等离子体刻蚀工艺的终点监控方法技术

一种等离子体刻蚀工艺的终点监控方法，所述刻蚀工艺在刻蚀腔内进行，包括：获取实时刻蚀信号，所述刻蚀信号对应于刻蚀腔内的某种或某几种波长的光信号强度；在所述刻蚀信号中搜索峰值，所述搜索峰值包括搜索一个上升沿和搜索一个下降沿，所述峰值对应于刻蚀工艺的终点。本发明专利技术所提供的等离子体刻蚀工艺的终点监控方法易于实现，并且可以提高监控的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体刻蚀工艺，特别涉及。
技术介绍
集成电路制造工艺是一种平面制作工艺，其结合光刻、刻蚀、沉积、离子注入等多种工艺，在同一衬底表面形成大量各种类型的复杂器件，并将其互相连接已具有完整的电子功能。随着集成电路的器件的特征尺寸不断地缩小，集成度不断地提高，对各步工艺的监控及其工艺结果的精确度提出了更高的要求。刻蚀工艺是集成电路制造工艺中最复杂的工序之一。精确监控刻蚀工艺的刻蚀终点显得尤为重要。在专利号为5658423的美国专利中提供一种通过光学发射光谱法(OES) 判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点监控方法。采用OES判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点监控方法包括确定所检测的元素，所述元素为所要刻蚀的膜层的成分；采集所述元素的光强度，所述光强度与所述元素的浓度相关；随着刻蚀工艺的进行，在刻蚀终点，膜层物质被刻蚀完毕，所述元素在刻蚀腔的浓度减小，反应室内检测到的所述元素的光强度开始减小，此时，即为刻蚀终点。但是，在实际刻蚀工艺中发现，所述采用OES判断等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点的监控方法容易受到工艺环境的影响，不能准确地监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种等离子刻蚀工艺的终点监控方法，以解决现有。为解决上述问题，本专利技术提供一种，所述刻蚀工艺在刻蚀腔内进行，包括获取实时刻蚀信号，所述刻蚀信号对应于刻蚀腔内的光信号的强度；在所述刻蚀信号中搜索峰值，所述搜索峰值包括搜索一个上升沿和搜索一个下降沿，所述峰值对应于刻蚀工艺的终点。可选地，所述刻蚀信号的获取过程包括采集刻蚀腔内的光信号，所述光信号的波长与刻蚀腔内的等离子体相对应；将所述光信号输入到转换器，所述转化器对所述光信号进行筛选，选出至少对应于一个波长的光信号，并将所述光信号转换为第一电信号；将所述第一电信号传输到处理器，所述处理器对所述第一电信号进行处理得到刻蚀信号。可选地，对所述第一电信号进行处理至少包括对所述第一电信号进行求导处理。可选地，所述上升沿的搜索过程包括选取P个连续的时间段，P大于1，并采集每个时间段终点的刻蚀信号，依次记为IpI2......Ιη、ιη+1......IP，如果所选取的P个刻蚀信号值依次增加，则得到所述刻蚀信号的上升沿；如果In+1小于或等于In，则从In+1开始重新选取P个连续的时间段，采集并比较每个时间段终点的刻蚀信号，直至得到P个依次增加的刻蚀信号，认为得到刻蚀信号的上升沿。可选地，所述P个时间段等长。可选地，P的值大于4。可选地，所述下降沿的搜索过程包括选取Q个连续的时间段，Q大于1，并采集每个时间段终点的刻蚀信号，依次记为Ii+1、Ii+2......Ii+n、Ii+n+1......Ii+Q，如果所选取的Q个刻蚀信号值依次下降，则得到所述刻蚀信号的下降沿；如果Ii+n小于或等于Ii+n+1，则从Ii+n+1 开始重新选取Q个连续的时间段，采集并比较每个时间段终点的刻蚀信号，直至得到Q个依次减小的刻蚀信号，认为得到刻蚀信号的下降沿。可选地，所述Q个时间段等长。可选地，Q的值大于4。与现有技术相比，本专利技术的实施例具有以下优点提供了一种通过搜索刻蚀信号的峰值，监控刻蚀终点的方法，所述方法精度高，且易于实现；进一步，本专利技术的实施例中，刻蚀信号的强度对应于刻蚀腔内的刻蚀反应物或刻蚀生成物的发光强度的变化率，所以刻蚀信号的强度不易受刻蚀环境的影响，即监控的精度不易受刻蚀环境影响。附图说明图1是在刻蚀终点附近，刻蚀腔内的物质的发光强度随时间的变化关系示意图；图2是本专利技术的实施例中所提供的一种获取刻蚀信号的装置；图3为本专利技术的第一实施例所提供的的流程示意图；图4为第一个样品的刻蚀信号的强度随时间的变化关系示意图；图5是本专利技术的第一实施例所搜索到的刻蚀信号的波峰示意图；图6为本专利技术的第二实施例所提供的的流程示意图。具体实施例方式由
