等离子体处理装置及其清洗方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种等离子体处理装置，包含：反应腔室；所述反应腔室内的顶部设有喷淋头，向反应腔室内引入清洁气体；所述喷淋头处设置有第一电极；所述的反应腔室内的底部设有基座；所述基座处设置有第二电极；移动环，其沿反应腔室的侧壁内侧设置；所述移动环内设置有第三电极，该第三电极上施加有高压电源，在该第三电极的附近区域形成局部DBD等离子体，以对位于第三电极附近的部件，包括移动环的表面进行局部增强的等离子体清洗。本发明专利技术还涉及等离子体处理装置的清洗方法。本发明专利技术针对移动环进行局部增强的DBD等离子体清洗，完全清除其上沉积的聚合物，有效提高反应腔室的稳定性。

Plasma processing device and cleaning method thereof

The present invention relates to a plasma processing apparatus includes a reaction chamber; the top of the reaction chamber is provided with a spray head, the introduction of clean gas into the reaction chamber; the spray head is arranged on the first electrode; the reaction chamber is arranged on the bottom of the base; the base is provided with second mobile electrode; ring along the side wall of the reaction chamber is arranged on the inner side; the mobile ring is arranged in the third electrode, a high voltage power supply applied to the third electrode, the formation of local DBD plasma in the nearby area of the third electrode, with the third electrode located on adjacent components, including local enhancement of surface plasma cleaning mobile ring. The invention also relates to a cleaning method for a plasma processing device. The present invention aims at improving the stability of the reaction chamber by performing a locally enhanced DBD plasma cleaning to completely remove the polymer deposited thereon.

【技术实现步骤摘要】
等离子体处理装置及其清洗方法
本专利技术涉及一种等离子体处理装置及其清洗方法，具体是指一种能有效清洗移动环的等离子体处理装置及其清洗方法，属于等离子体处理领域。
技术介绍
等离子体处理设备，通过向真空反应腔室引入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后再对该反应腔室施加射频能量，以解离反应气体生成等离子体，用来对放置于反应腔室内的基片表面进行加工。在等离子体的处理过程中所产生的一些聚合物（polymers），会附着在反应腔室内的各个装置上。因此，通常在从反应腔室内取出完成处理的基片后，需要对反应腔室内部进行清洗以去除沉积下来的聚合物。如图1所示，为现有技术中的等离子体处理装置的结构示意图，包含反应腔室1，其由位于顶端的顶盖，位于底端的底壁，以及连接在顶盖和底壁之间的侧壁构成，形成气密性的内部反应空间，并在进行清洗的过程中处于真空状态。其中，所述的顶盖、底壁以及侧壁均由金属材料制成并接地。在反应腔室1顶部用于引入清洁气体的喷淋头4处设置第一电极，在反应腔室1底部用于承载及吸持基片的基座6处设置第二电极。在所述第二电极上施加射频功率电源9，其通过一个匹配器连接到第二电极，从而在反应腔室1内得到激发等离子体15所需的射频能量。