專利名稱：一種半導(dǎo)體刻蝕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體刻蝕裝置，具體涉及一種可以在線測量刻蝕速率分布的半導(dǎo)體刻蝕裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造中，集成電路或平板顯示器上的不同的材料層面一般需要經(jīng)過多道工序，例如化學(xué)和物理沉積、光刻、刻蝕等處理過程，刻蝕是其中必不可少的一部分，并占據(jù)著重要地位。對于越來越小的器件尺寸刻蝕一般都在等離子工藝體系的反應(yīng)室中進行。
刻蝕工藝中對于整個硅片內(nèi)刻蝕速率均勻性的要求比較高，刻蝕速率的均勻性就是在整個硅片表面刻蝕速率分布的差別。局部刻蝕速率不均勻有可能導(dǎo)致硅片表面的部分氧化層被刻穿，而有些部分還沒有將多晶硅刻蝕完，所以對于硅片表面刻蝕速率的測量和控制是刻蝕設(shè)備及工藝中必須解決的問題。
目前測量刻蝕速率通常使用膜厚測量儀，在刻蝕前測量多晶硅的厚度，刻蝕后再測量殘余多晶硅的厚度，然后相減得到差值除以時間得到刻蝕速率。這種方法一般需要離線測量，所以工藝前要進行準備，工藝后還要進行測量，占有了很多時間和人力。
在線測量刻蝕速率的方法可以用干涉測量法，參照圖1，即在硅片上部照射下一束光，光在多晶硅的上下表面分別反射，兩束發(fā)射光進行干涉，利用干涉圖譜得到多晶硅的膜厚，在刻蝕過程中一般進行定點監(jiān)測，從而得到膜厚的變化，控制刻蝕時間，這種設(shè)備常稱為IEP(interferometric endpoint)，即干涉測量終點檢測設(shè)備。IEP的探頭主要有兩個作用，一是進行光譜的發(fā)射，即作為光源，另一個作用是進行發(fā)射光譜的接收，使用脈沖光源，在不發(fā)射光譜時接收從硅片上下表面反射的光，從而得到薄膜厚度的信息。
利用IEP裝置測量硅片的膜厚值從而獲得刻蝕速率的一種現(xiàn)有方法是，將IEP探頭固定在刻蝕腔室上的線圈中間，通常是腔室上方的中心位置，測量硅片這個位置多晶硅厚度的變化，利用一個位置的刻蝕速率代替整張硅片的信息。
這種方法的缺點是沒有考慮刻蝕速率在整張硅片內(nèi)的差別，只取了某個點來代表整體信息，無法得到刻蝕速率均勻性的指標，因此只能對片間刻蝕速率的調(diào)整作出指導(dǎo)，通常只能用于指導(dǎo)刻蝕的時間。不能得出硅片內(nèi)的信息，對刻蝕參數(shù)調(diào)整的幫助有限。
現(xiàn)有技術(shù)中另一種方法是同時使用多個IEP探頭，即在刻蝕腔室上方安裝多個IEP探頭，對于多點進行膜厚的測量。
這種方法的缺點是需要安裝多個IEP探頭，光源的強度要分散到不同的位置，反射光強度減弱，在等離子體啟輝時存在較差的信噪比，并且使用多條光纖和探頭，制作成本加大，還得解決從同一光源引入和引出多條光路的問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可以用一個IEP探頭在硅片上進行多點測量的半導(dǎo)體刻蝕裝置。
(二)技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種半導(dǎo)體刻蝕裝置，包括反應(yīng)腔室、線圈、石英蓋和IEP探頭，其特征在于石英蓋上安裝了導(dǎo)軌，IEP探頭沿著導(dǎo)軌運動。
上述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，一種優(yōu)選的方案是導(dǎo)軌安裝在線圈上方。
上述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，一種優(yōu)選的方案是導(dǎo)軌是十字形。
上述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，一種優(yōu)選的方案是導(dǎo)軌的長度與反應(yīng)腔室的尺寸相適配。
上述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，一種優(yōu)選的方案是IEP探頭的光纖和導(dǎo)線外設(shè)有屏蔽層。一種優(yōu)選的屏蔽層是法拉第屏蔽層。
(三)有益效果本發(fā)明通過可移動的IEP探頭可得到多點刻蝕速率的結(jié)果，得到硅片范圍內(nèi)刻蝕均勻性的描述。這樣的測量過程用時少，可以自動根據(jù)工藝人員需求判定出需要的點進行刻蝕過程的監(jiān)測。節(jié)約了測量時間，并對刻蝕過程有全面的了解。


圖1是IEP裝置的工作原理示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明IEP探頭的運動軌跡圖；圖4是本發(fā)明的工作流程圖；圖5是本發(fā)明的效果對比圖；圖6是本發(fā)明的效果對比圖。
其中1、反應(yīng)腔室；2、導(dǎo)軌；3、線圈；4、硅片；5、石英窗；6、光纖；7、IEP探頭。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，進一步詳細說明本發(fā)明半導(dǎo)體刻蝕裝置具體實施方式
