技术领域
[0001] 本
申请涉及
半导体集成
电路领域，特别是涉及一种
干法刻蚀方法。
背景技术
[0002] 在半导体工艺中，干法刻蚀是用
等离子体进行
薄膜刻蚀的技术。当气体以等离子体形式存在时，它具备两个特点：一方面等离子体中的这些气体化学活性比常态下时要强很多，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快地与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；另一方面，还可以利用
电场对等离子体进行引导和
加速，使其具备一定
能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的
原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。因此，干法刻蚀是
晶圆片表面物理和化学两种过程平衡的结果。
[0003] 跟随摩尔定律，
现有技术平台的关键尺寸不断缩小，在90nm工艺以下，为了保证每一枚晶圆的工艺
稳定性，在现有的干法刻蚀技术中，每一枚晶圆工艺间都会运行一个无晶圆自清洗的步骤，而此步骤最后是在整个腔体表面重新生长一层Si-O-Cl为主的生成物，保证每一枚晶圆刻蚀前的腔体氛围是相同的，从而保证工艺的稳定性。然而此过程在腔体表面生成Si-O-Cl
聚合物的同时，静电
吸盘(ESC)表面也有存在Si-O-Cl的聚合物，此聚合物当晶圆进腔工艺时会黏附在晶圆的背面，导致晶圆背面颗粒含量极高(如图1所示)，严重影响了后续
湿法工艺窗口。
发明内容
[0004] 本申请所要解决的技术问题是，提供一种干法刻蚀的方法，能把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，并保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明公开了一种干法刻蚀的方法，包括以下步骤：步骤一：进行干法刻蚀主刻蚀工艺；步骤二：晶圆表面聚合物淀积；步骤三：停止静电吸盘上的氦气供应；步骤四：晶圆在静电吸盘上进行除电；步骤五：静电吸盘上引脚升起，把晶圆顶到预设高度；步骤六：进行各向同性干法刻蚀工艺，对晶圆
正面和背面同时刻蚀。
[0006] 较佳地，所述步骤一中还包括进行
各向异性刻蚀的步骤。
[0007] 较佳地，所述步骤二中，晶圆表面聚合物以等离子淀积方式进行Si-O-CL聚合物淀积。
[0008] 较佳地，所述步骤二中，反应气体压
力范围在30mt-100mt之间，干法刻蚀设备的上部
电极功率范围在50W-150W之间，下部电极为0W。
[0009] 较佳地，所述步骤二中，聚合物反应的公式为：
[0010] SiCl4(g)+O2(g)→SiO2(s)+2Cl2(g)；
[0011] SinOn+xCl2(n–x)→SiCl4+Sin–1On+xCl2(n–x–2)。
[0012] 较佳地，所述步骤四中，首先把静电吸盘的
电压降至0V，关闭上部电极和下部电极功率，然后在静电吸盘上加正电压范围在300V-1000V之间，下部电极功率依然为0，上部电极功率范围在20W-100W之间，压力范围在3mt-15mt之间，通入氦气，彻底对晶圆进行除电。
[0013] 较佳地，所述步骤四中关闭上部电极和下部电极功率的时间，以及通入氦气的时间均为5秒-20秒之间。
[0014] 较佳地，所述步骤四中通入氦气的流量范围在200sccm-400sccm之间。
[0015] 较佳地，所述步骤五中预设高度范围在1mm-5mm之间。
[0016] 较佳地，所述步骤六中通过含氟气体进行各向同性刻蚀，气体压力范围在15mt-100mt之间。
[0017] 较佳地，所述含氟气体为CF4、NF3或SF6中之一种。
[0018] 较佳地，所述步骤六中干法刻蚀设备的上部电极功率在500W-1000W之间，下部电极功率为0。
[0019] 较佳地，所述步骤一之前还包括以下工作流程：工作流程一：晶圆间进行无晶圆自清洗的步骤，进行腔体聚合物淀积；工作流程二：晶圆传送至刻蚀腔体静电