所述基座6位于反应腔室1的底部，在该基座6边缘的外侧设有绝缘环8。在该绝缘环8的上方设置有聚焦环7，用于控制等离子体均一性。进一步，在该绝缘环8的外侧设有约束环3，用于控制反应气体的排出。该约束环3的上方还可以设置覆盖环，用于阻挡等离子体对约束环3的侵蚀。在所述顶盖的下方设有移动环2，且该移动环2沿反应腔室1的侧壁内侧设置，并由喷淋头4的边缘外侧延伸至约束环3的边缘外侧。该移动环2采用耐等离子体腐蚀的绝缘材料（例如石英）制成，用来约束等离子体的分布，隔离等离子体的传输，以将反应腔室1的金属侧壁与等离子体隔开，从而保护反应腔室1的腔壁不受等离子体的侵蚀，并减少等离子体的边缘损失。当对反应腔室1内部进行清洗时，需要通过喷淋头4向反应腔室1引入清洁气体（例如氧气O2、三氟化氮气体NF3等），维持一定的流量和电压，并通过射频功率电源9将其解离生成清洗用的等离子体15，用来对反应腔室1的腔体及内部的各个装置进行等离子体清洗，以去除附着的聚合物，从而保持反应腔室1的稳定。然而，由于第一电极、第二电极边缘处的场强会受边缘条件的影响，导致一部分电场线弯曲，造成电场边缘部分场强不均匀，使得等离子体15受电场控制在反应腔室1边缘的密度较低，难以形成足够的等离子体将腔室的边缘部件（诸如上述的移动环、约束环等）清洗干净，残余的聚合物会带来放电击穿（arcing）影响，或形成颗粒（particle）对后续的基片处理造成潜在污染的风险。并且，由于移动环2所具有的高阻抗特性，使得在进行等离子体清洗的过程中，其表面附近所形成的等离子体的密度较低，导致清洗效果不佳，造成其表面聚合物的逐渐累积。而随着移动环2表面附着的残余沉积聚合物的逐渐增多，会引起反应腔室1内的物理和化学特性的改变，例如会带来放电击穿（arcing）影响，或形成颗粒（particle）对后续的基片处理造成潜在污染的风险，从而导致等离子体刻蚀结果出现偏离。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种等离子体处理装置及其清洗方法，针对移动环进行局部增强的DBD等离子体清洗，完全清除其上沉积的聚合物，有效提高反应腔室的稳定性。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种等离子体处理装置，包含：反应腔室；所述反应腔室内的顶部设有喷淋头，向反应腔室内引入清洁气体；所述喷淋头处设置有第一电极；所述的反应腔室内的底部设有基座；所述基座处设置有第二电极；移动环，其沿反应腔室的侧壁内侧设置；所述移动环内设置有第三电极，该第三电极上施加有高压电源，在该第三电极的附近区域形成局部DBD等离子体，以对位于第三电极附近的部件，包括移动环的表面进行局部增强的等离子体清洗。所述的高压电源的输出电压的幅值为100V～20kV，频率为1kHz～50kHz。所述的第三电极沿移动环的圆周方向设置，呈环状。所述的第三电极的截面形状与移动环面向反应腔室内部的表面形状相匹配。所述的第三电极与高压电源之间，还通过电路连接设置高压继电器，控制高压电源是否施加至第三电极。所述的第三电极与高压继电器之间，还通过电路连接设置低通滤波器，其通过高压同轴电缆与所述的第三电极连接。所述的第一电极接地，第二电极上施加射频功率电源，在基座和喷淋头之间形成主等离子体，对反应腔室内的部件进行清洗。所述的反应腔室由位于顶端的顶盖，位于底端的底壁，以及连接在顶盖和底壁之间的侧壁构成；其中，所述的顶盖、底壁以及侧壁均由金属材料制成并接地。所述的反应腔室内进一步包含：绝缘环，位于所述基座边缘的外侧；聚焦环，位于所述绝缘环的上方；约束环，位于所述绝缘环的外侧；覆盖环，位于所述约束环的上方。本专利技术还提供一种等离子体清洗方法，在晶圆刻蚀结束并移出反应腔室后进行，清洗整个反应腔室内的部件，包含：第一步骤，施加射频功率电源至反应腔室内底部基座处的第二电极，对反应腔室内顶部喷淋头引入的清洁气体进行激发，在基座与喷淋头之间形成主等离子体，以对反应腔室内的部件进行清洗；第二步骤，施加高压电源至移动环内的第三电极，对反应腔室内顶部喷淋头引入的清洁气体进行激发，在第三电极的附近区域形成局部DBD等离子体，以对位于第三电极附近的部件，包括移动环的表面进行局部增强的等离子体清洗；所述第一步骤和第二步骤同时进行或者单独进行。所述的高压电源的输出电压的幅值为100V～20kV，频率为1kHz～50kHz。所述的第三电极沿移动环的圆周方向设置，呈环状。所述的第三电极的截面形状与移动环面向反应腔室内部的表面形状相匹配。所述的第三电极与高压电源之间，还通过电路连接设置高压继电器，通过接通该高压继电器，施加高压电源至第三电极。