一種用于多腔室等離子處理裝置的減少顆粒污染的方法
【專利摘要】一種用于多腔室等離子處理裝置的減少顆粒污染的方法，所述等離子處理裝置至少包括兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室在較低位置處設(shè)有一個(gè)陰極，在所述陰極上連接有射頻功率源，基片放置于腔室上進(jìn)行制程，其中，所述方法包括如下步驟：(a)通入第一制程氣體至多個(gè)腔室，同時(shí)施加第一頻率于多個(gè)腔室，以激發(fā)等離子體分別對(duì)基片執(zhí)行第一制程；(c)施加第二頻率于先完成制程的腔室，以維持等離子體于剛好不熄滅狀態(tài)；（e）通入第二制程氣體至多個(gè)腔室，同時(shí)施加第三頻率于多個(gè)腔室，以激發(fā)等離子體分別對(duì)基片執(zhí)行第二制程。本發(fā)明能夠顯著改善等離子處理腔室的顆粒污染，并且提高了制程的穩(wěn)定性和效率。
【專利說(shuō)明】—種用于多腔室等離子處理裝置的減少顆粒污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多腔室等離子處理裝置的減少顆 粒污染的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子處理裝置利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基 片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑源氣體的反應(yīng)氣 體，然后再對(duì)該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來(lái)激發(fā)和維持等離子體， 以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對(duì)半導(dǎo)體基片和等離 子平板進(jìn)行加工。
[0003]在包括多腔室等離子處理裝置中，多個(gè)腔室上承載的基片同時(shí)進(jìn)行同一制程反 應(yīng)。以兩個(gè)腔室的等離子處理裝置為例，其包括兩個(gè)腔室的兩個(gè)反應(yīng)腔室具有相同的制程 壓力，通入相同的制程氣體，通入射頻能量對(duì)制程氣體進(jìn)行等離子激發(fā)，以在同一時(shí)刻開始 進(jìn)行同一制程，待該制程完成以后再進(jìn)入下一制程。然而，由于兩個(gè)反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)、功能 以及其他因素的影響，其中的兩個(gè)腔室上承載基片的制程程度不可能完全一致，往往其中 一個(gè)反應(yīng)腔室首先完成制程，而另一反應(yīng)腔室尚在制程中?，F(xiàn)有技術(shù)的做法是，切斷首先完 成制程的反應(yīng)腔室的射頻能量以熄滅等離子體，待另一反應(yīng)腔室也完成制程后，再同時(shí)切 換進(jìn)入下一制程。
[0004]然而，短時(shí)間內(nèi)關(guān)掉等離子體容易產(chǎn)生顆粒(particle)污染。顆粒污染是衡量等 離子體處理設(shè)備性能的重要指標(biāo)之一，顆粒掉落在基片上會(huì)造成工藝缺陷，甚至導(dǎo)致基片 作廢。
[0005]并且，由于首先完成制程的反應(yīng)腔室切斷了射頻能量以熄滅等離子體，因此進(jìn)入 下一制程的時(shí)候還需要重新點(diǎn)燃等離子體。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，點(diǎn)燃等離子體至制 程所需的等離子體濃度需要一個(gè)啟輝階段(strike)。啟輝階段需要一定時(shí)間和高壓力，并 且其產(chǎn)生的等離子體不穩(wěn)定，為制程增加了不穩(wěn)定因素。
[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)【背景技術(shù)】中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于多腔室等離子處理裝置的減 少顆粒污染的方法。
[0008]本發(fā)明第一方面提供一種用于多腔室等離子處理裝置的減少顆粒污染的方法，所 述等離子處理裝置至少包括兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室在較低位置處設(shè)有一個(gè)陰極，在所述陰極 上連接有射頻功率源，基片放置于腔室上進(jìn)行制程，其中，所述方法包括如下步驟:
