[發明專利]監測等離子體工藝制程的裝置和方法

有效

• 申請號: 201610487977.X
• 申請日: 2016-06-28
• 公開（公告）號: CN107546141B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張潔;黃智林
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/67
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

1.一種監測工藝制程的等離子體處理裝置，包括一處理基片的反應腔及監測基片處理制程的一監測裝置，其特征在于，所述監測裝置包括：

閃光燈，以第一脈沖頻率向反應腔內的基片表面發射入射脈沖光；

一光譜儀，以第二脈沖頻率采集所述反應腔內發出的光信號，所述光譜儀在采集反應腔內光信號的同時，輸送一脈沖信號觸發入射光源的發光周期；

所述第二脈沖頻率大于等于所述第一脈沖頻率的2倍，使得所述光譜儀在一個入射脈沖光信號周期內采集至少兩組光信號，其中一組光信號包括入射光在基片表面的反射光信號與反應腔內等離子體產生的背景光信號之和，一組光信號只有反應腔內等離子體產生的背景光信號, 所述光譜儀采集反射光信號的高電平與所述入射光源發出的入射光信號上升沿位置不同；

一數據處理裝置，用于對所述光譜儀采集到的光信號進行運算，以消除反應腔內等離子體產生的背景光信號對反射光信號的影響；

所述數據處理裝置用消除背景光信號影響后的反射光信號作為計算依據，得到所述基片的處理終點。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述第二脈沖頻率是所述第一脈沖頻率的2的n次方倍，所述n大于等于1。

3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述入射光源發出的入射光為全光譜。

4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述脈沖入射光的脈沖周期大小可變。

5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光譜儀用于采集等離子體反應腔內光信號的波長和強度,所述光譜儀為CCD圖像控制器。

6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光譜儀向所述入射光源發射脈沖信號,以控制所述入射光源發送入射光信號的周期。

7.一種監測等離子體處理工藝的方法，所述方法在一等離子體處理裝置內進行，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

將基片放置在一等離子體處理裝置的反應腔內，對所述基片進行等離子體工藝處理；

向所述基片發射一脈沖式入射光信號，所述入射光信號在基片上發生反射,所述脈沖式入射光信號的脈沖周期頻率為第一脈沖頻率；

用一光譜儀以第二脈沖頻率采集所述反應腔內發出的光信號，所述光信號包括入射光在基片表面的反射光信號及反應腔內等離子體產生的背景光信號；

設置所述第二脈沖頻率大于等于所述第一脈沖頻率的2倍, 所述光譜儀采集反射光信號的高電平與所述入射光源發出的入射光信號上升沿位置不同；

在一個第一脈沖頻率周期內，所述光譜儀采集到一組反射光信號與等離子體產生的背景光信號之和以及至少一組只有等離子體產生的背景光信號；

所述光譜儀將采集到的光信號輸送到一數據處理裝置，所述數據處理裝置將光譜儀采集到的反射光信號與等離子體產生的背景光信號之和與一組只有等離子體產生的背景光信號做減法，得到不受干擾的反射光信號，所述數據處理裝置根據得到的不受干擾的反射光信號計算得到所述基片的處理終點。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于：所述光譜儀采集光信號的頻率為入射光信號脈沖頻率的兩倍，在一個入射光脈沖周期內，所述光譜儀包括兩個采集光信號周期，其中第一個周期內采集反射光信號與等離子體產生的背景光信號之和，第二個周期只采集到等離子體產生的背景光信號,所述第一周期內采集的光信號與第二周期內采集的光信號做減法即可消除背景光信號對反射光信號的干擾。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于：所述光譜儀采集光信號的頻率超過所述入射光信號脈沖頻率的兩倍時，在一個入射光脈沖周期內，所述光譜儀采集若干組只有等離子體產生的背景光信號，所述數據處理裝置選取其中一組背景光信號與所述光譜儀采集到的反射光信號與等離子體產生的背景光信號之和做減法，以消除所述背景光信號對反射光信號的干擾。

10.如權利要求7所述的方法，其特征在于：所述入射光信號為全光譜信號。