晶片加工方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种晶片加工方法。

背景技术：

等离子加工设备广泛地应用于集成电路(IC)或MEMS器件的制造工艺中，其利用射频电源将工艺气体激发为高能等离子体，并与晶片表面进行反应，从而完成刻蚀工艺。

图1为现有的等离子体加工设备的结构示意图。请参阅图1，等离子体加工设备包括四个反应腔室(PM1～PM4)、传输腔室TM、两个过渡腔室(LLA和LLB)以及EFEM腔室。其中，四个反应腔室(PM1～PM4)用于先后或同时完成等离子体刻蚀工艺；传输腔室TM用于在各个腔室之间传递晶片；两个过渡腔室(LLA和LLB)用于完成晶片在大气与真空状态之间的转换，EFEM腔室用于存放晶片，同时为晶片提供微环境，使EFEM内部产生从上到下的均匀气流，从而避免晶片受到颗粒的污染。但是，由于四个反应腔室(PM1～PM4)处于大气环境中，其大气端零部件在工艺气体的作用下被氢卤酸腐蚀，并产生颗粒，这些颗粒若落在晶片表面上会导致晶片产生缺陷。此外，在刻蚀结束后，会有卤素元素的气体或化合物残留在晶片表面，并在大气中发生冷凝反应，形成呈水滴状的冷凝颗粒(Condensation defect)，其不规则地分布在晶圆表面，严重影响刻蚀产品的良率。

为此，现有的一种去除颗粒的方法是在刻蚀工艺前后，通过向反应腔室内通入N₂或Ar等气体，对晶片表面进行吹扫，从而去除在传输或刻蚀过程中掉落在晶片表面上的颗粒(灰尘或刻蚀副产物)，从而可以避免颗粒对产品良率的影响。

但是，在实际应用中，上述方法仍存在以下问题：

其一，在对晶片表面进行吹扫时，由于通入反应腔室内的N₂或Ar等气体会在气流的影响下随机飘动，无法有效地去除反应腔室内产生的氢卤酸等的工艺残气，从而仍然存在大气端零部件被氢卤酸腐蚀污染的问题，只能依靠频繁的清洁保养来减轻晶片因该问题产生的缺陷，从而造成设备的保养周期较短。

其二，上述方法无法有效地去除晶片表面上的冷凝颗粒，从而无法保证刻蚀产品的良率。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种晶片加工方法，其不仅可以有效去除在晶片表面上残留的冷凝颗粒，而且还可以去除反应腔室内产生的氢卤酸等的工艺残气，从而可以减少晶片缺陷，提高产品良率，同时延长半导体加工设备的保养周期。

为实现本发明的目的而提供一种晶片加工方法，使用具有双通道进气喷嘴的半导体加工设备加工晶片，所述半导体加工设备包括反应腔室，在所述反应腔室内设置有用于承载晶片的承载装置；所述双通道进气喷嘴设置在所述反应腔室的顶部，且位于所述承载装置的上方，并且所述双通道进气喷嘴包括中心通道和环绕在所述中心通道周围的环形通道，所述晶片加工方法包括：

工艺步骤，对晶片进行加工工艺，且在进行所述加工工艺时通过所述环形通道向所述反应腔室内输送工艺气体；

吹扫步骤，在所述工艺步骤之前和/或之后，通过所述中心通道朝向晶片表面输送吹扫气体。

优选的，所述中心通道包括一个或多个进气孔；通过设定所述进气孔的孔径而使经所述进气孔流入所述反应腔室内的吹扫气体的气流速度满足去除晶片表面上的颗粒的要求。

优选的，所述进气孔的孔径的取值范围在1～3mm。

优选的，所述半导体加工设备还包括至少三个顶针和顶针升降 机构，其中，所述至少三个顶针用于支撑晶片；所述顶针升降机构用于驱动所述至少三个顶针上升至第一位置或下降至第二位置，所述第一位置为所述顶针的顶端高于所述承载装置用于承载晶片的承载面的位置；所述第二位置为所述顶针的顶端低于所述承载装置用于承载晶片的承载面的位置；所述晶片加工方法包括：

