CN102074454B - 刻蚀工艺的监控方法和监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种刻蚀工艺的监控方法及系统，该方法包括步骤：获取刻蚀机台的空闲时间；设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间；当空闲时间小于第一特定时间且连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格；当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。本发明可以对刻蚀工艺进行监控，从而降低了刻蚀产生缺陷的可能，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种刻蚀工艺的监控方法和监控系统。
背景技术
半导体集成电路的制作是极其复杂的过程，目的在于将特定电路所需的各种电子组件和线路缩小制作在小面积的晶片上。其中，各个组件必须藉由适当的内连导线来做电性连接，才能发挥所期望的功能。
由于集成电路的制作向超大规模集成电路(ULSI)发展，其内部的电路密度越来越大，随着芯片中所含元件数量不断增加，实际上就减少了表面连线的可用空间。这一问题的解决方法是采用多层金属导线设计，利用多层绝缘层和导电层相互叠加的多层连接，这其中就需要制作大量的接触孔或者沟槽。
由于在接触孔或沟槽刻蚀过程中受到环境及刻蚀参数等的影响，因此刻蚀后的接触孔或沟槽的形状可能会存在一定的误差。
因此在传统的制造工艺流程中，要对刻蚀后的硅片进行刻蚀后检测(AfterEtch Inspection，AEI)。例如在公开日2003年10月15日，公告号“CN1449577A”，名称“施行最后临界尺寸控制的方法及装置”的中国专利文献中，提供了一种实行最后特征尺寸控制的方法及装置，用来提高刻蚀特征尺寸的精确度，减小误差。
刻蚀通常是对一批晶片同时进行刻蚀，在利用上述方法对刻蚀后的晶片上的图形进行检测时，通常会从每一批进行刻蚀后的晶片中取出一到两片进行检测，因为刻蚀检测是在刻蚀之后进行的，因此如果刻蚀偏差较大导致产品不合格，那么该产品就报废，这样造成成本增加，因此既可以降低成本，又可以对刻蚀进行监测是目前半导体制造领域比较关注的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种刻蚀工艺的监控方法和监控系统，从而可以降低半导体制造的成本。
为了解决上述问题，本发明提供了一种刻蚀工艺的监控方法，包括步骤：
获取刻蚀机台的空闲时间；
设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间；
当空闲时间小于第一特定时间且连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格；
当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
优选的，进一步包括步骤：
设定第三特定时间，所述第三特定时间大于第一特定时间且小于第二特定时间。
优选的，当空闲时间大于第一特定时间且小于第三特定时间，则刻蚀第一数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
优选的，当空闲时间大于第三特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀第二数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
优选的，所述第二数量为第一数量的两倍。
相应的本发明还提供了一种刻蚀工艺的监控系统，包括：
刻蚀基台；
空闲时间获取装置，用于获取刻蚀基台的空闲时间；
特定时间设置装置，用于设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间；
空闲时间比较装置，用于对空闲时间和第一特定时间，空闲时间和第二特定时间进行比较，当空闲时间小于第一特定时间且刻蚀基台连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则刻蚀基台对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀基台的刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格；
当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀基台刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
优选的，所述特定时间设置装置还用于设定第三特定时间，所述第三特定时间大于第一特定时间且小于第二特定时间。
优选的，所述空闲时间比较装置还用于比较空闲时间和第三特定时间，当空闲时间大于第一特定时间且小于第三特定时间，则刻蚀基台刻蚀第一数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
优选的，当空闲时间大于第三特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀基台刻蚀第二数量的模拟片从而保持刻蚀机台处于持续工作状态。
优选的，所述第二数量为第一数量的两倍。
和现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过获取刻蚀基台的空闲时间，然后对刻蚀基台的空闲时间和特定时间进行比较，根据比较结果确定什么时间进行检测或者刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态，从而使得刻蚀基台在两次刻蚀的间隔较长时可以刻蚀模拟片或者刻蚀后进行检测，这样减少了刻蚀缺陷，提高了生产效率，降低了成本。
