CN109727857A - 干法刻蚀方法 - Google Patents
干法刻蚀方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109727857A CN109727857A CN201811634732.0A CN201811634732A CN109727857A CN 109727857 A CN109727857 A CN 109727857A CN 201811634732 A CN201811634732 A CN 201811634732A CN 109727857 A CN109727857 A CN 109727857A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dry etching
- wafer
- etching method
- electrostatic chuck
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本申请公开了一种干法刻蚀方法，包括以下步骤：步骤一：进行干法刻蚀主刻蚀工艺；步骤二：晶圆表面聚合物淀积；步骤三：停止静电吸盘上的氦气供应；步骤四：晶圆在静电吸盘上进行除电；步骤五：静电吸盘上引脚升起，把晶圆顶到预设高度；步骤六：进行各向同性干法刻蚀工艺，对晶圆正面和背面同时刻蚀。本发明的方法能把晶圆表面和晶圆背面的Si‑O‑Cl聚合物同时去除干净，并保证晶圆背面干净无Si‑O‑Cl颗粒。
Description
技术领域
本申请涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种干法刻蚀方法。
背景技术
在半导体工艺中，干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术。当气体以等离子体形式存在时，它具备两个特点：一方面等离子体中的这些气体化学活性比常态下时要强很多，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快地与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；另一方面，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。因此，干法刻蚀是晶圆片表面物理和化学两种过程平衡的结果。
跟随摩尔定律，现有技术平台的关键尺寸不断缩小，在90nm工艺以下，为了保证每一枚晶圆的工艺稳定性，在现有的干法刻蚀技术中，每一枚晶圆工艺间都会运行一个无晶圆自清洗的步骤，而此步骤最后是在整个腔体表面重新生长一层Si-O-Cl为主的生成物，保证每一枚晶圆刻蚀前的腔体氛围是相同的，从而保证工艺的稳定性。然而此过程在腔体表面生成Si-O-Cl聚合物的同时，静电吸盘(ESC)表面也有存在Si-O-Cl的聚合物，此聚合物当晶圆进腔工艺时会黏附在晶圆的背面，导致晶圆背面颗粒含量极高(如图1所示)，严重影响了后续湿法工艺窗口。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是，提供一种干法刻蚀的方法，能把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，并保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种干法刻蚀的方法，包括以下步骤：步骤一：进行干法刻蚀主刻蚀工艺；步骤二：晶圆表面聚合物淀积；步骤三：停止静电吸盘上的氦气供应；步骤四：晶圆在静电吸盘上进行除电；步骤五：静电吸盘上引脚升起，把晶圆顶到预设高度；步骤六：进行各向同性干法刻蚀工艺，对晶圆正面和背面同时刻蚀。
较佳地，所述步骤一中还包括进行各向异性刻蚀的步骤。
较佳地，所述步骤二中，晶圆表面聚合物以等离子淀积方式进行Si-O-CL聚合物淀积。
较佳地，所述步骤二中，反应气体压力范围在30mt-100mt之间，干法刻蚀设备的上部电极功率范围在50W-150W之间，下部电极为0W。
较佳地，所述步骤二中，聚合物反应的公式为：
SiCl4(g)+O2(g)→SiO2(s)+2Cl2(g)；
SinOn+xCl2(n–x)→SiCl4+Sin–1On+xCl2(n–x–2)。
较佳地，所述步骤四中，首先把静电吸盘的电压降至0V，关闭上部电极和下部电极功率，然后在静电吸盘上加正电压范围在300V-1000V之间，下部电极功率依然为0，上部电极功率范围在20W-100W之间，压力范围在3mt-15mt之间，通入氦气，彻底对晶圆进行除电。
较佳地，所述步骤四中关闭上部电极和下部电极功率的时间，以及通入氦气的时间均为5秒-20秒之间。
较佳地，所述步骤四中通入氦气的流量范围在200sccm-400sccm之间。
较佳地，所述步骤五中预设高度范围在1mm-5mm之间。
较佳地，所述步骤六中通过含氟气体进行各向同性刻蚀，气体压力范围在15mt-100mt之间。
