[发明专利]用于远程等离子体监测的光学发射光谱仪(OES)

说明书

本申请描述了用于使用远程等离子体来蚀刻基板的方法和系统。远程激发的蚀刻剂被形成在远程等离子体中，并通过喷头流入基板处理区域以蚀刻基板。从基板正上方的基板处理区域获取光学发射光谱。光学发射光谱可用于确定蚀刻的终点，确定蚀刻速率或以其他方式表征蚀刻工艺。弱等离子体可存在于基板处理区域中。弱等离子体可能相较于远程等离子体具有低得多的强度。在蚀刻工艺中于基板上方不使用偏压等离子体的情况下，可以在靠近基板处理区域一侧所设置的视口附近点燃弱等离子体以表征蚀刻剂。

技术领域

本文公开的实施例涉及远程等离子体蚀刻工艺。

背景技术

集成电路通过在基板表面上产生精细图案化材料层的工艺而成为可能。在基板上产生图案化材料需要用于去除暴露材料的受控方法。化学蚀刻用于各种目的，包括将光刻胶图案转移到下面的层中，减薄层或减薄已经存在于表面上的特征的横向尺寸。通常希望有一种蚀刻工艺可相较于另一种材料更快地蚀刻一种材料，其有助于例如进行图案转移工艺。这样的蚀刻工艺被称作：相对于第二材料选择第一材料。由于材料、电路和工艺的多样性，已经开发出了对多种材料具有选择性的蚀刻工艺。

为了选择性地从半导体基板去除材料，通常期望干蚀刻工艺。此期望起因于具有能够以最小的物理干扰来从微型结构轻轻地移除材料的能力。干蚀刻工艺还允许通过去除气相反应物来突然停止蚀刻速率。一些干蚀刻工艺涉及将基板暴露于由一种或多种前驱物形成的远程等离子体副产物。远程等离子体系统中的蚀刻剂的远程激发(而非局部)可以期望地提高选择性。

为了各种目的，本领域需要方法和系统来原位监测远程等离子体的各方面。

发明内容

描述了用于使用远程等离子体蚀刻基板的方法和系统。远程激发的蚀刻剂被形成在远程等离子体中，并通过喷头流入基板处理区域以蚀刻基板。从基板正上方的基板处理区域获取光学发射光谱。光学发射光谱可用于确定蚀刻的终点，确定蚀刻速率或以其他方式原位表征蚀刻工艺。弱等离子体可存在于基板处理区域中。弱等离子体可具有比远程等离子体低的强度。在蚀刻工艺中于基板上方不使用偏压等离子体的情况下，可以在靠近基板处理区域的一侧所设置的视口附近点燃弱等离子体以表征蚀刻剂。

本文公开的实施例包括蚀刻基板的方法。所述方法包括将基板放置在基板处理腔室的基板处理区域中。所述方法还包括使含氟前驱物流入远程等离子体区域，所述远程等离子体区域通过喷头与基板处理区域分离。所述方法还包括在远程等离子体区域中形成具有远程等离子体功率的远程等离子体。所述方法还包括从远程等离子体区域中的远程等离子体中的含氟前驱物产生等离子体流出物。所述方法还包括使等离子体流出物流过喷头进入基板处理区域。所述方法还包括以等离子体流出物蚀刻基板。所述方法还包括在基板处理区域中形成具有局部等离子体功率的局部等离子体。所述方法还包括通过固定至基板处理腔室的一侧(所述一侧形成基板处理区域的边界)的视口获取光学发射光谱。光学发射光谱将强度表示成光学波长的函数，并且用光学发射光谱仪来获得光学发射光谱。

远程等离子体的远程等离子体功率可超过局部等离子体的局部等离子体功率十倍或更多。局部等离子体可居中于基板上。局部等离子体可位于基板之上并且在视口附近在基板的边缘外。局部等离子体可使用位于视口外侧上的电极形成，并且局部等离子体功率可施加在所述电极和基板处理腔室之间。局部等离子体可使用第一电极和第二电极来形成，每一电极位于视口的外侧上，并且局部等离子体功率可以施加在第一电极和第二电极之间。