CN108493103A - 晶圆处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶圆处理方法，所述晶圆处理方法包括：将待处理晶圆设置在卡盘上，所述待处理晶圆完成干法刻蚀；在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在所述待处理晶圆的正面通过氩气；通过顶针将所述待处理晶圆顶起；进行湿法刻蚀工艺。本发明提供的晶圆处理方法中，在待处理晶圆完成干法刻蚀后，在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在冷却晶圆的同时作为传递静电荷的载体清除待处理晶圆上的静电荷，在所述待处理晶圆的正面通入氩气带走晶圆表面的静电荷，然后通过顶针将所述待处理晶圆顶起，可改善动态对准偏移，防止动态对准偏移过大带来破片的风险，有效避免在湿法刻蚀中形成的球状缺陷，从而提高了产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆处理方法。
背景技术
半导体制造技术需要在晶圆上进行多种不同的物理和化学工艺形成器件结构，晶圆通过是设置在卡盘上，其中刻蚀工艺是最重要的制程之一。刻蚀工艺又包括干法刻蚀和湿法刻蚀，主流的干法刻蚀通常会采用大功率、高等离子密度等蚀刻工艺条件去形成高刻蚀速率，从而获取高的晶圆产出额，在干法刻蚀工艺完成后刻蚀腔体及晶圆表面通常残留较多电荷。此外，如果刻蚀的是具有绝缘特性的膜层，会造成残留电荷难以释放或释放不充足。
当在干法刻蚀后进行湿法刻蚀，这些残留在晶圆局部表面的电荷在后续的湿法工艺中很容易吸附化学药液中的成分形成环形的球状缺陷，从而影响产品品质。
因此，如何提供一种晶圆处理方法以减少晶圆的缺陷是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆处理方法，解决在工艺中晶圆出现缺陷的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种晶圆处理方法，所述晶圆处理方法包括：将待处理晶圆设置在卡盘上，所述待处理晶圆完成干法刻蚀；在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在所述待处理晶圆的正面通过氩气；通过顶针将所述待处理晶圆顶起；进行湿法刻蚀工艺。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述顶针包括施力反馈装置和支撑端，所述施力反馈装置通过具有压力调节阀的压缩气体控制所述支撑端对于所述待处理晶圆顶起时的施力。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述支撑端包括三个支撑部，所述三个支撑部均匀分布将所述待处理晶圆顶起。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述施力反馈装置的施力为33Psi～70Psi。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述卡盘为静电吸附卡盘。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述晶圆处理方法还包括：在通入氦气以及氩气前，在静电卡盘上施加反向电压。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述氦气的流量为300sccm～1000sccm。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述氩气产生的压强为1torr～5torr。
可选的，在所述晶圆处理方法中，通入氦气以及通入氩气的时间为30S～50S。
可选的，在所述晶圆处理方法中，所述晶圆处理方法还包括：对所述待处理晶圆进行动态对准偏移检测，所述动态对准偏移小于4mm。
本发明提供的晶圆处理方法中，在待处理晶圆完成干法刻蚀后，在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在冷却晶圆的同时作为传递静电荷的载体清除待处理晶圆上的静电荷，在所述待处理晶圆的正面通入氩气带走晶圆表面的静电荷，然后通过顶针将所述待处理晶圆顶起，可改善动态对准偏移，防止动态对准偏移过大带来破片的风险，有效避免在湿法刻蚀中形成的球状缺陷，从而提高了产品良率。
附图说明
