本发明专利技术提供了一种铝刻蚀工艺用聚焦环，通过在其内径侧壁和内径底边上形成一层能够少量吸收刻蚀气体的材料层，从而降低在晶圆边缘的等离子体浓度；进一步地，减小聚焦环内径的尺寸，从而导致在铝刻蚀工艺中晶圆边缘和聚焦环内径的间距减小，更加降低了等离子体在晶圆边缘的浓度，从而大大减小聚合物在晶圆边缘特别是边缘背面的沉积，减少了晶圆边缘聚合物剥离，提高了器件质量和良率。
【技术实现步骤摘要】
铝刻蚀工艺用聚焦环、铝刻蚀工艺
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种铝刻蚀工艺用聚焦环，以及采用此聚焦环进行的铝刻蚀工艺。
技术介绍
在半导体制造领域，刻蚀工艺是重要的技术之一。刻蚀是指利用化学或物理方法有选择性地从硅片表面去除不需要的材料的过程。从工艺上分类，刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀。前者的主要特点是各向同性，后者是利用等离子体来进行各向异性刻蚀，其可以严格控制纵向和横向的刻蚀过程。目前，金属铝作为内部互连线和键合块材料，仍然广泛应用于DRAM和Flash等存储器中，以及各种逻辑产品中。请参阅图1，图1为晶圆边缘背面产生剥离的扫描电镜图片，其中，101表示晶圆边缘，白色虚线框102中表示晶圆边缘背面的剥离的聚合物。在铝刻蚀工艺中，沉积在晶圆的边缘处的铝，也会参与到等离子体反应中，并在边缘处形成聚合物。当形成的聚合物厚度过厚时，经过随后的去胶工艺时，因去胶工艺较高的温度(一般是250°C~280°C )，会导致聚合物干裂剥落。并且，随着铝膜厚度的增加，在铝膜达到1.4μπι以上厚度的铝刻蚀工艺中，晶圆边缘尤其是边缘背面的聚合物对刻蚀工艺的影响特别严重，造成产品缺陷增加，良率降低。通常，在等离子体刻蚀工艺腔中，基座用于支撑晶圆，基座外围环绕设置一聚焦环，用来调节等离子体刻蚀工艺腔中的电场强度，从而保证晶圆中心区域和边缘区域刻蚀的均匀性、聚焦环通常具有内径和外径，并且，聚焦环和晶圆之间通常具有一狭窄缝隙，刻蚀过程中，对刻蚀气 体施加能量以将气体激励形成等离子体，聚焦环对等离子体具有聚拢作用，能够增加晶圆表面特别是边缘区域的等离子体浓度。请参阅图2a_2c，为铝刻蚀工艺中晶圆边缘聚合物堆积的过程示意图，其中，00表示静电吸盘,01表示聚焦环内径,02表示聚焦环外径，W表示晶圆，箭头表示等离子体注入，WOl表示晶圆W的边缘，JOl表示在晶圆W边缘形成的聚合物，J02表示在晶圆W边缘背面形成的聚合物残留，需要说明的是，为了便于表达清楚，在这里，图2b和图2c都对晶圆W边缘做了放大，仅以此示意出晶圆边缘背面聚合物残留的形成过程。在铝刻蚀工艺中，晶圆和聚焦环之间的距离如果太大，等离子体在这个区域的浓度较高，反应较剧烈，容易形成较多的聚合物颗粒，进而这些聚合物颗粒附着在晶圆边缘特别是背面。这是因为，晶圆边缘正面虽然也产生聚合物聚集，但是，由于工艺过程中的等离子轰击效应，会将晶圆边缘正面的聚合物残留清除掉，从而不会导致在晶圆边缘形成严重的堆积；而晶圆边缘背面产生的聚合物，由于等离子体在这个区域轰击效应很弱(等离子主要是垂直轰击)，从而导致在晶圆边缘背面严重的堆积，最终产生剥离现象。如果能减小等离子体在晶圆边缘背面的浓度，就可以减小聚合物在晶圆边缘背面的大量形成。例如，减小晶圆边缘和聚焦环内径之间的距离，会导致等离子体浓度在晶圆边缘处的降低。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在降低晶圆边缘和聚焦环内径之间的等离子体浓度，从而减小晶圆边缘特别是边缘背面的聚合物堆积，以减少晶圆边缘特别是晶圆背面聚合物的大量剥离，提高器件质量和良率。本专利技术一方面通过减小晶圆边缘和聚焦环之间的间距来降低等离子体浓度，减少在晶圆边缘特别是背面的堆积；另一方面，改进了现有的聚焦环材料，将聚焦环中与晶圆边缘接近的区域的材料改换成能够吸收少量吸收刻蚀气体的材料，例如内径侧壁和内径底边的位置，这样，也可以从一定程度上减少晶圆边缘处的等离子体浓度，从而减小晶圆边缘的聚合物沉积特别是晶圆背面的聚合物沉积，进而提高器件质量和良率。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:本专利技术提供了一种铝刻蚀工艺用聚焦环，其具有中空轴、内径和外径，其特点在于，所述内径侧壁表面和所述内径的底边表面具有能够吸收刻蚀气体的材料层。优选地，所述刻蚀气体包含有Cl2。[0011 ] 优选地，所述材料层的成分包含有Al。进一步地，所述材料层的成分为Al2O3陶瓷。优选地，所述聚焦环的主体材料为Y2O3或Al2O315优选地,所述材料层的厚度为不大于1.5_。优选地，所述材料层的厚度为0.6-1.5mm。优选地，根据上述任意一项所述的聚焦环，所述聚焦环的内径具有倾斜表面，并向下延伸到所述中空轴的边缘。或者，根据上述任意一项所述的聚焦环，所述聚焦环的内径侧壁的下部具有弧形表面，所述弧形表面的弧度且与晶圆背面边缘的弧度相一致。