CN103526177B - 一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法 - Google Patents
一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103526177B CN103526177B CN201310461217.8A CN201310461217A CN103526177B CN 103526177 B CN103526177 B CN 103526177B CN 201310461217 A CN201310461217 A CN 201310461217A CN 103526177 B CN103526177 B CN 103526177B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- amorphous carbon
- thickness
- flow
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法，包括在等离子条件下对等离子腔体进行预清洗工艺步骤S1和对等离子腔体沉积环境保护薄膜工艺步骤S2；步骤S2具体包括将含有C2H2、Ar和He的气体通入等离子腔体中，在等离子腔体壁上沉积一层具有第一厚度的无掺氮非晶碳薄膜，以及将含有C2H2和N2的气体通入等离子腔体中，在无掺氮非晶碳薄膜上再生长一层具有第二厚度的掺氮非晶碳薄膜；其中，第二厚度小于第一厚度。因此，本发明避免了晶圆背面铝玷污，以及引起晶圆位置容易偏移的问题。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，更具体地说，涉及一种采用等离子体增强化学气相沉积法(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition,简称PECVD)在非晶碳薄膜沉积工艺中的清洗方法。
背景技术
通常情况下,采用化学气相沉积设备在硅片上沉积薄膜前，需要对腔体进行预清洗，以去除腔体中积累的沉积膜及悬浮在腔体中的微粒。在清洗过程中，首先，需要在腔体中通入清洗气体,例如NF3。气体NF3在等离子体环境中，电离出氟离子并与腔体壁和加热器(Heater)上的沉积膜反应生成含氟气体后，被泵抽走，达到清洁腔体的目的。
对于包括非晶碳薄膜(amorphouscarbonfilm，简称APF)的沉积机台，在等离子体清洗的过程中，还会通入O2，与腔壁上残余的碳膜反应生成CO2，起到清洗腔体的作用。并且，在清洗之后，为了使腔体的氛围接近真实沉积薄膜时的环境，通常需要在腔体中沉积一层环境(Season)保护薄膜，减少微粒(particle)掉落在晶圆(wafer)上的概率。预清洗工艺和环境保护薄膜沉积工艺属于清洗(cleanrecipe)程式中两个主要的步骤。
目前，非晶碳薄膜沉积制程中的环境保护薄膜工艺方法有两种：一种可以采用在环境保护薄膜工艺过程中包括氮气，即掺氮环境保护薄膜工艺(N-dopedseason)。例如，应用材料(AMAT)公司提供的一个清洁手段(BKMcleanrecipe)中，环境保护薄膜工艺(Seasonprocess)中所采用的反应气体包括C2H2、N2和Ar。气体N2的存在能够增加环境保护薄膜的黏附性。
清洗气体NF3在等离子场中产生的氟离子与加热器所用材料AlN发生反应，在加热器表面生成了一层很薄的AlxFyOz薄膜。在腔体清洗后，通入N2和C2H2气体进行环境保护薄膜工艺，在AlxFyOz之上沉积一层非晶硅。但是，气体N2会与AlxFyOz反应，析出AlN，从而导致环境保护薄膜的表面含有铝。当硅片进入机台进行非晶碳薄膜沉积时，硅片背面与环境保护薄膜接触，导致晶圆背面产生超过5e10atom/cm2的铝玷污。
在使用应用材料非晶碳膜(APF)机台沉积APF薄膜时，全X射线反射荧光测试(TXRF)发现了硅片背面金属铝含量严重超出了业界的标准，如下表1所示(业界的标准：铝<1E11A/cm2，其他金属<5E10A/cm2)。
表1
当然，晶圆背面铝玷污可以通过清洗解决，但是，增加相应的清洗设备需要很大的成本，并且存在风险。
第二种环境保护薄膜工艺方法(cleanrecipe)为无掺氮环境保护薄膜工艺方法(Nfreeseason)，其去掉沉积环境保护薄膜工艺中所包含的N2，从而可以避免晶圆背面的Al污染，同时，通过优化工艺参数，可以将非晶碳薄膜沉积过程中的微粒(particle)控制在可接受范围内。
然而，虽然采用无掺氮环境保护薄膜工艺方法可以解决晶圆(wafer)背面的Al污染的问题，但会导致严重的滑片问题，也就是晶圆在机台里出现位置偏移。具体地，请参阅图1，图1为现有技术中采用无掺氮环境保护薄膜工艺的反应腔中反应台的结构示意图。如图1所示，晶圆进入反应腔先被支撑针11(liftpin)顶起，然后，支撑针11下降，使晶圆到达反应台12；而工艺完成之后，使晶圆同样是先被支撑针11顶起，然后支撑针11下降使晶圆落到机械手上。无掺氮环境保护薄膜工艺沉积的非晶碳膜，会沉积到支撑针11的上表面。如果无掺氮环境保护薄膜工艺沉积的非晶碳膜与晶圆背面的摩擦系数太低，可能引起晶圆滑片的问题。
