[发明专利]晶圆刻蚀系统及晶圆刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种晶圆刻蚀系统，包括：所述测量装置测量刻蚀前前层膜层厚度将测量结果实时发送至于APC系统，所述刻蚀机依据所述刻蚀前前层膜层厚度完成主刻蚀，所述测量装置测量测量刻蚀后膜层厚度并将刻蚀后膜层厚度反馈至APC系统，所述APC系统根据刻蚀前和刻蚀后晶圆膜层后的变化以及刻蚀机的刻蚀速率更新后续晶圆执行刻蚀的时间。本发明还公开了一种晶圆刻蚀方法。本发明基于膜层厚度变化调节晶圆关键尺寸，在APC系统管控下进行定量调节刻蚀机刻蚀程式参数，以达到刻蚀关键尺寸的稳定性，改善刻蚀晶圆的面内均匀性，避免因刻蚀关键尺寸的漂移造成最终电性参数和良率的损失。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种晶圆刻蚀系统。本发明还涉及一种晶圆刻蚀方法。

背景技术

刻蚀工艺是集成电路制造过程中最关键的工艺之一，其主要作用是完成光刻工艺中的图形在硅片上的最终转移与定型，因此刻蚀工艺的稳定性和均匀性决定了最终刻蚀图形的结构和线宽，进而直接影响到产品的电学性能和良率。

为了精确地控制刻蚀不同介质薄膜，单大马士革工艺现今采用终点监测方式(EPD)来检测薄膜的刻蚀完成程度，通过收集在等离子体刻蚀过程中不同介质层的化学变化产生的发射光谱曲线(Optical Emission Spectrograph,简称OES)来判定等离子体刻蚀介质的程度。

由于化学机械研磨工艺后膜质厚度profile的不均匀，接下来的镀膜工艺也会对膜层厚度均匀性产生影响，这两者叠加使得膜质的厚度均匀性较差。而干法刻蚀工艺的特点之一就是，在刻蚀程式固定以后，面内刻蚀厚度的差异较小，这意味着单大马士革刻蚀工艺采用EPD这种方法时，一些膜质较薄的区域会先被刻开，抓到EPD信号，而部分膜质较厚的区域此时还未刻开，如果此时刻蚀结束将造成铜线与CT的连接断开，最终产生Mbist fail的问题。

目前对于前层变化造成工艺不稳定性的问题，大规模量产中多是使用到先进过程控制(Advanced Process Control，简称APC)系统进行实时调节，该调节方式主要是通过bylot监测前值的大小来调节刻蚀参数实现最终关键尺寸在目标值上，该调节方法在一定程度上刻蚀实现对刻蚀前层变化进行补偿。但是同一批lot中每片wafer的厚度也有variation，对于先进制程by lot反馈的APC管控方法也有一定局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能根据不同膜层厚度调整晶圆刻蚀尺寸，进而控制刻蚀关键尺寸提高WAT稳定。

为解决上述技术问题，本发明提供的晶圆刻蚀系统，包括：测量装置、刻蚀机和APC系统；

所述测量装置测量刻蚀前前层膜层厚度将测量结果实时发送至于APC系统，所述刻蚀机依据所述刻蚀前前层膜层厚度完成主刻蚀，所述测量装置测量测量刻蚀后膜层厚度并将刻蚀后膜层厚度反馈至APC系统，所述APC系统根据刻蚀前和刻蚀后晶圆膜层后的变化以及刻蚀机的刻蚀速率更新后续晶圆执行刻蚀的时间。

进一步改进上述晶圆刻蚀系统，所述测量装置是Nova量测机。

进一步改进上述晶圆刻蚀系统，当刻蚀机收到终点监测信号则所述主刻蚀完成。

进一步改进上述晶圆刻蚀系统，所述晶圆膜层厚度是晶圆最外圈的膜层厚度。

本发明提供一种晶圆刻蚀方法，包括以下步骤：

1)测量在刻蚀前晶圆前层膜层厚度；

2)根据晶圆前层膜层厚度设置主刻蚀刻蚀速率和刻蚀时间；

3)完成主刻蚀；

4)测量在刻蚀后晶圆膜层厚度；

5)若刻蚀后晶圆膜层厚度符合规定晶圆膜层厚度范围则保持步骤2)中主刻蚀刻蚀速率和刻蚀时间；若刻蚀后晶圆膜层厚度不符合规定晶圆膜层厚度范围则保持步骤2)刻蚀速率并更新刻蚀时间。