一种晶圆的电弧抑制方法及半导体设备技术

本申请公开了一种晶圆的电弧抑制方法及半导体设备，在主工艺阶段的下射频电源开启之前和/或在主工艺阶段的下射频电源关闭之后，向反应腔室内通入非工艺气体；按照预设的开启时间设定策略，开启下射频电源，以使下射频电源将反应腔室内的非工艺气体激发形成等离子体，使晶圆的电势趋近于0；按照预设的接地时间设定策略，将下电极的基体接地，以使下电极基体的电势趋近于0。可见，本申请可降低工艺的吸附/解吸附过程中因ESC电压的变化对晶圆和下电极基体电势产生的影响，从而减小了晶圆和下电极之间的电势差，达到最小化或消除晶圆上电弧的效果，进而有效减少了因晶圆电弧放电对晶圆造成的损伤，提高了有效晶圆的产量。提高了有效晶圆的产量。提高了有效晶圆的产量。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆的电弧抑制方法及半导体设备


[0001]本申请涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种晶圆的电弧抑制方法及半导体设备。

技术介绍

[0002]请参照图1，图1为现有技术中的一种晶圆工艺过程中不同阶段的示意图。图1中，ESC电压表示ESC电源(静电吸附电源，即向下电极施加直流电压的电源)的设定电压，
①
表示吸附(chuck)开始阶段，
②
表示主工艺阶段，
③
表示吸附结束阶段，
④
表示解吸附(de
‑
chuck)阶段。
[0003]在不同阶段，晶圆和下电极基体的电势随ESC电压的变化情况也有所变化，晶圆和下电极基体的电势的变化情况如图2所示。从图2可以看出，在ESC电压发生变化的区域，晶圆和下电极基体的电势变化明显，这会导致晶圆和下电极之间存在较大的电势差，从而引起晶圆局部发热，最终导致晶圆上产生电弧放电，而晶圆电弧放电可能会使晶圆的部分或全部受到不可修复的损坏，从而降低了有效晶圆的产量。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种晶圆的电弧抑制方法及半导体设备，可降低工艺的吸附/解吸附过程中因ESC电压的变化对晶圆和下电极基体电势产生的影响，从而减小了晶圆和下电极之间的电势差，达到最小化或消除晶圆上电弧的效果，进而有效减少了因晶圆电弧放电对晶圆造成的损伤，提高了有效晶圆的产量。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供了一种晶圆的电弧抑制方法，应用于半导体设备，所述半导体设备包括：反应腔室、设于所述反应腔室内的下电极及馈电至所述下电极的下射频电源和静电吸附电源，在主工艺阶段的所述下射频电源开启之前和/或在主工艺阶段的所述下射频电源关闭之后，所述电弧抑制方法包括：
[0006]向所述反应腔室内通入非工艺气体；
[0007]按照预设的开启时间设定策略，开启所述下射频电源，以使所述下射频电源将所述反应腔室内的所述非工艺气体激发形成等离子体，使所述反应腔室内的晶圆的电势趋近于0；
[0008]按照预设的接地时间设定策略，将所述下电极的基体接地，以使所述下电极基体的电势趋近于0。
[0009]可选地，在主工艺阶段的所述下射频电源开启之前，所述按照预设的开启时间设定策略，开启所述下射频电源，包括：
[0010]在所述静电吸附电源向所述下电极施加正向电压之前，将所述下射频电源开启；
[0011]在所述静电吸附电源向所述下电极施加所述正向电压之后，将所述下射频电源关闭。
[0012]可选地，所述下射频电源的开启时刻与所述正向电压的上升沿时刻之间的时间间隔为2
‑
3s；所述下射频电源的关闭时刻与所述正向电压的上升沿时刻之间的时间间隔为2
‑
3s。
[0013]可选地，在主工艺阶段的所述下射频电源开启之前，所述按照预设的接地时间设定策略，将所述下电极的基体接地，包括：
[0014]在所述静电吸附电源向所述下电极施加正向电压之前，将所述下电极的基体接地；
[0015]在所述静电吸附电源向所述下电极施加所述正向电压之后，将所述下电极的基体接地断开。
[0016]可选地，所述下电极基体的接地断开时刻与所述正向电压的上升沿时刻之间的时间间隔为2
‑
3s。
[0017]可选地，在主工艺阶段的所述下射频电源关闭之后，所述按照预设的开启时间设定策略，开启所述下射频电源，包括：
[0018]在将所述静电吸附电源向所述下电极施加的正向电压撤离归零之前，将所述下射频电源开启；
[0019]在将所述静电吸附电源向所述下电极施加的反向电压撤离归零之后，将所述下射频电源关闭。
[0020]可选地，所述下射频电源的开启时刻与所述正向电压的撤离归零时刻之间的时间间隔为2
‑
3s；所述下射频电源的关闭时刻与所述反向电压的撤离归零时刻之间的时间间隔为2
‑
3s。
[0021]可选地，在主工艺阶段的所述下射频电源关闭之后，所述按照预设的接地时间设定策略，将所述下电极的基体接地，包括：
