基片加工方法和基片加工系统技术方案

一种加工被置于有电源的基片加工腔室中的基片的方法，其包括把基片送入基片加工腔室。通过暴露该基片于一等离子体并使该等离子体偏向所述基片而在所述基片上蚀刻一个沟槽，该等离子体是通过从电源系统施加ＲＦ能量由第一蚀刻剂气体形成。不施加偏置功率或施加最小偏置功率，通过在基片加工腔室内激发等离子体把粘附在所述的基片加工腔室内表面的副产物除去，该等离子体是由含卤素源的第二蚀刻剂气体而形成。然后，从该腔室移出该基片。在执行干清洁操作或湿清洁操作之前，在腔室内用蚀刻沟槽步骤和除去蚀刻副产物步骤加工至少１００个以上的基片。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种蚀刻硅的方法。更具体地，本专利技术涉及一种把硅蚀刻和腔室清洁工艺集成到一起的方法。硅蚀刻工艺是制造大量集成电路的基本步骤。在蚀刻工艺中，一个重要的考虑就是可重复性，因为每个被加工的基片必须有大致相同的蚀刻轮廓以符合精确的设计规格。然而，由于硅蚀刻工艺通常是“脏”工艺，它产生副产物，比如粘附在蚀刻腔室内表面的二氧化硅，所以硅蚀刻工艺的可重复性是复杂的。内表面的粘附随着连续的硅蚀刻工艺而积累，且改变了腔室的环境。除非腔室被有规律地清洁，否则腔室最终会变脏，这会导致重复性很差。比如，在工艺的早期阶段加工的基片可能与稍后的阶段(此时腔室变脏)加工的基片有不同的蚀刻轮廓。为了解决这些问题以及其他与副产物积累相关的问题，要在蚀刻工艺之间有规律地执行腔室清洁工艺。比如在加工一到三个基片盒之后就要进行一次干清洁，其中每个基片盒装有大约25个基片。干清洁工艺通常包括向腔室插入一块哑片(dummy substrate)并从腔室内的清洁气体中激发(igniting)产生等离子体。等离子体除去粘附在腔室内表面的副产物以使腔室恢复到相对清洁的状态。除了干清洁工艺，也可周期性地执行湿清洁工艺，比如，在每加工1500个基片之后进行清洁，这是由于干清洁工艺通常不能有效地清洁整个腔室。湿清洁工艺包括打开腔室并使用溶剂人工清洁腔室。该工艺通常要花费4到8个小时。在湿清洁工艺之后，“干燥”蚀刻腔室以获得好的可重复性。通过插入哑片到腔室中并从清洁气体混合物中激发等离子体，使腔室易于获得好的可重复性。容易认识到，上面所述的清洁工艺，特别是湿清洁工艺，要使系统停止生产并减少产量。因此，有必要发展一种硅蚀刻工艺，其可以在湿清洁步骤之间加工更多的基片，且因此使腔室的中断时间最小化。专利技术概述本专利技术提供了一种改进的蚀刻硅的方法。本专利技术的实施方案将硅蚀刻工艺和原位清洁工艺集成到一起，这样就不需要执行单独的干清洁工艺。该方法允许在腔室清洁工艺之间进行更多的沟槽蚀刻工艺。本专利技术可被用于任何硅蚀刻工艺。在本专利技术的一个实施方案中，一种加工被置于有电源的基片加工腔室内的硅基片的方法，其包括把该基片传送到基片加工腔室中。通过将基片暴露于等离子体中，并使该等离子体偏向基片而在该基片上蚀刻沟槽，该等离子体是通过从电源系统施加RF能量由第一蚀刻剂气体形成的。不施加偏置功率或施加最小偏置功率，粘附在基片加工腔室内壁上的副产物通过激发等离子体除去，该等离子体是在基片加工腔室中由含卤素源的第二蚀刻剂气体产生。然后，从腔室中移出该基片。在对腔室执行干清洁或湿清洁操作前，至少100或更多的基片进行了蚀刻沟槽步骤和去除蚀刻副产物步骤。在另一个实施方案中，一种集成基片加工和腔室清洁步骤的方法包括把基片传送到加工腔室。通过对加工腔室施加偏置功率，将基片暴露于一由第一工作气体激发的等离子体中以蚀刻基片。不施加偏置功率或施加最小偏置功率，通过使腔室暴露于第二等离子体中分解的离子和自由基中，除去粘附到加工腔室的蚀刻副产物，该第二等离子体是由含卤素气体的第二工作气体形成的。然后，从腔室中移出该被加工的基片。在对腔室执行干清洁或湿清洁操作之前，至少3000或更多的基片进行了暴露基片步骤和去除蚀刻副产物步骤。在另一个实施方案中，在置于有电源的基片加工腔室内的硅基片上形成沟槽的方法包括暴露该硅基片于一等离子体中，该等离子体是通过施加来自电源系统的RF能量由第一蚀刻剂气体形成的。