改善tsv刻蝕工藝的系統(tǒng)及刻蝕終點(diǎn)監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善TSV刻蝕工藝的系統(tǒng)及刻蝕終點(diǎn)監(jiān)測方法，通過在等離子體反應(yīng)腔外設(shè)置一氣體監(jiān)測裝置，并將其與射頻功率源和終點(diǎn)監(jiān)測裝置連接，實(shí)現(xiàn)對深反應(yīng)等離子體刻蝕的刻蝕步驟和沉積步驟的監(jiān)測；所述氣體監(jiān)測裝置通過對基片表面的等離子體發(fā)出的光譜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確定基片表面反應(yīng)氣體為刻蝕氣體或者沉積氣體，并將結(jié)果發(fā)送至射頻功率源和終點(diǎn)監(jiān)測裝置，指示射頻功率源輸出與所述氣體相匹配的功率，同時指示終點(diǎn)監(jiān)測裝置選擇某一步驟采集特定波長的實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線，根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征譜線確定所述等離子體處理工藝的終點(diǎn)。
【專利說明】改善TSV刻蝕工藝的系統(tǒng)及刻蝕終點(diǎn)監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種改善TSV刻蝕工藝的系統(tǒng)及刻蝕終點(diǎn)監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，對元件的集成度和性能要求越來越高，等離子體技術(shù)(Plasma Technology)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中正起著舉足輕重的作用。等離子體技術(shù)通過使工藝氣體激發(fā)形成的等離子體被應(yīng)用在許多半導(dǎo)體工藝中，如沉積工藝(如化學(xué)氣相沉積)、刻蝕工藝(如干法刻蝕)等。對等離子體處理工藝來說，其準(zhǔn)確度直接關(guān)系到元件的特征尺寸。隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸縮小，以及半導(dǎo)體制造過程中所用的等離子體處理工藝步驟的數(shù)量和復(fù)雜性的迅速增加，對等離子體處理工藝控制的要求變得更加嚴(yán)格，這就需要采用實(shí)時監(jiān)控的手段來控制工藝過程的關(guān)鍵階段。
[0003]以等離子體刻蝕工藝為例，在等離子體刻蝕過程中，一個關(guān)鍵的問題是當(dāng)被刻蝕的介質(zhì)層被刻蝕掉之后，應(yīng)當(dāng)及時停止等離子體刻蝕，以避免下層介質(zhì)層受到等離子體的刻蝕而損傷，從而造成器件的失效。因此，精確判定等離子體刻蝕工藝終點(diǎn)(endpoint)以避免因刻蝕不足或刻蝕過度導(dǎo)致元器件失效就變得日益重要?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用光學(xué)發(fā)射光譜法(optical emiss1n spectroscopy,0ES)進(jìn)行等離子體刻蝕終點(diǎn)檢測。OES技術(shù)主要是基于在線光譜檢測設(shè)備對等離子體發(fā)射出的光譜進(jìn)行實(shí)時檢測，由于刻蝕到不同物質(zhì)層光譜會出現(xiàn)明顯的變化，特別當(dāng)?shù)竭_(dá)是刻蝕終點(diǎn)時，因刻蝕的材料發(fā)生轉(zhuǎn)換，氣相的組成及被刻蝕薄膜都會發(fā)生化學(xué)變化，這種變化通過OES光譜信號的強(qiáng)度變化表現(xiàn)出來。因此，通過連續(xù)監(jiān)測等離子體發(fā)射，就能夠用OES終點(diǎn)檢測方法來檢測出此變化并利用它來確定薄膜被完全清除的時間。例如，當(dāng)OES信號下降至預(yù)定閾值水平之下時，就利用這種轉(zhuǎn)變來觸發(fā)“終點(diǎn)”。因此，通過檢測刻蝕過程中刻蝕到不同層的物質(zhì)時，反應(yīng)物或生成物的發(fā)射譜線強(qiáng)度值，以此就能夠判斷刻蝕終點(diǎn)。例如美國專利US5565114公開了一種等離子體工藝中通過OES技術(shù)檢測終點(diǎn)的方法，通過先計算等離子體發(fā)光頻譜強(qiáng)度的總和平均值，然后計算總和平均值的差或是比值以決定刻蝕是否達(dá)到終點(diǎn)點(diǎn)。由此可知，通過OES技術(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)了制程穩(wěn)定的單一刻蝕步驟處理或有限分離蝕刻步驟的處理。
