一种高深宽比沟槽型存储IC的刻蚀工艺优化方法及系统与流程

本发明涉及存储ic刻蚀，更具体地说，它涉及一种高深宽比沟槽型存储ic的刻蚀工艺优化方法及系统。

背景技术：

1、沟槽型存储集成电路依靠大深宽比沟槽结构实现高密度存储单元排布，沟槽干法刻蚀是决定器件尺寸均匀性与成品良率的核心工序。刻蚀反应过程会持续生成碳氟类聚合物并沉积于沟槽侧壁、沟槽底部以及刻蚀腔室内壁，聚合物沉积厚度失衡会直接改变沟槽横向线宽，造成整片晶圆沟槽深宽比离散超标，一旦波动幅度超出出厂管控阈值，对应存储单元电学性能失效，直接降低生产良率。

2、现有工艺仅依靠固定分段抽速档位运行，难以关联腔室聚合物沉积厚度、晶圆载台转速、沟槽线宽波动、分段排气抽速四类时序数据，仅能在检测出线宽超标后被动调整抽速参数，缺少多源数据耦合时序运算机制，无法精准划分沟槽侧壁沉积失衡与沟槽底部沉积失衡两类缺陷类型，仅采用固定数值的抽速补偿幅度，不能依据线宽偏差区间匹配适配的补偿裕量，时常出现抽速调节幅度过大造成沟槽反向尺寸偏差，或是调节幅度不足无法平复线宽波动的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高深宽比沟槽型存储ic的刻蚀工艺优化方法及系统。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种高深宽比沟槽型存储ic的刻蚀工艺优化方法，该方法包括以下具体步骤：

4、采集腔室内部聚合物沉积厚度数据、晶圆载台转速梯度数据、沟槽横向线宽波动检测数据、排气抽速分段调节数据形成多源数据集；

5、当沟槽深宽比波动幅度超出器件出厂管控阈值时，对多源数据集进行时序计算生成沟槽横向线宽波动偏差区间，根据沟槽横向线宽波动偏差区间判定沟槽聚合物沉积失衡类型，根据沟槽聚合物沉积失衡类型确定抽速补偿裕量；

6、基于差值参数中沟槽标准横向线宽与实测横向线宽的差值，计算限定沉积修正时长内平复线宽波动所需的分段抽速调节量，根据分段抽速调节量计算得到当前批次晶圆的第一抽速调控系数；

7、将沟槽完整刻蚀流程各抽速分段工序划分为线宽稳定核心工序与线宽容忍辅助工序，计算线宽稳定核心工序、线宽容忍辅助工序的真空能耗损耗得到当前批次晶圆的第二抽速调控系数；

