一種刻蝕裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種刻蝕裝置與方法，通過提供刻蝕裝置為包括若干數(shù)量第一基座與第二基座交替排列的反應(yīng)腔室，并將晶圓傳送于該反應(yīng)腔室中，依次經(jīng)過第一基座—第二基座—第一基座—第二基座進(jìn)行處理并如此循環(huán)，從而完成晶圓刻蝕—揮發(fā)—刻蝕—揮發(fā)的循環(huán)過程，因此很大程度上優(yōu)化了晶圓的刻蝕工藝且能進(jìn)行多片晶圓的工藝生產(chǎn)，產(chǎn)量較高，并保證晶圓在蝕刻過程中的副產(chǎn)物被完全去除，大大的提高了晶圓的良率。
【專利說明】一種刻蝕裝置與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及到一種刻蝕裝置與方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中的集成電路制造工藝?yán)门刻幚砑夹g(shù)，也就是在同一襯底上形成大 量復(fù)雜的多種器件，并將其相互連接以具有完整的電子功能，其中任意一工藝所產(chǎn)生的缺 陷都有可能導(dǎo)致電路的制作失敗。例如：一旦集成電路制造工藝中刻蝕副產(chǎn)物未完全去除 都有可能導(dǎo)致電路的開路或者短路等。因此在集成電路制造工藝中，如何避免刻蝕副產(chǎn)物 的發(fā)生以及如何進(jìn)一步的進(jìn)行刻蝕優(yōu)化是必須關(guān)注的問題，尤其是隨著集成電路的飛速發(fā) 展，器件的集成度越來越高，器件的尺寸也越來越小，對晶圓進(jìn)行刻蝕工藝也要求的越來越 商。
[0003] SiCoNi刻蝕技術(shù)通常用于金屬沉積前的預(yù)清洗，其作用是去除表面的氧化硅，降 低接觸電阻，該刻蝕工藝最大的特點(diǎn)就是Si0 2/Si的刻蝕選擇比較高（大于20:1)。目前 SICoNi制程也被用來進(jìn)行形貌修正例如在STI (Shallow Trench Isolation，淺溝槽隔離） 填充時(shí)，可以用來消除STI上方的殘留物。
[0004] 圖1為傳統(tǒng)的SiCoNi反應(yīng)腔示意圖。其中，晶圓（Wafer)基板（Pedestal) 1 - 般溫度保持在35°C左右，晶圓上方的噴頭（sh〇werhead)2具有加熱功能，溫度一般保持在 180°C左右，SiCoNi蝕刻過程可以簡述為6個步驟：1、刻蝕劑形成（通過等離子體的注入通 道3完成）；2、低溫下刻蝕（所形成的刻蝕副產(chǎn)物為固態(tài)，會覆蓋在表面阻擋進(jìn)一步蝕刻）； 3、晶圓上升靠近高溫Showerhead ;4、副產(chǎn)物在高溫下?lián)]發(fā)；5、被氣化的副產(chǎn)物被抽走；6、 晶圓降回到初始低溫位置（通過抽送裝置4運(yùn)輸產(chǎn)品）。
[0005] 該反應(yīng)腔中刻蝕工藝在一定程度上優(yōu)化了刻蝕工藝，但只能進(jìn)行兩片晶圓的工藝 生產(chǎn)，產(chǎn)量較低，且無法保證SiCoNi蝕刻過程中的副產(chǎn)物被完全去除，導(dǎo)致晶圓良率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種刻蝕裝置與方法，通過該裝置與方法可以解決反 應(yīng)腔中刻蝕工藝在一定程度上優(yōu)化了刻蝕工藝，但只能進(jìn)行兩片晶圓的工藝生產(chǎn)，產(chǎn)量較 低，且無法保證SiCoNi蝕刻過程中的副產(chǎn)物被完全去除的缺陷。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0008] 一種刻蝕裝置，其中，所述裝置包括：
[0009] 若干基座；
[0010] 所述基座包括若干第一基座與若干第二基座，且所述若干第一基座與所述若干第 二基座交替排列；
[0011] 且在利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第一基座的溫度低于所述第二基座 的溫度。
[0012] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，所述基座設(shè)置于一 SiCoNi反應(yīng)腔室中。
[0013] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，所述第一基座與所述第二基座的數(shù)量相同。
[0014] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，所述第一基座與所述第二基座均至少為2個。
