用于對(duì)光譜反射計(jì)光信號(hào)進(jìn)行電子空間濾波的方法和系統(tǒng)的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：用于對(duì)光譜反射計(jì)光信號(hào)進(jìn)行電子空間濾波的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及光譜反射測(cè)量法，更具體來(lái)說(shuō)，涉及使用寬束反射測(cè)量法、成像光譜法以及二維電荷耦合器件(2-D CCD)陣列分析在半導(dǎo)體制造中進(jìn)行的終點(diǎn)(endpoint)檢測(cè)。
背景技術(shù)：
在諸如集成電路、存儲(chǔ)單元等的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造中，在半導(dǎo)體晶片上在一系列制造工藝步驟中對(duì)多個(gè)特征部、結(jié)構(gòu)以及部件進(jìn)行限定、構(gòu)圖以及構(gòu)成，以創(chuàng)建多層集成結(jié)構(gòu)。在半導(dǎo)體制造過(guò)程中通過(guò)許多操作處理半導(dǎo)體晶片。在精確控制的環(huán)境下添加層、對(duì)結(jié)構(gòu)和特征部進(jìn)行限定、構(gòu)圖、刻蝕、去除、拋光以及許多其他處理，在這些處理中對(duì)半導(dǎo)體晶片和其上所限定并構(gòu)成的特征部進(jìn)行精密監(jiān)測(cè)和分析，以按嚴(yán)格的精度確定各處理的終點(diǎn)。
典型地，在各處理之后，對(duì)晶片進(jìn)行檢查以確認(rèn)按可接受精度級(jí)并按最小誤差或非一致性完成了前一處理。對(duì)晶片進(jìn)行處理的各處理的各種操作變量(例如，事件定時(shí)、氣壓、濃度、溫度等)進(jìn)行記錄，使得可以快速識(shí)別任何變量的任何變化，并有可能將其與檢查晶片時(shí)所發(fā)現(xiàn)的任何誤差或非一致性關(guān)聯(lián)起來(lái)。然而，目前的結(jié)構(gòu)和器件要求進(jìn)行原位(in-situ)監(jiān)測(cè)和分析，以按經(jīng)濟(jì)和高效的水平實(shí)現(xiàn)制造所需精度級(jí)，從而使得能夠在與消費(fèi)者和工業(yè)要求相當(dāng)?shù)囊?guī)模上進(jìn)行制造。
一種通用的制造工藝是等離子刻蝕。在半導(dǎo)體制造中，通常將等離子刻蝕用于對(duì)導(dǎo)電和介電材料進(jìn)行刻蝕，以在其中限定特征部和結(jié)構(gòu)。典型地，使用等離子刻蝕腔室，其能夠按光刻膠掩模所限定的對(duì)淀積在基板上的選定層進(jìn)行刻蝕。通常，將該處理腔室設(shè)置成容納處理氣，并將射頻(RF)電力施加給該處理腔室中的一個(gè)或更多個(gè)電極。根據(jù)具體希望的處理控制腔室內(nèi)的壓力。當(dāng)將希望的RF電力施加給(多個(gè))電極時(shí)，激活了腔室內(nèi)的處理氣，從而產(chǎn)生等離子體。將該等離子體設(shè)置成對(duì)半導(dǎo)體晶片的選定層執(zhí)行希望的刻蝕。在其他實(shí)現(xiàn)中，也可以將等離子體用于淀積處理。
典型地，等離子刻蝕操作中的原位監(jiān)測(cè)和分析涉及光譜反射測(cè)量法或激光干涉測(cè)量法。作為示例，可以使用光譜反射測(cè)量法或激光干涉測(cè)量法來(lái)測(cè)量半導(dǎo)體晶片上的薄膜和薄膜結(jié)構(gòu)的特性，以為處理提供終點(diǎn)呼叫(endpoint call)，使得一旦去除了或向晶片添加了給定量的材料就可以停止刻蝕或淀積步驟。此外，使用這種處理來(lái)確定刻蝕何時(shí)進(jìn)行到了距下層具體預(yù)設(shè)距離內(nèi)。當(dāng)前的光譜反射測(cè)量方法的一個(gè)問(wèn)題在于它們通常使用光輻射束(其波長(zhǎng)標(biāo)稱(chēng)為200-1000nm，以下稱(chēng)為光)對(duì)晶片進(jìn)行診斷，該光輻射束的直徑在模片(die)(晶片上的重復(fù)圖案的基本單元)的尺寸的量級(jí)上。
如果如在作為示例的制造內(nèi)嵌動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(EDRAM)的情況那樣，反射計(jì)測(cè)量的關(guān)注特征部只占據(jù)束面積的很小一部分，那么信號(hào)對(duì)比度將很差。克服該困難的一個(gè)方法是使用很小的束(以下也稱(chēng)為“斑(spot)”)，并將該斑指向模片內(nèi)各處，直到它落在關(guān)注區(qū)域上為止。這種方法可以用于激光干涉測(cè)量法。然而，為了實(shí)現(xiàn)該方法，需要附加的成像攝像機(jī)、定位硬件以及圖像識(shí)別算法。
圖1示出了例示原位監(jiān)測(cè)硬件和處理的典型等離子刻蝕系統(tǒng)100。示出的等離子刻蝕腔室102具有置于卡盤(pán)104上的晶片106。為了適合于進(jìn)行原位處理監(jiān)測(cè)，等離子刻蝕系統(tǒng)100可以使用各種附加特征部和結(jié)構(gòu)。作為示例，圖1所例示的等離子刻蝕系統(tǒng)100包括位于刻蝕腔室100頂部的視口(viewport)108。典型地，包括有光學(xué)套件112，根據(jù)操作員的希望、處理應(yīng)用等，該光學(xué)套件112可以包括從寬束到激光的多個(gè)光源中的任何光源以及檢測(cè)器。在某些應(yīng)用中，包括x-y平移臺(tái)110，其用于相對(duì)于關(guān)注特征部或區(qū)域?qū)鈱W(xué)套件112進(jìn)行定位，或用于對(duì)分立安裝的激光源116進(jìn)行定位。
典型地，設(shè)置具有照明用白光源的攝像機(jī)114，將該攝像機(jī)114與商用模式識(shí)別軟件耦合起來(lái)。在典型實(shí)現(xiàn)中，攝像機(jī)114觀(guān)察整個(gè)晶片或其某個(gè)大子區(qū)。一旦攝像機(jī)114和模式識(shí)別軟件識(shí)別出一關(guān)注區(qū)域，x-y平移臺(tái)110就驅(qū)動(dòng)光學(xué)套件112以將斑定位在關(guān)注區(qū)域上，以進(jìn)行終點(diǎn)呼叫。在典型的光譜反射測(cè)量計(jì)配置中，從晶片106上方對(duì)寬束120進(jìn)行指向，并且反射光基本上通過(guò)同一寬束120路徑返回。
在某些應(yīng)用中，將激光源116置于等離子刻蝕腔室102的一側(cè)而非頂部。通過(guò)光學(xué)套件112精確地對(duì)由類(lèi)似于x-y平移臺(tái)110的x-y平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)的激光源116進(jìn)行指向。然后檢測(cè)器118接收并分析激光干涉計(jì)系統(tǒng)中的反射光圖案。
在又一系統(tǒng)中，將攝像機(jī)114(其具有照明用光源和模式識(shí)別軟件)實(shí)現(xiàn)為用于進(jìn)行“全晶片”觀(guān)察，以確定對(duì)等離子刻蝕的一般化全晶片響應(yīng)，如熱點(diǎn)、晶片邊沿是否比中央刻蝕得更快等。典型地，這種類(lèi)型的系統(tǒng)使用濾波器或?yàn)V波器組合來(lái)尋找特定波長(zhǎng)，作為晶片中的特定狀態(tài)變化的指示器。
