蚀刻系统及其蚀刻方法技术方案

本发明专利技术提供一种蚀刻系统及其蚀刻方法。终点检测器检测对被处理材料进行蚀刻处理时产生的光在特定波长的光强度，而产生终点检测信号。被处理材料包括材料层以及形成于材料层上的至少一罩幕层。控制装置依据终点检测信号判断罩幕层的蚀刻完成时间，依据蚀刻完成时间计算罩幕层的厚度，并依据罩幕层的厚度调整材料层的蚀刻时间。层的蚀刻时间。层的蚀刻时间。

Etching system and its etching method

【技术实现步骤摘要】
蚀刻系统及其蚀刻方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体装置，尤其涉及一种蚀刻系统及其蚀刻方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着半导体工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，等离子体技术(Plasma Technology)在半导体制造领域中正起着举足轻重的作用。等离子体技术通过使工艺气体激发形成的等离子体被应用在许多半导体工艺中，如沉积工艺(如化学气相沉积)、蚀刻工艺(如
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干式蚀刻)等。随着半导体元件的尺寸缩小以及电路复杂度的增加，罩幕(mask film)的复杂度以及蚀刻出的特征结构的深宽比也对应地提高，对等离子体处理工艺的精确度要求也变得更加严格。
[0003]在现有技术中，常通过在蚀刻腔室中设置光源，以提供光线至被蚀刻基底上，通过分析自被蚀刻材料发出的反射光的光谱来得到蚀刻深度的信息，进而确定是否以达到目标蚀刻终点。然而，当被蚀刻基底上的特征结构的深宽比越高时，反射光越不易形成完整的干涉条纹，如此将容易使蚀刻终点的判断产生错误，进而影响半导体工艺的精确度。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种蚀刻系统及其蚀刻方法，可有效提高半导体工艺的精确度。
[0005]本专利技术的蚀刻系统包括蚀刻装置以及控制装置。其中蚀刻装置对被处理材料进行蚀刻处理，以形成特征结构。蚀刻装置包括终点检测器，其检测对被处理材料进行蚀刻处理时产生的光在特定波长的光强度而产生终点检测信号，被处理材料包括材料层以及形成于材料层上的至少一罩幕层。控制装置耦接蚀刻装置，依据终点检测信号判断罩幕层的蚀刻完成时间，依据蚀刻完成时间计算罩幕层的厚度，依据罩幕层的厚度调整材料层的蚀刻时间。
[0006]本专利技术还提供一种蚀刻系统的蚀刻方法，用以对被处理材料进行蚀刻处理，以形成特征结构。蚀刻系统的蚀刻方法包括下列步骤。检测对被处理材料进行蚀刻处理时产生的光在特定波长的光强度而产生终点检测信号，其中被处理材料包括材料层以及形成于材料层上的至少一罩幕层。依据终点检测信号判断罩幕层的蚀刻完成时间。依据蚀刻完成时间计算罩幕层的厚度。依据罩幕层的厚度调整材料层的蚀刻时间。
[0007]基于上述，本专利技术实施例依据终点检测信号判断罩幕层的蚀刻完成时间，依据蚀刻完成时间计算罩幕层的厚度，并依据罩幕层的厚度调整材料层的蚀刻时间，如此通过罩幕层的蚀刻完成时间来推算罩幕层的厚度，即可精确地得知罩幕层的厚度，进而精确掌握材料层蚀刻处理的进度，有效提高半导体工艺的精确度。
[0008]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0009]图1是依照本专利技术实施例的一种蚀刻系统的示意图；
[0010]图2是依照本专利技术实施例的一种被处理材料的示意图；
[0011]图3是依照本专利技术另一实施例的一种被处理材料的示意图；
[0012]图4A～图4C为罩幕层的蚀刻时间与对应的蚀刻厚度的关系曲线的示意图；
[0013]图5是依照本专利技术实施例的蚀刻材料层的补偿时间对厚度差异的关系曲线的示意图；
[0014]图6是依照本专利技术实施例的蚀刻系统的蚀刻方法的流程图。
具体实施方式
[0015]本说明书(包括权利要求)中所使用的术语“耦接”可指任何直接或间接连接方式。举例来说，“第一装置耦接到第二装置”可解释为“第一装置直接连接到第二装置”或“第一装置通过其它装置或连接方式间接连接到第二装置”。此外，在附图和实施例中任何适当的地方，具有相同参考标号的元件/装置/步骤表示相同或相似的部分。不同实施例中的具有相同参考标号或名称的元件/装置/步骤可交互参考。
[0016]下文提供多个实施例以详细描述本揭露，但本揭露不限于所提供的实施例，并且所提供的实施例可适当的结合。在以下的实施例中，相同或相似的元件符号代表相同或相似的构件或信号。
