專利名稱：控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體加工工藝，尤其涉及一種控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體加工工藝中，比如進(jìn)行干法刻蝕，或稱為等離子體刻蝕過(guò)程中，通常需要在 等離子體的環(huán)境下進(jìn)行。在一些工藝刻蝕步驟中，需要在較低的氣壓下進(jìn)行，并且在這樣 的條件下，等離子體起輝需要保持穩(wěn)定。例如在多晶硅刻蝕工藝中，典型的主刻蝕工藝 (Main Etch)氣壓約在20mT以下。在加上射頻功率后，激發(fā)腔室內(nèi)的氣體，使其從氣體狀態(tài) 轉(zhuǎn)換為等離子體狀態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，氣體吸收射頻功率，被電離、激發(fā)、離解等，在開(kāi) 始的過(guò)程，由于大量氣體分子仍處于中性氣體狀態(tài)，激發(fā)過(guò)程較困難，即開(kāi)始的起輝過(guò)程 較困難，但待穩(wěn)定起輝后，保持等離子體的狀態(tài)則相對(duì)容易。
為了使氣體在低氣壓時(shí)順利起輝，人們通常會(huì)在開(kāi)始時(shí)加入預(yù)起輝步驟，在此步驟中 加大氣壓或射頻功率，使氣體較容易起輝，進(jìn)入等離子狀態(tài)，隨后在己經(jīng)穩(wěn)定起輝的狀態(tài) 下，降低氣壓和功率，使之達(dá)到正常值，在這個(gè)過(guò)程中，等離子體連續(xù)起輝。預(yù)起輝過(guò)程 也可以加入一定比例的容易起輝的氣體，如氬氣等，使氣體狀態(tài)較易轉(zhuǎn)換成等離子體狀 態(tài)。
現(xiàn)有技術(shù)中，在通常的預(yù)起輝步驟中，人們常用時(shí)間控制預(yù)起輝過(guò)程，即為預(yù)起輝步 驟設(shè)置較短的時(shí)間，此時(shí)間一般是通過(guò)估計(jì)和經(jīng)驗(yàn)得到，使其能滿足使等離子體起輝的時(shí) 間，此后工藝步驟切換為下一步。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)
無(wú)法確保預(yù)先估計(jì)的預(yù)起輝時(shí)間完全滿足真正的工藝過(guò)程。如果此時(shí)間設(shè)置不合適， 對(duì)接下來(lái)的工藝過(guò)程會(huì)有較大影響。例如時(shí)間設(shè)置的較短，可能等離子體未能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定起 輝，轉(zhuǎn)為下一步，下一步工藝中仍然無(wú)法得到穩(wěn)定的等離子體；如果時(shí)間設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，雖然 可以得到穩(wěn)定的等離子體，但是由于高功率和高氣壓的加入，使刻蝕得到的工藝結(jié)果與預(yù) 期不相符，或產(chǎn)生較多的顆粒，無(wú)法滿足工藝需求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能準(zhǔn)確控制等離子體起輝的過(guò)程和促進(jìn)等離子體起輝的方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，在等離子體正常起輝的歩驟前，設(shè)置等離 子體預(yù)起輝的歩驟，所述等離子體預(yù)起輝的步驟包括 首先，設(shè)定等離子體光譜強(qiáng)度的閾值；
然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)等離子體的光譜強(qiáng)度，當(dāng)該光譜強(qiáng)度大于等 于所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
本發(fā)明的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，在等離子體正常起輝的步驟前，設(shè)置等離 子體預(yù)起輝的步驟，所述等離子體預(yù)起輝的步驟包括 首先，設(shè)定匹配器的輸出電壓的閾值；
然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)匹配器的輸出電壓，當(dāng)該輸出電壓大于等于 所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
本發(fā)明的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，在等離子體正常起輝的步驟前，設(shè)置等離 子體預(yù)起輝的步驟，所述等離子體預(yù)起輝的步驟包括 首先，設(shè)定匹配器調(diào)節(jié)電容的閾值；
然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)匹配器調(diào)節(jié)電容的值，當(dāng)該調(diào)節(jié)電容的值大 于等于所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方 法，由于等離子體預(yù)起輝的步驟包括首先，設(shè)定等離子體光譜強(qiáng)度的閾值；然后，在等