上述光譜反射計(jì)、激光干涉計(jì)以及濾波處理中的每一個(gè)在本領(lǐng)域中都是公知的。圖1例示的一個(gè)限制是隨著系統(tǒng)變得更精確和更復(fù)雜，將添加附加硬件。附加硬件典型地要求復(fù)查并修改腔室設(shè)計(jì)，這可能會(huì)接近極其昂貴的情況，并且準(zhǔn)確度的提高往往低于所預(yù)期或希望的。
鑒于上述情況，需要這樣的方法和系統(tǒng)，即，其使得能夠通過(guò)在不需要硬件定位系統(tǒng)的情況下自動(dòng)選擇晶片模片的一部分，進(jìn)行絕對(duì)的刻蝕到深度(etch-to-depth)測(cè)量，甚至進(jìn)行相對(duì)深度變化測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明通過(guò)提供這樣的方法和系統(tǒng)滿(mǎn)足了上述需求，這些方法和系統(tǒng)用于進(jìn)行實(shí)現(xiàn)了具有寬束簡(jiǎn)單性的窄斑或小斑干涉測(cè)量法的精度的終點(diǎn)和刻蝕到深度確定?？梢园炊喾N方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，這些方式包括過(guò)程、設(shè)備、系統(tǒng)、裝置、方法或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。下面描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于確定對(duì)晶片上的表面進(jìn)行等離子刻蝕操作的終點(diǎn)的方法。晶片表面具有正被刻蝕的特征部，該方法包括將準(zhǔn)直光施加到晶片表面上和對(duì)來(lái)自晶片表面的反射光進(jìn)行檢測(cè)的步驟。通過(guò)離散檢測(cè)區(qū)域檢測(cè)該反射光，將各檢測(cè)區(qū)域配置成描繪頻帶上的獨(dú)特信號(hào)。該方法還包括識(shí)別該多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中的一個(gè)以將其與模型光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的步驟。根據(jù)來(lái)自該多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中的識(shí)別出的一個(gè)的反饋執(zhí)行等離子刻蝕操作的終點(diǎn)。在對(duì)表面上的特征部進(jìn)行刻蝕的過(guò)程中執(zhí)行終點(diǎn)。
在另一實(shí)施例中，提供了一種用于刻蝕晶片的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠確定對(duì)晶片上的表面進(jìn)行等離子刻蝕操作的終點(diǎn)，該晶片表面具有正被刻蝕的特征部。該系統(tǒng)包括用于檢測(cè)來(lái)自晶片表面的反射光的檢測(cè)器。通過(guò)離散檢測(cè)區(qū)域檢測(cè)該反射光。將各檢測(cè)區(qū)域配置成生成頻帶上的特定光信號(hào)。將這些檢測(cè)區(qū)域中的一個(gè)配置成與模型光信號(hào)相關(guān)聯(lián)，由此等離子刻蝕操作的終點(diǎn)基于來(lái)自這些檢測(cè)區(qū)域中的識(shí)別出的一個(gè)的反饋。
本發(fā)明勝出現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多。本發(fā)明的一個(gè)顯著好處和優(yōu)點(diǎn)在于，利用寬束反射測(cè)量法的簡(jiǎn)單性，實(shí)現(xiàn)了以前只有利用窄斑干涉測(cè)量法的精度和復(fù)雜性才能實(shí)現(xiàn)的某些性能。本發(fā)明的實(shí)施例不需要分立的攝像機(jī)和附帶的分立單獨(dú)照明系統(tǒng)，不需要模式識(shí)別軟件或機(jī)動(dòng)化平移臺(tái)系統(tǒng)。只使用單個(gè)寬束，實(shí)施例就通過(guò)實(shí)質(zhì)上創(chuàng)建了一系列平行窄束反射計(jì)的寬束反射測(cè)量法實(shí)現(xiàn)了窄斑干涉測(cè)量法的精度。
另一好處是，不必對(duì)腔室進(jìn)行大的修改，不按任何方式干擾等離子形成物和等離子流，不需要昂貴的平移臺(tái)、光學(xué)套件等(它們要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行附加的和進(jìn)一步的修改)，就可以將本發(fā)明的實(shí)施例與等離子處理系統(tǒng)合并起來(lái)。
根據(jù)結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，這些附圖通過(guò)舉例例示了本發(fā)明的原理。


附圖被并入本說(shuō)明書(shū)且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，其例示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并且與文字說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1示出了例示原位監(jiān)測(cè)硬件和處理的典型等離子刻蝕系統(tǒng)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的分光計(jì)檢測(cè)和分析系統(tǒng)。
圖3例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的將指向晶片表面的透鏡系統(tǒng)的光纖孔徑。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光譜測(cè)量法檢測(cè)和分析組件的框圖。
圖5A例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成像分光計(jì)的入口狹縫中的檢測(cè)器光纖的排列。
圖5B例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的2-D CCD陣列檢測(cè)和分析的示例圖。
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可能投射到半導(dǎo)體晶片上的示例性束斑和光纖孔徑中的檢測(cè)器光纖的典型位置。
圖6B例示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例將圖6A的束斑投射到示例性模片上。
圖7是流程圖，其例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于在等離子刻蝕操作中進(jìn)行終點(diǎn)呼叫的方法操作。
具體實(shí)施例方式
