專利名稱：刻蝕控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝，特別涉及一種刻蝕控制方法。
背景技術(shù)：
先進的半導(dǎo)體過程控制技術(shù)(Advanced Process Control, APC)研究的目的就是有效的監(jiān)控工藝過程與機臺，以提高良率和總體設(shè)備效能。APC技術(shù)在半導(dǎo)體業(yè)的應(yīng)用研究已近十年。然而真正引起人們注意還是在最近這幾年，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)進入90納米，半導(dǎo)體器件加工時的工藝窗口非常狹小，這就對集成電路設(shè)備和檢測設(shè)備制造商提出了比以往嚴(yán)格得多 的工藝控制要求，以往的統(tǒng)計過程控制(SPC)和單獨對某一參數(shù)的控制方法已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的工藝技術(shù)要求，因而APC成為一種必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。APC技術(shù)作為一種主要的解決方案逐漸得到了包括半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商、測量設(shè)備供應(yīng)商以及制造廠商(Fab)等的認(rèn)同，目前已經(jīng)在CMP、CVD、光刻和刻蝕等工藝中逐步推廣應(yīng)用。APC的目的是解決工藝過程中各項參數(shù)和性能指標(biāo)漂移的問題、減短測量所需時間、及時糾正誤差，它的實施有助于提高生產(chǎn)率、降低能耗、改善產(chǎn)品質(zhì)量和連續(xù)性、以及改善工藝的安全性等。使得工藝設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更加嚴(yán)格的工藝窗口，滿足未來65納米技術(shù)節(jié)點或以下工藝技術(shù)的要求?，F(xiàn)有的通過APC工藝對刻蝕工藝進行控制的技術(shù)中，該APC工藝使用線性模型，其輸出的參數(shù)為整個晶圓上的平均值，由此，當(dāng)晶圓上各點的差別較大時，通過APC工藝輸出的平均值對刻蝕工藝進行調(diào)整將降低刻蝕工藝的可靠性，從而降低了器件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種刻蝕控制方法，以解決現(xiàn)有的通過APC工藝調(diào)整刻蝕工藝可靠性不高的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種刻蝕控制方法，包括成膜工藝，在晶圓上形成制造器件結(jié)構(gòu)的膜層；刻蝕工藝，刻蝕所述膜層以形成器件結(jié)構(gòu)；其中，所述刻蝕工藝通過APC工藝進行控制，所述APC工藝使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，所述APC工藝的輸出為壓縮數(shù)據(jù)，通過所述壓縮數(shù)據(jù)可得到晶圓上多個點的特征尺寸?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，所述壓縮數(shù)據(jù)為PCA壓縮數(shù)據(jù)或小波壓縮數(shù)據(jù)。可選的，在所述的刻蝕控制方法中，所述壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)量小于等于4個?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練參數(shù)為DOE數(shù)據(jù)?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，利用前饋控制或者反饋控制對所述APC工藝進行調(diào)整?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，在一片或者多片晶圓完成刻蝕工藝之后對所述APC工藝進行調(diào)整。
可選的，在所述的刻蝕控制方法中，所述前饋控制的控制參數(shù)包括成膜工藝的工藝結(jié)果?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，所述成膜工藝包括化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝、化學(xué)機械研磨工藝及光刻工藝中的一種或者多種?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，所述反饋控制的控制參數(shù)包括刻蝕工藝的工藝參數(shù)和/或刻蝕工藝的工藝結(jié)果?？蛇x的，在所述的刻蝕控制方法中，所述刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括刻蝕氣體的流量、刻蝕氣體的速率、功率、工藝腔室的壓力中的一種或者多種。在本發(fā)明提供的刻蝕控制方法中，刻蝕工藝通過APC工藝進行控制，所述APC工藝使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠很好地逼近晶圓上各點的特征尺寸，通過精確的特征尺寸對刻蝕工藝進行調(diào)整，提高刻蝕工藝的可靠性，進一步的提高器件的可靠性。


