调控等离子体反应腔室环境的方法_3

文档序号:8432069阅读:来源:国知局
等离子体清洗沉积在涂层上的刻蚀产物;最后,使用含氧气体、含氮气体以及惰性气体中的一种或多种等离子体进行内壁涂层的去除,使腔室恢复到清洁状态,后续晶圆加工需重复之前步骤即可。本发明的调控等离子体反应腔室环境的方法,在每次晶圆加工之前先对腔室内壁和基片台表面进行富碳材料涂层处理,该涂层的主要作用是隔离氟和腔壁材料,尽量避免氟与腔壁材料发生反应生成难挥发的产物(如AlFx或者YFx),这种产物容易在腔壁长期积累,将会对工艺一致性以及工艺缺陷产生的产生重大影响,富碳材料涂层无需含氟气源的参与便可以完全去除,使腔室恢复到清洁状态。而且每次晶圆加工之前先进行腔室涂层,可以使得每片晶圆加工的腔室环境具有良好的一致性,从而解决了工艺漂移问题,也延长了腔室平均清洗时间间隔。
[0059]作为一种可实施方式,所述步骤S110,包括如下步骤:
[0060]向所述等离子体反应腔室通入CH4、或C2H4、或CH4和C2H4两者的混合气体,采用等离子体激发方式进行涂层沉积,在所述等离子体反应腔室的内壁和所述基片台的表面形成所述富碳材料涂层,其中,沉积涂层的工艺条件为:涂层沉积上功率为100?1000W,涂层沉积下功率为0W,CH4流量为10?500sccm,C2H4流量为10?500sccm,涂层沉积工艺气压为I ?10mTorrr0
[0061]优选地,所述涂层沉积上功率为300?700W,CH4流量为100?300sccm,C2H4的流量为100?300sccm,涂层沉积工艺气压为10?30mTorr,所述涂层厚度为10?30nm。
[0062]作为一种可实施方式,所述步骤S200中,等离子体加工处理包括如下步骤:
[0063]向所述等离子体反应腔室通入HBp Cl2, O2以及CHF3的混合气体或HB^ Cl2, O2以及CHF3之间的任意3种混合后的混合气体,对放入所述等离子体反应腔室中的晶圆进行刻蚀;其中,刻蚀的工艺条件为:刻蚀上功率为100?1500W,刻蚀下功率为50W?500W,HBr流量为10?200sccm,Cl2流量为10?lOOsccm,CHF3流量为10?lOOsccm,O2流量为I?20sccm,刻蚀工艺气压为I?lOOmTorr。
[0064]优选地,所述刻蚀上功率为300?1000W,刻蚀下功率为100W?300W,HBr流量为50 ?150sccm, Cl2 流量为 40 ?60sccm, CHF3 流量为 20 ?50sccm, O2 流量为 I ?1sccm,刻蚀工艺气压为10?20mTorr。
[0065]作为一种可实施方式,所述步骤S200,还包括以下步骤:
[0066]向所述等离子体反应腔室中通入SFf^P O2,去除所述等离子体加工处理过程中吸附在所述富碳材料涂层表面的反应产物;其中,去除所述反应产物的工艺条件为:去除产物上功率为100?1000W,去除产物下功率为0W,SF6流量为50?300sccm,02流量为10?lOOsccm,去除产物工艺气压为10?lOOmTorr。
[0067]优选地,所述去除产物上功率为400?800W,SF6流量为100?200sccm,O2流量为10?30sccm,去除产物工艺气压为10?80mTorr。
[0068]作为一种可实施方式,所述步骤S300,包括以下步骤:
[0069]向所述等离子体反应腔室中通入O2,去除所述等离子体反应腔室的内壁和所述基片台表面的所述富碳材料涂层,使所述等离子体反应腔室恢复到清洁状态,其中,去除涂层的工艺条件为:去除涂层上功率为100?1000W,去除涂层下功率为0W,O2流量10?200sccm,去除涂层工艺气压为10?lOOmTorr。
[0070]优选地,所述去除涂层上功率为400?800W,去除涂层下功率为0W,O2流量50?lOOsccm,去除涂层工艺气压为10?80mTorr。
[0071]下面结合具体等离子体加工处理实施例,对本发明实施例提供的等离子体反应腔室环境的方法的具体实现方式进行说明,包括以下几个步骤:
[0072]步骤一:如图2所示,晶圆进入清洁的等离子体反应腔室204之前,先往等离子体反应腔室204通入气体,在本实施例中选用的气体为CH4和C2H4或两者的混合气体,采用等离子体激发方式进行涂层沉积,沉积涂层的工艺条件为:上功率为500W,下功率为0W,CH4流量为200sccm,C2H4流量为200sccm,工艺气压为20mTorr,在等离子体反应腔室204的内壁和基片台205的表面形成富碳材料涂层201,其主要成分是CxHy聚合物,具有一定的隔离与抗氟腐蚀能力,沉积的富碳材料涂层201厚度为3?10nm,优选10?30nm,保证每次工艺之前等离子体反应腔室204具相同的初始环境。
[0073]步骤二:如图3所示,在本实施例中,对晶圆203进行的等离子体加工处理选用的是等离子体刻蚀加工,其中选用的刻蚀气体是HByCl2/02/CHF3混合气体中的3种或4种,刻蚀的工艺条件为:上功率为600W,下功率为200W,HBr流量为lOOsccm, Cl2流量为50sccm,CHF3流量为30sccm,O2流量为lOsccm,工艺气压为15mTorr,在刻蚀工艺过程中,除了被晶圆203覆盖的区域,等离子体反应腔室204的内壁和基片台205上的富碳材料涂层201上会沉积非挥发性刻蚀产物202,主要成分是S1xBryClz或S1xBryFz等,以及含碳沉积物。
[0074]步骤三:如图4所示,当加工完毕的晶圆从等离子体反应腔室204内移出,便可原位进行干法清洗,在本实施例中清洗气体为SF6和O2,去除反应产物的工艺条件为:上功率为600W,下功率为0W,SF6流量为150sccm,O2流量20sccm,工艺气压为50mTorr,主要作用是清洗S1xBryClz和含碳沉积物等,但由于等离子体反应腔室204的内壁和基片台205的表面存在富碳材料涂层201,含氟气体对等离子体反应腔室204的内壁和基片台205的表面不会产生刻蚀损伤,但对富碳材料涂层201有一定的刻蚀作用,并有氟吸附在富碳材料涂层201表面。
[0075]步骤四:如图5所示,本实施例中使用O2作为去除等离子体反应腔室204和基片台205上的富碳材料涂层201的气体,去除涂层的工艺条件为:上功率为600W,下功率为0W,02流量70SCCm,工艺气压为50mTorr,O2等离子体能够完全去除富碳材料涂层201,同时使得富碳材料涂层201表面的氟元素脱附,获得清洁的腔室环境,并且对等离子体反应腔室204的内壁和基片台205不会有刻蚀作用,避免了氟对等离子体反应腔室204的内壁和基片台205的刻蚀作用。
[0076]加工下一片晶圆,工艺步骤重复上述步骤一至四。
[0077]本发明实施例提供的调控等离子体反应腔室环境的方法,控制反应腔室的环境在每片晶圆开始刻蚀时均一致,从而确保了工艺后的片与片之间的工艺指标的稳定性和重复性,延长平均清洗时间间隔避免,而且起到防止腔室壁和含氟等离子体直接接触,延长零部件使用寿命的作用。
[0078]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为
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