一种刻蚀速率补偿方法和半导体工艺设备与流程

allin2026-08-22  16


本发明涉及半导体,特别是涉及一种刻蚀速率补偿方法和一种半导体工艺设备。


背景技术:

1、在半导体行业中,icp(inductively coupled plasma,电感耦合等离子体)刻蚀设备有较高真空度要求,机台的真空本底压强要求一般在0.02mt~0.07mt;并且,为了匹配较好刻蚀形貌和均匀性,icp机台刻蚀配方通常采用低压刻蚀,刻蚀压力在2mt~10mt之间。

2、在刻蚀过程中,随着工艺进行,反应过程产生的微小副产物等不断在真空规的薄膜表面沉积,造成实际使用过程中不同程度的本底零漂情况。若在此状态下进行量产作业,不仅会造成刻蚀形貌波动,也影响机台的盘间均匀性。并且,虽然半导体机台中也设有本底零漂监控,监控的上下限设置为±0.5mt,超过此范围,机台端则会抛出报警,此时需要人员进行校规处理。但是,对于-0.5mt~0.5mt范围内本底波动,实际量产作也很少校准调试,主要有以下原因有:首先本底零漂量小,未触发报警提示,很难发现并进行校规;其次,尽管发现本底零漂,因标准校规流程需要抽腔室本底动作,时间长,也影响产能。


技术实现思路

1、鉴于上述问题,提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种刻蚀速率补偿方法和相应的一种半导体工艺设备。

2、为了解决上述问题,本发明实施例公开了一种刻蚀速率补偿方法,应用于半导体工艺设备的工艺腔室,所述方法包括:

3、在循环执行刻蚀工艺的工艺步过程中,获取当前工艺步在执行第一时间段δt内的记录的多个摆阀开度值;

4、根据所述多个摆阀开度值,计算所述摆阀开度值的统计值;

5、判断刻蚀工艺已执行的时间是否大于一个清洁周期;

6、若刻蚀工艺已执行的时间大于一个清洁周期时,判断所述摆阀开度值的统计值是否位于预设开度范围;

7、若所述摆阀开度值的统计值不位于所述预设开度范围,则将当前工艺步的摆阀开度值调整为当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值,继续进行刻蚀工艺。

8、可选地,所述获取当前工艺步在执行第一时间段内的记录的多个摆阀开度值,包括:

9、在当前工艺步执行至第一预设时间时,获取所述当前工艺步在执行至第一预设时间之前的第一时间段内的记录的多个摆阀开度值。

10、可选地,还包括:

11、若所述摆阀开度值的统计值位于所述预设开度范围,则继续按照腔室控压模式进行刻蚀工艺。

12、可选地,所述统计值包括平均值、中位数以及众数其中一种,所述根据所述多个摆阀开度值,计算所述摆阀开度值的统计值,包括:

13、根据所述多个摆阀开度值,计算所述摆阀开度值的平均值,或中位数,或众数。

14、可选地,所述预设开度范围包括下边界值c1和上边界值c2;

15、所述下边界值c1为前一个清洁周期的标准刻蚀摆阀开度值的集合{b1,b2,……,bn}中的最小值,所述上边界值c2为前一个清洁周期的标准刻蚀摆阀开度值的集合{b1,b2,……,bn}中的最大值;

16、或者,所述下边界值c1为第一个清洁周期标准刻蚀摆阀开度值的集合中的最小值,所述上边界值c2为第一个清洁周期标准刻蚀摆阀开度值的集合中的最大值;

17、或者,所述下边界值c1为当前标准刻蚀摆阀开度值的集合中的最小值,所述上边界值c2为当前标准刻蚀摆阀开度值的集合中的最大值。

18、可选地,所述将当前工艺步的摆阀开度值调整为当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值,包括:

19、获取当前标准刻蚀摆阀开度值的集合中所有的标准刻蚀摆阀开度值,并根据当前所述集合中所有的标准刻蚀摆阀开度值,计算所述当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值;所述当前标准刻蚀摆阀开度值的集合包括多个从第一个清洁周期中第一个工艺步至当前工艺步的上一工艺步记录的标准刻蚀摆阀开度值;

20、或者,

21、获取所述当前标准刻蚀摆阀开度值的集合中第一个清洁周期中记录的所有标准刻蚀摆阀开度值,并根据第一个清洁周期中记录的所有标准刻蚀摆阀开度值,计算所述当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值;

22、或者,

23、获取所述前一个清洁周期的标准刻蚀摆阀开度值的集合,并根据前一个清洁周期的标准刻蚀摆阀开度值的集合中的标准刻蚀摆阀开度值,计算所述当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值;

24、将所述当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值作为当前工艺步的第一预设时间之后的摆阀开度值。

25、可选地,还包括:

26、若刻蚀工艺已执行晶圆对应的执行时间,小于或等于一个所述清洁周期,则将所述当前摆阀开度值的统计值记录至所述当前标准刻蚀摆阀开度值的集合中;