對(duì)用于確定和選擇使用模片的哪個(gè)區(qū)域來(lái)確定等離子刻蝕操作中的處理終點(diǎn)的發(fā)明進(jìn)行了描述。在優(yōu)選實(shí)施例中，用于使用光譜反射測(cè)量法檢測(cè)和分析光信號(hào)的方法和系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)2-D CCD檢測(cè)器陣列以對(duì)來(lái)自多個(gè)光信號(hào)的輸出進(jìn)行分辨；然后將經(jīng)分析的信號(hào)匹配到模型終點(diǎn)或精確的深度信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)基本上絕對(duì)的刻蝕到深度和終點(diǎn)呼叫。在以下描述中，對(duì)許多具體細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)理解，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下實(shí)施本發(fā)明。另一方面，不對(duì)公知的處理操作進(jìn)行詳細(xì)描述，以避免不必要地使本發(fā)明變得模糊。
作為概括，本發(fā)明的實(shí)施例提供了終點(diǎn)呼叫或刻蝕到深度功能，而實(shí)現(xiàn)這些無(wú)需加強(qiáng)設(shè)計(jì)的附加腔室硬件、龐大的模式識(shí)別軟件等。如上所述，典型的光譜反射計(jì)系統(tǒng)使用寬帶光源，并具有大束斑尺寸，平均斑尺寸的直徑約為12.5mm。通常無(wú)需分辨模片內(nèi)的特征部。將白光從上方指向晶片表面，反射光向上返回，將來(lái)自晶片的反射作為波長(zhǎng)的函數(shù)進(jìn)行分析。使用加權(quán)平均來(lái)分析模片上的總體響應(yīng)，該加權(quán)平均涵蓋了諸如硬掩模、被刻蝕特征部的類(lèi)型、開(kāi)口空間面積、圖案密度等的特征部和結(jié)構(gòu)。盡管用于利用加權(quán)平均進(jìn)行評(píng)估的算法可能對(duì)特定結(jié)構(gòu)(例如，具有比較恒定和均勻特征部布局的圖案或模片)特別有用，但是該算法并非沒(méi)有限制。作為示例，如果反射計(jì)測(cè)量的關(guān)注的特征部只占據(jù)束面積的很小一部分(例如，EDRAM圖案和特征部)，那么信號(hào)對(duì)比度將很差。
解決其中特征部只占據(jù)寬帶光譜反射計(jì)的斑尺寸的很小一部分的該區(qū)域分析問(wèn)題的一個(gè)方法是求助于較小的束尺寸。作為示例，諸如激光干涉儀系統(tǒng)中所用的簡(jiǎn)單激光可以具有約50微米(μm)的斑尺寸。在約15mm正方形的大模片中，雖然必須使小的激光斑指向成覆蓋相對(duì)于斑尺寸的大面積，但是將實(shí)現(xiàn)對(duì)所關(guān)注的具體特征部進(jìn)行識(shí)別和分析的強(qiáng)大得多的能力。為了使斑在模片中四處移動(dòng)，如上所述，需要附加的成像攝像機(jī)、復(fù)雜的圖像識(shí)別算法、附加的光學(xué)套件、x-y平移臺(tái)等。
本發(fā)明的實(shí)施例試圖實(shí)現(xiàn)小斑的某些優(yōu)點(diǎn)，但是保持實(shí)現(xiàn)大斑光譜測(cè)量法技術(shù)的簡(jiǎn)單性和容易性。具體來(lái)說(shuō)，不添加附加的攝像機(jī)、臺(tái)等，這些需要進(jìn)行腔室設(shè)計(jì)修改，或者可能干擾希望的等離子特性。如在包含EDRAM或其他內(nèi)嵌存儲(chǔ)單元或其他這種特征部的模片示例中，本發(fā)明的實(shí)施例試圖分析大斑覆蓋區(qū)(footprint)中的一些區(qū)域，而同時(shí)忽略其他區(qū)域。
本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)質(zhì)上使用全電子技術(shù)以在模片上“操縱”束，以對(duì)關(guān)注區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和分析。使用對(duì)從光纖叢發(fā)出的光進(jìn)行準(zhǔn)直的透鏡系統(tǒng)來(lái)形成直徑約為12.5mm的大直徑束。由于典型的晶片模片尺寸約為12.5mm，所以對(duì)示例性的12.5mm斑尺寸進(jìn)行描述。根據(jù)處理參數(shù)和希望可以實(shí)現(xiàn)更大或更小的斑。從晶片反射的光通過(guò)同一透鏡系統(tǒng)返回并回到光纖叢的孔徑。光纖叢還包含收集光纖(也稱(chēng)為檢測(cè)器光纖)，該收集光纖將該反射光傳輸?shù)椒止庥?jì)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的分光計(jì)檢測(cè)和分析系統(tǒng)130。分光計(jì)檢測(cè)和分析系統(tǒng)130的組件包括光源134、光源光纖叢136、透鏡系統(tǒng)132、檢測(cè)光纖叢140以及成像分光計(jì)138。
在一個(gè)實(shí)施例中，光源134包括典型地覆蓋從250到1000nm的波長(zhǎng)范圍的寬譜源，該寬譜源用于提供希望的寬帶光源，該寬帶光源將被按約為模片尺寸的覆蓋區(qū)投射為晶片表面上的大斑。在其他實(shí)施例中，光源134可以是諸如氙閃光燈的脈沖光源、諸如氘/鹵素的雙光源或鹵素光源與發(fā)光二極管的組合。
光源光纖叢136向透鏡系統(tǒng)132發(fā)射來(lái)自光源134的光。在一個(gè)實(shí)施例中，光源光纖叢包括用于光傳輸?shù)亩鄺l光纖，示例性光纖叢包括60-200條光纖，根據(jù)諸如光纖直徑、制造經(jīng)濟(jì)性等因素，還可以包括從少至20條光纖到約200條光纖的實(shí)施例。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，光源光纖叢136中選擇的光纖是多模光纖。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置透鏡系統(tǒng)132以對(duì)光進(jìn)行準(zhǔn)直并擴(kuò)展通過(guò)光源光纖叢136從光源134接收的光。透鏡系統(tǒng)132對(duì)光進(jìn)行準(zhǔn)直，將該光擴(kuò)展成直徑約為12.5mm的斑，并將該光對(duì)準(zhǔn)晶片106的表面(見(jiàn)圖1)。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)132置于等離子刻蝕腔室的外部，在位于該等離子刻蝕腔室的頂部區(qū)域中的視口(viewport)上方，該視口提供到該等離子刻蝕腔室內(nèi)部的視覺(jué)入口。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)132不僅對(duì)通過(guò)光源光纖叢136從光源134接收的光進(jìn)行準(zhǔn)直和導(dǎo)向，而且透鏡系統(tǒng)132還將檢測(cè)器光纖140a(見(jiàn)下面的圖3)與光源光纖136a(見(jiàn)下面的圖3)交織起來(lái)。由此透鏡系統(tǒng)132將從光源134接收的光指向晶片106的表面(見(jiàn)圖1)，并接收從晶片106的表面反射的光。由檢測(cè)光纖叢140將所接收的光傳輸給成像分光計(jì)138。
