本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種SACVD腔室的清潔方法。

背景技術：

亞常壓化學氣相沉積(SACVD)工藝指的是將反應氣體在腔室內進行沉積反應時壓強為500torr～600torr的一種化學氣相沉積反應。亞常壓化學氣相沉積工藝具有較佳的階梯覆蓋能力和溝槽填充能力，且其反應過程為純化學反應，不產生等離子體損傷。基于上述優(yōu)點，亞常壓化學氣相沉積工藝被廣泛應用于半導體制造工藝的前道工序FEOL(Front-End-Of-Line)中的溝槽填充，如淺溝槽隔離結構中對淺溝槽填充、以及形成層間介質層過程中沉積層間介質層。

利用SACVD沉積工藝沉積的膜層的物質為通常為二氧化硅，具體的，在次常壓化學氣相沉積(SACVD)的腔室中，利用臭氧和正硅酸乙酯(TEOS)在次常壓條件下沉積形成二氧化硅。

在所述SACVD腔室中沉積所述膜層的過程中，容易產生顆粒(particle)，所述顆粒的存在使得形成的膜層的均勻性變差，或者影響后續(xù)沉積工藝中薄膜的質量，所述顆粒的來源主要是由于在沉積所述膜層的同時在SACVD腔室底部和腔壁、及腔蓋表面也形成膜層，當SACVD腔室底部和腔壁及腔蓋表面的膜層積累到一定程度時容易發(fā)生剝落(peeling)現(xiàn)象，從而產生particle。故需要定期清潔SACVD腔室。

現(xiàn)有技術中，將所述SACVD腔室底部和腔壁的膜層全部去除干凈的同時對腔壁的刻蝕損傷大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種SACVD腔室的清潔方法，將所述SACVD腔室底部和腔壁的膜層全部去除干凈，且降低對腔壁的刻蝕損傷。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種SACVD腔室的清潔方法，包括：提供 SACVD腔室，所述SACVD腔室具有腔蓋和位于所述腔蓋下方的加熱基座；對所述SACVD腔室進行第一清潔，在所述第一清潔中，所述腔蓋和所述加熱基座的間距為第一間距；進行第一清潔后，對所述SACVD腔室進行第二清潔，在所述第二清潔中，所述加熱基座靠近SACVD腔室底部，所述腔蓋和所述加熱基座的間距為第二間距，所述第一間距小于所述第二間距。

可選的，所述第一間距比第二間距至少小1/3。

可選的，所述加熱基座與SACVD腔室底部的間距大于0且小于等于400mil。

可選的，在第一清潔和第二清潔中，所述加熱基座的溫度為500攝氏度～560攝氏度。

可選的，在第一清潔和第二清潔中，所述SACVD腔室的壓強范圍為3torr～40torr。

可選的，所述第一清潔和第二清潔采用的清潔氣體為氟等離子體。

可選的，所述氟等離子體的流量為4000sccm～6000sccm。

可選的，產生所述氟等離子體采用的氣體為NF₃，等離子體化功率為600瓦～1500瓦。

可選的，所述腔蓋中具有孔狀結構，在所述第二清潔中，對所述腔蓋進行降溫處理。

可選的，采用冷卻循環(huán)水對所述腔蓋進行降溫處理。

可選的，降溫處理后，所述腔蓋的溫度為200攝氏度～300攝氏度。

可選的，所述第一清潔采用的腔室壓強為第一壓強，所述第二清潔采用的腔室壓強為第二壓強，所述第一壓強大于或等于第二壓強。

可選的，所述第一壓強為20torr～40torr；所述第二壓強為3torr～10torr。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點：

由于在第二清潔之前進行了第一清潔，且第一清潔中的第一間距小于第二清潔中的第二間距，即在第一清潔中所述腔蓋和所述加熱基座之間的間距 小于在第二清潔中所述腔蓋和所述加熱基座之間的間距，使得在第一清潔中清潔氣體能夠更多的進入對應第二間距位置的加熱基座下方的腔室空間，去除了對應第二間距位置的加熱基座下方的腔室空間中的大部分的膜層，即將SACVD腔室底部的大部分的膜層去除，增加了對第一清潔中對SACVD腔室底部的清潔效果，然后通過第二清潔對整個SACVD腔室進行清潔；通過第二清潔將腔壁剩余的膜層和SACVD腔室底部剩余的膜層全部去除；避免由于只采用第二清潔對SACVD腔室清潔導致的當對SACVD腔室底部和腔壁的膜層均去除干凈時，對腔壁的刻蝕損傷較大的缺陷。

