用于校准光发射光谱仪的方法与流程

于此描述的一个或多个实施方式大体关于用于处理半导体基板的方法和系统，且更特定地，关于用于校准用于处理半导体基板的光发射光谱仪的方法和系统。

背景技术

在半导体工业中，一直存在对改进的处理可重复性和控制的需求。随着新一代的集成电路采用更小的特征尺寸，对集成电路制造处理提出了更高的要求。在等离子体环境中在半导体基板上沉积和蚀刻一层或多层是集成电路制造中最常见的两个步骤。考虑到采用了许多不相关联的等离子体处理腔室来制造旨在具有相同性质的产品，从一个腔室到另一个腔室产生一致的结果是非常重要的。因此，为了确保在基板上沉积或蚀刻出一致的膜，重要的是确保各个等离子体处理腔室基本上以相同的方式操作。

在等离子体处理期间，某些等离子体属性(诸如等离子体的电磁发射、传送到基板基座的射频(RF)功率、基板反射率、处理压力和处理温度)表现出低频波动，该低频波动含有关于等离子体处理和等离子体腔室的重要信息。这些属性影响所得的处理，从而使不同的基板具有不同的表面特性。等离子体处理期间等离子体的光发射光谱的强度含有与处理状态、处理事件和处理腔室有关的信息。改变腔室条件和处理参数的变化会在不同程度上影响光发射光谱。

可通过光发射光谱仪(OES)来测量光发射光谱的强度。尽管OES的测量非常有效，但是腔室内的处理周期可能导致OES随时间漂移，从而影响测量的品质。因此，由OES测量的辐射强度会随着时间而变得不准确，从而导致与腔室参数条件有关的信息不准确。因此，需要对OES进行校准以校正随时间而发生的漂移。然而，常规的校准方法是非常耗时且有时不准确的。

因此，对允许更快和更准确的校准的OES的校准方法存在需求。

技术实现要素：

于此描述的一个或多个实施方式关于用于校准用于处理半导体基板的光发射光谱仪的方法。

在一个实施方式中，一种用于校准光发射光谱仪(OES)的方法包括：在第一时间使用位于处理腔室外侧的OES测量来自安装在处理腔室内的光源的辐射的光强度；在第二时间使用位于处理腔室外侧的OES测量来自安装在处理腔室内的光源的辐射的光强度；比较第一时间的辐射的光强度和第二时间的辐射的光强度；及若第一时间的辐射的光强度与第二时间的辐射的光强度不同，则修改OES。

在另一个实施方式中，一种用于校准光发射光谱仪(OES)的方法包括：将灯具安装在处理腔室内，其中灯具包括光源；在第一时间使用位于处理腔室外侧的OES测量来自光源的辐射的光强度；在第一时间测量辐射的光强度之后，从处理腔室移除灯具；在第一时间测量辐射的光强度之后，执行半导体基板的沉积；将灯具重新安装在处理腔室内；在第二时间使用位于处理腔室外侧的OES测量来自光源的辐射的光强度；比较在第一时间的辐射的光强度和在第二时间的辐射的光强度；若在第一时间的辐射的光强度与在第二时间的辐射的光强度不同，则修改OES。

于此描述的一个或多个实施方式还关于用于校准用于处理半导体基板的光发射光谱仪的系统。

在一个实施方式中，一种处理系统包括：处理腔室；板，安装在处理腔室内；光发射光谱仪(OES)，位于处理腔室外侧；灯具，安装至板，其中灯具包括光源；其中：在光源和OES之间提供光路，且其中OES测量来自光源的辐射的光强度；及计算机可读储存介质，被配置成从OES接收信息，且当由处理器执行时执行操作，包含：比较在第一时间的辐射的光强度与在第二时间的辐射的光强度；及若在第一时间的辐射的光强度与在第二时间的辐射的光强度不同，则修改OES。

附图说明

为了可详细地理解本揭露内容的上述特征的方式，可通过参考实施方式而获得以上简要概述的本揭露内容的更详细的描述，其中一些实施方式显示在附图中。然而，应当注意，附图仅显示了本揭露内容的典型实施方式，且因此不应被认为是对其范围的限制，因为本揭露内容可允许其他等效的实施方式。

