CN102427038A

CN102427038A - 一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法

Info

Publication number: CN102427038A
Application number: CN2011102726955A
Authority: CN
Inventors: 曾林华
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明公开一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，其中，晶圆通过量测设备收集薄膜的数据，然后，将晶圆得到的数据发送给自动调整刻蚀均匀性电脑主机，通过所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机进行分析数据，并计算出需要调整的中间比边缘的参数比例，最后，刻蚀主机根据所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机下达的指令调整参数。本发明一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，通过自动调整刻蚀均匀性系统自动调整刻蚀程序参数来优化刻蚀均匀性，有效地提高整个工艺流程的工艺窗口，以满足先进制程的苛刻要求。

Description

一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制造技术领域，尤其涉及一种集成电路制造干法刻蚀工艺。

背景技术

目前为止，先进进程控制系统已经广泛应用在半导体制造领域，包括光刻、刻蚀、化学机械抛光等模块。例如使用先进进程控制系统通过自动调整刻蚀时间来控制多晶栅极的关键尺寸目标值，其工作原理如下：

第一步：量测机器收集光刻CD；

第二步：量测机器把收集到的数据发送给先进进程控制系统主机；

第三步：先进进程控制系统主机按照设置好的公式自动计算出刻蚀时间并发送给刻蚀主机系统；

第四步：刻蚀主机根据先进进程控制系统的指令自动调整刻蚀时间；

但是此系统只能调整一个刻蚀参数即刻蚀时间来控制目标值，而不能调整晶圆内均匀性。当刻蚀膜厚或者光刻CD均匀性变差甚至超出规格后，刻蚀均匀性也将随之变差甚至超出规格。

发明内容

本发明提供一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，用于解决现有系统只能调整一个刻蚀参数即刻蚀时间来控制目标值，而不能调整晶圆内均匀性的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，其中，晶圆通过量测设备收集薄膜的数据，然后，将晶圆得到的数据发送给自动调整刻蚀均匀性电脑主机，通过所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机进行分析数据，并计算出需要调整的中间比边缘的参数比例，最后，刻蚀主机根据所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机下达的指令调整参数。

本发明的进一步实施例中，晶圆通过所述量测设备得到的数据还通过一设备自动程序，所述设备自动程序将晶圆数据发送至所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机。

本发明的进一步实施例中，所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机具有刻蚀程序参数与刻蚀均匀性的对比关系的数据库，通过该数据库来自动调整刻蚀程序参数以优化刻蚀均匀性。

本发明的进一步实施例中，刻蚀设备具有可调参数来调整晶圆中间和边缘的均匀性。

本发明的进一步实施例中，晶圆中间和边缘的均匀性包括刻蚀气体在工艺腔体中间和边缘的分配比例、下部电极温度、调节气体和上下电极间距。

本发明由于采用了上述技术，使之具有的积极效果是：

通过设计试验找到刻蚀程序参数与刻蚀均匀性的对应关系，经过数据分析得到两者之间的关系式，形成数据库。通过自动调整刻蚀均匀性系统自动调整刻蚀程序参数来优化刻蚀均匀性，有效地提高整个工艺流程的工艺窗口，以满足先进制程的苛刻要求。

附图说明

图1是一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法的具体实施方式。

图1是一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法流程图，请参见图1所示。本发明的一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，晶圆通过量测设备2分别收集来自光刻11、化学机械抛光12以及薄膜13的数据，例如采集光刻的关键尺寸、化学抛光和薄膜的膜层厚度。然后将晶圆得到的数据发送至自动调整刻蚀均匀性电脑主机3，通过自动调整刻蚀均匀性电脑主机3进行分析数据，并计算出需要调整的中间比边缘的参数比例。最后，将数据传输至刻蚀主机4根据自动调整刻蚀均匀性电脑主机3下达的指令进行改变刻、调整蚀程序参数。

本发明在上述基础还具有如下实施方式：

请继续参见图1所示。晶圆通过量测设备2收集的来自光刻11、化学机械抛光12以及薄膜13的数据还要通过一设备自动程序，通过设备自动程序将数据发送给自动调整刻蚀均匀性电脑主机3进行数据分析，并计算出需要调整的参数。

本发明的进一步实施例中。自动调整刻蚀均匀性电脑主机1具有刻蚀程序参数与刻蚀均匀性的对比关系的数据库。晶圆通过量测设备2收集的来自光刻11、化学机械抛光12以及薄膜13的数据与数据库进行对比分析，来得出自动调整刻蚀程序的参数以此来优化刻蚀均匀性。

其中，刻蚀设备具备有一些可调参数来调整晶圆中间和边缘的均匀性。比如，刻蚀气体在工艺腔体中间和边缘的分配比例、下部电极温度、调节气体、上下电极间距等。

由于本发明最核心的部分是通过设计实验找到刻蚀程序参数与刻蚀均匀性的对应惯性来形成一数据库，下面举一实施例。

1. 设备型号：中微半导体生产的Primo D-RIE

2. 刻蚀程序为：

Figure 2011102726955100002DEST_PATH_IMAGE002

3. 以参数气体分配比例为例，从50%：50%调整到35%：65%，中间和边缘的氧化膜刻蚀速率变化为：

气体分配比例(X1:X2)	Y1 (Å/Min)	Y2 (Å/Min)	Y(Å/Min)	NU
					50%：50%	3735	3163	3449	9.42%
35%：65%	3444	3169	3306	4.89%

