專利名稱：半導(dǎo)體刻蝕方法及刻蝕系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及半導(dǎo)體刻蝕方法及刻蝕 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著器件特征尺寸的縮小，對(duì)器件制造的精確度要求越來(lái)越高。在半 導(dǎo)體制造的過(guò)程中，要通過(guò)刻蝕從晶片表面去除不需要的材料?？涛g的 要求取決于要制作的特征圖形的類型，如鋁合金連線、多晶硅柵、淺溝 槽隔離區(qū)。由于器件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此晶片具有大量需要不同刻蝕參數(shù) 的材料，這就使得刻蝕的精確程度很難控制。同時(shí)，刻蝕又受到氣壓、 電源功率、刻蝕氣體含量、刻蝕氣體在刻蝕腔的氣流分布，以及刻蝕時(shí) 間等諸多外界條件的影響，因此刻蝕很難做到精確的控制。隨著特征尺 寸的縮小，刻蝕工藝中對(duì)尺寸的控制要求更嚴(yán)格，但特征尺寸的縮小使 得刻蝕精度也更難以控制和檢測(cè)，同時(shí)隨著新工藝的出現(xiàn)同樣給刻蝕過(guò)
程帶來(lái)的更大的困難和更高的要求。例如，大馬士革(damascene)工藝 是刻蝕介質(zhì)層以形成溝槽，然后向該溝槽內(nèi)淀積銅來(lái)覆蓋介質(zhì)上的圖形， 因?yàn)闇喜壑幸矸e銅形成金屬互連，所以溝槽的深度就與金屬連線的電 阻有直接關(guān)系，也就是溝槽的深度與器件的電學(xué)特性有直接的關(guān)系，因 此精確控制溝槽的刻蝕深度成為一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
在2007年12月5日公告的公告號(hào)為CN100353508C的中國(guó)專利中，給 出了一種精確控制鋁線寬的方法，該方法在刻蝕后通過(guò)刻蝕鋁的機(jī)器上 的自動(dòng)反饋系統(tǒng)進(jìn)行線寬測(cè)量，如果線寬符合要求則進(jìn)行下一片刻蝕， 如果線寬不符合要求則由自動(dòng)反饋系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)進(jìn) 行下一片刻蝕。隨著半導(dǎo)體制造中特征尺寸的縮小，允許的誤差范圍也 越來(lái)越小，因此這種設(shè)定誤差范圍來(lái)檢測(cè)刻蝕結(jié)果的辦法不能精確的控 制刻蝕的精確度。因?yàn)樵摲椒▋H僅在線寬不符合要求時(shí)進(jìn)行反饋，來(lái)調(diào)整刻蝕參數(shù)，符合要求就不進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，因此該方法只能把誤差維持 在一定的范圍，不能有效的減小誤差。而且釆用這種方法，即使是溝槽 線寬符合要求，不在同一次刻蝕的溝槽之間可能存在較大的差別，從而 使制造出的器件之間存在較大差別。
同樣的，在其它刻蝕圖形的刻蝕中也存在不能減小誤差，以及不在同 一次刻蝕的刻蝕圖形之間可能存在較大的差別，從而使制造出的器件之 間存在較大差別的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種半導(dǎo)體刻蝕方法及刻蝕系統(tǒng)，可以在刻蝕的過(guò)程 中減小誤差，提高了刻蝕圖形的刻蝕精度，并且使不在同一次刻蝕的刻 蝕圖形之間的差別減小。
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體刻蝕方法，包括步驟 利用當(dāng)前刻蝕參數(shù)值對(duì)至少一個(gè)晶片刻蝕，在所述晶片上刻蝕出刻 蝕圖形；
測(cè)量所述刻蝕圖形的實(shí)際深度；
計(jì)算出所述刻蝕圖形的實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏 差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值；
將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，利用所述目標(biāo)刻蝕參數(shù) 值執(zhí)行下一次刻蝕。
其中，
所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值可以包括當(dāng)前刻蝕時(shí)間，所述的目標(biāo)刻蝕參 數(shù)值可以包括目標(biāo)刻蝕時(shí)間。
所述目標(biāo)刻蝕時(shí)間計(jì)算方法可以包括確定刻蝕所述偏差值的刻蝕 時(shí)間，如果所述刻蝕圖形的實(shí)際深度大于目標(biāo)深度，目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng) 前刻蝕時(shí)間-所述偏差值的刻蝕時(shí)間；否則目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng)前刻蝕時(shí) 間+所述偏差值的刻蝕時(shí)間。
所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值可以包括當(dāng)前刻蝕速率，所述的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕速率。
