一种清洁刻蚀硅基片等离子体处理装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种有效清洁刻蚀硅基片等离子体处理装置的方法，所述方法包括第一步骤和第二步骤，在所述第一步骤中，输送O

Method for cleaning etching silicon substrate plasma processing device

The present invention provides a method for effectively cleaning a silicon substrate plasma processing device comprising a first step and a second step in which the O is conveyed

【技术实现步骤摘要】
一种清洁刻蚀硅基片等离子体处理装置的方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子处理装置内部清洁的

技术介绍
等离子体反应装置广泛应用于集成电路的制造工艺中，如沉积、刻蚀等。其中，常用的等离子体刻蚀反应装置包括电容耦合型等离子体反应装置CCP和电感耦合型等离子体装置ICP，等离子体反应装置的原理主要是使用射频功率将输入反应装置中的反应气体解离成等离子体，利用该等离子体对放置于其内部的基片进行等离子体刻蚀处理，不同基片的刻蚀工艺需要不同的反应气体，同时也会产生不同的反应副产物，某些反应副产物彼此之间发生反应，沉积在反应腔内部侧壁或者其他部件上，对后续反应工艺造成影响。为了保证每片基片的工艺环境稳定，当一片基片刻蚀工艺完成并移出反应腔后，需要对反应腔内部进行清洁，以除去上一片基片刻蚀工艺中反应副产物的沉积，由于不同的基片刻蚀需要不同的反应气体，沉积的反应副产物也不相同，因此，需要采用不同的清洁气体。在一种刻蚀硅基片的等离子体处理装置中，通常，反应后的副产物包括碳氟化合物，硅残渣，硅的氧化物及硅的不完全氟化物，现有技术通常采用氧气对其进行清洁，然而，氧气对硅及其氧化物和氟化物的清洁效果不佳，造成整个清洁工艺效率过低，降低了设备的使用效率，且难以保证每片基片的工艺环境一致。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种清洁刻蚀硅基片等离子体处理装置的方法，所述方法在一等离子体反应腔内移出刻蚀完成的硅基片后进行，包括下列步骤：第一步骤，输送O2和SF6至所述反应腔，向所述等离子体反应腔施加至少第一射频功率，将所述O2和SF6激发为等离子体并维持等离子体在第一时间段内对反应腔进行清洁；第二步骤，输送O2至所述反应腔，向所述等离子体反应腔施加至少一第二射频功率，将所述O2激发为等离子体并维持所述等离子体在第二时间段内对反应腔进行清洁；所述第二时间段大于所述第一时间段。优选的，所述第一射频功率和第二射频功率大小相等。优选的，所述第一射频功率和第二射频功率范围为100瓦-3000瓦。优选的，执行所述第一步骤时反应腔内压力大于等于执行第二步骤时所述反应腔内压力。优选的，所述第一步骤和所述第二步骤在所述反应腔内重复执行。优选的，所述第一步骤和第二步骤重复执行两次，第一次执行时，第一步骤中所述O2和SF6的比例范围为1:1~1:20；第二次执行时第一步骤中所述O2和SF6的比例范围为20:1~1:1。优选的，重复执行所述第一步骤和第二步骤时，最后一次执行的第二步骤内SF6气体流量为0，非最后一次执行的第二步骤内SF6气体不为0。优选的，所述清洁等离子体处理装置内设置可上下移动的可移动部件，移动所述可移动部件位于所述反应腔的下方，执行所述第一步骤和所述第二步骤，此时，设置所述第一步骤内SF6气体流量为第一流量；移动所述可移动部件位于所述反应腔的上方，重复执行所述第一步骤和第二步骤，此时，设置所述第一步骤内SF6气体流量为第二流量；所述第一流量大于等于所述第二流量。进一步的，当移动所述可移动部件位于所述反应腔下方时，所述反应腔内压力为第一压力，当移动所述可移动部件位于所述反应腔上方时，所述反应腔内压力为第二压力，设置所述第一压力大于等于所述第二压力。优选的，所述第一压力大于等于100mT，所述第二压力小于等于60mT。本专利技术的优点在于：本专利技术通过将清洁步骤分为两步，在所述第一步骤中，输送O2和SF6至所述反应腔，向所述等离子体反应腔施加射频功率，将所述O2和SF6激发为等离子体，所述SF6解离出的等离子体可以对刻蚀完硅基片后残留在反应腔内的硅的残余物进行反应，生成气态的产物排出反应腔，在所述第二步骤中，输送O2至所述反应腔，向所述等离子体反应腔施加射频功率，将所述O2激发为等离子体对沉积物中的CxFy及第一步骤中生成的固态硫及其化合物进行清洁。通过控制清洁气体的输入种类及反应腔内其他可调节参数，可以高效的清除刻蚀完硅基片后的等离子体处理装置内部侧壁及部件。保证了每片硅基片的刻蚀环境具有良好的一致性。附图说明图1示出一种等离子体处理装置结构示意图；图2示出另一种等离子体装置结构示意图。