[0009](a)，通入第一制程氣體至多個(gè)腔室，同時(shí)施加第一頻率于多個(gè)腔室，以激發(fā)等離 子體分別對(duì)基片執(zhí)行第一制程；
[0010](C)，施加第二頻率于先完成制程的腔室，以維持等離子體于剛好不熄滅狀態(tài)；[0011](e)，通入第二制程氣體至多個(gè)腔室，同時(shí)施加第三頻率于多個(gè)腔室，以激發(fā)等離 子體分別對(duì)基片執(zhí)行第二制程。
[0012]具體地，執(zhí)行步驟(C)，以維持等離子體于lE6cm_3于lE12cm_3之間。
[0013]進(jìn)一步地，在所述步驟(a)之后和所述步驟(c)之前還包括步驟(b):
[0014]通入輔助氣體至先完成制程的腔室。
[0015]進(jìn)一步地，在步驟(C)之后和所述步驟(e)之前還包括步驟(d):
[0016]停止通入輔助氣體至先完成制程的腔室。
[0017]進(jìn)一步地，所述輔助氣體包括惰性氣體。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟(a)和步驟(C)的執(zhí)行時(shí)間以及所述第一頻率和第三頻率分 別根據(jù)第一制程和第二制程來(lái)確定。
[0019]進(jìn)一步地，所述第二頻率低于所述第一頻率和所述第三頻率。
[0020]進(jìn)一步地，所述第二頻率的取值范圍為100W?300W。
[0021]進(jìn)一步地，所述步驟(C)的執(zhí)行時(shí)間的取值范圍為Is?10s。
[0022]進(jìn)一步地，在所述步驟(C)之后，步驟(e)之前執(zhí)行如下步驟:
[0023]-施加等待頻率于多個(gè)腔室，以維持等離子體。
[0024]本發(fā)明提供的用于多腔室等離子處理裝置的減少顆粒污染的方法，將首先完成 第一制程的反應(yīng)腔室的射頻能量調(diào)整到最低，以維持等離子體于不熄滅狀態(tài)，待其他反應(yīng) 腔室也完成第一制程以后一起進(jìn)入第二制程。本發(fā)明能夠顯著改善等離子處理腔室的顆粒 污染，并且提高了制程的穩(wěn)定性和效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是包括多腔室的并行等離子處理裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的襯墊刻蝕流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]圖1包括多腔室的并行等離子處理裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，并行等離子處 理裝置包括兩個(gè)腔室，第一腔室105a和第二腔室105b，第一腔室105a和第二腔室105b通 過(guò)隔離壁107被物理地隔開。其中，腔室體通常由導(dǎo)電的金屬材料(如鋁)制成。第一腔室 105a和第二腔室105b各具有一個(gè)基座，第一基座103a和第二基座103b，每個(gè)基座上分別 放置第一基片Wl和第二基片W2以便進(jìn)行工藝處理。在每個(gè)腔室的腔室頂部設(shè)置有氣體噴 淋頭102a和102b，反應(yīng)氣體通過(guò)氣體源101從處理腔室的頂部分別進(jìn)入第一腔室105a和 第二腔室105b。反應(yīng)氣體能夠被激發(fā)在上下電極之間分別形成。第一射頻功率源104a和 第二射頻功率源104b分別連接于設(shè)定與第一基座103a和第二基座103b中的下電極，以形 成高頻能量點(diǎn)燃和維持等離子體。第一腔室105a和第二腔室105b還分別包括一約束環(huán)(未 示出)，用于將制程粒子分別約束在第一制程區(qū)域Pl和第二制程區(qū)域P2內(nèi)。在等離子體處 理裝置100的下方連接有一個(gè)真空泵106，用于將處理過(guò)程中將用過(guò)的反應(yīng)氣體及副產(chǎn)品 氣體抽出制程區(qū)域。此外，還采用壓力均衡機(jī)制來(lái)平衡兩個(gè)處理區(qū)域Pl和P2之間的壓力。 室體(包括隔離壁107)被接地，從而在兩個(gè)處理區(qū)域Pl和P2之間提供電場(chǎng)隔離，有助于避免射頻串?dāng)_。
[0029]下面結(jié)合本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例，以襯墊刻蝕(Pad Etch)制程為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 說(shuō)明。其中，第一腔室105a和第二腔室105b在同一時(shí)刻同時(shí)進(jìn)行襯墊刻蝕制程。