[0017]图1是依照本专利技术的实施例的一种蚀刻系统的示意图，请参照图1。蚀刻系统100包括蚀刻装置102以及控制装置104，蚀刻装置102耦接控制装置104。蚀刻装置102用以对被处理材料108进行蚀刻处理，以于被处理材料108上形成特征结构。如图2所示，被处理材料108可包括光致抗蚀剂层202、罩幕层204以及材料层206，其中罩幕层204形成于材料层206上，光致抗蚀剂层202形成于罩幕层204上。在部分实施例中，可例如通过微影工艺来图案化光致抗蚀剂层202，以使光致抗蚀剂层202具有特征图案，并将具有特征图案的光致抗蚀剂层202作为罩幕使用，来对罩幕层204以及材料层206进行蚀刻，而形成特征结构。在一些实施例中，材料层206可为元素半导体基底(例如硅基底或锗基)或化合物半导体基底(例如碳化硅基底或砷化镓基底)。在一些实施例中，罩幕层204可以是由介电材料形成，介电材料有氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)。
[0018]在本实施例中，蚀刻装置102可例如为等离子体蚀刻装置，然不以此为限。进一步来说，蚀刻装置102可包括蚀刻腔室R1、蚀刻气体产生器N1以及终点检测器106。蚀刻腔室R1可容纳被处理材料108，如图1所示，被处理材料108可置放于蚀刻腔室R1内的基座B1上。蚀刻气体产生器N1可产生蚀刻气体至蚀刻腔室R1，以产生等离子体对被处理材料108进行该蚀刻处理。终点检测器106可检测对被处理材料108进行蚀刻处理时产生的光在特定波长的光强度而产生的终点检测信号。例如在本实施例中，终点检测器106可在等离子体蚀刻过程中对等离子体发射出的光谱进行检测，由于蚀刻到不同物质层时光谱会出现明显的变化，终点检测器106所产生的终点检测信号也会对应地出现信号强度的变化，而可指示是否到达蚀刻终点。
[0019]控制装置104可例如为计算机或其他具有运算能力的电子装置，然不以此为限，控制装置104可依据终点检测信号判断罩幕层204的蚀刻完成时间，亦即如图2的右侧所示，罩
幕层204被蚀刻至到达终点(材料层206)所需的时间。控制装置104可依据罩幕层204的蚀刻完成时间计算罩幕层204的厚度，例如可将罩幕层204的蚀刻完成时间乘以罩幕层204的蚀刻速度，以推算罩幕层204的厚度，其中罩幕层204的蚀刻速度可例如通过常规实验收集数据而获得。由于罩幕层204的厚度变化将连带改变被处理材料108上所形成的特征结构的深宽比，而不同的深宽比在材料层206中蚀刻相同的深度所需的蚀刻时间不同，因此罩幕层204的厚度变化可对应至不同的材料层206的蚀刻时间。在获得罩幕层204的厚度后，控制装置104可依据罩幕层204的厚度调整材料层206的蚀刻时间，以避免罩幕层204因工艺或其它因素产生的厚度变化，进而导致材料层206出现蚀刻深度不足或蚀刻过度的情形。此外，由于本实施例的蚀刻系统可不需如现有技术般，另外于蚀刻腔室中加装光源，以通过分析反射光来得到蚀刻深度的信息，而可直接依据等离子体蚀刻过程中等离子体发射出的光进行检测，并依据蚀刻时间计算罩幕层204的厚度，因此可不需增加测量成本，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蚀刻系统，其特征在于，包括：蚀刻装置，对被处理材料进行蚀刻处理，以形成特征结构，所述蚀刻装置包括：终点检测器，检测对所述被处理材料进行所述蚀刻处理时产生的光在特定波长的光强度而产生终点检测信号，所述被处理材料包括材料层以及形成于所述材料层上的至少一罩幕层；以及控制装置，耦接所述蚀刻装置，依据所述终点检测信号判断所述罩幕层的蚀刻完成时间，依据所述蚀刻完成时间计算所述罩幕层的厚度，依据所述罩幕层的厚度调整所述材料层的蚀刻时间。2.根据权利要求1所述的蚀刻系统，其特征在于，所述控制装置依据所述罩幕层的厚度计算厚度差值，并依据所述厚度差值调整所述材料层的蚀刻时间，其中所述厚度差值等于所述罩幕层的厚度减去预设厚度。3.根据权利要求1所述的蚀刻系统，其特征在于，所述被处理材料包括多个罩幕层，所述控制装置依据所述终点检测信号判断各罩幕层的蚀刻完成时间，依据各罩幕层的蚀刻完成时间计算各罩幕层的厚度，并依据所述多个罩幕层的厚度总和调整所述材料层的蚀刻时间。4.根据权利要求1所述的蚀刻系统，其特征在于，所述控制装置将各罩幕层的蚀刻完成时间乘以对应的蚀刻速度，以获得各罩幕层的厚度。5.根据权利要求1所述的蚀刻系统，其特征在于，所述蚀刻装置还包括：蚀刻腔室，容纳所述被处理材料；以及蚀刻气体产生器，产生蚀刻气体至所述蚀刻腔室，以产生等离子体对所述被处理材料进行所述蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：林士杰，柯顺祥，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：