本發(fā)明涉及一種等離子體處理裝置及其清洗方法，具體是指一種能有效清洗移動(dòng)環(huán)的等離子體處理裝置及其清洗方法，屬于等離子體處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

等離子體處理設(shè)備，通過向真空反應(yīng)腔室引入含有適當(dāng)刻蝕劑或淀積源氣體的反應(yīng)氣體，然后再對(duì)該反應(yīng)腔室施加射頻能量，以解離反應(yīng)氣體生成等離子體，用來對(duì)放置于反應(yīng)腔室內(nèi)的基片表面進(jìn)行加工。

在等離子體的處理過程中所產(chǎn)生的一些聚合物（polymers），會(huì)附著在反應(yīng)腔室內(nèi)的各個(gè)裝置上。因此，通常在從反應(yīng)腔室內(nèi)取出完成處理的基片后，需要對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)部進(jìn)行清洗以去除沉積下來的聚合物。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包含反應(yīng)腔室1，其由位于頂端的頂蓋，位于底端的底壁，以及連接在頂蓋和底壁之間的側(cè)壁構(gòu)成，形成氣密性的內(nèi)部反應(yīng)空間，并在進(jìn)行清洗的過程中處于真空狀態(tài)。其中，所述的頂蓋、底壁以及側(cè)壁均由金屬材料制成并接地。

在反應(yīng)腔室1頂部用于引入清潔氣體的噴淋頭4處設(shè)置第一電極，在反應(yīng)腔室1底部用于承載及吸持基片的基座6處設(shè)置第二電極。在所述第二電極上施加射頻功率電源9，其通過一個(gè)匹配器連接到第二電極，從而在反應(yīng)腔室1內(nèi)得到激發(fā)等離子體15所需的射頻能量。

所述基座6位于反應(yīng)腔室1的底部，在該基座6邊緣的外側(cè)設(shè)有絕緣環(huán)8。在該絕緣環(huán)8的上方設(shè)置有聚焦環(huán)7，用于控制等離子體均一性。進(jìn)一步，在該絕緣環(huán)8的外側(cè)設(shè)有約束環(huán)3，用于控制反應(yīng)氣體的排出。該約束環(huán)3的上方還可以設(shè)置覆蓋環(huán)，用于阻擋等離子體對(duì)約束環(huán)3的侵蝕。在所述頂蓋的下方設(shè)有移動(dòng)環(huán)2，且該移動(dòng)環(huán)2沿反應(yīng)腔室1的側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)置，并由噴淋頭4的邊緣外側(cè)延伸至約束環(huán)3的邊緣外側(cè)。該移動(dòng)環(huán)2采用耐等離子體腐蝕的絕緣材料（例如石英）制成，用來約束等離子體的分布，隔離等離子體的傳輸，以將反應(yīng)腔室1的金屬側(cè)壁與等離子體隔開，從而保護(hù)反應(yīng)腔室1的腔壁不受等離子體的侵蝕，并減少等離子體的邊緣損失。

當(dāng)對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)部進(jìn)行清洗時(shí)，需要通過噴淋頭4向反應(yīng)腔室1引入清潔氣體（例如氧氣o2、三氟化氮?dú)怏wnf3等），維持一定的流量和電壓，并通過射頻功率電源9將其解離生成清洗用的等離子體15，用來對(duì)反應(yīng)腔室1的腔體及內(nèi)部的各個(gè)裝置進(jìn)行等離子體清洗，以去除附著的聚合物，從而保持反應(yīng)腔室1的穩(wěn)定。

然而，由于第一電極、第二電極邊緣處的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)受邊緣條件的影響，導(dǎo)致一部分電場(chǎng)線彎曲，造成電場(chǎng)邊緣部分場(chǎng)強(qiáng)不均勻，使得等離子體15受電場(chǎng)控制在反應(yīng)腔室1邊緣的密度較低，難以形成足夠的等離子體將腔室的邊緣部件（諸如上述的移動(dòng)環(huán)、約束環(huán)等）清洗干凈，殘余的聚合物會(huì)帶來放電擊穿（arcing）影響，或形成顆粒（particle）對(duì)后續(xù)的基片處理造成潛在污染的風(fēng)險(xiǎn)。

