[發(fā)明專利]一種控制工藝終點(diǎn)的方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710175747.0
• 申請(qǐng)日: 2007-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN101408753A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 南建輝;宋巧麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G05B19/04
• 分類號(hào): G05B19/04;H01L21/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張?zhí)焓?陳 源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種控制工藝終點(diǎn)的方法及裝置。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件加工/處理過程中，例如在集成芯片生產(chǎn)過程中，往往需要利用等離子體刻蝕技術(shù)來去除晶片上的不同材料層以形成預(yù)定的設(shè)計(jì)圖形。所謂等離子體刻蝕技術(shù)指的是，反應(yīng)氣體在射頻功率的激發(fā)下產(chǎn)生電離形成含有大量電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等活性粒子的等離子體，這些活性粒子與被刻蝕物體(例如，晶片)的表面發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng)并形成揮發(fā)性的生成物，從而使得被刻蝕物體表面的性能發(fā)生變化。

等離子體刻蝕一般分為濕法刻蝕和干法刻蝕等。濕法刻蝕通常適用于線寬比較寬的工藝。目前在半導(dǎo)體器件加工/處理過程中廣泛采用的是干法刻蝕。干法刻蝕的過程為：向半導(dǎo)體器件加工/處理設(shè)備的反應(yīng)腔室內(nèi)通入反應(yīng)氣體；反應(yīng)氣體受激發(fā)產(chǎn)生電離而形成等離子體；等離子體和晶片上的材料層發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng)而使晶片表面的性能發(fā)生變化，以形成預(yù)定的設(shè)計(jì)圖形；通過真空系統(tǒng)把反應(yīng)生成物排出該半導(dǎo)體器件加工/處理設(shè)備。

圖1示出了一種常見的半導(dǎo)體器件加工/處理設(shè)備。該設(shè)備200包括反應(yīng)腔室202、控制整個(gè)設(shè)備的控制器216以及用于控制整個(gè)反應(yīng)腔室202內(nèi)的壓力的真空系統(tǒng)。

其中，反應(yīng)腔室202內(nèi)設(shè)置有下電極靜電夾持裝置204，用于夾持晶片等半導(dǎo)體器件203。反應(yīng)腔室202的上方設(shè)置有石英蓋201，在石英蓋201的大致中心位置處設(shè)置有進(jìn)氣噴嘴206，反應(yīng)氣體經(jīng)其進(jìn)入反應(yīng)腔室202。在石英蓋201上還設(shè)置有線圈205，線圈205連接射頻發(fā)生器207。反應(yīng)腔室202還附設(shè)有檢測(cè)其內(nèi)氣體壓力的真空規(guī)208。

控制器216可以采集該加工/處理設(shè)備中的諸如真空規(guī)208等所有傳感器的檢測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)或者預(yù)定程序進(jìn)行各種運(yùn)算或者進(jìn)行各種控制操作，以控制半導(dǎo)體器件加工/處理設(shè)備的所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。

真空系統(tǒng)包括連接在反應(yīng)腔室202和干泵214之間的側(cè)抽閥210，以及在反應(yīng)腔室202和干泵214之間依次相連的壓力控制閥211、分子泵212、分子泵排出閥213。

采用上述設(shè)備對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行加工/處理的具體過程為：首先，通過進(jìn)氣噴嘴206將反應(yīng)氣體引入反應(yīng)腔室202。然后，線圈205在射頻發(fā)生器207的作用下，通過石英蓋201而與所述反應(yīng)氣體耦合，并形成等離子體209。再后，等離子體209和下電極靜電夾持裝置204上的晶片203進(jìn)行物理和化學(xué)反應(yīng)，使晶片3表面的性能發(fā)生變化，以形成預(yù)定的設(shè)計(jì)圖形，同時(shí)生成反應(yīng)生成物。最后，借助于真空系統(tǒng)將反應(yīng)生成物排出該設(shè)備。

在諸如上述刻蝕工藝的加工/處理過程中，常常會(huì)使反應(yīng)腔室內(nèi)壁附著上聚合物等顆粒，以致引起顆粒污染，這就需要對(duì)反應(yīng)腔室進(jìn)行清洗和處理。在實(shí)際應(yīng)用中，為了減少顆粒污染，并提高M(jìn)TTC(Mean?TimeTo?Clean，清洗間隔)，一般在每一片晶片和晶片之間增加一個(gè)在線清洗工藝，同時(shí)還在每一盒晶片和晶片之間增加一個(gè)更長(zhǎng)時(shí)間的在線清洗工藝。所謂在線清洗工藝指的是，在不放置晶片的情況下，通入一定量的O₂，使所述O₂在射頻功率的激發(fā)下產(chǎn)生電離而形成等離子體，以對(duì)整個(gè)反應(yīng)腔室的內(nèi)壁進(jìn)行轟擊并產(chǎn)生反應(yīng)，從而去除前述加工/處理過程中在腔室內(nèi)壁上附著的聚合物等顆粒。因此，在上述連續(xù)加工/處理過程中，需要知道上述在線清洗工藝的終點(diǎn)，以便及時(shí)對(duì)下一個(gè)晶片等半導(dǎo)體器件進(jìn)行加工/處理。

目前，判斷在線清洗工藝終點(diǎn)的較為精確的方法是，利用光譜分析儀對(duì)反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體成分進(jìn)行分析，以判斷在線清洗工藝是否到達(dá)終點(diǎn)。這種情況下，就需要為該半導(dǎo)體器件加工/處理設(shè)備配置光譜分析儀。但是，光譜分析儀較為昂貴，因此這種方法的成本較高。

為此，人們又尋求到一種成本較低的方法，即，利用經(jīng)驗(yàn)值來確定在線清洗工藝的終結(jié)時(shí)間(即，終點(diǎn))，并將該終結(jié)時(shí)間作為設(shè)定值輸入到實(shí)際工藝控制系統(tǒng)中。若達(dá)到該終結(jié)時(shí)間，則停止在線清洗工藝，以便開始對(duì)下一個(gè)晶片等半導(dǎo)體器件進(jìn)行加工/處理。