[发明专利]用于故障检验和过程监测的辐射光学监测系统的校准

说明书

相关申请交叉引用

本发明涉及并且要求2007年5月7日提交的、名称为“Calibration of a Radiometric Optical Monitoring System Used For Fault Detection and Process Monitoring”的共同未决美国临时申请No.60/928377，以及 2008年4月18日提交的、名称为“Calibration of a Radiometric Optical Monitoring System Used For Fault Detection and Process Monitoring”的 共同未决美国临时申请No.61/045585为优先权，这两个申请已转让给 予本发明的受让人。通过引用将上面确定的两个申请整体结合至此。

背景技术

本发明总的来说涉及准确光学发射光谱测量的获取。更特别地， 本发明涉及一种在故障检验和过程监测中使用的光谱装置辐射校准的 系统和方法。

在半导体加工领域，为了从晶片构成集成电路结构，公知的在半 导体晶片上选择性地移除或沉积材料。从半导体晶片移除材料通过使 用某种类型的蚀刻加工完成，例如并且包括反应离子蚀刻、深离子蚀 刻、溅射蚀刻、和等离子蚀刻。在晶片上沉积材料可以包括化学和物 理气相沉积，汽相沉积、电子束物理气相沉积、溅射沉积、脉冲激光 沉积、分子束外延和高速氧沉积。其它移除和沉积处理是已知的。这 样的处理是紧密控制的，并且在密封的加工腔室中完成。因为确切数 量的材料沉积在基底晶片上或者从其上移除，其进展必须连续地并且 准确地监测以精确确定停止时间或特定处理的终点。光学监测腔室处 理是一种非常有用的工具，用于确定进行中的处理的阶段或终点。例 如，通过对腔室中目标发射或反射的预定波长的光进行光谱分析，可 以为特定的已知发射线对腔室的内部进行光学监测。传统的方法包括 光学发射光谱法(OES)、吸收光谱法、反射计法等。典型地，光学传感 器或光学传感源放置在腔室外部并且邻近视口或窗口，具有对待观察 腔室中目标区域有利的点。

光学监测腔室处理存在的一个问题是，在很多的这些处理过程中 难于或者不可能准确测量绝对数值。这根本上是由于光学路径中污染 物的积聚，例如进行光学测量的视窗的污浊。因而，现有技术中已知 的校准处理在大的范围上主要包含对这些未解决问题的考虑。虽然可 以使用宽带校准光源在整个光谱范围内对摄谱仪和其相关摄谱探测器 进行校准，这种准确等级有时被认为是过分的，因为视窗将基本上立 刻开始污浊，从而降低后续光学测量的准确性。由于光学视窗变得污 浊，有时假定其传输在摄谱仪的整个光谱范围上基本是均匀影响的。 从而，可以通过不依赖于处理和诊断算法中的绝对数值在某种程度上 补偿很多窗口污浊的缺点。从而，很多测量过程利用相对数值的比较 而非绝对数值的比较。现有技术强调对与加工气体相关的特定光谱的 测量准确性以及对视窗上污染物影响的测量准确性。

McAndrew等人名称为“Method for calibration of a Spectroscopic Sensor”的美国专利第5835230号公开了一种系统，利用具有至少一个 具有光透射窗口的光端口(或光入口和光出口)的测量单元，光束沿 着测量单元中的内部光路经过透射窗口。该校准系统还具有光腔室， 其包含光源以及探测器，光源用于产生穿过光入口进入单元的光束， 探测器用于测量穿过光出口离开单元的光束。进气口与光腔室相连， 将包含已知浓度气体类型和运载气体的校准气流引入到光腔室。然后 执行校准气流的光谱测量。使用该校准系统，能实现摄谱仪相对于各 种浓度的特定气体类型和运载气体的光谱校准。