專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體加工工藝控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體加工工藝，尤其涉及一種半導(dǎo)體加工工藝控制方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體加工工藝中，尤其在等離子體刻蝕工藝中，主要利用上電極產(chǎn)生等離子體， 然后利用下電極偏壓對(duì)等離子體中的正離子加速，控制其能量，使其到達(dá)下電極，并與要 加工的硅片表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生易揮發(fā)的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)刻蝕過(guò)程。在這樣的工藝歩驟中，等 離子體密度和等離子體能量都對(duì)刻蝕結(jié)果有較大的影響。
刻蝕結(jié)果主要包括刻蝕速率、刻蝕均勻性等指標(biāo)。在硅片腹層結(jié)果固定的條件下，刻 蝕速率決定了刻蝕的時(shí)間。主要會(huì)影響刻蝕后剩余膜層的厚度，從而影響到形成器件的功 能和應(yīng)用。因此如何更精確的控制刻蝕時(shí)間在刻蝕工藝中非常重要。例如，在多晶硅的刻 蝕過(guò)程中，加工的硅片上層，即需要刻蝕層為多晶硅，下層為氧化硅層，刻蝕過(guò)程需要將 上層的多晶硅全部刻蝕干凈，但需要保留下層的氧化硅，這就需要監(jiān)控多晶硅層剩余膜層 的厚度，及時(shí)停止刻蝕多晶硅的工藝過(guò)程。
現(xiàn)有技術(shù)一的技術(shù)方案
目前，較通用的工藝歩驟監(jiān)控方法就是利用等離子體的光學(xué)信息進(jìn)行監(jiān)控，刻蝕過(guò)程 中隨著刻蝕進(jìn)行到下層膜時(shí)，刻蝕產(chǎn)物由于接觸到了下一層物質(zhì)，而發(fā)生變化，從而等離 體發(fā)射的光譜信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生變化，通過(guò)判斷光譜信號(hào)強(qiáng)度的變化，確定刻蝕已經(jīng)到達(dá)下一 層，停止此刻蝕步驟。
上述現(xiàn)有技術(shù)一至少存在以下缺點(diǎn)-
這種方法必須在刻蝕達(dá)到下一層后，停止刻蝕過(guò)程，這樣由于已經(jīng)刻蝕到了下一層， 可能對(duì)下一層造成破壞，導(dǎo)致下一層的局部刻穿，造成使用此硅片制成的器件失效。 現(xiàn)有技術(shù)二的技術(shù)方案
為了避免上述的確定，目前也有使用另外的光學(xué)設(shè)備，用一束光垂直照射到硅片表 面，接收從娃片不同表面發(fā)射后千涉的光，利用千涉光產(chǎn)生信號(hào)的周期性，判斷刻蝕的膜 層厚度，從而在還沒(méi)有到達(dá)下一層時(shí)提前結(jié)束本層的刻蝕，轉(zhuǎn)換為刻蝕速度更慢，對(duì)下層 保護(hù)更強(qiáng)的刻蝕參數(shù)設(shè)置進(jìn)行剩余膜層的刻蝕。
上述現(xiàn)有技術(shù)二至少存在以下缺點(diǎn)
這種方法利用了光在硅片的不同表面反射再干涉的結(jié)果，會(huì)受到干擾，造成無(wú)法形成 可以判定的周期信號(hào)，導(dǎo)致對(duì)膜厚檢測(cè)的不準(zhǔn)確和復(fù)雜。
上述現(xiàn)有技術(shù)一和現(xiàn)有技術(shù)二都難以對(duì)半導(dǎo)體加工工藝進(jìn)行精確的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制精確的半導(dǎo)體加工工藝控制方法。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-
本發(fā)明的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，在半導(dǎo)體加工工藝中，根據(jù)加工速率與加工時(shí)間 的乘積得到加工的厚度，當(dāng)加工的厚度大于等于預(yù)定值時(shí)，停止該加工工藝。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，由 于在半導(dǎo)體加工工藝中，根據(jù)加工速率與加工時(shí)間的乘積得到加工的厚度，當(dāng)加工的厚度 大于等于預(yù)定值時(shí)，停止該加工工藝?？梢詫?duì)半導(dǎo)體加工工藝進(jìn)行精確的控制。
附圉說(shuō)明
圖l為本發(fā)明中半導(dǎo)體加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖2為本發(fā)明中射頻偏壓與刻蝕速率的關(guān)系曲線圖
圖3為本發(fā)明的半導(dǎo)體加工工藝控制方法的具體實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，其較佳的具體實(shí)施方式
