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刻蚀残留的检测方法和系统、谱线模型的建立方法和系统.pdf

  • 上传人:00062****4422
  • 文档编号:4301182
  • 上传时间:2018-09-13
  • 格式:PDF
  • 页数:14
  • 大小:454.55KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010532664.4

    申请日:

    2010.11.01

    公开号:

    CN102468198A

    公开日:

    2012.05.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):H01L 21/66变更事项:专利权人变更前:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司变更后:北京北方华创微电子装备有限公司变更事项:地址变更前:100015 北京市朝阳区酒仙桥东路一号M5座2楼变更后:100176 北京市北京经济技术开发区文昌大道8号|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 21/66申请日:20101101|||公开

    IPC分类号:

    H01L21/66; H01L21/00

    主分类号:

    H01L21/66

    申请人:

    北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司

    发明人:

    谢凯

    地址:

    100015 北京市朝阳区酒仙桥东路一号M5座2楼

    优先权:

    专利代理机构:

    北京润泽恒知识产权代理有限公司 11319

    代理人:

    苏培华

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    内容摘要

    本发明提供了一种刻蚀残留的检测方法和系统、谱线模型的建立方法和系统,其中的刻蚀残留的检测方法包括:获取待检测硅片的谱线;根据与所述待检测硅片相同刻蚀工艺的谱线模型,检测所述待检测硅片的刻蚀残留;所述谱线模型为依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线建模得到,其中,所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片。本发明能够满足大批量生产的情况,可在刻蚀工艺结束后自动快速检测到出现刻蚀残留问题的wafer,从而能够避免出现刻蚀残留问题的wafer流入后道工序,不但节省了生产成本,而且提高了半导体器件的良率。

