鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法,包括:對預(yù)淀積、成核與大量淀積這三個步驟中的背面壓力與良率作對比,找出隨著背面壓力的變化,良率或均勻性的變化結(jié)果;獲取這三個步驟中各個背面壓力的最佳數(shù)值;對加熱器設(shè)置一預(yù)定的使用片數(shù)停機維護閾值;在加熱器達到使用片數(shù)時,將加熱器拆下倒置,使其表面浸泡于雙氧水溶液中;經(jīng)過一預(yù)定的清潔時間后,將加熱器取出并用去離子水和異丙醇擦拭;檢視加熱器的背壓槽,確保鎢殘留物已全部脫落干凈;將加熱器重新裝好,采用各個背面壓力的最佳數(shù)值執(zhí)行鎢淀積工藝。本發(fā)明得出了不同步驟的最佳背壓條件,實現(xiàn)了對最佳背壓優(yōu)化條件的運用,控制并穩(wěn)定了晶圓的背面壓力,提升了階梯覆蓋率。
【專利說明】鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】,具體來說,本發(fā)明涉及一種鎢(W)淀積工 藝的背面壓力的優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在200mm的半導(dǎo)體工藝流程中,鎢(Tungsten) CVD (化學(xué)氣相淀積)工藝廣泛應(yīng)用 于接觸(contact)、通孔(via)、插塞(plug)的填充。幾乎所有的鶴淀積工藝都分為三步主 要的填孔步驟:預(yù)淀積(Soak)、成核(Nucleation)和大量淀積(Bulk deposition)。而在 這三步工藝步驟中,很多研究表明鎢CVD工藝過程中的晶圓背壓控制已經(jīng)很大程度上影響 了鎢填充的階梯覆蓋率(St印coverage)以及最終的產(chǎn)品良率(Yield)。由于鎢工藝分為 多步工藝,各步工藝步驟中的晶圓背面壓力大小要求不同,因此如果壓力不穩(wěn)定,會導(dǎo)致工 藝的均勻性變差,進而導(dǎo)致階梯覆蓋率變差。
[0003] 因此,亟需一種方法來優(yōu)化出鎢工藝不同步驟的最佳背壓條件并保持整個鎢淀積 工藝過程中的晶圓背面壓力穩(wěn)定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法,能 夠得出不同工藝步驟的最佳背壓條件,控制并穩(wěn)定晶圓的背面壓力,提升階梯覆蓋率。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法,所 述鎢淀積工藝主要包括預(yù)淀積、成核與大量淀積這三個步驟;執(zhí)行所述鎢淀積工藝的設(shè)備 (機臺)上具有一加熱器,所述加熱器包括背壓槽,所述背壓槽內(nèi)累積有鎢殘留物;
[0006] 其中,所述優(yōu)化方法包括步驟:
[0007] A.對所述預(yù)淀積步驟中的背面壓力與良率進行對比,找出隨著背面壓力的增加或 者減少,良率的變化結(jié)果;
[0008] B.對所述成核步驟中的背面壓力與良率進行對比,找出隨著背面壓力的增加或者 減少,良率的變化結(jié)果;
[0009] C.對所述大量淀積步驟中的背面壓力與良率進行對比,找出隨著背面壓力的增加 或者減少,良率和均勻性的變化結(jié)果;
[0010] D.獲取所述預(yù)淀積步驟、所述成核步驟與所述大量淀積步驟中的各個背面壓力的 最佳數(shù)值;
[0011] E.對所述加熱器設(shè)置一預(yù)定的使用片數(shù)停機維護閾值;
[0012] F.在所述加熱器達到所述使用片數(shù)停機維護閾值時,將所述加熱器拆下倒置,使 其表面浸泡于雙氧水溶液中;
[0013] G.經(jīng)過一預(yù)定的清潔時間后,將所述加熱器取出,并用去離子水和異丙醇擦拭;
[0014] H.檢視所述加熱器的背壓槽,確保在所述背壓槽內(nèi)的鎢殘留物已全部脫落干凈;
[0015] I.將所述加熱器重新裝好,采用所述預(yù)淀積步驟、所述成核步驟與所述大量淀積 步驟中的各個背面壓力的所述最佳數(shù)值執(zhí)行所述鎢淀積工藝。
[0016] 可選地,所述預(yù)淀積步驟與所述成核步驟中的背面壓力均選為lOTorr,所述大量 淀積步驟中的背面壓力選為50Torr。
[0017] 可選地,所述清潔時間為45分鐘至1. 5小時。
[0018] 可選地,執(zhí)行所述鎢淀積工藝的設(shè)備為應(yīng)用材料Centura5500型機臺。
