[发明专利]终点检测的蚀刻计量灵敏度

说明书

本发明涉及终点检测的蚀刻计量灵敏度。监控在蚀刻工艺期间在衬底上产生的一个或多个特征的几何参数值可以涉及：(a)测量由光能与所述衬底上正被蚀刻的特征相互作用而产生的光信号；(b)提供测得的光信号的子集，其中所述子集由使得光信号被确定为与特征的目标几何参数的值相关联的范围来定义；(c)将光信号的子集应用于被配置为根据测得的光信号预测所述目标几何参数值的模型；(d)从模型确定正被蚀刻的所述特征的所述目标几何参数的当前值；(e)将正被蚀刻的所述特征的所述目标几何参数的当前值与所述目标几何参数的蚀刻工艺终点值进行比较；以及(f)重复(a)‑(e)，直到(e)中的比较指明正被蚀刻的所述特征的所述目标几何参数的所述当前值已经达到终点值。

技术领域

本发明总体上涉及半导体处理领域，更具体地涉及终点检测的蚀刻计量灵敏度。

背景技术

高性能等离子体辅助的蚀刻工艺对于许多半导体处理工作流程的成功是重要的。然而，监控、控制和/或优化蚀刻工艺可能是困难且耗时的，通常涉及工艺工程师费力地测试蚀刻工艺参数以凭经验确定产生目标蚀刻轮廓的设置。另外，蚀刻工艺的原位监控可能是困难的且不可靠的；蚀刻终点检测仍然是一个挑战。

计算模型对于促进设计和监控蚀刻工艺可能是有用的。一些模型试图模拟在蚀刻工艺期间发生在半导体衬底表面上的物理化学过程。示例包括M.Kushner和同事的蚀刻轮廓模型以及Cooperberg和同事的蚀刻轮廓模型。前者在Y.Zhang,“Low TemperaturePlasma Etching Control through Ion Energy Angular Distribution and 3-Dimensional Profile Simulation,”Chapter 3,dissertation,University of Michigan(2015)中描述，后者在Cooperberg,Vahedi,and Gottscho,“Semiempirical profilesimulation of aluminum etching in a Cl₂/BCl₃plasma,”J.Vac.Sci.Technol.A 20(5),1536(2002)中描述，其各自为了所有目的通过引用整体并入本文。M.Kushner和同事的蚀刻轮廓模型的另外的描述可以在J.Vac.Sci.Technol.A 15(4),1913(1997),J.Vac.Sci.Technol.B 16(4),2102(1998),J.Vac.Sci.Technol.A 16(6),3274(1998),J.Vac.Sci.Technol.A 19(2),524(2001),J.Vac.Sci.Technol.A 22(4),1242(2004),J.Appl.Phys.97,023307(2005)中找到，其各自也出于所有目的通过引用整体并入本文。尽管开发这些模型所做的大量工作，但是它们还不具有期望程度的在半导体加工工业中发现有实质性用途的精确度和可靠性。

发明内容

本公开的一个方面涉及监控或确定在蚀刻工艺期间在衬底上产生的一个或多个特征的几何参数值的方法。这样的方法其特征可以在于下述操作：(a)测量由光能与所述衬底上正被蚀刻的特征相互作用而产生的光信号；(b)提供所述测得的光信号的子集，其中所述子集由一定的范围来定义，在该范围中，光信号被确定为与特征的目标几何参数的值相关联；(c)将所述光信号的子集应用于被配置为根据所述测得的光信号预测所述目标几何参数值的模型；(d)从所述模型确定正被蚀刻的所述特征的所述目标几何参数的当前值；(e)将正被蚀刻的所述特征的所述目标几何参数的所述当前值与所述目标几何参数的蚀刻工艺终点值进行比较；以及(f)重复(a)-(e)，直到(e)中的所述比较指明正被蚀刻的所述特征的所述目标几何参数的所述当前值已经达到所述终点值。在某些实施方式中，通过确定使得光信号被确定为与特征的目标几何参数的值相关联的范围来生成所述模型。在某些实施方式中，正被蚀刻的所述特征的所述目标几何参数是蚀刻深度、间距或蚀刻关键尺寸。