专利名称：：一种提高产量和减小硅片表面粗糙度的硅片卸载工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种硅片刻蚀工艺，具体来说，涉及一种能够提高产量和减小硅片表面粗糙度的硅片卸载工艺。
背景技术：
：在等离子体刻蚀机刻蚀硅片后，硅片(wafer)要和静电卡盘(ESC)分离，必须采用硅片卸载步骤将硅片表面的残余电荷释放掉，目前采用的方法是将静电卡盘提供电压的两极反接和利用Ar起辉，中和或消除硅片上的残余电荷。目前所采用的传统硅片卸载工艺分为两步(1)残气消除和(2)硅片卸载，其中步骤(1)是腔室压强5mT、上下电极功率为0w、以流量为200sccm的Ar作为载气，该步骤作用时间为30s；步骤(2)是在腔室内的压强为50mT、上电极功率为500w、下电极功率为0w，以流量为200sccm的Ar作为载气，该步骤作用时间为30s。该工艺的缺陷是工艺步骤时间较长，影响了产量，并且由于功率过高，离子能量过大，使得工艺后的硅片比较粗糙。
发明内容(一)要解决的技术问题本发明的目的旨在提供一种硅片卸载工艺，本发明和常规硅片卸载工艺相比，提高产量并减小刻蚀后硅片表面的粗糙度。(二)技术方案为实现上述目的，本发明提供了一种新的硅片卸载工艺，分为两步(1)静电卡盘表面电荷中和；(2)硅片表面残余电荷消除。其中，在步骤(1)中所使用的气体为Ar，气体流量为200-400sccm，优选300sccm；腔室内的压强为60-90mT，优选80mT；上电极功率为150-300W，优选200W；下电极功率为0w；该步骤作用时间为3-8s，优选3s。在步骤(2)中所使用的气体为Ar，气体流量为200-400sccm，优选300sccm；腔室内压强为60-90mT，优选80mT；上电极功率为80-150W，优选100W；下电极功率为0w；该步作用时间为1-10s，优选2s。本发明硅片卸载工艺和现有工艺相比，本发明的工艺中压强增加，上电极功率降低，其理论依据是1、压强增加，离子密度增加，增加了ESC表面的残余电荷被带走的机会，从而减少了硅片卸载时间；2、流量增加，使得静电卡盘表面残余电荷更迅速的被消除，从而减少了硅片卸载时间；3、功率的降低降低了离子能量，从而降低了离子对硅片表面的轰击，提高了硅片表面的粗糙度。(三)有益效果利用本发明的硅片卸载工艺，能够在不改变硬件设计的前提下，仅通过改变腔室内压强和气体流量，不仅能够缩短硅片卸载时间，提高产量并且能够减小硅片表面粗糙度，满足先进栅刻蚀工艺的需要。这种方法简单易行，不仅避免了系统硬件设计所增加的变数、保证工艺的稳定性；还可以避免系统升级、节约大笔开支。图1和5为传统硅片卸载工艺得到的表面粗糙度分析图；图2、3、4、6为本发明硅片卸载工艺得到的表面粗糙度分析图；半导体刻蚀工艺的要求是刻蚀后硅片表面的粗糙度越小越好，通过KLA公司的Surfscan6420UnpatternedWaferInspection检测仪器观察，可以看出图1(利用传统工艺所得硅片)表面粗糙度为246ppm，而图2(利用本发明工艺所得结果)表面粗糙度为207ppm。图1和2是同一硅片在进行了两次刻蚀后所得的结果。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。以下实施例是在200mm硅片刻蚀机上进行的，可反映200nm工艺结果，需要说明的是，本发明也适用于300mm硅片刻蚀机。实施例1-3是所用是同一片硅片A，实施例4-5是同一片硅片B，目的是排除硅片的片片之间粗糙度的差异对本研究结果的影响。实施例1在进行多晶硅片刻蚀工艺中，所用的设备是北方微电子基地设备工艺研究中心的PM2。所用多晶硅片(掺杂)的结构为二氧化硅100、多晶硅5000、硅片(substrate衬底)。使用硅片A。刻蚀过程主要分为以下几步1、硅片送到腔室内的静电卡盘表面；2、加静电卡盘电压，通过静电引力将硅片固定在静电卡盘表面；3、通工艺气体；4、摆阀调压到设定值；5、加上下电极，起辉；6、刻蚀工艺开始，刻蚀工艺主要包括以下几步(1)BT(Breakthrough)，即自然氧化层的去除，工艺参数为腔室内压强7mT，上电极功率300W，下电极功率40W，流量为50sccm的CF4为载气，时间为5s，该步之前有一个BTstable步骤，主要工艺参数为上下电极功率均为0，时间为10s，其他参数和BT一样；(2)ME(mainetch)，即主刻蚀，其作用是刻蚀多晶硅，形成线条，工艺参数为腔室内压强10mT，上电极功率350W，下电极功率40W，载气包括流量为190sccmHBr、5sccm的Cl2、15sccm的HeO2，刻蚀时间20s，该步之前有一个MEstable步骤，主要工艺参数为上下电极功率均为0，时间为10s，其他参数和ME一样；(3)OE(Overetch)，即过刻蚀，其作用是对刻蚀后的表面进行吹扫，工艺参数为腔室内压强60mT，上电极功率350W，下电极功率40W，载气包括流量为150sccmHBr、15sccm的HeO2、100sccm的He，刻蚀时间30s，该步之前有一个OEstable步骤，主要工艺参数为上下电极功率均为0，时间为10s，其他参数和OE一样。