专利名称：等离子体处理工艺的终点检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种等离子体处理工艺的终点检测装置及方法。
背景技术：
近年来，随着半导体制造工艺的发展，对元件的集成度和性能要求越来越高，等离子体技术(Plasma Technology)在半导体制造领域中正起着举足轻重的作用。等离子体技术通过使工艺气体激发形成的等离子体被应用在许多半导体工艺中，如沉积工艺(如化学气相沉积)、刻蚀工艺(如干法刻蚀)等。对等离子体处理工艺来说，其准确度直接关系到元件的特征尺寸。随着半导体器件特征尺寸缩小，以及半导体制造过程中所用的等离子体处理工艺步骤的数量和复杂性的迅速增加，对等离子体处理工艺控制的要求变得更加严格，这就需要采用实时监控的手段来控制工艺过程的关键阶段。以等离子体刻蚀工艺为例，在等离子体刻蚀过程中，一个关键的问题是当被刻蚀的介质层被刻蚀掉之后，应当及时停止等离子体刻蚀，以避免下层介质层受到等离子体的刻蚀而损伤，从而造成器件的失效。因此，精确判定等离子体刻蚀工艺终点(endpoint)以避免因刻蚀不足或刻蚀过度导致元器件失效就变得日益重要。现有技术中，通常采用光学发射光谱法(optical emission spectroscopy, 0ES)进行等离子体刻蚀终点检测。OES技术主要是基于在线光谱检测设备对等离子体发射出的光谱进行实时检测，由于刻蚀到不同物质层光谱会出现明显的变化，特别当到达是刻蚀终点时，因刻蚀的材料发生转换，气相的组成及被刻蚀薄膜都会发生化学变化，这种变化通过OES光谱信号的强度变化表现出来。因此，通过连续监测等离子体发射，就能够用OES终点检测方法来检测出此变化并利用它来确定薄膜被完全清除的时间。例如，当OES信号下降至预定阈值水平之下时，就利用这种转变来触发“终点”。因此，通过检测刻蚀过程中刻蚀到不同层的物质时，反应物或生成物的发射谱线强度值，以此就能够判断刻蚀终点。例如美国专利US5565114公开了一种等离子体工艺中通过OES技术检测终点的方法，通过先计算等离子体发光频谱强度的总和平均值，然后计算总和平均值的差或是比值以决定刻蚀是否达到终端点。由此可知，通过OES技术能够很好地实现了制程稳定的单一刻蚀步骤处理或有限分离蚀刻步骤的处理。如今，对晶片进行深反应离子刻蚀以形成高深宽比结构(如硅通孔技术)正越来越受到广泛的重视和研究，深反应离子刻蚀通常采用博世工艺(Bosch process)进行。而博世工艺是通过使等离子刻蚀工序和等离子淀积工序周期性地反复进行而对半导体衬底在垂直方向较深地进行刻蚀的工艺。博世工艺主要包括以下步骤:(1)刻蚀步骤，通常用含有SF6的混合气体进行化学反应离子刻蚀；(2)聚合物沉积钝化步骤，通常用含有C4H8的混合气体在孔洞内侧面形成氟碳聚合物层，以使下一个周期的刻蚀步骤中化学反应离子刻蚀时，SF6气体不会对侧壁的聚合物进行刻蚀或者刻蚀速率非常慢；刻蚀步骤和沉积步骤交替循环进行，直到深孔刻蚀完成。由于博世工艺采用交替重复进行各向同性刻蚀和聚合物沉积工艺，而其中刻蚀和淀积步骤所使用的等离子体条件(如工艺气体类型、压力、RF功率等)并不相同，因此在进行博世工艺过程中刻蚀步骤和淀积步骤的等离子体发射光谱就会显著不同。如图1所示，将常规的OES技术应用于具有快速且周期性的等离子体扰动特性的博世工艺会导致周期性的终点轨迹，容易发生误判等离子体发射强度的改变，因此其无法准确检测终点。为解决上述技术问题，美国专利US7101805公开了一种在交替循环刻蚀处理或时分复用处理期间确立终点的方法。其利用公知的光发射光谱测定技术(0ES技术)检测等离子体发射强度的变化，并利用包络跟随器算法从等离子体发射强度的复杂波形中提取幅度信息。其中包络线跟随器算法采用多个峰值检测算法，按照循环方式依次复位。也即是说，该专利中是利用发射峰值来形成包络线，之后根据包络线轨迹确定终点产生的时间，构建终点对策。然而，在实际操作中，由于峰值一般是由该工艺步骤开始的时候RF射频源射出而产生的，其本身也是等离子体最不稳定的区域，因此容易发生偏差，以其形成的包络线对终点检测一般不敏感。此外，数据的采集频率一般是固定的，但在实际采样过程中由于等离子体功率、气体以及终端检测的采样时间的同步性在每个周期都会有不同，很可能会发生延时，从而造成采集点的位置会和最大值不重合。如果延时的时间不同，则在不同的采样时间可能会采集到峰值左边的数据点，峰值或峰值右边的数据点，由于在峰值两侧的数据值相对的变化量非常大，从而使得形成的包络线抖动非常大。因此采用峰值所形成的包络线来进行终点检测的话准确性不佳，特别是当刻蚀面积较小时，根本无法用来进行终点检测。