附图说明
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明的刻蚀工艺的监控方法的流程图；
图2是本发明的刻蚀工艺监控系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
参考背景技术可知，在半导体制造工艺中，刻蚀步骤之后通常要对刻蚀后晶片上的图形进行检测，但是现有技术中通常会在每一批进行刻蚀后，从刻蚀后的晶片中取出1到2片进行检测，因为是在刻蚀检测是在刻蚀之后进行的，因此如果刻蚀偏差较大导致产品不合格，那么该批产品就报废，因此这样势必造成成本增加，并且每一批都要抽出1到2片进行检测，这样检测过程复杂，而且造成被检测的晶片浪费，从而进一步增加了成本。
本发明的发明人经过大量的研究后认为：刻蚀的基台在执行完前一次刻蚀之后，在较短时间内执行下一次刻蚀时，往往刻蚀的偏差较小；而进行下一次刻蚀间隔时间越长，即刻蚀基台的空闲时间越长，则发生的偏差也越大。这是因为随着空闲时间的增加，刻蚀的环境变化增大，从而造成刻蚀参数变化增大。因此发明人认为两次刻蚀间隔时间较长时，容易造成刻蚀的偏差加大，因此可以在两次刻蚀间隔较长时，例如大于特定时间0.5小时或者10小时，在后一次刻蚀之前，刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。这样就可以减少刻蚀生产晶片造成的偏差，从而导致生产晶片报废的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
图1是本发明的刻蚀工艺的监控方法的流程图，如图1所示，本发明提供了一种刻蚀工艺的监控方法，包括步骤：
S10：获取刻蚀基台的空闲时间；
S20：设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间；
S30：当空闲时间小于第一特定时间且连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格；
S40：当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
下面结合图1对本发明的刻蚀工艺监控方法进行说明。参考图1所示，在本实施例中本发明的监控方法包括步骤：
S10：获取刻蚀基台的空闲时间。
在本实施例中，具体的，可以利用本领域技术人员熟知的方法，例如根据上一批晶片刻蚀完到当前开始刻蚀的时间间隔，或者根据刻蚀基台上一次工作完的时间到当前开始的时间间隔，所述时间间隔即为刻蚀基台的空闲时间。
S20：设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间。
在本实施例中，具体的，所述第一特定时间为0.5小时，第二特定时间为3天。
优选的，还可以包括设定第三特定时间，例如在本实施例中为10小时。
S30：当空闲时间小于第一特定时间且连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格。
具体的，在本实施例中，例如当空闲时间为0.2小时，则小于第一特定时间0.5小时，当空闲时间为4天，则大于第二特定时间3天。
当空闲时间小于第一特定时间且连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则在开始刻蚀生产片之前，刻蚀一片模拟片，所述刻蚀模拟片的刻蚀时间、刻蚀参数的设置可以和正常刻蚀的相同。然后进行对刻蚀后的模拟片上的图形进行检测。所述检测包括：对晶片的刻蚀孔进行切片，切片后测量刻蚀孔的顶部特征尺寸，中间特征尺寸和底部特征尺寸，与合格的标准进行比较，在合格标准的范围内为合格，否则为不合格；还可以包括对刻蚀孔的深度进行测量，与合格的标准进行比较，在合格标准的范围内为合格，否则为不合格；还可以包括对刻蚀孔的侧壁进行检测，例如观察侧壁的平整度，与合格的标准进行比较，在合格标准的范围内为合格，否则为不合格。
在检测合格后，则进行下一批生产片的刻蚀，如果检测不合格则调整刻蚀的参数，因为刻蚀不合格可能是由于长时间空闲，刻蚀基台的环境发生变化造成，因此在调整刻蚀参数后继续进行刻蚀和检测模拟片的步骤。
优选的，所述当空闲时间小于第一特定时间，则对一模拟片进行刻蚀、切片测量的步骤可以针对DMOS产品制造中的刻蚀步骤。
由于制造设备受到磨损和污染，从而使得参数可能会发生漂移，因此制造设备需要定期进行保养(PM，preventive maintenace)，例如定期进行清洗、检修，因此优选的，所述当空闲时间大于第二特定时间，则对一模拟片进行刻蚀、切片测量的步骤中的空闲时间可以包括基台在做完保养后到开始刻蚀的时间。空闲时间还可以包括机台因异常而停机的时间。
S40：当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
该步骤和步骤S30没有先后顺序，是并列的步骤。
具体的，在本实施例中，例如当空闲时间为1小时，则大于第一特定时间1小时，小于第二特定时间3天，则插入模拟片进行刻蚀。
