CN106206410A - 一种接触孔刻蚀方法及装置 - Google Patents

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CN106206410A CN201510230743.2A CN201510230743A CN106206410A CN 106206410 A CN106206410 A CN 106206410A CN 201510230743 A CN201510230743 A CN 201510230743A CN 106206410 A CN106206410 A CN 106206410A
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李方华
马晓帝
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Peking University Founder Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种接触孔刻蚀方法及装置，所述方法包括：对元器件进行涂胶光刻后，在真空腔内进行接触孔刻蚀，并在所述元器件表面生成聚合物，其中所述真空腔的压强为300～500mTorr；在所述真空腔内对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物，得到接触孔刻蚀后的元器件。本发明能够通过减少孔刻蚀工艺聚合物的产生以及堆积，改善刻蚀的真空腔腔体的氛围，使得产品不会出现因为介质层厚而刻蚀不净的问题，同时降低工艺对电极的敏感度，提高电极的寿命及腔体的清洗周期。

Description

一种接触孔刻蚀方法及装置
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种接触孔刻蚀方法及装置。
背景技术
在半导体芯片制造过程中，各种器件的层间介质层(ILD)一般为绝缘层，采用纯的二氧化硅或含有硼/磷的二氧化硅来制作，为使介质层上面的金属与下面的器件相连，一般需要在特定的位置将介质层刻蚀出接触孔，如图1所示。
对接触孔的干法刻蚀，业界常用的机台为Lam4500、P5000、C5200、TEL7500等。其中，例如Lam4500的作业方式为陶瓷环压晶片作业，作业时压力较高(业界一般使用500至600毫托)，上下电极间的间距一般为1.1至1.2厘米，导致生产中产生的聚合物不容易被抽走，经常造成在刻蚀时因聚合物的阻挡而刻蚀不净，从而需要再次刻蚀。上述情况一般发生在介质层大于0.6微米时，介质层越厚，刻蚀所需的时间就越长，聚合物的堆积就越多，越容易造成刻蚀不净。由此导致的再次加刻，不但提高了成本，降低了机台的利用率，更加容易造成产品出现质量问题。另外，上电极在使用的过程中会有消耗，在上电极的中间，对应被刻蚀元器件的位置会逐渐内凹上去，导致生成的聚合物更加不容易被抽走。而聚合物过多，也往往会导致腔体更脏，清洗周期更短，从而构成恶性循环。
发明内容
本发明提供一种接触孔刻蚀方法及装置，以解决现有技术中在接触孔刻蚀时对于介质层较厚导致刻蚀不净并影响芯片质量的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种接触孔刻蚀方法，包括：
对元器件进行涂胶光刻后，在真空腔内进行接触孔刻蚀，并在所述元器件表面生成聚合物，其中所述真空腔的压强为300～500mTorr；
刻蚀时，在所述真空腔内对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物，得到接触孔刻蚀后的元器件。
进一步地，
在所述接触孔刻蚀时上下电极的间距为1.2～1.3cm。
进一步地，
在所述接触孔刻蚀时通入所述真空腔内的气体的体积流量为：CF4：20～30标准毫升每分钟，CHF3：20～30标准毫升每分钟；
将所述气体电离的功率为：500～800瓦。
进一步地，
所述聚合物为含有碳、氢的聚合物。
进一步地，所述对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物包括：
利用180～300标准毫升每分钟的氦气或氩气在电场下生成氦离子或氩离子，对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物。
另一方面，本发明还提供一种接触孔刻蚀装置，包括：
