CN107833830A - 一种改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，包括步骤S1：在半导体结构置于等离子体反应腔体前，清除等离子体反应腔体的表面的聚合物残留；步骤S2：调控等离子反应腔体的工艺压力和气体流量达到刻蚀状态的稳定条件；步骤S3：将半导体结构置于等离子体反应腔体内，并进行一体化刻蚀。本发明在晶圆置于前增加前清洁步骤，采用无晶圆干法清洗工艺并进行抽真空处理以清除刻蚀腔体内的聚合物残留。本发明通过在无晶圆干法清洗工艺和刻蚀工艺之间增加缓冲工艺，使腔体内的压力和气体流量与刻蚀要求的压力和气体流量相同，使APC的机械摆动最小，避免由于APC的大幅机械运动导致的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及微电子的技术领域，尤其涉及一种改善刻蚀聚集残留缺陷的方法。
背景技术
目前300mm金属硬掩膜一体化刻蚀工艺中，晶圆(Wafer)置于前压力为0mT，由于含金属的副产物的沉积在反应腔室内，当后续Wafer作业时，沉积的副产物因抽气通道上的伺服压力控制阀部件(APC)大幅度机械运动扬起反窜到Wafer表面上，形成了刻蚀阻挡层，在图形区域造成刻蚀残留，影响后续的填铜作业，从而引起铜导线断路造成器件失效。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通过前清洁步骤和减少抽气通道上的APC部件大幅度机械运动从而改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，包括一用于刻蚀工艺的等离子体反应腔体和一需要刻蚀工艺的半导体结构，其中，所述方法包括：
步骤S1：在所述半导体结构置于所述等离子体反应腔体前，清除所述等离子体反应腔体的表面的聚合物残留；
步骤S2：调控所述等离子反应腔体的工艺压力和气体流量达到刻蚀状态的稳定条件；
步骤S3：将所述半导体结构置于所述等离子体反应腔体内，并进行一体化刻蚀。
上述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其中，在所述步骤S1中，采用无晶圆干法清洗工艺清除所述等离子体反应腔体的表面的聚合物残留。
上述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其中，所述方法包括：
步骤S1.1：对所述等离子体反应腔体进行抽真空处理。
上述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其中，在所述步骤S2中，通过调控所述等离子体反应腔体的伺服压力控制阀的阀度控制所述等离子反应腔体的工艺压力和气体流量。
上述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其中，在所述步骤S2中，调控所述等离子体反应腔体的工艺压力使之与所述刻蚀状态下的工艺压力一致，调控所述等离子体反应腔体的气体流量使之与所述刻蚀状态下的气体流量一致。
上述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其中，所述工艺压力为 80mT。
上述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其中，所述气体流量为 300Sccm。
本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
(1)本发明在晶圆置于前增加前清洁步骤，采用无晶圆干法清洗工艺并进行抽真空处理以清除刻蚀腔体内的聚合物残留。
(2)本发明通过在无晶圆干法清洗工艺和刻蚀工艺之间增加缓冲工艺，使腔体内的压力和气体流量与刻蚀要求的压力和气体流量相同，使APC的机械摆动最小，避免由于APC的大幅机械运动导致的缺陷。
附图说明
图1是现有技术的无晶圆干法清洗工艺和缓冲工艺前的晶圆缺陷示意图。
图2是本发明的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法的在增加无晶圆干法清洗工艺和缓冲工艺后的示意图。
图3是本发明的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法的流程框图。
图4是本发明的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法的伺服压力控制阀部件示意图。
附图中：1、分子泵；2、伺服压力控制阀；3、抽气腔；4、上部电极；5、升降销。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1是现有技术的无晶圆干法清洗工艺和缓冲工艺前的晶圆缺陷示意图，图2是本发明的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法的在增加无晶圆干法清洗工艺和缓冲工艺后的示意图，图3是本发明的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法的流程框图，图4是本发明的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法的伺服压力控制阀部件示意图，请参见图1至图4所示，示出了一种较佳实施例的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，包括一用于刻蚀工艺的等离子体反应腔体和一需要刻蚀工艺的半导体结构，具体地，需要刻蚀工艺的半导体结构可以是晶圆。改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法包括：
