發布日期： 2026年04月09日

作者： 森德儀器/應用技術部

儀器類別： 檢測設備、分析儀器

閱讀時間： 約 15 分鐘

關鍵詞： 刻蝕終點檢測、OES、激光干涉、EPD、森德儀器、實驗室設備

物理本質： 隨著刻蝕層被穿透，底層材料進入等離子體環境。此時，特定反應產物的譜線強度會劇烈增加（上升沿信號），或者反應氣體的消耗量發生變化（下降沿信號）。

信號處理： 通過主成分分析（PCA）等算法，可以從復雜的等離子體背景噪聲中提取出微弱的終點特征波長。例如，在刻蝕氮化硅（SiN）切換到硅（Si）界面時，監控 CN 分子的譜線波動是行業通用手段。

物理本質： 激光束射向晶圓，利用薄膜表面與刻蝕界面反射光的光程差產生干涉條紋。

深度閉環： 隨著刻蝕深度的增加，干涉條紋發生周期性震蕩。通過計算條紋的波峰波谷數量（Fringe Counting），可以實時計算出當前的殘余厚度或刻蝕深度，實現真正意義上的深度控制。

應用場景： 在多晶硅柵極刻蝕到超薄柵氧化層（Gate Oxide）時停止。

技術要求： 非常高的選擇比，防止擊穿僅有幾個原子層厚的氧化層。

森德適配性： 森德提供的超高分辨率 OES 系統，支持從 200nm-1100nm 的全譜同步采集，能夠捕捉極低開孔率（<1%）下的微弱組分躍遷信號，確保停留在界面層。

應用場景： 在數百層交替沉積的氧化物/氮化物（ONON）堆疊結構中監控刻蝕深度。

技術要求： 激光需穿透高深寬比結構并獲取底部的反射信號。

森德適配性： 我們的激光干涉終點檢測模塊采用長相干紅外激光源，具備非常好的穿透能力，能夠實時計算多層堆疊結構的刻蝕周期，消除批次間速率波動的影響。

應用場景： 先進封裝中要求通孔深度高度一致，以確保后續金屬填充的可靠性。

技術要求： 實時深度監測，誤差需控制在 1% 以內。

森德適配性： 結合激光相移干涉技術與反射率建模，森德設備可實現在不影響刻蝕環境的前提下，對 TSV 深度進行微秒級響應監控。

信噪比難題： 在極小開孔率（<0.5%）場景下，OES 信號極易淹沒。解決方案： 森德推薦使用多通道光譜融合技術，結合激光干涉儀的輔助對位，提高信噪比。

窗口污染控制： 刻蝕產物在腔室視窗上的沉積會阻礙光信號采集。解決方案： 采用防污染氣簾設計或加熱窗口技術，可大幅延長維護周期，確保監控穩定性。

SEMI E116: 刻蝕終點檢測信號協議與數據通信規范。

SEMI S2: 半導體生產設備環境、健康與安全評價準則（包含激光安全評價）。

ISO 16079: 光學和光子學——刻蝕工藝監控系統的性能表征。