吸附在静电吸盘上；工作流程三：静电吸盘上通氦气进行热传导冷却。
[0020] 较佳地，所述工作流程一中首先通过含氟气体进行各向同性刻蚀去除副产物，再通过
氧气进行各向同性刻蚀去除含
碳有机物，最后进行聚合物淀积。
[0021] 较佳地，所述工作流程一中，下部电极功率均为零。
[0022] 较佳地，所述聚合物淀积是以SiCL4和氧气为气体的Si-O-CL聚合物淀积。
[0023] 较佳地，所述工作流程二中，晶圆在
真空环境下通过机械传送手臂传输至真空腔体内，并放置在静电吸盘上。
[0024] 较佳地，所述工作流程二中，静电吸盘加上负电压的范围在-300至-1000V之间。
[0025] 较佳地，所述工作流程三中，静电吸盘上通氦气的压力在4T-20T，氦气含量在200sccm-400sccm。
[0026] 较佳地，所述步骤六之后还包括：步骤七：晶圆从腔体内传输至外部；步骤八：再次进行无晶圆自清洗，保持腔体内部环境。
[0027] 本发明是在晶圆干法刻蚀完后，除电步骤前增加Si-O-Cl聚合物生成，保护晶圆正面，在除电步骤后，PIN脚升起(pin up)，PIN脚升起后，进行各向同性刻蚀，此步骤可采用NF3为主刻蚀气体，由于各向同性刻蚀，会把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒，增加后续湿法工艺窗口，该方法实现简单方便且成本低廉。
附图说明
[0028] 图1为现有技术的干法刻蚀工艺中晶圆背面颗粒示意图。
[0029] 图2为本发明的干法刻蚀设备示意图。
[0030] 图3为本发明的干法刻蚀方法
实施例一的
流程图。
[0031] 图4为本发明的干法刻蚀方法实施例一中ESC表面沉积聚合物示意图。
[0032] 图5为本发明的干法刻蚀方法实施例二的流程图。
[0033] 图6为本发明的干法刻蚀方法实施例三的流程图。
[0034] 图7为使用本发明的干法刻蚀方法后的晶圆背面颗粒示意图。
[0035] 附图标记说明
[0036] 1 静电吸盘 2 等离子体
[0037] 3 顶部电极 4 底部电极
[0039] 7 上部电容适配器 8 下部电容适配器
[0040] 9 电压控制
传感器 10 气体流量
控制器[0041] 11 聚合物
具体实施方式
[0042] 下面通过附图进一步描述本发明的实施方式。按要求，本文公开了本发明的具体实施例；但是，应该理解的是，公开的实施例仅为本发明的示例，它们可以采用各种形式实施。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为具有限制性。进一步地，本文中使用的名词和术语不是限制性的；而是提供对本发明的可理解描述。虽然
说明书后面的
权利要求确切说明了本发明认为具有新颖性的特征，但是相信通过结合附图来考虑以下描述将能更好地理解本发明，其中相同参考数字代表相同的含义。这些附图不是按比例绘制。
[0043] 实施例一
[0044] 本发明的干法刻蚀中，使用的设备如图2所示，包括：静电吸盘(ESC)，顶部射频发生器(Top Generator),底部射频发生器(Bottom Generator),分子泵(Turbo Pump),压力控制装置(pressure controller)，上部电容适配器(Top Match),下部电容适配器(Bottom match),电压控制传感器(VCI),气体流量控制器(MFC)。
[0045] 如图3所示，实施例一中，本发明的干法刻蚀方法包括以下步骤：
[0046] 步骤一，进行干法刻蚀主刻蚀工艺。
[0047] 进行干法主刻蚀工艺时，会进行各向异性刻蚀，生成
浅沟槽隔离区或多晶
硅栅极等，此时晶圆与静电吸盘由于下部静电和上方等离子体的作用下，晶圆背面会黏附静电吸盘上大量的SI-O-CL聚合物颗粒。
[0048] 步骤二：晶圆表面聚合物淀积。
[0049] 步骤二中，采用以SICL4和O2为主的等离子淀积方式进行SI-O-CL聚合物淀积，通常压力为30～100mt，上部电极功率为50～150W，下部电极为0W，晶圆正面会淀积一层SI-O-CL进行表面保护，表面与静电吸盘直接