因此，如何实现一种准确性高，灵活性大的终点检测方法，以准确找到具有交替循环步骤的等离子体处理工艺的终点，成为应用等离子体技术的半导体制造工艺中的难点问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种等离子体处理工艺的终点检测装置及方法，以提高利用OES方法进行交替循环等离子体处理工艺终点检测的灵敏性和准确性。为达成上述目的，本发明提供一种等离子体处理工艺的终点检测方法，所述等离子体处理工艺包括多个周期性的等离子体处理步骤，所述终点检测方法包括:以一定时间间隔采集所述等离子体处理工艺过程中特定波长的实时光信号强度以获取多个实时光信号强度取样值并建立具有周期性的实时光信号强度谱线，所述实时光信号强度与所述等离子体处理工艺的反应物组分浓度或产物浓度对应；在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区，所述平缓区内具有至少一个所述实时光信号强度取样值；在每一所述平缓区内的实时光信号强度取样值中抽取一个作为光信号强度特征值；根据所述光信号强度特征值建立光信号强度特征谱线；以及根据所述光信号强度特征谱线确定所述等离子体处理工艺的终点。优选的，所述平缓区内具有至少两个所述实时光信号强度取样值。优选的，在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区的步骤包括将一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.1% 10%。优选的，在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区的步骤包括将所述实时光信号强度取样值在预定范围内且在一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.1% 10%。优选的，在每一所述平缓区的实时光信号强度中内抽取一个光信号强度特征值的步骤包括:判断所述平缓区内实时光信号强度取样值的个数；当所述实时光信号强度取样值的个数为2N-1时，抽取第N个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值；当所述实时光信号强度取样值的个数为2N时，抽取第N个或第N+1个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值，其中N为大于I的正整数。优选的，根据所述光信号强度特征谱线确定所述等离子体处理工艺的终点的步骤包括:根据所述光信号强度特征谱线确定特征值拐点；以及根据所述特征值拐点确定所述等离子体处理工艺的终点。优选的，每一所述等离子体处理步骤包括一个刻蚀步骤和一个沉积步骤。本发明还提供了一种等离子体处理工艺的终点检测装置，其中所述等离子体处理工艺包括多个周期性的等离子体处理步骤，该终点检测装置包括:信号采集模块，用于以一定时间间隔采集所述等离子体处理工艺过程中的实时光信号强度以获取多个实时光信号强度取样值并建立具有周期性的实时光信号强度谱线，所述实时光信号强度与所述等离子体处理工艺的反应物组分浓度或产物浓度对应；平缓区定义模块，与所述信号采集模块相连，用于在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区，所述平缓区内具有至少一个所述实时光信号强度取样值；特征值抽取模块，与所述平缓区定义模块，用于在每一所述平缓区的实时光信号强度 取样值中内抽取一个作为光信号强度特征值；特征谱线建立模块，与所述特征值抽取模块相连，用于根据所述光信号强度特征值建立光信号强度特征谱线；以及终点确定模块，与所述特征值谱建立模块相连，用于根据所述光信号强度特征谱线确定所述等离子体处理工艺的终点。优选的，所述平缓区内具有至少两个所述实时光信号强度取样值。优选的，所述平缓区定义模块根据所述实时光信号强度的变化，将一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.19Γ10%。优选的，所述平缓区定义模块根据所述实时光信号强度及所述实时光信号强度的变化，将所述实时光信号强度取样值在预定范围内且在一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.19Γ10%。优选的，所述特征值抽取模块包括判断子模块和抽取子模块，所述判断子模块用于判断所述平缓区内实时光信号强度取样值的个数；所述抽取子模块与所述判断子模块相连，当所述实时光信号强度取样值的个数为2Ν-1时，抽取第N个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值；当所述实时光信号强度取样值的个数为2Ν时，抽取第N个或第Ν+1个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值，其中N为大于I的正整数。
