蚀刻工具工艺指标方法和装置制造方法及图纸

提供一种为蚀刻室提供工艺指标的方法。将具有无图案蚀刻层的晶圆提供到所述蚀刻室中。对所述无图案蚀刻层执行无图案蚀刻。在所述执行无图案蚀刻完成后，在所述无图案蚀刻层上方沉积无图案沉积层。测量所述无图案蚀刻层的厚度和所述无图案沉积层的厚度。使用测量到的厚度确定工艺指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制备。更具体地说，本专利技术涉及为用于制备半导体器件 的蚀刻工具提供工艺指标。
技术介绍
在半导体晶圆处理过程中，所述半导体器件的特征是通过熟知的图案化和蚀刻工 艺在晶圆上形成。在这些工艺中，光刻胶(PR)材料被沉积在所述晶圆上，然后暴露于由光 掩模(reticle)过滤过的光中。然后，在不被光刻胶材料保护的部分，光刻胶下方的晶圆材 料被蚀刻从而在所述晶圆上形成所需特征。在半导体工艺中通常要测量的特征性质是特征 尺寸(CD)、蚀刻速率、载荷(loading)、轮廓、选择性、弓度(bow)等。在制造中有更多的很 重要的“规格”。⑶是要考虑的一个重要的参数，这部分是因为它限定了特定节点。在同一个半导体处理器件中和完全相同的半导体处理器件之间，甚至在不同类型 的半导体工艺器件之间处理不同晶圆的可重复性正成为半导体行业中最相关的问题之一。 仅仅蚀刻一次特征是不够的，所述特征必须能够在整个晶圆上再现，并能够始终在每个工 具加工的每个晶圆上再现。可重复性之所以重要是因为要在每个晶圆上蚀刻大量的(比如 万亿个)晶体管，其中每天要处理大量的晶圆。可重复性包括一致性(一个晶圆内)、不同 晶圆间、不同批次间、不同处理室间、在不同时间的、甚至在采取传送工艺的具有不同硬件 的两个处理室之间。如何实现如此一致而稳定的可重复性是工业界的一大难题。尝试获得这种一致性的一种方法是尝试在不同工具之间、或单一工具随着时间的 变化期间，尽可能地保持工具的校准度和一致性。其原理是如果工具完全相同的话，那么 结果也完全相同。在实践中，这是有用的，但是不能完全解决这个问题。例如，可以验证工 具已被校准，但是如果室壁上有污垢的话，或者如果部件被损耗的话，那么结果还是不一致 的。可以使用无图案蚀刻(blanket etch)测试来得到等离子体工作状态，但是这些无图案 测试通常与图案化晶圆结果(比如CD)不是相互关联的，而能够预测所述图案化晶圆结果 是非常重要的。重要的是在蚀刻昂贵的图案化晶圆之前，了解处理室是否已准备好正确地 蚀刻所述昂贵的图案化晶圆。
技术实现思路
为了实现上述技术目标，并出于本专利技术的目的，本专利技术中提供了 一种为蚀刻室提 供工艺指标的方法。将具有无图案蚀刻层的晶圆提供到所述蚀刻室中。对所述无图案蚀刻 层执行无图案蚀刻。在所述执行无图案蚀刻完成后，在所述无图案蚀刻层上方沉积无图案沉积层。测量所述无图案蚀刻层的厚度和所述无图案沉积层的厚度。使用测量到的厚度确 定工艺指标。在本专利技术的另一种表现形式中，提供了一种形成半导体特征的方法。将具有无图 案蚀刻层的晶圆提供到所述蚀刻室中。对所述无图案蚀刻层执行无图案蚀刻。在所述执行 无图案蚀刻完成后，在所述无图案蚀刻层上方沉积无图案沉积层。测量所述无图案蚀刻层 的厚度和所述无图案沉积层的厚度。使用测量到的厚度确定工艺指标。如果所述工艺指标 在阈值外的话微调(time)该所述蚀刻室。重复前述步骤，直到工艺指标值在阈值范围内。 在所述工艺指标值在所述阈值范围内之后，将图案化的晶圆提供到所述蚀刻室中。蚀刻所 述图案化的晶圆以形成半导体特征。在本专利技术的另一种表现形式中，提供了一种为蚀刻室提供工艺指标的方法。将具 有无图案蚀刻层的第一晶圆提供到所述蚀刻室中。对所述无图案蚀刻层执行无图案蚀刻。 从所述蚀刻室除去所述第一晶圆。将第二晶圆提供到所述蚀刻室中。在所述第二晶圆上方 沉积无图案沉积层。测量所述第一晶圆的所述无图案蚀刻层的厚度。测量所述第二晶圆的 所述无图案沉积层的厚度。使用测量到的厚度确定工艺指标。下面在专利技术的详细说明中，结合以下各图，对本专利技术的上述和其它特征进行更加 详细的描述。附图说明本专利技术通过例示方式进行说明，而不是进行限制性说明，并且在附图的图例里，相 同的标注数字代表相同的要素，并且其中图1是本专利技术的一个实施方式中使用的在蚀刻层中形成特征的高阶流程图。