专利名称：蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法。
背景技术：
目前，LAM RESEARCH公司的“2300FLEX (DD/EL)”型号蚀刻机台由于很强的蚀刻能力被广泛应用于半导体后段关键层工艺，如第一层金属层电介质蚀刻、一倍规格双大马士革(IXDD )蚀刻、四倍规格双大马士革(4XDD )蚀刻、衬垫(PAD )蚀刻等。在这种机台中，其蚀刻反应腔中的上电极不但承担着产生等离子体的两个电极之一的上极板作用，还承担气体分配的作用以调节蚀刻均匀度，因而上电极是蚀刻反应腔的一个重要组成部分。但在大 多数情况下，上电极在应用过程中不同程度地都会遇到黑硅(Black Si)效应，这种效应会对蚀刻工艺的均匀性，蚀刻率和颗粒缺陷产生负面影响，严重的会导致大量晶片低良率和报废。所谓黑娃,就是蚀刻反应过程中反应生成物(Polymer)在上电极表面以针状效应聚集，最终导致表面形态转移而导致形成黑色，如图I中的黑色部分I所示。上电极的表面材质是硅，反应生成物最初会在硅表面不均匀聚集而形成颗粒状，随后进而形成针状硅(micro-masking)。一旦针状娃形成，polymer会加速在针尖聚集而最终形成5 10微米的黑娃，如图2中圆圈部分所不。目前业界普遍采用定时干法清洗(dry clean)来有效解决这一问题,并且判断何时进行干法清洗的侦测方法为对氧化层反应腔进行颗粒和氧化膜量测的日常测机项目，当颗粒和氧化膜参数出现异常(00C/00S)时，即判断已经存在黑硅效应，从而进行干法清洗。但由于不同的蚀刻条件对黑硅效应的影响大不相同，这种黑硅效应在一般的氧化膜蚀刻率和颗粒测试中很难或是会延迟体现出来，因此预防黑硅效应的干法清洗周期很难掌握；并且一旦等到颗粒和氧化膜参数出现异常，黑硅一般已经达到超出干法清洗能力的厚度(例如3微米)，此时干法清洗已经无法去除黑硅，即使是增加干法清洗时间也无济于事，并且此时产品也已经受到了影响，而且这种带有黑硅的价值上万美金的上电极很可能因为无法清洗干净而报废，即使通过一些特殊工艺加工(如打磨刨光等)来补救，也会造成机台的使用寿命严重降低。因而，在黑硅效应侦测及预防过程中，太长周期的干法清洗无法起到预防黑硅的作用，而太过频繁的干法清洗又会严重降低反应腔内的贵重零件的使用寿命，并降低整个反应腔的预防保养周期，从而导致生产成本增加。因此，早期准确侦测黑硅就成为一个重要的课题。因此，有必要对现有的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法进行改进，以有效地提前侦测黑硅效应并及时进行处理
发明内容
本发明的目的在于提供蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，以有效地提前侦测黑硅效应并及时进行处理。为解决上述问题，本发明提出一种蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，该方法通过测量光阻蚀刻率均匀度来侦测黑硅效应。可选的，该方法具体包括如下步骤提供半导体衬底，其上制备有光阻；定时使用量产的蚀刻机台的反应腔对所述光阻进行蚀刻，并测量每次的光阻蚀刻率和光阻蚀刻率均匀度；把每次得到的光阻蚀刻率和光阻蚀刻率均匀度的测量结果做成趋势图，并以开始的多个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线； 当光阻蚀刻率均匀度出现失控时，则判断出已经出现早期黑硅效应。可选的，所述光阻厚度为20千埃。可选的，所述定时使用量产的蚀刻机台的反应腔对所述光阻进行蚀刻的周期是每
天一次。可选的，所述对所述光阻进行蚀刻的工艺条件为压力5OOmT;功率米用2兆赫频率的功率，大小为150瓦；气体为02，气体流量为1500SCCM;时间60S。可选的，所述以开始的多个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线具体为以开始的十个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线。可选的，该方法在判断出已经出现早期黑硅效应后还包括停止跑货并执行干法清洗步骤。可选的，所述干法清洗步骤的工艺条件为压力700mT；气体为CF4和 02，其中 CF4 的流量为 200SCCM，02 为 400SCCM ；功率包括27兆赫2500瓦和2兆赫1000瓦气体分配比上电极中间流入量边缘流入量=20 80反应时间5 10分钟。可选的，该方法在执行干法清洗步骤之后还包括再次测试光阻刻蚀率均匀度，当光阻刻蚀率均匀度回到基准线时，释放机台继续跑货。 可选的，所述蚀刻机台为LAM RESEARCH公司的2300FLEX型号蚀刻机台。与现有技术相比，本发明通过测量光阻蚀刻率均匀度来侦测黑硅效应，由于光阻蚀刻率均匀度比氧化膜均匀度要先反映出黑硅效应，因而与采用氧化膜均匀度侦测黑硅效应的方法相比，本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法可以提前侦测到早期黑硅效应，从而进一步制定出合理而有效的干法清洗流程，达到预防报废降低成本的目的。
图I为蚀刻机台上电极上形成的黑硅效应的示意图2为针状黑硅效应的示意图；图3为本发明的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法的流程图；图4为采用本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法侦测到的黑硅效应；图5为采用现有技术侦测到的黑硅效应。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。 本发明的核心思想在于，提供一种蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，该方法通过测量光阻蚀刻率均匀度来侦测黑硅效应，由于光阻蚀刻率均匀度比氧化膜均匀度要先反映出黑硅效应，因而与采用氧化膜均匀度侦测黑硅效应的方法相比，本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法可以提前侦测到早期黑硅效应，从而进一步制定出合理而有效的干法清洗流程，达到预防报废降低成本的目的。本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，通过测量光阻蚀刻率均匀度来侦测黑硅效应。关于本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法的具体步骤请参考图3，图3为本发明的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法的流程图，如图3所示，本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法具体包括如下步骤SI :提供半导体衬底，其上制备有光阻；S2 :定时使用量产的蚀刻机台的反应腔对所述光阻进行蚀刻，并测量每次的光阻蚀刻率和光阻蚀刻率均匀度；S3 :把每次得到的光阻蚀刻率和光阻蚀刻率均匀度的测量结果做成趋势图，并以开始的多个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线；S4:当光阻蚀刻率均匀度出现失控时，则判断出已经出现早期黑硅效应。进一步地，所述光阻厚度为20千埃。进一步地，所述定时使用量产的蚀刻机台的反应腔对所述光阻进行蚀刻的周期是