[0004]如今，對晶片進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕以形成高深寬比結(jié)構(gòu)(如硅通孔技術(shù))正越來越受到廣泛的重視和研究，深反應(yīng)離子刻蝕通常采用博世工藝(Bosch process)進(jìn)行。而博世工藝是通過使等離子刻蝕工序和等離子淀積工序周期性地反復(fù)進(jìn)行而對半導(dǎo)體襯底在垂直方向較深地進(jìn)行刻蝕的工藝。博世工藝主要包括以下步驟:(I)刻蝕步驟，通常用含有SF6的混合氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)離子刻蝕；(2)聚合物沉積鈍化步驟，通常用含有C4H8的混合氣體在孔洞內(nèi)側(cè)面形成氟碳聚合物層，以使下一個周期的刻蝕步驟中化學(xué)反應(yīng)離子刻蝕時，SF6氣體不會對側(cè)壁的聚合物進(jìn)行刻蝕或者刻蝕速率非常慢；刻蝕步驟和沉積步驟交替循環(huán)進(jìn)行，直到深孔刻蝕完成。由于博世工藝采用交替重復(fù)進(jìn)行各向同性刻蝕和聚合物沉積工藝，而其中刻蝕和淀積步驟所使用的等離子體條件(如工藝氣體類型、壓力、RF功率等)并不相同，因此需要在切換工藝氣體的同時切換RF功率；由于工藝氣體注入反應(yīng)腔內(nèi)并達(dá)到所需壓力需要一定的時間，導(dǎo)致滿足要求的工藝氣體與與之匹配的RF功率重疊時間較短，很難提供穩(wěn)定的等離子體條件對基片進(jìn)行刻蝕和沉積保護(hù)。同時，將常規(guī)的OES技術(shù)應(yīng)用于具有快速且周期性的等離子體擾動特性的博世工藝會導(dǎo)致周期性的終點(diǎn)軌跡，容易發(fā)生誤判等離子體發(fā)射強(qiáng)度的改變，因此其無法準(zhǔn)確檢測終點(diǎn)。
[0005]因此，如何在切換工藝氣體的同時，提供穩(wěn)定的與之匹配的等離子體條件(尤其是射頻功率條件)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)一種準(zhǔn)確性高，靈活性大的終點(diǎn)檢測方法，以準(zhǔn)確找到具有交替循環(huán)步驟的等離子體處理工藝的終點(diǎn)，成為應(yīng)用等離子體技術(shù)的半導(dǎo)體制造工藝中的難點(diǎn)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種改善TSV刻蝕工藝的系統(tǒng)，包括一等離子體反應(yīng)腔，所述等離子體反應(yīng)腔連接反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)和射頻功率源，所述系統(tǒng)還包括一與等離子體反應(yīng)腔相連的氣體監(jiān)測裝置，所述氣體監(jiān)測裝置與所述射頻功率源相連。
[0007]進(jìn)一步的，所述等離子體反應(yīng)腔外設(shè)置一與所述氣體監(jiān)測裝置相連的終點(diǎn)監(jiān)測裝置，所述氣體監(jiān)測裝置用于向所述終點(diǎn)監(jiān)測裝置和所述射頻功率源發(fā)射指示信號。
[0008]優(yōu)選的，所述氣體監(jiān)測裝置和終點(diǎn)監(jiān)測裝置為光學(xué)發(fā)射光譜監(jiān)測裝置。
[0009]優(yōu)選的，所述反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括刻蝕氣體和沉積氣體兩組氣體，所述刻蝕氣體和沉積氣體交替注入所述等離子體反應(yīng)腔內(nèi)。
[0010]優(yōu)選的，所述的等離子體反應(yīng)腔為電感耦合式等離子體反應(yīng)腔。
[0011]優(yōu)選的，所述射頻功率源包括第一射頻功率源和第二射頻功率源，所述第一射頻功率源功率小于13兆赫茲，所述第二射頻功率源大于13兆赫茲。
[0012]進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種監(jiān)測TSV刻蝕工藝終點(diǎn)的方法，所述方法包括下列步驟:反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)向等離子體反應(yīng)腔交替注入刻蝕氣體和沉積氣體；氣體監(jiān)測裝置采集基片表面的光波長信號確定基片表面的氣體是刻蝕氣體或沉積氣體，氣體監(jiān)測裝置發(fā)送指示信號至與等離子體反應(yīng)腔相連的射頻功率源和終點(diǎn)監(jiān)測裝置，指示所述射頻功率源調(diào)節(jié)至與基片表面的氣體匹配的功率條件，同時指示所述終點(diǎn)監(jiān)測裝置對刻蝕反應(yīng)或沉積反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行特定波長光信號監(jiān)測，并確定等離子體反應(yīng)終點(diǎn)。
[0013]優(yōu)選的，所述終點(diǎn)監(jiān)測裝置確定等離子體反應(yīng)終點(diǎn)的步驟為:
[0014]f)以一定時間間隔采集等離子體處理工藝過程中特定波長的的實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線；
[0015]g)在所述實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的每一個周期內(nèi)定義一個平緩區(qū)，所述平緩區(qū)內(nèi)具有至少一個實(shí)時光信號強(qiáng)度；