图1为本发明实施例的晶圆处理方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
本申请的核心思想在于解决从干法刻蚀到湿法刻蚀之间晶圆的处理，有效的解决在干法刻蚀后晶圆上的静电残留，防止残留在晶圆局部表面的电荷在湿法工艺中吸附化学药液中的成分形成环形的球状缺陷而造成的产品缺陷。
如图1所示，本发明提供的一种晶圆处理方法，所述晶圆处理方法包括：
步骤S10、将待处理晶圆设置在卡盘上，所述待处理晶圆完成干法刻蚀；
步骤S20、在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在所述待处理晶圆的正面通入氩气；
步骤S30、通过顶针将所述待处理晶圆顶起，进行湿法刻蚀工艺。
下面结合附图更为详细的介绍晶圆处理方法的各步骤。
首先，将待处理晶圆设置在卡盘上，卡盘是设置在反应腔室内的，所述待处理晶圆完成干法刻蚀，在干法刻蚀通常采用的大功率、高等离子密度等蚀刻工艺条件不可避免的在晶圆上残留较大电荷，这些电荷的存在很容易造成产品缺陷，尤其是在顶层氧化介质膜刻蚀过程中，具有绝缘特性的氧化介质膜层，造成残留电荷难以释放或释放不充足。
在本实施例中，所述卡盘为静电吸附卡盘(ESC，Electro Static Chuck)，静电吸附卡盘可对晶圆实现温度控制，以促进晶圆蚀刻的均匀性，静电卡盘可设置电极层，当对电极层施加直流电压时，就会在电极层和晶片上出现不同的电荷，从而在电极层和晶片之间产生库仑引力，将晶片吸附在静电卡盘表面。
为了更好的消除残留电荷，所述晶圆处理方法还包括：在通入氦气以及氩气前，在所述卡盘上施加反向电压，从而感应出反向电荷，中和大部分残留电荷，反向电压是相对于晶圆上残留的电荷极性，对于不同的工艺都能够较容易的确定待处理晶圆上残留的电荷极性为正电荷或负电荷，完成De-chuck过程。
在本实施例中，通过氦气以及通入氩气的时间为30S～50S，通过在上述时间范围内实现待处理晶圆上电荷的充分释放。当晶圆表面电荷量较多时，晶圆会紧紧吸附在卡盘上，此时从卡盘表面漏出的氦气(He)的漏率L(Leak Rate)较小，随着晶圆表面电荷的不断被中和，晶圆对卡盘的吸附力逐渐减弱，而从卡盘表面漏出的氦气的漏率则逐渐增大。当晶圆对卡盘的吸附力几乎为0时，此时氦气的漏率L即为临界值Lc，即可在上述时间段内表征了晶圆表面电荷充分释放完毕。
接着，在所述待处理晶圆的背面通入氦气，氦气除了可以冷却待处理晶圆作用外，氦气物理分子作为残留电荷的携带载体，使得晶圆背面的静电荷得到充分的释放，在所述待处理晶圆的正面通入氩气，可用于传递晶圆表面的静电荷，并都可通过气体泵的吸抽动力抽走。
可选的，所述氦气的流量为300sccm～1000sccm，氦气可通过设置在卡盘上的多干通孔吹拂晶圆的背面，这些通也通常依据晶圆的尺寸在圆形内均匀分布，例如呈环形以及等间距分布等，通过不同流量的大小适应不同晶圆尺寸的需要。
可选的，所述氩气产生的压强为1torr～5torr，也就是在工艺腔室内，氩气可通过设置喷嘴等吹拂晶圆的正面，使待处理晶圆处理一定气压的环境中。
然后，通过顶针将所述待处理晶圆顶起，进行湿法刻蚀工艺，采用顶针的方式其产生的动态对准(DA，Dynamic Alignment)偏移量较小，减少了由于偏移量较大时晶圆部件的损耗，防止动态对准偏移过大带来破片的风险，可降低卡盘的更换频率，延长了晶圆的寿命以及机台的正常运行时间(uptime)。在动态对准偏移量如果较大时会，晶圆与卡盘的圆心重合度低，卡盘的负载更大并且晶圆更容易出现均匀缺陷以及发生碰撞等。
在本实施例中，所述顶针包括施力反馈装置和支撑端，所述施力反馈装置通过具有压力调节阀的压缩气体控制所述支撑端对于所述待处理晶圆顶起时的施力，具体的硬件实施方法可通过压缩气体(Compressed Air)提供端施力推动支撑端，并通过一个压力调节阀来进行控制施力大小，支撑端可采用气缸或滑道等多种形式，顶针可采用具有柔性的支撑部来支撑晶圆，通过控制顶针顶起时的施力的大小来降低晶圆发生破片的风险。
可选的，所述支撑端包括三个支撑部，所述三个支撑部均匀分布将所述待处理晶圆顶起，均匀分布如呈等间距分布以及其它对称分布方式，三个支撑部产生具佳的支撑效果。
对于施力的大小，所述施力反馈装置的施力为33Psi～70Psi，当待处理晶圆仍残留有电荷时，晶圆与卡盘会存在静电的吸引力，施力的大小可根据工艺制程不同来调节，在支撑端可提供多处施力也就是多个支撑部从而顶起晶圆，当施力的大小小于晶圆的重力和吸引力之和的大小，晶圆不会被顶起，当施力过大时，可能产生破片风险，上述施力的大小范围为较佳的选择，在生产过程中，由于产品的尺寸及性质相对确定，根据产品需要得到，施力大小对应于待处理晶圆上由于残留电荷产生的吸引力。
