[发明专利]晶片刻蚀机的操作方法

说明书

1.技术领域

本发明提供一种用于晶片刻蚀机的操作方法，尤其指一种在该晶片刻蚀机的预热阶段施加一较大功率以缩短该晶片刻蚀机的预热时间的操作方法。

2.背景技术

用于晶片刻蚀机的技术大致来说可以分为干法刻蚀(dry etching)与湿法刻蚀(wet etching)两种。相对于湿法刻蚀类的晶片刻蚀机，干法刻蚀有较好的工艺控制，可以高精度地转移光致抗蚀剂构图的图案，因此较适合应用于大规模集成电路(very large scale integrated circuit，VLSI)乃至超大规模集成电路(ultra large scale integrated circuit，ULSI)的制造。

所谓干法刻蚀的方法是利用射频电源(radio frequency，RF)制造等离子体(plasma)造成灼热放电(glow discharge)，产生反应物质以选择性地去除晶片上的材料。

半导体工艺设备一般使用等离子体的原因，是等离子体可以提供独特且易于控制的能量形式，符合目前半导体工艺趋于小尺寸的特征。且由于等离子体所能提供的能量范围很广，大部分能量提供的形式，是气体分子经碰撞，转变成离子或自由基的同时，经由电场的加速而能增加可使用的能量，另外经由前述电场方向的精密控制，受到加速的离子的撞击半导体晶片的方向与能量同样可以被轻易地控制。等离子体可以由不同的能量形态互相作用而产生，但是在半导体工艺中，等离子体的生成主要是经由外加电场或是磁场的能量提供，使得电子的动能足以克服其离子化所需的能量。

参照图1，图1为现有采用干法刻蚀方式的变压器耦合等离子体(transformer coupled plasma，TCP)晶片刻蚀机10的示意图。晶片刻蚀机10包括一内底12、一侧墙14、一上顶16、一内底12与侧墙14还有上顶16围绕形成的真空室17、一环绕在上顶16上的感应线圈18、一设于感应线圈18与上顶16之间的介电板19以及一晶片托架22用来在刻蚀工艺中托撑晶片(未示出)。刻蚀机10另外包含有一射频电源24送入感应线圈18，使得在适当气体导入真空室17之后，因为这些气体被电离或解离，以产生等离子体供刻蚀晶片使用，以及一偏压电源26电连接在晶片托架22上。

射频电源24作用于感应线圈18，因为电磁感应所产生的电磁场，使得真空室17在加入适当气体之后，因为气体分子被加速，进而激发气体分子中的电子，产生高密度的等离子体，而偏压电源26只要稍加偏压就能使所产生出来的等离子体，对晶片进行刻蚀操作。

晶片刻蚀机10在开机后，首先利用射频电源24在一固定时间内，对晶片刻蚀机10施加一固定功率，以对该晶片刻蚀机10进行预热操作，之后才能同样经由转换射频电源24提供的功率大小，以进行对晶片刻蚀的操作。在现有技术中，刻蚀机10在预热时间内所被施加的功率，与晶片在进行刻蚀操作所被施加的功率相同，因此刻蚀机10需要一段很漫长的预热时间。

在预热阶段所提供的功率大小，会影响到刻蚀机10完成初始化的时间，因为预热时间不够，就径自进行晶片的刻蚀操作，很可能造成先完成刻蚀操作的晶片，与稍后才完成刻蚀操作的晶片，在电特性上有所不同，也就是产生所谓的特性偏离(drift)的现象。现行晶片制造工厂在遇到这类情况之后，大部分会将有特性偏离现象的晶片予以舍弃，如此一来将会影响到晶片厂的生产能力。

参照图1、图2与图3，图2为现有晶片刻蚀机10在开机后刻蚀速率随时间的关系图，图3为现有技术的操作方法30在各个操作阶段，所施加给晶片刻蚀机10的功率与时间的示意图。

如图3所示，在刻蚀机10开机后，刻蚀机10会先进行一段为时大约840秒且功率为800瓦的预热方法32，之后才重复进行功率同样为800瓦但仅为时60秒的清洗方法36及为时210秒且功率为600～700瓦的刻蚀方法34。如图2中两横向虚线所示，当刻蚀机10进入时间24之后，刻蚀机10所刻蚀的晶片，才能落在晶片刻蚀所要求的范围内，也就是在时间点24之后所进行刻蚀的晶片才不至于有过多特性偏离的情况。对半导体工艺来说，等待840秒的开机时间太过冗长，如此会浪费半导体工艺的时间成本。

3.发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种晶片刻蚀机的操作方法。经由增加刻蚀机在预热阶段的操作功率，可以使晶片刻蚀机的预热时间缩短，使其能在较短时间内准备完毕，以进入晶片刻蚀阶段。由于预热时间缩短的缘故，使得能更有效地利用晶片刻蚀机，如此一来晶片厂的生产效能便能大大地提高。