刻蚀方法

专利名称：刻蚀方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种刻蚀方法。
技术背景集成电路制造工艺是一种平面制作工艺，其结合光刻、刻蚀、沉积、 离子注入等多种工艺，在同一衬底上形成大量各种类型的复杂器件，并 将其互相连接以具有完整的电子功能。其中，任何一步工艺出现偏差， 都可能会导致电路的性能参数偏离设计值。目前，随着超大规模集成电 路的器件特征尺寸不断地等比例缩小，集成度不断地提高，对各步工艺 的控制及其工艺结果的精确度提出了更高的要求。以刻蚀工艺为例，集成电路制造中，常需要利用刻蚀技术形成各种 刻蚀图形，如接触孔/通孔图形、沟槽隔离图形或斥册才及图形等，如果因控制不当4吏上述刻蚀图形的特征尺寸(CD， Critical Dimension)出现偏差， 将直接影响到电路的性能，降低产品的成品率。然而，实际生产中，存在多种影响刻蚀结果的因素，主要可以将其 分为两类 一类是刻蚀前的在先工艺偏差对刻蚀结果的影响，如待刻蚀 的材料层的沉积厚度的不同，光刻形成的刻蚀掩膜图形CD的不同等均会 造成刻蚀结果的不同。另一类是刻蚀工艺本身对刻蚀结果的影响，如当 衬底上所要刻蚀的各图形的大小、形状及分布密度存在较大差异时，会 使得刻蚀结果不同；另外，还有可能是因刻蚀设备本身的不稳定因素引 起，如多次刻蚀工艺后刻蚀设备的工作腔室内的环境会有一定的变化， 这一变化会导致刻蚀速率发生变化，刻蚀结果出现偏差。为了实现对刻蚀结果的严格控制，于2006年8月9日公开的公开号为 CN1816905A的中国专利申请中提出了 一种利用前一批的刻蚀结果对后 一批的刻蚀条件进行调整的刻蚀方法。图l为现有刻蚀方法中一批衬底的流动示意图，图2为现有的刻蚀方法的流程图，下面结合图1和图2简单介绍一下现有的刻蚀方法。首先， 在刻蚀前利用光刻设备110依次在各批衬底上形成刻蚀掩膜图形 (S101);然后，将前一批衬底传送至光学特征尺寸(OCD, Optical Critical Dimension)测量设备120,以检测得到该前一批的各衬底的刻蚀掩膜图 形的相关参数(S102)。接着，根据测量得到的前一批的各衬底刻蚀掩膜图形的参数分别确 定各衬底的刻蚀条件(S103)，再将该衬底传送至刻蚀设备130，按确定 好的条件依次对该前一批各村底进行刻蚀(S104);刻蚀后，将该前一 批刻蚀后的衬底传送至清洗设备140进行清洗，去除刻蚀后衬底上的残留 物(S105)。在前一批衬底进行刻蚀、清洗的同时，光刻设备110可以对后一批衬 底进行光刻处理，再将后一批衬底传送至OCD测量设备120进行测量，得 到后一批衬底的光刻后的刻蚀掩膜图形的相关参数(S106)。再接着，将清洗后的该前一批各衬底再次传送至OCD测量设备120, 测量得到前一批衬底的刻蚀结果(S107)。本步测量通常有两种方法， 一种是抽样测量方法，即在一批衬底中只抽取一个衬底进行刻蚀图形的 测量，另一种则是依次对一批内的各个衬底进行刻蚀图形的测量，然后 取其平均值。随着对半导体工艺精度要求的提高，现在一般会采用后一 种方法。然后，才艮据前一批各村底的平均的刻蚀结果及OCD测量设备l20测得 的后 一批衬底的刻蚀掩膜图形的参数确定后 一批衬底的刻蚀条件 (S108),再利用该新的刻蚀条件在刻蚀设备130内对后一批衬底进行刻 蚀(S109)。可以看到，现有的刻蚀方法通过在刻蚀前进行OCD测量，避免了在 先工艺对刻蚀结果的影响；通过利用前一批衬底的平均刻蚀结果对后一批衬底的刻蚀条件进行调整，在一定程度上弥补了刻蚀工艺本身的不稳 定对刻蚀图形的影响。但是，随着器件集成度的提高，对工艺精度的要求也进一步提高， 仅仅在批与批之间对刻蚀工艺的差异性进行调整已经不够，希望能够对 片与片之间刻蚀工艺的差异进行监测，实现更高精度的刻蚀控制。发明内容本发明提供 一种刻蚀方法，以进一 步提高刻蚀工艺的刻蚀精度。本发明提供的一种刻蚀方法，包括步骤 刻蚀前一衬底；检测后 一衬底的刻蚀掩膜图形； ;险测所述前一衬底的刻蚀图形；根据所述前一衬底的刻蚀图形检测结果及所述后 一衬底的刻蚀掩 膜图形的4全测结果确定所述后 一衬底的刻蚀条件；按照所述后 一衬底的刻蚀条件对所述后 一衬底进行刻蚀。