晶片升起步骤，在所述工艺步骤之前和/或之后，且在所述吹扫步骤之前，利用所述顶针升降机构驱动所述顶针上升至所述第一位置，以将置于所述承载装置上的晶片托起。

优选的，在所述吹扫步骤中，根据不同的加工工艺，设定所述吹扫气体的气体种类组合、气体流量、所述反应腔室的压力和吹扫时间中的至少一个参数，以有效去除晶片表面上的颗粒。

优选的，所述吹扫气体的气体种类组合包括一种惰性气体或者不同种惰性气体的组合。

优选的，所述惰性气体包括氮气或氩气。

优选的，所述气体流量的取值范围在100～200sccm。

优选的，所述反应腔室的压力的取值范围在40～150mT。

优选的，所述吹扫时间的取值范围在4～10s。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的晶片加工方法，其使用具有双通道进气喷嘴的半导体加工设备加工晶片，且在工艺步骤之前和/或之后进行吹扫步骤，且该吹扫步骤是使双通道进气喷嘴的中心通道对晶片表面输送吹扫气体。由于双通道进气喷嘴的中心通道这一特殊结构，其可以提高吹扫气体的流速，从而可以有效去除在晶片表面上残留的冷凝颗粒，进而可以提高产品良率。而且，由于进入反应腔室内的吹扫气体不会出现随机流动情况，因此，可以实现高效地去除反应腔室内产生的氢卤酸等的工艺残气，进而可以缓解大气端零部件被氢卤酸腐蚀污染的问题，从而可以减少晶片缺陷，提高产品良率，同时延长半导体加工设备的保养周期。

附图说明

图1为现有的等离子体加工设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的晶片加工方法使用的半导体加工设备的剖视图；

图3为图2中半导体加工设备的双通道进气喷嘴的剖视图；以及

图4为本发明实施例提供的晶片加工方法的流程框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的晶片加工方法进行详细描述。

本发明实施例提供的晶片加工方法，其使用具有双通道进气喷嘴的半导体加工设备对晶片进行加工。图2为本发明实施例提供的晶片加工方法使用的半导体加工设备的剖视图。请参阅图2，半导体加工设备包括反应腔室1，且在反应腔室1内设置有用于承载晶片4的承载装置2，例如静电卡盘、机械卡盘或者基座等等。双通道进气喷嘴设置在反应腔室1的顶部，且位于承载装置2的上方，图3为图2中半导体加工设备的双通道进气喷嘴的剖视图，如图3所示，该进气喷嘴包括中心通道6和环绕在该中心通道6周围的环形通道5。中心通道6和环形通道5彼此间隔，可独立地向反应腔室1内输送气体。

图4为本发明实施例提供的晶片加工方法的流程框图。请参阅图4，在使用上述半导体加工设备的前提下，本发明实施例提供的晶片的加工方法包括：

工艺步骤，对晶片进行加工工艺，且在进行加工工艺时通过环形通道5和/或中心通道6向反应腔室1内输送工艺气体。

吹扫步骤，在完成工艺步骤之后，通过中心通道6朝向晶片表面输送吹扫气体。

在工艺步骤中，单独利用环形通道5向反应腔室1内输送工艺气体，这不仅可以获得更加均匀的等离子体分布，而且可以使工艺步骤和吹扫步骤分别使用不同的通道向反应腔室1内输送气体，切换过程简单，切换效率较高。在实际应用中，可以通过两个气动隔膜阀等的通断开关单独控制环形通道5和中心通道6的通断。

