專利名稱：一種硅片刻蝕工藝處方的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工工藝，特別涉及硅片刻蝕工藝處方的控制方法。
背景技術(shù)：
硅片刻蝕結(jié)果與反應(yīng)腔室中的各種刻蝕條件密切相關(guān)，通過改變反應(yīng)腔室中的各種氣體流量、溫度、壓力、反應(yīng)時間等條件，就可以改變硅片的刻蝕結(jié)果(如刻蝕均勻性，顆粒度，垂直度等)。因為刻蝕設(shè)備的反應(yīng)參數(shù)非常多，各種反應(yīng)氣體非常多(多達十幾種)，而且在刻蝕過程中需要經(jīng)常改變反應(yīng)的條件，所以刻蝕設(shè)備的工藝參數(shù)控制就是一個非常復(fù)雜工作。
以前采取的工藝參數(shù)控制方式，各個參數(shù)是串行讀入的，并且判斷各個參數(shù)條件達到與否也是串行的，需要一個一個的讀入?yún)?shù)，設(shè)置判斷參數(shù)條件達到與否，這種參數(shù)設(shè)置方式費時，不便于調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題對于眾多的工藝控制參數(shù)，在工藝步驟中進行即時調(diào)整反應(yīng)條件時，需要提供一種方便的設(shè)置或改變設(shè)置工藝參數(shù)的方式，本發(fā)明的目的是提供一種利用工藝處方進行刻蝕工藝參數(shù)控制的方法。
技術(shù)方案為了方便準確地控制工藝參數(shù)，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案預(yù)先設(shè)置若干工藝處方Recipe，工藝處方(Recipe)是硅片刻蝕過程中，預(yù)先設(shè)定好的一組工藝參數(shù)，這些工藝參數(shù)包括設(shè)定各種特殊氣體的流量，反應(yīng)腔室的壓力，He氣的壓力，反應(yīng)腔室的溫度，反應(yīng)的最長和最短時間，反應(yīng)的結(jié)束條件等等參數(shù)。
每個Recipe可以包括多個分步反應(yīng)條件(Steps Cycle)，在每一個Recipe中可以設(shè)置多步反應(yīng)條件(多個Step Cycle)，每個Step Cycle中設(shè)置的各種反應(yīng)條件參數(shù)都不相同，然后刻蝕過程是按照StepCycle次序依次執(zhí)行，Step Cycle控制刻蝕機每步的各種反應(yīng)參數(shù)，達到控制刻蝕效果的目的。
使用Recipe進行刻蝕工藝反應(yīng)控制的步驟如下進行條件檢測，確認硅片已置于靜電吸附卡盤上、槽閥已關(guān)閉、頂針處于低位、腔室溫度在允許范圍內(nèi)且沒有2級或3級報警；控制靜電卡盤將硅片固定在靜電卡盤上，準備進行刻蝕；控制真空系統(tǒng)將反應(yīng)腔室本體抽真空；用一個或多個分步反應(yīng)條件控制系統(tǒng)刻蝕；刻蝕結(jié)束后，關(guān)閉射頻(RF)系統(tǒng)和各種氣體；控制真空系統(tǒng)將反應(yīng)腔室本體抽真空；控制靜電卡盤釋放硅片，一次刻蝕工藝完成。
有益效果通過本方法，可以把以前復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置、更改工作簡化，通過預(yù)先設(shè)置的方式，靈活方便的控制和更改各種參數(shù)。用軟件控制運行Recipe的方法，通過運行這個參數(shù)組，我們就可以控制反應(yīng)腔室的各種反應(yīng)條件，控制硅片的刻蝕反應(yīng)結(jié)果。


圖1為本發(fā)明功能實現(xiàn)的硬件系統(tǒng)示意圖；圖2為硅片刻蝕工藝的工藝處方控制方法流程圖；圖3為條件檢測流程圖；圖4為分步反應(yīng)條件控制流程圖。