圖3例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的將指向晶片106(見(jiàn)圖1)的表面的透鏡系統(tǒng)134(見(jiàn)圖2)的光纖孔徑135。圖3例示了從將指向晶片106的表面的透鏡系統(tǒng)132的光纖孔徑135觀(guān)察到的透鏡系統(tǒng)132內(nèi)的光源光纖136a和檢測(cè)器光纖140a的排列的一個(gè)實(shí)施例。表示檢測(cè)器光纖140a的暗圈與表示光源光纖136a的亮圈相交織。在一個(gè)實(shí)施例中，將檢測(cè)器光纖140a散布在透鏡系統(tǒng)134的光纖孔徑135處呈現(xiàn)的整個(gè)光纖圖案中。這種散布確保了檢測(cè)器光纖140a接收來(lái)自基本上指向晶片表面106的束的整個(gè)覆蓋區(qū)的反射。
回到圖2，檢測(cè)光纖叢140將檢測(cè)器光纖140a(見(jiàn)圖3)接收的光傳輸給成像分光計(jì)138。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)光纖叢140包括13條檢測(cè)器光纖140a，而在其他實(shí)施例中檢測(cè)器光纖140a的數(shù)量可以從約5條變化到約15條檢測(cè)器光纖140a，這取決于所需分辨率級(jí)和成像分光計(jì)138的能力或容量。在一個(gè)實(shí)施例中，成像分光計(jì)138包括2-D CCD檢測(cè)器陣列，以下對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光譜測(cè)量法檢測(cè)和分析組件的框圖。透鏡系統(tǒng)132包括與光源光纖136a(見(jiàn)圖3)相交織的檢測(cè)器光纖140a(見(jiàn)圖3)。通過(guò)檢測(cè)光纖叢140將檢測(cè)器光纖140a從透鏡系統(tǒng)132導(dǎo)引到成像分光計(jì)138。在成像分光計(jì)138處，在成像分光計(jì)入口狹縫142處垂直對(duì)齊檢測(cè)器光纖140a，這在下面更詳細(xì)地進(jìn)行描述。
圖5A例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成像分光計(jì)138(見(jiàn)圖4)的入口狹縫142中的檢測(cè)器光纖140a的排列。如上所述，由檢測(cè)光纖叢140(見(jiàn)圖4)將與透鏡系統(tǒng)134(見(jiàn)圖4)中的光源光纖136a相交織的檢測(cè)器光纖140a導(dǎo)引到成像分光計(jì)138。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，垂直地對(duì)齊檢測(cè)器光纖140a，以基本上準(zhǔn)確地填充入口狹縫142。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，在入口狹縫142中布置有至少5條檢測(cè)器光纖140a。在其他實(shí)施例中，在入口狹縫142中排列有與交織插入到透鏡系統(tǒng)134(見(jiàn)圖2)的光纖孔徑135(見(jiàn)圖3)中的檢測(cè)器光纖140a同樣多的檢測(cè)器光纖140a，在一個(gè)實(shí)施例中將13條檢測(cè)器光纖140a導(dǎo)引到并排列在入口狹縫142中。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器光纖140a的數(shù)量受成像分光計(jì)138的能力限制以防止來(lái)自不同光纖的光在其中重疊，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，將一個(gè)以上的成像分光計(jì)138設(shè)置成容納對(duì)于希望的或必需的特征部分辨率足夠數(shù)量條檢測(cè)器光纖140a。
在一個(gè)實(shí)施例中，不確定或保持單條檢測(cè)器光纖140a在入口狹縫142內(nèi)的具體定位或位置與其在透鏡系統(tǒng)134中的具體位置之間的精確關(guān)聯(lián)，而是基于與精確的檢測(cè)器光纖140a定位無(wú)關(guān)的分析波長(zhǎng)進(jìn)行包括終點(diǎn)呼叫或刻蝕到深度確定的處理分析。如以下將更詳細(xì)地描述的，利用波長(zhǎng)分析來(lái)確定晶片106(見(jiàn)圖1)上的關(guān)注區(qū)域，一旦識(shí)別出了關(guān)注區(qū)域，就對(duì)來(lái)自該特征部的反射進(jìn)行分析，而不管檢測(cè)器光纖140a在透鏡系統(tǒng)134或入口狹縫142中的位置如何。在另一實(shí)施例中，保持嚴(yán)格的符合性，以確保各檢測(cè)器光纖140a在透鏡系統(tǒng)134中的具體定位與在垂直取向入口狹縫142內(nèi)的位置之間的基本上精確的位置對(duì)應(yīng)。
圖5B例示了一種根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的2-D CCD陣列檢測(cè)和分析的示例性圖150。2-D CCD陣列分析在本領(lǐng)域是公知的，圖5B例示了針對(duì)終點(diǎn)檢測(cè)和刻蝕到深度測(cè)量和監(jiān)測(cè)的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。在圖5B中，上x(chóng)軸152和左y軸154表示圖150的維度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，按像素表示2-D CCD陣列圖150的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，上x(chóng)軸長(zhǎng)度是1024個(gè)像素，而在一個(gè)實(shí)施例中，上x(chóng)軸長(zhǎng)度是2048個(gè)像素。在一個(gè)實(shí)施例中，左y軸高度是128個(gè)像素，而在一個(gè)實(shí)施例中，左y軸高度是256個(gè)像素。在一個(gè)實(shí)施例中，圖150的所選大小建立了圖示陣列光信息的比例。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，下x軸例示光信息的波長(zhǎng)。2-D CCD陣列圖150呈現(xiàn)了由器件陣列測(cè)量的來(lái)自多條檢測(cè)器光纖的測(cè)量信息，并按希望的大小或比例沿波長(zhǎng)譜圖示出該信息。在沿右y軸158的垂直方向上，根據(jù)信號(hào)幅值按合適的比例圖示出各檢測(cè)器光纖140a(見(jiàn)圖5B)，圖5A中所例示的各檢測(cè)器光纖140a具有2-D CCD圖150中的對(duì)應(yīng)位置。在例示的實(shí)施例中，沿2-D CCD陣列圖150的底部圖示出光纖1，沿2-DCCD陣列圖150的頂部圖示出光纖13，并在這兩端之間相應(yīng)地圖示出光纖2-12(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，為了繪圖清楚并容易分辨獨(dú)立和不同的多個(gè)檢測(cè)器圖，選擇希望數(shù)量的像素(未示出)，作為在檢測(cè)器光纖140a信號(hào)的多個(gè)垂直疊置圖中的每一個(gè)之間的空帶或緩沖帶。