其中，所述刻蚀掩膜图形的检测结果包括刻蚀掩膜图形的特征尺 寸，所述刻蚀图形的检测结果包括刻蚀图形的特征尺寸和/或刻蚀深度。其中，所述4企测利用光学特征尺寸测量设备实现，且所述光学特征 尺寸测量设备与所述刻蚀设备间利用机械手依次传送各衬底。其中，根据所述前一衬底的刻蚀图形检测结果及所述后一衬底的刻 蚀掩膜图形的检测结果确定所述后一衬底的刻蚀条件，包括步骤根据所述后 一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定所述后 一衬底 的刻蚀条件；根据所述前 一衬底的刻蚀图形检测结果对所述后 一衬底的刻蚀条 件进行调整。其中，检测所述前一村底的刻蚀图形后，对所述前一衬底进行清洗。本发明具有相同或相应技术特征的另一种刻蚀方法，包括步骤 将各衬底放置于片盒内；将前一衬底传送至刻蚀设备，对前一衬底进行刻蚀； 将后一衬底传送至检测设备，检测后一衬底的刻蚀掩膜图形； 将所述前一衬底传送至检测设备，检测所述前一衬底的刻蚀图形； 根据所述前一衬底的刻蚀图形的检测结果及所述后一衬底的刻蚀 掩膜图形的检测结果确定所述后 一衬底的刻蚀条件； 将所述后一衬底传送至刻蚀设备； 按照所述后 一衬底的刻蚀条件对所述后 一衬底进4亍刻蚀； 将所述前一衬底传送回片盒。其中，所述传送由与所述片盒、检测设备和刻蚀设备相连的机械手 完成。其中，；险测后一衬底的刻蚀掩膜图形后，还要将所述后一衬底传送 回片盒。其中，所述刻蚀掩膜图形的检测结果包括刻蚀掩膜图形的特征尺 寸，所述刻蚀图形的检测结果包括刻蚀图形的特征尺寸和/或刻蚀深度。其中，所述检测利用光学特征尺寸测量设备实现。其中，根据所述前一衬底的刻蚀图形检测结果及所述后一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定所述后一衬底的刻蚀条件，包括步骤根据所述后 一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定所述后 一衬底的刻蚀条件；根据所述前一衬底的刻蚀图形检测结果对所述后 一衬底的刻蚀条 件进行调整。其中，在所述片盒内的衬底全部传送回片盒后，再对各衬底进行清 洗处理。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明的刻蚀方法，在对衬底进行刻蚀前，不仅考虑了该衬底的刻 蚀掩膜图形的情况，还利用前一衬底的刻蚀结果的反々贵，得到了与当前 刻蚀设备的状态相关的信息，及时对后一衬底的刻蚀条件进行调整，避 免了因刻蚀设备本身的不稳定因素而导致的刻蚀结果的偏差，进一步提 高了对刻蚀工艺的控制力，提高了刻蚀精度。本发明的刻蚀方法，利用机械手将检测设备与刻蚀设备相连，该机 械手在检测设备与刻蚀设备间传送各衬底，不仅可以方便地实现片与片 间的信息反馈，还实现了片与片间的检测与刻蚀的并4亍才乘作，节约了工 作时间，提高了工作效率。


图1为现有刻蚀方法中一批衬底的流动示意图； 图2为现有的刻蚀方法的流程图；图3为本发明刻蚀方法的第一实施例中的衬底流动示意图； 图4为本发明刻蚀方法的第一实施例的流程图； 图5为本发明第一实施例中清洗前/后的刻蚀深度对比图； 图6为本发明第一实施例中清洗前/后的刻蚀深度与刻蚀时间的关 系图；图7为本发明第一实施例中的刻蚀结果示意图； 图8为本发明第一实施例中在不同干扰下的刻蚀结果示意图； 图9为本发明第二实施例中利用机械手进行衬底传送的示意图； 图IO为本发明第二实施例中刻蚀方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明的处理方法可以被广泛地应用于各个领域中，下面是通过具 体的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域 内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范 围内。在半导体制造工艺中，实现对刻蚀工艺的严格控制非常重要。为此， 本发明的刻蚀方法将现有的批与批之间的反馈调整方法改为片与片之 间的反馈调整方法。