【微型光谱仪应用】微型光谱仪在等离子体刻蚀-EPD监控中的应用

一、背景

       等离子体刻蚀技术始于20世纪60年代，从电容放电等离子体刻蚀发展到射频感应等离子体刻蚀，再到电子回旋共振和电子束等离子体刻蚀，21世纪初出现了多频率CCP刻蚀系统，技术不断进步以满足集成电路制造需求。

二、应用概述

       等离子体刻蚀技术在半导体制造中用于制作微米和纳米级别的电路和结构。它也用于其他领域，如制造微机电系统（MEMS）、光电子器件、显示屏和太阳能电池等。

图1：等离子体刻蚀

       等离子体刻蚀过程中需将硅片表面曝露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应（或这两种反应），从而去掉曝露的表面材料。

       只是通过监控被刻蚀膜层所含有的元素发射光谱并不总是能够准确地监控刻蚀终点：

       1. 通过监控刻蚀腔的物质的发光强度变化曲线，找到刻蚀腔体内物质的发光强度变化速率的拐点，可以是刻蚀反应物，也可以是刻蚀生成物。对特征谱线的时间发光曲线求导，建立导数函数，获取波峰波谷，判断刻蚀终点；

       2. 获取实时的光学干涉谱线，获取波峰波谷信号，根据刻蚀总厚度，刻蚀速率以及刻蚀总周期，对刻蚀工艺进行终点控制。

图2：等离子体刻蚀原理示意图

图3：Etching监控光谱

三、实验装置

       典型配置如下：

四、结语

       综上所述，光谱仪在等离子体刻蚀监控中扮演着关键角色，它不仅能够提供实时的等离子体状态信息，还能够帮助进行故障诊断、优化工艺参数、控制刻蚀均匀性以及预防过刻蚀，从而提高刻蚀工艺的整体性能和产品质量。