專利名稱：用于蝕刻終點檢測的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造。更具體的，本發(fā)明涉及等離子體蝕刻工序中的終點檢測。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體裝置(如集成電路、存儲器單元等等)的過程中，執(zhí)行了一系列生產(chǎn)操作來界定半導(dǎo)體晶圓上的特征。這些半導(dǎo)體晶圓包含界定在硅襯底上的多層結(jié)構(gòu)形式的集成電路裝置。在襯底層上，形成了具有擴散區(qū)的晶體管裝置。在隨后的層上，形成互連金屬化線(metallization line)的圖案，并將這些線連接到上述晶體管裝置，以界定所想要的集成電路裝置。還有，通過電介質(zhì)材料將形成圖案的導(dǎo)電層與其他導(dǎo)電層隔離開來。
用于在半導(dǎo)體晶圓上界定特征的一系列生產(chǎn)操作包括許多工序，如加入各種材料的層，在這些層上形成圖案，對它們進行蝕刻，然后除去這些層和進行拋光。由于界定在半導(dǎo)體晶圓上的特征的復(fù)雜性，因而每個工序在精確控制的環(huán)境中進行。而且，每個工序受到嚴(yán)密的監(jiān)測和分析，從而能以極高的精度確定該工序的終點。
一種常見的生產(chǎn)工序是等離子體蝕刻。在半導(dǎo)體制造過程中，通常用等離子體蝕刻來蝕刻導(dǎo)電和電介質(zhì)材料，以在這些材料中界定各種特征和結(jié)構(gòu)。等離子體蝕刻通常在等離子體蝕刻室中進行，這些室能根據(jù)由光刻膠掩模界定的圖案蝕刻淀積在襯底上的選定的層。一般地，通過將射頻(RF)功率施加到包含在等離子體加工室內(nèi)的一個或多個加工門(processing gate)來產(chǎn)生、限制和控制等離子體。根據(jù)具體的所要工序，對等離子體蝕刻室內(nèi)的氣壓進行控制。在施加上述所要的RF功率后，啟動等離子體加工室內(nèi)的加工門來建立等離子體。該等離子體用來對半導(dǎo)體晶圓的選定的層進行所要的蝕刻。
等離子體蝕刻操作中的原位監(jiān)測和分析可包括光譜測定法。作為舉例，用光譜測定法來測量等離子體光輻射的各種性質(zhì)，以向工序發(fā)出終點呼叫。要求該終點呼叫足夠精確，以便一旦從半導(dǎo)體晶圓上除去合適數(shù)量的材料便可停止蝕刻工序。
當(dāng)前的光譜測定終點檢測方法中存在的一個問題是，等離子體光輻射對室內(nèi)條件的變化很敏感。因而，室內(nèi)條件的變化可將擾動引入到等離子體光輻射內(nèi)。在一些實例中，等離子體光輻射中的這些擾動可以與用來引發(fā)終點呼叫的預(yù)期擾動相比，從而產(chǎn)生了偽終點呼叫。
有鑒于此，需要一種設(shè)備和方法來控制等離子體蝕刻室條件，以防止能導(dǎo)致偽終點檢測的擾動出現(xiàn)在等離子體光輻射中。

發(fā)明內(nèi)容
廣義地說，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測等離子體光輻射的方法和設(shè)備。更具體地，本發(fā)明提供了一種方法，該方法通過可變開口監(jiān)測等離子體光輻射，以便在不引入可導(dǎo)致偽終點呼叫的擾動的情況下檢測等離子體蝕刻工序的終點。本發(fā)明的方法要求上述可變開口在預(yù)計終點出現(xiàn)的時間段內(nèi)維持固定的位置。將該開口維持在固定位置避免了讓可能被誤解為偽終點的擾動出現(xiàn)在觀察到的等離子體光輻射信號中。
在一個實施例中，公開了一種檢測等離子體光輻射的方法。該方法包括通過由可移動構(gòu)件界定的開口從等離子體收集光輻射數(shù)據(jù)。這些可移動構(gòu)件能改變上述開口的配置。該方法也包括在特定時刻維持上述可移動構(gòu)件的狀態(tài)，以便使上述開口保持固定配置。該方法還包括在維持上述可移動構(gòu)件的狀態(tài)的同時檢測等離子體光輻射中的特定擾動。
在另一個實施例中，公開了一種檢測等離子體蝕刻工序的終點的方法。該方法包括在具有可移動約束環(huán)的室內(nèi)執(zhí)行等離子體蝕刻工序。在該方法中，在等離子體蝕刻工序的預(yù)期終點時刻之前，進入了預(yù)定的時間。該方法還包括一旦進入了預(yù)期的終點時刻之前的那個預(yù)定的時間，便將上述可移動約束環(huán)保持在固定位置。同樣在該方法中，當(dāng)將可移動約束環(huán)保持在固定位置時，通過各可移動約束環(huán)之間的間隙來監(jiān)測等離子體光輻射。通過在等離子體光輻射中檢測出指明等離子體蝕刻工序終點的擾動，結(jié)束了該方法。