因为刻蚀的基台在执行完前一次刻蚀之后，在较短时间内执行下一次刻蚀时，往往刻蚀的偏差较小；而进行下一次刻蚀间隔时间越长，即刻蚀基台的空闲时间越长，则发生的偏差也越大。这是因为随着空闲时间的增加，刻蚀的环境变化增大，从而造成刻蚀参数变化增大。因此为了保持机台处于持续工作状态，优选的，当空闲时间大于第一特定时间且小于第三特定时间，则刻蚀第一数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。例如空闲时间为1小时，则大于第一特定时间0.5小时，小于第二特定时间3天，小于第三特定时间10小时，因此对第一数量，例如插入3片模拟片进行刻蚀，所述3片模拟片之间间隔一定时间，保证机台处于持续工作状态。例如空闲时间为12小时，则大于第一特定时间0.5小时，小于第二特定时间3天，大于第三特定时间10小时，因此对第二数量，第二数量可以为第一数量的2倍，例如插入6片模拟片进行刻蚀。所述6片模拟片之间间隔一定时间，保证机台处于持续工作状态。
图2是本发明的刻蚀工艺监控系统实施例的结构示意图，下面结合图2对本发明的刻蚀工艺监控系统进行说明。参考图2，本发明的刻蚀工艺的监控系统包括：
刻蚀基台110，用于对晶片进行刻蚀；
空闲时间获取装置130，用于获取刻蚀基台的空闲时间；
特定时间设置装置135，用于设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间；
空闲时间比较装置140，用于对空闲时间和第一特定时间，空闲时间和第二特定时间进行比较，当空闲时间小于第一特定时间且刻蚀基台连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则刻蚀基台对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀基台的刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格；当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀基台刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
优选的，所述特定时间设置装置135还用于设定第三特定时间，所述第三特定时间大于第一特定时间且小于第二特定时间。
优选的，所述空闲时间比较装置140还用于比较空闲时间和第三特定时间，当空闲时间大于第一特定时间且小于第三特定时间，则刻蚀基台刻蚀第一数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
优选的，当空闲时间大于第三特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀基台刻蚀第二数量的模拟片从而保持刻蚀机台处于持续工作状态。
优选的，所述第二数量为第一数量的两倍。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种刻蚀工艺的监控方法，其特征在于，包括步骤：
获取刻蚀机台的空闲时间；
设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间；
当空闲时间小于第一特定时间且连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格；
当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
2.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，进一步包括步骤：
设定第三特定时间，所述第三特定时间大于第一特定时间且小于第二特定时间。
3.根据权利要求2所述的监控方法，其特征在于，当空闲时间大于第一特定时间且小于第三特定时间，则刻蚀第一数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
4.根据权利要求3所述的监控方法，其特征在于，当空闲时间大于第三特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀第二数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
5.根据权利要求4所述的监控方法，其特征在于，所述第二数量为第一数量的两倍。
6.一种刻蚀工艺的监控系统，其特征在于，包括：
刻蚀机台；
空闲时间获取装置，用于获取刻蚀机台的空闲时间；
特定时间设置装置，用于设定两个特定时间，其中第一特定时间小于第二特定时间；
空闲时间比较装置，用于对空闲时间和第一特定时间，空闲时间和第二特定时间进行比较，当空闲时间小于第一特定时间且刻蚀机台连续刻蚀晶片数量大于预定量时，或当空闲时间大于第二特定时间，则刻蚀机台对一模拟片进行刻蚀、切片测量，合格后进行晶片的刻蚀，不合格则对刻蚀机台的刻蚀参数进行调整并再次对模拟片进行刻蚀、切片测量至合格；
当空闲时间大于第一特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀机台刻蚀模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
7.根据权利要求6所述的刻蚀工艺的监控系统，其特征在于，所述特定时间设置装置还用于设定第三特定时间，所述第三特定时间大于第一特定时间且小于第二特定时间。
8.根据权利要求7所述的刻蚀工艺的监控系统，其特征在于，所述空闲时间比较装置还用于比较空闲时间和第三特定时间，当空闲时间大于第一特定时间且小于第三特定时间，则刻蚀机台刻蚀第一数量的模拟片从而保持机台处于持续工作状态。
9.根据权利要求8所述的刻蚀工艺的监控系统，其特征在于，当空闲时间大于第三特定时间且小于第二特定时间，则刻蚀机台刻蚀第二数量的模拟片从而保持刻蚀机台处于持续工作状态。
10.根据权利要求9所述的刻蚀工艺的监控系统，其特征在于，所述第二数量为第一数量的两倍。
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