CN100405556C - 一种在晶片刻蚀工艺中控制关键尺寸偏差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在晶片刻蚀工艺中控制关键尺寸偏差的方法，本发明建立一个包含晶片CD(critical demension，关键尺寸)偏差均匀性与静电卡盘内外圈温度的对应关系的数据表，该方法整合在线测量CD偏差的工具，将其应用在控制静电卡盘的内外圈温度中，并实时反馈CD偏差，实时测量刻蚀前后的CD偏差均匀性，通过对比该数据表的对应的静电卡盘内外圈温度，对下静电卡盘内外圈温度进行调节，使其CD偏差的均匀性更好。

Description

一种在晶片刻蚀工艺中控制关键尺寸偏差的方法
技术领域
本发明涉及半导体刻蚀工艺领域，具体涉及在晶片刻蚀工艺中控制关键尺寸偏差的方法。
背景技术
在硅片刻蚀过程中，对CD(critical demension，关键尺寸)偏差均匀性的控制非常重要，CD偏差就是在工艺前后硅片上线条宽度的变化量。这个宽度反映了侧向刻蚀的多少，CD偏差在整个硅片上的分布均匀性直接影响到了硅片制作器件的性能，因此得到好的CD偏差的均匀性非常重要，CD偏差的均匀性与静电卡盘的温度有很密切的关系，对温度的变化很敏感。目前主要利用离线的CD SEM的测量结果得到CD偏差的均匀性，在进行刻蚀之前和刻蚀后进行CD的测量，用它们相减的结果得到CD偏差。另外一种测量CD偏差的方法就是利用集成在设备上的CD测量工具，即OCD(optical criticaldemension，光学关键尺寸测量仪)，但目前的应用都是得到整个硅片表面测量CD偏差的平均值，由这个平均的效果去指导下一步硅片的刻蚀工艺过程，以及工艺时间的调整。
其缺点在于，利用OCD测量CD偏差都是取整片硅片的平均值，进行片间的调节，没有进行片内调节；在OCD反馈控制进行的调节中只有粗略的进行时间调整，没有对工艺参数调整；进行片内调节的CD测量技术往往是离线测量，占用了大量时间。
目前还存在一种静电卡盘双区温控的方式，即分为内外圈进行温度的控制，但对于温度的调整是基于硅片上温度的测量以及离线的CD偏差的测量结果进行的，没有用于在线综合CD偏差的测量结果进行调节。
其缺点在于，调整的实时性较差，没有起到实时控温的作用，也没有和在线测量工具整合在一起，集成性差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种高效、快捷的控制关键尺寸(CD)偏差的方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明有以下步骤：
步骤S1：通过进行在静电卡盘内外圈温度不同的情况下的实验，测量其关键尺寸偏差的均匀性，得到对应的静电卡盘内外圈温度与关键尺寸偏差均匀性之间的关系曲线，并进行曲线拟合，将这些对应数据保存到数据表中；
步骤S2：所述数据表包含晶片关键尺寸偏差均匀性与静电卡盘内外圈温度的对应关系，该对应关系是指数值不理想的晶片关键尺寸偏差均匀性与可使之变为理想状态的静电卡盘的内外圈温度的数据对应关系；
步骤S3：实际工艺过程中，首先，测得一片晶片的关键尺寸偏差均匀性，将得到的硅片关键尺寸偏差值送到工控机，所述工控机分析其关键尺寸偏差均匀性数值，将得到硅片关键尺寸偏差均匀性数值与内外圈温度与关键尺寸偏差均匀性之间的关系曲线进行拟合，进行一一对应，若该关键尺寸偏差均匀性的数值不理想，则调整当前的静电卡盘内外圈温度至所述数据表中对应的静电卡盘内外圈温度值。
其中，还包括，工艺人员根据工艺要求的需要间歇性的检测当前晶片的关键尺寸偏差均匀性，且每当该关键尺寸偏差均匀性的数值不理想时，都调整当前的静电卡盘内外圈温度至所述数据表中对应的静电卡盘内外圈温度值。
(三)有益效果
由于采用以上技术方案，本发明与已有技术相比，
1.采用在线集成的OCD测量设备。不仅考虑在整片硅片上的平均效果，更是对片内的工艺结果进行测量，从而提高每片硅片的工艺质量。克服了离线分析在用时及人力消耗上的缺点。
2.实现在线测量，并进行反馈控制CD偏差的均匀性，节约了测量时间，并提高了自动化程度。在刻蚀前后进行测量，将测量的结果与模型中的数据进行匹配，通过算法拟合得到对应的静电卡盘内外圈的温度，及时进行控制，实现温度控制，提高下一片硅片的质量。
3.适应更小尺寸的在线监测及反馈控制的要求。在更小尺寸下，对于各种工艺及硬件条件的要求更加严格，所以需要这样精确并实时进行各种参数的调节。
附图说明
图1是本发明的静电卡盘结构示意图；
图2是本发明实施例的CD偏差均匀性与静电卡盘内外圈温度曲线示意图；
图3是本发明实施例的设备连接示意图；
以上附图中，1、加热棒；2、静电卡盘；3、外圈；4、内圈。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，为静电卡盘结果示意图。硅片置于静电卡盘2上，对应着静电卡盘2上内圈4和外圈3的分布，硅片上也分成内外区，一般刻蚀速率在内外圈不是很相同，这样造成了CD偏差的不同，加热棒1可对外圈3和内圈4分别进行温控。
如图2所示，首先建立CD偏差的均匀性与静电卡盘内外圈温度的关系曲线。通过进行大量在静电卡盘内外圈温度不同的情况下的实验，测量其CD偏差的均匀性，得到对应的静电卡盘内外圈温度与CD偏差均匀性之间的关系曲线，并进行曲线拟合，将这些对应数据保存到数据表中，作为计算的基础。
(实施例一)
如图3所示，在工艺进行中，主要利用了光学CD测量装置11，光学CD测量装置11可以集成到刻蚀设备上，在进行一片硅片的刻蚀前，传输平台12将送入光学CD测量装置11中对硅片的CD值进行测量得到CD值N1，随后传输平台将硅片传输到反应腔室14中，刻蚀完成后，再次送入光学CD测量装置11中，测量其CD值为N2，N2-N1即可得到偏差值。
将得到的硅片CD偏差值送到工控机13，分析其CD偏差均匀性数值，将得到硅片CD偏差均匀性数值与图2的温度曲线进行拟合、进行一一对应，得到静电卡盘2内外圈温度的对应信息，从而对静电卡盘2的内外圈温度进行调节，改善硅片内CD偏差的均匀性。
另外，对于工艺要求比较高的时候，为了及时的对工艺过程进行调整，还可以间歇性的进行以上所述的CD偏差均匀性检测，并根据CD偏差均匀性检测结构及时调整静电卡盘2的内外圈温度。
内外圈不同的静电卡盘温度对CD偏差有很好的调节效果，主要是因为CD偏差对温度较敏感，所以应用静电卡盘内外的温度加热系统对其内外的温度进行调节，对改善CD偏差有很好的效果。并且提高了工艺的效率，节约了离线检测CD的时间。

