[发明专利]光学校准装置及表征系统

说明书

本申请案涉及一种光学校准装置及表征系统。本发明提供一种用于对与处理室相关联的光学信号进行室内校准的光学校准装置、一种用于等离子体处理室的表征系统、表征等离子体处理室的方法及一种室表征器。在一个实例中，所述光学校准装置包含：(1)外壳，(2)光学源，其位于所述外壳内且经配置以提供具有连续光谱的源光，及(3)光学塑形元件，其位于所述外壳内且经配置以在所述处理室内的操作期间将所述源光成形为近似于等离子体发射的校准光。

相关申请案交叉参考

本申请案主张随本申请案共同受让且以引用方式并入本文中的由Kueny在2017年2月8日提出申请的标题为“用于光学信号的室内校准的系统及方法(SYSTEM AND METHODFOR IN-CHAMBER CALIBRATION OF OPTICAL SIGNALS)”的第62/456,424号美国临时申请案及由Kueny在2016年11月14日提出申请的标题为“用于光纤耦合的光谱仪的室内校准的系统及方法(A SYSTEM AND METHOD FOR IN-CHAMBER CALIBRATION OF A FIBER OPTICCOUPLED SPECTROMETER)”的第62/421,862号美国临时申请案的权益。

技术领域

本发明一般来说涉及用于半导体处理系统的光学测量，包含光学发射光谱学及/或光学反射测量术子系统。更特定来说，本发明涉及一种用于模拟、监测、分析及校准在检测来自基于等离子体的晶片处理系统的光学发射信号期间使用的光学系统性质及组件的系统、方法及软件程序产品。

背景技术

选择性地移除材料或将材料沉积于半导体晶片上以由晶片形成集成电路结构在半导体处理技术中是众所周知的。从半导体晶片移除材料通常通过采用某一类型的蚀刻工艺(例如，反应离子蚀刻或原子层蚀刻)来实现。将材料沉积于晶片上可涉及例如化学及物理气相沉积(CVD/PVD)、分子束外延(MBE)或原子层沉积(ALD)的工艺。在半导体处理中，还知晓且光学监测例如植入的其它基于等离子体或发射工艺。所有此类工艺被严格控制且在环境上受控制的工艺室中进行。由于确切量的材料将沉积到晶片的表面上或从晶片的表面移除，因此必须连续地且准确地监测沉积或移除进程以精确地确定特定工艺的端点或特性状态。

光学监测室工艺是用于确定进行中工艺的处理状况、处理状态条件或端点的一种非常有用的手段。例如，可通过分析从室内发射或反射的光的预定波长而针对某些已知发射线光学监测在室内部的条件。常规光学监测方法包含光学发射光谱学(OES)、吸收光谱学、反射测量术、干涉测量端点(IEP)等。

OES广泛地用于半导体工业中以用于通过测量且表征在工艺室内产生的等离子体光学发射而监测所述工艺室内的晶片工艺的状态。虽然OES技术可随特定应用及工艺变化，但通常以一或多个预定波长监测光学发射强度。被监测工艺包含半导体蚀刻、沉积、植入及其它工艺，其中膜厚度及等离子体/晶片发射监测为可适用的。另外，可监测独立于晶片条件或与晶片条件组合的室条件。取决于工艺，可采用各种算法以用于从光学信号强度导出在评估半导体工艺及相关联晶片的状态、检测与工艺室或其它设备相关联的故障及甚至等离子体室的内部表面的条件中有用的参数。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种用于对与处理室相关联的光学信号进行室内校准的光学校准装置。在一个实例中，所述光学校准装置包含：(1)外壳，(2)光学源，其位于所述外壳内且经配置以提供具有连续光谱的源光，及(3)光学塑形元件，其位于所述外壳内且经配置以在所述处理室内的操作期间将所述源光成形为近似于等离子体发射的校准光。