測(cè)量所述刻蝕圖形的實(shí)際深度的方法可以包括用光學(xué)特征尺寸測(cè) 量設(shè)備測(cè)量所述溝槽的深度。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，該刻蝕系統(tǒng)包括 刻蝕裝置，用于在當(dāng)前刻蝕參數(shù)值下對(duì)至少一個(gè)晶片進(jìn)行刻蝕，在
完成刻蝕之后將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值；
測(cè)量裝置，用于測(cè)量利用所述刻蝕裝置在晶片上刻蝕出的刻蝕圖形
的實(shí)際深度；
反饋裝置，用于計(jì)算出所述實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所 述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，并將所述目標(biāo)刻蝕 參數(shù)值反饋給刻蝕裝置。
所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值還可以包括當(dāng)前刻蝕時(shí)間，所述的目標(biāo)刻蝕 參數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕時(shí)間。
所述的反饋裝置還可以包括
存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)當(dāng)前刻蝕參數(shù)值和目標(biāo)深度； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)存儲(chǔ)的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值和目標(biāo)深度，計(jì)算出所 述實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度的 目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，并將所述目標(biāo)刻蝕參數(shù)值反饋給刻蝕裝置。
所述的刻蝕裝置還可以包括刻蝕參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將當(dāng)前刻蝕參 數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值。
所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值還可以包括當(dāng)前刻蝕速率，所述的目標(biāo)刻蝕 參數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕速率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
上述技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體刻蝕方法，在刻蝕之后對(duì)刻蝕圖形的深度 進(jìn)行測(cè)量，并利用測(cè)量結(jié)果調(diào)整刻蝕參數(shù)值，這樣，經(jīng)過(guò)每次刻蝕參數(shù) 值的調(diào)整，使刻蝕的偏差不斷減小，因此上述方案提供的半導(dǎo)體刻蝕方 法可以在刻蝕的過(guò)程中有效地減小刻蝕的誤差，使提高刻蝕圖形的刻蝕精度成為可能，而且該方法使不在同 一次刻蝕的晶片之間的刻蝕圖形深 度差別減小。
上述技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體刻蝕方法的可選方式，通過(guò)調(diào)整刻蝕時(shí)間 實(shí)現(xiàn)刻蝕參數(shù)值的調(diào)整，便于刻蝕參數(shù)值的簡(jiǎn)單、精確控制。
上述技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量裝置將每次刻蝕圖形 的實(shí)際深度的測(cè)量結(jié)果發(fā)送給反饋裝置，反饋裝置計(jì)算出所述實(shí)際深度 和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻 蝕參數(shù)值，并將所述目標(biāo)刻蝕參數(shù)值反饋給刻蝕裝置?？涛g裝置調(diào)整刻 蝕參lt值進(jìn)行下一次的刻蝕，這樣，經(jīng)過(guò)每次刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕參數(shù)值 的調(diào)整，使刻蝕的偏差不斷減小，提高了刻蝕圖形深度的刻蝕精度，而 且使不在同 一次刻蝕的晶片之間的刻蝕圖形深度差別減小。


圖l是本發(fā)明的半導(dǎo)體刻蝕方法一實(shí)施例的流程圖2是晶片上的溝槽內(nèi)填充的金屬的電阻與該溝槽刻蝕時(shí)間的關(guān)系
圖3是本發(fā)明的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié) 合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明，使本發(fā)明的上述及其 它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示 相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。 為了清楚，在下面的描述中，不詳細(xì)描述^^知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)?它們會(huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例 的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照 有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外， 應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。