    权利要求书

    1: 一种刻蚀残留的检测方法, 其特征在于, 包括 : 获取待检测硅片的谱线 ; 根据与所述待检测硅片相同刻蚀工艺的谱线模型, 检测所述待检测硅片的刻蚀残留 ; 所述谱线模型为依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线建模得到, 其 中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片。2: 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 若所述待检测硅片的谱线对应于完整刻蚀 工艺, 则采用对应于完整刻蚀工艺的谱线模型 ; 否则, 若所述待检测硅片的谱线对应于刻蚀 工艺步骤, 则采用对应于刻蚀工艺步骤的谱线模型。3: 如权利要求 1 或 2 所述的方法, 其特征在于, 所述检测所述待检测硅片的刻蚀残留的 步骤, 包括 : 根据所述谱线模型所包括的多个时间刻度, 对应划分所述待检测硅片的谱线的时间轴 上的时间刻度, 并获取对应每个时间刻度的待检测点 ; 且所述谱线模型的每个时间刻度对 应一中心点 ; 在对应时间刻度下, 逐一获取待检测点与中心点之间的距离 ; 判断是否有预置数目的连续多个所述距离均大于差异度距离, 若是, 则判定所述待检 测硅片出现刻蚀残留。4: 如权利要求 3 所述的方法, 其特征在于, 依据如下步骤获取差异度距离 : 针对多个所述样本谱线, 分别计算每个时间刻度的 Y 坐标容差, 并以所有时间刻度 Y 坐 标容差的均值作为所述差异度距离, 其中, 所述 Y 坐标容差为 Y 坐标最大值与 Y 坐标最小值 之差。5: 一种谱线模型的建立方法, 其特征在于, 包括 : 获取与待建模刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线, 其中, 所述完整刻蚀硅 片为不带有刻蚀残留的硅片 ; 依据多个所述样本谱线构造谱线模型。6: 如权利要求 5 所述的方法, 其特征在于, 所述依据多个所述样本谱线构造谱线模型 的步骤, 包括 : 将多个所述样本谱线的时间轴分别划分为多个时间刻度 ; 分别获取对应每个时间刻度的中心点 ; 组合所有时间刻度的中心点形成谱线模型。7: 如权利要求 6 所述的方法, 其特征在于, 所述分别获取对应每个时间刻度的中心点 的步骤, 包括 : 获取对应同一时间刻度的每个样本谱线的样本点 ; 选取多个样本点中, 其一样本点分别到其他样本点的距离总和最小的样本点。8: 如权利要求 5 至 7 中任一项所述的方法, 其特征在于, 所述谱线模型包括对应于完整 刻蚀工艺的谱线模型和对应于刻蚀工艺步骤的谱线模型。9: 如权利要求 5 至 7 中任一项所述的方法, 其特征在于, 还包括 : 从多个所述样本谱线中, 获取工艺开始时间最早的第一样本谱线及其相应的最早工艺 开始时间 ; 以所述最早工艺开始时间为基准点, 对除所述第一样本谱线之外的其他样本谱线进行 2 时间平移。10: 一种刻蚀残留的检测系统, 其特征在于, 包括 : 获取模块, 用于获取待检测硅片的谱线 ; 检测模块, 用于根据与所述待检测硅片相同刻蚀工艺的谱线模型, 检测所述待检测硅 片的刻蚀残留 ; 所述谱线模型为依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线 建模得到, 其中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片。11: 如权利要求 10 所述的系统, 其特征在于, 所述检测模块, 具体用于在所述待检测硅 片的谱线对应于完整刻蚀工艺时, 采用对应于完整刻蚀工艺的谱线模型 ; 否则, 在所述待检 测硅片的谱线对应于刻蚀工艺步骤时, 采用对应于刻蚀工艺步骤的谱线模型。12: 如权利要求 10 或 11 所述的系统, 其特征在于, 所述检测模块包括 : 待检测点获取子模块, 用于根据所述谱线模型所包括的多个时间刻度, 对应划分所述 待检测硅片的谱线的时间轴上的时间刻度, 并获取对应每个时间刻度的待检测点 ; 且所述 谱线模型的每个时间刻度对应一中心点 ; 距离获取子模块, 用于在对应时间刻度下, 逐一获取待检测点与中心点之间的距离 ; 及 判断子模块, 用于判断是否有预置数目的连续多个所述距离均大于差异度距离, 若是, 则判定所述待检测硅片出现刻蚀残留。13: 如权利要求 12 所述的系统, 其特征在于, 还包括 : 差异度距离计算模块, 用于针对多个所述样本谱线, 分别计算每个时间刻度的 Y 坐标 容差, 并以所有时间刻度 Y 坐标容差的均值作为所述差异度距离, 其中, 所述 Y 坐标容差为 Y 坐标最大值与 Y 坐标最小值之差。14: 一种谱线模型的建立系统, 其特征在于, 包括 : 样本获取模块, 用于获取与待建模刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线, 其 中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片 ; 模型构造模块, 用于依据多个所述样本谱线构造谱线模型。15: 如权利要求 14 所述的系统, 其特征在于, 所述模型构造模块包括 : 划分子模块, 用于将多个所述样本谱线的时间轴分别划分为多个时间刻度 ; 中心点获取子模块, 用于分别获取对应每个时间刻度的中心点 ; 组合子模块, 用于组合所有时间刻度的中心点形成谱线模型。16: 如权利要求 15 所述的系统, 其特征在于, 所述中心点获取子模块包括 : 样本点获取单元, 用于获取对应同一时间刻度的每个样本谱线的样本点 ; 选取单元, 用于选取多个样本点中, 其一样本点分别到其他样本点的距离总和最小的 样本点。17: 如权利要 14 至 16 中任一项所述的系统, 其特征在于, 所述谱线模型包括对应于完 整刻蚀工艺的谱线模型和对应于刻蚀工艺步骤的谱线模型。18: 如权利要求 14 至 16 中任一项所述的系统, 其特征在于, 还包括 : 预处理模块, 包括 : 基准获取子模块, 用于从多个所述样本谱线中, 获取工艺开始时间最早的第一样本谱 线及其相应的最早工艺开始时间 ; 时间平移子模块, 用于以所述最早工艺开始时间为基准点, 对除所述第一样本谱线之 3 外的其他样本谱线进行时间平移。

