CN1209798C

CN1209798C - 减少等离子体工艺所致微粒物质污染的方法与装置

Info

Publication number: CN1209798C
Application number: CN 01110196
Authority: CN
Inventors: 戴仕冠
Original assignee: Winbond Electronics Corp
Current assignee: Winbond Electronics Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: CN1378246A

Abstract

一种减少等离子体工艺所致微粒物质污染的方法，其包括下列步骤，首先是设置一等离子体蚀刻机台，并将一待制晶片置于其内反应室以进行等离子体蚀刻加工，其次利用一设于反应室一侧抽气管路，来持续抽除在反应室中因等离子体蚀刻加工形成副产物，随后于结束等离子体蚀刻加工时，在反应室内形成一位于待制晶片上方且与之平行的电场，使这些副产物中带电荷者朝抽气管路方向移动并予以抽离，避免其掉落在待制晶片表面。

Description

减少等离子体工艺所致微粒物质污染的方法与装置

本发明涉及一种半导体工艺领域，特别是涉及一种减少等离子体工艺所致微粒物质污染(plasma-process-induced particlecontamination)装置与方法。

在进入超大规模集成电路(ULSI)世代后，蚀刻工艺(etchingprocess)对于制作具有深次微米(sub-half-micrometer)临界尺寸(dimentions)的装置愈趋重要，其中等离子体蚀刻(plasma etching)由于具有转换抗蚀剂图案(resist pattern)高精确性(highaccuracy)，目前已被普遍应用在今日半导体生产线上。

然而，于进行蚀刻时，等离子体工艺经常在待制晶片(wafer)表面产生大量微粒物质，例如因暴露在等离子体下而基于化学或物理机制产生并经电子附着带负电副产物，由于等离子体蚀刻机台电场与磁场作用，使带负电副产物悬浮于待制晶片上方等离子体中且不易抽离，因此，一旦等离子体蚀刻工艺结束，这些悬浮微粒物质即掉落在待制晶片表面形成污染。

本发明的目的在提供一种减少等离子体工艺所致微粒物质污染的方法与装置。该方法与装置是在结束等离子体工艺时，使悬浮带电荷副产物朝抽气管路方向移动并予以抽离。

本发明通过以下措施达到：

一种减少等离子体工艺所致微粒物质污染方法，包括下列步骤：

设置一电浆反应装置，并将一待制晶片置于其反应室内以进行等离子体加工；

利用一设于该反应室一侧抽气管路，以于工艺中抽除在该反应室形成副产物；及

于结束该工艺时，在该反应室内形成一位于该待制晶片上方且与之平行的电场，以使该些副产物带电荷者朝该抽气管路方向移动并予以抽离。

一种减少等离子体工艺所致微粒物质污染半导体装置，其包括：

一等离子体反应装置，具有一反应室，该反应室内则置有一待制晶片；

一抽气管路，设置于该反应室一侧，用以于工艺中抽除在该反应室形成副产物；

一电场产生器，具有一对电极板，分别设置于该反应室与该抽气管路同侧侧壁及其相对侧壁，其中该电场产生器于该等离子体工艺结束时激活，以形成一与待制晶片平行的电场，使副产物的带电荷者朝抽气管路的方向移动并予以抽离。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

图简单说明：

第1图显示传统等离子体蚀刻机台部份示意图。

第2图显示本发明一实施例中，减少等离子体工艺所致微粒物质污染方法步骤流程图。

第3图显示本发明一实施例中，具有外加电场等离子体反应装置的部份示意图。

符号说明

10~上电极板；20~下电极板；30~进气管路；40~抽气管路；50~射频电源；60~反应室；70~待制晶片；100~半导体装置；110~上电极板；120~下电极板；130~进气管路；140~抽气管路；150~射频电源；160~反应室；160a~正电极板；160b~负电极板；170~待制晶片；180~切换开关；200~电场产生器220~供应电源

为明显区别本发明实施例与传统技术差异，请参阅第2图，并比较其与前述第1图传统等离子体蚀刻机台区别。

以干蚀刻工艺为例，依据第1图，传统等离子体蚀刻机台中抽气管路，是以下列方式直接连接到蚀刻室(etching chamber)，其中显示于第1图装置为一平板式等离子体蚀刻机台(planar diode typeplasma etcher)，蚀刻室60内包括有上、下电极板10、20，电极板10耦接接地节点，待制晶片70置于电极板20表面，射频电源50(RFpower source)则供应射频(radio frequency)电压予电极板20以在蚀刻室60内产生等离子体，例如操作频率在13.56MHZ的交流式等离子体(AC plasma)，而用来作为等离子体来源气体，是自进气管路30输入，并透过上电极板10孔洞(未显示)进入蚀刻室60，并自抽气管路40抽离。进气管路30一般设置在蚀刻室60上方，抽气管路40则设置在蚀刻室60一侧壁下方。

