专利名称：一种刻蚀方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种刻蚀方法。
背景技术：
随着半导体器件尺寸的不断减小，对刻蚀工艺也提出了越来越高的要求。 为了获得较佳的边缘^^廓，目前业界普遍采用干法刻蚀，所述干法刻蚀包括等 离子体刻蚀、离子束刻蚀和反应离子刻蚀。
一般来说，使用传统的干法刻蚀机台的刻蚀过程通常包括如下步骤首先， 将具有多个薄膜层的晶圆传送至刻蚀机台的校准腔内，所述校准腔可旋转晶圓， 随机校准晶圆后，将所述晶圆传送至刻蚀腔内，在刻蚀腔内连续进行所述多个 薄膜层的刻蚀反应。
然而，受传统的刻蚀机台的结构限制，在刻蚀腔内气体浓度分布非常不均 匀，因此在刻蚀腔内不同位置的薄膜层刻蚀速率也是不同的，这导致在刻蚀过 程中，晶圆中间区域和晶圆边缘某个区域内的刻蚀速率存在着明显的差异，进 而导致晶圆边缘经常出现月牙效应，所述月牙效应即是在晶圆的边缘形成如图1 中所示的月牙区域IO，所述月牙区域IO内薄膜的刻蚀速率最高或者最低。对于 具有多个薄膜层的晶圆而言，需要在同一刻蚀机台内连续进行多个薄膜层的刻 蚀，因此每个薄膜层的刻蚀过程中都会出现月牙效应，每次月牙效应均出现在 晶圓边缘的同一区域，极易导致在该区域内的半导体器件性能失效，影响了半 导体器件的良率。
因此，提出一种刻蚀方法，利用现有的刻蚀机台，通过设定晶圆在校准腔 内的旋转角度来提高半导体器件的良率，是非常具有实际意义的。
发明内容
本发明提供一种刻蚀方法，利用现有的刻蚀^L台，解决因月牙效应而导致良率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种刻蚀方法，包括提供一形成有多 个薄膜层以及图案化光阻层的晶圆；将所述晶圆传送至刻蚀腔，依次刻蚀每个 薄膜层；其中，在刻蚀每个薄膜层之前，先将所述晶圆传送至校准腔，根据所 述晶圆上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转所述晶圆。
进一步的，所述刻蚀腔内不同区域的薄膜层刻蚀速率不同。
进一步的，所述校准腔根据所述晶圓上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转 所述晶圆，使得所述晶圆上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率较低的区域对应于所述刻 蚀腔内薄膜层刻蚀速率较高的区域。
进一步的，所述多个薄膜层包括依次形成的栅氧化层、多晶硅层以及阻挡层。
进一步的，所述刻蚀方法具体包括如下步骤提供一形成有栅氧化层、多 晶硅层、阻挡层以及图案化光阻层的晶圓；将所述晶圆传送至刻蚀腔，刻蚀所 述阻挡层，并获取所述晶圆上的阻挡层刻蚀速率布局；将所述晶圆传送至校准 腔，根据所述阻挡层刻蚀速率布局旋转所述晶圆；将所述晶圆传送至刻蚀腔， 刻蚀所述多晶硅层，并获取所述晶圆上多晶硅层刻蚀速率布局；将所述晶圆传 送至校准腔，根据所述阻挡层刻蚀速率布局和所述多晶硅层刻蚀速率布局旋转 所述晶圆；将所述晶圆传送至刻蚀腔，刻蚀所述斥册氧化层。
进一步的，所述校准腔根据所述阻挡层刻蚀速率布局旋转所述晶圆，使得 所述晶圆上阻挡层刻蚀速率较低的区域对应于所述刻蚀腔内刻蚀速率较高的区 域。
进一步的，所述校准腔根据所述阻挡层刻蚀速率布局和所述多晶硅层刻蚀 速率布局旋转所述晶圆，使得所述晶圆上阻挡层刻蚀速率和多晶硅层刻蚀速率 较低的区域对应于所述刻蚀腔内刻蚀速率较高的区域。
与现有技术相比，本发明所提供的刻蚀方法，在刻蚀每个薄膜层之前，先 将晶圆传送至校准腔，所述校准腔根据该晶圓上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局 旋转晶圆，使得每个薄膜层的刻蚀速率布局起到互补作用，提高了半导体器件 的良率。
图1为月牙区域的示意图2为本发明一实施例所提供的刻蚀方法的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施 方式作进一步的说明。需说明的是，附图均釆用非常简化的形式且均使用非精 准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在背景技术中已经提及，在使用传统的干法刻蚀机台刻蚀薄膜的过程中， 晶圆中间区域和边缘区域的刻蚀速率存在明显的差异，导致晶圆边缘经常出现 月牙效应，在月牙区域内薄膜的刻蚀速率最快或者最慢。对于具有多个薄膜层 的晶圆而言，每次月牙效应均出现在晶圆边缘的同一区域，极易导致在该区域 内的半导体器件性能失效。