    说明书


    刻蚀残留的检测方法和系统、 谱线模型的建立方法和系统

        技术领域 本发明涉及半导体制造技术, 特别是涉及一种刻蚀残留的检测方法和系统、 谱线 模型的建立方法和系统。
         背景技术 在半导体刻蚀工艺过程中, 刻蚀均匀性不好常会导致出现刻蚀残留问题, 其中, 所 述刻蚀残留是指在工艺结束后, 需要全部去除的膜层在 wafer( 硅片 ) 表面仍有部分残留。
         通常加工半导体器件的工序可以包括 : 前道工序、 刻蚀工艺和后道工序。 在刻蚀工 艺完成后, 如果带有残留膜层的 wafer 流入后道工序, 将会改变半导体器件原有的设计结 构, 最终导致出现低良率的半导体器件产品。
         针对上述低良率的情形, 一种现有技术会在刻蚀工艺结束后, 使用显微镜对 wafer 进行检测。该检测具有如下缺陷 :
         一、 由于所述检测为手动工作模式, 即首先由人工逐片传入, 然后用肉眼进行检 查; 故检测效率无法满足大批量生产的情况, 在正常生产过程中无法采用该方法逐片检测 wafer ; 因此, 目前在生产线上主要采用抽检的方式, 而抽检导致出现较大的漏检和错检等 问题。
         二、 上述肉眼检查属于粗略主观检测, 存在较大的误检问题。
         总之, 上述漏检和错检不可避免地使得带有残留膜层的 wafer 流入后道工序, 最 终导致出现低良率的产品, 而这种检查出的不良产品已无法通过补刻蚀等工艺方法进行补 救, 甚至将某些良率很低的 wafer 作为废品处理。
         总之, 需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是 : 如何能够提高半导体 器件产品的良率。
         发明内容 本发明提供一种刻蚀残留的检测方法和系统、 谱线模型的建立方法和系统, 能够 满足大批量生产的情况, 可在刻蚀工艺结束后自动快速检测到出现刻蚀残留问题的 wafer, 从而能够避免出现刻蚀残留问题的 wafer 流入后道工序, 不但节省了生产成本, 而且提高 了半导体器件的良率。
         为了解决上述问题, 本发明公开了一种刻蚀残留的检测方法, 包括 :
         获取待检测硅片的谱线 ;
         根据与所述待检测硅片相同刻蚀工艺的谱线模型, 检测所述待检测硅片的刻蚀残 留; 所述谱线模型为依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线建模得到, 其中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片。
         优选的, 若所述待检测硅片的谱线对应于完整刻蚀工艺, 则采用完整刻蚀工艺的 谱线模型 ; 否则, 若所述待检测硅片的谱线对应于刻蚀工艺步骤, 则采用刻蚀工艺步骤的谱 线模型。
         优选的, 所述检测所述待检测硅片的刻蚀残留的步骤, 包括 :
         根据所述谱线模型所包括的多个时间刻度, 对应划分所述待检测硅片的谱线的时 间轴上的时间刻度, 并获取对应每个时间刻度的待检测点 ; 且所述谱线模型的每个时间刻 度对应一中心点 ;
         在对应时间刻度下, 逐一获取待检测点与中心点之间的距离 ;
         判断是否有预置数目的连续多个所述距离均大于差异度距离, 若是, 则判定所述 待检测硅片出现刻蚀残留。
         优选的, 依据如下步骤获取差异度距离 :
         针对多个所述样本谱线, 分别计算每个时间刻度的 Y 坐标容差, 并以所有时间刻 度 Y 坐标容差的均值作为所述差异度距离, 其中, 所述 Y 坐标容差为 Y 坐标最大值与 Y 坐标 最小值之差。
         本发明还公开了一种谱线模型的建立方法, 包括 :
         获取与待建模刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线, 其中, 所述完整刻 蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片 ;
         依据多个所述样本谱线构造谱线模型。
         优选的, 所述依据多个所述样本谱线构造谱线模型的步骤, 包括 :
         将多个所述样本谱线的时间轴分别划分为多个时间刻度 ;
         分别获取对应每个时间刻度的中心点 ;
         组合所有时间刻度的中心点形成谱线模型。
         优选的, 所述分别获取对应每个时间刻度的中心点的步骤, 包括 :
         获取对应同一时间刻度的每个样本谱线的样本点 ;