在半導(dǎo)體刻蝕當(dāng)中，由于刻蝕速率受到刻蝕環(huán)境，例如氣壓、電源 功率、溫度等的影響，發(fā)生漂移，因此在刻蝕溝槽時(shí)，《艮難把溝槽的深 度嚴(yán)格'控制在一個(gè)數(shù)值，使得刻蝕的溝槽深度不是當(dāng)前刻蝕參數(shù)值應(yīng)該
達(dá)到的目標(biāo)刻蝕深度。因此，相同的當(dāng)前刻蝕參翁:值下，不在同一次刻 蝕的晶片，由于環(huán)境發(fā)生改變，因此可能刻蝕的刻蝕圖形的深度不相同。 如果刻蝕圖形為金屬導(dǎo)線槽，那么金屬導(dǎo)線槽的深度將影響到金屬導(dǎo)線 的電阻。4吏得不在同一次刻蝕的晶片生產(chǎn)的器件的電學(xué)特性不同。
在傳統(tǒng)技術(shù)中的刻蝕方法包括步驟預(yù)先設(shè)定當(dāng)前刻蝕參數(shù)值和允 許的誤差范圍，采用當(dāng)前刻蝕參數(shù)值，進(jìn)行第一次刻蝕，在刻蝕之后對(duì) 刻蝕完的晶片抽樣測(cè)試，如果測(cè)試結(jié)果在允許的誤差范圍內(nèi)，就判定所 述刻蝕操作滿足產(chǎn)品要求，即檢測(cè)合格，然后繼續(xù)用當(dāng)前刻蝕參數(shù)值進(jìn) 行第二次刻蝕；如果檢測(cè)不合格，則反饋測(cè)試結(jié)果，將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值 進(jìn)行調(diào)整，采用調(diào)整后的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值進(jìn)行第二次刻蝕。換言之，如 果刻蝕第一次刻蝕的晶片抽樣檢測(cè)合格，在第二次的刻蝕過(guò)程中，就不 再反饋第 一次刻蝕的晶片的刻蝕結(jié)果。這樣雖然兩次刻蝕的晶片都在允 許的誤差范圍內(nèi)，這種方法并不能使第二次刻蝕的誤差減小，而且第一 次刻蝕溝槽深度和第二次刻蝕的溝槽深度之間可能存在較大的偏差。例 如，需要的溝槽深度為1200nm，允許的誤差范圍是30nm,第一次刻蝕 的晶片上的溝槽深度為1170nm，第二次刻蝕的晶片上的溝槽深度為 1230nm，雖然第一次和第二次刻蝕的溝槽深度都在允許的誤差范圍內(nèi)， 但是這兩次的晶片溝槽深度差別為60nm,超出了 30nm的誤差范圍， 因此使得制造出的器件的性能差別較大。
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體刻蝕方法，包括步驟
利用當(dāng)前刻蝕參數(shù)值對(duì)至少一個(gè)晶片刻蝕，在所述晶片上刻蝕出刻 蝕圖形，例如溝槽、通孔或者其它形狀，所述刻蝕包括干法刻蝕和濕法 刻蝕；
測(cè)量所述刻蝕圖形的實(shí)際深度；計(jì)算出所述刻蝕圖形的實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，并根據(jù)所述 偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值；
將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，利用所述目標(biāo)刻蝕參數(shù) 值執(zhí)4于下一次刻蝕。
上述技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體刻蝕方法，在刻蝕之后對(duì)刻蝕圖形的深 度進(jìn)行測(cè)量，并利用測(cè)量結(jié)果調(diào)整刻蝕參數(shù)值，因?yàn)檎`差的出現(xiàn)通常是 因?yàn)榭涛g環(huán)境的改變，因此這樣前一次晶片刻蝕之后都將測(cè)量之后的刻 蝕結(jié)果反饋到后一次的刻蝕過(guò)程中，經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)整過(guò)程，使得每次晶 片的刻蝕參數(shù)值的調(diào)整能補(bǔ)償刻蝕環(huán)境的改變。這樣，經(jīng)過(guò)每次刻蝕參 數(shù)值的調(diào)整，使刻蝕的偏差不斷減小，因此上述方案提供的半導(dǎo)體刻蝕 方法可以在刻蝕的過(guò)程中有效地減小刻蝕的誤差，使實(shí)際深度更接近目 標(biāo)深度，使得提高刻蝕圖形的刻蝕精度成為可能，而且使不在同一次刻 蝕的晶片的實(shí)際深度更加接近，從而使所述晶片生產(chǎn)的器件的電學(xué)特性 更接近，而且更接近目標(biāo)值。
換言之，傳統(tǒng)方法中對(duì)"反饋"技術(shù)的應(yīng)用僅用以判斷所述當(dāng)前刻 蝕參數(shù)值是否適當(dāng)，即，利用所述"反饋"技術(shù)調(diào)整所述當(dāng)前刻蝕參數(shù)