從附圖和以下詳細(xì)說明(通過舉例來說明本發(fā)明)中，可以更清楚地理解本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點。


通過閱讀以下說明和附圖，可以最好地理解本發(fā)明及其另外的一些優(yōu)點圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的等離子體蝕刻室；圖2示出了在蝕刻工序中作為時間的函數(shù)的光輻射信號(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)；圖3A到3D示出了因約束環(huán)的移動而導(dǎo)致的開口變化的實例(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)；圖4示出了作為約束環(huán)位置的函數(shù)的光輻射信號強度的變化(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)；圖5A示出了監(jiān)測等離子體光輻射的方法的流程圖(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)；圖5B示出了檢測等離子體蝕刻工序終點的方法的流程圖(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)；圖6A示出了等離子蝕刻工序中作為時間的函數(shù)的光輻射信號和約束環(huán)位置(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)；和圖6B示出了在圖6A所示的等離子體蝕刻工序?qū)嵗凶鳛闀r間的函數(shù)的氣壓變化。
具體實施例方式
廣義地說，提供了一種監(jiān)測等離子體光輻射的方法和設(shè)備。更具體地，本發(fā)明提供了一種方法，該方法通過可變開口監(jiān)測等離子體光輻射，以便在不引入可導(dǎo)致偽終點呼叫的擾動的情況下檢測等離子體蝕刻工序的終點。本發(fā)明的方法要求在預(yù)期終點出現(xiàn)的時間段內(nèi)將上述可變開口保持在固定位置。將該開口保持在固定位置避免了讓可能誤解為偽終點的擾動出現(xiàn)在觀察到的等離子體光輻射信號中。
在以下說明中，敘述了許多具體的細(xì)節(jié)，以便讓讀者更為透徹地理解本發(fā)明。然而，顯而易見的是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在沒有部分或所有這些細(xì)節(jié)的情況下，也可以實施本發(fā)明。在其他實例中，沒有詳細(xì)地說明眾所周知的工序操作，以免對本發(fā)明的說明形成擾動。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的等離子體蝕刻室101。在等離子體蝕刻室101內(nèi)，將電極109設(shè)置在將產(chǎn)生等離子體111的體積上方。在將產(chǎn)生等離子體111的體積下方設(shè)置了晶圓支撐結(jié)構(gòu)105。在一個實施例中，晶圓支撐結(jié)構(gòu)105是靜電吸盤。界定晶圓支撐結(jié)構(gòu)105，以便支撐暴露在等離子體111下的晶圓107。
等離子蝕刻室101也包括一組設(shè)置在將產(chǎn)生等離子體111的體積周圍的約束環(huán)113。配備約束環(huán)控制器121，以控制該組約束環(huán)113的移動。在一個實施例中，將約束環(huán)控制器121用計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的軟件來實現(xiàn)。在另一個實施例中，將約束環(huán)控制器121用硬件(如在芯片上實現(xiàn)的電路)實現(xiàn)。不管具體的實施方式如何，約束環(huán)控制器121均能與一些機構(gòu)進行接口，而這些機構(gòu)根據(jù)來自約束環(huán)控制器121的指令移動該組約束環(huán)113。約束環(huán)控制器121也能設(shè)置用于移動和/或保持該組約束環(huán)113的可設(shè)時間段。