         选取多个样本点中, 其一样本点分别到其他样本点的距离总和最小的样本点。
         优选的, 所述谱线模型包括完整刻蚀工艺的谱线模型和刻蚀工艺步骤的谱线模 型。
         优选的, 所述方法还包括 :
         从多个所述样本谱线中, 获取工艺开始时间最早的第一样本谱线及其相应的最早 工艺开始时间 ;
         以所述最早工艺开始时间为基准点, 对除所述第一样本谱线之外的其他样本谱线 进行时间平移。
         本发明还公开了一种刻蚀残留的检测系统, 包括 :
         获取模块, 用于获取待检测硅片的谱线 ;
         检测模块, 用于根据与所述待检测硅片相同刻蚀工艺的谱线模型, 检测所述待检 测硅片的刻蚀残留 ; 所述谱线模型为依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本 谱线建模得到, 其中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片。
         优选的, 所述检测模块, 具体用于在所述待检测硅片的谱线对应于完整刻蚀工艺 时, 采用完整刻蚀工艺的谱线模型, 否则, 在所述待检测硅片的谱线对应于刻蚀工艺步骤 时, 采用刻蚀工艺步骤的谱线模型。
         优选的, 所述检测模块包括 :
         待检测点获取子模块, 用于根据所述谱线模型所包括的多个时间刻度, 对应划分所述待检测硅片的谱线的时间轴上的时间刻度, 并获取对应每个时间刻度的待检测点 ; 且 所述谱线模型的每个时间刻度对应一中心点 ;
         距离获取子模块, 用于在对应时间刻度下, 逐一获取待检测点与中心点之间的距 离; 及
         判断子模块, 用于判断是否有预置数目的连续多个所述距离均大于差异度距离, 若是, 则判定所述待检测硅片出现刻蚀残留。
         优选的, 所述系统还包括 :
         差异度距离计算模块, 用于针对多个所述样本谱线, 分别计算每个时间刻度的 Y 坐标容差, 并以所有时间刻度 Y 坐标容差的均值作为所述差异度距离, 其中, 所述 Y 坐标容 差为 Y 坐标最大值与 Y 坐标最小值之差。
         本发明还公开了一种谱线模型的建立系统, 包括 :
         样本获取模块, 用于获取与待建模刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱 线, 其中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片 ;
         模型构造模块, 用于依据多个所述样本谱线构造谱线模型。
         优选的, 所述模型构造模块包括 : 划分子模块, 用于将多个所述样本谱线的时间轴分别划分为多个时间刻度 ;
         中心点获取子模块, 用于分别获取对应每个时间刻度的中心点 ;
         组合子模块, 用于组合所有时间刻度的中心点形成谱线模型。
         优选的, 所述中心点获取子模块包括 :
         样本点获取单元, 用于获取对应同一时间刻度的每个样本谱线的样本点 ;
         选取单元, 用于选取多个样本点中, 其一样本点分别到其他样本点的距离总和最 小的样本点。
         优选的, 所述谱线模型包括完整刻蚀工艺的谱线模型和刻蚀工艺步骤的谱线模 型。
         优选的, 所述系统还包括 :
         预处理模块, 包括 :
         基准获取子模块, 用于从多个所述样本谱线中, 获取工艺开始时间最早的第一样 本谱线及其相应的最早工艺开始时间 ;
         时间平移子模块, 用于以所述最早工艺开始时间为基准点, 对除所述第一样本谱 线之外的其他样本谱线进行时间平移。
         与现有技术相比, 本发明具有以下优点 :
         本发明针对待检测硅片的谱线, 采用相同刻蚀工艺的谱线模型进行刻蚀残留检 测, 由于所述谱线模型依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀的多个样本谱线建模得到, 具 有完整刻蚀硅片的特征描述能力 ; 这样, 在待检测硅片的谱线与所述谱线模型出现差异时, 即可判定出现刻蚀残留 ;
         其次, 由于所述谱线模型无需多的数据存储量, 且所述判定涉及的运算少, 故本发 明具有运算量小、 运算速度快的优点, 因此, 在刻蚀工艺结束后自动检测 wafer 时, 本发明 的检测效率能够满足大批量生产的情况, 能够在正常生产过程中实现, 从而能够避免现有 技术的漏检问题 ;
