刻蚀机和改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异的方法

摘要

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种刻蚀机改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异的方法。其中，方法包括以下步骤：预先判断刻蚀机的后续工作是否为部分工作模式；确定刻蚀机的后续工作为部分工作模式时，目标晶片放置于部分刻蚀区中；放置有目标晶片的刻蚀区为目标刻蚀区，未放置有目标晶片的刻蚀区为闲置刻蚀区；选取模拟晶片放置于闲置刻蚀区中；在部分工作模式下，使得对目标刻蚀区的目标晶片，与，对闲置刻蚀区中的模拟晶片同步进行一致的刻蚀操作。刻蚀机用于执行该方法。本申请可以解决相关技术中，刻蚀机不同刻蚀区在不同工作情形，产生工作环境差异的问题。

说明书

技术领域

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种刻蚀机和改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异的方法。

背景技术

刻蚀工艺是半导体集成电路制造领域重要的一环，传统刻蚀机的产量相对较低，现有的双扫描刻蚀机是三层刻蚀中常用的一种机台类型。该双扫描刻蚀机的工作腔中有两个刻蚀区，能够分别对放置其中的晶片进行刻蚀，可以大幅度提高机台的产量，降低机台成本。

在使用该双扫描刻蚀机对晶片进行刻蚀操作时，会出现两个刻蚀区同时工作的情形，和，仅有一个刻蚀区单独工作的情形，且此两种不同的工作情形会交替进行。

但是，相关技术在进行仅有一个刻蚀区单独工作的情形时，另一刻蚀区停止工作，因此，在刻蚀结束后两个刻蚀区的环境产生差异。在此基础上，若两个刻蚀区开始同时工作，会使得两个刻蚀区在同一工艺进程所刻蚀形成的图案差别较大，导致晶片的误差率增大。

发明内容

本申请提供了一种刻蚀机和改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异的方法，可以解决相关技术中，刻蚀机不同刻蚀区在不同工作情形，产生工作环境差异的问题。

作为本申请的第一方面，提供一种改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异的方法，所述刻蚀机的工作腔包括多个刻蚀区，所述方法包括以下步骤：

预先判断所述刻蚀机的后续工作是否为部分工作模式；

确定所述刻蚀机的后续工作为部分工作模式时，目标晶片放置于部分刻蚀区中；放置有所述目标晶片的刻蚀区为目标刻蚀区，未放置有所述目标晶片的刻蚀区为闲置刻蚀区；

选取模拟晶片放置于闲置刻蚀区中；

在所述部分工作模式下，使得对所述目标刻蚀区的目标晶片，与，对所述闲置刻蚀区中的模拟晶片同步进行一致的刻蚀操作。

可选的，所述预先判断所述刻蚀机的后续工作是否为部分工作模式的步骤，包括：

通过判断所述刻蚀机各个刻蚀区中是否放置有目标晶片，确定所述刻蚀机的后续工作是否为部分工作模式；

若所述刻蚀机至少一个刻蚀区中未放置有所述目标晶片，确定所述刻蚀机的后续工作为部分工作模式。

可选的，在所述使得对所述目标刻蚀区的目标晶片，与，对所述闲置刻蚀区中的模拟晶片同步进行一致刻蚀操作的步骤结束后，从所述闲置刻蚀区中取出所述模拟晶片，从所述目标刻蚀区中取出所述目标晶片。

可选的，所述刻蚀机的工作腔有两个刻蚀区时，所述预先判断所述刻蚀机的后续工作是否为部分工作模式的步骤，包括：

预先判断所述刻蚀机的后续工作是否为单区工作模式；

可选的，所述确定所述刻蚀机的后续工作为部分工作模式时，目标晶片放置于部分刻蚀区中的步骤，包括：

确定所述刻蚀机的后续工作为单区工作模式时，一目标晶片放置于一刻蚀区中；放置有目标晶片的刻蚀区为目标刻蚀区，另一刻蚀区为闲置刻蚀区。

可选的，所述目标晶片的图层结构与所述模拟晶片的图层结构一致。

作为本申请的第二方面，提供一种刻蚀机，所述刻蚀机用于执行如本申请第一方面所述的改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异的方法；所述刻蚀机包括：

