选择性蚀刻速率监控器制造技术

实施方式包括即时蚀刻速率传感器和使用即时蚀刻速率传感器的方法

【技术实现步骤摘要】
选择性蚀刻速率监控器
[0001]本申请是申请日为
2017
年
10
月
16
日申请的申请号为
201780069691.2
，并且专利技术名称为“选择性蚀刻速率监控器”的专利技术专利申请的分案申请
。


[0002]实施方式涉及用于半导体制造的蚀刻处理的领域，且具体地涉及用于在仅有自由基的蚀刻处理中提供即时蚀刻速率监控的系统和方法
。

技术介绍

[0003]在半导体蚀刻处理中，即时监控蚀刻速率通常是困难的
。
由此，通常只能藉由计算在膜的起始厚度与膜的终点厚度之间的差异并将该差异除以总处理时间来确定蚀刻速率
。
然而，可理解的是，即时监控蚀刻速率提供了可用于调整蚀刻处理的附加信息，使得它们精确并具有更高程度的可重复性等优点
。
[0004]已经开发了一些提供即时蚀刻速率监控的解决方案
。
例如，光发射光谱学
(OES)
和吸收光谱学是已经在传统的等离子体蚀刻腔室中使用的解决方案
。
在
OES
中，来自等离子体的光发射的强度可能与蚀刻速率相关
。
在吸收光谱学中，需要穿过处理容积的视线路径
。
然而，在大容积的制造配备中，穿过处理容积的视线通常是不可用的
。