         再者, 由于应用客观规则执行所述判定, 因而, 检测结果不会受主观影响, 从而能 够避免现有技术的误检问题 ;
         综上, 本发明能够在刻蚀工艺结束后自动、 快速地检测刻蚀残留问题, 及时通知工 程师进行可能的补救处理, 如补刻蚀等操作, 对于无法补救的 wafer 也能及时从生产环节 中去除, 避免问题 wafer 流入后道工序, 不但节省了生产成本, 而且提高了半导体器件的良 率。 附图说明
         图 1 是本发明一种谱线模型的建立方法实施例的流程图 ;
         图 2 是本发明一种刻蚀残留的检测方法实施例的流程图 ;
         图 3 是本发明一种谱线模型的建立系统实施例的结构图 ;
         图 4 是本发明一种刻蚀残留的检测系统实施例的结构图。 具体实施方式
         为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂, 下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 光谱测量可用于检测等离子体中的物质含量, 当某一物质含量由多到少变化时, 谱线的强度也随之由强变弱。
         这样, 在使用谱线对工艺过程进行终点控制的刻蚀系统中, 谱线强度与刻蚀膜层 的成分存在对应关系 ; 也即, 对于一个刻蚀均匀性稳定的系统, 谱线的强度变化稳定, 如果 刻蚀均匀性变差, 谱线的强度变化将与正常状态下的情况存在较大的差异。
         因此, 本发明实施例的核心构思之一在于, 以完整刻蚀的谱线作为标准谱线, 当实 际谱线与标准谱线出现差异时, 则说明出现了刻蚀残留问题, 这样, 能够在刻蚀工艺结束后 自动检测刻蚀残留, 避免出现刻蚀残留问题的 wafer 流入后道工序, 从而能够节省生产成 本, 提高半导体器件产品的良率。
         参照图 1, 示出了本发明一种谱线模型的建立方法实施例的流程图, 具体可以包 括:
         步骤 101、 获取与待建模刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线, 其中, 所 述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片 ;
         本发明实施例通过建模得到作为标准谱线的谱线模型, 其中, 所述建模的第一步 是获取建模数据。
         在实际中, 可首先确定待建模刻蚀工艺 (Recipe), 然后选择光谱强度对完整刻蚀 硅片的刻蚀膜层中所含物质敏感的谱线作为建模数据 ; 这里, 所述完整刻蚀硅片是指半导 体器件产品已通过良率检测的 wafer, 也即不带有刻蚀残留的硅片 ; 因此, 依据完整刻蚀硅 片的样本谱线构造的谱线模型能够具有完整刻蚀硅片的特征描述能力。
         在刻蚀工艺中, 进出腔室的时间不同等各种工艺因素, 导致与待建模刻蚀工艺相 应的完整刻蚀硅片的谱线的不同, 故本发明实施例选取多个完整刻蚀硅片的谱线作为建模 数据。为方便起见, 下面以 m 个完整刻蚀硅片的谱线作为样本谱线, 可以理解, 本领域技术 人员可以根据实际需要来设置所述 m 值, 本发明对此不加以限制。
         在半导体刻蚀工艺过程中, 确定 Recipe 也即确定一组工艺控制变量 ( 如时间、 温 度、 压力、 流量、 电压和电流等 ) 的设定值。通常, 一个 Recipe 包含若干步骤, 其中, 每个步 骤对应一组工艺控制变量, 相同变量在每个步骤中的设定值不一定相同, 各步骤是按顺序 执行的。
         对于各步骤时间确定的 Recipe, 本发明可以选择完整 Recipe 的谱线作为建模样 本数据, 此时, 建立的谱线模型也对应于完整 Recipe ;
         而在有些情况下, Recipe 中的各步骤时间可能是不确定的, 例如, 刻蚀设备检修就 有可能导致出现不确定的各步骤时间 ; 针对上述情形, 在本发明的一种优选实施例中, 可以 选择 Recipe 中步骤的谱线作为建模样本数据, 此时, 建立的谱线模型也对应于 Recipe 的步 骤。
         需要说明的是, 这里的步骤可以是一个步骤, 也可以是多个连续的步骤。假设 Recipe 包括 10 个步骤 : 步骤 1、 步骤 2、 ... 步骤 10, 如果每步骤结束后都可能有停顿, 则可 以针对每个步骤建立谱线模型 ; 或者, 如果只有在步骤 5 和步骤 6 之间发生停顿, 则可以分 别针对步骤 1- 步骤 5、 步骤 6- 步骤 10 建立谱线模型。本领域技术人员可以根据实际情况 选择各步骤的谱线建立相应的谱线模型, 本发明对此不加以限制。 另外, 可以根据刻蚀工艺中所要监控的物质, 来确定所述建模数据涉及的谱线, 这 里, 所要监控的物质可以是反应物, 如 Si( 波长 288.2nm)、 N( 波长 674.0nm) 等, 也可以是生 成物, 如 SiCi( 波长 287.1nm)、 SiF( 波长 440.1nm、 777.0nm) 等, 本发明对具体的监控物质 不加以限制。