[0030]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的襯墊刻蝕流程圖。圖2，本發(fā)明提 供了一種用于多腔室等離子處理裝置的減少顆粒污染的方法，其中，所述方法包括如下步 驟:
[0031]首先執(zhí)行SI，通入第一制程氣體CF4和O2至第一腔室105a和第二腔室105b，同時(shí) 施加第一頻率于第一腔室105a和第二腔室105b，以激發(fā)等離子體于第一制程區(qū)域Pl和第 二制程區(qū)域P2分別對(duì)基片Wl和W2執(zhí)行第一制程，即防反射層304開口刻蝕。
[0032]具體地，參見(jiàn)附圖2(a)，附圖標(biāo)記301指示的是襯底，在襯底301之上為氮化硅層 (SiN) 302，在氮化硅層(SiN) 302之上依次為氧化層303和防反射層304。在防反射層304 上設(shè)置有圖形化的光刻膠層305，其覆蓋住刻蝕目標(biāo)防反射層的兩邊，中間露出一定寬度的 開口。第一制程的目標(biāo)是防反射層304開口刻蝕，則以光刻膠層305為掩膜(mask)，利用 第一制程氣體CF4和O2激發(fā)產(chǎn)生的等離子體轟擊防反射層304，獲得如圖2 (b)所示的開口 (opening)。
[0033]雖然第一腔室105a和第二腔室105b同時(shí)開始執(zhí)行同一制程工藝，制程條件完全 相同，但是必然有一個(gè)腔室首先完成者制程，假設(shè)第一腔室105a的基片Wl先到達(dá)刻蝕終點(diǎn) (endpoint)o
[0034]然后執(zhí)行步驟S3，施加第二頻率于先完成制程的第一腔室105a，以維持等離子體 于剛好不熄滅狀態(tài)。此時(shí)，第一制程氣體CF4和O2仍然保持通入至第一腔室105a。
[0035]需要說(shuō)明的是，所述“剛好不熄滅的狀態(tài)”是指等離子體剛剛好點(diǎn)燃而維持不熄滅 的臨界狀態(tài)，使得即使再進(jìn)行制程處理也不用再經(jīng)過(guò)啟輝階段。
[0036]進(jìn)一步地，“剛好不熄滅的狀態(tài)”具體指維持等離子體于lE6cm_3于lE12cm_3之間。
[0037]此外，由于第一制程氣體CF4和O2仍然保持通入至第一腔室105a，其必然繼續(xù)激 發(fā)產(chǎn)生等離子體持續(xù)進(jìn)行制程反應(yīng)，但是由于等離子體濃度很低，刻蝕速率很慢，所以可以 看作為對(duì)制程沒(méi)有影響。
[0038]最后執(zhí)行步驟S5，通入第二制程氣體至第一腔室105a和第二腔室105b，同時(shí)施加 第三頻率于第一腔室105a和第二腔室105b，以激發(fā)等離子體分別對(duì)基片執(zhí)行于第一制程 區(qū)域Pl和第二制程區(qū)域P2分別對(duì)基片Wl和W2第二制程。
[0039]具體地，參見(jiàn)附圖2(c)，第二制程的目標(biāo)是對(duì)氧化層303進(jìn)行進(jìn)一步刻蝕，其中， 第二制程氣體為C4F8和02。
[0040]需要說(shuō)明的是，待第二腔室105b完成第一制程之后，可以立刻同時(shí)對(duì)第一腔室 105a和第二腔室105b輸入第二制程氣體進(jìn)行第二制程，由于施加第二頻率于先完成制程 的第一腔室105b，以維持等離子體于剛好不熄滅狀態(tài)，則第一腔室105a在進(jìn)入第二制程之 前不需要再經(jīng)過(guò)啟輝階段，減少了制程的不穩(wěn)定因素。此外，由于第一腔室105a并沒(méi)有在 短時(shí)間內(nèi)關(guān)掉等離子體，也不會(huì)有此產(chǎn)生顆粒污染。
[0041]可選地，在所述步驟SI之后和所述步驟S3之前還包括步驟S2:通入輔助氣體至 先完成制程的腔室105a，即停止第一制程氣體的輸入，另外輸入輔助氣體專門用于維持等 離子體于剛好不熄滅狀態(tài)。[0042]因此，在步驟S3之后和所述步驟S5之前還包括步驟S4:停止通入輔助氣體至先 完成制程的腔室105a，以便等待輸入第二制程所需的第二制程氣體。
[0043]進(jìn)一步地,所述輔助氣體包括惰性氣體,例如,IS氣(Ar)、氦氣(Helium)等。
[0044]進(jìn)一步地，所述步驟SI和步驟S3的執(zhí)行時(shí)間以及所述第一頻率和第三頻率分別 根據(jù)第一制程和第二制程來(lái)確定。在本實(shí)施例中，步驟S3的執(zhí)行時(shí)間為5秒。
[0045]進(jìn)一步地，所述第二頻率低于所述第一頻率和所述第三頻率。
[0046]具體地，所述第二頻率的取值范圍為100W?300W。