图2A-C是如图1所示的工艺中使用的无图案晶圆(blanket wafer)的截面示意 图。图3A-B是如图1所示的工艺中使用的有掩模的(masked)晶圆的截面示意图。图4是可被用于蚀刻的等离子体处理室的示意图。图5A-B所示是一个计算机系统，其适合作为本专利技术的实施方式所需的控制器。图6是晶圆的俯视图，所述晶圆具有有四十九个极点标绘点和附加的对角线标绘 点的测试图案。图7是用于本专利技术的无图案蚀刻的图像，只显示了双层测试结果的沉积层。图8是用于本专利技术的无图案蚀刻的图像，只显示了双层测试结果的蚀刻层。图9是上电极温度图。优选实施方式的详细描述现在参考附图中描绘的一些优选实施方式，对本专利技术进行详细描述。在下面的描 述中，阐明了许多具体细节，以便对本专利技术有一个的彻底理解。然而，显然，对于本领域的技 术人员来说，即便缺少这些具体细节中的一些或全部，本专利技术仍然可以实施。为了避免不必 要地弱化本专利技术的优点，在其他的实施例中，公知的工艺步骤或者结构就没有详细阐述。在制造的半导体器件中，需要在不同蚀刻器件之间或对同一个蚀刻器件的不同时 间段保持一致的CD、蚀刻速率和其他蚀刻参数。为便于理解，图1是本专利技术的一个实施方式中使用的工艺的高阶流程图。将无图案晶圆放入蚀刻室中(步骤104)。图2A是被放入蚀刻室中的无图案晶圆204的截面视图。 无图案晶圆204具有无图案蚀刻层208，所述无图案蚀刻层是在顶部晶圆表面上的一致的 层。无图案蚀刻层208可以是在所述晶圆表面上方形成的氧化硅层。在其它实施方式中， 可能在无图案硅晶圆上覆盖由任何可蚀刻材料(比如氮化硅、多晶硅、TiN和有机化合物， 比如在I3R掩模材料中发现的那些)形成的无图案蚀刻层。所述无图案蚀刻层优选地是在 所述晶圆上方的一致的层。图4是可以在本专利技术的实施方式中使用的蚀刻室400的示意图。蚀刻室400包含 约束环402、上电极404、下电极408、气体源410和排气泵420。气体源410可包含蚀刻气 体源和沉积气体源。在等离子体处理室400内，晶圆204被放在下电极408上。下电极408 包括合适的衬底卡固机构(例如，静电、机械卡固等等)以固定晶圆204。反应器顶部428 包括与下电极408直接相对的上电极404。上电极404、下电极408和约束环402限定受约 束等离子体体积440。气体由气体源410提供到受约束等离子体体积440并由排气泵420 通过约束环402和排气口从受约束等离子体体积440排出。第一射频电源444电性连接于 上电极404。第二射频电源448电性连接于下电极408。室壁452围绕约束环402、上电极 404和下电极408。第一射频电源444和第二射频电源448两者都可包含27MHz电源、60MHz 电源和2MHz电源，可向电极提供不同频率组合的RF电源。在本专利技术的一个优选实施方式 中，所述27MHz、60MHz和2MHz电源构成连接到所述下电极的所述第二射频电源448，而所述 上电极接地。温度控制装置470连接于下电极408以控制所述下电极的温度。控制器435 以可控方式连接到射频源444、448、排气泵420、温度控制装置470和气体源410。这种装置 能够调节所述室的压强、气流、气体组分、射频功率、静电卡盘冷却和每个阶段的持续时间。图5A和5B图示说明了本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种为蚀刻室提供工艺指标的方法，包含：ａ）将具有无图案蚀刻层的晶圆提供到所述蚀刻室中；ｂ）对所述无图案蚀刻层执行无图案蚀刻；ｃ）在所述执行无图案蚀刻完成后，在所述无图案蚀刻层上方沉积无图案沉积层；ｄ）测量所述无图案蚀刻层的厚度和所述无图案沉积层的厚度；以及ｅ）使用测量到的厚度确定工艺指标。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：克伦·雅各布斯·克瑙里克，乔治·卢克，尼古拉斯·韦布，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US