專利名稱：一種去除刻蝕工藝后硅片表面顆粒的等離子體清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及刻蝕工藝領(lǐng)域，具體地涉及一種去除刻蝕工藝后硅片表面殘留顆粒的等離子體清洗方法。
背景技術(shù)：
在刻蝕過程中，顆粒的來源很多刻蝕用氣體如Cl2、HBr、CF4等都具有腐蝕性，刻蝕結(jié)束后會(huì)在硅片表面產(chǎn)生一定數(shù)量的顆粒；反應(yīng)室的石英蓋也會(huì)在等離子體的轟擊作用下產(chǎn)生石英顆粒；反應(yīng)室內(nèi)的內(nèi)襯(liner)也會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間的刻蝕過程中產(chǎn)生金屬顆粒?？涛g后硅片表面殘留的顆粒會(huì)阻礙導(dǎo)電連接，導(dǎo)致器件損壞。因此，在刻蝕工藝過程中對(duì)顆粒的控制很重要。
目前，常用的去除硅片表面顆粒的方法有兩種一種是標(biāo)準(zhǔn)清洗(RCA)清洗技術(shù)，另一種是用硅片清洗機(jī)進(jìn)行兆聲清洗。
RCA清洗技術(shù)所用清洗裝置大多是多槽浸泡式清洗系統(tǒng)。其清洗工序?yàn)橐惶?hào)液(SC-1)(NH4OH+H2O2)→稀釋的HF(DHF)(HF+H2O)→二號(hào)液(SC-2)(HCl+H2O2)。其中，SC-1主要是去除顆粒沾污(粒子)，也能去除部分金屬雜質(zhì)。去除顆粒的原理為硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(約6nm，呈親水性)，該氧化膜又被NH4OH腐蝕，腐蝕后立即發(fā)生氧化，氧化和腐蝕反復(fù)進(jìn)行，附著在硅片表面的顆粒也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi)。自然氧化膜約0.6nm厚，與NH4OH和H2O2的濃度及清洗液溫度無關(guān)。SC-2是用H2O2和HCL的酸性溶液，它具有極強(qiáng)的氧化性和絡(luò)合性，能與未被氧化的金屬作用生成鹽，并隨去離子水沖洗而被去除，被氧化的金屬離子與CL-作用生成的可溶性絡(luò)合物亦隨去離子水沖洗而被去除。
RCA清洗技術(shù)存在以下缺陷需要人工操作，勞動(dòng)量大，操作環(huán)境危險(xiǎn)；工藝復(fù)雜，清洗時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低；清洗溶劑長(zhǎng)期浸泡容易對(duì)硅片過腐蝕或留下水痕，影響器件性能；清洗劑和超凈水消耗量大，生產(chǎn)成本高；去除粒子效果較好，但去除金屬雜質(zhì)Al、Fe效果欠佳。
用硅片清洗機(jī)進(jìn)行兆聲清洗是將硅片吸附在靜電卡盤(chuck)上，清洗過程中硅片不斷旋轉(zhuǎn)，清洗液噴淋在硅片表面。可以進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速和噴淋時(shí)間的設(shè)置，連續(xù)完成多步清洗步驟。典型工藝為兆聲→氨水+雙氧水(可以進(jìn)行加溫)→水洗→鹽酸+雙氧水→水洗→兆聲→甩干。
用硅片清洗機(jī)進(jìn)行兆聲清洗的缺陷表現(xiàn)為只能進(jìn)行單片清洗，單片清洗時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低；清洗劑和超凈水消耗量大，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種有效去除刻蝕工藝后硅片表面殘留顆粒的等離子體清洗方法。
(二)技術(shù)方案等離子體清洗方法的原理為依靠處于“等離子態(tài)”的物質(zhì)的“活化作用”達(dá)到去除物體表面顆粒的目的。它通常包括以下過程a.無機(jī)氣體被激發(fā)到等離子態(tài)；b.氣相物質(zhì)被吸附在固體表面；c.被吸附基團(tuán)與固體表面分子反應(yīng)生成產(chǎn)物分子；d.產(chǎn)物分子解析形成氣相；e.反應(yīng)殘余物脫離表面。
本發(fā)明所述的等離子體清洗方法，它包括以下步驟首先進(jìn)行氣體沖洗(purge)流程，然后進(jìn)行該氣體等離子體啟輝。
所用工藝氣體選自O(shè)2、Ar、N2中的任一種。優(yōu)選地，所用工藝氣體選O2。
本發(fā)明所述的等離子體清洗方法，氣體沖洗流程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-40mT，工藝氣體流量100-500sccm，時(shí)間1-5s；啟輝過程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-40mT，工藝氣體流量100-500sccm，上電極功率250-400W，時(shí)間1-10s。
優(yōu)選地，氣體沖洗流程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-20mT，工藝氣體流量100-300sccm，時(shí)間1-5s；啟輝過程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-20mT，工藝氣體流量100-300sccm，上電極功率250-400W，時(shí)間1-5s。
