专利名称：半导体硅片刻蚀工艺的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种工艺控制技术，尤其涉及一种半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法。
背景技术：
目前在半导体硅片加工技术中，加工工艺的先进控制方法(Advanced Process Control, APC)主要有两个方面， 一方面是故障诊断技术，另一方面为反馈控制技术。在 反馈控制技术中，针对不同的工艺，使用的反馈控制方法有所不同。
在刻蚀工艺中， 一般刻蚀线条宽度在90nm或90nm以下的刻蚀技术中，其反馈控制流程 如图1所示，通常使用集成的测量设备，在进行了工艺或工艺过程中，实时对工艺结果做出 判断，并将这个信号输入到反馈控制器中，对工艺参数进行调整。目前应用于刻蚀设备的 反馈控制方法中，通常是通过OCD (Optical Critical Dimension: 集成光学关键尺寸测 量设备)进行刻蚀前和刻蚀后硅片上CD (Critical Dimension:刻蚀线条宽度等关键尺寸) 的测量，然后进行调整，从而确定出用于刻蚀工艺的工艺参数。
这种技术进行反馈控制通常需要另外购买OCD，然后进行软件和硬件的集成，往往花 费大量的人力资源和费用，并且由于OCD的测量原理是用光学的信号，经过模型的建立拟合 成为硅片CD的结果，模型建立的过程需要很专业的光学知识和详细的硅片表面膜层结构数 据，所以这样的过程往往比较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制过程简单、控制精确、成本低的半导体硅片刻蚀工艺的 反馈控制方法
技术领域：
本发明的目的是通过以下技术方案实现的-
本发明的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，所述硅片刻蚀工艺在刻蚀腔室中进 行，所述的刻蚀腔室上设有光学散射光谱仪OES，用于对刻蚀工艺进行终点控制，包括步骤
A、通过所述的OES检测硅片刻蚀终点时，刻蚀腔室内等离子体的光谱信息。
B、对检测到的光谱信息进行处理，并根据处理的结果，确定刻蚀工艺参数的调整值，并对工艺参数进行调整。
所述的步骤A中，等离子体的光谱信息包括光谱的强度信息和/或光谱强度的变化信息。
所述的光谱强度的变化信息包括光谱线斜率，即光谱强度随时间变化的曲线的斜率。
所述的步骤B中，
首先确定光谱线斜率对应的硅片刻蚀的结果；
然后根据硅片刻蚀工艺对刻蚀结果的要求，确定光谱线斜率的阀值，当光谱线斜率超过阀值时，则对工艺参数进行调整。
所述的硅片刻蚀的结果包括硅片刻蚀速率的均匀性。
所述的步骤B中，
首先确定光谱的强度对应的硅片刻蚀的结果；
然后根据硅片刻蚀工艺对刻蚀结果的要求，确定光谱的强度的阀值，当光谱的强度超过阔值时，则对工艺参数进行调整。
所述的硅片刻蚀的结果包括硅片刻蚀速率。
所述的工艺参数包括至少一个参数。
包括对工艺参数的线性反馈控制和/或非线性反馈控制。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，由于通过刻蚀腔室上已有的用于对刻蚀工艺进行终点控制的光学散射光谱仪OES， 检测硅片刻蚀终点时，刻蚀腔室内等离子体的光谱信息。对检测到的光谱信息进行处理，并根据处理的结果，确定刻蚀工艺参数的调整值，并对工艺参数进行调整，实现对半导体 硅片刻蚀工艺的反馈控制。节省了另外集成反馈控制设备的复杂，控制过程简单、控制精 确、成本低。
图l为现有技术中的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制过程流程图2为现有技术中的半导体硅片刻蚀腔室的结构示意图3为本发明的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制过程流程图4为理想的均匀的刻蚀速率时，刻蚀腔室内等离子体的光谱强度随时间变化的曲线图； .
