CN111029239A - 一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，提供刻蚀中的等离子气体；采集该刻蚀中的气体的发光谱线；将该发光谱线与所述等离子气体已有的波形‑温度函数进行拟合；选出拟合度最接近的已有的波形‑温度函数；从拟合度最接近的波形‑温度函数中得出该等离子气体的温度。本发明通过在干刻设备中利用发射光谱特定波长的发光谱线强度来估算等离子体的气体温度，由于干刻设备中本身都装有终端检测系统，因此不需要额外的成本即可估算出等离子体气体的温度，避免了现有技术中使用探针进行检测的不准确，提高了产品的可靠性。

Description

一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法。
背景技术
目前现有的干刻设备中，没有特殊情况时不对等离子体气体温度进行监控。如果需要估算等离子体的气体温度，必须另外放入探针来进行估算。另外几乎所有干刻设备在等离子体窗口都安有光纤，用来获取等离子体的光学信号。估算腔室(chamber)中等离子体的气体温度能帮忙我们更多地了解等离子体的特性对改善刻蚀的工艺有较大的帮助。
现有的干法刻蚀设备中，如果需要估算等离子体的气体温度，必须另外放入探针来进行估算的方法复杂且操作会带来误差，因而会给产品带来质量的不可靠性。
因此，需要提出一种新的方法用来解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，用于解决现有技术的干法刻蚀设备在估算等离子体气体温度时须放入探针使得操作复杂且会带来误差，因而会给产品带来质量的不可靠性的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供刻蚀中的等离子气体；
步骤二、采集所述刻蚀中的气体的发光谱线；
步骤三、将所述发光谱线与所述等离子气体已有的波形-温度函数进行拟合；
步骤四、选出拟合度最接近的所述已有的波形-温度函数；
步骤五、从所述拟合度最接近的波形-温度函数中得出所述等离子气体的温度。
优选地，步骤一中的等离子气体为干法刻蚀设备中的等离子气体。
优选地，步骤二中利用所述干法刻蚀设备中的终端检测系统采集所述刻蚀中的气体的发光谱线。
优选地，步骤二中的所述气体的发光谱线波长范围为50nm～1500nm。
优选地，步骤三中所述波形-温度函数为所述等离子气体的多普勒加宽与温度的函数。
优选地，步骤三中所述波形-温度函数为谱线强度与温度的函数。
优选地，步骤三中使用软件Liftbase进行拟合。
优选地，步骤三中通过将所述发光谱线的波长信号放大与所述等离子气体已有的波形-温度函数进行拟合。
如上所述，本发明的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，具有以下有益效果：本发明通过在干刻设备中利用发射光谱特定波长的发光谱线强度来估算等离子体的气体温度，由于干刻设备中本身都装有终端检测系统，因此不需要额外的成本即可估算出等离子体气体的温度，避免了现有技术中使用探针进行检测的不准确，提高了产品的可靠性。
附图说明
图1显示为本发明的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法流程图；
图2显示为本发明的等离子气体的多普勒加宽波形图；
图3显示为本发明的等离子气体的谱线强度的波形图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，如图1所示，图1显示为本发明的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法流程图。该方法包括以下步骤：
步骤一、提供刻蚀中的等离子气体；本发明进一步地，步骤一中的等离子气体为干法刻蚀设备中的等离子气体。本发明中的所述刻蚀中的等离子气体为采用干法刻蚀的等离子气体，不同的工艺采用不同种类的刻蚀气体，等离子体刻蚀是集成电路制造中的关键工艺之一，其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面，其范围涵盖前端CMOS栅极大小的控制，以及后端金属线的刻蚀以及通孔和沟槽的刻蚀。等离子刻蚀的原理包括：在低压下，反应气体在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团；活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物；反应生成物脱离被刻蚀物质表面，冰杯珍重系统抽出腔体。在平行电极等离子体反应腔体中，被刻蚀物是被置于面积较小的电极上，一个直流偏压会在等离子体和该电极间形成，并使带正电的反应气体离子加速撞击被刻蚀物质表面，这种离子轰击可大大加快表面的化学反应以及反应生成物的脱附，从而导致很高的刻蚀速率，正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。