请参阅图2，图2为现有技术中出现晶圆滑片问题时产生误差Rerr数据的示意图；如图所示，误差Rerr的值为晶圆的计算中心位置与晶圆的实际中心位置的差值。
请参阅图3，图3为两种环境保护薄膜工艺条件下12片wafer的Rerr数据的对照示意图。如图3所示，假设在工艺过程中，晶圆所处的实际中心位置与计算中心位置(也就是标准中心位置)的距离成为Rerr,那么，对比图3中两种环境保护薄膜工艺条件下12片晶圆的Rerr数据,可以发现，无掺氮环境保护薄膜工艺方法的Rerr明显更大，且极不稳定，最终引起机台经常发生晶圆位置偏移的报警。
综上所述，上述两种现有技术存在晶圆背面铝玷污,以及引起晶圆位置容易偏移的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非晶碳薄膜沉积工艺中的清洗工艺方法，通过改进非晶碳沉积工艺中的清洁工艺,在清洁步骤中里通过分步形成环境保护薄膜的工艺方法，达到既避免非晶碳沉积工艺中的晶圆背面铝玷污问题，又能保证支撑针顶面与晶圆背面有较高的摩擦系数。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法，包括在等离子条件下对等离子腔体进行预清洗工艺步骤S1和对等离子腔体沉积环境保护薄膜工艺步骤S2；所述环境保护薄膜工艺步骤S2具体包括如下步骤：
步骤S21：将含有C2H2、Ar和He的气体通入所述的等离子腔体中，在所述的等离子腔体壁上沉积一层具有第一厚度的无掺氮非晶碳薄膜；
步骤S22：将含有C2H2和N2的气体通入所述的等离子腔体中，在所述的无掺氮非晶碳薄膜上再生长一层具有第二厚度的掺氮非晶碳薄膜；其中，所述的第二厚度小于第一厚度。
优选地，所述第一厚度的范围为2000A～4000A；所述第二厚度的范围为100A～200A。
优选地，所述第一厚度为3000A；所述第二厚度为150A。
优选地，在所述步骤S21中，采用的工艺条件如下：射频功率为1300～1700W，压力为4.0～5.0torr，气体C2H2的流量为1400～1600sccm，Ar的流量为11000～9000sccm，He的流量为350～450sccm。
优选地，在所述步骤S21中，采用的工艺条件如下：射频功率为1500W，压力为4.50torr，气体C2H2的流量为1500sccm，气体Ar的流量为10000sccm，气体He的流量为400sccm。
优选地，在所述步骤S22中，采用的工艺条件如下：射频功率为1300～1700W，压力为4.0～5.0torr，气体C2H2的流量为1400～1600sccm，N2的流量为7000～9000sccm。
优选地，在所述步骤S22中，采用的工艺条件如下：射频功率为1500W，压力为4.50torr，气体C2H2的流量为1500sccm，气体N2的流量为8000sccm。
优选地，所述步骤S1具体包括如下步骤：
步骤S11：将含有NF3的气体通入所述的等离子腔体中，气体NF3在等离子体环境中，电离出氟离子并与腔体壁和加热器上的沉积膜反应生成被泵抽走的含氟气体；
步骤S12：将含有O2的气体通入所述的等离子腔体中，O2与腔壁上残余的碳膜反应生成被泵抽走的CO2。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法，通过改进非晶碳沉积工艺中的清洗步骤,在清洗步骤上采用两步环境保护膜生长法，先生长一层较厚的无掺氮非晶碳薄膜，以避免非晶碳沉积工艺中的晶圆背面的铝沾污问题，然后，再生长一层掺氮非晶薄膜，以保证支撑针顶面与晶圆背面具有较高的摩擦系数，从而避免了滑片问题。
附图说明
图1为现有技术中采用无掺氮环境保护薄膜工艺的反应腔中反应台的结构示意图
图2为现有技术中出现晶圆滑片问题时产生误差Rerr数据的示意图
图3为现有技术中两种环境保护薄膜(无掺氮和掺氮)工艺条件下12片晶圆的Rerr数据的对照示意图
图4为本发明非晶碳薄膜沉积工艺中的清洗工艺方法流程示意图
图5为采用本发明非晶碳薄膜沉积工艺中的清洗工艺方法与现有技术中两种环境保护薄膜工艺条件下12片晶圆的Rerr数据的对照示意图
具体实施方式
下面结合附图4和5，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
请参阅图4，图4为本发明非晶碳薄膜沉积工艺中的清洗工艺方法流程示意图。如图4所示，本发明实施例中的用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法，包括在等离子条件下对等离子腔体进行预清洗工艺步骤S1和对等离子腔体沉积环境保护薄膜工艺步骤S2。
需要说明的是，在对等离子条件下对等离子腔体进行预清洗工艺步骤S1中，与现有技术对于PECVD非晶碳膜沉积工艺中预清洗工艺方法均可以用。本发明提供的用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法，是通过改进非晶碳沉积工艺中的沉积环境保护薄膜工艺步骤S2。
