CN1851864A - 一种硅片卸载工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硅片卸载工艺，其步骤包括吹扫和卸载，其中吹扫步中工艺气体为O2和He的混合气体，卸载步中工艺气体为O2。本发明的硅片卸载工艺既可以有效的释放硅片上残留的电荷，还可以去除聚合物，降低颗粒和缺陷的数量，提高了产品的良率和产率。这种方法简单易行，不仅避免了系统硬件设计所增加的变数、保证工艺的稳定性，还可以避免系统升级、节约大笔开支。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅片卸载工艺，具体来说，涉及一种能够去除刻蚀工艺中产生的聚合物，降低颗粒和缺陷数量的硅片卸载工艺。
背景技术
在半导体制程中，多晶硅刻蚀(poly etch)的设备已经普遍采用静电卡盘的装置来固定晶圆(hold wafer)，但卡盘表面一般都是阳极氧化Al等材料的绝缘体，不利于硅片释放剩余电荷，如果不施加工艺启辉放电卸载的步骤，硅片就很难取出腔室(chamber)。
传统的工艺启辉卸载，只是使用Ar在300-500w的功率下，60mt左右的压力启辉，与硅片表面形成电荷释放回路，从而有效的导走残余电荷，这样硅片就可以被针顶起，取出腔室。
现在普遍采用的卸载工艺是高压条件下，Ar等惰性气体在一定功率下启辉(300-500W)，这样等离子体(plasma)与硅片表面和腔室表面(接地)构成回路，将工艺过程中反应气体在硅片表面行程的残余电荷导走。但是这种硅片卸载工艺只是考虑到了残余电荷的释放，事实上，刻蚀后的硅片除了有电荷累积的问题，还残留一些反应物，具体到多晶硅刻蚀，主要是一些PR(光刻胶)形成的聚合物以及HBr与Si发生反应产物和HBr的液滴。这些物质的去除是可以通过修改硅片卸载工艺的条件来实现的。否则将带来很多的缺陷(defect)，产生废片。现有工艺的具体工艺参数一般如下：腔室压力60mt、功率500W、Ar流量250sccm、时间10s。
对于带光刻胶的多晶硅刻蚀工艺来说，反应后处理主要是去除聚合物和残余电荷。残余电荷的去除一般只要进行容易电离的气体启辉就可以解决，聚合物主要是CH化合物，这些物质的去除主要靠O2启辉生成高活性的O原子，与C结合生成气体挥发后被泵抽走，这样才能减少聚合物沉积所带来的颗粒或者缺陷。这是需要大流量的氧气和低压，氧气流量大是为了增加电离量，提高反应效率，低压是为了提高原子和离子运动的平均自由程，使得到达硅片表面参与反应的粒子更多。
目前硅片卸载所普遍使用的Ar启辉的工艺并没有充分考虑到去除聚合物的效率，只是从释放硅片表面残余电荷的角度设计的工艺，这样即使在硅片卸载后也会产生很多缺陷，造成产品良率降低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的旨在提供一种新的硅片卸载工艺，以克服目前工艺中的缺点，提高多晶硅刻蚀产品的良率。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供了新的硅片卸载工艺，该工艺包括如下步骤：吹扫和卸载。
其中所述吹扫步的工艺条件为：腔室压力10-20mt，上电极功率0w，下电极功率为0w，工艺气体为O2和He的混合气体，其中O2的流量50-150sccm，He的流量150-300sccm，时间5s-10s。优选工艺条件为：腔室压力12-15mt，上电极功率0w，下电极功率0w，O2的流量80-120sccm，He的流量200-250sccm，时间6-8s。最优选工艺条件为：腔室压力15mt，上电极功率0w，下电极功率0w，O2的流量100sccm，He的流量200sccm，时间7s。
其中所述卸载步的工艺条件为：腔室压力10-20mt，上电极功率250-400w，下电极功率0w，O2的流量50-150sccm，时间5s-15s。优选工艺条件为：腔室压力12-15mt，上电极功率300-350w，下电极功率0w，O2的流量80-120sccm，时间6-10s。最优选工艺条件为：腔室压力15mt，上电极功率300w，下电极功率0w，工艺气体O2的流量100sccm，时间7s。
本发明的硅片卸载工艺使用O2作为卸载气体代替传统的Ar，既可以释放掉硅片表面的残余电荷，又可以去除硅片刻蚀过程中残留在表面的聚合物，降低了缺陷的数量，提高了电学性能。
本发明的工艺适用于所有栅刻蚀设备。
(三)有益效果
本发明的硅片卸载工艺既可以有效的释放硅片上残留的电荷，还可以去除聚合物，降低颗粒和缺陷的数量，提高了产品的良率和产率。这种方法简单易行，不仅避免了系统硬件设计所增加的变数、保证工艺的稳定性，还可以避免系统升级、节约大笔开支。
附图说明
图1为现有工艺所得硅片颗粒情况
图2-5为本发明工艺所得硅片颗粒情况
其中观察所用设备为KLA-TENCOR 6420颗粒检测仪。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
