專利名稱：刻蝕方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造技術領域，更具體地說，涉及一種刻蝕方法和系統。
背景技術：
隨著超大規模集成電路(ULSI，Ultra Large Scale htegration)的飛速發展，集成電路制造工藝變得越來越復雜和精細，對刻蝕效果的要求也越來越嚴格。目前半導體器件生產過程中的各刻蝕步驟，一般多分為主刻蝕和過刻蝕兩步，主刻蝕采用捕捉刻蝕停止點的方式適時的停止主刻蝕，但如果達到預設的最大主刻蝕時間仍沒有找到刻蝕停止點， 也同樣會停止主刻蝕，之后采用固定刻蝕時間的方式進行過刻蝕，以避免刻蝕殘留。但是現有技術中的上述刻蝕方法，往往會出現刻蝕殘留，下面以金屬層的刻蝕過程為例進行說明。金屬層刻蝕過程中的主刻蝕應終止在金屬和氧化物的界面處，即主刻蝕過程中如果掃描到了氧化物，即停止主刻蝕，進入過刻蝕步驟，但如果在預設的金屬層主刻蝕時間范圍內沒有掃描到氧化物，也同樣會停止主刻蝕進入過刻蝕步驟。采用上述方式，一般情況下，主刻蝕步驟就能夠捕捉到刻蝕停止點，但是，實際操作中，由于各種原因，很多時候主刻蝕步驟未能捕捉到刻蝕停止點便因達到預設的主刻蝕停止時間而停止了，之后進入過刻蝕步驟，在固定的時間內完成過刻蝕。這樣便導致刻蝕停止點之后，實際的過刻蝕時間小于正常的過刻蝕時間，即實際上整個刻蝕過程刻蝕掉的金屬層的厚度小于正常的刻蝕厚度，這種情況下，往往容易導致金屬層的刻蝕殘留，或者器件的CD (關鍵尺寸)偏大等不良后果。
發明內容
本發明實施例提供一種刻蝕方法和系統，避免了因過早地停止主刻蝕，而導致過刻蝕之后的刻蝕殘留以及器件CD偏大等問題。為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案一種刻蝕方法，包括主刻蝕停止后，判斷所述主刻蝕停止時是否捕捉到了刻蝕停止點，如果否，則進入過刻蝕步驟繼續捕捉刻蝕停止點，所述過刻蝕步驟在達到預設的最大過刻蝕時間時自動停止，以及捕捉到刻蝕停止點之后，再經過了正常的過刻蝕時間時自動停止；所述過刻蝕停止后，判斷所述過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕停止點，如果是，根據刻蝕厚度和最大主刻蝕時間，得出最大主刻蝕時間的修正值；采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程。優選的，還包括主刻蝕停止時捕捉到了刻蝕停止點，則按照正常的過刻蝕時間進行過刻蝕。優選的，還包括所述過刻蝕停止前未捕捉到刻蝕停止點，則停止整個刻蝕過程，檢查刻蝕設備和/或前層工序。優選的，所述最大主刻蝕時間的修正值與刻蝕厚度和最大主刻蝕時間的關系式為t2 = t^hyhi ；其中，t2為最大主刻蝕時間的修正值，、為最大主刻蝕時間，Ii2為捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕厚度，Ii1為主刻蝕停止時的刻蝕厚度。優選的，所述捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕厚度為，捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕層厚度與刻蝕前的刻蝕層厚度的差值；所述主刻蝕停止時的刻蝕厚度為，主刻蝕停止時的刻蝕層厚度與刻蝕前的刻蝕層厚度的差值。優選的，所述最大主刻蝕時間的修正值為按照此時刻蝕設備的主刻蝕速率，達到刻蝕停止點所需的主刻蝕時間。優選的，所述刻蝕方法應用于柵介質層和/或金屬層的刻蝕過程。本發明實施例公開了一種刻蝕系統，包括第一判斷單元，用于主刻蝕停止后，判斷所述主刻蝕停止時是否捕捉到了刻蝕停止占-