值；而在本發(fā)明中，則是在確定所述當(dāng)前刻蝕參數(shù)值適當(dāng)?shù)那疤嵯?，?用所述"反饋"技術(shù)為在刻蝕不同晶片時(shí)提供環(huán)境保障，使實(shí)際刻蝕環(huán) 境盡量維持在利用所述當(dāng)前刻蝕參數(shù)值提供的刻蝕環(huán)境中。 在上述半導(dǎo)體刻蝕方法中
所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值可以包括當(dāng)前刻蝕時(shí)間，所述的目標(biāo)刻蝕參 數(shù)值可以包括目標(biāo)刻蝕時(shí)間。因?yàn)檎{(diào)整刻蝕時(shí)間操作簡(jiǎn)便，精確度高， 因此該方案中對(duì)當(dāng)前刻蝕時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，便于刻蝕參數(shù)值的簡(jiǎn)單、精確 控制。
所述目標(biāo)刻蝕時(shí)間計(jì)算方法可以包括確定刻蝕所述偏差值的刻蝕 時(shí)間，如果所述刻蝕圖形的實(shí)際深度大于目標(biāo)深度，目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng) 前刻蝕時(shí)間-所述偏差值的刻蝕時(shí)間；否則目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng)前刻蝕時(shí) 間+所述偏差值的刻蝕時(shí)間。所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值可以包括當(dāng)前刻蝕速率，所述的目標(biāo)刻蝕參 數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕速率。
測(cè)量所述刻蝕圖形的實(shí)際深度的方法可以包括用光學(xué)特征尺寸測(cè) 量設(shè)備測(cè)量所述溝槽的深度。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，該刻蝕系統(tǒng)包括
刻蝕裝置，用于在當(dāng)前刻蝕參tt值下對(duì)至少一個(gè)晶片進(jìn)^"刻蝕，在 完成刻蝕之后將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值；
測(cè)量裝置，用于測(cè)量利用所述刻蝕裝置在晶片上刻蝕出的刻蝕圖形 的實(shí)際深度；
反饋裝置，用于計(jì)算出所述實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所 述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，并將所述目標(biāo)刻蝕 參數(shù)值反饋給刻蝕裝置。
其中，
所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值還可以包括當(dāng)前刻蝕時(shí)間，所述的目標(biāo)刻蝕 參數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕時(shí)間。
所述的反饋裝置還可以包括
存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)當(dāng)前刻蝕參數(shù)值和目標(biāo)深度；
計(jì)算模塊，用于根據(jù)存儲(chǔ)的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值和目標(biāo)深度，計(jì)算出所 述實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度的 目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，并將所述目標(biāo)刻蝕參數(shù)值反饋給刻蝕裝置。
所述的刻蝕裝置還可以包括刻蝕參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將當(dāng)前刻蝕參 數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值。
所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值還可以包括當(dāng)前刻蝕速率，所述的目標(biāo)刻蝕 參數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕速率。
圖1是本發(fā)明的的半導(dǎo)體刻蝕方法一實(shí)施例的流程圖，下面結(jié)合圖 1對(duì)本實(shí)施例的刻蝕方法做更詳細(xì)描述，該刻蝕方法包括以下步驟
在本實(shí)施例中選擇使用干法刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕。預(yù)先根據(jù)所要刻蝕的刻蝕圖形的目標(biāo)深度2809埃，計(jì)算刻蝕參數(shù) 值目標(biāo)刻蝕速率53埃/秒，在該目標(biāo)刻蝕速率下達(dá)到目標(biāo)深度2809 埃所需的刻蝕時(shí)間53秒。因?yàn)樗瞿繕?biāo)刻蝕速率取決于刻蝕腔內(nèi)的 氣壓值、電源功率、氣體含量、氣流在刻蝕腔的分配率等參數(shù)值，因此 通過(guò)將刻蝕腔內(nèi)的氣壓設(shè)為150mT,電源功率設(shè)為800W,刻蝕氣體中 四氟化石友、氬氣、氧氣的比例設(shè)為150: 150: 4，刻蝕腔邊緣和中間的 進(jìn)氣量設(shè)為1:使得目標(biāo)刻蝕速率為53埃/秒。
