在线预测刻蚀设备维护的方法技术

本发明专利技术公开了一种在线预测刻蚀设备维护的方法，利用蚀刻设备上固有的发射谱线光谱仪ＯＥＳ，检测ＯＥＳ在工艺过程中发射的谱线的强度变化；并根据检测结果，量化工艺过程中的工艺参数；并对多次检测并量化的工艺参数进行统计分析，得出所述工艺参数的变化趋势；之后根据工艺过程对刻蚀设备的要求设定控制界限，当所述工艺参数的变化趋势超过控制界限时，则对蚀刻设备进行维护。既避免了传统的经验估计维护时间不准确，造成设备频繁停机或维护不足造成工艺偏移；又避免了改变设备、增加其它在线传感器，降低成本。提高了硅片加工的生产效率，并避免工艺结果不合格造成的废片，提高良率。适用于半导体蚀刻设备的维护，也适用于其它设备的维护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种预测设备维护的方法，尤其涉及一种。技术背景随着半导体芯片技术的发展，技术节点己从250rrni发展到65nm，甚至45nm以下，硅片 的大小也从200mm增加到300mm,在这样的情况下，每片硅片的成本变得越来越高。对加工 硅片的工艺要求越来越严格。半导体的加工需要经过多道工序，包括沉积、光刻、刻蚀 等，刻蚀工艺是其中较为复杂的一个，等离子体刻蚀过程中等离子体的状态、各项工艺过 程参数等与刻蚀结果直接相关。随着技术节点的变小，对这些参数的监测和控制越来越重 要，APC (Advanced Process Control,先进工艺控制)技术就是为了满足这样的需求而产 生的。APC技术主要包括三个方面，故障诊断和分类、故障预测以及反馈控制。对于部件维护，传统的方法是利用经验估计维护时间，进行定期维护。这种方法在刻 蚀设备测试阶段，根据实验和工艺结果确定维护时间，指导设备的使用和维护。通常在刻 蚀设备中利用确定的射频加载时间，得到设备的干发清洗周期和部件更换周期。这样的方 法在较宽线条的工艺中可以适用，因为这样的工艺对设备的精确度要求不高，但是在低于 90nm的工艺中会有较大的困难。利用这种方法只能从经验上得到设备维护的周期，不能准确、定量的对设备需要维护 的部分作出预测。经验上得到的周期可能随着工艺进行的过程、设备老化等条件的变化而 发生漂移，如果经验数据发生了漂移，会使工艺过程及结果发生漂移。过大的周期使得工 艺状态的变化引起工艺结果变化，使硅片加工质量变差，成品率变低；过小的周期使得设 备维护过于频繁，影响了正常的硅片加工过程，浪费时间，降低效率。另外一种预测部件维护的方法是，利用外加传感器检测工艺过程，通常为了检测工艺 过程，外加VI probe (射频电压、电流探针)或FTIR (傅立叶红外光谱仪)等传感器，这 些传感器在工艺过程中主要用于过程的检测，可以从刻蚀工艺过程中等离子体或其它工艺 条件的变化趋势中预测干法清洗、部件更换等维护。利用此类外加传感器的缺点是，使得设备成本升高，并且要改动设备的机械设计来满 足外加传感器的应用
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使用方便的，该方法既能有 效、准确地在线预测蚀刻设备部件更换的周期，又不必改变设备、增加装置。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术的，所述的蚀刻设备包括反应腔室，反应腔室的 侧壁上设有发射谱线光谱仪OES,包括以下步骤A、 检測OES在工艺过程中发射的谱线的强度信息；B、 根据对检测结果的分析，量化工艺过程中的工艺参数；并对多次检测并量化的 工艺参数进行统计分析，得出所述工艺参数的变化趋势；C、根据工艺过程对刻蚀设备的要求设定控制界限，当所述工艺参数的变化趋势超 过设定的控制界限时，则对蚀刻设备进行维护。 所述的歩骤A包括，歩骤A1、检测多次对反应腔室进行干法清洗过程中OES发射的谱线的强度变化，并记 录每次清洗过程中OES发射的谱线的强度达到稳定时所需的稳定时间； 所述的步骤B包括，步骤B1、对上述每次检测的稳定时间进行统计，得出所述稳定时间随干法清洗过程中 反应物或生成物的量的变化趋势；步骤B2、根据测定结果，得出干法清洗过程中反应物或生成物的量随反应腔室内壁的 粗糙度的变化趋势进而得出所述稳定时间随反应腔室内壁的粗糙度的变化而变化的趋 势；所述的歩骤C包括，歩骤C1、根据工艺过程对反应腔室部件的要求设定控制界限，当所述稳定时间的变化 趋势超过设定的控制界限时，则对反应腔室部件进行维护。 所述的反应腔室包括反应腔室内衬和/或石英窗体。 所述的歩骤A包括，歩骤A2、检测硅片加工过程中，OES发射的谱线的强度随硅片加工数量的增加而变化 的趋势。所述的步骤B包括，步骤B3、根据检测结果，得出OES窗口的被污染程度随OES发射的谱线的强度的变化而 变化的趋势；所述的歩骤C包括，歩骤C2、根据工艺过程对OES窗口的要求设定控制界限，当所述OKS发射的谱线的强度 超过控制界限时，则对OES窗口进行维护。