專利名稱：一種多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法及檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明微電子技術領域，特別涉及一種多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法及檢測裝置。
襯底一般需在等離子體腔室環(huán)境下進行生產，多采用光刻和刻蝕工藝。在多晶硅刻蝕應用中，在刻蝕過程中，由適當的刻蝕氣源電離形成等離子體，對沒有被光膠圖形覆蓋的部分進行刻蝕。當刻蝕進行到將柵氧層全部暴露時，刻蝕過程立即終止。
在所有的等離子體刻蝕過程中都伴隨著有200-800nm波段的發(fā)射光譜從氣相反應物及產物、吸收的基團或是正在被刻蝕的薄膜中釋放出來。在等離子體刻蝕的終點，會同時在氣相和薄膜上發(fā)生化學組分的改變。產物基團消失了，反應物增加了，這是由于這些反應物不再被等離子所驅動的化學反應所消耗。在對刻蝕界面進行清潔時，下層的薄膜將暴露在等離子體轟擊下，所以由下層薄膜表面與等離子體反應所形成的產物基團就開始增加了。這種化學改變可以通過被傳感器所探測到的發(fā)射光譜信號的強度的改變表現(xiàn)出來的。通過監(jiān)控發(fā)射光譜的波峰或是波長，可以監(jiān)控刻蝕的全過程。因此，光學發(fā)射光譜技術已經廣泛應用于各種離子體刻蝕應用中，如多晶硅、光阻刻蝕和氧化硅刻蝕等。
光學發(fā)射光譜法是最常用的終點檢測方法，是由于它可以很容易集成在刻蝕機上且不影響刻蝕過程的進行，對反應的細微變化可以進行非常靈敏的檢測，可以實時的提供刻蝕過程中的許多有用的信息。
典型的OES(光譜分析儀)信號如圖1所示。
隨著器件的臨界尺寸向深亞微米的過度，尤其是當器件的臨界尺寸小于100nm時，MOS(中文含義)器件柵氧厚度也按照比例縮減，柵氧的厚度由微米器件的幾十個納米，下降到幾個納米。也就是說，對于多晶硅刻蝕而言，保護該氧化層目前多晶硅刻蝕的難點。因而，對工藝步驟的終點非常精確的控制就是一個基本的要求。在這種情況下，僅僅依賴于等離子體發(fā)光譜的OES終點檢測辦法是無法可靠保護柵氧層的。
美國專利(U.S 622827)提供了一種新型的終點檢測辦法，該方法使用一個偏壓補償靜電卡盤，并通過監(jiān)測襯底電勢、補償電流或補償電壓的方法進行終點檢測，然而，該方法的靈敏性很強，很難直接控制刻蝕終點。也就是說，僅僅依賴于該方法對于既要滿足多晶硅充分刻蝕，又要有效保護保護幾個納米的柵氧是不夠的。

發(fā)明內容
鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，發(fā)明的目的是設計一種保護多晶硅柵氧化層的終點檢測方法及檢測裝置，能夠有效控制多晶硅刻蝕終點，進而保護柵氧層。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，包括A、獲得多晶硅柵刻蝕過程中靜電卡盤的偏壓補償功率變化信息；B、根據所述的偏壓補償功率變化信息，確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點期；C、采集獲取多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號強度變化信息；D、根據所述的特定波長信號強度變化信息，在所述刻蝕終點期內確定多晶硅柵刻蝕終點。
步驟A所述的偏壓補償功率變化信息包括偏壓補償功率強度與經過的時間之間的變化曲線信息。
所述的步驟B包括判斷所述的偏壓補償功率變化信息是否符合預定的條件，如果符合，則確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點期，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟A。
所述的預定的條件包括設定的偏壓補償功率變化值與經過時間值間的比值，或者為在設定時間段內偏壓補償功率強度變化曲線的斜率。
所述的步驟C包括根據多晶硅柵刻蝕工藝確定多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號信息；實時獲取在設定的時間段內，多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號強度變化信息。
所述的特定波長信號強度變化信息包括
特定波長信號強度變化曲線的斜率，或者特定波長信號強度變化與時間之間的比值。
所述的步驟D包括判斷所述的特定波長信號強度變化信息是否符合預定的條件，如果符合，則確定此時達到多晶硅柵刻蝕終點，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟C。