技术实现思路

[0005]实施方式包括即时蚀刻速率传感器和使用即时蚀刻速率传感器的方法
。/>在一个实施方式中，即时蚀刻速率传感器包括共振系统
(resonant system)
和导电壳体
。
共振系统可包括：共振体；第一电极，所述第一电极形成在共振体的第一表面之上；第二电极，所述第二电极形成在共振体的第二表面之上；和牺牲层，所述牺牲层形成在第一电极之上
。
在一个实施方式中，第一电极的至少一部分未被牺牲层覆盖
。
在一个实施方式中，导电壳体可固定共振系统
。
另外，导电壳体接触第一电极，且导电壳体的内部边缘的至少一部分可与牺牲层隔开
。
[0006]另外的实施方式可包括仅有自由基的蚀刻处理工具
。
在一个实施方式中，仅有自由基的蚀刻处理工具可包括远程等离子体腔室和耦接至远程等离子体腔室的主处理腔室
。
在一个实施方式中，主处理腔室包括上部和藉由离子过滤器
(ion filter)
与上部分隔开的下部；和在下部中围绕基座而形成的泵衬里
(pump liner)。
在一个实施方式中，仅有自由基的蚀刻处理工具亦可包括位于主处理腔室的下部的即时蚀刻速率传感器
。
在一个实施方式中，即时蚀刻速率传感器包括共振系统和导电壳体
。
共振系统可包括：共振体；第一电极，所述第一电极形成在共振体的第一表面之上；第二电极，所述第二电极形成在共振体的第二表面之上；和牺牲层，所述牺牲层形成在第一电极之上
。
在一个实施方式中，第一电极的至少一部分未被牺牲层覆盖
。
在一个实施方式中，导电壳体可固定共振系统
。
另外，导电壳体接触第一电极，且导电壳体的内部边缘的至少一部分可与牺牲层隔开
。
[0007]另外的实施方式可包括用闭环
(closed loop)
处理配方蚀刻基板的方法
。
在一个
实施方式中，所述方法可包括在处理腔室中的基板上执行处理配方
。
处理配方可包括一个或多个处理参数和终点标准，终点标准可从位于处理腔室中的即时蚀刻速率传感器所获得的输出中确定
。
所述方法可接着藉由分析来自即时蚀刻速率传感器的一个或多个输出来确定是否满足终点标准而继续
。
实施方式可接着包括一旦满足终点标准就终止处理配方
。
在一些实施方式中，终点标准是移除的材料的总厚度，且来自即时蚀刻速率传感器的用于确定是否满足终点标准的一个或多个输出可为即时蚀刻速率传感器在执行处理配方之前的共振频率和在处理配方已经启动之后的即时蚀刻速率传感器的当前共振频率
。
附图说明
[0008]图1是根据一个实施方式的用于实施仅有自由基的蚀刻处理的处理工具的示意图
。
[0009]图
2A
是根据一个实施方式的可用于提供即时蚀刻速率监控的传感器的截面图
。
[0010]图
2B
是根据一个实施方式的图
2A
中的传感器的平面图
。
[0011]图
2C
是根据另外的实施方式的可用于对多于一种材料提供即时蚀刻速率监控的传感器的平面图
。
[0012]图
2D
是根据另外的实施方式的可用于对多于一种材料提供即时蚀刻速率监控的传感器的平面图
。
[0013]图
3A
是根据一个实施方式的用于实施仅有自由基的蚀刻处理的处理工具的示意图，其图示了传感器的位置
。
[0014]图
3B
是根据另外的实施方式的用于实施仅有自由基的蚀刻处理的处理工具的示意图，其图示了集成到泵衬里中的传感器
。
[0015]图4是描述根据一个实施方式的使用传感器进行闭环处理控制的处理的处理流程图
。
[0016]图5是描述根据一个实施方式的使用传感器进行基板到基板的前馈处理控制的处理的处理流程图
。
[0017]图6图示根据一个实施方式的可结合包括即时监控仅有自由基的蚀刻处理的蚀刻速率的处理而使用的示例性计算机系统的方块图
。
具体实施方式
[0018]根据各种实施方式描述了用于在仅有自由基的蚀刻处理中使用传感器来进行即时蚀刻速率监控的系统和方法
。
在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对实施方式的透彻理解
。
对于本领域技术人员而言，可在没有这些具体细节的情况下实践这些实施方式将是显而易见的
。
在其他情况下，为了不会不必要地模糊实施方式，没有详细描述众所皆知的方面
。
此外，应当理解附图中图示的各种实施方式是说明性的表示，且不一定按比例绘制
。
[0019]如上所述，即时蚀刻速率监控提供了可用于改善蚀刻处理的各种处理结果的信息
。
尽管
OES
和吸收光谱学已经用于等离子体蚀刻操作，但是它们在仅有自由基的蚀刻处理中显著地受限
。
例如，在仅有自由基的蚀刻处理中，
OES
是不可行的，因为在基板被蚀刻的处理容积中没有来自自由基物质的显著的光发射
。
在吸收光谱学中，除了上述的视线要求之