進一步的，所述第一間距比第二間距至少小1/3，若第一間距與第二間距的差值相小于第二間距的1/3，使得第一間距過大，第一清潔中清潔氣體進入對應第二間距位置的加熱基座下方的腔室空間的量與第二清潔中清潔氣體進入對應第二間距位置的加熱基座下方的腔室空間的量的差值較小，而設定第一間距比第二間距至少小1/3，使得清潔氣體能夠充分的進入對應第二間距位置的加熱基座下方的腔室空間，進一步增加了第一清潔中對SACVD腔室底部的清潔效果。

附圖說明

圖1是SACVD腔室的結構示意圖；

圖2本發(fā)明第一實施例中SACVD腔室清潔過程的流程圖。

具體實施方式

正如背景技術所述，在現(xiàn)有技術中SACVD腔室的清潔方法，將SACVD腔室底部和腔壁的膜層全部去除干凈的同時對腔壁的刻蝕損傷大。

針對SACVD腔室的清潔方法進行研究，現(xiàn)有技術中采用一步清潔的工藝對SACVD腔室進行清潔，所述SACVD腔室具有腔蓋和位于所述腔蓋下方的加熱基座；設定所述腔蓋和所述加熱基座的間距為1990mil～2000mil，腔室壓強為2torr～10torr，加熱基座的溫度為500攝氏度～560攝氏度，然后通入清潔氣體對所述SACVD腔室進行清潔。

采用上述方法對SACVD腔室清潔時，將SACVD腔室底部和腔壁的膜層全部去除干凈的同時對腔壁的刻蝕損傷大，主要原因為：在所述腔蓋和所述 加熱基座的間距為1990mil～2000mil的條件下，所述腔蓋和所述加熱基座的間距接近SACVD腔室中腔蓋和所述加熱基座的最大極限間距2000mil，加熱基座靠近所述SACVD腔室底部，使得所述加熱基座下方的腔室空間很小，導致清潔氣體難以充分的進入加熱基座下方的腔室空間，導致SACVD腔室底部和腔壁的膜層不能較為同步的去除干凈，當將腔壁的膜層完全去除的臨界時刻，所述SACVD腔室底部還存在大量的膜層，若增加清潔時間，將所述SACVD腔室底部和腔壁的膜層均全部去除干凈，會導致對腔壁的刻蝕損傷。需要說明的是，當所述加熱基座與SACVD腔室底部的間距為0且小于等于400mil時，均會存在上述問題。

在此基礎上，本發(fā)明提供了一種SACVD腔室的清潔方法，在第二清潔之前進行第一清潔，在第一清潔中所述腔蓋和所述加熱基座之間的間距小于在第二清潔中所述腔蓋和所述加熱基座之間的間距，從而將所述SACVD腔室底部和腔壁的膜層去除干凈，且減小了對腔壁的刻蝕損傷。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

第一實施例

圖1是SACVD腔室的結構示意圖；圖2本發(fā)明第一實施例中SACVD腔室清潔過程的流程圖。

執(zhí)行步驟S1:提供SACVD腔室，所述SACVD腔室具有腔蓋和位于所述腔蓋下方的加熱基座。

圖1是SACVD腔室的結構示意圖。

參考圖1，SACVD腔室1具有腔蓋101和位于所述腔蓋101下方的加熱基座103；加熱基座103用于在SACVD沉積工藝中放置晶圓104，加熱基座103中的加熱裝置(未圖示)對SACVD腔室1進行加溫，加熱基座103與位于加熱基座103下方的移動軸承105連接，移動軸承105通過上下移動來控制加熱基座103與腔蓋101之間的間距；腔蓋101具有邊緣區(qū)域和中心區(qū)域，腔蓋101的中心區(qū)域具有貫穿腔蓋101厚度的孔狀結構(未圖示)，腔蓋101的邊緣區(qū)域具有中空環(huán)狀結構(未圖示)；所述孔狀結構包括貫穿腔蓋101厚 度的多個分立的通孔；腔蓋101的上表面與進氣管道102連接，所述進入管道102將制程中需要的前軀氣體通過腔蓋101中的孔狀結構引入SACVD腔室1中；SACVD腔室1的底部連接有排氣通道106，排氣通道106用于將制程中產生的副產氣體排出SACVD腔室1。

利用SACVD腔室1沉積的膜層具有較佳的階梯覆蓋能力和溝槽填充能力，所述膜層的材料為二氧化硅，具體的，在SACVD腔室1中，利用臭氧和正硅酸乙酯(TEOS)在次常壓條件下沉積形成所述膜層，在沉積過程中加熱基座103的溫度為500攝氏度～560攝氏度，腔蓋101和加熱基座103之間的間距為200mil～400mil，腔室壓強為500torr～600torr。