如图4所示，在本实施例中，步骤S1具体可以包括如下步骤：
步骤S11：将含有NF3的气体通入所述的等离子腔体中，气体NF3在等离子体环境中，电离出氟离子并与腔体壁和加热器上的沉积膜反应生成被泵抽走的含氟气体；
步骤S12：将含有O2的气体通入所述的等离子腔体中，O2与腔壁上残余的碳膜反应生成被泵抽走的CO2。
在完成步骤S1，在本实施例中，步骤S2采用两步环境保护膜生长法，先生长一层较厚的无掺氮非晶碳薄膜，以避免非晶碳沉积工艺中的晶圆背面的铝沾污问题，然后，再生长一层较薄的掺氮非晶薄膜，以保证支撑针顶面与晶圆背面之间具有较高的摩擦系数，从而避免了滑片问题。
也就是说环境保护薄膜结构包括两层，一层为较厚的无掺氮环境保护薄膜，其至少沉积在晶圆(wafer)背面和/或支撑针顶面上；另一层为较薄的掺氮环境保护薄膜，其沉积在无掺氮环境保护薄膜的表面上。
具体地，再请参阅图4，环境保护薄膜工艺步骤S2具体包括如下两个步骤：
步骤S21：将含有C2H2、Ar和He的气体通入所述的等离子腔体中，在等离子腔体壁上沉积一层具有第一厚度的无掺氮非晶碳薄膜。其中，第一厚度的范围为2000A～4000A；较佳地，第一厚度的范围为3000A。
在步骤S21中，可以采用的工艺条件如下：射频功率1300～1700W，压力为4.0～5.0torr，气体C2H2的流量为1400～1600sccm，Ar的流量为11000～9000sccm，He的流量为350～450sccm。
较佳地，在步骤S21中，采用的工艺条件如下：射频功率为1500W，压力为4.50torr，气体C2H2的流量为1500sccm，气体Ar的流量为10000sccm，气体He的流量为400sccm。
步骤S22：将含有C2H2和N2的气体通入等离子腔体中，在无掺氮非晶碳薄膜上再生长一层具有第二厚度的掺氮非晶碳薄膜。
需要说明的是，掺氮非晶碳薄膜的第二厚度小于无掺氮非晶碳薄膜的第一厚度。可选地，第二厚度的范围为100A～200A；在本实施例中，较佳地，第二厚度为150A。
在步骤S22中，采用的工艺条件如下：射频功率为1300～1700W，压力为4.0～5.0torr，气体C2H2的流量为1400～1600sccm，N2的流量为7000～9000sccm。
较佳地，在步骤S22中，采用的工艺条件如下：射频功率为1500W，压力为4.50torr，气体C2H2的流量为1500sccm，气体N2的流量为8000sccm。
请参阅图5，图5为采用本发明非晶碳薄膜沉积工艺中的清洗工艺方法与现有技术中两种环境保护薄膜工艺条件下12片晶圆的Rerr数据的对照示意图。其中，曲线A表示本发明的形成一层较厚的无掺氮环境保护薄膜+一层较薄的掺氮环境保护薄膜的Rerr变化情况；曲线B表示现有技术中一层掺氮环境保护薄膜的Rerr变化情况；曲线A表示本发明的形成一层较厚的无掺氮环境保护薄膜的Rerr变化情况。
从图5中的三条曲线(曲线A、B和C)可以看出，经步骤S21和S22(形成一层较厚的无掺氮环境保护薄膜+一层较薄的掺氮环境保护薄膜)后，形成的曲线A，其晶圆所处的实际中心位置与计算中心位置(也就是标准中心位置)的距离Rerr几乎是同曲线B形状完全相同，相比于曲线C形状有了很多的改进，说明已明显避免了晶圆的滑片问题。
并且，请参阅表2，表2所示为本发明一较佳实施例的晶圆背面的AL含量的检测结果。本实施例中无掺氮环境保护薄膜的厚度为3000A，掺氮环境保护薄膜的厚度为150A，经测试，工艺中晶圆背面Al含量为8.92E10A/cm2，没有超出标准规格。
表2
综上所述，通过图5中Rerr数据的对比，同时参考表2，可以看出，采用本发明提出的用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法，在其工艺过程中，不存在晶圆容易出现的滑片问题，也解决了晶圆背面Al含量超标的问题。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法，其特征在于，包括在等离子条件下对等离子腔体进行预清洗工艺步骤S1和对等离子腔体沉积环境保护薄膜工艺步骤S2；所述环境保护薄膜工艺步骤S2具体包括如下步骤：
步骤S21：将含有C2H2、Ar和He的气体通入所述的等离子腔体中，在所述的等离子腔体壁上沉积一层具有第一厚度的无掺氮非晶碳薄膜；
步骤S22：将含有C2H2和N2的气体通入所述的等离子腔体中，在所述的无掺氮非晶碳薄膜上再生长一层具有第二厚度的掺氮非晶碳薄膜，以形成具有无掺氮+掺氮两层结构的非晶碳薄膜；其中，所述的第二厚度小于第一厚度；所述第一厚度的范围为2000A～4000A；所述第二厚度的范围为100A～200A。
2.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述第一厚度为3000A；所述第二厚度的为150A。
3.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S21中，采用的工艺条件如下：射频功率为1300～1700W，压力4.0～5.0torr，气体C2H2的流量为1400～1600sccm，Ar的流量为11000～9000sccm，He的流量为350～450sccm。