I I ■^ \\\ 第一控制單元，用于所述主刻蝕停止時未捕捉到刻蝕停止點的情況下，控制刻蝕設備進入過刻蝕繼續捕捉刻蝕停止點，所述過刻蝕步驟在達到預設的最大過刻蝕時間時自動停止，以及捕捉到刻蝕停止點之后，再經過了正常的過刻蝕時間時自動停止；第二判斷單元，用于過刻蝕停止后，判斷所述過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕停止占-
I I ■^ \\\ 計算單元，用于當過刻蝕停止前捕捉到刻蝕停止點的情況下，根據刻蝕厚度和最大主刻蝕時間，得出最大主刻蝕時間的修正值；第一反饋單元，用于采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程。優選的，還包括第二控制單元，用于所述主刻蝕停止時捕捉到刻蝕停止點的情況下，控制刻蝕設備按照正常的過刻蝕時間進行過刻蝕；第二反饋單元，用于所述過刻蝕停止前未捕捉到刻蝕停止點的情況下，停止整個刻蝕過程，檢查刻蝕設備和/或前層工序。優選的，還包括存儲單元，用于存儲最大主刻蝕時間、最大過刻蝕時間、正常過刻蝕時間和最大主刻蝕時間的修正值中的至少一種數據。與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點本發明實施例提供的刻蝕方法和系統，通過在主刻蝕和過刻蝕停止之后，增加判斷主刻蝕停止時以及過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕停止點的步驟，進而根據判斷結果確定最初的最大主刻蝕時間的設置是否合理，如果在過刻蝕過程中捕捉到了刻蝕停止點，說明最初的最大主刻蝕時間設置過短，需適當延長最大主刻蝕時間，以避免后續刻蝕過程中， 主刻蝕之后剩余的刻蝕層厚度超出了過刻蝕的刻蝕厚度范圍，而且在本次刻蝕過程中，通過控制過刻蝕的刻蝕方式，也避免了刻蝕殘留等問題。
綜上所述，本發明實施例通過引入判斷機制以及時間反饋機制，通過控制刻蝕設備的刻蝕方式，避免了現有技術中因過早的停止主刻蝕，而導致的過刻蝕之后的刻蝕殘留以及器件CD偏大等問題。
通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。圖1為本發明實施例一公開的刻蝕方法的流程圖；圖2為本發明實施例二公開的刻蝕系統的結構圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術部分所述，采用現有技術中的刻蝕方法，容易導致刻蝕殘留或器件 CD偏大等問題，發明人研究發現，出現這些問題的原因在于，刻蝕過程中過早的停止了主刻蝕過程，而過刻蝕過程的時間和速度又是固定的，使得主刻蝕停止之后，剩余的需刻蝕掉的材料厚度超出了過刻蝕的刻蝕厚度范圍，進而導致了刻蝕殘留或器件的CD偏大等問題。 而如果主刻蝕過程中僅以尋找刻蝕停止點的方式確定是否停止主刻蝕，反而會出現其它問題，如設備損壞的情況下，使刻蝕過程的安全性降低，導致器件缺陷，因此，必須采取其它刻蝕方式，既保證刻蝕的安全性，也避免刻蝕殘留或器件CD偏大。實施例一基于此，本實施例一提供了一種刻蝕方法，該方法的流程圖如圖1所示，包括以下步驟步驟SlOl 刻蝕設備啟動，開始主刻蝕；步驟S102 達到最大主刻蝕時間或捕捉到刻蝕停止點時，主刻蝕停止；步驟S103 主刻蝕停止后，判斷所述主刻蝕停止時是否捕捉到了刻蝕停止點，如果是，進入步驟S104，如果否，進入步驟S105 ；需要說明的是，本實施例中增加該步判斷步驟，是為了確定最初設置的最大主刻蝕時間是否足以捕捉到刻蝕停止點，為后續是否需延長最大主刻蝕時間打下基礎。步驟S104 如果主刻蝕停止在刻蝕停止點，則說明設置的最大主刻蝕時間已經足以捕捉到刻蝕停止點，即可以按照正常的過刻蝕時間進行過刻蝕；步驟S105 如果主刻蝕過程在達到最大主刻蝕時間時停止，且在停止時仍未捕捉到刻蝕停止點，排除設備的原因，就是最初設置的最大主刻蝕時間過短，使主刻蝕過早停止，因此需進入過刻蝕步驟繼續捕捉刻蝕停止點；本實施例中所述過刻蝕步驟在達到預設的最大過刻蝕時間時能夠自動停止，并且在捕捉到刻蝕停止點之后，自動按照正常的過刻蝕時間繼續進行過刻蝕，再經過了正常的過刻蝕時間時也能夠自動停止。