CN107993946B - 宽带光谱光学测量装置及等离子体处理装置 - Google Patents

宽带光谱光学测量装置及等离子体处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽带光谱光学测量装置，包含：宽带光源，用于发射具有不同波长的入射光；抛物面反射镜，用于对入射光进行准直，形成若干束平行光，通过光学窗口入射到晶圆的表面；反射光接收组件，用于接收晶圆表面反射的光；半透半反镜，位于抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前，若干束平行光经过半透半反镜的透射后再经光学窗口入射到晶圆的表面，晶圆表面反射的光经光学窗口后再经半透半反镜的反射后被反射光接收组件接收；控制组件，与反射光接收组件电连接，用于根据晶圆表面反射的光，确定晶圆刻蚀的终点。本发明还公开了一种等离子体处理装置。本发明能够对宽带光谱进行准直，有效提高IEP检测法中对宽带光源的准直和光通量的利用率。

Description

宽带光谱光学测量装置及等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种宽带光谱光学测量装置及采用该宽带光谱光学测量装置的等离子体处理装置。
背景技术
干涉光终点(interferometric end point，IEP)检测法确定刻蚀终点，需要准直的高亮度的光源来实现对所测量薄膜的厚度进行监测。由于不同的薄膜的特性，不同的光谱波长需要被应用到IEP检测法中。现有技术的光路设计多是使用透镜作为准直器将光源准直成平行光，其在对应较宽频谱的光线时会产生色差，并且在不同频段的准直效果不一致。
如图1可知，UV光光源101的焦距比VIS光光源102的焦距近。因此，现有技术中的光路使用的准直透镜都是针对单一波长的光源进行准直，如果是宽带光谱来说也只能针对某一波段来实现准直。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽带光谱光学测量装置及等离子体处理装置，能够对宽带光谱进行准直，有效提高IEP检测法中对宽带光源的准直和光通量的利用率。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种宽带光谱光学测量装置，其特点是，设置在等离子体反应腔外部，该宽带光谱光学测量装置包含：
宽带光源，用于发射具有不同波长的入射光；
抛物面反射镜，用于对入射光进行准直，形成若干束平行光，通过等离子体反应腔顶部的光学窗口入射到晶圆的表面；
反射光接收组件，用于接收晶圆表面反射的光；
半透半反镜，位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前，若干束平行光经过半透半反镜的透射后再经光学窗口入射到晶圆的表面，晶圆表面反射的光经光学窗口后再经半透半反镜的反射后被反射光接收组件接收；
控制组件，与所述的反射光接收组件电连接，用于根据反射光接收组件接收的晶圆表面反射的光，确定晶圆刻蚀的终点。
所述的抛物面反射镜为90°离轴抛物面反射镜。
所述的抛物面反射镜表面镀有金属。
所述的宽带光谱光学测量装置还包含一滤光模块，所述的滤光模块位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前。
所述的滤光模块位于抛物面反射镜与半透半反镜之间。
所述的滤光模块位于半透半反镜与反射光接收组件之间。
所述的滤光模块为滤光片。
所述的滤光模块为耦合在半透半反镜上的薄膜。
一种等离子体处理装置，其特点是，包含：
由多个壁围成的反应腔，所述的反应腔的顶部设有一光学窗口；
设置在反应腔内的基座，用于固定晶圆；
设置在反应腔外部的宽带光谱光学测量装置，通过光学窗口入射若干束平行光至晶圆的表面，并通过光学窗口接收晶圆表面反射的光；
所述的宽带光谱光学测量装置包含：宽带光源，用于发射具有不同波长的入射光；抛物面反射镜，用于对入射光进行准直，形成若干束平行光，通过光学窗口入射到晶圆的表面；反射光接收组件，用于接收晶圆表面反射的光；半透半反镜，位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前，若干束平行光经过半透半反镜的透射后再经光学窗口入射到晶圆的表面，晶圆表面反射的光经光学窗口后再经半透半反镜的反射后被反射光接收组件接收；控制组件，与所述的反射光接收组件电连接，用于根据反射光接收组件接收的晶圆表面反射的光，确定晶圆刻蚀的终点。
所述的抛物面反射镜为90°离轴抛物面反射镜。
所述的抛物面反射镜表面镀有金属。
所述的宽带光谱光学测量装置还包含一滤光模块，所述的滤光模块位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前。
所述的滤光模块位于抛物面反射镜与半透半反镜之间。
所述的滤光模块位于半透半反镜与反射光接收组件之间。
所述的滤光模块为滤光片。
所述的滤光模块为耦合在半透半反镜上的薄膜。
本发明一种宽带光谱光学测量装置及等离子体处理装置与现有技术相比具有以下优点：以金属反射镜代替现有技术中的准直镜，不需要调节就能准直不同波长的光，能够准直多色光，有效提高IEP检测法中对宽带光源的准直和光通量的利用率。
附图说明
图1为UV光光源焦距与VIS光光源焦距的比较示意图；
图2为本发明的一种等离子体处理装置的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图2所示，一种等离子体处理装置，包含：由多个壁围成的反应腔201，所述的反应腔201的顶部设有一光学窗口202；设置在反应腔201内的基座203，用于固定晶圆204；设置在反应腔201外部的宽带光谱光学测量装置205，通过光学窗口202入射若干束平行光至晶圆204的表面，并通过光学窗口202接收晶圆表面反射的光；所述的宽带光谱光学测量装置205包含：宽带光源2051，用于发射具有不同波长的入射光；抛物面反射镜2052，用于对入射光进行准直，形成若干束平行光，通过光学窗口202入射到晶圆204的表面；反射光接收组件2053，用于接收晶圆表面反射的光；半透半反镜2054，位于所述的抛物面反射镜2052之后、反射光接收组件2053之前，若干束平行光经过半透半反镜2054的透射后再经光学窗口202入射到晶圆204的表面，晶圆表面反射的光经光学窗口202后再经半透半反镜2054的反射后被反射光接收组件2053接收；控制组件2055，与所述的反射光接收组件2054电连接，用于根据反射光接收组件2054接收的晶圆表面反射的光，确定晶圆刻蚀的终点。