[0016]h)在每一所述平緩區(qū)的實(shí)時光信號強(qiáng)度中內(nèi)抽取一個光信號強(qiáng)度特征值；
[0017]i)根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征值建立光信號強(qiáng)度特征譜線；
[0018]j)根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征譜線確定所述等離子體處理工藝的終點(diǎn)。
[0019]優(yōu)選的，在所述實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的每一個周期內(nèi)定義一個平緩區(qū)的步驟包括:將所述實(shí)時光信號強(qiáng)度相對于時間的變化量小于參考閾值的區(qū)域定義為所述平緩區(qū)。
[0020]優(yōu)選的，在所述實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的每一個周期內(nèi)定義一個平緩區(qū)的步驟包括:將所述實(shí)時光信號強(qiáng)度在預(yù)定范圍內(nèi)且所述實(shí)時光信號強(qiáng)度相對于時間的變化量小于參考閾值的區(qū)域定義為所述平緩區(qū)。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過在等離子體反應(yīng)腔外設(shè)置一氣體監(jiān)測裝置，并將其與射頻功率源和終點(diǎn)監(jiān)測裝置連接，實(shí)現(xiàn)對深反應(yīng)等離子體刻蝕的刻蝕步驟和沉積步驟的監(jiān)測；所述氣體監(jiān)測裝置通過對基片表面的等離子體發(fā)出的光譜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確定基片表面反應(yīng)氣體為刻蝕氣體或者沉積氣體，并將結(jié)果發(fā)送至射頻功率源和終點(diǎn)監(jiān)測裝置，指示射頻功率源輸出與所述氣體相匹配的功率，同時指示終點(diǎn)監(jiān)測裝置選擇某一步驟采集特定波長的實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線，根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征譜線確定所述等離子體處理工藝的終點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案延長了反應(yīng)氣體和與之匹配的射頻功率的重和工作時間，提高了深反應(yīng)刻蝕效率，同時提供一種穩(wěn)定、有效地監(jiān)測深反應(yīng)刻蝕終點(diǎn)的監(jiān)測方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1示出一種改善TSV刻蝕工藝的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2示出本發(fā)明實(shí)施例的一種等離子體處理工藝的終點(diǎn)檢測方法的步驟流程圖；
[0024]圖3示出現(xiàn)有技術(shù)及采用本發(fā)明所述技術(shù)方案后監(jiān)測到的等離子體濃度變化曲線示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明示出一種改善TSV刻蝕工藝的系統(tǒng)，包括一等離子體反應(yīng)腔100，等離子體反應(yīng)腔100連接反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)200和射頻功率源150，等離子體反應(yīng)腔100還連接一氣體監(jiān)測裝置310和一終點(diǎn)監(jiān)測裝置320，氣體監(jiān)測裝置310與射頻功率源150和終點(diǎn)監(jiān)測裝置320相連并向射頻功率源150和終點(diǎn)監(jiān)測裝置320發(fā)射同步信號。本實(shí)施例中，氣體監(jiān)測裝置310和終點(diǎn)監(jiān)測裝置320采用光學(xué)發(fā)射光譜法(OES)進(jìn)行監(jiān)測。
