CN106653654B - 一种多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法，通过在单步骤的颗粒监测方法的基础上增加缩短时间的全步骤的颗粒监测方法，不仅有效的监测了多步骤干法刻蚀机台产生的所有颗粒，并且增加了颗粒有无特殊分布的检查和对大颗粒的规格控制，增强了颗粒监测的灵敏度，减少了产品事故的概率。

Description

一种多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工厂生产控制领域，更具体地，涉及一种多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法。

背景技术

为了满足关键尺寸的缩小，甚至一次性成型的要求，先进的干法刻蚀工艺需要在同一个刻蚀腔体中进行多个步骤的刻蚀，依次刻蚀不同的膜质，即多步骤干法刻蚀。由于半导体集成电路的关键尺寸要求越来越小，对于检出多步骤干法刻蚀过程中产生的颗粒大小和数量的要求也相应提高。因此，需要一种提高颗粒监测灵敏度的方法来提高产品的成品率。

现有的颗粒监测方法是把检测片放入刻蚀腔体内，采用与实际生产工艺相同的反应条件(包括反应气体、通入气体的顺序、压力、温度以及反应时间等)，对检测片进行刻蚀，然后将检测片传送至量测机台，监测增加总颗粒数和大颗粒数，从而对干法刻蚀工艺腔体中产生的颗粒进行监测。通常包括单步骤和全步骤的颗粒监测方法。单步骤的颗粒监测方法是指仅使用多步骤干法刻蚀工艺中的一个刻蚀步骤，采用与实际该刻蚀步骤相同的反应条件(包括反应气体、通入气体的顺序、压力、温度以及反应时间等)，缺点是忽视了其余步骤产生的颗粒，然而，对于多步骤干法刻蚀工艺，各步骤相应的刻蚀条件相当复杂，步骤之间气体的压力、功率等参数差距巨大，在各个步骤转换时更易发生颗粒的掉落，显然，单步骤的颗粒监测方法已不能满足由于关键尺寸缩小而导致的颗粒监测灵敏度提高的要求。全步骤的颗粒监测方法是指使用多步骤干法刻蚀工艺的所有步骤，采用与实际刻蚀工艺相同的反应条件(包括反应气体、通入气体的顺序、压力、温度以及反应时间等)，优点是可以监测多步骤干法刻蚀机台产生的所有颗粒，但是缺点是检测片要经历长时间的等离子体过程，容易损伤检测片表面(单步骤等离子的轰击时间短，不易损伤检测片表面)，导致颗粒检测数据混乱；同时，步骤切换时反应条件的改变，易产生较多的冷凝缺陷，导致颗粒检测数据更加混乱，无法判断检测结果，如图1所示。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法，增强颗粒监测的灵敏度，减少产品事故的概率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提供检测片A，使用单步骤的颗粒监测方法，使用主刻蚀步骤，监测主刻蚀步骤的增加颗粒总数和增加大颗粒数；

步骤2：提供检测片B，使用缩短时间的全步骤的颗粒监测方法，缩短每个步骤的反应时间，监测多步骤干法刻蚀工艺的增加总颗粒的分布和增加大颗粒数。

步骤3：分析步骤1和步骤2的数据，判断检测结果，当步骤1和步骤2监测到的数据皆满足规格要求时，则产品合格，当任意一项数据不满足规格要求时，则产品不合格。

从上述技术方案可以看出，本发明的多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法，通过在单步骤的颗粒监测方法的基础上增加缩短时间的全步骤的颗粒监测方法，不仅有效的监测了多步骤干法刻蚀机台产生的所有颗粒，并且增加了颗粒有无特殊分布的检查和对大颗粒的规格控制，增强了颗粒监测的灵敏度，减少了产品事故的概率。因此，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

图1是全步骤的颗粒监测方法的结果实例；

图2是单步骤的颗粒监测方法的结果实例；

图3是缩短时间的全步骤的颗粒监测方法的结果实例。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

以金属硬掩模一体化刻蚀的具体实施为例，金属硬掩模一体化刻蚀经过至少五大步骤，分别为防反射层刻蚀、通孔部分刻蚀、去胶刻蚀、沟槽刻蚀和阻挡层刻蚀，其中选择沟槽刻蚀为主刻蚀步骤。

执行步骤1：提供检测片A，使用单步骤的颗粒监测方法，使用主刻蚀步骤，监测主刻蚀步骤的增加颗粒总数和增加大颗粒数。

该步骤中，将一检测片A放入多步骤干法刻蚀腔体中，使用沟槽刻蚀步骤，即采用与实际沟槽刻蚀步骤相同的反应条件(包括反应气体、通入气体的顺序、压力、温度以及反应时间等)，对检测片A进行刻蚀，然后将检测片A传送至量测机台，监测沟槽刻蚀步骤的增加总颗粒数为3,增加大颗粒数为0，结果见表1和图2，图2是单步骤的颗粒监测方法的结果实例。