在本实施例中，宽带光源2051发射的具有不同波长的入射光，如图2所示，UV入射光2061与VIS入射光2062均可被抛物面反射镜2052进行准直，即抛物面反射镜2052的焦距在宽波长范围内保持不变，不需要调节就能准直不同波长的入射光。UV反射光2071及VIS反射光2072均能被反射光接收组件2053接收。但是为了对薄膜厚度进行监测，只要选取一定波长的入射光即可，较佳地，宽带光谱光学测量装置205还包含一滤光模块，用于过滤掉不需要的入射光(或者是过滤掉不需要的反射光，比如，只需要UV光，则反射光接收组件2053只能接收到UV反射光)。滤光模块位于所述的抛物面反射镜2052之后、反射光接收组件2053之前，在本发明的一个实施例中，所述的滤光模块位于抛物面反射镜2052与半透半反镜2054之间；在本发明的另一个实施例中，所述的滤光模块可位于半透半反镜2054与反射光接收组件2053之间；优选地，滤光模块为一滤光片，或者为耦合在半透半反镜2054上的薄膜。因此，抛物面反射镜2052成为准直多色光的理想选择；较佳地，所述的抛物面反射镜为90°离轴抛物面反射镜；优选地在其表面镀有金属。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种宽带光谱光学测量装置，其特征在于，设置在等离子体反应腔外部，该宽带光谱光学测量装置包含：
宽带光源，用于发射具有不同波长的入射光；
抛物面反射镜，用于对入射光进行准直，形成若干束平行光，通过等离子体反应腔顶部的光学窗口入射到晶圆的表面；
反射光接收组件，用于接收晶圆表面反射的光；
半透半反镜，位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前，若干束平行光经过半透半反镜的透射后再经光学窗口入射到晶圆的表面，晶圆表面反射的光经光学窗口后再经半透半反镜的反射后被反射光接收组件接收；
控制组件，与所述的反射光接收组件电连接，用于根据反射光接收组件接收的晶圆表面反射的光，确定晶圆刻蚀的终点。
2.如权利要求1所述的宽带光谱光学测量装置，其特征在于，所述的抛物面反射镜为90°离轴抛物面反射镜。
3.如权利要求1或2所述的宽带光谱光学测量装置，其特征在于，所述的抛物面反射镜表面镀有金属。
4.如权利要求1所述的宽带光谱光学测量装置，其特征在于，进一步包含一滤光模块，所述的滤光模块位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前。
5.如权利要求4所述的宽带光谱光学测量装置，其特征在于，所述的滤光模块位于抛物面反射镜与半透半反镜之间。
6.如权利要求4所述的宽带光谱光学测量装置，其特征在于，所述的滤光模块位于半透半反镜与反射光接收组件之间。
7.如权利要求4所述的宽带光谱光学测量装置，其特征在于，所述的滤光模块为滤光片。
8.如权利要求4所述的宽带光谱光学测量装置，其特征在于，所述的滤光模块为耦合在半透半反镜上的薄膜。
9.一种等离子体处理装置，其特征在于，包含：
由多个壁围成的反应腔，所述的反应腔的顶部设有一光学窗口；
设置在反应腔内的基座，用于固定晶圆；
设置在反应腔外部的宽带光谱光学测量装置，通过光学窗口入射若干束平行光至晶圆的表面，并通过光学窗口接收晶圆表面反射的光；
所述的宽带光谱光学测量装置包含：宽带光源，用于发射具有不同波长的入射光；抛物面反射镜，用于对入射光进行准直，形成若干束平行光，通过光学窗口入射到晶圆的表面；反射光接收组件，用于接收晶圆表面反射的光；半透半反镜，位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前，若干束平行光经过半透半反镜的透射后再经光学窗口入射到晶圆的表面，晶圆表面反射的光经光学窗口后再经半透半反镜的反射后被反射光接收组件接收；控制组件，与所述的反射光接收组件电连接，用于根据反射光接收组件接收的晶圆表面反射的光，确定晶圆刻蚀的终点。
10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的抛物面反射镜为90°离轴抛物面反射镜。
11.如权利要求9或10所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的抛物面反射镜表面镀有金属。
12.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的宽带光谱光学测量装置还包含一滤光模块，所述的滤光模块位于所述的抛物面反射镜之后、反射光接收组件之前。
13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的滤光模块位于抛物面反射镜与半透半反镜之间。
14.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的滤光模块位于半透半反镜与反射光接收组件之间。
15.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的滤光模块为滤光片。
16.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述的滤光模块为耦合在半透半反镜上的薄膜。
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