[0019] 可選地,所述預(yù)淀積步驟的最長工藝時間不超過40秒。
[0020] 可選地,所述預(yù)淀積步驟中的背面回壓小于25mTorr。
[0021] 可選地,所述成核步驟的最長工藝時間不超過12秒。
[0022] 可選地,所述成核步驟中的背面底壓小于1. 4mTorr。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0024] 1.在實際應(yīng)用中實現(xiàn)了對鎢淀積工藝的最佳背壓優(yōu)化條件的運用。
[0025] 2.在實際應(yīng)用中大大減少了背面壓力的報警頻率,從原來的10%減少到幾乎沒 有,提商了廣品的良率。
[0026] 3.在實際應(yīng)用中大大提高了預(yù)防性維護(Preventative Maintenance, PM)和解 決問題(Trouble shooting)的效率以及提高了加熱器的使用壽命(Lifetime),從而提高 了機臺的上線時間(Up time)。
[0027] 綜上所述,經(jīng)過本發(fā)明的優(yōu)化方法,在鎢淀積工藝中能夠得出不同步驟的最佳背 壓條件,并實現(xiàn)了對最佳背壓優(yōu)化條件的運用,控制并穩(wěn)定了晶圓的背面壓力,提升了階梯 覆蓋率(Step coverage)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描 述而變得更加明顯,其中:
[0029] 圖1為本發(fā)明一個實施例的鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法中獲取預(yù)淀積、成 核與大量淀積這三個步驟中的背面壓力的最佳數(shù)值的流程圖;
[0030] 圖2為本發(fā)明一個實施例的鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法中清潔加熱器的 背壓槽內(nèi)的鎢殘留物的流程圖;
[0031] 圖3為本發(fā)明一個實施例的鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法的完整施行流程 圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明,在以下的描述中闡述 了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明,但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方 式來實施,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推 廣、演繹,因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。
[0033] 本發(fā)明所針對優(yōu)化的鶴淀積工藝主要分為預(yù)淀積(Soak)、成核(Nucleation)與 大量淀積(Bulk deposition)這三個步驟,但是各個工藝步驟中的晶圓背面壓力大小要求 不同。另外,執(zhí)行鶴淀積工藝的設(shè)備(機臺)例如為應(yīng)用材料Centura5500型機臺,其上具 有一加熱器(Heater),加熱器包括背壓槽,背壓槽內(nèi)累積有影響背壓條件的鎢殘留物。
[0034] 本發(fā)明的鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法主要可以分為獲取最佳背壓優(yōu)化條 件和為配合最佳背壓優(yōu)化條件而采取的清潔加熱器的背壓槽內(nèi)的鎢殘留物這兩部分內(nèi)容, 下面分別進行較詳細(xì)的描述。
[0035] 圖1為本發(fā)明一個實施例的鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法中獲取預(yù)淀積、成 核與大量淀積這三個步驟中的背面壓力的最佳數(shù)值(即最佳背壓優(yōu)化條件)的流程圖。如 圖1所示,該最佳背壓優(yōu)化條件的獲取流程主要包括:
[0036] 執(zhí)行步驟S101,對預(yù)淀積步驟中的背面壓力與良率(Yield)進行反復(fù)實驗對比, 找出隨著背面壓力的增加或者減少,良率的變化結(jié)果。例如,發(fā)現(xiàn)隨著背面壓力的增加或者 減少,良率的結(jié)果變化不明顯。