刻蚀单元，用于对涂胶光刻后的元器件在真空腔内进行接触孔刻蚀，并在所述元器件表面生成聚合物，其中所述真空腔的压强为300～500mTorr；
去除单元，用于在所述真空腔内对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物，得到接触孔刻蚀后的元器件。
进一步地，
所述刻蚀单元在所述接触孔刻蚀时上下电极的间距为1.2～1.3cm。
进一步地，
所述刻蚀单元在所述接触孔刻蚀时通入所述真空腔内的气体的体积流量为：CF4：20～30标准毫升每分钟，CHF3：20～30标准毫升每分钟；
将所述气体电离的功率为：500～800瓦。
进一步地，
所述聚合物为含有碳、氢的聚合物。
进一步地，
所述去除单元用于利用180～300标准毫升每分钟的氦气或氩气在电场下生成氦离子或氩离子，对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物；
和/或，所述刻蚀单元和所述去除单元应用于Lam4500机台。
可见，本发明可以通过减少孔刻蚀工艺聚合物的产生以及堆积，改善刻蚀时的真空腔体氛围，使得产品不会出现因为介质层厚而刻蚀不净的问题，同时降低工艺对电极的敏感度，提高电极的寿命及腔体的清洗周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是接触孔刻蚀示意图。
图2是本发明实施例接触孔刻蚀方法的流程示意图；
图3是本发明实施例2接触孔刻蚀装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在接触孔刻蚀的过程中，为了保证刻蚀质量，需要低的腔体压力，以加强聚合物的被抽离程度，压力越低，聚合物就更容易被抽走，而不是停留在被刻蚀的元器件上。另外，还需要大的上下电极间距，使刻蚀过程中产生的聚合物更加容易被抽离被刻蚀的元器件；以及低的聚合物生成条件，使得在刻蚀的过程中，落在被刻蚀元器件上的聚合物轻易就会被强的物理轰击去除，不会堆积起来，从而阻挡刻蚀，使得刻蚀后的元器件能一次性满足要求，也使得电极消耗后对其的影响更小，电极的使用寿命更长，而对应的腔体就更干净，清洗周期可以放得更长，以提高机台的利用率。
鉴于以上思想，本发明实施例首先提供一种接触孔刻蚀方法，参见图2，包括：
步骤201：对元器件进行涂胶光刻后，在真空腔内进行接触孔刻蚀，并在所述元器件表面生成聚合物，其中所述真空腔的压强为300～500mTorr；
步骤202：在所述真空腔内对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物，得到接触孔刻蚀后的元器件。
为了保证上下电极的间距较大，可选地，在所述接触孔刻蚀时上下电极的间距可以为1.2～1.3cm。
可选地，在所述接触孔刻蚀时通入所述真空腔内的气体的体积流量可以为：CF4：20～30标准毫升每分钟，CHF3：20～30标准毫升每分钟；将所述气体电离的功率为：500～800瓦。
其中，所述聚合物为含有碳、氢的聚合物。
为了保证物理轰击的强度，以避免聚合物堆积从而影响刻蚀，可选地，对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物可以包括：利用180～300标准毫升每分钟的氦气或氩气在电场下生成氦离子或氩离子，对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物。
实施例1：
本发明实施例1提供一种接触孔刻蚀方法，其利用Lam4500机台，通入真空腔的气体压强为小于300～500mTorr，以保证腔体压强足够低，利于聚合物的抽离；上下电极间距为：1.2～1.3cm；通入的用于刻蚀的含氟气体的体积流量为：CF4：20～30标准毫升每分钟，CHF3：20～30标准毫升每分钟；通入的用于物理轰击的气体为：180～300标准毫升每分钟的氦气或氩气；将气体电离的功率发生器的功率为：500～800瓦。
在进行接触孔刻蚀的过程中，首先将元器件进行涂胶光刻，其过程包括表面涂上光刻胶并曝光显影；然后将四氟化碳、三氟甲烷及物理轰击气体(氩气或氦气)通入到真空腔内的元器件表面；随后通过真空泵使元器件所在的真空腔腔体达到所要求的压强；此后通过功率发生器采用设定功率将所通入的含氟气体电离，形成含氟的等离子体，与未涂布光刻胶的介质层发生反应，生成四氟化硅、二氧化碳、一氧化碳等气体，并在与此同时与光刻胶反应生成含碳、氢的聚合物；最后利用电离的氦气或氩气生成的氦离子或氩离子在电场的作业下轰击，去除元器件表面的聚合物。