优选的，所述终点确定模块还包括特征值拐点搜索子模块以及终点确定子模块，所述特征值拐点搜索子模块根据所述光信号强度特征谱线确定特征值拐点；所述终点确定子模块与所述特征值拐点搜索子模块相连，根据所述特征值拐点确定所述等离子体处理工艺的终点。优选的，每一所述等离子体处理步骤包括一个刻蚀步骤和一个沉积步骤。本发明的有益效果在于利用图形识别的方法，通过在实时光信号强度谱线中定义平缓区并在平缓区中抽取光信号强度特征值来形成平滑的光信号强度-时间特征谱线，不仅能够解决因等离子体快速且周期性扰动而造成的终点判定误判的问题，还能有效改善现有技术中采用最大值形成包络线对终点判定不敏感及易发生包络线抖动而造成终点检测不准确的缺陷。此外，在本发明中，即使光信号强度特征值抽取时发生延时仍然能保证形成的包络线光滑，从而有效提高终点检测能力和检测灵活性。
图1所示为现有的博世工艺中所获得的OES光信号强度随工艺时间变化的示意图。图2所示为本发明实施例的一种等离子体处理工艺的终点检测方法的步骤流程图；图3所示为本发明实施例的等离子体处理工艺中实时光信号强度谱线的示意图；图4所示为现有技术采用峰值形成的包络线与本发明的等离子体处理工艺中反应物的光信号强度特征谱线的对比示意图；图5所示为当等离子体处理工艺的刻蚀面积为晶片面积时刻蚀产物的光信号强度特征谱线的示意图；图6所示为当等离子体处理工艺的刻蚀面积为晶片面积的5%时刻蚀产物的光信号强度特征谱线的示意图；图7所示为本发明实施例的一种等离子体处理工艺的终点检测装置的方块图。
具体实施例方式为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。由背景技术可知，在具有周期性处理步骤的等离子体处理工艺中，抽取峰值形成包络线来检测等离子体工艺终点的方法并不能准确检测到终点。为此，本发明提出一种优化的等离子体处理工艺终点检测方法，来解决现有技术的缺陷。请参考图2，其示出了本发明的一种等离子体处理工艺的终点检测方法，等离子体处理工艺包括多个周期性的等离子体处理步骤。具体可以包括以下步骤:步骤201，以一定时间间隔采集等离子体处理工艺过程中特定波长的的实时光信号强度以获取多个实时光信号强度取样值并建立具有周期性的实时光信号强度谱线；其中实时光信号强度与等离子体处理工艺的反应物组分浓度或产物组分浓度对应，本领域技术人员可以根据晶片的类型和工艺气体的类型，选择相应的特定波长的实时光信号，并获取特定波长的实时光信号强度；步骤202，在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区，所述平缓区内具有至少一个所述实时光信号强度取样值；步骤203，在每一所述平缓区的实时光信号强度取样值中内抽取一个作为光信号强度特征值；步骤204，根据所述光信号强度特征值建立光信号强度特征谱线；步骤205，根据所述光信号强度特征谱线确定所述等离子体处理工艺的终点。请参照图3，示出了本发明实施例的等离子体处理工艺中等离子体的光信号强度随时间变化的示意图，也即是特定波长的实时光信号强度谱线的示意图。本发明的等离子体处理工艺包括多个周期性的等离子体处理步骤，而每个等离子体处理步骤可包括多个不同步骤。在本实施例中，每个等离子体处理步骤均包括一个刻蚀步骤和一个沉积步骤，等离子体处理工艺为博世工艺，通过使等离子刻蚀步骤和等离子沉积步骤周期性交替反复进行而进行刻蚀。当然在其他实施例中，每个等离子体处理步骤也可包括刻蚀步骤，沉积步骤，过渡步骤或清洗步骤等，本发明并不限于此。本发明的技术原理为首先以一定时间间隔采集实时光信号强度从而获得多个实时光信号强度取样值并根据这些实时光信号强度取样值建立实时光信号强度谱线，如图3所示，在本实施例中，采集的时间间隔为200ms，图3中各个点即为实时光信号强度取样值。由于等离子体处理工艺具有周期 性的多个处理步骤，采集的实时光信号强度取样值所形成的谱线也相应具有周期性，从图3中可以看出，实时光信号强度谱线的周期性非常均匀。之后在光信号强度谱线的每一个周期内定义出一个平缓区，平缓区内具有至少一个实时光信号强度取样值，如工艺时间为165秒时刻所米集的光信号强度取样值的波动较小,则视其为处于平缓区。本发明可采用不同方法定义平缓区，如在周期开始后通过时间延迟，或根据光信号强度取样值的变化趋势等。当平缓区中只有一个实时光信号强度取样值时，容易发生抖动，为了改善这一抖动现象，平缓区中可至少具有两个实时光信号强度取样值，以提供更多的选择性和准确性。在本实施例中，是依据实时光信号强度取样值的变化，将一定时间段内(如3个采集时间间隔)，实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的部分定义为平缓区，如图3中第159.4至159.8秒所对应的谱线区域。