一種多晶硅刻蝕終點的檢測裝置，其特征在于，包括偏壓補償功率獲取單元用于獲取靜電卡盤的偏壓補償功率信息，并輸出給信號處理單元；特定波長信號檢測單元用于檢測多晶硅柵刻蝕腔中特定波長信號信息，并發(fā)送給光電轉換單元；光電轉換單元將所述特定波長信號信息轉換為電信號輸出給信號處理單元；信號處理單元將所述的偏壓補償功率信息和所述特定波長信號對應的電信號進行濾波放大處理后發(fā)送給刻蝕終點計算單元；刻蝕終點計算單元根據所述的偏壓補償功率信息的變化情況及特定波長信號強度的變化情況確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點。
所述的特定波長信號檢測單元可以為單色儀，所述的光電轉換單元可以為光電倍增管。
所述的刻蝕終點計算單元可以為應用計算機。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明所述的一種多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法及檢測裝置，根據刻蝕過程分的四個階段，采用不同的終點檢測方式。偏壓補償終點檢測對較低刻蝕選擇比的刻蝕過程進行預報終點，合理利用該方法的靈敏特性，保證了在刻蝕臨近柵氧前對該氧化層的提前保護。為了有效進行多晶刻蝕，通過對OES終點檢測方法，檢測具有很高選擇比的刻蝕過程，這樣既保證了多晶硅的充分刻蝕，又有效保護了柵氧層


圖1為典型OES終點檢測圖譜；圖2為本發(fā)明所述的終點檢測結構圖；圖3為本發(fā)明所得終點檢測圖譜。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的一種多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法及檢測裝置，其檢測裝置有具體實施方式
如圖2所示包括發(fā)下幾個單元
偏壓補償功率獲取單元用于獲取靜電卡盤的偏壓補償功率信息，并輸出給信號處理單元；特定波長信號檢測單元用于檢測多晶硅柵刻蝕腔中特定波長信號信息，并發(fā)送給光電轉換單元；本實施方式采用單色儀；光電轉換單元將所述特定波長信號信息轉換為電信號輸出給信號處理單元；本實施方式采用光電倍增管；信號處理單元將所述的偏壓補償功率信息和所述特定波長信號對應的電信號進行濾波放大處理后發(fā)送給刻蝕終點計算單元；刻蝕終點計算單元根據所述的偏壓補償功率信息的變化情況及特定波長信號強度的變化情況確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點；本實施方式采用應用計算機。
應用上述檢測裝置的多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法的具體實施方式
為1、獲得多晶硅柵刻蝕過程中靜電卡盤的偏壓補償功率變化信息；通過偏壓補償功率獲取單元來獲得多晶硅柵刻蝕過程中靜電卡盤的偏壓補償功率變化信息；本實施方式是獲取偏壓補償功率強度與經過的時間之間的變化曲線信息。
2、根據所述的偏壓補償功率變化信息，確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點期；在此過程中需要判斷所述的偏壓補償功率變化信息是否符合預定的條件，本實施方式的預定的條件指設定的偏壓補償功率變化值與經過時間值間的比值，或者為在設定時間段內偏壓補償功率強度變化曲線的斜率。
如果符合，則確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點期，否則，繼續(xù)由偏壓補償功率獲取單元來獲得多晶硅柵刻蝕過程中靜電卡盤的偏壓補償功率變化信息。
3、進入刻蝕終點期后，則采集獲取多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號強度變化信息；根據多晶硅柵刻蝕工藝確定多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號信息；實時獲取在設定的時間段內，多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號強度變化信息。本實施方式的特定波長信號強度變化信息包括特定波長信號強度變化曲線的斜率，或者特定波長信號強度變化與時間之間的比值。
4、根據所述的特定波長信號強度變化信息，在所述刻蝕終點期內確定多晶硅柵刻蝕終點。
在此過程中需要判斷所述的特定波長信號強度變化信息是否符合預定的條件，如果符合，則確定此時達到多晶硅柵刻蝕終點，否則，繼續(xù)采集獲取多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號強度變化信息。
如圖3所示，采用本發(fā)明可以將整個刻蝕過程分為四個階段，第一階段為刻蝕穩(wěn)定期、第二階段為預報刻蝕終點期、第三階段為與OES銜接區(qū)、第四階段為OES終點檢測區(qū)，從而方便針對不同的階段采用不同的刻蝕工藝進行刻蝕處理。圖中，a1與a2為補償電壓信號的曲線，b1與b2為OES信號。