图1是根据于此描述的至少一个实施方式的半导体处理系统的示意图；

图2是图1所描绘的安装至板的灯具的示意图；

图3是图1所描绘的从光源到OES的光路的特写示意图；及

图4是根据于此描述的至少一个实施方式的用于校准OES的方法。

具体实施方式

在以下的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本揭露内容的实施方式的更透彻的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的一个或多个的情况下实施本揭露内容的一个或多个实施方式。在其他情况下，未描述已知的特征，以便避免混淆本揭露内容的一个或多个实施方式。

于此描述的一个或多个实施方式大体关于用于校准用于处理半导体基板的光发射光谱仪(OES)的方法和系统。在于此描述的实施方式中，将灯具安装至处理腔室内的板。灯具内的光源被定位成使得其提供直接投射在窗口处的光路，OES通过窗口观察处理腔室中以进行读取。当光源打开时，OES测量来自光源的辐射的光强度。

为了校准OES，比较在两个分开的时间的在光源打开时光源的光强度。若在第一时间的辐射的光强度与在第二时间的辐射的光强度不同，则修改OES。当与常规的OES校准方法相比时，本文的实施方式提供的优点是允许在OES保持附接至处理腔室的外侧的同时对OES进行校准，节省时间并提供更多的便利。此外，因为在整个校准过程中OES及其相关部件仍保持在原位，因此OES校准更加准确。

图1是根据于此描述的至少一个实施方式的半导体处理系统100的示意性截面图。处理系统100包括处理腔室101。处理腔室101包括形成处理容积的侧壁102、底壁104和顶壁106。在这些实施方式中，基板支撑件108在处理腔室101内支撑基板110。半导体处理系统100包括将等离子体114引入处理腔室101中的等离子体源112。

处理腔室101还包括板116。板116在处理腔室101内侧安装至一个或多个侧壁102。灯具118安装至板116。光源119定位在灯具118内，使得其光路122直接投射在窗口121处，OES 126通过窗口121观察处理腔室101中以进行读取，这将在下面进一步详细描述。因此，在一些实施方式中，灯具118可从板116向下悬挂，使得光源119处于用于向OES 126投射光路122的理想位置。光路122首先从光源119行进到扩散器管120。从那里，光路122通过窗口121离开处理腔室101，并进入耦接到OES 126的光纤线124。接着在OES 126测量来自光源119的辐射的光强度。所测量的光强度可被传送到计算机128以进行分析、处理、储存及/或显示，这将在下面进一步描述。

图2是图1所描绘的安装至板116的灯具118的示意图。在一些实施方式中，板116可经由多个螺钉202(图2中显示四个)而安装到处理腔室101。螺钉202可为具有软垫脚的弹簧加载的栓系螺钉，有利地保护处理腔室101的表面。灯具118安装至板116，使得光源119的光路122通过扩散器管120离开处理腔室101，如图2中的箭头所示。灯具118使用安装至板116的底表面的支架123而安装至板116。可适当地松开支架123，以将光源119移动到上述的适当位置中。尽管在一些实施方式中，使用支架123安装灯具118，但是灯具118可以其他类似的方式安装。光源119通常是具有在从约200nm至约800nm的范围中的波长谱的光源。光源119可包括(例如)汞(Hg)、氙(Xe)或Hg-Xe灯、钨卤素灯或类似者。在一些实施方式中，光源119是氙气闪光灯。光源119在灯具118内的位置另外有利地避开了所有处理腔室101的部件。板116有利地防止灯具118和光源119掉入处理腔室101的底部部分。

图3是图1所描绘的从光源119到OES 126的光路122的特写示意图。在这些实施方式中，光路122穿过扩散器管120，并接着进入光学窗口121。光学窗口121附接到处理腔室101的侧壁102的内侧。光学窗口121可由蓝宝石形成，然而可基于对等离子体源气体的耐受性或对光学发射的透射率来选择其他材料，如下所讨论的。可经由一个或多个O形环(未显示)来密封光学窗口121，以便于密封光学窗口121。在这些实施方式中，靠近光学窗口121的扩散器120可由软材料制成，从而有利地保护处理腔室101的侧壁102免于刮擦。