步驟A101:利用當(dāng)前刻蝕參凄t值對(duì)至少一個(gè)晶片刻蝕，在所述晶 片上刻蝕出刻蝕圖形。
具體為將多個(gè)晶片，例如16個(gè)、20個(gè)、25個(gè)晶片放入刻蝕腔內(nèi)， 在上述目標(biāo)刻蝕速率和目標(biāo)刻蝕時(shí)間條件下，同時(shí)對(duì)所述晶片進(jìn)行刻 蝕。所述晶片包括襯底、在襯底上形成的介質(zhì)層以及覆蓋在介質(zhì)層上的 刻蝕阻擋圖形，具體為在每個(gè)晶片的介質(zhì)層中刻蝕出至少一個(gè)溝槽，例 如20個(gè)、30個(gè)、50個(gè)溝槽。
在本實(shí)施例中，利用等離子體刻蝕反應(yīng)器，具體可以為圓桶式等離 子體刻蝕機(jī)、平板反應(yīng)器或者順流刻蝕系統(tǒng)。例如采用平板反應(yīng)器，將 晶片的背面朝下放置于接地的陰極上面，射頻電源信號(hào)加在反應(yīng)器的上 電極。由于等離子體電勢(shì)總是高于地電勢(shì)，因而四氟化碳(CF4)、氬(Ar)、 氧氣(02)的混合氣體的等離子體轟擊晶片的表面，由于這種刻蝕方法 距有很強(qiáng)的刻蝕方向性，從而能在平行電場(chǎng)方向獲得高的各向異性刻蝕 剖面，以達(dá)到好的線寬控制。因此采用該刻蝕方法對(duì)晶片進(jìn)行刻蝕，可 在晶片上刻蝕出在平行電場(chǎng)方向剖面很好的溝槽。
步驟A102:測(cè)量所述刻蝕圖形的實(shí)際深度。
具體為從刻蝕的16個(gè)晶片中抽出2個(gè)，這2個(gè)晶片上每個(gè)晶片 上選擇10個(gè)溝槽，對(duì)溝槽的實(shí)際深度進(jìn)行測(cè)量。
在傳統(tǒng)方法中，通常測(cè)量晶片^^皮刻蝕后溝槽底部剩余的厚度，然后用晶片的厚度減去剩余厚度，得到溝槽的實(shí)際深度，但是由于傳統(tǒng)的方法
是測(cè)量刻蝕圖形密度很低的空曠區(qū)(open pat)刻蝕后剩下的膜厚度， 來(lái)間接反映刻蝕掉了多少，因此對(duì)于溝槽密集區(qū)的溝槽的實(shí)際深度就存 在較大誤差。在本實(shí)施中，釆用光學(xué)特征尺寸測(cè)量設(shè)備(Optical CD, OCD)針對(duì)有規(guī)則的溝槽密集區(qū)的IO個(gè)溝槽進(jìn)行測(cè)量，利用反射光束 的干涉，形成一組有規(guī)律的譜線，通過(guò)分析這些譜線，得到溝槽的實(shí)際深 度，這就消除了傳統(tǒng)方法中的誤差，使得誤差大大減小，從而得到較準(zhǔn) 確的溝槽的實(shí)際深度。
將測(cè)量到的20個(gè)溝槽的實(shí)際深度求平均值，得到溝槽的平均的實(shí) 際深度，例如3132埃。
步驟A103:計(jì)算出所述刻蝕圖形的實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值， 根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值。
由于刻蝕時(shí)間和刻蝕深度成正比，因此通過(guò)調(diào)整刻蝕時(shí)間可以比較 精確地調(diào)整刻蝕的溝槽深度。因此，該步驟中目標(biāo)刻蝕參數(shù)值包括目標(biāo) 刻蝕時(shí)間。
根據(jù)測(cè)量和計(jì)算得到的溝槽深度計(jì)算出實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏 差值，根據(jù)所述偏差值，確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕時(shí)間。例如， 本實(shí)施例中，溝槽的實(shí)際深度為3132埃,目標(biāo)深度為2809埃，3132埃 -2809埃=53埃為正值，說(shuō)明實(shí)際深度比目標(biāo)深度大53埃，因此需要 將刻蝕的實(shí)際深度變淺，因?yàn)榭涛g時(shí)間和刻蝕深度成正比，可以得到在 刻蝕速率為53埃/秒下，刻蝕53埃需要的刻蝕時(shí)間為1秒，從而利用 當(dāng)前刻蝕時(shí)間和應(yīng)該調(diào)整的時(shí)間可得到第二晶片刻蝕的目標(biāo)刻蝕時(shí)間， 目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng)前刻蝕時(shí)間53秒-1秒=52秒。如果實(shí)際深度比目 標(biāo)深度小53埃，則目標(biāo)刻蝕時(shí)間=用當(dāng)前刻蝕時(shí)間+ 1秒。
另外，所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值也可以包括當(dāng)前刻蝕速率，所述的目 標(biāo)刻蝕參數(shù)值也可以包括目標(biāo)刻蝕速率，因此，在步驟A103中也可以 利用溝槽的實(shí)際深度，例如3132埃，以及目標(biāo)深度，例如2809埃，計(jì)算出偏差值53埃，根據(jù)所述偏差值53埃確定達(dá)到目標(biāo)深度2809埃應(yīng) 該將刻蝕速率減少1埃/秒，所需的目標(biāo)刻蝕速率為52埃/秒。因?yàn)槟繕?biāo) 刻蝕速率受刻蝕腔內(nèi)的氣壓、電源功率以及刻蝕腔內(nèi)的氣體成份等情況 影響，因此可以通過(guò)改變蝕腔內(nèi)的氣壓、電源功率以及刻蝕腔內(nèi)的氣體 成份等條件來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)刻蝕速率的調(diào)整，例如可以通過(guò)降低刻蝕的電源 功率來(lái)減小目標(biāo)刻蝕速率，從而使刻蝕的實(shí)際深度減小。