较佳地，所述含氟气体为CF4、NF3或SF6中之一种。
较佳地，所述步骤六中干法刻蚀设备的上部电极功率在500W-1000W之间，下部电极功率为0。
较佳地，所述步骤一之前还包括以下工作流程：工作流程一：晶圆间进行无晶圆自清洗的步骤，进行腔体聚合物淀积；工作流程二：晶圆传送至刻蚀腔体静电吸附在静电吸盘上；工作流程三：静电吸盘上通氦气进行热传导冷却。
较佳地，所述工作流程一中首先通过含氟气体进行各向同性刻蚀去除副产物，再通过氧气进行各向同性刻蚀去除含碳有机物，最后进行聚合物淀积。
较佳地，所述工作流程一中，下部电极功率均为零。
较佳地，所述聚合物淀积是以SiCL4和氧气为气体的Si-O-CL聚合物淀积。
较佳地，所述工作流程二中，晶圆在真空环境下通过机械传送手臂传输至真空腔体内，并放置在静电吸盘上。
较佳地，所述工作流程二中，静电吸盘加上负电压的范围在-300至-1000V之间。
较佳地，所述工作流程三中，静电吸盘上通氦气的压力在4T-20T，氦气含量在200sccm-400sccm。
较佳地，所述步骤六之后还包括：步骤七：晶圆从腔体内传输至外部；步骤八：再次进行无晶圆自清洗，保持腔体内部环境。
本发明是在晶圆干法刻蚀完后，除电步骤前增加Si-O-Cl聚合物生成，保护晶圆正面，在除电步骤后，PIN脚升起(pin up)，PIN脚升起后，进行各向同性刻蚀，此步骤可采用NF3为主刻蚀气体，由于各向同性刻蚀，会把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒，增加后续湿法工艺窗口，该方法实现简单方便且成本低廉。
附图说明
图1为现有技术的干法刻蚀工艺中晶圆背面颗粒示意图。
图2为本发明的干法刻蚀设备示意图。
图3为本发明的干法刻蚀方法实施例一的流程图。
图4为本发明的干法刻蚀方法实施例一中ESC表面沉积聚合物示意图。
图5为本发明的干法刻蚀方法实施例二的流程图。
图6为本发明的干法刻蚀方法实施例三的流程图。
图7为使用本发明的干法刻蚀方法后的晶圆背面颗粒示意图。
附图标记说明
1 静电吸盘 2 等离子体
3 顶部电极 4 底部电极
5 电泵 6 压力控制装置
7 上部电容适配器 8 下部电容适配器
9 电压控制传感器 10 气体流量控制器
11 聚合物
具体实施方式
下面通过附图进一步描述本发明的实施方式。按要求，本文公开了本发明的具体实施例；但是，应该理解的是，公开的实施例仅为本发明的示例，它们可以采用各种形式实施。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为具有限制性。进一步地，本文中使用的名词和术语不是限制性的；而是提供对本发明的可理解描述。虽然说明书后面的权利要求确切说明了本发明认为具有新颖性的特征，但是相信通过结合附图来考虑以下描述将能更好地理解本发明，其中相同参考数字代表相同的含义。这些附图不是按比例绘制。
实施例一
本发明的干法刻蚀中，使用的设备如图2所示，包括：静电吸盘(ESC)，顶部射频发生器(Top Generator),底部射频发生器(Bottom Generator),分子泵(Turbo Pump),压力控制装置(pressure controller)，上部电容适配器(Top Match),下部电容适配器(Bottommatch),电压控制传感器(VCI),气体流量控制器(MFC)。
如图3所示，实施例一中，本发明的干法刻蚀方法包括以下步骤：
步骤一，进行干法刻蚀主刻蚀工艺。
进行干法主刻蚀工艺时，会进行各向异性刻蚀，生成浅沟槽隔离区或多晶硅栅极等，此时晶圆与静电吸盘由于下部静电和上方等离子体的作用下，晶圆背面会黏附静电吸盘上大量的SI-O-CL聚合物颗粒。
步骤二：晶圆表面聚合物淀积。
步骤二中，采用以SICL4和O2为主的等离子淀积方式进行SI-O-CL聚合物淀积，通常压力为30～100mt，上部电极功率为50～150W，下部电极为0W，晶圆正面会淀积一层SI-O-CL进行表面保护，表面与静电吸盘直接接触不会淀积此聚合物。如图4所示。此时聚合物反应公式为：
SiCl4(g)+O2(g)→SiO2(s)+2Cl2(g)；
SinOn+xCl2(n–x)→SiCl4+Sin–1On+xCl2(n–x–2)。
步骤三，停止晶圆与静电吸盘间的氦气热传导。
步骤四，晶圆在静电吸盘上进行除电。
在所述步骤S7中把静电吸盘的电压降至0V，关闭上部电极和下部电极功率，时间在5～20秒之间，然后在静电吸盘上加正电压300～1000V，下部电极功率依然为0，上部电极功率在20～100W，压力3～15mt，通入大量氦气(200～400sccm)，时间为5～20秒，彻底对晶圆进行除电。
步骤五，把静电吸盘内部的3个PIN脚升起，升起到1～5mm的高度。
步骤六，进行各向同性干法刻蚀工艺，对晶圆正面和背面同时刻蚀。
在此步骤中可以通过CF4或NF3和或SF6等含氟气体进行各向同性刻蚀，压力15～100mt，上部电极功率在500～1000W之间，下部电极功率为0，对晶圆表面的SI-O-CL聚合物保护层进行刻蚀，同时对晶圆背面黏附静电吸盘的SI-O-CL颗粒进行刻蚀，有效去除此颗粒，保证晶圆背面的干净。