是，在半導(dǎo)體加工工藝 中，根據(jù)加工速率與加工時(shí)間的乘積得到加工的厚度，當(dāng)加工的厚度大于等于預(yù)定值時(shí)， 停止該加工工藝。這里所述的加工工藝包括刻蝕工藝或沉積工藝，也可以是其它的工藝。
加工速率可以由以下方法得到-
對(duì)于不同的加工工藝，首先要確定該加工工藝中的工藝參數(shù)與加工速率的關(guān)系 然后，檢測(cè)該加工工藝過(guò)程中的工藝參數(shù)，并根據(jù)所述的工藝參數(shù)及其與加工速率的 關(guān)系確定加工速率。
其中，對(duì)于特定的加工工藝，工藝參數(shù)與加工速率的關(guān)系可以很容易的得到，比如可 以通過(guò)試驗(yàn)得到，也可以根據(jù)理論分析的方法得到，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的工藝參 數(shù)與加工速率的關(guān)系。
所述的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)射頻偏壓、等離子體的電壓、等離子體的電流、等離
子體的阻抗，也可以是其它的參數(shù)，可以是其中的一種參數(shù)，也可以是其中的多種參數(shù)。
在對(duì)加工過(guò)程中的工藝參數(shù)檢測(cè)時(shí)，可以對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程中的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢 測(cè)，并實(shí)時(shí)確定加工速率?？梢愿鶕?jù)工藝參數(shù)的變化實(shí)時(shí)的得出加工速率，進(jìn)而準(zhǔn)確的確 定加工的厚度，可以對(duì)半導(dǎo)體加工工藝進(jìn)行精確的控制。
具體實(shí)施例
以等離子體刻蝕為例，根據(jù)半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中的下電極的射頻偏壓與刻蝕速率的關(guān)系 對(duì)半導(dǎo)體刻蝕工藝進(jìn)行控制方法。描述本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過(guò)程及原理。具體如下-
如圖l所示，通過(guò)匹配器內(nèi)部的測(cè)量下電極射頻偏壓?jiǎn)卧獪y(cè)量得到的射頻偏壓作為控 制信號(hào)，對(duì)刻蝕掉或沉積的膜厚進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。下電極射頻偏壓是指在下電極輸入了射頻 功率后，由于等離子體內(nèi)部電子和正離子運(yùn)動(dòng)速率不同，境成輸入的射頻電壓在電壓為負(fù)
的方向產(chǎn)生偏置，即射頻電壓的正弦波形從原來(lái)的以x軸為對(duì)稱(chēng)軸，向y軸整體發(fā)生了偏
移，這個(gè)偏移的值即為射頻偏壓。射頻偏壓主要與兩個(gè)因素相關(guān)由上電極控制的等離子 體密度以及下電極射頻功率，這兩個(gè)因素主要決定了刻蝕速率，因此與這兩個(gè)因素相關(guān)的 射頻偏壓可以用來(lái)表征刻蝕速率。當(dāng)下電極輸入功率變化時(shí)，下電極的射頻偏壓就會(huì)相應(yīng) 發(fā)生變化，因此到達(dá)硅片表面的正離子能量會(huì)改變，正離子對(duì)硅片表面的轟擊加速了刻蝕 的過(guò)程，因此下電極的射頻偏壓對(duì)刻蝕速率起到?jīng)Q定的作用。
如圖2所示，下電極的射頻偏壓與刻蝕速率通常呈近似的正比關(guān)系。在進(jìn)行特定的刻 蝕工藝之前，首先確定該刻蝕工藝中射頻偏壓與刻蝕速率的關(guān)系，然后根據(jù)該關(guān)系通過(guò)對(duì) 射頻偏壓的檢測(cè)實(shí)時(shí)對(duì)刻蝕速率進(jìn)行監(jiān)控，計(jì)算刻蝕掉的膜層厚度，自動(dòng)在設(shè)定的厚度下 停止本步刻蝕工藝。
具體歩驟如圖3所示，首先通過(guò)工藝窗口實(shí)驗(yàn)得到射頻偏壓與刻蝕速率的關(guān)系，即改
變下電極的射頻功率，得到不同下電極射頻功率下每一次工藝的刻蝕速率，并記錄在此射
頻功率下的射頻偏壓值，即建立射頻偏壓和刻蝕速率的關(guān)系，通常為線性關(guān)系。例如圖2中 的關(guān)系函數(shù)為肌=-1.8V + 274.4,其中ER為刻蝕速率，V為射頻偏壓。由此關(guān)系曲線，對(duì) 應(yīng)不同工藝下測(cè)量得到的射頻偏壓，即可得到刻蝕速率。然后，計(jì)算刻蝕速率與刻蝕的時(shí) 間的乘積，得到刻蝕掉的膜層厚度，當(dāng)刻蝕掉膜層厚度與設(shè)定值相等或大于設(shè)定值時(shí)，結(jié) 束此刻蝕步驟，切換為刻蝕速率更低，可以對(duì)下層膜起到更好的保護(hù)作用的工藝歩驟，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)刻蝕速率、刻蝕膜厚的實(shí)時(shí)、在線監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)工藝終點(diǎn)檢測(cè)。
