一种残余电荷释放方法技术

本发明专利技术公开了一种残余电荷释放方法，包括：利用直流高压电源将晶圆吸附在基体上；将整个刻蚀工艺的总时间划分成两个时间段，前一个时间段保持直流高压电源为开启状态，后一个时间段保持直流高压电源为关闭状态，t＝t1+t2，t为整个刻蚀工艺的总时长，t1为前一个时间段的持续时长，t2为后一个时间段的持续时长；在后一个时间段，利用残余电荷吸附晶圆；其中，后一个时间段的氦气流量He2与前一个时间段的氦气流量He1相等。本发明专利技术可以缓解长时间开启高压吸附晶圆造成的残余电荷释放困难问题，可以大大缩减工艺结束后，晶圆脱附的时间，从而提高设备产能。提高设备产能。提高设备产能。

【技术实现步骤摘要】
一种残余电荷释放方法


[0001]本专利技术属于晶圆刻蚀
，涉及一种残余电荷释放方法。

技术介绍

[0002]等离子体刻蚀机，是采用射频或微波源产生高频电磁波将通入反应腔室的化学气体电离产生等离子体，等离子体与放置于下电极系统的晶圆发生反应将晶圆表面材料去除，形成可挥发产物被真空系统排出。在整个等离子体加工过程中
·
，晶圆都是被下电极系统的静电卡盘固定的。晶圆与静电卡盘中间填充氦气来进行热传导。氦气在热传导的同时还扮演了判断静电卡盘是否完全将晶圆吸附或者脱附的角色
[0003]静电卡盘(Electrostatic chuck/ESC)分为双极和单极两种，由于单极ESC在残余电荷释放比较困难的问题，所以大多数设备都采用双极性静电卡盘。静电卡盘由直流电极层，绝缘介质层，其中直流电极层镶嵌在绝缘介质层中，另外还包括，加热层，均热层，冷却通道等构成。静电吸附原理如下，当直流电极被接通到高压直流电源后，电介质的表面会产生极化电荷，电介质的表面电荷会产生电场，这一电场会进一步在置于吸盘之上的晶片表面产生极化电荷(也可能包括部分自由电荷，取决于什么样的晶片及晶片表面是什么膜，有导电性或绝缘)，分布在晶片背面的电荷与分布在吸盘上面的电荷极性相反，根据库伦定律，极性相反的电荷互相吸引，这样晶片就被吸盘吸住了。
[0004]在静电卡盘应用中，残余电荷的释放是一个非常重要的环节。如果在工艺结束后，静电释放不完全，就造成了晶圆仍然吸附在卡盘表面，这样在顶针顶升过程中就可能发生移位，甚至破片，这样就会造成取片失败，工艺不能继续进行。而在实际应用中，对于某些材料的晶圆，当被成功吸附进行工艺结束后，残余电荷释放尤为困难，并且残余电荷的释放程度与工艺的时长和所施加的直流电压大小成正比，也就是说工艺时间越长，直流电压越高残余电荷越难释放。目前解决这种残余电荷释放问题的办法有，采用等离子体辅助释放，施加与工艺时极性相反的电压来进行辅助释放，或者两种结合的方式辅助释放残余电荷。上述方法对于介电系数相对较高的晶圆材料可以达到很好的效果，但对于介电系数较低的一些材料，效果并不理想，会造成残余电荷释放时间很久，造成工艺时间过长。
[0005]公开号为CN105140115A的专利技术中提出了一种通过优化电荷释放步骤工艺条件改善球状缺陷的方法，通过静电吸附盘实现对晶圆的固定；对经静电吸附盘固定的晶圆执行刻蚀工艺；执行电荷释放步骤工艺以便对刻蚀后的晶圆的正面及背面进行电荷释放；其中，在电荷释放步骤工艺中，朝向晶圆正面和/或晶圆背面导入稀有气体作为晶圆正面和/或晶圆背面上的残留电荷的载体；使得晶圆从所述静电吸附盘抬起。该专利技术需要借助辅助气体来实现。
[0006]公开号为CN111564404A的专利技术中提出了一种晶圆解吸附方法及装置，向反应腔室中通入辅助气体，直至反应腔室中的辅助气体达到预设压力；将吸附晶圆的静电电压撤离归零；向静电电极提供反向电压，反向电压与静电电压极性相反，以使辅助气体发生电离；向静电电极提供反向电压的时长达到预设时长后，停止向静电电极提供反向电压，并将辅
助气体排出反应腔室，以完成静电卡盘与晶圆的解吸附。该专利技术缩短了晶圆解吸附所需要的时间，提高了晶圆的生产效率。同样的，该专利技术也需要借助辅助气体来实现。
[0007]公开号为CN108493103A的专利技术中提出了一种晶圆处理方法，将待处理晶圆设置在卡盘上，所述待处理晶圆完成干法刻蚀；在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在所述待处理晶圆的正面通过氩气；通过顶针将所述待处理晶圆顶起；进行湿法刻蚀工艺。本专利技术提供的晶圆处理方法中，在待处理晶圆完成干法刻蚀后，在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在冷却晶圆的同时作为传递静电荷的载体清除待处理晶圆上的静电荷，在所述待处理晶圆的正面通入氩气带走晶圆表面的静电荷，然后通过顶针将所述待处理晶圆顶起，可改善动态对准偏移，防止动态对准偏移过大带来破片的风险，有效避免在湿法刻蚀中形成的球状缺陷，从而提高了产品良率。该专利技术涉及氦气和氩气两种气体，工序复杂，也不能缩短晶圆工艺时间。

