CN108074836B - 用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法和*** - Google Patents

用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法和***，所述方法包括：收集机台运行时反馈的与球型缺陷成因相关的参数；对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域；以及控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域。本发明所提供的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法和***通过对与球型缺陷成因相关的参数进行对比分析而获得缺陷高发区域，从而可以通过避开该区域而避免球型缺陷的产生，不仅能够提高产品良率，还能够提高机台的运行时间并延长机台部件的使用寿命。

Description

用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法和***
技术领域
本发明涉及半导体工艺技术领域，具体而言涉及一种用于解决浅沟槽隔离(STI)刻蚀中的球型缺陷的方法和***。
背景技术
在集成电路加工制造过程中，晶圆(wafer)的加工工艺的质量对电路的工作性能具有决定性的影响。其中，制作浅沟槽隔离(STI)是整个集成电路加工的前端基础工艺。
目前对STI的沟槽刻蚀经常会遇到球型缺陷。球型缺陷的成因是由于吸附和固定晶圆的静电卡盘(ESC)的边缘受到强大的电力轰击尖端放电，从晶圆边缘产生电弧度，高温电弧把硅(Si)和静电卡盘的铝(Al)熔融成球型物体落在晶圆表面阻碍正常刻蚀形成球型缺陷。
现有的控制球型缺陷的方法和***是在相关机台参数超出安全范围时使机台停止运行，并由设备人员进行预防性维护(PM)更换石英圆环垫片，或者在更换石英圆环垫片无效的情况下更换静电卡盘。这样的方法和***效率低下，且成本较高。
发明内容
本发明提供一种用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法，所述方法包括：收集机台运行时反馈的与球型缺陷成因相关的参数；对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域；以及控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域。
在本发明的一个实施例中，所述参数包括第一参数和第二参数，所述第一参数为静电卡盘的漏电流，所述第二参数为晶圆凹口对应在所述静电卡盘上的位置。
在本发明的一个实施例中，所述对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域的步骤进一步包括：将针对当前晶圆收集的所述第一参数和所述第二参数进行拟合分析，以确定所述第一参数大于预定阈值时所对应的所述第二参数的数值区域，以作为所述球型缺陷高发参数区域。
在本发明的一个实施例中，所述控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域的步骤进一步包括：记录所述球型缺陷高发参数区域中的数值作为危险数值，并在后续晶圆的所述第二参数的数值到达所述危险数值之前修改所述后续晶圆的所述第二参数的数值，以避免所述后续晶圆上产生球型缺陷。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：当确定所述第一参数大于预定阈值时，将所述第二参数加上预设值以修改所述第二参数的数值，以避免下一片晶圆上产生球型缺陷。
另一方面，本发明还提供一种用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的***，所述***包括：收集模块，用于收集机台运行时反馈的与球型缺陷成因相关的参数；分析模块，用于对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域；以及控制模块，用于控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域。
在本发明的一个实施例中，所述参数包括第一参数和第二参数，所述第一参数为静电卡盘的漏电流，所述第二参数为晶圆凹口对应在所述静电卡盘上的位置。
