CN104347391B - 一种深沟槽刻蚀设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种深沟槽刻蚀设备及其方法,其包括提供一种遮挡盘,其中心形成圆形开口,在遮挡盘的圆形开口区域贴上抗等离子体贴纸;对抗等离子体贴纸进行剪裁,使抗等离子体贴纸形成与遮挡盘的圆形开口同心的但比遮挡盘的圆形开口直径小的圆形开口,抗等离子体贴纸突出遮挡盘圆形开口的部分遮蔽遮挡盘的部分圆形开口;将该贴有抗等离子体贴纸的遮挡盘置于晶圆的正上方,使晶圆自遮挡盘的圆形开口露出;对晶圆进行深槽刻蚀。本发明的方法能较好的解决静电夹盘设备深槽刻蚀工艺中晶圆表面边缘掉硅屑的问题,保证深沟槽刻蚀工艺过程中静电夹盘表面的干净;保证良好的设备状态,保证各种特殊工艺稳定开发。

Description

一种深沟槽刻蚀设备及其方法
【技术领域】
本发明是关于半导体制程领域,特别是关于一种半导体晶圆的深沟槽刻蚀设备及其方法。
【背景技术】
目前特殊工艺中用到的DSIE(深槽SI腐蚀工艺)工艺时间长、刻蚀深度深(深度可达400um或以上)。由于涂胶工艺的特点限制,导致用于DSIE工艺的晶圆在进行涂胶工艺时,不仅晶圆边缘出现点状的缺胶现象,晶圆侧壁也无法被光刻胶覆盖。
这样的晶圆在进行DSIE工艺的过程时,缺胶的位置及周围区域会随着刻蚀时间的增加逐渐被刻蚀,晶圆侧壁也会受到反溅的plasma(等离子体)作用逐渐被刻蚀,以上两种本来不应该被刻蚀的区域被刻蚀直接导致晶圆边缘区域随着刻蚀时间和刻蚀深度的增加出现很多细小的SI屑,这种SI屑在DSIE工艺过程中或者工艺结束后的取片过程中掉到用于吸住晶圆的静电夹盘(E-CHUCK)上,导致后续作业晶圆被放置E-CHUCK上作业时出现轻微的晶圆整体不平整,这种不平整不会触发设备的报警系统,随着刻蚀时间的增加,晶圆各部分受热等方面发生差异,出现晶圆表面糊胶、缺胶的现象,直接导致晶圆报废、影响设备E-CHUCK寿命。
以上出现的问题成为某些具有DSIE工艺产品量产的瓶颈,因为以上问题如果得不到有效的解决,DSIE工艺的稳定性和晶圆内的均匀性将得不到保障。为克服前述缺陷,现有的技术有采用夹钳(CLAMP)结构替代静电夹盘结构,但采用CLAMP结构也存在如下缺陷:
1、采用CLAMP结构代替E-CHUCK结构改变的设备工艺体系,在保证晶圆边缘不接触plasma作用时也放弃了E-CHUCK设备本身均匀性好、晶圆表面利用率高等优点;
2、使用CLAMP设备进行DISE工艺容易出现工艺结束后晶圆和CLAMP黏住的问题,这种黏片不仅会使设备开腔取片频率增加降低设备产能,也会经常出现处理不当导致的碎片问题。
3、使用CLAMP设备对前期的光刻涂胶后浸边(除去晶圆边缘的光刻胶)工艺要求高,并且无法保证晶圆在DSIE工艺过程中不会黏片。
4、使用CLAMP设备作业DSIE工艺均匀性较差,并且晶圆利用率较低。
因此,有必要对现有的技术进行改进,以克服现有技术的缺陷。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种深槽刻蚀方法。
本发明的另一目的在于提供一种深槽刻蚀设备。
为达成前述目的,本发明一种深沟槽刻蚀的方法,其包括:
步骤一:提供一种遮挡盘,其中心形成圆形开口;
步骤二:在遮挡盘的圆形开口区域贴上抗等离子体贴纸;
步骤三:对抗等离子体贴纸进行剪裁,使抗等离子体贴纸形成与遮挡盘的圆形开口同心的但比遮挡盘的圆形开口直径小的圆形开口,抗等离子体贴纸突出遮挡盘圆形开口的部分遮蔽遮挡盘的部分圆形开口;
步骤四:将该贴有抗等离子体贴纸的遮挡盘置于晶圆的正上方,使晶圆自遮挡盘的圆形开口露出;
步骤五:对晶圆进行深槽刻蚀。
根据本发明的一个实施例,所述遮挡盘为静电夹盘刻蚀设备腔体中自带的环形结构。
根据本发明的一个实施例,所述遮挡盘为额外独立设置的环形结构。
根据本发明的一个实施例,所述步骤二与步骤三的顺序可调换,可以先对抗等离子体贴纸预先裁剪之后,再将裁剪后的抗等离子体贴纸贴在遮挡盘上。
根据本发明的一个实施例,所述抗等离子体贴纸突出遮挡盘中心圆形开口部分的宽度为3毫米。
