CN108106975A - 刻蚀腔体部件的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刻蚀腔体部件的检测方法，用于对在刻蚀工艺中会和刻蚀腔体内的等离子体直接接触的部件进行检测，包括如下步骤：步骤一、采用第一工艺气体进行第一次等离子体刻蚀作业对部件进行表面刻蚀冲洗处理，去除部件的表面的附着物和氧化物以及部件表面材质；步骤二、采用第二工艺气体进行第二次等离子体刻蚀作业对部件的表面进行刻蚀和氧化处理，对部件表面进行粗糙化和剥离；采用Ar气体对部件表面进行物理性轰击处理；步骤三、步骤一至二重复一次以上直至激发部件的表面材质；之后进行颗粒度检测。本发明能一次性检测出刻蚀腔体的部件是否正常，从而能预防刻蚀腔体的异常部件给晶圆产品带来缺陷源，从而能提高产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种刻蚀腔体部件的检测方法。
背景技术
目前在晶圆的大规模集成电路制造过程中，需要采用刻蚀工艺，干法刻蚀工艺会采用到刻蚀腔体，刻蚀腔体采用射频并在一定的腔体压强下对工艺气体作用形成等离子体(Plasma)，利用等离子体实现对晶圆的刻蚀。但是，刻蚀腔体随着射频(RF)时数的不断增加，腔体部件不断的被等离子体所损耗，当达到一定程度时，一部分部件面临直接报废处理，一部分具有Y2O3等涂层的部件会需要清洗表面聚合物才能使用，因此根据射频时数不同，会对刻蚀腔体进行维护处置即进行预防维护保养(Preventive Maintenance，PM)，并更换部分腔体部件。而目前对于这些部件的检测主要是在部件进入工厂之前的一些宏观检测以及安装部件时工程师的目测，这些方法可以避免大缺陷存在的部件进入刻蚀腔体，对于一些无法从宏观上检测的缺陷和材质问题，目前还无法有效进行检测。
而不良的刻蚀腔体部件一旦安装到腔体之后，就会直接影响到作业晶圆的安全性，特别是材质发生异常的部件在刻蚀腔体中会随着RF时数进行而不断恶化出缺陷源，对产品品质造成无法估量的影响。而现有方法无法对材质出现异常的腔体部件进行检测，因为正常的颗粒度检测时无法检测到部件的异常，只有通过不断加强颗粒度检测晶圆才能捕获异常情况，但这在实际生产中是难以实现的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种刻蚀腔体部件的检测方法，能一次性检测出刻蚀腔体的部件是否正常，从而能预防刻蚀腔体的异常部件给晶圆产品带来缺陷源，从而能提高产品良率。
为解决上述技术问题，本发明提供的刻蚀腔体部件的检测方法用于对在刻蚀工艺中会和刻蚀腔体内的等离子体直接接触的部件进行检测，包括如下步骤：
步骤一、采用第一工艺气体进行第一次等离子体刻蚀作业实现对所述刻蚀腔体的部件进行表面刻蚀冲洗处理，所述表面刻蚀冲洗处理去除所述部件的表面的附着物和氧化物以及所述部件表面部分的本体材质。
步骤二、采用第二工艺气体进行第二次等离子体刻蚀作业实现对所述部件的表面进行刻蚀和氧化处理并用于对所述部件表面进行粗糙化和剥离；之后，采用Ar气体对所述部件表面进行物理性轰击处理。
步骤三、步骤一至二重复一次以上直至激发所述部件的表面材质，当所述部件存在缺陷源时，激发表面材质后的所述部件的缺陷源会显现；之后对所述刻蚀腔体进行颗粒度检测，当检测到的颗粒度正常时，则表明所述部件正常；当检测到的颗粒度异常时，则表明所述部件存在缺陷源。
进一步改进是，步骤一中所述第一工艺气体包括NF3或SF6。
进一步改进是，步骤一中所述第一工艺气体的流量大于500sccm。
进一步改进是，在步骤一的所述表面刻蚀冲洗处理中，还包括从所述刻蚀腔体的静电吸盘背面通入氦气的步骤，所述氦气的气流和所述第一工艺气体的气流相混合形成涡流实现对所述刻蚀腔体内的部件表面进行反复的冲洗。
进一步改进是，步骤二中的所述第二工艺气体为氧气。
进一步改进是，在步骤二的所述刻蚀和氧化处理中，还包括从所述刻蚀腔体的静电吸盘背面通入氦气的步骤，所述氦气的气流和所述第二工艺气体的气流相混合形成涡流实现对所述刻蚀腔体内的部件表面进行反复的刻蚀。
进一步改进是，在进行步骤一的所述第一次等离子体刻蚀作业之前还包括对所述刻蚀腔体进行抽真空处理，使步骤一至三的工艺过程中所述刻蚀腔体都处于低压状态。
进一步改进是，步骤一和二中，所述刻蚀腔体的偏压设置为0V。
进一步改进是，步骤三中当检测到的颗粒度正常时，检测结束，所述刻蚀腔体能开始进行产品生产。