在測(cè)量射頻偏壓、計(jì)算刻蝕速率以及計(jì)算刻蝕膜厚的步驟中，如果在工藝過(guò)程中射頻 偏壓變化較大，可以使用實(shí)時(shí)采集的射頻偏壓，實(shí)時(shí)計(jì)算刻蝕速率以及刻蝕膜厚；如果工 藝過(guò)程射頻偏壓變化不大，則使用穩(wěn)定后，即開(kāi)始工藝后幾秒鐘的射頻偏壓計(jì)算刻蝕速 率，利用此恒定的刻蝕速率與刻蝕經(jīng)過(guò)時(shí)間的乘積，計(jì)算刻蝕腹厚，與設(shè)置的膜厚相比，
如果等于或大于設(shè)置的膜厚，則切換到下一步驟。
本發(fā)明使用下電極的射頻偏壓在線、實(shí)時(shí)計(jì)算刻蝕速率和刻蝕膜厚，在刻蝕工藝中不 需要刻蝕到達(dá)停止層，即可以停止在任何設(shè)定的膜層厚度的位置，用到達(dá)了設(shè)定刻蝕膜厚 的信號(hào)作為觸發(fā)切換到下一步，進(jìn)行刻蝕速率更慢的工藝步驟，對(duì)下一層實(shí)現(xiàn)更好的保 護(hù)。
本發(fā)明避免了使用光譜信號(hào)容易受到等離子體發(fā)射光譜干擾的確定，使用了與刻蝕速 率有關(guān)的等離子體自身的電學(xué)信號(hào)對(duì)等離子體的刻蝕速率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以更加準(zhǔn)確和 有效的計(jì)算刻蝕速率和刻蝕膜厚。
也可以使用等離子體的其他電學(xué)信號(hào)，例如輸入等離子體的電壓、電流、等離子體的 阻抗等作為刻蝕速率的標(biāo)志。即建立以上參數(shù)與刻蝕速率的關(guān)系，由上述參數(shù)的實(shí)時(shí)值， 計(jì)算刻蝕掉膜厚值，對(duì)此工藝步驟時(shí)間進(jìn)行控制。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體加工工藝控制方法，其特征在于，在半導(dǎo)體加工工藝中，根據(jù)加工速率與加工時(shí)間的乘積得到加工的厚度，當(dāng)加工的厚度大于等于預(yù)定值時(shí)，停止該加工工藝。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，其特征在于，所述的加工速率由 以下方法得到-首先，確定加工工藝中的工藝參數(shù)與加工速率的關(guān)系；然后，檢測(cè)加工工藝過(guò)程中的工藝參數(shù)，并根據(jù)所述的工藝參數(shù)及其與加工速率的關(guān) 系確定加工速率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，其特征在于，所述的工藝參數(shù)與 加工速率的關(guān)系通過(guò)試驗(yàn)得到。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，其特征在于，所述的工藝參數(shù)包 括以下至少一個(gè)參數(shù)射頻偏壓、等離子體的電壓、等離子體的電流、等離子體的阻抗。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，其特征在于，所述檢測(cè)加工過(guò)程 中的工藝參數(shù)時(shí)，對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程中的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，并實(shí)時(shí)確定加工速率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體加工工藝控制方法，其特征在于，所述的加工工藝包 括刻蝕工藝或沉積工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體加工工藝控制方法，在半導(dǎo)體刻蝕、沉積等加工工藝中，首先，確定加工工藝中的射頻偏壓或其它的工藝參數(shù)與加工速率的關(guān)系；然后，檢測(cè)加工工藝過(guò)程中的工藝參數(shù)，并根據(jù)所述的工藝參數(shù)及其與加工速率的關(guān)系確定加工速率；再根據(jù)加工速率與加工時(shí)間的乘積得到加工的厚度，當(dāng)加工的厚度大于等于預(yù)定值時(shí)，停止該加工工藝?？梢愿鶕?jù)工藝參數(shù)的變化實(shí)時(shí)的得出加工速率，進(jìn)而準(zhǔn)確的確定加工的厚度，對(duì)半導(dǎo)體加工工藝進(jìn)行精確的控制。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101388323SQ200710121570
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者卓 陳 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司