[0027]反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)200至少包括刻蝕氣體和沉積氣體兩組氣體，所述刻蝕氣體和沉積氣體交替注入等離子體反應(yīng)腔100內(nèi)。本實(shí)施例中，等離子體反應(yīng)腔100為電感耦合式等離子體反應(yīng)腔。本發(fā)明的射頻功率源150包括第一射頻功率源和第二射頻功率源，所述第一射頻功率源功率小于13兆赫茲，即偏置射頻功率源；所述第二射頻功率源大于13兆赫茲，即源射頻功率源。由于深反應(yīng)離子刻蝕通常采用博世工藝(Bosch process)進(jìn)行。而博世工藝是通過使等離子體刻蝕步驟和等離子體沉積步驟周期性地反復(fù)進(jìn)行而對半導(dǎo)體襯底在垂直方向較深地進(jìn)行刻蝕的工藝。在刻蝕步驟和沉積步驟中，射頻功率源的偏置射頻功率源和源射頻功率源需要提供不同的功率到等離子體反應(yīng)腔。由于刻蝕步驟和沉積步驟的交替進(jìn)行，射頻功率源150需要提供交替的偏置射頻功率和源射頻功率。在現(xiàn)有技術(shù)中，刻蝕氣體和沉積氣體的交替切換與射頻功率源的輸出變換同時進(jìn)行，并保持同樣地時間，由于一種反應(yīng)氣體從反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)200進(jìn)入等離子體反應(yīng)腔100并達(dá)到反應(yīng)工藝所需的壓力條件需要一定的時間，如，刻蝕步驟和沉積步驟每一步的時間為Is-2s，反應(yīng)氣體填充滿等離子體反應(yīng)腔的時間為0.4s-0.8s，在射頻功率源150功率切換和反應(yīng)氣體的切換同時進(jìn)行的情況下，重疊時間最多只有80%，使得反應(yīng)氣體和與其匹配的射頻功率重合工作的時間縮短，不僅降低了深反應(yīng)刻蝕效率，同時由于無法提供較長時間的穩(wěn)定等離子體濃度，使得刻蝕的終點(diǎn)監(jiān)測變得極為困難。
[0028]根據(jù)本發(fā)明公開的技術(shù)方案，增加一個與等離子體反應(yīng)腔100和射頻功率源150連接的氣體監(jiān)測裝置310，采用光學(xué)發(fā)射光譜法(OES)對基片表面的反應(yīng)氣體產(chǎn)生的等離子體發(fā)出的光譜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。當(dāng)刻蝕氣體和沉積氣體交替切換時，氣體監(jiān)測裝置310根據(jù)等離子體發(fā)出的光譜確定基片表面的氣體為刻蝕氣體或是沉積氣體，并發(fā)射信號指示射頻功率源150輸出與該氣體匹配的偏置功率和源功率。本發(fā)明所述系統(tǒng)設(shè)置反應(yīng)氣體到達(dá)基片表面時對等離子體反應(yīng)腔提供該反應(yīng)氣體匹配的功率，延長了反應(yīng)氣體和與其匹配的射頻功率的重合時間，提高了深反應(yīng)刻蝕效率。
[0029]為了更好地對深反應(yīng)刻蝕進(jìn)行終點(diǎn)監(jiān)測，本發(fā)明所述系統(tǒng)將氣體監(jiān)測裝置310同時和終點(diǎn)監(jiān)測裝置320相連，在向射頻功率源發(fā)射指示信號的同時向終點(diǎn)監(jiān)測裝置320發(fā)送同步信號，終點(diǎn)監(jiān)測裝置320根據(jù)接收到的同步信號統(tǒng)一選擇在刻蝕步驟或者沉積步驟采集特定波長的實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線，根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征譜線確定所述等離子體處理工藝的終點(diǎn)。根據(jù)上述描述可知，本發(fā)明系統(tǒng)由于延長了反應(yīng)氣體和與其匹配的射頻功率的重合時間，使得等離子體反應(yīng)腔內(nèi)每一步驟的等離子體分布相對穩(wěn)定，同時終點(diǎn)監(jiān)測裝置320根據(jù)從氣體監(jiān)測裝置310處接收到的指示信號可以明確獲知等離子體反應(yīng)腔內(nèi)正在進(jìn)行的反應(yīng)為刻蝕步驟或是沉積步驟，并統(tǒng)一選擇在某一步驟重復(fù)采集特定波長的實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線。
[0030]在本實(shí)施例中，每個等離子體處理步驟均包括一個刻蝕步驟和一個沉積步驟，等離子體處理工藝為博世工藝，通過使等離子刻蝕步驟和等離子沉積步驟周期性交替反復(fù)進(jìn)行而進(jìn)行刻蝕。當(dāng)然在其他實(shí)施例中，每個等離子體處理步驟也可包括刻蝕步驟，沉積步驟，過渡步驟或清洗步驟等，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明所述的等離子體終點(diǎn)監(jiān)測方法將一個刻蝕步驟和沉積步驟作為一個單元進(jìn)行監(jiān)測，最為簡單的監(jiān)測方法為:統(tǒng)一選擇刻蝕步驟或沉積步驟中的一個步驟進(jìn)行監(jiān)測，例如，可以選擇對單元中的刻蝕步驟進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)終點(diǎn)監(jiān)測裝置320接收到來自氣體監(jiān)測裝置310的指示信號確認(rèn)正在進(jìn)行的步驟為刻蝕步驟時，終點(diǎn)監(jiān)測裝置320對基片表面的等離子體發(fā)出的特定波長的實(shí)時光信號強(qiáng)度進(jìn)行一次采集，當(dāng)下一個單元的刻蝕步驟開始時同樣進(jìn)行一次采集，重復(fù)進(jìn)行，建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線，根據(jù)所述光信號強(qiáng)度譜線確定所述等離子體處理工藝的終點(diǎn)。
