專利名稱：用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計(jì)ー種用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法。
背景技術(shù)：
在集成電路制造過(guò)程中，需要在晶片上做出微細(xì)尺寸的圖形(pattern)。例如可以通過(guò)刻蝕(Etch)技術(shù)在晶片上產(chǎn)生這些圖形?？涛g技術(shù)能夠?qū)⒐饪坍a(chǎn)生的圖形準(zhǔn)確無(wú)誤地印制到光阻底下的材質(zhì)上，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移。以等離子體刻蝕為代表的干法刻蝕結(jié)合了化學(xué)和物理刻蝕的優(yōu)點(diǎn)，可獲得各向異性的輪廓、合理的選擇比及較少的缺陷的刻蝕結(jié)果，因而被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域。
在等離子體刻蝕エ藝中，晶片位于靜電卡盤上(Electro Static Chuck,ESC)靜電卡盤用于在反應(yīng)室內(nèi)固定晶片(Wafer)，并為晶片提供直流偏壓并且控制晶片表面的溫度。有片エ藝刻蝕過(guò)程中，刻蝕的副產(chǎn)物大部分都將被真空系統(tǒng)抽走，但部分副產(chǎn)物不可避免地將在腔室內(nèi)壁及介質(zhì)窗上沉積，井隨著刻蝕片數(shù)增多而累積，從而影響腔室的刻蝕環(huán)境的一致性。為了保持エ藝結(jié)果的穩(wěn)定性，減少由于腔室環(huán)境導(dǎo)致片間的加工差異，需要在片間增加無(wú)硅片等離子清洗エ藝。在無(wú)片エ藝過(guò)程中，靜電卡盤介質(zhì)上無(wú)硅片，靜電卡盤中氣路關(guān)閉。根據(jù)刻蝕硅片エ藝特點(diǎn)，一般從腔室エ藝氣路通入含鹵素的氣體或O2以便去除硅片加工過(guò)程中在腔室壁上沉積的刻蝕副產(chǎn)物。含鹵素的氣體一般去除硅基或者金屬基副產(chǎn)物，O2去除碳基副產(chǎn)物。但是，在無(wú)片等離子清洗エ藝過(guò)程中，清洗氣體會(huì)對(duì)靜電卡盤表面造成等離子損傷，影響靜電卡盤的使用壽命。因?yàn)樵诠杵涛g過(guò)程中，靜電卡盤介質(zhì)表面處于硅片背面，表面污染相對(duì)腔室壁表面受刻蝕副產(chǎn)物的污染并不嚴(yán)重(腔室壁始終暴露在等離子體中)，所以無(wú)片等離子清洗過(guò)程中腔室壁及介質(zhì)窗在接受等離子刻蝕清洗的同吋，靜電卡盤表面卻在遭受腐蝕性的鹵族氣體的損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法，該清洗方法可以極大地降低在無(wú)片等離子清洗過(guò)程中、腐蝕性的清洗氣體對(duì)靜電卡盤表面的腐蝕性損傷。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法，所述等離子體設(shè)備的腔室內(nèi)設(shè)置有靜電卡盤，所述方法包括向所述腔室中通入清洗氣體；向靜電卡盤通入保護(hù)性氣體，以在所述靜電卡盤的表面上形成保護(hù)性氣體層；激發(fā)所述清洗氣體形成等離子體，以利用所述等離子體對(duì)所述腔室的內(nèi)壁進(jìn)行清洗。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于等離子體設(shè)備腔室的等離子體清洗方法，在無(wú)片等離子清洗過(guò)程中、通過(guò)向靜電卡盤中通入保護(hù)性氣體以在靜電卡盤的表面形成保護(hù)性氣體層，從而降低清洗氣體中的腐蝕性氣體對(duì)靜電卡盤表面的腐蝕性損傷，達(dá)到延長(zhǎng)靜電卡盤的使用壽命的目的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述靜電卡盤的介質(zhì)層上密集分布有用于所述保護(hù)性氣體導(dǎo)通的通氣孔。由此，通過(guò)所述多個(gè)通氣孔，從而可以順利地向靜電卡盤中通入保護(hù)性氣體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述清洗氣體為含有鹵素的氣體或者氧氣。由此，通過(guò)通入含鹵素的氣體或氧氣去除硅片加工過(guò)程中在腔室壁上沉積的刻蝕副產(chǎn)物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述保護(hù)性氣體為惰性氣體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述保護(hù)性氣體為氦氣、氦氣與氧氣的混合氣體或者 氦氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述氦氣與氧氣或者所述氦氣與氮?dú)獾臍怏w比例為0.1-10。