本實施例的過刻蝕步驟與現有技術中不同，在剛進入過刻蝕過程時，以捕捉刻蝕停止點的方式進行過刻蝕，待捕捉到刻蝕停止點之后，再以正常的過刻蝕時間進行過刻蝕， 以確保刻蝕干凈，沒有刻蝕殘留；若過刻蝕過程中不能捕捉到刻蝕停止點，說明可能是刻蝕設備出現問題，則需按照預設的最大過刻蝕時間停止過刻蝕，以避免因刻蝕時間過長而導致對晶片造成損害。該步驟中，過刻蝕過程中捕捉到了刻蝕停止點之后，無須停止過刻蝕，而是直接按照正常的過刻蝕時間進行過刻蝕，當然，期間也可以停止過刻蝕，但為了節省生產時間，一般選擇前者。步驟S106 過刻蝕過程停止，過刻蝕停止原因如上所述；步驟S107 所述過刻蝕停止后，判斷所述過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕停止點，如果否，進入步驟S108，如果是，進入步驟S109 ；步驟S108 若過刻蝕過程中仍未捕捉到刻蝕停止點，則停止整個刻蝕過程，檢查刻蝕設備和/或前層工序；本領域技術人員可以理解，導致刻蝕過程異常的原因有多種，如果在足夠長的刻蝕時間內，仍舊沒有捕捉到刻蝕停止點，這就說明刻蝕過程的參數設置并非主要原因，而是刻蝕設備或者生產過程的前層工序出現異常，因此必須停止后續的刻蝕過程，檢查可能出現問題的步驟，以避免后續的刻蝕過程異常。步驟S109 若過刻蝕過程中捕捉到了刻蝕停止點，說明最初設置的最大主刻蝕時間過短，則根據刻蝕厚度和最大主刻蝕時間，得出最大主刻蝕時間的修正值，所述最大主刻蝕時間的修正值為按照此時刻蝕設備的主刻蝕速率，達到刻蝕停止點所需的主刻蝕時間， 該最大主刻蝕時間的修正值大于最大主刻蝕時間；步驟SllO 采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程。需要說明的是，本實施例中所述最大主刻蝕時間的修正值與刻蝕厚度和最大主刻蝕時間的關系式為t2 = t^hyhi ；其中，t2為最大主刻蝕時間的修正值，、為最大主刻蝕時間，h2為捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕厚度，即捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕層厚度與刻蝕前的刻蝕層厚度的差值； Ii1為主刻蝕停止時的刻蝕厚度，即主刻蝕停止時的刻蝕層厚度與刻蝕前的刻蝕層厚度的差值。本領域技術人員可以理解，除了上述關系式之外，還有其它多種關系式可以得出所述最大主刻蝕時間的修正值，如t2 = Ij(Hh3A1), Il3為過刻蝕過程捕捉到刻蝕停止點時，過刻蝕的刻蝕厚度，也就是捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕層厚度與主刻蝕停止時的刻蝕層厚度的差值，其它符號表示的含義與上一關系式相同。若實現上述計算過程，則需要在刻蝕過程中實時的記錄各刻蝕步驟中刻蝕層的厚度，所需記錄的數據包括進行刻蝕前刻蝕層的厚度、主刻蝕停止時刻蝕層的厚度以及過刻蝕過程中，捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕層厚度。總之，測量點和測量的厚度不同，所使用的關系式也不同，具體使用哪種測量方式和計算方式，本實施例中不做具體限定，只要能夠得出最大主刻蝕時間的修正值即可。本實施例的刻蝕方法，通過增加判斷步驟，進而通過逐步排除的確定出現問題的原因，是主刻蝕過早停止還是刻蝕設備出現異常等，若原因是最大主刻蝕時間設置過短，則適當延長最大主刻蝕時間，并通過引入時間反饋機制，采用延長后的最大主刻蝕時間對后續的刻蝕過程進行控制，以避免刻蝕殘留，而且在本次刻蝕過程中，通過控制過刻蝕的刻蝕方式，也避免了刻蝕殘留以及器件CD偏大等問題。另外，本實施例的方法是根據生產過程循環進行的，對每一次刻蝕過程均可以進行調整，保證生產過程的連續性。