步驟A104:將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，利用所述 目標(biāo)刻蝕參數(shù)值執(zhí)行下一次刻蝕。
計(jì)算出目標(biāo)刻蝕時(shí)間52秒之后，將當(dāng)前刻蝕時(shí)間調(diào)整為目標(biāo)刻蝕 時(shí)間52秒，以目標(biāo)刻蝕時(shí)間52秒進(jìn)行下一次刻蝕。
或者計(jì)算出目標(biāo)刻蝕速率之后，將當(dāng)前刻蝕速率調(diào)整為目標(biāo)刻蝕速 率，以目標(biāo)刻蝕速率進(jìn)行下一次刻蝕。
或者計(jì)算出目標(biāo)刻蝕時(shí)間和目標(biāo)刻蝕速率，將當(dāng)前刻蝕時(shí)間和當(dāng)前 刻蝕速率同時(shí)調(diào)整。
之后繼續(xù)進(jìn)行步驟A102、 A103、 A104。
上述技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體刻蝕方法，通過(guò)對(duì)每一次的刻蝕結(jié)果進(jìn) 行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反饋，用來(lái)調(diào)整刻蝕參數(shù)值，這樣，通過(guò)對(duì)目 標(biāo)刻蝕時(shí)間或目標(biāo)刻蝕速率的調(diào)整補(bǔ)償了造成偏差值的刻蝕環(huán)境參數(shù) 的漂移，經(jīng)過(guò)每次刻蝕參數(shù)值的調(diào)整，使刻蝕的誤差不斷減小，因此上 述方案提供的半導(dǎo)體刻蝕方法，在刻蝕過(guò)程中有效地減小了刻蝕的誤 差，提高了溝槽深度的刻蝕精度，同時(shí)使各次刻蝕的晶片之間的刻蝕圖 形的實(shí)際深度差別減小。
除此之外，上述方案的可選刻蝕方法還帶來(lái)了進(jìn)一步的有益效果，例 如在金屬互連線的制造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如圖2所示，圖2的橫坐標(biāo)為刻蝕時(shí) 間，縱坐標(biāo)為溝槽內(nèi)金屬的電阻值。從圖2中可以看出，溝槽內(nèi)金屬的電 阻和刻蝕時(shí)間成反比。溝槽內(nèi)的金屬也就是金屬互連線，因此通過(guò)對(duì)刻蝕參數(shù)值，也就是刻蝕時(shí)間的調(diào)整有效控制金屬互連線的電阻，從而使 不是同次刻蝕過(guò)程生產(chǎn)的器件的電學(xué)特性更加接近。
圖3是本發(fā)明的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，下面參見
圖3對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。為了更清晰易懂，圖3示意性的畫 了 6個(gè)晶片。
本實(shí)施例中，半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)包括
刻蝕裝置IO,用于對(duì)晶片ll進(jìn)行刻蝕，刻蝕出溝槽13。所述刻蝕 裝置10包括濕法刻蝕裝置和干法刻蝕裝置。在本實(shí)施例中，所述刻蝕 裝置10為干法刻蝕裝置?？涛g裝置IO還包括刻蝕參數(shù)轉(zhuǎn)換單元14，可 以在每一次刻蝕之后將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值。
測(cè)量裝置15,用于測(cè)量溝槽13的實(shí)際深度，如果是大于一個(gè)溝槽 則計(jì)算溝槽的平均的實(shí)際深度，將實(shí)際深度傳送給反饋裝置16。本實(shí)施 例中利用OCD設(shè)備作為測(cè)量設(shè)備進(jìn)行溝槽的實(shí)際深度的測(cè)量。
反饋裝置16，用于接收所述實(shí)際深度，并根據(jù)實(shí)際深度得到目標(biāo)刻 蝕時(shí)間或者目標(biāo)刻蝕速率，再將目標(biāo)刻蝕時(shí)間或目標(biāo)刻蝕速率發(fā)送至所 述刻蝕裝置10。
反饋裝置16包括
存儲(chǔ)模塊17,用于存儲(chǔ)當(dāng)前刻蝕時(shí)間或當(dāng)前刻蝕速率，以及目標(biāo)深 度；和
計(jì)算模塊18,用于接收實(shí)際深度，并計(jì)算實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏 差值，根據(jù)所述偏差值確定目標(biāo)刻蝕時(shí)間或目標(biāo)刻蝕速率后，將所述目 標(biāo)刻蝕時(shí)間或目標(biāo)刻蝕速率發(fā)送至刻蝕裝置。
所述的目標(biāo)刻蝕時(shí)間計(jì)算方法包括確定刻蝕所述偏差值的刻蝕時(shí) 間，如果所述溝槽深度大于目標(biāo)深度，目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng)前刻蝕時(shí)間-所述偏差值的刻蝕時(shí)間；否則目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng)前刻蝕時(shí)間+所述偏差 值的刻蝕時(shí)間。所述的目標(biāo)刻蝕速率，因?yàn)槟繕?biāo)刻蝕速率受刻蝕裝置內(nèi)的氣壓、電 源功率以及刻蝕裝置內(nèi)的氣體成份等情況影響，因此可以通過(guò)改變蝕裝
