腔室環(huán)境調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工制備領(lǐng)域，特別是涉及一種腔室環(huán)境調(diào)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)電子產(chǎn)品的尺寸、性能及功耗等方面的要求越來(lái)越高，集成電路中的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，特征尺寸不斷縮小。通過(guò)等離子體刻蝕工藝，在大面積襯底上獲得均勻的具有納米量級(jí)特征尺寸的結(jié)構(gòu)變得愈加困難。此外，腔室環(huán)境對(duì)晶圓間特征尺寸刻蝕加工的一致性和重復(fù)性的重要性也逐步凸顯出來(lái)，反應(yīng)腔室環(huán)境的變化一直被認(rèn)為是造成工藝漂移的一個(gè)重要原因，當(dāng)?shù)入x子體工藝完成之后，一般會(huì)在反應(yīng)腔室內(nèi)壁沉積有殘留物質(zhì)，隨著工藝的不斷進(jìn)行，殘留物質(zhì)也會(huì)隨著時(shí)間的增加不斷累積，因此，在連續(xù)加工過(guò)程中不同晶圓之間所處的反應(yīng)腔室環(huán)境也在不斷變化，等離子體中活性粒子在反應(yīng)腔室內(nèi)壁處的復(fù)合率也相應(yīng)發(fā)生了改變，從而等離子體中的化學(xué)環(huán)境也有改變，并最終表現(xiàn)在工藝結(jié)果中，如:特征尺寸、刻蝕速率、刻蝕均勻性、刻蝕形貌，以及選擇比等。
[0003]通常解決反應(yīng)腔室環(huán)境變化的方法是，通過(guò)在刻蝕工藝完成后的反應(yīng)腔室中通入調(diào)理氣體，將調(diào)理氣體激發(fā)成等離子體，在反應(yīng)腔室內(nèi)壁沉積一層聚合物層；該方法采用的調(diào)理氣體為含氟含碳或含氯的氣體，由于主要是針對(duì)刻蝕鋁，并不適用于淺溝槽隔離刻蝕，并且由于在沉積聚合物層過(guò)程中引入含氟的氣體，對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)壁有一定的腐蝕作用，同時(shí)，含氟含碳或含氯的氣體與反應(yīng)腔室內(nèi)壁的粘附性較差，在對(duì)晶圓加工處理過(guò)程中，容易產(chǎn)生剝落，從而影響工藝的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對(duì)腔室環(huán)境影響刻蝕工藝穩(wěn)定性的問(wèn)題，提供一種腔室環(huán)境調(diào)控方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種腔室環(huán)境調(diào)控方法，包括以下步驟:
[0006]向反應(yīng)腔室中通入第一氣體，在所述反應(yīng)腔室的內(nèi)壁及所述反應(yīng)腔室中的基片臺(tái)表面生成第一涂層；
[0007]向所述反應(yīng)腔室通入第二氣體，在所述第一涂層的表面生成第二涂層；
[0008]將晶圓送入所述反應(yīng)腔室中，進(jìn)行等離子體加工；
[0009]對(duì)所述晶圓進(jìn)行所述等離子體加工完畢后，將所述晶圓移出所述反應(yīng)腔室，并通入第一清洗氣體，去除所述等離子體加工過(guò)程中吸附在所述第二涂層的表面的沉積物及所述第二涂層；
[0010]通入第二清洗氣體，去除所述第一涂層，使所述反應(yīng)腔室恢復(fù)初始環(huán)境。
[0011]其中，所述第一涂層為含硅元素和氧元素的涂層，分子式為Six0y。
[0012]其中，所述第二涂層為含硅元素、碳元素和鹵族元素的涂層，或者為含硅元素、碳元素和氣元素的涂層，分子式為SiaCbR。,其中所述R為F、Cl、Br或H。
[0013]其中，所述第一氣體為含硅元素和氫元素的氣體與氧氣的混合氣體。
[0014]其中，所述第二氣體為含碳元素、氫元素和鹵族元素的氣體與含硅元素和鹵族元素的氣體的混合氣體。
[0015]其中，所述第一涂層的厚度和所述第二涂層的厚度均為2nm—lOOnm。
[0016]其中，所述第一涂層的厚度和所述第二涂層的厚度均為1nm—30nm。
[0017]其中，所述第一涂層的生成方法為等離子體激發(fā)沉積方法或者氣體分子聚合沉積方法；
[0018]所述第二涂層的生成方法為所述等離子體激發(fā)沉積方法或者所述氣體分子聚合沉積方法。
[0019]其中，所述等離子體加工為等離子體刻蝕加工或者等離子體氣相沉積加工。
[0020]其中，所述第一清洗氣體為含氟元素的氣體和含氧元素的氣體中的一種或兩種以上的混合氣體。
