功率传送到终点检测系统04，控制该终点检测系统04上的光谱仪光栅打开，对反应腔04内的光强进行采集，形成光谱。当第二脉冲射频源02处于停止功率输出时间段时，此时，第二脉冲射频源02无法触发第一脉冲射频源01和光谱仪光栅的开启，因而在反应腔03内也就无法产生等离子体进而无法进行等离子体刻蚀，同时，由于光谱仪光栅没有开启，因而也就不会采集反应腔内的光强。
[0025]只有当第二脉冲射频源02进入下一个脉冲周期时，当第二脉冲射频源02再次处于功率输出时间段时，同时，光谱仪光栅打开，采集反应腔内的光强。在该脉冲周期内，当第二脉冲射频源处于停止功率输出时间段时，第一脉冲射频源也停止功率输出时间段，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。
[0026]由于光谱仪光栅仅在反应腔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，这样光谱仪采集光强的时间段为等离子体产生时的时间段。因而光谱仪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实现对多频或双频脉冲等离子体刻蚀工艺的终点检测。
[0027]同时，由于第一脉冲射频源和光谱仪光栅的开关由同一个第二脉冲射频源控制，实现了第一脉冲射频源和光谱仪光栅开关的同步。因而也就克服了由于射频源和光谱仪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靠。
[0028]上述所述的等离子体刻蚀系统中，在一个第二脉冲射频源的脉冲周期内，光谱仪的光栅就进行一次打开和关闭。此时，当第二脉冲射频源的脉冲频率较低时，光栅的开关速度能够跟得上第二脉冲射频源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，光谱仪光栅的开关速度无法跟上第二脉冲射频源02发送来的脉冲信号的频率，此时仍然会存在光谱仪光栅的开关与第二脉冲射频源的脉冲信号不同步的问题。为此，可以如图3所示，在第二脉冲射频源02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用于累计第二脉冲射频源02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，触发光谱仪光栅打开，当下一个低频信号产生时，触发光谱仪光栅关闭。
[0029]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。通过脉冲计数器累计的脉冲数达到预定值后，才触发光谱仪光栅的打开，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。
[0030]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刻蚀的过程中某一或某些特定波长的光的特征谱线进行检测。该特定波长的光可以为等离子体刻蚀过程中反应气体或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。如根据等离子体刻蚀工艺的特点采用某一或某些特定波长的光的特征谱线进行检测，同发射光谱法类似，该吸收光谱采用的特定波长的光也可以为等离子体刻蚀过程中反应气体或反应副产物产生的特定波长的光。
[0031]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光栅开关的同步，采用由同一射频源控制的方法。除了该实施方式外，还可以采用其他实施方式实现。如射频源和光谱仪光栅分别采用不同的脉冲信号源控制，如射频源由第一脉冲信号控制，光谱仪光栅由第二脉冲信号控制。只要控制射频源和光谱仪光栅的第一脉冲信号和第二脉冲信号同步工作即可。
[0032]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，所述射频源为第一脉冲射频源，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号为由第二脉冲射频源产生，所述第一脉冲射频源和所述光谱仪并联连接在第二脉冲射频源和所述反应腔之间。
3.根据权利要求1所述的刻蚀系统，其特征在于，还包括，位于所述第二脉冲射频源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1-3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。
5.根据权利要求1-3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，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。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】CN104733279
【申请号】CN201310719121
【发明人】杨平, 黄智林
【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