当然，在其他实施例中，实时光信号强度谱线的一个周期内可能会具有多个光信号强度取样值变化平缓，即实时光信号强度取样值的变化符合要求的区域，此时可进一步限定实时光信号强度取样值的大小，将光信号强度取样值在预定范围内且在一定时间段内光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为平缓区。较佳的，上述参考阈值的取值范围为该周期中实时光信号强度取样值的最大值的0.19Γ10%，其中可以将该周期中的实时光信号强度谱线最高点的取样值作为该周期实时光信号强度取样值的最大值。接着，抽取每一平缓区实时光信号强度取样值的一个作为光信号强度特征值，再由这些特征值来形成光信号强度特征谱线。由于抽取的光信号强度特征值均位于平缓区内，较为稳定，不易发生偏差，由其所形成的特征谱线对终点检测更为敏感。接下来根据所形成的特征值谱线确定等离子体处理工艺。图4为现有技术采用峰值形成的包络线I与本发明的等离子体处理工艺中反应物的光信号强度特征谱线2的对比示意图。如图4所示，对于采用峰值来形成包络线1，由于峰值的稳定性较差，对终点的灵敏度较低，基本无法用来判定终点。通过本发明的实时光信号强度特征值来形成的谱线2能够很清楚地找到特征值发生变化点即特征值拐点，在接近特征值拐点时，反应物的特征谱线2迅速上升。因此根据特征谱线能够确定出特征值拐点，而根据特征值拐点即可进一步获得等离子体处理工艺的终点。进一步的，为了更好地在平缓区抽取出适当的实时光强度特征值，在实时光信号谱线每个周期的平缓区内，抽取其中实时光信号强度取样值的中间位置的数据点作为光信号强度特征值。详细而言，首先判断平缓区内实时光信号强度取样值的个数，当实时光信号强度取样值的个数为奇数时，抽取中间的实时光信号强度取样值作为光信号强度特征值；当实时光信号强度取样值的个数为偶数时，抽取中间的两个实时光信号强度取样值之一作为光信号强度特征值。这样做是因为实时光信号强度取样值抽取时可能会有抽取延时且每次延时的时间不一致的情况发生，如果平缓区具有多个实时光信号强度取样值而抽取的是平缓区边缘的光信号强度取样值数据点，很容易因延时而使得平缓区以外的光信号强度取样值被抽取，而在该区域光信号强度取样值变化很大，因此以其形成的特征谱线就会有较多锯齿，如果这些锯齿的强度变化与特征值拐点的强度变化接近，则易发生特征值拐点误判甚而最终会影响到终点判定。而在本发明的检测方法中，抽取平缓区中间的实时光信号强度取样值作为光信号强度特征值，即使因延迟发生提前抽取或延迟抽取的情况，所抽取的光信号强度特征值还是在平缓区内，所以形成的特征谱线依然很光滑，如此一来，就能够很容易地找到发生变化的光信号强度特征值拐点，尤其是在刻蚀面积比较小信号强度变化微弱时，仍然能够有效判断，从而提高终点检测的能力。图5和图6所示分别为博世工艺刻蚀面积与晶片面积相同时，以及刻蚀面积为晶片面积的5%时刻蚀产物的光信号强度特征谱线的示意图。由图中可以看出，在接近特征值拐点时，刻蚀产物所对应的特征谱线有明显下降，说明刻蚀产物的浓度降低。即使图6中刻蚀面积减小到一定程度，特征谱线的变化较为微弱时，仍然能够找出特征值拐点。需要注意的是，在形成光信号强度特征谱线后，可采用各种方式来判断特征值拐点，如阈值交叉检测或导数处理，具体可以参考现有的等离子体刻蚀工艺的刻蚀终点判断方式，其为本领域技术人员所熟知，在这里不作赘述。根据光信号强度的特征值拐点即可确定等离子体处理工艺终点所在，一般而言，该终点可为实时光强度谱线中，特征值拐点所在的周期中最后一个实时光信号强度取样值采集的时间点，也即是该等离子体处理步骤结束时的时间点，本发明并不限于此。综上所述，通过本发明的等离子体处理工艺的终点检测方法，不仅能够解决对于等离子体快速且周期性扰动的工艺终点判定误判的问题，还能有效提高终点检测的灵活性。接下来，请参照图7，其示出了本发明一种等离子体处理工艺的终点检测装置实施例，该终点检测装置包括:信号采集模块701，用于以一定时间间隔采集等离子体处理工艺过程中特定波长的实时光信号强度以获取多个实时光信号强度取样值并建立具有周期性的实时光信号强度谱线；平缓区定义模块702，与信号采集模块701相连，用于在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区，每一个平缓区具有至少一个实时光信号强度取样值；其中平缓区定义模块702可根据所述实时光信号强度取样值的变化，将一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区；或根据所述实时光信号强度取样值大小及所述实时光信号强度取样值的变化，将所述实时光信号强度取样值在预定范围内且在一定时间段内所述实时光信号强度取样值相对时间的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区。