技术介绍
可知，通过监控被刻蚀膜层所含有的元素的光学发射谱来监控等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点的方法不能准确地监控到刻蚀终点。专利技术人针对上述问题进行研究，在刻蚀的某一时间点采用探测仪获取刻蚀腔内的全光谱，所获得的全光谱的横轴对应于波长，纵轴对应于光的强度，并且每一个波长的光由刻蚀腔内的一种物质所发射，所述物质可以是刻蚀反应物，也可以是刻蚀生成物。进一步，可以选取几种物质所发射的光，并采集所选取的光的发光强度随时间的变化关系。经研究发现，在刻蚀终点附近，刻蚀腔内的物质的发光的强度会持续变化，但是在刻蚀终点，所述刻蚀腔内的物质的发光的强度的变化速率会有一个拐点。具体请参考图1， 图1中横轴为探测时间，纵轴为发光强度，I时刻为刻蚀终点，曲线a、b、c分别为刻蚀腔内的物质A、物质B、物质C的发光强度随时间的变化曲线，其中物质A、物质B、物质C可以是刻蚀反应物，也可以是刻蚀生成物，可以根据刻蚀工艺进行选择。由图1可以看出，I时刻为刻蚀腔内物质的发光强度变化率的拐点。对于物质A，在I时刻前、后，发光强度不断增加，在I时刻前，增加的速度逐渐增加，在I时刻后，增加的速度逐渐降低；对于物质B，在I 时刻前、后，发光强度不断增加，在I时刻前，增加的速度逐渐减小，在I时刻后，增加的速度逐渐增加；对于物质C，在I时刻前、后，发光强度不断降低，在I时刻前，降低的速度逐渐增加，在I时刻后，降低的速度逐渐降低。根据图1并结合导数的定义可以得出，在刻蚀终点，刻蚀腔内的物质的发光强度的导数随时间的变化曲线会有一个波峰或者波谷，并且可以根据所选取的几种物质的发光强度变化情况建立一个函数，所述函数包括对各物质的发光强度求导，所述函数的波峰或者波谷对应于刻蚀的终点。以图1所示的情况为例，建立函数y = slope (Ia-Ib-Ic)，其中 Ia、Ib、I。分别是物质A、物质B、物质C的发光强度随时间变化的函数，slope指的是求导，那么在刻蚀终点处，所建立的函数会出现一个波峰，相应地，如果建立的不一样的函数，比如建立函数y = slope (Ic+Ib-Ia)在刻蚀终点处出现波谷，为了使信号更强，还可以在所定义的函数中对光强做放大处理。根据上述研究，专利技术人在本专利技术的实施例中提供了一种，包括获取实时刻蚀信号，所述刻蚀信号对应于刻蚀腔内的光信号的强度；在所述刻蚀信号中搜索峰值，所述搜索峰值包括搜索一个上升沿和搜索一个下降沿，所述峰值对应于刻蚀工艺的终点。图2是本专利技术的实施例所提供的一种获取刻蚀信号的装置，请参考图2，包括刻蚀腔10，被刻蚀芯片置于所述刻蚀腔10内，刻蚀反应物和刻蚀生成物以等离子体态存在于所述刻蚀腔10内；探测器20，所述探测器20采集刻蚀腔10内的光信号，所述光信号指的是刻蚀腔内刻蚀反应物和刻蚀生成物所发射的不同波长的光的在各个时刻的强度；将所采集到的光信号传输到转化器30，所述转化器30对所获取的光信号进行筛选，选取出至少一个波长的光信号，并将所述光信号转化为第一电信号；将所述第一电信号传输至处理器40， 所述处理器40对所述第一电信号进行处理得到刻蚀信号，所述处理包括求导处理，并在所述刻蚀信号中搜索波峰或者波谷。为了进一步阐明本专利技术的精神和实质，在下文中结合实施例和附图对本专利技术进行详细的阐述。第一实施例图3为本专利技术的第一实施例所提供的的流程示意图，包括步骤S101，获取实时刻蚀信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种等离子体刻蚀工艺的终点监控方法，所述刻蚀工艺在刻蚀腔内进行，其特征在于，包括：获取实时刻蚀信号，所述刻蚀信号对应于刻蚀腔内的光信号的强度；在所述刻蚀信号中搜索峰值，所述搜索峰值包括搜索一个上升沿和搜索一个下降沿，所述峰值对应于刻蚀工艺的终点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊良，王兆祥，黄智林，王洪军，
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：31