该步骤中使用的检测片需要对反应气体有抗腐蚀性，避免反应气体对检测数据造成干扰，可以为化学性质非常稳定的硅光片、GaAs光片等。

执行步骤2：提供检测片B，使用缩短时间的全步骤的颗粒监测条件，缩短每个步骤的反应时间，监测多步骤干法刻蚀工艺的增加总颗粒的分布和增加大颗粒数。

该步骤中，为了避免检测片遭受离子轰击过长和生成较多的冷凝缺陷，导致颗粒监测的检测结构无法判断，本发明提出了一种改进的全步骤的颗粒监测方法，即缩短时间的全步骤的颗粒监测方法，缩短每个步骤的反应时间，缩短反应时间值可以根据各刻蚀步骤的特点适当的选择，其它反应条件不变(包括反应气体、通入气体的顺序、压力、温度等)。对于本实施例，将检测片B放入刻蚀腔体中，设定反应条件，缩短各个步骤的反应时间，其余反应条件不变，然后进行一体化刻蚀，连贯完成一体化刻蚀的上述五大刻蚀步骤。刻蚀结束后，将检测片B传送至量测机台，监测一体化刻蚀步骤的增加颗粒总数为21,增加大颗粒数为5，并且发现了中央集中分布的特殊图案，结果见表1和图3，图3是缩短时间的全步骤的颗粒监测方法的结果实例。因此，本发明的缩短时间的全步骤的颗粒监测方法不仅可以保留每个刻蚀步骤切换时发生问题的概率，能够有效的监测多步骤干法刻蚀机台产生的大部分颗粒，增强检出污染颗粒的数量，而且降低了离子轰击损伤及冷凝缺陷对检测结果的干扰。

执行步骤3：分析步骤1和步骤2的数据，判断检测结果，当步骤1和步骤2监测到的数据皆满足规格要求时，则产品合格，当任意一项数据不满足规格要求时，则产品不合格。

该步骤中，请参考表1，表1给出了步骤1和步骤2的监测数据以及颗粒的要求规格。从表1可以看到：步骤1，即单步骤的颗粒监测方法，其结果显示合格，而步骤2，即缩短时间的全步骤的颗粒监测方法，其结果显示增加大颗粒数超标，并且有中央集中分布的特殊图案，产品不合格。综合分析步骤1和步骤2的数据，当步骤1和步骤2监测到的数据皆满足规格要求时，则产品合格，当任意一项数据不满足规格要求时，则产品不合格。因此，本发明的多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法能够显著提高颗粒监测的灵敏度。

表1

项目	规格	步骤1	步骤2
				增加颗粒总数	<10	3	21
增加大颗粒数	<5	0	5
				特殊图案分布	工程判断	无	中央集中分布

由于步骤2的检测结果仍然存在离子轰击损伤及冷凝缺陷的干扰，检测系统会将产生的干扰视作污染颗粒，导致该项数据存在干扰。相比之下，步骤1得到的增加颗粒总数的结果，无干扰，较能真实的反应工艺腔体中的增加颗粒的数量。所以，步骤1和步骤2的数据结果需要合并分析，提高检测结果的准确性和颗粒监测的灵敏度。

上述检测结果发现了中央集中分布的特殊图案，在后续的分步测试中发现在灰化步骤中使用的某管气体管路发生问题，由于该实施例的主刻蚀步骤(沟槽刻蚀步骤)未用到此管气体，因此，现有技术的单步骤的颗粒监测方法无法发现问题。由此可见，本发明有利于发生缺陷问题后的问题查找以及开腔后的机台状况确认。

综上所述，本发明的多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法，通过在单步骤的颗粒监测方法的基础上增加缩短时间的全步骤的颗粒监测方法，不仅有效的监测了多步骤干法刻蚀机台产生的所有颗粒，并且增加了颗粒有无特殊分布的检查和对大颗粒的规格控制，增强了颗粒监测的灵敏度，减少了产品事故的概率。因此，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

本发明中使用的检测片需要对检测条件反应较弱，避免检测条件对检测数据造成干扰，根据检测条件不同，检测片可以选用不同的材质，例如当刻蚀氧化膜时，可以选择硅光片作为检测片，当刻蚀多晶硅时，可以选择氧化硅光片作为检测片，等等。本发明对检测片的材质不做约束，凡是符合上述用途的检测片皆属于本发明的保护范围。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种多步骤干法刻蚀机台颗粒监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提供检测片A，使用单步骤的颗粒监测方法，使用主刻蚀步骤，监测主刻蚀步骤的增加颗粒总数和增加大颗粒数；其中，采用与实际刻蚀步骤相同的反应条件对检测片A进行刻蚀；

步骤2：提供检测片B，使用缩短时间的全步骤的颗粒监测方法，缩短每个步骤的反应时间，监测多步骤干法刻蚀工艺的增加总颗粒的分布和增加大颗粒数；其中，设定反应条件，缩短各个步骤的反应时间，其余反应条件不变，然后进行一体化刻蚀；

步骤3：分析步骤1和步骤2的数据，判断检测结果，当步骤1和步骤2监测到的数据皆满足规格要求时，则产品合格，当任意一项数据不满足规格要求时，则产品不合格。