并且，由于移動(dòng)環(huán)2所具有的高阻抗特性，使得在進(jìn)行等離子體清洗的過程中，其表面附近所形成的等離子體的密度較低，導(dǎo)致清洗效果不佳，造成其表面聚合物的逐漸累積。而隨著移動(dòng)環(huán)2表面附著的殘余沉積聚合物的逐漸增多，會(huì)引起反應(yīng)腔室1內(nèi)的物理和化學(xué)特性的改變，例如會(huì)帶來放電擊穿（arcing）影響，或形成顆粒（particle）對(duì)后續(xù)的基片處理造成潛在污染的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致等離子體刻蝕結(jié)果出現(xiàn)偏離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體處理裝置及其清洗方法，針對(duì)移動(dòng)環(huán)進(jìn)行局部增強(qiáng)的dbd等離子體清洗，完全清除其上沉積的聚合物，有效提高反應(yīng)腔室的穩(wěn)定性。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種等離子體處理裝置，包含：反應(yīng)腔室；所述反應(yīng)腔室內(nèi)的頂部設(shè)有噴淋頭，向反應(yīng)腔室內(nèi)引入清潔氣體；所述噴淋頭處設(shè)置有第一電極；所述的反應(yīng)腔室內(nèi)的底部設(shè)有基座；所述基座處設(shè)置有第二電極；移動(dòng)環(huán)，其沿反應(yīng)腔室的側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)置；所述移動(dòng)環(huán)內(nèi)設(shè)置有第三電極，該第三電極上施加有高壓電源，在該第三電極的附近區(qū)域形成局部dbd等離子體，以對(duì)位于第三電極附近的部件，包括移動(dòng)環(huán)的表面進(jìn)行局部增強(qiáng)的等離子體清洗。

所述的高壓電源的輸出電壓的幅值為100v～20kv，頻率為1khz～50khz。

所述的第三電極沿移動(dòng)環(huán)的圓周方向設(shè)置，呈環(huán)狀。

所述的第三電極的截面形狀與移動(dòng)環(huán)面向反應(yīng)腔室內(nèi)部的表面形狀相匹配。

所述的第三電極與高壓電源之間，還通過電路連接設(shè)置高壓繼電器，控制高壓電源是否施加至第三電極。

所述的第三電極與高壓繼電器之間，還通過電路連接設(shè)置低通濾波器，其通過高壓同軸電纜與所述的第三電極連接。

所述的第一電極接地，第二電極上施加射頻功率電源，在基座和噴淋頭之間形成主等離子體，對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)的部件進(jìn)行清洗。

所述的反應(yīng)腔室由位于頂端的頂蓋，位于底端的底壁，以及連接在頂蓋和底壁之間的側(cè)壁構(gòu)成；其中，所述的頂蓋、底壁以及側(cè)壁均由金屬材料制成并接地。

所述的反應(yīng)腔室內(nèi)進(jìn)一步包含：絕緣環(huán)，位于所述基座邊緣的外側(cè)；聚焦環(huán)，位于所述絕緣環(huán)的上方；約束環(huán)，位于所述絕緣環(huán)的外側(cè)；覆蓋環(huán)，位于所述約束環(huán)的上方。

本發(fā)明還提供一種等離子體清洗方法，在晶圓刻蝕結(jié)束并移出反應(yīng)腔室后進(jìn)行，清洗整個(gè)反應(yīng)腔室內(nèi)的部件，包含：第一步驟，施加射頻功率電源至反應(yīng)腔室內(nèi)底部基座處的第二電極，對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)頂部噴淋頭引入的清潔氣體進(jìn)行激發(fā)，在基座與噴淋頭之間形成主等離子體，以對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)的部件進(jìn)行清洗；第二步驟，施加高壓電源至移動(dòng)環(huán)內(nèi)的第三電極，對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)頂部噴淋頭引入的清潔氣體進(jìn)行激發(fā)，在第三電極的附近區(qū)域形成局部dbd等離子體，以對(duì)位于第三電極附近的部件，包括移動(dòng)環(huán)的表面進(jìn)行局部增強(qiáng)的等離子體清洗；所述第一步驟和第二步驟同時(shí)進(jìn)行或者單獨(dú)進(jìn)行。