本发明利用前一衬底的刻蚀结果对后 一衬底的刻蚀 条件进行调整，及时、准确地获得了刻蚀设备的状态信息，避免了因刻 蚀设备本身的 一些不稳定的因素而导致的各衬底刻蚀结果不一致的现 象，提高了对刻蚀工艺的控制力。本发明中将待刻蚀衬底中相邻的两个衬底分别称为前一衬底和后 一衬底，其中，在先刻蚀的衬底称为前一村底，在后刻蚀的村底称为后 一衬底。注意到，除在刻蚀设备上进行刻蚀的第一片(或某种产品的衬 底中被刻蚀的第一片)仅会作为前一衬底，最后一片仅会作为后一衬底 外，每一个衬底既可以相对于在其后刻蚀的衬底而言为前一衬底，又可 以相对于在其前刻蚀的衬底而言为后一衬底。但其中，对于仅能作为前 一衬底使用的第 一片刻蚀的衬底，由于没有在前刻蚀的衬底的情况作为 参考，只能按照预计的刻蚀设备状态，根据其自身的刻蚀掩膜图形来确 定其的实际刻蚀条件。通常可将样片或实验片作为该第 一 片刻蚀的衬 底，其仅用于了解刻蚀设备的状态。图3为本发明刻蚀方法的第一实施例中的衬底流动示意图，图4为本发明刻蚀方法的第一实施例的流程图，下面结合图3和图4对本发明 的第 一 实施例进行详细介绍。首先，将待刻蚀的衬底传送至光刻设备310处，依次在其上形成刻蚀 掩膜图形(S401)。该刻蚀掩膜图形既可以直接利用光刻技术由光刻胶 形成，也可以利用其他材料形成，如当刻蚀深度较深时，为了确保刻蚀图形的完整性，可以先在衬底表面形成硬掩膜(该硬掩膜可以是利用化学或物理气相沉积等方法形成的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等材料)； 再利用光刻技术将该刻蚀掩膜图形转移至该硬掩膜层中；利用由该硬掩 膜和/或其上的光刻胶共同组成的刻蚀掩膜图形进行后续的刻蚀处理。在上述衬底中的第 一个衬底上形成刻蚀掩膜图形后，将该第 一个衬 底传送至检测设备320处，检测其上的刻蚀掩膜图形(S402)。由于在 先工艺(主要是光刻工艺)的不稳定性，各衬底间的刻蚀掩膜图形可能 不会一致，如果不对其进行检测而直接按设计值进行刻蚀处理，这一在 先工艺的不一致性会直接导致刻蚀后得到的刻蚀图形的不 一致。为此， 需要对每一个衬底的刻蚀掩膜图形进行检测。该;险测设备320通常可以 利用电子显微镜或光学特征尺寸测量设备(OCD测量设备)等实现，其 主要测量的是刻蚀掩膜图形的特征尺寸，以判断其与设计值间是否存在 差值。另外，还可以利用该检测设备320对刻蚀掩膜图形的完整性等进行检 查，以防止在光刻过程中出了问题的衬底流入刻蚀工艺中，造成衬底报 废等不可挽回的恶果。检测后，根据;险测结果确定该前一村底的刻蚀条件(S403 )。本实 施例中，假设该第一个衬底为刻蚀设备中要处理的第一片衬底，则其只 能作为前一衬底而不能作为后一衬底使用，即其只能4姿照预计的刻蚀设 备状态，根据其自身的刻蚀掩膜图形来确定其的实际刻蚀条件，而没有 在前刻蚀的衬底的情况作为参考。其中，根据其自身的刻蚀掩膜图形确定其刻蚀条件的具体方法为 如果刻蚀掩膜图形的检测结果(如刻蚀掩膜图形的CD)与设计值相符， 可直接按标准工艺确定其刻蚀条件；如果刻蚀掩膜图形的检测结果与设 计值偏离较远，已不能通过调整刻蚀条件来纠正，则需要返工，重新进 行光刻操作；如果刻蚀掩膜图形的检测结果与设计值仅略有偏离，则可以根据该偏离值的大小来调整刻蚀条件，弥补在先的光刻工艺中出现的 偏差，并在刻蚀后得到满足要求的刻蚀图形。本步骤中可以进行调整的刻蚀条件包括刻蚀气体的流量、流量比、 腔室的压力等，其的变化可以令刻蚀中产生的聚合物的量发生变化，从 而实现对刻蚀图形特征尺寸的调整，得到满足要求的刻蚀图形。如，当 检测得到的前一村底的刻蚀掩膜图形的CD大于设计值时(即各刻蚀掩膜图形间的开口较小时)；可以通过调整刻蚀条件令刻蚀过程中仅产生较少的聚合物，减弱聚合物在刻蚀过程中对刻蚀侧壁的保护作用，令刻 蚀图形的开口相比于刻蚀掩膜图形的开口有所增大，以弥补在先的光刻 工艺中出现的偏差。接着，可以将前一衬底传送至刻蚀设备330处，按照上一步骤中确定 的刻蚀条件对前一衬底进行刻蚀(S404)，其中的刻蚀设备330可以为多 种，如等离子体刻蚀设备等。