[发明专利]原位光学腔室表面及处理传感器

说明书

本文揭露的实施方式包含光学传感器系统及使用这些系统的方法。在一实施方式中，光学传感器系统包括：外壳及光学路径，所述光学路径穿过所述外壳。在一实施方式中，所述光学路径包括第一端及第二端。在一实施方式中，反射器位于所述光学路径的所述第一端处，且透镜位于所述反射器及所述光学路径的所述第二端之间。在一实施方式中，光学传感器进一步包括开口，所述开口在所述透镜及所述反射器之间穿过所述外壳。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2019年4月8日提交的美国正式申请第16/378,271号的优先权，在此通过引用将该美国正式申请的整体内容并入本文。

技术领域

实施方式涉及半导体制造领域，且特定地涉及用于提供用于监视腔室表面条件和腔室处理参数的原位光学传感器的系统和方法。

背景技术

腔室表面的改变影响各种处理参数。例如，蚀刻副产物在腔室壁上的再沉积可改变给定处理的蚀刻速率。据此，当在腔室中处理基板时，蚀刻速率(或其他处理参数)可能改变并导致基板之间的非均匀处理。

为了解决处理条件的改变，已经在处理腔室中实行了光学发射光谱法(OES)。OES涉及监视腔室中的等离子体的发射光谱。沿着腔室壁安置窗口，且发射光谱可沿着光学路径通过穿过该窗口而至腔室外部的传感器。随着等离子体光谱的改变，可推断出处理操作的定性分析。特定地，OES对于确定何时达到处理操作的终点是有用的。为了提供最佳的测量，该窗口被设计为防止沿着光学路径发生沉积。此外，尽管进行终点分析是可能的，但目前尚没有使用现有OES系统实行定量分析的处理。

发明内容

本文揭露的实施方式包含光学传感器系统及使用这些系统的方法。在一实施方式中，光学传感器系统包括：外壳及光学路径，该光学路径穿过该外壳。在一实施方式中，该光学路径包括第一端及第二端。在一实施方式中，反射器位于该光学路径的该第一端处，且透镜位于该反射器与该光学路径的该第二端之间。在一实施方式中，该光学传感器进一步包括开口，该开口在该透镜与该反射器之间穿过该外壳。

在一实施方式中，用于使用光学传感器测量处理腔室中的处理条件或腔室条件的方法包括获取参考信号。在一实施方式中，获取该参考信号的步骤包括：从在该腔室外部的源发射电磁辐射，其中该电磁辐射沿着该源及该腔室中的反射器之间的光学路径传播；使用该反射器将该电磁辐射沿着该光学路径反射回去；及使用传感器感测经反射的该电磁辐射，该传感器光学地耦合至该光学路径。在一实施方式中，该方法进一步包括获取处理信号，其中获取该处理信号的步骤包括使用该传感器感测在该处理腔室中发射的沿着该光学路径前进的电磁辐射。在一实施方式中，该方法进一步包括比较该处理信号与该参考信号。

在一实施方式中，用于等离子体处理腔室的光学感测阵列包括：多个光学感测系统，该多个光学感测系统绕着该处理腔室的周边来定向。在一实施方式中，该多个光学感测系统的每一者包括：外壳；光学路径，该光学路径穿过该外壳，其中该光学路径包括第一端及第二端；反射器，该反射器位于该光学路径的该第一端处；透镜，该透镜位于该反射器与该光学路径的该第二端之间；及开口，该开口在该透镜与该反射器之间穿过该外壳。

附图说明

图1是根据一实施方式的具有通过腔室壁的光学传感器的腔室的截面图。

图2是根据一实施方式的传感器外壳的透视视图的截面。

图3A是根据一实施方式的通过腔室壁的光学传感器的截面图，且图示了穿过传感器外壳的光学路径。

图3B是根据一实施方式的在将材料层沉积在反射器上之后的光学传感器的截面图。

图4A是根据一实施方式的具有整合进传感器外壳的源及传感器的光学传感器的截面图。

图4B是根据一实施方式的沿着光学路径具有滤波器的光学传感器的截面图。