[0037] 在本實施例中,預(yù)淀積步驟的最長工藝時間不超過40秒,其中的背面回壓小于 25mTorr〇
[0038] 執(zhí)行步驟S102,對成核步驟中的背面壓力與良率進行反復(fù)實驗對比,找出隨著背 面壓力的增加或者減少,良率的變化結(jié)果。例如,發(fā)現(xiàn)隨著背面壓力的增加,在5?15Torr 的背面壓力范圍內(nèi)幾乎保持穩(wěn)定,隨后良率的結(jié)果變差。
[0039] 在本實施例中,成核步驟的最長工藝時間不超過12秒,其中的背面底壓小于 L 4mTorr〇
[0040] 執(zhí)行步驟S103,對大量淀積步驟中的背面壓力與良率進行反復(fù)實驗對比,找出隨 著背面壓力的增加或者減少,良率和均勻性的變化結(jié)果。例如,同樣發(fā)現(xiàn)隨著背面壓力的增 加或減少,良率的結(jié)果變化不明顯,但是均勻性是在50T 〇rr左右結(jié)果最好。
[0041] 執(zhí)行步驟S104,通過不同步驟背面壓力的不同實驗窗口,獲取預(yù)淀積步驟、成核步 驟與大量淀積步驟中的各個背面壓力的最佳數(shù)值。例如,預(yù)淀積步驟與成核步驟中的背面 壓力均優(yōu)選為lOTorr,大量淀積步驟中的背面壓力優(yōu)選為50T 〇rr,因為這種工藝條件下鎢 填孔的良率及均勻性最好。
[0042] 但是,由于工藝菜單中不同步驟的背面壓力的要求不同,在執(zhí)行鎢淀積工藝時,背 面壓力難以穩(wěn)定在不同步驟所要求的工藝區(qū)間內(nèi),這個問題可以由下面的方式來解決。 [0043] 通過實驗發(fā)現(xiàn),新加熱器的背面壓力的穩(wěn)定性很明顯地比用過的或者返修回來的 加熱器好很多,因此需要對加熱器表面進行優(yōu)化處理,主要是去除掉累積的鎢殘留物,改善 加熱器表面的粗糙度,穩(wěn)定背面壓力。傳統(tǒng)的方式是,當(dāng)加熱器用到一定(晶圓)片數(shù)后就 換掉,或者通過用傳統(tǒng)的砂紙打磨,這樣不但成本很高,而且效率很低,亟需得到改進。
[0044] 圖2為本發(fā)明一個實施例的鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法中清潔加熱器的 背壓槽內(nèi)的鎢殘留物的流程圖。如圖2所示,清潔加熱器的背壓槽內(nèi)的鎢殘留物主要包括:
[0045] 執(zhí)行步驟S201,對加熱器設(shè)置一預(yù)定的使用片數(shù)停機維護閾值。
[0046] 執(zhí)行步驟S202,在加熱器達到使用片數(shù)停機維護閾值時,將加熱器拆下倒置,使其 表面浸泡于雙氧水(H 202)溶液中。
[0047] 執(zhí)行步驟S203,經(jīng)過一預(yù)定的清潔時間(例如45分鐘至1.5小時)后,將加熱器 取出,并用去離子水(清水)和異丙醇(IPA)擦拭,干凈后幾乎與新的加熱器一樣。
[0048] 執(zhí)行步驟S204,檢視加熱器的背壓槽,確保在背壓槽內(nèi)的鎢殘留物經(jīng)過雙氧水的 浸泡已全部脫落干凈,遠(yuǎn)比砂紙打磨效果顯著。
[0049] 圖3為本發(fā)明一個實施例的鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法的完整施行流程 圖。如圖3所示,該優(yōu)化方法的完整流程基本就是將圖1所示的最佳背壓優(yōu)化條件的獲取 流程加上圖2所示的加熱器的背壓槽內(nèi)的鎢殘留物的清潔流程,以及執(zhí)行步驟S301,將加 熱器重新裝好,采用預(yù)淀積步驟、成核步驟與大量淀積步驟中的各個背面壓力的最佳數(shù)值 執(zhí)行鎢淀積工藝,最終實現(xiàn)對鎢淀積工藝的最佳背壓優(yōu)化條件的運用。
[0050] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0051] 1.在實際應(yīng)用中實現(xiàn)了對鎢淀積工藝的最佳背壓優(yōu)化條件的運用。
[0052] 2.在實際應(yīng)用中大大減少了背面壓力的報警頻率,從原來的10%減少到幾乎沒 有,提商了廣品的良率。
[0053] 3.在實際應(yīng)用中大大提高了預(yù)防性維護(Preventative Maintenance, PM)和解 決問題(Trouble shooting)的效率以及提高了加熱器的使用壽命(Lifetime),從而提高 了機臺的上線時間(Up time)。