如圖5A和5B例示的實(shí)施例所示，各檢測(cè)器光纖140a提供了基本上遍及整個(gè)波長(zhǎng)譜的陣列數(shù)據(jù)。按此方式，可以對(duì)來(lái)自各檢測(cè)器光纖140a的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，所述信號(hào)集總提供了基本上遍及與半導(dǎo)體晶片上的模片的尺寸對(duì)應(yīng)的面積的反射信息。在一個(gè)實(shí)施例中，這種監(jiān)測(cè)和分析使得能夠?qū)z測(cè)器光纖140a或檢測(cè)器光纖140a的組合進(jìn)行數(shù)學(xué)選擇，以提供最佳信號(hào)對(duì)比度，或者實(shí)時(shí)地提供給定處理的反射特性圖(signature)中的最佳信息內(nèi)容。這使得能夠在運(yùn)行時(shí)確定使用哪個(gè)檢測(cè)器光纖140a或檢測(cè)器光纖140a的組合來(lái)進(jìn)行檢查、分析和監(jiān)測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將各信號(hào)、各關(guān)注信號(hào)和/或各信號(hào)組合與適合于處理類(lèi)型、制造階段、正制造的結(jié)構(gòu)、圖案密度等的多個(gè)模型中的任何一個(gè)進(jìn)行比較，以對(duì)處理進(jìn)度(即，終點(diǎn))、膜深度(即，刻蝕到深度)以及多個(gè)希望處理參數(shù)中的任何一個(gè)進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)與合適模型的最佳匹配實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)器光纖140a選擇，接著按合適的或希望的方式在制造過(guò)程中跟蹤檢測(cè)器光纖140a或檢測(cè)器光纖140a的組合。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，成像分光計(jì)138(見(jiàn)圖4)內(nèi)包含的2-DCCD檢測(cè)器陣列對(duì)來(lái)自至少5條檢測(cè)器光纖140a(多至可被成像分光計(jì)138清楚分辨的數(shù)量條光纖)的信號(hào)進(jìn)行分辨，以按2-D CCD陣列圖150進(jìn)行顯示。由成像分光計(jì)138內(nèi)的2-D CCD檢測(cè)器陣列的不同區(qū)域?qū)?lái)自各檢測(cè)器光纖140a的信號(hào)獨(dú)立地進(jìn)行檢測(cè)，并將所得數(shù)據(jù)分別提供給終點(diǎn)算法，并提供給2-D CCD陣列圖150。
在一個(gè)實(shí)施例中，該算法是手動(dòng)模式的，其中將終點(diǎn)處理方法(recipe)編程為使用特定檢測(cè)器光纖140a的輸出來(lái)確定終點(diǎn)。選定的檢測(cè)器光纖140a取決于晶片類(lèi)型、模片上的圖案以及其他參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)2-D CCD陣列圖150上呈現(xiàn)的觀(guān)察圖案確定選定的檢測(cè)器光纖140a。在這種實(shí)施例中，在相對(duì)于成像分光計(jì)138(見(jiàn)圖4)的入口狹縫142(見(jiàn)圖5A)與相對(duì)于光纖孔徑135(見(jiàn)圖3)的檢測(cè)器光纖140a位置之間必需保持嚴(yán)格的符合，并且必須知道并保持等離子刻蝕腔室中的晶片106(見(jiàn)圖1)的取向。
在另一實(shí)施例中，所述算法對(duì)來(lái)自所有檢測(cè)器光纖140a的信號(hào)進(jìn)行并行運(yùn)算，呈現(xiàn)出最高信號(hào)對(duì)比度的信號(hào)被選擇用于確定終點(diǎn)。
在又一實(shí)施例中，所述算法對(duì)來(lái)自所有檢測(cè)器光纖140a的信號(hào)進(jìn)行并行運(yùn)算，并使用各信號(hào)的誤差級(jí)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行仲裁以確定將哪個(gè)終點(diǎn)返回給工具。在該實(shí)施例中，對(duì)來(lái)自各光纖的信號(hào)與一模型進(jìn)行實(shí)時(shí)比較。對(duì)于每條檢測(cè)器光纖，對(duì)該模型中的參數(shù)(例如，晶片上的各層的厚度、開(kāi)口面積、表面粗糙度等)進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)該模型與來(lái)自檢測(cè)器光纖的信號(hào)之間的最佳“吻合度”。可以將該吻合度視為表示該模型與從各檢測(cè)器光纖140a返回的來(lái)自晶片的真實(shí)信號(hào)配合得多好的誤差信號(hào)。然后根據(jù)具有最低誤差信號(hào)的光纖信號(hào)計(jì)算返回給工具的終點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果沒(méi)有低于預(yù)定限的誤差信號(hào)，那么系統(tǒng)將向工具返回告警。
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可以投射到半導(dǎo)體晶片上的示例性束斑160和光纖孔徑135(見(jiàn)圖3)中的檢測(cè)器光纖140a的典型位置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如上所述，束斑160的直徑約為12.5mm。如圖6A所示，檢測(cè)器光纖140a的典型位置提供了用于接收來(lái)自束斑160的反射光的基本上完全的覆蓋。在一個(gè)實(shí)施例中，這種覆蓋考慮了光傳播現(xiàn)實(shí)，如散射、衰減、干涉等。
圖6B例示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖6A的束斑160在示例性模片162上的投影。再次示出了光纖孔徑135中的檢測(cè)器光纖140a的典型位置，并在該示例性模片162上標(biāo)示出關(guān)注區(qū)域164、166。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，13條檢測(cè)器光纖140a提供了來(lái)自示例性模片162的基本上整個(gè)面積或區(qū)域的光信號(hào)。如上所述，可以對(duì)來(lái)自基本上遍及整個(gè)示例性模片162的反射信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。在一個(gè)實(shí)施例中，這種監(jiān)測(cè)和分析使得能夠?qū)z測(cè)器光纖140a或檢測(cè)器光纖140a的組合進(jìn)行數(shù)學(xué)選擇，以提供最佳信號(hào)對(duì)比度，或者實(shí)時(shí)地提供給定處理的反射特性圖的最佳信息內(nèi)容。在圖6B中，關(guān)注區(qū)域164可以通過(guò)檢測(cè)器光纖140a-1返回與針對(duì)希望其達(dá)到特定狀態(tài)或處理程度(例如，終點(diǎn)、刻蝕到深度等)的特定特征部、結(jié)構(gòu)、單元等的模型相匹配的信號(hào)。一旦識(shí)別出匹配，檢測(cè)器光纖140a-1就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直到實(shí)現(xiàn)了希望的狀態(tài)或處理程度。
