TWI458006B - 磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法 - Google Patents

Description

磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法

本發明是有關於一種濕式蝕刻製程的控制方法，且特別是有關於一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率(etching rate，縮寫為E/R)的方法。

在目前濕式蝕刻的製程中，利用磷酸進行氮化矽的蝕刻是現行技術。然而，由於磷酸對氧化物蝕刻率過高可能會將使矽受到損害；反之氧化物蝕刻率過低則會造成氧化物析出之缺陷(defect)，因此現行濕式蝕刻磷酸機台控制氧化物蝕刻率為製程控制的重要一環。

就目前的濕式蝕刻磷酸機台來看，其具有的控制氧化物蝕刻率的功能為機台參數固定批次間隔(即批次晶圓的批次數)，給予固定量的酸更換，如圖1所示。

在圖1顯示的是一般由磷酸機台參數設定(如步驟100)固定批次間隔，給予固定量的酸更換的補酸過程，主要是先進行步驟102，選擇性測試磷酸槽的氧化物蝕刻率，此為可選擇性施作的步驟；意指該步驟可以施作或可以不施作，或有時做、有時不做，或者以一定頻度來做、或是特定條件下來做。在步驟102之後，選擇批次晶圓進行磷酸製程，以批次數來決定何時補酸，請見步驟104~106。如果批次數已達預定次數N次(如步驟106)，就進行某固定量的補酸(如步驟108)，前述「某固定量」可以預先設定， 再重設批次數為0(如步驟101)；如未達預定次數就繼續進行下一批次的磷酸製程(如步驟106)並增加批次數。

然而，各批次晶圓(LOT)因氮化矽膜厚不同、氧化矽溶入磷酸的量不一等因素，定批次間隔給予定量的酸更換的設定，便會造成有時氧化物蝕刻率忽高忽低不穩定的跳動，產生氧化物蝕刻率過高或過低所衍生的風險。

本發明提供一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率(E/R)的方法，以精確控制氧化物蝕刻率的變動，並避免氧化物蝕刻率不穩定的問題發生。

本發明提出一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，包括根據產品待蝕刻層的不同預設在進行磷酸製程對應的多個氧化物蝕刻率下降值，並根據補酸的量的不同預設多個氧化物蝕刻率上升值，然後根據各批次晶圓的所述產品待蝕刻層的不同所對應的所述氧化物蝕刻率下降值，推算一氧化物蝕刻率模擬值，當所述氧化物蝕刻率模擬值超出管制界線，則進行補酸。此外，根據所述補酸的量，可推算所述氧化物蝕刻率上升值，以決定所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度。

本發明另提出一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，包括根據待蝕刻層的不同預設在進行磷酸製程對應的多個氧化物蝕刻率下降值，並根據補酸的量的不同預設多個氧化物蝕刻率上升值，然後根據各批次晶圓的所述待蝕 刻層的不同所對應的所述氧化物蝕刻率下降值，推算一氧化物蝕刻率模擬值，當所述氧化物蝕刻率模擬值超出管制界線，則進行補酸。此外，根據所述補酸的量，可推算所述氧化物蝕刻率上升值，以決定所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度。

在本發明之實施例中，上述待蝕刻層為不同產品待蝕刻層中蝕刻量相同的膜層。

在本發明之實施例中，上述方法能根據所述氧化物蝕刻率模擬值，決定所述各批次晶圓在所述磷酸製程期間所述補酸的量與時機。

在本發明之實施例中，上述推算所述氧化物蝕刻率模擬值之步驟包括：當所述氧化物蝕刻率模擬值接近所述管制界線，選擇所述各批次晶圓中片數較少者進行所述磷酸製程；或者選擇所述氧化物蝕刻率下降值中蝕刻率下降較少者進行所述磷酸製程。

在本發明之實施例中，上述補酸的量與所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度成正比。

基於上述，本發明能藉由預先設定於資料庫的氧化物蝕刻率下降值與氧化物蝕刻率上升值，來解決先前技術定批次間隔給予定量的酸更換所衍生的氧化物蝕刻率忽高忽低的風險。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2是依照本發明之一實施例之一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法。

在圖2中，可依照需求選擇根據待蝕刻層的不同預設在進行磷酸製程對應的多個氧化物蝕刻率下降值(如步驟200)，上述待蝕刻層可為不同產品中蝕刻量相同的膜層；或者選擇根據產品待蝕刻層的不同預設在進行磷酸製程對應的多個氧化物蝕刻率下降值。

假使待蝕刻層為不同產品中材料蝕刻量相同的膜層，則不需看產品差異即可控制氧化物蝕刻率的變化，這樣的方法所需要的對應數據少，且能以先前取得的數值帶入不同產品中的相同待蝕刻層。另一方面，假使是根據產品待蝕刻層的不同預設氧化物蝕刻率下降值，則可依照批次晶圓的產品的不同而精確控制氧化物蝕刻率的變化。