本发明的核心思想在于，在刻蚀每个薄膜层之前，先将晶圆传送至校准腔， 所述校准腔根据晶圆上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转晶圆，使得每个薄膜 层的刻蚀速率布局起到互补作用，提高半导体器件的良率。
本发明一实施例所提供的刻蚀方法包括如下步骤首先，提供一形成有多 个薄膜层以及图案化光阻层的晶圆；接着，将所述晶圆传送至刻蚀腔，依次刻 蚀每个薄膜层；其中，在刻蚀每个薄膜层之前，先将所述晶圆传送至校准腔， 根据所述晶圓上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转所述晶圆。
受传统的刻蚀机台的结构限制，所述刻蚀腔内不同区域的薄膜层刻蚀速率 不同，所述校准腔才艮据所述晶圆上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转所述晶圆， 使得所述晶圆上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率较低的区域对应于所述刻蚀腔内薄膜 层刻蚀速率较高的区域，即使得每个薄膜层的刻蚀速率布局起到互补作用，进 而使得月牙效应出现在晶圆的不同位置上，避免多个薄膜层的月牙区域形成在 晶圆的同一位置上，而导致在该区域内的半导体器件性能失效。
下面将结合示意图对本发明的刻蚀方法进行更详细的描述，其中表示了本 发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以4务改在此描述的本发明，而 仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
请参考图2，其为本发明一实施例所提供的刻蚀方法的流程图，结合该图， 该方法包括步骤
步骤21,提供一形成有栅氧化层、多晶硅层、阻挡层以及图案化光阻层的 晶圓。
其中，所述栅氧化层、多晶硅层、阻挡层是连续沉积的，所述栅氧化层的 材料可以为二氧化硅、氮氧化硅中的一种或组合，所述阻挡层的材料可以为二 氧化硅或氮氧化硅。所述栅氧化层、多晶硅层和阻挡层可利用同一干法刻蚀机 台进4亍刻々虫。
在此步骤前，首先提供一阻挡层挡片以及一多晶硅层挡片，所述阻挡层挡 片是指仅形成有阻挡层的实验片，所述多晶硅层挡片是指仅形成有多晶硅层的 实验片，接着将所述阻挡层挡片放进刻蚀腔内进行刻蚀，并利用干涉测量法测 量所述阻挡层挡片上的阻挡层刻蚀速率布局，接着将所述多晶硅层挡片放进刻 蚀腔内进行刻蚀，并测量所述多晶硅层挡片上的多晶硅层刻蚀速率布局。
步骤22，将所述晶圆传送至刻蚀腔，刻蚀所述阻挡层，并获取所述晶圆上 的阻挡层刻蚀速率布局。
可根据所述阻挡层挡片上的阻挡层刻蚀速率布局，推断出所述晶圆上的阻 挡层刻蚀速率布局。
在刻蚀所述阻挡层的过程中，受刻蚀腔内反应气体浓度分布不均匀等因素 影响，在刻蚀阻挡层的过程中，在晶圆的边缘区域出现了月牙效应，在所述月 牙区域内薄膜的刻蚀速率最高。
步骤23，接着，将所述晶圓传送至校准腔，根据所述阻挡层刻蚀速率布局 旋转所述晶圆。
其中，根据所述阻挡层刻蚀速率布局设定晶圆在校准腔内的旋转角度，优 选的，所述校准腔可将所述晶圆旋转120度。
步骤24，将所述晶圆传送至刻蚀腔，刻蚀所述多晶硅层，并获取所述晶圆 上的多晶硅层刻蚀速率布局。所述晶圓上的多晶硅层刻蚀速率布局可通过所述 多晶硅层挡片上的刻蚀速率布局推断得出。
由于在刻蚀所述多晶硅层之前，校准腔已根据所述阻挡层刻蚀速率布局旋圆上的不同位置， 不会产生月牙效应累加的结果。步骤25,将所述晶圆传送至校准腔，根据所述阻挡层刻蚀速率布局和所述 多晶硅层刻蚀速率布局旋转所述晶圆。其中，所述校准腔根据所述阻挡层刻蚀速率布局和所述多晶硅层刻蚀速率 布局旋转所述晶圓，优选的，所述校准腔可将所述晶圓再次旋转120度步骤26，将所述晶圓传送至刻蚀腔，刻蚀所述^f册氧化层。由于刻蚀所述栅氧化层之前，已根据所述阻挡层刻蚀速率布局和多晶硅层 刻蚀速率布局旋转了晶圆，使得所述晶圆上阻挡层刻蚀速率和多晶硅层刻蚀速 率较低的区域对应于所述刻蚀腔内刻蚀速率较高的区域，因此，在刻蚀所述栅 氧化层的过程中，每个薄膜层的刻蚀速率布局起到了互补作用，提高了半导体 器件的良率。