步骤二、采集所述刻蚀中的气体的发光谱线；本发明进一步地，步骤二中利用所述干法刻蚀设备中的终端检测系统采集所述刻蚀中的气体的发光谱线。本发明利用现有技术中的干法刻蚀设备，该干法刻蚀设备中设有终端检测系统，因此不需要额外的成本就能实现本发明的刻蚀气体发光谱线的采集，所述干法刻蚀设备中的终端检测系统能够将刻蚀中的气体的发射谱线收集，并以特征波形图的形式将其呈现出来。
本发明进一步地，步骤二中的所述气体的发光谱线波长范围为50nm～1500nm。本实施例中所采用的刻蚀气体的波长为100nm。
步骤三、将所述发光谱线与所述等离子气体已有的波形-温度函数进行拟合；本实施例以波长为100nm的刻蚀气体为例，所述干法刻蚀设备的终端检测系统采集到的气体发光谱线的波长为100nm，而步骤三中将所述等离子气体已有的波形-温度函数与采集到的波长为100nm的发光谱线进行拟合。
本发明进一步地，步骤三中所述波形-温度函数为所述等离子气体的多普勒加宽与温度的函数。如图2所示，图2显示为本发明的等离子气体的多普勒加宽波形图。其中，多普勒加宽为
Figure BDA0002340025060000041
其中λ0为中心波长，λD为多普勒加宽，Tgas就是要估算的气体温度，k是玻尔兹曼常数，m为粒子质量，c是真空中的光速。在其他实施例中，步骤三中的所述波形-温度函数也可以为谱线强度与温度的函数。
本发明进一步地，步骤三中通过将所述发光谱线的波长信号放大与所述等离子气体已有的波形-温度函数进行拟合。并且本发明进一步地，步骤三中使用软件Liftbase进行拟合。
步骤四、选出拟合度最接近的所述已有的波形-温度函数；而所述等离子气体已有的波形-温度函数中包含不同温度对应的波形，如图3所示，图3显示为本发明的等离子气体的谱线强度的波形图。图3中位于上方形状较为光滑的为已有的波形曲线，位于下方的为采集到的所述等离子气体的波形，且该已有波形与采集到的波形的拟合度最高(最接近)，因此，图3呈现的在众多不同温度下对应的波形中，最终筛选出的已有波形与采集到的波形拟合度最高的一条波形。
步骤五、从所述拟合度最接近的波形-温度函数中得出所述等离子气体的温度。将步骤四中筛选出的已有波形对应到该波形的温度函数中，能够得出与所述采集到的等离子气体的真是温度最接近的温度，因此，该最接近的温度即为本发明估算出的所述等离子气体的真是温度。
综上所述，本发明通过在干刻设备中利用发射光谱特定波长的发光谱线强度来估算等离子体的气体温度，由于干刻设备中本身都装有终端检测系统，因此不需要额外的成本即可估算出等离子体气体的温度，避免了现有技术中使用探针进行检测的不准确，提高了产品的可靠性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供刻蚀中的等离子气体；
步骤二、采集所述刻蚀中的气体的发光谱线；
步骤三、将所述发光谱线与所述等离子气体已有的波形-温度函数进行拟合；
步骤四、选出拟合度最接近的所述已有的波形-温度函数；
步骤五、从所述拟合度最接近的波形-温度函数中得出所述等离子气体的温度。
2.根据权利要求1所述的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于：步骤一中的等离子气体为干法刻蚀设备中的等离子气体。
3.根据权利要求2所述的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于：步骤二中利用所述干法刻蚀设备中的终端检测系统采集所述刻蚀中的气体的发光谱线。
4.根据权利要求1所述的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于：步骤二中的所述气体的发光谱线波长范围为50nm～1500nm。
5.根据权利要求1所述的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于：步骤三中所述波形-温度函数为所述等离子气体的多普勒加宽与温度的函数。
6.根据权利要求1所述的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于：步骤三中所述波形-温度函数为谱线强度与温度的函数。
7.根据权利要求1所述的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于：步骤三中使用软件Liftbase进行拟合。
8.根据权利要求7所述的估算干刻设备中等离子体气体温度的方法，其特征在于：步骤三中通过将所述发光谱线的波长信号放大与所述等离子气体已有的波形-温度函数进行拟合。
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