[0022]在将所述静电吸附电源向所述下电极施加的正向电压撤离归零之前，将所述下电极的基体接地。
[0023]可选地，所述下电极基体的接地时刻与所述正向电压的撤离归零时刻之间的时间间隔为2
‑
3s。
[0024]可选地，所述下射频电源包括：HF下射频电源和LF下射频电源；
[0025]所述按照预设的开启时间设定策略，开启所述下射频电源，包括：
[0026]按照预设的开启时间设定策略，开启所述HF下射频电源；其中，所述HF下射频电源的工作频率为30
‑
50MHz。
[0027]可选地，所述非工艺气体的流量为400
‑
600sccm。
[0028]为解决上述技术问题，本申请还提供了一种半导体设备，包括：
[0029]反应腔室；
[0030]设于所述反应腔室内的上电极，所述上电极与上射频电源连接；
[0031]设于所述反应腔室内的下电极，所述下电极分别与下射频电源和静电吸附电源连接；
[0032]控制器，所述控制器采用上述任一种晶圆的电弧抑制方法抑制所述晶圆上的电弧。
[0033]本申请提供了一种晶圆的电弧抑制方法，在主工艺阶段的下射频电源开启之前和/或在主工艺阶段的下射频电源关闭之后，向反应腔室内通入非工艺气体；按照预设的开启时间设定策略，开启下射频电源，以使下射频电源将反应腔室内的非工艺气体激发形成
Chuck)，静电卡盘包括静电卡盘基体(绝缘层)、内置于静电卡盘基体中的静电电极和金属基座，静电吸附电源(ESC电源)具体是加载至静电电极上，下射频电源具体是馈入到金属基座上；其中，静电卡盘用于承载并吸附晶圆(晶圆置于静电卡盘基体的上表面)；ESC电源用于向静电卡盘的静电电极施加吸附电压(正向电压)，以使静电卡盘对晶圆进行静电吸附固定，还用于向静电卡盘的静电电极施加解吸附电压(反向电压)，以实现静电卡盘与晶圆的解吸附。
[0047]采用上述半导体设备进行晶圆工艺时，工艺过程包括如图1所示的四个阶段，前三个阶段为吸附过程：
①
吸附开始阶段(静电吸附电源向下电极开始施加正向电压)，
②
主工艺阶段，
③
吸附结束阶段(将静电吸附电源向下电极施加的正向电压撤离归零)；最后一个阶段为解吸附过程：
④
解吸附阶段，包括解吸附的开始(静电吸附电源向下电极开始施加反向电压)和解吸附的结束(将静电吸附电源向下电极施加的反向电压撤离归零)。在不同阶段，晶圆和下电极基体(指静电卡盘的基体)的电势随ESC电压(ESC电源的设定电压，其变化趋势是固定的)的变化情况也有所变化，晶圆和下电极基体的电势的变化情况如图2所示，整合两者的电势的变化情况如图4所示，在ESC电压发生变化的区域，晶圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆的电弧抑制方法，应用于半导体设备，所述半导体设备包括：反应腔室、设于所述反应腔室内的下电极及馈电至所述下电极的下射频电源和静电吸附电源，其特征在于，在主工艺阶段的所述下射频电源开启之前和/或在主工艺阶段的所述下射频电源关闭之后，所述电弧抑制方法包括：向所述反应腔室内通入非工艺气体；按照预设的开启时间设定策略，开启所述下射频电源，以使所述下射频电源将所述反应腔室内的所述非工艺气体激发形成等离子体，使所述反应腔室内的晶圆的电势趋近于0；按照预设的接地时间设定策略，将所述下电极的基体接地，以使所述下电极基体的电势趋近于0。2.如权利要求1所述的电弧抑制方法，其特征在于，在主工艺阶段的所述下射频电源开启之前，所述按照预设的开启时间设定策略，开启所述下射频电源，包括：在所述静电吸附电源向所述下电极施加正向电压之前，将所述下射频电源开启；在所述静电吸附电源向所述下电极施加所述正向电压之后，将所述下射频电源关闭。3.如权利要求2所述的电弧抑制方法，其特征在于，所述下射频电源的开启时刻与所述正向电压的上升沿时刻之间的时间间隔为2
‑
3s；所述下射频电源的关闭时刻与所述正向电压的上升沿时刻之间的时间间隔为2
‑
3s。4.如权利要求1所述的电弧抑制方法，其特征在于，在主工艺阶段的所述下射频电源开启之前，所述按照预设的接地时间设定策略，将所述下电极的基体接地，包括：在所述静电吸附电源向所述下电极施加正向电压之前，将所述下电极的基体接地；在所述静电吸附电源向所述下电极施加所述正向电压之后，将所述下电极的基体接地断开。5.如权利要求4所述的电弧抑制方法，其特征在于，所述下电极基体的接地断开时刻与所述正向电压的上升沿时刻之间的时间间隔为2
‑
3s。6.如权利要求1所述的电弧抑制方法，其特征在于，在主工艺阶段的所述下射频电源关闭之后，所述按照预设的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一曼，李凯，白帆，王晓丹，曹广岳，马兵，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：