離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)等離子體的光譜強(qiáng)度，當(dāng)該光譜強(qiáng)度大于等于所述閾值時(shí)， 停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟?；蛘呃闷ヅ淦鞯妮敵?電壓信號(hào)或匹配器調(diào)節(jié)電容的值作為預(yù)起輝步驟停止的標(biāo)志。能準(zhǔn)確控制等離子體起輝過(guò) 程。


圖l為本發(fā)明控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法具體實(shí)施例一的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，其較佳的具體實(shí)施例一如圖l所示，在等 離子體正常起輝的歩驟前，設(shè)置等離子體預(yù)起輝的步驟， 等離子體預(yù)起輝的步驟具體包括 首先，設(shè)定等離子體光譜強(qiáng)度的閾值。 這個(gè)閾值可以通過(guò)試驗(yàn)方法確定，具體包括
在預(yù)起輝歩驟的工藝條件下，可以采用容易起輝的工藝條件。檢測(cè)等離子體達(dá)到穩(wěn)定 時(shí)的光譜強(qiáng)度值，并設(shè)定所述的閾值小于等于等離子體達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的光譜強(qiáng)度值。
閾值可以為等離子體達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的光譜強(qiáng)度值的75%—85%，如75%、 80%、 85%等。
然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)等離子體的光譜強(qiáng)度，當(dāng)該光譜強(qiáng)度大于等 于所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
檢測(cè)等離子體的光譜強(qiáng)度時(shí)，可以設(shè)置多個(gè)光譜采集點(diǎn)，當(dāng)所述N個(gè)光譜采集點(diǎn)的光 譜強(qiáng)度連續(xù)大于等于所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起 輝的步驟。采集點(diǎn)的個(gè)數(shù)也可以通過(guò)試驗(yàn)的方法確定。即在第一步使用此易起輝的工藝條 件時(shí)，記錄光譜強(qiáng)度穩(wěn)定時(shí)期的強(qiáng)度值，設(shè)置為A，再觀察穩(wěn)定時(shí)間，根據(jù)每秒光譜采樣點(diǎn) 的數(shù)量，計(jì)算需要的光譜采集點(diǎn)個(gè)數(shù)N。
在進(jìn)行等離子體的光譜強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，可以使用在目前刻蝕上必備的發(fā)射光譜檢測(cè)設(shè) 備，而不必增加額外的設(shè)備。
處于等離子體狀態(tài)的物質(zhì)，由于處于電離和復(fù)合的平衡過(guò)程，電離過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，并 以光子的形式輻射能量，當(dāng)?shù)入x子體處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，發(fā)射光譜強(qiáng)度較穩(wěn)定，即檢測(cè)此等 離子體的特征譜線強(qiáng)度時(shí)，強(qiáng)度較平穩(wěn)；如果等離子體未達(dá)到穩(wěn)定，從等離子體的發(fā)射光 譜上，可以看到其光譜強(qiáng)度處于波動(dòng)中，不能達(dá)到穩(wěn)定。因此通過(guò)光學(xué)發(fā)射光譜檢測(cè)，可 以得到等離子體狀態(tài)是否穩(wěn)定的信息。
本發(fā)明在不容易起輝的步驟前加入容易起輝的預(yù)起輝步驟，并利用光譜的信息，自動(dòng) 判斷和決定在正常起輝步驟之前增加的預(yù)起輝步驟的時(shí)間，使用了等離子體的光學(xué)信息進(jìn) 行判斷，可以確保預(yù)起輝步驟起輝穩(wěn)定，并避免持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。使預(yù)起輝步驟達(dá)到應(yīng)該具 有的開(kāi)始等離子體穩(wěn)定起輝的作用，且不會(huì)給工藝帶來(lái)影響。
本發(fā)明也可以利用其它信號(hào)作為預(yù)起輝步驟停止的標(biāo)志，例如匹配器的輸出電壓信 號(hào)、匹配器調(diào)節(jié)電容的值等信號(hào)。 具體實(shí)施例二
在等離子體正常起輝的步驟前，設(shè)置等離子體預(yù)起輝的步驟
首先，設(shè)定匹配器的輸出電壓的閾值；然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)匹配器的輸出電壓，當(dāng)該輸出電壓大于等于 所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。 具體實(shí)施例三
在等離子體正常起輝的歩驟前，設(shè)置等離子體預(yù)起輝的歩驟 首先，設(shè)定匹配器調(diào)節(jié)電容的閾值；