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通入的所述保護(hù)性氣體的總流量為50-200sccm。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述介質(zhì)層為三氧化ニ鋁或者氮化鋁。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)通氣孔為以所述介質(zhì)層的中心為圓心的多圈圓周分布孔。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)通氣孔為形成在所述介質(zhì)層上的均勻分布孔。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)通氣孔在所述介質(zhì)層上呈蜂窩狀分布。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)通氣孔在所述介質(zhì)層上呈點(diǎn)陣分布。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)通氣孔的孔徑為0. 2-2_。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的向靜電卡盤中通入保護(hù)性氣體的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施例的向靜電卡盤中通入保護(hù)性氣體的示意圖；以及圖3為靜電卡盤表面的通氣孔的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法，所述等離子體設(shè)備的腔室內(nèi)設(shè)置有靜電卡盤。所述方法可以包括向所述腔室中通入清洗氣體；向靜電卡盤通入保護(hù)性氣體，以在所述靜電卡盤的表面上形成保護(hù)性氣體層；激發(fā)所述清洗氣體形成等離子體，以利用所述等離子體對(duì)所述腔室的內(nèi)壁進(jìn)行清洗。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于等離子體設(shè)備腔室的等離子體清洗方法，在無(wú)片等離子清洗過(guò)程中、通過(guò)向靜電卡盤中通入保護(hù)性氣體以在靜電卡盤的表面形成保護(hù)性氣體層，從而降低清洗氣體中的腐蝕性氣體對(duì)靜電卡盤表面的腐蝕性損傷，達(dá)到延長(zhǎng)靜電卡盤的使用壽命的目的。需要說(shuō)明的是，在上述的方法中，其中的各步驟沒(méi)有先后之分，且其中各步驟的順 序不能理解為實(shí)施上述步驟的時(shí)間、空間等順序的限制。例如，在本發(fā)明中，向所述腔室中通入清洗氣體和向靜電卡盤通入保護(hù)性氣體沒(méi)有先后的時(shí)間要求。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述靜電卡盤的介質(zhì)層上密集分布有用于所述保護(hù)性氣體導(dǎo)通的通氣孔。由此，通過(guò)所述多個(gè)通氣孔，從而可以順利地向靜電卡盤中通入保護(hù)性氣體。下面參考圖I和圖2來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法。在等離子體設(shè)備腔室內(nèi)設(shè)置有用于固定晶片的靜電卡盤1000。下面將對(duì)靜電卡盤1000的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖I所示，靜電卡盤1000包括基座100和介質(zhì)層200。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，介質(zhì)層200可以采用陶瓷材料制成，例如三氧化ニ鋁(Al2O3)或者氮化鋁(AlN)。在基座100內(nèi)設(shè)有多個(gè)氣體分布溝道110，在介質(zhì)層200上設(shè)有多個(gè)通氣孔210，其中多個(gè)通氣孔210分別與多個(gè)氣體分布溝道相連通。圖2顯示了靜電卡盤1000的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖2中所示，靜電卡盤1000包括基座100、隔熱層400、加熱器300和介質(zhì)層200，如圖2所示。隔熱層400位于基座100之上，カロ熱器300位于隔熱層400之上，介質(zhì)層200位于加熱器300之上。在基座100內(nèi)設(shè)有多個(gè)氣體分布溝道110，在介質(zhì)層200上設(shè)有多個(gè)通氣孔210，其中多個(gè)通氣孔210分別與多個(gè)氣體分布溝道110相連通。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，多個(gè)通氣孔210為以介質(zhì)層200的中心為圓心的多圈圓周分布孔，如圖3所示。