[0021]其中，所述第二清洗氣體為含氯元素的氣體、含氧元素的氣體和含氮元素的氣體中的一種或兩種以上的混合氣體。
[0022]本發(fā)明提供的腔室環(huán)境調(diào)控方法，通過(guò)在對(duì)晶圓進(jìn)行等離子體加工之前，首先依次在反應(yīng)腔室的內(nèi)壁及基片臺(tái)表面，生成與反應(yīng)腔室的內(nèi)壁粘附性較好的第一涂層，和保證晶圓在進(jìn)行等離子體加工時(shí)反應(yīng)腔室環(huán)境穩(wěn)定的第二涂層，不僅實(shí)現(xiàn)了每片晶圓的加工環(huán)境的一致性，同時(shí)還保證了晶圓加工之初等離子體的穩(wěn)定性，有效地提高了刻蝕工藝的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為腔室環(huán)境調(diào)控方法一具體實(shí)施例流程圖；
[0024]圖2為腔室環(huán)境調(diào)控方法另一具體實(shí)施例中生成第一涂層后的反應(yīng)腔室的縱截面示意圖；
[0025]圖3為腔室環(huán)境調(diào)控方法另一具體實(shí)施例中生成第二涂層后的反應(yīng)腔室的縱截面示意圖；
[0026]圖4為腔室環(huán)境調(diào)控方法另一具體實(shí)施例中對(duì)晶圓進(jìn)行等離子體加工后的反應(yīng)腔室的縱截面示意圖；
[0027]圖5為腔室環(huán)境調(diào)控方法另一具體實(shí)施例中去除第二涂層的表面的沉積物和第二涂層后的反應(yīng)腔室的縱截面示意圖；
[0028]圖6為腔室環(huán)境調(diào)控方法另一具體實(shí)施例中去除第一涂層后的反應(yīng)腔室的縱截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明技術(shù)方案更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]參見圖1至圖6，一種腔室環(huán)境調(diào)控方法，包括以下步驟:
[0031]步驟S100，向反應(yīng)腔室200中通入第一氣體，在反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210及反應(yīng)腔室200中的基片臺(tái)220表面生成第一涂層230。
[0032]步驟S200，向反應(yīng)腔室220中通入第二氣體，在第一涂層230的表面生成第二涂層240。
[0033]步驟S300，將晶圓250送入反應(yīng)腔室200中，進(jìn)行等離子體加工。
[0034]步驟S400，對(duì)晶圓250進(jìn)行等離子體加工完畢后，將晶圓250移出反應(yīng)腔室200，并通入第一清洗氣體，去除等離子體加工過(guò)程中吸附在第二涂層240的表面的沉積物及第二涂層240。
[0035]步驟S500，通入第二清洗氣體，去除第一涂層230，使反應(yīng)腔室200恢復(fù)初始環(huán)境。
[0036]本發(fā)明提供的腔室環(huán)境調(diào)控方法，在對(duì)晶圓進(jìn)行等離子體加工之前，首先在反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210及基片臺(tái)220表面生成與反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210粘附性較好的第一涂層230。然后，在已生成第一涂層230的反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210及基片臺(tái)220表面生成保證反應(yīng)腔室200環(huán)境穩(wěn)定的第二涂層240。不僅保證了每片晶圓250的加工環(huán)境一致，同時(shí)還保證了晶圓250加工之初等離子體的穩(wěn)定性，有效地提高了刻蝕工藝的穩(wěn)定性。
[0037]并且，當(dāng)晶圓進(jìn)行等離子體加工完成之后，在進(jìn)行下一組晶圓的等離子體加工時(shí)，通過(guò)對(duì)工藝腔室200中通入第一清洗氣體去除工藝腔室200中的第二涂層240及吸附在第二涂層240的表面的沉積物。通入第二清洗氣體去除在工藝腔室200的內(nèi)壁210及基片臺(tái)220表面制備的第一涂層230。實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)腔室200進(jìn)行清潔的目的，從而減少了反應(yīng)腔室200中污染物的沉積，延長(zhǎng)了反應(yīng)腔室200清洗的間隔時(shí)間。
