CN107863304B - 一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，采用在现有颗粒检测工艺前，对所述静电吸盘施加一正负切换电压，同时，通过不断向刻蚀腔体通入惰性气体并向所述静电吸盘的表面气道通入氦气，冲刷所述静电吸盘的表面。采用本发明的技术方案可以静电吸盘表面的颗粒污染物脱落，通过控片上检测到的颗粒物数量和大小来判断刻蚀腔体的稳定性，及时避免刻蚀腔体颗粒物污染物造成后续晶圆刻蚀缺陷，改善晶圆的良率。

Description

一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法
技术领域
本发明涉及半导体刻蚀工艺，尤其涉及一种检测静电吸盘表面颗粒物污染物的方法。
背景技术
在理想的等离子体刻蚀工艺中，刻蚀气体完全参与反应而形成气态生成物，反应完后由真空泵抽离反应室。但实际刻蚀过程中，部分生成的固态生成物附着在刻蚀腔体和静电吸盘上，无法被真空泵抽离，造成对刻蚀反应室的污染。随着后续刻蚀的进行固态生成物不断累积，形成元器件的微粒子污染，同时，由于刻蚀产品的尺寸越来越小堆叠结构越来越复杂，刻蚀过程中反应物和生成物也相应地增加，微小的颗粒物污染物严重影响产品良率。
静电吸盘(Electrostatic Chuck，简称ESC)是设置在刻蚀腔体内部的依靠静电荷的同性相吸来固定被刻蚀晶源的设备，静电吸盘中通常设置电极和氦气气道。
现有的颗粒检测方法是在刻蚀工艺条件对测试控片进行检测，确定刻蚀腔体的颗粒稳定性。但是，在刻蚀工艺中静电吸盘表面颗粒物会在刻蚀工艺中被激发出来，由于吸盘表面无晶圆阻挡，颗粒物会在激发状态时被气流传递到静电吸盘边缘的聚焦换区域，在后续刻蚀过程中再次被溅射到晶圆表面形成刻蚀缺陷。因此，上述现有的检测方法难以检测到静电吸盘表面颗粒物状态。
发明内容
针对现有技术中半导体刻蚀工艺中存在的上述问题，现提供一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法。
具体技术方案如下：
一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法包括以下步骤：
步骤S1：对所述静电吸盘施加一正负切换电压，同时，通过不断向刻蚀腔体通入惰性气体并向所述静电吸盘的表面气道通入氦气，冲刷所述静电吸盘的表面；
步骤S2：在所述静电吸盘上吸附一控片，对所述控片进行刻蚀操作；
步骤S3：检测所述控片上的颗粒物数量和大小，判定所述静电吸盘的表面状态。
优选的，所述步骤S1中，所述正负切换电压的电压绝对值大于400V。
优选的，所述步骤S1中，所述正负切换电压的正负电压交换频率高于1Hz。
优选的，所述步骤S1中，在施加所述正负切换电压时，采用多次输入的方式施加所述正负切换电压，每次施加的所述正负切换电压的正负电压交换次数不少于10次。
优选的，所述步骤S1中，施加所述正负切换电压的持续时长不少于10分钟。
优选的，所述步骤S1中，通入所述氦气的气体流量大于20sccm。
优选的，所述步骤S1中，所述惰性气体为氦气或者氩气，根据刻蚀条件确定输入所述惰性气体的类型。
优选的，所述步骤S1中，通入所述惰性气体的气体流量大于1000sccm。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
在现有颗粒检测工艺前，对静电吸盘施加高频度正负电压激活表面黏附的颗粒物污染物，并通过一定量的气体冲刷，使颗粒物脱落，通过控片上检测到的颗粒物数量和大小来判断刻蚀腔体的稳定性，及时避免刻蚀腔体颗粒物污染物造成后续晶圆刻蚀缺陷，改善晶圆的良率。根据图4和图5对比可以看到较现有的颗粒物控片检测工艺可以显著的模拟到静电吸盘表面颗粒物情况，使得工作人员采用更适宜的方法对静电吸盘进行处理。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法实施例的流程图；
图2为本发明实施例的颗粒物被激活的示意图；
图3为本发明实施例的颗粒物被溅射的示意图；
图4为采用现有方法对控片进行检测的结果示意图；
图5为采用本发明技术方案对控片进行检测的结果示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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。
本发明一种较佳的例中，根据图1所示，一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法包括以下步骤：
步骤S1：对静电吸盘施加一正负切换电压，同时，通过不断向刻蚀腔体通入惰性气体，并向静电吸盘的表面气道通入氦气，冲刷静电吸盘的表面；
步骤S2：在静电吸盘上吸附一控片，对控片进行刻蚀操作；
步骤S3：检测控片上的颗粒物数量和大小，判定静电吸盘的表面状态。
具体地，本实施例中，步骤S1采用向静电吸盘1输入正负切换电压可以使得吸附在静电吸盘1的表面的颗粒物3被激发，在惰性气体和氦气的气流的冲刷下使颗粒物3从静电吸盘1的表面脱落。其中，向刻蚀腔体通入惰性气体与向静电吸盘的表面气道通入氦气，采用不同的气体输送管路。