4.如权利要求3所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S21中，采用的工艺条件如下：射频功率为1500W，压力4.50torr，气体C2H2的流量为1500sccm，气体Ar的流量为10000sccm，气体He的流量为400sccm。
5.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S22中，采用的工艺条件如下：射频功率为1300～1700W，压力为4.0～5.0torr，气体C2H2的流量为1400～1600sccm，N2的流量为7000～9000sccm。
6.如权利要求5所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S22中，采用的工艺条件如下：射频功率为1500W，压力为4.50torr，气体C2H2的流量为1500sccm，气体N2的流量为8000sccm。
7.如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括如下步骤：
步骤S11：将含有NF3的气体通入所述的等离子腔体中，气体NF3在等离子体环境中，电离出氟离子并与腔体壁和加热器上的沉积膜反应生成被泵抽走的含氟气体；
步骤S12：将含有O2的气体通入所述的等离子腔体中，O2与腔壁上残余的碳膜反应生成被泵抽走的CO2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310461217.8A CN103526177B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310461217.8A CN103526177B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103526177A CN103526177A (zh) | 2014-01-22 |
| CN103526177B true CN103526177B (zh) | 2015-12-23 |
Family
ID=49928515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310461217.8A Active CN103526177B (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103526177B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10192717B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-01-29 | Applied Materials, Inc. | Conditioning remote plasma source for enhanced performance having repeatable etch and deposition rates |
| US9548188B2 (en) | 2014-07-30 | 2017-01-17 | Lam Research Corporation | Method of conditioning vacuum chamber of semiconductor substrate processing apparatus |
| US9928994B2 (en) * | 2015-02-03 | 2018-03-27 | Lam Research Corporation | Methods for decreasing carbon-hydrogen content of amorphous carbon hardmask films |
| CN111826632A (zh) * | 2019-04-22 | 2020-10-27 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 一种非晶硅薄膜的沉积方法及沉积设备 |
| CN115506013B (zh) * | 2022-08-30 | 2024-05-03 | 中晟鲲鹏光电半导体有限公司 | 一种SiC晶片的外延生产工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5843838A (en) * | 1995-12-27 | 1998-12-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Modified clean recipe to suppress formation of BPSG bubble |