8、根据第一抽速调控系数与第二抽速调控系数对腔室分段排气抽速执行分层补偿调节处理。

9、优选地，所述排气抽速分段调节数据包含主刻蚀抽速档位、钝化沉积抽速档位、清洗吹扫抽速档位。

10、优选地，所述抽速补偿裕量为沟槽标准横向线宽与实测横向线宽差值对应的排气流量补偿参数。

11、优选地，当沟槽深宽比波动幅度超出器件出厂管控阈值时，对多源数据集进行时序计算生成沟槽横向线宽波动偏差区间,具体包括以下步骤：

12、根据预设多源数据集剔除刻蚀工艺启停与外界干扰产生的异常数据得到规整时序数据；

13、基于规整时序数据判断沟槽横向线宽随刻蚀进程的连续变化态势得到线宽演变态势；

14、根据器件出厂管控标准匹配线宽合格取值范围得到线宽稳态基准；将线宽演变态势与线宽稳态基准进行校准得到异常波动分量；

15、根据异常波动分量的全域浮动边界划定取值范围生成沟槽横向线宽波动偏差区间。

16、优选地，根据沟槽横向线宽波动偏差区间判定沟槽聚合物沉积失衡类型，根据沟槽聚合物沉积失衡类型确定抽速补偿裕量,具体包括以下步骤：

17、根据沟槽聚合物沉积失衡类型匹配对应失衡状态下的腔室沉积堆积特性得到沉积失衡工艺属性；

18、根据沉积失衡工艺属性对应的沟槽横向线宽波动偏差区间，匹配线宽波动与聚合物沉积的关联失衡程度；

19、基于关联失衡程度确定工艺偏差修正等级，根据工艺偏差修正等级匹配刻蚀腔室排气抽速的基础补偿幅度；

20、结合高深宽比沟槽刻蚀的工艺稳定性，对基础补偿幅度进行工艺稳态适配修正得到适配当前晶圆批次的抽速补偿裕量。

21、优选地，基于差值参数中沟槽标准横向线宽与实测横向线宽的差值，计算限定沉积修正时长内平复线宽波动所需的分段抽速调节量,具体包括以下步骤：

22、根据抽速补偿裕量、沟槽标准横向线宽与实测横向线宽形成的线宽差值参数计算线宽波动修正需求；

23、根据线宽波动修正需求匹配预设的限定沉积修正时长形成时序修正基准，基于时序修正基准判断沟槽整体刻蚀流程的各段排气工序修正权重得到各工序修正配比；

24、结合各工序修正配比与抽速补偿裕量得到各段工序的基础调节幅值，根据高深宽比沟槽刻蚀的沉积平复特性对基础调节幅值进行稳态适配校正得到分段抽速调节量。

25、优选地，根据分段抽速调节量计算得到当前批次晶圆的第一抽速调控系数，具体包括以下步骤：

26、根据分段抽速调节量与刻蚀各分段工序的聚合物沉积平复适配特性，判断各段抽速调节的工艺适配度；

27、根据工艺适配度，对分段抽速调节量进行工艺适配校准得到适配当前刻蚀工况的标准调节幅值；

28、当前批次晶圆整体刻蚀的工艺工况特征，将工艺工况特征与基准工艺工况的完成工况进行偏差匹配得到批次工艺偏移度；

29、结合批次工艺偏移度对标准调节幅值进行修正，匹配晶圆的批量刻蚀需求得到第一抽速调控系数。

30、优选地，将沟槽完整刻蚀流程各抽速分段工序划分为线宽稳定核心工序与线宽容忍辅助工序，具体包括以下步骤：

31、根据工序标准调节幅值，筛选各抽速分段工序中抽速调节对线宽波动的修正作用强度，确定各抽速分段工序的线宽影响敏感度；

32、基于线宽影响敏感度关联各抽速分段工序的聚合物沉积成型作用权重，筛选出沟槽线宽成型精度与形貌均匀性的关键工序；

33、将线宽管控精度要求严苛、波动修正需求高的关键工序标记为线宽稳定核心工序；

34、将沟槽最终线宽成型干扰微弱、具备工艺容错空间的常规工序，标记为线宽容忍辅助工序。

35、优选地，计算线宽稳定核心工序、线宽容忍辅助工序的真空能耗损耗得到当前批次晶圆的第二抽速调控系数，具体包括以下步骤：

36、采集线宽稳定核心工序与线宽容忍辅助工序在运行过程中的真空能耗损耗状态得到工序能耗损耗特征；

37、将能耗损耗特征与常规标准工艺的能耗基准状态进行匹配，结合线宽稳定核心工序与线宽容忍辅助工序的线宽成型权重，判断各工序能耗损耗对刻蚀工艺稳态的干扰程度；

38、根据干扰程度分别对核心工序与辅助工序预设能耗修正权重，结合预设的工艺能耗稳定标准与能耗修正权重，对工序能耗损耗特征进行均衡适配处理得到能耗均衡基准；

39、基于能耗均衡基准匹配批次晶圆刻蚀工况生成适配当前批次晶圆的第二抽速调控系数。

40、一种高深宽比沟槽型存储ic的刻蚀工艺优化系统，包括：

41、数据采集模块：采集腔室内部聚合物沉积厚度数据、晶圆载台转速梯度数据、沟槽横向线宽波动检测数据、排气抽速分段调节数据形成多源数据集；

42、判断模块：当沟槽深宽比波动幅度超出器件出厂管控阈值时，对多源数据集进行时序计算生成沟槽横向线宽波动偏差区间，根据沟槽横向线宽波动偏差区间判定沟槽聚合物沉积失衡类型，根据沟槽聚合物沉积失衡类型确定抽速补偿裕量；

43、计算模块一：基于差值参数中沟槽标准横向线宽与实测横向线宽的差值，计算限定沉积修正时长内平复线宽波动所需的分段抽速调节量，根据分段抽速调节量计算得到当前批次晶圆的第一抽速调控系数；

44、计算模块二：将沟槽完整刻蚀流程各抽速分段工序划分为线宽稳定核心工序与线宽容忍辅助工序，计算线宽稳定核心工序、线宽容忍辅助工序的真空能耗损耗得到当前批次晶圆的第二抽速调控系数；

45、执行模块：根据第一抽速调控系数与第二抽速调控系数对腔室分段排气抽速执行分层补偿调节处理。

46、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：通过采集腔室聚合物沉积厚度、晶圆载台转速梯度、沟槽横向线宽波动、分段排气抽速四类数据构建多源时序数据集，在沟槽深宽比波动超出管控阈值时完成时序运算生成线宽波动偏差区间，能够区分沟槽侧壁沉积失衡与沟槽底部沉积失衡两类缺陷，依据偏差区间匹配对应抽速补偿裕量，避免工艺无法耦合多源时序数据、补偿幅度固定单一的缺陷，避免抽速调节过调或调节不足带来的沟槽尺寸反向偏差，能够量化聚合物沉积失衡程度，提升线宽偏差判定与补偿参数匹配的精准度；通过沟槽标准横向线宽与实测横向线宽的差值参数，结合抽速补偿裕量、限定沉积修正时长分步计算各工序分段抽速调节量，依托分层运算逻辑求解第一抽速调控系数，能够在预设固定时长内完成沟槽线宽波动平复，解决工艺缺少时序约束修正基准、无法定量求解适配抽速调节幅度的问题，精准控制真空排气修正总量，缩短沟槽形貌恢复至标准区间的工艺时长，稳定整片晶圆沟槽深宽比均匀性；通过抽速对线宽的影响敏感度将刻蚀抽速分段工序划分为线宽稳定核心工序与线宽容忍辅助工序，分别核算两类工序真空能耗损耗得到第二抽速调控系数，依托两组调控系数实现分层差异化抽速补偿，对主刻蚀、钝化沉积的核心工序分配充足修正权重保障沟槽成型精度，对清洗吹扫辅助工序降低调节幅度削减无效真空能耗，克服所有工序同步等幅补偿、能耗损耗过高的短板，兼顾器件尺寸管控精度与量产设备节能需求。