CN109922285A - 一种诊断射频等离子体模式转变的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种诊断射频等离子体模式转变的方法，包括一等离子体和一增强电荷耦合器件相机，包括以下步骤：步骤S1、所述等离子体根据一脉冲调制信号在一工作模式下进行放电；步骤S2、所述增强电荷耦合器件相机在一脉冲触发信号的作用下触发快门，并拍摄所述步骤S1中的所述等离子体的放电过程；其中，所述步骤S1中，所述工作模式为ALPHA模式和GAMMA模式共存的工作模式；所述步骤S1的所述脉冲调制信号与所述步骤S2中的所述脉冲触发信号为时间同步的信号。还涉及一种诊断射频等离子体模式转变的的系统。其优点在于，通过使脉冲调制信号与脉冲触发信号为同步信号，使得ICCD相机能够仅在等离子体进行放电时进行拍摄，获取等离子体的放电过程及形貌。
Description
技术领域
本发明涉及干法刻蚀技术领域，尤其涉及一种诊断射频等离子体模式转变的方法及其系统。
背景技术
在对半导体晶圆进行干法刻蚀时，主要采用射频辉光等离子体刻蚀。但是射频辉光等离子体刻蚀存在一些缺陷，如随着等离子体(Plasma)的放电强度的提高或者晶圆表面有导电物体，等离子体的放电会从大面积均匀的ALPHA模式转变到GAMMA模式，且这一转变是在瞬间完成，无法观察到这一转变过程。此外，即使使用高速电荷耦合器件(Charge-Coupled Device，CCD)相机，由于曝光时间的限制，也无法观察到转变的全过程以及相应的形貌。
因此，亟需一种能够观察并诊断射频辉光放电模式转变的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种诊断射频等离子体模式转变的方法及其系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种诊断射频等离子体模式转变的方法，包括一等离子体和一增强电荷耦合器件(Intensified Charge-Coupled Device，ICCD)相机，包括以下步骤：
步骤S1、所述等离子体根据一脉冲调制信号在一工作模式下进行放电；
步骤S2、所述增强电荷耦合器件相机在一脉冲触发信号的作用下触发快门，并拍摄所述步骤S1中的所述等离子体的放电过程；
其中，所述步骤S1中，所述工作模式为ALPHA模式和GAMMA模式共存的工作模式；
所述步骤S1的所述脉冲调制信号与所述步骤S2中的所述脉冲触发信号为时间同步的信号。
优选地，在所述步骤S2中，所述增强电荷耦合器件相机的拍摄模式为叠加模式。
优选地，在所述步骤S2中，所述增强电荷耦合器件相机的曝光时间为0.5ns～100ns。
优选地，还包括：
步骤A1、一信号发生器(Waveform generator)同时向一功率放大器(PowerAmplifier)和所述增强电荷耦合器件相机输出一脉冲信号；
步骤A2、所述功率发生器根据所述脉冲信号向所述等离子体输出一脉冲调制信号；
步骤A3、所述增强电荷耦合器件相机根据所述脉冲信号形成一脉冲触发信号。
优选地，在所述步骤S2中，包括：
步骤S21、所述增强电荷耦合器件相机接收所述脉冲触发信号；
步骤S22、一示波器(Oscilloscope)将所述脉冲触发信号与所述脉冲调制信号进行对比，若所述脉冲触发信号与所述脉冲调制信号相同，继续下一步骤，反之，重复步骤S21；
步骤S23、触发所述增强电荷耦合器件相机的快门，并拍摄所述步骤S1中的所述等离子体的放电过程。
还提供一种诊断射频等离子体模式转变的系统，包括：
一等离子体，所述等离子体用于根据一脉冲调制信号在一工作模式下进行放电；
一增强电荷耦合器件相机，所述增强电荷耦合器件相机用于在一脉冲触发信号的作用下拍摄所述等离子体的放电过程；