[0031]由于等離子體反應(yīng)腔內(nèi)的刻蝕氣體和沉積氣體不斷流動，使得反應(yīng)腔內(nèi)的等離子體強(qiáng)度不斷變化。為了更好地確定所測量的光信號強(qiáng)度譜線真實(shí)可靠，可以根據(jù)圖2所示的終點(diǎn)監(jiān)測方法進(jìn)行監(jiān)測，具體可以包括以下步驟:
[0032]步驟201，以一定時間間隔采集等離子體處理工藝過程中特定波長的的實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線；其中實(shí)時光信號強(qiáng)度與等離子體處理工藝的反應(yīng)物組分濃度或產(chǎn)物組分濃度對應(yīng)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)晶片的類型和工藝氣體的類型，選擇相應(yīng)的特定波長的實(shí)時光信號，并獲取特定波長的實(shí)時光信號強(qiáng)度；
[0033]步驟202，在所述實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的每一個周期內(nèi)定義一個平緩區(qū)，所述平緩區(qū)內(nèi)具有至少一個實(shí)時光信號強(qiáng)度；
[0034]步驟203，在每一所述平緩區(qū)的實(shí)時光信號強(qiáng)度中內(nèi)抽取一個光信號強(qiáng)度特征值；
[0035]步驟204，根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征值建立光信號強(qiáng)度特征譜線；
[0036]步驟205，根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征譜線確定所述等離子體處理工藝的終點(diǎn)。
[0037]圖3示出現(xiàn)有技術(shù)及采用本發(fā)明所述技術(shù)方案后監(jiān)測到的等離子體濃度變化曲線示意圖，由圖3可以明確獲知，通過采用本發(fā)明所述的技術(shù)方案，等離子體濃度變化較為平坦，更容易確定平緩區(qū)。
[0038]本發(fā)明的技術(shù)原理為首先以一定時間間隔米集實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線，在本實(shí)施例中，采集的時間間隔為200ms。由于等離子體處理工藝具有周期性的多個處理步驟，采集的光信號強(qiáng)度所形成的譜線也相應(yīng)具有周期性。本發(fā)明可采用不同方法定義平緩區(qū)，如在周期開始后通過時間延遲，或根據(jù)光信號強(qiáng)度的變化趨勢等。當(dāng)平緩區(qū)中只有一個實(shí)時光信號強(qiáng)度時，容易發(fā)生抖動，為了改善這一抖動現(xiàn)象，平緩區(qū)中可至少具有兩個實(shí)時光信號強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，是依據(jù)實(shí)時光信號強(qiáng)度的變化，將實(shí)時光信號強(qiáng)度相對時間的變化量(斜率)小于參考閾值的部分定義為平緩區(qū)。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的一個周期內(nèi)可能會具有多個光信號強(qiáng)度變化平緩，即信號強(qiáng)度與時間的斜率符合要求的區(qū)域，此時可進(jìn)一步限定實(shí)時光信號強(qiáng)度的大小，將光信號強(qiáng)度在預(yù)定范圍內(nèi)且強(qiáng)度相對于時間的變化量小于參考閾值的區(qū)域定義為平緩區(qū)。接著，抽取每一平緩區(qū)實(shí)時光信號強(qiáng)度的一個作為光信號強(qiáng)度特征值，再由這些特征值來形成光信號強(qiáng)度特征譜線。由于抽取的光信號強(qiáng)度特征值均位于平緩區(qū)內(nèi)，較為穩(wěn)定，不易發(fā)生偏差，由其所形成的特征譜線對終點(diǎn)檢測更為敏感。
[0039]綜上所述，本發(fā)明充分利用了圖形識別方法，通過在采集的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線中定義出平緩區(qū)并從中抽取特征值來形成特征譜線，從而形成平滑的光信號強(qiáng)度-時間曲線，提高了在等離子體周期性擾動的工藝中進(jìn)行終點(diǎn)檢測的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步的，本發(fā)明通過在平緩區(qū)中間時刻抽取特征值，有效改善了因信號強(qiáng)度采集延時而導(dǎo)致的特征值抽取不準(zhǔn)的問題，具有較高的靈活性和實(shí)用性。
