[发明专利]使用多变量分析的等离子体蚀刻终点检测

摘要

公开了一种用于使用光学发射光谱(OES)数据作为输入确定蚀刻过程的终点的方法。由附接至等离子体蚀刻处理工具的光谱仪获得光学发射光谱(OES)数据。首先将获得的时间演变光谱数据过滤和去均值，之后使用诸如主成分分析的多变量分析，将获得的时间演变光谱数据变换成变换后的光谱数据或趋势，在主成分分析中先前计算的主成分权重用来实现该变换。包含多个趋势的函数形式可以用于更精确地确定蚀刻过程的终点。公开了用于在实际蚀刻之前基于从先前蚀刻处理收集的OES数据计算主成分权重的方法，该方法有助于趋势和包含多个趋势的函数形式的快速计算，用于蚀刻过程终点的有效和准确的在线确定。

主权项

一种用于确定蚀刻过程终点数据的方法，包括：在等离子体蚀刻处理工具中，进行k次等离子体蚀刻过程运行，其中k是大于零的整数，所述k次等离子体蚀刻过程运行中的每次运行包括步骤：把要被处理的衬底装载入所述等离子体蚀刻处理工具，所述等离子体蚀刻处理工具包括具有检测器的光谱仪，所述检测器包括m个像素，每个像素对应于不同的光波长；在所述等离子体蚀刻处理工具中引发等离子体；收集在k次等离子体蚀刻过程运行中的每次运行期间按相等时间间隔取样的n个光学发射光谱(OES)数据集，所述n个光学发射光谱(OES)数据集中的每个数据集包括对应于所述光谱仪的m个像素的m个像素强度；针对k次等离子体蚀刻过程运行中的每次运行形成n×m光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]，每个时间样本占据所述光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]的一行，所述光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]的列对应于所述光谱仪的像素；计算n×m平均光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]avg，其中所述平均光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]avg的每个元素被计算为所述k次蚀刻过程运行的光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]的元素的平均；从所述平均光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]avg中过滤噪声；截舍每个光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]以消除在等离子体启动期间以及超过蚀刻过程终点的时间获得的光学发射光谱(OES)数据；截舍所述平均光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]avg以消除在等离子体启动期间以及超过蚀刻过程终点的时间获得的平均光学发射光谱(OES)数据；计算n×m均值光学发射光谱(OES)数据矩阵[Savg]，其中所述均值光学发射光谱(OES)数据矩阵[Savg]的列中的每列的每个元素被计算为在所述平均光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]avg的所述列上，所述平均光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]avg的n个像素强度中的每个的平均；从光学发射光谱(OES)数据矩阵[X]减去所述均值光学发射光谱(OES)数据矩阵[Savg]，以将所述光学发射光谱(OES)数据去均值，以及对所述去均值的并且非标准化的相减结果执行主成分分析[T]＝([X][i]‑[Savg])[P]，以获得变换后的光学发射光谱(OES)数据向量[T]以及主成分权重向量[P]；存储所述均值光学发射光谱(OES)数据矩阵[Savg]以供以后用于蚀刻过程终点的当场确定；存储所述主成分权重向量[P]以供以后用于所述蚀刻过程终点的当场确定。