CN101226871B - 硅片脱附的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅片脱附的方法，首先向静电卡盘增加反向电压，消除静电卡盘内部的静电荷，同时，通过将惰性气体电离成等离子体，利用离子的导电性，消除硅片表面的残余电荷，并通过硅片背面的背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量，判断硅片是否完全脱附。工艺集成度高、安全、生产效率高，尤其适用与半导体硅片加工工艺中，硅片与静电卡盘之间的脱附。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体硅片加工工艺，尤其涉及一种硅片脱附的方法。
背景技术
在硅片干法刻蚀工艺中，硅片一般在反应腔室中放置在ESC(静电卡盘)上进行刻蚀工艺，一般是在静电卡盘上加正向电压，通过静电吸引将硅片吸附在静电卡盘上。刻蚀结束后，要对硅片进行脱附，即对静电卡盘内部及硅片表面的残余电荷进行消除，使硅片完全脱离静电卡盘。对硅片进行脱附的平稳进行对刻蚀工艺本身及刻蚀加工流程的稳定产能有着至关重要的作用。硅片脱附主要包括2个方面：静电卡盘内部的残余电荷的消除和被刻蚀硅片表面的残余电荷的消除。之后，还要对硅片脱附的效果进行检测。
静电卡盘内部电荷的消除主要是通过卡盘电极的反接实现，消除电荷的效果主要取决于反接电压和反接时间；硅片表面残余电荷的消除主要是通过在反应腔室内通入惰性气体，并对惰性气体进行电离来实现，消除电荷的效果主要却决于惰性气体的电离度和电离时间。检测静电荷是否完全消除的方法是通过检测漏电电流来实现的。
现有技术中，对静电卡盘内部的电荷消除、对硅片表面的电荷消除及对电荷消除是否完全的检测均是分步进行，这样不利于工艺集成和提高生产率，硅片脱附的安全性也不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺集成度高、安全、生产效率高的硅片脱附的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的硅片脱附的方法，其特征在于，包括步骤：
A、去掉静电卡盘的正向电压，并向静电卡盘增加反向电压；
B、向反应腔室内通入惰性气体，并开启射频源，将惰性气体电离成等离子体；
C、通过硅片背面的背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量，判断硅片是否脱附，当背吹He气的泄漏量大于设定值时，判断为硅片完全脱附。
所述的步骤A之前，首先将摆阀打开，向反应腔室持续通入一定流量的惰性气体。
所述的步骤A中，向静电卡盘增加反向电压的大小为700～1200V，时间为1～5s。
所述的步骤A中，控制硅片背面的背吹He气的压力为硅片正常刻蚀工艺中的压力值；
所述的步骤B和步骤C中，控制硅片背面的背吹He气的压力为2～9Torr。
所述的步骤B和步骤C中，控制硅片背面的背吹He气的压力为4～6Torr。
所述的步骤B和步骤C中，控制硅片背面的背吹He气的压力为5Torr。
所述的步骤C中，所述的背吹He气的泄漏量的设定值为当静电卡盘上没有硅片时，同样压力下He气流量的90％。
所述的步骤C中，所述的背吹He气的泄漏量的设定值为4～6sccm。
所述的步骤C中，所述的背吹He气的泄漏量的设定值为5sccm。
还包括步骤：
D、根据背吹He气的泄漏流量达到设定值的时间，调节向静电卡盘增加反向电压的大小和时间，使硅片脱附的时间达到最小值。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的硅片脱附的方法，由于首先向静电卡盘增加反向电压，消除静电卡盘内部的静电荷，同时，通过将惰性气体电离成等离子体，利用离子的导电性，消除硅片表面的残余电荷，并通过硅片背面的背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量，判断硅片是否完全脱附。工艺集成度高、安全、生产效率高，尤其适用与半导体硅片加工工艺中，硅片与静电卡盘之间的脱附。
附图说明
图1为本发明硅片脱附的方法的主要流程框图。
具体实施方式
本发明的硅片脱附的方法较佳的具体实施方式如图1所示，包括
步骤11、去掉静电卡盘的正向电压，并向ESC(静电卡盘)增加反向电压，这一步的主要作用是通过增加反向电压，消除静电卡盘内部的静电荷。
步骤12、向反应腔室内通入惰性气体，并开启射频源，将惰性气体电离成等离子体，这一步的主要作用是利用离子的导电性，消除硅片表面的残余电荷。同时，也消除静电卡盘表面的残余电荷。
步骤13、通过硅片背面的背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量，判断硅片是否脱附，当背吹He气的泄漏量大于设定值时，判断为硅片完全脱附。当静电卡盘对硅片的吸附力较大时，硅片与静电卡盘之间密封较好，背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量较小；当静电卡盘对硅片的吸附力较小时，硅片与静电卡盘之间密封较差，背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量较大。