图5为不均匀的刻蚀速率时，刻蚀腔室内等离子体的光谱强度随时间变化的曲线图6为光谱线强度随刻蚀速率的非均匀性变化的曲线图。
具体实施例方式
本发明半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，如图2所示，所述硅片刻蚀工艺在刻蚀 腔室中进行，所述的刻蚀腔室上设有OES (光学散射光谱仪)，用于对刻蚀工艺进行终点控制。
在刻蚀设备上通常使用集成的OES进行刻蚀终点的控制。当刻蚀从硅片的一种膜到另外一种膜时，由于要求当刻蚀不同的膜层时刻蚀工艺具备不同的刻蚀速率，需要一定的选 择比，当刻蚀从一层膜到下一层膜时，刻蚀过程可以通过使用OES检测从刻蚀产物的发射光 谱强度中判断出来，从而停止刻蚀，改变工艺参数后再对下一层膜进行刻蚀。因此0ES设备 是刻蚀设备必备的硬件，主要用来进行刻蚀终点检测。本发明就是要利用此设备来进行刻 蚀工艺的自动反馈控制。
其较佳的具体实施方式
如图3所示，包括
步骤31、通过所述的OES检测硅片刻蚀终点时，刻蚀腔室内等离子体的光谱信息。
步骤32、对检测到的光谱信息进行处理，并根据处理的结果，确定刻蚀工艺参数的调 整值，并对工艺参数进行调整。
所述的步骤31中，等离子体的光谱信息包括光谱的强度信息及光谱强度的变化信息。
所述的光谱强度的变化信息主要指光谱线斜率，即光谱强度随时间变化的曲线的斜率。
在OES对硅片刻蚀进行终点检测过程中，当刻蚀从一层到另一层时，OES检测到的光谱 信号会有较明显的变化，主要是由于在刻蚀这两层时，刻蚀速率不同造成的。例如在进行 多晶硅刻蚀工艺时，多晶硅刻蚀速率大于氧化硅刻蚀速率，在刻蚀了大部分多晶硅，氧化 硅层出现时，刻蚀速率明显降低。
如图4所示，理想状态下，当刻蚀速率在整个硅片上很均匀时，表明此时各部分同时到达氧化硅层，此时光谱强度迅速下降，硅片刻蚀终点时的光谱线的斜率很大。
如图5所示，如果刻蚀速率不均匀，即当刻蚀最快的位置已经到达了下一层时，其它 位置还有很多剩余，此时光谱强度下降较慢，硅片刻蚀终点时的光谱线的斜率较小。当小 于刻蚀工艺要求的值时，就必须对刻蚀工艺参数进行调整。
所述的步骤32中，对工艺参数进行调整时，首先确定光谱线斜率对应的硅片刻蚀的结果；
然后根据硅片刻蚀工艺对刻蚀结果的要求，确定光谱线斜率的阀值，当光谱线斜率超 过阀值时，则对工艺参数进行调整。
所述的硅片刻蚀的结果主要硅片刻蚀速率的均匀性。
如图6所示，通常设置一个光谱线斜率的阈值，如果测量的值低于阈值，就说明刻蚀速率的非均匀性超过刻蚀工艺的要求，开始启动反馈控制，即从反馈控制模型中，得出相 应的工艺参数值，并对工艺参数进行调整。
上述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法中，也可以根据光谱的强度对工艺参数进行反馈控制，此时，所述的步骤32中，首先确定光谱的强度对应的硅片刻蚀的结果；
然后根据硅片刻蚀工艺对刻蚀结果的要求，确定光谱的强度的阀值，当光谱的强度超 过阀值时，则对工艺参数进行调整。
这里的硅片刻蚀的结果主要指硅片刻蚀的速率。
以上所述的反馈控制可以是对单参数的线性反馈控制或非线形反馈控制，也可以是对 多个参数进行的线形反馈控制或非线形反馈控制。这里的多个工艺参数可以是工艺气体的 压力、流量、气体比例，或射频电源的功率等参数，也可以是其它的工艺参数。
本发明利用刻蚀设备已有的测试传感器对工艺结果进行反馈控制，节省了另外集成设 备的复杂，控制过程简单、控制精确、成本低。并且这样的反馈控制是从真实数据得到的 结果进行的判断，比起使用模拟得到的结果进行反馈控制更准确。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任
何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，所述硅片刻蚀工艺在刻蚀腔室中进行，所述的刻蚀腔室上设有光学散射光谱仪OES，用于对刻蚀工艺进行终点控制，其特征在于，包括步骤A、通过所述的OES检测硅片刻蚀终点时，刻蚀腔室内等离子体的光谱信息。B、对检测到的光谱信息进行处理，并根据处理的结果，确定刻蚀工艺参数的调整值，并对工艺参数进行调整。
2、 根据权利要求l所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，所述的 步骤A中，等离子体的光谱信息包括光谱的强度信息和/或光谱强度的变化信息。
3、 根据权利要求2所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，所述的 光谱强度的变化信息包括光谱线斜率，即光谱强度随时间变化的曲线的斜率。
4、 根据权利要求3所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，所述的 步骤B中，首先确定光谱线斜率对应的硅片刻蚀的结果；然后根据硅片刻蚀工艺对刻蚀结果的要求，确定光谱线斜率的阀值，当光谱线斜率超 过阀值时，则对工艺参数进行调整。
5、 根据权利要求4所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，所述的 硅片刻蚀的结果包括硅片刻蚀速率的均匀性。
6、 根据权利要求2所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，所述的 步骤B中，首先确定光谱的强度对应的硅片刻蚀的结果；然后根据硅片刻蚀工艺对刻蚀结果的要求，确定光谱的强度的阀值，当光谱的强度超 过阀值时，则对工艺参数进行调整。
7、 根据权利要求6所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，所述的 硅片刻蚀的结果包括硅片刻蚀速率。
8、 根据权利要求5或7所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，所述的工艺参数包括至少一个参数。
9、 根据权利要求8所述的半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，其特征在于，包括对工艺参数的线性反馈控制和/或非线性反馈控制。
全文摘要
本发明公开了一种半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制方法，通过刻蚀腔室上已有的用于对刻蚀工艺进行终点控制的光学发射光谱仪OES，检测硅片刻蚀终点时，刻蚀腔室内等离子体的光谱信息。对检测到的光谱信息进行处理，并根据处理的结果，确定刻蚀工艺参数的调整值，并对工艺参数进行调整，实现对半导体硅片刻蚀工艺的反馈控制。节省了另外集成在线检测设备，进行反馈控制的复杂，控制过程简单、控制精确、成本低。
文档编号H01L21/00GK101207004SQ20061016956
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者卓 陈 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司