然後，根據補酸的量的不同預設多個氧化物蝕刻率上升值(如步驟202)；舉例來說，上述補酸的量會與所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度成正比。補酸的量少，氧化物蝕刻率上升少；反之，補酸的量多，氧化物蝕刻率上升多。

在資料庫得到以上預設值後，可選擇性地確認磷酸槽的氧化物蝕刻率(如步驟204)，然後選擇批次晶圓進行磷酸製程(如步驟206)。

之後，於步驟208，根據各批次晶圓對應的所述氧化物蝕刻率下降值，推算一氧化物蝕刻率模擬值，且可利用如電腦之類的設備或軟體進行程式運算得到此模擬值。在 步驟208中，主要是模擬磷酸槽因批次晶圓進行磷酸製程所導致的氧化物蝕刻率下降情形。如果是以步驟200的預設值進行模擬，則各批次晶圓之間的差異是以待蝕刻層的不同為準。

隨後，於步驟210，確定是否氧化物蝕刻率模擬值已超出管制界線。當步驟208所模擬得到的氧化物蝕刻率模擬值超出管制界線，則進行步驟212~216來進行補酸的程序，決定各批次晶圓在磷酸製程期間所述補酸的量與時機，使磷酸氧化物蝕刻率回到管制界線內；反之，如氧化物蝕刻率模擬值未超出管制界線，表示磷酸氧化物蝕刻率在安全範圍，則可選擇性進行步驟204，選擇性測試磷酸槽的氧化物蝕刻率與進行步驟206。文中的「選擇性」意指該步驟可做或可不做，或有時做、有時不做，或者以一定頻度來做、或是特定條件下來做。

在步驟212，根據步驟202中的補酸的量，推算所述氧化物蝕刻率上升值，以決定所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度。在此階段中，可藉由如電腦之類的設備或軟體進行程式運算，來模擬是否磷酸槽氧化物蝕刻率回到管制界線內(如步驟214)，並因應須提升的氧化物蝕刻率多寡選定補酸的量。在執行被選的補酸(如步驟216)的程序之後，可選擇性進行步驟206測試磷酸槽的氧化物蝕刻率，與進行下批次晶圓的磷酸製程(如步驟208)。

模擬例一

設定各產品磷酸的應用的氧化物蝕刻率下降值，如表一。表一顯示對應內含產品01至產品03的磷酸製程的氧 化物蝕刻率變化。基本上，磷酸拔除的氮化矽膜較多，氧化物蝕刻率下降值就較大。

上表一的數值為單一晶片的數值，某一批次晶圓的總 氧化物蝕刻率下降值須乘上晶片數量。

請參照圖3顯示的批次數與蝕刻率之間的關係圖。在圖3中的實心黑點表示各批次晶圓之氧化物蝕刻率的變動。縱軸每一格為0.1單位，如點300之氧化物蝕刻率為0.4單位，此時run貨批次選定50片、產品01的AE蝕刻層的晶片，則依照表一，單一片「產品01_AE」對應的氧化物蝕刻率下降值是0.002單位，是故推算50片磷酸的氧化物蝕刻率變動應該是0.002×50=0.1單位；即完成50片產品01_AE的磷酸製程後，會由點300變化到點302，氧化物蝕刻率來到0.3單位。

依照此法，可模擬推算各批次晶圓進入磷酸槽後，對磷酸的氧化物蝕刻率的變化。當推算的氧化物蝕刻率在允許的管制界線310內，表示氧化物蝕刻率在安全範圍不須進行補酸；反之就需要進行補酸。

此外，當推算的氧化物蝕刻率超出管制界線310，表示氧化物蝕刻率已將離開管制的安全範圍，應進行磷酸機台補酸的程序。

模擬例二

在不考慮產品別的條件下，設定磷酸的應用的氧化物蝕刻率下降值，如表二。表二顯示對應不同磷酸製程的氧化物蝕刻率變化。基本上，磷酸拔除的氮化矽膜較多，氧化物蝕刻率下降值就較大。

上表二的數值為單一晶片的數值，某一批次晶圓的總氧化物蝕刻率下降值須乘上晶片數量。

請再次參照圖3顯示的批次數與蝕刻率之間的關係圖。在圖3中的實心黑點表示各批次晶圓之氧化物蝕刻率的變動。縱軸每一格為0.1單位，如點300之氧化物蝕刻率為0.4單位，此時run貨批次選定50片的AE蝕刻層的晶片，則依照表二，單一片「AE」對應的氧化物蝕刻率下降值是0.0019單位，是故推算50片磷酸的氧化物蝕刻率變動應該是0.0019×50=0.094單位。

依照此法，可模擬推算各批次晶圓進入磷酸槽後，對磷酸的氧化物蝕刻率的變化。當推算的氧化物蝕刻率在允許的管制界線310內，表示氧化物蝕刻率在安全範圍不須進行補酸；反之就需要進行補酸。