         步骤 102、 依据多个所述样本谱线构造谱线模型。
         通常情况下, 可以直接依据所述 m 个谱线样本的数据进行谱线模型的构造 ; 但是, 在某些特殊情况下, 由于工艺控制变量受实际工艺状态影响, 工艺的开始时间会有所不同, 此时, 需要对所述样本谱线进行预处理, 所述预处理步骤具体可以包括 :
         子步骤 A1、 从多个所述样本谱线中, 获取工艺开始时间最早的第一样本谱线及其 相应的最早工艺开始时间 ;
         子步骤 A2、 以所述最早工艺开始时间为基准点, 对除所述第一样本谱线之外的其 他样本谱线进行时间平移。
         假设子步骤 A1 获取的第一样本谱线的最早工艺开始时间样本谱线 0, 其工艺开始 时间最小值为 t0, 那么子步骤 A2 则针对除所述第一样本谱线之外的样本谱线 p 的时间刻度 tp 做相应的平移, 时间平移量 ap 计算如下 :
         ap = tp-t0, p = 1, ..., m-1 (1)
         在实际中, 可以采用很多构造方法为 m 条样本谱线的曲线构造所述谱线模型, 例 如, 所述构造方法可以包括曲线插值、 曲线拟合方法等, 或者, 可以包括二维、 三维空间构造 方法等。
         在本发明的一种优选实施例中, 通过在二维空间搜索中心点来构造所述谱线模 型, 其具有算法简单、 运算速度快等优点 ; 相应地, 所述步骤 102 具体可以包括 :
         子步骤 B1、 将多个所述样本谱线的时间轴分别划分为多个时间刻度 ;
         子步骤 B2、 分别获取对应每个时间刻度的中心点 ;
         所述分别获取对应每个时间刻度的中心点的步骤具体可以包括 :
         首先, 获取对应同一时间刻度的每个样本谱线的样本点 ; 然后, 选取多个样本点中, 其一样本点分别到其他样本点的距离总和最小的样本 假设子步骤 B1’ 将时间轴划分为 n 个时间刻度, 是第 i 个时间刻度对应的点。
         样本数据的中心点坐标,是第 i 个时间刻度对应的第 j 个样本数据的样本点坐标 ; 则所述样本谱线到第 i 个时间刻度的中心点的距离总和最小可计算如下 :
         在第 i 个时间刻度范围内, 假设第 i 个时间刻度的起点和终点分别为 a 和 b, 则所 述第 i 个时间刻度是指直线 X = a、 X = b 和 X 轴共同构成的二维空间 ; 在所述二维空间内 有多少条样本曲线经过, 就有多少个样本点, 当这些样本点到某一点的距离总和 Ri 最小时, 该点就是这些样本点的中心点。这样, 上述得到的 n 个中心点即构成谱线模型。
         子步骤 B3、 组合所有时间刻度的中心点形成谱线模型。
         参照图 2, 示出了本发明一种刻蚀残留的检测方法实施例的流程图, 具体可以包 括:
         步骤 201、 获取待检测硅片的谱线 ;
         步骤 202、 根据与所述待检测硅片相同刻蚀工艺的谱线模型, 检测所述待检测硅片 的刻蚀残留 ; 所述谱线模型为依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本谱线建 模得到, 其中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片。
         在实际中, 所述待检测硅片的谱线应与所述谱线模型具有相同的刻蚀工艺, 所述 相同可以包括两层含义 :
         首先, 二者的 Recipe 应该完全相同, 也即, Recipe 包含的步骤, 以及, 各步骤的工 艺控制变量完全相同 ;
         其次, 若所述待检测硅片的谱线对应于完整 Recipe, 则应采用完整 Recipe 的谱线 模型, 否则, 所述待检测硅片的谱线对应于 Recipe 步骤, 则应采用 Recipe 步骤的谱线模型。
         依据前述谱线模型的建立方法实施例, 在所述谱线模型包括多个对应时间刻度的 中心点时, 所述采用相同刻蚀工艺的谱线模型进行刻蚀残留检测的步骤, 具体可以包括 :
         子步骤 C1、 根据所述谱线模型所包括的多个时间刻度, 对应划分所述待检测硅片 的谱线的时间轴上的时间刻度, 并获取对应每个时间刻度的待检测点 ; 且所述谱线模型的 每个时间刻度对应一中心点 ;
         子步骤 C2、 在对应时间刻度下, 逐一获取待检测点与中心点之间的距离 ;
