終點(diǎn)檢測(cè)裝置及終點(diǎn)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種用于檢測(cè)二氟化氙氣相刻蝕工藝終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測(cè)裝置，包括：工藝腔，開(kāi)設(shè)有進(jìn)氣口及排氣口；氣體濃度檢測(cè)裝置，設(shè)置在工藝腔的排氣口處，檢測(cè)從工藝腔中排出的二氟化氙氣體的濃度；終點(diǎn)控制裝置，與氣體濃度檢測(cè)裝置相連，根據(jù)氣體濃度檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算排出的二氟化氙氣體的濃度，并將該濃度與預(yù)設(shè)濃度值比較，若排出的二氟化氙氣體的濃度等于或高于預(yù)設(shè)濃度值，終點(diǎn)控制裝置產(chǎn)生并發(fā)送控制信號(hào)；及進(jìn)氣控制裝置，與工藝腔的進(jìn)氣口相連，并通過(guò)工藝腔的進(jìn)氣口向工藝腔通入恒定量的二氟化氙氣體，進(jìn)氣控制裝置接收終點(diǎn)控制裝置發(fā)送的控制信號(hào)后停止向工藝腔通入二氟化氙氣體。本發(fā)明還揭示了一種終點(diǎn)檢測(cè)方法。
【專利說(shuō)明】終點(diǎn)檢測(cè)裝置及終點(diǎn)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣相刻蝕【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)檢測(cè)裝置及終點(diǎn)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氟化氙(XeF2)由于其對(duì)半導(dǎo)體常用材料具有很高的選擇比，因此在制作半導(dǎo)體器件互連結(jié)構(gòu)時(shí)，常用二氟化氙氣體刻蝕多余的金屬。為了提高二氟化氙氣相刻蝕的均勻性，在刻蝕過(guò)程中，對(duì)刻蝕工藝的終點(diǎn)檢測(cè)是非常必要的。
[0003]目前常用的二氟化氙氣相刻蝕工藝終點(diǎn)檢測(cè)方法是靠計(jì)算二氟化氙氣體通入工藝腔的時(shí)間來(lái)進(jìn)行終點(diǎn)控制。但是，考慮到工藝過(guò)程中，工藝參數(shù)的波動(dòng)，比如流量、壓力及溫度等變化，都會(huì)影響二氟化氙氣體對(duì)被刻蝕物的刻蝕速率，這種情況下靠提前設(shè)定的工藝時(shí)間來(lái)控制終點(diǎn)是不精確的，從而會(huì)造成刻蝕的均勻性無(wú)法達(dá)到工藝要求或者產(chǎn)生較嚴(yán)重的過(guò)刻蝕，進(jìn)而影響半導(dǎo)體器件的性能，降低半導(dǎo)體器件的良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠精確地檢測(cè)二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)的終點(diǎn)檢測(cè)裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置，包括:工藝腔，開(kāi)設(shè)有進(jìn)氣口及排氣口 ；氣體濃度檢測(cè)裝置，設(shè)置在所述工藝腔的排氣口處，檢測(cè)從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度；終點(diǎn)控制裝置，與所述氣體濃度檢測(cè)裝置相連，所述終點(diǎn)控制裝置根據(jù)所述氣體濃度檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度，并將該濃度與預(yù)設(shè)濃度值比較，若排出的二氟化氙氣體的濃度等于或高于所述預(yù)設(shè)濃度值，所述終點(diǎn)控制裝置產(chǎn)生并發(fā)送控制信號(hào)；及進(jìn)氣控制裝置，與所述進(jìn)氣口相連，并通過(guò)所述進(jìn)氣口向所述工藝腔通入恒定量的二氟化氙氣體，所述進(jìn)氣控制裝置接收所述終點(diǎn)控制裝置發(fā)送的控制信號(hào)后停止向所述工藝腔通入二氟化氙氣體。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種終點(diǎn)檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0007]將待刻蝕的加工件放入工藝腔；
[0008]向所述工藝腔通入恒定量的二氟化氙氣體；
[0009]檢測(cè)從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度，并將該濃度與預(yù)設(shè)濃度值比較，若排出的二氟化氙氣體的濃度等于或高于所述預(yù)設(shè)濃度值，則判定二氟化氙氣相刻蝕工藝已到終點(diǎn)并停止向所述工藝腔通入二氟化氙氣體。