圖中1、腔室；2、靜電卡盤；3、頂針；4、槽閥；5、干泵；6、分子泵；7、擺閥；8、隔離閥；9、手動限流閥；10、氮氣調(diào)節(jié)閥；11、吹掃閥；12、慢旁路閥；13、快旁路閥；14、氦氣閥；15、溫控系統(tǒng)；16、上匹配器；17、上電極；18、離子規(guī)；19、壓力開關(guān)；20、終點檢測；21、下電極；22、下匹配器；23、氣體控制板；24、壓力傳感器；25、氣動閥一；26、氣體吹掃閥；27、質(zhì)量流量控制器；28、氣動閥二；29、氣動閥三；30、氣體；31、氮氣；32、氮氣；33、氦氣。
具體實施例方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由各項權(quán)利要求限定。
本發(fā)明的方法實現(xiàn)的硅片刻蝕工藝系統(tǒng)按用途可分為以下七個子系統(tǒng)真空子系統(tǒng)(vacuum subsystem)、氣路子系統(tǒng)(gas deliverysubsystem)、下電極子系統(tǒng)(E_Chuck subsystem)、腔室子系統(tǒng)(chamber subsystem)、RF子系統(tǒng)(radio frequency subsystem)、溫控子系統(tǒng)(temperature control subsystem)、終點子系統(tǒng)(endpointsubsystem)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
使用本發(fā)明的控制方法時，按照刻蝕需要，在工藝處方中預(yù)先設(shè)置多個分步反應(yīng)條件。每個分步反應(yīng)條件設(shè)置一組以下參數(shù)#0，反應(yīng)壓力；#1，氦氣壓力；#2，上電極功率；#5，下電極功率；#10，氯氣流量；#11，HBr流量；#12，CF4流量；#13，CHF3流量；#14，SF6流量；#15，氬氣流量；#16，氦氣流量；#17，大流量氧氣流量；#18，小流量氧氣流量；#19，氮氣流量；#20，HeO2流量；#29，上電極電容1預(yù)設(shè)位置；#30，上電極電容2預(yù)設(shè)位置；#31，下電極電容1預(yù)設(shè)位置；#32，下電極電容2預(yù)設(shè)位置；#22，反應(yīng)完成條件；#33，上匹配器電容1位置；#34，上匹配器電容2位置；#37，下匹配器電容1位置；#38，下匹配器電容2位置。
在上述系統(tǒng)中運行Recipe控制的過程如下
A、條件檢測，Recipe運行的前提條件是硅片已置于ESC(electronic static chuck靜電吸附卡盤)上；槽閥已關(guān)閉；頂針處于低位；腔室溫度在允許范圍內(nèi)；沒有2級和3級報警；B、下電極系統(tǒng)將硅片固定在靜電卡盤上；C、真空系統(tǒng)將腔室本體抽真空；D、用多個分步反應(yīng)條件控制系統(tǒng)刻蝕；E、關(guān)閉RF系統(tǒng)和各種氣體；F、真空系統(tǒng)將腔室本體抽真空；G、釋放硅片，一次刻蝕工藝完成。
其中，條件檢測過程如下檢測槽閥是否關(guān)閉，若是則進行下一步，若否，則等待槽閥關(guān)閉；檢測頂針是否降下，若是則進行下一步，若否，則等待頂針降下；檢測腔室溫度是否在允許的范圍內(nèi)，若是則進行下一步，若否，則等待腔室溫度調(diào)整正常；發(fā)出報警，停止程序運行。需重新進入程序。
是否有2級或3級報警，若沒有，則結(jié)束條件檢測，若有，則等待報警清除。
在多個分步反應(yīng)條件控制系統(tǒng)刻蝕的流程中，多個分步反應(yīng)條件的最大步數(shù)由預(yù)先設(shè)置的分步反應(yīng)條件的個數(shù)即分步反應(yīng)條件參數(shù)的組數(shù)確定，進入第一個分步反應(yīng)條件時，賦予步數(shù)一個初始值，StepsCycle具體流程如下D1.判斷本步終止條件是否滿足，即處理Recipe中的參數(shù)#22，若是，則結(jié)束；若否，則進行一下步；D2.判斷步數(shù)是否達到結(jié)束多個分步反應(yīng)條件的標準，若是，則結(jié)束。
D3.設(shè)置腔室壓力，如處理Recipe中的參數(shù)#0；D4.設(shè)置各路氣體流量，如處理Recipe中參數(shù)#10～#20；
