[發明專利]一種等離子刻蝕設備的維護方法

有效

• 申請號: 200710063229.X
• 申請日: 2007-01-04
• 公開（公告）號: CN101217103A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 楊峰
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/3065;C23F4/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄭立明;王連軍

技術領域

本發明涉及微電子刻蝕技術領域，尤其涉及一種等離子刻蝕設備的維護方法。

背景技術

隨著微電子技術的發展，半導體芯片加工技術日趨嚴格，技術節點已經從180nm到65nm，甚至45nm以下，硅片的大小也從200mm增加到300mm，因此，對于硅片的工藝要求越來越嚴格。刻蝕工藝作為半導體加工中最為復雜工序之一，刻蝕過程中等離子體的狀態、各項工藝過程參數等直接與刻蝕結果相關。

在等離子刻蝕機結構中，石英部件直接接觸等離子體，與反應腔室的狀態密切相關，其表面的粗糙程度會隨著刻蝕反應次數的增加而隨之加劇，當粗糙度增大到一定程度時，就需要對石英窗進行更換，以保證腔室狀態的一致性。本方法實現對石英部件表面粗糙度的定量分析，根據在線傳感器在不同粗糙度下檢測OES譜線的變化趨勢，準確預測部件表面的粗糙情況，從而預報部件的更換。此方法避免以經驗估計石英部件表面粗糙，來確定更換周期，有效防止頻繁更換部件造成的時間浪費及估計更換時間過長而造成的工藝結果漂移。

對于在等離子刻蝕設備中石英部件的維護，目前常用方法是利用經驗估計維護時間，進行定期維護。這種方法通常在刻蝕設備測試階段，根據實驗和工藝結果確定維護時間，指導石英部件的使用和維護。此方法對于石英部件的表面粗糙情況進行大概的經驗估計，在線條較寬的工藝因為工藝對設備的精確度要求不高可以適用，但是在低于90nm的工藝中會有較大的困難。

利用這種方法只能從經驗上估計石英部件維護的周期，不能準確、定量的對維護周期做出預測。經驗上得到的維護周期偏差較大，同時隨著工藝進行的過程、設備老化等條件的變化而發生漂移，如果經驗數據發生了漂移，會使工藝過程及結果發生漂移。過大的維護周期使得工藝狀態的變化引起工藝結果變化，導致硅片加工質量變差，成品率變低；過小的維護周期使得設備維護過于頻繁，影響了正常的硅片加工過程，浪費時間，降低效率。

發明內容

針對現有技術方案中存在的技術缺陷，本發明的目的是提供一種等離子刻蝕設備的維護方法，通過該方法可以相對精確地預測更換等離子刻蝕設備中易損件的時間，及時更換等離子刻蝕設備中易損件，保證硅片加工質量，維持正常的硅片加工過程，節約時間，提高效率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種等離子刻蝕設備的維護方法，用于在等離子體刻蝕設備的反應腔體內表面粗糙度不能滿足工藝過程要求時及時更換反應腔體，包括：

A、建立等離子體刻蝕設備中的生成物的性能參數與等離子體刻蝕設備的反應腔體內表面粗糙度的對應關系；

B、檢測離子體刻蝕設備中的生成物的性能參數，根據步驟A建立的所述的對應關系判斷反應腔體內表面粗糙度是否滿足工藝過程要求，如不滿足則更換反應腔體。

所述的步驟A包括：

A1、選擇具有不同內表面粗糙度Ra的反應腔體的離子體刻蝕設備進行工藝過程，一一對應地測試不同反應腔體內表面粗糙度Ra下等離子體刻蝕設備中的生成物的性能參數值Q；

A2、根據反應腔體內表面粗糙度值Ra與等離子體刻蝕設備中的生成物的性能參數值Q的一一對應值，建立表面粗糙度值Ra與譜強度值Q的對應關系。

所述的步驟A1前包括：

A3、建立反應腔體內表面積S與反應腔體內表面粗糙度值Ra的對應關系；

A4、選擇不同內表面積S的反應腔體，根據步驟建立的對應關系確定所選擇的反應腔體的內表面粗糙度值Ra。

所述的步驟A3包括：

A31、建立反應腔體的內表面微觀顆粒的表面積Sn與其表面粗糙度值Ra的數學模型，Sn＝fn(Ra)；

A32、建立不同表面形狀的反應腔體的內表面上的微觀顆粒分布數學模型，并得出相應的微觀顆粒數量N；

A33、建立反應腔體的內表面積S與反應腔體的內表面粗糙度值Ra的對應關系：S＝N×Sn＝N×fn(Ra)。

所述的步驟A31包括：

A311、反應腔體的內表面微觀顆粒的形狀為球冠，其表面積Sn與其表面粗糙度值Ra的數學模型為：Sn＝(64+π²)Ra²/π；

A312、反應腔體的內表面微觀顆粒的形狀為半球體，其表面積Sn與其表面粗糙度值Ra的數學模型為：Sn＝(32/π)Ra²；