由图3可知，中心通道6采用细长孔结构，该结构可以使自其流出的气体具有较高的流速，而且该中心通道6的出气端位于晶片4的上方，可以自上而下地喷出气体，从而借助该中心通道6，可以使进入反应腔室1内的气体具有高速、方向性的特点。由此，通过在吹扫步骤中使用中心通道6，可以起到较好的吹扫效果，从而可以有效去除在晶片表面上残留的冷凝颗粒，进而可以提高产品良率。而且，由于进入反应腔室1内的吹扫气体不会出现随机流动情况，因此，可以实现高效地去除反应腔室1内产生的氢卤酸等的工艺残气，进而可以缓解大气端零部件被氢卤酸腐蚀污染的问题，从而可以减少晶片缺陷，提高产品良率，同时延长半导体加工设备的保养周期。上述吹扫气体的气体种类组合包括一种惰性气体或者不同种惰性气体的组合。其中，惰性气体包括氮气或氩气等等。

在本实施例中，中心通道6由单个进气孔构成，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，中心通道6还可以由多个进气孔构成，用以在吹扫步骤中同时向反应腔室内输送吹扫气体。而且，通过设定上述进气孔的孔径，可以对吹扫气体的气流速度进行调节，从而使经各个进气孔流入反应腔室1内的吹扫气体的气流速度满足去除晶片表面上的颗粒的要求。优选的，进气孔的孔径的取值范围在1～3mm。除此之外，在实际应用中，还可以通过在与双通道进气喷嘴连接的气体管路上设置MFC(质量流量器)，来控制流入中心通道6的吹扫气体的气体流量。

在吹扫步骤中，可以根据不同的加工工艺，设定吹扫气体的气体种类组合、气体流量、反应腔室的压力和吹扫时间中的至少一个参数，从而可以有针对性地去除完成不同的加工工艺之后，在晶片表面上残留的颗粒。例如，针对刻蚀工艺，在晶片表面上形成的呈水滴状的冷凝颗粒(Condensation defect)，以及因大气端零部件被氢卤酸腐蚀污染而在晶片表面上形成的氢卤酸颗粒。优选的，吹扫气体的气体流量的取值范围在100～200sccm。反应腔室的压力的取值范围在40～150mT。在该气体流量和腔室压力的条件下，不会对晶片产生影响。吹扫时间的取值范围在4～10s，在该范围内可以在保证产能的前 提下，有效地去除晶片表面上的颗粒。

优选的，在本发明实施例提供的晶片加工方法中，还可以利用半导体加工设备中的顶针和顶针升降机构对晶片4的下表面进行吹扫。具体地，如图2所示，半导体加工设备还包括至少三个顶针3和顶针升降机构(图中未示出)，其中，至少三个顶针3用于支撑晶片4；顶针升降机构用于驱动至少三个顶针3上升至第一位置或下降至第二位置，其中，第一位置为顶针3的顶端高于承载装置2用于承载晶片的承载面的位置，如图2中顶针3的位置。第二位置为顶针3的顶端低于承载装置用于承载晶片的承载面的位置。

利用上述顶针和顶针升降机构，本发明实施例提供的晶片加工方法还包括：

晶片升起步骤，即，在工艺步骤之后，且在吹扫步骤之前，利用顶针升降机构驱动顶针3上升至第一位置，以将置于承载装置2上的晶片4托起。

这样，在后续进行吹扫步骤时，由于晶片4的下表面暴露在反应腔室1的环境中，反应腔室1中的气流会对晶片4的下表面进行吹扫，从而可以去除粘附在晶片4的下表面上的颗粒。

需要说明的是，在本实施例中，仅在完成工艺步骤之后，进行吹扫步骤，或者先后进行晶片升起步骤和吹扫步骤。但是本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以仅在工艺步骤之前，进行吹扫步骤，或者先后进行晶片升起步骤和吹扫步骤。或者，还可以同时在工艺步骤之前和之后，均进行吹扫步骤，或者均先后进行晶片升起步骤和吹扫步骤。

还需要说明的是，本发明提供的晶片加工方法是利用现有的具有双通道进气喷嘴的半导体加工设备加工晶片，除了根据不同加工工艺的需要，可以对中心通道6的进气孔数量和孔径进行调整之外，未对该设备进行硬件升级改造，从而可以在有效去除晶片表面颗粒的同时，节省硬件升级改造的成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的 普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。