其中，所述脉冲调制信号和所述脉冲触发信号为时间同步的信号；
所述工作模式为ALPHA模式和GAMMA模式共存的工作模式。
优选地，还包括：
一功率放大器，所述功率放大器与所述等离子体进行信号连接，所述功率放大器用于向所述等离子体输出所述脉冲调制信号。
优选地，还包括：
一信号发生器，所述信号发生器分别与所述增强电荷器件相机和所述功率放大器进行信号连接，所述信号发生器用于分别向所述增强电荷器件相机和所述功率放大器同时输出一脉冲信号。
优选地，还包括：
一示波器，所述示波器分别与所述增强电荷耦合器件相机和所述功率放大器进行信号连接，所述示波器用于显示并对比所述脉冲触发信号和所述脉冲调制信号。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的一种诊断射频等离子体模式转变的方法及系统，通过使脉冲调制信号与脉冲触发信号为同步信号，使得ICCD相机能够仅在等离子体进行放电时进行拍摄，获取等离子体的放电过程及形貌，精确获取等离子体由ALPHA模式放电到GAMMA模式放电的转变。
附图说明
图1是本发明的一个示意性实施例的诊断射频等离子体模式转变的方法流程图。
图2是本发明的一个示意性实施例的诊断射频等离子体模式转变的方法信号同步的流程图。
图3是本发明的一个优选实施例的诊断射频等离子体模式转变的方法步骤S2的流程图。
图4是本发明的一个示意性实施例的诊断射频等离子体模式转变的系统的结构框架图。
图5是本发明的一个优选实施例的诊断射频等离子体模式转变的系统的结构图。
其中的附图标记为：功率放大器1；增强电荷耦合器件相机2；等离子体3；信号发生器4；示波器5；匹配网络6；控制装置7；电压探头8。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的诊断射频等离子体模式转变的方法的一个示意性实施例，包括等离子体和ICCD相机，等离子体用于进行辉光放电，ICCD相机用于拍摄等离子体辉光放电过程，其工作流程如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、等离子体根据脉冲调制信号在一工作模式下进行放电；
步骤S2、ICCD相机在脉冲触发信号的作用下触发快门，并拍摄步骤S1中等离子体的放电过程。
具体的，为了能够捕捉到等离子体的放电模式转变过程，等离子体的工作模式为等离子体的工作模式为ALPHA模式和GAMMA模式共存的工作模式。
并且，为了能够获取该等离子体的放电转变过程，ICCD相机触发快门的时机需要与等离子体放电的时机同步，即脉冲调制信号与脉冲触发信号为时间同步的信号。
采用上述技术方案，通过将脉冲触发信号与脉冲调制信号进行同步，使得等离子体接收到脉冲调制信号在ALPHA模式和GAMMA模式共存的模式下进行放电时，ICCD相机能够实时同步拍摄等离子体的放电过程。
进一步地，为了确保ICCD相机能够精确捕捉等离子体的放电模式转变过程，ICCD相机的曝光时间控制在5ns～100ns，并且ICCD相机拍摄模式为叠加模式。
ICCD相机进行叠加模式拍摄的优势在于，ICCD相机能够多次触发快门，观察不同时间段内的等离子体放电形貌。
通过ICCD相机的短爆光时间以及可叠加图像，解决了现有技术中无法捕捉射频等离子体模式转变过程的问题，从而放置干法刻蚀工艺中打弧(Arcing)现象的发生。
进一步地，为了实现脉冲调制信号和脉冲触发信号的同步，如图2所示，本发明的诊断射频等离子体模式转变的方法还包括以下步骤：
步骤A1、使用信号发生器同时向一功率放大器和ICCD相机输出脉冲信号；
步骤A2、功率放大器根据接收到的脉冲信号向等离子体输出脉冲调制信号；
步骤A3、ICCD相机根据接收到的脉冲信号形成脉冲触发信号。
上述步骤A1～A3在步骤S1之前进行。
