[发明专利]自适应等离子体表征系统

说明书

技术领域

本发明涉及到半导体等离子体腐蚀。更确切地说是涉及到利用模糊逻辑和神经网络来表征半导体等离子体工艺的方法和系统。

背景技术

在半导体工业中，等离子体腐蚀已经成为半导体电路制造的一个组成部分。例如，在半导体工艺中，当需要比较直的垂直边沿时，经常使用等离子体腐蚀器。例如，当腐蚀MOS晶体管的多晶硅栅时，多晶硅的基蚀对晶体管运行有不利的影响。当用液体腐蚀方法执行腐蚀时，常常遇到基蚀。等离子体腐蚀是采用电场加速的离子，倾向于仅仅腐蚀水平暴露的表面，因而避免了基蚀。

所有等离子体工艺的一个重要情况是，等离子体过程停止于被腐蚀的层被清除之后而下一个层被破坏之前。这常常被称为“终点”探测—用来探测特定层腐蚀的完成。在终点探测中，确定腐蚀速率常常是关键的。等离子体工艺的另一个重要情况是工作室的维护。工作室的维护涉及到监测等离子体工艺中使用的各种设备的条件，以便确定何时需要清洗、修理或作出其它改变。

探测终点和确定腐蚀速率的常规方法涉及到采用诸如残留气体分析仪、晶体剥离显示器(目测检查)、以及扫描光谱仪之类的装置。在扫描光谱仪的情况下，工艺技术人员能够目测检查表明腐蚀速率的等离子体的颜色变化。当得出的腐蚀速率变为0时，就可以认为是终点。残留气体分析仪借助于监测等离子体工艺的出气量而相似地工作。所有上述方法为了控制工艺过程都使工艺技术人员能够监测等离子体工艺的“输出”。

近年来，对馈送到等离子体工作室的射频(RF)功率(亦即输入)进行监测，已经成为探测终点和确定腐蚀速率方面有价值的技术。例如，借助于监测与用来控制等离子体工作室的电功率有关的变量，能够作出大量与工艺相关的决定。

虽然已经开发了使用诸如阻抗分析仪之类的探测器的大量数据收集技术，但在表征方面仍然有改进的余地。例如，当工艺技术人员通常基于上述变量来表征等离子体工艺，结果是费力而不精确。关于确定终点，技术人员通常利用某些频率的光透射能够被用来确定腐蚀终点是否已经达到这样一个事实。但频率的选择是根据逐步逼近而完成的。其结果是一种潜伏着不精确性的比较昂贵的工艺表征方法。一旦表征了工艺，就根据后续输入数值来预测输出参数值。于是，若RF输入根据收集的学习数据而建议某个输出数值，则此输出参数值在常规方法中是多少有点可预测的。

发明内容

虽然上述常规工艺表征技术在某些时候多少有点用处(不管其费力的方面)，但重要的是要指出仍然有其它的困难。一个具体的困难涉及到对等离子体工艺的输入参数相对于等离子体工艺的输出不是“内定的”。于是，虽然工艺技术人员或许能够从等离子体工艺得到一些实际控制工艺所必须的特性，但常规方法无法论述工艺的细微差别。因此，希望提供一种用来表征半导体等离子体工艺的方法，它提供能够估计输出参数值而不受到上述缺点的影响的“隶属函数”。

根据本发明的用来表征半导体等离子体工艺的方法，提供了上述和其它的目的。此方法包括收集学习数据的步骤，其中的学习数据基于与用来控制等离子体腐蚀工作室的电功率有关的变量，并从执行等离子体工艺得到。此方法还包括根据学习数据而产生模糊逻辑输入和输出隶属函数的步骤。此隶属函数使得能够估计等离子体工艺的输出参数值，这些隶属函数根据输出参数而表征等离子体工艺。利用模糊逻辑来解决学习数据固有的不精确性。其结果是一种比常规方法更可靠的等离子体工艺表征。

而且，根据本发明，提供了一种用来估计半导体等离子体工艺输出参数值的方法。此方法包括收集输入数据的步骤，其中的输入数据基于与用来控制等离子体腐蚀工作室的电功率有关的变量，并对应于执行等离子体工艺。此方法还根据模糊逻辑输入和输出隶属函数而提供对输出参数值的估计。此方法还根据神经网络学习算法而提供对隶属函数的修正并输出数据。此输出数据确定一个得自执行等离子体工艺的实际参数值。

在本发明的另一情况中，自适应等离子体表征系统具有阻抗分析仪、模糊推理系统、以及神经网络。阻抗分析仪被连接到等离子体腐蚀工作室，其中的分析仪收集得自执行等离子体工艺的数据。此数据基于与用来控制等离子体腐蚀工作室的电功率有关的变量。此算法基于数据而产生模糊逻辑输入和输出隶属函数以及模糊推理系统的相关模糊规则组，其中的模糊推理系统使得能够自主估计等离子体工艺的输出参数。神经网络基于神经网络学习算法而修正隶属函数，并输出数据。此输出数据确定一个得自执行等离子体工艺的实际参数。