每天一次。进一步地，所述对所述光阻进行蚀刻的工艺条件为压力500mT；功率频率为2MHZ，大小为150W ；气体为02，气体流量为1500SCCM;时间60S。进一步地，所述以开始的多个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线具体为以开始的十个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线。进一步地，该方法在判断出已经出现早期黑硅效应后还包括停止跑货并执行干法清洗步骤。进一步地，所述干法清洗步骤的工艺条件为压力700mT；
气体为CF4和 02，其中 CF4 的流量为 200SCCM，02 为 400SCCM ；功率包括27兆赫2500瓦和2兆赫1000瓦气体分配比上电极中间流入量边缘流入量=20 80反应时间5 10分钟。进一步地，该方法在执行干法清洗步骤之后还包括再次测试光阻刻蚀率均匀度，当光阻刻蚀率均匀度回到基准线时，释放机台继续跑货。进一步地，所述蚀刻机台为LAM RESEARCH公司的2300FLEX型号蚀刻机台。在本发明的一个实施例中，所述蚀刻机台为LAM RESEARCH公司的2300FLEX型号 蚀刻机台，然而应该认识到，本发明并不限于此，只要在蚀刻过程中其上电极在应用过程中会不同程度地遇到黑硅效应的蚀刻机台都在本发明的保护范围之内。关于本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法的效果，请参考图4及图5，其中图4为利用本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法侦测到的黑硅效应，图5为采用现有技术侦测到的黑硅效应，比较图4和图5可知，图5的黑硅效应比图4的黑硅效应更明显，这说明本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法比现有技术的侦测方法更早地侦测到黑硅效应，从而能更早采取措施，避免黑硅效应造成严重影响。综上所述，本发明提供了一种蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，该方法通过测量光阻蚀刻率均匀度来侦测黑硅效应，由于光阻蚀刻率均匀度比氧化膜均匀度要先反映出黑硅效应，因而与采用氧化膜均匀度侦测黑硅效应的方法相比，本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法可以提前侦测到早期黑硅效应，从而进一步制定出合理而有效的干法清洗流程，达到预防报废降低成本的目的。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，该方法通过测量光阻蚀刻率均匀度来侦测黑硅效应。
2.如权利要求I所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤 提供半导体衬底，其上制备有光阻； 定时使用量产的蚀刻机台的反应腔对所述光阻进行蚀刻，并测量每次的光阻蚀刻率和光阻蚀刻率均匀度； 把每次得到的光阻蚀刻率和光阻蚀刻率均匀度的测量结果做成趋势图，并以开始的多个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线； 当光阻蚀刻率均匀度出现失控时，则判断出已经出现早期黑硅效应。
3.如权利要求2所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，所述光阻厚度为为20千埃。
4.如权利要求2所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，所述定时使用量产的蚀刻机台的反应腔对所述光阻进行蚀刻的周期是每天一次。
5.如权利要求2所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，所述对所述光阻进行蚀刻的工艺条件为 压力500mT ； 功率频率为2MHZ，大小为150W ； 气体为02，气体流量为1500SCCM; 时间60S。
6.如权利要求2所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，所述以开始的多个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线具体为以开始的十个点作为样本计算出3倍标准差作为趋势图的失控线。
7.如权利要求2所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，该方法在判断出已经出现早期黑硅效应后还包括停止跑货并执行干法清洗步骤。
8.如权利要求7所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，所述干法清洗步骤的工艺条件为 压力700mT ； 气体为CF4和02，其中CF4的流量为200SCCM，02为400SCCM ； 功率包括27兆赫2500瓦和2兆赫1000瓦 气体分配比上电极中间流入量边缘流入量=20 80 反应时间5 10分钟。
9.如权利要求7所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，该方法在执行干法清洗步骤之后还包括再次测试光阻刻蚀率均匀度，当光阻刻蚀率均匀度回到基准线时，释放机台继续跑货。
10.如权利要求I至9任一项所述的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，其特征在于，所述蚀刻机台为LAM RESEARCH公司的2300FLEX型号蚀刻机台。
全文摘要
本发明公开了一种蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法，该方法通过测量光阻蚀刻率均匀度来侦测黑硅效应，由于光阻蚀刻率均匀度比氧化膜均匀度要先反映出黑硅效应，因而与采用氧化膜均匀度侦测黑硅效应的方法相比，本发明提供的蚀刻机台上电极黑硅的侦测方法可以提前侦测到早期黑硅效应，从而进一步制定出合理而有效的干法清洗流程，达到预防报废降低成本的目的。
文档编号H01L21/66GK102969256SQ201210451808
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者黄君, 张瑜, 盖晨光 申请人:上海华力微电子有限公司