在所述SACVD腔室1中沉積所述膜層的過程中，也會在SACVD腔室1的腔蓋101表面、腔壁和腔室底部形成所述膜層，當SACVD腔室101的腔蓋表面、腔壁和腔室底部的所述膜層積累到一定程度時容易發(fā)生剝落(peeling)現(xiàn)象，從而產生particle，使得形成的膜層的均勻性變差，或者影響后續(xù)的沉積工藝。故在SACVD腔室1中沉積所述膜層后需要定期清潔SACVD腔室1。

執(zhí)行步驟S2，對所述SACVD腔室1進行第一清潔，在所述第一清潔中，所述腔蓋101和所述加熱基座103的間距為第一間距。

在第一清潔中，通入清潔氣體對SACVD腔室1進行清潔，采用的清潔氣體為氟等離子體，所述氟等離子體的流量為4000sccm～6000sccm；所述氟等離子體采用SACVD腔室1外部的等離子體裝置產生，產生所述氟等離子體采用的氣體為NF₃，等離子體化功率為600瓦～1500瓦。

第一間距設定為在SACVD腔室1可調節(jié)的范圍，且第一間距小于后續(xù)在第二清潔中第二間距的值。使得在第一清潔中清潔氣體能夠更多的進入對應第二間距位置的加熱基座下方的腔室空間，去除了對應第二間距位置的加熱基座下方的腔室空間中的大部分的膜層，增加了對SACVD腔室1底部的清潔效果。本實施例中，所述第一間距設定為和在SACVD腔室1中沉積所述膜層時腔蓋101和加熱基座103保持的間距一致，使得在在SACVD腔室1中沉積所述膜層后，不用調節(jié)腔蓋101和加熱基座103的間距就可以進行第一清潔，簡化了工藝步驟，節(jié)省了工藝時間。具體的，所述第一間距為200mil～400mil。

在第一清潔中，加熱基座103的溫度根據待清潔的膜層的材料進行設定，所述膜層的材料為二氧化硅，具體的加熱基座的溫度可以設定為450攝氏度～600攝氏度。

優(yōu)選的，第一清潔中加熱基座103的溫度設定為和在SACVD腔室1中沉積所述膜層時加熱基座103保持的溫度一致，使得在在SACVD腔室1中沉積所述膜層后不用調節(jié)加熱基座103的溫度就可以進行第一清潔，避免對SACVD腔室1進行升溫或降溫而需要經過過長的時間，節(jié)省了工藝時間，簡化了工藝步驟。具體的，第一清潔中加熱基座103的溫度設定為500攝氏度～560攝氏度，在SACVD腔室1中沉積所述膜層后保持加熱基座103溫度不變而對SACVD腔室1進行第一清潔。

第一清潔中SACVD腔室1的壓強為第一壓強，第一壓強根據工藝需要而設定，第一壓強的范圍為3torr～40torr，通過調節(jié)第一壓強的范圍能夠調節(jié)SACVD腔室1中清潔氣體和所述膜層的反應速率。需要說明的是，第一壓強可以大于后續(xù)第二清潔中采用的第二壓強，也可以等于后續(xù)第二清潔中采用的第二壓強，或者第一壓強小于后續(xù)第二清潔中采用的第二壓強。本實施例中，第一壓強等于后續(xù)第二清潔中采用的第二壓強，具體的，第一壓強的數(shù)值設定為3torr～10torr。

執(zhí)行步驟S3，進行第一清潔后，對所述SACVD腔室1進行第二清潔，在所述第二清潔中，所述加熱基座103靠近SACVD腔室1底部，所述腔蓋101和所述加熱基座103的間距為第二間距，所述第一間距小于所述第二間距。

在第二清潔中，通入清潔氣體對SACVD腔室1進行清潔，采用的清潔氣體為氟等離子體，所述氟等離子體的流量為4000sccm～6000sccm；所述氟等離子體采用SACVD腔室1外部的等離子體裝置產生，產生所述氟等離子體采用的氣體為NF₃，等離子體化功率為600瓦～1500瓦。

