CN112750715A - 半导体工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体工艺方法；包括如下步骤：调节工艺腔室内的腔室压力，使得工艺结束时腔室压力调节至预设压力，预设压力等于传片压力或低于传片压力且大于对工艺腔室实现最佳清洗效果时的最低腔室压力；于传片压力下将完成工艺处理后的晶圆从工艺腔室内传出。上述半导体工艺方法通过调节工艺腔室内的腔室压力以使得工艺结束时腔室压力调节等于或略低于传片压力，可以显著降低工艺时间及传片自动控压时间，从而有效提高设备产能，降低产品成本。

Description

半导体工艺方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别是涉及一种半导体工艺方法。

背景技术

在现有很多半导体工艺(譬如，成膜工艺等)中在工艺结束后均需要使得工艺腔室内的腔室压力要明显低于传送晶圆所需的传片压力，以确保对工艺腔室达到最佳的清洗效果，且防止在将工艺处理后的晶圆从工艺腔室内传出时工艺腔室内的微粒反灌到设备中其他清洁的区域。然而，上述工艺方法中由于需要将工艺腔室内的腔室压力调节至较低的数值，需要较长的调节时间，从而导致工艺时间较长，进而影响设备的产能，导致产品成本的增加；同时，由于传片时需要工艺腔室内的腔室压力要达到传片压力，工艺结束时工艺腔室内的腔室压力于传片压力相差较大会导致传片自动控压时间较长，从而影响设备的产能，导致产品成本的增加。

又半导体行业由于需要投资大量的昂贵设备，加上产品更新快带来设备更新换代的要求，给企业带来巨大的资金压力和成本负担。因此，如何提高设备综合利用率，提升设备产能，降低产品成本成为在激烈的市场竞争中促进企业发展的必要选择。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中工艺结束时需要将工艺腔室内的腔室压力调节至明显低于传片压力而导致的工艺时间较长、传片自动控压时间较长、设备产能较低及产品成本较高等问题，提供一种半导体工艺方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种半导体工艺方法，包括如下步骤：

调节工艺腔室内的腔室压力，使得工艺结束时腔室压力调节至预设压力，预设压力等于传片压力或低于传片压力且大于对工艺腔室实现最佳清洗效果时的最低腔室压力；

于传片压力下将完成工艺处理后的晶圆从工艺腔室内传出。

上述半导体工艺方法通过调节工艺腔室内的腔室压力以使得工艺结束时腔室压力调节等于或略低于传片压力，可以显著降低工艺时间及传片自动控压时间，从而有效提高设备产能，降低产品成本。