接触不会淀积此聚合物。如图4所示。此时聚合物反应公式为：
[0050] SiCl4(g)+O2(g)→SiO2(s)+2Cl2(g)；
[0051] SinOn+xCl2(n–x)→SiCl4+Sin–1On+xCl2(n–x–2)。
[0052] 步骤三，停止晶圆与静电吸盘间的氦气热传导。
[0053] 步骤四，晶圆在静电吸盘上进行除电。
[0054] 在所述步骤S7中把静电吸盘的电压降至0V，关闭上部电极和下部电极功率，时间在5～20秒之间，然后在静电吸盘上加正电压300～1000V，下部电极功率依然为0，上部电极功率在20～100W，压力3～15mt，通入大量氦气(200～400sccm)，时间为5～20秒，彻底对晶圆进行除电。
[0055] 步骤五，把静电吸盘内部的3个PIN脚升起，升起到1～5mm的高度。
[0056] 步骤六，进行各向同性干法刻蚀工艺，对晶圆正面和背面同时刻蚀。
[0057] 在此步骤中可以通过CF4或NF3和或SF6等含氟气体进行各向同性刻蚀，压力15～100mt，上部电极功率在500～1000W之间，下部电极功率为0，对晶圆表面的SI-O-CL聚合物保护层进行刻蚀，同时对晶圆背面黏附静电吸盘的SI-O-CL颗粒进行刻蚀，有效去除此颗粒，保证晶圆背面的干净。
[0058] 由此，在晶圆干法刻蚀完后，除电步骤前增加Si-O-Cl聚合物生成，保护晶圆正面，在除电步骤后，PIN脚升起(pin up)，PIN脚升起后，进行各向同性刻蚀，此步骤可采用NF3为主刻蚀气体，由于各向同性刻蚀，会把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒，增加后续湿法工艺窗口，该方法实现简单方便且成本低廉。
[0059] 此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
[0060] 实施例二
[0061] 如图5所示，在本发明实施例一的
基础上，在步骤一之前，还可以增加如下工作流程：
[0062] 工作流程一：晶圆间进行无晶圆自清洗的步骤，进行腔体聚合物淀积；
[0063] 在所述65nm以下技术干法刻蚀工艺尤其是关键层次如STI,POLY等，为了缩小每片晶圆间差异，在无晶圆自清洗工艺中首先通过NF3或SF6或CF4等气体为主的各向同性刻蚀(下部电极功率为零)去除SI-O等副产物，再通过O2为主的各向同性刻蚀(下部电极功率为零)去除含C有机物，最后会增加一步SICL4和O2为主的SI-O-CL聚合物淀积(下部电极功率为零)，保证腔体表面和静电吸盘上都淀积一层，维持腔体刻蚀状态。
[0064] 工作流程二：晶圆传送至刻蚀腔体静电吸附在静电吸盘上；
[0065] 作业晶圆在真空环境下通过机械传送手臂传输至真空腔体内，并放置在静电吸盘上，静电吸盘加上负电压在-300～-1000V之间，通过静电吸附把晶圆固定在静电吸盘上。
[0066] 工作流程三：静电吸盘上通氦气进行热传导冷却。
[0067] 在静电吸盘与晶圆间通过小孔通入一定量的氦气，一般压力在4～20T，氦气含量在200～400sccm，通过氦气的热传导效应把晶圆刻蚀产生的
温度带走。
[0068] 实施例三
[0069] 如图6所示，在本发明实施例一、二的基础上，在步骤六之后，还可以增加如下步骤：
[0070] 步骤七：晶圆从腔体内传输至外部。
[0071] 可以在真空环境下通过机械传送手臂把晶圆传输至腔体外部。
[0072] 步骤八：再次进行无晶圆自清洗，保持腔体内部环境。
[0073] 腔体内部再次进行自清洗步骤，保持腔体状态以便进行后续晶圆作业。
[0074] 本发明所描述的方法，如图7所示把晶圆表面和晶圆背面的Si-O-Cl聚合物同时去除干净，保证晶圆背面干净无Si-O-Cl颗粒，增加后续湿法工艺窗口。
[0075] 本发明并不限于此处描述的特定的方法。此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义。
