改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法技术

本发明专利技术提供的改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法，在对晶圆执行高温刻蚀工艺之前，先对工艺腔及晶圆载台进行预加热，使得工艺腔内环境以及晶圆载台快速升温至预设的工艺温度，接下来再将晶圆送入工艺腔执行刻蚀工艺，工艺腔及晶圆载台的温度稳定在预设的工艺温度，对刻蚀液的刻蚀速率影响基本持平，同一批晶圆的刻蚀厚度基本一样，消除了传统高温刻蚀工艺升温阶段产生的首片效应以及工艺误差。温阶段产生的首片效应以及工艺误差。温阶段产生的首片效应以及工艺误差。

【技术实现步骤摘要】
改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，更具体地，涉及一种改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法。

技术介绍

[0002]随着半导体工艺尺寸的缩小，湿法刻蚀工艺的要求也在不断提高，为了保证薄膜刻蚀的有效性，高温刻蚀液如高温ADM(稀释氨水)、高温SC1、高温HF等开始广泛应用到湿法刻蚀工艺中以提高刻蚀速率，缩短工艺时间，提高工艺的有效性。
[0003]湿法刻蚀设备对一批晶圆连续作业时，晶圆一片一片送入腔体内执行刻蚀工艺，腔体环境温度随着高温刻蚀工艺的持续进行先上升后稳定。由于湿法刻蚀设备的腔体环境温度随工艺的进行而变化，加之，刻蚀液的刻蚀速率具有温度敏感性，因此，高温刻蚀工艺将会存在首片效应。所谓首片效应是指，在一批待高温刻蚀的晶圆中，前几片晶圆的刻蚀厚度与预设刻蚀厚度相比存在较大差异，通常为第一片晶圆的刻蚀厚度较小，之后若干片晶圆的刻蚀厚度逐渐增加直至达到预设刻蚀厚度。首片效应一方面会导致同一批次处理的晶圆片间均匀性下降，另一方面，晶圆刻蚀厚度的工艺误差可能会造成后续工艺失效，降低产品良率。
[0004]因此，需要一种高温刻蚀工艺的方法，改善高温刻蚀工艺中的首片效应，提高产品良率以及片与片之间的稳定性和均匀性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法，用于解决高温刻蚀工艺中的首片效应，一方面提高产品良率，另一方面提高工艺过程晶圆之间刻蚀稳定性和均匀性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的一种改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤s1，提供一刻蚀设备，刻蚀设备具有工艺腔和晶圆载台；
[0008]步骤s2，检测晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度，若晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度达到预设的工艺温度，则执行步骤s4，若晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度未达到预设的工艺温度，则执行步骤s3；
[0009]步骤s3，对晶圆载台及工艺腔实施预加热，直至晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度达到预设的工艺温度；
[0010]步骤s4，将晶圆送入工艺腔，保持在晶圆载台上，对晶圆执行刻蚀工艺。
[0011]本专利技术通过在刻蚀设备执行高温作业之前，也即晶圆送入工艺腔之前，对工艺腔和晶圆载台进行预加热，使工艺腔内的环境温度和晶圆载台的温度稳定在预设的工艺温度，避免工艺腔和晶圆载台的起始温度过低，导致高温刻蚀工艺过程中出现首片效应，提高工艺过程中晶圆片与片之间的稳定性和均匀性。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一实施例改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法的流程图；
[0013]图2为传统高温刻蚀工艺中工艺腔内的温度变化；
[0014]图3为本专利技术一实施例高温刻蚀工艺中工艺腔内的温度变化；
[0015]图4为本专利技术实施例一中刻蚀设备的结构示意图；
[0016]图5为本专利技术实施例二中刻蚀设备的结构示意图；
[0017]图6为本专利技术实施例三中刻蚀设备的结构示意图；
[0018]图7为本专利技术实施例四中刻蚀设备的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及效果，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
[0020]图1示出了改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0021]步骤s1，提供一刻蚀设备，刻蚀设备具有工艺腔和晶圆载台；