在本发明的一个实施例中，所述分析模块进一步用于：将针对当前晶圆收集的所述第一参数和所述第二参数进行拟合分析，以确定所述第一参数大于预定阈值时所对应的所述第二参数的数值区域，以作为所述球型缺陷高发参数区域。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块进一步用于：记录所述球型缺陷高发参数区域中的数值作为危险数值，并在后续晶圆的所述第二参数的数值到达所述危险数值之前修改所述后续晶圆的所述第二参数的数值，以避免所述后续晶圆上产生球型缺陷。
在本发明的一个实施例中，所述分析模块还用于确定所述第一参数是否大于预定阈值；并且所述控制模块还用于在当所述第一参数大于预定阈值时，将所述第二参数加上预设值以修改所述第二参数的数值，以避免下一片晶圆上产生球型缺陷。
本发明所提供的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法和***通过对与球型缺陷成因相关的参数进行对比分析而获得缺陷高发区域，从而可以通过避开该区域而避免球型缺陷的产生，不仅能够提高产品良率，还能够提高机台的运行时间并延长机台部件的使用寿命。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1A和图1B为示出球型缺陷的成因的示意图；
图2示出根据本发明实施例的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法的示例性流程图；
图3示出图2中所示方法的参数的拟合分析图；以及
图4示出根据本发明实施例的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的***的示例性结构框图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
如前所述，目前对STI的沟槽刻蚀经常会遇到球型缺陷。球型缺陷的成因是由于吸附和固定晶圆的静电卡盘的边缘受到强大的电力轰击尖端放电，从晶圆边缘产生电弧度，高温电弧把硅和静电卡盘的铝熔融成球型物体落在晶圆表面阻碍正常刻蚀形成球型缺陷，如图1A的主视图和图1B的俯视图的示意图所示。
经过大量的数据总结，发现机台的静电卡盘的漏电流这个参数与球型缺陷的强项相关，能够反映机台的刻蚀状态是否良好。此外，STI刻蚀机台刻蚀产品，晶圆在进入刻蚀腔体前其凹口(notch)对应在静电卡盘上的位置是伴随机台刻蚀时间转动，所以晶圆凹口对应在静电卡盘上的位置与球型缺陷也有相关性。
目前对这种球型缺陷的控制方法是采用刻蚀***的先进工艺控制(APC)***收集每个机台的每一片晶圆刻蚀过程中的静电卡盘漏电流参数的平均值和最大值，每个刻蚀腔体刻蚀晶圆时监测到的静电卡盘漏电流值按时间顺序输出到APC***，在APC***设定一个安全的阈值，如果连续多个点超出安全阈值就停机让设备人员做预防性维护更换石英圆环垫片，如果更换石英圆环垫片无效则更换静电卡盘。这样的方法效率低下，且成本较高。
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法，其通过对与球型缺陷成因相关的参数进行对比分析而获得缺陷高发区域，从而可以通过避开该区域而避免球型缺陷的产生。
图2示出根据本发明实施例的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法200的示例性流程图。如图2所示，用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法200包括如下步骤：
在步骤S210，收集机台运行时反馈的与球型缺陷成因相关的参数。
在该步骤中，可在机台跑货过程中针对同一片晶圆收集与球型缺陷成因相关的参数。在一个示例中，所收集的与球型缺陷成因相关的参数可以包括第一参数和第二参数。其中，第一参数为静电卡盘的漏电流，第二参数为晶圆凹口对应在静电卡盘上的位置。此处，第一参数和第二参数仅为了区别彼此而这样命名，并不起到限定作用。
在步骤S220，对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域。
在一个示例中，对所述参数的分析可以包括：确定第一参数(即静电卡盘的漏电流)是否大于预定阈值(安全阈值)，如果不大于预定阈值，则继续运行。反之，如果第一参数大于预定阈值，则将针对当前晶圆收集的第一参数(即静电卡盘的漏电流)和第二参数(即晶圆凹口对应在静电卡盘上的位置)进行拟合分析，以确定第一参数大于预定阈值时所对应的第二参数的数值区域，以作为球型缺陷高发参数区域。
其中，对第一参数和第二参数的拟合分析即为：将针对同一片晶圆收集出来的第一参数和第二参数拟合到一起做成点阵图(如图3所示)，根据拟合点阵图就可以分析出第一参数的数值超出预定阈值部分对应的第二参数的数值区域。如图3所示，底部小菱形堆叠部分就是超出预定阈值部分，这部分会集中在一段出现，在这一段就是第二参数的危险区域。