进一步改进是，步骤三中当检测到的颗粒度异常时，对所述刻蚀腔体的部件进行更换，并重新对更换的所述部件进行步骤一至三的检测，直至步骤三中颗粒度检测正常。
进一步改进是，刻蚀腔体部件的检测方法放置在部件更换后进行。
进一步改进是，所述部件是对所述刻蚀腔体进行预防维护保养时更换的部件。
进一步改进是，刻蚀腔体部件的检测方法放置在所述刻蚀腔体生产的产品出现颗粒度问题时进行，用于确定所述产品的颗粒度问题的缺陷源是否来自所述刻蚀腔体的部件。
进一步改进是，步骤三中的的颗粒度检测包括如下分步骤：
步骤31、提供一晶圆假片，将所述晶圆假片放置在所述刻蚀腔体中进行刻蚀工艺。
步骤32、取出所述晶圆假片并测量所述晶圆假片表面的颗粒度。
进一步改进是，步骤31中的刻蚀工艺采用和产品使用到的刻蚀工艺的条件相同。
进一步改进是，步骤三中，步骤一至二重复次数为5次以上。
本发明方法通过对刻蚀腔体的部件进行采用第一工艺气体的第一次等离子体刻蚀作业的表面刻蚀冲洗处理、采用第二工艺气体的第二次等离子体刻蚀作业的刻蚀和氧化处理以及采用Ar气体对部件表面进行的物理性轰击处理，能够分别实现去除部件的表面的附着物和氧化物以及部件表面部分的本体材质、对部件表面进行粗糙化和剥离以及对部件表面进行物理性轰击，最后能很好的激发部件的表面材质，当部件存在缺陷源时，激发表面材质后的部件的缺陷源会显现，这样进行一次颗粒度检测就能判断部件是否存在缺陷，所以本发明能一次性检测出刻蚀腔体的部件是否正常。
而当检测到刻蚀腔体的部件为异常时，能会停止刻蚀腔体的使用并进行部件的更换直至刻蚀腔体内的部件都正常，所以，本发明能实现防止部件异常的刻蚀腔体用于产品的生产，所以能预防刻蚀腔体的异常部件给晶圆产品带来缺陷源，从而能提高产品良率。
本发明方法特别适用于在对刻蚀腔体进行了预防维护保养后进行，这样能够在刻蚀腔体投入使用之前准确的判断所更换的部件是否存在缺陷源，能及时阻止具有缺陷源的异常部件投入到生产，从而能第一时间防止部件对产品的影响。
本发明方法也使用于在产品的颗粒度问题的故障排除(trouble shooting)过程中，在trouble shooting中采用本发明方法后也能及时确定或排除产品的颗粒污染源是否来自于刻蚀腔体的部件，这样能提高故障排除的效率和准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例刻蚀腔体部件的检测方法的流程图；
图2是本发明实施例方法步骤一的第一次等离子体刻蚀作业对刻蚀腔体的部件进行表面刻蚀冲洗处理的示意图；
图3是本发明实施例方法中进行颗粒度检测的示意图；
图4A是采用现有方法进行颗粒度检测的检测结果图；
图4B是采用本发明实施例方法进行颗粒度检测的检测结果图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明实施例刻蚀腔体部件101的检测方法的流程图；本发明实施例刻蚀腔体部件的检测方法用于对在刻蚀工艺中会和刻蚀腔体内的等离子体直接接触的部件进行检测，包括如下步骤：
步骤一、如图2所示，是本发明实施例方法步骤一的第一次等离子体刻蚀作业对刻蚀腔体的部件101进行表面刻蚀冲洗处理的示意图,；采用第一工艺气体进行第一次等离子体刻蚀作业实现对所述刻蚀腔体的部件101进行表面刻蚀冲洗处理，所述表面刻蚀冲洗处理去除所述部件101的表面的附着物和氧化物以及所述部件101表面部分的本体材质。
本发明实施例方法中，所述第一工艺气体包括NF3或SF6。所述第一工艺气体的流量大于500sccm。所述刻蚀腔体的偏压设置为0V。在进行步骤一的所述第一次等离子体刻蚀作业之前还包括对所述刻蚀腔体进行抽真空处理，使步骤一至三的工艺过程中所述刻蚀腔体都处于低压状态也即处于高真空状态。
在所述表面刻蚀冲洗处理中，还包括从所述刻蚀腔体的静电吸盘(ESC)107背面通入氦气的步骤，所述氦气的气流和所述第一工艺气体的气流相混合形成涡流实现对所述刻蚀腔体内的部件101表面进行反复的冲洗。
图2中的标记106显示了所述刻蚀腔体的部件101的被处理的表面部分，标记104对应的为等离子体即Plasma，标记102显示了所述第一工艺气体的气流，所述第一工艺气体的气流102是从刻蚀腔体的顶部的喷嘴(Injector)108中流入到刻蚀腔体中；标记103显示了所述氦气的气流，标记102和103的气流混合后形成能冲洗部件101的表面106的涡流105。
步骤二、采用第二工艺气体进行第二次等离子体刻蚀作业实现对所述部件101的表面进行刻蚀和氧化处理并用于对所述部件101表面进行粗糙化和剥离；之后，采用Ar气体对所述部件101表面进行物理性轰击处理。