说明：X1:中间分配比例

X2:边缘分配比例

Y1:中间刻蚀速率

Y2:边缘刻蚀速率

Y:平均刻蚀速率,

Y=(Y1+Y2)/2

NU:不均匀性,

NU=(Y1-Y2)/2/Y*100%

中间和边缘的位置可以根据需要自定义，本案例中定义Wafer坐标（0，0）为中间，（+/-147，0）为边缘,边缘的刻蚀速率是取（+/-147，0）两点的平均值。

根据这个数据我们可以得到关系式：

Y1=1940*X1+2765……………………………………………………………(1)

Y2=40*X2+3143………………………………………………………………(2)

说明：此案例得到的为一次线性方程。此关系式非常重要，须有大量数据证明成立。

另外在此例子中还有关系式X1+X2=1………………………………………(3)

把关系式（1），（2），（3）存入到自动调整刻蚀均匀性电脑主机数据库中。

4.以刻蚀4000A的氧化膜并保证30%OE（过刻蚀）为例：

4.1量测设备收集到氧化膜厚度数据：T1=4400Å，T2=3600Å，

说明：T1：中间厚度;T2:边缘厚度

4.2量测设备通过设备自动程序把数据送给自动调整刻蚀均匀性电脑主机，自动调整刻蚀均匀性电脑数据处理如下：

4.2.1根据T1/T2膜厚分布，速率分布要跟膜厚分布相对应，即T1/Y2=T1/T2，代入方程是（1），（2）得到：

（1940X1+2765）/（40X2+3143）=4400/3600…………………………………(4)

4.2.2解方程式（3）（4）得到：X1=57%；X2=43%

4.2.3把4.2.4得到的结果代入(1)(2)得到：Y1=3869Å/；Y2=3160Å/min

4.2.4根据4.2.5 刻蚀时间为(4400+3600)/(3869+3160)*60*(1+30%)=89s

4.2.5 自动调整刻蚀均匀性电脑主机把计算结果气体分配比例为57%：43%，刻蚀时间为89s，下达指令给刻蚀主机

4.2.6刻蚀主机把参数气体分配比例为57%：43%，刻蚀时间为89s自动改到程序菜单里

通过实验总可以找到刻蚀均匀性与刻蚀参数的关系，刻蚀均匀性表现为中间和边缘的刻蚀差异，可以把函数关系式概括成：

Y1=F（X1,X2,…Xn）……………………………………………………………(5)

Y2= F（X1,X2,…Xn）…………………………………………………………(6)

Y1为中间输出值，Y2为边缘输出值，输出值可以是刻蚀速率，关键尺寸变化率；

X1,X2,…Xn为输入值，可以是气体分配比例，下部电极温度，调节气体，射频，上下电极间距等一切可以调整刻蚀均匀性的参数。

由于调整参数改变了均匀性的同时也会改变平均值，在保持相同刻蚀量的情况下刻蚀时间也需要做相应的调整，刻蚀时间可以由以下关系式得到：

t=C/（（Y1+Y2）/2）……………………………………………………………(7)

t为刻蚀时间，C为总刻蚀量，由量测设备收集数据后计算得出。

根据关系式（5）（6）（7）自动调整刻蚀均匀性系统就可以计算出需要调整的参数以及刻蚀时间，下达指令给刻蚀主机电脑来自动调整程序。

综上所述，使用本发明一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，通过自动调整刻蚀均匀性系统自动调整刻蚀程序参数来优化刻蚀均匀性，有效地提高整个工艺流程的工艺窗口，以满足先进制程的苛刻要求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的方法和处理过程应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，其特征在于，晶圆通过量测设备收集薄膜的数据，然后，将晶圆得到的数据发送给自动调整刻蚀均匀性电脑主机，通过所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机进行分析数据，并计算出需要调整的中间比边缘的参数比例，最后，刻蚀主机根据所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机下达的指令调整参数。

2.根据权利要求1所述先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，其特征在于，晶圆通过所述量测设备得到的数据还通过一设备自动程序，所述设备自动程序将晶圆数据发送至所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机。

3.根据权利要求1所述先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，其特征在于，所述自动调整刻蚀均匀性电脑主机具有刻蚀程序参数与刻蚀均匀性的对比关系的数据库，通过该数据库来自动调整刻蚀程序参数以优化刻蚀均匀性。

4.根据权利要求1所述先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，其特征在于，刻蚀设备具有可调参数来调整晶圆中间和边缘的均匀性。

5.根据权利要求4所述先进的自动调整刻蚀均匀性的方法，其特征在于，晶圆中间和边缘的均匀性包括刻蚀气体在工艺腔体中间和边缘的分配比例、下部电极温度、调节气体和上下电极间距。