本實施例中所述的刻蝕方法，可以應用于多種刻蝕層的刻蝕步驟中，如柵介質層的刻蝕、側墻的刻蝕、金屬層的刻蝕等，只要各刻蝕層的刻蝕過程主要分為主刻蝕和過刻蝕即可，下面以金屬層的刻蝕為例，對本實施例的刻蝕方法進行詳細說明。金屬層的刻蝕過程中，主刻蝕應停止在金屬和氧化物的界面處，在實際刻蝕過程中，主刻蝕過程刻蝕掉的刻蝕層為金屬層，刻蝕之前，記錄下金屬層的厚度h/，當主刻蝕停止后，判斷主刻蝕停止的原因，如果主刻蝕停止在刻蝕停止點，即金屬和氧化物的界面處， 則按照正常過刻蝕時間進入過刻蝕，如果主刻蝕停止在最大主刻蝕時間t1;記錄下主刻蝕停止時金屬層的厚度ti2’，進而得出主刻蝕停止時的刻蝕厚度Ii1 = h/ _h2’，并進入過刻蝕步驟；過刻蝕過程，先采用捕捉刻蝕停止點的方式進行過刻蝕，如果期間捕捉到了刻蝕停止點，記錄下此時金屬層的厚度ti3’，并得到捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕厚度Ii2 = V -h3’，根據最大主刻蝕時間的修正值t2與Wh2的關系式t2 = ^h2A1，得出最大主刻蝕時間的修正值，并按照正常過刻蝕時間繼續進行過刻蝕，直至此次過刻蝕停止；之后， 采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程；如果過刻蝕過程中也沒有捕捉到刻蝕停止點，則在到達最大過刻蝕時間時，自動停止過刻蝕過程，以避免刻蝕掉的厚度過大，同時停止刻蝕設備，即停止后續的刻蝕過程， 檢查刻蝕設備和前層工藝是否發生異常，直至異常修復后，才能繼續刻蝕。該方法通過引入時間反饋機制，可以更為合理的控制主刻蝕和過刻蝕的時間，避免刻蝕殘留和過刻蝕等不良現象的發生。實施例二與方法實施例相對應，本實施例公開了一種刻蝕系統，該系統的結構圖如圖2所示，該系統包括第一判斷單元11，用于主刻蝕停止后，判斷所述主刻蝕停止時是否捕捉到了刻蝕停止點；第一控制單元13，用于所述主刻蝕停止時未捕捉到刻蝕停止點的情況下，控制刻蝕設備進入過刻蝕繼續捕捉刻蝕停止點，所述過刻蝕步驟在達到預設的最大過刻蝕時間時自動停止，以及捕捉到刻蝕停止點之后，再經過了正常的過刻蝕時間時自動停止；第二判斷單元15，用于過刻蝕停止后，判斷所述過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕
8停止點；計算單元16，用于當過刻蝕停止前捕捉到刻蝕停止點的情況下，根據刻蝕厚度和最大主刻蝕時間，得出最大主刻蝕時間的修正值；第一反饋單元18，用于采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程。另外，該系統還包括第二控制單元12，用于所述主刻蝕停止時捕捉到刻蝕停止點的情況下，控制刻蝕設備按照正常的過刻蝕時間進行過刻蝕；第二反饋單元17，用于所述過刻蝕停止前未捕捉到刻蝕停止點的情況下，停止整個刻蝕過程，檢查刻蝕設備和/或前層工序。存儲單元14，用于存儲最大主刻蝕時間、最大過刻蝕時間、正常過刻蝕時間和最大主刻蝕時間的修正值中的至少一種數據。需要說明的是，本說明書中實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制。雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此， 凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種刻蝕方法，其特征在于，包括主刻蝕停止后，判斷所述主刻蝕停止時是否捕捉到了刻蝕停止點，如果否，則進入過刻蝕步驟繼續捕捉刻蝕停止點，所述過刻蝕步驟在達到預設的最大過刻蝕時間時自動停止， 以及捕捉到刻蝕停止點之后，再經過了正常的過刻蝕時間時自動停止；所述過刻蝕停止后，判斷所述過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕停止點，如果是，根據刻蝕厚度和最大主刻蝕時間，得出最大主刻蝕時間的修正值； 采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程。
