[发明专利]一种等离子体处理设备、方法及腔室清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，具体的，涉及一种等离子体处理设备、方法及一种腔室清洗方法。

背景技术

近年来，随着用于生产大型集成电路的等离子体加工/处理技术的不断完善，集成电路的集成度得以不断提高，其关键尺寸也在不断缩小。与此同时，生产企业对加工设备的稳定性和工艺的可重复性(如连续生产的片与片之间工艺参数的重复性)提出了更高的要求。

请参阅图1，为一种进行刻蚀工艺的等离子体处理设备的原理示意图。如图所示，该设备包括：工艺腔室101，设置在工艺腔室101上部的耦合线圈102和进气装置103，设置于工艺腔室101内部的静电卡盘104和抽气装置105；射频电源106，其通过匹配器107而为耦合线圈102提供射频功率；以及，另一射频电源108，其通过另一匹配器109而为作为下电极的静电卡盘104提供射频功率。其工艺过程为：首先，借助静电卡盘104将诸如硅片等的待加工工件110吸附固定；然后，通过进气装置103将工艺气体注入工艺腔室101内；接着，射频电源106通过耦合线圈102对工艺气体加载射频功率而将工艺气体激发为等离子体111；借助该等离子体111即可实现对待加工工件110的刻蚀加工。

然而，随着上述刻蚀工艺的进行，工艺腔室的内壁上会不断沉积一些反应副产物。如果不能及时地去除这些反应副产物，将会造成工艺气体成分以及含量的变化，进一步将造成工艺参数(例如：刻蚀速率、形貌、均匀性及选择性等参数)的漂移，并最终破坏基片连续加工的工艺参数稳定性和可重复性。

为了及时去除上述反应副产物，需要对工艺腔室进行一种被称为干法清洗的腔室清洗方法。该方法主要包括以下步骤：首先，在高压高射频功率的条件下，将含氟(F)比例大于75％的清洗气体激发为等离子体并对腔室进行清洗处理，以去除硅和硅基反应副产物；然后，采用含氧(O₂)比例大于50％的清洗气体所形成的等离子体进一步进行清洗处理，以去除碳基反应副产物。

尽管上述干法清洗能够实现去除沉积在腔室内壁上的反应副产物的目的。但是，在清洗不同工艺的腔室时，为确保清洗效果，往往所设定的刻蚀时间较长，而含氟气体所形成的等离子体对工艺腔室进行长时间刻蚀会破坏腔室内壁涂层，生成一些其它的副产物，影响涂层的吸附效果，进而影响工艺稳定性；结果不但缩短设备的正常使用寿命，增加成本，还会因清洗时间过长而降低生产效率，影响设备的产能利用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种等离子体处理设备，其能够有效降低甚至避免工艺过程中的反应副产物在腔室内壁上的沉积，从而提高设备工艺的稳定性和可重复性。

此外，本发明还提供一种等离子体处理方法，其同样具有较高的工艺稳定性和可重复性。

另外，本发明还提供一种腔室清洗方法，其具有清洗效率高、设备损耗低的优点。

为此，本发明提供一种等离子体处理设备，包括工艺腔室、上电极、下电极以及设置于工艺腔室内部并围绕腔室内壁的内衬，所述上电极连接有上电极射频电源以获得射频功率，所述下电极连接有下电极射频电源以获得射频功率，其中，所述内衬连接有能够为其提供射频功率的内衬射频电源。

其中，所述内衬射频电源的功率为1W～50W，优选地，所述内衬射频电源的功率为3W～15W。

其中，所述内衬射频电源的频率为25KHz～100MHz，优选地，所述内衬射频电源的频率为1MHz～27MHz。

其中，所述内衬射频电源包括设置在所述内衬和地之间的一个独立的射频电源；在所述内衬和内衬射频电源之间还设置有内衬匹配器。

其中，所述内衬射频电源包括所述上电极射频电源，在所述上电极射频电源和所述上电极之间设置上电极功率分配器，并将所述上电极功率分配器与所述内衬相连接，以将所述上电极射频电源的部分射频功率提供给所述内衬；在所述上电极射频电源和上电极功率分配器之间设置有上电极匹配器。

其中，所述内衬射频电源包括所述下电极射频电源，在所述下电极射频电源和所述下电极之间设置下电极功率分配器，并将所述下电极功率分配器与所述内衬相连接，以将所述下电极射频电源的部分射频功率提供给所述内衬；在所述下电极射频电源和下电极功率分配器之间设置有下电极匹配器。