此外，在等離子體蝕刻室101的壁103上設(shè)置了窗口115，以觀察在將由等離子體111占據(jù)的體積內(nèi)產(chǎn)生的光輻射。配置了光傳輸裝置117來將通過窗口115收集的光輻射傳輸?shù)焦庾V測定設(shè)備119，以供該設(shè)備進行分析。在一個實施例中，光傳輸裝置117是光纜。然而，應(yīng)當(dāng)懂得，光傳輸裝置117可以是任何其他能傳輸光數(shù)據(jù)的部件。光譜測定設(shè)備119表示了一個或更多個部件，或者，它表示了由一些部件組成的系統(tǒng)，這些部件能夠?qū)⒐廨斎敕指舫刹煌耐ǖ?即波長)，以便進行分析。
在操作過程中，通過電容性耦合，將電能從電極109傳輸?shù)降入x子體蝕刻室101內(nèi)的加工門。在一個實施例中，晶圓支撐結(jié)構(gòu)105也可用作電極，以便通過電容性耦合將電能傳輸?shù)郊庸らT。經(jīng)過傳輸?shù)碾娔墚a(chǎn)生了電流(即射頻(RF)電流)，該電流作用在加工門上，以產(chǎn)生等離子體111。等離子體111包含各種類型的原子團和正負(fù)離子。將晶圓107上的特定材料暴露在等離子體111的各種原子團、正離子和負(fù)離子下將引發(fā)各種化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)用來將上述特定材料從晶圓107上蝕刻除去。
同樣在操作過程中，上述的那組約束環(huán)113用來將等離子體111封閉在特定的體積內(nèi)(“等離子體約束體積”)和控制該等離子體約束體積內(nèi)的氣壓?？梢砸苿釉摻M約束環(huán)113，以增大或減小相鄰約束環(huán)之間的間距或間隙。在一個實施例中，通過凸輪環(huán)來移動該組約束環(huán)113。然而，應(yīng)當(dāng)懂得，根據(jù)蝕刻工序的要求，可以使用許多種其他的調(diào)整裝置來移動該組約束環(huán)113。此外，在各個實施例中，可規(guī)定在不同的時刻移動約束環(huán)組113中的各約束環(huán)，和規(guī)定相對于其他約束環(huán)來不同程度地移動每個約束環(huán)。從而，可以限定約束環(huán)組113，使它們的移動導(dǎo)致相鄰的約束環(huán)之間的間隙在不同的時刻進行不同程度的縮小或擴大。在下文中，可以限定約束環(huán)組113的移動，以使相鄰約束環(huán)之間的間隙相對于約束環(huán)組113外的固定參考點在位置和尺寸兩方面均發(fā)生變化。
由于等離子體蝕刻室101(“室”)內(nèi)的熱力因素變化的緣故，需要在等離子體約束體積內(nèi)進行氣壓控制。由于工藝條件的緣故，在操作過程中，室內(nèi)的溫度可能發(fā)生變化。例如，作為蝕刻副產(chǎn)物的淀積將影響室的傳熱特性，從而導(dǎo)致室內(nèi)的溫度變化。室內(nèi)的溫度變化將相應(yīng)地影響室內(nèi)的氣壓。因此，在需要恒定氣壓的蝕刻工序中，需要一種機制來控制室內(nèi)的氣壓。
在室內(nèi)，加工氣體流過相鄰約束環(huán)之間的間隙，以離開等離子體約束體積。從而，用約束環(huán)組的移動來調(diào)節(jié)流動面積(flow area)，以讓加工氣體從等離子體約束體積逸出。因此，調(diào)節(jié)附屬的流動面積，便相應(yīng)地控制了等離子體約束體積內(nèi)的氣壓。在蝕刻工序中，移動上述約束環(huán)組，以在等離子體封閉區(qū)內(nèi)維持目標(biāo)氣壓。
隨著蝕刻的進行，從晶圓107上除去的特定材料變成了等離子體111成分的一部分。從而，隨著蝕刻的進行，等離子體111的特性趨向于發(fā)生變化。等離子體111的光輻射光譜便是這樣一種特性它會因等離子體111的成分在蝕刻工序中發(fā)生變化而變化。通過對等離子體111的光輻射光譜進行分析，可得到關(guān)于蝕刻工序的有用信息。就本發(fā)明而言，可通過監(jiān)測等離子體111的光輻射光譜來檢測等離子體111中的特征變化或擾動，這些變化或擾動指明了晶圓107的表面上的特定條件。例如，當(dāng)將特定材料從晶圓107表面除去的速度發(fā)生變化時(例如，當(dāng)除去該材料的過程開始或結(jié)束時)，與該特定材料存在于等離子體111的成分之中密切相關(guān)的那些光輻射特性也會發(fā)生變化。從而，可通過對等離子體111的光輻射光譜的觀察和分析來識別蝕刻工序的終點，其中，上述終點與特定材料的除去相關(guān)聯(lián)。