根据本发明的实施例，在确定第一参数大于预定阈值时，也可在步骤S220之前先进行如下步骤：将第二参数加上预设值(例如工程师所设定的一个基数，该基数可以根据静电卡盘的损害程度和区域由工程师自由设定)以修改第二参数的数值，这样，下一片晶圆上就不会存在第一参数大于预定阈值的情况，从而避免下一片晶圆上产生球型缺陷。在该步骤中，当确定第一参数大于预定阈值时，直接采用工程师预设的基数值修改了第二参数的数值，即估计性地跳过了可能危险的区域，这种估计可能不是十分地准确。因此，可在这之后进行步骤S220，以准确确定球型缺陷高发参数区域。
在步骤S230，控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域。
在一个示例中，控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域的步骤可以进一步包括：记录球型缺陷高发参数区域中的数值作为危险数值，并在后续晶圆的第二参数的数值到达危险数值之前修改后续晶圆的第二参数的数值，以避免后续晶圆上产生球型缺陷。
基于在步骤S220所确定的球型缺陷高发参数区域，可记录该参数区域内的具体数值，并将其作为危险数值。基于此，可监测后续晶圆的第二参数的数值，当其达到任一危险数值之前，可修改其数值，从而使其跳过球型缺陷高发参数区域，这样，就可避免后续晶圆上产生球型缺陷。
基于上面的描述，本发明所提供的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法通过对与球型缺陷成因相关的参数进行对比分析而获得缺陷高发区域，从而可以通过避开该区域而避免球型缺陷的产生，不仅能够提高产品良率，还能够提高机台的运行时间并延长机台部件(例如石英圆环垫片和静电卡盘)的使用寿命，从而降低了成本，包括人力成本。
另一方面，本发明还提供一种用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的***，图4示出了根据本发明实施例的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的***400的示意性结构框图。如图4所示，用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的***400包括：收集模块410、分析模块420和控制模块430。
其中，收集模块410用于收集机台运行时反馈的与球型缺陷成因相关的参数。分析模块420用于对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域。控制模块430用于控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域。
在本发明的一个实施例中，收集模块410可在机台跑货过程中针对同一片晶圆收集与球型缺陷成因相关的参数。在一个示例中，收集模块410所收集的与球型缺陷成因相关的参数可以包括第一参数和第二参数。其中，第一参数为静电卡盘的漏电流，第二参数为晶圆凹口对应在静电卡盘上的位置。此处，第一参数和第二参数仅为了区别彼此而这样命名，并不起到限定作用。
在本发明的一个实施例中，分析模块420对所述参数的分析可以包括：确定第一参数(即静电卡盘的漏电流)是否大于预定阈值(安全阈值)，如果不大于预定阈值，则继续运行。反之，如果第一参数大于预定阈值，则将针对当前晶圆收集的第一参数(即静电卡盘的漏电流)和第二参数(即晶圆凹口对应在静电卡盘上的位置)进行拟合分析，以确定第一参数大于预定阈值时所对应的第二参数的数值区域，以作为球型缺陷高发参数区域。
其中，分析模块420对第一参数和第二参数的拟合分析即为：将针对同一片晶圆收集出来的第一参数和第二参数拟合到一起做成点阵图(如图3所示)，根据拟合点阵图就可以分析出第一参数的数值超出预定阈值部分对应的第二参数的数值区域。如图3所示，底部小菱形堆叠部分就是超出预定阈值部分，这部分会集中在一段出现，在这一段就是第二参数的危险区域。
在本发明的一个实施例中，控制模块430可以进一步用于：记录球型缺陷高发参数区域中的数值作为危险数值，并在后续晶圆的第二参数的数值到达危险数值之前修改后续晶圆的第二参数的数值，以避免后续晶圆上产生球型缺陷。
基于分析模块420所确定的球型缺陷高发参数区域，控制模块430可记录该参数区域内的具体数值，并将其作为危险数值。基于此，可监测后续晶圆的第二参数的数值，当其达到任一危险数值之前，控制模块430可修改其数值，从而使其跳过球型缺陷高发参数区域，这样，就可避免后续晶圆上产生球型缺陷。