[0038]其中，第一涂層230為含硅元素和氧元素的涂層，分子式為Six0y。
[0039]一般的，y與X的比值小于或等于2。
[0040]由于反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210的初始材料為Y2O3或Al2O3等,而含娃元素和氧元素的第一涂層230的極性與反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210的初始材料極性更為接近。因此，通過(guò)在反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210及基片臺(tái)220表面生成含硅的氧化物類成分的第一涂層230，有效地加大了第一涂層230與反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210的粘附力，防止等離子體加工過(guò)程中第一涂層230的剝落，減少了顆粒污染。同時(shí)，避免了反應(yīng)過(guò)程中氟與反應(yīng)腔室200材料發(fā)生反應(yīng)，生成難揮發(fā)產(chǎn)物(如AlFx或YFx)的現(xiàn)象，有效地減少了反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210聚合物的沉積，延長(zhǎng)了反應(yīng)腔室200清洗的時(shí)間間隔。
[0041]作為一種可實(shí)施方式，生成第一涂層230的第一氣體為含硅元素和氫元素的氣體與氧氣的混合氣體。其中，第一涂層230的生成方法可為等離子體激發(fā)沉積方法或氣體分子聚合沉積方法。
[0042]參見圖2，為采用等離子體激發(fā)沉積方法生成第一涂層230后，反應(yīng)腔室200的縱截面示意圖。當(dāng)晶圓進(jìn)入反應(yīng)腔室200之前，首先向反應(yīng)腔室200通入第一氣體，形成第一涂層230。在本實(shí)施例中，所采用的第一氣體為SiH4和O2的混合氣體，對(duì)SiH4和O2的混合氣體進(jìn)行等離子體激發(fā)，在反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210和基片臺(tái)220表面形成含硅元素和氧元素的第一涂層230，其主要成分為SixOy，具有一定的隔離和抗氟腐蝕能力。
[0043]其中，對(duì)5化4和O2的混合氣體進(jìn)行等離子體激發(fā)生成第一涂層230的工藝參數(shù)為:
[0044]上功率為100W — 1000W，優(yōu)選為300W — 700W ;下功率為0W。
[0045]SiH4 的流量為 1sccm—500sccm,優(yōu)選為 10sccm—300sccm。
[0046]O2 的流量為 1sccm—500sccm,優(yōu)選為 10sccm—300sccm。
[0047]工藝氣壓為ImTorr—10mTorr,優(yōu)選為 1mTorr—30mTorro
[0048]最終得到的第一涂層230的厚度為2nm—10nm,優(yōu)選為1nm—30nm。
[0049]較佳的，第二涂層240為含硅元素、碳元素和鹵族元素的涂層，或者為含硅元素、碳元素和氣元素的涂層，分子式為SiaCbR。,其中R為F、Cl、Br或H。
[0050]其中，a、b和c的關(guān)系為:4(a+b)大于或等于C。
[0051]由于硅的鹵族含碳衍生物的化學(xué)鍵極性與成分為硅的氧化物的第一涂層230的化學(xué)鍵極性相接近。因此，通過(guò)在第一涂層230的表面生成化學(xué)成分為硅的鹵族含碳衍生物的第二涂層240，能夠使得第二涂層240更好的粘附在第一涂層230上，從而有效的避免了進(jìn)行等離子體加工工藝過(guò)程中，如:刻蝕工藝過(guò)程中，反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210沉積的第一涂層230或第二涂層240的剝落帶來(lái)的刻蝕圖形缺陷現(xiàn)象。
[0052]同時(shí)，由于第二涂層240的化學(xué)成分與晶圓250刻蝕過(guò)程中的反應(yīng)副產(chǎn)物更為接近，因此避免了晶圓250刻蝕反應(yīng)最開始的反應(yīng)腔室200的內(nèi)壁210反應(yīng)副產(chǎn)物從無(wú)到有的逐漸沉積過(guò)程，保證了每組晶圓250在開始刻蝕時(shí)的反應(yīng)腔室200環(huán)境的一致性，有效地改善了刻蝕速率的穩(wěn)定性，最終提高了刻蝕工藝的穩(wěn)定性和重復(fù)性，避免了累積效應(yīng)的產(chǎn)生