[0010]綜上所述，本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置及終點(diǎn)檢測(cè)方法通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度，并將該濃度與所述預(yù)設(shè)濃度值比較來(lái)判定二氟化氙氣相刻蝕工藝是否到終點(diǎn)，因而能夠更精確地檢測(cè)二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)，保證了加工件的質(zhì)量，提高了加工件的良率?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的終點(diǎn)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2 (a)至2 (c)揭示了二氟化氙氣相刻蝕加工件的三個(gè)階段。
[0013]圖3揭示了二氟化氙氣相刻蝕加工件的三個(gè)階段中在排氣口處所檢測(cè)到的二氟化氙氣體的濃度。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合圖式予以詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置的一示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置適用于二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)檢測(cè)。本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置包括一工藝腔101、一氣體濃度檢測(cè)裝置104、一終點(diǎn)控制裝置105及一進(jìn)氣控制裝置106。所述工藝腔101的頂部開(kāi)設(shè)有一進(jìn)氣口 102，所述進(jìn)氣口 102與所述進(jìn)氣控制裝置106相連。所述工藝腔101的底部開(kāi)設(shè)有一排氣口 103。所述氣體濃度檢測(cè)裝置104設(shè)置在所述排氣口 103處且與所述終點(diǎn)控制裝置105相連，所述氣體濃度檢測(cè)裝置104可以是發(fā)光光譜儀、吸收光譜儀、離子質(zhì)譜儀或X射線能譜儀等。
[0016]較佳的，所述工藝腔101的排氣口 103處設(shè)置有一排氣管(圖中未示)，所述工藝腔101中的氣體從所述排氣管排出。所述氣體濃度檢測(cè)裝置104設(shè)置在所述排氣管的管口處。由于二氟化氙氣體從所述工藝腔101排出時(shí)溫度較高，隨著二氟化氙氣體在所述排氣管中的流動(dòng)，二氟化氙氣體的溫度會(huì)降低，從而二氟化氙會(huì)沉積在所述排氣管的內(nèi)壁上，進(jìn)而導(dǎo)致所述氣體濃度檢測(cè)裝置104檢測(cè)的二氟化氙氣體的濃度與從所述工藝腔101排出的二氟化氙氣體的濃度不符，為了解決此問(wèn)題，在所述排氣管上安裝加熱裝置，用于對(duì)所述排氣管中的二氟化氙氣體加熱。所述排氣管外壁包裹有保溫材料，如保溫棉。
[0017]使用本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置檢測(cè)二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)時(shí)，先將一待刻蝕的加工件200放置于所述工藝腔101中，所述加工件200上待刻蝕的材料為選自下列材料中的一種或幾種:硅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、釕。所述進(jìn)氣控制裝置106通過(guò)所述進(jìn)氣口102向所述工藝腔101中通入恒定量的二氟化氙氣體，二氟化氙氣體被均勻的噴灑在所述加工件200的表面并刻蝕加工件200，同時(shí)，所述工藝腔101中的氣體，具體為未反應(yīng)的二氟化氙氣體和二氟化氙氣體刻蝕所述加工件200生成的產(chǎn)物通過(guò)所述排氣口 103排出所述工藝腔101之外，設(shè)置在所述排氣口 103處的氣體濃度檢測(cè)裝置104實(shí)時(shí)檢測(cè)排出的二氟化氙氣體的濃度。因?yàn)槎肿又杏袃蓚€(gè)Xe-F鍵，該鍵是半離子鍵半共價(jià)鍵性質(zhì)，因此它的發(fā)光光譜顯示有兩個(gè)明顯的特征峰，分別在340nm-360nm和250nm_270nm之間。通過(guò)如熒光光譜儀并結(jié)合光譜強(qiáng)度分析軟件可以實(shí)時(shí)計(jì)算排出的二氟化氙氣體濃度。排出的二氟化氙氣體的濃度會(huì)根據(jù)氣相刻蝕的不同階段而發(fā)生變化，具體地，在氣相刻蝕的初始階段，通入的二氟化氙氣體會(huì)被大量消耗，與此同時(shí)，所述加工件200上的被刻蝕物也被大量刻蝕，隨著所述加工件200上的被刻蝕物剩余的量越來(lái)越少，通入的二氟化氙氣體被消耗的也越來(lái)越少，由于通入的二氟化氙氣體的量是恒定的，因此，排出的二氟化氙氣體的濃度會(huì)逐漸增大并趨于穩(wěn)定。