CN102254811A - 减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法在主刻蚀过程中和过刻蚀过程中调节主要刻蚀气体通入到晶圆中心的气流量与通入到晶圆边缘的气流量的比率，使通入到晶圆中心的气流量大于通入到晶圆边缘的气流量，同时主刻蚀过程中及过刻蚀过程中通入的微调气体也同时通入到晶圆的中心部分，从而使得晶圆中心部分的得到充分的刻蚀，同时也保证了整个晶圆得到均匀的刻蚀，明显减少了经过主刻蚀及过刻蚀后晶圆图形上的刻蚀残留物，提高了晶圆进行下一工艺时的对准精度，提高了晶圆的成品率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件刻蚀工艺领域，特别涉及一种减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法。
背景技术
在芯片制造的过程中，要形成各种各样的工艺层(薄膜)，包括POLY、SiO2、Si3N4、Al、光刻胶膜等。不同工艺层各具不同的光学特性，晶圆标记的原始信号将会产生很大变化。若不同层次的标记信号差异太大，势必造成某些光刻层次的对准操作困难，对准精度下降。同时，如果对准标记所在工艺层或者覆盖在对准标记上的工艺层或对准标记下的工艺层过于粗糙，就会造成对准标记周围区域都会产生与正确对准信号相似的干扰信号，影响到光刻对准。而半导体器件层刻蚀过后，通常会在晶圆表面留下残留物。刻蚀的残留物通常覆盖在被刻蚀图形的侧壁和底部，影响对准标记的对准精度，同时也会成为下一工艺过程的污染源，因而必须将其去除。
为去除刻蚀残留物，现有技术通常在进行了主刻蚀之后还进行过刻蚀。在半导体器件氧化层的刻蚀过程中，主刻蚀过程首先将表面覆盖有氧化层的待刻蚀晶圆放入反应腔内，然后同时向晶圆的中心和边缘位置通入刻蚀气体，其中，刻蚀气体还分为主要刻蚀气体和微调气体。通入刻蚀反应腔内的主要刻蚀气体通常是到达晶圆边缘的气流大于到达晶圆中心的气流；通入刻蚀反应腔内的微调气体主要通向晶圆的边缘部分，用于调节刻蚀图形尺寸。为了消除主刻蚀过后残留在刻蚀图形上的残留物，还需执行过刻蚀步骤，在过刻蚀过程中通过调节到达晶圆中心与边缘的主要刻蚀气流的比率，使得到达晶圆中心的气流量与到达晶圆边缘的气流量相等，而同时通入刻蚀反应腔内调节刻蚀图形尺寸的微调气体则依然通向晶圆的边缘部分。然而，上述的氧化层刻蚀工艺结束后，晶圆中间部分的刻蚀图形上仍会留下较多残留物，影响下一工艺的光刻对准，其原因主要在于晶圆表面所接触到的刻蚀气流不均匀。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，以解决在氧化层刻蚀过后图形侧壁及底部的残留物影响对准标记对准精度的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，包括主刻蚀和过刻蚀，其特征在于：所述主刻蚀过程中通入到晶圆中心部分的主要刻蚀气体的流量大于等于通入到晶圆边缘部分的主要刻蚀气体的流量。
可选的，所述过刻蚀过程中通入到晶圆中心部分的主要刻蚀气体的流量大于等于通入到晶圆边缘部分的主要刻蚀气体的流量。
可选的，所述主刻蚀时，主要刻蚀气体通入晶圆中心部分的流量与通入晶圆边缘部分的流量之比为1-4。
可选的，所述过刻蚀时，主要刻蚀气体通入晶圆中心部分的流量与通入晶圆边缘部分的流量之比为1-4。
可选的，所述主刻蚀时，通入主要刻蚀气体的同时还通入微调气体，所述微调气体通入到晶圆的中心部分。
可选的，所述过刻蚀时，通入主要刻蚀气体的同时还通入微调气体，所述微调气体通入到晶圆的中心部分。
可选的，所述主刻蚀及过刻蚀的主要刻蚀气体包括Ar、C4F6、O2。
可选的，所述Ar的流量为0-1000sccm，所述C4F6的流量为0-100sccm，所述O2的流量为27-36sccm。
可选的，所述主刻蚀时的微调气体可为C4F6、CH2F2及O2的任意组合或其中任一种。
可选的，所述过刻蚀时的微调气体可为C4F6、CH2F2及O2的任意组合或其中任一种。
可选的，所述主刻蚀时的微调气体流量为0-10sccm。
可选的，所述过刻蚀时的微调气体流量为0-10sccm。
可选的，所述主刻蚀时，偏置电压为1000-1500w，解离电压为200-500w，刻蚀反应腔的压力为10-500mt，工艺时间为70-80s。
可选的，所述过刻蚀时，偏置电压为1000-1500w，解离电压为200-500w，刻蚀反应腔的压力为10-500mt，工艺时间为60-70s。
本发明提供的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法在主刻蚀过程中和过刻蚀过程中调节主要刻蚀气体通入到晶圆中心的气流量与通入到晶圆边缘的气流量的比率，使通入到晶圆中心的气流量大于等于通入到晶圆边缘的气流量，同时主刻蚀过程中及过刻蚀过程中通入的微调气体也同时通入到晶圆的中心部分，从而使得晶圆中心部分得到充分的刻蚀，同时也保证了整个晶圆得到均匀的刻蚀，明显减少了经过主刻蚀及过刻蚀后晶圆图形上的刻蚀残留物，提高了晶圆进行下一工艺时的对准精度，提高了晶圆的成品率和可靠性。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法可广泛应用于多种不同芯片的氧化层刻蚀，并且可以利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。
作为本发明方法的一种实施例，晶圆被置入刻蚀反应器中完成氧化层的主刻蚀和过刻蚀。
主刻蚀时，主要刻蚀气体进入刻蚀反应器的气体流量控制装置，主要刻蚀气体通过气体流量控制装置后分流通入刻蚀反应腔，一部分通过管道通入到晶圆的中心部分，另一部分则通过另一管道通入到晶圆边缘部分。气体流量控制装置控制通入到晶圆中心部分和边缘部分的主要刻蚀气体的不同的流量，本发明方法中，为了使晶圆中心部分得到充分的刻蚀，通入晶圆中心部分的主要刻蚀气体流量大于等于通入晶圆边缘部分的主要刻蚀气体流量，使得晶圆中心部分得到充分的刻蚀，同时通过控制通入晶圆中心部分气流与通入晶圆边缘部分气流的比率使得晶圆整个表面得到均匀的刻蚀，刻蚀过后晶圆表面所有图形的残留物减少。
