一種刻蝕腔體清除記憶效應的方法

2023-06-03 09:00:16 3

專利名稱：一種刻蝕腔體清除記憶效應的方法
技術領域：
本發明一般涉及半導體製造刻蝕工藝技術領域，更確切地說，本發明涉及一種等離子清除體刻蝕腔體記憶效應的方法。
背景技術：
在半導體製造過程中，隨著晶片加工數量的不斷增加，刻蝕腔體環境會隨之發生很大的變化。等離子體刻蝕工藝在大生產中是個連續進行的過程，具有記憶效應，即前一片 /批晶片對後一片/批晶片有著某種程度的影響，刻蝕腔體的記憶效應主要體現在兩方面， 一為聚合物的堆聚，主要在腔壁上，聚合物的類型根據等離子體反應物和反應產物的不同而有所不同，主要為無機聚合物SiBrO，Siao和有機聚合物CFxHy等等；另一為溫度累積， 主要發生在頂部的介電層窗口。無論是腔壁聚合物的沉澱變厚，還是溫度累積因素，都會直接影響到刻蝕工藝的技術效果，比如刻蝕工藝過程中聚合物在刻蝕腔壁的沉澱堆積，將會影響刻蝕腔體等離子體性質聚合物形成，從而影響工藝及其均勻性。而在等離子體刻蝕過程中的溫度變化，如頂部的介電層窗口溫度會隨著工藝的進行而上升，由此產生片與片，批與批之間工藝性能的漂移，如關鍵尺寸(CD)，殘留厚度等參數。目前對於刻蝕工藝過程中聚合物在刻蝕腔壁的沉澱堆積引起的記憶效應的研究較多，工業上也給出多種措施且已經具有很好的改善效果，比如無晶片自動幹蝕刻清潔方式(Waferless Auto-Cleaning,簡稱WAC)，通常使用含氟氣體去除無機類聚合物，使用氧氣去除有機類聚合物，或在腔壁上沉澱一層類似二氧化矽的聚合物，這些WAC步驟均能有效抑制第一種腔體記憶效應，但對於等離子體刻蝕過程中的溫度變化引起的記憶效果則無明顯效果，並不能改善由溫度而引起的工藝漂移。

