[发明专利]一种刻蚀终点确定方法、晶圆刻蚀方法以及刻蚀系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制作技术领域，尤其涉及一种刻蚀终点确定方法、晶圆刻蚀方法以及刻蚀系统。

背景技术

在半导体器件制作过程中，干法刻蚀是常用的一种刻蚀方法。在干法刻蚀中，用低压等离子体放电来去除集成电路中小尺寸图形里的材料，等离子体与硅片的表面发生发应，然后去掉表面的材料。

干法刻蚀不同于湿法腐蚀之处在于，它对下面的材料没有好的选择比。因此，需要终点探测来检测刻蚀工艺并停止刻蚀以减小对下面材料的过度刻蚀。现有技术中等离子处理工艺终点检测的方法有很多，如质谱法、光学发射光谱法和等离子体阻抗变换法等，但这些方法都有一些缺点。如，质谱法主要通过分析残余的气体，但在辉光放电区常常漏掉一些短寿命的活性物质；光学发射光谱法随着半导体器件的特征尺寸进一步缩小，刻蚀面积不断缩小，所检测到的终点信号强度下降，信号信噪比降低；等离子体阻抗变换法依赖于刻蚀完成时等离子体中的化学变化，但是这种方法会直接因小讯号电平而损坏，且对膜的种类、压力和其他工艺参数很敏感。

现有技术中还提供另一种终点检测法，光干涉法(IEP)，是指用氙灯光源检测透明薄膜厚度的变化，当厚度变化停止时，则意味着达到了刻蚀终点。其基本原理是当氙灯光源入射到薄膜表面时，在透明薄膜前被反射的光线与穿透该薄膜后被下层材料反射的光线互相干涉。在Δd满足下面条件时，可以得到干涉加强：Δd＝λ/(2n)。式子中：Δd为被检测薄膜厚度的变化；n为薄膜材料的折射率；λ为入射光的波长。每出现一个Δd的变化，则会出现一个最大值。这样随着薄膜厚度的不断减薄，就形成了诸多的正弦波状的信号曲线。

但是现有技术中采用光干涉法得到的晶圆刻蚀终点无法进行精确控制，导致产品合格率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种刻蚀终点确定方法、晶圆刻蚀方法以及刻蚀系统，以解决现有技术中光干涉法得到的晶圆刻蚀终点无法精确控制，导致产品合格效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种刻蚀终点确定方法，包括：

获取光谱数据，所述光谱数据由样品晶圆刻蚀过程采集得到，所述光谱数据为横轴为时间，纵轴为光强的正弦曲线图；

获取所述光谱数据中的多个波峰和多个波谷；

基于预设的多个矩形窗口，从所述光谱数据中获取每个所述波峰和所述波谷对应的时间，得到多个半周期；其中，所述矩形窗口包括相对设置的上边框和下边框，以及相对设置的左边框和右边框，所述矩形窗口的参数包括窗口宽度和窗口高度，与所述波峰对应的所述矩形窗口的上边框中点与所述波峰重合，与所述波谷对应的所述矩形窗口的下边框中点与所述波谷重合；

根据所述光谱数据中最后一个波峰和最后一个波谷时间差，以及所述样品晶圆刻蚀被刻蚀所述多个半周期之后的剩余厚度，得到刻蚀终点对应的时间。

优选地，所述基于预设的多个矩形窗口，从所述光谱数据中获取每个所述波峰和所述波谷对应的时间，得到多个半周期，具体包括：

预设所述矩形窗口的窗口高度，所述矩形窗口的上边框或下边框与所述正弦曲线的两个交点即为窗口宽度；

根据所述矩形窗口的左边框和右边框所对应时间获取所述矩形窗口对应的波峰时间或波谷时间；

计算相邻波峰和波谷对应时间的差，得到多个半周期。

优选地，所述基于预设的多个矩形窗口，从所述光谱数据中获取每个所述波峰和所述波谷对应的时间，得到多个半周期，具体包括：

预设所述矩形窗口的窗口高度，所述矩形窗口的上边框或下边框与所述正弦曲线的两个交点即为窗口宽度；

对所述矩形窗口内的所有光谱数据进行最小二乘拟合，得到波峰或波谷对应的时间；

计算相邻波峰和波谷对应时间的差，得到多个半周期。

优选地，所述预设所述矩形窗口的窗口高度具体包括：

若所述矩形窗口为第N个波峰对应的矩形窗口，则根据所述第N-1个波谷至所述第N个波峰的光强幅度的预设百分比设定。

优选地，在所述获取光谱数据之后，且在所述获取所述光谱数据中的多个波峰和多个波谷之前，还包括：

对所述光谱数据优化处理。

优选地，在所述根据所述光谱数据中最后一个波峰和最后一个波谷时间差，以及所述样品晶圆刻蚀被刻蚀所述多个半周期之后的剩余厚度，得到刻蚀终点对应的时间之后，还包括：

判断所述刻蚀终点对应的时间是否准确，若是，则保存所述刻蚀终点对应的时间，以及所述矩形窗口的参数；