在第二清潔中，所述加熱基座103靠近SACVD腔室1底部，具體的，加熱基座103與SACVD腔室1底部的間距大于0且小于等于400mil。

在第二清潔中，加熱基座103的溫度根據待清潔的膜層的材料進行設定，所述膜層的材料為二氧化硅，具體的加熱基座的溫度可以設定為450攝氏度 ～600攝氏度。

優(yōu)選的，第二清潔中加熱基座103的溫度設定為和在第一清潔時加熱基座103保持的溫度一致，使得在SACVD腔室1中進行第一清潔后不用調節(jié)加熱基座103的溫度就可以進行第二清潔，避免對SACVD腔室1進行升溫或降溫而需要經過過長的時間，節(jié)省了工藝時間，簡化了工藝步驟。具體的，第二清潔中加熱基座103的溫度設定為500攝氏度～560攝氏度，在SACVD腔室1中進行第一清潔后保持SACVD腔室1溫度不變而對SACVD腔室1進行第二清潔。

第二清潔中SACVD腔室1的壓強為第二壓強，第二壓強根據工藝需要進行設定，第二壓強的范圍為3torr～40torr，通過調節(jié)第二壓強能夠調節(jié)SACVD腔室1中清潔氣體和所述膜層的反應速率。本實施例中，第二清潔中SACVD腔室1的壓強選擇為和第一清潔中SACVD腔室1的壓強一致，即第二壓強等于第一壓強，使得在第一清潔后不用調節(jié)SACVD腔室1的壓強就可以進行第二清潔，避免對SACVD腔室1的壓強進行調節(jié)而需要經過過長的時間，節(jié)省了工藝時間，簡化了工藝步驟。具體的，本實施例中，當?shù)谝粔簭姙?torr～10torr時，第二壓強設定為3torr～10torr，在SACVD腔室1中進行第一清潔后保持SACVD腔室1的壓強不變而對SACVD腔室1進行第二清潔。需要說明的是，在其它實施例中，第二壓強可以大于第一壓強或者第二壓強小于第一壓強。

腔蓋101和所述加熱基座103的間距為第二間距，第一間距小于所述第二間距。

由于在第二清潔之間進行了第一清潔，且第一清潔中的第一間距小于第二清潔中的第二間距，即在第一清潔中所述腔蓋101和所述加熱基座103之間的間距小于在第二清潔中所述腔蓋101和所述加熱基座103之間的間距，使得在第一清潔中清潔氣體能夠更多的進入對應第二間距位置的加熱基座103下方的腔室空間，去除了對應第二間距位置的加熱基座103下方的腔室空間中的大部分的膜層，增加了對SACVD腔室1底部的清潔效果，然后通過第二清潔對整個SACVD腔室1進行清潔；通過第二清潔將腔壁剩余的膜層和SACVD腔室1底部剩余的膜層全部去除；避免由于只采用第二清潔對SACVD腔室1清潔導致的當對SACVD腔室1底部和腔壁的膜層均去除干凈時，對腔 壁的刻蝕損傷較大的缺陷。

優(yōu)選的，所述第一間距比第二間距至少小1/3，若第一間距與第二間距的差值相小于第二間距的1/3，使得第一間距過大，第一清潔中清潔氣體進入對應第二間距位置的加熱基座103下方的腔室空間的量與第二清潔中清潔氣體進入對應第二間距位置的加熱基座103下方的腔室空間的量的差值較小，而設定第一間距比第二間距至少小1/3，使得清潔氣體能夠充分的進入對應第二間距位置的加熱基座103下方的腔室空間，進一步增加了第一清潔中對SACVD腔室1底部的清潔效果。

具體的，例如，第一間距比第二間距小1/3、第一間距比第二間距小2/3、或者第一間距比第二間距小3/4。若第一間距過小，使得加熱基座103對從腔蓋101中通入的清潔氣體造成阻擋，降低了第一清潔中清潔氣體進入SACVD腔室1底部的效率。當?shù)谝婚g距比第二間距小2/3時，第一清潔中清潔氣體進入SACVD腔室1底部的效率達到最大值，第一清潔中對SACVD腔室1底部的清潔效果最優(yōu)，從而使得在第二清潔中當對SACVD腔室1底部和腔壁的膜層均去除干凈時，對腔壁的刻蝕損傷最小。

第二實施例

第二實施例與第一實施例的區(qū)別在于：在第二清潔中，對所述腔蓋101進行降溫處理。關于第二實施例與第一實施例相同的部分不再詳述。

所述腔蓋101中具有孔狀結構，具體的，腔蓋101具有邊緣區(qū)域和中心區(qū)域，腔蓋101的中心區(qū)域具有貫穿腔蓋101厚度的孔狀結構，所述孔狀結構具有多個貫穿所述腔蓋101厚度的通孔。