[0015] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，所述第一基座與所述第二基座之間的溫度控制相 互獨(dú)立。
[0016] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第一基 座的溫度為25°c?35°C。
[0017] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第二基 座的溫度為170°c?190°C。
[0018] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，所述基座正上方均還設(shè)有一氣體噴頭，且各所述 基座均包括一射頻開關(guān)。
[0019] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，所述射頻開關(guān)的工作狀態(tài)相互獨(dú)立。
[0020] 較佳的，上述的刻蝕裝置，其中，利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第一基 座對應(yīng)的射頻開關(guān)為打開狀態(tài)，所述第-基座對應(yīng)的射頻開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)。
[0021] 一種刻蝕方法，其中，所述方法包括：
[0022] 步驟S1、在第一溫度氛圍中對一晶圓進(jìn)行刻蝕反應(yīng)，在刻蝕過程中生成副產(chǎn)物并 覆蓋于所述晶圓表面；
[0023] 步驟S2、在第二溫度氛圍中對晶圓表面的副產(chǎn)物進(jìn)行揮發(fā)處理；
[0024] 將步驟S1和步驟S2作為一個完整的周期，進(jìn)行至少兩次以上的循環(huán)處理。
[0025] 較佳的，上述的刻蝕方法，其中，對晶圓進(jìn)行刻蝕反應(yīng)時(shí)，同時(shí)通入NF3和NH 3。
[0026] 較佳的，上述的刻蝕方法，其中，在進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第一溫度為25 °C? 35。。。
[0027] 較佳的，上述的刻蝕方法，其中，在進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第二溫度為170°C? 190。。。
[0028] 上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：
[0029] 本發(fā)明公開的一種刻蝕裝置與方法，通過提供刻蝕裝置為包括若干數(shù)量第一基座 與第二基座交替排列的反應(yīng)腔室，并將晶圓傳送于該反應(yīng)腔室中，依次經(jīng)過第一基座一第 二基座一第一基座一第二基座進(jìn)行處理并如此循環(huán)，從而完成晶圓刻蝕一揮發(fā)一刻蝕一揮 發(fā)的循環(huán)過程，因此很大程度上優(yōu)化了晶圓的刻蝕工藝且能進(jìn)行多片晶圓的工藝生產(chǎn)，產(chǎn) 量較高，并保證晶圓在蝕刻過程中的副產(chǎn)物被完全去除，大大的提高了晶圓的良率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜 形和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分并未刻意按照比例繪 制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0031] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中SiCoNi反應(yīng)腔示意圖；
[0032] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中SiCoNi反應(yīng)腔俯視圖的示意圖；
[0033] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中SiCoNi反應(yīng)過程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0035] 為了優(yōu)化晶圓的刻蝕工藝且同時(shí)能進(jìn)行多片晶圓的工藝生產(chǎn)，并保證SiCoNi反 應(yīng)腔室在進(jìn)行蝕刻晶圓的過程中的副產(chǎn)物被完全去除，提高晶圓的良率，本發(fā)明提供一種 刻蝕裝置與方法，具體的如圖2和圖3所示。