该等离子体通过对基片加工腔室施加偏置功率而被偏向基片，从而蚀刻沟槽。不施加偏置功率或施加很小的偏置功率，在加工腔室中，由基本上由CF4，O2和Ar组成的第二蚀刻剂气体激发产生一等离子体，以除去粘附在基片加工腔室内表面的蚀刻副产物。本专利技术的这些和其他实施方案以及它们的优点和特征将在下面的文章和附图中得到更详细的说明。附图简单说明附图说明图1A显示一个典型的可实施本专利技术方法的半导体晶片加工系统的部分剖面概略图；图1B显示了图1A中半导体晶片加工系统的一个框图；图2A显示了一个有成图案硬掩模的半导体基片的简化剖面图；图2B显示了图2A中的半导体基片在蚀刻了沟槽之后的简化剖面图；图2C显示了图2B中的半导体基片在执行了软清洁工艺之后的简化剖面图；图3显示了根据本专利技术一个实施例的典型工艺流程图；图4A和图4B显示了使用图3提供的典型工艺用于延伸的基片运行次数时的颗粒状况。图5A和5B是根据图3提供的工艺加工的第一个基片上的沟槽轮廓的SEM图像的概略图；图6A和6B是根据图3提供的工艺加工的第3000个基片上的沟槽轮廓的SEM图像的概略图；图7A是用传统的沟槽蚀刻工艺形成的沟槽表面的SEM图像的概略图；图7B是用图3提供的工艺形成的沟槽表面的SEM图像的概略图；图8显示了一个根据本专利技术另一个实施例的典型流程图；图9A显示了一个带有有图案的光刻胶层的半导体基片的简化剖面图；图9B显示了图9A中的半导体基片在执行了原位浅沟槽隔离工艺之后的简化剖面图；为进一步理解本专利技术，有必要参考后面的详细说明。具体实施方案的说明I.典型腔室图1A描绘了可进行本专利技术方法的半导体晶片加工系统100的概略图。系统100包括一加工腔室101，一电源105，一偏压源106和一控制器140。加工腔室101包括一加工空间104，其由一穹顶103，一圆柱形侧壁111和一底部113来限定。穹顶103通常由介电材料如陶瓷或石英做成。侧壁111和底部113通常由金属如铝或不锈钢做成。电源105将一RF信号(如，12.56MHz)耦合到一天线102上。天线102在穹顶103附近有多个线圈，且产生RF电磁场，该电磁场激发处于空间104中的一种工作气体(或多种气体)以产生和/或维持一等离子体130。如虚线所示的一机械臂112通过一狭缝阀(slit valve)114把晶片110送入加工腔室101并从中取出晶片。在基片加工过程中，一其上可部分形成有集成电路的半导体晶片110由基座(静电夹头)107支撑。晶片110被暴露于等离子体中以方便加工。来自等离子体130的离子和电子轰击晶片110。由于电子比离子更易于移动，所以撞击晶片的电子比离子更多。结果，晶片110获得负偏压。负偏压加速了来自等离子体的正离子向晶片110移动。基座107和晶片通过RF信号(例如，400KHz或13.56MHz)施加偏压，该RF信号通过偏压源106施加到基座107上。等离子体130中的离子的密度主要由施加到天线102上的信号控制，而离子能量主要由施加到基座107上的信号控制。腔室101内的温度部分由腔室侧壁111和穹顶103内分开的热交换通道(未示出)中的循环液体(如，水基乙二醇)来控制的。被蚀刻的基片的温度的控制是通过由基座107内的通道(未示出)而施加给基片背面的气体和基座内的热交换通道循环的液体的共同作用而实现的。加工监控器108监控加工腔室101内的条件。加工监控器可以是任何传感器或传感器的组合，用于测量依赖于腔室101内正在进行的工艺的条件。举例说明，加工监控器108是一个光发射分光计(OES)。该OES监控来自等离子体130的辐射。该辐射依赖于发生在腔室101内的工艺进程。可替换地，加工监控器108可以包括一干涉仪用于测量高度，如蚀刻进晶片110表面上沟槽深度的。这种干涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工被置于基片加工腔室内的硅基片的方法，该基片加工腔室有电源系统和偏压源系统，所述方法包括：把所述基片送入所述基片加工腔室；通过暴露所述基片于一等离子体中并使该等离子体偏向所述基片而于所述基片上蚀刻沟槽，该等离子体是通过 自电源系统施加ＲＦ能量由第一蚀刻剂气体而形成的；不施加偏置功率或施加最小偏置功率，通过在基片加工腔室内激发等离子体把粘附在所述的基片加工腔室内表面的副产物除去，该等离子体是由含卤素源的第二蚀刻剂气体而形成；以及然后从所述的腔 室移出所述的基片。

