專利名稱::一種硅片卸載工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種硅片卸載工藝,具體來(lái)說(shuō),涉及一種可以去除刻蝕工藝過(guò)程中產(chǎn)生的聚合物的硅片卸載工藝。
背景技術(shù):
:在射頻(13.56MHz)感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕機(jī)刻蝕圖形硅片(patternwafer)后,硅片(wafer)要和靜電卡盤(pán)(ESC)分離,必須采用硅片卸載工藝將硅片表面的殘余電荷釋放掉,目前采用的方法將給ESC提供電壓的兩極反接和利用Ar起輝,中和或消除硅片上的殘余電荷。目前的工藝中,硅片卸載recipe包括以下兩個(gè)步驟(1)消除工藝中的殘氣;(2)實(shí)現(xiàn)硅片卸載。其中步驟(1)中工藝參數(shù)為腔室內(nèi)的壓強(qiáng)為80mT、上電極功率為200w、下電極功率為0w、以流量為300sccm的Ar作為載氣,該步驟作用時(shí)間為3s;步驟(2)中工藝參數(shù)為腔室內(nèi)的壓強(qiáng)為80mT、上電極功率為100w、下電極功率為0w、以流量為300sccm的Ar作為載氣,該步驟作用時(shí)間為1-10s。但是上述技術(shù)還存在很大的缺陷,即只能起到硅片卸載的作用,不能改善刻蝕結(jié)束后硅片表面的聚合物(polymer)。聚合物的存在對(duì)半導(dǎo)體器件的性能和器件的壽命會(huì)造成很大的負(fù)面影響,尤其是尺寸比較大的聚合物的存在,會(huì)導(dǎo)致刻蝕工藝的成品率顯著降低。
發(fā)明內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的旨在提供一種新的硅片卸載工藝,以在起到硅片卸載作用的同時(shí)減少圖形硅片刻蝕后表面的聚合物。(二)技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的發(fā)明人提供了一種新的硅片卸載recipe,該工藝包括以下兩個(gè)步驟(1)初步硅片卸載;(2)消除靜電卡盤(pán)表面殘余電荷并去除圖形硅片表面的聚合物。其中在步驟(1)中所使用的氣體為He和N2中的一種或其組合,優(yōu)選He,氣體流量為200-500sccm,優(yōu)選300sccm;腔室內(nèi)的壓強(qiáng)為40-100mT,優(yōu)選80mT;上電極功率為50-300W,優(yōu)選200W;下電極功率為0w;該步驟作用時(shí)間為1-3s,優(yōu)選3s。在步驟(2)中所使用的氣體為He和O2的混合氣體或N2和O2的混合氣體,優(yōu)選He和O2的混合氣體;氣體總流量為200-600sccm,優(yōu)選280sccm,其中O2流量為10-50sccm,優(yōu)選30sccm;腔室內(nèi)的壓強(qiáng)為40-100mT,優(yōu)選80mT;上電極功率為50-300W,優(yōu)選100W;下電極功率為0w;該步驟作用時(shí)間為1-10s,優(yōu)選1s。本發(fā)明硅片卸載工藝的理論依據(jù)是圖形硅片刻蝕后表面的聚合物主要是溴硅、氯硅的聚合物,O2等離子體使得這種聚合物氧化,He的流動(dòng)性比Ar更好,氧化物在這種流動(dòng)性好的He等離子體中很容易被抽走,一方面減少了硅片表面的聚合物,另一方面也加速了靜電卡盤(pán)表面殘余電荷的消除。選用N2和O2的混合氣體時(shí),O2等離子體同樣使得這種聚合物氧化,但此時(shí)這種混合氣體的流動(dòng)性相比He和O2稍差一點(diǎn),所以此時(shí)腔室內(nèi)的壓強(qiáng)應(yīng)低一些,以此改善等離子體的流動(dòng)性。(三)有益效果本發(fā)明所提供的方法,能夠在不改變硬件設(shè)計(jì)的前提下,僅通過(guò)改變所使用的氣體種類和配比,在起到硅片卸載作用的同時(shí)減少圖形硅片刻蝕后表面的聚合物,滿足先進(jìn)柵刻蝕工藝的需要。這種方法簡(jiǎn)單易行,不僅避免了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)所增加的變數(shù)、保證工藝的穩(wěn)定性;還可以避免系統(tǒng)升級(jí)、節(jié)約大筆開(kāi)支。