27、若刻蚀工艺已执行晶圆对应的执行时间大于一个所述清洁周期时,且若所述摆阀开度值的统计值不位于所述预设开度范围,则将当前所述标准刻蚀摆阀开度值的统计值记录至所述当前标准刻蚀摆阀开度值的集合中。

28、可选地,还包括:

29、在执行当前工艺步之前,检测工艺腔室中本底压强值;

30、判断所述本底压强值的绝对值是否小于或等于预设压强数值;

31、若所述本底压强值的绝对值小于或等于所述预设压强数值,则获取预设配方要求;

32、根据所述预设配方要求,进行刻蚀工艺。

33、可选地,还包括:

34、若所述本底压强值的绝对值大于所述预设压强数值,则发出报警信息,以提示校规,直至检测得到的本底压强值的绝对值小于或等于所述预设压强数值。

35、可选地,所述第一时间段δt为所述第一预设时间tn减去第二预设时间t1;所述第二预设时间t1至第一预设时间tn在所述前工艺步的总时长t的范围内,且所述第二预设时间t1大于或等于五分之一的当前工艺步的总时长t,或者第二预设时间t1大于或等于第一预设时长;所述第一预设时间tn大于或等于三分之一的所述当前工艺步的总时长t,且小于或等于二分之一的所述当前工艺步的总时长t;所述第一时间段δt大于或等于第二预设时长。

36、本发明实施例还公开了一种半导体工艺设备,所述半导体工艺设备包括工艺腔室和控制器:

37、所述控制器,用于在循环执行刻蚀工艺的工艺步过程中,获取当前工艺步在第一时间段δt内的记录的多个摆阀开度值;根据所述多个摆阀开度值,计算所述摆阀开度值的统计值;判断刻蚀工艺已执行的时间是否大于一个清洁周期;若刻蚀工艺已执行的时间大于一个清洁周期时,判断所述摆阀开度值的统计值是否位于预设开度范围;若所述摆阀开度值的统计值不位于所述预设开度范围,则将当前工艺步的摆阀开度值调整为当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值,继续进行刻蚀工艺。

38、本发明实施例包括以下优点:

39、在本发明实施例中,在循环执行刻蚀工艺的工艺步过程中,获取当前工艺步在第一时间段δt内的记录的多个摆阀开度值;根据多个摆阀开度值,计算摆阀开度值的统计值;若刻蚀工艺已执行的时间大于一个清洁周期时,判断摆阀开度值的统计值是否位于预设开度范围;若摆阀开度值的统计值不位于预设开度范围,则将当前工艺步的摆阀开度值调整为当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值,继续进行刻蚀工艺。本发明在工艺过程中,通过监控工艺过程中的摆阀开度以及通过当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值动态校准工艺过程中的摆阀开度,补偿因本底压强波动导致的实际工艺压强的变化,以实现更加精准地补偿刻蚀速率,避免了在本底压强处于报警限内的波动时带来的速率波动影响,提升盘间均匀性;在提升盘间均匀性的同时,减少了校规次数,从而提高产能。


技术特征:

1.一种刻蚀速率补偿方法,其特征在于,应用于半导体工艺设备的工艺腔室,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取当前工艺步在第一时间段δt内的记录的多个摆阀开度值,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述统计值包括平均值、中位数以及众数其中一种,所述根据所述多个摆阀开度值,计算所述摆阀开度值的统计值,包括:

5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述预设开度范围包括下边界值c1和上边界值c2;

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述将当前工艺步的摆阀开度值调整为当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值,包括:

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,还包括:

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,还包括:

10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一时间段δt为所述第一预设时间tn减去第二预设时间t1;所述第二预设时间t1至第一预设时间tn在所述前工艺步的总时长t的范围内,且所述第二预设时间t1大于或等于五分之一的当前工艺步的总时长t,或者第二预设时间t1大于或等于第一预设时长;所述第一预设时间tn大于或等于三分之一的所述当前工艺步的总时长t,且小于或等于二分之一的所述当前工艺步的总时长t;所述第一时间段δt大于或等于第二预设时长。

11.一种半导体工艺设备,其特征在于,所述半导体工艺设备包括工艺腔室和控制器:


技术总结
本发明实施例提供了一种刻蚀速率补偿方法和一种半导体工艺设备,方法包括:在循环执行刻蚀工艺的工艺步过程中,获取第一时间段内的记录的多个摆阀开度值,计算摆阀开度值的统计值;若刻蚀工艺已执行的时间大于一个清洁周期,且摆阀开度值的统计值不位于预设开度范围,则将当前工艺步的摆阀开度值调整为当前标准刻蚀摆阀开度值的统计值,继续进行刻蚀工艺。通过监控和动态校准工艺中的摆阀开度,补偿因本底压强波动导致的实际工艺压强的变化,以实现补偿刻蚀速率,避免了在本底压强处于报警限内的波动时带来的速率波动影响,提升盘间均匀性;减少了校规次数,从而提高的产能。

技术研发人员:陈永锋
受保护的技术使用者:北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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