利用信号发生器同时向功率放大器和ICCD相机输出脉冲信号，确保功率放大器输出的脉冲调制信号和ICCD相机的脉冲触发信号同步，进而确保等离子体在放电时，ICCD相机能够同步拍摄等离子体的放电过程。
进一步地，为了确保ICCD相机仅在等离子体放电时进行拍摄，本发明的诊断射频等离子体模式转变的方法还包括一诊断对比步骤，如图3所示，步骤S2还包括以下步骤：
步骤S21、ICCD相机获取脉冲触发信号；
步骤S22、示波器将脉冲触发信号与脉冲调制信号进行对比，若脉冲触发信号与脉冲调制信号相同，继续下一步骤，反之，重复步骤S21；
步骤S23、ICCD相机根据脉冲触发信号触发快门，拍摄步骤S1中的等离子体的放电过程。
具体的，在步骤S22中，示波器将脉冲触发信号与脉冲调制信号进行对比的方法为，将脉冲触发信号与脉冲调制信号的时间、波形等参数进行对比。若在同一时间参数下，脉冲触发信号与脉冲调制信号的波形相同，则ICCD相机根据脉冲触发信号触发自身的快门，对等离子体的放电过程进行拍摄。若在同一时间参数下，脉冲触发信号与脉冲调制信号的波形不同，则ICCD相机不会根据脉冲触发信号触发快门，会重新获取脉冲触发信号。
本发明还涉及一种诊断射频等离子体模式转变的系统，能够适用于上述诊断射频等离子体模式转变的方法，如图4所示，包括功率放大器1、ICCD相机2、等离子体3、信号发生器4和示波器5，信号发生器4分别与功率放大器1和ICCD相机2进行信号连接，功率放大器1与等离子体3进行信号连接，示波器5分别与功率放大器1和ICCD相机2进行信号连接。此外，图中的虚线表示ICCD相机2对等离子体3进行拍摄。
信号发生器4用于向功率放大器1和ICCD相机同步输出脉冲信号，功率放大器1根据脉冲信号向等离子体3输出脉冲调制信号，ICCD相机2根据脉冲信号形成脉冲触发信号，因为功率放大器1和ICCD相机2获取的脉冲信号为同步的信号，所以功率放大器1输出的脉冲调制信号与ICCD相机2形成的脉冲触发信号为同步信号。
等离子体3根据脉冲调制信号在特定的工作模式下进行放电，该特定的工作模式为ALPHA模式与GAMMA模式共存的模式。ICCD相机2根据脉冲触发信号触发自身的快门，对等离子体3的放电过程进行拍摄。由于脉冲调制信号与脉冲触发信号为同步信号，因此，ICCD相加2仅在等离子体3放电时拍摄。
为了控制ICCD相加2的拍摄，以更精确地获取等离子体3的放电过程，ICCD相加2的拍摄模式为叠加模式，且ICCD相加2的曝光时间控制在5ns～100ns。
进一步地，为了确保脉冲触发信号与脉冲调制信号为同步信号，利用示波器5对脉冲触发信号和脉冲调制信号进行对比，并且将对比结果反馈至ICCD相机2，ICCD相机2根据对比结果对等离子体3的放电过程件拍摄或者重新获取脉冲触发信号。
具体的，示波器5将脉冲触发信号与脉冲调制信号进行对比，若脉冲触发信号与脉冲调制信号为同步的信号，则示波器5将该对比结果反馈至ICCD相机2，ICCD相机2对等离子体3的放电过程进行拍摄；若脉冲触发信号与脉冲调制信号不是同步的信号，则示波器5将该对比结果反馈至ICCD相机2，ICCD相机2重新获取脉冲触发信号，并再次通过示波器5进行对比。
进一步地，如图5所示，图5是电路结构的简单框架图，本发明的诊断射频等离子体模式转变的系统还包括匹配网络6(Matching Network)、控制装置7、电压探头8(Voltageprobe)，控制装置7分别与ICCD相机2和示波器5进行信号连接，匹配网络6分别与功率放大器1和等离子体3进行信号连接，电压探头8分别与匹配网络6和示波器5进行信号连接。
控制装置7用于获取ICCD相机2拍摄的图像以及示波器5输出的波形对比结果，便于工作人员实时同步地对系统的工作过程进行控制。在本实施例中，控制装置7可以是电脑，便于工作人员进行远程控制。