圖1是本發(fā)明實施例的刻蝕控制方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中APC工藝使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的流程示意具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的刻蝕控制方法作進一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利 要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。 本發(fā)明的核心思想在于，刻蝕工藝通過APC工藝進行控制，所述APC工藝使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠很好地逼近晶圓上各點的特征尺寸，通過精確的特征尺寸對刻蝕工藝進行調(diào)整，提高刻蝕工藝的可靠性，進一步的提高器件的可靠性。請參考圖1，其為本發(fā)明實施例的刻蝕控制方法的流程示意圖。在本實施例中，通過刻蝕工藝將形成晶體管的柵極，所述刻蝕控制方法的具體步驟如下執(zhí)行步驟SlO :通過化學(xué)氣相沉積工藝形成二氧化硅層；執(zhí)行步驟S20 :對所述二氧化硅層進行化學(xué)機械研磨工藝；執(zhí)行步驟S30 :通過化學(xué)氣相沉積工藝形成多晶硅層；執(zhí)行步驟S40 :對所述多晶硅層進行光刻工藝；執(zhí)行步驟S50 :刻蝕所述多晶硅層形成柵極；其中，在執(zhí)行步驟S50之前，通過步驟SlOO :APC工藝對所述步驟S50 (刻蝕形成柵極)的工藝條件進行控制，具體的，可調(diào)整所述刻蝕工藝的工藝時間、刻蝕氣體的流量、刻蝕氣體的速率、工藝腔室的功率及工藝腔室的壓力等各種工藝參數(shù)中的一種或者多種。若當(dāng)APC工藝估計接下去的刻蝕工藝將導(dǎo)致晶圓刻蝕不足的時候，APC工藝可調(diào)整刻蝕工藝，延長工藝時間、加大刻蝕氣體的流量等，從而可防止接下去的刻蝕工藝所產(chǎn)生的不足。所述APC工藝使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。請參考圖2，其為本發(fā)明實施例中APC工藝使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的流程示意圖。如圖2所示，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層、隱藏層及輸出層，所述輸入層可輸入多個參數(shù)(Xl、x2……χη)，通過所述隱藏層中的多個節(jié)點(Q1、Q2……Qn)的運算，可輸出多個參數(shù)(Y1、Y2)。在本實施例中，所述隱藏層為一層，在本發(fā)明的其他實施例中，為了更好地逼近晶圓上各點的特征尺寸，所述隱藏層也可以為多層。在本實施例中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸入、輸出參數(shù)為D0E(Design OfExperiments,實驗設(shè)計)數(shù)據(jù)，通過所述DOE數(shù)據(jù)對所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，通過DOE數(shù)據(jù)，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效逼近晶圓上各點的特征尺寸，從而確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中的系數(shù)(Wn、
W12> ffln> W21 > W22> W2n......Wnl> Wn2^ Wnn)，即確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。作為輸入的DOE數(shù)據(jù)可包括
刻蝕工藝的工藝參數(shù)，例如刻蝕氣體的速率、工藝腔室的功率及工藝腔室的壓力等，還可包括可影響刻蝕工藝的其他工藝的工藝結(jié)果，例如光刻工藝等。作為輸出的DOE數(shù)據(jù)可包括膜層的厚度、側(cè)墻角度等表征晶圓刻蝕結(jié)果的特征尺寸。在本實施例中，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的APC工藝的輸出參數(shù)為兩個(U)，優(yōu)選的，所述輸出參數(shù)通過PCA (Principal Component Analysis,主成分分析)或者小波進行數(shù)據(jù)壓縮，即通過輸出壓縮數(shù)據(jù)減少APC工藝數(shù)據(jù)輸出的量，從而簡化APC工藝的復(fù)雜度。優(yōu)選地，所述APC工藝的輸入?yún)?shù)小于等于四個，所述四個輸出參數(shù)為壓縮參數(shù)，即通過該四個參數(shù)可得到關(guān)于晶圓的更多個參數(shù)。通過所述壓縮數(shù)據(jù)可得到晶圓上多個點的特征尺寸，優(yōu)選的，可得到晶圓上5 200個點的特征尺寸，從而可全面反映晶圓經(jīng)過刻蝕工藝后的情況，由此，根據(jù)這些點的特征尺寸可對刻蝕工藝進行精確地調(diào)整，從而提高刻蝕工藝的可靠性，進一步的，提高所形成的器件的可靠性。在本實施例中，在利用APC工藝對晶圓的刻蝕工藝進行調(diào)整的過程中，利用前饋控制或者反饋控制對所述APC工藝進行調(diào)整，從而提聞APC工藝的可罪性，進一步的提聞刻蝕工藝的可靠性。