此外，當推算的氧化物蝕刻率超出管制界線310，表示氧化物蝕刻率已將離開管制的安全範圍，應進行磷酸機台補酸的程序。

至於補酸的量和氧化物蝕刻率模擬值的上升程度，可參照下表三。

表三顯示補酸的量是由a至e逐漸變多；也就是說，當補酸的量是c，則氧化物蝕刻率上升值可達0.3單位，因而圖3的點302的磷酸在以補酸的量c進行補酸之後，氧化物蝕刻率為0.3+0.3=0.6單位，來到空心黑點304，圖3中的空心黑點是指補酸後的氧化物蝕刻率。依照表三對應，可因應須提升的氧化物蝕刻率多寡，選定補酸的量。同理，各個補酸的量對磷酸的氧化物蝕刻率的變化亦可推算，使得氧化物蝕刻率能回到管制界線310內，用以穩定控制磷酸的氧化物蝕刻率。

另外，表三亦可簡化為表四。表四是在不考慮設備差別的條件下，設定補酸的量與氧化物蝕刻率上升值之關係。

以此類推，各批次晶圓對磷酸的氧化物蝕刻率的變化都可依此法推算，而補酸的量與時機、補酸的量對磷酸的氧化物蝕刻率的變化等都是可以由程式連結判定，模擬推算對氧化物蝕刻率的變化與決定派貨，執行磷酸機台補酸的量與時機，達到即時監控與管制的目的。

綜上所述，本發明是藉由事先建立的資料庫，將各批次晶圓依產品待蝕刻層或單純只看待蝕刻層的不同來估算氧化物蝕刻的變化，以避免習知定批次間隔給予定量的酸更換的方式所造成的氧化物蝕刻率不穩定所衍生的風險。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100~108‧‧‧習知步驟

200~216‧‧‧實施例的步驟

300、302‧‧‧各批次晶圓之氧化物蝕刻率的變動

304‧‧‧補酸後的氧化物蝕刻率

310‧‧‧管制界線

圖1是習知之一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方 法。

圖2是依照本發明之一實施例之一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法。

圖3是模擬例一之批次數與蝕刻率之間的關係圖。

200~216‧‧‧步驟

Claims (11)

1. 一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，包括：根據產品待蝕刻層的不同預設在進行磷酸製程對應的多個氧化物蝕刻率下降值；根據補酸的量的不同預設多個氧化物蝕刻率上升值；根據各批次晶圓的所述產品待蝕刻層的不同所對應的所述氧化物蝕刻率下降值，推算一氧化物蝕刻率模擬值，當所述氧化物蝕刻率模擬值超出管制界線，則進行補酸；以及根據所述補酸的量，推算所述氧化物蝕刻率上升值，以決定所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，更包括根據所述氧化物蝕刻率模擬值，決定所述各批次晶圓在所述磷酸製程期間所述補酸的量與時機。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，其中推算所述氧化物蝕刻率模擬值之步驟包括：當所述氧化物蝕刻率模擬值接近所述管制界線，選擇所述各批次晶圓中片數較少者進行所述磷酸製程。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，其中推算所述氧化物蝕刻率模擬值之步驟包括：當所述氧化物蝕刻率模擬值接近所述管制界線，選擇所述氧化物蝕刻率下降值中蝕刻率下降較少者進行所述磷酸製程。
5. 如申請專利範圍第1項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，其中所述補酸的量與所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度成正比。
6. 一種磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，包括：根據待蝕刻層的不同預設在進行磷酸製程對應的多個氧化物蝕刻率下降值；根據補酸的量的不同預設多個氧化物蝕刻率上升值；根據各批次晶圓的所述待蝕刻層的不同所對應的所述氧化物蝕刻率下降值，推算一氧化物蝕刻率模擬值，當所述氧化物蝕刻率模擬值超出管制界線，則進行補酸；以及根據所述補酸的量，推算所述氧化物蝕刻率上升值，以決定所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，其中所述待蝕刻層為不同產品中蝕刻量相同的膜層。
8. 如申請專利範圍第6項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，更包括根據所述氧化物蝕刻率模擬值，決定所述各批次晶圓在所述磷酸製程期間所述補酸的量與時機。
9. 如申請專利範圍第6項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，其中推算所述氧化物蝕刻率模擬值之步驟包括：當所述氧化物蝕刻率模擬值接近所述管制界線，選擇所述各批次晶圓中片數較少者進行所述磷酸製程。
10. 如申請專利範圍第6項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，其中推算所述氧化物蝕刻率模擬值之步驟包括：當所述氧化物蝕刻率模擬值接近所述管制界線，選擇所述氧化物蝕刻率下降值中蝕刻率下降較少者進行所述磷酸製程。
11. 如申請專利範圍第6項所述之磷酸製程控制氧化物蝕刻率的方法，其中所述補酸的量與所述氧化物蝕刻率模擬值的上升程度成正比。