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种铝刻蚀工艺，其特点为，采用上述的铝刻蚀工艺用聚焦环，所述铝刻蚀工艺包括:将聚焦环置于反应腔内的静电吸盘的周围；将晶圆置于所述静电吸盘上；通入包含Cl2的刻蚀气体，对所述晶圆进行铝刻蚀过程；其中，所述晶圆边缘与所述聚焦环的内径侧壁的间距为0.5-1.5mm。优选地,所述晶圆边缘与所述聚焦环的内径侧壁的间距为0.9-1.5mm。优选地，刻蚀所述晶圆所采用的刻蚀气体为Cl2、BCl3和C2H4。进一步地，刻蚀所述晶圆所采用的Cl2的气体流量为285?315sccm，BCl3的气体流量为95?105sccm, C2H4的气体流量为28.5?31.5sccm。优选地，刻蚀所述晶圆所采用的压强为14.25?15.75mTorr，上电极功率为1710?1890W，下电极功率:380?420W，对所述晶圆的加热温度为40?50°C。本专利技术的铝刻蚀工艺用聚焦环，通过在其内径侧壁和内径底边上形成一层能够少量吸收刻蚀气体的材料层，从而降低在晶圆边缘的等离子体浓度，例如，聚焦环主体材料为具有良好耐腐蚀性的材料，比如氧化钇或氧化铝，而聚焦环与晶圆边缘靠近的区域增设氧化铝层，少量的铝能和刻蚀气体中的Cl2发生轻微的反应，这就从一定程度上减小了晶圆边缘的等离子体浓度；进一步地，减小聚焦环内径的尺寸，从而导致在铝刻蚀工艺中晶圆边缘和聚焦环内径的间距减小，更加降低了等离子体在晶圆边缘的浓度，从而大大减小聚合物在晶圆边缘特别是边缘背面的沉积，减少了晶圆边缘聚合物剥离，提高了器件质量和良率。需要说明的是，虽然所增设的材料层吸收刻蚀气体而遭受到腐蚀，但是，在铝刻蚀工艺中，由于减小晶圆边缘和聚焦环内壁的间距可以减小此处等离子体浓度，本专利技术采用减小聚焦环内径尺寸、以及使用能够少量吸收刻蚀气体的材料层相结合的手段来减小晶圆边缘和聚焦环内壁之间的等离子体浓度；再者，由于材料层中只有少量的铝参与反应，在晶圆边缘处的等离子体浓度范围有限，并且聚焦环的主体还可以沿用业界公认的具有较高耐腐蚀性的材料，比如氧化钇或者氧化铝，因此，该材料层遭受到的腐蚀很小，则对聚焦环的整体使用寿命影响很小，这种情况下，虽然聚焦环上使用了相对于现有技术中耐腐蚀性较低些的材料，但是，在对聚焦环的使用寿命影响较低的条件下，能够有效减小晶圆边缘特别是边缘背面的聚合物堆积，减少了晶圆边缘大量聚合物剥离的现象，提高了器件质量和良率，这也不失为一种克服现有问题的有效方法。并且，使用此较易腐蚀的材料层并不与业界不断研究更高耐腐蚀性能的材料应用于聚焦环相冲突，任何具有良好耐腐蚀性能的材料都可以应用于聚焦环主体中。【附图说明】图1为晶圆边缘背面产生剥离的扫描电镜图片图2a_2c为铝刻蚀工艺中晶圆边缘聚合物堆积的过程示意图图3为本专利技术的一个较佳实施例的聚焦环的示意图图4为本专利技术的另一个较佳实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝刻蚀工艺用聚焦环，其具有中空轴、内径和外径，其特征在于，所述内径侧壁表面和所述内径的底边表面具有能够吸收刻蚀气体的材料层。
【技术特征摘要】
1.一种铝刻蚀工艺用聚焦环，其具有中空轴、内径和外径，其特征在于， 所述内径侧壁表面和所述内径的底边表面具有能够吸收刻蚀气体的材料层。2.根据权利要求1所述的铝刻蚀工艺用聚焦环，其特征在于，所述刻蚀气体包含有Cl203.根据权利要求1所述的铝刻蚀工艺用聚焦环，其特征在于，所述材料层的成分包含有Al。4.根据权利要求3所述的铝而开始工艺用聚焦环，其特征在于，所述材料层的成分为Al2O3陶瓷。5.根据权利要求1所述的铝刻蚀工艺用聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的主体材料为 Y2O3 或 Al2O3O6.根据权利要求1所述的铝刻蚀工艺用聚焦环，其特征在于，所述材料层的厚度为不大于1.5mmο7.根据权利要求1所述的铝刻蚀工艺用聚焦环，其特征在于，所述材料层的厚度为0.6-1.Smnin8.根据权利要求1-7任意一项所述的铝刻蚀工艺用聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的内径具有倾斜表面，并向下延伸到所述中空轴的边缘。9.根据权利要求1-7任意一项所述的铝刻蚀工艺用聚焦环，其特征在于，所述聚焦环的内径侧壁的下部具有弧形表面，所述弧形表面的弧度且与晶圆背...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，昂开渠，曾林华，任昱，吕煜坤，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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