多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法技术

本发明专利技术提供了一种多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，用于在多晶硅栅极薄膜结构进行工艺时对半导体设备进行工艺控制，包括：提供测试半导体图形控片，所述测试半导体图形控片用于模拟测试半导体设备的工艺参数；在所述半导体设备中对所述测试半导体图形控片进行测试半导体工艺；基于所述测试半导体工艺获得所述半导体设备的当前工艺参数；将所述当前工艺参数更新至先进工艺过程控制系统；所述先进工艺过程控制系统基于所述当前工艺参数控制所述半导体设备对多晶硅栅极薄膜结构进行工艺。本发明专利技术能够在半导体设备的工艺参数发生漂移的情况下，控制半导体工艺的稳定性，解决了不同批次间以及设备腔体维护保养前后的半导体工艺的稳定性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法。
技术介绍
随着集成电路技术进入超大规模集成电路时代，集成电路的工艺尺寸向着65nm以及更小尺寸的结构发展，集成电路芯片功能和性能的不断增强以及半导体器件特征尺寸不断的缩小，使得集成电路生产线投资成本变得非常高昂，因而半导体工艺的精确控制就显得尤为重要，尤其是对不同批次间半导体器件的批次件(Run-to-Run，R2R)工艺稳定性。在半导体工艺进入65nm及更小尺寸后，半导体器件加工时的工艺窗口变得越来越小，对集成电路设备和检测设备提出了更严格的工艺控制要求。以往的统计过程控制(Statistical Process Control，简称SPC)和单独对某参数的控制方法已不能适应当前的工艺技术要求。为了提高设备生产效率，使工艺生产线具备可延伸性、灵活性，改善产品质量和连续性，先进过程控制(Advanced Process Control，简称APC)日益得到人们的关注和深入研究。先进过程控制系统结合了SPC与回馈控制，利用过去的过程资料数据，根据最后所需要达到的目标选择合适的模型及控制策略，进一步结合前一道工序中的半导体衬底参数预测出下一批次半导体工艺过程的设备参数或工艺参数设置，及时纠正误差，降低因机台老化、材料寿命或周围环境调节的改变造成的设备漂移。利用先进过程控制系统，有助于保证半导体设备与过程工艺及设备的良好稳定运行，缩小半导体器件产出的变异，提高半导体设备的设备利用效率及半导体器件的成品良率。以多晶硅栅极关键特征尺寸控制为为例，由于多晶硅栅极关键尺寸对器件的电学性能有着至关重要的影响，现有技术在半导体工艺进入到65nm以后，广泛地使用APC系统对多晶硅栅极关键尺寸进行控制，以获得高度稳定的多晶硅栅极关键尺寸线宽大小。目前广泛使用的APC系统对多晶硅栅极关键特征尺寸的控制参数主要是通过多晶硅栅极前值ADI(After Develop Inspection,ADI)的变化控制横向修饰时间已达到多晶硅栅极后值(After Etch Inspection,AEI)的稳定性。这些控制参数的设置基础是在设定固定的横向刻蚀速率的基础上定量的调控横向刻蚀时间。但是这种控制是在获得固定刻蚀速率下计算刻蚀时间的，对于刻蚀设备发生刻蚀速率漂移时，就难以控制多晶硅栅极关键尺寸的稳定性。因此，需要一种半导体工艺先进过程控制的控制方法，能够在半导体设备的工艺参数发生漂移的情况下，控制半导体工艺的稳定性，尤其是不同批次间特别是刻蚀腔体维护保养前后的半导体工艺的稳定性。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供了一种多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，能够在半导体设备的工艺参数发生漂移的情况下，控制半导体工艺的稳定性，解决了不同批次间以及设备腔体维护保养前后的半导体工艺的稳定性问题。为了解决上述问题，本专利技术提供一种多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，用于在多晶硅栅极薄膜结构进行工艺时对半导体设备进行工艺控制，包括：提供测试半导体图形控片，所述测试半导体图形控片用于模拟测试半导体设备的工艺参数；在所述半导体设备中对所述测试半导体图形控片进行测试半导体工艺；基于所述测试半导体工艺获得所述半导体设备的当前工艺参数；将所述当前工艺参数更新至先进工艺过程控制系统；所述先进工艺过程控制系统基于所述当前工艺参数控制所述半导体设备对多晶硅栅极薄膜结构进行工艺。可选地，所述半导体设备为刻蚀设备，多晶硅栅极薄膜结构为依次设置于半导体衬底上的氧化硅层、多晶硅栅极层、硬掩膜层、底部抗反射层、光刻胶层。可选地，所述当前工艺参数为刻蚀设备的刻蚀速率。可选地，所述测试半导体图形控片的数目为3-5个。可选地，所述测试半导体图形控片的数目为3个。可选地，所述测试半导体图形控片可循环利用。可选地，所述半导体图形控片的当前工艺参数为刻蚀速率，所述刻蚀速率通过测试底部抗反射层在刻蚀工艺前后的关键尺寸线宽变化、刻蚀工艺时间计算获得。可选地，所述关键尺寸线宽利用光学线宽测量仪或关键尺寸扫描电子显微镜测量获得。可选地，所述测试半导体图形控片上的结构与多晶硅栅极薄膜具有相同的底部抗反射层结构、图形以及密度。可选地，所述基于当前工艺参数为基于当前工艺参数并且结合半导体设备的工艺参数偏移量对多晶硅栅极薄膜结构中的多晶硅栅极层进行半导体工艺。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：本专利技术提供的多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，利用测试半导体图形控片用于模拟测试半导体设备的工艺参数，获得半导体设备的当前工艺参
