CPU干刻清洗工艺在金属刻蚀去胶腔上的评价及应用

・研究开发・・・・・・　电脑知识与技术　ＣＰ　Ｕ干刻清洗工艺在金属刻蚀　去胶腔上的评价及应用　

王倩　（１．上海交通大学微电子学院，上海２０００３０；２　上海华虹ＮＥｅ电子有限公司，上海２０１２０６）　

摘要：本文以ＣＰＵ金属刻蚀去胶腔为背景，简述干刻清洗工艺开发和评价过程。针对实际应用中的问题，展开讨论。通过实际案例分　析，展示了ｃＰＵ干刻清洗工艺的应用价值。　关键词：ｃＰｕ干刻清洗；金属刻蚀；干刻；去胶腔；去胶速率　中图分类号：ＴＰ３３４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—３０４４（２００６）２９—０１４２一Ｏ３　Ｔｈｅ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＰＵ　Ｄｒｙ　Ｃｌｅａｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｎ　Ａｓｈ　Ｃｈａｍｂｅｒ　ｏｆ　ＭｅｔａＩ　Ｅｔｃｈ　ｗＡＮＧ　Ｏｉａｎ　（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏ　Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００３０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｈｕａｈｏｎｇ　ＮＥｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１２０６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｓｈ　ｃｈａｍｂｅｒ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｅｔｃｈ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｌｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｄｒｙ　ｃｌｅａｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｉｓｓｕｅ　ａｍｏｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａｃｔｕａｌ　ｃａｓｅ，ｔｈｅ　ｗｏｒｔｈ　ｏｆ　ｄｒｙ　ｃｌｅａｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃＰＵ　Ｄｒｙ　Ｃｌｅａｎ；Ｍｅｔａｌ　Ｅｔｃｈ；Ｄｒｙ　Ｅｔｃｈ；Ａｓｈ　Ｃｈａｍｂｅｒ；Ａｓｈ　Ｒａｔｅ　

１引言　在ＦＯＵＮＤＲＹ代加工生产的今天．铝铜配线技术仍然被广泛　应用。由于设计、集成技术的发展和完善，使铝铜上部配线层在不　断增加。因此金属刻蚀在整个制程中非常重要。由于金属刻蚀，为　防止ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ而形成的独特的自带去胶腔构造．使金属刻蚀在机　台的管理上相对繁琐。在ＣＰＵ金属刻蚀或去胶腔中，任何一种腔　体因故障或清洗维护停滞，将直接影响整个机台的工作状态。虽　然在设备的设计上，金属双腔和去胶双腔的设计，确保了单腔体　因维护等停滞时，整个机台仍能工作。（如，一金属腔＋两去胶腔；　或一金属腔＋一去胶腔等）但在ＯＮＬＩＮＥ状态下，进行任何一单腔　的维护作业，既增加了作业本身的的风险性，而且整个机台的产　ｍ率将受到影响。所以，如何在保证各类工艺参数不受影响的基　础上，确保整个金属刻蚀机台的高效运转，避免生产瓶颈的出现，　将是一个值得研究并具有实际意义的课题。　本文主要针对去胶腔的清洗方法来展开讨论．是因为在同类　机种的实际量产中，存在这样一个普遍问题：由于产量的增加．去　胶腔的去胶速率急速下降，唯有通过开腔清洗，将反应生成物从　腔壁上去除才能解决。致使去胶腔的清洗变得越来越频繁。频繁　的开腔清洗，占用了大量的维护时间，使部件的损耗及故障率增　多，机台停滞时间增加，严重影响了正常量产。由于这一问题的普　遍Ｉ生，对于如何改善去胶速率，我们做了大量的评价和实验．并寻　找到一种新的工艺方法。即，通过刻蚀工艺处理，以延缓去胶速率　的下降。其实质是用干刻工艺条件，进行腔体自身的清洗，解决实　际量产问题。　通过研究，证实了用刻蚀的方法同样可以达到物理清洗的效　果。为腔体清洗，提供了一种新的工艺方法，展示了刻蚀在其他领　域中的应用价值。　２问题描述与评价方法简述　２．１初期评价　初期评价，亦可称为基础评价。　首先．从实际生产问题人手：在多条生产线的同种金属刻蚀机　台中，由于产量上升，去胶腔的日常管理常陷入困境。其原因为：去　胶速率骤降，只能通过开腔清洗，去除腔体上的反应生成物后．方　可恢复速率。由于必须开腔清洗，去胶腔的清洗维护频繁，从部品　损耗，机台停滞，故障率增高等多方面．严重影响了正常量产　所　以，快速有效的恢复去胶腔的速率，或快速高效的完成去胶腔的　清洗，成为本次研究的主要目的。利用刻蚀方法，替代通常的开腔　

