[发明专利]一种改善等离子体刻蚀工艺中首片效应的方法

说明书

本发明提供了一种改善等离子体刻蚀工艺中首片效应的方法，通过先进过程控制系统对前批次晶圆的晶粒数量进行数据收集，并根据收集的数据计算清洁工艺的工艺参数对反应腔室进行清洁，后批次晶圆在该反应腔室中等离子体刻蚀作业后，比较后批次晶圆中首片晶圆的沟槽形貌与目标形貌的差异，将比较结果反馈给先进过程控制系统，先进过程控制系统判断是否需要修正清洁工艺的工艺参数，若是，先进过程控制系统修正清洁工艺的工艺参数，采用修正后的工艺参数对反应腔室进行清洁。本发明可改善后续批次晶圆的首片效应。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种改善等离子体刻蚀工艺中首片效应的方法。

背景技术

随着集成电路的关键尺寸的不断缩小，微电子器件的集成度要求也随之不断提高，为此晶圆的制造工艺引入了先进的等离子体刻蚀工艺。在所引入的等离子体刻蚀工艺过程中，反应性气体在射频电流的激发下解离生成活性等离子体，活性等离子体与晶圆发生反应，生成了颗粒状的聚合物，其在反应腔室中形成残留物，并在反应腔室中不断地累积。这些残余物不能采用传统的后清洁工艺加以去除，导致较大的颗粒数和高缺陷率，从而影响到产品的品质。为了减小这种影响，不同批次晶圆在刻蚀前，都会采用一些清洁工艺来消除反应腔室中的残留物，如采用：无晶圆自动清洁工艺(Wafer-less Auto Clean,简称WAC)，即，使用含氟气体三氟化氮(NF₃)去除无机聚合物，使用氧气(O₂)去除有机聚合物。

通常，为了保证后续批次晶圆不产生缺陷，现有的清洁工艺会通过固定的清洁时间来清洁反应腔室，但是，大多都会导致清洁过量进行，使得反应腔室过于干净，而后续批次产品在沟槽刻蚀时，由于反应腔室的过度清洁，使得后批次晶圆的首枚晶圆沟槽刻蚀后的沟槽形貌的角度偏大，造成后续填充工艺中产生不良，这种不良简称之为首片效应。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种改善等离子体刻蚀工艺中首片效应的方法，以改善后续批次晶圆的首片在等离子体刻蚀工艺后产生的不良，即，改善了后批次晶圆的首片效应。

为了实现上述目的，本发明提供了一种改善等离子体刻蚀工艺中首片效应的方法，包括：步骤S1：前批次晶圆在等离子体刻蚀机台的反应腔室中进行等离子体刻蚀作业；步骤S2：先进过程控制系统对所述前批次晶圆的晶粒数量进行数据收集，并根据收集的数据计算清洁工艺的工艺参数；步骤S3：根据计算出的工艺参数对所述反应腔室进行清洁；步骤S4：后批次晶圆在所述反应腔室中进行等离子体刻蚀作业；步骤S5：比较后批次晶圆中首片晶圆的沟槽形貌与目标形貌的差异，将比较结果反馈给所述先进过程控制系统；步骤S6：根据反馈结果，所述先进过程控制系统判断是否需要修正对所述反应腔室的清洁工艺的工艺参数；若是，所述先进过程控制系统修正对所述反应腔室的清洁工艺的工艺参数，并执行步骤S7；若否，则执行步骤S8；步骤S7：采用修正后的工艺参数对所述反应腔室进行清洁；步骤S8：沿用步骤S3中的工艺参数对所述反应腔室进行清洁。

可选的，在步骤S6中，当所述后批次晶圆的首片晶圆的沟槽形貌的角度比目标形貌的角度大，且大于等于0.5度时，所述先进过程控制系统修正对所述反应腔室的清洁工艺的工艺参数；当所述后批次晶圆的首片晶圆的沟槽形貌的角度比目标形貌的角度小，且小于0.5度时，所述先进过程控制系统无需修正对所述反应腔室的清洁工艺的工艺参数。

可选的，所述反应腔室的清洁工艺的工艺参数为工艺时间，所述反应腔室进行清洁时所使用的气体为氧气，所述氧气的流量为300～500sccm，所述反应腔室的压力为40～70毫托，所述反应腔室的温度为50～75℃。

可选的，在所述清洁工艺所使用的气体的流量，所述反应腔室的压力和温度固定的情况下，所述清洁工艺的工艺时间与所述前批次晶圆的晶粒数量之间满足以下关系式：y＝14.377x+204.73；

其中，x为前批晶圆的晶粒数量；y为清洁工艺的工艺时间。