[发明专利]一种解决HDP PSG制程厚度均一性持续跳高的方法

说明书

本发明公开了一种解决HDP PSG制程厚度均一性持续跳高的方法，通过优化腔体清洁中隔离片与电子吸附装置表面的相对位置，在整个腔体清洁过程中使隔离片覆盖在电子吸附装置表面，防止了副产物在电子吸附装置边缘表面微孔吸附过程的发生，同时，还可配合氧气等离子对电子吸附装置表面进行更彻底的处理，可有效抑制整个电子吸附装置保养周期内晶圆厚度均一性不断变差的趋势，使得厚度均一性得到大幅改善，从而提高了产品的良率与稳定性、可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，更具体地，涉及一种可有效解决HDPPSG制程厚度均一性持续跳高的方法。

背景技术

在半导体集成电路制造工艺中，PSG(磷硅玻璃)薄膜由于具有介电系数低，能够捕获钠、钾等离子，以及吸附水汽的特性，作为阻挡层很好的保护了后续制程对有源区的影响(特别是金属离子扩散到有源区导致器件短路而失效的影响)。同时，PSG薄膜膜质较松软，有利于CMP(化学机械研磨)平坦化，作为PMD(金属前介质层)已被广泛使用。

然而，在使用例如LAM(泛林公司)的SPEED Max型号机台进行HDP(高密度等离子体)PSG淀积工艺时，其薄膜的厚度均一性发生了随ESC(电子吸附装置)使用时间的延长而不断变差的现象，且CMP平坦化也随之受到影响。

在例如上述机台的使用过程中，为了使其腔体(Chamber)达到长膜所需的最优环境，清洁(Clean)过程是必不可少的环节。清洁用于清除沉积在腔体内的薄膜。在对上述机台的腔体进行清洁时，通常会采用将PEC(AlN材质硅片)放在ESC表面的方式，用于保护ESC免受等离子体(Plasma)的轰击。

HDP PSG制程清洁一般包括两种方式，一种是直接在腔体内使用HF(高频发生器)解离NF₃产生F离子等离子体进行清洁(称之为Bright clean)，其清洁作用强，用以去除腔体内的大块薄膜；为了减少HF对ESC表面的损伤，延长ESC的使用寿命，会将PEC覆盖在ESC表面予以保护。另一种是使用RPS(远程等离子体系统)将解离好的F离子等离子体导入到腔体内进行清洁(称之为Dark clean)，其清洁作用较弱，用以去除腔体内Bright clean时等 离子体难以到达的边角位置的薄膜；由于没有了HF的使用，因而是将PEC与ESC分开设置，使PEC与ESC表面之间具有一定的距离。

ESC用于吸附晶圆(Wafer)，并对晶圆实现控温控制。晶圆在实际长膜时，使用ESC吸紧晶圆。ESC的表面具有密布的微孔，即通过使ESC的表面具有一定的粗糙度，使得晶圆与ESC之间存在一定的缝隙，以形成气体流道，可以通过控制在晶圆与ESC之间流入He(氦气)的量，来达到对晶圆控温的目的。

其中，在进行Dark clean时，一些副产物会从晶圆与ESC之间的距离进入，并聚集在ESC的边缘被ESC表面的微孔所吸附，从而将ESC表面该区域的微孔填平而变得光滑，使得晶圆在该部位与ESC表面的吸力变紧。由于ESC中设有冷却装置，上述晶圆与ESC表面的吸力状态，会使得晶圆边缘的温度低于晶圆中心的温度，造成晶圆中心与边缘的温度均匀性变差，这会导致晶圆长膜速率的不同，从而使得晶圆薄膜厚度的均一性变差。

由于存在上述问题，在ESC保养期内，ESC边缘表面将变得越来越光滑，吸力越来越紧，造成该部位He的降温作用也逐渐变小，导致ESC保养末期，厚度均一性越来越差，即发生厚度均一性持续跳高的现象。此现象在连续跑货时恶化趋势尤其明显。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种解决HDP PSG制程厚度均一性持续跳高的方法，以改善晶圆整体的温度均一性，从而有效抑制厚度均一性长期恶化的趋势。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种解决HDP PSG制程厚度均一性持续跳高的方法，包括：