多個(gè)通氣孔210例如可以為圓孔或方孔?？梢岳斫獾氖?，多個(gè)通氣孔的分布不限于此，還可以為形成在介質(zhì)層200上的均勻分布孔。其中，多個(gè)通氣孔210在介質(zhì)層200上可以呈蜂窩狀分布或點(diǎn)陣分布。例如多個(gè)通氣孔210也可以為非同心非同線的點(diǎn)陣分布。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，多個(gè)通氣孔210的孔徑為0. 2 2mm (毫米)，優(yōu)選地例如為0. 5mm (毫米)。為了去除晶片加工過(guò)程中在腔室壁上沉積的刻蝕副產(chǎn)物，在無(wú)片等離子清洗エ藝過(guò)程中，通過(guò)腔室エ藝氣路向腔室中通入清洗氣體。例如通過(guò)位于腔室頂端或者側(cè)下端的噴嘴向腔室中通入清洗氣體，并激發(fā)所述清洗氣體形成等離子體，以利用所述等離子體對(duì)所述腔室的內(nèi)壁進(jìn)行清洗。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，清洗氣體可以為含有鹵素的氣體或者氧氣。其中，含鹵素的氣體可以去除硅基或者金屬基的副產(chǎn)物，氧氣可以去除碳基副產(chǎn)物。通過(guò)向腔室中通入清洗氣體可以減少由于腔室環(huán)境導(dǎo)致晶片間的加工差異，保持エ藝結(jié)果的穩(wěn)定性。在無(wú)片等離子清洗エ藝過(guò)程中，由于靜電卡盤1000的上方?jīng)]有晶片，將導(dǎo)致靜電卡盤1000的表面遭受腐蝕性的鹵族氣體的損傷。反應(yīng)Al2O3+離化鹵素X — AlX (省略價(jià)態(tài))
AlN+離化鹵素X —AlX(省略價(jià)態(tài))為了降低清洗氣體中的鹵族氣體對(duì)靜電卡盤1000的損失，向基座100中的氣體分布溝道Iio中通入保護(hù)性氣體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，向氣體分布溝道110中通入50-200sccm(standard-state cubic centimeter per minute,標(biāo)況毫升姆分)的保護(hù)性氣體。保護(hù)性氣體通流經(jīng)介質(zhì)層200中的多個(gè)通氣孔210，并從多個(gè)通氣孔210流出，從而在介質(zhì)層200的表面上形成保護(hù)性氣體層。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)性氣體可以為惰性氣體。保護(hù)性氣體例如為氦氣(He)、氦氣(He)與氧氣(O2)的混合氣體或者氦氣(He)與氮?dú)?N2)的混合氣體。其中,氦氣(He)與氧氣(O2)的混合氣體中氦氣與氧氣的氣體比例為0. 1-10，氦氣(He)與氮?dú)?N2)的混合氣體中氦氣與氮?dú)獾臍怏w比例為0. 1-10。可以理解的是，保護(hù)性氣體不限于此，任意惰性氣體或者惰性氣體組合，例如氬氣(Ar)或者氬氣(Ar)和氦氣(He)的混合氣體。根據(jù)介質(zhì)層200的材料選擇氧化性保護(hù)性氣體，只要能達(dá)到稀釋并降低清洗氣體對(duì)靜電卡盤1000的等離子損傷的保護(hù)性氣體均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面結(jié)合不同材料的介質(zhì)層200具體描述本發(fā)明實(shí)施例的離子清洗方法的清洗流程。I)由三氧化ニ鋁(Al2O3)所形成的介質(zhì)層200靜電卡盤1000的直徑為200毫米，在介質(zhì)層200上分布有多個(gè)通氣孔210。其中，介質(zhì)層200的材料為三氧化ニ鋁(Al2O3)。多個(gè)通氣孔210的孔徑取0. 2 2毫米，例如0. 5毫米。在無(wú)片等離子清洗エ藝過(guò)程中，氣體分布溝道110中通入氦氣(He)與氧氣(O2)的混合氣體或者氦氣(Ar)與氧氣(O2)的混合氣體。其中氦氣(He)與氧氣(O2)的混合氣體中He/02氣體比例為0. I 10，總流量50 200SCCm。采用上述方式的清洗エ藝較不通氣的離子清洗エ藝相比，靜電卡盤1000的Al2O3介質(zhì)層200被等離子腐蝕的速率降低了 20% 40%,從而顯著延長(zhǎng)了靜電卡盤1000的使用壽命。2)由氮化鋁(AlN)所形成的介質(zhì)層200靜電卡盤1000的直徑為200毫米，在介質(zhì)層200上分布有多個(gè)通氣孔210。其中，介質(zhì)層200的材料為氮化鋁(AlN)。多個(gè)通氣孔210的孔徑取0. 2 2毫米，優(yōu)選地為例如