在其中一个实施例中，预设压力为所述传片压力的95％～100％。

在其中一个实施例中，预设压力低于传片压力时，将工艺处理后的晶圆从工艺腔室内传出之前还包括将工艺腔室内的腔室压力调节至传片压力的步骤。

在其中一个实施例中，工艺腔室包括反应腔室、冷却腔室或传送腔室。

在其中一个实施例中，工艺包括成膜工艺及成膜工艺后的清洗工艺，于清洗工艺过程中调节工艺腔室内的腔室压力，以使得清洗工艺结束时腔室压力调节至预设压力。

在其中一个实施例中，调节工艺腔室内的腔室压力，使得工艺结束时腔室压力调节至预设压力之前还包括如下步骤：

于传片压力下将待处理的晶圆传送至工艺腔室内；

将工艺腔室内的腔室压力调节至成膜工艺所需的成膜压力，于成膜压力下执行成膜工艺；

成膜工艺结束后使用清洗气体对工艺腔室进行清洗。

在其中一个实施例中，于传片压力下将完成工艺处理后的晶圆从工艺腔室内传出之后还包括如下步骤：重复上述步骤至少一次。

在其中一个实施例中，通过调节工艺腔室内的清洗气体流量、对工艺腔室内进行抽气的气泵的抽气速率及抽气时间中的至少一者，以使得工艺结束时腔室压力调节至预设压力。

在其中一个实施例中，工艺腔室内的清洗气体流量包括0sccm～5000sccm；抽气速率包括0L/s～5000L/s；抽气时间包括0s～60s。

附图说明

图1为一实施例中半导体工艺方法中工艺腔室内的腔室压力随时间变化的曲线图；

图2为图1中A区域的放大示意图；其中，T1为第一片晶圆工艺处理结束时的时间，T2开始传片的时间；

图3为本发明一个实施例中半导体工艺方法的流程图；

图4为本发明一个实施例中半导体工艺方法中工艺腔室内的腔室压力随时间变化的曲线图；

图5为图4中A区域与图1中A区域的放大对比图；其中，曲线①为图4中A区域的放大曲线，曲线②为图1中A区域的放大曲线；T1为图1中第一片晶圆工艺处理结束时的时间，T2开始传片的时间，T3为本发明第一片晶圆工艺处理结束时的时间。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一实施例中，如图1及图2所示，一种半导体工艺方法中为了达到对工艺腔室实现最佳的清洗效果及避免传片时工艺腔室内的微粒反灌至设备中其他清洁的区域污染设备，第一片晶圆工艺处理需达到T1时刻方才结束，此时，工艺腔室内的腔室压力(即对所述工艺腔室实现最佳清洗效果时的最低腔室压力)明显低于传片压力(即T2时刻时开始传片的压力)。在该实施例中，由于工艺结束时需要将工艺腔室内的腔室压力调节至明显低于传片压力，存在工艺时间较长、传片自动控压时间较长、设备产能较低及产品成本较高等问题。

在一个实施例中，如图3所示，本发明一种半导体工艺方法，包括如下步骤：

S11：调节工艺腔室内的腔室压力，使得工艺结束时腔室压力调节至预设压力，预设压力等于传片压力或低于传片压力且大于对所述工艺腔室实现最佳清洗效果时的最低腔室压力；

S12：于传片压力下将完成工艺处理后的晶圆从工艺腔室内传出。

上述半导体工艺方法通过调节工艺腔室内的腔室压力以使得工艺结束时腔室压力调节等于或略低于传片压力，可以显著降低工艺时间及传片自动控压时间，从而有效提高设备产能，降低产品成本。

在一个示例中，工艺腔室可以包括任意一种与传片压力存在压差的腔室；具体的，工艺腔室可以包括但不仅限于反应腔室(譬如，成膜工艺腔室)、冷却腔室或传送腔室等等。

在一示例中，预设压力可以等于传片压力(即将晶圆传入工艺腔室或从工艺腔室内传出时所需的压力)。

在另一示例中，预设压力也可以略低于传片压力，但预设压力需大于图1及图2中所示的T1时刻工艺腔室内的腔室压力。具体的，此时预设压力的大小可以根据实际需要进行设定；在一个优选示例中，预设压力可以为传片压力的95％～100％。

在一示例中，当预设压力小于传片压力时，为了满足传片的需要，在步骤S11与步骤S12之间还包括将工艺腔室内的腔室压力调节至传片压力的步骤。由于预设压力略低于传片压力，该调节过程所需时间很短，相较于工艺时间可以忽略不计。

在一示例中，工艺可以包括成膜工艺及成膜工艺后的清洗工艺；可以在清洗工艺过程中调节工艺腔室内的腔室压力，以使得清洗工艺结束时工艺腔室内的压力调节至预设压力。

需要说明的是，成膜工艺可以包括任意一种薄膜沉积工艺，譬如，物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺等等。

需要进一步说明的是，在清洗工艺中，是通过向工艺腔室内通入清洗气体以实现对工艺腔室进行清洗，从而去除工艺腔室内未反应的反应气体及反应副产物等等。

在一示例中，可以采用周期性向工艺腔室内通入清洗气体、对工艺腔室内进行周期性抽气或周期性向工艺腔室内通入清洗气体且对工艺腔室内进行周期性抽气，以提高对工艺腔室内的清洗效果。

在一示例中，步骤S11之前还可以包括如下步骤：

于传片压力下将待处理的晶圆传送至工艺腔室内；具体的，可以采用传送装置(譬如，机械手臂等)将待处理的晶圆传送至工艺腔室；

将工艺腔室内的腔室压力调节至成膜工艺所需的成膜压力，于成膜压力下执行成膜工艺；

成膜工艺结束后使用清洗气体对工艺腔室进行清洗。

需要说明的是，上述步骤S11之前的步骤加上步骤S11及步骤S12一起构成一片晶圆的工艺处理的完整步骤；当待处理的晶圆为一批次时，即待处理的晶圆的数量为多片时，步骤S12之后还包括重复上述步骤至少一次的步骤，以实现对多片晶圆依次进行工艺处理。