| CN103219227A (zh) * | 2013-04-09 | 2013-07-24 | 上海华力微电子有限公司 | 等离子体清洗方法 |
| CN103219226A (zh) * | 2013-04-09 | 2013-07-24 | 上海华力微电子有限公司 | 降低在沉积非晶碳膜时晶圆背面金属污染的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7288284B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-10-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Post-cleaning chamber seasoning method |
-
2013
- 2013-09-30 CN CN201310461217.8A patent/CN103526177B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5843838A (en) * | 1995-12-27 | 1998-12-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Modified clean recipe to suppress formation of BPSG bubble |
| CN103219227A (zh) * | 2013-04-09 | 2013-07-24 | 上海华力微电子有限公司 | 等离子体清洗方法 |
| CN103219226A (zh) * | 2013-04-09 | 2013-07-24 | 上海华力微电子有限公司 | 降低在沉积非晶碳膜时晶圆背面金属污染的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103526177A (zh) | 2014-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103526177B (zh) | 一种用于非晶碳沉积工艺中的清洗方法 | |
| JP4476232B2 (ja) | 成膜装置のシーズニング方法 | |
| CN100459032C (zh) | 减少反应室颗粒的工艺方法 | |
| KR101363440B1 (ko) | 클리닝 가스 및 퇴적물의 제거 방법 | |
| JP2007531304A5 (zh) | ||
| US20190272980A1 (en) | Plasma etching apparatus | |
| CN103219226B (zh) | 降低在沉积非晶碳膜时晶圆背面金属污染的方法 | |
| CN103219227A (zh) | 等离子体清洗方法 | |
| CN105386002B (zh) | 一种非晶碳薄膜材料的低温制备方法 | |
| CN113481487A (zh) | 一种太阳能电池片及其背面pecvd法和应用 | |
| US8747998B2 (en) | Coated article and method for making the same | |
| CN111490126A (zh) | 一种载板的清洗方法 | |
| JP4037154B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| KR20160062370A (ko) | 반도체 소자의 제조방법 | |
| CN113755816B (zh) | 用于改善反应腔粉尘的预镀膜方法及所形成的预镀膜 | |
| CN103556127A (zh) | 一种气相沉积成膜设备的清洗方法 | |
| CN106929822A (zh) | 一种薄膜沉积方法 | |
| CN111900234A (zh) | 非晶硅转印靶材及其制备方法 | |
| CN102832119A (zh) | 低温二氧化硅薄膜的形成方法 | |
| AU2004314625B2 (en) | Production method for silicon solar cells comprising microcrystalline-silicon layers | |
| CN101451235A (zh) | 一种改善低压化学气相沉积设备中粒子污染的方法 | |
| CN102820220A (zh) | 低温二氧化硅薄膜的形成方法 | |
| WO2005019497B1 (en) | Methods of reducing plasma-induced damage for advanced plasma cvd dielectrics | |
| TWI847191B (zh) | 用於改善反應腔粉塵的預鍍膜方法及所形成的預鍍膜 | |
| KR20040006481A (ko) | 식각 및 증착장비의 항상성 개선방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |