[发明专利]等离子体处理装置的清洁方法

说明书

根据本发明提供了一种使用自由基对等离子体处理装置的室进行清洁的方法，包括以下步骤：在与所述室分离的远程等离子体源内产生等离子体，所述等离子体包括自由基和离子；通过使得自由基能够从所述远程等离子体源进入所述室来清洁所述室，同时防止在所述远程等离子体源产生的离子的大部分进入所述室；对清洁过程中在所述室的组件上形成的DC偏置进行检测；以及使用所检测的DC偏置来确定所述清洁的终点，并且在确定所述终点时终止所述清洁。

技术领域

本发明涉及一种对等离子体处理装置进行清洁的方法，该等离子处理装置的类型为具有用于生成自由基的远程等离子体源，该自由基用于执行清洁。本发明还涉及相关的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体产品的制作中，出于隔离和钝化目的而需要介电材料的PECVD(plasmaenhanced chemical vapour deposition，等离子体增强化学气相沉积)沉积。这些处理能够用在从前端器件到后端的硅通孔(TSV)、通道显露和中介层制作的应用中。在晶圆处理操作之间需要进行PECVD处理室的定期清洁以防止产生和积累污物粒子。这些污物粒子影响所沉积的介电膜的性能和可靠性，从而导致低晶圆产量和提前器件失效。通常使用两种技术来进行清洁。这些技术为直接等离子体清洁和远程等离子体源(remote plasma source，RPS)清洁。

直接等离子体清洁包含在处理室中产生等离子体以用于清洁目的。诸如二氧化硅和氮化硅类型的基于硅的介电膜的直接等离子体清洁包括检测光终点信号以确定何时停止清洁过程。这通过以检测合适的辐射(诸如来自电离氟的辐射)来监视室中的等离子体强度实现。US 7354778公开了在直接等离子体清洁过程中的终点检测，其中，对等离子体发生器的DC偏置电压进行监视。因为等离子体发生器是直接等离子体清洁装置的一部分，所以清洁是通过在室中产生的电离处理气体执行的。因此，期望导致室中的DC偏置电压的带电粒子的浓度相对较高。

RPS清洁系统不在PECVD室内产生等离子体，并因此不可能检测室中的光终点信号，因为在室内没有等离子体来产生光输出。此外，PECVD处理室内没有带电粒子的直接源，这预期会显著降低可用于产生US 7354778中所检测到的类型的DC偏置信号的带电粒子的浓度。

相比之下，与许多RPS清洁方法有关的优点在于主要通过自由基粒种来进行清洁。将远程等离子体源与发生清洁的PECVD室分离使得由清洁等离子体产生的带电粒种中的大多数无法进入PECVD室。随之造成的PECVD室中的离子轰击的减少的优点在于对室组件造成更小的磨损。随之而来的优点在于减小用于维护的室介入频率。

US 6079426、US 6543459和US2006/0090773描述了用于RPS装置的清洁终点检测。US 6079426和US2006/0090773描述了通过监视室压来检测清洁终点。US 6543459公开了一种用于远程微波等离子体清洁系统的清洁终点确定方法，其中对电容改变进行监视。另一终点检测技术使用清洁终点的红外检测。测量是在处理室下游的真空排气管进行的。该技术已经被美国马萨诸塞州梅休因市01844的万机仪器(MKS Instruments)公司商业化为过程感测(RTM)终点传感器。

发明内容

本发明在其至少一些实施例中提供了对RPS清洁装置中的清洁终点进行检测的改进方法，该方法并不需要使用诸如光探测器器或红外探测器之类的额外的专业探测器。尽管本发明特定适用于PECVD装置的清洁，但本发明还能够用于其它处理装置的清洁。

根据本发明的第一方面提供了一种使用自由基对等离子体处理装置的室进行清洁的方法，包括以下步骤：

在与所述室分离的远程等离子体源内产生等离子体，所述等离子体包括自由基和离子；

通过使得自由基能够从所述远程等离子体源进入所述室来清洁所述室，同时防止在所述远程等离子体源产生的离子的大部分进入所述室；

对清洁过程中在所述室的组件上形成的DC偏置进行检测；以及