等离子体刻蚀系统技术方案

一种等离子体刻蚀系统，其特征在于，包括，射频源、终点检测系统以及反应腔，所述终点检测系统包括光谱仪，所述光谱仪包括光栅，其中，所述射频源和所述光谱仪分别与所述反应腔连接，所述射频源和所述光谱仪并联连接；所述射频源由第一脉冲信号控制，所述光谱仪光栅的开关由第二脉冲信号控制，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号同步。通过本发明专利技术提供的等离子体刻蚀系统能够检测脉冲等离子体刻蚀工艺的终点。

【技术实现步骤摘要】
等离子体刻蚀系统
本专利技术涉及等离子体刻蚀领域，尤其涉及一种等离子体刻蚀系统。
技术介绍
在等离子体刻蚀过程中，由于对刻蚀材料没有好的选择比，因此需要刻蚀终点检测来检测刻蚀工艺并停止刻蚀以减小对下面材料的过度刻蚀。终点检测系统测量一些不同的参数，如刻蚀速率的变化、在刻蚀中被去除的腐蚀产物的类型或气体放电中活性反应剂的变化。用于终点检测的一种方法是发射光谱法。这一测量方法集成在刻蚀腔室中以便进行实时监测。在连续波射频等离子体刻蚀过程中，采用基于光强变化对刻蚀终点进行检测。但是，由于光强的变化与等离子体有关，在双频或多频脉冲等离子体中，等离子体发射光谱的强度会随着射频脉冲而周期性的变化，因此，应用在连续波射频等离子体中的基于光强变化进行终端检测的系统双频脉冲等离子体刻蚀过程中不能使用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种等离子体刻蚀系统，以实现对脉冲等离子体刻蚀工艺的终点检测。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种等离子体刻蚀系统，包括，射频源、终点检测系统以及反应腔，所述终点检测系统包括光谱仪，所述光谱仪包括光栅，其中，所述射频源和所述光谱仪分别与所述反应腔连接，所述射频源和所述光谱仪并联连接；所述射频源由第一脉冲信号控制，所述光谱仪光栅的开关由第二脉冲信号控制，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号同步。较优地，所述射频源为第一脉冲射频源，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号为由第二脉冲射频源产生，所述第一脉冲射频源和所述光谱仪并联连接在第二脉冲射频源和所述反应腔之间。较优地，还包括，位于所述第二脉冲射频源和所述光谱仪之间的脉冲计数器，所述脉冲计数器用于累计所述脉冲的数量，当所述脉冲的数量达到预定值后，控制所述光谱仪光栅的开关。较优地，所述终点检测系统利用特定波长光的发射光谱进行检测；所述特定波长光是等离子体刻蚀过程中的反应气体或者反应副产物产生的特定波长的光。较优地，所述终点检测系统利用特定波长光的吸收光谱进行检测；所述特定波长光是等离子体刻蚀过程中的反应气体或者反应副产物产生的特定波长的光。相较于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的等离子体刻蚀系统为脉冲等离子体刻蚀系统，其中，用于控制射频源的第一脉冲信号和用于控制终点检测系统的光谱仪光栅开关的第二脉冲信号同步。由于该两脉冲信号同步，脉冲等离子体的产生与光栅的开关同步，也就是说，当产生等离子体时，光栅打开，当不产生等离子体时，光栅关闭。这样，光谱仪检测到的光强为产生等离子体时的光强，因而，检测到的光强是连续的，而不是脉冲性的，所以当光强发生变化时，则表明等离子体刻蚀工艺达到终端。因而通过本专利技术提供的等离子体刻蚀系统能够检测脉冲等离子体刻蚀工艺的终点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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是脉冲电源与光谱仪光栅开关不同步导致的光强随时间周期性振荡的示意图；图2是本专利技术实施例的一种等离子体刻蚀系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例的另一种等离子体刻蚀系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在脉冲等离子体刻蚀系统中，为了实现对刻蚀终点的检测，可以通过脉冲信号对光谱仪光栅的开关进行控制，以实现光谱仪光栅在脉冲信号为高频信号时打开，在脉冲信号为低频信号时关闭，这样采集到的光强为连续的，因而可以通过光强的变化实现对等离子体刻蚀工艺的终点检测。在通过脉冲信号对光谱仪光栅的开关的控制方法中，其难点在于如何实现脉冲射频源和光谱仪光栅的开关的同步。