應(yīng)當(dāng)理解，在一個(gè)實(shí)施例中，在通過(guò)具有2-D CCD檢測(cè)器陣列的成像分光計(jì)138(見(jiàn)圖4)處理的接收光信號(hào)與針對(duì)特定參數(shù)的模型處理信號(hào)之間識(shí)別匹配。在圖6B中，檢測(cè)器光纖140a-1可以是或可以不是可具體識(shí)別的光纖，或者可以處于或可以不處于可具體識(shí)別的位置，而是對(duì)返回信號(hào)進(jìn)行匹配，以具體識(shí)別希望的參數(shù)，如終點(diǎn)、刻蝕到深度等。
類(lèi)似地，可以通過(guò)來(lái)自檢測(cè)器光纖140a-2與140a-3的信號(hào)或通過(guò)來(lái)自檢測(cè)器光纖140a-2和140a-3的信號(hào)組合識(shí)別關(guān)注區(qū)域166。一旦識(shí)別出匹配，就可以獨(dú)立地或組合地對(duì)檢測(cè)器光纖140a-2、140a-3進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，以識(shí)別希望的狀態(tài)或進(jìn)度。如上所述，所提供的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例識(shí)別從檢測(cè)器光纖140a或檢測(cè)器光纖140a的組合接收的信號(hào)或信號(hào)組合與適合于處理類(lèi)型、制造階段、正制造的結(jié)構(gòu)、圖案密度等的多個(gè)模型中的任何一個(gè)之間的匹配，以對(duì)處理進(jìn)度(即，終點(diǎn))、膜深度(即，刻蝕到深度)以及多個(gè)希望處理參數(shù)中的任何一個(gè)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，使得能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行時(shí)精度。通過(guò)與合適模型的最佳匹配來(lái)實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)器光纖140a選擇，然后按合適的或希望的方式在制造過(guò)程中跟蹤檢測(cè)器光纖140a或檢測(cè)器光纖140a的組合。
圖7是流程圖170，其例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于在等離子刻蝕操作中進(jìn)行終點(diǎn)呼叫的方法操作。該方法以操作172開(kāi)始，在操作172中，接收基板以進(jìn)行等離子刻蝕。在一個(gè)示例中，基板是其中限定有并處于正在制造過(guò)程中的多個(gè)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片。這些結(jié)構(gòu)可以是通常在半導(dǎo)體晶片中或在半導(dǎo)體晶片上制造的任何類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，如集成電路、存儲(chǔ)單元等。在一個(gè)實(shí)施例中，這些結(jié)構(gòu)是嵌入式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其具有相對(duì)較大的大體開(kāi)口的面積或帶有存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)散布區(qū)域的無(wú)特征空間。
該方法繼續(xù)到操作174，在操作174中，將基板置于等離子刻蝕腔室中。圖1總體上例示了一示例性腔室。在一個(gè)實(shí)施例中，等離子刻蝕腔室具有位于該腔室的頂部區(qū)域中的視口，該視口提供了到要在等離子刻蝕腔室中處理的晶片的頂部或活性表面的視覺(jué)入口。
在操作176中，照亮基板。光源通過(guò)光纖叢將光傳輸?shù)街糜谝暱谏戏降耐哥R系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該光纖叢包括數(shù)量范圍可以是從約60到約200的多條光纖。在另一實(shí)施例中，該光纖叢包括其數(shù)量范圍可以是從約20到約200的多條光纖。在透鏡系統(tǒng)處，使光準(zhǔn)直，并將其對(duì)準(zhǔn)晶片表面，并且按具有直徑約為12.5mm的斑的光束傳播該光。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇12.5mm斑尺寸以與示例性模片(在晶片上重復(fù)的圖案的基本單元)的約12.5mm尺寸相關(guān)聯(lián)，然而，根據(jù)制造希望、圖案類(lèi)型、密度、分布以及多個(gè)操作參數(shù)(根據(jù)這些操作參數(shù)相應(yīng)地修改斑尺寸)中的任何一個(gè)，該斑尺寸可以更大或更小。
該方法繼續(xù)到操作178，在操作178中，光從基板的表面反射，并被利用多條檢測(cè)器光纖進(jìn)行檢測(cè)。這些檢測(cè)器光纖與多條光源光纖和透鏡系統(tǒng)中的光纖孔徑相交織。在一個(gè)實(shí)施例中，13條檢測(cè)器光纖與60-200條光源光纖相交織，它們散布在光纖孔徑中，確保對(duì)束斑及其反射光的完全接收覆蓋。
接著，在操作180中，將檢測(cè)光從透鏡系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)光纖叢傳輸?shù)匠上穹止庥?jì)。由于檢測(cè)器光纖與光源光纖相交織并散布在光纖孔徑中以提供對(duì)束斑的基本上完全的接收覆蓋，所以各檢測(cè)器光纖傳輸了來(lái)自基板表面的與特定位置或地點(diǎn)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)光。
該方法繼續(xù)到操作182，在操作182中，通過(guò)成像分光計(jì)對(duì)來(lái)自所述多條檢測(cè)器光纖中的每一條的檢測(cè)光進(jìn)行分析。該成像分光計(jì)包括用于分析檢測(cè)光的2-D CCD檢測(cè)器陣列，在一個(gè)實(shí)施例中，該成像分光計(jì)提供覆蓋各檢測(cè)反射信號(hào)的光譜的圖形表示。
