一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法与流程

本发明涉及半导体制造工厂生产控制领域，且特别涉及一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法。

背景技术：

在通孔优先的双大马士革沟槽刻蚀工艺过程中，通过在通孔中填充光刻胶在沟槽刻蚀过程保护通孔形貌。由于沟槽刻蚀光刻胶栓的速率通常小于氧化膜速率，光刻胶回流到氧化膜上容易生成栅栏状残留，影响通孔电特性和可靠性。因此在沟槽刻蚀之前，可以通过光刻胶的回刻，将通孔内的光刻胶栓刻蚀掉一部分，达到消除栅栏状残留的目的。请参考图1～图6，半导体基底层100上依次设置有底层阻挡层200、teos层300、氮化硅层400、teos层500、氮氧化硅层600和光刻胶700，图2为进行通孔刻蚀后的结构，图3为进行光刻胶填充后的结构，图4为光刻胶回刻后的结构，图5为沟槽光刻前添加光刻胶的结构图，图6为沟槽刻蚀后的结构。现有技术光刻胶回刻都是固定时间作业，未考量腔体速率变化和前层膜厚变化，并且无法通过在线量测得到具体刻蚀量，因此要求整个工艺集成有足够的工艺窗口。由于通孔的电特性和可靠性都与此形貌相关，在部分特殊要求的工艺条件下，光刻胶回刻的波动可能产生超出工艺规格范围的干扰。

技术实现要素：

本发明提出一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法，将腔体自身速率和氧化膜厚度的变化考量进计算公式，利用apc(高级工艺控制)系统对光刻胶栓刻蚀量进行调整，达到精准控制通孔和沟槽接触部位形貌的效果。

为了达到上述目的，本发明提出一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法，

在线量测下一批次通孔的氧化膜厚度；

获取同一腔体之前批次主刻蚀终点检测时间，并计算其加权平均值；

通过计算获得控制光刻胶栓刻蚀量的目标时间；

自动调节同一腔体下一批次的过刻蚀时间。

进一步的，所述控制光刻胶栓刻蚀量的目标时间采用以下公式计算：

t＝c*a*t，

其中，c为常数，a定义为氧化膜刻蚀量即氧化膜厚度，t定义为主刻蚀终点检测时间的加权平均值。

进一步的，所述常数c采用以下公式计算：

c＝(1-s)*b/f，

其中，s定义为氧化膜和光刻胶的刻蚀选择比，b定义为主刻蚀和通孔内部刻蚀的速率差异系数，其为常数，f定义为主刻蚀量。

进一步的，所述氧化膜和光刻胶的刻蚀选择比采用以下公式计算：

s＝vp/va，

其中，va定义为氧化膜刻蚀速率，vp定义为光刻胶刻蚀速率。

本发明提出一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法，在缺少在线检测手段的情况下，利用apc(高级工艺控制)系统，在光刻胶涂层厚度非常稳定的前提下，可以使用终点检测折算出刻蚀速率，根据氧化膜厚度和选择比，计算要求的光刻胶栓刻蚀量所需要的时间，精确控制刻蚀量，可以实现连续调节。

附图说明

图1至图6所示为现有技术中通孔优先的双大马士革沟槽刻蚀工艺流程图。

图7所示为本发明较佳实施例的通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法流程图。

图8所示为本发明较佳实施例的主刻蚀刻蚀量示意图。

图9所示为本发明较佳实施例的过刻蚀刻蚀量示意图。

图10所示为本发明较佳实施例的氧化膜刻蚀量示意图。

图11所示为本发明较佳实施例的光刻胶栓刻蚀量示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图7，图7所示为本发明较佳实施例的通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法流程图。本发明提出一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法，

步骤s100：在线量测下一批次通孔的氧化膜厚度；

步骤s200：获取同一腔体之前批次主刻蚀终点检测时间，并计算其加权平均值；

步骤s300：通过计算获得控制光刻胶栓刻蚀量的目标时间；

步骤s400：自动调节同一腔体下一批次的过刻蚀时间。

根据本发明较佳实施例，所述控制光刻胶栓刻蚀量的目标时间采用以下公式计算：

t＝c*a*t，

其中，c为常数，a定义为氧化膜刻蚀量即氧化膜厚度，请参考图10，图10所示为本发明较佳实施例的氧化膜刻蚀量示意图，t定义为主刻蚀终点检测时间的加权平均值。

进一步的，所述常数c采用以下公式计算：

c＝(1-s)*b/f，

其中，s定义为氧化膜和光刻胶的刻蚀选择比，b定义为主刻蚀和通孔内部刻蚀的速率差异系数，其为常数，f定义为主刻蚀量，如图8所示为，图8所示为本发明较佳实施例的主刻蚀刻蚀量示意图。

请参考图9，图9所示为本发明较佳实施例的过刻蚀刻蚀量示意图，过刻蚀量为r，得到：

r＝(f/t*b)*t，其中t为控制光刻胶栓的刻蚀量的目标时间，t为主刻蚀终点检测时间，b为主刻蚀和通孔内部刻蚀的速率差异系数。

所述氧化膜和光刻胶的刻蚀选择比采用以下公式计算：

s＝vp/va，

其中，va定义为氧化膜刻蚀速率，vp定义为光刻胶刻蚀速率。

在沟槽刻蚀工艺中，定义氧化膜刻蚀量即氧化膜厚度为a，刻蚀速率为va；光刻胶刻蚀量为p，刻蚀速率为vp；氧化膜和光刻胶的刻蚀选择比为s；理想状态下，最终光刻栓胶的高度与沟槽底部齐平，可以得到：p/vp＝a/va，s＝vp/va，推出p＝a*s(s<1)，如图11所示，图11所示为本发明较佳实施例的光刻胶栓刻蚀量示意图。

由于p＝a-r，结合以上公式可以得到：

t＝a*(1-s)*t*b/f，在t的基础上可以进行时间的微调以达到需求的光刻胶栓高度。同一腔体下一批次的光刻胶回刻过刻蚀时间，可以在理想情况基础上自定义微调范围。

综上所述，本发明提出一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法，在缺少在线检测手段的情况下，利用apc(高级工艺控制)系统，在光刻胶涂层厚度非常稳定的前提下，可以使用终点检测折算出刻蚀速率，根据氧化膜厚度和选择比，计算要求的光刻胶栓刻蚀量所需要的时间，精确控制刻蚀量，可以实现连续调节。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法，在线量测下一批次通孔的氧化膜厚度；获取同一腔体之前批次主刻蚀终点检测时间，并计算其加权平均值；通过计算获得控制光刻胶栓刻蚀量的目标时间；自动调节同一腔体下一批次的过刻蚀时间。本发明提出一种通孔中光刻胶栓刻蚀量的自动调节方法，将腔体自身速率和氧化膜厚度的变化考量进计算公式，利用APC(高级工艺控制)系统对光刻胶栓刻蚀量进行调整，达到精准控制通孔和沟槽接触部位形貌的效果。

技术研发人员：江旻;昂开渠
受保护的技术使用者：上海华力微电子有限公司
技术研发日：2017.05.23
技术公布日：2017.09.15