[發(fā)明專利]一種用于探測刻蝕終點的裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710172078.1
• 申請日: 2007-12-11
• 公開（公告）號: CN101459049A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張衛(wèi)航
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/66;H01L21/3065
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 羅 朋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路刻蝕工藝制程領(lǐng)域，具體涉及集成電路光罩制造蝕刻工藝制程領(lǐng)域中用于干法刻蝕的一種用于探測刻蝕終點的裝置及方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制成中，干法刻蝕是刻蝕工藝的一種方法。在干法刻蝕中，用低壓等離子體放電來去除集成電路中小尺寸圖形里的材料。等離子體與硅片表面發(fā)生反應(yīng)，然后去掉表面的材料。

干法刻蝕不同于濕法腐蝕之處在于它對下面的材料沒有好的選擇比。因此，需要終點探測(end-point?detector)來檢測刻蝕工藝并停止刻蝕以減小對下面材料的過度刻蝕。終點檢測系統(tǒng)測量一些不同的參數(shù)，如刻蝕速率的變化、在刻蝕中去除的腐蝕產(chǎn)物的類型或在氣體放電中活性反應(yīng)劑的變化。

在現(xiàn)有技術(shù)中，有一種終點檢測的方法是光發(fā)射譜。這種方法集成在刻蝕腔體中以便進行實時檢測。

下面舉例對現(xiàn)有技術(shù)的終點探測裝置進行說明，參見圖1，在此例中被刻蝕晶片的上層材料從上到下依次為光阻41，金屬氧化層42，金屬層43，石英玻璃44。在此例中，需要刻蝕掉的材料是金屬層43，即需要進行終點探測的是金屬層43。

現(xiàn)有的用于探測刻蝕終點裝置的結(jié)構(gòu)包括：

激光發(fā)生器1，用于產(chǎn)生探測光束11；

反射棱鏡3，用于對所述探測光束11照射被刻蝕晶片后的反射光束21進行反射；

檢測器2，用于檢測從所述的反射棱鏡3反射過來的反射光束21的強度。

進一步地，參見圖1，現(xiàn)有的終點探測裝置把激光發(fā)生器1和檢測器2設(shè)置在被刻蝕晶片的兩側(cè)。

現(xiàn)有的終點探測方法首先在被刻蝕晶片上開一個刻蝕窗口，即窗口處的材料由于沒有光阻41保護而將被刻蝕。所述激光發(fā)生器1發(fā)出探測光束11，所述探測光束11照射到被刻蝕晶片上產(chǎn)生反射光束21。所述的反射光束21通過反射棱鏡3的反射，檢測器2檢測從反射棱鏡3反射過來的反射光束21的強度。由于金屬層43發(fā)射光的能力很強，在被刻蝕的過程中金屬層43越來越薄，反射光束21便越來越弱。當(dāng)窗口內(nèi)金屬層43刻蝕完畢時，反射光束21達到一個反射光束極小值?，F(xiàn)有的終點探測方法即通過檢測反射光束21由強變?nèi)踔敝磷優(yōu)闃O小值的轉(zhuǎn)變點，來判斷刻蝕的終點。

圖2是現(xiàn)有的終點探測裝置的工作曲線圖。參見圖1和圖2，由于首先刻蝕的是金屬氧化層42，隨著被刻蝕的金屬氧化物越來越薄，在曲線的起始階段曲線呈緩慢上升。當(dāng)開始刻蝕金屬層43時，反射光束強度趨于穩(wěn)定，該階段為正?？涛g階段。當(dāng)金屬層43由于被刻蝕而越來越薄時，反射光強度下降，直至反射光強度下降到一個反射光強度極小值，現(xiàn)有的終點探測方法即通過捕捉所述反射光強度極小值以進行終點探測。

參見圖2的對反射光強度極小值的放大圖，由于反射光束強度極小值數(shù)值太小，且所述反射光強度的極小值附近的曲線趨于平滑且起伏不大，很容易產(chǎn)生誤差或探測到錯誤的點。

因此，由于反射光強度的極小值數(shù)值太小難于捕捉，現(xiàn)有技術(shù)的終點探測的裝置和方法誤差較大，甚至?xí)綔y到錯誤的點；并且，由于反射光極小值數(shù)值太小，外界因素(比如反射棱鏡和噪音等)也會給探測信號(即探測光束和反射光束)帶來影響也不可忽略，進一步地造成了誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種終點探測的裝置及方法，以提高集成電路刻蝕工藝制程中終點檢測精確度。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于探測刻蝕終點的裝置，其結(jié)構(gòu)包括：

激光發(fā)生器，用于產(chǎn)生探測光束，所述探測光束照射被刻蝕材料；

檢測器，用于檢測穿透被刻蝕晶片的透射光束強度；

其特征在于：所述激光發(fā)生器和所述檢測器分別設(shè)置于被刻蝕晶片的兩側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于探測刻蝕終點的方法，其特征在于包括如下步驟：

-?利用一束探測光束照射被刻蝕材料；

-?檢測相關(guān)信息；

-?基于預(yù)定條件，并根據(jù)所檢測的相關(guān)信息來確定是否為刻蝕終點并停止刻蝕。

本發(fā)明的終點探測裝置的檢測器直接檢測穿透被刻蝕晶片的透射光，并認為所述透射光由弱變強的轉(zhuǎn)折點即為終點，由于所述的轉(zhuǎn)折點為一個較大數(shù)值，相對現(xiàn)有技術(shù)的檢測反射光束的極小值更加易獲得，并且提高了準(zhǔn)確度。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的刻蝕終點探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有的刻蝕終點探測裝置的工作曲線圖；

圖3是本發(fā)明的實施例一的刻蝕終點探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的實施例一的刻蝕終點探測裝置的工作曲線圖；