所述的高壓電源的輸出電壓的幅值為100v～20kv，頻率為1khz～50khz。

所述的第三電極沿移動(dòng)環(huán)的圓周方向設(shè)置，呈環(huán)狀。

所述的第三電極的截面形狀與移動(dòng)環(huán)面向反應(yīng)腔室內(nèi)部的表面形狀相匹配。

所述的第三電極與高壓電源之間，還通過電路連接設(shè)置高壓繼電器，通過接通該高壓繼電器，施加高壓電源至第三電極。

所述的第三電極與高壓繼電器之間，還通過電路連接設(shè)置低通濾波器，其通過高壓同軸電纜與所述的第三電極連接。

本發(fā)明提供的等離子體處理裝置及其清洗方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、通過對(duì)埋設(shè)在移動(dòng)環(huán)內(nèi)的第三電極施加高壓電源，以在第三電極附近區(qū)域形成局部dbd等離子體，對(duì)位于第三電極附近的部件，尤其是移動(dòng)環(huán)達(dá)到局部增強(qiáng)的清洗效果。

2、由于所形成的局部dbd等離子體會(huì)產(chǎn)生大量化學(xué)活性粒子或基團(tuán)，因此其對(duì)第三電極附近的部件，尤其是移動(dòng)環(huán)的表面進(jìn)行的是化學(xué)清洗，并且對(duì)各部件表面的損傷較小。

3、可單獨(dú)用于對(duì)第三電極附近的部件，尤其是移動(dòng)環(huán)進(jìn)行局部增強(qiáng)的dbd等離子體清洗，也可結(jié)合現(xiàn)有的射頻等離子體清洗技術(shù)同時(shí)對(duì)整個(gè)反應(yīng)腔室內(nèi)部進(jìn)行清洗。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。

如圖2所示，在本發(fā)明提供的等離子體處理裝置中，包含反應(yīng)腔室1，其由位于頂端的頂蓋，位于底端的底壁，以及連接在頂蓋和底壁之間的側(cè)壁構(gòu)成，形成氣密性的內(nèi)部反應(yīng)空間，并在進(jìn)行等離子體清洗的過程中處于真空狀態(tài)。其中，所述的頂蓋、底壁以及側(cè)壁均由金屬材料制成并接地。

在反應(yīng)腔室1的頂部（頂蓋的下方）設(shè)有噴淋頭4，用于將進(jìn)行清洗的清潔氣體（例如氧氣o2、三氟化氮?dú)怏wnf3等）引入反應(yīng)腔室1內(nèi)，并維持一定的流量；該噴淋頭4處設(shè)置有第一電極并且接地。在反應(yīng)腔室1內(nèi)的底部設(shè)有承載及吸持基片的基座6，該基座6處設(shè)置有第二電極，該第二電極上施加有射頻功率電源9，其通過一個(gè)匹配器連接到第二電極。所述的射頻功率電源9在反應(yīng)腔室1內(nèi)形成射頻電場(chǎng)，將反應(yīng)腔室1內(nèi)的清潔氣體解離，并在基座6與噴淋頭4之間的區(qū)域形成清洗用的主等離子體5，對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)的各個(gè)部件進(jìn)行清洗，以去除表面附著的聚合物，從而保持反應(yīng)腔室1的穩(wěn)定。

在所述的基座6邊緣的外側(cè)設(shè)有絕緣環(huán)8（insulatorring）。在所述的絕緣環(huán)8的上方設(shè)置有聚焦環(huán)7（focusring），用于控制等離子體的均一性。在所述的絕緣環(huán)8的外側(cè)設(shè)有約束環(huán)3（confinementring），用于控制清潔氣體的排出。該約束環(huán)3的上方還可以設(shè)置覆蓋環(huán)（coverring，圖中未示），用于阻擋等離子體對(duì)約束環(huán)3的侵蝕。

在所述頂蓋的下方設(shè)有移動(dòng)環(huán)2（movingring），且該移動(dòng)環(huán)2沿反應(yīng)腔室1的側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)置，并由噴淋頭4的邊緣外側(cè)向下延伸至約束環(huán)3的外側(cè)邊緣。所述的移動(dòng)環(huán)2采用耐等離子體腐蝕的絕緣材料（例如石英）制成，用來約束等離子體的分布，隔離等離子體的傳輸，以將反應(yīng)腔室1的金屬側(cè)壁與等離子體隔開，從而保護(hù)反應(yīng)腔室1的腔壁不受等離子體的侵蝕，并減少等離子體的邊緣損失。