[0054] 綜上所述,經(jīng)過本發(fā)明的優(yōu)化方法,在鎢淀積工藝中能夠得出不同步驟的最佳背 壓條件,并實現(xiàn)了對最佳背壓優(yōu)化條件的運用,控制并穩(wěn)定了晶圓的背面壓力,提升了階梯 覆蓋率(Step coverage)。
[0055] 本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上,但其并不是用來限定本發(fā)明,任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),都可以做出可能的變動和修改。因此,凡是未脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化 及修飾,均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種鎢淀積工藝的背面壓力的優(yōu)化方法,所述鎢淀積工藝包括預(yù)淀積、成核與大量 淀積這三個步驟;執(zhí)行所述鎢淀積工藝的設(shè)備上具有一加熱器,所述加熱器包括背壓槽,所 述背壓槽內(nèi)累積有鎢殘留物; 其中,所述優(yōu)化方法包括步驟: A. 對所述預(yù)淀積步驟中的背面壓力與良率進行對比,找出隨著背面壓力的增加或者減 少,良率的變化結(jié)果; B. 對所述成核步驟中的背面壓力與良率進行對比,找出隨著背面壓力的增加或者減 少,良率的變化結(jié)果; C. 對所述大量淀積步驟中的背面壓力與良率進行對比,找出隨著背面壓力的增加或者 減少,良率和均勻性的變化結(jié)果; D. 獲取所述預(yù)淀積步驟、所述成核步驟與所述大量淀積步驟中的各個背面壓力的最佳 數(shù)值; E. 對所述加熱器設(shè)置一預(yù)定的使用片數(shù)停機維護閾值; F. 在所述加熱器達到所述使用片數(shù)停機維護閾值時,將所述加熱器拆下倒置,使其表 面浸泡于雙氧水溶液中; G. 經(jīng)過一預(yù)定的清潔時間后,將所述加熱器取出,并用去離子水和異丙醇擦拭; H. 檢視所述加熱器的背壓槽,確保在所述背壓槽內(nèi)的鎢殘留物已全部脫落干凈; I. 將所述加熱器重新裝好,采用所述預(yù)淀積步驟、所述成核步驟與所述大量淀積步驟 中的各個背面壓力的所述最佳數(shù)值執(zhí)行所述鎢淀積工藝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背面壓力的優(yōu)化方法,其特征在于,所述預(yù)淀積步驟與所述 成核步驟中的背面壓力均選為lOTorr,所述大量淀積步驟中的背面壓力選為50T 〇rr。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背面壓力的優(yōu)化方法,其特征在于,所述清潔時間為45分鐘 至1. 5小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的背面壓力的優(yōu)化方法,其特征在于,執(zhí)行所述鎢淀積工藝的 設(shè)備為應(yīng)用材料Centura5500型機臺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的背面壓力的優(yōu)化方法,其特征在于,所述預(yù)淀積步驟的最長 工藝時間不超過40秒。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的背面壓力的優(yōu)化方法,其特征在于,所述預(yù)淀積步驟中的背 面回壓小于25mTorr。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的背面壓力的優(yōu)化方法,其特征在于,所述成核步驟的最長工 藝時間不超過12秒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的背面壓力的優(yōu)化方法,其特征在于,所述成核步驟中的背面 底壓小于1. 4mTorr。
【文檔編號】H01L21/768GK104157607SQ201410441191
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】歸劍, 劉峰松 申請人:上海先進半導(dǎo)體制造股份有限公司