由此，在晶圆干法刻蚀完后，除电步骤前增加Si-O-Cl聚合物生成，保护晶圆正面，在除电步骤后，PIN脚升起(pin up)，PIN脚升起后，进行各向同性刻蚀，此步骤可采用NF3为主刻蚀气体，由于各向同性刻蚀，会把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒，增加后续湿法工艺窗口，该方法实现简单方便且成本低廉。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
实施例二
如图5所示，在本发明实施例一的基础上，在步骤一之前，还可以增加如下工作流程：
工作流程一：晶圆间进行无晶圆自清洗的步骤，进行腔体聚合物淀积；
在所述65nm以下技术干法刻蚀工艺尤其是关键层次如STI,POLY等，为了缩小每片晶圆间差异，在无晶圆自清洗工艺中首先通过NF3或SF6或CF4等气体为主的各向同性刻蚀(下部电极功率为零)去除SI-O等副产物，再通过O2为主的各向同性刻蚀(下部电极功率为零)去除含C有机物，最后会增加一步SICL4和O2为主的SI-O-CL聚合物淀积(下部电极功率为零)，保证腔体表面和静电吸盘上都淀积一层，维持腔体刻蚀状态。
工作流程二：晶圆传送至刻蚀腔体静电吸附在静电吸盘上；
作业晶圆在真空环境下通过机械传送手臂传输至真空腔体内，并放置在静电吸盘上，静电吸盘加上负电压在-300～-1000V之间，通过静电吸附把晶圆固定在静电吸盘上。
工作流程三：静电吸盘上通氦气进行热传导冷却。
在静电吸盘与晶圆间通过小孔通入一定量的氦气，一般压力在4～20T，氦气含量在200～400sccm，通过氦气的热传导效应把晶圆刻蚀产生的温度带走。
实施例三
如图6所示，在本发明实施例一、二的基础上，在步骤六之后，还可以增加如下步骤：
步骤七：晶圆从腔体内传输至外部。
可以在真空环境下通过机械传送手臂把晶圆传输至腔体外部。
步骤八：再次进行无晶圆自清洗，保持腔体内部环境。
腔体内部再次进行自清洗步骤，保持腔体状态以便进行后续晶圆作业。
本发明所描述的方法，如图7所示把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒，增加后续湿法工艺窗口。
本发明并不限于此处描述的特定的方法。此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义。
Claims (20)
1.一种干法刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：进行干法刻蚀主刻蚀工艺；
步骤二：晶圆表面聚合物淀积；
步骤三：停止静电吸盘上的氦气供应；
步骤四：晶圆在静电吸盘上进行除电；
步骤五：静电吸盘上引脚升起，把晶圆顶到预设高度；
步骤六：进行各向同性干法刻蚀工艺，对晶圆正面和背面同时刻蚀。
2.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤一中还包括进行各向异性刻蚀的步骤。
3.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，晶圆表面聚合物以等离子淀积方式进行Si-O-CL聚合物淀积。
4.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，反应气体压力范围在30mt-100mt之间，干法刻蚀设备的上部电极功率范围在50W-150W之间，下部电极为0W。
5.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，聚合物反应的公式为：
SiCl4(g)+O2(g)→SiO2(s)+2Cl2(g)；
SinOn+xCl2(n–x)→SiCl4+Sin–1On+xCl2(n–x–2)。
6.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤四中，首先把静电吸盘的电压降至0V，关闭上部电极和下部电极功率，然后在静电吸盘上加正电压范围在300V-1000V之间，下部电极功率依然为0，上部电极功率范围在20W-100W之间，压力范围在3mt-15mt之间，通入氦气，彻底对晶圆进行除电。
7.如权利要求6所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤四中关闭上部电极和下部电极功率的时间，以及通入氦气的时间均为5秒-20秒之间。
8.如权利要求6所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤四中通入氦气的流量范围在200sccm-400sccm之间。
9.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤五中预设高度范围在1mm-5mm之间。