圖1為圖形硅片柵結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為傳統(tǒng)硅片卸載工藝得到時(shí)圖形硅片表面掃描電子顯微鏡圖;圖3-7本發(fā)明硅片卸載工藝得到的圖形硅片表面掃描電子顯微鏡圖。其中圖2-7所用儀器為HitachiS-8820CD-SEM,放大倍數(shù)為120,000倍。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解,這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1在進(jìn)行柵刻蝕的工藝過(guò)程中,所用的設(shè)備是北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心的PM2,進(jìn)行刻蝕所用的圖形硅片柵結(jié)構(gòu)為從上到下依次是光阻、氮氧化硅、多晶硅、二氧化硅、硅片(substrate,襯底)(見(jiàn)圖1)??涛g過(guò)程主要分為以下幾步1、硅片送到腔室內(nèi)的靜電卡盤(pán)表面;2、加靜電卡盤(pán)電壓,通過(guò)靜電引力將硅片固定在靜電卡盤(pán)表面;3、通工藝氣體;4、擺閥調(diào)壓到設(shè)定值;5、加上下電極,起輝;6、刻蝕工藝開(kāi)始,刻蝕工藝主要包括以下幾步(1)BT(Breakthrough),即自然氧化層的去除,工藝參數(shù)為腔室內(nèi)壓強(qiáng)7mT,上電極功率300W,下電極功率40W,流量為50sccm的CF4為載氣,時(shí)間為5s,該步之前有一個(gè)BTstable步驟,主要工藝參數(shù)為上下電極功率均為0,時(shí)間為10s,其他參數(shù)和BT一樣;(2)ME(mainetch),即主刻蝕,其作用是刻蝕多晶硅,形成線條,工藝參數(shù)為腔室內(nèi)壓強(qiáng)10mT,上電極功率350W,下電極功率40W,載氣包括流量為190sccmHBr、5sccm的Cl2、15sccm的HeO2,刻蝕時(shí)間為終點(diǎn)檢測(cè)控制,該步之前有一個(gè)MEstable步驟,主要工藝參數(shù)為上下電極功率均為0,時(shí)間為10s,其他參數(shù)和ME一樣;(3)OE(Overetch),即過(guò)刻蝕,其作用是對(duì)刻蝕后的表面進(jìn)行吹掃,工藝參數(shù)為腔室內(nèi)壓強(qiáng)60mT,上電極功率350W,下電極功率40W,載氣包括流量為150sccmHBr、15sccm的HeO2、100sccm的He,刻蝕時(shí)間40s,該步之前有一個(gè)OEstable步驟,主要工藝參數(shù)為上下電極功率均為0,時(shí)間為10s,其他參數(shù)和OE一樣??涛g工藝完成后,要進(jìn)行硅片卸載,即將ESC表明的殘余電荷消除掉,以便硅片能夠穩(wěn)定的和靜電卡盤(pán)表面分離,具體的工藝分兩步(1)消除工藝中的殘氣;(2)實(shí)現(xiàn)硅片卸載。其中步驟(1)中載氣為300sccm的Ar,腔室內(nèi)的壓強(qiáng)為80mT,上電極功率為200w,下電極功率為0w,該步驟作用時(shí)間為3s;步驟(2)中載氣為300sccm的Ar,腔室內(nèi)的壓強(qiáng)為80mT,上電極功率為100w下電極功率為0w,該步驟作用時(shí)間為3s。通過(guò)HitachiS-8820CD-SEM在放電倍數(shù)為120,000的條件下觀察,可以明顯看出硅片表面上附著的聚合物(見(jiàn)圖2)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1所述的方法,不同之處在于刻蝕工藝后的硅片卸載工藝中,步驟(1)即初步硅片卸載的工藝條件為載氣為He,流量為300sccm,腔室壓強(qiáng)80mT,上電極功率為200W、下電極功率為0w、該步驟作用時(shí)間為3s;步驟(2)即消除靜電卡盤(pán)表面殘余電荷并去除圖形硅片表面的聚合物的工藝條件為載氣為250sccmHe和30sccmO2的混合氣,腔室壓強(qiáng)為80mT,上電極功率100W,下電極功率0W,時(shí)間1s。通過(guò)HitachiS-8820CD-SEM在放電倍數(shù)為120,000的條件下觀察,可以明顯看出硅片表面上沒(méi)有聚合物附著(見(jiàn)圖3)。