其中参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.1°/Γ10%。特征值抽取模块703，与平缓区定义模块702相连，用于在每一平缓区内的实时光信号强度取样值中抽取一个作为光信号强度特征值。较佳的，特征值抽取模块703还包括判断子模块和抽取子模块，判断子模块用于判断平缓区内实时光信号强度取样值的个数；抽取子模块与判断子模块相连，当实时光信号强度取样值的个数为2Ν-1时，抽取第N个实时光信号强度取样值作为光信号强度特征值；当实时光信号强度取样值的个数为2Ν时，抽取第N或第Ν+1个实时光信号强度取样值作为光信号强度特征值，其中N为大于I的正整数；特征谱线建立模块704，与特征值抽取模块703相连，用于根据光信号强度特征值建立光信号强度特征谱线；终点确定模块705，与特征谱线建立模块704相连，根据光信号强度特征谱线确定等离子体处理工艺终点。在本发明的一较佳实施例中，终点确定模块705还可以包括特征值拐点搜索子模块以及终点确定子模块，特征值拐点搜索子模块根据光信号强度特征谱线确定特征值发生变化的特征值拐点；终点确定子模块与特征值拐点搜索子模块相连，根据特征值拐点确定等离子体处理工艺的终点。图7所示的终点检测装置可以通过软件，固件，硬件或其组合来实现，在此不作限制。由于终点检测装置对应前述的终点检测方法，因此描述较为简略，未详尽之处可参见本说明书前述相应部分的描述。综上所述，本发明充分利用了图形识别方法，通过在采集的实时光信号强度谱线中定义出平缓区并从中抽取特征值来形成特征谱线，从而形成平滑的光信号强度-时间曲线，提高了在等离子体周期性扰动的工艺中进行终点检测的准确性。进一步的，本发明通过在平缓区中间时刻抽取特征值，有效改善了因信号强度采集延时而导致的特征值抽取不准的问题，具有较高的灵活性和实用性。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
权利要求
1.一种等离子体处理工艺的终点检测方法，所述等离子体处理工艺包括多个周期性的等离子体处理步骤，其特征在于，所述终点检测方法包括: 以一定时间间隔采集所述等离子体处理工艺过程中特定波长的实时光信号强度以获取多个实时光信号强度取样值并建立具有周期性的实时光信号强度谱线，所述实时光信号强度与所述等离子体处理工艺的反应物组分浓度或产物浓度对应； 在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区，所述平缓区内具有至少一个所述实时光信号强度取样值； 在每一所述平缓区内的实时光信号强度取样值中抽取一个作为光信号强度特征值； 根据所述光信号强度特征值建立光信号强度特征谱线；以及 根据所述光信号强度特征谱线确定所述等离子体处理工艺的终点。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，所述平缓区内具有至少两个所述实时光信号强度取样值。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区的步骤包括:将一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.19Γ10%。
4.根据权利要求2所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区的步骤包括:将所述实时光信号强度取样值在预定范围内且在一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.ι°/Γιο%。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，在每一所述平缓区内的实时光信号强度取样值中抽取一个作为光信号强度特征值的步骤包括: 判断所述平缓区内实时光信号强度取样值的个数； 当所述实时光信号强度取样值的个数为2Ν-1时，抽取第N个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值； 当所述实时光信号强度取样值的个数为2Ν时，抽取第N个或第Ν+1个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值，其中N为大于I的正整数。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，根据所述光信号强度特征谱线确定所述等离子体处理工艺的终点的步骤包括: 根据所述光信号强度特征谱线确定特征值拐点；以及 根据所述特征值拐点确定所述等离子体处理工艺的终点。