光纤线124被定位成使得光路122行进通过扩散器120和光学窗口121进入光纤线124中，以在其中产生光信号。光纤线124将光路122传输到OES126。在这些实施方式中，光纤线124是400μm的芯光纤，然而可选择其他芯尺寸和各种光纤材料以用于光路122的传输性，并且管理光纤线124内的信号强度。例如，可利用相对较宽的芯(如，400μm)的光纤线124监视产生低水平的光信号的等离子体，而可利用相对较窄的芯(如，110μm、100μm、62.5μm、50μm、9μm或其他芯尺寸)来监视产生较高水平的光信号的等离子体，以便限制到达OES 126的光路122。可在OES 126处利用一个或多个滤光器来吸收杂散光及/或不在感兴趣的光谱带内的发射。

OES 126分析来自光纤线124的光路122的信号，以识别信号内的发射峰，包括将特定的发射峰识别为与特定元素的能量传输相对应。在一些实施方式中，可在OES 126中查看及/或处理其中特征在于发射峰的光谱及/或信息。在这些实施方式中，可将发射峰信息传送到计算机128以进行分析、处理、储存及/或显示。计算机128可包括计算机可读储存介质和处理器，且计算机128可发送信号及接收来自半导体处理系统100的其他部分的信号。

在这些实施方式中，光纤连接器306终止光纤线124，且块304相对于光学窗口121定位光纤连接器306，如图3所示。块304有利地由绝缘材料(诸如塑料或陶瓷)制成，以减轻电弧的任何可能性。然而，这个实施方式仅是一个示例，且其他实施方式可提供光纤线124的定制终端，该定制终端不包含光纤连接器306及/或包括可代替块304实现的相对于光学窗口121的另一连接器。

图4是根据于此描述的至少一个实施方式的用于校准OES 126的方法400。在这些实施方式中，方法400是用图1-3中描述的装置执行的，但是不限于这些装置，并且可用其他类似的装置执行。在方块402中，将灯具118安装至处理腔室101内的板116。灯具118内的光源119在光源119和位于处理腔室101外侧的OES 126之间提供光路122。如上所讨论的，光路122从光源119行进到位于处理腔室101内侧的扩散器管120中。光路122从扩散器管120穿过附接至处理腔室101的侧壁102的光学窗口121继续延伸，接着从光学窗口121进入光纤线124中。在方块404中，在第一时间用OES 126测量来自光源119的辐射的光强度。例如，在第一时间的来自光源119的辐射的光强度可显示关于某些原子(诸如氧)的明确定义的波长的峰。可在任何处理发生之前并因此在OES 126的任何漂移发生之前进行第一时间的测量。在第一时间测量辐射的光强度之后，可从处理腔室101移除灯具118，接着可在基板110上执行沉积处理多次。此后，可在与方块402中基本相同的位置将灯具118重新安装至处理腔室101内的板116。

在方块406中，在第二时间用OES 126测量来自光源119的辐射的光强度。第二时间可为第一时间之后的任何时间，诸如一个月后、六个月后或一年后。这样，可在第一时间和第二时间之间处理任何数量的基板110，这可能导致OES 126随时间流逝而漂移。在方块408中，将在第一时间由OES 126测量的光强度与在第二时间由OES 126测量的光强度进行比较。可通过比较在第一时间和第二时间的强度来确定校正因子，校正因子可通过比较光谱的每一个光谱中的峰的比率来确定。在任选的方块410中，由方块408中确定的校正因子来修改OES 126。在一些实施方式中，计算机128内的计算机可读储存介质被配置成从OES 126接收信息，且计算机128内的处理器根据方块408中确定的校正因子来修改OES 126。

与常规的OES 126校准方法相比，于此的实施方式提供的优点是允许在OES 126保持附接至处理腔室101的外侧的同时对OES 126进行校准、节省时间并提供更多的便利。此外，因为在整个校准过程中OES 126及其相关部件(诸如扩散器120、光学窗口121和光纤线124)仍保持在原位，因此OES 126校准更加准确。于此的实施方式还提供了具有特定几何形状的板116的优点，使得其被安装以适配在处理腔室101内。板116还防止灯具118和光源119落到处理腔室101的底部部分。光源119定位成有利地通过扩散器管120和光学窗口121直接向OES 126提供光信号122。光源119还被定位在灯具118内，使得其避开了处理腔室101内的所有部件。

尽管前述内容涉及本发明的实施方案，但是在不背离本发明的基本范围的情况下，可设计本发明的其他和进一步的实施方案，且本发明的范围由随附的权利要求书确定。