在本发明的一个实施例中，在分析模块420确定第一参数大于预定阈值时，控制模块430可直接将第二参数加上预设值(例如工程师所设定的一个基数，该基数可以根据静电卡盘的损害程度和区域由工程师自由设定)以修改第二参数的数值，这样，下一片晶圆上就不会存在第一参数大于预定阈值的情况，从而避免下一片晶圆上产生球型缺陷。在该实施例中，当分析模块420确定第一参数大于预定阈值时，控制模块430直接采用工程师预设的基数值修改了第二参数的数值，即估计性地跳过了可能危险的区域，这种估计可能不是十分地准确。因此，可在这之后继续由分析模块420实施上述拟合分析，以准确确定球型缺陷高发参数区域，并由控制模块430控制参数以准确避开该球型缺陷高发参数区域，从而避免后续晶圆上产生球型缺陷。
基于上面的描述，本发明所提供的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的***通过对与球型缺陷成因相关的参数进行对比分析而获得缺陷高发区域，从而可以通过避开该区域而避免球型缺陷的产生，不仅能够提高产品良率，还能够提高机台的运行时间并延长机台部件(例如石英圆环垫片和静电卡盘)的使用寿命，从而降低了成本，包括人力成本。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件、电子硬件的结合或其他方式来实现。例如，根据本发明上述实施例的用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法和***可以由能够实现上述方法/***的各步骤/模块的功能的先进工艺控制***来实现。这些功能究竟以何种方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
尽管已经参考附图描述了上述示例实施例，但应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：
收集机台运行时反馈的与球型缺陷成因相关的参数；
对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域；以及
控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域；
其中，所述参数包括第一参数和第二参数，所述第一参数为静电卡盘的漏电流，所述第二参数为晶圆凹口对应在所述静电卡盘上的位置；
所述对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域的步骤进一步包括：
将针对当前晶圆收集的所述第一参数和所述第二参数进行拟合分析，以确定所述第一参数大于预定阈值时所对应的所述第二参数的数值区域，以作为所述球型缺陷高发参数区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域的步骤进一步包括：
记录所述球型缺陷高发参数区域中的数值作为危险数值，并在后续晶圆的所述第二参数的数值到达所述危险数值之前修改所述后续晶圆的所述第二参数的数值，以避免所述后续晶圆上产生球型缺陷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当确定所述第一参数大于预定阈值时，将所述第二参数加上预设值以修改所述第二参数的数值，以避免下一片晶圆上产生球型缺陷。
4.一种用于解决浅沟槽隔离刻蚀中的球型缺陷的***，其特征在于，所述***包括：
收集模块，用于收集机台运行时反馈的与球型缺陷成因相关的参数；
分析模块，用于对所述参数进行分析以确定球型缺陷高发参数区域；以及
控制模块，用于控制所述参数以避开所述球型缺陷高发参数区域；
其中，所述参数包括第一参数和第二参数，所述第一参数为静电卡盘的漏电流，所述第二参数为晶圆凹口对应在所述静电卡盘上的位置；
所述分析模块进一步用于：
将针对当前晶圆收集的所述第一参数和所述第二参数进行拟合分析，以确定所述第一参数大于预定阈值时所对应的所述第二参数的数值区域，以作为所述球型缺陷高发参数区域。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述控制模块进一步用于：
记录所述球型缺陷高发参数区域中的数值作为危险数值，并在后续晶圆的所述第二参数的数值到达所述危险数值之前修改所述后续晶圆的所述第二参数的数值，以避免所述后续晶圆上产生球型缺陷。
6.根据权利要求4所述的***，其特征在于，
所述分析模块还用于确定所述第一参数是否大于预定阈值；并且
所述控制模块还用于在当所述第一参数大于预定阈值时，将所述第二参数加上预设值以修改所述第二参数的数值，以避免下一片晶圆上产生球型缺陷。
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