7.根据权利要求1所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，每一所述等离子体处理步骤包括一个刻蚀步骤和一个沉积步骤。
8.一种等离子体处理工艺的终点检测装置，所述等离子体处理工艺包括多个周期性的等离子体处理步骤，其特征在于，所述终点检测装置包括: 信号采集模块，用于以一定时间间隔采集所述等离子体处理工艺过程中特定波长的实时光信号强度以获取多个实时光信号强度取样值并建立具有周期性的实时光信号强度谱线，所述实时光信号强度与所述等离子体处理工艺的反应物组分浓度或产物浓度对应；平缓区定义模块，与所述信号采集模块相连，用于在所述实时光信号强度谱线的每一个周期内定义一个平缓区，所述平缓区内具有至少一个所述实时光信号强度取样值； 特征值抽取模块，与所述平缓区定义模块，用于在每一所述平缓区的实时光信号强度取样值中内抽取一个作为光信号强度特征值； 特征谱线建立模块，与所述特征值抽取模块相连，用于根据所述光信号强度特征值建立光信号强度特征谱线；以及 终点确定模块，与所述特征谱线建立模块相连，用于根据所述光信号强度特征谱线确定所述等离子体处理工艺的终点。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理工艺的终点检测装置，其特征在于，所述平缓区内具有至少两个所述实时光信号强度取样值。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理工艺的终点检测装置，其特征在于，所述平缓区定义模块根据所述实时光信号强度取样值的变化，将一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值的范围为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.19Γ10%。
11.根据权利要求9所述的等离子体处理工艺的终点检测装置，其特征在于，所述平缓区定义模块根据所述实时光信号的强度及所述实时光信号强度的变化，将所述实时光信号强度取样值在预定范围内且在一定时间段内所述实时光信号强度取样值的变化量小于参考阈值的区域定义为所述平缓区，其中所述参考阈值为该周期内所述实时光信号强度取样值的最大值的0.ι°/Γιο%。
12.根据权利要求8所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，所述特征值抽取模块包括判断子模块和抽取子模块，所述判断子模块用于判断所述平缓区内实时光信号强度取样值的个数；所述抽取子模块与所述判断子模块相连，当所述实时光信号取样值的个数为2Ν-1时，抽取第 N个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值；当所述实时光信号取样值的个数为2Ν时，抽取第N个或第Ν+1个实时光信号强度取样值作为所述光信号强度特征值，其中N为大于I的正整数。
13.根据权利要求8所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，所述终点确定模块还包括特征值拐点搜索子模块以及终点确定子模块，所述特征值拐点搜索子模块根据所述光信号强度特征谱线确定特征值拐点；所述终点确定子模块与所述特征值拐点搜索子模块相连，根据所述特征值拐点确定所述等离子体处理工艺的终点。
14.根据权利要求8所述的等离子体处理工艺的终点检测方法，其特征在于，每一所述等离子体处理步骤包括一个刻蚀步骤和一个沉积步骤。
全文摘要
本发明公开了一种等离子体处理工艺的终点检测方法，该等离子体处理工艺包括多个周期性的等离子体处理步骤，所述终点检测方法包括以一定时间间隔采集等离子体处理工艺过程中特定波长的实时光信号强度以获取多个实时光信号强度取样值并建立具有周期性的实时光信号强度谱线；在所述实时光信号强度谱线的每一周期内定义一个平缓区；在每一平缓区内抽取一个光信号强度特征值；根据光信号强度特征值建立光信号强度特征谱线；以及根据光信号强度特征谱线确定等离子体处理工艺的终点。本发明还提供了一种等离子体处理工艺的终点检测装置。本发明有效提高对于等离子体周期性扰动的工艺终点检测的准确性。
文档编号H01J37/32GK103117202SQ20131005365
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者杨平, 黄智林, 席朝晖, 曹涵 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司