         子步骤 C3、 判断是否有预置数目的连续多个所述距离均大于差异度距离, 若是, 则 判定所述待检测硅片出现刻蚀残留。
         假设所述预置数目为 z, 则所述判断规则可以为, 如果连续 z 个待检测点到相应时 间刻度的中心点的距离大于差异度距离 r, 则判定待检测硅片出现刻蚀残留。其中, 所述待 检测点与中心点之间的距离可通过如下公式计算 :
         其中, 第 i 个时间刻度对应的样本数据的中心点坐标 ; (xi, yi) 是所述待检测硅片的谱线第 i 个时间刻度对应的待测点坐标 ;当 有 连 续 z 个 样 本 点 到 相 应 时 间 刻 度 的 中 心 点 的 距 离 大 于 r, 即: 时, 则判定被测曲线与模型曲线存在差异, 即工艺过程出现了刻蚀残留问题。
         在实际中, 可依据如下步骤计算差异度距离 r :
         针对多个所述样本谱线, 分别计算每个时间刻度的 Y 坐标容差, 并以所有时间刻 度 Y 坐标容差的均值作为所述差异度距离 r, 其中, 所述 Y 坐标容差为 Y 坐标最大值与 Y 坐 标最小值之差。
         另外, z 值可由本领域技术人员根据实际情况设定, 通常其可以为数据采集频率的 5 倍, 例如当数据采集频率为 5Hz 时, z 值则为 25。
         上述基于距离的相似性度量理论的判定规则, 采用 r 和 z 参量共同构成模式类的 紧致性条件, 满足紧致集的性质, 因此, 可以作为准确的特征在某个空间中进行分类或相似 性度量, 从而保证本发明得到较为准确的检测结果。
         由于所述谱线模型仅需存储 n 个中心点, 故本发明无需较多的数据存储量 ; 又所 述判定仅需计算 n 个样本点到相应时间刻度的中心点的距离, 故本发明具有运算量小、 运 算速度快的优点。因此, 在刻蚀工艺结束后自动检测 wafer 时, 本发明的检测效率能够满足 大批量生产的情况, 能够在正常生产过程中避免现有技术的漏检问题。
         再者, 由于所述判定规则为模式识别中常用的客观规则, 因而, 检测结果不会受主 观影响, 从而能够避免现有技术的误检问题。
         在刻蚀工艺结束后, 即可应用本实施例针对 wafer 进行刻蚀残留的检测, 如果 检测结果为判定 wafer 出现刻蚀残留, 本领域技术人员还可以及时针对出现刻蚀残留的 wafer 进行后续处理。所述后续处理具体可以包括 :
         首先, 反应室不再进行出现刻蚀残留的 wafer 的后续生产, 而是将这些 wafer 停留 在反应室内, 由工程师确定是否进行补刻蚀, 以及设计补刻蚀的 recipe ;
         其次, 补刻蚀成功的 wafer 被放入之前所做的 lot 中, 流入后道工序这里, lot 是 指在半导体器件产品生产过程中运输、 存放 wafer 的载体, 它为密封型的带槽塑料盒, 其 中, 每个 lot 含 25 个插槽 (slot), 可存放 25 片 wafer, 且塑料盒外侧可加装电子 ID 识别器 (Smart Tag), 该识别器能够唯一标识每个 lot 的 ID ;
         最后, 将无法进行补刻蚀或者补刻蚀失败的 wafer 从生产环节中去除。
         综上, 本发明能够避免出现刻蚀残留的 wafer 流入后道工序, 既能够提高半导体 器件产品的良率, 又能够节省生产成本。 对于检测方法实施例而言, 由于其与图 1 所示的建立方法实施例基本相似, 所以 描述的比较简单, 相关之处参见建立方法实施例的部分说明即可。
         需要说明的是, 对于方法实施例, 为了简单描述, 故将其都表述为一系列的动作组 合, 但是本领域技术人员应该知悉, 本发明并不受所描述的动作顺序的限制, 因为依据本发 明, 某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次, 本领域技术人员也应该知悉, 说明书 中所描述的实施例均属于优选实施例, 所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
         与前述建立方法实施例相应, 本发明还公开了一种谱线模型的建立系统, 参照图 3, 具体可以包括 :
         样本获取模块 301, 用于获取与待建模刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样本
         谱线, 其中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片 ;
         模型构造模块 302, 用于依据多个所述样本谱线构造谱线模型。