清洗，成为了我们的研究方向。　评价方法及过程简述。初期评价，主要分为三大阶段。　ｆ１１原因分析　腔体反应生成物成分分析。如图１：产品类别分析。如图２。去　胶腔等例子强度检测。可核实反应生成物对等离子强度的影响。　图为，在某种金属机台上的分析结果。　

图１成分分析结果　拓　鄹　

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＾尺下豫量　图２含ＴＩ产品与ＡＫ下降量关系图　以如图所示的案例．我们可推测：在去胶过程中，反应生成物　中的某一元素．尤其消耗去胶等离子体．从而消弱了等离子体本　身的去胶能力．导致速率下降。　ｆ２１确立工艺条件　作为刻蚀工艺的研究，可以根据上述原因分析结果，寻找合　适的工艺条件。以上述案例，可针对发现的该种元素，寻找到去除　

收稿日期：２００６－０７－２１　作者简介：王倩（１９７５一），女（汉族），上海人，上海华虹ＮＥｅ电子有限公司制品工程师，现于上海交通大学攻读硕士学位。　

１　４２　电脑知识与技术　

维普资讯 http://www.cqvip.com 电脑知识与技术　研究开发　它的合适的ＣＦ４『【二艺反应气体。同时，选择合适的处理用假片，以　最终去除腔体内的反应生成物。通过实际的实验，我们发现在硅　光片上．往往能达到较好的工艺清洗效果。　

图３　不同条件下ＡＲ恢复量比较图　ｆ３）初期量产评价　工艺条件确立之后，进行实际应用阶段的初期评价。目的在　于验证该¨『　艺方法的实际应用效果。　评价方法：选择实际量产中，去胶速率下降并超出规格的腔　体．运行的干刻清洗Ｔ艺．监测其后的去胶速率及颗粒参数并针　对不同产品．验证去胶能力。　初期评价结果：速率明显回升．速率的恢复与开腔清洗效果　同等；颗粒参数正常；不同产品去胶后．未发现任何残留等不良。　

图４　ＤＲＹ　ＣＬＥＡＮ使用后．量产品去胶效果确认结果　如上，阐述了干刻清洗丁艺的基础评价方法及过程。本次评　价，仅以一种金属刻蚀机台为案例，进行了相关研究和分析。考虑　到各个ＦＡＢ在产量和产品种类上的不同，本文仅在评价方法上提　供参考。相信，具体Ｔ艺条件的应用，还需因地制宜，全面评价。　２．２中期评价　中期评价，是对新工艺条件在实际量产中是否能稳定有效重　复使用的一种标准评价方法。　针对干刻清洗工艺特点．值得注意的是：考虑到干刻工艺对　腔体的刻蚀作用，在中期评价中，干刻清洗的使用频率和使用后　的速率及腔体情况，必须纳入评价项目。　我们同样，通过如下几个阶段，对工艺条件的使用效果，进行　了跟踪检测和条件优化。　ｆｌ１干刻清洗丁艺效果跟踪检测　延续初期评价，在去胶速率下降到管理规格时采用了一次干　刻清洗。实际效果良好，去胶速率可恢复到开腔清洗后的效果。而　且，一次干刻清洗之后，去胶速率的下降幅度比以往有明显改善，　估计与干刻清洗较彻底较干净并且之后反应生成物的积淀较均　匀有关。因此，仅一次干刻清洗之后，到第２次速率下降至规格下　限，其问可处理硅片达千枚以上，比以往大约几百枚就要开腔清　洗的频率相比，有效延长了腔体的正常运行时间。　但如图示，当第２次速率跌至下限进行干刻清洗后，速率却　很难恢复，并且持续下降。如此看来，干刻清洗仅能一次达到开腔　清洗的效果，延缓去胶速率下降．却不能被多次反复使用．从整体　上虽能延缓开腔清洗的频率，但与预期应用目标相去甚远。　ｆ２）条件优化评价１　ｆ腔体状况确认１　