發明內容
針對上述存在的問題，本發明的目的在於提供一種清除刻蝕腔體記憶效應的方法，能夠同時消除腔壁的聚合物堆積和溫度累積給工藝帶來的影響，從而提高晶片的片與片之間，批與批之間的均勻性，具體是通過下述技術方案實現的
一種刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，具體步驟包括 利用含氟和氧氣的等離子體與腔壁上的無機聚合物反應將其清除； 利用低功率零偏壓源下的惰性氣體清除殘留的氟，同時用其消除頂部介電層窗口熱量累積而造成的工藝影響；
利用含氧氣的等離子體與腔壁上的有機聚合物反應將其清除。上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，進行所述利用含氟和氧氣的等離子體與腔壁上的無機聚合物反應將其清除時，採用的含氟的等離子體流量為100-150sCCm，氧氣流量為 30_55sccmo上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，環境參數為電源功率600-800W，零偏壓源0-50v，壓力100-150mt，刻蝕時間10s。
上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，所述含氟的等離子體為六氟化硫。上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，進行所述利用低功率零偏壓源下的惰性氣體清除殘留的氟時，採用的惰性氣體流量為150-300Sccm，並同時抑制頂部介電窗口熱量累積而造成的溫度上升。上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，環境參數為電源功率50-75w，零偏壓源0V，壓力50-70mt，刻蝕時間60-90S。上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，所述惰性氣體為氮氣或氦氣。上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，進行所述利用含氧氣的等離子體與腔壁上的有機聚合物反應將其清除時，採用的氧氣流量為150-200SCCm。上述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，環境參數為電源功率800-1000w，零偏壓源0-50V，壓力30-60mt，刻蝕時間20s。本領域的技術人員閱讀以下較佳實施例的詳細說明，並參照附圖之後，本發明的這些和其他方面的優勢無疑將顯而易見。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發明的實施例，然而，所附附圖僅用於說明和闡述，並不構成對本發明範圍的限制。圖1是本發明刻蝕腔體清除記憶效應的方法的最佳實施例的流程示意框圖； 圖2是本發明刻蝕腔體清除記憶效應的方法過程中的刻蝕腔體內的結構示意圖。
具體實施例方式每次當上一片晶片工藝結束後，將晶片從刻蝕腔體中取出，此時腔壁沉澱無機或有機的聚合物，且頂部介電層窗口溫度上升，接著採用本發明刻蝕腔體清除記憶效應的三步等離子體法來清除沉積在腔壁上的聚合物和減少溫度差異，參看圖1、圖2所示，圖2是刻蝕腔體內的結構示意圖，其中1是腔壁，2是聚合物沉澱，3是等離子體，4是反應產物，5是下電極，6是晶片，7是頂層介電層窗口，圖1所示的最佳實施例的具體步驟包括
利用含氟和氧氣的等離子體與腔壁1上的無機聚合物2反應將其清除，參數設置如下 電源功率600-800w，零偏壓源0-50v，壓力100_150mt，含氟的等離子體100-150sccm，氧氣流量為30-55sccm，刻蝕時間10s。利用低功率零偏壓源氮氣或者氦氣清除前一步驟中殘留的氟，同時用其消除頂部介電層窗口 7熱量累計而造成的工藝影響，即可以同時抑制頂部介電窗口熱量累積而造成的溫度上升，具體參數設置如下電源功率50-75w，零偏壓源0V，壓力50-70mt，氮氣或者氦氣流量為150-300sccm，刻蝕時間60_90s。利用含氧氣的等離子體3與腔壁1上的有機聚合物2反應將其清除，參數設置如下參數如下電源功率800-1000 ，零偏壓源0-50V，壓力30_60mt，氧氣流量為 150-200sccm，刻蝕時間 20s。完成後，下一片晶片6進入，工藝完取出，然後再次使用上述三步等離子體清潔工藝，循環進行，從而實現片與片，批與批之間工藝穩定且可控。上述步驟中所採用的刻蝕設備採用Lam TCP9400PTX或Lam Kiyo產品。
進一步的，上述含氟的等離子體為六氟化硫。本發明的優點在於既能清除刻蝕腔壁聚合物對後續工藝的影響，同時，對由溫度變化而引起的工藝漂移效果明顯。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結構的典型實施例，因此，儘管上述發明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容並不作為局限。對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正，在權利要求書範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。
權利要求
1.一種刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，具體步驟包括利用含氟和氧氣的等離子體與腔壁上的無機聚合物反應將其清除；利用低功率零偏壓源下的惰性氣體清除殘留的氟，同時用其消除頂部介電層窗口熱量累積而造成的工藝影響；利用含氧氣的等離子體與腔壁上的有機聚合物反應將其清除。
2.根據權利要求1所述的刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，進行所述利用含氟和氧氣的等離子體與腔壁上的無機聚合物反應將其清除時，採用的含氟的等離子體流量為 100-150sccm，氧氣流量為 30_55sccm。
3.根據權利要求2所述刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，環境參數為電源功率600-800w，零偏壓源0-50v，壓力100_150mt，刻蝕時間10s。
4.根據權利要求1或2或3所述的刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，所述含氟的等離子體為六氟化硫。
5.根據權利要求1所述的刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，進行所述利用低功率零偏壓源下的惰性氣體清除殘留的氟時，採用的惰性氣體流量為150-300sCCm，並同時抑制頂部介電窗口熱量累積而造成的溫度上升。
6.根據權利要求5所述的刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，環境參數為電源功率50-75w，零偏壓源0V，壓力50-70mt，刻蝕時間60_90s。
7.根據權利要求1或5或6所述的刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，所述惰性氣體為氮氣或氦氣。
8.根據權利要求1所述的刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，進行所述利用含氧氣的等離子體與腔壁上的有機聚合物反應將其清除時，採用的氧氣流量為 150-200sccm。
9.根據權利要求8所述的刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其特徵在於，環境參數為電源功率800-1000w，零偏壓源0-50V，壓力30_60mt，刻蝕時間20s。
全文摘要
本發明公開了一種刻蝕腔體清除記憶效應的方法，其中，具體步驟包括利用含氟和氧氣的等離子體與腔壁上的無機聚合物反應將其清除；利用低功率零偏壓源氮氣或者氦氣清除殘留的氟，同時用其消除頂部介電層窗口熱量累計而造成的溫度上升的工藝影響；利用含氧氣的等離子體與腔壁上的有機聚合物反應將其清除。本發明的優點在於既能清除刻蝕腔壁聚合物對後續工藝的影響，同時，對由溫度變化而引起的工藝漂移效果明顯。
文檔編號H01L21/00GK102420100SQ20111013361
公開日2012年4月18日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者李全波, 楊渝書, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司