然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)匹配器調(diào)節(jié)電容的值，當(dāng)該調(diào)節(jié)電容的值大 于等于所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
本發(fā)明還可以利用其它信號(hào)作為預(yù)起輝步驟停止的標(biāo)志，同樣利用上述過(guò)程，確定等 離子體穩(wěn)定過(guò)程的電壓和電容值，這里的判斷標(biāo)準(zhǔn)包括信號(hào)上升過(guò)程中達(dá)到穩(wěn)定時(shí)期值的 75%~85%;或?qū)τ谀承┫陆档男盘?hào)，降到穩(wěn)定時(shí)期值的125%~115%。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，在等離子體正常起輝的步驟前，設(shè)置等離子體預(yù)起輝的步驟，其特征在于，所述等離子體預(yù)起輝的步驟包括首先，設(shè)定等離子體光譜強(qiáng)度的閾值；然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)等離子體的光譜強(qiáng)度，當(dāng)該光譜強(qiáng)度大于等于所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，其特征在于，所述的閾值 通過(guò)試驗(yàn)方法確定，具體包括在所述預(yù)起輝歩驟的工藝條件下，檢測(cè)等離子體達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的光譜強(qiáng)度值； 設(shè)定所述的閾值小于等于等離子體達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的光譜強(qiáng)度值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，其特征在于，所述的閾值 為等離子體達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的光譜強(qiáng)度值的75%—85%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，其特征在于，所述的閾值 為等離子體達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的光譜強(qiáng)度值的80% 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，其特征在于，所述檢測(cè)等 離子體的光譜強(qiáng)度時(shí)，設(shè)置多個(gè)光譜采集點(diǎn)，當(dāng)所述多個(gè)光譜采集點(diǎn)的光譜強(qiáng)度連續(xù)大于 等于所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，其特征在于，所述等離子 體預(yù)起輝的步驟中起輝的工藝條件比正常起輝的步驟中起輝的工藝條件容易。
7、 一種控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，在等離子體正常起輝的步驟前，設(shè)置等離 子體預(yù)起輝的步驟，其特征在于，所述等離子體預(yù)起輝的步驟包括首先，設(shè)定匹配器的輸出電壓的閾值；然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)匹配器的輸出電壓，當(dāng)該輸出電壓大于等于 所述閾值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
8、 一種控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，在等離子體正常起輝的步驟前，設(shè)置等離 子體預(yù)起輝的步驟，其特征在于，所述等離子體預(yù)起輝的步驟包括首先，設(shè)定匹配器調(diào)節(jié)電容的閾值；然后，在等離子體預(yù)起輝的過(guò)程中，檢測(cè)匹配器調(diào)節(jié)電容的值，當(dāng)該調(diào)節(jié)電容的值大 于等于所述闡值時(shí)，停止所述等離子體預(yù)起輝的歩驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制和促進(jìn)等離子體起輝的方法，在等離子體正常起輝的步驟前，設(shè)置等離子體預(yù)起輝的步驟，在預(yù)起輝的步驟中，首先，設(shè)定等離子體光譜強(qiáng)度的閾值；然后，檢測(cè)等離子體的光譜強(qiáng)度，當(dāng)該光譜強(qiáng)度大于等于閾值時(shí)，停止等離子體預(yù)起輝的步驟，進(jìn)行等離子體正常起輝的步驟。利用光譜的信息，自動(dòng)判斷和決定預(yù)起輝步驟的時(shí)間，可以確保預(yù)起輝步驟起輝穩(wěn)定，并避免持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。能準(zhǔn)確控制等離子體起輝過(guò)程。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101409975SQ20071017581
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者卓 陳 申請(qǐng)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