7、刻蚀工艺完成后，要进行硅片卸载，即将ESC表明的残余电荷消除掉，以便硅片能够稳定的和静电卡盘表面分离；本工艺步骤分为两步(1)残气消除和(2)硅片卸载，其中步骤1是腔室压强5mT、上下电极功率为0w、以流量为200sccm的Ar作为载气，该步骤作用时间为30s；步骤2是在腔室内的压强为60mT、上电极功率为500w、下电极功率为0w，以流量为200sccm的Ar作为载气，该步骤作用时间为30s。通过KLA公司的Surfscan6420UnpatternedWaferInspection检测仪器观察，可以看出刻蚀后的硅片表面粗糙情况，如图1，具体表面粗糙度为246ppm。实施例2使用硅片A。采用实施例1的方法，其不同之处在于，其中硅片卸载工艺如下(1)ESC表面电荷中和，工艺气体Ar流量为300sccm，腔室内压强为80mT，上电极功率200W，作用时间3s；(2)硅片表面残余电荷消除，工艺气体Ar流量为300sccm，腔室内的压强为80mT上电极功率100W，作用时间2s。可以看出刻蚀后的硅片表面粗糙情况，如图2，具体表面粗糙度为207ppm。实施例3使用硅片A。采用实施例2的方法，其不同之处在于，其中硅片卸载工艺如下步骤(1)Ar流量为400sccm，腔室内压强为60mT，上电极功率150W，作用时间5s；步骤(2)Ar流量为400sccm，腔室内的压强为60mT上电极功率80W，作用时间1s。可以看出刻蚀后的硅片表面粗糙情况，如图3，具体表面粗糙度为205ppm。实施例4使用硅片B。采用实施例1的方法，其不同之处在于，其中硅片卸载工艺如下步骤(1)Ar流量为400sccm，腔室内压强为90mT，上电极功率300W，作用时间8s；步骤(2)Ar流量为200sccm，腔室内的压强为90mT上电极功率150W，作用时间10s。可以看出刻蚀后的硅片表面粗糙情况，如图4，具体表面粗糙度为213ppm。实施例5使用硅片B。采用实施例1的方法。可以看出刻蚀后的硅片表面粗糙情况，如图5，具体表面粗糙度为233ppm。实施例6使用硅片B。采用实施例1的方法，其不同之处在于，其中硅片卸载工艺如下步骤(1)Ar流量为300sccm，腔室内压强为70mT，上电极功率250W，作用时间6s；步骤(2)Ar流量为200sccm，腔室内的压强为60mT上电极功率100W，作用时间5s。可以看出刻蚀后的硅片表面粗糙情况，如图6，具体表面粗糙度为185ppm。权利要求1.一种硅片卸载工艺，包括以下步骤(1)静电卡盘表面电荷中和；和(2)硅片表面残余电荷消除，其中步骤(1)中气体流量为200-400sccm，腔室内的压强为60-90mT，上电极功率为150-300W。2.如权利要求1所述的硅片卸载工艺，其特征在于步骤(1)中气体流量为300sccm，腔室内的压强为80mT，上电极功率为200W。3.如权利要求1所述的硅片卸载工艺，其特征在于步骤(2)中气体流量为200-400sccm，腔室内的压强为60-90mT，上电极功率为80-150W。4.如权利要求1所述的硅片卸载工艺，其特征在于步骤(2)中气体流量为300sccm，腔室内的压强为80mT，上电极功率为100W。5.如权利要求1-4所述的硅片卸载工艺，其特征在于步骤(1)的时间为3-8s，步骤(2)的时间为1-10s。6.如权利要求1-4所述的硅片卸载工艺，其特征在于步骤(1)的时间为3s，步骤(2)的时间为2s。全文摘要本发明提供了一种新的硅片卸载工艺，包括(1)静电卡盘表面电荷中和；(2)硅片表面残余电荷消除。其中步骤(1)气体流量为200－400sccm，腔室内的压强为60－90mT，上电极功率150－300W；步骤(2)气体流量为200－400sccm，腔室内的压强为60－90mT上电极功率80－150W。利用本发明的工艺，不仅能够缩短硅片卸载时间，提高产量，并且能够减小硅片表面粗糙度，满足先进栅刻蚀工艺的需要。文档编号H01L21/02GK1848369SQ200510126300公开日2006年10月18日申请日期2005年12月5日优先权日2005年12月5日发明者荣延栋申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司