另外，在对前一衬底进行刻蚀的同时，还 可以将已形成刻蚀掩膜图形的后一衬底传送至检测设备320,检测其上的 刻蚀掩膜图形(S405 )。上述S404和S405步骤可以并行进行，节约了所 需的工作时间。再接着，待前一衬底刻蚀完成后，将前一衬底再次传送回检测设备 320处，对前一衬底的刻蚀图形进行检测(S406)。本步的检测主要测量 的是刻蚀图形的特征尺寸和/或刻蚀深度，以验证前面在S403步骤中确定 的前一衬底的刻蚀条件是否合适。另外，同样还可以利用该检测设备320 对刻蚀图形的完整性等进行检查，以防止在刻蚀中出现问题的衬底流入 后续工艺中，造成生产资料及生产时间上的不必要的浪费。然后，可以根据前一衬底的刻蚀图形的检测结果及前面得到的后一 衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定后 一衬底的刻蚀条件(S407 )。本 发明的刻蚀方法在确定后一村底的刻蚀条件时，直接利用了在其前面进 行的前一衬底的刻蚀图形的检测结果如果刻蚀设备工作状态与预计的情况相同，则前一衬底的刻蚀图形会与设计值相同，此时可以仅根据后 一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定后 一衬底的刻蚀条件即可。但如果刻蚀设备的工作状态有与预计的情况不同，其刻蚀的速率有 所偏差，则前一衬底的刻蚀图形也会与设计值不相符。此时，可以先根 据后一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定后一衬底的刻蚀条件，再根 据前一衬底的刻蚀图形的检测结果分析出刻蚀设备当前的刻蚀状态，并 依此对后一衬底的刻蚀条件进行调整。如，当测量得到的前一衬底的刻 蚀深度较深时，说明当前刻蚀设备的刻蚀速率较快，则可以适当改变已 根据后 一衬底的刻蚀掩膜图形所确定的后 一衬底的刻蚀条件 一 一 减小刻 蚀速率或减'J、刻蚀时间，使其刻蚀图形的深度更趋向于设计值。接着，可以将后一衬底传送至刻蚀设备330,按上述刻蚀条件对其进4亍刻蚀处理(S408)。同样地，在对后一衬底进行刻蚀时，可以判断是否还有村底需要进 行刻蚀，即该后一衬底是否为最后一个待刻蚀衬底(S409),如果不是， 则需要将下一个已形成刻蚀掩膜图形的待刻蚀衬底传送至检测设备320 进行检测，并在后一衬底刻蚀完成后，结合其刻蚀图形的检测结果和下 一个待刻蚀衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定下 一个待刻蚀衬底的刻 蚀条件。注意到此时由于第一个衬底的完成，新的待刻蚀衬底的加入，形成 了新的前一衬底和后一衬底的关系(S410):下一个待刻刻蚀的衬底为 新的后一衬底，而相对于下一个待刻蚀的村底，原后一衬底则变为前一 衬底。重复进行上述S405至S410步骤，直至完成最后一个衬底的刻蚀 (S409步骤中判断为"是"),则结束(S411)。可以看到，本发明的刻蚀方法采用的是在片与片之间进行信息反馈 的方法，由于刚刻蚀完成的前一衬底的刻蚀情况最为准确地反映了刻蚀 设备目前的工作状态；与传统的仅根据前一批衬底的刻蚀结果的平均值对后 一批衬底的刻蚀条件进行调整的方法相比，本发明的刻蚀方法可以 及时、准确地了解刻蚀设备的现状，更有效地避免因刻蚀设备的不稳定 性而导致的刻蚀结果的不确定性，提高对刻蚀工艺的控制力，进一步提 高刻蚀结果的精确性。实际生产中，各衬底在进行光刻、检测和刻蚀处理步骤时是逐片进 行的，而在清洗时，为节约成本和时间，则通常会对其进行成批的清洗。 为此，本发明第一实施例，各衬底片是在清洗前进行刻蚀图形CD的测量，并在一批衬底刻蚀完成后，再进行统一传送至清洗设备340进行清洗的， 这与传统的刻蚀方法不同(其是在清洗后再进行刻蚀图形CD的测量的)。为此，需要验证在清洗前进行的刻蚀图形CD的测量也能正确地反映 刻蚀设备的状态。图5为本发明第 一 实施例中清洗前/后的刻蚀深度对比 图，其中，横坐标为清洗后测量得到的刻蚀深度，纵坐标为清洗前测量 得到的刻蚀深度，另外，图中501为测量得到的数据点，502为根据数据 点拟合得到的数据线。