該方法以操作184結(jié)束，在操作184中，選擇一條或更多條檢測(cè)器光纖以根據(jù)所述分析進(jìn)行終點(diǎn)呼叫。在一個(gè)實(shí)施例中，該終點(diǎn)呼叫基于使用選擇來(lái)自特定檢測(cè)器光纖的信號(hào)以確定終點(diǎn)所用的算法進(jìn)行的分析。作為示例，在已知特征部位于基板上的已知地點(diǎn)的情況下，將已知光纖對(duì)準(zhǔn)與該特征部對(duì)應(yīng)的已知地點(diǎn)，對(duì)該已知檢測(cè)器光纖進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將其與該已知特征部的終點(diǎn)的模型進(jìn)行匹配。
在另一實(shí)施例中，該終點(diǎn)呼叫基于其中對(duì)來(lái)自所有檢測(cè)器光纖的信號(hào)并行運(yùn)行終點(diǎn)算法的分析。對(duì)各信號(hào)進(jìn)行檢查以識(shí)別出所有信號(hào)中的最大信號(hào)對(duì)比度。選擇該特定信號(hào)，并對(duì)返回選定信號(hào)的光纖進(jìn)行監(jiān)測(cè)以與終點(diǎn)特性圖進(jìn)行匹配。
在又一實(shí)施例中，類(lèi)似于前一實(shí)施例，終點(diǎn)呼叫基于其中對(duì)來(lái)自所有檢測(cè)器光纖的信號(hào)并行運(yùn)行終點(diǎn)算法的分析。在該實(shí)施例中，終點(diǎn)算法將利用各信號(hào)的誤差級(jí)在所有這些信號(hào)之間進(jìn)行仲裁。選擇一信號(hào)，將該信號(hào)與終點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行匹配，以進(jìn)行終點(diǎn)呼叫。在一個(gè)實(shí)施例中，如果相對(duì)誤差級(jí)改變了，那么所述仲裁可以改變晶片刻蝕過(guò)程中選擇的光纖。例如，如果在晶片處理開(kāi)始時(shí)兩條光纖返回很相似的誤差但是在處理過(guò)程中誤差變化得不同，那么可能發(fā)生光纖選擇的改變。一旦進(jìn)行了終點(diǎn)呼叫，則完成了本方法。
根據(jù)上述多個(gè)創(chuàng)造性的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以使用涉及存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的各種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的操作。這些操作是需要對(duì)物理量進(jìn)行物理操縱的操作。通常，盡管不必要，這些量具有能夠存儲(chǔ)、傳送、組合、比較以及進(jìn)行其他操縱的電或磁信號(hào)的形式。此外，通常將執(zhí)行的操縱稱(chēng)為諸如生成、識(shí)別、確定或比較的術(shù)語(yǔ)。
也可以將本發(fā)明的多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀代碼。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，此后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以讀取該數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還包括其中實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)代碼的電磁載波。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、網(wǎng)絡(luò)附連存儲(chǔ)(NAS)、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、CD-ROM、CR-R、CD-RW、磁帶以及其他光學(xué)和非光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。還可以通過(guò)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，從而按分布方式存儲(chǔ)并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼。
盡管出于理解清楚的目的在某些細(xì)節(jié)上對(duì)上述發(fā)明進(jìn)行了描述，但是很明顯，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施某些變化和修改。因此，應(yīng)當(dāng)將目前實(shí)施例視為例示性的而非限制性的，并且本發(fā)明并不限于這里給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍及其等同物內(nèi)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于確定對(duì)晶片上的晶片表面進(jìn)行等離子刻蝕操作的終點(diǎn)的方法，該晶片表面具有正被刻蝕的特征部，該方法包括以下步驟將準(zhǔn)直光施加到晶片表面上；對(duì)來(lái)自晶片表面的反射光進(jìn)行檢測(cè)，該反射光是利用多個(gè)離散檢測(cè)區(qū)域來(lái)檢測(cè)的，各檢測(cè)區(qū)域被配置成描繪頻帶上的獨(dú)特信號(hào)；識(shí)別所述多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中的一個(gè)檢測(cè)區(qū)域以與模型光信號(hào)相關(guān)聯(lián)；以及根據(jù)來(lái)自所述多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中的識(shí)別出的一個(gè)檢測(cè)區(qū)域的反饋，執(zhí)行等離子刻蝕操作的終點(diǎn)，執(zhí)行終點(diǎn)是在對(duì)晶片表面上的特征部進(jìn)行刻蝕的過(guò)程中進(jìn)行的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)到透鏡的光纖孔徑的光源光纖叢從光源接收所述準(zhǔn)直光，該透鏡用于對(duì)光進(jìn)行準(zhǔn)直并將該準(zhǔn)直光指向晶片表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述光纖孔徑包括多條光檢測(cè)器光纖，該多條光檢測(cè)器光纖在所述光纖孔徑處與來(lái)自光源光纖叢的多條光源光纖相交織。