[發明專利]刻蝕方法和刻蝕系統

無效

• 申請號: 200910197444.8
• 申請日: 2009-10-20
• 公開（公告）號: CN102044431A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 李建鳳
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/66;H01L21/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種刻蝕方法和刻蝕系統。

背景技術

半導體制造工藝是一種平面制造工藝，該工藝結合光刻、刻蝕、沉積、離子注入多種工藝，需要在同一襯底上形成大量各種類型的復雜器件，并將其互相連接以具有完整的電子功能。其中，任何一步的工藝出現偏差，都可能會造成電路的性能參數偏離設計值。目前，隨著超大規模集成電路的器件特征尺寸不斷地比例縮小，集成度不斷地提高，對各步工藝的控制及其工藝結果的精確度提出了更高的要求。

以刻蝕工藝為例，集成電路制造中，常需要利用刻蝕技術形成各種刻蝕圖形，如接觸孔，通孔圖形，溝槽隔離圖形或柵極圖形，如果因控制不當使上述刻蝕圖形的特征尺寸(CD，critical?dimension)出現偏差，將直接影響到電路的性能，降低產品的成品率。

現有技術在對待刻蝕層進行刻蝕前，常常將刻蝕系統的刻蝕參數進行固定，所述工藝參數包括刻蝕氣體，刻蝕時間，刻蝕功率，刻蝕溫度。比如設定固定刻蝕時間，當達到固定刻蝕時間后立即停止刻蝕，然后進入下一步的工藝程序。

現有技術中的固定的刻蝕參數不能如實反映具體每一次的刻蝕過程中的真實需要的刻蝕參數。如在干法離子刻蝕過程中，在預先設定好固定的刻蝕氣體和刻蝕溫度，刻蝕時間的參數的情況下，隨著刻蝕腔的持續使用，刻蝕腔內的環境變化會引起刻蝕速率的變化，導致所需實際的刻蝕時間也隨之發生變化。如預先設定的固定刻蝕時間過短會導致殘留有未刻蝕掉的材料，或如預先設定的固定的刻蝕時間過長會導致刻蝕程度過大，影響關鍵尺寸。

在專利號為ZL200510029261.7的中國專利中提供了一種刻蝕方法。包括在刻蝕步驟中引入光發射譜檢測法，即依靠光發射譜檢測刻蝕過程中刻蝕腔內的離子體的化學鍵信號的變化，當檢測到化學鍵信號變化時，結束刻蝕。其中所述化學鍵為TI～Cl或Si～F。

上述專利提供的方案是通過化學鍵信號的變化來檢測待刻蝕層的刻蝕過程，然而，化學鍵信號微弱，需要經過一定的信號放大才能用于檢測；腔內若存在其他雜質，則會影響對待刻蝕層的刻蝕程度作出判斷；當檢測到刻蝕腔內的化學鍵信號發生變化時，待刻蝕層已經全部被刻蝕掉，因此不能及時反應刻蝕情況；在濕法刻蝕時，沒有離子刻蝕腔體，無法使用光發射譜來檢測刻蝕過程。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種刻蝕方法和刻蝕系統，實時檢測刻蝕過程，及時反映刻蝕程度。

為解決上述問題，本發明提供一種刻蝕方法，包括：

提供基底，所述基底上形成有待刻蝕層，所述待刻蝕層上形成有掩膜層，所述掩膜層已經被圖形化，所述待刻蝕層為透光材料；

提供所述待刻蝕層的厚度閾值；

設定初始刻蝕參數；

采用所述初始刻蝕參數對所述待刻蝕層進行刻蝕，同時采用光干涉法檢測待刻蝕層的剩余厚度；

判斷所述待刻蝕層的剩余厚度是否落入所述厚度閾值范圍，若否，則繼續采用所述初始刻蝕參數進行刻蝕，若是，停止采用所述初始刻蝕參數進行刻蝕。

可選的，所述厚度閾值為待刻蝕層的厚度的20％～30％。

可選的，所述采用光干涉檢測法檢測待刻蝕層的剩余厚度為通過待刻蝕層的上表面與下表面的光程差計算出剩余出所述待刻蝕層的剩余厚度。

可選的，所述待刻蝕層為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其任意組合。

可選的，在停止采用所述初始刻蝕參數進行刻蝕之后，還包括調整刻蝕參數，采用調整后的刻蝕參數對待刻蝕層的剩余部分繼續進行刻蝕步驟。

可選的，所述刻蝕參數包括刻蝕氣體，刻蝕時間，刻蝕功率，刻蝕溫度。

可選的，所述刻蝕方法為干法刻蝕或濕法刻蝕。

本發明還提供一種刻蝕系統，包括：

光源，用于發射單色光至待刻蝕層，所述待刻蝕層為透光材料，具有上表面與下表面；

光信號探測單元，探測并接收所述待刻蝕層的上、下表面反射的光線信號，并將所述反射光線信號傳輸至數據處理單元；

數據處理單元，根據待刻蝕層的上、下表面反射的光線信號計算所述待刻蝕層的剩余厚度，并將所述待刻蝕層的剩余厚度傳輸至控制單元；

控制單元，判斷所述待刻蝕層的剩余厚度是否落入預先輸入其內部厚度閾值范圍，若否，則發出繼續的刻蝕信號至刻蝕單元；若是，則發出停止采用初始刻蝕參數進行刻蝕的信號至刻蝕單元；

刻蝕單元，根據控制單元的信號對待刻蝕層進行刻蝕。

可選的，所述單色光的波長范圍為320nm-400nm。

可選的，所述閾值厚度為待刻蝕層厚度的20％～30％。