如图5所示，对于各个衬底，由于清洗前表面仍残留部分的刻蚀掩膜 未去除，其测得的刻蚀深度均大于清洗后的刻蚀深度，在清洗前测量得 到的刻蚀深度并不能真正代表各衬底实际的刻蚀深度。但是，如图中502 所示，该清洗前测量得到的刻蚀深度与清洗后测量得到的实际的刻蚀深 度间具有线性拟合关系，可以根据清洗前测量得到的刻蚀深度与该线性 关系推出清洗后测量得到的实际刻蚀深度，因此，该清洗前测量得到的 刻蚀深度同样可以作为反映当前刻蚀设备状态的重要参数来使用。图6为本发明第一实施例中清洗前/后的刻蚀深度与刻蚀时间的关 系图，其中，横坐标为刻蚀的时间，纵坐标为清洗前/后测量得到的刻 蚀深度，另外，图中601为清洗前测量得到的各刻蚀时间下的衬底的刻 蚀深度数据点，603为清洗后测量得到的各刻蚀时间下的衬底的刻蚀深 度数据点，602为由601数据点拟合得到的曲线，604为由603数据点拟合得到的曲线。如图6所示，无论是清洗前测得的刻蚀深度拟合曲线602还是清洗 后测得的刻蚀浓度的拟合曲线604,其刻蚀深度与刻蚀时间均为线性关 系，都可以直接通过改变其刻蚀时间来调整其刻蚀深度。因此，利用测 量得到的前一衬底在清洗前的刻蚀结果来调整后一衬底的刻蚀时间，进 而调整其刻蚀深度是可行的。图7为本发明第一实施例中的刻蚀结果示意图，如图7所示，图中 片号为1、 3、 5、 7的第一批衬底与片号为2、 4、 6、 8的第二批衬底分 别在两台刻蚀设备上进行刻蚀处理。图中的701、 702、 703和704分别 代表了第一批各衬底的刻蚀深度，711、 712、 713和714分别代表了第 二批各衬底的刻蚀深度。可以看到，由于图7中刻蚀第一批衬底的第一台刻蚀设备的状态发 生了变化，或第一个衬底的刻蚀条件设置出现了问题，或测量出了误差， 使得其内的第一个衬底(可认为是片号为3的第二个衬底的前一衬底) 的实际刻蚀深度701偏离了设计值(2500A),为2750A。此时，按照本 发明的刻蚀方法，可以根据该前一衬底的这一测量结果对该批衬底内的 后一衬底(图中片号为3)的刻蚀条件进行调整，使其实际刻蚀深度趋 向于设计值(2500A)。可以看到，按调整后的刻蚀条件进4亍刻蚀后的后 一村底的刻蚀深度确实有所下降。正常情况下，由于后一衬底考虑了刻蚀设备的当前状态，其刻蚀后 得到的刻蚀图形的深度应当趋于设计值。本图中为了验证本发明刻蚀方 法的自我调整能力，假设该前一衬底的测量数据是错误的，即其实际刻 蚀深度与设计值相符(即刻蚀设备状态与预计的相符)，只是由于测量 错误得到了错误的参考信息。此时，由于参照了错误的信息，后一衬底 的实际刻蚀深度702为2300 A,小于了设计值。但即使是这样，由于本 发明刻蚀方法具有的自我调整能力，其会逐片趋向于设计^L,在刻蚀第三衬底、第四衬底时，已能得到较为满意的刻蚀结果。另夕卜，如图7中第二批衬底的刻蚀结果711、 712、 713和714所示， 当刻蚀设备状态较为稳定(或无其他错误发生)时，利用本发明的刻蚀 方法可以确保各衬底的刻蚀结果与设计值基本相符。图8为本发明第一实施例中在不同干扰下的刻蚀结果示意图，如图 8所示，图中片号为l、 3、 5、 7的第一批衬底与片号为2、 4、 6、 8的 第二批衬底分别在两台刻蚀设备上进行刻蚀处理。图中的801、 802、 803 和804分别代表了第一批各衬底的刻蚀深度，811、 812、 813和814分 别代表了第二批各衬底的刻蚀深度。图8中的第一批村底的刻蚀情况代表了当其中的某一衬底(图中片 号为1的衬底)由于刻蚀设备状态发生突变(或出现较大的干扰信息)， 导致其刻蚀结果与设计值偏离较大的情况，可以看到，虽然前一衬底的 刻蚀深度801较大地偏离了设计值，但由于本发明刻蚀方法具有的调整 能力，其后刻蚀的各衬底的刻蚀深度802、 803和804越来越趋向于设 计值，基本上由803开始实际的刻蚀深度就已与设计值基本相符。图8中的第二批村底代表了当其中的某 一衬底(图中片号为2的衬 底)由于某些干扰因素的出现，导致其刻蚀结果与设计值有较小偏离的 情况，可以看到，虽然第二批衬底内的片号为2的衬底的刻蚀深度811 略微偏离了设计值，但由于本发明刻蚀方法具有的调整能力，其后刻蚀 的各衬底的刻蚀深度812、 813和814也会越来越趋向于设计值，基本 上能达到与设计值相符。