制程(例如對生產(chǎn)襯底上的金屬層上方的無機電介質(zhì)蓋層進行蝕刻)也可由控制器670執(zhí) 行。根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的方面可提供為計算機程序產(chǎn)品，其包括其上存儲有指令 的計算機可讀取介質(zhì)，其用以對計算機(或其它電子裝置)進行編程以將假襯底或干燥襯 底載入腔室605中，并將等離子體清潔氣體(例如氧氣)導入至腔室605中。計算機可讀 取介質(zhì)包括但不限于軟盤機、光驅(qū)、CD R0M(緊湊型光盤只讀存儲器)、磁光光盤、R0M(只讀 存儲器)、RAM(隨機存取存儲器)、EPROM(可擦除式可編程只讀存儲器)、EEPROM(電可擦 除式可編程只讀存儲器)、磁卡或光學卡、閃存、或其它已知類型、適用于儲存電子指令的可 讀取儲存介質(zhì)。此外，本發(fā)明也可以作為含有計算機程序產(chǎn)品的程序文件而被下載，其中該 程序文件被從遠程計算機傳送到請求計算機。因此，已經(jīng)公開了一種用于對制程工具中的腔室進行等離子體清潔的方法。根據(jù) 本發(fā)明的實施例，襯底被放置在其中具有污染物組的制程腔室中的卡盤上。之后在制程腔 室中進行等離子體制程以將污染物組轉(zhuǎn)移到襯底的上表面。然后，從制程腔室中移除其上 具有污染物組的襯底。在一個實施例中，該污染物組包括顆粒，例如但不限于金屬顆粒和電 介質(zhì)顆粒。在另一個實施例中，等離子體制程是在約5-50mTorr的壓力范圍下實施的低壓 等離子體制程。
權(quán)利要求
1.一種用于對制程工具中的腔室進行等離子體清潔的方法，包括將襯底放置在制程腔室中的卡盤上，所述制程腔室中具有污染物組；在所述制程腔室中執(zhí)行等離子體制程，以將所述污染物組轉(zhuǎn)移到所述襯底的上表面 上；以及從所述制程腔室移除所述襯底，所述襯底上具有所述污染物組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述污染物組包括從由金屬顆粒和電介質(zhì)顆粒 組成的組中選擇的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述等離子體制程是約在5-50mTorr的壓力范圍 下實施的低壓等離子體制程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述等離子體制程基于流量約在每分鐘 500-2000標準立方厘米(sccm)的范圍內(nèi)的氧氣，且實施持續(xù)時間約在60-200秒的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述制程腔室具有上電極和下電極，并且其中在 所述等離子體制程期間，所述上電極具有約在500-2000瓦的范圍內(nèi)的功率源并且所述下 電極具有約0瓦的功率源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在進行所述等離子體制程之前，所述污染物組位 于容納在所述制程腔室內(nèi)的淋灑頭上。
7.一種用于對制程工具中的腔室進行等離子體清潔的方法，包括放置襯底以覆蓋制程腔室中的卡盤的上表面，所述制程腔室中具有污染物組；在所述制程腔室中進行第一等離子體制程，以將所述污染物組轉(zhuǎn)移到所述襯底的上表 面上；當所述襯底位于所述制程腔室中時，在所述制程腔室中進行第二等離子體制程以干燥 所述制程腔室；從所述制程腔室移除所述襯底，所述襯底上具有所述污染物組；以及當所述卡盤的所述上表面暴露時，在所述制程腔室中進行第三等離子體制程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述污染物組包括從由金屬顆粒和電介質(zhì)顆粒 組成的組中選擇的顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第三等離子體制程消耗位于所述制程腔室 中的有機污染物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一等離子體制程是約在5-50mTorr的壓 力范圍下實施的低壓等離子體制程，并且其中所述第三等離子體制程是約在200-600mTorr 的壓力范圍下實施的高壓等離子體制程。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一等離子體制程基于流量約在每分鐘 500-2000標準立方厘米(sccm)的范圍內(nèi)的氧氣，且實施持續(xù)時間約在60-200秒的范圍內(nèi)， 并且其中所述第三等離子體制程基于流量約在每分鐘500-4000標準立方厘米(sccm)的范 圍內(nèi)的氧氣，且實施持續(xù)時間約在10-60秒的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述制程腔室具有上電極和下電極，并且其中 在所述第一等離子體制程期間，所述上電極具有約在500-2000瓦的范圍內(nèi)的功率源并且 所述下電極具有約0瓦的功率源，并且其中，在所述第三等離子體制程期間，所述上電極具 有約在0-100瓦的范圍內(nèi)的功率源并且所述下電極具有約0瓦的功率源。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在進行所述第一等離子體制程之前，所述污染 物組位于容納在所述制程腔室內(nèi)的淋灑頭上。
14.一種用于操作蝕刻制程工具的方法，包括 在制程腔室中的卡盤上提供第一襯底；在所述制程腔室中，利用第一等離子體制程蝕刻所述第一襯底，其中所述蝕刻在所述 制程腔室中提供污染物組；從所述制程腔室移除所述第一襯底； 放置第二襯底以覆蓋所述制程腔室中的所述卡盤的上表面；在所述制程腔室中進行第二等離子體制程，以將所述污染物組轉(zhuǎn)移到所述第二襯底的 上表面上；從所述制程腔室移除所述第二襯底，所述第二襯底上具有所述污染物組；以及 當所述卡盤的所述上表面暴露時，在所述制程腔室內(nèi)進行第三等離子體制程。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一襯底包括金屬層和電介質(zhì)層，并且其 中所述污染物組包括從由金屬顆粒和電介質(zhì)顆粒組成的組中選擇的顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于對制程工具中的腔室進行等離子體清潔的方法。襯底被放置在其中具有污染物組的制程腔室中的卡盤上。在該制程腔室中進行等離子體制程，以將該污染物組轉(zhuǎn)移到該襯底的上表面上。其上具有該污染物組的襯底被從該制程腔室移除。
文檔編號H01L21/3065GK102113097SQ200980130232
公開日2011年6月29日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者喬舒亞·崔, 昌林·斯, 程志康, 英博小尻 申請人:應用材料公司