D5.設(shè)置氦氣壓力，如處理Recipe中參數(shù)#1；D6.更新公差窗口，啟動公差檢測；D7.設(shè)置上匹配電容預(yù)設(shè)值，如處理Recipe中參數(shù)#29及#30，設(shè)置上電極功率，如處理Recipe中參數(shù)#2；D8.延時一段時間后(如4秒，依據(jù)上下匹配器的性能而設(shè)定)，設(shè)置下匹配電容預(yù)設(shè)值，如處理Recipe中參數(shù)#31及#32，設(shè)置下電極功率，如處理Recipe中參數(shù)#5；D9.開始計時，判斷工藝反應(yīng)過程條件是否滿足，即做如下判斷D91.設(shè)定時間已經(jīng)到達，否則等待；D92.穩(wěn)定條件已經(jīng)滿足，否則等待至超時；D93.終點信號已經(jīng)到達，否則等待至超時；D94.特定時間已經(jīng)到達，否則等待；上述四種判斷條件只要滿足任意一種，就表示本步工藝的完成，停止判斷而進行下一步。
D10.停止公差監(jiān)測，步數(shù)監(jiān)控參數(shù)調(diào)整一次，返回步驟D1。
其中在結(jié)束步驟D9的判斷后且在步驟D10之前，如果集群設(shè)備控制器支持，且允許寫回工藝處方，則將上下匹配器電容位置寫回到工藝處方中；讀取上下匹配器的C1、C2的調(diào)整電容位置，寫回到工藝recipe的電容預(yù)設(shè)值中去，作為下一次運行此recipe的預(yù)設(shè)調(diào)整值。這些值只是作為下一次預(yù)設(shè)值的參考，可以重新設(shè)定。
在步驟D10中所述調(diào)整步數(shù)監(jiān)控參數(shù)為步數(shù)加1，所述判斷步數(shù)是否達到結(jié)束多個分步反應(yīng)條件的標準是判斷步數(shù)是否大于最大步數(shù)。步數(shù)初始值設(shè)為零，在多個分步反應(yīng)條件執(zhí)行中逐步加到最大步數(shù)后，結(jié)束Steps Cycle。也可以將步數(shù)初始值設(shè)為最大步數(shù)，每執(zhí)行一個Step Cycle，步數(shù)減1，直到步數(shù)為零時，結(jié)束Steps Cycle。
通過上面的過程可以控制工藝的運行。通過運行步數(shù)的計算，就可以連續(xù)運行Recipe中的Steps Cycle，直到整個Recipe中所有StepsCycle運行完成。
權(quán)利要求
1.一種硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，先將硅片刻蝕工藝過程的各種控制參數(shù)設(shè)定為工藝處方，然后在工藝運行過程中按預(yù)先設(shè)定的方式選擇各工藝處方來控制系統(tǒng)運行。
2.如權(quán)利要求1所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，所述工藝處方包括各種特殊氣體的流量、反應(yīng)腔室的壓力、氦氣的壓力、反應(yīng)腔室的溫度、反應(yīng)的最長時間、反應(yīng)的最短時間或反應(yīng)的結(jié)束條件及各參數(shù)的不同組合。
3.如權(quán)利要求1所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，所述的工藝處方中包含有一個或多個分步反應(yīng)條件。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，運行工藝處方控制工藝系統(tǒng)的步驟如下A.進行條件檢測；B.控制靜電卡盤將硅片固定；C.控制真空系統(tǒng)將反應(yīng)腔室本體抽真空；D.用一個或多個分步反應(yīng)條件控制系統(tǒng)刻蝕；E.刻蝕結(jié)束后，關(guān)閉射頻系統(tǒng)和各種氣體；F.控制真空系統(tǒng)將反應(yīng)腔室本體抽真空；G.控制靜電卡盤釋放硅片，一次刻蝕工藝完成。