在刻蝕終點計算單元，應用計算機系統(tǒng)對其進行計算處理，該軟件應用各種算法進行數據壓縮和噪音處理，其中的算法包括各種終點檢測算法，如PCA和基于多變量的算法，以及隱馬爾可夫終點檢測算法，對信號進行離線分析、處理和報告刻蝕終點。通過給定的縱坐標數值或者求出曲線的下降(上升)部分的斜率(Counts/s)，當縱坐標的數值或者下降(上升)斜率到達一定的預定數值后，報告終點，并將該信號返回給刻蝕系統(tǒng)，并中止刻蝕過程。
通過上述終點檢測方法，多晶硅既可以被充分刻蝕，又可以有效保護柵氧層。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，其特征在于，包括A、獲得多晶硅柵刻蝕過程中靜電卡盤的偏壓補償功率變化信息；B、根據所述的偏壓補償功率變化信息，確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點期；C、采集獲取多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號強度變化信息；D、根據所述的特定波長信號強度變化信息，在所述刻蝕終點期內確定多晶硅柵刻蝕終點。
2.根據權利要求1所述的多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，其特征在于，步驟A所述的偏壓補償功率變化信息包括偏壓補償功率強度與經過的時間之間的變化曲線信息。
3.根據權利要求1或2所述的多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，其特征在于，所述的步驟B包括判斷所述的偏壓補償功率變化信息是否符合預定的條件，如果符合，則確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點期，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟A。
4.根據權利要求3所述的多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，其特征在于，所述的預定的條件包括設定的偏壓補償功率變化值與經過時間值間的比值，或者為在設定時間段內偏壓補償功率強度變化曲線的斜率。
5.根據權利要求1所述的多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，其特征在于，所述的步驟C包括根據多晶硅柵刻蝕工藝確定多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號信息；實時獲取在設定的時間段內，多晶硅柵刻蝕腔中的特定波長信號強度變化信息。
6.根據權利要求5所述的多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，其特征在于，所述的特定波長信號強度變化信息包括特定波長信號強度變化曲線的斜率，或者特定波長信號強度變化與時間之間的比值。
7.根據權利要求5所述的多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法，其特征在于，所述的步驟D包括判斷所述的特定波長信號強度變化信息是否符合預定的條件，如果符合，則確定此時達到多晶硅柵刻蝕終點，否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟C。
8.一種多晶硅刻蝕終點的檢測裝置，其特征在于，包括偏壓補償功率獲取單元用于獲取靜電卡盤的偏壓補償功率信息，并輸出給信號處理單元；特定波長信號檢測單元用于檢測多晶硅柵刻蝕腔中特定波長信號信息，并發(fā)送給光電轉換單元；光電轉換單元將所述特定波長信號信息轉換為電信號輸出給信號處理單元；信號處理單元將所述的偏壓補償功率信息和所述特定波長信號對應的電信號進行濾波放大處理后發(fā)送給刻蝕終點計算單元；刻蝕終點計算單元根據所述的偏壓補償功率信息的變化情況及特定波長信號強度的變化情況確定多晶硅柵刻蝕過程進入刻蝕終點。
9.根據權利要求8所述的多晶硅刻蝕終點的檢測裝置，其特征在于，所述的特定波長信號檢測單元可以為單色儀，所述的光電轉換單元可以為光電倍增管。
10.根據權利要求8或9所述的多晶硅刻蝕終點的檢測裝置，其特征在于，所述的刻蝕終點計算單元可以為應用計算機。
全文摘要
本發(fā)明所述的一種多晶硅柵刻蝕終點的檢測方法及檢測裝置，根據刻蝕過程分的四個階段，采用不同的終點檢測方式。偏壓補償終點檢測對較低刻蝕選擇比的刻蝕過程進行預報終點，合理利用該方法的靈敏特性，保證了在刻蝕臨近柵氧前對該氧化層的提前保護。為了有效進行多晶刻蝕，通過對OES終點檢測方法，檢測具有很高選擇比的刻蝕過程，這樣既保證了多晶硅的充分刻蝕，又有效保護了柵氧層。
文檔編號H01L21/66GK1812066SQ20051000296
公開日2006年8月2日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權日2005年1月27日
發(fā)明者許仕龍 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司