蝕刻方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種在電感耦合等離子體腔內(nèi)的臺(tái)板上蝕刻連續(xù)的基片的方法，其中，蝕刻過程在該腔內(nèi)產(chǎn)生碳質(zhì)沉積物，該方法包括：(a)中斷基片的蝕刻加工；(b)在該腔內(nèi)運(yùn)行氧氣等離子體或含氧等離子體，并去除氣態(tài)副產(chǎn)物；以及(c)重新開始基片的蝕刻加工，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括步驟：(d)在步驟(b)之后，在對臺(tái)板施加偏壓的狀態(tài)下在該腔中運(yùn)行氬氣等離子體。
【專利說明】蝕刻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在腔內(nèi)的臺(tái)板(platen)上蝕刻連續(xù)的基片的方法，其中，蝕刻過程在該腔內(nèi)產(chǎn)生碳質(zhì)沉積物。
【背景技術(shù)】
[0002]許多蝕刻過程在蝕刻腔內(nèi)可產(chǎn)生碳質(zhì)沉積物。當(dāng)加工廣泛用于半導(dǎo)體及其它相關(guān)行業(yè)的聚酰亞胺(PI)涂層的硅晶片時(shí)，這尤其正確的。在金屬沉積前，為了確保高品質(zhì)的金屬/金屬界面，通過濺射蝕刻過程(通常使用氬氣)從晶片表面去除材料是常見且需要的。此步驟通常是在物理氣相沉積(PVD)預(yù)清潔構(gòu)件中進(jìn)行。然而，通過PVD預(yù)清潔構(gòu)件來長時(shí)間蝕刻或頻繁蝕刻PI晶片可導(dǎo)致在腔蓋和腔壁周圍形成(build-up)濺射材料。特別是在加工過程中，這種碳質(zhì)材料可以累積至顆?？勺兊盟缮⒉㈤_始在腔的周圍移動(dòng)的水平，它們有落在晶片上或污染晶片的可能性。
[0003]據(jù)已知，通過頻繁使用氧氣等離子體來尋求解決這一問題。氧氣的步驟可以是相對短的(例如60秒)，并且充當(dāng)不需臺(tái)板偏壓的調(diào)節(jié)(condition)步驟。據(jù)認(rèn)為，氧氣等離子體引入到碳化的腔中將促進(jìn)碳的氧化，從而產(chǎn)生可易于抽走的C0/C02。材料的去除降低粒子總數(shù)。
[0004]如可以從圖1中看出， 申請人:已通過光譜學(xué)監(jiān)測了全過程。在氧氣等離子體的初始階段期間，腔內(nèi)的O2含量低而CO含量顯得高。推測在達(dá)到平衡之前氧氣正在將在PI蝕刻中存在的碳物種轉(zhuǎn)換為CO。
[0005]氧氣等離子體處理的頻率由客戶根據(jù)他們從經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的粒子形成的速率和他們可能有的任何其它要求來選擇。然而，對于典型的氬氣濺射清潔蝕刻，其中，150?300人的SiO2 (或等價(jià)物)在隨后的沉積步驟之前被去除，很可能在50?100個(gè)PI涂層的晶片內(nèi)將需要O2等離子體清潔。雖然此過程提供了有效的顆?？刂疲? 申請人:已發(fā)現(xiàn):隨后進(jìn)行這樣的氧氣處理，然后直接急劇減少蝕刻速率。蝕刻速率的下降已被測定為20?30%。這顯然會(huì)導(dǎo)致連續(xù)的晶片間嚴(yán)重缺乏均一性，而且如果許多半導(dǎo)體制造商已經(jīng)意識(shí)到了這個(gè)問題，那么他們不會(huì)接受蝕刻速率的初始下降或由此產(chǎn)生的生產(chǎn)量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明在于一種在腔內(nèi)的臺(tái)板上蝕刻連續(xù)的基片的方法，其中，蝕刻過程在該腔內(nèi)產(chǎn)生碳質(zhì)沉積物，所述方法包括:
[0007](a)中斷基片的蝕刻加工；
[0008](b)在該腔內(nèi)運(yùn)行氧氣等離子體或含氧等離子體，并去除氣態(tài)副產(chǎn)物；以及
[0009](c)重新開始基片的蝕刻加工，
[0010]其特征在于，該方法進(jìn)一步包括步驟:
[0011](d)在步驟(b)之后，在對所述臺(tái)板施加偏壓的狀態(tài)下在該腔中運(yùn)行氬氣等離子體。[0012]優(yōu)選地，步驟(d)持續(xù)500秒?1200秒，特別優(yōu)選步驟(d)運(yùn)行約600秒。
[0013]臺(tái)板優(yōu)選被施加RF偏壓，在這種情況下，RF偏壓的功率可以是400W?1000W。特別優(yōu)選RF偏壓的功率約是800W。
[0014]合適地，氬氣等離子體是電感耦合等離子體。
[0015]雖然本發(fā)明已在上文被限定，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，它包括上述或下面描述中的特征的任何創(chuàng)造性組合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明可以以多種方式進(jìn)行，且現(xiàn)將參照附圖通過本發(fā)明的實(shí)施例和實(shí)施方式來描述它們:
[0017]圖1是PI加工后O2等離子體處理期間的CO與O2的曲線圖；
[0018]圖2是O2等離子體處理之前和之后的蝕刻速率的曲線圖，其中，氧氣等離子體處理單獨(dú)使用或與隨后的Ar處理組合使用；
