[发明专利]一种暖机方法及刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体加工设备领域，涉及一种用于刻蚀工艺的暖机方法及刻蚀方法。

背景技术

在感应耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma，以下简称ICP）刻蚀工艺中，暖机（Season）步骤是一项重要的工艺步骤，其目的是为了保持刻蚀腔室的稳定性和工艺的均匀性。对于从未使用的全新腔室（Chamber）、周期性维护（PM）后的腔室、空闲（Idle）时间过长的腔室，均要进行暖机工艺处理，以提高机台的稳定性和片间的均匀性。

对于LED-ICP刻蚀工艺，暖机工艺处理尤为重要。实验表明，未经暖机工艺处理的腔室与经过暖机工艺处理的腔室相比，选择比偏低50%，刻蚀速率偏低30%左右。这是由于在腔室表面，尤其是设置在腔室内部的内衬表面，在微观尺度下并不平滑，这使得等离子体与内衬表面发生非弹性碰撞的比例升高，从而导致等离子体的能量损失，降低了等离子体的密度，进而降低了刻蚀速率。与之相反，经过暖机工艺处理后的内衬表面不平滑现象被聚合物（Polymer）弱化，使得等离子体与内衬表面发生弹性碰撞的比例升高，从而提高了等离子体密度，提高了刻蚀速率。此外，根据勒沙特列原理，在腔室中的聚合物会使刻蚀与该聚合物成分相近的光刻胶的速率降低，从而可以提高刻蚀的选择比。因此，为了使LED-ICP刻蚀工艺达到较佳状态，在实施LED-ICP刻蚀工艺之前，需要在腔室内壁形成一定量的聚合物。

目前较常用的暖机工艺是采用光刻胶陪片（PR Dummy），即经过涂胶、烘烤但未经过光刻的基片（Wafer）来模拟整盘工艺。在模拟整盘工艺的过程中，位于光刻胶陪片表面的光刻胶被刻蚀下来并在腔室内沉积，从而在腔室内壁形成聚合物，直至达到刻蚀所需的正常状态。暖机工艺的具体参数如下：腔室内的压力为10mT（毫托），激发等离子体的射频功率（SRF）为1800W（瓦），产生射频偏压的射频功率（BRF）为300W、通入反应腔室内的反应气体BCl₃的流量为150sccm（标况毫升每分钟），腔室内的温度设为0℃，工艺时间为45min（分钟）。

利用现有暖机工艺暖机时，全新腔室需要3～4小时才能达到正常状态；周期性维护后的腔室需要1～2小时才能恢复正常状态。因此，目前暖机工艺的效率较低，这不仅降低了等离子体加工设备的使用效率，而且实施暖机工艺时消耗的工艺气体、光刻胶陪片以及电能较多，增加了生产成本。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种暖机方法，其可以提高暖机工艺的效率，降低生产成本，提高加工设备的使用效率。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种暖机方法，用于在暖机工艺时在腔室内壁形成聚合物以使腔室内达到工艺所需的工作状态，包括以下步骤，

将含有碳和氢的气体通入所述腔室内，

将上述含有碳和氢的气体激发成等离子体，

借助所述含有碳和氢的等离子体在所述腔室内壁沉积一聚合物层。

其中，所述含有碳和氢的气体包括CH₄或CHF₃。

其中，通入所述腔室内的CH₄的流量为5～20sccm。

其中，通入所述腔室内的CH₄的流量为10～15sccm。

其中，通入所述腔室内的CHF₃的流量为10～30sccm。

其中，通入所述腔室内的CHF₃的流量为15～25sccm。

其中，还包括向所述腔室内通入BCl₃气体。

其中，所述BCl₃的流量为60～150sccm。

其中，在所述腔室内没有衬底时进行暖机工艺。

其中，所述腔室内的气体压力为3-20mT。

其中，激发等离子体的射频功率为1400～2400W，产生偏压的射频功率为150～400W。

其中，所述腔室内的温度为-10～20℃。

本发明还提供一种刻蚀方法，包括暖机步骤和刻蚀衬底的步骤，所述暖机步骤采用本发明提供的所述的暖机方法。

其中，采用感应耦合等离子体实施所述暖机步骤和所述刻蚀衬底的步骤。

其中，所述刻蚀衬底为蓝宝石衬底。

本发明具有以下有益效果：