[发明专利]一种工艺终点控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及工艺终点控制技术，特别涉及一种较小暴露面积(Low OpenArea)工艺中的终点控制方法和装置。 

背景技术

在半导体工艺处理过程中，需要在硅片(Wafer)上加工出极细微尺寸的图形。而这些图形的形成方式，就是采用光刻技术将掩膜板上的电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上，再采用刻蚀技术，在硅片上没有光刻胶(电路图形)保护的区域留下永久的图形。 

在刻蚀过程中，对于刻蚀深度有着严格的要求，如果刻蚀深度不足或过度，都会对工艺结果造成严重影响。而刻蚀深度与工艺步骤进行的时间有关，所以要控制刻蚀深度，就要控制各步骤的终点时间，即要进行工艺的终点控制(EPD，End Point Detection)。 

终点控制是半导体工艺生产中的一项关键技术。近年来，随着半导体设计与制造技术的快速发展，该技术也变得愈加重要。终点控制的基本原理是：刻蚀材料以及刻蚀气体中的元素在刻蚀过程中会产生发射光谱，不同的元素具有不同波长(频率)的发射光谱，在刻蚀过程中，各元素对应的发射光谱随包含该元素的反应物或生成物的量进行变化。反应物或生成物的量越多，元素的发射光谱的强度越强，反之，元素的发射光谱的强度就越弱。当工艺进行步骤切换时，即终止一个步骤并开始一个新的步骤时，由于所使用的刻蚀气体以及刻蚀材料的不同，刻蚀过程中的一些主要元素，比如硅、碳、氟、氯等的发射光谱会发生明显的变化。终点控制软件通过对这些元素中的一个或多个的光谱信号进行数学分析，即可准确地找出工艺终点时间。 

现有用于终点控制的方法主要包括：阈值(Threshold)方法以及差分/斜率(Slope)方法。 

Threshold方法的基本思想是：设置一触发阈值(Trigger Percent)以及满意时间(Satisfaction Time)Δt，若某一时刻t1光谱信号的变化量小于设置的TriggerPercent，并且t1之后的Satisfaction Time内所有时间点对应的光谱信号的变化量均小于Trigger Percent，则确定工艺的终点时间为t1+Δt。图1为现有Threshold方法的实现原理图，具体步骤如下： 

步骤1：对工艺光谱信号进行滤波及延时(Delay)处理，为该光谱信号设置一规范时间(Normalize Time)，计算位于Normalize Time内的各时间点对应的光谱信号的平均强度E，即对各时间点对应的光谱信号强度进行相加并求平均。 

由于位于时间点初期的光谱信号波动较大，所以在实际应用中，可以先对光谱信号进行Delay处理，等信号平稳后再进行后续处理。本步骤中的NormalizeTime的具体取值可根据实际需要或根据经验设置。 

步骤2：从Normalize Time之后的时间点开始，搜索满足Trigger Percent的第一个信号点S。 

本步骤中的Trigger Percent为预先设置，其具体取值可根据实际需要或根据经验设置。搜索满足Trigger Percent的第一个信号点S，即指从Normalize Time之后的第一个时间点开始，判断哪个时间点上的光谱信号强度与E的差值小于预先设置的Trigger Percent，如果是，则确定该光谱信号为所需的信号点S。 

当然，本步骤中判断哪个时间点上的光谱信号强度与E的差值小于预先设置的Trigger Percent，只是一种可用的判断光谱信号是否满足Trigger Percent的方式，在实际应用中，还可以采用其它方式，比如，判断哪个时间点上的光谱信号强度与E的差值绝对值小于预先设置的Trigger Percent；判断哪个时间点上的光谱信号强度与E求差值后的结果与E的比值小于预先设置的TriggerPercent；判断哪个时间点上的光谱信号强度与E求差值绝对值后的结果与E的比值小于预先设置的Trigger Percent等。 

步骤3：在确定出的第一信号点S对应的时间点之后紧接着设置一Satisfaction Time，若Satisfaction Time内所有时间点上的光谱信号均满足TriggerPercent，则确定第一个信号点S对应的时间点加上Satisfaction Time之后得到的时间点为工艺的终点时间。