圖2示出了在蝕刻工序中作為時間的函數(shù)的光輻射信號(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)。可以用跨越某個波長范圍的光譜來定義從等離子體111收集的光輻射信號?？梢詫⒐廨椛湫盘柗殖捎糜诜治龅亩鄠€通道信號，其中，這些通道信號或由單個的波長定義，或由成組的波長來定義。例如，如果要停止與除去某特定材料有關(guān)的蝕刻工序，則將隔離出與該特定材料相關(guān)的波長來進行分析。如圖所示，在蝕刻工序中，曲線將具有正常斜率，該斜率主要取決于等離子體蝕刻室101內(nèi)的環(huán)境條件。在完成對該材料的清除時，等離子體111中的該特定材料數(shù)量將發(fā)生變化。從而，等離子體111(具有與該材料對應(yīng)的波長)產(chǎn)生的光輻射信號的強度將出現(xiàn)擾動。檢測出該擾動便觸發(fā)了終點呼叫。此外，也可用源于一個或多個波長或波長帶的擾動的組合來識別終點。
如前所述，光輻射信號是通過窗口從等離子體中收集的。在一些等離子體蝕刻室配置中，該窗口的位置使得人們可以無阻礙地觀察等離子體。然而，在其他等離子體蝕刻室配置中，如圖1所示，窗口115的設(shè)置位置使得人們能通過可變開口觀察等離子體111，其中，上述開口的尺寸和位置能相對于窗口115發(fā)生變化。在一個實施例中，窗口115設(shè)置在約束環(huán)組113之外，以允許人們通過相鄰約束環(huán)之間的間隙觀察等離子體111。從而，約束環(huán)組113界定了相對于窗口115的瞄準(zhǔn)開口。同樣，因為通過移動約束環(huán)來控制等離子體約束體積內(nèi)的氣壓，因而瞄準(zhǔn)開口的尺寸和位置也會相對于窗口115發(fā)生變化。瞄準(zhǔn)開口特性方面的變化將對通過窗口115收集的光輻射信號產(chǎn)生相應(yīng)的影響。例如，減小該開口的尺寸會導(dǎo)致收集到的光輻射信號強度的減少，反之亦然。因此，因約束環(huán)的移動造成的開口特性變化將在光輻射信號(受到監(jiān)測，以檢測終點)中引入擾動。在一些蝕刻工序中，因開口特性的變化造成的光輻射信號中的擾動可以與用來觸發(fā)終點呼叫的擾動相比。從而，開口特性方面的變化可能會觸發(fā)偽終點呼叫。
圖3A到3D示出了因約束環(huán)的移動而導(dǎo)致的開口變化的實例(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)，就圖3A-3D而言，在相鄰的約束環(huán)之間界定了間隙301A-301C，并在下部的約束環(huán)和晶圓支撐結(jié)構(gòu)105之間界定了間隙301D。約束環(huán)113和晶圓支撐結(jié)構(gòu)105用于使通過窗口115看到的等離子體111的視圖變得準(zhǔn)直。因而，由平面303A和303B界定了窗口115和等離子體111之間的可能的可視區(qū)域。就圖3A而言，由間隙301C和301D界定了用于觀看由等離子體111產(chǎn)生的光輻射的開口。
圖3B-3D示出，當(dāng)移動約束環(huán)時，用尺寸和位置表述的開口特性也將發(fā)生變化。就圖3B而言，主要由間隙301C界定了上述開口，而間隙301B所起作用較小。就圖3C而言，主要由間隙301B界定了上述開口，而間隙301C所起作用較小。就圖3D而言，由尺寸大幅減小的間隙301B和301C界定了上述開口。
為示范目的，在圖3A-3D中示出了約束環(huán)的移動。應(yīng)知，可以以精細(xì)或粗略的方式來進行約束環(huán)的移動。除在圖3A-3D中具體示出的位置以外，還可以有許多其他的約束環(huán)位置。然而，如圖3A-3D所示的約束環(huán)的移動表明了開口(用于觀看由等離子體111產(chǎn)生的光輻射)是如何在尺寸和位置方面發(fā)生變化的。隨著所述開口的尺寸和位置發(fā)生變化，通過窗口115收集的光輻射強度也將發(fā)生變化。
