[發明專利]半導體加工工藝的監測系統和方法

無效

• 申請號: 200810056592.3
• 申請日: 2008-01-22
• 公開（公告）號: CN101494159A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 楊峰
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

1、一種半導體加工工藝的監測系統，包括：連續光源、間歇機構、光路控制器、光學準直裝置、光譜儀、數據處理單元和算法單元；所述連續光源發出的光經由所述間歇機構及光學準直裝置進入半導體加工腔室，所述光路控制器控制間歇機構將連續光源發出的光轉換成脈沖光，并控制所述光譜儀采集半導體加工腔室中發出的光譜信號，并將所述光譜信號送入數據處理單元進行處理，再由算法單元計算出工藝終點。

2、根據權利要求1所述的半導體加工工藝的監測系統，其特征在于：所述間歇機構為光電碼盤或TTL電子快門。

3、根據權利要求1所述的半導體加工工藝的監測系統，其特征在于：所述系統還包括與采集光源信號的光譜儀相連接的光源強度和壽命評價單元。

4、根據權利要求1所述的半導體加工工藝的監測系統，其特征在于：所述連續光源為寬頻高功率的氘鹵燈，或寬頻高功率的鎢鹵燈。

5、根據權利要求4所述的半導體加工工藝的監測系統，其特征在于：所述連續光源為寬頻高功率的氘鹵燈的光譜范圍為180-2000nm，所述連續光源為寬頻高功率的鎢鹵燈的光譜范圍為330nm-850nm。

6、根據權利要求4所述的半導體加工工藝的監測系統，其特征在于：所述連續光源為寬頻高功率的氘鹵燈的光譜范圍為180-1000nm。

7、根據權利要求1所述的半導體加工工藝的監測系統，其特征在于：所述光譜信號包括光譜儀采集的半導體加工腔室中等離子體發射光譜信號和脈沖入射光在基底反射產生的干涉光譜信號。

8、根據權利要求7所述的半導體加工工藝的監測系統，其特征在于：所述光譜信號還包括光譜儀采集的連續光源的信號。

9、一種半導體加工工藝的監測方法，預設目標加工深度作為工藝終點，所述方法包括：

將連續光源發出的光轉換為脈沖光入射至半導體加工腔室；

采集半導體加工腔室中的光譜信號；

對所述光譜信號進行數據處理；

根據處理結果計算出加工深度并與預設的加工深度比較，如果一致則結束工藝，否則繼續采集加工腔室中的光譜信號直至計算出的加工深度達到預設值。

10、根據權利要求9所述的半導體加工工藝的監測方法，其特征在于：所述光譜信號包括等離子發射光譜信號和脈沖入射光在基底反射產生的干涉光譜信號。

11、根據權利要求9所述的半導體加工工藝的監測方法，其特征在于：還包括采集所述連續光源信號以便實時監測連續光源的強度和壽命的步驟。

12、根據權利要求9所述半導體加工工藝的監測方法，其特征在于：以特定頻率打開或關閉連續光的入射光路，從而使連續光轉變為脈沖光后入射至半導體加工腔室。

13、根據權利要求10所述的半導體加工工藝的監測方法，其特征在于：采集等離子發射光譜信號和脈沖入射光在基底反射產生的干涉光譜信號的步驟包括：判斷入射光路是否打開，如果是，則采集入射脈沖光在基底反射產生的含有發射光譜背底的干涉光譜信號，否則采集半導體加工腔室中的等離子發射光譜信號。

14、根據權利要求9或10所述的半導體加工工藝的監測方法，其特征在于：所述數據處理的步驟包括：將采集的半導體加工腔室中的等離子發射光譜信號，經模數轉換后記為發射光譜強度數據；將采集的含有發射光譜背底的干涉光譜信號，經模數轉換后記為干涉光譜強度數據；然后分別由發射光譜強度數據和干涉光譜強度數據計算出實時的加工深度。

15、根據權利要求9或10所述的半導體加工工藝的監測方法，其特征在于：所述數據處理的步驟具體包括：將采集的半導體加工腔室中的等離子發射光譜信號，經模數轉換后記為發射光譜強度數據；將采集的含有發射光譜背底的干涉光譜信號，減去所述發射光譜背底獲得無背底的干涉光譜信號，經模數轉換后記為干涉光譜強度數據；然后分別由發射光譜強度數據和干涉光譜強度數據計算出實時的加工深度。