如果两者同步不好，这样，光谱仪光栅的开关时间点与脉冲射频源的开关时间点不一致，导致光谱采集点可能位于脉冲射频源开启状态或关闭状态的不同位置，或者两者的开关时间不一致，导致采集得到的光强呈现随时间的周期振荡，如图1所示。由于光强的周期振荡，通过光强的变化来实现刻蚀终点的检测不准确或者很难测到刻蚀终点。为了使脉冲射频源与光谱仪光栅的开关同步，进而得到稳定的等离子体发射光谱的光强，本专利技术提供了一种等离子体刻蚀系统。如图1所示，本专利技术实施例提供的等离子体刻蚀系统，包括第一脉冲射频源01、第二脉冲射频源02、终点检测系统03以及反应腔04，其中，终点检测系统03采用等离子体发射光谱方法进行终点检测，其包括光谱仪，所述光谱仪包括光栅。其光栅的开关可以控制采集光的时间段。当光栅打开时，光谱仪采集光，形成光谱。当光栅关闭时，光谱仪停止采集光，没有光谱形成，当光栅再次打开时，继续采集光，所以光谱只在光栅打开时才形成，在关闭时不形成光谱。在本专利技术实施例提供的等离子体刻蚀系统中，第一脉冲射频源01和终点检测系统03并联在第二脉冲射频源02和反应腔04之间。由第二脉冲射频源02同步控制第一脉冲射频源01和终点检测系统03。具体地，在一个脉冲周期内，当第二脉冲射频源02处于功率输出时间段时，其输出的射频功率分为两路，一路传送到第一脉冲射频源01，控制第一脉冲射频源01产生脉冲功率，该射频功率促使反应腔04内的物质产生等离子体，对放置在反应腔04内的待刻蚀基底进行等离子体刻蚀。同时，第二脉冲射频源02输出的射频功率传送到终点检测系统04，控制该终点检测系统04上的光谱仪光栅打开，对反应腔04内的光强进行采集，形成光谱。当第二脉冲射频源02处于停止功率输出时间段时，此时，第二脉冲射频源02无法触发第一脉冲射频源01和光谱仪光栅的开启，因而在反应腔03内也就无法产生等离子体进而无法进行等离子体刻蚀，同时，由于光谱仪光栅没有开启，因而也就不会采集反应腔内的光强。只有当第二脉冲射频源02进入下一个脉冲周期时，当第二脉冲射频源02再次处于功率输出时间段时，同时，光谱仪光栅打开，采集反应腔内的光强。在该脉冲周期内，当第二脉冲射频源处于停止功率输出时间段时，第一脉冲射频源也停止功率输出时间段，在反应腔04内不产生等离子体，进而在反应腔04内进行等离子体刻蚀，同时，光谱仪光栅关闭，停止采集反应腔内的光强。采用同样的方法，在连续的多个脉冲周期内反复执行上述步骤。由于光谱仪光栅仅在反应腔内有等离子体产生进行等离子体刻蚀时才打开，进行反应腔内的光强采集，这样光谱仪采集光强的时间段为等离子体产生时的时间段。因而光谱仪检测到的光强为连续的，而不是脉冲性的。因而，通过上述等离子体刻蚀系统可以实现对多频或双频脉冲等离子体刻蚀工艺的终点检测。同时，由于第一脉冲射频源和光谱仪光栅的开关由同一个第二脉冲射频源控制，实现了第一脉冲射频源和光谱仪光栅开关的同步。因而也就克服了由于射频源和光谱仪开关不同步导致的光谱周期性振荡的问题，进而使得等离子体刻蚀工艺的终点检测更为准确可靠。上述所述的等离子体刻蚀系统中，在一个第二脉冲射频源的脉冲周期内，光谱仪的光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体刻蚀系统，其特征在于，包括，射频源、终点检测系统以及反应腔，所述终点检测系统包括光谱仪，所述光谱仪包括光栅，其中，所述射频源和所述光谱仪分别与所述反应腔连接，所述射频源和所述光谱仪并联连接；所述射频源由第一脉冲信号控制，所述光谱仪光栅的开关由第二脉冲信号控制，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号同步。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体刻蚀系统，其特征在于，包括，射频源、终点检测系统以及反应腔，所述终点检测系统包括光谱仪，所述光谱仪包括光栅，其中，所述射频源和所述光谱仪分别与所述反应腔连接，所述射频源和所述光谱仪并联连接；所述射频源由第一脉冲信号控制，所述光谱仪光栅的开关由第二脉冲信号控制，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号同步；其中，所述射频源为第一脉冲射频源，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号为由第二脉冲射频源产生，所述第一脉冲射频源和所述光谱仪并联连接在第二脉冲射频源和所述反应腔之间。2.根据权利要求1所述的刻蚀系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，黄智林，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31