[發(fā)明專利]等離子體處理中的空間分辨光學發(fā)射光譜(OES)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880052425.3
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN110998260B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 孟慶玲;霍爾格·圖特耶;陳艷;米哈伊爾·米哈洛夫
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會社
• 主分類號: G01J3/443
• 分類號: G01J3/443;G01N21/68;G01N21/31
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;楊林森

公開了用于光學發(fā)射測量的方法、系統(tǒng)和裝置。該裝置包括用于通過設置在等離子體處理室的壁處的光學窗口來收集等離子體光學發(fā)射譜的收集系統(tǒng)。光學系統(tǒng)包括：鏡，其被配置成穿過等離子體處理室掃描多條不重合射線；以及遠心耦合器，其用于從等離子體收集光學信號并將該光學信號引導至用于測量等離子體光學發(fā)射譜的光譜儀。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年7月12日提交的題為“SPATIALLY RESOLVED OPTICALEMISSION SPECTROSCOPY(OES)IN PLASMA PROCESSING”(參考號TTI-247)的美國專利申請第15/648,035號的優(yōu)先權，該美國專利申請的全部內容通過引用并入本文。此外，本申請通過引用于2014年10月31日提交的題為“SPATIALLY RESOLVED OPTICAL EMISSIONSPECTROSCOPY(OES)IN PLASMA PROCESSING”(參考號TTI-242)的美國專利申請第14/530,164號合并于此，該美國專利申請的全部內容通過引用并入本文，該美國專利申請基于并要求于2013年11月1日提交的題為“SPATIALLY RESOLVED OPTICAL EMISSION SPECTROSCOPY(OES)IN PLASMA ETCHING”(參考號TTI-242PROV)的美國臨時專利申請第61/898,975號的權益和優(yōu)先權。

背景技術

技術領域

本發(fā)明涉及用于使用等離子體光學發(fā)射光譜(OES)來測量半導體等離子體處理中的化學物質的濃度的方法、計算機方法、系統(tǒng)和裝置。具體地，本發(fā)明涉及確定等離子體光學發(fā)射的二維分布，根據上述等離子體光學發(fā)射的二維分布可以確定化學物質濃度的二維分布。

相關技術的描述

半導體器件、顯示器、光電池等的生產按一系列步驟進行，每個步驟具有為最大化器件產量而進行優(yōu)化的參數。在等離子體處理中，強烈地影響產量的受控參數包括等離子體的化學性質，特別是等離子體的局部化學性質，即等離子體環(huán)境中的貼近正在被處理的襯底的各種化學物質的局部濃度。某些物質，特別是瞬態(tài)化學物質例如自由基對等離子體處理結果具有很大影響，并且已知這些物質的升高的局部濃度可以產生較快處理的區(qū)域，這可能導致處理步驟中的不均勻性并且最終導致正在被產生的器件的不均勻性。

等離子體處理的化學性質通過對如下大量過程變量的控制以直接或間接的方式進行控制：例如，提供以激發(fā)等離子體的一個或更多個RF或微波功率、提供給等離子體處理室的氣體的種類和氣流、等離子體處理室中的壓力、正在被處理的襯底的類型、輸送至等離子體處理室的泵送速度等等。光學發(fā)射光譜(OES)已經證明其自身是用于等離子體處理中的過程開發(fā)和監(jiān)測的有用工具。在光學發(fā)射光譜中，從所獲取的等離子體的光學(即光)發(fā)射譜中推導出某些特別感興趣的化學物質例如自由基的存在和濃度，其中某些譜線的強度及其比率與化學物質的濃度相關。該技術的詳細描述可以在例如1993年AVS出版社的G.Selwyn，“Optical Diagnostic Techniques for Plasma Processing”中找到，并且為簡潔起見，這里將不再重復。

雖然光學發(fā)射光譜的使用已經變得相對普遍，特別是在等離子體過程開發(fā)中，但是它通常通過從等離子體處理室內的等離子體中的單個細長體積來獲取光學發(fā)射譜來完成。該體積的準確形狀和尺寸由被用來收集來自等離子體的光學發(fā)射的光學系統(tǒng)來確定。光學發(fā)射信號的這樣的收集固有地導致沿著也被稱為射線的該細長體積的長度的等離子體光學發(fā)射譜的平均，并且因此關于等離子體光學發(fā)射譜的局部變化的所有信息以及因此還有關于化學物質濃度的局部變化的所有信息通常都會丟失。