[0040]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述諸多實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種改善TSV刻蝕工藝的系統(tǒng)，包括一等離子體反應(yīng)腔，所述等離子體反應(yīng)腔連接反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)和射頻功率源，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括一與等離子體反應(yīng)腔相連的氣體監(jiān)測裝置，所述氣體監(jiān)測裝置與所述射頻功率源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述等離子體反應(yīng)腔外設(shè)置一與所述氣體監(jiān)測裝置相連的終點(diǎn)監(jiān)測裝置，所述氣體監(jiān)測裝置用于向所述終點(diǎn)監(jiān)測裝置和所述射頻功率源發(fā)射指示信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體監(jiān)測裝置和終點(diǎn)監(jiān)測裝置為光學(xué)發(fā)射光譜監(jiān)測裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括刻蝕氣體和沉積氣體兩組氣體，所述刻蝕氣體和沉積氣體交替注入所述等離子體反應(yīng)腔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述的等離子體反應(yīng)腔為電感耦合式等離子體反應(yīng)腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的終點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻功率源包括第一射頻功率源和第二射頻功率源，所述第一射頻功率源功率小于13兆赫茲，所述第二射頻功率源大于13兆赫茲。
7.一種監(jiān)測TSV刻蝕工藝終點(diǎn)的方法，其特征在于:所述方法包括下列步驟:反應(yīng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)向等離子體反應(yīng)腔交替注入刻蝕氣體和沉積氣體；氣體監(jiān)測裝置采集基片表面的光波長信號確定基片表面的氣體是刻蝕氣體或沉積氣體，氣體監(jiān)測裝置發(fā)送指示信號至與等離子體反應(yīng)腔相連的射頻功率源和終點(diǎn)監(jiān)測裝置，指示所述射頻功率源調(diào)節(jié)至與基片表面的氣體匹配的功率條件，指示所述終點(diǎn)監(jiān)測裝置對刻蝕反應(yīng)或沉積反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行特定波長光信號監(jiān)測，并確定等離子體反應(yīng)終點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述終點(diǎn)監(jiān)測裝置確定等離子體反應(yīng)終點(diǎn)的步驟為: a)以一定時間間隔采集等離子體處理工藝過程中特定波長的的實(shí)時光信號強(qiáng)度并建立具有周期性的實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線； b)在所述實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的每一個周期內(nèi)定義一個平緩區(qū)，所述平緩區(qū)內(nèi)具有至少一個實(shí)時光信號強(qiáng)度； c)在每一所述平緩區(qū)的實(shí)時光信號強(qiáng)度中內(nèi)抽取一個光信號強(qiáng)度特征值； d)根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征值建立光信號強(qiáng)度特征譜線； e)根據(jù)所述光信號強(qiáng)度特征譜線確定所述等離子體處理工藝的終點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:在所述實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的每一個周期內(nèi)定義一個平緩區(qū)的步驟包括:將所述實(shí)時光信號強(qiáng)度相對于時間的變化量小于參考閾值的區(qū)域定義為所述平緩區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:在所述實(shí)時光信號強(qiáng)度譜線的每一個周期內(nèi)定義一個平緩區(qū)的步驟包括:將所述實(shí)時光信號強(qiáng)度在預(yù)定范圍內(nèi)且所述實(shí)時光信號強(qiáng)度相對于時間的變化量小于參考閾值的區(qū)域定義為所述平緩區(qū)。
【文檔編號】H01L21/66GK104183514SQ201310193644
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】楊平, 黃智林 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司