在所述的移動(dòng)環(huán)2內(nèi)設(shè)置有金屬制成的第三電極10，其沿移動(dòng)環(huán)2的圓周方向設(shè)置，呈環(huán)狀。在該第三電極10上施加高壓電源13，以在靠近該第三電極10的附近區(qū)域（包括由移動(dòng)環(huán)2、約束環(huán)3或覆蓋環(huán)、絕緣環(huán)8、聚焦環(huán)7所限定的區(qū)域）形成局部dbd（dielectricbarrierdischarge，介質(zhì)阻擋放電）等離子體14。由于將所述的第三電極10設(shè)置在移動(dòng)環(huán)2的內(nèi)部，其外部包覆了制成移動(dòng)環(huán)2的絕緣材料，從而確保第三電極10不會(huì)直接暴露在局部dbd等離子體14中。

所述的第三電極10的截面形狀與移動(dòng)環(huán)2面向反應(yīng)腔室1內(nèi)部的表面形狀相匹配。

所述的高壓電源13的輸出電壓的幅值為100v～20kv，頻率為1khz～50khz。所述的高壓電源13的輸出電壓的波形為任意形狀。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該高壓電源13的輸出電壓的波形為正弦波。本發(fā)明選擇在第三電極10上施加一高壓電源13且該高壓電源的頻率不超過50khz，原因在于，頻率過高的射頻功率源會(huì)使得等離子體密度較高，有持續(xù)鞘層存在，導(dǎo)致等離子體和位于第三電極10附近的各部件表面的相互作用包含離子的物理轟擊和活性離子的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)各部件表面的物理損傷較大。而本發(fā)明選擇的高壓電源頻率為khz量級(jí)，產(chǎn)生的為非連續(xù)放電的等離子體，且等離子體密度較低，鞘層效應(yīng)較弱，使等離子體和位于第三電極10附近的各部件表面的相互作用以活性粒子的化學(xué)反應(yīng)為主，對(duì)各部件表面的物理損傷小。此外，本發(fā)明選用頻率較低的高壓電源的目的還在于：施加到第三電極10上的功率源的頻率較低，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，所產(chǎn)生的等離子體的對(duì)稱性受射頻饋入點(diǎn)的影響較小，所以不存在等離子體圓周分布對(duì)稱性不佳的問題，使得位于第三電極10附近的各部件表面清洗均勻性得以保證。

所述的反應(yīng)腔室1的側(cè)壁上還設(shè)置有用于基片移入移出的基片進(jìn)出口，反應(yīng)腔室1內(nèi)的基片在完成等離子體刻蝕處理后，可上移移動(dòng)環(huán)2，從而露出基片進(jìn)出口，進(jìn)而可通過機(jī)械手將基片由基片進(jìn)出口處移出。然后下移移動(dòng)環(huán)2，將基片進(jìn)出口遮蓋。此時(shí)，就可利用本發(fā)明對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)部進(jìn)行清洗。完成清洗后，再通過移開移動(dòng)環(huán)2，將下一個(gè)處理過程中的待處理基片從基片進(jìn)出口移入反應(yīng)腔室1內(nèi)。

進(jìn)一步，在所述的第三電極10與高壓電源13之間，還通過電路連接設(shè)置有高壓繼電器12，其用于控制高壓電源13是否施加在第三電極10上。

在所述的第三電極10與高壓繼電器12之間，還通過電路連接設(shè)置有低通濾波器11，其通過高壓同軸電纜與所述的第三電極10連接，對(duì)頻率大于1mhz的射頻電流有高阻抗，即用于濾除頻率大于1mhz的射頻電流。

利用本發(fā)明所提供的等離子體處理裝置進(jìn)行清洗工藝的方法，可單獨(dú)用于清洗反應(yīng)腔室1內(nèi)的位于第三電極10附近的部件，尤其針對(duì)移動(dòng)環(huán)2，包含：接通高壓繼電器12，施加高壓電源13至移動(dòng)環(huán)2內(nèi)的第三電極10，對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)頂部噴淋頭4引入的清潔氣體進(jìn)行激發(fā)，在第三電極10的附近區(qū)域（包括由移動(dòng)環(huán)2、約束環(huán)3或覆蓋環(huán)、絕緣環(huán)8、聚焦環(huán)7所限定的區(qū)域）形成局部dbd等離子體14，以特別針對(duì)移動(dòng)環(huán)2的表面進(jìn)行清洗，并可同時(shí)對(duì)位于反應(yīng)腔室1內(nèi)第三電極10附近的其他部件進(jìn)行清洗，包括約束環(huán)3或覆蓋環(huán)的頂部表面，以及絕緣環(huán)8和聚焦環(huán)7的外側(cè)表面。