所述第二工艺气体为氧气。所述刻蚀腔体的偏压设置为0V。
在步骤二的所述刻蚀和氧化处理中，还包括从所述刻蚀腔体的静电吸盘107背面通入氦气的步骤，所述氦气的气流和所述第二工艺气体的气流相混合形成涡流实现对所述刻蚀腔体内的部件101表面进行反复的刻蚀。所述刻蚀和氧化处理所述部件101的结构示意图同样可以参考图2所示。
步骤三、步骤一至二重复一次以上直至激发所述部件101的表面材质；较佳为，步骤一至二重复次数为5次以上。
当所述部件101存在缺陷源时，激发表面材质后的所述部件101的缺陷源会显现；之后对所述刻蚀腔体进行颗粒度检测，当检测到的颗粒度正常时，则表明所述部件101正常；当检测到的颗粒度异常时，则表明所述部件101存在缺陷源。
步骤三中当检测到的颗粒度正常时，检测结束，所述刻蚀腔体能开始进行产品生产。
步骤三中当检测到的颗粒度异常时，对所述刻蚀腔体的部件101进行更换，并重新对更换的所述部件101进行步骤一至三的检测，直至步骤三中颗粒度检测正常。所以，本发明实施例方法能很好的防止部件101的异常对产品产生影响，从而能提高产品的良率。
刻蚀腔体部件101的检测方法放置在部件101更换后进行，例如：所述部件101是对所述刻蚀腔体进行预防维护保养时更换的部件101。也即本发明实施例方法直接设置在预防维护保养更换部件101之后进行，这样能够第一时间确定所更换的部件101是否存在异常，能很好的防止异常的部件101被使用。
刻蚀腔体部件101的检测方法放置在所述刻蚀腔体生产的产品出现颗粒度问题时进行，即出现颗粒度问题时的trouble shooting过程中使用本发明实施例方法，用于确定所述产品的颗粒度问题的缺陷源是否来自所述刻蚀腔体的部件101。
如图3所示，是本发明实施例方法中进行颗粒度检测的示意图；步骤三中的的颗粒度检测包括如下分步骤：
步骤31、提供一晶圆假片(Dummy Wafer)201，将所述晶圆假片201放置在所述刻蚀腔体中进行刻蚀工艺。
图3中显示了晶圆假片201位于刻蚀腔体中的底部区域，刻蚀工艺气体从位于刻蚀腔体顶部的喷嘴108流入到刻蚀腔体中，标记109为碰撞108所使用到的密封圈(O-ring)，标记110对应的结构为设置在喷嘴108表面的接地屏蔽罩(Ground Shield)。
如图3所示，在刻蚀工艺中，如果在部件101中存在异常即缺陷源，缺陷源会产生颗粒202，最后部件101产生的颗粒会形成到晶圆假片201的表面，晶圆假片201表面的颗粒单独用标记301标出。
较佳为，步骤31中的刻蚀工艺采用和产品使用到的刻蚀工艺的条件相同。
步骤32、取出所述晶圆假片201并测量所述晶圆假片201表面的颗粒度即颗粒301的数量。
如图4A所示，是采用现有方法进行颗粒度检测的检测结果图；如图4B所示，是采用本发明实施例方法进行颗粒度检测的检测结果图，图4A和图4B是对相同部件101进行颗粒度检测的颗粒分布图，图4A是直接进行颗粒度检测，而图4B则是在采用了本发明实施例方法对刻蚀腔体进行处理后在进行颗粒度检测，可以看出，图4B的晶圆假片201b表面的颗粒301b的数目远大于晶圆假片201a表面的颗粒301a的数目，图4A所示的检测结果算是正常结构，而图4B的检测结构则显示为异常。所以现有方法无法判断部件101是否异常，而本发明实施例方法能够对部件101的表面106进行处理，当部件101中具有缺陷时能够在进行颗粒度检测之前显现出来，从而能进行一次颗粒度检测就能判断部件101是否有异常。
由上可知，本发明实施例方法通过对刻蚀腔体的部件101进行采用第一工艺气体的第一次等离子体刻蚀作业的表面刻蚀冲洗处理、采用第二工艺气体的第二次等离子体刻蚀作业的刻蚀和氧化处理以及采用Ar气体对部件101表面进行的物理性轰击处理，能够分别实现去除部件101的表面的附着物和氧化物以及部件101表面部分的本体材质、对部件101表面进行粗糙化和剥离以及对部件101表面进行物理性轰击，最后能很好的激发部件101的表面材质，当部件101存在缺陷源时，激发表面材质后的部件101的缺陷源会显现，这样进行一次颗粒度检测就能判断部件101是否存在缺陷，所以本发明实施例方法能一次性检测出刻蚀腔体的部件101是否正常。
而当检测到刻蚀腔体的部件101为异常时，能会停止刻蚀腔体的使用并进行部件101的更换直至刻蚀腔体内的部件101都正常，所以，本发明实施例方法能实现防止部件101异常的刻蚀腔体用于产品的生产，所以能预防刻蚀腔体的异常部件101给晶圆产品带来缺陷源，从而能提高产品良率。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于，用于对在刻蚀工艺中会和刻蚀腔体内的等离子体直接接触的部件进行检测，包括如下步骤：