[0047]進(jìn)一步地，所述步驟(b)的執(zhí)行時(shí)間的取值范圍為Is?10s。
[0048]此外，利用真空處理裝置對(duì)基片進(jìn)行制程處理往往包括多個(gè)制程步驟，因此可以 重復(fù)實(shí)施本發(fā)明，以取得多個(gè)步驟之間的制程穩(wěn)定。例如，在附圖2(c)所示的第二制程之 后還需要執(zhí)行第三制程，即對(duì)氮化硅層302進(jìn)行刻蝕，達(dá)到附圖2 (d)所示的深度，第三制程 氣體為0匕和012&。接著，執(zhí)行第四制程，如圖2(e)所示還需要?jiǎng)兂饪棠z，第四制程氣體 為02。因此，在第二制程和第三制程之間以及第三制程和第四制程之間都可以執(zhí)行一次類 似步驟S2，即施加較低頻率于先完成制程的腔室，以維持等離子體于剛好不熄滅狀態(tài)。
[0049]進(jìn)一步地，在所述步驟S (3)之后，步驟S (5)之前執(zhí)行如下步驟:
[0050]-施加等待頻率于多個(gè)腔室，以維持等離子體。
[0051]具體地，即在執(zhí)行完施加較低頻率先完成第一制程的第一腔室105a以維持等離 子體于剛好不熄滅狀態(tài)之后，還可以同時(shí)執(zhí)行上述步驟于第一腔室105a和第二腔室105b， 這樣，由于殘余氣體產(chǎn)生的等離子體就足夠過(guò)度到第二制程，第二腔室105b也不需要經(jīng)過(guò) 啟輝階段就可以進(jìn)入第二制程。
[0052]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于多腔室等離子處理裝置的減少顆粒污染的方法，所述等離子處理裝置至少 包括兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室在較低位置處設(shè)有一個(gè)陰極，在所述陰極上連接有射頻功率源，基 片放置于腔室上進(jìn)行制程，其中，所述方法包括如下步驟:(a)，通入第一制程氣體至多個(gè)腔室，同時(shí)施加第一頻率于多個(gè)腔室，以激發(fā)等離子體 分別對(duì)基片執(zhí)行第一制程；(C)，施加第二頻率于先完成制程的腔室，以維持等離子體于剛好不熄滅狀態(tài)；(e)，通入第二制程氣體至多個(gè)腔室，同時(shí)施加第三頻率于多個(gè)腔室，以激發(fā)等離子體 分別對(duì)基片執(zhí)行第二制程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，執(zhí)行步驟(C)，以維持等離子體于lE6cnT3 于IE12cm 3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步驟(a)之后和所述步驟(c)之前 還包括步驟(b):通入輔助氣體至先完成制程的腔室。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟(C)之后和所述步驟(e)之前還包 括步驟⑷:停止通入輔助氣體至先完成制程的腔室。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述輔助氣體包括惰性氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟(a)和步驟(c)的執(zhí)行時(shí)間以及 所述第一頻率和第三頻率分別根據(jù)第一制程和第二制程來(lái)確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二頻率低于所述第一頻率和所述第三頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二頻率的取值范圍為IOOW?300W。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(c)的執(zhí)行時(shí)間的取值范圍為 Is?10s。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟(C)之后，步驟(e)之前執(zhí)行 如下步驟:-施加等待頻率于多個(gè)腔室，以維持等離子體。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103578904SQ201210249772
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】陶錚, 松尾裕史, 曹雪操 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司