CN102768971A

CN102768971A - 一种消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台

Info

Publication number: CN102768971A
Application number: CN2012102282713A
Authority: CN
Inventors: 杨渝书; 李程; 陈玉文
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明提供一种消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台，包括刻蚀机台本体，所述刻蚀机台本体中还设有烘烤腔和冷却腔，刻蚀机台内传送系统将经过刻蚀后的硅片离开真空环境后被送入所述烘烤腔中进行高温烘烤，完成高温烘烤后送入所述冷却腔中冷却。本发明提供的刻蚀机台大大减少硅片上由于反应硅片体残留而发生晶体状凝结缺陷的可能性，避免其对后续工艺的影响，并减少残留硅片体和化合物在前端开启式晶圆传送盒中的沉积，避免它们通过前端开启式晶圆传送盒对硅片的二次污染，从而避免芯片良率的降低。

Description

一种消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台。

背景技术

刻蚀工艺是芯片制造中形成图形图案的关键工艺，一般是使用含卤素元素（氟、氯、溴）的气体或化合物在射频电压的作用下生成的等离子体对硅片表面进行刻蚀以形成需要的图案。所以，刻蚀结束后会有卤素元素的气体或化合物残留于硅片表面，这些残留的卤素气体及其化合物在大气中水汽的作用下，会发生凝结反应，在硅片表面形成晶体状凝结缺陷（Condensation Defect），这种缺陷一般像水滴状，不规则的分布在硅片表面。

由于这种晶体状凝结缺陷会对后续的工艺形成一层阻挡层，使后续工艺失效而影响芯片良率，所以在实际芯片生产中要竭力避免这种缺陷的出现。

晶体状凝结缺陷性质并不稳定，有时会随着时间延长而自然消失。它们一般溶于水，所以，绝大部分能在刻蚀后的湿法清洗过程中去除，从而避免对后续工艺的影响，这也是刻蚀工艺中避免晶体状凝结缺陷影响的常用方法。晶体状凝结缺陷在大部分情况下有随时间增多的现象。所以控制刻蚀工艺与下一步工艺的排队时间（Queue Time），也是防止其恶化影响的通用手段，如130nm的栅极刻蚀分为氧化硅硬掩膜刻蚀和多晶硅栅极刻蚀两个步骤，分别在两种机台上完成，期间没有湿法清洗的工艺步骤，所以通过控制排队时间来避免晶体状凝结缺陷对第二道多晶硅栅极刻蚀的影响。

但是这些控制晶体状凝结缺陷的方法有一个问题，它们不能消除卤素元素气体或化合物在前端开启式晶圆传送盒（Front Opening Unified Pod，FOUP）中的沉积，即这些方法都是在硅片传回前端开启式晶圆传送盒后再进行下一步的硅片湿法清洗或排队时间控制，会造成硅片上的卤素气体或化合物的缓慢挥发沉积在前端开启式晶圆传送盒内，从而缓慢的恶化前端开启式晶圆传送盒内环境，虽然前端开启式晶圆传送盒有定期清洗（3~6个月），但同一个前端开启式晶圆传送盒在一个使用周期内仍会积累相当的残留气体或化合物对硅片产生影响，而且这种前端开启式晶圆传送盒的清洗也不是能清洗掉所有的残留气体和化合物（清洗对氯的化合物比较有效，但氟的化合物就比较难以清除），这就使得硅片还是容易受到污染，生长出晶体状凝结缺陷。这种影响随着前端开启式晶圆传送盒使用年限增加而更加恶化。如在芯片制造中，焊垫刻蚀（Pad Etch）使用含氟气体，氟长期聚集在前端开启式晶圆传送盒中，会在铝焊垫上生成晶体状缺陷，从而影响引线焊接质量，影响芯片的性能。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足之处，提供一种能消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台，硅片经过刻蚀后在其表面不会残留晶体状凝结缺陷，避免对硅片的二次污染，提高芯片良率。

为了实现上述目的，本发明提供一种消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台，包括刻蚀机台本体，所述刻蚀机台本体中还设有烘烤腔和冷却腔，刻蚀机台内传送系统将经过刻蚀后的硅片离开真空环境后被送入所述烘烤腔中进行高温烘烤，完成高温烘烤后送入所述冷却腔中冷却。

本发明提供一优选实施例中，其中所述烘烤腔中设有圆形加热板，所述加热板中埋有金属电热丝，所述加热板上设有三个顶针，用于硅片的顶起和放下。进一步优选为，所述加热板为铝合金材料。进一步优选为，所述电热丝呈同心圆排列。