现有技术中，一般在硅片正常的加工工艺结束后，背吹He气就停止了，本发明在硅片正常的加工工艺结束后的脱附工艺中，继续通入背吹He气，一方面通过背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量，判断硅片是否脱附；另一方面背吹He气还有利于硅片的脱附。
在进行上述的步骤11之前，首先将摆阀打开，向反应腔室持续通入一定流量的惰性气体。目的是冲走残余的工艺气体和硅片表面的残余反应物以及一些大的颗粒，这个过程一般持续5～10s，再进行步骤11。
在步骤11中，向静电卡盘增加反向电压的大小一般为700～1200V，时间一般为1～5s，这两个数值根据不同的硅片加工工艺而不同，可以根据情况进行调整，以硅片完全脱附的时间最短为原则。
上述的步骤11中，控制硅片背面的背吹He气的压力为硅片正常刻蚀工艺中的压力值，背吹He气的作用是对硅片和静电卡盘进行冷却。
本发明在步骤13中，通过背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量，判断硅片是否脱附，此时，控制背吹He气的压力在2～9Torr，最好是4～6Torr范围内，可以是2、4、5、68、9Torr等优选值，最好是5Torr。而硅片正常刻蚀工艺中的背吹He气的压力值一般为5～15Torr。因此，一般在步骤12中，自开启射频源时起，将背吹He气的压力降为2～9Torr，在这个数值范围内，背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量对硅片脱附的程度最敏感。
刚开始脱附时，背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量F1一般小于1～2sccm，随着脱附的进行，F1越来越大，当F1大于等于设定值时，就可判断硅片完全脱附。
所述的设定值可以用当静电卡盘上没有硅片时，同样压力下背吹He气的流量F2来参照，F2的值一般为6sccm左右，设定值可以为90％F2，当F1≥90％F2时判断为硅片完全脱附；所述的设定值也可以为4～6sccm的一个值，可以是4、5、6sccm等优选值，最好是5sccm。
上述的步骤11、步骤12和步骤13最好是不间断的顺序进行，也可以是同步进行。
在硅片完全脱附之后，最好记录硅片脱附的时间，根据硅片脱附的时间，调节向静电卡盘增加反向电压的大小和时间，使硅片脱附的时间达到最小值，这种调整可以在线调整。在线调整时，可以通过手动记录硅片脱附的时间，调节向静电卡盘增加反向电压的大小和时间。也可以通过计算机自动调节向静电卡盘增加反向电压的大小和时间，使硅片脱附的时间达到最小值。
硅片脱附的时间可以自将背吹He气的压力降为2～9Torr时起，到背吹He气的泄漏流量F1大于等于设定值时至。
本发明通过背吹He气的泄漏流量检测电荷消除是否完全，同时将电荷消除和检测集成在一起以达到提高硅片脱附安全性，以及提高生产率的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种硅片脱附的方法，其特征在于，包括步骤：
A、去掉静电卡盘的正向电压，并向静电卡盘增加反向电压；
B、向反应腔室内通入惰性气体，并开启射频源，将惰性气体电离成等离子体；
C、通过硅片背面的背吹He气从硅片与静电卡盘之间泄漏的流量，判断硅片是否脱附，当背吹He气的泄漏量大于设定值时，判断为硅片完全脱附；
所述的步骤C中，所述的背吹He气的泄漏量的设定值为当静电卡盘上没有硅片时，同样压力下He气流量的90％。
2.根据权利要求1所述的硅片脱附的方法，其特征在于，所述的步骤A之前，首先将摆阀打开，向反应腔室持续通入一定流量的惰性气体。
3.根据权利要求1所述的硅片脱附的方法，其特征在于，所述的步骤A中，向静电卡盘增加反向电压的大小为700～1200V，时间为1～5s。
4.根据权利要求1所述的硅片脱附的方法，其特征在于：
所述的步骤A中，控制硅片背面的背吹He气的压力为硅片正常刻蚀工艺中的压力值；
所述的步骤B和步骤C中，控制硅片背面的背吹He气的压力为2～9Torr。
5.根据权利要求4所述的硅片脱附的方法，其特征在于，所述的步骤B和步骤C中，控制硅片背面的背吹He气的压力为4～6Torr。
6.根据权利要求5所述的硅片脱附的方法，其特征在于，所述的步骤B和步骤C中，控制硅片背面的背吹He气的压力为5Torr。
7.根据权利要求1、4、5或6所述的硅片脱附的方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的背吹He气的泄漏量的设定值为4～6sccm。
8.根据权利要求7所述的硅片脱附的方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的背吹He气的泄漏量的设定值为5sccm。
9.根据权利要求1至6任一项所述的硅片脱附的方法，其特征在于，还包括步骤：
D、根据背吹He气的泄漏流量达到设定值的时间，调节向静电卡盘增加反向电压的大小和时间，使硅片脱附的时间达到最小值。
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