[0036] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，涉及到一種刻蝕裝置，該裝置具體為具有若干數(shù)量基座的 SiCoNi反應(yīng)腔室，該反應(yīng)腔室中的SiCoNi刻蝕技術(shù)用于去除一晶圓表面的氧化硅，降低接 觸電阻；另外該SiCoNi反應(yīng)腔室中的若干數(shù)量的基座，具體的包括：若干第一基座、若干第 二基座，優(yōu)選的，該第一基座與第二基座的數(shù)量均至少為2個。在一種可選但非限制性的實(shí) 施例中，該第一基座與第二基座呈交替排列的方式形成圈形狀，如圖2所示。
[0037] SiCoNi刻蝕技術(shù)刻蝕晶圓的原理為低溫刻蝕晶圓之后并對應(yīng)的進(jìn)行晶圓表面的 副產(chǎn)物的高溫?fù)]發(fā)，因此在本發(fā)明的實(shí)施例中，反應(yīng)腔室中的第一基座與第二基座的數(shù)量 相同，且在進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，第一基座的溫度要低于第二基座的溫度。
[0038] 優(yōu)選的，利用該刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，第一基座的溫度為25°C?35°C (如 28°C、30°C或32°C以及在該范圍內(nèi)的其他溫度）。
[0039] 優(yōu)選的，利用該刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，第二基座的溫度為170°C?190°C (如 170°〇、1801：或1901：以及在該范圍內(nèi)的其他溫度）。
[0040] 另外，因 SiCoNi刻蝕技術(shù)刻蝕晶圓需要對反應(yīng)腔室中第一基座與第二基座中的 溫度分別進(jìn)行嚴(yán)格控制，因此優(yōu)選的，第一基座與第二基座之間的溫度控制是相互獨(dú)立的， 互不影響。
[0041] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖2所示，第一基座與第二基座的數(shù)量優(yōu)選均為2個， 即該第一基座包括基座5a和基座5b，第二基座包括基座6a和基座6b，其中，第一基座與 第二基座的正上方均設(shè)有一個用于通入刻蝕氣體的氣體噴頭（圖中未不出），該四個氣體 噴頭的氣體控制系統(tǒng)是統(tǒng)一控制的；同時(shí)第一基座與第二基座上均具有發(fā)射射頻（Radio frequency)的射頻開關(guān)（圖中未示出），該射頻用于激發(fā)上述刻蝕氣體形成刻蝕性較強(qiáng)的 另一刻蝕氣體，并進(jìn)一步的對晶圓進(jìn)行刻蝕反應(yīng)。
[0042] 優(yōu)選的，上述刻蝕氣體為NF3和NH3。
[0043] 因射頻可以有效的激發(fā)上述刻蝕氣體形成刻蝕性較強(qiáng)的另一刻蝕氣體，且SiCoNi 刻蝕技術(shù)刻蝕晶圓的原理為低溫刻蝕后并對應(yīng)的進(jìn)行晶圓表面的副產(chǎn)物的高溫?fù)]發(fā)，因此 在第二基座與第一基座中的射頻開關(guān)的工作狀態(tài)相互獨(dú)立控制，相互不受到影響；優(yōu)選的， 第一基座（包括基座5a和基座5b)中的射頻開關(guān)為打開狀態(tài)，第二基座（包括基座6a和 基座6b)中的射頻開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)而滿足后續(xù)對晶圓進(jìn)行刻蝕工藝的要求。
[0044] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，基于上述的一種刻蝕裝置，本發(fā)明還涉及到一種刻蝕方法。
[0045] 步驟S1、將該晶圓傳送于SiCoNi反應(yīng)腔室中，具體的先將該晶圓傳送于第一溫度 氛圍中進(jìn)行對晶圓一定厚度的后續(xù)刻蝕過程，該第一溫度氛圍由上述第一基座中的基座5a 提供（即將該晶圓傳送于基座5a中），該步驟中因通過氣體噴頭于基座5a中通入刻蝕氣 體即3和順3，同時(shí)保持基座5a的射頻開關(guān)為打開狀態(tài)，因此當(dāng)晶圓傳送于基座5a中進(jìn)行刻 蝕時(shí)，刻蝕氣體NF 3和NH3會在射頻的激發(fā)下形成較強(qiáng)的刻蝕氣體NH4F和NH4F *HF，NH4F和 NH4F · HF能夠刻蝕氧化硅（該晶圓表面的一氧化硅膜）形成一固態(tài)的副產(chǎn)物（NH4F)2SiF 6， 該副產(chǎn)物吸附于晶圓表面，同時(shí)該副產(chǎn)物會阻止后續(xù)刻蝕工藝的進(jìn)一步進(jìn)行。
