一种刻蚀副产物智能自清洁方法与流程

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种刻蚀副产物智能自清洁方法。

背景技术：

随着集成电路技术进入超大规模集成电路时代，集成电路的工艺尺寸向着28nm以及更小尺寸的结构发展，同时对晶圆制造工艺提出了更高更细致的技术要求。

在大规模晶圆制造过程中，随着晶圆加工数量的不断增加，刻蚀腔体的内部环境会随之发生变化，即前一片/批晶圆对后一片/批有着某种程度的影响，具有记忆效应。这种记忆效应其中主要体现在聚合物的堆积，即在刻蚀腔壁上不断累积聚合物，聚合物的类型会根据等离子体反应物和反应产物的不同而有所不同，主要分为无机聚合物和有机聚合物等。目前对于刻蚀工艺过程中聚合物在刻蚀腔壁的堆积引起的记忆效应的研究在工业上已给出了多种措施且已经具有很好的改善效果，其中使用最广泛的如无晶圆自动干法蚀刻清洁方法通常使用nf3等富氟气体去除无机类聚合物，使用o2等富氧气体去除有机类聚合物并在清洁之后的刻蚀腔体内壁上沉淀一层类似二氧化硅的聚合物，这些无晶圆自清洁步骤能有效抑制腔体的记忆效应。

然而，现有大量产工艺上只是笼统地就批次晶圆和单片晶圆之间进行高强度自清洁，不能针对性不同性质聚合物进行清洁，导致刻蚀腔体在高射频时数时容易累积更多的聚合物，产生更多的颗粒污染物源。如图1所示，是某一金属沟槽和通孔一体化刻蚀流程示意图，在六步刻蚀过程中由于刻蚀材料和刻蚀气体差异生成的聚合物也会产生很大差异。

技术实现要素：

针对上述问题，现提供一种旨在实现对刻蚀副产物进行智能化自清洁的方法。

具体技术方案如下：

一种刻蚀副产物智能自清洁方法，适用于对半导体干法刻蚀工艺过程，提供一工艺控制系统及一干法刻蚀设备，所述工艺控制系统与所述干法刻蚀设备信号连接，

还包括以下步骤：

步骤s1，所述工艺控制系统于所述干法刻蚀设备对应的干法刻蚀工艺开始之前，采集所述干法刻蚀设备执行之前的干法刻蚀工艺过程中的第一工艺参数；

步骤s2，所述工艺控制系统根据所述第一工艺参数，获得对所述干法刻蚀设备进行自清洁的第二工艺参数；

步骤s3，所述工艺控制系统根据所述第二工艺参数对所述干法刻蚀设备执行自清洁工艺；

步骤s4，所述干法刻蚀设备执行对应的干法刻蚀工艺，待所述干法刻蚀工艺执行完毕后返回所述步骤s1。

优选的，所述第一工艺参数包括在所述干法刻蚀工艺过程中的刻蚀时间、刻蚀量、刻蚀气体。

优选的，所述步骤s2中，根据所述第一工艺参数计算获得一刻蚀副产物参数。

优选的，所述刻蚀副产物参数包括刻蚀副产物中的聚合物种类和聚合物累积量。

优选的，在所述步骤s1中，按照所述干法刻蚀工艺过程中的不同步骤产生的所述聚合物种类进行分类采集。

优选的，对每种所述聚合物均提供一积累时间用以指示所述聚合物的积累量，每次执行所述自清洁工艺后，将所述自清洁工艺的当前第二工艺参数对应的所述聚合物的所述积累时间清零。

优选的，所述干法刻蚀工艺过程中的步骤包括底部抗反射层刻蚀、通孔部分刻蚀、光阻灰化、沟槽刻蚀以及阻止层刻蚀。

优选的，所述第二工艺参数对应不同的聚合物种类。

优选的，所述第二工艺参数包括所述自清洁工艺的频度。

优选的，所述自清洁工艺为无晶圆刻蚀腔体清洁工艺。

上述技术方案有益效果在于：根据刻蚀过程中每个刻蚀步骤产生聚合物副产物的种类和累积量进行针对性的智能化自清洁，更高效的清除刻蚀腔体的聚合物累积，以维持晶圆进行干法刻蚀工艺时的腔体稳定性，减少刻蚀过程中因聚合物累积造成的刻蚀缺陷颗粒源，并能改善晶圆批次作业的首枚效应问题。

附图说明

参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是现有技术中金属沟槽和通孔一体化刻蚀流程示意图；

图2是本发明的一种较优的实施例中，刻蚀副产物智能自清洁方法实施前后刻蚀缺陷对比示意图；

图3是本发明的一种较优的实施例中，刻蚀副产物智能自清洁方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

基于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种刻蚀副产物智能自清洁方法，适用于对半导体干法刻蚀工艺过程，提供一工艺控制系统及一干法刻蚀设备，工艺控制系统与干法刻蚀设备信号连接，

