[发明专利]一种快速优化刻蚀均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造中优化刻蚀工艺的方法。

背景技术

在刻蚀条件的研发和优化过程中，刻蚀图形的关键尺寸(CD)和形貌(profile)在晶片(wafer)内的均匀性(uniformity)是一个重要的衡量标准。最理想的情况下，晶片各部位的关键尺寸都一样，且形貌都为直或者都为斜(taper)。

现有的优化刻蚀均匀性的方法请参阅图1：

第1步，收集需要优化刻蚀均匀性的刻蚀图形的刻蚀条件、关键尺寸和形貌的数据，确定优化方向；

第2步，改变第1步的刻蚀条件得到一个或多个新刻蚀条件，在每个新刻蚀条件下刻蚀图形。在刻蚀图形的晶片的不同区域切断面，用二次电子显微镜(SEM)测量断面处刻蚀图形的关键尺寸和形貌；

第3步，比较第1步和第2步所得晶片不同区域的刻蚀图形的关键尺寸和形貌，选择与优化方向一致的新刻蚀条件进行量化研究。

上述方法在实践中仍然存在不足，其一是二次电子显微镜测量晶片断面处关键尺寸和形貌的数据一般都在半天以上，导致刻蚀条件的研发时间大量耗费在等待二次电子显微镜上；其二是对每个刻蚀条件研究时都需要在晶片上刻蚀图形并切片测量，这会消耗大量的晶片。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速优化刻蚀均匀性的方法。

为解决上述技术问题，本发明快速优化刻蚀均匀性的方法确定原始刻蚀条件下刻蚀图形的关键尺寸和形貌的优化方向，所述方法包括如下步骤：

第1步，在所述原始刻蚀条件下刻蚀有薄膜的光片，用膜厚测量设备测量所述有薄膜的光片的边缘区域与中心区域的刻蚀速率差；

第2步，改变所述原始刻蚀条件，刻蚀所述有薄膜的光片，用膜厚测量设备测量所述有薄膜的光片的边缘区域与中心区域的刻蚀速率差；

第3步，比较第1步和第2步得到的的两个刻蚀速率差，得到刻蚀图形的关键尺寸和形貌的变化方向；

当刻蚀图形的关键尺寸和形貌的变化方向与优化方向一致，表示第2步的刻蚀条件有利于刻蚀图形的刻蚀均匀性；

当刻蚀图形的关键尺寸和形貌的变化方向与优化方向相反，表示第2步的刻蚀条件不利于刻蚀图形的均匀性。

本发明快速优化刻蚀均匀性的方法通过对不同刻蚀条件下刻蚀带有薄膜的光片的刻蚀速率变化情况，实现对应刻蚀条件下刻蚀图形的刻蚀均匀性的变化的研究，利用了薄膜的刻蚀速率变化和刻蚀图形的刻蚀均匀性的变化之间的内在规律。籍此本发明可以采用膜厚测量设备测量带有薄膜的光片的刻蚀速率，测量时间一般为3分钟左右，大大缩短了研发时间；同时刻蚀后的光片可以经过再工事(rework)即去除薄膜层后重复使用，大幅节省了晶片的消耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有的优化刻蚀均匀性的方法的流程图；

图2是本发明快速优化刻蚀均匀性的方法的流程图；

图3(a)是不同区域的刻蚀图形的示意图；

图3(b)是原刻蚀条件下刻蚀带有薄膜的光片的刻蚀速率分布图；

图3(c)是新刻蚀条件1刻蚀带有薄膜的光片的刻蚀速率分布图；

图3(d)是新刻蚀条件2刻蚀带有薄膜的光片的刻蚀速率分布图

图3(e)是新刻蚀条件3刻蚀带有薄膜的光片的刻蚀速率分布图。

图中附图标记为：1-中间区域；2-边缘区域；d1、d2-关键尺寸。

具体实施方式

请参阅图2，本发明快速优化刻蚀均匀性的方法首先确定原始刻蚀条件下刻蚀图形的关键尺寸和形貌的优化方向，然后包括如下步骤：

第1步，在所述原始刻蚀条件下刻蚀有薄膜的光片，用膜厚测量设备测量所述有薄膜的光片的边缘区域与中心区域的刻蚀速率差；

第2步，改变所述原始刻蚀条件，刻蚀所述有薄膜的光片，用膜厚测量设备测量所述有薄膜的光片的边缘区域与中心区域的刻蚀速率差；

第3步，比较第1步和第2步得到的的两个刻蚀速率差，得到刻蚀图形的关键尺寸和形貌的变化方向；

当刻蚀图形的关键尺寸和形貌的变化方向与优化方向一致，表示第2步的刻蚀条件有利于刻蚀图形的刻蚀均匀性；

当刻蚀图形的关键尺寸和形貌的变化方向与优化方向相反，表示第2步的刻蚀条件不利于刻蚀图形的均匀性。

所述带有薄膜的光片包括涂有光刻胶的光片或带有氧化膜或金属膜的光片；所述薄膜包括光刻胶、氧化膜或金属膜。这里的光片是相对于有图形的晶片而言，表示无图形的晶片。