，但不用來限制本發(fā)明的保護范圍。
參照圖2。本發(fā)明僅用一個IEP探頭測量同一硅片上多點的刻蝕速率。由于反應(yīng)腔室1上蓋為石英蓋5，其材料可以透過可見光和紫外光(UV)，而現(xiàn)有IEP探頭發(fā)射的光譜在200-800nm，因此可以通過石英蓋。在線圈3上方設(shè)置IEP探頭的導(dǎo)軌2，這個導(dǎo)軌用于控制IEP探頭的運動路徑。在本實施例中，導(dǎo)軌為十字形，因此IEP探頭可以進行軸向和徑向運動，測量刻蝕速率。
本實施例中，導(dǎo)軌2是由樹脂材料ALTEM制成，固定在封裝上電極的外殼上。十字形導(dǎo)軌的長度與刻蝕裝置的反應(yīng)腔體相適配，例如在本實施例中，每根長度為210mm。IEP探頭的運動由步進電機控制，停留在線圈的間隔位置。IEP探頭通過光纖與光源光譜儀相連接，完成光譜的發(fā)散和光譜的接收功能。步進電機控制IEP探頭運動速度可調(diào)，一般為100mm/s，進行不同點的測量，由于IEP光源發(fā)射譜線的速度為30msec一次，比IEP探頭運動速度快的多，因此確定線圈形狀后，根據(jù)線圈間隔位置確定采集數(shù)據(jù)的間隔，從光譜儀中得出的數(shù)據(jù)進行分析得到各點的膜厚值。通常在刻蝕前和刻蝕后進行測量，十字路徑用時約6s，運動路徑見圖3，在本實施例中，IEP探頭可以軸向和徑向運動。
由于IEP探頭7的安裝位置是在線圈上部，所以光纖及導(dǎo)線都是需要制作法拉第屏蔽層，防止射頻干擾。當光譜儀接收到了不同位置的膜厚值，并進行了刻蝕前后的測量，得到不同位置多晶硅膜層厚度的差值，從而根據(jù)工藝時間計算刻蝕速率。在每片硅片刻蝕速率經(jīng)過PMC(工藝模塊控制器)內(nèi)相關(guān)程序計算后反饋給驅(qū)動電機一個位置信號，這個位置作為工藝設(shè)定的可以代表整片硅片信息的位置，通常是刻蝕速率較慢的位置。下一片硅片進入腔室后，先進行刻蝕前測量，然后在刻蝕中將IEP探頭固定在此位置進行厚度變化的監(jiān)測。流程如圖4所示。
通過可移動的IEP探頭可得到多點刻蝕速率的結(jié)果，得到硅片范圍內(nèi)刻蝕均勻性的描述。整個測量過程用時較少，并可以自動根據(jù)工藝人員需求判定出需要的點進行刻蝕過程的監(jiān)測。節(jié)約了測量時間，并對刻蝕過程有全面的了解。測量得到的刻蝕速率分布如圖5、圖6所示，并進行了與離線的膜厚測量儀之間的比較。其中，縱坐標為刻蝕速率，單位是A/min，圖5的橫坐標是硅片橫向位置，圖6的橫坐標是硅片橫向位置。可以見出本發(fā)明所探測到的結(jié)果和現(xiàn)有技術(shù)中使用多點測量所獲得的效果是一樣，而且，本發(fā)明能實現(xiàn)在線實時多點測量，而nano膜厚儀是多點離線測量的設(shè)備。
以上為本發(fā)明的最佳實施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體刻蝕裝置，包括反應(yīng)腔室(1)、線圈(3)、石英蓋(5)和IEP探頭(7)，其特征在于石英蓋(5)上安裝了導(dǎo)軌(2)，IEP探頭(7)沿著導(dǎo)軌(2)運動。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，其特征在于導(dǎo)軌(2)安裝在線圈(3)上方。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，其特征在于導(dǎo)軌(2)是十字形。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，其特征在于導(dǎo)軌(2)的長度與反應(yīng)腔室(1)的尺寸相適配。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，其特征在于IEP探頭(7)的光纖和導(dǎo)線外設(shè)有屏蔽層。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體刻蝕裝置，其特征在于所述屏蔽層是法拉第屏蔽層。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體刻蝕裝置。本發(fā)明提出一種可以在線測量刻蝕速率分布的半導(dǎo)體刻蝕裝置，其中在刻蝕裝置的石英蓋上安裝導(dǎo)軌，IEP探頭沿著導(dǎo)軌運動進行探測。發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于，通過可移動的IEP探頭可得到多點刻蝕速率的結(jié)果，可以自動、多點、在線測量硅片的刻蝕速率，測量過程用時少，節(jié)約人力。
文檔編號C23F1/12GK1851881SQ200510126390
公開日2006年10月25日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者陳卓 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司