Claims (2)

1.一种在晶片刻蚀工艺中控制工艺关键尺寸偏差的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤S1：通过进行在静电卡盘内外圈温度不同的情况下的实验，测量其关键尺寸偏差的均匀性，得到对应的静电卡盘内外圈温度与关键尺寸偏差均匀性之间的关系曲线，并进行曲线拟合，将这些对应数据保存到数据表中；
步骤S2：所述数据表包含晶片关键尺寸偏差均匀性与静电卡盘内外圈温度的对应关系，该对应关系是指数值不理想的晶片关键尺寸偏差均匀性与可使之变为理想状态的静电卡盘的内外圈温度的数据对应关系；
步骤S3：实际工艺过程中，首先，由光学关键尺寸测量工具测得一片晶片的关键尺寸偏差均匀性，将得到的硅片关键尺寸偏差值送到工控机，所述工控机分析其关键尺寸偏差均匀性数值，将得到硅片关键尺寸偏差均匀性数值与内外圈温度与关键尺寸偏差均匀性之间的关系曲线进行拟合，进行一一对应，若该关键尺寸偏差均匀性的数值不理想，则调整当前的静电卡盘内外圈温度至所述数据表中对应的静电卡盘内外圈温度值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括工艺人员根据工艺要求的需要间歇性的检测当前晶片的关键尺寸偏差均匀性，且每当该关键尺寸偏差均匀性的数值不理想时，都调整当前的静电卡盘内外圈温度至所述数据表中对应的静电卡盘内外圈温度值。
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