圖4示出了作為約束環(huán)位置的函數(shù)的光輻射信號強度的變化(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)。用計數(shù)來對約束環(huán)位置進行量化。其中，0次計數(shù)(未示出)表示完全打開，1000次計數(shù)(未示出)表示完全關(guān)閉，1次計數(shù)等于約0.001英寸的約束環(huán)移動。因為約束環(huán)被關(guān)閉，因而總的開口尺寸趨向于減少，從而導(dǎo)致信號強度也趨向于減小。然而，由于開口的尺寸不隨約束環(huán)的關(guān)閉而單調(diào)遞減，因而信號的強度也不隨約束環(huán)的關(guān)閉而單調(diào)遞減。因此，當(dāng)發(fā)生移動時，約束環(huán)移動對信號強度產(chǎn)生的影響取決于約束環(huán)的位置。在一個實施例中，約束環(huán)的位置設(shè)置成在遵循氣壓控制要求的同時提供可能的最大的開口尺寸。同樣，在一個實施例中，約束環(huán)的位置設(shè)置成在遵循氣壓控制要求的同時使由約束環(huán)移動造成的信號強度變化為最小。
在特定的蝕刻工序和應(yīng)用中，由約束環(huán)移動造成的開口特性變化導(dǎo)致的光輻射信號的擾動更讓人感到困擾。例如，在電介質(zhì)應(yīng)用中，晶圓可能僅有約1％或更少的膜暴露在外(即開放區(qū)域)，而其剩余的膜則由掩模進行覆蓋。因為開放區(qū)域較小，因而相對于較強的背景信號，光輻射信號中的用于觸發(fā)終點呼叫的擾動顯得較弱。因此，光輻射信號中的擾動已(緣于開口特性方面的變化)變得與用來觸發(fā)終點呼叫的擾動相當(dāng)。因而，為了確保終點檢測的完整性，需要使開口特性的變化對光輻射信號的影響為最小。
圖5A示出了監(jiān)測等離子體光輻射的方法的流程圖(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)。該方法包括操作501，在該操作中，通過由可移動構(gòu)件界定的開口收集了等離子體的光輻射數(shù)據(jù)?？梢苿訕?gòu)件的移動導(dǎo)致開口的配置發(fā)生變化。在一個實施例中，將可移動構(gòu)件表示成約束環(huán)。然而，應(yīng)當(dāng)懂得，可以用室的任何構(gòu)件來界定上述的開口，并且在所述構(gòu)件之間，提供了等離子體的視圖。在一個實施例中，提供了用于收集光輻射數(shù)據(jù)的窗口。該窗口設(shè)置在可移動構(gòu)件之外，且其方位設(shè)置成通過開口收集光輻射數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的方法還包含操作503，在該操作中，在特定時刻可移動構(gòu)件的狀態(tài)保持不變?？梢苿訕?gòu)件的狀態(tài)保持不變使得開口保持在固定的配置。從而，可移動構(gòu)件的狀態(tài)保持不變消除了由開口特性(即尺寸和位置)的變化引起的光輻射數(shù)據(jù)的擾動。在操作503中，可移動構(gòu)件的狀態(tài)保持不變的時間與預(yù)計的終點時刻之前的預(yù)定時間段相等。在一個實施例中，該預(yù)定時間段占預(yù)期的蝕刻工序持續(xù)時間的約1％到約50％。例如，如果預(yù)期的蝕刻工序持續(xù)時間為30秒，則在預(yù)計的終點時刻之前，所述預(yù)定時間段約0.3秒至約15秒。在另一個實例中，如果預(yù)期的蝕刻工序持續(xù)時間約為5分鐘，則在預(yù)計的終點時刻之前，所述預(yù)定時間段約3秒至約150秒。應(yīng)當(dāng)懂得，建立上述處于1％至50％的范圍內(nèi)的具體預(yù)定時間段是為了確保與之相關(guān)的工藝條件(即氣壓)保持在可接受的范圍內(nèi)。