为达成前述另一目的,本发明一种深沟槽刻蚀设备,其包括:放置晶圆的静电夹盘、遮挡等离子体的遮挡盘,其中遮挡盘的中心形成圆形开口,在遮挡盘的圆形开口粘贴有抗等离子体贴纸,其中贴纸的中心形成与遮挡盘的圆形开口同心但直径比遮挡盘的圆形开口直径小的圆形开口,刻蚀时该遮挡盘置于晶圆上方,使晶圆表面自遮挡盘中心开口露出,遮挡晶圆周围的其他区域不被等离子体刻蚀。
根据本发明的一个实施例,所述遮挡盘为静电夹盘刻蚀设备腔体中自带的环形结构。
根据本发明的一个实施例,所述遮挡盘为额外独立设置的环形结构。
根据本发明的一个实施例,所述抗等离子体贴纸突出遮挡盘中心圆形开口部分的宽度为3毫米。
本发明的刻蚀设备及方法通过在遮挡盘上粘贴抗等离子体贴纸对晶圆的边缘及侧壁进行保护,能较好的解决E-CHUCK设备DSIE工艺中晶圆表面边缘掉SI屑的问题,保证DISE工艺过程中E-CHUCK表面的干净;通过保证E-CHUCK表面的干净度提高晶圆DISE工艺的均匀性;保证设备DSIE工艺过程中的稳定性,减少设备洗腔、开腔的频次从而增减设备产能,降低生产成本;能够解决DSIE工艺的瓶颈稳定,保证特殊产品的产量;能够保证良好的设备状态,保证各种特殊工艺稳定开发。
【附图说明】
图1是本发明的方法的刻蚀系统的结构示意图;
图2是本发明的深沟槽刻蚀方法中用到的遮挡盘的示意图;
图3是本发明的深沟槽刻蚀方法中遮挡盘粘贴抗等离子体贴纸后的示意图;
图4是本发明的方法的流程图。
【具体实施方式】
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
请参阅图1所示,其显示本发明的一个实施例的深沟槽刻蚀系统的结构示意图。在该实施例中,本发明是针对为实现某些特殊的功能,在特殊工艺中以薄片作为衬底片、PR(光刻胶)作为掩蔽层进行深沟槽刻蚀(DSIE),在薄片上实现图形的转移的刻蚀工艺。其中该深沟槽刻蚀工艺使用的是静电夹盘(E-CHUCK)刻蚀设备,如图1中所示,刻蚀气体从腔体的上端进入刻蚀腔体,形成等离子体对晶圆1进行刻蚀,其中晶圆1是置于刻蚀腔体的静电夹盘2上,在使用静电夹盘2进行晶圆刻蚀时,通常在刻蚀设备的上方会有一个圆环形的遮挡盘3。如图2所示,该圆环形的遮挡盘3中心形成一个圆形开口31,其中该圆形开口31的直径与晶圆1的直径相当,在对晶圆进行刻蚀时,遮挡盘3放置于晶圆1的正上方,晶圆1的表面自遮挡盘3的中心开口31露出,这样进行刻蚀时,遮挡盘3能够遮挡住晶圆1以外的区域的等离子体,保证只对晶圆1进行刻蚀。
如前述所述,现有的使用静电夹盘的刻蚀设备,晶圆边缘和侧壁无法被光刻胶覆盖,这样的晶圆在进行DSIE工艺的过程时,缺胶的位置及周围区域会随着刻蚀时间的增加逐渐被刻蚀,晶圆侧壁也会受到反溅的plasma(等离子体)作用逐渐被刻蚀,而会产生许多硅屑,这些硅屑掉落在静电夹盘上,会导致晶圆被放置在静电夹盘上作业时出现轻微的晶圆整体不平整。
如图3所示,本发明的方法为在图2所示的遮挡盘3的中心圆形开口31区域贴上抗等离子体贴纸4,其中在该实施例中贴纸4的中心被裁剪成与前述遮挡盘3中心的圆形开口31同心的,但直径比遮挡盘中心圆形开口31直径小的圆形开口41,因为该贴纸4的圆形开口41的直径比遮挡盘3的中心圆形开口31直径小,因此抗等离子体贴纸4会向内突出遮挡盘3的中心圆形开口,抗等离子体贴纸4突出的部分会遮蔽遮挡盘3的部分中心圆形开口31,其中在该实施例中所述抗等离子体贴纸突出遮挡盘中心圆形开口部分的宽度为3毫米。在进行蚀刻时,该贴有抗等离子体贴纸4的遮挡盘3的中心圆形开口31由于被贴纸4遮挡,直径变小,这样刻蚀晶圆时,只能刻蚀到从遮挡盘内环露出的晶圆的正面,能够保护晶圆的边缘及侧壁不被刻蚀,这样就不会出现晶圆的边缘及侧壁被刻蚀而产生硅屑掉落到静电夹盘上的情形。
在前述实施例中,所述遮挡盘是静电夹盘刻蚀设备自带的圆环形遮挡盘,在其他实施例中也可以使用额外设置的独立的圆环形遮挡盘,而且该遮挡盘的四周也可以不是圆形,而是方形或其他形状。只要中心留出供晶圆刻蚀的圆形开口,四周能够遮挡晶圆以外的其它区域不被刻蚀即可。
请参阅图4所示,其显示本发明的深沟槽刻蚀方法的流程图。如图4所示,本发明的深沟槽刻蚀方法包括如下步骤:
