[发明专利]使用高光谱成像的半导体过程的光学诊断

说明书

披露了一种用于光学地诊断半导体制造过程的改进的设备和系统以及相关联的方法的实施例。在等离子体加工系统中，使用高光谱成像系统来采集来自等离子体的发射的光谱解析图像。采集的高光谱图像可以用来确定等离子体的化学成分和等离子体过程端点。替代地，高光谱成像系统用来在加工之前、期间或之后采集衬底的光谱解析图像，以确定衬底或在衬底上形成的层和特征的特性，包括是否已经达到过程端点；或者在加工之前或之后，用于检查衬底状况。

相关申请的交叉引用

本申请与2019年5月23日提交的发明名称为“OPTICAL DIAGNOSTICS OF ASEMICONDUCTOR PROCESS USING HYPERSPECTRAL IMAGING[使用高光谱成像的半导体过程的光学诊断]”的共同待决美国临时专利申请号62/851,756(参考号181412US01)有关并且要求其优先权权益，该申请的全部内容通过援引并入本文。本申请与2020年3月16日提交的发明名称为“ENHANCED RESOLUTION IN SEMICONDUCTOR FABRICATION DATA ACQUISITIONINSTRUMENTS USING MACHINE LEARNING[使用机器学习的半导体制造数据采集仪器中的增强分辨率]”的共同待决美国专利申请号16/820,032(参考号181077US02)有关，该申请的全部内容通过援引并入本文。

发明背景

技术领域

本发明涉及一种用于光学地诊断半导体制造过程的状态的设备和系统以及相关联的方法。更具体地，本发明涉及使用高光谱成像来诊断半导体制造过程和正在加工的衬底的状态。

相关技术的说明

光学诊断已经进入主流半导体制造过程，并且当前用于诊断许多不同类型的使用或不使用等离子体的半导体制造过程。可以使用光学诊断来测量过程参数和过程结果的过程包括利用光刻的图案化、蚀刻、沉积、清洁过程等。

许多光学诊断方法利用测量通常使用紧凑型工具上光谱仪采集的光谱。在诸如蚀刻和原子层蚀刻(ALE)的等离子体过程中，可以采集来自蚀刻等离子体的光发射光谱并且对其进行分析以用于过程端点检测(EPD)且用于确定等离子体蚀刻过程的其他参数，诸如等离子体加工环境的化学成分。通常根据光发射光谱法(OES)分组的示例技术在以下文献中更详细地描述：标题为“METHOD OF ENDPOINT DETECTION OF PLASMAETCHING PROCESSUSING MULTIVARIATE ANALYSIS[使用多变量分析的等离子体蚀刻过程的端点检测方法]”的美国专利号9,330,990和10,002,804(参考号TTI-240_US_ORD_1和TTI-240_US_CON_2)、标题为“使用无圆晶干法清洁光发射光谱法来控制干法蚀刻特性[CONTROLLING DRY ETCHPROCESS CHARACTERISTICS USING WAFERLESS DRY CLEAN OPTICAL EMISSIONSPECTROSCOPY]”的美国专利申请号15/469,303和15/469,317(参考号TEA-136_US_ORD_2和TEA-136_US_ORD_3)以及标题为“COMPOSITIONAL OPTICAL EMISSION SPECTROSCOPY FORDETECTION OF PARTICLE INDUCED ARCS IN AN ETCH PROCESS[用于检测蚀刻过程中的粒子引起的电弧的成分光发射光谱法]”的美国专利号10,436,717(参考号TEA-138_US_ORD_2)，这些文献的内容通过援引以其全部内容并入本文。