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Ｄｒｙ　ｃｌｅａｎ　Ｄｒｙ　ｄｅａ“　图５初期干刻清洗工艺效果检测　针对如上问题点．开腔确认发现：腔体上的反应生成物较致　密，即使用通常清洗的方　也比以往难去除。经分析认为，是由于第一次干刻清洗效果　较明显，使其后的处理枚数成倍增加，生成物在腔体上积淀较厚，　导致在运行第２次干刻清洗工艺条件时，等离子体使腔体表面生　成物硬化所致。被硬化的生成物无法有效去除，去胶速率无法恢　复反而下降。　因此．为避免沉积物过厚导致干刻清洗过程中的硬化，定期　进行干刻清洗势在必行。　（３）条件优化评价２（于刻清洗工艺的使用频率评价）　依据初期评价的结果，进行了１０００枚一次的干刻清洗　结果　表明，每次干刻清洗去胶速率均可恢复到开腔清洗的水准，并且　每次干刻清洗间隔期间速率的下降均比较缓慢．由此可知．干刻　清洗可被反复使用，甚至完全替代开腔清洗。同时，日常颗粒参数　未见异常，在各类产品上去胶效果稳定良好，未见残留。　

图６定期干刻清洗工艺效果检测　与以往几百枚处理后需开腔清洗的状况相比，由于使用定期　干刻清洗．去胶速率在腔体处理上千枚产品后仍能保持稳定，没　有出现任何速率骤降等不良倾向。同时，由于实施了定期的干刻　清洗，在设备定期维护时．去胶腔在开腔进行人工清洗时，并没有　因为腔体处理枚数较多，沉积物较厚而难于清扫，相反各个去胶　腔的清洗效果均表现良好，甚至南于方便清洗，降低了人：［清洗　的差别。另外，从干刻工艺目前的长期应用来看．该工艺对部品的　损耗老化均未产生不良影响。开腔清洗的频率被大幅降低，整个　机台的利用率大幅改善，故障率下降，部品损耗减少．可见干刻清　洗方法的实效性和良好的应用前景。　３结束语　综上所述．ＣＰＵ干刻工艺技术不仅可广泛应用于网形刻蚀，　也可应用于对自身工艺腔体的清洗。本文仅以案例描述的形式，　简单介绍了干刻清洗工艺．在金属刻蚀去胶腔上的评价方法及应　用效果。目的仅在于为干刻蚀工艺在不同领域中的应用提供・　参考。　就目前而言，在实际的生产中，由于生产需要，针对刻蚀腔的　干刻清洗工艺也已被广泛采用。如，某些生产线中，在多晶硅刻蚀　或ＳＴＩ刻蚀方面，就采用了干刻清洗的方法来稳定颗粒及调整腔　体的工艺氛围。当然由于实际的刻蚀环境、和工艺条件不同，所采　用的评价方法和技术要求会略有不同。凼此说．干刻清洗工艺的　应用，应从实际需要出发，严格遵守Ｔ艺的参数的规格．进行全面　的Ｔ艺评价。例如，通过干刻清洗，清洁了腔体，却影响了其后反　

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