工作台，所述工作台对应设置于各个所述刻蚀区中，用于承载所述目标晶片或模拟晶片；

下电极，所述下电极对应设置于各个所述工作台中；

射频单元，各个所述下电极均连接所述射频单元，所述射频单元用于给各个所述下电极提供射频波；

反应气体喷淋头，所述反应气体喷淋头对应设置于各个所述工作台的上方，用于向对应的工作台喷淋反应气体；

反应气体供应系统，各个所述反应气体喷淋头均连接在所述反应气体供应系统上。

可选的，所述射频单元包括：

偏置射频单元，各个所述下电极均连接所述偏置射频单元，所述偏置射频单元用于给各个所述下电极提供偏置射频波，所述偏置射频波能够使得所述目标晶片或模拟晶片吸附在对应的工作台上；

解离射频单元，各个所述下电极均连接所述解离射频单元，所述解离射频单元用于给各个所述下电极提供解离射频波，所述解离射频波能够将所述反应气体解离为等离子体。

可选的，所述偏置射频波的频率范围为1.5MHZ～2.5MHZ。

可选的，所述解离射频波的频率范围为50MHZ～70MHZ。

本申请技术方案，至少包括如下优点：本申请实施例通过在确定所述刻蚀机的后续工作为单区工作模式时，将模拟晶片放置在闲置刻蚀区中。使得相关技术中原本闲置的，不进行刻蚀操作的闲置刻蚀区，能够对所述模拟晶片，进行与对所述目标晶片一致的刻蚀反应，从而避免两个刻蚀区因刻蚀反应不一致而导致刻蚀区环境差异。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的刻蚀机剖面结构示意图；

图2是本申请实施例提供一种改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了本申请一实施例提供的刻蚀机剖面结构示意图，参照图1，该刻蚀机包括：工作腔100，所述工作腔包括两个刻蚀区，分别为第一刻蚀区101和第二刻蚀区102。所述第一刻蚀区101和第二刻蚀区102中分别设有用于承载晶片的工作台，分别为第一工作台111和第二工作台112。所述第一工作台111和第二工作台112中分别设有第一下电极121和第二下电极122。所述第一下电极121和第二下电极122均连接偏置射频单元130，所述偏置射频单元130用于给所述第一下电极121和第二下电极122提供偏置射频波，所述偏置射频波的频率范围为1.5MHZ～2.5MHZ，所述偏置射频波能够使得所述目标晶片或模拟晶片吸附在对应的工作台上。所述第一下电极121和第二下电极122均连接解离射频单元140，所述解离射频单元140用于给所述第一下电极121和第二下电极122提供解离射频波，所述解离射频波的频率范围为50MHZ～70MHZ，所述解离射频波能够将所述反应气体解离为等离子体。

所述工作腔100中还设有真空泵150，所述真空泵150用于保持所述工作腔100处于特定的真空度。在所述第一刻蚀区101和第二刻蚀区102的工作台上分别设有反应气体喷淋头，分别为第一反应气体喷淋头161和第二反应气体喷淋头162。所述各个所述反应气体喷淋头连接在所述反应气体供应系统上均连接在反应气体供应系统上，所述反应气体供应系统用于分别给所述第一反应气体喷淋头161和第二反应气体喷淋头162提供反应气体。所述反应气体供应系统包括气源171、供气通道172和质量流量控制器173。所述气源171和所述质量流量控制器173均设置在所述供气通道172上；所述供气通道172分别连通所述第一反应气体喷淋头161和第二反应气体喷淋头162；所述质量流量控制器173通过控制供气通道172的开度，能够控制所述气源171给所述反应气体喷淋头提供反应气体的质量流量。

图2示出了本申请实施例提供一种改善刻蚀机不同刻蚀区工作环境差异方法流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：预先判断所述刻蚀机的后续工作是否为部分工作模式。

其中一种实施例，所述刻蚀区只有两个时，所述部分工作模式为单区工作模式。

步骤S2：确定所述刻蚀机的后续工作为部分工作模式时，目标晶片放置于部分刻蚀区中；放置有所述目标晶片的刻蚀区为目标刻蚀区，未放置有所述目标晶片的刻蚀区为闲置刻蚀区。

其中，在所述目标刻蚀区中进行的刻蚀操作，为根据预定的目标刻蚀图案进行刻蚀的进程。

参照图1，图1所示的刻蚀机工作腔100由第一刻蚀区101和第二刻蚀区102组成。对于图1所示实施例，刻蚀机的部分工作模式为单区工作模式，即有且仅有第一刻蚀区101或第二刻蚀区102中放置有目标晶片，另一刻蚀区上未目标晶片，若第一刻蚀区101中放置目标晶片，第二刻蚀区102未放置目标晶片，则所述第一刻蚀区101为目标刻蚀区，第二刻蚀区102为闲置刻蚀区。

