一种刻蚀机台的晶圆刻蚀方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种刻蚀机台的晶圆刻蚀方法。


背景技术：

2.mtbc(meantime between clean，上一次湿法清洗到这次湿法清洗所经过的时间)是机台阶段性维护的重要指标，它表示机台两次pm(period maintain，维护保养)之间的时间间隔。在半导体刻蚀机台对晶圆进行干法刻蚀的过程中，由于晶圆边缘的er(etch rate，刻蚀速率)比中心处的er快，为了提高晶圆刻蚀的均匀性，会在机台的内部设置聚焦环(focus ring)，聚焦环被安装在反应离子蚀刻室中晶片周围的平台上，以保护晶圆的边缘，降低晶圆边缘区域的刻蚀速率，提高晶圆表面刻蚀的均匀性，如图1所示出的刻蚀机台内部腔体结构中聚焦环1的位置，注入气体4经过分流器3注入腔体中对晶圆2进行刻蚀制程的同时，聚焦环1也随之损耗，晶圆2边缘刻蚀速率较快，同样地，加快了聚焦环1的消耗，因此使用一段时间后，需要机台及时进行pm，以更换新的聚焦环，这样一来缩短了mtbc，影响了机台的产能。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种刻蚀机台的晶圆刻蚀方法，以解决聚焦环消耗过快的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种刻蚀机台的晶圆刻蚀方法，包括：
5.刻蚀机台，用以按批次对晶圆进行刻蚀，且所述刻蚀机台的腔体中设置有朝向所述晶圆的边缘区域注入刻蚀气体的边缘管道；
6.自动调整系统，与所述刻蚀机台连接以调整所述边缘管道的气体参数；
7.所述晶圆刻蚀方法包括：
8.获取上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图；
9.比较所述上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图与当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，并将比较结果反馈到自动调整系统；
10.所述自动调整系统根据所述比较结果调整所述边缘管道的气体参数，所述边缘管道根据所述气体参数向所述刻蚀机台的腔体中注入气体进行刻蚀，对当前批次的晶圆进行刻蚀。
11.优选地，所述气体参数包括气体的总流量、气体中各组分的比例。
12.优选地，根据所述上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图、上一批次的晶圆对应的所述边缘管道的气体参数、以及当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，得到所述当前批次的晶圆的所述边缘管道的气体调节参数。
13.优选地，除获取所述上一批次的晶圆刻蚀速率分布图，还获取所述上一批次的晶圆之前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图，根据当前批次前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图以及所述当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，得到所述当前批次的晶圆的所
述边缘管道的气体调节参数。
14.优选地，根据所述当前批次的晶圆的之前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图、以及之前的多个批次的晶圆的对应的所述边缘管道的气体参数、以及所述当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，得到所述当前批次的晶圆的所述边缘管道的气体调节参数。
15.优选地，所述边缘区域设置有聚焦环。
16.优选地，在相邻的两批次的晶圆的刻蚀条件下，所述聚焦环具有对应所述上一批次的晶圆的第一消耗量和所述当前批次的晶圆的第二消耗量，所述第一消耗量大于所述第二消耗量。
17.优选地，所述基准速率分布图示出的晶圆各处的刻蚀速率的均一度至多为1.1％。
18.优选地，所述基准速率分布图示出的晶圆各处的刻蚀速率的极差至多为
19.优选地，所述基准速率分布图示出的晶圆各处的刻蚀速率的平均值为
20.在本发明提供的刻蚀机台的晶圆刻蚀方法，通过自动调整边缘管道的气体参数来改善晶圆的刻蚀速率，在保证晶圆正常刻蚀的同时，提高晶圆刻蚀的均匀性，降低晶圆的边缘刻蚀速率，从而降低聚焦环的消耗量，降低刻蚀机台pm次数，延长mtbc，进而提高机台的产出。
附图说明
21.图1是现行技术下刻蚀机台的内部腔体结构；
22.图2是本发明提供的一种实施例的流程图；
23.图3是本发明提供的刻蚀速率分布图；
24.图4是按照本发明提供一种实施例调整后的刻蚀速率分布图。
25.图中，
26.1、聚焦环；2、晶圆；3、分流器；4、注入气体。
具体实施方式
27.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的刻蚀机台的晶圆刻蚀方法作进一步详细说明。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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
28.发明人研究发现在晶圆刻蚀的过程中，设置在晶圆边缘的聚焦环会随着晶圆的刻蚀而消耗，尤其是在晶圆表面刻蚀不均匀的情况下，晶圆的边缘区域的刻蚀速率高于晶圆中心位置的刻蚀速率。
29.基此，在本发明实的核心思想在于，通过刻蚀机台自动化调整晶圆边缘处的刻蚀气体的参数，即动态调整刻蚀气体的比例和总流量，从而能够起到延缓边缘刻蚀速率增加的作用，降低聚焦环的消耗量，最终达到提高mtbc的效果。
30.具体的，请参考图1，其为本发明实施例的示意图。如图3所示，一种刻蚀机台的晶圆刻蚀方法，包括刻蚀机台，用以按批次对晶圆进行刻蚀，且刻蚀机台的腔体中设置有朝向