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所述的在线预测刻蚀设备维护的方 法，由于利用刻蚀设备上固有的发射谱线光谱仪OES传感器，检测OES在工艺过程中发射的谱线的强度变化；并根据对检测结果的分析，量化工艺过程中的工艺参数；并对多次检测 并量化的工艺参数进行统计分析，得出所述工艺参数的变化趋势；之后根据工艺过程对刻 蚀设备的要求设定控制界限，当所述工艺参数的变化趋势超过控制界限时，则对蚀刻设备 进行维护。既避免了传统的经验估计维护时间不准确，造成设备频繁停机或维护不足造成 的工艺偏移；又避免了改变设备、增加其它在线传感器，降低成本。提高了硅片加工的生 产效率并避免工艺结果不合格造成的废片，提高良率。适用于半导体蚀刻设备的维护，也适用于其它设备的维护。附图说明图l为硅片加工过程中等离子体轰击反应腔室各个部件的状态参考图； 图2为干法清洗过程中OES光谱强度随清洗时间变化的曲线图-- 图3为干法清洗过程中0ES光谱强度随清洗时间变化的曲线图二；图4为干法清洗过程中0ES光谱强度达到稳定所需的稳定时间随反应腔室部件内壁的粗糙度变化的曲线图图5为硅片加工过程中0ES光谱强度随硅片加工数量的增加而变化的曲线图。具体实施方式本专利技术较佳的具体实施方式是，利用在线的OES (Optical Emission Spectrograph, 发射谱线光谱仪)，监测工艺过程中OES谱线的强度信息，得出刻蚀设备部件的损坏程度， 从而预报部件的更换。如图1所示，其中OES是半导体刻蚀设备中必备的进行终点检测的传感器，设于反应腔 室1的侧壁上，反应腔室1的上部设有石英窗体2，反应腔室1的内部设有内衬3，硅片刻蚀过 程中，等离子体4轰击反应腔室1的内衬3及石英窗体2及其它部件。利用OES主要包括以下步骤歩骤ll、检测OES在工艺过程中发射的谱线的强度信息；步骤12、根据对检测结果的分析，量化工艺过程中的工艺参数；并对多次检测并量化 的工艺参数进行统计分析，得出所述工艺参数的变化趋势歩骤13、根据工艺过程对刻蚀设备的要求设定控制界限，当所述工艺参数的变化趋势 超过控制界限时，则对蚀刻设备进行维护。上述的工艺参数包括每次清洗过程中OES发射的谱线的强度达到稳定时所需的稳定时间、硅片加工数量、内衬3及石英窗体2的粗糙度、OES窗口被污染程度等，或者其它需要 进行分析和量化的工艺参数。上述的()ES谱线的强度信息主要指OES谱线强度的变化或其变化的趋势，或者其它的信 息通过试验或统计的方法分析得出OES谱线的强度信息与工艺参数间的关系，使OES谱线 的强度信息反应出刻蚀设备的部件状况，并根据工艺要求设定控制界限，当OES谱线的强度 信息超过控制界限时，就要对刻蚀设备进行维护。本专利技术不限于利用OES在线预测刻蚀设备的维护，也可以利用其它在线传感器预测刻 蚀设备的维护。具体实施例一，在等离子体4的轰击下石英窗体2以及内衬3表面的粗糙度增加，表面 不再光滑。随着刻蚀过程的进行，粗糙程度会越来越严重。各部件的内表面暴露在腔室 中，在刻蚀过程中的副产物会附着在其表面，而这些副产物会在每次刻蚀后的dry clean (千法清洗)过程中反应成为气体，被抽走，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线预测刻蚀设备维护的方法，所述的蚀刻设备包括反应腔室，反应腔室的侧壁上设有发射谱线光谱仪ＯＥＳ，其特征在于，包括以下步骤：Ａ、检测ＯＥＳ在工艺过程中发射的谱线的强度信息；Ｂ、根据对检测结果的分析，量化工艺过程中的工艺参 数；并对多次检测并量化的工艺参数进行统计分析，得出所述工艺参数的变化趋势；Ｃ、根据工艺过程对刻蚀设备的要求设定控制界限，当所述工艺参数的变化趋势超过设定的控制界限时，则对蚀刻设备进行维护。

【技术特征摘要】
1、 一种在线预测刻蚀设备维护的方法，所述的蚀刻设备包括反应腔室.反应腔室的侧壁上设有发射谱线光谱仪OES，其特征在于，包括以下歩骤-A、 检测OES在工艺过程中发射的谱线的强度信息；B、 根据对检测结果的分析，量化工艺过程中的工艺参数；并对多次检测并量化的工 艺参数进行统计分析，得出所述工艺参数的变化趋势；C、根据工艺过程对刻蚀设备的要求设定控制界限，当所述工艺参数的变化趋势超 过设定的控制界限时，则对蚀刻设备进行维护。2、 根据权利要求l所述的在线预測刻蚀设备维护的方法，其特征在于，所述的步骤A包括，歩骤A1、检测多次对反应腔室进行干法清洗过程中OES发射的谱线的强度变化，并记 录每次清洗过程中OES发射的谱线的强度达到稳定时所需的稳定时间 所述的步骤B包括，步骤B1、对上述每次检测的稳定时间进行统计，得出所述稳定时间随干法清洗过程中 反应物或生成物的量的变化趋势；步骤B2、根据测定结果，得出干法清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓，胡立琼，谢凯，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]