可选的，所述晶圆处理方法还包括：对所述待处理晶圆进行动态对准偏移检测，所述动态对准偏移量小于4mm，动态对位偏移用于表征晶圆中心与卡盘中心的偏移量，当晶圆与卡盘中心重合时，具有最佳的效果，动态对准偏移量数值的大小根据动态对准偏移量与晶圆缺陷(Wafer Defect)的发生概率的相关性(correlation)来确定，优选的动态对准偏移量小于2mm，产品不会出现晶圆缺陷的问题，动态对准偏移检测一般会在晶圆传入腔体作业前和作业完成后传出腔体各检测一次，若侦测到偏移量超过预设值(如2mm)，机台会触发alarm，同时会进行一个动态偏移的补偿。
通常在刻蚀工艺完成后，腔体内和晶圆表面存在大量的自由电荷，这些电荷在没有良好的传导路径时很难有效的被释放从而被移除晶圆表面，一旦堆积在晶圆表面，这些残留电荷容易吸附大气环境中的颗粒及后续湿法工艺中的化学药液的部分成分，从而形成缺陷。在湿法刻蚀工艺中，晶圆在工艺槽中的卡盘上旋转，当反应液经过喷嘴出来洒向晶圆表面形成离心力会带走干法刻蚀过程中形成的副产物，若晶圆表面静电荷释放不充分，就会吸附酸液形成环形的球状缺陷。同时，通过实验表明，缺陷数量跟存放时间具有较强相关性，即放置时间越长，形成的缺陷数量越多。本发明通过晶圆在腔体阶段利用快速流动的物理分子帮助携带电荷，确保残留在晶圆表面的电荷充分被去除，从根源上解决缺陷的形成。同时利用顶针很好的控制晶圆安全的被顶起，其中具体的干法刻蚀和湿法刻蚀均不做特定要求，通过本发明的晶圆处理方法都可产生较佳的技术效果。
本发明提供的晶圆处理方法中，在待处理晶圆完成干法刻蚀后，在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在冷却晶圆的同时作为传递静电荷的载体清除待处理晶圆上的静电荷，在所述待处理晶圆的正面通入氩气带走晶圆表面的静电荷，然后通过顶针将所述待处理晶圆顶起，可改善动态对准偏移，防止动态对准偏移过大带来破片的风险，有效避免在湿法刻蚀中形成的球状缺陷，从而提高了产品良率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶圆处理方法，其特征在于，所述晶圆处理方法包括：
将待处理晶圆设置在卡盘上，所述待处理晶圆完成干法刻蚀；
在所述待处理晶圆的背面通入氦气，在所述待处理晶圆的正面通入氩气；
通过顶针将所述待处理晶圆顶起，进行湿法刻蚀工艺。
2.如权利要求1所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述顶针包括施力反馈装置和支撑端，所述施力反馈装置通过具有压力调节阀的压缩气体控制所述支撑端对于所述待处理晶圆顶起时的施力。
3.如权利要求2所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述支撑端包括三个支撑部，所述三个支撑部均匀分布将所述待处理晶圆顶起。
4.如权利要求2所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述施力反馈装置的施力为33Psi～70Psi。
5.如权利要求1所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述卡盘为静电吸附卡盘。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述晶圆处理方法还包括：在通入氦气以及氩气前，在所述卡盘上施加反向电压。
7.如权利要求1-5中任意一项所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述氦气的流量为300sccm～1000sccm。
8.如权利要求1-5中任意一项所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述氩气产生的压强为1torr～5torr。
9.如权利要求1-5中任意一项所述的晶圆处理方法，其特征在于，通入氦气以及通入氩气的时间为30S～50S。
10.如权利要求1-5中任意一项所述的晶圆处理方法，其特征在于，所述晶圆处理方法还包括：对所述待处理晶圆进行动态对准偏移检测，所述动态对准偏移量小于等于4mm。
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