光栅打开采集反应腔内的光强。当脉冲信号发生器01再次处于产生低电平信号时间段时，射频源02停止功率输出，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31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。
[0030]由于光谱仪31光栅仅在反应腔04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31采集光强的时间段为等离子体产生时的时间段，也就是高电平时间段。由于在高电平时间段有等离子体产生因而光谱仪31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通过反应腔内的光强的变化实现对多频或双频脉冲等离子体刻蚀工艺的终点检测。
[0031]同时，由于射频源02和光谱仪31光栅的开关由同一个脉冲信号发生器控制，实现了射频源02和光谱仪31光栅开关的同步。因而也就克服了由于射频源和光谱仪31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
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[0032]采用上述等离子体刻蚀系统进行等离子体刻蚀工艺的终点检测方法如下:
[0033]脉冲信号发生器01产生脉冲信号，该脉冲信号分为两路，一路传送到射频源02控制射频源02的开启和关闭，射频源的开启和关闭决定着反应腔04内的等离子体的产生与否；另一路传送至终点检测系统03的光谱仪31控制光谱仪光栅的开关，当光谱仪光栅打开时，光谱仪采集反应腔04内的光强，形成光谱，光谱仪形成的光谱传送至终点检测计算机32上，终点检测计算器32通过比较不同时间段内的光谱上某一或某些特定波长光线的强度的变化来确定等离子体刻蚀工艺终点。
[0034]用来确定等离子体刻蚀工艺终点的特定波长光线可以是在气体辉光发电中被激发的原子或分子所发出的光。当该光的强度下降时，说明，等离子体刻蚀工艺结束，达到终点。利用通过气体辉光发电中被激发的原子或分子所发出的光来确定刻蚀工艺终点采用的的发射光谱。需要说明的是，本发明实施例所述的终点检测系统可以利用等离子体发射光谱法进行检测。如通过在产生等离子体的过程中某一或某些特定波长的光的特征谱线进行检测，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。此外，本发明实施例所述的终点检测系统还可以利用等离子体吸收光谱法进行检测，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。如根据等离子体刻蚀工艺过程中消耗的某一原子或自由基的特定波长的光的特征谱线进行检测。
[0035]利用该等离子体刻蚀系统进行等离子体刻蚀工艺的终点检测，由于射频源02和光谱仪31并联连接在脉冲信号发生器01和反应腔04之间，所以，由脉冲信号发生器01产生的脉冲信号能够同时触发射频源02和光谱仪31工作，因而也就实现了等离子体刻蚀工艺和终点检测过程的同步，从而能够准确地检测出刻蚀终点。
[0036]上述所述的等离子体刻蚀系统中，在由脉冲信号发生器01产生的一个脉冲周期内，光谱仪31的光栅就进行一次打开和关闭。此时，当产生的信号的脉冲频率较低时，光栅的开关速度能够跟得上脉冲信号发生器01发送来的脉冲信号的开关。但是，当脉冲频率较高，例如高于500Hz时，光谱仪31光栅的开关速度无法跟上脉冲信号发生器01发送来的脉冲信号的频率，此时仍然会存在光谱仪31光栅的开关与射频源02的脉冲信号不同步的问题。为此，可以如图3所示，在脉冲信号发生器01和终点检测系统04之间增设一脉冲计数器05。该脉冲计数器05用于累计脉冲信号发生器01传送的脉冲数量，并且该脉冲计数器05用于控制终点检测系统04中的光谱仪31光栅的开关。当脉冲计数器05累计的脉冲数达到预定值后，触发光谱仪31光栅打开，当下一个低电平信号产生时，触发光谱仪31光栅关闭。所述脉冲计数器05当接收到高电平信号时，脉冲数累计加1，当接收到底电平信号时，脉冲数不累加。
[0037]需要说明的是，所述预定值为不小于2的整数。例如可以为5、10等。该预定值的大小可以根据光栅的开关速度以及脉冲射频源的脉冲频率共同确定。通过脉冲计数器05累计的脉冲数达到预定值后，才触发光谱仪31光栅的打开，这样能够使光栅有足够的时间完成打开和关闭操作，提高了同步的准确性，同时也实现了光栅随脉冲信号的可控开关。
[0038]上述实施例所述的等离子体刻蚀系统中为了实现射频源和光谱仪31光栅开关的同步，采用由同一脉冲信号发生器同步控制射频源和光谱仪31光栅开关的方法。除了该实施方式外，还可以采用其他实施方式实现。如射频源和光谱仪31光栅分别采用不同的脉冲信号发生器控制，如射频源由第一脉冲信号发生器控制，光谱仪31光栅由第二脉冲信号发生器控制。其中，第一脉冲信号发生器和第二脉冲信号发生器产生的脉冲信号为相同的脉冲信号，并且该两脉冲信号发生器能够同步工作。
[0039]此外，上述所述的等离子体刻蚀系统中的射频源可以为一个，也可以为多个。所述射频源可以为连续输出射频功率的普通的射频源,也可以为脉冲射频源。
[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
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。
2.根据权利要求1所述的刻蚀系统，其特征在于，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号为由同一脉冲信号发生器产生，所述射频源和所述光谱仪并联连接在所述脉冲信号发生器和所述反应腔之间。
3.根据权利要求2所述的刻蚀系统，其特征在于，还包括，位于所述脉冲信号发生器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。
4.根据权利要求3所述的刻蚀系统，其特征在于，所述预定值为5。
5.根据权利要求1-4任一项所述的刻蚀系统，其特征在于，所述射频源为多个。
6.根据权利要求1-4任一项所述的刻蚀系统，其特征在于，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。
7.根据权利要求1-4任一项所述的刻蚀系统，其特征在于，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。
【专利摘要】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。通过本发明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。
【IPC分类】H01J37-32
【公开号】CN104733277
【申请号】CN201310718975
【发明人】杨平, 梁洁
【申请人】中微半导体设备(上海)有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月23日