[发明专利]一种等离子蚀刻的喷头异常监测系统及方法

说明书

本发明教示一种等离子蚀刻的喷头异常监测系统及方法。该等离子蚀刻的喷头异常监测方法包括，将监控片固定于等离子体刻蚀机的下电极组件上，并确定所述监控片上的复数个监测点的位置；经喷头流出聚合物反应测试的沉积气体，所述沉积气体沉积在所述监控片上，形成聚合物；分别获得所述监控片中各所述监测点处的所述聚合物的厚度，并将所述聚合物的厚度数据之上传到控制中心，根据所述聚合物的厚度数据来判断是否达到停机条件；当达到停机条件，所述控制中心控制等离子刻蚀机即时停机。利用本发明的技术方案，能够准确的监测喷头异常状况，并根据监测结果实现对等离子体刻蚀机台的控制，实现即时停机，从而降低晶圆的报废，提高产品良率。

技术领域

本发明涉及一种半导体制造领域，特别是涉及一种等离子刻蚀的喷头异常监测系统及方法。

背景技术

在半导体制造领域，随着器件的特征尺寸不断变小，对等离子刻蚀精度的要求也越来越高，多孔性喷头作为等离子体刻蚀机中的关键部件，对于等离子体刻蚀的精度有重要影响。在等离子体刻蚀过程中，由于多孔性喷头长时间与等离子体作用，喷头中的孔洞会发生变形，出现扩孔或者本体脱胶的情况，刻蚀气体就无法以垂直方式均匀流到晶圆相对应的位置，就会出现有区域刻蚀气体变多或变少的情况，出现刻蚀不足(under etch)，过度刻蚀(over etch)的情况，都是让晶圆产生极大的损失，影响产品的良率，尤其是在高深宽比的制程上，影响更是难以估量。

为了控制产品的良率，对于多孔性喷头的异常监测就显得尤为重要，现有技术中监测多孔性喷头的方法是聚合物反应测试(Polymer dump test)，即在等离子体刻蚀机台每次保养或者打开反应室时，利用经过多孔性喷头的气体与动能的反应在监控片(例如裸硅片)上沉积聚合物，人为用肉眼来判断多孔性喷头的异常状态。如图1所示，可以将多孔性喷头31’分为中心区域(center)和边缘区域(donut to edge)，这主要是因为在所述喷头31’没有出现异常的时候，也即所述喷头的中心区域和边缘区域均没有异常时，沉积到监控片2’上的聚合物5’形状是圆形；当所述喷头31’的边缘区域出现异常(存在变形区块311’)时，沉积在所述监控片2’上的所述聚合物5’的形状不再是一个圆形，而是边缘存在突出的异常聚合物6’，据此来判断所述喷头31’边缘区域出现异常；而当所述喷头31’的中心区域出现异常时，由于的孔洞与孔洞之间距离相对较近，经过所述喷头31’中心区域孔洞汇集到所述监控片2’中心区域的气体很密集，所以当所述喷头31’中心区域的所述变形区块311’的形变不大时，沉积到所述监控片2’中心区域的所述聚合物5’的形状也是如图1所示的圆形，而且忧郁所述变形区块311’流出的气体会被所述喷头31’中心区域的其它正常部位的气体覆盖，沉积到所述监控片2’中心区域的所述聚合物5’的均匀性差异也不明显，人为用肉眼判断颜色的色差相当不易。因而，现有技术中的聚合物反应测试，存在以下几个不足之处：①因为每个人的判断标准不同，而有结果上的分歧。②聚合物反应测试主要针对多孔性喷头边缘出现异常的情况比较有效，对多孔性喷头中心区域的异常情况判断很不理想。③聚合物反应测试只能在机台异常处理，产品良率异常以及机台保养开腔时才能测试，对产品的影响范围比较大。

因此，如何即时有效监控等离子体刻蚀机台中喷头的异常，根据喷头的异常实现即时停机，从而降低晶圆的报废，提高产品良率成为本领域技术人员亟需解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种等离子蚀刻的喷头异常监测方法，用于解决现有技术中等离子蚀刻的喷头异常监测方法-聚合物反应测试中，人为判断时因每个人的判断标准不同，而有结果上的分歧的问题；用于解决现有技术中，聚合物反应测试主要针对多孔性喷头边缘出现异常的情况比较有效，对多孔性喷头中心区域的异常情况判断很不理想的问题；用于解决现有技术中聚合物反应测试只能在机台异常处理，产品良率异常以及机台保养开腔时才能测试，对产品的影响范围比较大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种等离子蚀刻的喷头异常监测方法，所述等离子蚀刻的喷头异常监测方法至少包括：