         优选的, 所述谱线模型可以包括完整刻蚀工艺的谱线模型和刻蚀工艺步骤的谱线 模型。
         在本发明的一种优选实施例中, 所述模型构造模块 302 具体可以包括 :
         划分子模块 D1, 用于将多个所述样本谱线的时间轴分别划分为多个时间刻度 ;
         中心点获取子模块 D2, 用于分别获取对应每个时间刻度的中心点 ;
         组合子模块 D3, 用于组合所有时间刻度的中心点形成谱线模型。
         优选的, 所述中心点获取子模块 D2 可以进一步包括 :
         样本点获取单元 D21, 用于获取对应同一时间刻度的每个样本谱线的样本点 ;
         选取单元 D22, 用于选取多个样本点中, 其一样本点分别到其他样本点的距离总和 最小的样本点。
         在本发明的一种优选实施例中, 所述系统还可以包括 : 预处理模块, 可以包括 :
         基准获取子模块 E1, 用于从多个所述样本谱线中, 获取工艺开始时间最早的第一 样本谱线及其相应的最早工艺开始时间 ; 时间平移子模块 E2, 用于以所述最早工艺开始时间为基准点, 对除所述第一样本 谱线之外的其他样本谱线进行时间平移。
         与前述检测方法实施例相应, 本发明还公开了一种刻蚀残留的检测系统, 参照图 4, 具体可以包括 :
         获取模块 401, 用于获取待检测硅片的谱线 ;
         检测模块 402, 用于根据与所述待检测硅片相同刻蚀工艺的谱线模型, 检测所述待 检测硅片的刻蚀残留 ; 所述谱线模型为依据与所述刻蚀工艺相应的完整刻蚀硅片的多个样 本谱线建模得到, 其中, 所述完整刻蚀硅片为不带有刻蚀残留的硅片。
         在本发明实施例中, 优选的, 所述检测模块 402, 可具体用于在所述待检测硅片的 谱线对应于完整刻蚀工艺时, 采用完整刻蚀工艺的谱线模型, 否则, 在所述待检测硅片的谱 线对应于刻蚀工艺步骤时, 采用刻蚀工艺步骤的谱线模型。
         在本发明的一种优选实施例中, 所述检测模块 402 具体可以包括 :
         待检测点获取子模块 F1, 用于根据所述谱线模型所包括的多个时间刻度, 对应划 分所述待检测硅片的谱线的时间轴上的时间刻度, 并获取对应每个时间刻度的待检测点 ; 且所述谱线模型的每个时间刻度对应一中心点 ;
         距离获取子模块 F2, 用于在对应时间刻度下, 逐一获取待检测点与中心点之间的 距离 ; 及
         判断子模块 F3, 用于判断是否有预置数目的连续多个所述距离均大于差异度距 离, 若是, 则判定所述待检测硅片出现刻蚀残留。
         其中, 可以在所述系统中设计如下计算差异度距离 r 的模块 :
         差异度距离计算模块 G, 可用于针对多个所述样本谱线, 分别计算每个时间刻度的 Y 坐标容差, 并以所有时间刻度 Y 坐标容差的均值作为所述差异度距离 r, 其中, 所述 Y 坐标 容差为 Y 坐标最大值与 Y 坐标最小值之差。
         本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述, 每个实施例重点说明的都是与
         其他实施例的不同之处, 各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例 而言, 由于其与方法实施例基本相似, 所以描述的比较简单, 相关之处参见方法实施例的部 分说明即可。
         以上对本发明所提供的一种刻蚀残留的检测方法和系统、 一种谱线模型的建立方 法和系统, 进行了详细介绍, 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐 述, 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想 ; 同时, 对于本领域的 一般技术人员, 依据本发明的思想, 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处, 综上所 述, 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

    关 键  词:
    刻蚀 残留 检测 方法 系统 模型 建立
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    本文标题:刻蚀残留的检测方法和系统、谱线模型的建立方法和系统.pdf
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