2.根據權利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，還包括主刻蝕停止時捕捉到了刻蝕停止點，則按照正常的過刻蝕時間進行過刻蝕。
3.根據權利要求1或2所述的刻蝕方法，其特征在于，還包括所述過刻蝕停止前未捕捉到刻蝕停止點，則停止整個刻蝕過程，檢查刻蝕設備和/或前層工序。
4.根據權利要求1所述的刻蝕方法，其特征在于，所述最大主刻蝕時間的修正值與刻蝕厚度和最大主刻蝕時間的關系式為t2 = Vtl2Al1 ；其中，t2為最大主刻蝕時間的修正值，ti為最大主刻蝕時間，Ii2為捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕厚度，Ii1為主刻蝕停止時的刻蝕厚度。
5.根據權利要求4所述的刻蝕方法，其特征在于，所述捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕厚度為，捕捉到刻蝕停止點時的刻蝕層厚度與刻蝕前的刻蝕層厚度的差值；所述主刻蝕停止時的刻蝕厚度為，主刻蝕停止時的刻蝕層厚度與刻蝕前的刻蝕層厚度的差值。
6.根據權利要求4所述的刻蝕方法，其特征在于，所述最大主刻蝕時間的修正值為按照此時刻蝕設備的主刻蝕速率，達到刻蝕停止點所需的主刻蝕時間。
7.根據權利要求1-6任一項所述的刻蝕方法，其特征在于，所述刻蝕方法應用于柵介質層和/或金屬層的刻蝕過程。
8.一種刻蝕系統，其特征在于，包括第一判斷單元，用于主刻蝕停止后，判斷所述主刻蝕停止時是否捕捉到了刻蝕停止占.^ w\ 第一控制單元，用于所述主刻蝕停止時未捕捉到刻蝕停止點的情況下，控制刻蝕設備進入過刻蝕繼續捕捉刻蝕停止點，所述過刻蝕步驟在達到預設的最大過刻蝕時間時自動停止，以及捕捉到刻蝕停止點之后，再經過了正常的過刻蝕時間時自動停止；第二判斷單元，用于過刻蝕停止后，判斷所述過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕停止占.^ w\ 計算單元，用于當過刻蝕停止前捕捉到刻蝕停止點的情況下，根據刻蝕厚度和最大主刻蝕時間，得出最大主刻蝕時間的修正值；第一反饋單元，用于采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程。
9.根據權利要求8所述的刻蝕系統，其特征在于，還包括第二控制單元，用于所述主刻蝕停止時捕捉到刻蝕停止點的情況下，控制刻蝕設備按照正常的過刻蝕時間進行過刻蝕；第二反饋單元，用于所述過刻蝕停止前未捕捉到刻蝕停止點的情況下，停止整個刻蝕過程，檢查刻蝕設備和/或前層工序。
10.根據權利要求9所述的刻蝕系統，其特征在于，還包括存儲單元，用于存儲最大主刻蝕時間、最大過刻蝕時間、正常過刻蝕時間和最大主刻蝕時間的修正值中的至少一種數據。
全文摘要
本發明公開了一種刻蝕方法和系統，該方法包括主刻蝕停止后，判斷所述主刻蝕停止時是否捕捉到了刻蝕停止點，如果否，進入過刻蝕步驟繼續捕捉刻蝕停止點，所述過刻蝕步驟在達到預設的最大過刻蝕時間時，以及捕捉到刻蝕停止點之后，再經過了正常的過刻蝕時間時自動停止；所述過刻蝕停止后，判斷所述過刻蝕停止前是否捕捉到了刻蝕停止點，如果是，根據刻蝕厚度和最大主刻蝕時間，得出最大主刻蝕時間的修正值；采用所述最大主刻蝕時間的修正值進行下一次刻蝕過程。本發明實施例通過引入判斷機制以及時間反饋機制，通過控制刻蝕設備的刻蝕方式，避免了現有技術中因過早的停止主刻蝕，而導致的過刻蝕之后的刻蝕殘留以及器件CD偏大等問題。
文檔編號H01L21/02GK102486987SQ20101056845
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者李健, 胡駿 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司