[发明专利]等离子体源、激发系统和操作激发测量系统的方法

说明书

本公开提供等离子体源、用于激发等离子体的激发系统以及操作激发测量系统的方法。在一个实施例中，所述等离子体源包含：(1)同轴射频RF谐振器，其包含第一末端、第二末端、内部电极和外部电极，(2)射频接口，其电耦合到所述内部电极和所述外部电极且经配置以将RF信号提供到所述同轴RF谐振器，(3)凸缘，其定位于所述谐振器的所述第一末端处且限定等离子体腔体，以及(4)窗口，其定位于所述谐振器的所述第一末端与所述凸缘之间且形成所述等离子体腔体的一侧，由此所述同轴RF谐振器与所述等离子体隔离。

相关申请案的交叉引用

本申请案主张Mark A.Meloni在2017年7月10日申请的标题为“微波等离子体源(MICROWAVE PLASMA SOURCE)”的第62/530,589号美国临时申请案的权益，所述美国临时申请案与本申请案共同转让且以引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请案大体是针对监视半导体工艺，且更具体地说，是针对经由激发处理气体和观测光学信号来以光学方式监视工艺。

背景技术

从半导体晶片选择性地移除材料或沉积材料以从晶片形成集成电路结构在半导体处理领域中是众所周知的。从半导体晶片移除材料是通过使用某一类型的蚀刻工艺(例如反应性离子蚀刻和等离子蚀刻)来实现。将材料沉积在晶片上可涉及例如化学和物理气相沉积以及分子束外延法等工艺。还已知其它移除和沉积工艺。此类工艺受到严格控制，且常常在密封的处理腔室中执行。

因为必须将确切量的材料沉积到半导体晶片上或从半导体晶片移除，因此必须连续且准确地监视其进度以精确地确定特定工艺的停止时间或终点。以光学方式监视工艺是用于确定进行中的处理的阶段或终点的一个非常有用的工具。例如，可通过对从处理腔室中的晶片发射或反射的光的预定波长进行光谱分析来针对某些已知发射谱线以光学方式监视所述腔室内部的气体。常规方法包含光学发射光谱测定(OES)、吸收光谱测定、反射检查，等。

监视半导体等离子体处理工具中的光谱的一种惯用方式是使用由基于阵列的光谱仪组成的光学监视系统和光学耦合系统来将光从腔室内部的等离子体带到光谱仪。光谱通常记录为一组窄光谱带中或宽光谱上的一系列光强度测量值，通常以特定时间间隔重复。

发明内容

在一个方面中，本公开提供一种用于从一种或多种气体激发等离子体且对其进行光学监视的等离子体源。在一个实施例中，所述等离子体源包含：(1)同轴射频(RF)谐振器，其包含第一末端、第二末端、内部电极和外部电极，(2)射频接口，其电耦合到所述内部电极和所述外部电极且经配置以将RF信号提供到所述同轴RF谐振器，(3)凸缘，其定位于所述谐振器的所述第一末端处且限定等离子体腔体，以及(4)窗口，其定位于所述谐振器的所述第一末端与所述凸缘之间且形成所述等离子体腔体的一侧，由此所述同轴RF谐振器与所述等离子体隔离。

在另一方面中，本公开提供一种用于激发等离子体的激发系统。在一个实施例中，所述激发系统包含：(1)等离子体源，其具有(1A)同轴射频(RF)谐振器，其包含第一末端、第二末端、内部电极和外部电极，(1B)射频接口，其电耦合到所述内部电极和所述外部电极且经配置以将RF信号递送到同轴RF谐振器，(1C)凸缘，其定位于所述同轴RF谐振器的所述第一末端处且限定等离子体腔体，和(1D)窗口，其定位于所述同轴RF谐振器的所述第一末端与所述凸缘之间且形成所述等离子体腔体的一侧，由此所述同轴RF谐振器与所述等离子体隔离，以及(2)源控制器，其经配置以将所述RF信号提供到所述RF接口且控制所述RF信号的功率量。

在又一方面中，本公开提供一种用于操作激发测量系统的方法。在一个实施例中，所述方法包含：(1)在等离子体源的等离子体腔体内点燃来自处理腔室内的一种或多种气体的等离子体，(2)维持点燃的等离子体作为受激等离子体，以及(3)从所述受激等离子体收集光学信号以用于处理。

附图说明

可通过参考结合下文简要描述的图式进行的以下详细描述来理解本公开。