[发明专利]等离子体处理工具上基于图像的等离子体鞘轮廓检测

说明书

一种系统包含图像处理模块，其被配置成：接收由成像装置所捕捉的图像，所述图像是在衬底的处理期间在衬底处理室内的等离子体环境的图像；以及提取所述图像的一或多个特征，其指示在所述衬底的处理期间在所述等离子体环境中形成的等离子体鞘。控制模块被配置成：基于从所述图像所提取的所述一或多个特征来确定所述等离子体鞘轮廓；以及基于所述等离子体鞘轮廓选择性调整与所述衬底的处理相关的至少一个处理参数。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月29日提交的美国专利申请No.15/991,021的优先权。上述引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及衬底处理，且更特别地涉及检测及监控在衬底处理室内的等离子体鞘轮廓。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

衬底处理系统可用于处理诸如半导体晶片之类的衬底。可以在衬底上执行的示例性处理包括但不限于化学气相沉积(CVD))、原子层沉积(ALD)、导体蚀刻和/或其他蚀刻、沉积或清洁工艺。衬底可以布置在衬底处理系统的处理室中的衬底支撑件上，衬底支撑件例如基座、静电卡盘(ESC)等。在蚀刻期间，可以将气体混合物引入处理室，并且可以使用等离子体来引发化学反应。

在使用等离子体处理衬底的期间，等离子体边界层(称为等离子体鞘)在衬底的表面上方形成。等离子体鞘厚度取决于各种参数，包含但不限于：等离子体密度、电子温度、驱动电压等等。仅举例而言，等离子体鞘厚度可从1毫米的几分之一到几毫米变化。

发明内容

一种系统包含图像处理模块，其被配置成：接收由成像装置所捕捉的图像，所述图像是在衬底的处理期间在衬底处理室内的等离子体环境的图像；以及提取所述图像的一或多个特征，其指示在所述衬底的处理期间在所述等离子体环境中形成的等离子体鞘。控制模块被配置成：基于从所述图像所提取的所述一或多个特征来确定所述等离子体鞘轮廓；以及基于所述等离子体鞘轮廓选择性调整与所述衬底的处理相关的至少一个处理参数。

在其他特征中，所提取的所述一或多个特征对应于主体等离子体区域与等离子体鞘区域之间的对比。所提取的所述一或多个特征对应于所述主体等离子体区域与所述等离子体鞘区域之间的线。所述控制模块被配置成：将所述等离子体鞘轮廓与参考轮廓比较；以及基于所述等离子体鞘轮廓与所述参考轮廓之间的差异选择性调整所述至少一个处理参数。所述控制模块被配置成：将所述等离子体鞘轮廓与参考线比较：以及基于所述等离子体鞘轮廓与所述参考线之间的差异选择性调整所述至少一个处理参数。所述控制模块被配置成确定所述等离子体鞘轮廓的平坦度以选择性调整所述至少一个处理参数。

在其他特征中，所述至少一个处理参数对应于边缘环的高度；以及所述控制模块被配置成基于从所述图像提取的所述一或多个特征来调整所述边缘环的高度。所述至少一个处理参数对应于提供至边缘环的功率；以及所述控制模块被配置成基于从所述图像提取的所述一或多个特征来调整提供至所述边缘环的功率。所述系统还包含所述成像装置，并且所述成像装置被布置成穿过在所述衬底处理室的侧壁中的开口观看在所述衬底的边缘区域上方的所述等离子体环境。所述系统还包含闸门，其被布置成在所述衬底处理室的所述侧壁中的所述开口内选择性地开启和关闭。所述控制模块被配置成选择性开启和关闭所述闸门以使得所述成像装置能捕捉所述图像。

一种方法包括：捕捉在衬底的处理期间在衬底处理室内的等离子体环境的图像；提取所述图像的一或多个特征，其指示在所述衬底的所述处理期间在所述等离子体环境中形成的等离子体鞘；基于从所述图像所提取的所述一或多个特征来确定等离子体鞘轮廓；以及基于所述等离子体鞘轮廓选择性调整与所述衬底的所述处理相关的至少一个处理参数。