外，用于蚀刻的许多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种蚀刻速率传感器，包括：共振体；第一电极，所述第一电极形成在所述共振体的第一表面上，所述第一电极具有顶表面；第二电极，所述第二电极形成在所述共振体的第二表面之上；和牺牲层，所述牺牲层形成在所述第一电极的所述顶表面上，其中所述第一电极的所述顶表面的一部分未被所述牺牲层覆盖，所述第一电极的所述顶表面的所述部分连续地围绕整个所述牺牲层，并且其中所述牺牲层不与所述共振体接触
。2.
如权利要求1所述的蚀刻速率传感器，其中所述牺牲层是在仅有自由基的蚀刻处理中相对于所述第一电极选择性蚀刻的材料
。3.
如权利要求2所述的蚀刻速率传感器，其中所述牺牲层是介电材料
、
半导体材料
、
或导电材料
。4.
如权利要求1所述的蚀刻速率传感器，进一步包括形成在所述第一电极上的多个附加牺牲层，其中所述多个附加牺牲层的每一个附加牺牲层相对于彼此
、
所述牺牲层和所述第一电极具有蚀刻选择性
。5.
如权利要求4所述的蚀刻速率传感器，其中所述牺牲层形成在所述第一电极的大致中心之上，并且其中所述附加牺牲层围绕所述牺牲层以实质上同心环的形式而形成
。6.
如权利要求4所述的蚀刻速率传感器，其中所述多个附加牺牲层的每一个附加牺牲层形成在所述第一电极的不同区域之上
。7.
如权利要求1所述的蚀刻速率传感器，其中所述共振体是石英
、
蓝宝石
、
硅
、
锗
、
或锆钛酸铅
。8.
如权利要求1所述的蚀刻速率传感器，进一步包括：频率电桥，所述频率电桥电耦接在所述第一电极与所述第二电极之间
。9.
如权利要求8所述的蚀刻速率传感器，其中所述第一电极电耦接至接地电位
。10.
一种处理工具，包括：远程等离子体腔室；主处理腔室，所述主处理腔室耦接至所述远程等离子体腔室，其中所述主处理腔室包括：上部；和下部，其中所述上部藉由离子过滤器与所述下部分隔开；和蚀刻速率传感器，所述蚀刻速率传感器位于所述主处理腔室的所述下部中，其中所述蚀刻速率传感器包括：共振体；第一电极，所述第一电极形成在所述共振体的第一表面上，所述第一电极具有顶表面；第二电极，所述第二电极形成在所述共振体的第二表面之上；和牺牲层，所述牺牲层形成在所述第一电极的所述顶表面上，其中所述第一电极的所述顶表面的一部分未被所述牺牲层覆盖，所述第一电极的所述顶表面的所述部分连续地围绕整个所述牺牲层，并且其中所述牺牲层不与所述共振体接触
。11.
如权利要求
10
所述的处理工具，其中所述蚀刻速率传感器藉由穿过所述主处理腔室的所述下部中的端口的探针耦接至所述主处理腔室外部的监控器
。
12.
如权利要求
11
所述的处理工具，进一步包括：前腔室，所述前腔室藉由闸阀与所述主处理腔室的所述下部分隔开，其中所述探针可穿过所述阀缩回，使得所述蚀刻速率传感器可在所述前腔室与所述主处理腔室的所述下部之间移动
。13.
一种处理工具，包括：远程等离子体腔室；主处理腔室，所述主处理腔室耦接至所述远程等离子体腔室，其中所述主处理腔室包括：上部；和下部，其中所述上部藉由离子过滤器与所述下部分隔开；和蚀刻速率传感器，所述蚀刻速率传感器位于所述主处理腔室的所述下部中，其中所述蚀刻速率传感器藉由穿过所述主处理腔室的所述下部中的端口的探针耦接至所述主处理腔室外部的监控器，其中所述蚀刻速率传感器包括：共振体；第一电极，所述第一电极形成在所述共振体的第一表面上；第二电极，所述第二电极形成在所述共振体的第二表面之上；和牺牲层，所述牺牲层形成在所述第一电极上，其中所述第一电极的至少一部分未被所述牺牲层覆盖；和前腔室，所述前腔室藉由闸阀与所述主处理腔室的所述下部分隔开，其中所述探针可穿过所述阀缩回，使得所述蚀刻速率传感器可在所述前腔室与所述主处理腔室的所述下部之间移动
。14.
一种蚀刻速率传感器，包括：共振体，所述共振体具有第一表面和第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对；第一电极，所述第一电极形成在所述共振体的所述第一表面上，所述第一电极具有顶表面；第二电极，所述第二电极形成在所述共振体的所述第二表面之上；和第一牺牲层，所述第一牺牲层形成在所述第一电极的所述顶表面上；和第二牺牲层，所述第二牺牲层形成在所述第一电极的所述顶表面上，所述第二牺牲层具有与所述第一牺牲层的组成不同的组成，其中所述第二牺牲层不与所述第一牺牲层接触
。15.
如权利要求
14
所述的蚀刻速率传感器，其中所述第一牺牲层具有圆形形状，并且所述第二牺牲层具有围绕所述第一牺牲层的圆形形状的同心环形状
。16.
如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：