对于传统的刻蚀方法，其以一批衬底为单位进行分析、调整， 一方 面设备状态的异常发现不及时，可能会导致一批衬底中的大部分刻蚀结 果发生偏差，另一方面某一衬底的错误信息可能会影响到对后一批衬底 整体的调整，使后一批衬底的刻蚀结果全部发生偏离，影响较大、不够 灵活。而采用本发明的刻蚀方法，以片为单位进行反馈及调整，可以快速地得到刻蚀设备的状态信息，及时地对后面衬底的刻蚀条件进行调 整，仅在一、两片后就可以得到符合设计值的刻蚀结果，应用较为灵活。 此外，为了应用方便，提高生产效率，还可以在检测设备与刻蚀设 备间利用机械手依次传送各衬底。本发明的第二实施例对该种情况进行 了详细的说明。实际生产中，虽然光刻、检测及刻蚀工艺通常是逐片进行的，但是， 为了能清洁、安全、方便地传送衬底，通常会利用片盒成批地在各设备 间进行衬底的传送。此时，本发明的刻蚀方法中需要在检测及刻蚀设备 间逐片进行的传送就与传统的片盒传送方式不相符了。为此，本发明第 二实施例中，将检测设备与刻蚀设备相连，利用机械手在片盒、检测设 备与刻蚀设备间进行各衬底的传送，克服了上述需要逐片进行传送的问 题，提高了生产效率。图9为本发明第二实施例中利用机械手进行衬底传送的示意图，如图9所示，将机械手902与片盒901、检测设备904及刻蚀设备903相连，利用 机械手902在三者之间进行衬底的逐片传送。该片盒901、机械手902、刻实现利用机械手902在上述三个位置901、 903、 904间进行衬底的传送、 放置即可。其中对机械手的控制既可以人为控制方式，也可以为通过编 程实现的自动控制方式。图10为本发明第二实施例中刻蚀方法的流程图，下面结合图9和 图IO对本发明的第二实施例进行详细介绍。光刻后，将已形成刻蚀掩膜图形后的 一批衬底放置于片盒内 (SIOOI)。通常一个片盒内可放置的衬底的数量可以为IO片以上。并 将该片盒放置于与机械手902相连的位置处。然后，利用机械手902将片盒901内的第一个衬底(前一衬底)传送 至检测设备904,检测前一衬底的刻蚀掩膜图形(S1002)。该检测设备904通常可以利用电子显微镜或光学特征尺寸测量设备(OCD测量设备) 等实现，其主要测量的是刻蚀掩膜图形的特征尺寸，以判断其与设计值 间是否存在差值。另外，还可以利用该检测设备904对刻蚀掩膜图形的完 整性等进行检查，以防止在光刻过程中出了问题的衬底流入刻蚀工艺中， 造成衬底报废等不可挽回的恶果。接着，根据前一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定前一衬底的刻 蚀条件(S1003 )。本实施例中，假设该前一衬底是刻蚀设备中要处理 的第一片衬底，则其只能按照预计的刻蚀设备状态，根据其自身的刻蚀 掩膜图形来确定其的实际刻蚀条件，而没有在前刻蚀的衬底的情况作为 参考。通常本步骤中调整的刻蚀条件可以为刻蚀气体的流量、流量比、腔 室的压力等，其的变化可以令刻蚀中产生的聚合物的量发生变化，从而 实现对刻蚀图形特征尺寸的调整，得到满足要求的刻蚀图形。再接着，利用机械手902将前一衬底传送至刻蚀设备903内，按照 前一村底的刻蚀条件对前一衬底进行刻蚀(S1004)。同时，可以利用机 械手902将片盒901内的后一衬底传送至检测设备904,检测后一衬底 的刻蚀掩膜图形(S1005)。上述S1004和S1005步骤可以并行进行，节 约了所需的工作时间。然后，利用机械手902将后一衬底传送回片盒901,将前一衬底传 送至检测设备904，检测前一衬底的刻蚀图形(S1006)。本步的检测主 要测量的是刻蚀图形的特征尺寸和/或刻蚀深度，以验证前面在S1003 步骤中确定的前一衬底的刻蚀条件是否合适。另外，同样还可以利用该 检测设备卯4对刻蚀图形的完整性等进行检查，以防止在刻蚀中出现问 题的衬底流入后续工艺中，造成生产资料及生产时间上的不必要的浪 费。在本发明的其它实施例中，还可以先将前一衬底传送回片盒901,再将后一衬底传送至刻蚀设备903,然后，再将前一衬底传送至^r测设 备904,对其进行刻蚀图形的检测。