[实用新型]在线监测系统及半导体加工设备

说明书

本实用新型提供一种在线监测系统及半导体加工设备，其包括第一光路、第二光路、采样频率调节单元、光电转换单元和计算单元，第一光路用于传输入射光，并将入射光向晶片表面辐射；第二光路用于接收干涉光，并将其传输至光电转换单元；该第二光路包括第一支路和第二支路，二者分别收集干涉光和等离子体反射光；采样频率调节单元用于调节采样频率；光电转换单元用于将干涉光和等离子体反射光转换为电信号，并发送至计算单元；计算单元用于根据电信号获得光强数据，并根据光强数据计算获得晶片表面厚度。本实用新型提供的在线监测系统，不仅可以实现采样频率的调节，而且采样频率的大小不会受到限制，从而可以保证精确控制晶片表面厚度。

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种在线监测系统及半导体加工设备。

背景技术

随着半导体工艺技术的发展，多种半导体设备广泛应用于半导体制程，等离子体刻蚀或沉积作为半导体制程中的关键一步，等离子体设备已遍布各大半导体制程产线。其中，高速刻蚀作为半导体制程中的一道工艺，广泛应用于封装，电力电子器件等领域。由于刻蚀速率高，刻蚀深度快，对刻蚀形貌的实时监测以及刻蚀深度的实时高精度控制变得非常必要。传统高速刻蚀，工艺工程师往往根据经验控制工艺时间来达到刻蚀深度的控制，但精度不高，无法做到实时精确控制。

为此，目前利用IEP(Interferometric Endpoint System，干涉仪终端检测系统)在线监测系统对晶片厚度进行监测，该晶片厚度可以是刻蚀深度或者也可以是薄膜厚度。图1为现有的一种在线监测系统的结构图。请参阅图1，该在线监测系统包括光源5、光谱软件6、光谱仪4和光纤组件2。其中，由光源5出射相应的窄波长的入射光经由光纤组件2进入腔室3中，并穿过等离子体1辐射至晶片7的表面；经晶片7反射的光经光纤组件2传输至光谱仪4中；光谱仪4对该反射光进行强度分辨，当晶片7的表面厚度发生变化时，在光谱仪4中检测到的光强发生相应的变化，从而获得变化的光谱强度；该光谱强度经光谱软件6的分析和计算得到光强变化与晶片表面厚度的对应关系。

上述在线监测系统在实际应用中不可避免地存在以下问题：

在监测过程中，通常需要选取一定的时间间隔进行等离子体光谱的背景(等离子体反射光)扣除，因此，上述光源5选择如图2所示的脉冲工作模式，在on阶段光源5发射激光，在off阶段光源5关闭，同时收集等离子体的背景光。但是，由于光源5频率是固定的，导致采样频率(光源5开启的频率)会受到光源5的脉冲频率限制，从而造成因采样率达不到要求而导致无法精确控制晶片表面厚度，即刻蚀深度或者沉积厚度；同时，采样频率无法满足不同的工艺需求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种在线监测系统及半导体加工设备，其不仅可以实现采样频率的调节，以满足不同的工艺需要，而且采样频率的大小不会受到限制，从而可以保证精确控制晶片表面厚度。

为实现本实用新型的目的而提供一种在线监测系统，用于检测晶片表面厚度，包括第一光路、第二光路、采样频率调节单元、光电转换单元和计算单元，其中，所述第一光路用于传输入射光，并将所述入射光向所述晶片表面辐射；

所述第二光路用于接收干涉光，并将其传输至所述光电转换单元，所述干涉光为经所述晶片表面反射的反射光与所述入射光形成的干涉光；并且，所述第二光路包括第一支路和第二支路，二者分别收集所述干涉光和等离子体反射光；

所述采样频率调节单元用于调节采样频率，所述采样频率为开启所述第一光路和第一支路，同时关闭所述第二支路的频率；

所述光电转换单元用于将所述干涉光和所述等离子体反射光转换为电信号，并发送至所述计算单元；

所述计算单元用于根据所述电信号获得光强数据，并根据所述光强数据计算获得所述晶片表面厚度。