对于相关技术，图1所示实施例中的第一刻蚀区101和第二刻蚀区102的质量流量控制器173、射频单元、和真空泵150均为共用，因此气源171会同时供应反应气体给两个刻蚀区，射频单元均会同时给两个刻蚀区提供射频波，真空泵150在整体上控制工作腔100的真空度。但是，在相关技术处于单区工作模式时，仅有单个目标刻蚀区的工作台上放置有晶片，因此两个刻蚀区中发生刻蚀反应不一致，从而导致刻蚀结束后两个刻蚀区的环境不同。在此基础上，若所述刻蚀机的后续工作为双区工作模式，即图1所示的第一刻蚀区101所示和第二刻蚀区102上均放置有晶片。则在双区工作模式下刻蚀时，两个刻蚀区中晶片的刻蚀速率，与单区工作模式下进行同一刻蚀工艺制程的刻蚀速率和刻蚀均匀度之间存在较大差异。参照表1，相关技术在单区工作模式对目标刻蚀区中的目标晶片进行刻蚀时，其平均刻蚀速率为2546埃/分钟，刻蚀均匀性为216埃/分钟，在刻蚀结束后，两个刻蚀区的环境不同已经形成。在此基础上，所述刻蚀机后续在双区工作模式进行刻蚀操作，其平均刻蚀速率为2401埃/分钟，刻蚀均匀性为106埃/分钟，进而导致，在进行相同刻蚀工艺制程的单区工作模式和双区工作模式之间，特征尺寸误差率较大，达到4.5％。

表1：相关技术中单区工作模式和双区工作模式刻蚀差异对比表

作为其中一实施例，通过判断两个刻蚀区中是否放置有目标晶片，确定所述刻蚀机的后续工作是否为单区工作模式；若所述刻蚀机仅有一个刻蚀区中放置有目标晶片，确定所述刻蚀机的后续工作为单区工作模式。

步骤S3：选取模拟晶片置于闲置刻蚀区中。

在确定所述刻蚀机的后续工作为单区工作模式时，目标晶片放置于目标刻蚀区的工作台上。本实施例通过在闲置刻蚀区中放置模拟晶片，使得相关技术中原本闲置的，不进行刻蚀操作的刻蚀区，能够对所述模拟晶片，进行与对所述目标晶片一致的刻蚀反应，从而避免两个刻蚀区因刻蚀反应不一致而导致刻蚀区环境差异。

其中，所述目标晶片的图层结构与所述模拟晶片的图层结构一致，即所述目标晶片和所述模拟晶片在图层层数和图层类型相同。需要解释的是，所述模拟晶片上无需具有与所述目标晶片一致的目标刻蚀图案。。

步骤S4：在所述部分工作模式下，使得对所述目标刻蚀区的目标晶片，与，对所述闲置刻蚀区中的模拟晶片同步进行一致的刻蚀操作。

放置有目标晶片的目标刻蚀区，和闲置刻蚀区同步进行刻蚀操作。其中一实施例，图1所示的刻蚀机在单区工作模式下，第一工作台111上放置有目标晶片，第二工作台112上放置有模拟晶片。首先，真空泵150工作，使得第一刻蚀区101和第二刻蚀区102处于特定的真空度；偏置射频单元130为第一下电极121和第二下电极122提供相同的偏置射频波，使得放置在目标晶片和模拟晶片吸合在对应的工作台上。然后，质量流量控制器173打开，气源171分别给第一刻蚀区101和第二刻蚀区102提供相同质量流量的反应气体。解离射频单元140为第一下电极121和第二下电极122提供相同的解离射频波，使得位于第一刻蚀区101和第二刻蚀区102的反应气体发生解离形成等离子体。等离子体和目标晶片和模拟晶片发生一致的刻蚀反应，刻蚀所述目标晶片和所述模拟晶片。其中对目标晶片进行的刻蚀操作为根据目标刻蚀图案进行的目标刻蚀操作，而对模拟晶片的刻蚀操作无需限定依据目标刻蚀图案。模拟晶片和目标晶片仅需器件图层结构相同即可。

通过以上阐述可知，本申请实施例通过在确定所述刻蚀机的后续工作为单区工作模式时，将模拟晶片放置在闲置刻蚀区中。使得相关技术中原本闲置的，不进行刻蚀操作的闲置刻蚀区，能够对所述模拟晶片，进行与对所述目标晶片一致的刻蚀反应，从而避免两个刻蚀区因刻蚀反应不一致而导致刻蚀区环境差异,进而能够降低特征尺寸误差率，能够将在进行相同刻蚀工艺制程的单区工作模式和双区工作模式之间，特征尺寸误差率由4.5％降低至0.2％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。