10.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤六中通过含氟气体进行各向同性刻蚀，气体压力范围在15mt-100mt之间。
11.如权利要求10所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述含氟气体为CF4、NF3或SF6中之一种。
12.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤六中干法刻蚀设备的上部电极功率在500W-1000W之间，下部电极功率为0。
13.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤一之前还包括以下工作流程：
工作流程一：晶圆间进行无晶圆自清洗的步骤，进行腔体聚合物淀积；
工作流程二：晶圆传送至刻蚀腔体静电吸附在静电吸盘上；
工作流程三：静电吸盘上通氦气进行热传导冷却。
14.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述工作流程一中首先通过含氟气体进行各向同性刻蚀去除副产物，再通过氧气进行各向同性刻蚀去除含碳有机物，最后进行聚合物淀积。
15.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述工作流程一中，下部电极功率均为零。
16.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述聚合物淀积是以SiCL4和氧气为气体的Si-O-CL聚合物淀积。
17.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述工作流程二中，晶圆在真空环境下通过机械传送手臂传输至真空腔体内，并放置在静电吸盘上。
18.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述工作流程二中，静电吸盘加上负电压的范围在-300至-1000V之间。
19.如权利要求13所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述工作流程三中，静电吸盘上通氦气的压力在4T-20T，氦气含量在200sccm-400sccm。
20.如权利要求1所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述步骤六之后还包括：
步骤七：晶圆从腔体内传输至外部；
步骤八：再次进行无晶圆自清洗，保持腔体内部环境。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811634732.0A CN109727857B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 干法刻蚀方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811634732.0A CN109727857B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 干法刻蚀方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109727857A true CN109727857A (zh) | 2019-05-07 |
| CN109727857B CN109727857B (zh) | 2021-06-15 |
Family
ID=66297896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811634732.0A Active CN109727857B (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 干法刻蚀方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109727857B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110400749A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-11-01 | 上海华力微电子有限公司 | 一种改善晶圆表面微颗粒残留的方法 |
| CN111584356A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-08-25 | 长江存储科技有限责任公司 | 刻蚀过程的控制方法、控制装置、存储介质和刻蚀设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101421829A (zh) * | 2006-04-11 | 2009-04-29 | 应用材料公司 | 包括对低介电常数材料进行非原位背侧聚合物去除的等离子体电介质蚀刻处理 |
