[发明专利]一种等离子刻蚀腔的清洗方法及应用

说明书

本发明提供一种等离子刻蚀腔的清洗方法，包括以下步骤：A)将清洗片置于完成样品加工后的等离子刻蚀腔内，通入惰性气体，进行电容耦合等离子体清洗；B)然后通入化学清洗气体，进行电感耦合等离子体清洗；所述化学清洗气体包括CH₂F₂、CF₄、NF₃、SF₆、O₂中的一种或几种。本发明在等离子刻蚀腔中先进行CCP法拉第物理清洗，然后在进行ICP化学清洗，不仅能够对等离子刻蚀腔的腔壁和窗口都有较好的清洗效果，而且，本发明通过不同的气体组合，提升了对多种金属沾污的清洗能力。本发明还提供了一种等离子刻蚀腔清洗方法的应用。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种等离子刻蚀腔的清洗方法及应用。

背景技术

在集成电路制造工艺和MEMS工艺中，刻蚀是一个常见的工艺步骤，它是利用化学或物理方法从基底表面刻蚀出特定图案。刻蚀分为干法蚀刻和湿法蚀刻两种，而在干法蚀刻技术中，反应离子蚀刻(RIE)由于具有良好的选择性、高的各向异性和刻蚀精度,使得其在许多领域得到了应用。

反应离子刻蚀(RIE)指的是在具有一定真空度的腔室中，利用高频电场使刻蚀气体辉光放电产生离子、电子、游离基等具有高能量的活性物质，对样品表面进行刻蚀的过程。刻蚀过程包含物理和化学两方面的作用，物理作用是离子在电场下获得很高的动能轰击样品表面对样品产生溅射刻蚀的过程，化学作用是具有高化学活性的离子、电子、游离基与样品表面物质发生化学作用的过程。

目前，大部分刻蚀设备刻蚀的材料都很单一(如Pt、Ru、Ir、NiFe、Au等)，所以清洗工艺也较为单一，仅仅是针对某种特定材料。但是，随着近年来第三代存储器——磁存储器(MRAM)的不断发展和集成度的不断提高，对金属栅极材料(如Mo、Ta等)和高介电系数栅极材料(如Al2O3、HfO2和ZrO2等)等新型非挥发性材料的干法刻蚀需求不断增加。MRAM的膜层是很复杂的，有很多不同的材料，因此，刻蚀结束后会在腔室中产生金属和SiO混合沾污，难以被真空泵抽走，这不仅会产生颗粒沾污，也会导致工艺随时间推移，使工艺过程的重复性下降。为了解决非挥发性材料在干法刻蚀过程中产生的侧壁沉积和颗粒沾污，提高等离子体腔室的清洗工艺效率是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子刻蚀腔的清洗方法及应用，本发明中的方法对于腔壁和窗口上附着的金属和SiO混合沾污均具有优异的清洗效果。

本发明提供一种等离子刻蚀腔的清洗方法，包括以下步骤：

A)将清洗片置于完成样品加工后的等离子刻蚀腔内，通入惰性气体，进行电容耦合等离子体清洗；

B)然后通入化学清洗气体，进行电感耦合等离子体清洗；

所述化学清洗气体包括CH₂F₂、BCl₃、CF₄、NF₃、SF₆、Cl₂、O₂中的一种或几种。

优选的，所述惰性气体包括He、Kr、Ne、Ar和Xe中的一种或几种。

优选的，所述电容耦合等离子体清洗时还通入1～200sccm的O₂。

优选的，所述电容耦合等离子体清洗的射频功率为500～2000W，腔体压力为10～50mT，总的气体流量为100～500sccm。

优选的，所述电感耦合等离子体清洗时还通入50～300sccm的惰性气体。

优选的，所述电感耦合等离子体清洗的射频功率为500～2000W，腔体压力为10～50mT，总的气体流量为100～500sccm。