[0019]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式中所使用的PVD腔的示意圖；
[0020]圖4是某些條件下的蝕刻速率的比較曲線圖；
[0021]圖5是示出蝕刻速率作為偏壓或等離子體密度的因子的曲線圖；
[0022]圖6示出由使用本發(fā)明的實(shí)施方式所引起的蝕刻速率的穩(wěn)定性；
[0023]圖7示出多種偏壓條件下比較的蝕刻速率的恢復(fù)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，通過使用間歇性的O2等離子體步驟，碳質(zhì)沉積物的問題可以被成功地解決。然而，如在圖2的左側(cè)很好地證明，如果進(jìn)行普通的氬氣等離子體蝕刻，那么蝕刻速率有顯著下降。然而，本 申請人:已經(jīng)確定:令人驚訝地，如果該腔經(jīng)受偏壓Ar等離子體，那么蝕刻速率的下降幾乎可以忽略不計(jì)，如在圖2的右側(cè)可以看出。
[0025]具體地，在O2之后，在腔內(nèi)Ar等離子體被觸發(fā)(strike)且臺(tái)板經(jīng)受偏壓。
[0026]PVD預(yù)清潔構(gòu)件的示意圖示在圖3中。上述構(gòu)件,一般表示為10,包括具有進(jìn)氣口
12、在晶片裝載位置和加工位置之間可移動(dòng)的臺(tái)板13、用于以已知的方式在腔內(nèi)使等離子體15電感I禹合的環(huán)繞帶(encircling strap) 14以及排氣口 16的陶瓷腔11。上述臺(tái)板連接到用于對臺(tái)板施加偏壓的RF電源17。
[0027]在PVD系統(tǒng)中此構(gòu)件用于在金屬沉積步驟之前清潔晶片。晶片被置于真空腔內(nèi)的臺(tái)板組件上，該真空腔使用帶14來觸發(fā)等離子體,該帶14連接到未示出的RF源以及臺(tái)板的 RF 電源(RF supply)。
[0028]在用含Ar等離子體濺射蝕刻聚酰亞胺晶片后，陶瓷壁和腔蓋變得涂覆有從高碳表面發(fā)射出的碳質(zhì)沉積物。該碳質(zhì)沉積物通過如前面所述的基于O2的等離子體步驟而被去除。在氧氣處理后，很可能一些氧氣將滯留在內(nèi)腔陶瓷中和腔頂部的氣體入口點(diǎn)中；這些氧氣在等離子體加工期間通過升溫而被攪動(dòng)，因此擴(kuò)散出來進(jìn)入到腔內(nèi)，改變等離子體的性質(zhì)從而降低蝕刻速率。
[0029]通過使腔處于高溫下氬氣恢復(fù)等離子體工作，在氣態(tài)下，這使得陷入(trap)腔體中的氧氣擴(kuò)散出來進(jìn)入等離子體中。在一定時(shí)間后，足夠的氧氣將從陶瓷壁中被去除，以使蝕刻速率恢復(fù)到其初始值。該過程用仿制的晶片或在能夠被蝕刻的陶瓷涂層的臺(tái)板上進(jìn)行。
[0030]Ar濺射蝕刻和Ar調(diào)節(jié)步驟具有非常相似的過程條件。Ar調(diào)節(jié)步驟優(yōu)選在厚的陶瓷臺(tái)板(例如若干毫米厚)上進(jìn)行，從而不需要調(diào)節(jié)的晶片。
[0031]通過測量已知持續(xù)時(shí)間的等離子體蝕刻之前和之后的厚度來進(jìn)行對SiO2晶片的測試，以此可以確定在給定的時(shí)間時(shí)腔的蝕刻數(shù)據(jù)。PI加工的各階段的結(jié)果如下所示。
[0032]表1:整個(gè)過程的不同階段的蝕刻速率變化的數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1.一種在電感耦合等離子體腔內(nèi)的臺(tái)板上蝕刻連續(xù)的基片的方法，其中，蝕刻過程在所述腔內(nèi)產(chǎn)生碳質(zhì)沉積物，所述方法包括: (a)中斷基片的蝕刻加工； (b)在所述腔內(nèi)運(yùn)行氧氣等離子體或含氧等離子體，并去除氣態(tài)副產(chǎn)物；以及 (c)重新開始基片的所述蝕刻加工， 其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括步驟: (d)在步驟(b)之后，在對所述臺(tái)板施加偏壓的狀態(tài)下在所述腔內(nèi)運(yùn)行氬氣等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(d)持續(xù)500秒?1200秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟(d)持續(xù)約600秒。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述臺(tái)板被施加RF偏壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述RF偏壓的功率在400W?1000W之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述RF偏壓的功率約是800W。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述氬氣等離子體是電感耦合等離子體。
【文檔編號(hào)】H01L21/3065GK103531461SQ201310277467
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】斯蒂芬·R·伯吉斯, 亞歷克斯·西奧多西尓 申請人:Spts科技有限公司