該方法還包括操作505，在該操作中，在可移動構(gòu)件的狀態(tài)保持不變的同時，檢測出了等離子體光輻射中的特定擾動。檢測等離子體光輻射中的特定擾動包括監(jiān)測等離子體光輻射的特定波長，其中該特定波長與等離子體的材料成分有關(guān)，且該材料成分表示了等離子體蝕刻工序的有關(guān)情況。在一個實施例中，等離子體光輻射中的該特定擾動指明了終點情形。作為附加的選擇，在檢測出等離子體光輻射中的特定擾動后，該方法可包括在一段時間內(nèi)繼續(xù)保持可移動構(gòu)件的狀態(tài)不變。在檢測出上述特定擾動后繼續(xù)保持可移動構(gòu)件的狀態(tài)不變，便可在不引入干擾(因開口特性的變化而導(dǎo)致的擾動所引起)的前提下確認(rèn)蝕刻工序的情形。在一個實施例中，在檢測出終點情形后，在一段時間內(nèi)保持可移動構(gòu)件的狀態(tài)不變，且該段時間占蝕刻工序持續(xù)時間的約1％至約50％。例如，如果蝕刻工序的預(yù)期持續(xù)時間為30秒，則在檢測出終點情形后，在約0.3秒至約15秒的范圍內(nèi)，繼續(xù)保持可移動構(gòu)件的狀態(tài)不變。
圖5B示出了檢測等離子體蝕刻工序終點的方法的流程圖(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)。該方法包括操作507，在該操作中，開始了等離子體蝕刻工序。等離子體蝕刻工序是在具有可移動約束環(huán)的室內(nèi)進行的。配置這些可移動約束環(huán)，是為了既將等離子體限制在約束體積內(nèi)，也控制該約束體積內(nèi)的氣壓。在蝕刻工序中，執(zhí)行了操作509，在該操作中，對約束環(huán)進行調(diào)節(jié)，以在約束體積內(nèi)維持所要求的氣壓。在操作511中，在預(yù)計的終點時刻之前，進入了一個預(yù)定的時間。在一個實施例中，預(yù)計的終點時刻之前的該預(yù)定時間段占蝕刻工序持續(xù)時間的約1％至約50％。在操作511中進入了該預(yù)定的時間后，執(zhí)行操作513，以便將可移動約束環(huán)保持在固定位置。在預(yù)計的終點之前的預(yù)定的時間內(nèi)保持約束環(huán)的位置固定可能會導(dǎo)致約束體積內(nèi)的氣壓發(fā)生微小變化，但是這種變化對等離子體蝕刻工序不構(gòu)成危害。
該方法還包括通過保持在固定位置的約束環(huán)之間的間隙監(jiān)測等離子體光輻射的操作515。約束環(huán)之間的間隙界定了開口，可通過該開口監(jiān)測等離子體的光輻射。用設(shè)置在約束環(huán)以外的窗口來監(jiān)測等離子體光輻射。在一個實施例中，監(jiān)測等離子體光輻射包括監(jiān)測等離子體光輻射的特定波長，其中，該特定波長與一種表示等離子體蝕刻工序情形的等離子體材料成分相關(guān)聯(lián)。在操作517中，在根據(jù)操作515監(jiān)測的等離子體光輻射中檢測出了指明等離子體蝕刻工序終點的擾動。該方法以操作519結(jié)束，在該操作中，檢測出終點后，停止了等離子體蝕刻工序。在一個實施例中，在操作517中檢測出上述擾動后和在操作519中停止蝕刻工序之前，在一段時間內(nèi)將可移動約束環(huán)的狀態(tài)保持不變，以便于確認(rèn)到達(dá)了終點。在一個實施例中，用于確認(rèn)達(dá)到終點的時間段占蝕刻工序持續(xù)時間的約1％至約50％。
在該預(yù)計的終點即將到達(dá)前、到達(dá)期間和剛到達(dá)后將約束環(huán)保持在固定位置，消除等離子體光輻射信號中因約束環(huán)移動引起的擾動。從而，在預(yù)計將到達(dá)終點的時間段內(nèi)，消除了由約束環(huán)移動引入的擾動造成的偽終點呼叫。
圖6A示出了等離子蝕刻工序中作為時間的函數(shù)的光輻射信號和約束環(huán)位置(根據(jù)本發(fā)明的一個實施例)。約束環(huán)位置的一個計數(shù)約等于0.001英寸。約束環(huán)位置的零計數(shù)(未示出)相當(dāng)于約束環(huán)處于完全打開的位置。約束環(huán)的計數(shù)為1000(未示出)相當(dāng)于約束環(huán)處于完全關(guān)閉的位置。在蝕刻工序中，移動約束環(huán)來調(diào)節(jié)等離子體約束體積內(nèi)的氣壓。就標(biāo)記為501的部分而言，可以看出，約束環(huán)位置的變化對光輻射信號有影響。同樣，考慮到約束環(huán)位置的一個計數(shù)僅相當(dāng)于移動0.001英寸，圖6A表明，約束環(huán)位置的微小變化可引起顯著的光輻射信號變化，且這種變化處于觸發(fā)終點呼叫的數(shù)量級。從而，約束環(huán)的移動可導(dǎo)致光輻射信號的擾動，這種擾動可能引起偽終點呼叫。在圖6A的實例中，在蝕刻工序進行約72秒后，進入了預(yù)計的終點之前的預(yù)定的時間(在其中，約束環(huán)的位置保持不變)。如圖6A所示，將約束環(huán)保持在固定位置以便不受妨礙地檢測出光輻射信號中的指明終點的擾動。