主刻蚀时，为更好的控制刻蚀图形的尺寸，在向刻蚀反应器通入主要刻蚀气体的同时还通入微调气体，将微调气体通过管道通入晶圆的中心部分，从而使微调气体由晶圆中心流向晶圆边缘，使得晶圆中心得到充分刻蚀的同时晶圆边缘也得到均匀的刻蚀。
过刻蚀时，如上述主刻蚀时一样，主要刻蚀气体通过气体流量控制装置后分流进入刻蚀反应腔，气体流量控制装置控制通入晶圆中心部分及边缘部分的主要刻蚀气体的不同的流量，为了使晶圆中心部分的图形得到充分的刻蚀，过刻蚀过程中同样使通入晶圆中心部分的主要刻蚀气体流量大于等于通入晶圆边缘部分的主要刻蚀气体的流量，同时通过控制通入晶圆中心部分气流与通入晶圆边缘部分气流的比率使得晶圆整个表面的图形得到均匀的过刻蚀，使得过刻蚀后晶圆表面所有图形不再有残留物。
过刻蚀时，同样在向刻蚀反应器通入主要刻蚀气体的同时还通入微调气体，同样将微调气体通入晶圆的中心部分，从而使微调气体由晶圆中心流向晶圆边缘，使得晶圆中心的图形得到充分过刻蚀的同时晶圆边缘的图形也得到均匀的过刻蚀。
作为本发明方法的一种实施例，主刻蚀过程中及过刻蚀过程中的主要刻蚀气体相同，包括Ar、C4F6、O2，Ar的流量为0-1000sccm，C4F6的流量为0-100sccm，所述O2的流量为27-36sccm。主刻蚀过程中及过刻蚀过程中的主要刻蚀气体通入晶圆中心部分的流量与通入晶圆边缘部分的流量之比均为1-4，优选比率为1、1.2及2.6。主刻蚀过程中及过刻蚀过程中的微调气体也同样相同，为C4F6、CH2F2及O2的任意组合或其中任一种，微调气体的气体流量为0-10sccm。
作为本发明方法的一种实施例，主刻蚀过程及过刻蚀过程中，刻蚀反应器的偏置电压为1000-1500w，解离电压为200-500w，刻蚀反应腔的压力为10-500mt，主刻蚀工艺时间为70-80s，过刻蚀工艺时间为60-70s。
采用本发明方法使得晶圆氧化层的中心部分得到充分的刻蚀，同时也保证了整个晶圆氧化层得到均匀的刻蚀，明显减少了经过主刻蚀及过刻蚀后晶圆图形上的刻蚀残留物，提高了晶圆进行下一工艺时的对准精度，提高了晶圆的成品率和可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，包括主刻蚀和过刻蚀，其特征在于：所述主刻蚀过程中通入到晶圆中心部分的主要刻蚀气体的流量大于等于通入到晶圆边缘部分的主要刻蚀气体的流量。
2.如权利要求1所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述过刻蚀过程中通入到晶圆中心部分的主要刻蚀气体的流量大于等于通入到晶圆边缘部分的主要刻蚀气体的流量。
3.如权利要求1所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述主刻蚀时，主要刻蚀气体通入晶圆中心部分的流量与通入晶圆边缘部分的流量之比为1-4。
4.如权利要求2或3所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述过刻蚀时，主要刻蚀气体通入晶圆中心部分的流量与通入晶圆边缘部分的流量之比为1-4。
5.如权利要求1或2所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述主刻蚀时，通入主要刻蚀气体的同时还通入微调气体，所述微调气体通入到晶圆的中心部分。
6.如权利要求5所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述过刻蚀时，通入主要刻蚀气体的同时还通入微调气体，所述微调气体通入到晶圆的中心部分。
7.如权利要求1或2所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述主要刻蚀气体包括Ar、C4F6、O2。
8.如权利要求7所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述Ar的流量为0-1000sccm，所述C4F6的流量为0-100sccm，所述O2的流量为27-36sccm。
9.如权利要求5所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述主刻蚀时的微调气体可为C4F6、CH2F2及O2的任意组合或其中任一种。
10.如权利要求6所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述过刻蚀时的微调气体可为C4F6、CH2F2及O2的任意组合或其中任一种。
11.如权利要求5所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述微调气体的气体流量为0-10sccm。
12.如权利要求6所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述微调气体的气体流量为0-10sccm。
13.如权利要求1所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述主刻蚀时，偏置电压为1000-1500w，解离电压为200-500w，刻蚀反应腔的压力为10-500mt，工艺时间为70-80s。
14.如权利要求2所述的减少刻蚀残留物的晶圆氧化层刻蚀方法，其特征在于，所述过刻蚀时，偏置电压为1000-1500w，解离电压为200-500w，刻蚀反应腔的压力为10-500mt，工艺时间为60-70s。
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