晶片刻蝕腔室的清洗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶片刻蝕腔室的清洗方 法，用于消除露鋁腔室環(huán)境對晶片刻蝕速率的影響。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體晶片的等離子體刻蝕是集成電路制造中的關(guān)鍵工藝之一，其目的是完整地 將掩模圖形復(fù)制到半導(dǎo)體晶片表面，等離子體刻蝕具有選擇性好、對襯底的損傷較小、各向 異性好等特點，晶片的等離子體刻蝕的原理是：在低壓下，工藝氣體在射頻功率的激發(fā)下， 產(chǎn)生電離并形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，刻蝕腔室中的工藝氣體 在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)；活性反應(yīng)基團(tuán) 和被刻蝕晶片表面形成化學(xué)反應(yīng)并形成反應(yīng)生成物；反應(yīng)生成物脫離被刻蝕晶片表面，并 被真空系統(tǒng)抽出刻蝕腔室。
[0003] 在等離子體刻蝕工藝過程中，刻蝕過程會產(chǎn)生非揮發(fā)性副產(chǎn)物沉積于刻蝕腔室壁 表面。隨著刻蝕工藝的進(jìn)行，刻蝕腔室壁沉積物不斷堆積，使得工藝過程中的刻蝕腔室環(huán)境 不斷變化，這種變化會影響到刻蝕速率及其均勻性等工藝參數(shù)，造成刻蝕工藝的漂移。
[0004] 尤其是，在刻蝕以鋁為襯底的氧化膜晶片時，鋁被等離子轟擊，濺射而出，沉積在 腔體內(nèi)，特別是沉積在上電極（Showerhead)。同時，鋁及鋁的聚合物會使等離子對氧化膜的 刻蝕速率升高。現(xiàn)有工藝以最小刻蝕速率為基準(zhǔn)值，設(shè)計過刻蝕量，隨著刻蝕速率的提升， 等離子體對器件的損傷度也相應(yīng)變高。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)提供了一些清洗晶片刻蝕腔室的方法。其中之一是在每片晶片刻蝕工藝 結(jié)束后都對刻蝕腔室進(jìn)行干法清洗，所謂干法清洗就是在刻蝕腔室中沒有硅片的情況下， 通入清洗用的反應(yīng)氣體，去除刻蝕腔室內(nèi)的沉積物，但是這種方法在每片晶片刻蝕結(jié)束后 都進(jìn)行一次清洗，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。另一種方法是在一卡（通常為25片）晶片刻蝕完成 之后，進(jìn)行一次刻蝕腔室的清洗，但是一卡晶片中的前幾片和最后幾片刻蝕速率會相差較 大，導(dǎo)致晶片之間存在較大的差異，影響晶片的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種晶片刻蝕腔室的清洗方法， 以消除露錯（Aluminum-exposed)腔室環(huán)境對晶片刻蝕速率的影響。
[0007] 本發(fā)明提供的晶片刻蝕腔室的清洗方法，其包括以下步驟：
[0008] 具有鋁襯底的晶片在刻蝕腔室中進(jìn)行刻蝕工藝，刻蝕過程中刻蝕腔室內(nèi)產(chǎn)生沉積 的鋁和鋁聚合物；
[0009] 每刻蝕完成數(shù)片晶片之后，對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式（ShowerheadClean) 以去除沉積的鋁和鋁聚合物，所述蓮蓬頭清洗程式包括利用含有〇2、CF4的反應(yīng)氣體。
[0010] 進(jìn)一步地，所述清洗方法還包括對刻蝕工藝的刻蝕速率進(jìn)行檢測，若檢測到刻蝕 速率高于預(yù)設(shè)閾值，則停止下一晶片的刻蝕，而對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式。
[0011] 進(jìn)一步地，所述清洗方法包括利用刻蝕速率檢測設(shè)備對刻蝕工藝的刻蝕速率進(jìn)行 檢測。
[0012] 進(jìn)一步地，所述清洗方法包括通過刻蝕速率的檢測，來確定每刻蝕完成N片晶片 之后，對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式，N為1-25。
[0013] 進(jìn)一步地，所述蓮蓬頭清洗程式中反應(yīng)氣體的流量為100-500SCCm，射頻功率為 100-15001
[0014] 進(jìn)一步地，所述蓮蓬頭清洗程式去除刻蝕腔室內(nèi)上電極（Showerhead，蓮蓬頭）的 沉積鋁和鋁聚合物。
[0015] 進(jìn)一步地，所述蓮蓬頭清洗程式中反應(yīng)氣體還包括Ar。
[0016] 進(jìn)一步地，所述蓮蓬頭清洗程式過程中刻蝕腔室內(nèi)放置裸硅晶片（bareSi)。
[0017] 進(jìn)一步地，所述清洗方法中的刻蝕工藝為鈍化層刻蝕工藝。
[0018] 本發(fā)明提供的晶片刻蝕腔室的清洗方法，適用于具有鋁襯底的晶片刻蝕工藝，在 刻蝕數(shù)片晶片之后刻蝕腔室內(nèi)會產(chǎn)生沉積的鋁和鋁聚合物，尤其是上電極，通過利用含有 〇 2工匕的反應(yīng)氣體對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式，去除沉積的鋁和鋁聚合物，來消除露鋁 腔室環(huán)境對晶片刻蝕速率的影響，使刻蝕速率回復(fù)到接近標(biāo)準(zhǔn)值，并減少記憶效應(yīng)（memory effect)，減少晶片之間的差異，提尚晶片的可靠性。
【附圖說明】
[0019] 為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實 施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中：
[0020] 圖1是本發(fā)明晶片刻蝕腔室的清洗方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 請參閱圖1，本實施例的晶片刻蝕腔室的清洗方法，適用于具有鋁襯底的晶片刻蝕 工藝，其包括以下步驟：
[0022] 步驟1，將一批具有鋁襯底的晶片在刻蝕腔室中進(jìn)行刻蝕工藝，晶片的刻蝕過程中 刻蝕腔室內(nèi)產(chǎn)生沉積的鋁和鋁聚合物，尤其是上電極，沉積的鋁和鋁聚合物會逐步增加晶 片刻蝕的刻蝕速率，導(dǎo)致晶片與晶片之間的差異，影響晶片的可靠性。一批進(jìn)行刻蝕工藝的 晶片一般可以包括數(shù)卡，而每卡則有25片晶片。
[0023] 步驟2,每刻蝕完成數(shù)片晶片之后，對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式以去除沉積的 鋁和鋁聚合物，所述蓮蓬頭清洗程式包括利用含有0 2、CF4的反應(yīng)氣體。
[0024] 本實施例中，每刻蝕完成晶片的數(shù)量可以根據(jù)露鋁腔室環(huán)境對刻蝕速率的影響情 況而定。較佳地，可以對刻蝕速率預(yù)設(shè)一個預(yù)設(shè)閾值，并對刻蝕工藝的刻蝕速率進(jìn)行檢測， 一旦檢測到某一片晶片刻蝕完成后，刻蝕速率高于該預(yù)設(shè)閾值，則停止下一晶片的刻蝕，而 對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式。更佳地，利用刻蝕速率檢測設(shè)備對刻蝕工藝的刻蝕速率 進(jìn)行檢測，如中微半導(dǎo)體公司的PrimoDRIE設(shè)備。實際應(yīng)用中，可以根據(jù)檢測得到的經(jīng)驗， 設(shè)定為每1-25片晶片刻蝕完成之后，進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式，如下面的效果實施例。
[0025] 實際應(yīng)用中，在確定進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式的晶片數(shù)量之后，可以不進(jìn)行刻蝕速率 的檢測，而進(jìn)行晶片的大批量刻蝕工藝，只需要在確定的晶片數(shù)量刻蝕完成之后，自動進(jìn)行 一次蓮蓬頭清洗程式即可。
[0026] 為了提高去除鋁和鋁聚合物的清洗效果，較佳地采用大流量、高能量的蓮蓬頭清 洗程式，即反應(yīng)氣體的流量為100-500sccm，射頻功率為100-1500W。本實施例的反應(yīng)氣體 含有02、CF4，兩者可以是任意比例，較佳地，反應(yīng)氣體還可以包括Ar。
[0027] 為了確保清洗效果，蓮蓬頭清洗程式過程中刻蝕腔室內(nèi)放置裸硅晶片，避免鋁襯 底中的鋁再次沉積。
[0028] 本實施例較佳地適用于鈍化層刻蝕工藝。
[0029] 以下通過效果實施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行描述：
[0030] 將同一批具有鋁襯底的晶片在刻蝕腔室中進(jìn)行刻蝕工藝，第一片晶片刻蝕之前， 刻蝕腔室為潔凈腔室，利用檢測設(shè)備檢測到此時的刻蝕速率為VI，并作為標(biāo)準(zhǔn)刻蝕速率； 進(jìn)行第一片晶片的刻蝕工藝，并在每片晶片刻蝕完成后進(jìn)行一次刻蝕速率的檢測；當(dāng)?shù)? 片晶片刻蝕完成之后，檢測到刻蝕速率為V2,超過了預(yù)設(shè)閾值；則對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭 清洗程式；清洗完成后，檢測到刻蝕速率為V3。比較V1、V2和V3,計算V2和V3的偏移率見 表1。
[0031] 表1標(biāo)準(zhǔn)刻蝕速率VI、第7片刻蝕完成后刻蝕速率V2和清洗后刻蝕速率V3
[0032]
【主權(quán)項】
1. 一種晶片刻蝕腔室的清洗方法，其特征在于，包括以下步驟： 具有鋁襯底的晶片在刻蝕腔室中進(jìn)行刻蝕工藝，刻蝕過程中刻蝕腔室內(nèi)產(chǎn)生沉積的鋁 和鋁聚合物； 每刻蝕完成數(shù)片晶片之后，對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式以去除沉積的鋁和鋁聚合 物，所述蓮蓬頭清洗程式包括利用含有〇2、CF4的反應(yīng)氣體通入刻蝕腔室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗方法，其特征在于：所述清洗方法還包括對刻蝕工藝的 刻蝕速率進(jìn)行檢測，若檢測到刻蝕速率高于預(yù)設(shè)閾值，則停止下一晶片的刻蝕，而對刻蝕腔 室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的清洗方法，其特征在于：所述清洗方法包括利用刻蝕速率檢 測設(shè)備對刻蝕工藝的刻蝕速率進(jìn)行檢測。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的清洗方法，其特征在于：所述清洗方法包括通過刻蝕速率的 檢測，來確定每刻蝕完成N片晶片之后，對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式，N為1-25。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的清洗方法，其特征在于：所述蓮蓬頭清洗程式中 反應(yīng)氣體的流量為100-500sccm，射頻功率為100-1500W。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的清洗方法，其特征在于：所述蓮蓬頭清洗程式中反應(yīng)氣體還 包括Ar。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的清洗方法，其特征在于：所述蓮蓬頭清洗程式去 除刻蝕腔室內(nèi)上電極的沉積鋁和鋁聚合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的清洗方法，其特征在于：所述蓮蓬頭清洗程式過 程中刻蝕腔室內(nèi)放置裸硅晶片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的清洗方法，其特征在于：所述清洗方法中的刻蝕 工藝為鈍化層刻蝕工藝。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶片刻蝕腔室的清洗方法，適用于具有鋁襯底的晶片刻蝕工藝，在刻蝕數(shù)片晶片之后刻蝕腔室內(nèi)會產(chǎn)生沉積的鋁和鋁聚合物，通過利用含有O2、CF4的反應(yīng)氣體對刻蝕腔室進(jìn)行蓮蓬頭清洗程式，去除沉積的鋁和鋁聚合物，來消除露鋁腔室環(huán)境對晶片刻蝕速率的影響，使刻蝕速率回復(fù)到接近標(biāo)準(zhǔn)值，并減少記憶效應(yīng)，減少晶片之間的差異，提高晶片的可靠性。
【IPC分類】H01J37-32
【公開號】CN104867804
【申請?zhí)枴緾N201510145288
【發(fā)明人】張錢, 曾林華, 任昱, 呂煜坤, 朱駿, 張旭升
【申請人】上海華力微電子有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年3月30日