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行说明。本专利技术公开的技术适用于多种等离子体处理装置，尤其是对硅基片进行刻蚀的等离子体处理装置。图1示出本专利技术所述方法适用的一种离子体处理装置结构示意图。本实施例中，所述等离子体处理装置为电感耦合型等离子体处理装置，电感耦合型等离子体反应装置包括真空反应腔100，真空反应腔包括由金属材料制成的大致为圆柱形的反应腔侧壁105，反应腔侧壁105上方设置一绝缘窗口130，绝缘窗口130上方设置电感耦合线圈140，电感耦合线圈140连接射频功率源145。反应腔侧壁105靠近绝缘窗口130的一端设置气体喷入口150，气体喷入口150连接气体供应装置10。气体供应装置10中的反应气体经过气体喷入口150进入真空反应腔100，射频功率源145的射频功率驱动电感耦合线圈140产生较强的高频交变磁场，使得低压的反应气体被电离产生等离子体160。在真空反应腔100的下游位置设置一基座110，基座110上放置静电卡盘115用于对基片120进行支撑和固定。等离子体160中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，上述活性粒子可以和待处理基片的表面发生多种物理和化学反应，使得基片表面的形貌发生改变，即完成刻蚀过程。真空反应腔100的下方还设置一排气泵125，用于将反应副产物排出真空反应腔内。刻蚀反应开始后，气体供应装置10通过150向反应腔内提供反应气体，在图1所示的实施例中，基片120为硅材料，反应腔内进行的刻蚀工艺为硅通孔刻蚀工艺，又称TSV刻蚀工艺。本刻蚀工艺的特点是，需要刻蚀的硅通孔深度较大，常用的刻蚀硅通孔的工艺包括博世工艺和非博世工艺，博世工艺包括两个步骤，第一，刻蚀步骤，在真空反应腔内通入刻蚀气体，在硅基底表面进行通孔刻蚀；第二，聚合物沉积步骤，在真空反应腔内通入沉积气体，所述沉积气体在通孔侧壁沉积形成侧壁保护。刻蚀步骤和沉积步骤交替进行，直至通孔刻蚀完成。非博世工艺中刻蚀气体和沉积气体同时通入反应腔内，在对硅基片进行深孔刻蚀的过程中，沉积气体生成的等离子体同时在刻蚀深孔的侧壁进行沉积工艺，保证刻蚀得到的硅通孔具有良好的形貌。无论博世工艺或者非博世工艺，在对硅基片进行刻蚀的过程中，都会产生大量的CxFy、硅的氧化物、硅的氟化物及硅残渣等沉积物，现有技术中通常采用O2对硅通孔刻蚀完成后的反应腔进行清洁，但是，O2只对沉积物中CxFy沉积物具有良好的清洁效果，对于含硅的沉积物，目前O2生成的等离子体不能对其进行有效清除。本专利技术提供一种有效清洁刻蚀硅基片工艺后反应腔内沉积物的方法，所述清洁方法在移出刻蚀完成的硅基片步骤后进行，包括两个步骤，第一步骤，向反应腔内通入清洁气体O2和SF6，并向反应腔施加射频功率将O2和SF6激发成等离子体，该射频功率的施加方式与刻蚀工艺中施加给反应腔的方式相同，在本实施例中，通过射频功率源145施加到线圈140上实现将清洁气体激发为清洁等离子体。射频功率源145的输出功率大小可以决定反应腔内清洁等离子体的浓度，后文将详细描述射频功率源的输出大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清洁刻蚀硅基片等离子体处理装置的方法，所述方法在一等离子体反应腔内移出刻蚀完成的硅基片后进行，其特征在于：所述方法包括下列步骤：第一步骤，输送O

【技术特征摘要】
1.一种清洁刻蚀硅基片等离子体处理装置的方法，所述方法在一等离子体反应腔内移出刻蚀完成的硅基片后进行，其特征在于：所述方法包括下列步骤：第一步骤，输送O2和SF6至所述反应腔，向所述等离子体反应腔施加至少第一射频功率，将所述O2和SF6激发为等离子体并维持等离子体在第一时间段内对反应腔进行清洁；第二步骤，输送O2至所述反应腔，向所述等离子体反应腔施加至少一第二射频功率，将所述O2激发为等离子体并维持所述等离子体在第二时间段内对反应腔进行清洁；所述第二时间段大于所述第一时间段。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述第一射频功率和第二射频功率大小相等。3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述第一射频功率和第二射频功率范围为100瓦-3000瓦。4.如权利要求1所述方法，其特征在于：执行所述第一步骤时反应腔内压力大于等于执行第二步骤时所述反应腔内压力。5.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述第一步骤和所述第二步骤在所述反应腔内重复执行。6.如权利要求5所述方法，其特征在于：所述第一步骤和第二步骤重复执行两次，第一次执行时，第一步骤中所述O...

【专利技术属性】
技术研发人员：万磊，黄智林，刘身健，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31