請繼續(xù)參考圖1，在本實施例中，在完成步驟SlO(化學(xué)氣相沉積工藝)、步驟S20 (化學(xué)機械研磨工藝)、步驟S30 (化學(xué)氣相沉積工藝)、步驟S40 (光刻工藝)每一工藝步驟之后，將該工藝步驟的工藝結(jié)果作為前饋控制的控制參數(shù)提供給APC工藝。在本發(fā)明的其他實施例中，還可包括物 理氣相沉積工藝等工藝，同樣的，可在該工藝步驟之后，將該工藝步驟的工藝結(jié)果作為前饋控制的控制參數(shù)提供給APC工藝。所述工藝結(jié)果可包括所形成的膜層厚度等。所述APC工藝可根據(jù)該控制參數(shù)進行調(diào)整，具體的，調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使得APC工藝的輸出更逼近晶圓的特征尺寸，從而提高對刻蝕工藝調(diào)整的可靠性。在本實施例中，還將所述步驟S50 (刻蝕工藝)的工藝條件或者工藝結(jié)果作為反饋控制的控制參數(shù)提供給APC工藝，以進一步對APC工藝進行調(diào)整，提高APC工藝的可靠性。所述刻蝕工藝的工藝條件包括刻蝕氣體的速率、工藝腔室的功率及工藝腔室的壓力等；所述刻蝕工藝的工藝結(jié)果包括刻蝕后晶圓上膜層的厚度以及側(cè)墻角度等。在本實施例中，對所述APC工藝的調(diào)整可在一片晶圓完成刻蝕工藝之后，從而提高對每片晶圓的刻蝕精度；也可在多片晶圓完成刻蝕工藝之后，從而在提高對晶圓的刻蝕精度的情況下，簡化工藝的復(fù)雜度。在本發(fā)明提供的刻蝕控制方法中，刻蝕工藝通過APC工藝進行控制，所述APC工藝使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠很好地逼近晶圓上各點的特征尺寸，通過精確的特征尺寸對刻蝕工藝進行調(diào)整，提高刻蝕工藝的可靠性，進一步的提高器件的可靠性。進一步的，又利用前饋控制或者反饋控制對所述APC工藝進行調(diào)整，以提高APC工藝的可靠性，進而提高刻蝕工藝的可靠性，提高利用刻蝕工藝所形成的器件的可靠性。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護 范圍。
權(quán)利要求
1.一種刻蝕控制方法，其特征在于，包括成膜工藝，在晶圓上形成制造器件結(jié)構(gòu)的膜層；刻蝕工藝，刻蝕所述膜層以形成器件結(jié)構(gòu)；其中，所述刻蝕工藝通過APC工藝進行控制，所述APC工藝使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
2.如權(quán)利要求1所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述APC工藝的輸出為壓縮數(shù)據(jù)，通過所述壓縮數(shù)據(jù)可得到晶圓上多個點的特征尺寸。
3.如權(quán)利要求2所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述壓縮數(shù)據(jù)為PCA壓縮數(shù)據(jù)或小波壓縮數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求2所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)量小于等于4個。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練參數(shù)為DOE數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的刻蝕控制方法，其特征在于，利用前饋控制或者反饋控制對所述APC工藝進行調(diào)整。
7.如權(quán)利要求6所述的刻蝕控制方法，其特征在于，在一片或者多片晶圓完成刻蝕工藝之后對所述APC工藝進行調(diào)整。
8.如權(quán)利要求6所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述前饋控制的控制參數(shù)包括成膜工藝的工藝結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述成膜工藝包括化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝、化學(xué)機械研磨工藝及光刻工藝中的一種或者多種。
10.如權(quán)利要求6所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述反饋控制的控制參數(shù)包括刻蝕工藝的工藝參數(shù)和/或刻蝕工藝的工藝結(jié)果。
11.如權(quán)利要求10所述的刻蝕控制方法，其特征在于，所述刻蝕工藝的工藝參數(shù)包括:刻蝕氣體的流量、刻蝕氣體的速率、功率、工藝腔室的壓力中的一種或者多種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種刻蝕控制方法，其中，刻蝕工藝通過APC工藝進行控制，所述APC工藝使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠很好地逼近晶圓上各點的特征尺寸，通過精確的特征尺寸對刻蝕工藝進行調(diào)整，提高刻蝕工藝的可靠性，進一步的提高器件的可靠性。
文檔編號H01L21/66GK103050421SQ201110315498
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者張海洋, 王新鵬 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司