【技术特征摘要】
US 2000-9-15 09/662,6771.一种加工被置于基片加工腔室内的硅基片的方法，该基片加工腔室有电源系统和偏压源系统，所述方法包括把所述基片送入所述基片加工腔室；通过暴露所述基片于一等离子体中并使该等离子体偏向所述基片而于所述基片上蚀刻沟槽，该等离子体是通过自电源系统施加RF能量由第一蚀刻剂气体而形成的；不施加偏置功率或施加最小偏置功率，通过在基片加工腔室内激发等离子体把粘附在所述的基片加工腔室内表面的副产物除去，该等离子体是由含卤素源的第二蚀刻剂气体而形成；以及然后从所述的腔室移出所述的基片。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基片被暴露于由第一气体所形成的所述等离子体中以在所述基片上蚀刻出沟槽。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述卤素源选自SF6，CF4，C2F6，C3F8，C4F8，CHF3和NF3。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二蚀刻剂气体包含增强包含在第二蚀刻剂气体中的卤素源分解的气体源。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二蚀刻剂气体包括惰性气体。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述惰性气体是氩气。7.根据权利要求1所述的方法，其中第二蚀刻剂气体包含CF4和O2。8.根据权利要求7所述的方法，其中O2的流量大约是CF4的20％。9.根据权利要求7所述的方法，其中第二蚀刻剂气体还包括Ar。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述最小偏置功率大约是0.06瓦/cm2。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述去除步骤是在蚀刻步骤之前进行的。12.根据权利要求1所述的方法，还包括在对腔室进行干清洁或湿清洁操作之前，用蚀刻沟槽步骤和去除蚀刻副产物步骤加工至少100个基片。13.根据权利要求12所述的方法，其中在对腔室进行干清洁或湿清洁操作之前，用蚀刻沟槽步骤和去除蚀刻副产物步骤加工至少1000个基片。14.根据权利要求13所述的方法，其中在对腔室进行干清洁或湿清洁操作之前，用蚀刻沟槽步骤和去除蚀刻副产物步骤加工至少3000个基片。15.一种加工被置于基片加工腔室中的硅基片的方法，该基片加工腔室有电源系统和偏压源系统，所述的方法包括(a)把所述的基片送入所述的腔室；(b)使用各向异性等离子体蚀刻工艺在所述的基片上蚀刻沟槽；(c)然后，在不使等离子体偏向所述的基片的情况下，暴露所述的蚀刻的沟槽于等离子体中，该等离子体由基本上由氧源，卤素源和一种惰性气体组成的蚀刻剂气体形成；(d)从所述的腔室移出所述的基片；(e)不执行干清洁或湿清洁步骤，使用上述步骤(a)-(d)加工至少100个基片。16.根据根据权利要求15所述的方法，其中，不执行干清洁或湿清洁步骤，使用上述步骤(a)-(d)加工至少1000个基片。17.根据根据权利要求15所术的方法，其中所述各向异性等离子体蚀刻工艺包括对所述腔室施加偏置功率以使所述等离子体偏向基片；向腔室通入基本上由Cl2，N2和O2组成的气体混合物；以及由所述气体混合物激...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，S威廉斯，S然，D梅，M沈，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]