如图2所示，还包括以下步骤：

步骤s1，工艺控制系统于干法刻蚀设备对应的干法刻蚀工艺开始之前，采集干法刻蚀设备执行之前的干法刻蚀工艺过程中的第一工艺参数；

步骤s2，工艺控制系统根据第一工艺参数，获得对干法刻蚀设备进行自清洁的第二工艺参数；

步骤s3，工艺控制系统根据第二工艺参数对干法刻蚀设备执行自清洁工艺；

步骤s4，干法刻蚀设备执行对应的干法刻蚀工艺，待干法刻蚀工艺执行完毕后返回步骤s1。

上述技术方案中，通过在当前晶圆批次的干法刻蚀工艺开始之前，采集设备之前执行的干法刻蚀工艺过程中的第一工艺参数，从而可获得之前的干法刻蚀工艺在设备上留下的副产物信息，进而通过针对该副产物信息来设置自清洁工艺的第二工艺参数，使自清洁工艺可有针对性的清除之前的干法刻蚀工艺在设备上留下的副产物，从而实现更高效的清除刻蚀腔体的刻蚀副产物累积，以维持晶圆进行干法刻蚀工艺时的腔体稳定性，减少刻蚀过程中因刻蚀副产物累积造成的刻蚀缺陷颗粒源，并能改善晶圆批次作业的首枚效应问题。

本发明的较佳的实施例中，工艺控制系统可采用apc系统(advancedprocesscontrol，先进工艺控制系统)来实现。

本发明的较佳的实施例中，第一工艺参数可以包括在干法刻蚀工艺过程中的刻蚀时间、刻蚀量、刻蚀气体。

具体地，上述实施例中，在干法刻蚀工艺前，可利用apc系统对干法刻蚀工艺过程的每个步骤的刻蚀时间、刻蚀量以及刻蚀气体等信息进行采集并反馈给apc系统，apc系统通过刻蚀时间、刻蚀量以及刻蚀气体等信息可计算获得刻蚀副产物信息，其中，刻蚀气体信息可反映出刻蚀副产物中聚合物的种类，刻蚀量和刻蚀时间可反应出该聚合物累积量。

本发明的较佳的实施例中，步骤s2中，根据第一工艺参数计算获得一刻蚀副产物参数，刻蚀副产物参数包括刻蚀副产物中的聚合物种类和聚合物累积量。

具体地，上述实施例中，不同刻蚀步骤反应出不同的刻蚀副产物种类，不同刻蚀时间反应出不同的刻蚀副产物累积量，apc系统根据干法刻蚀工艺过程的每个步骤的刻蚀时间、刻蚀量以及刻蚀气体进行计算得出刻蚀副产物中的聚合物种类和聚合物累积量。比如，采集底部抗反射层刻蚀(btetch)和通孔部分刻蚀(pvetch)生成有机聚合物的刻蚀时间，当达到一定量后apc系统通过向自清洁工艺提供第二工艺参数以进行去除有机聚合物的操作，同理，无机聚合物和ti金属聚合物均有可用的第二工艺参数进行清除操作。优选的，其中第二工艺参数可以是自清洁工艺对应的清洁工艺条件。

具体地，本发明的较佳的实施例中，通过对干法刻蚀工艺过程中每个刻蚀步骤产生的聚合物进行分析，并利用apc(advancedprocesscontrol，先进工艺控制系统)系统采集每个刻蚀步骤的刻蚀时间来定量地分配相应的自清洁工艺进行清除，达到进一步的清洁效果。如图3所示，对具有ti，cu，c-f，si-o聚合物种类的一体化刻蚀工艺进行分步骤采集刻蚀聚合物副产物，按照采集聚合物累积量进行分类自清洁处理，经过该方法处理后，刻蚀缺陷有明显的改善。

本发明的较佳的实施例中，在步骤s1中，按照干法刻蚀工艺过程中的不同步骤产生的聚合物种类进行分类采集。通过根据聚合物种类进行分类采集可计算获得每种聚合物的积累量，从而可提供当前设备中对应每种聚合物的最优的自清洁工艺条件。

本发明的较佳的实施例中，对每种聚合物均提供一积累时间用以指示聚合物的积累量，每次执行自清洁工艺后，将自清洁工艺的当前第二工艺参数对应的聚合物的积累时间清零。通过提供对应每种聚合物的积累时间，从而可正确判断当前设备中每种聚合物的积累量，进一步的在自清洁工艺完成后对对应的聚合物的积累时间清零可避免重复积累造成apc系统判断错误。

具体地，上述实施例中，在自动清洁工艺结束后，apc系统重新开始计算每种聚合物的积累量，根据采集数据结果循环上述步骤，对于下一个刻蚀腔体维护保养后记录时间参数自动归零。

本发明的较佳的实施例中，干法刻蚀工艺过程的步骤包括底部抗反射层刻蚀(btetch)、通孔部分刻蚀(pvetch)、光阻灰化(prstrip)、沟槽刻蚀(trenchetch)以及阻止层刻蚀(lrm)。

本发明的较佳的实施例中，第二工艺参数对应不同的聚合物种类，第二工艺参数包括自清洁工艺的频度。

具体地，根据采集的不同刻蚀步骤及其产生的不同种类聚合物量，apc系统定性的选择针对性的自清洁条件，不同种类聚合物清洁条件可根据聚合物量选择自清洁工艺的频度。

本发明的较佳的实施例中，其特征在于，自清洁工艺为无晶圆刻蚀腔体清洁工艺。

一种具体的实施例中，在干法刻蚀设备进行一个晶圆批次的干法体刻蚀工艺前，利用apc系统对干法体刻蚀工艺进行不同步骤的刻蚀时间和刻蚀量以及刻蚀气体等进行采集并反馈；根据采集的不同刻蚀步骤及其产生的不同种类聚合物量，apc系统定性的选择针对性的自清洁条件，不同种类聚合物清洁条件可根据聚合物量选择自清洁频度；在自动清洁工艺结束后，apc系统重新开始计算刻蚀时间和刻蚀量，根据采集数据结果循环上述步骤。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。