TW573334B - Method for determining the endpoint of etch process steps - Google Patents

Description

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五、發明說明（/ ) 發明領域： 本發明係指向用以決定蝕刻過程步驟終點之方法，例如在 晶圓之凹口蝕刻步驟期間，藉由光學的或干涉測量的終點決 定系統，其係施加至真空蝕刻室，在其內實施蝕刻步驟。 先前技術之描述： 數個蝕刻過程步驟，如凹口 2及凹口 3步驟係在一真空室 或具有低內部壓力之室實施。真空室通常具有一電漿源，用 於離子化引入室中之蝕刻氣體。在蝕刻步驟的前端必須提 供具有如PAD氮化物蝕刻光罩之晶圓。 很多產品形式包含需要在一膜層內停止之盲蝕刻之過程 步驟，此種過程包括凹口蝕刻及淺溝渠隔離。終點測量系統 使用增進了達到目標深度。室更進一步地具有一圓頂以自 環境中分離出真空室。對於這個測量系統，這個圓頂具有一 窗，用以在它的上端決定蝕刻程序的終點。此種終點決定系 統係一光學系統，其監測蝕刻程序並包括一干涉測量系統， 其決定位在室內，在一基底之頂端之半導體晶圓之蝕刻凹口 或溝槽之深度。 目標深度;係以矽表面爲參考點，其通常在一光罩層（PAD 氮化物）下方。問題在於光罩層自批量至批量變化或自晶圓 至晶圓變化。關於終點決定系統之問題因此乃是干涉測量 終點測量系統（ΙΪΡ)雖然夠決定一孔或一溝渠之深度，但是 所決定之深度不是目標深度。測量深度係依據在矽之上表 面之光罩層之厚度。因此，例如凹口 2及凹口 3之深度隨光 罩層之厚度而變化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------"---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 573334 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（> ) 因此，一膜測量步驟被需要以獲得設定IEP所需之偏移。 這個數目可以是一晶圓之測量或數個晶圓之平均値。目前 的終點系統允許每一批量具有一輸入。 發明槪述： 本發明之一目的係提供用於在凹口蝕刻歩驟期間決定蝕 刻過程步驟終點之方法，該凹口蝕刻步驟去除光罩層不同厚 度之影響。 本發明之另一目的係最小化所需之工具適應。 本發明之另一目的係提供一可用於所有蝕刻之方法，該蝕 刻必須停止於一被蝕刻之膜中且不是在介面。 .本發明之另一目的係提供能用於300mm之晶圓及未來實 施例之方法。 根據本發明之一目的，提供有一用以決定蝕刻過程步驟終 點之方法，例如在晶圓之凹口蝕刻步驟期間，藉由一光學終 點決定系統，其係施加至一真空蝕刻室，在其中在晶圓對齊 係實施蝕刻步驟，其特徵在於一測量步驟係引入晶圓對齊步 驟，其決定在晶圓上面之層之厚度，在於測量係交給終點決 定系統並加久終點運算法之目標，及在於蝕刻步驟在目標深 度加測量値被達到時停止。 這個新方法去除光罩層之不同厚度之影響，並且可用於所 有之蝕刻，該蝕刻必須停止於被蝕刻之膜中，且不是在介 面。且所需之工具適應被最小化。 測量步驟最好是由雷射測量系統實施，其係基於橢圓計 法。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨丨— —丨破------- 丨訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 573334 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 要最小化測量步驟的時間，這個步驟係以雷射測量系統實 施，其最好指向晶圓之中心。 在晶圓頂面之層最好是一氮化物層，例如一 PAD氮化物 層。 新方法能用於300mm晶圓及未來實施例。 圖式之簡單描述： 第1圖顯示一被蝕刻溝渠之深度及目標深度及IEP目標； 及 第2圖顯示用以決定蝕刻步驟終點之新方法，例如在晶圓 之凹口蝕刻步驟期間。 本發明之詳細描述： 第1圖顯示一被触刻之孔1之深度，例如在多晶矽層2中 具有目標深度之溝渠。這個目標深度係理想深度，其係在晶 圓3建立一個功能元件所需。爲了決定一蝕刻過程之終點， 使用了提及之干涉測量終點測量系統6。這個IEP系統能 夠決定孔1或一溝渠之深度，但所決定之深度不是目標深 度。從第1圖可見的是可決定之深度PAD氮化物層4之厚 度X及目·標深度之和。假使PAD氮化物層4之厚度係未 知，則在終點所測得之深度係等於目標深度，因此蝕刻孔1 或深溝不夠深。 根據第2圖，引入了一額外步驟，其係平行於在餽刻步驟7 之前端之對齊階段5而實施。這個額外步驟包括一厚度測 量步驟以決定引入蝕刻過程7之每一晶圓3之PAD氮化物 4之厚度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----,0— ^--------------訂---------線 J (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 573334 A7 〜__B7__ 五、發明說明（4 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 這個測量步驟最好以一雷射測量系統8實施，其係基於橢 圓計法，決定晶圓3頂面之PAD氮化物層4之厚度，然後將 測量結果（膜厚度資料）交給終點決定系統。在這個終點決 定系統中（IEP)，測量値係加進終點運算法之目標。假使目 標深度加上測量値已達到則終止蝕刻步驟。 爲了最小化測量步驟所需之時間，這個步驟係以以雷射測 量系統實施，其係指向晶圓3之中心。 這個新方法透過平行於晶圓對齊之PAD氮化物厚度測量 提供晶圓至晶圓終點目標決定，其法除光罩層之不同厚度之 影響且可用於所有必須在被鈾刻膜中停止且不是在介面停 止之蝕刻。 符號說明 1…孔 2.. .多晶矽層 3…晶圓 4.. . PAD氮化物層 5.. .對齊階段 6··.干涉測·量終點測量系統 7.. .蝕刻過程 8.. .雷射測量系統 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) --------訂-------- 線1

Claims (1)

1. 573334 六、申請專利範圍 第 89120230 號「 用以確定蝕刻過程步驟終點之方法」 專利 案 (92年6月修正） 六、申請專利範圍 : 1. 一種用以確 定 蝕刻過程步驟終點之方法，其係用於真 空 蝕刻室中凹 P 蝕刻一具有光罩層於基板之頂部上 的半 導 體晶圓之期 間 ，該方法包含下列步驟： -執行一晶 圓 對齊於該蝕刻步驟之前段部分； -測量該晶 圓 頂部上之光罩層的厚度而執行該晶 圓對 齊 步驟，以 確 定一代表該光罩層之厚度値； -將該厚度 値 交給一干涉測量終點確定系統而執 行一 終 點演算法 y -添加該厚 度 値於該終點演算法之一目標深度値； } -相對於一 藉 該光罩層所配置之光罩而鈾刻一凹 口於 該 基板之內 y -在該蝕刻步 驟之期間測量該凹口之深度以取得 一代 表 該凹口深 度 之深度値； -其中當該 深 度値到達該目標深度値與厚度値的和時 則停止該 蝕 刻步驟。 2.如申請專利 範 圍第1項之方法，其中該測量步驟 係以 雷 射測量系統 實 施。 3.如申請專利 範 圍第2項之方法，其中該雷射系統 係基 於 橢圓計法。 4.如申請專利 範 圍第1至3項中任一項之方法’其 -1 - 中該 測 573334 六、申請專利範圍 量步驟係由指向晶圓中心之雷射測量系統實施。 5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中該光 罩層係一氮化物（4 )層。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該光罩層係一氮化 物（4 )層。