匹配网络6用于对等离子体3的工作状态对相对应的电路中的电感电容进行调节，以满足工作状态。
电压探头8能够屏蔽外界电磁场的干扰，减少负载，避免示波器5获取的脉冲调制信号失真。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种诊断射频等离子体模式转变的方法，其特征在于，包括一等离子体和一增强电荷耦合器件相机，包括以下步骤：
步骤S1、所述等离子体根据一脉冲调制信号在一工作模式下进行放电；
步骤S2、所述增强电荷耦合器件相机在一脉冲触发信号的作用下触发快门，并拍摄所述步骤S1中的所述等离子体的放电过程；
其中，所述步骤S1中，所述工作模式为ALPHA模式和GAMMA模式共存的工作模式；
所述步骤S1的所述脉冲调制信号与所述步骤S2中的所述脉冲触发信号为时间同步的信号。
2.根据权利要求1所述的诊断射频等离子体模式转变的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述增强电荷耦合器件相机的拍摄模式为叠加模式。
3.根据权利要求1所述的诊断射频等离子体模式转变的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述增强电荷耦合器件相机的曝光时间为0.5ns～100ns。
4.根据权利要求1所述的诊断射频等离子体模式转变的方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括：
步骤A1、一信号发生器同时向一功率发生器和所述增强电荷耦合器件相机输出一脉冲信号；
步骤A2、所述功率发生器根据所述脉冲信号向所述等离子体输出一脉冲调制信号；
步骤A3、所述增强电荷耦合器件相机根据所述脉冲信号形成一脉冲触发信号。
5.根据权利要求1所述的诊断射频等离子体模式转变的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，包括：
步骤S21、所述增强电荷耦合器件相机获取所述脉冲触发信号；
步骤S22、一示波器将所述脉冲触发信号与所述脉冲调制信号进行对比，若所述脉冲触发信号与所述脉冲调制信号相同，继续下一步骤，反之，重复步骤S21；
步骤S23、触发所述增强电荷耦合器件相机的快门，并拍摄所述步骤S1中的所述等离子体的放电过程。
6.一种诊断射频等离子体模式转变的系统，其特征在于，包括：
一等离子体(3)，所述等离子体(3)用于根据一脉冲调制信号在一工作模式下进行放电；
一增强电荷耦合器件相机(2)，所述增强电荷耦合器件相机(2)用于在一脉冲触发信号的作用下拍摄所述等离子体(3)的放电过程；
其中，所述脉冲调制信号和所述脉冲触发信号为时间同步的信号；
所述工作模式为ALPHA模式和GAMMA模式共存的工作模式。
7.根据权利要求6所述的诊断射频等离子体模式转变的系统，其特征在于，还包括：
一功率放大器(1)，所述功率放大器(1)与所述等离子体(3)进行信号连接，所述功率放大器(1)用于向所述等离子体(3)输出所述脉冲调制信号。
8.根据权利要求7所述的诊断射频等离子体模式转变的系统，其特征在于，还包括：
一信号发生器(4)，所述信号发生器(4)分别与所述增强电荷器件相机(2)和所述功率放大器(1)进行信号连接，所述信号发生器(4)用于分别向所述增强电荷器件相机(2)和所述功率放大器(1)同时输出一脉冲信号。
9.根据权利要求7所述的诊断射频等离子体模式转变的系统，其特征在于，还包括：
一示波器(5)，所述示波器(5)分别与所述增强电荷耦合器件相机(2)和所述功率放大器(1)进行信号连接，所述示波器(5)用于显示并对比所述脉冲触发信号和所述脉冲调制信号。
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