步骤一、采用第一工艺气体进行第一次等离子体刻蚀作业实现对所述刻蚀腔体的部件进行表面刻蚀冲洗处理，所述表面刻蚀冲洗处理去除所述部件的表面的附着物和氧化物以及所述部件表面部分的本体材质；
步骤二、采用第二工艺气体进行第二次等离子体刻蚀作业实现对所述部件的表面进行刻蚀和氧化处理并用于对所述部件表面进行粗糙化和剥离；之后，采用Ar气体对所述部件表面进行物理性轰击处理；
步骤三、步骤一至二重复一次以上直至激发所述部件的表面材质，当所述部件存在缺陷源时，激发表面材质后的所述部件的缺陷源会显现；之后对所述刻蚀腔体进行颗粒度检测，当检测到的颗粒度正常时，则表明所述部件正常；当检测到的颗粒度异常时，则表明所述部件存在缺陷源。
2.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤一中所述第一工艺气体包括NF3或SF6。
3.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤一中所述第一工艺气体的流量大于500sccm。
4.如权利要求1或2或3所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：在步骤一的所述表面刻蚀冲洗处理中，还包括从所述刻蚀腔体的静电吸盘背面通入氦气的步骤，所述氦气的气流和所述第一工艺气体的气流相混合形成涡流实现对所述刻蚀腔体内的部件表面进行反复的冲洗。
5.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤二中的所述第二工艺气体为氧气。
6.如权利要求1或5所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：在步骤二的所述刻蚀和氧化处理中，还包括从所述刻蚀腔体的静电吸盘背面通入氦气的步骤，所述氦气的气流和所述第二工艺气体的气流相混合形成涡流实现对所述刻蚀腔体内的部件表面进行反复的刻蚀。
7.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：在进行步骤一的所述第一次等离子体刻蚀作业之前还包括对所述刻蚀腔体进行抽真空处理，使步骤一至三的工艺过程中所述刻蚀腔体都处于低压状态。
8.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤一和二中，所述刻蚀腔体的偏压设置为0V。
9.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤三中当检测到的颗粒度正常时，检测结束，所述刻蚀腔体能开始进行产品生产。
10.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤三中当检测到的颗粒度异常时，对所述刻蚀腔体的部件进行更换，并重新对更换的所述部件进行步骤一至三的检测，直至步骤三中颗粒度检测正常。
11.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：刻蚀腔体部件的检测方法放置在部件更换后进行。
12.如权利要求11所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：所述部件是对所述刻蚀腔体进行预防维护保养时更换的部件。
13.如权利要求11所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：刻蚀腔体部件的检测方法放置在所述刻蚀腔体生产的产品出现颗粒度问题时进行，用于确定所述产品的颗粒度问题的缺陷源是否来自所述刻蚀腔体的部件。
14.如权利要求11所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤三中的的颗粒度检测包括如下分步骤：
步骤31、提供一晶圆假片，将所述晶圆假片放置在所述刻蚀腔体中进行刻蚀工艺；
步骤32、取出所述晶圆假片并测量所述晶圆假片表面的颗粒度。
15.如权利要求1所述的刻蚀腔体部件的检测方法，其特征在于：步骤三中，步骤一至二重复次数为5次以上。
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