所述的第三电极与高压继电器之间，还通过电路连接设置低通滤波器，其通过高压同轴电缆与所述的第三电极连接。本专利技术提供的等离子体处理装置及其清洗方法，具有以下优点和有益效果：1、通过对埋设在移动环内的第三电极施加高压电源，以在第三电极附近区域形成局部DBD等离子体，对位于第三电极附近的部件，尤其是移动环达到局部增强的清洗效果。2、由于所形成的局部DBD等离子体会产生大量化学活性粒子或基团，因此其对第三电极附近的部件，尤其是移动环的表面进行的是化学清洗，并且对各部件表面的损伤较小。3、可单独用于对第三电极附近的部件，尤其是移动环进行局部增强的DBD等离子体清洗，也可结合现有的射频等离子体清洗技术同时对整个反应腔室内部进行清洗。附图说明图1是现有技术中的等离子体处理装置的结构示意图；图2是本专利技术中的等离子体处理装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行说明。如图2所示，在本专利技术提供的等离子体处理装置中，包含反应腔室1，其由位于顶端的顶盖，位于底端的底壁，以及连接在顶盖和底壁之间的侧壁构成，形成气密性的内部反应空间，并在进行等离子体清洗的过程中处于真空状态。其中，所述的顶盖、底壁以及侧壁均由金属材料制成并接地。在反应腔室1的顶部（顶盖的下方）设有喷淋头4，用于将进行清洗的清洁气体（例如氧气O2、三氟化氮气体NF3等）引入反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，包含：反应腔室（1）；所述反应腔室（1）内的顶部设有喷淋头（4），向反应腔室（1）内引入清洁气体；所述喷淋头（4）处设置有第一电极；所述反应腔室（1）内的底部设有基座（6）；所述基座（6）处设置有第二电极；其特征在于，该等离子体处理装置还包含：移动环（2），其沿反应腔室（1）的侧壁内侧设置；所述移动环（2）内设置有第三电极（10），该第三电极（10）上施加有高压电源（13），在该第三电极（10）的附近区域形成局部DBD等离子体（14），以对位于第三电极（10）附近的部件，包括移动环（2）的表面进行局部增强的等离子体清洗。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体处理装置，包含：反应腔室（1）；所述反应腔室（1）内的顶部设有喷淋头（4），向反应腔室（1）内引入清洁气体；所述喷淋头（4）处设置有第一电极；所述反应腔室（1）内的底部设有基座（6）；所述基座（6）处设置有第二电极；其特征在于，该等离子体处理装置还包含：移动环（2），其沿反应腔室（1）的侧壁内侧设置；所述移动环（2）内设置有第三电极（10），该第三电极（10）上施加有高压电源（13），在该第三电极（10）的附近区域形成局部DBD等离子体（14），以对位于第三电极（10）附近的部件，包括移动环（2）的表面进行局部增强的等离子体清洗。2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的高压电源（13）的输出电压的幅值为100V～20kV，频率为1kHz～50kHz。3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的第三电极（10）沿移动环（2）的圆周方向设置，呈环状。4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的第三电极（10）的截面形状与移动环（2）面向反应腔室（1）内部的表面形状相匹配。5.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的第三电极（10）与高压电源（13）之间，还通过电路连接设置高压继电器（12），控制高压电源（13）是否施加至第三电极（10）。6.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的第三电极（10）与高压继电器（12）之间，还通过电路连接设置低通滤波器（11），其通过高压同轴电缆与所述的第三电极（10）连接。7.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的第一电极接地，第二电极上施加射频功率电源（9），在基座和喷淋头之间形成主等离子体（5），对反应腔室...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶如彬，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31