步骤S1：在半导体结构置于等离子体反应腔体前，清除等离子体反应腔体内壁的表面的聚合物残留。
步骤S1.1：对等离子体反应腔体进行抽真空处理，以达到更好的清除效果。
步骤S2：调控等离子反应腔体的工艺压力和气体流量达到刻蚀状态的稳定条件。
步骤S3：将半导体结构置于等离子体反应腔体内，并进行一体化刻蚀。
进一步，作为一种较佳的实施例，在步骤S1中，采用无晶圆干法清洗工艺清除等离子体反应腔体的表面的聚合物残留。
进一步，作为一种较佳的实施例，在步骤S2中，通过调控等离子体反应腔体的伺服压力控制阀2的阀度控制等离子反应腔体的工艺压力和气体流量。
进一步，作为一种较佳的实施例，在步骤S2中，调控等离子体反应腔体的工艺压力使之与刻蚀状态下的工艺压力一致，调控等离子体反应腔体的气体流量使之与刻蚀状态下的气体流量一致。
进一步，作为一种较佳的实施例，在步骤S1中，半导体结构为晶圆。
具体地，请参见图4所示，等离子反应腔体上设有伺服压力控制阀部件，包括分子泵1、伺服压力控制阀2以及抽气腔3，伺服压力控制阀2设置在分子泵1和抽气腔3之间，抽气腔的上侧还设有上部电极4以及升降销5，其中通过机械摆动调整伺服压力控制阀2的开合的角度，从而控制等离子反应腔体的工艺压力和气体流量。
更具体地，在等离子体反应腔体内部的高真空气体可以用气体理想状态模型来表征，根据理想气体状态方程(克拉伯龙方程)：PV＝n·RT。
其中，P为气体压力；V为气体体积，即等离子体反应腔体的容积；n 表示物质的摩尔量；R为理想气体常数；T为热力学温度。
在某一特定的刻蚀反应工艺中，由于离子体反应腔体的容积V，反应温度T，理想气体常数R都处于常量状态，因此主要的变量为气体压力P和反应物的摩尔量n。
在工艺设定中与气体压力P和反应物的摩尔量n相对应的就是设定参数为工艺压力和气体流量，当理想气体状态方程的等式两边各有一个设定变量时，要达成等式成立，必须通过调整真空抽气速度(即伺服压力控制阀2的角度的伺服调整)来达成。
因此，为了使伺服压力控制阀2的机械摆动最小，最有效的方式是使半导体结构置于等离子体反应腔体进行刻蚀的步骤之前和之后的压力和气体流量设定一致，从而使伺服压力控制阀2会伺服相同角度，避免在步骤变换时由于伺服压力控制阀2的机械运动引起等离子紊乱导致金属副产物反窜到半导体结构的表面造成聚集残留缺陷。
具体地，请参见图1所示，图1中晶圆置于前压力为0mT，反应生成物容易形成沉积，在晶圆的8点钟方向存在反应生成物沉积，造成严重的聚集残留缺陷。请参见图2所示，先在刻蚀前对等离子体反应腔体进行无晶圆干法清洗并抽真空，在晶圆置于前压力以调整为与工艺压力相同的80mT，晶圆在刻蚀后不存在聚集残留缺陷。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，工艺压力为80mT(millitorr，毫托)。
本发明的进一步实施例中，气体流量为300Sccm(Standard Cubic Centimeterper Minute，标准毫升/分钟)。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，包括一用于刻蚀工艺的等离子体反应腔体和一需要刻蚀工艺的半导体结构，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：在所述半导体结构置于所述等离子体反应腔体前，清除所述等离子体反应腔体的表面的聚合物残留；
步骤S2：调控所述等离子反应腔体的工艺压力和气体流量达到刻蚀状态的稳定条件；
步骤S3：将所述半导体结构置于所述等离子体反应腔体内，并进行一体化刻蚀。
2.根据权利要求1所述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用无晶圆干法清洗工艺清除所述等离子体反应腔体的表面的聚合物残留。
3.根据权利要求2所述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1.1：对所述等离子体反应腔体进行抽真空处理。
4.根据权利要求1所述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过调控所述等离子体反应腔体的伺服压力控制阀的阀度控制所述等离子反应腔体的工艺压力和气体流量。
5.根据权利要求1所述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，调控所述等离子体反应腔体的工艺压力使之与所述刻蚀状态下的工艺压力一致，调控所述等离子体反应腔体的气体流量使之与所述刻蚀状态下的气体流量一致。
6.根据权利要求1所述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其特征在于，所述工艺压力为80mT。
7.根据权利要求1所述的改善一体化刻蚀聚集残留缺陷的方法，其特征在于，所述气体流量为300Sccm。
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