需要说明的是，在刻蚀每一层薄膜的过程中，可能由于月牙效应导致图形 线宽不均匀，在月牙区域内的图形线宽与晶圆的其它区域内的图形线宽不一致， 在刻蚀每一层薄膜后，还可获取所述晶圆上已刻蚀薄膜层的图形线宽的布局， 所述校准腔根据所述晶圓上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局以及图形线宽的布局 旋转所述晶圓，使得每个薄膜层的刻蚀速率布局以及图形线宽布局起到互补作 用，进而使得月牙效应出现在所述晶圆的不同位置上，避免多个薄膜层的月牙 区域形成在晶圓的同一位置上，而导致在该区域内的半导体器件性能失效。综上所述，本发明所提供的刻蚀方法包括如下步骤，首先，提供一形成有 多个薄膜层以及图案化光阻层的晶圆；再将所述晶圓传送至刻蚀腔，依次刻蚀 每个薄膜层；其中，在将所述晶圆传送至刻蚀腔刻蚀每个薄膜层之前，先将所述晶圆传送至校准腔，根据所述晶圓上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转所述 晶圆。本发明利用现有的刻蚀机台，根据已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局，设定 晶圆在校准腔内的旋转角度，解决了因月牙效应而导致的半导体器件性能失效 的问题，提高了半导体器件的良率。 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发7明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1、一种刻蚀方法，包括提供一形成有多个薄膜层以及图案化光阻层的晶圆；将所述晶圆传送至刻蚀腔，依次刻蚀每个薄膜层；其特征在于，在刻蚀每个薄膜层之前，先将所述晶圆传送至校准腔，根据所述晶圆上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转所述晶圆。
2、 如权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀腔内不同区域的 薄膜层刻蚀速率不同。
3、 如权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于，所述校准腔根据所述晶圆 上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转所述晶圆，使得所述晶圆上已刻蚀薄膜层 的刻蚀速率较低的区域对应于所迷刻蚀腔内薄膜层刻蚀速率较高的区域。
4、 如权利要求3所述的刻蚀方法，其特征在于，所述多个薄膜层包括依次 形成的栅氧化层、多晶硅层以及阻挡层。
5、 如权利要求4所述的刻蚀方法，其特征在于，具体包括如下步骤 提供一形成有栅氧化层、多晶硅层、阻挡层以及图案化光阻层的晶圆； 将所述晶圆传送至刻蚀腔，刻蚀所述阻挡层，并获取所述晶圆上的阻挡层刻蚀速率布局；将所述晶圆传送至校准腔，根据所述阻挡层刻蚀速率布局旋转所述晶圆；将所述晶圆传送至刻蚀腔，刻蚀所述多晶硅层，并获取所述晶圆上的多晶 硅层刻蚀速率布局；将所述晶圆传送至校准腔，根据所述阻挡层刻蚀速率布局和多晶硅层刻蚀 速率布局S走转所述晶圆；将所述晶圆传送至刻蚀腔，刻蚀所述才册氧化层。
6、 如权利要求5所述的刻蚀方法，其特征在于，所述校准腔根据所述阻挡 层刻蚀速率布局旋转所述晶圆，使得所述晶圓上阻挡层刻蚀速率较低的区域对 应于所述刻蚀腔内刻蚀速率较高的区域。
7、 如权利要求6所述的刻蚀方法，其特征在于，所迷校准腔根据所迷阻挡 层刻蚀速率布局和多晶硅层刻蚀速率布局旋转晶圆，使得所述晶圆上阻挡层刻 蚀速率和多晶硅层刻蚀速率较低的区域对应于刻蚀腔内刻蚀速率较高的区域。
全文摘要
本发明揭露了一种刻蚀方法，所述刻蚀方法包括如下步骤，首先，提供一形成有多个薄膜层以及图案化光阻层的晶圆；再将所述晶圆传送至刻蚀腔，依次刻蚀每个薄膜层；其中，将所述晶圆传送至刻蚀腔刻蚀每个薄膜层之前，先将所述晶圆传送至校准腔，根据所述晶圆上已刻蚀薄膜层的刻蚀速率布局旋转所述晶圆。本发明解决了因月牙效应而导致的半导体器件性能失效的问题，提高了半导体器件的良率。
文档编号H01L21/02GK101651098SQ20091005301
公开日2010年2月17日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者裴 奚, 张振兴, 杨昌辉, 石小兵, 莉 黄, 齐龙茵 申请人:上海宏力半导体制造有限公司