0.5暈米。在無(wú)片等離子清洗エ藝過(guò)程中，氣體分布溝道110中通入氦氣(He)或者氦氣(He)與氮?dú)?N2)的混合氣體。其中氦氣(He)與氮?dú)?N2)的混合氣體中He/N2氣體比例為0. I 10，總流量50 200SCCm。采用上述方式的清洗エ藝較不通氣的離子清洗エ藝相比，靜電卡盤1000的AlN介質(zhì)層200被等離子腐蝕的速率降低了 10% 30%，從而顯著延長(zhǎng)了靜電卡盤1000的使用壽命。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于等離子體設(shè)備腔室的等離子體清洗方法，在無(wú)片等離子清洗過(guò)程中、通過(guò)向靜電卡盤內(nèi)通入保護(hù)性氣體以在靜電卡盤的表面形成保護(hù)性氣體層，從而降低清洗氣體中的腐蝕性氣體對(duì)靜電卡盤表面的腐蝕性損傷，達(dá)到延長(zhǎng)靜電卡盤的使用壽命的目的。在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“ー個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“ー些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗g的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法，所述等離子體設(shè)備的腔室內(nèi)設(shè)置有靜電卡盤，其特征在于，包括 向所述腔室中通入清洗氣體； 向靜電卡盤通入保護(hù)性氣體，以在所述靜電卡盤的表面上形成保護(hù)性氣體層； 激發(fā)所述清洗氣體形成等離子體，以利用所述等離子體對(duì)所述腔室的內(nèi)壁進(jìn)行清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述靜電卡盤的介質(zhì)層上密集分布有用于所述保護(hù)性氣體導(dǎo)通的通氣孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述清洗氣體為含有鹵素的氣體或者氧氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述保護(hù)性氣體為惰性氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述保護(hù)性氣體為氦氣、氦氣與氧氣的混合氣體或者氦氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子清洗方法，其特征在干，所述氦氣與氧氣或者所述氦氣與氮?dú)獾臍怏w比例為0. 1-10。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子清洗方法，其特征在于，通入的所述保護(hù)性氣體的總流量為 50_200sccm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述介質(zhì)層為三氧化ニ鋁或者氮化招。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子清洗方法，其特征在干，所述通氣孔為以所述介質(zhì)層的中心為圓心的多圈圓周分布孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述通氣孔為形成在所述介質(zhì)層上的均勻分布孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述通氣孔在所述介質(zhì)層上呈蜂窩狀分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述通氣孔在所述介質(zhì)層上呈點(diǎn)陣分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子清洗方法，其特征在于，所述通氣孔的孔徑為.0. 2-2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于等離子體設(shè)備腔室的等離子清洗方法。所述等離子體設(shè)備的腔室內(nèi)設(shè)置有靜電卡盤。所述方法包括向所述腔室中通入清洗氣體；向靜電卡盤通入保護(hù)性氣體，以在所述靜電卡盤的表面上形成保護(hù)性氣體層；激發(fā)所述清洗氣體形成等離子體，以利用所述等離子體對(duì)所述腔室的內(nèi)壁進(jìn)行清洗。本發(fā)明可以在靜電卡盤的表面形成保護(hù)性氣體層，從而降低清洗氣體中的腐蝕性氣體對(duì)靜電卡盤表面的腐蝕性損傷，達(dá)到延長(zhǎng)靜電卡盤的使用壽命的目的。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK102789960SQ20111012664
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者李俊杰 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司