所述氣體濃度檢測(cè)裝置104將檢測(cè)的結(jié)果發(fā)送至所述終點(diǎn)控制裝置105，所述終點(diǎn)控制裝置105根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算出從所述工藝腔101排出的二氟化氙氣體的濃度并將該濃度值與一預(yù)設(shè)濃度值比較，如果排出的二氟化氙氣體的濃度低于預(yù)設(shè)濃度值，則判定二氟化氙氣相刻蝕工藝還未到終點(diǎn)，需要繼續(xù)向所述工藝腔101通入二氟化氙氣體進(jìn)行氣相刻蝕；如果排出的二氟化氙氣體的濃度等于或高于預(yù)設(shè)濃度值，則判定二氟化氙氣相刻蝕已到終點(diǎn)，為了獲得更好的氣相刻蝕均勻性，所述終點(diǎn)控制裝置105判定二氟化氙氣相刻蝕已到終點(diǎn)時(shí)便啟動(dòng)過(guò)刻蝕計(jì)時(shí)，所述過(guò)刻蝕是指即使二氟化氙氣相刻蝕已到終點(diǎn)，仍會(huì)繼續(xù)通入二氟化氙氣體刻蝕一定時(shí)間。過(guò)刻蝕完成以后，所述終點(diǎn)控制裝置105向所述進(jìn)氣控制裝置106發(fā)送一控制信號(hào)，所述進(jìn)氣控制裝置106接收該控制信號(hào)后停止向所述工藝腔101通入二氟化氙氣體，二氟化氙氣相刻蝕工藝結(jié)束。
[0018]請(qǐng)參閱圖2 (a)至2 (C)及圖3，以在半導(dǎo)體器件中形成互連結(jié)構(gòu)為例，說(shuō)明本發(fā)明二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)檢測(cè)方法。
[0019]首先簡(jiǎn)要介紹半導(dǎo)體器件中互連結(jié)構(gòu)的形成工藝，包括:首先，在一襯底10上沉積第一導(dǎo)電層20 ;然后，在所述襯底10及所述第一導(dǎo)電層20上沉積一層間介電質(zhì)層30 ；接著，在所述層間介電質(zhì)層30上形成通孔，所述通孔的底部暴露出所述第一導(dǎo)電層20的頂部；然后，在所述層間介電質(zhì)層30的表面及通孔內(nèi)依次沉積阻擋層50和導(dǎo)電金屬60 ;最后，采用二氟化氙氣相刻蝕工藝去除除通孔內(nèi)的阻擋層50和導(dǎo)電金屬60外的所有阻擋層50和導(dǎo)電金屬60，保留在所述通孔內(nèi)的阻擋層50和導(dǎo)電金屬60形成互連結(jié)構(gòu)。
[0020]在所述工藝腔101中，二氟化氙氣相刻蝕所述阻擋層50和導(dǎo)電金屬60 —般可以分為三個(gè)階段:第一階段是二氟化氙氣體與所述阻擋層50和導(dǎo)電金屬60大量反應(yīng)階段，在此階段，二氟化氙氣體被大量消耗，通常情況下，二氟化氙氣體的消耗率為75%到100%，以刻蝕阻擋層鉭為例，二氟化氙氣體與阻擋層鉭充分反應(yīng)時(shí)，其消耗率為81 %，因此排出的二氟化氙氣體的濃度為19%。隨著氣相刻蝕的不斷進(jìn)行，所述阻擋層50和導(dǎo)電金屬60大部分被刻蝕，只剩下不連續(xù)的阻擋層50，此時(shí)氣相刻蝕進(jìn)入第二階段，由于大部分的阻擋層50和導(dǎo)電金屬60已被刻蝕，所以二氟化氙氣體的消耗量逐漸減少，反之，排出的二氟化氙氣體的濃度逐漸增大。當(dāng)除通孔內(nèi)的阻擋層50和導(dǎo)電金屬60外的所有阻擋層50和導(dǎo)電金屬60被完全刻蝕后，在所述排氣口 103處檢測(cè)到的二氟化氙氣體的濃度為90%，此時(shí)，氣相刻蝕已到終點(diǎn)。為了獲得更好的氣相刻蝕均勻性和保證不需要的阻擋層50完全被刻蝕，即使氣相刻蝕已到終點(diǎn)，仍會(huì)繼續(xù)向所述工藝腔101通入二氟化氙氣體刻蝕一定時(shí)間，該過(guò)程為氣相刻蝕的第三階段，即過(guò)刻蝕階段，過(guò)刻蝕的時(shí)間會(huì)隨著整個(gè)工藝時(shí)間的不同而不同，一般設(shè)定在I秒到60秒。過(guò)刻蝕階段結(jié)束后，停止向所述工藝腔101中通入二氟化氙氣體，二氟化氙氣相刻蝕工藝結(jié)束。
[0021]由上述可知，本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置及終點(diǎn)檢測(cè)方法通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)從所述工藝腔101排出的二氟化氙氣體的濃度，并將該濃度與預(yù)設(shè)濃度值比較來(lái)判定二氟化氙氣相刻蝕工藝是否到終點(diǎn)，因而能夠精確地檢測(cè)二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)，保證了加工件200的質(zhì)量，提高了加工件200的良率。