根据图2所示，静电吸盘1表面附着的颗粒物3被激发并随气流进入L型的聚焦环2区域累积。惰性气体作为等离子体控制颗粒物3被激发，氦气用于传导静电吸盘1表面的热量。
在刻蚀工艺中，在静电吸盘周围环绕地设置有一圈聚焦环，聚焦环内侧部分延伸到晶圆边缘背面之下，因此呈L型，因此非常容易积累颗粒物。聚焦环的作用是为了调节晶圆上表面空间的电场强度，保证晶圆边缘区域与中心区域的刻蚀均匀性。
在步骤S2中对控片进行刻蚀操作，根据图3所示，此时聚焦环2中聚集的颗粒物3又被溅射到设置在静电吸盘1上的控片4的边缘上。
在步骤S3中完成刻蚀操作的的控片进行检测，由于聚焦环中的颗粒物是通过步骤S1的过程从静电吸盘表面带入的，因此，对控片晶圆进行颗粒物度测试，得到的颗粒物污染物的数量和大小可以有效的反应出当前静电吸盘表面残留的颗粒物的情况。
由于采用了步骤S1的操作，使得根据对控片的检测结果可以判断刻蚀腔体以及静电吸盘的表面的颗粒污染物状态，生产人员根据上述结果采取对应的后续清洗工艺。实现提高刻蚀腔体的稳定性的效果，及时避免刻蚀腔体颗粒污染物造成后续晶圆刻蚀缺陷，改善晶圆良率。
本发明一种较佳的例中，步骤S1中，正负切换电压的电压绝对值大于400V。
具体地，颗粒污染物需要用高的电压才能被激发，需要保证输入的电压小于400V。
本发明一种较佳的例中，步骤S1中，正负切换电压的正负电压交换频率高于1Hz。
具体地，由于颗粒污染物同存在正负电性，因此需要频繁的切换不同极性的电压使得颗粒污染物都被激发。
本发明一种较佳的例中，步骤S1中，在施加正负切换电压时，采用多次输入的方式施加正负切换电压，每次施加的正负切换电压的正负电压交换次数不少于10次。
具体地，由于采用较高电压的正负切换电压，因此静电吸盘的承载压力较大，时间过长可能导致静电吸盘被损坏，因此需要间歇的对静电吸盘施加正负切换电压。
本发明一种较佳的例中，步骤S1中，施加正负切换电压的持续时长不少于10分钟。
具体地，由于静电吸盘的面积通常不会很大，因此，10分钟正负切换电压足以激发吸附在静电吸盘上的颗粒物。
本发明一种较佳的例中，步骤S1中，通入氦气的气体流量大于20sccm。sccm为一种气体流量单位，具体指标准毫升每分钟。
本发明一种较佳的例中，步骤S1中，惰性气体为氦气或者氩气，根据刻蚀条件确定输入惰性气体的类型。
由于刻蚀工艺的条件并不相同，针对的刻蚀对象的分子量有大有小。氦气适用于分子量较小的刻蚀对象，氩气适用于分子量较大的刻蚀对象。
本发明一种较佳的例中，步骤S1中，通入惰性气体的气体流量大于1000sccm。
根据图4和图5所示，图4中的第一控片5为采用现有方法对控片进行检测的结果示意图，图5为第一控片6为采用上述方法对控片进行检测的结果示意图。
以上所述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 (8)

1.一种检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对所述静电吸盘施加一正负切换电压，同时，通过不断向刻蚀腔体通入惰性气体并向所述静电吸盘的表面气道通入氦气，冲刷所述静电吸盘的表面；
步骤S2：在所述静电吸盘上吸附一控片，对所述控片进行刻蚀操作；
步骤S3：检测所述控片上的颗粒物数量和大小，判定所述静电吸盘的表面状态。
2.根据权利要求1所述的检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述正负切换电压的电压绝对值大于400V。
3.根据权利要求1所述的检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述正负切换电压的正负电压交换频率高于1Hz。
4.根据权利要求3所述的检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，在施加所述正负切换电压时，采用多次输入的方式施加所述正负切换电压，每次施加的所述正负切换电压的正负电压交换次数不少于10次。
5.根据权利要求1所述的检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，施加所述正负切换电压的持续时长不少于10分钟。
6.根据权利要求1所述的检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，通入所述氦气的气体流量大于20sccm。
7.根据权利要求1所述的检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述惰性气体为氦气或者氩气，根据刻蚀条件确定输入所述惰性气体的类型。
8.根据权利要求1所述的检测静电吸盘表面颗粒污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，通入所述惰性气体的气体流量大于1000sccm。
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