在第一實施例采用的各參數(shù)的條件下，由于腔蓋101中具有孔狀結構，所述孔狀結構具有多個貫穿所述腔蓋101厚度的通孔，使得單位面積下所述孔狀結構內壁接觸的清潔氣體的量小于單位面積下所述腔蓋101表面接觸的清潔氣體的量，使得清潔氣體對腔蓋101表面的膜層的清潔速率大于清潔氣體對所述孔狀結構內壁的膜層的清潔速率，且由于所述加熱基座的溫度保持和在SACVD沉積工藝中沉積所述膜層時加熱基座的溫度一致，清潔氣體和腔蓋101表面的膜層的反應速率以及清潔氣體和所述孔狀結構內壁的膜層的反 應速率均較大，使得清潔氣體對腔蓋101表面的膜層的清潔速率與清潔氣體對所述孔狀結構內壁的膜層的清潔速率的差值較大，當腔蓋101表面的膜層被清潔完的臨界時刻，所述孔狀結構內壁還殘留較多膜層沒有清潔完，當腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁的膜層均清潔完時，會對腔蓋101表面造成嚴重的刻蝕損傷。

為了將腔蓋101表面的膜層和所述孔狀結構內壁的膜層均清潔完且避免對腔蓋101表面造成嚴重的刻蝕損傷，本實施例中，通過在第二清潔中對腔蓋101進行降溫處理，使得在第二清潔中清潔氣體和腔蓋101表面的膜層的反應速率以及清潔氣體和所述孔狀結構內壁的膜層的清潔速率均降低，使得清潔氣體對腔蓋101表面的膜層的清潔速率與清潔氣體對所述孔狀結構內壁的膜層的清潔速率的差值減小。

具體的，采用冷卻循環(huán)水對腔蓋101進行降溫處理，通過在腔蓋101邊緣區(qū)域的中空環(huán)狀結構中通入冷卻循環(huán)水對腔蓋101降溫，降溫處理后，所述腔蓋101的溫度為200攝氏度～300攝氏度。

本實施例中，采用第一清潔和第二清潔對SACVD腔室進行清潔的過程為：第一清潔中腔蓋101和加熱基座103之間的距離小于第二清潔中腔蓋101和加熱基座103之間的距離，在第一清潔中比在第二清潔中加熱基座103更靠近腔蓋101，且在第一清潔中沒有對腔蓋101進行降溫處理，使得第一清潔相對于第二清潔的過程，清潔氣體和腔蓋101表面及清潔氣體和所述孔狀結構內壁的膜層的反應速率快，第一清潔將腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁的大部分膜層去除，增加了工藝效率；然后在第二清潔中，第二間距大于第一間距的基礎上，對腔蓋101進行降溫處理，使得清潔氣體和膜層之間具有較慢的反應速率，使得清潔氣體對腔蓋101表面的膜層的清潔速率與清潔氣體對所述孔狀結構內壁的膜層的清潔速率的差值減小，通過第二清潔將在腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁剩余的膜層去除，使得當腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁的膜層均清潔完時，降低了對腔蓋101表面的刻蝕損傷。

本實施例中，當?shù)谝磺鍧嵑偷诙鍧嵵屑訜峄臏囟葹?00攝氏度～560攝氏度時，加熱基座的溫度較高，通過使得第一間距和第二間距之間存在差值，使得加熱基座103輻射到腔蓋101的熱量改變明顯，且第一清潔中沒有 對腔蓋101進行降溫處理，第二清潔中對腔蓋101進行了降溫處理，使得在第一清潔中清潔氣體和腔蓋101表面的反應速率與第二清潔中清潔氣體和腔蓋101表面的反應速率的差值較大，第一清潔中清潔氣體和所述孔狀結構內壁的反應速率與第二清潔中清潔氣體和所述孔狀結構內壁的反應速率的差值較大。在第一清潔對腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁的清潔速率較高，采用較少的時間將腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁的大部分膜層清潔干凈，而在第二清潔中，采用較低的反應速率將腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁剩余的膜層清潔干凈。

需要說明的是，本實施例中，第一壓強等于第二壓強。

第三實施例

第三實施例與第二實施例的區(qū)別在于：所述第一壓強大于所述第二壓強。關于第三實施例與第二實施例相同的部分不再詳述。

本實施例中，在第一清潔中將第一壓強的值設定為大于在第二清潔中第二壓強的值，使得第一清潔相比第二清潔的過程，清潔氣體與腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁的膜層的反應速率進一步加快，在第一清潔去除大部分腔蓋101表面和所述孔狀結構內壁的膜層的過程中，使用的工藝時間減少，增加了工藝效率。

具體的，在一個實施例中，第一清潔中第一壓強的值設定為20torr～40torr，第二清潔中第二壓強的值設定為3torr～10torr。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。