5.如權(quán)利要求4所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，步驟A所述的條件檢測包括以下具體步驟A1.檢測到硅片已置于靜電卡盤上，否則等待；A2.檢測到槽閥已關(guān)閉，否則等待；A3.檢測到頂針處于低位，否則等待；A4.檢測腔室溫度在允許范圍內(nèi)，否則等待；A5.檢測到?jīng)]有2級或3級報警，否則等待。
6.如權(quán)利要求4所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，步驟D包括以下具體步驟D1.判斷本步終止條件是否滿足，若是，則結(jié)束；若否，則進行一下步；D2.判斷步數(shù)是否達到結(jié)束多步反應(yīng)條件的標準，若是，則結(jié)束；D3.設(shè)置腔室壓力；D4.設(shè)置各路氣體流量；D5.設(shè)置氦氣壓力；D6.更新公差窗口，啟動公差檢測；D7.設(shè)置上匹配電容預(yù)設(shè)值；D8.延時一段時間后(如4秒，依據(jù)上下匹配器的性能而設(shè)定)，設(shè)置下匹配電容預(yù)設(shè)值，設(shè)置下電極功率；D9.開始計時，判斷工藝反應(yīng)過程條件是否滿足；D10.停止公差監(jiān)測，步數(shù)監(jiān)控參數(shù)調(diào)整一次，返回步驟D1。
7.如權(quán)利要求6所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，步驟D9判斷工藝反應(yīng)過程條件是否滿足包括以下幾種判斷內(nèi)容D91.設(shè)定時間已經(jīng)到達，否則等待；D92.穩(wěn)定條件已經(jīng)滿足，否則等待至超時；D93.終點信號已經(jīng)到達，否則等待至超時；D94.特定時間已經(jīng)到達，否則等待；上述任意一項判斷為真時，即結(jié)束判斷。
8.如權(quán)利要求6所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，在步驟D9和步驟D10之間將上下匹配器電容位置寫回到工藝處方中。
9.如權(quán)利要求6所述的硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，步驟D10中所述調(diào)整步數(shù)監(jiān)控參數(shù)為步數(shù)加1，所述判斷步數(shù)是否達到結(jié)束多個分步反應(yīng)條件的標準是判斷步數(shù)是否大于最大步數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅片刻蝕的工藝處方控制方法，其特征在于，先將硅片刻蝕工藝過程的各種控制參數(shù)設(shè)定為工藝處方，然后在工藝運行過程中按預(yù)先設(shè)定的方式選擇各工藝處方來控制系統(tǒng)運行，所述工藝處方包括各種特殊氣體的流量、反應(yīng)腔室的壓力、氦氣的壓力、反應(yīng)腔室的溫度、反應(yīng)的最長、反應(yīng)的最短時間或反應(yīng)的結(jié)束條件等及各參數(shù)的不同組合，工藝處方中包含有一個或多個分步反應(yīng)條件，利用工藝處方及其中的各個分步反應(yīng)條件來控制硅片刻蝕，可以把復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置、更改工作簡化，通過預(yù)先設(shè)置的方式，靈活方便地控制和更改各種參數(shù)，控制反應(yīng)腔室的各種反應(yīng)條件和刻蝕反應(yīng)結(jié)果。
文檔編號G05B19/04GK1848374SQ20051012644
公開日2006年10月18日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者張繼宏 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司