更優(yōu)選地，氣體沖洗流程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力15mT，工藝氣體流量300sccm，時(shí)間3s；啟輝過程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力15mT，工藝氣體流量300sccm，上電極功率300W，時(shí)間5s。
(三)有益效果本發(fā)明所述的去除硅片表面顆粒的等離子體清洗方法過程控制容易，清洗徹底，無反應(yīng)物殘留，所需工藝氣體無毒，成本低，勞動(dòng)量小，工作效率高。


圖1等離子體清洗前后的CD-SEM圖片；圖2等離子體清洗前后的FE-SEM圖片；圖3等離子體清洗前后的particle圖片。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1在進(jìn)行完BT、ME、OE的刻蝕過程后，立即在北方微電子公司ICP等離子體刻蝕機(jī)(PM2)中進(jìn)行以下氣體等離子體沖洗和啟輝流程首先，進(jìn)行O2的清洗過程，去除上一步的殘留氣體，腔室壓力設(shè)置為15mT，O2流量為300sccm，通氣時(shí)間為3s；然后，進(jìn)行含有O2的啟輝過程腔室壓力設(shè)置為15mT，O2流量為300sccm，上RF的功率設(shè)置為300W，啟輝時(shí)間為5s。
采用本工藝有效去除了刻蝕工藝后硅片表面殘留的顆粒。
實(shí)施例2在進(jìn)行完BT、ME、OE的刻蝕過程后，立即在北方微電子公司ICP等離子體刻蝕機(jī)(PM2)中進(jìn)行以下氣體等離子體沖洗和啟輝流程首先，進(jìn)行Ar的清洗過程，去除上一步的殘留氣體，腔室壓力設(shè)置為10mT，Ar流量為100sccm，通氣時(shí)間為5s；然后，進(jìn)行含有Ar的啟輝過程腔室壓力設(shè)置為10mT，Ar流量為100sccm，上RF的功率設(shè)置為400W，啟輝時(shí)間為10s。
采用本工藝有效去除了刻蝕工藝后硅片表面殘留的顆粒。
實(shí)施例3在進(jìn)行完BT、ME、OE的刻蝕過程后，立即在北方微電子公司ICP等離子體刻蝕機(jī)(PM2)中進(jìn)行以下氣體等離子體沖洗和啟輝流程首先，進(jìn)行N2的清洗過程，去除上一步的殘留氣體，腔室壓力設(shè)置為40mT，N2流量為500sccm，通氣時(shí)間為5s；然后，進(jìn)行含有N2的啟輝過程腔室壓力設(shè)置為40mT，N2流量為500sccm，上RF的功率設(shè)置為250W，啟輝時(shí)間為10s。
采用本工藝有效去除了刻蝕工藝后硅片表面殘留的顆粒。
權(quán)利要求
1.一種去除刻蝕工藝后硅片表面殘留顆粒的等離子體清洗方法，它包括以下步驟首先進(jìn)行氣體沖洗流程，然后進(jìn)行該氣體等離子體啟輝。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體清洗方法，其特征在于所用工藝氣體選自O(shè)2、Ar、N2中的任一種。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體清洗方法，其特征在于所用工藝氣體為O2。
4.如權(quán)利要求1-3之任一所述的等離子體清洗方法，其特征在于氣體沖洗流程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-40mT，工藝氣體流量100-500sccm，時(shí)間1-5s；啟輝過程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-40mT，工藝氣體流量100-500sccm，上電極功率250-400W，時(shí)間1-10s。
5.如權(quán)利要求1-3之任一所述的等離子體清洗方法，其特征在于氣體沖洗流程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-20mT，工藝氣體流量100-300sccm，時(shí)間1-5s；啟輝過程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力10-20mT，工藝氣體流量100-300sccm，上電極功率250-400W，時(shí)間1-5s。
6.如權(quán)利要求1-3之任一所述的等離子體清洗方法，其特征在于氣體沖洗流程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力15mT，工藝氣體流量300sccm，時(shí)間3s；啟輝過程的工藝參數(shù)設(shè)置為腔室壓力15mT，工藝氣體流量300sccm，上電極功率300W，時(shí)間5s。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種去除刻蝕工藝后硅片表面殘留顆粒的等離子體清洗方法，它包括以下步驟首先進(jìn)行氣體沖洗流程，然后進(jìn)行該氣體等離子體啟輝。本發(fā)明所述的去除硅片表面顆粒的等離子體清洗方法過程控制容易，清洗徹底，無反應(yīng)物殘留，所需工藝氣體無毒，成本低，勞動(dòng)量小，工作效率高。
文檔編號(hào)C23F1/10GK1851877SQ200510126280
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者霍秀敏 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司