步骤S1:提供一种遮挡盘,其中心形成圆形开口;其中该遮挡盘可以是静电夹盘刻蚀设备腔体中自带的环形结构。也可以是额外独立设置的环形结构。而且该遮挡盘的四周也可以不是圆形,而是方形或其他形状。只要中心留出供晶圆刻蚀的圆形开口,四周能够遮挡晶圆以外的其它区域不被刻蚀即可。
步骤S2:在遮挡盘的圆形开口区域贴上抗等离子体贴纸;
步骤S3:对抗等离子体贴纸进行剪裁,使抗等离子体贴纸形成与遮挡盘的圆形开口同心的但比遮挡盘的圆形开口直径小的圆形开口,抗等离子体贴纸突出遮挡盘圆形开口的部分遮蔽遮挡盘的部分圆形开口;在该实施例中所述抗等离子体贴纸突出遮挡盘中心圆形开口部分的宽度为3毫米。
在其他实施例中,其中前述步骤S2与步骤S3的顺序可调换,可以先对抗等离子体贴纸预先裁剪之后,再将裁剪后的抗等离子体贴纸贴在遮挡盘上。
步骤S4:将该贴有抗等离子体贴纸的遮挡盘置于晶圆的正上方,使晶圆自遮挡盘的圆形开口露出;
步骤S5:对晶圆进行深槽刻蚀。
本发明的刻蚀设备及方法通过在遮挡盘上粘贴抗等离子体贴纸对晶圆的边缘及侧壁进行保护,能较好的解决E-CHUCK设备DSIE工艺中晶圆表面边缘掉SI屑的问题,保证DISE工艺过程中E-CHUCK表面的干净;通过保证E-CHUCK表面的干净度提高晶圆DISE工艺的均匀性;保证设备DSIE工艺过程中的稳定性,减少设备洗腔、开腔的频次从而增减设备产能,降低生产成本;能够解决DSIE工艺的瓶颈稳定,保证特殊产品的产量;能够保证良好的设备状态,保证各种特殊工艺稳定开发。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是,熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地,本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种深沟槽刻蚀的方法,其包括:
步骤一:提供一种遮挡盘,其中心形成圆形开口;
步骤二:在遮挡盘的圆形开口区域贴上抗等离子体贴纸;
步骤三:对抗等离子体贴纸进行剪裁,使抗等离子体贴纸形成与遮挡盘的圆形开口同心的但比遮挡盘的圆形开口直径小的圆形开口,抗等离子体贴纸突出遮挡盘圆形开口的部分遮蔽遮挡盘的部分圆形开口;
步骤四:将该贴有抗等离子体贴纸的遮挡盘置于晶圆的正上方,使晶圆自遮挡盘的圆形开口露出;
步骤五:对晶圆进行深槽刻蚀。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述遮挡盘为静电夹盘刻蚀设备腔体中自带的环形结构。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述遮挡盘为额外独立设置的环形结构。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:调换所述步骤二与步骤三的顺序,先对抗等离子体贴纸预先裁剪之后,再将裁剪后的抗等离子体贴纸贴在遮挡盘上。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述抗等离子体贴纸突出遮挡盘中心圆形开口部分的宽度为3毫米。
6.一种深沟槽刻蚀设备,其包括:放置晶圆的静电夹盘、遮挡等离子体的遮挡盘,其中遮挡盘的中心形成圆形开口,在遮挡盘的圆形开口粘贴有抗等离子体贴纸,其中贴纸的中心形成与遮挡盘的圆形开口同心但直径比遮挡盘的圆形开口直径小的圆形开口,刻蚀时该遮挡盘置于晶圆上方并不与所述晶圆接触,使晶圆表面自遮挡盘中心开口露出,遮挡晶圆周围的其他区域不被等离子体刻蚀。
7.如权利要求6所述的深沟槽刻蚀设备,其特征在于:所述遮挡盘为静电夹盘刻蚀设备腔体中自带的环形结构。
8.如权利要求6所述的深沟槽刻蚀设备,其特征在于:所述遮挡盘为额外独立设置的环形结构。
9.如权利要求6所述的深沟槽刻蚀设备,其特征在于:所述抗等离子体贴纸突出遮挡盘中心圆形开口部分的宽度为3毫米。
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