由于局部dbd等離子體14是在電壓相對(duì)較高，頻率相對(duì)較低的高壓電源13的作用下產(chǎn)生的，因此其壽命較短，不能維持連續(xù)放電，導(dǎo)致空間傳播距離有限，只能在靠近第三電極10的局部小范圍區(qū)域內(nèi)形成等離子體。也就是說，局部dbd等離子體14只能局限于對(duì)靠近第三電極10的部件進(jìn)行清洗，從而實(shí)現(xiàn)特別針對(duì)因具有高阻抗特性而表面更容易沉積聚合物的移動(dòng)環(huán)2的局部等離子體清洗，以局部增強(qiáng)并明顯改善現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)移動(dòng)環(huán)2的清洗效果。并且，所述的局部dbd等離子體14還能夠同時(shí)對(duì)其他一些位于第三電極10附近的部件進(jìn)行清洗，包括約束環(huán)3、覆蓋環(huán)、絕緣環(huán)8以及聚焦環(huán)7等，由于這些部件位于反應(yīng)腔室1的邊緣區(qū)域，現(xiàn)有技術(shù)的清洗過程可能仍不足以完全將這些部件表面的聚合物清洗干凈，因此進(jìn)一步進(jìn)行局部等離子體清洗，能全面有效的清除沉積聚合物，使得反應(yīng)腔室1的穩(wěn)定性得到有效提高。

由于局部dbd等離子體14具有非連續(xù)性的特點(diǎn)，因此其不能維持等離子體鞘層電壓，但是卻能產(chǎn)生大量化學(xué)活性粒子或基團(tuán)，能對(duì)移動(dòng)環(huán)2以及其他邊緣部件的表面進(jìn)行化學(xué)清洗，并且損傷較小。在高壓電源13的電壓幅值的取值范圍內(nèi)，當(dāng)電壓越大時(shí)，所產(chǎn)生的局部dbd等離子體14對(duì)移動(dòng)環(huán)2以及其他邊緣部件的清洗過程就會(huì)相對(duì)越快。

利用本發(fā)明所提供的等離子體處理裝置進(jìn)行清洗工藝的方法，也可對(duì)整個(gè)反應(yīng)腔室1內(nèi)部的部件進(jìn)行清洗，包含：施加射頻功率電源9至反應(yīng)腔室1內(nèi)底部基座6處的第二電極，對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)頂部噴淋頭4引入的清潔氣體進(jìn)行激發(fā)，在基座6與噴淋頭4之間形成主等離子體5，以對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)的部件進(jìn)行清洗；同時(shí)接通高壓繼電器12，施加高壓電源13至移動(dòng)環(huán)2內(nèi)的第三電極10，對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)頂部噴淋頭4引入的清潔氣體進(jìn)行激發(fā)，在第三電極10的附近區(qū)域（包括由移動(dòng)環(huán)2、約束環(huán)3或覆蓋環(huán)、絕緣環(huán)8、聚焦環(huán)7所限定的區(qū)域）形成局部dbd等離子體14，以特別針對(duì)移動(dòng)環(huán)2的表面進(jìn)行清洗，并可同時(shí)對(duì)位于反應(yīng)腔室1內(nèi)第三電極10附近的其他部件進(jìn)行清洗，包括約束環(huán)3或覆蓋環(huán)的頂部表面，以及絕緣環(huán)8和聚焦環(huán)7的外側(cè)表面。

綜上所述，本發(fā)明提供的等離子體處理裝置及其清洗方法，通過對(duì)埋設(shè)在移動(dòng)環(huán)內(nèi)的第三電極施加高壓電源，以形成局部dbd等離子體，對(duì)位于第三電極附近的部件，尤其是移動(dòng)環(huán)達(dá)到局部增強(qiáng)的清洗效果，并且對(duì)所清洗部件的表面損傷較小。所述的清洗方法可單獨(dú)用于對(duì)第三電極附近的部件進(jìn)行局部增強(qiáng)的dbd等離子體清洗，也可結(jié)合現(xiàn)有的射頻等離子體清洗技術(shù)同時(shí)對(duì)反應(yīng)腔室進(jìn)行清洗。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。