[发明专利]采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置及清洗方法

说明书

本发明涉及其采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置及清洗方法，属于半导体设备领域。采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置，该刻蚀腔室的反应腔与离子源固定腔相互连通；离子源固定腔内设有离子源；反应腔的底部与分子真空泵相互连通；远程等离子体源布置于所离子源固定腔上，其远程等离子体源的输出端伸入离子源内；远程等离子体源或布置于反应腔外侧，远程等离子体源的输出端伸入反应腔内；或远程等离子体源同时布置于离子源固定腔上与反应腔上。本发明提供通过绝缘筒内部形成稳定的电磁场，清洗气体在电磁场作用下被电离，形成活性气体原子，活性气体原子沿着路径进入反应腔室内部并且迅速蔓延，带走所有暴露的碳基颗粒及其他污染物，从而实现清洗效果。

技术领域

本发明涉及其采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置及清洗方法，属于半导体设备领域。

背景技术

在半导体器件及芯片等的制造工艺中，刻蚀工艺是众多工艺中最频繁被采用和出现的。IC制造的刻蚀工艺中，会部分或者全部刻蚀或者去除掉芯片上的某些材料。在所有的刻蚀工艺中，等离子体刻蚀以及离子束刻蚀（IBE）工艺越来越重要，尤其是随着芯片集成度提高，关键尺寸缩小，高选择比以及精确的图形转移等工艺需求的提高，更突显了等离子体刻蚀和离子束刻蚀的优点。

离子束刻蚀是利用具有一定能量的离子轰击材料表面，使材料原子发生溅射，从而达到刻蚀目的。把Ar，Kr或Xe之类惰性气体充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面撞击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理过程。离子束刻蚀的优点是方向性好，各向异性，陡直度高；分辨率高，可达到0.01µm；不受刻蚀材料限制（金属和化合物，无机物和有机物，绝缘体和半导体即可）；刻蚀过程中可改变离子束入射角θ来控制图形轮廓。由于离子束刻蚀对材料无选择性，对于那些无法或者难以通过化学研磨、电介研磨难以减薄的材料，可以通过离子束来进行减薄。另外，由于离子束能逐层剥离原子层，所以具有的微分析样品能力，并且可以用来进行精密加工。

在现有设备离子束系统在工作过程中，由离子源发散出来的离子束轰击挡的表面，主要刻蚀材料为氧化硅时，使用石墨挡板，离子束打到挡板上会产生碳颗粒的沉积遍布反应腔室内的各个地方，包括腔室，摇摆电极底部及摇臂，挡板背面，以及离子源栅网及内部的石英筒壁上，严重污染腔室的环境，同时损伤离子源灯丝及内部石英筒，表现在开腔后腔体内表面各种可见可碰的黑色颗粒，石英筒由原本透明色变成了镜面状，时间长的沉积会造成绝缘筒破裂，离子源内部短路。同时晶圆表面溅射出来的粒子也会遍布腔体内部，造成污染。

发明内容

本发明针对上述问题提供了采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置及清洗方法。

本发明采用如下技术方案：

采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置，该刻蚀腔室由反应腔及离子源固定腔组成；反应腔与离子源固定腔相互连通；反应腔内的中心处设有摇摆电极，离子源固定腔内设有离子源；反应腔与离子源固定腔的连通处之间设有挡板；挡板通过外部电机驱动旋转从而移动至离子源的发射束端；反应腔的底部与分子真空泵相互连通；还包括远程等离子体源，所述的远程等离子体源布置于所离子源固定腔上，其远程等离子体源的输出端伸入离子源内；所述的远程等离子体源或布置于反应腔外侧，其远程等离子体源的输出端伸入反应腔内；或所述的远程等离子体源同时布置于离子源固定腔上与反应腔上。

本发明所述的采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置，所述的远程等离子体源通过输送管道一及输送管道二；输送管道一与输送管道二相互连通；输送管道二延伸入离子源内；输送管道一及输送管道二之间设有截止阀门。

本发明所述的采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置，所述的远程等离子体源外接气体流量计。

本发明所述的采用远程等离子体源自清洗离子束刻蚀装置，所述的离子源固定腔上的远程等离子体源为一个或多个。