圖6B示出了在圖6A所示的等離子體蝕刻工序?qū)嵗凶鳛闀r間的函數(shù)的氣壓變化。在蝕刻工序中，移動約束環(huán)來在等離子體約束體積內(nèi)實現(xiàn)并維持要求的氣壓。一旦在預(yù)計的終點前的預(yù)定時間內(nèi)將約束環(huán)保持在固定位置，氣壓變化便變得最小。然而，應(yīng)當(dāng)注意，在與終點重合的時刻，確實發(fā)生了氣壓變化，因為在到達(dá)終點后，等離子體各成分的濃度發(fā)生了改變。在將約束環(huán)保持在固定位置之前，終點處觀察到的氣壓變化程度處于正常的變化范圍內(nèi)。此例中，氣壓變化在1E-3托的范圍內(nèi)。從而，圖6B表明，在預(yù)計的終點時間內(nèi)將約束環(huán)保持在固定位置不會對約束體積內(nèi)的氣壓產(chǎn)生不利影響。
盡管用幾個實施例對本發(fā)明進行了說明，但是，應(yīng)當(dāng)懂得，在研讀了說明書和附圖之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將可對本發(fā)明的實施例進行各種變更、添加、置換和引入其等同物。因此，本發(fā)明包括所有這些落在本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容和范圍內(nèi)的變更、添加、置換和等同物。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測等離子體光輻射的方法，包括通過可移動構(gòu)件界定的開口收集等離子體的光輻射數(shù)據(jù)，其中，所述可移動構(gòu)件能改變所述開口的配置；在特定時間將可移動構(gòu)件保持固定，其中，所述保持固定使所述開口維持固定的配置狀態(tài)；以及在將可移動構(gòu)件保持固定的同時，檢測等離子體光輻射中的特定擾動。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，其中，所述可移動構(gòu)件是設(shè)在等離子體蝕刻室內(nèi)的約束環(huán)。
3.如權(quán)利要求2所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，其中，通過設(shè)在約束環(huán)外的窗口來收集光輻射數(shù)據(jù)，所述窗口的方位設(shè)置成可通過所述開口來收集光輻射數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，其中，所述開口的配置由所述可移動構(gòu)件之間存在的一個或多個間隙的尺寸和可移動構(gòu)件之間存在的一個或多個間隙相對于光輻射收集點的位置來確定。
5.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，其中，所述特定時間與等離子體蝕刻工序的預(yù)計終點前的預(yù)定時間段相一致。
6.如權(quán)利要求5所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，其中，所述預(yù)定時間段占蝕刻工序的預(yù)期持續(xù)時間的約1％至約50％。
7.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，其中，檢測等離子體光輻射中的特定擾動之操作還包含監(jiān)測等離子體光輻射的一個波長，該波長與一種代表等離子體蝕刻工藝條件的等離子體材料成分相關(guān)聯(lián)。
8.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，還包括在檢測出等離子體光輻射中的特定擾動后，在一個時間段中繼續(xù)將可移動構(gòu)件保持固定。
9.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)測等離子體光輻射的方法，其中，所述時間段占蝕刻工序持續(xù)時間的約1％至約50％。
