一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法技术

本发明专利技术提供一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，该方法包括以下步骤：首先，设定刻蚀机上刻蚀气体的气体流量，利用所述刻蚀气体刻蚀一晶圆上的超低K介质材料层，然后测量所述晶圆的超低K介质材料层的刻蚀深度；接着，根据测量的所述刻蚀深度，由APC系统来判断所述刻蚀深度是否偏离目标深度；若所述刻蚀深度偏离所述刻蚀深度，则由所述APC系统输出调整的气体流量参数，刻蚀机根据所述参数来调整刻蚀气体流量，进而使下一片晶圆的刻蚀深度更加接近所述目标深度。本发明专利技术通过APC反馈来调整机台上刻蚀气体的流量，并通过晶圆和晶圆间刻蚀流量的不同来改变超低K介质材料的刻蚀深度，从而使刻蚀深度满足工艺要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法。
技术介绍
随着互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的节点缩减到28nm以及以下，目前在半导体制造的后段工艺中，为了连接各个部件构成集成电路，通常使用具有相对高导电率的金属材料例如铜进行布线，也就是金属布线。而用于金属布线之间连接的通常为导电插塞。用于将半导体器件的有源区与其它集成电路连接起来的结构一般为导电插塞。当特征尺寸达到深亚微米以下工艺的时候，在制作铜布线或导电插塞时，须使用超低介电常数(Ultralowk，ULK)的介电材料作为介质层(所述超低k为介电常数小于等于2.5)，其优点在于超低K介质材料的K值越低，在芯片上构建的互连结构的互连电容越小，因此，如果使用超低K介质材料作为不同电路层的隔绝介质，则RC延迟的影响便很小。在现有形成铜布线或导电插塞的过程中，通过刻蚀超低K介质材料来形成沟槽或通孔，然后于沟槽或通孔中填充导电物质。现有技术中一般通过刻蚀时间来控制刻蚀深度，当达到设定的时间，则自动停止刻蚀操作，此时超低K介质材料的刻蚀深度即为目标深度。但是，一般所采用的刻蚀气体为小分子单碳含氟气体(CF4)时，才会有刻蚀深度随刻蚀时间呈线性关系的情况，才能依靠刻蚀时间来控制所述刻蚀深度，如图1所示。影响刻蚀速率稳定性的因素有很多，比如，腔室环境、等等，当刻蚀过程中受各种因素的影响时，刻蚀深度则不在随时间呈线性变化。在超低K介质材料的刻蚀工艺中，当刻蚀深度并不随工艺时间呈线性变化时，则很难用工艺时间来控制刻蚀深度。目前，若超低K介质材料作为侧墙保护结构时，采用大分子刻蚀气体，如C4F8，来进行刻蚀，但是这种刻蚀气体的刻蚀深度并不随刻蚀时间呈线性变化，如图2所示。因此，对于C4F8此类的大分子刻蚀气体，则很难有刻蚀时间来控制刻蚀深度。因此，提供一种新的超低K介质材料刻蚀深度的控制方法是本领域技术人员需要解决的课题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，用于解决现有技术中刻蚀气体在刻蚀超低K介质材料过程中无法用时间来控制刻蚀深度的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，所述控制方法至少包括：设定刻蚀机上刻蚀气体的气体流量，利用所述刻蚀气体刻蚀一晶圆上的超低K介质材料层，然后测量所述晶圆的超低K介质材料层的刻蚀深度；根据测量的所述刻蚀深度，由APC系统来判断所述刻蚀深度是否偏离目标深度，若所述刻蚀深度等于所述目标深度，则下一片晶圆采用与上一片晶圆相同气体流量的刻蚀气体；若所述刻蚀深度偏离所述刻蚀深度，则由所述APC系统输出调整的气体流量参数，刻蚀机根据所述参数来调整刻蚀气体流量，进而使下一片晶圆的刻蚀深度更加接近所述目标深度。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，所述超低K介质材料层的刻蚀深度随刻蚀时间呈非线性变化。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，所述超低K介质材料层的刻蚀深度与气体流量呈反比的线性关系。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，若上一片晶圆的刻蚀深度大于目标深度，则由APC控制系统根据所述刻蚀深度与气体流量的线性关系，将下一片晶圆的刻蚀气体的流量调大；若上一片晶圆的刻蚀深度小于目标深度，则由APC控制系统根据所述刻蚀深度与气体流量的线性关系，将下一片晶圆的刻蚀气体的流量调小。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，采用OCD测量系统来测量所述晶圆的超低K介质材料层的刻蚀深度。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，所述超低K介质材料层的介电常数小于2.6。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，刻蚀一片晶圆的时间超过30s。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，所述刻蚀气体为含氟的多碳气体。