[发明专利]一种金属硬质掩模一体化刻蚀通孔过刻蚀量的检测方法

说明书

本发明公开了一种金属硬质掩模一体化刻蚀通孔过刻蚀量的检测方法，在采用金属硬掩模一体化刻蚀技术进行通孔的刻蚀过程中，通过光谱EPD系统建立刻蚀生成物光谱信号强度随时间变化的光谱曲线，定义光谱曲线的斜率变化率按时间顺序在一定的连续时间内达到第一阈值时为通孔部分接触铜阶段、达到第二阈值时为通孔完全接触铜阶段，自通孔完全接触铜的时间点开始计算通孔的过刻蚀时间，并通过控制过刻蚀时间，将通孔的过刻蚀量控制在一定范围。本发明利用光谱EPD系统进行非破坏性的实时监测，可减少工艺研发的成本，加强生产监测，降低风险。

技术领域

本发明涉及半导体制造工厂生产控制领域，更具体地，涉及一种通过EPD检测金属硬质掩模一体化刻蚀通孔过刻蚀量的方法。

背景技术

金属硬掩模一体化刻蚀(MHM AIO etch)技术采取主刻蚀和去胶在同一腔体内进行刻蚀沟槽和通孔，从而大大节约了工艺时间和成本，它除了可带来最大的利益之外，对工艺的要求也更加苛刻。

在刻蚀过程中，通孔(via)的过刻蚀(Over etch amount)量必须得到保证，以确保在一定的膜厚和腔体环境变化范围内所有的通孔都打开。

现有技术都是采用在工艺研发过程中生长1.5倍到2倍的层间膜，然后在刻蚀后通过少量的物理断面样品，来计算通孔的过刻蚀量。例如，以a代表层间膜厚度，b代表总刻蚀量，则过刻蚀量即为(b-a)。

在金属硬掩模一体化刻蚀中，需要保证过刻蚀量在安全的范围中，即需要保证(b-a)＞0且处于一定的范围中，而在现有的实际生产中还缺乏简单可行的监测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种金属硬质掩模一体化刻蚀通孔过刻蚀量的检测方法，通过利用光谱EPD系统进行非破坏性的实时监测，可减少工艺研发的成本，加强生产监测，降低风险。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种金属硬质掩模一体化刻蚀通孔过刻蚀量的检测方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供一集成有光谱EPD系统的金属硬质掩模一体化刻蚀腔体，按照工艺菜单进行通孔刻蚀，并通过所述光谱EPD系统建立刻蚀生成物光谱信号强度随时间变化的光谱曲线；

步骤S02：定义所述光谱曲线的斜率变化率按时间顺序在一定的连续时间内达到第一阈值时为通孔部分接触铜阶段、达到第二阈值时为通孔完全接触铜阶段，通过在光谱EPD系统定义的终点侦测的算法，对光谱曲线的斜率变化率按时间顺序在一定的连续时间内进行计算；

步骤S03：自通孔完全接触铜的时间点开始计算通孔的过刻蚀时间，并通过控制过刻蚀时间，将通孔的过刻蚀量控制在一定范围。

优选地，所述生成物光谱信号强度与通孔刻蚀生成物浓度对应。

优选地，所述生成物光谱信号强度与通孔刻蚀速率对应。

优选地，步骤S02中，所述一定的连续时间为3～5秒。

优选地，步骤S02中，所述第一阈值为大于等于30％。

优选地，步骤S02中，所述第二阈值为小于-30％。

优选地，所述通孔的过刻蚀量范围为30～50％。

优选地，步骤S02中，将通孔部分接触铜之前的阶段定义为通孔未接触铜阶段。

优选地，在通孔未接触铜阶段，所述光谱曲线的斜率变化率在一定的连续时间内小于30％。

优选地，所述一定的连续时间为3～5秒。