[发明专利]一种等离子刻蚀工艺的预测与监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及设备的检测与监控技术领域，尤其涉及一种等离子刻蚀工艺的预测与监控方法。

背景技术

随着微电子与集成电路行业的快速发展，等离子刻蚀工艺过程加工的半导体晶圆Wafer的尺寸变得越来越大，而另一方面，栅极刻蚀的关键尺寸则在逐渐减小。为了保证这一高新工艺技术下半导体晶圆也就是硅片的刻蚀质量，需要在工艺生产过程中对产品质量进行监控、对工艺故障进行诊断以及对重点参数的进行预测。

目前最常用的一种工艺控制技术就是主元分析(PCA)和Hotelling T²统计方法，其基本原理是根据现有的正常工艺下的历史数据，按照设定的标准，采用统计的方法找出能够代表正常工艺下各变量之间的低维主元成分，即主元模型；对于一待检测样本，先采用主元模型计算出其对应的Hotelling T²统计量，并结合预先计算出的控制限，就可以实现工艺的故障诊断；当发现工艺有故障发生时，再根据主元的散点图以及主元的得分贡献图，就可以找出引起工艺发生故障的原因。

但是，在工艺过程中，只有质量检测、故障诊断这些控制技术是还不能满足要求，在工艺进行的过程中，工艺工程师们还希望实时地观察一些重要的工艺性能指标(如工艺的刻蚀速率、刻蚀均匀性)，来确定是否结束目前的工艺过程。而这些工艺性能指标在工艺进行的过程中却是不能测量的，只能等硅片刻完之后才能测量。

现有的用于获取硅片刻蚀速率以及刻蚀均匀性的主要方法是人工测量法，如图1与图2所示，其具体是先用膜厚测量仪测量出硅片上的不同位置在刻蚀前后的膜厚，再将所有位置点的前后膜厚差(刻蚀掉的厚度)除以工艺的刻蚀时间，就可以得到硅片上各个位置的刻蚀速率，最后将所有的刻蚀速率进行平均，就可以得到这片Wafer的平均刻蚀速率；而对于Wafer的刻蚀均匀性，则是先计算硅片上各个位置的刻蚀速率的标准差，再将该标准差除以Wafer平均刻蚀速率，所得到的比值即为这片Wafer的刻蚀均匀性。

这种人工测量法是现阶段获取Wafer的刻蚀速率以及刻蚀均匀性的主要方法，其主要目的是通过测量得到的刻蚀速率和均匀性来检验等离子刻蚀机的刻蚀性能、状态以及刻蚀的稳定性，该方法在制造刻蚀设备的过程中还可以使用，但在使用刻蚀设备进行工艺过程中，此种方法是无法使用的，可见这种方法不能实现工艺进行中Wafer的刻蚀速率以及均匀性的在线监控，从而也不能实现产品性能指标的在线优化以及工艺生产的反馈控制。

发明内容

针对现有技术方案中存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种等离子刻蚀工艺的预测与监控方法，能实现工艺进行中Wafer的刻蚀速率以及均匀性的在线监控。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种等离子刻蚀工艺的预测与监控方法，包括：

A、将待检测的数据样本代入设定的主元回归方程得出等离子刻蚀工艺过程的当前的工艺性能指标；

B、根据当前的等离子刻蚀工艺过程的工艺性能指标预测工艺过程的进程，确定是否结束等离子刻蚀工艺过程。

所述的步骤A包括：

A1、将待检测的数据样本代入主元模型方程得出各主元取值，并将各主元取值代入设定的主元回归方程得出等离子刻蚀工艺过程的当前的工艺性能指标；或者，

A2、将主元模型方程代入设定的主元回归方程得到目标主元回归方程，并将待检测的数据样本代入目标主元回归方程得出等离子刻蚀工艺过程的当前的工艺性能指标。

所述的设定的主元回归方程为：

Y＝a₁×f₁+a₂×f₂+…+a_e×f_e；

式中，

Y，方程的输出变量，输出工艺性能指标，包括刻蚀速率或均匀性；

a₁，a₂，+…+，a_e，方程的回归系数；

f₁，f₂，…，f_e，主元模型方程中的主元取值；

e，方程的主元个数。

所述的主元回归方程中的回归系数a₁，a₂，+…+，a_e与主元取值f₁，f₂，…，f_e依据等离子刻蚀工艺过程的历史数据样本确定。