晶圆的边缘区域注入刻蚀气体的边缘管道；自动调整系统，与刻蚀机台连接以调整边缘管道的气体参数。现行的刻蚀机台具有朝向晶圆边缘区域注入气体的边缘管道以及向晶圆中心位置注入气体的中心管道，在刻蚀时，中心管道的气体参数和边缘管道的气体参数可以分别设置，因此能够通过中心管道输出刻蚀气体保证晶圆的中心位置的刻蚀速率，再单独调整边缘管道的气体参数来适配晶圆中心位置的刻蚀速率，避免晶圆边缘位置刻蚀速率过快，致使聚焦环快速消耗。
31.晶圆刻蚀方法包括以下步骤：
32.获取上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图；
33.比较上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图与当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，并将比较结果反馈到自动调整系统；
34.自动调整系统根据比较结果调整边缘管道的气体参数，边缘管道根据气体参数向刻蚀机台的腔体中注入气体进行刻蚀，对当前批次的晶圆进行刻蚀。其中，气体参数包括气体的总流量、气体中各组分的比例。
35.这里提及的按批次刻蚀的晶圆是同一型号的，每一批次待刻蚀的晶圆可以是单片待刻蚀的晶圆。显然，自动调整系统中存储有边缘管道的刻蚀气体参数与刻蚀速率分布图之间的关系，对晶圆进行刻蚀的气体的参数与晶圆边缘区域的刻蚀速率相关，例如边缘气体的总流量越大，晶圆边缘区域的刻蚀速率就越快，能够通过单独调整边缘管道的各项气体参数来改善晶圆刻蚀的均匀性和降低聚焦环的消耗量。
36.晶圆面内刻蚀的分布图与气体的种类、各组分的比例、流量等参数存在算法关系式，可以通过改变边缘管道的气体参数，获取对应的刻蚀分布图，从而得到气体参数与刻蚀分布图的算法关系式。自动调整系统能够根据比较结果以及算法关系式自动调节与刻蚀分布图相关的气体参数，延缓晶圆边缘刻蚀速率的增加，减少刻蚀过程中对于保护晶圆边缘的聚焦环的消耗量，延长使用寿命。
37.在一种实施方式中，根据上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图、上一批子的晶圆对应的边缘管道的气体参数、以及当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，得到当前批次的晶圆的边缘管道的气体调节参数。
38.比较上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图和所需要的基准速率分布图，当两个图的数值相差超过预设值，例如均值相差超出预设值、极差超出预设值时，则将比较结果，反馈到自动调整系统中，自动调整系统根据比较结果调整上一批次的晶圆的边缘管道的气体参数，调整气体的比例和总流量，得到当前批次的晶圆的边缘管道的气体参数。
39.在一种实施方式中，除获取上一批次的晶圆刻蚀速率分布图，还获取上一批次的晶圆之前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图，根据当前批次前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图以及当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，得到当前批次的晶圆的边缘管道的气体调节参数。具体的，根据当前批次的晶圆的之前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图、以及之前的多个批次的晶圆的对应的边缘管道的气体参数、以及当前批次的晶圆所需的基准速率分布图，得到当前批次的晶圆的边缘管道的气体调节参数。
40.可以理解的，当上一批次的晶圆在经过前叙的气体参数调整后，进行刻蚀后，所获得的刻蚀速率的均一度仍未达到预计效果，那么在上一批次的晶圆的气体参数的基础上，仍然需要进一步调整，以提高晶圆面内刻蚀的均一性。
41.为了避免晶圆本身或是刻蚀机台等偶然因素对于晶圆边缘的刻蚀速率分布图的影响，还获取当前批次之前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图和对应的气体参数，剔除上一批次的晶圆的气体参数下的刻蚀速率分布图的偶然性，例如采用将比较上一批次的晶圆的刻蚀速率分布图的数值和对应的气体参数和之前的多个批次的晶圆的刻蚀速率分布图的数值和气体参数，或是直接将上一批次的晶圆的刻蚀晶圆的刻蚀速率分布图的数值带入算法关系式，比较经算法关系式得到的气体参数和上一批次的晶圆刻蚀的对应的气体参数。
42.具体的，边缘区域设置有聚焦环。
43.具体的，在相邻的两批次的晶圆的刻蚀条件下，聚焦环具有对应上一批次的晶圆的第一消耗量和当前批次的晶圆的第二消耗量，第一消耗量大于第二消耗量。可参照图1上所示出的聚焦环1的位置，聚焦环1设置在刻蚀机台中，且环绕在晶圆2的外缘，当晶圆2边缘的刻蚀速率较快时，聚焦环1的消耗速度也随之加快。
44.具体的，基准速率分布图示出的晶圆各处的刻蚀速率的均一度至多为1.1％。基准速率分布图示出的晶圆各处的刻蚀速率的极差至多为基准速率分布图示出的晶圆各处的刻蚀速率的平均值为
45.正如图3示出的一晶圆的刻蚀速率分布图，其中，刻蚀速率的各项参数：mean均值：range极差：36；u％(uniformity)均一度：2.2％，u％＝(max-min)/2mean。可以理解的图3是前叙提出的上一批次的晶圆，在调整边缘管道的气体参数之后，得到图4所示出的当前批次的晶圆的刻蚀速率分布图。
46.在一种实施方式中，图4所示出的是基准速率分布图。
47.综上可见，在本发明实施例提供的刻蚀机台的晶圆刻蚀方法中，通过自动调整边缘管道的气体参数来改善晶圆的刻蚀速率，延缓边缘刻蚀速率的增加，减少在刻蚀过程中对保护晶圆边缘的聚焦环的消耗量，从而提高mtbc，提高晶圆刻蚀的均匀性，降低刻蚀机台pm次数，延长mtbc，进而提高机台的产出。
48.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。