[发明专利]消除干法刻蚀中溴化氢浓缩残留方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体制程的干法刻蚀领域，尤其涉及一种在干法刻蚀中 消除溴化氢浓缩残留的方法。

【背景技术】

在半导体制程中，干法刻蚀会用到溴化氢HBr气体，因为Br离子较重， 可以产生很强的离子轰击效应，刻蚀速度快，对硅化物具有很高的选择性， 而且HBr气体在帮助刻蚀时，容易在侧面形成聚合体，保护侧壁，可以刻蚀 出很平整的侧壁。所以在干法刻蚀中常常作为刻蚀气体使用。

然而在干法刻蚀中使用溴化氢HBr气体，残留HBr分子容易浓缩聚集， 与环境中的水分子结合成HBr·H₂0(s)混合物，而残留在芯片表面以及刻蚀 设备腔室内，这一个过程如图1所示。

虽然在干法刻蚀中HBr气体通气量经过严格计算，刻蚀结束不会有多少 残留下来，但溴化氢HBr刻蚀硅片时，反应生成Si-Br化合物，而环境中的 气态水分子液化至已刻蚀的晶圆表面(图中R1过程)，H₂O会与Si-Br发生 交换反应(图中R2过程)，生成Si-OH以及HBr。而刻蚀机台在运转过程中， 机械臂的静电吸盘反复充、放电作抓取、释放晶圆的运动，需要通入O₂破 坏晶圆与吸盘之间的真空并释放电荷(Dechuck制程)，上述R2反应过程重新 生成的HBr会随灌入的O₂气化扩散，经由设备管道可能污染待刻蚀晶圆(图 中R3、R5过程)，而在待刻蚀晶圆表面与水分子结合形成HBr·H₂O(s)。

当HBr·H₂O(s)残留在待刻蚀晶圆上将会腐蚀晶圆造成空洞结构，导致 晶圆报废，甚至在低压真空环境下通过运送晶圆的真空传输机(Vacuum  Transfer Module)扩散至其他地方，造成二次污染，需要频繁清洗，消耗 成本与人力。所以如何在干法刻蚀中避免溴化氢浓缩残留即HBr·H₂O(s)混 合物产生是急迫需要解决的问题。

【发明内容】

本发明解决的技术问题是，提供一种溴化氢浓缩残留的消除方法，避免 干法刻蚀中残留溴化氢混合物对晶圆及设备造成的污染。

为解决以上技术问题，本发明提供消除干法刻蚀中溴化氢浓缩残留方 法，用于消除干法刻蚀制程中残留浓缩的溴化氢对晶圆及设备的污染，其特 征在于在干法刻蚀制程结束时将氟基气体通入刻蚀反应腔室。

作为优选方案，氟基气体为氟化硫SF₆或氟化氮NF₃气体。

作为优选方案，本发明所述氟基气体是刻蚀制程结束时，在静电吸盘的 释放电荷dechuck流程中，混合氧气充入刻蚀反应腔室。

所述氧气与氟基气体的流量比为30∶1～20∶1。

所述静电吸盘其释放电荷的dechuck流程如下：

(1)氧气与氟基气体总流量400～500sccm通入刻蚀反应腔，反应腔压 力15～30mtorr，工作温度40～70摄氏度，反应时间8～30s。

(2)氧气与氟基气体总流量400～500sccm通入刻蚀反应腔，反应腔压 力15～30mtorr，工作温度40～70摄氏度，用于静电吸盘上离子加速偏置的 TCP射频功率保持600～1000w，反应时间5～3Os。

本发明的技术效果是，通过改进静电吸盘的电荷释放流程，向刻蚀反应 腔室中通入氟基气体，电离生成的氟离子阻止已刻蚀晶圆上溴化氢化合物的 生成。从而避免消除溴化氢的浓缩残留，其对现有的刻蚀流程改进方便，且 效果显著。

【附图说明】

图1为现有干法刻蚀制程中溴化氢浓缩残留的机制示意图。

【具体实施方式】

下面结合说明书附图以及一个具体实施例对本发明做进一步介绍。

从背景技术中结合附图1，可知溴化氢浓缩残留主要是因为刻蚀后，晶 圆片上Si-Br化合物与H₂O分子发生图1中R2的反应，生成溴化氢HBr导致， 所以本发明的思路是阻止R2反应过程的发生，

因此本发明所述方法，将氟基气体送入刻蚀反应腔室，并与氧气混合， 这样氟基气体离子化后，会发生如下的反应：

Si-Br+O₂/F·---→Si-O-Br+Si-F-Br