[0046] 如圖3所示，為了進(jìn)一步的限制SiCoNi刻蝕工藝中刻蝕晶圓上氧化硅的厚度如 300Λ (其中每次刻蝕150人），在本發(fā)明的實(shí)施例中，優(yōu)選的，對晶圓進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，上 述的第一溫度為25°c?35°C (如28°C、30°C或32°C以及在該范圍內(nèi)的其他溫度）。
[0047] 優(yōu)選的，該基座5a的射頻開關(guān)發(fā)射的射頻為100W?1000W(如300W、600W或900W 以及在該范圍內(nèi)的其他射頻）。
[0048] 優(yōu)選的，射頻開關(guān)發(fā)射射頻的時(shí)間為10S?100S(如30s、50s或70s以及在該范 圍內(nèi)的其他時(shí)間）。
[0049] 優(yōu)選的，由該氣體噴頭通入的刻蝕氣體NF3和NH3的氣體流量為lOOOsccm? lOOOOsccm (如3000sccm、5000sccm或70000sccm以及在該范圍內(nèi)的其他流量）；對于上述 刻蝕工藝的參數(shù)限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解為為了限制SiCoNi刻蝕工藝中刻蝕晶圓 上氧化硅的不同厚度，其刻蝕工藝參數(shù)會根據(jù)工藝要求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0050] 步驟S2、將經(jīng)過步驟S1處理后的晶圓繼續(xù)傳送于反應(yīng)腔室的第二溫度氛圍中進(jìn) 行晶圓表面副產(chǎn)物的高溫?fù)]發(fā)；該第二溫度氛圍由上述第二基座中的基座6a提供（即將該 晶圓傳送于基座6a中）。該步驟中因基座6a的射頻開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)，因此即使于基座6a 中通入刻蝕氣體NF3和NH3也不會有刻蝕性較強(qiáng)的刻蝕氣體NH4F和NH 4F · HF的形成，因此 該過程中為晶圓表面的副產(chǎn)物（NH4F)2SiF6的高溫?fù)]發(fā)。
[0051] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，優(yōu)選的，對晶圓進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，上述的第二溫度為 170°C?190°C (如170°C、180°C或190°C以及在該范圍內(nèi)的其他溫度）。
[0052] 步驟S3、將步驟S2處理后的晶圓繼續(xù)傳送于基座5b中，重復(fù)步驟S1的過程，且該 基座5b與基座5a內(nèi)的環(huán)境相同，在此不予贅述。
[0053] 步驟S4、繼續(xù)將步驟S3處理后的晶圓傳送于基座6b中，重復(fù)步驟S2的過程，且該 基座6b與基座6a內(nèi)的環(huán)境相同，在此不予贅述。
[0054] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，將步驟S1和步驟S2作為一個完整的周期，進(jìn)行上述的兩次 循環(huán)處理，以完全滿足刻蝕工藝的要求同時(shí)完全去除晶圓表面的副產(chǎn)物的殘留；但本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解為不同要求的刻蝕工藝，進(jìn)行上述將步驟S1和步驟S2作為一個完整的 周期進(jìn)行循環(huán)處理的次數(shù)不同，有的刻蝕工藝需循環(huán)處理兩次以上。
[0055] 通過本發(fā)明的刻蝕裝置與方法，上述晶圓在經(jīng)過兩個循環(huán)的SiCoNi刻蝕工藝處 理后被傳出反應(yīng)腔室，因此在滿足刻蝕工藝的要求的同時(shí)也可以保證晶圓表面的副產(chǎn)物被 完全去除，提高晶圓的良率，且通過本發(fā)明的技術(shù)方案一個反應(yīng)腔室可以同時(shí)進(jìn)行多個晶 圓的刻蝕工藝，一定程度上也提高了晶圓的產(chǎn)量。
[0056] 綜上所述，本發(fā)明公開的一種刻蝕裝置與方法，通過提供刻蝕裝置為包括若干數(shù) 量第一基座與第二基座交替排列的反應(yīng)腔室，并將晶圓傳送于該反應(yīng)腔室中，依次經(jīng)過第 一基座一第二基座一第一基座一第二基座進(jìn)行處理并如此循環(huán)，從而完成晶圓刻蝕一揮 發(fā)一刻蝕一揮發(fā)的循環(huán)過程，因此很大程度上優(yōu)化了晶圓的刻蝕工藝且能進(jìn)行多片晶圓的 工藝生產(chǎn)，產(chǎn)量較高，并保證晶圓在蝕刻過程中的副產(chǎn)物被完全去除，大大的提高了晶圓的 良率。