数，基于当前工艺参数对所述待工艺半导体衬底进行半导体工艺，解决了半导体设备的工艺参数发生漂移的情况下，如何控制半导体工艺的稳定性问题，提高了不同批次间以及刻蚀腔体维护保养前后的半导体工艺的稳定性。附图说明图1是本专利技术的多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法的流程示意图。图2是本专利技术一个实施例的多晶硅栅极薄膜结构示意图。图3-图4是本专利技术利用测试半导体图形控片来模拟测试半导体设备的工艺参数的原理说明示意图。具体实施方式现有多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法通常是在半导体设备的工艺参数恒定的情况下预先设置控制参数的。但是在实际中，在半导体工艺过程中，大多数半导体生产设备过程从控制的角度上可以看成是非线性过程，半导体设备的工艺参数会随着时间以及工艺发生漂移，在基于恒定速率设置的先进工艺过程的控制参数的控制下进行半导体工艺，往往会导致不同批次之间产品的出现较大差异。为了保证最终形成的半导体器件的良率及控制成本，先进过程控制技术被越来越多地应用于消除设备特性漂移带来的影响。然而在半导体工艺过程中实施先进过程控制还存以下问题：(1)在半导体工艺过程中很多半导体设备的工艺参数都存在缓变漂移和突变漂移。以多晶硅栅极刻蚀工艺为例，刻蚀过程中刻蚀副产物会逐渐沉积在刻蚀腔体内壁表面上形成缓变漂移；而当腔体维护保养时更换新的或清洗后内壁部件后，刻蚀设备会形成阶跃扰动，从而导致突变漂移。上述还变漂移和突变漂移会造成工艺参数并不很恒定。(2)半导体器件的工艺生产制造过程是一系列的间歇过程，在每批次半导体工艺中设备控制器都需要设定相应的控制参数和其他工艺参数。同一半
导体设备可能用于不同的工序或者生产不同的产品，使得生产工艺参数必须频繁的改动。因此，半导体设备的工艺参数也不是恒定的。上述两种情况下，如何进行先进工艺过程控制的控制参数的设定，以解决半导体工艺过程中工艺参数漂移及参数设定改动对半导体工艺的影响，特别是对于65nm以及更小尺寸半导体工艺制造中，工艺参数漂移及参数设定改动对于半导体工艺影响更为明显的情况下，如何进行半导体工艺先进过程控制的控制方法。为了解决上述问题，本专利技术提供一种多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，请参考图1所示，图1为本专利技术的多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法的流程示意图，所述方法包括：步骤S1，提供测试半导体图形控片，所述测试半导体图形控片用于模拟测试半导体设备的工艺参数；步骤S2，在所述半导体设备中对所述测试半导体图形控片进行测试半导体工艺；步骤S3，基于所述测试半导体工艺获得所述半导体设备的当前工艺参数；步骤S4，将所述当前工艺参数更新至先进工艺过程控制系统；步骤S5，所述先进工艺过程控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，用于在多晶硅栅极薄膜结构进行工艺时对半导体设备进行工艺控制，其特征在于，包括：提供测试半导体图形控片，所述测试半导体图形控片用于模拟测试半导体设备的工艺参数；在所述半导体设备中对所述测试半导体图形控片进行测试半导体工艺；基于所述测试半导体工艺获得所述半导体设备的当前工艺参数；将所述当前工艺参数更新至先进工艺过程控制系统；所述先进工艺过程控制系统基于所述当前工艺参数控制所述半导体设备对多晶硅栅极薄膜结构进行工艺。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，用于在多晶硅栅极薄膜结构进行工艺时对半导体设备进行工艺控制，其特征在于，包括：提供测试半导体图形控片，所述测试半导体图形控片用于模拟测试半导体设备的工艺参数；在所述半导体设备中对所述测试半导体图形控片进行测试半导体工艺；基于所述测试半导体工艺获得所述半导体设备的当前工艺参数；将所述当前工艺参数更新至先进工艺过程控制系统；所述先进工艺过程控制系统基于所述当前工艺参数控制所述半导体设备对多晶硅栅极薄膜结构进行工艺。2.如权利要求1所述的多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，其特征在于，所述半导体设备为刻蚀设备，多晶硅栅极薄膜结构为依次设置于半导体衬底上的氧化硅层、多晶硅栅极层、硬掩膜层、底部抗反射层、光刻胶层。3.如权利要求2所述的多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，其特征在于，所述当前工艺参数为刻蚀设备的刻蚀速率。4.如权利要求1或2所述的多晶硅栅极关键尺寸的先进控制方法，其特征在于，所述测试半导体图形控片的数目为3-5个。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂钰节，唐在峰，吴智勇，任昱，吕煜坤，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31