在一示例中，可以通过调节通入工艺腔室内的清洗气体的清洗气体流量、对工艺腔室内进行抽气的气泵的抽气速率及抽气时间中的至少一者，以使得工艺结束时腔室压力调节至预设压力；即在工艺结束时将腔室压力调节至预设压力的方案包括：可以只调节清洗气体流量，也可以只调节抽气速率，还可以只调节抽气时间，还可以同时调节清洗气体流量及抽气速率，还可以同时调节清洗气体流量及抽气时间，还可以同时调节抽气速率及抽气时间，还可以同时调节清洗气体流量、抽气速率及抽气时间。

在一示例中，可以于三因素互交试验法调节清洗气体流量、抽气速率及抽气时间，即可以基于三因素互交试验法获得最佳的清洗气体流量、抽气速率及抽气时间，以在使得工艺结束时工艺腔室内的腔室压力提高至预设压力的同时确保对工艺腔室的清洗达到产品所需的效果，以避免对产品造成不良影响。

具体的，三因素互交试验法是利用常见的实验设计方法-响应曲面分析方法设计而实现，更为具体的，三因素互交试验法是利用合理的实验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优的工艺参数，即需求最佳的清洗气体流量、抽气速率及抽气时间。

在一示例中，清洗气体流量、抽气速率及抽气时间均可以根据实际需要进行设定，在一个优选示例中，工艺腔室内的清洗气体流量可以包括0sccm(标准毫升/分钟)～5000sccm；抽气速率可以包括0L/s(升/秒)～5000L/s；抽气时间可以包括0s(秒)～60s。

需要说明的是，清洗气体流量、抽气速率及抽气时间的取值不能同时为零，即清洗气体流量、抽气速率及抽气时间的取值至少一者不为0。

请参阅图4及图5，由图4及图5可知，本发明的半导体工艺方法中通过调节工艺腔室内的腔室压力至等于或略低于传片压力，即图5中的T3时刻为本发明的半导体工艺方法中工艺结束的时间。右图5可知，相较于图1及图2中的半导体工艺方法，本发明的半导体工艺方法中对一片晶圆进行工艺处理的工艺时间可以减少T1-T3的时间，再加上节省的自动控压时间(即图2及图5中的T2-T1的时间)，本发明的半导体工艺方法相较于图1及图2的半导体工艺方法而言，对一片晶圆进行工艺处理过程中可节省的总时间为T2-T3。由此可知，本发明的半导体工艺方法相较于图1及图2的半导体工艺方法可以显著降低工艺时间及传片自动控压时间，从而有效提高设备产能，降低产品成本。

上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种半导体工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

调节工艺腔室内的腔室压力，使得工艺结束时所述腔室压力调节至预设压力，所述预设压力等于传片压力或低于所述传片压力且大于对所述工艺腔室实现最佳清洗效果时的最低腔室压力；

于传片压力下将完成工艺处理后的晶圆从所述工艺腔室内传出。

2.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述预设压力为所述传片压力的95％～100％。

3.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述预设压力低于所述传片压力时，将工艺处理后的所述晶圆从所述工艺腔室内传出之前还包括将所述工艺腔室内的腔室压力调节至所述传片压力的步骤。

4.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述工艺腔室包括反应腔室、冷却腔室或传送腔室。

5.根据权利要求1所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述工艺包括成膜工艺及成膜工艺后的清洗工艺，于所述清洗工艺过程中调节所述工艺腔室内的所述腔室压力，以使得清洗工艺结束时所述腔室压力调节至所述预设压力。

6.根据权利要求5所述的半导体工艺方法，其特征在于，调节所述工艺腔室内的所述腔室压力，使得工艺结束时所述腔室压力调节至所述预设压力之前还包括如下步骤：

于传片压力下将待处理的晶圆传送至所述工艺腔室内；

将所述工艺腔室内的腔室压力调节至成膜工艺所需的成膜压力，于所述成膜压力下执行成膜工艺；

成膜工艺结束后使用清洗气体对所述工艺腔室进行清洗。

7.根据权利要求6所述的半导体工艺方法，其特征在于，于传片压力下将完成工艺处理后的所述晶圆从所述工艺腔室内传出之后还包括如下步骤：重复上述步骤至少一次。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体工艺方法，其特征在于，通过调节所述工艺腔室内的清洗气体流量、所述工艺腔室内进行抽气的气泵的抽气速率及抽气时间中的至少一者，以使得工艺结束时所述腔室压力调节至所述预设压力。

9.根据权利要求8所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述工艺腔室内的清洗气体流量包括0sccm～5000sccm；所述抽气速率包括0L/s～5000L/s；所述抽气时间包括0s～60s。

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