技术实现思路

[0008]解决的技术问题：为了解决晶圆残余电荷释放困难的问题，本专利技术提出了一种在工艺过程中关闭直流高压电源的方法来解决残余电荷释放困难的办法，在工艺过程中关闭直流高压电源，利用工艺步骤来辅助晶圆残余电荷的释放，同时此种方法也可以缓解长时间开启高压吸附晶圆造成的残余电荷释放困难问题，可以大大缩减工艺结束后，晶圆脱附的时间，从而提高设备产能。
[0009]技术方案：
[0010]一种残余电荷释放方法，所述残余电荷释放方法包括以下步骤：
[0011]S1，利用直流高压电源将晶圆吸附在基体上；
[0012]S2，将整个刻蚀工艺的总时间划分成两个时间段，前一个时间段保持直流高压电源为开启状态，后一个时间段保持直流高压电源为关闭状态，t＝t1+t2，t为整个刻蚀工艺的总时长，t1为前一个时间段的持续时长，t2为后一个时间段的持续时长；在后一个时间段，利用残余电荷吸附晶圆；其中，后一个时间段的氦气流量He2与前一个时间段的氦气流量Hel相等。
[0013]进一步地，所述晶圆的材质包括绝缘材料、半导体材料和导体材料。
[0014]进一步地，所述后一个时间段的持续时长t2的获取方式包括以下步骤：
[0015]S21，将一个刻蚀工艺总时间t平均划分成两个时间段，在初始阶段，t1＝t2；
[0016]S22，对前一个时间段和后一个时间段的氦气流量进行测量，如果两个时间段的氦气流量不相等，则转入步骤S23，否则，转入步骤S24；
[0017]S23，后一个时间段氦气流量较前一个时间段氦气流量大，前一个时间段增加一个步长，后一个时间段缩短一个步长；转入步骤S22；
[0018]S24，输出t1和t2。
[0019]进一步地，所述残余电荷释放方法包括以下步骤：
[0020]针对不同刻蚀材料和刻蚀工艺，测试得到相应的直流高压电源关闭时间点，作为工艺参数之一进行保存。
[0021]进一步地，所述残余电荷释放方法还包括以下步骤：
[0022]将整个刻蚀工艺的总时间划分成两个时间段，前一个时间段保持直流高压电源为
开启状态，后一个时间段逐渐减小直流高压电源的电压直至其转换为关闭状态，t＝t1+t2，t为整个刻蚀工艺的总时长，t1为前一个时间段的持续时长，t2为后一个时间段的持续时长；在后一个时间段，利用残余电荷吸附晶圆；其中，后一个时间段的氦气流量He2与前一个时间段的氦气流量He1相等。
[0023]进一步地，采用同一极性电压缓慢减小的方式逐渐减小直流高压电源的电压直至其转换为关闭状态。
[0024]进一步地，采用交替切换极性的方式逐渐减小直流高压电源的电压直至其转换为关闭状态。
[0025]本专利技术还提及一种镀膜方法，所述镀膜方法包括：在镀膜过程中，采用如前所述的残余电荷释放方法以释放镀膜基体上的残余电荷。
[0026]有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种残余电荷释放方法，其特征在于，所述残余电荷释放方法包括以下步骤：S1，利用直流高压电源将晶圆吸附在基体上；S2，将整个刻蚀工艺的总时间划分成两个时间段，前一个时间段保持直流高压电源为开启状态，后一个时间段保持直流高压电源为关闭状态，t＝t1+t2，t为整个刻蚀工艺的总时长，t1为前一个时间段的持续时长，t2为后一个时间段的持续时长；在后一个时间段，利用残余电荷吸附晶圆；其中，后一个时间段的氦气流量He2与前一个时间段的氦气流量He1相等。2.根据权利要求1所述的残余电荷释放方法，其特征在于，所述晶圆的材质包括绝缘材料、半导体材料和导体材料。3.根据权利要求1所述的残余电荷释放方法，其特征在于，所述后一个时间段的持续时长t2的获取方式包括以下步骤：S21，将一个刻蚀工艺总时间t平均划分成两个时间段，在初始阶段，t1＝t2；S22，对前一个时间段和后一个时间段的氦气流量进行测量，如果两个时间段的氦气流量不相等，则转入步骤S23，否则，转入步骤S24；S23，后一个时间段氦气流量较前一个时间段氦气流量大，前一个时间段增加一个步长，后一个时间段缩短一个步长；转入步骤S22；S24，输出t1和t2。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁洁方，刘小波，王想，苏炜，王智超，华强，胡冬冬，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：