[发明专利]刻蚀终点检测方法及装置

说明书

本发明提供一种刻蚀终点检测方法及装置，该刻蚀终点检测方法包括：根据刻蚀脉冲信号的上升沿、光谱仪积分时间和光谱仪信号确定正向光谱积分数据；根据刻蚀脉冲信号的下降沿、光谱仪积分时间和光谱仪信号确定负向光谱积分数据；根据正向光谱积分数据和负向光谱积分数据确定目标光谱信号数据；根据目标光谱信号数据检测刻蚀终点。本发明可以有效过滤等离子体脉冲刻蚀中的背景噪声，实现高精度的脉冲刻蚀终点检测及控制。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，具体地，涉及一种刻蚀终点检测方法及装置。

背景技术

随着集成电路技术的快速发展，器件的核心尺寸在不断缩小，传统的等离子诱导损伤对器件运行性能有重大的影响，等离子体脉冲刻蚀技术能够很好地解决传统连续等离子体刻蚀遇到的诸多问题，特别是等离子诱导损伤器件敏感的工艺制备过程以及14nm节点以下的工艺制备过程。与传统的连续等离子体刻蚀相比，等离子体脉冲刻蚀技术有更好的选择，因此可以提高刻蚀速率，减少刻蚀过程中聚合物的生成，提升刻蚀的均匀性以及减少紫外线辐射损伤。

目前等离子体刻蚀常用的终点检测技术主要采用光发射光谱法(OES)，其原理是利用检测等离子体中某种反应性化学基团或原子所发射波长光强的变化来实现刻蚀终点检测，通常过程是基于刻蚀过程中真空腔室的气体成分连续进行光发射谱采集，由此获取腔室中的气体反应物和生成物信息，比照待刻蚀样品的膜层结构所含原子信息，进而判断等离子体刻蚀的进程，实现终点检测。但是此过程要求刻蚀腔体内的等离子体处于连续和稳定的状态，否则刻蚀背景的等离子体状态会直接引起光谱光强的变化。而在等离子体脉冲刻蚀过程中，光谱仪采集积分周期同可调参数脉冲周期存在强干扰，二者周期相近或脉冲周期大于光谱仪积分周期时会导致光谱光强存在剧烈的无序或周期性变化，失去了等离子体脉冲刻蚀过程终点检测功能，因此一般的光发射光谱法无法在等离子体脉冲刻蚀过程使用。

还有一种方案是激光干涉终点检测(IEP)，采用的双光束激光干涉测量的方法，其原理是当激光垂直入射薄膜表面时，在透明薄膜前被反射的光线与穿透该薄膜后被下层材料反射的光线相互干涉，在一定的条件下，薄膜厚度的变化会导致干涉光强的变化。但是，考虑到集成电路元器件在制造过程中通常涉及多个不同材料膜层的连续刻蚀，激光干涉终点检测方式对不同材料的折射率有一定的要求，否则可能无法采集到刻蚀膜层足够光强下的上表面反射信号和下表面反射信号，导致判断结果出现偏差，难以满足多膜层多材料刻蚀的终点检测需求。

综上，目前等离子体脉冲刻蚀工艺过程中的终点检测方法面临着以下问题：

1.使用激光干涉法可实现等离子脉冲刻蚀的终点判断，但是由于激光干涉方法检测过程依赖选择的测试点位和刻蚀材料的折射率，激光必须聚焦在晶片被刻蚀的点位上，并且所选点位面积大小和粗糙度信息都会对测试产生影响，因此在终点判断过程中由于选择点位的实际情况以及材料折射率情况，容易出现终点的误判，刻蚀终点判断功能受到限制。

2.使用传统的等离子体刻蚀所用的光发射光谱法对刻蚀材料无要求，但是对刻蚀过程中等离子体的稳定性有较高的要求。对于周期性脉冲刻蚀，光谱仪采集积分周期同可调参数脉冲周期存在强干扰，当二者周期处于相近似量级或脉冲周期大于光谱仪积分周期时，光发射光谱法无法应用于等离子体脉冲刻蚀的过程中。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种刻蚀终点检测方法及装置，以有效过滤等离子体脉冲刻蚀中的背景噪声，实现高精度的脉冲刻蚀终点检测及控制。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种刻蚀终点检测方法，包括：

根据刻蚀脉冲信号的上升沿、光谱仪积分时间和光谱仪信号确定正向光谱积分数据；

根据刻蚀脉冲信号的下降沿、光谱仪积分时间和光谱仪信号确定负向光谱积分数据；

根据正向光谱积分数据和负向光谱积分数据确定目标光谱信号数据；

根据目标光谱信号数据检测刻蚀终点。