甚至还可以在刻蚀设备903与检测 设备904之间设置一个中转站，先将前一衬底传送至该中转站处，然后， 将后一衬底传送至刻蚀设备903处，再将前一衬底由中转站处传送至检 测设备904处。该步骤中的传送方法可以有多种，在本发明的上述实施 例的启示下，还可以有更多这一应用上的延伸，这对于本领域普通技术 人员而言是易于理解和实现的，在此不再赘述。检测完成后，利用机械手902将前一衬底传送回片盒901 (S1007)。 在本发明的其它实施例中，该前一衬底传送回片盒901的步骤也可以在后 面步骤中再进行，如可以在对后一衬底进行刻蚀时，再将前一衬底传送 回片盒901。接着，根据前一衬底的刻蚀图形的检测结果及后 一衬底的刻蚀掩膜 图形的4企测结果确定后一衬底的刻蚀条件(S1008 )。与传统的仅根据前一批衬底的刻蚀结果的平均值对后 一批衬底的刻 蚀条件进行调整的方法相比，本发明的刻蚀方法以片为单位进行信息反 馈、参数修正，可以更有效地避免因刻蚀设备的不稳定性而导致的刻蚀 结果的不确定性，增强了对刻蚀工艺的控制力，进一步提高了刻蚀结果 的精确性。再接着，利用机械手902将后一衬底传送至刻蚀设备903,按照后 一衬底的刻蚀条件对后一衬底进行刻蚀(S1009)。如前所述，在本发明 的其它实施例中，后一衬底也可以提前传送至刻蚀设备903处。同样地，在对后一衬底进行刻蚀时，可以判断片盒内是否还有衬底 需要进行刻蚀，即该后一衬底是否为最后一个待刻蚀衬底(S10010), 如果不是，则将片盒901内已形成刻蚀掩膜图形的下一个待刻蚀衬底传送 至检测设备904进行检测。并在后一衬底刻蚀完成后，结合其刻蚀图形的检测结果和下 一个待刻蚀衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定下 一个待 刻蚀衬底的刻蚀条件，然后依此类推，实现片盒内其余衬底的刻蚀。注意到此时加入了新的下一个衬底，形成了新的前一衬底和后 一衬底的关系(S10011):下一个待刻刻蚀的衬底为新的后一衬底，而相对于下一个待刻蚀的衬底，原后一衬底则变为前一衬底。重复进行上述S1005至S10011步骤，直至完成最后一个衬底的刻蚀(S10010步骤中判断 为"是")，即在片盒内的衬底全部完成刻蚀，待最后一个衬底传送回 片盒后，再将片盒传送至清洗设备处，对各衬底进行统一的清洗处理 (S10012)。本发明第二实施例中的刻蚀方法，利用机械手将检测设备与刻蚀设不仅实现了片与片间的信息反馈，提高了刻蚀的精度控制，还可以方便 地实现检测与刻蚀的并行操作，节约了工作时间，提高了工作效率。本发明上述实施例中各步骤的执行顺序并不是唯一的，不能将其视 为对本发明的限制，其中有多个步骤的执行顺序都是可以互换的，具体 的执行顺序可以根据实际生产中各设备的情况进行具体设定，在本发明 上述实施例的启示下，这一执行顺序的变换对于本领域普通技术人员而 言是易于理解和实现的，在此不再赘述。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明， 任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能 的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的 范围为准。
权利要求
1、一种刻蚀方法，其特征在于，包括步骤刻蚀前一衬底；检测后一衬底的刻蚀掩膜图形；检测所述前一衬底的刻蚀图形；根据所述前一衬底的刻蚀图形检测结果及所述后一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定所述后一衬底的刻蚀条件；按照所述后一衬底的刻蚀条件对所述后一衬底进行刻蚀。
2、 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于所述刻蚀掩膜图 形的检测结果包括刻蚀掩膜图形的特征尺寸。
3、 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于所述刻蚀图形的 检测结果包括刻蚀图形的特征尺寸和/或刻蚀深度。
4、 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于所述检测利用光 学特征尺寸测量设备实现。