置內(nèi)的氣壓、電源功率以及刻蝕裝置內(nèi)的氣體成份等條件來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)刻 蝕速率的調(diào)整，例如如果實(shí)際刻蝕深度大于目標(biāo)刻蝕深度，可以通過(guò)降 低刻蝕的電源功率來(lái)減小目標(biāo)刻蝕速率，從而使刻蝕的實(shí)際深度減小。
刻蝕裝置以所述目標(biāo)刻蝕參數(shù)值繼續(xù)下一次刻蝕操:作。
所述存儲(chǔ)模塊17可以是計(jì)算機(jī)或任何存儲(chǔ)裝置。
所述計(jì)算模塊18可以是運(yùn)行于計(jì)算機(jī)中的任何計(jì)算軟件?？蛇x的，
計(jì)算模塊18利用溝槽的實(shí)際深度，例如3132埃，目標(biāo)深度，例如2809 埃計(jì)算出偏差值53埃，根據(jù)所述偏差值53埃確定達(dá)到目標(biāo)深度2809 埃所需的目標(biāo)刻蝕時(shí)間=53秒-1秒=52秒。同時(shí)將將目標(biāo)刻蝕時(shí)間 52秒存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊17,作為下一次晶片刻蝕的當(dāng)前刻蝕時(shí)間。
另外，計(jì)算模塊18也可以利用溝槽的實(shí)際深度，例如3132埃和目 標(biāo)深度，例如2809埃，計(jì)算出偏差值53埃，根據(jù)所述偏差值53埃確 定達(dá)到目標(biāo)深度2809埃所需的目標(biāo)刻蝕速率為52埃/秒。因?yàn)槟繕?biāo)刻 蝕速率受刻蝕裝置內(nèi)的氣壓、電源功率以及刻蝕裝置內(nèi)的氣體成份等情 況影響，因此計(jì)算模塊18也可以根據(jù)所述偏差值53埃確定達(dá)到目標(biāo)深 度2809埃所需的刻蝕電源功率。
上述技術(shù)方案提供的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)每一次的刻蝕結(jié)果進(jìn) 行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反饋，用來(lái)調(diào)整刻蝕裝置的刻蝕參數(shù)值，這樣， 經(jīng)過(guò)每次刻蝕參數(shù)值的調(diào)整，使刻蝕的誤差不斷減小，因此上述方案提 供的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，有效地減小了刻蝕的誤差，提高了刻蝕圖形的刻 蝕精度，而且使各次刻蝕的晶片之間的刻蝕圖形的差別減小。
另外上述實(shí)施例中，所述晶片也可以只包括襯底，也可以包括金屬 層，也就是將該刻蝕方法和刻蝕系統(tǒng)也可以用于襯底的刻蝕當(dāng)中或者金 屬層的刻蝕當(dāng)中，形成例如淺溝槽隔離區(qū)，鋁合金復(fù)合層需要嚴(yán)格控制刻蝕深度的刻蝕過(guò)程當(dāng)中。
另外本發(fā)明的半導(dǎo)體刻蝕方法和半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)也可以采用濕法刻蝕，如果采用濕法刻蝕，由于濕法刻蝕的刻蝕速率包括刻蝕的溶液濃度、刻蝕溫度等等因素，因此可以通過(guò)調(diào)整刻蝕的溶液濃度、刻蝕溫度等等因素實(shí)現(xiàn)刻蝕速率的調(diào)整。
在65nm及以下的小尺寸工藝中，因?yàn)檎`差范圍很小，所以利用現(xiàn)有方法很難將刻蝕保持在允許的誤差范圍之內(nèi)，而利用本發(fā)明的刻蝕方法及刻蝕系統(tǒng)可以通過(guò)每一次的調(diào)整逐漸減小誤差，使刻蝕更精確。
在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面^Hf的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何筒單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體刻蝕方法，其特征在于，包括步驟利用當(dāng)前刻蝕參數(shù)值對(duì)至少一個(gè)晶片刻蝕，在所述晶片上刻蝕出刻蝕圖形；測(cè)量所述刻蝕圖形的實(shí)際深度；計(jì)算出所述刻蝕圖形的實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值；將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，利用所述目標(biāo)刻蝕參數(shù)值執(zhí)行下一次刻蝕。
2、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體刻蝕方法，其特征在于，所述的當(dāng) 前刻蝕參數(shù)值包括當(dāng)前刻蝕時(shí)間，所述的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕 時(shí)間。
3、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體刻蝕方法，其特征在于，所述目標(biāo) 刻蝕時(shí)間計(jì)算方法包括確定刻蝕所述偏差值的刻蝕時(shí)間，如果所述刻 蝕圖形的實(shí)際深度大于目標(biāo)深度，目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng)前刻蝕時(shí)間-所述 偏差值的刻蝕時(shí)間；否則目標(biāo)刻蝕時(shí)間=當(dāng)前刻蝕時(shí)間+所述偏差值的 刻蝕時(shí)間。