實(shí)施例3按照實(shí)施例2所述的方法,不同之處在于硅片卸載工藝中,步驟(1)的工藝條件為He的流量為250sccm,腔室壓強(qiáng)60mT,上電極功率為300W、下電極功率為0w、該步驟作用時(shí)間為3s;步驟(2)的工藝條件為載氣為450sccmHe和20sccmO2的混合氣,腔室壓強(qiáng)為60mT,上電極功率300W,下電極功率0W,時(shí)間2s。通過(guò)HitachiS-8820CD-SEM在放電倍數(shù)為120,000的條件下觀察,可以明顯看出硅片表面上沒(méi)有聚合物附著(見(jiàn)圖4)。實(shí)施例4按照實(shí)施例2所述的方法,不同之處在于硅片卸載工藝中,步驟(1)的工藝條件為He的流量為500sccm,腔室壓強(qiáng)40mT,上電極功率為160W、下電極功率為0w、該步驟作用時(shí)間為3s;步驟(2)的工藝條件為載氣為300sccmHe和10sccmO2的混合氣,腔室壓強(qiáng)為40mT,上電極功率100W,下電極功率0W,時(shí)間10s。通過(guò)HitachiS-8820CD-SEM在放電倍數(shù)為120,000的條件下觀察,可以明顯看出硅片表面上沒(méi)有聚合物附著(見(jiàn)圖5)。實(shí)施例5按照實(shí)施例2所述的方法,不同之處在于硅片卸載工藝中,步驟(1)的工藝條件為He的流量為500sccm,腔室壓強(qiáng)100mT,上電極功率為50W、下電極功率為0w、該步驟作用時(shí)間為1s;步驟(2)的工藝條件為載氣為270sccmHe和30sccmO2的混合氣,腔室壓強(qiáng)為80mT,上電極功率50W,下電極功率0W,時(shí)間7s。通過(guò)HitachiS-8820CD-SEM在放電倍數(shù)為120,000的條件下觀察,可以明顯看出硅片表面上沒(méi)有聚合物附著(見(jiàn)圖6)。實(shí)施例6按照實(shí)施例2所述的方法,不同之處在于硅片卸載工藝中,步驟(1)的工藝條件為He的流量為500sccm,腔室壓強(qiáng)80mT,上電極功率為100W、下電極功率為0w、該步驟作用時(shí)間為1s;步驟(2)的工藝條件為載氣為300sccmN2和20sccmO2的混合氣,腔室壓強(qiáng)為40mT,上電極功率100W,下電極功率0W,時(shí)間9s。通過(guò)HitachiS-8820CD-SEM在放電倍數(shù)為120,000的條件下觀察,可以明顯看出硅片表面上沒(méi)有聚合物附著(見(jiàn)圖7)。權(quán)利要求1.一種硅片卸載工藝,包括以下兩個(gè)步驟(1)初步硅片卸載;(2)消除靜電卡盤(pán)表面殘余電荷并去除圖形硅片表面的聚合物;其特征在于步驟(1)中所使用的氣體為He和N2中的一種或其組合。2.如權(quán)利要求1所述的硅片卸載工藝,其特征在于步驟(1)中所使用的氣體為He。3.如權(quán)利要求1所述的硅片卸載工藝,其特征在于步驟(2)中所使用的氣體為He和O2的混合氣體或N2和O2的混合氣體。4.如權(quán)利要求1所述的硅片卸載工藝,其特征在于步驟(2)中所使用的氣體為He和O2的混合氣體。5.如權(quán)利要求1所述的硅片卸載工藝,其特征在于步驟(1)中所述氣體的流量為200-500sccm。6.如權(quán)利要求1所述的硅片卸載工藝,其特征在于步驟(2)中氣體流量為200-600sccm。7.如權(quán)利要求3所述的硅片卸載工藝,其特征在于步驟(2)中O2流量為10-50sccm。全文摘要本發(fā)明提供了一種可以去除刻蝕工藝過(guò)程中產(chǎn)生的聚合物的硅片卸載工藝,該工藝包括兩個(gè)步驟(1)初步硅片卸載;(2)消除靜電卡盤(pán)表面殘余電荷并去除圖形硅片表面的聚合物。其中步驟(1)所使用的氣體選自He和N文檔編號(hào)H01L21/3065GK1851850SQ20051012628公開(kāi)日2006年10月25日申請(qǐng)日期2005年12月2日優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日發(fā)明者榮延棟申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司