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個(gè)離散檢測(cè)區(qū)域由所述多條光檢測(cè)器光纖限定，該多個(gè)離散檢測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)于晶片表面上通過(guò)所述多條光檢測(cè)器光纖對(duì)來(lái)自其的反射光進(jìn)行檢測(cè)的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟將來(lái)自晶片表面的檢測(cè)反射光傳輸給成像分光計(jì)；通過(guò)成像分光計(jì)對(duì)檢測(cè)反射光進(jìn)行分析；將來(lái)自經(jīng)分析的檢測(cè)反射光的光信號(hào)與模型光信號(hào)進(jìn)行匹配；以及選擇匹配的光信號(hào)以確定等離子刻蝕操作的終點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述成像分光計(jì)包括用于分析檢測(cè)反射光的二維電荷耦合器件陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述二維電荷耦合器件陣列被設(shè)置成針對(duì)每個(gè)檢測(cè)區(qū)域顯示頻帶上的獨(dú)特信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過(guò)并行地將來(lái)自多條光檢測(cè)器光纖中的每一條的光信號(hào)與模型光信號(hào)進(jìn)行匹配并識(shí)別最大信號(hào)對(duì)比度，來(lái)實(shí)現(xiàn)所述將來(lái)自經(jīng)分析的檢測(cè)反射光的光信號(hào)與模型光信號(hào)進(jìn)行匹配的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟選擇所識(shí)別的最大信號(hào)對(duì)比度并對(duì)選定信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以與終點(diǎn)特性圖進(jìn)行匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，通過(guò)并行地將來(lái)自多條光檢測(cè)器光纖中的每一條的光信號(hào)與模型光信號(hào)進(jìn)行匹配，并對(duì)來(lái)自該多條光檢測(cè)器光纖中的每一條的光信號(hào)進(jìn)行仲裁以識(shí)別最大可接受誤差級(jí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)所述將來(lái)自檢測(cè)反射光的光信號(hào)與模型光信號(hào)進(jìn)行匹配的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括以下步驟選擇來(lái)自所述多條光檢測(cè)器光纖中的每一條的光信號(hào)中的一個(gè)，以確定具有低于最大可接受誤差級(jí)的最低誤差級(jí)的等離子處理的終點(diǎn)。
12.一種用于刻蝕晶片的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠確定對(duì)晶片上的晶片表面進(jìn)行等離子刻蝕操作的終點(diǎn)，該晶片表面具有正被刻蝕的特征部，該系統(tǒng)包括檢測(cè)器，用于檢測(cè)來(lái)自晶片表面的反射光，該反射光是通過(guò)多個(gè)離散檢測(cè)區(qū)域來(lái)檢測(cè)的，各檢測(cè)區(qū)域被設(shè)置成生成頻帶上的特定光信號(hào)，所述多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中的一個(gè)檢測(cè)區(qū)域被設(shè)置成與模型光信號(hào)相關(guān)聯(lián)，由此等離子刻蝕操作的終點(diǎn)基于來(lái)自所述多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中的識(shí)別出的一個(gè)檢測(cè)區(qū)域的反饋。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)確定所述多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中被設(shè)置成與模型光信號(hào)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)檢測(cè)區(qū)域時(shí)，所述一個(gè)檢測(cè)區(qū)域的特定光信號(hào)來(lái)自所述多個(gè)檢測(cè)區(qū)域中的所述識(shí)別出的一個(gè)檢測(cè)區(qū)域，并被用于確定等離子刻蝕操作的終點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括等離子處理腔室，具有內(nèi)部區(qū)域、外部以及提供從所述外部到所述內(nèi)部區(qū)域的視覺(jué)入口的視口；光源，被設(shè)置成提供寬束光，以通過(guò)所述視口將寬束光指向到位于所述等離子處理腔室的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體晶片的活性表面上；多條檢測(cè)器光纖，該多條檢測(cè)器光纖中的每一條都具有檢測(cè)端和分析端，各檢測(cè)端位于透鏡系統(tǒng)的光纖孔徑中；成像分光計(jì)，該成像分光計(jì)容納所述多條檢測(cè)器光纖中的每一條的分析端；以及二維電荷耦合器件檢測(cè)器陣列，用于對(duì)來(lái)自所述多條檢測(cè)器光纖中的每一條的接收光信號(hào)進(jìn)行分析，其中，等離子刻蝕操作的終點(diǎn)是基于對(duì)來(lái)自所述多條檢測(cè)器光纖中的每一條的接收光信號(hào)的分析來(lái)確定的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述對(duì)來(lái)自所述多條檢測(cè)器光纖中的每一條的接收光信號(hào)的分析包括以下步驟將來(lái)自所述多條檢測(cè)器光纖中的每一條的接收光信號(hào)與針對(duì)等離子刻蝕操作的希望終點(diǎn)的模型光信號(hào)進(jìn)行匹配。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子處理系統(tǒng)，其中，所述電荷耦合器件檢測(cè)器陣列提供至少一個(gè)經(jīng)分析的接收光信號(hào)的標(biāo)繪圖。
全文摘要
一種用于確定對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行等離子處理的終點(diǎn)的方法，該方法包括以下步驟提供光源；和提供用于對(duì)來(lái)自該光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直并使其對(duì)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶片的活性表面。多條光檢測(cè)器光纖交織在多條光源光纖間，這些光源光纖將光從光源傳輸?shù)酵哥R系統(tǒng)。來(lái)自半導(dǎo)體晶片的活性表面的反射光由多條光檢測(cè)器光纖接收，并被提供給成像分光計(jì)。接收到的反射光由成像分光計(jì)進(jìn)行分析，并與模型光信號(hào)進(jìn)行匹配。選擇匹配的光信號(hào)以確定等離子處理的終點(diǎn)或其他狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01N21/27GK1826685SQ200480021237
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者安德魯·佩里 申請(qǐng)人:拉姆研究公司