4、 如權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體刻蝕方法，其特征在 于，所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值包括當(dāng)前刻蝕速率，所述的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值 包括目標(biāo)刻蝕速率。
5、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體刻蝕方法，其特征在于，測(cè)量所述 刻蝕圖形的實(shí)際深度的方法包括用光學(xué)特征尺寸測(cè)量設(shè)備測(cè)量所述溝 槽的深度。
6、 一種半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，該刻蝕系統(tǒng)包括 刻蝕裝置，用于在當(dāng)前刻蝕參數(shù)值下對(duì)至少一個(gè)晶片進(jìn)行刻蝕，在完成刻蝕之后將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值；測(cè)量裝置，用于測(cè)量利用所述刻蝕裝置在晶片上刻蝕出的刻蝕圖形 的實(shí)際深度；反饋裝置，用于計(jì)算出所述實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，并將所述目標(biāo)刻蝕 參數(shù)值反饋給刻蝕裝置。
7、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值包括當(dāng)前刻蝕時(shí)間，所述的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值包括目標(biāo)刻蝕 時(shí)間。
8、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述的反 饋裝置包括存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)當(dāng)前刻蝕參數(shù)值和目標(biāo)深度； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)存儲(chǔ)的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值和目標(biāo)深度，計(jì)算出所 述實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度的 目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，并將所述目標(biāo)刻蝕參數(shù)值反饋給刻蝕裝置。
9、 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述的刻 蝕裝置還包括刻蝕參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻 蝕參數(shù)值。
10、 如權(quán)利要求6或7任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，其特征在于， 所述的當(dāng)前刻蝕參數(shù)值包括當(dāng)前刻蝕速率，所述的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值包括 目標(biāo)刻蝕速率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體刻蝕方法及半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)，該方法包括步驟利用當(dāng)前刻蝕參數(shù)值對(duì)至少一個(gè)晶片刻蝕，在所述晶片上刻蝕出刻蝕圖形；測(cè)量所述刻蝕圖形的實(shí)際深度；計(jì)算出所述實(shí)際深度和目標(biāo)深度的偏差值，根據(jù)所述偏差值確定達(dá)到目標(biāo)深度所需的目標(biāo)刻蝕參數(shù)值；將當(dāng)前刻蝕參數(shù)值調(diào)整為目標(biāo)刻蝕參數(shù)值，利用目標(biāo)刻蝕參數(shù)值執(zhí)行下一次刻蝕。所述半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)包括刻蝕裝置、測(cè)量裝置和反饋裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體刻蝕方法及半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)可以在刻蝕的過(guò)程中減小誤差，提高了刻蝕圖形的刻蝕精度，并且使不在同一次刻蝕的刻蝕圖形之間的差別減小。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK101599433SQ20081011431
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者趙林林 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司