[0057] 通過說明和附圖，給出了【具體實(shí)施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精 神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為 局限。
[0058] 以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí) 施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示 的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等 效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。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(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明 技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種刻蝕裝置，其特征在于，所述裝置包括： 若干基座； 所述基座包括若干第一基座與若干第二基座，且所述若干第一基座與所述若干第二基 座交替排列； 且在利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第一基座的溫度低于所述第二基座的溫 度。
2. 如權(quán)利要求1所述的刻蝕裝置，其特征在于，所述基座設(shè)置于一 SiCoNi反應(yīng)腔室中。
3. 如權(quán)利要求1所述的刻蝕裝置，其特征在于，所述第一基座與所述第二基座的數(shù)量 相同。
4. 如權(quán)利要求1所述的刻蝕裝置，其特征在于，所述第一基座與所述第二基座均至少 為2個。
5. 如權(quán)利要求1所述的刻蝕裝置，其特征在于，所述第一基座與所述第二基座之間的 溫度控制相互獨(dú)立。
6. 如權(quán)利要求1所述的刻蝕裝置，其特征在于，利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所 述第一基座的溫度為25°C?35°C。
7. 如權(quán)利要求1所述的刻蝕裝置，其特征在于，利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所 述第二基座的溫度為170°C?190°C。
8. 如權(quán)利要求1所述的刻蝕裝置，其特征在于，所述基座正上方均還設(shè)有一氣體噴頭， 且各所述基座均包括一射頻開關(guān)。
9. 如權(quán)利要求8所述的刻蝕裝置，其特征在于，所述射頻開關(guān)的工作狀態(tài)相互獨(dú)立。
10. 如權(quán)利要求8所述的刻蝕裝置，其特征在于，利用所述刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)， 所述第一基座對應(yīng)的射頻開關(guān)為打開狀態(tài)，所述第二基座對應(yīng)的射頻開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)。
11. 一種刻蝕方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟S1、在第一溫度氛圍中對一晶圓進(jìn)行刻蝕反應(yīng)，在刻蝕過程中生成副產(chǎn)物并覆蓋 于所述晶圓表面； 步驟S2、在第二溫度氛圍中對晶圓表面的副產(chǎn)物進(jìn)行揮發(fā)處理； 將步驟S1和步驟S2作為一個完整的周期，進(jìn)行至少兩次以上的循環(huán)處理。
12. 如權(quán)利要求11所述的刻蝕方法，其特征在于，對晶圓進(jìn)行刻蝕反應(yīng)時(shí)，同時(shí)通入 nf3 和 nh3。
13. 如權(quán)利要求11所述的刻蝕方法，其特征在于，在進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第一溫度為 25--35?。
14. 如權(quán)利要求11所述的刻蝕方法，其特征在于，在進(jìn)行刻蝕工藝時(shí)，所述第二溫度為 170°C ?190°C。
【文檔編號】H01L21/02GK104269371SQ201410440490
【公開日】2015年1月7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】雷通, 易海蘭 申請人:上海華力微電子有限公司