10.一種檢測等離子體蝕刻工序終點的方法，包括在具有可移動約束環(huán)的室內(nèi)執(zhí)行等離子體蝕刻工序；在該等離子體蝕刻工序的預(yù)計終點時刻前到達(dá)預(yù)定時間；在等離子體蝕刻工序的預(yù)計的終點時刻前，一旦到達(dá)預(yù)定時間，便將可移動約束環(huán)保持在固定位置；通過所述可移動約束環(huán)之間的間隙從窗口監(jiān)測等離子體光輻射，其中所述監(jiān)測在可移動約束環(huán)被保持在相對于所述窗口的固定位置的同時進行；以及檢測等離子體光輻射中的擾動，該擾動指示等離子體蝕刻工序的終點。
11.如權(quán)利要求10中所述的檢測等離子體蝕刻工序的終點的方法，其中，所述預(yù)定時間占等離子蝕刻工序的預(yù)期持續(xù)時間的約1％至約50％。
12.如權(quán)利要求10中所述的檢測等離子體蝕刻工序的終點的方法，其中，所述可移動約束環(huán)之間的間隙界定一個開口，通過它監(jiān)測等離子體光輻射。
13.如權(quán)利要求10中所述的檢測等離子體蝕刻工序的終點的方法，其中，用設(shè)在所述可移動約束環(huán)之外的窗口來監(jiān)測等離子體光輻射。
14.如權(quán)利要求10中所述的檢測等離子體蝕刻工序的終點的方法，其中，檢測等離子體光輻射中的所述擾動之操作還包含監(jiān)測等離子體光輻射的波長，且該波長與一種代表等離子體工藝條件的等離子體材料成分相關(guān)聯(lián)。
15.如權(quán)利要求10中所述的檢測等離子體蝕刻工序的終點的方法，還包括在檢測出等離子體光輻射中的所述擾動后，在一個時間段中繼續(xù)將所述可移動構(gòu)件保持在固定位置，所述時間段占等離子體蝕刻工序的持續(xù)時間的約1％至約50％。
16.一種提供等離子體來執(zhí)行蝕刻工序的室，包括將襯底保持在所述室中的吸盤；在執(zhí)行蝕刻工序時用于監(jiān)測等離子體的所述室中的窗口；設(shè)在所述吸盤外圍的多個約束環(huán)，所述窗口提供通過由所述多個約束環(huán)中的至少一個約束環(huán)界定的一個或多個間隔的等離子體觀測口；以及能夠為移動多個約束環(huán)而設(shè)置可編程時間段的約束環(huán)移動控制器，在通過所述窗口監(jiān)測終點狀況時，所述約束環(huán)移動控制器能在所述可編程時間段期間將多個約束環(huán)保持固定。
17.如權(quán)利要求16所述的提供等離子體以執(zhí)行蝕刻工序的室，其中，所述窗口設(shè)在多個約束環(huán)的外圍。
18.如權(quán)利要求16所述的提供等離子體以執(zhí)行蝕刻工序的室，其中，所述窗口配置成收集等離子體光輻射數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)提供給光傳輸部件。
19.如權(quán)利要求16所述的提供等離子體以執(zhí)行蝕刻工序的室，其中，監(jiān)測終點狀況的可編程時間段由預(yù)計的終點時刻前的一個時間段確定，所述時間段占蝕刻工序的預(yù)期持續(xù)時間的約1％至約50％。
20.如權(quán)利要求16所述的提供等離子體以執(zhí)行蝕刻工序的室，其中，將多個約束環(huán)保持固定之操作包含將由多個約束環(huán)中的至少一個界定的一個或多個間隔的尺寸與位置保持在相對于窗口的固定狀態(tài)。
全文摘要
一般地說，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測等離子體光輻射的手段。具體地說，本發(fā)明提供了通過可變開口監(jiān)測等離子體光輻射來檢測出等離子體蝕刻工序終點的方法，該方法不具有可能導(dǎo)致偽終點呼叫的擾動。該方法包括通過由可移動構(gòu)件界定的開口從等離子體收集光輻射數(shù)據(jù)。上述可移動構(gòu)件能改變上述開口的配置。該方法還在特定時間內(nèi)將上述可移動構(gòu)件保持在固定狀態(tài)。該方法還包含在將上述可移動構(gòu)件保持固定的同時檢測等離子體光輻射中的特定擾動之操作。
文檔編號G01J3/02GK1898547SQ200480038289
公開日2007年1月17日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者B·K·麥米林, F·C·達(dá)薩帕 申請人:蘭姆研究有限公司