[发明专利]基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置及应用其的刻蚀系统

说明书

一种基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置及应用其的刻蚀系统，基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置包括：光学探头，用于收集样品表面经离子轰击引发的光；光谱仪，通过光纤与光学探头相连；光谱仪用于探测并处理光学探头收集的光，得到收集的光的光谱；处理器，用于对收集的光的光谱进行数据处理，得到样品对应判定元素的光谱图；其中，通过监测所述样品对应判定元素的光谱图中特征峰的存在与否来判断是否达到样品离子刻蚀终点。本发明基于光谱仪进行离子刻蚀终点检测，而非质谱仪进行分析，可以探测到刻蚀样品，进行精准分析；且不同于质谱分析法的复杂结构难安装，本发明使用光学探头、光谱仪及其光纤附件结构简单，安装使用方便。

技术领域

本发明涉及等离子刻蚀技术领域，尤其涉及一种基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置及应用其的刻蚀系统。

背景技术

等离子刻蚀技术现已广泛应用于薄膜器件的制造工艺和研究工作中，随着薄膜器件精密性的不断提升，对刻蚀过程的控制要求也越来越高，而对刻蚀过程的控制则取决于对刻蚀终点的判断。

目前不管生产工艺线还是实验室大都使用质谱仪进行终点监测。由于核素的准确质量是一多位小数，决不会有两个核素的质量是一样的，而且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍，因此将离子按质荷比分离后通过离子质量可以确定元素种类，通过检测离子的信号强度可以判断是否到达终点。

质谱分析法的灵敏性很高，分析速度快，实时性好，并且可以同时检测多组数据，但也具有显著的缺点：对于终点检测，质谱仪结构复杂难安装，还会影响到刻蚀机本身的真空环境。除此之外，质谱仪分析的是整个腔室内的所有元素，而对于离子束刻蚀等工艺来说，我们更期望直接探测到样品来精准分析是否达到刻蚀终点。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置及应用其的刻蚀系统，以期至少部分地解决上述提及的技术问题之一。

作为本发明的一个方面，本发明提供一种基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置，包括：

光学探头，用于收集样品表面经离子轰击引发的光；

光谱仪，通过光纤与所述光学探头相连；所述光谱仪用于探测并处理所述光学探头收集的光，得到所述收集的光的光谱；

处理器，用于对所述收集的光的光谱进行数据处理，得到样品对应判定元素的光谱图；其中，通过监测所述样品对应判定元素的光谱图中特征峰的存在与否来判断是否达到样品离子刻蚀终点。

作为本发明的另一个方面，还提供一种刻蚀系统，包括：

真空腔室；

旋转刻蚀工件台，设置于所述真空腔室内，用于固定样品进行离子刻蚀；

如上述的基于光谱仪的离子刻蚀终点检测装置；

其中，所述光学探头设置于所述真空腔室内，且所述光学探头对准所述旋转刻蚀工件台。

基于上述技术方案，本发明相较于现有技术至少具有如下有益效果的其中之一或其中一部分；

(1)本发明基于光谱仪进行离子刻蚀终点检测，而非质谱仪进行分析，可以直接探测到被刻蚀样品，进行精准分析；且不同于质谱分析法的复杂结构难安装，本发明使用光学探头、光谱仪及其光纤附件就可以完成安装，结构简单，使用方便。

(2)本发明使用的是光学探头，用于接收样品刻蚀过程中发出的光谱信号，实现对刻蚀样品的局部终点探测。

(3)本发明对光学探头加装了玻璃挡板，减小溅射材料对探头窗口的污染，同时经过实验验证，仍可维持稳定的透光率。

(4)通过使用多个光学探头可实现多通道的终点探测，通过设置不同波段的检测范围，将进一步的提高探测精度。

附图说明