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，所述刻蚀气体为C4F8、C4F6或C5F6中的一种或多种的组合。作为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度的控制方法的一种优化的方案，所述刻蚀气气体的流量范围为25～40sccm。如上所述，本专利技术的超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，该方法包括：首先，设定刻蚀机上刻蚀气体的气体流量，利用所述刻蚀气体刻蚀一晶圆上的超低K介质材料层，然后测量所述晶圆的超低K介质材料层的刻蚀深度；接着，根据测量的所述刻蚀深度，由APC系统来判断所述刻蚀深度是否偏离目标深度，若所述刻蚀深度等于所述目标深度，则下一片晶圆采用与上一片晶圆相同气体流量的刻蚀气体；若所述刻蚀深度偏离所述刻蚀深度，则由所述APC系统输出调整的气体流量参数，刻蚀机根据所述参数来调整刻蚀气体流量，进而使下一片晶圆的刻蚀深度更加接近所述目标深度。本专利技术通过APC反馈来调整机台上刻蚀气体的流量，并通过晶圆和晶圆间刻蚀流量的不同来改变超低K介质材料的刻蚀深度，从而使刻蚀深度满足工艺要求。附图说明图1为现有技术中CF4刻蚀气体的刻蚀深度随工艺时间的变化示意图。图2为现有技术中C4F8刻蚀气体的刻蚀深度随工艺时间的变化示意图。图3为本专利技术超低K介质材料刻蚀深度控制方法流程图。图4为本专利技术中不同流量C4F8刻蚀气体的刻蚀剩余深度随工艺时间的变化示意图。图5为本专利技术中C4F8刻蚀气体的刻蚀深度随气体流量的变化示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。在深亚微米以下的工艺，在后段工艺中制作金属布线或导电插塞时，采用超低K介电材料作为介质层过程中，专利技术人发现，如果采用含氟的多碳刻蚀气体(如C4F8)的刻蚀时间来控制介质材料的刻蚀深度(即时间到达设定时间则停止刻蚀)，则当到达刻蚀时间时，超低K介质材料的刻蚀深度并不是工艺所要求达到的刻蚀深度，要么比工艺要求的深度浅，要么比工艺所要求的深。鉴于此，本专利技术提供一种控制方法，该方法通过控制刻蚀流量来控制刻蚀的深度，可以有效降低超低K介质材料中通孔或沟槽刻蚀的偏移量。本专利技术提供一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，如图3所示，所述控制方法至少包括如下步骤：设定刻蚀机上刻蚀气体的气体流量，利用所述刻蚀气体刻蚀一晶圆上的超低K介质材料层，然后测量所述晶圆的超低K介质材料层的刻蚀深度；根据测量的所述刻蚀深度，由APC系统来判断所述刻蚀深度是否偏离目标深度，若所述刻蚀深度等于所述目标深度，则下一片晶圆采用与上一片晶圆相同气体流量的刻蚀气体；若所述刻蚀深度偏离所述刻蚀深度，则由所述APC系统输出调整的气体流量参数，刻蚀机根据所述参数来调整刻蚀气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括：设定刻蚀机上刻蚀气体的气体流量，利用所述刻蚀气体刻蚀一晶圆上的超低K介质材料层，然后测量所述晶圆的超低K介质材料层的刻蚀深度；根据测量的所述刻蚀深度，由APC系统来判断所述刻蚀深度是否偏离目标深度，若所述刻蚀深度等于所述目标深度，则下一片晶圆采用与上一片晶圆相同气体流量的刻蚀气体；若所述刻蚀深度偏离所述刻蚀深度，则由所述APC系统输出调整的气体流量参数，刻蚀机根据所述参数来调整刻蚀气体流量，进而使下一片晶圆的刻蚀深度更加接近所述目标深度。

【技术特征摘要】
1.一种超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括：设定刻蚀机上刻蚀气体的气体流量，利用所述刻蚀气体刻蚀一晶圆上的超低K介质材料层，然后测量所述晶圆的超低K介质材料层的刻蚀深度；根据测量的所述刻蚀深度，由APC系统来判断所述刻蚀深度是否偏离目标深度，若所述刻蚀深度等于所述目标深度，则下一片晶圆采用与上一片晶圆相同气体流量的刻蚀气体；若所述刻蚀深度偏离所述刻蚀深度，则由所述APC系统输出调整的气体流量参数，刻蚀机根据所述参数来调整刻蚀气体流量，进而使下一片晶圆的刻蚀深度更加接近所述目标深度。2.根据权利要求1所述的超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，其特征在于：所述超低K介质材料层的刻蚀深度随刻蚀时间呈非线性变化。3.根据权利要求1所述的超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，其特征在于：所述超低K介质材料层的刻蚀深度与气体流量呈反比的线性关系。4.根据权利要求3所述的超低K介质材料刻蚀深度的控制方法，其特征在于：若上一片晶圆的刻蚀深度大于目标深度，则由APC控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙武，杨乐，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31