[0022]綜上所述，本發(fā)明終點(diǎn)檢測(cè)裝置及終點(diǎn)檢測(cè)方法通過(guò)上述實(shí)施方式及相關(guān)圖式說(shuō)明，己具體、詳實(shí)的揭露了相關(guān)技術(shù)，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以據(jù)以實(shí)施。而以上所述實(shí)施例只是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而不是用來(lái)限制本發(fā)明的，本發(fā)明的權(quán)利范圍，應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求來(lái)界定。至于本文中所述元件數(shù)目的改變或等效元件的代替等仍都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種終點(diǎn)檢測(cè)裝置，用于二氟化氙氣相刻蝕工藝的終點(diǎn)檢測(cè)，其特征在于，包括: 工藝腔，開(kāi)設(shè)有進(jìn)氣口及排氣口； 氣體濃度檢測(cè)裝置，設(shè)置在所述工藝腔的排氣口處，檢測(cè)從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度； 終點(diǎn)控制裝置，與所述氣體濃度檢測(cè)裝置相連，所述終點(diǎn)控制裝置根據(jù)所述氣體濃度檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度，并將該濃度與預(yù)設(shè)濃度值比較，若排出的二氟化氙氣體的濃度等于或高于所述預(yù)設(shè)濃度值，所述終點(diǎn)控制裝置產(chǎn)生并發(fā)送控制信號(hào)；及 進(jìn)氣控制裝置，與所述工藝腔的進(jìn)氣口相連，并通過(guò)所述工藝腔的進(jìn)氣口向所述工藝腔通入恒定量的二氟化氙氣體，所述進(jìn)氣控制裝置接收所述終點(diǎn)控制裝置發(fā)送的控制信號(hào)后停止向所述工藝腔通入二氟化氙氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述終點(diǎn)控制裝置計(jì)算從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度等于或高于所述預(yù)設(shè)濃度值時(shí)，所述終點(diǎn)控制裝置啟動(dòng)過(guò)刻蝕計(jì)時(shí)，過(guò)刻蝕完成后，所述終點(diǎn)控制裝置產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述氣體濃度檢測(cè)裝置選自下列裝置之一:發(fā)光光譜儀、吸收光譜儀、離子質(zhì)譜儀和X射線能譜儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述工藝腔的排氣口處設(shè)置有排氣管，所述氣體濃度檢測(cè)裝置設(shè)置在所述排氣管的管口處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述排氣管上安裝有加熱裝置，用于對(duì)所述排氣管中的二氟化氙氣體加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述排氣管外壁包裹有保溫材料。
7.一種終點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 將待刻蝕的加工件放入工藝腔； 向所述工藝腔通入恒定量的二氟化氙氣體； 檢測(cè)從所述工藝腔排出的二氟化氙氣體的濃度，并將該濃度與預(yù)設(shè)濃度值比較，若排出的二氟化氙氣體的濃度等于或高于所述預(yù)設(shè)濃度值，則判定二氟化氙氣相刻蝕工藝已到終點(diǎn)并停止向所述工藝腔通入二氟化氙氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的終點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于:判定二氟化氙氣相刻蝕工藝已到終點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)過(guò)刻蝕計(jì)時(shí)，過(guò)刻蝕完成后，停止向所述工藝腔通入二氟化氙氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的終點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于:所述加工件上待刻蝕的材料為選自下列材料中的一種或幾種:硅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、釕。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK103594390SQ201210290651
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月15日
【發(fā)明者】王堅(jiān), 賈照偉, 王暉 申請(qǐng)人:盛美半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司