其中，在含氟等离子气体与介质层反应的过程中，需要持续地通过真空泵抽走生成的反应产物，最终得到刻蚀后的元器件。
实施例2：
本发明实施例2还提供一种接触孔刻蚀装置，参见图3，包括：
刻蚀单元301，用于对涂胶光刻后的元器件在真空腔内进行接触孔刻蚀，并在所述元器件表面生成聚合物，其中所述真空腔的压强为300～500mTorr；
去除单元302，用于在所述真空腔内对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物，得到接触孔刻蚀后的元器件。
其中，刻蚀单元301在所述接触孔刻蚀时上下电极的间距为1.2～1.3cm。
其中，刻蚀单元301在所述接触孔刻蚀时通入所述真空腔内的气体的体积流量为：CF4：20～30标准毫升每分钟，CHF3：20～30标准毫升每分钟；将所述气体电离的功率为：500～800瓦。
其中，聚合物为含有碳、氢的聚合物。
其中，去除单元302用于利用180～300标准毫升每分钟的氦气或氩气在电场下生成氦离子或氩离子，对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物；和/或，刻蚀单元301和去除单元302应用于Lam4500机台。
可见，本发明实施例可以通过减少孔刻蚀工艺聚合物的产生以及堆积，改善刻蚀的真空腔腔体的氛围，使得产品不会出现因为介质层厚而刻蚀不净的问题，同时降低工艺对电极的敏感度，提高电极的寿命及腔体的清洗周期。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种接触孔刻蚀方法，其特征在于，包括：
对元器件进行涂胶光刻后，在真空腔内进行接触孔刻蚀，并在所述元器件表面生成聚合物，其中所述真空腔的压强为300～500mTorr；
在所述真空腔内对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物，得到接触孔刻蚀后的元器件。
2.根据权利要求1所述的接触孔刻蚀方法，其特征在于：
在所述接触孔刻蚀时上下电极的间距为1.2～1.3cm。
3.根据权利要求1所述的接触孔刻蚀方法，其特征在于：
在所述接触孔刻蚀时通入所述真空腔内的气体的体积流量为：CF4：20～30标准毫升每分钟，CHF3：20～30标准毫升每分钟；
将所述气体电离的功率为：500～800瓦。
4.根据权利要求1所述的接触孔刻蚀方法，其特征在于：
所述聚合物为含有碳、氢的聚合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接触孔刻蚀方法，其特征在于，所述对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物包括：
利用180～300标准毫升每分钟的氦气或氩气在电场下生成氦离子或氩离子，对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物。
6.一种接触孔刻蚀装置，其特征在于，包括：
刻蚀单元，用于对涂胶光刻后的元器件在真空腔内进行接触孔刻蚀，并在所述元器件表面生成聚合物，其中所述真空腔的压强为300～500mTorr；
去除单元，用于在所述真空腔内对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物，得到接触孔刻蚀后的元器件。
7.根据权利要求6所述的接触孔刻蚀装置，其特征在于：
所述刻蚀单元在所述接触孔刻蚀时上下电极的间距为1.2～1.3cm。
8.根据权利要求6所述的接触孔刻蚀装置，其特征在于：
所述刻蚀单元在所述接触孔刻蚀时通入所述真空腔内的气体的体积流量为：CF4：20～30标准毫升每分钟，CHF3：20～30标准毫升每分钟；
将所述气体电离的功率为：500～800瓦。
9.根据权利要求6所述的接触孔刻蚀装置，其特征在于：
所述聚合物为含有碳、氢的聚合物。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的接触孔刻蚀装置，其特征在于：
所述去除单元用于利用180～300标准毫升每分钟的氦气或氩气在电场下生成氦离子或氩离子，对所述元器件表面进行物理轰击，去除所述聚合物；
和/或，所述刻蚀单元和所述去除单元应用于Lam4500机台。
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