此外，在常见磁场强化式反应离子等离子体蚀刻机台(MERIE：magnetic-enhanced reactive ion plasma etcher)中，另使用一组永久磁铁(permanent magnets)来产生平行于待制晶片70表面磁场(未显示)，且磁场将垂直于电场EO，因此在磁场与电场EO的作用下，这些带负电副产物将悬浮于之中而不易被抽气管路40带走，当蚀刻工艺结束，磁场与电场EO停止作用，这些悬浮微粒物质即掉落在待制晶片70表面，形成污染。

反之，请配合第3图装置参阅第2图，本实施例提供一种减少工艺所致微粒物质污染方法，其包括下列步骤：

(a)依步骤S10，设置一反应装置如蚀刻机台100，并将一待制晶片170置于其反应室160内，以进行加工(plasma process)，如常见磁场强化式反应离子蚀刻(MERIE)。

(b)依步骤S20，利用一设于反应室160一侧抽气管路140，来持续抽除在反应室中因蚀刻加工形成副产物，包括如带负电微粒物质等带电荷副产物者。

(c)依步骤S30，于结束蚀刻加工时，在反应室160内形成一位于待制晶片170上方且与平行的电场E，以使该些带电荷副产物朝抽气管路140的方向移动，并由抽气管路140予以抽离。

举例而言，依据第3图减少等离子体工艺所致微粒物质污染半导体装置中，是包括一反应装置(plasma reactor)100，其具有一反应室(chamber)160，一般可应用在化学气相沉积工艺(PECVD)、直流金属溅镀(sputtering)、及干蚀刻工艺(dry etching)中，在此则以活性离子蚀刻工艺(RIE：reactive ion etching)为例，其中显示于第3图装置为一常见磁场强化式反应离子蚀刻机台(MERIE)，其以平板式电极伴随与之平行的磁场设置(未显示)。例如在蚀刻室160内包括有上、下电极板110、120，上电极板110耦接接地节点，待制晶片170置于下电极板120表面，射频电源150(RF power source)则供应射频电压予电极板120以在蚀刻室160内产生，例如操作频率在13.56MHZ的交流式(AC plasma)，而用来作为来源气体，如含氟气体，自进气管路130输入，并透过上电极板110孔洞(未显示)进入蚀刻室160，并自抽气管路140抽离。进气管路130一般设置在蚀刻室160上方，抽气管路140则设置在一侧壁下方，而一平行下电极板120磁场(未显示)则即平行于承载待制晶片170表面。

此外，本实施例另包括一切换开关180及一电场产生器200。电场产生器200主要具有一对电极板160a、160b，分别设置于反应室160中与抽气管路140同侧侧壁及其相对侧壁，其中在对待制晶片170进行蚀刻工艺时，切换开关180为关闭，电场产生器200并不动作，反应室160内则形成有悬浮于中带电荷副产物。而当蚀刻工艺结束时，切换开关180为导通，电场产生器200激活，其藉由具正、负极的电源220形成一与待制晶片平行电场E，使带电荷副产物朝抽气管路140方向移动。

其中，由于这些带电荷副产物大部份由负电荷微粒物质组成，因此可将电场产生器200电极板160a耦接于电源220正极，使负电荷微粒物质加速朝抽气管路140方向移动，以由抽气管路140迅速抽离，避免掉落在待制晶片表面形成污染。

本发明中所应用物质材料，并不限于实施例所引述者，其能由各种具恰当特性物质和形成方法所置换，且本发明结构空间亦不限于实施例引用尺寸大小。

虽然本发明已以一较佳实施例揭示如下，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种减少等离子体工艺所致微粒物质污染的方法，包括下列步骤：

设置一等离子体反应装置，并将一待制晶片置于其反应室内以进行等离子体加工；

利用一设于该反应室一侧抽气管路，以于工艺中抽除在该反应室中形成的悬浮于其中的副产物；及

于结束该工艺时，在该反应室内形成一位于该待制晶片上方且与晶片表面平行的电场，该电场设置于该抽气管路所在方向，以使这些副产物带电荷者朝该抽气管路方向移动并予以抽离。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该工艺为一等离子体蚀刻工艺。

3.如权利要求2所述方法，其中，这些带电荷副产物是属于带负电荷微粒物质。

4.如权利要求3所述方法，其中，该电场正极设置于该抽气管路抽气口所在方向。

5.一种减少工艺所致微粒物质污染半导体装置，其包括：

一反应装置，具有一反应室，该反应室内则置有一待制晶片；

一电场产生器，具有一对电极板，分别设置于该反应室与该抽气管路同侧侧壁及其相对侧壁，其中该电场产生器于该工艺结束时激活，以形成一与待制晶片平行的电场，使副产物带电荷者朝抽气管路方向移动并予以抽离。

6.如权利要求5所述的半导体装置，其中，该对电极板包括一正电极板及一负电极板。

7.如权利要求6所述的半导体装置，其中，这些带电荷副产物是属于带负电荷微粒物质。

8.如权利要求7所述的半导体装置，其中，该对电极板正电极板设置于该抽气管路所在方向。

9.如权利要求5至8中任一项权利要求所述的半导体装置，其中该装置进一步包含一切换开关，该开关两端分别连接供应电源与正负电极板，当进行蚀刻工艺时，该切换开关关闭，当该工艺结束时，该切换开关导通，使得该供应电源激活。