[0022]步骤s2，检测晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度，若晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度达到预设的工艺温度，则执行步骤s4，若晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度未达到预设的工艺温度，则执行步骤s3；
[0023]步骤s3，对晶圆载台及工艺腔实施预加热，直至晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度达到预设的工艺温度；
[0024]步骤s4，将晶圆送入工艺腔，保持在晶圆载台上，对晶圆执行刻蚀工艺。在上述方法中，预设的工艺温度可以根据采用的刻蚀液温度进行调整，通常刻蚀工艺采用的刻蚀液温度在50℃～80℃，预设的工艺温度也可设置在50℃～80℃。在本实施例中，预设的工艺温度与晶圆执行刻蚀工艺时刻蚀液的温度之差的绝对值小于指定阈值。例如，当采用65℃的HF溶液对晶圆进行刻蚀时，在一实施例中，指定阈值设定为0℃，则预设的工艺温度设定为65℃；在另一实施例中，指定阈值设定为2℃，则预设的工艺温度设定为63℃～67℃。
[0025]图2示出了传统高温刻蚀工艺中工艺腔内的温度变化。图3示出了本专利技术高温刻蚀工艺中工艺腔内的温度变化。这里所指工艺腔内的温度包括工艺腔内的环境温度以及晶圆载台的温度。在传统高温刻蚀工艺中，如图2所示，自工艺腔内的温度处于常温阶段开始执行高温刻蚀工艺，随着高温刻蚀工艺持续进行，高温刻蚀液不断对工艺腔内的环境以及晶圆载台进行加热，工艺腔内的温度先后经历升温阶段和温度稳定阶段。在升温阶段，工艺腔的环境温度低于预设的工艺温度，此时高温刻蚀液的温损较大，刻蚀速率较低，以致在升温阶段晶圆的刻蚀厚度低于预设的刻蚀厚度，即前几片(如图2中前3片)晶圆存在较大工艺误差。在本专利技术高温刻蚀工艺中，如图3所示，在对晶圆执行高温刻蚀工艺之前，对工艺腔先进行预加热，使得工艺腔内的温度快速升温至预设的工艺温度，接下来再将晶圆送入工艺腔执行刻蚀工艺，工艺腔内的温度稳定在预设的工艺温度，对刻蚀液的刻蚀速率影响基本持平，对于同一批待处理晶圆而言，晶圆的刻蚀环境基本一样，每片晶圆的刻蚀厚度均接近预定的刻蚀厚度，消除了传统高温刻蚀工艺升温阶段产生的首片效应以及工艺误差。
[0026]在步骤s3中，可以采用不同的方式对工艺腔及晶圆载台实施预加热。下面将以具
体实施例介绍工艺腔及晶圆载台预加热的不同实现方式及相应的刻蚀设备。
[0027]实施例一
[0028]如图4所示，刻蚀设备具有工艺腔101和晶圆载台102。工艺腔101的顶部配置有送风装置103，该送风装置103配置有第一加热器1031，送风装置103通过第一加热器1031向工艺腔101内提供热风，以对晶圆载台102和工艺腔101进行预加热。第一加热器1031可以布置在送风装置103的进风口或者出风口。较佳地，送风装置103的出风口位于晶圆载台102的上方，这样，当送风装置103向工艺腔101内提供热风时，热风能快速到达晶圆载台102，以便对晶圆载台102进行预加热。
[0029]工艺腔101的底部配置有排风装置104，工艺腔101通过送风装置103和排风装置104保持工艺腔101内部环境洁净。
[0030]刻蚀设备还具有第一温度检测器1011和第二温度检测器1021，第一温度检测器1011用于检测工艺腔101内的环境温度，第二温度检测器1021用于检测晶圆载台102的温度。在一实施例中，第一温度检测器1011设置在工艺腔101内，例如工艺腔101的内壁上，又例如设置在晶圆载台102附近；第二温度检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，提供一刻蚀设备，刻蚀设备具有工艺腔和晶圆载台；步骤s2，检测晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度，若晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度达到预设的工艺温度，则执行步骤s4，若晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度未达到预设的工艺温度，则执行步骤s3；步骤s3，对晶圆载台及工艺腔实施预加热，直至晶圆载台的温度和工艺腔内的环境温度达到预设的工艺温度；步骤s4，将晶圆送入工艺腔，保持在晶圆载台上，对晶圆执行刻蚀工艺。2.根据权利要求1所述的改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法，其特征在于，所述预设的工艺温度与晶圆执行刻蚀工艺时刻蚀液的温度之差的绝对值小于指定阈值。3.根据权利要求1所述的改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法，其特征在于，所述预设的工艺温度为50℃～80℃。4.根据权利要求1所述的改善高温刻蚀工艺中首片效应的方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏雄飞，王文军，张晓燕，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：