半导体制造过程控制系统(PCS)系列:蚀刻控制系统_10.蚀刻过程中的终点检测技术.docx

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10.蚀刻过程中的终点检测技术

10.1终点检测技术的概述

蚀刻过程是半导体制造中的关键步骤之一,用于在晶圆上形成所需的图案。终点检测(EndpointDetection,EPD)技术是指在蚀刻过程中,通过监测特定的物理或化学参数来确定蚀刻是否达到预定的终点。终点检测技术的准确性和可靠性直接影响到蚀刻工艺的质量和生产效率。常见的终点检测技术包括光学终点检测、电学终点检测和化学终点检测等。

10.2光学终点检测

光学终点检测是利用光学方法监测蚀刻过程中反射光或发射光的变化,从而判断蚀刻是否到达终点。常见的光学终点检测方法包括反射光谱法(ReflectanceSpectroscopy)、等离子体发射光谱法(PlasmaEmissionSpectroscopy)和椭圆偏振光谱法(Ellipsometry)。

10.2.1反射光谱法

反射光谱法通过监测晶圆表面反射光的变化来判断蚀刻是否到达终点。随着蚀刻过程的进行,晶圆表面的材料发生变化,反射光谱也会随之变化。通过分析这些变化,可以准确地判断蚀刻是否到达预定深度。

原理:

在蚀刻过程中,晶圆表面的材料层逐渐减薄,反射光谱中的特定波长光强会发生变化。

通过实时监测这些波长光强的变化,可以确定蚀刻过程的进展。

当检测到某个波长的光强达到预设阈值时,认为蚀刻过程到达终点。

内容:

反射光谱监测系统:反射光谱监测系统通常包括光源、光谱仪和数据处理单元。光源发射特定波长的光,光谱仪接收反射光并分析其光谱,数据处理单元根据光谱数据判断蚀刻终点。

数据处理:数据处理单元需要对光谱数据进行实时分析,通常采用傅里叶变换或小波变换等数学方法来提取特征参数。

阈值设置:根据蚀刻工艺的特性和历史数据,设置合理的阈值来判断蚀刻终点。

代码示例:

importnumpyasnp

importmatplotlib.pyplotasplt

fromscipy.signalimportfind_peaks

#模拟反射光谱数据

defsimulate_reflectance_spectra(time,depth):

returnnp.sin(2*np.pi*depth/10)*np.exp(-time/100)

time=np.linspace(0,100,1000)#时间轴

depth=np.linspace(0,10,1000)#深度轴

reflectance=simulate_reflectance_spectra(time,depth)

#绘制反射光谱图

plt.figure(figsize=(10,6))

plt.plot(time,reflectance,label=ReflectanceSpectra)

plt.xlabel(Time(s))

plt.ylabel(Reflectance)

plt.title(ReflectanceSpectraduringEtchingProcess)

plt.legend()

plt.show()

#检测光谱中的峰值

peaks,_=find_peaks(reflectance,height=0.5)

plt.plot(time,reflectance,label=ReflectanceSpectra)

plt.plot(time[peaks],reflectance[peaks],x,label=Peaks)

plt.xlabel(Time(s))

plt.ylabel(Reflectance)

plt.title(PeaksinReflectanceSpectra)

plt.legend()

plt.show()

#判断蚀刻终点

endpoint_threshold=0.5

ifreflectance[peaks[-1]]=endpoint_threshold:

print(Echingprocesshasreachedtheendpointattime:{:.2f}s.format(time[peaks[-1]]))

else:

print(Echingprocesshasnotreachedtheendpointyet.)

描述:

simulate_reflectance_spectra函数模拟了蚀刻过程中反射光谱的变化。

find_peaks函数用于检测反射光谱中的峰值。

阈值判断:通过设置一个阈值来判断蚀刻是否到达终点。当反

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