5、 如权利要求4所述的刻蚀方法，其特征在于所述光学特征尺 寸测量设备与所述刻蚀设备间利用机械手依次传送各衬底。
6、 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，根据所述前一衬 底的刻蚀图形检测结果及所述后 一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确 定所述后一衬底的刻蚀条件，包括步骤根据所述后一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定所述后 一衬底 的刻蚀条件；根据所述前 一衬底的刻蚀图形检测结果对所述后 一衬底的刻蚀条 件进行调整。
7、 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于检测所述前一衬 底的刻蚀图形后，对所述前一衬底进行清洗。
8、 一种刻蚀方法，其特征在于，包括步骤 将各衬底放置于片盒内；将前一衬底传送至刻蚀设备，对前一衬底进行刻蚀；将后一衬底传送至检测设备，检测后一衬底的刻蚀掩膜图形； 将所述前一衬底传送至检测设备，检测所述前一衬底的刻蚀图形； 根据所述前一村底的刻蚀图形的检测结果及所述后 一衬底的刻蚀 掩膜图形的检测结果确定所述后 一衬底的刻蚀条件； 将所述后 一衬底传送至刻蚀设备； 按照所述后 一衬底的刻蚀条件对所述后 一衬底进行刻蚀； 将所述前一衬底传送回片盒。
9、 如权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于所述传送由与所 述片盒、检测设备和刻蚀设备相连的机械手完成。
10、 如权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于检测后一衬底的 刻蚀掩膜图形后，还要将所述后一衬底传送回片盒。
11、 如权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于所述刻蚀掩膜图 形的检测结果包括刻蚀掩膜图形的特征尺寸。
12、 如权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于所述刻蚀图形的 检测结果包括刻蚀图形的特征尺寸和/或刻蚀深度。
13、 如权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于所述检测利用光 学特征尺寸测量设备实现。
14、 如权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于，根据所述前一衬 底的刻蚀图形检测结果及所述后 一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确 定所述后一衬底的刻蚀条件，包括步骤根据所述后 一村底的刻蚀掩膜图形的^r测结果确定所述后 一衬底 的刻蚀条件；根据所述前 一衬底的刻蚀图形检测结果对所述后 一衬底的刻蚀条 件进行调整。
15、 如权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于在所述片盒内的 衬底全部传送回片盒后，再对各衬底进行清洗处理。
全文摘要
本发明公开了一种刻蚀方法，包括步骤刻蚀前一衬底；检测后一衬底的刻蚀掩膜图形；检测所述前一衬底的刻蚀图形；根据所述前一衬底的刻蚀图形检测结果及所述后一衬底的刻蚀掩膜图形的检测结果确定所述后一衬底的刻蚀条件；按照所述后一衬底的刻蚀条件对所述后一衬底进行刻蚀。本发明的刻蚀方法可以进一步提高对刻蚀工艺的控制力及刻蚀的精度。
文档编号H01L21/00GK101329986SQ20071004234
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月21日 优先权日2007年6月21日
发明者张海洋, 峰 朱, 杜珊珊, 怡 黄 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司