工艺(刻蚀)设备：感应耦合等离子体刻蚀机
观测设备为KLA-TENCOR 6420颗粒检测仪。
工艺步骤：
贯穿刻蚀：腔室压力7mt，射频源功率350w，下射频功率40w，刻蚀气体CF4 50sccm，5s
主刻蚀：腔室压力10mt，射频源功率350w，下射频功率40w，刻蚀气体Cl2 0sccm、HBr 190sccm、He/O2 15sccm，50s。
过刻蚀：腔室压力60mt，射频源功率350w，下射频功率40w，刻蚀气体HBr 150sccm、He100sccm、He/O2 15sccm，40s。
硅片卸载：腔室压力60mt，射频源功率500w，下射频功率40w，刻蚀气体HBr 150sccm、He100sccm、He/O2 15sccm，40s。
如图1所示，刻蚀所得多晶硅片颗粒增加数目是25颗(前值是16颗)。
实施例2
同实施例1的方法，其区别在于其中的硅片卸载工艺如下：
吹扫步：腔室压力15mt，上电极功率0w，下电极功率0w，工艺气体O2的流量100sccm、He的流量200sccm，7s；
卸载步：腔室压力15mt，上电极功率300w，下电极功率0w，工艺气体O2的流量100sccm，30s。
如图2所示，刻蚀所得多晶硅片颗粒增加数目是8颗(前值为4颗)。
实施例3
同实施例2的方法，其区别在于其中的硅片卸载工艺如下：
吹扫步：腔室压力10mt，上电极功率0w，下电极功率为0w，工艺气体O2的流量50sccm，He的流量300sccm，10s；
卸载步：腔室压力20mt，上电极功率250w，下电极功率0w，O2的流量150sccm，时间15s。
如图3所示，刻蚀所得多晶硅片颗粒增加数目是10颗(前值为3颗)。
实施例4
同实施例2的方法，其区别在于其中的硅片卸载工艺如下：
腔室压力20mt，上电极功率0w，下电极功率为0w，工艺气体O2的流量150sccm，He的流量150sccm，时间5s；
腔室压力10mt，上电极功率400w，下电极功率0w，O2的流量50sccm，时间5s。
如图4所示，刻蚀所得多晶硅片颗粒增加数目是9颗(前值为3颗)。
实施例5
同实施例2的方法，其区别在于其中的硅片卸载工艺如下：
吹扫步：腔室压力12mt，上电极功率0w，下电极功率0w，O2的流量80sccm，He的流量250sccm，时间8s；
卸载步：腔室压力15mt，上电极功率300w，下电极功率0w，O2的流量80sccm，时间10s。
如图5所示，刻蚀所得多晶硅片颗粒增加数目是10颗(前值为3颗)。
Claims (6)
1、一种硅片卸载工艺，包括以下步骤：吹扫和卸载，其特征在于吹扫步中工艺气体为O2和He的混合气体，卸载步中工艺气体为O2。
2、如权利要求1所述的硅片卸载工艺，其特征在于吹扫步中腔室压力为10-20mt，上电极功率为0w，下电极功率为0w，O2的流量为50-150sccm O2，He的流量为150-300sccm，时间为5s-10s；卸载步中腔室压力为10-20mt，上电极功率为250-400w，下电极功率为0w，O2的流量为50-150sccm，时间为5s-15s。
3、如权利要求2所述的硅片卸载工艺，其特征在于吹扫步中腔室压力为12-15mt，上电极功率为0w，下电极功率为0w，O2的流量为80-120sccm，He的流量为200-250sccm，工艺时间为6-8s。
4、如权利要求2所述的硅片卸载工艺，其特征在于吹扫步中腔室压力为15mt，上电极功率为0w，下电极功率为0w，O2的流量为100sccm，He的流量为200sccm，时间为7s。
5、如权利要求2-4任一所述的硅片卸载工艺，其特征在于卸载步中腔室压力为12-15mt，上电极功率为300-350w，下电极功率为0w，O2的流量为80-120sccm，时间为6-10s。
6、如权利要求2-4任一所述的硅片卸载工艺，其特征在于卸载步中腔室压力为15mt，上电极功率为300w，下电极功率为0w，工艺气体O2的流量为100sccm，时间为7s。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105140115A (zh) * | 2015-07-22 | 2015-12-09 | 上海华力微电子有限公司 | 通过优化电荷释放步骤工艺条件改善球状缺陷的方法 |
| CN111463128A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-28 | Tcl华星光电技术有限公司 | 一种干刻蚀方法及多晶硅薄膜晶体管 |
| 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 |
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2005
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