[发明专利]刻蚀终点动态检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体刻蚀工艺，特别涉及一种刻蚀终点动态检测方法。

背景技术

集成电路制造工艺是一种平面制作工艺，其结合光刻、刻蚀、沉积、离子注入等多种工艺，在同一衬底表面形成大量各种类型的复杂器件，并将其互相连接已具有完整的电子功能。随着集成电路的器件的特征尺寸不断地缩小，集成度不断地提高，对各步工艺的监控及其工艺结果的精确度提出了更高的要求。

刻蚀工艺是集成电路制造工艺中最复杂的工序之一。精确监控刻蚀工艺的刻蚀终点显得尤为重要。在专利号为US5658423的美国专利中提供一种通过光学发射光谱法(OES)判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点监控方法。采用OES判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点监控方法包括：确定所检测的元素，所述元素为所要刻蚀的膜层的成分；采集所述元素的光强度，所述光强度与所述元素的浓度相关；随着刻蚀工艺的进行，在刻蚀终点，膜层物质被刻蚀完毕，所述元素在刻蚀腔的浓度减小，反应室内检测到的所述元素的光强度开始减小，此时，即为刻蚀终点。

但是，在实际刻蚀工艺中发现，现有的判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点的监控方法不能准确地监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种能准确地监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点动态检测方法。

为解决上述问题，本发明提供一种刻蚀终点动态检测方法，包括：获取从刻蚀开始至刻蚀完成的实时光信号的强度，其中，从刻蚀开始至刻蚀完成包括延迟时间段、稳定刻蚀时间段和刻蚀终点判断时间段，所述特定波长光信号的强度与刻蚀腔体内的特定刻蚀气体活性组分浓度或产物浓度对应；提供预设的延迟时间段参考阈值；搜索延迟时间段内的实时光信号强度的拐点，若在所述延迟时间段内搜索到拐点，则进入稳定刻蚀时间段，若在所述预设的延迟时间段内无拐点，则在到达参考阈值后进入稳定刻蚀时间段。

可选的，所述拐点的判断方法为：搜索特定波长实时光信号的强度与时间的斜率，实时光信号的强度曲线斜率为0对应的点为拐点。

可选的，所述拐点的判断方法为：获取稳定刻蚀时间段内的光信号噪声信号强度，使得延迟时间段内相邻两个信号的变化幅度ΔI＝I_n-I_n-1小于稳定刻蚀时间段内信号噪声强度的10倍时进入稳定刻蚀时间段，其中I_n为第n个实时光信号的强度，I_n-1为第n-1个实时光信号的强度，n为大于1的自然数。

可选的，所述拐点获得方法为：

提供相邻的采样时间间隔，光信号的强度与前一个时间点的光信号强度的差值ΔIn＝I_n-I_n-1，当ΔIn大于ΔIn-1数值的80％时则进入稳定刻蚀时间段，其中I_n为第n个实时光信号的强度，其中I_n-1为第n-1个实时光信号的强度，n为大于1的自然数。

可选的，所述延迟时间段参考阈值为经验值。

可选的，所述延迟时间段参考阈值为小于10秒。

可选的，所述延迟时间段参考阈值为5秒或6秒。

可选的，所述刻蚀为等离子体刻蚀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的实施例通过搜索延迟时间参考阈值内的实时光信号的强度相对刻蚀时间的拐点，获得精确的延迟时间，避免通过操作人员的经验来判断刻蚀终点的延迟时间的缺陷，从而能够克服刻蚀设备的局限性，采用本发明的实施例获得的延迟时间来监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点精确度高。

附图说明

图1是本发明一实施例的刻蚀终点动态检测方法流程示意图；

图2是本发明一实施例的刻蚀信号的强度随时间的变化关系示意图；

图3是图2实施例中搜索刻蚀信号的示意图；

图4是本发明另一实施例的刻蚀信号的强度随时间的变化关系示意图；

图5是图4实施例中搜索刻蚀信号的示意图；

图6是刻蚀氧化硅时，刻蚀产生的副产物CO对应的波长483nm光谱峰强度随时间的变化曲线；

图7为刻蚀SiN实时光信号的强度曲线。

具体实施方式

由背景技术可知，通过监控被刻蚀膜层所含有的元素的光学发射谱来监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点的方法不能准确地监控到刻蚀终点。发明人针对上述问题进行研究，发现现有技术通常是通过光学发射光谱法来获得采集所检测的元素的光强度与时间的曲线，等到所述元素的光强度开始减小，即为刻蚀终点。