| CN101536155A (zh) * | 2006-03-22 | 2009-09-16 | 应用材料公司 | 用于低电介质常数材料的具有原位背侧聚合物去除的等离子体电介质蚀刻工艺 |
| CN105529283A (zh) * | 2014-09-29 | 2016-04-27 | 盛美半导体设备（上海）有限公司 | 晶圆的双面气相刻蚀装置 |
-
2018
- 2018-12-29 CN CN201811634732.0A patent/CN109727857B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101536155A (zh) * | 2006-03-22 | 2009-09-16 | 应用材料公司 | 用于低电介质常数材料的具有原位背侧聚合物去除的等离子体电介质蚀刻工艺 |
| CN101421829A (zh) * | 2006-04-11 | 2009-04-29 | 应用材料公司 | 包括对低介电常数材料进行非原位背侧聚合物去除的等离子体电介质蚀刻处理 |
| CN105529283A (zh) * | 2014-09-29 | 2016-04-27 | 盛美半导体设备（上海）有限公司 | 晶圆的双面气相刻蚀装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110400749A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-11-01 | 上海华力微电子有限公司 | 一种改善晶圆表面微颗粒残留的方法 |
| CN111584356A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-08-25 | 长江存储科技有限责任公司 | 刻蚀过程的控制方法、控制装置、存储介质和刻蚀设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109727857B (zh) | 2021-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI713116B (zh) | 圖案化低介電常數介電膜之方法 | |
| CN105453233B (zh) | 于外延生长之前预清洁基板表面的方法和设备 | |
| TWI774688B (zh) | 蝕刻處理中保護超低介電材料不受損害以得到期望的特徵部之製造方法 | |
| TWI506691B (zh) | 利用電漿增強氧化進行鈍化之矽蝕刻 | |
| US7226868B2 (en) | Method of etching high aspect ratio features | |
| CN109727857A (zh) | 干法刻蚀方法 | |
| CN103489760B (zh) | SiC衬底同质外延碳硅双原子层薄膜的方法 | |
| TWI770556B (zh) | 半導體處理設備零部件的清洗方法 | |
| CN105226022B (zh) | 半导体结构的形成方法 | |
| CN110211870B (zh) | 晶圆减薄方法 | |
| CN109979829A (zh) | 碳化硅激活退火方法 | |
| US10937661B2 (en) | Method for removing silicon oxide and integrated circuit manufacturing process | |
| CN104681424A (zh) | 晶体管的形成方法 | |
| Kim et al. | Relationships between etch rate and roughness of plasma etched surface | |
| CN102487003B (zh) | 辅助侧墙的形成方法 | |
| CN103474332B (zh) | 提升网状生长Web Growth的刻蚀方法 | |
| CN104716191A (zh) | 双栅双极石墨烯场效应晶体管及其制作方法 | |
| CN103204493B (zh) | 石墨烯晶片的制备方法 | |
| CN102956456B (zh) | 一种半导体器件的制造方法 | |
| CN103736689A (zh) | 硅片清洗方法 | |
| KR20110139201A (ko) | 광기전력 및 기타 저온 화학적 증착 공정을 위한 규소 박막의 불소 분자 에칭 | |
| CN102427031A (zh) | 一种制作多晶硅侧墙的方法 | |
| JP2834129B2 (ja) | 低温ドライエツチング方法 | |
| CN103681287A (zh) | 控制多晶硅栅极关键尺寸的方法 | |
| CN104465518A (zh) | 栅极制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |