專利名稱：一種多晶硅刻蝕工藝中的顆?？刂品椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅刻蝕工藝，具體來說，涉及一種刻蝕工藝過程中的顆?？刂品椒ā?br> 背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，隨著集成電路最小尺寸不斷減小、集成度不斷提高以及硅片尺寸的擴大，對刻蝕設(shè)備以及刻蝕工藝的要求也越來越高，除了提供高質(zhì)量的刻蝕性能外，還要求在大規(guī)模量產(chǎn)中能保證極高的穩(wěn)定性和極低的缺陷率。而顆粒污染是造成刻蝕工藝產(chǎn)率下降的最重要因素之一，在刻蝕工藝中，顆粒主要是一些聚合物、光致抗蝕劑和蝕刻雜質(zhì)等。顆粒通常粘附在硅片表面，造成工藝缺陷，它會影響下一道工藝的進行，并最終影響器件的電特性。能否有效地檢測并去除顆粒和缺陷，是目前工藝控制的關(guān)鍵之一，直接影響產(chǎn)率高低。
目前的刻蝕工藝中，設(shè)備中的顆粒如果超出要求，一般采取O2、SF6、Cl2等混合氣體的等離子體干法清洗；或打開反應(yīng)室，對反應(yīng)室相關(guān)部件采用SCl等溶液進行濕法清洗。
這兩種方法都會改變反應(yīng)室的內(nèi)部化學(xué)環(huán)境，所以需要進行恢復(fù)操作，費時費力，嚴重影響了設(shè)備的利用率，并且加大了環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的旨在提供一種更有效的刻蝕工藝中顆?？刂品椒ㄒ蕴岣甙雽?dǎo)體刻蝕工藝的質(zhì)量。
(二)技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用硅片吸附法以解決刻蝕工藝過程中的顆?？刂茊栴}。
本發(fā)明的技術(shù)方案為在多晶硅刻蝕工藝中，如果發(fā)現(xiàn)等離子體刻蝕機或其他類似半導(dǎo)體設(shè)備(如去膠機等)的顆粒指標無法滿足工藝的要求時(如在0.10微米的CMOS工藝中，要求在起輝條件下，硅片上大于0.12微米的顆粒增加數(shù)少于25顆，否則無法進行正常的工藝)，進行相應(yīng)的顆?；謴?fù)操作以進行顆?？刂疲唧w操作過程為(1)將靜電卡盤溫度設(shè)定為低于反應(yīng)室溫度10-30℃；(2)將硅片傳送到反應(yīng)室中；(3)在靜電卡盤上施加700-1200V電壓；(4)通入流量為100-400sccm的He，并控制反應(yīng)室壓力為8-80mT；(5)硅片在反應(yīng)室內(nèi)停留0.5-10min；(6)關(guān)閉He和靜電卡盤電壓，取出硅片。
其中所述硅片是表面粗糙度為400-600PPM的SiO2長膜片，這種進行清除顆粒的硅片一般采用表面粗糙度較高的硅片，以便增大其表面積，吸引大量顆粒。使用完成后還可以經(jīng)過清洗，反復(fù)使用。
其中步驟(1)中優(yōu)選將靜電卡盤溫度設(shè)定為低于反應(yīng)室溫度20℃。例如若反應(yīng)室溫度為60℃，則靜電卡盤溫度可以設(shè)定為30-50℃，優(yōu)選為40℃。
其中步驟(3)中所述電壓需根據(jù)不同靜電卡盤的具體要求，設(shè)定標準是吸片穩(wěn)定。
其中步驟(4)中He流量優(yōu)選為300sccm，反應(yīng)室壓力優(yōu)選為60mT。
其中步驟(5)中硅片在反應(yīng)室內(nèi)停留時間優(yōu)選為5min。
在本發(fā)明方法的原理是操作過程中，在硅片表面和反應(yīng)室內(nèi)壁之間創(chuàng)造了一個電勢差梯度和溫度梯度，同時使用He攜帶顆粒運動，這些作用的綜合效果，即利用靜電吸引力、熱遷移以及范德瓦爾斯力將顆粒吸附到靜電卡盤表面的硅片上。
(三)有益效果本發(fā)明的顆?？刂品椒蓮V泛應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備，其主要優(yōu)點為加快了顆?；謴?fù)的速度；提高了設(shè)備的有效工作時間；減少了濕法清洗所造成的污染。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。以下實施例是在100nm硅片刻蝕機上進行的，可反映100nm工藝結(jié)果，需要說明的是，工藝具有向下兼容性，即能滿足高端的100nm工藝時，低端的150nm工藝等完全能夠滿足要求，即本發(fā)明也適用于150nm硅片刻蝕機。
實施例1本例使用的設(shè)備是北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心的100nm硅片刻蝕機?？涛g步驟包括貫穿步、主刻步、過刻步和硅片卸載步。
本設(shè)備對顆粒性能有一定要求在等離子體起輝條件下，硅片上大于0.12微米的顆粒增加數(shù)應(yīng)該少于25顆。顆粒數(shù)具體測試工藝為第一步反應(yīng)腔室抽真空5秒；第二步腔室壓力10mT，上電極功率350w，下電極功率40w，工藝氣體為10sccmCl2、190sccmHBr、15sccmHeO2(二者體積比為7∶3)，時間為20秒。
使用SiO2長膜片(Blanket Wafer)連續(xù)測試三片的顆粒增加量，如果發(fā)現(xiàn)顆粒增加數(shù)超出指標，則需要進行顆?；謴?fù)動作。
在發(fā)現(xiàn)設(shè)備顆粒性能不滿足工藝要求后(具體見表1中“干法清洗前”數(shù)據(jù))，進行了干法清洗動作，具體工藝如下點火步腔室壓力10mT，上電極功率400w，下電極功率0w，工藝氣體為20sccmCl2、100sccmSF6、20sccmO2的混合氣體，時間為3s。
清洗步腔室壓力10mT，上電極功率800w，下電極功率0w工藝氣體為20sccmCl2、100sccmSF6、20sccmO2的混合氣體，時間為600s。
干法清洗后，顆粒滿足工藝要求，詳見表1。
表1.干法清洗效果對比

實施例2硅片刻蝕步驟同實施例1，同樣在發(fā)現(xiàn)顆粒性能不滿足工藝要求后(具體見表2“顆?；謴?fù)前”)，用本發(fā)明的工藝進行顆?；謴?fù)動作，具體如下(1)、將反應(yīng)室溫度設(shè)定為60℃，靜電卡盤溫度設(shè)定為40℃；(2)、將400PPM硅片傳送到反應(yīng)室中；(3)、在靜電卡盤上施加800V電壓；(4)、通入300sccm氦氣，同時反應(yīng)室壓力控制在60mT；(5)、硅片在反應(yīng)室內(nèi)停留5min；(6)、關(guān)閉氦氣和靜電卡盤電壓，取出硅片。
實驗后，再次測試顆粒增加數(shù)量，結(jié)果見表2表2.顆粒恢復(fù)效果對比

對比表1、2可知，使用干法清洗后，顆粒平均增加量為10.3顆；采用本專利的方法后，顆粒平均增加量為8顆。說明后者對于恢復(fù)設(shè)備的顆粒性能效果良好。此外后者還可以避免使用大量有毒化學(xué)氣體；而且避免了干法清洗后的恢復(fù)動作，減少了機器的顆?；謴?fù)時間。
實施例3硅片刻蝕步驟同實施例1，同樣在發(fā)現(xiàn)顆粒性能不滿足工藝要求后(具體見表2“顆?；謴?fù)前”)，用本發(fā)明的工藝進行顆?；謴?fù)動作，具體如下
(1)、將反應(yīng)室溫度設(shè)定為60℃，靜電卡盤溫度設(shè)定為50℃；(2)、將500PPM硅片傳送到反應(yīng)室中；(3)、在靜電卡盤上施加700V電壓；(4)、通入100sccm氦氣，同時反應(yīng)室壓力控制在8mT；(5)、硅片在反應(yīng)室內(nèi)停留0.5min；(6)、關(guān)閉氦氣和靜電卡盤電壓，取出硅片。
實驗后，再次測試顆粒增加數(shù)量，結(jié)果見表3表3.顆?；謴?fù)效果對比

實施例4硅片刻蝕步驟同實施例1，同樣在發(fā)現(xiàn)顆粒性能不滿足工藝要求后(具體見表2“顆粒恢復(fù)前”)，用本發(fā)明的工藝進行顆粒恢復(fù)動作，具體如下(1)、將反應(yīng)室溫度設(shè)定為60℃，靜電卡盤溫度設(shè)定為30℃；(2)、將600PPM硅片傳送到反應(yīng)室中；(3)、在靜電卡盤上施加1200V電壓；(4)、通入400sccm氦氣，同時反應(yīng)室壓力控制在80mT；(5)、硅片在反應(yīng)室內(nèi)停留10min；(6)、關(guān)閉氦氣和靜電卡盤電壓，取出硅片。
實驗后，再次測試顆粒增加數(shù)量，結(jié)果見表4表4.顆?；謴?fù)效果對比

權(quán)利要求
1.一種多晶硅刻蝕工藝中的顆?？刂品椒?，包括以下步驟(1)將靜電卡盤溫度設(shè)定為低于反應(yīng)室溫度10-30℃；(2)將硅片傳送到反應(yīng)室中；(3)在靜電卡盤上施加700-1200V電壓；(4)通入流量為100-400sccm的He，并控制反應(yīng)室壓力為8-80mT；(5)硅片在反應(yīng)室內(nèi)停留0.5-10min；(6)取出硅片。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述硅片是表面粗糙度為400-600PPM的SiO2長膜片。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中將靜電卡盤溫度設(shè)定為低于反應(yīng)室溫度20℃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)中He流量為300sccm。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)中反應(yīng)室壓力為60mT。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)中硅片在反應(yīng)室內(nèi)停留時間為5min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多晶硅刻蝕工藝過程中的顆?？刂品椒?，即在多晶硅刻蝕工藝中，如果發(fā)現(xiàn)等離子體刻蝕機或其他類似半導(dǎo)體設(shè)備的顆粒指標無法滿足工藝的要求時，進行相應(yīng)的顆?；謴?fù)操作以進行顆?？刂啤１景l(fā)明的顆?？刂品椒蓮V泛應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備，其主要優(yōu)點為加快了顆?；謴?fù)的速度；提高了設(shè)備的有效工作時間；減少了濕法清洗所造成的污染。
文檔編號H01L21/3065GK1851050SQ200510126370
公開日2006年10月25日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者趙強 申請人: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