本发明提供一优选实施例中，其中所述冷却腔内设有两排冷却架，所述冷却架为中空式结构。进一步优选为，所述冷却架为铝合金材料。

本发明提供的蚀机台利用晶体状凝结缺陷遇热易挥发的特性，通过在刻蚀机台中增加一个烘烤腔和冷却腔的设计，用以完成对已刻蚀硅片的高温烘烤和常温冷却，使硅片表面附着的一些卤素元素气体及其凝结晶体气化、挥发，从而大大减少硅片上由于反应气体残留而发生晶体状凝结缺陷的可能性，避免其对后续工艺的影响，并减少残留气体和化合物在前端开启式晶圆传送盒中的沉积，避免它们通过前端开启式晶圆传送盒对硅片产生二次污染，从而避免芯片良率的降低。

附图说明

图1是本发明提供的刻蚀机台的俯视图。

图2是图1中烘烤腔的放大主视图。

图3是图1中冷却腔的放大注视图。

具体实施方式

本发明提供一种可消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台，使用这种新的刻蚀机台设计和刻蚀作业流程，能大大减少刻蚀的卤素气体及其生成物在硅片上的残留，从而避免其晶体状凝结所形成的缺陷对后续工艺的影响，同时，避免硅片上的卤素元素残留沉积到前端开启式晶圆传送盒中，再对硅片进行二次污染，从而避免了芯片良率的降低

以下通过实施例对本发明提供的刻蚀机台作进一步详细说明，以便更好理解本发明创造的内容，但实施例的内容并不限制本发明创造的保护范围。

如图1所示，在传统刻蚀机台的大气环境装载传送系统中，增加烘烤腔15和冷却腔14，并在刻蚀作业流程中增加硅片烘烤和冷却的步骤。烘烤腔15采用电热丝加热板的方式对刻蚀后硅片进行均匀加热，冷却腔14使用静置冷却的方式对烘烤工艺后的硅片进行冷却，这两步工艺增加在硅片刻蚀完成后，传回前端开启式晶圆传送盒11的过程中。图1中黑色框内为大气环境下的装载传送系统，其中12为传送手臂，13为位置校正器，21为传送腔、22为真空进片腔，23、24、25、26为刻蚀反应腔。

如图2和图3所示，烘烤腔15中设有一呈圆形铝合金制加热板152，其形状比硅片稍大，加热板152中埋有金属电热丝153，电热丝153呈同心圆排列。在加热板152上有三个顶针，用于在硅片传送时顶起和放下硅片。冷却腔14内有两排铝合金制中空式结构冷却架142，可同时对两片硅片进行静置冷却。

当对浅沟道隔离（STI）刻蚀时，烘烤腔内的加热温度设定在110℃，加热时间为1分钟，冷却腔冷却时间为2分钟。硅片完成刻蚀工艺后，从刻蚀腔回到真空进片腔，然后通过大气环境装载传送系统中的传送手臂12把硅片送入烘烤腔15中，进行烘烤加热。一分钟后硅片送入冷却腔14进行静置冷却，然后传回前端开启式晶圆传送盒11流程结束。该流程兼顾了小时单位时间产出（WPH：wafer out per hour）的要求，一般刻蚀腔作业时间为8~10分钟，考虑到最多有4个刻蚀反应腔23、24、25、26参加作业，所以烘烤和冷却作业在流程中共用时2分钟（冷却腔有两个），不会影响整个刻蚀机台的使用效率。本机台还可以针对不同的刻蚀工艺进行时间上的调整，以保证单位时间产出不受影响。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种消除晶体状凝结缺陷的刻蚀机台，包括刻蚀机台本体，其特征在于，所述刻蚀机台本体中还设有烘烤腔和冷却腔，刻蚀机台内传送系统将经过刻蚀后的硅片离开真空环境后被送入所述烘烤腔中进行高温烘烤，完成高温烘烤后送入所述冷却腔中冷却。

2.根据权利要求1所述的刻蚀机台，其特征在于，所述烘烤腔中设有圆形加热板，所述加热板中埋有金属电热丝，所述加热板上设有三个顶针，用于硅片的顶起和放下。

3.根据权利要求2所述的刻蚀机台，其特征在于，所述加热板为铝合金材料。

4.根据权利要求2所述的刻蚀机台，其特征在于，所述电热丝呈同心圆排列。

5.根据权利要求1所述的刻蚀机台，其特征在于，所述冷却腔内设有两排冷却架，所述冷却架为中空式结构。

6.根据权利要求1所述的刻蚀机台，其特征在于，所述冷却架为铝合金材料。