專利名稱：：時分多工工藝中的用于終點的波長選擇的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明通常涉及半導體晶片處理的領域。更具體地，本發(fā)明涉及在時分多工刻蝕和淀積工藝過程中確定刻蝕工藝的終點。發(fā)明背景在許多微機電(MEMS)器件的制作過程中，需要完成材料層的刻蝕，使其停止在下面的層上(例如，絕緣體上硅(SOI)-清除硅(Si)層，停止在下面的二氧化硅(Si02)層上)。允許刻蝕工藝在第一層已被移除之后的時間繼續(xù)進行可能導致下面的停止層的厚度減少，或者導致特征輪廓劣化(在本領域中被稱為關于SOI應用的"凹槽")。結(jié)果，在刻蝕等等離子體處理工藝中非常重要的是，應當精確地判斷等離子體處理的終點，以便無延遲地結(jié)束等離子體處理。作為用于檢測等離子體處理的終點的方法，本領域中公知一種方法，其中檢測處理腔室中的等離子體中包含的特定物質(zhì)的光譜的任何改變，基于該改變來檢測終點。該方法是基于離子體含量隨著在基板上的刻蝕而發(fā)生變化的觀察結(jié)果而構(gòu)思出來的，其目的是通過監(jiān)測特定物質(zhì)的光譜強度中的變化來精確地檢測刻蝕工藝的實時終點。通常用于檢測等離子體工藝終止時間的該方法是發(fā)射光譜測定法(OES)。OES對等離子體源發(fā)射的光進行分析，以得出關于等離子體工藝的化學和物理狀態(tài)的推斷。在半導體處理中，該技術通常用于在等離子體刻蝕工藝過程中檢測材料界面。該OES技術涉及對等離子體發(fā)射的輻射進行監(jiān)測，該輻射通常在光譜的紫外線/可見光范圍(200nm1100nm)部分中。圖1示出了典型的OES配置的示意圖。等離子體的成分，特別是反應性刻蝕物種或刻蝕副產(chǎn)物的存在性，將確定所發(fā)射的輻射的光譜(即，強度相對于波長)。在刻蝕工藝過程中，特別是在材料轉(zhuǎn)變的過程中，等離子體的成分發(fā)生變化，導致發(fā)射光譜中的改變。通過連續(xù)地檢測等離子體發(fā)射，OES終點系統(tǒng)便可以檢測該改變，并且使用該改變來確定膜何時被完全清除。例如，當OES信號下降低于預定的閾值水平時，該轉(zhuǎn)變用于觸發(fā)"終點"。特別地，與終點相關的大部分信息通常包含在與刻蝕過程中消耗的反應物或者生成的刻蝕副產(chǎn)物對應的少數(shù)波長內(nèi)。用于開發(fā)OES終點策略的一種常見方法是，采集終點前和終點后狀態(tài)期間的許多等離子體發(fā)射光譜(發(fā)射強度相對于波長)?？梢允褂迷S多種方法確定終點波長候選區(qū)域?？梢酝ㄟ^統(tǒng)計方法來選擇用于終點檢測的光譜區(qū)域，諸如因素分析或者主要成分分析(參看授予Angdl等人的US專利5,658,423)。用于確定終點候選者的另一策略是通過構(gòu)造終點前(主刻蝕)和終點后(過刻蝕)光譜之間的差異圖。一旦候選區(qū)域已被選擇，則為這些候選區(qū)域指配可能的化學物種(即，來自離解氣體前體或者刻蝕產(chǎn)物的反應性物種)。該指配在確定策略的成功性時并不是關鍵的，但是在理解和優(yōu)化波長選擇過程時很有幫助。許多參考文獻，包括Zaidel等人的"TablesofSpectralLines"和Pearse等人的"TheIdentificationofMolecularSpectra"，并結(jié)合工藝化學知識，可用于指定對于候選譜線的可能物種身份。對于六氟化硫(SF6)等離子體中的硅刻蝕工藝而言的可能終點候選者的示例往往是687nm和703nm處的氟譜線以及440nm處的氟化硅(SiF)發(fā)射帶。一旦這些區(qū)域已被確定，便可以使用相同的OES策略處理后繼部分。盡管這些OES方法對于單步驟工藝、或者具有有限數(shù)目的分立刻蝕步驟的工藝(諸如刻蝕起始，其后進行主刻蝕)而言作用良好，但是難于將OES應用到具有迅速的和周期性的等離子體擾動的等離子體工藝。在授予Laermer等人的美國專利5,501,893、授予Okudaira等人的美國專利4,985,114和授予Kawasaki等人的美國專利4,795,529中，公開了該時分多工(TDM)工藝的示例。Laermer等人公開了一種TDM工藝，其使用一連串交替的刻蝕和淀積步驟將高寬長比特征刻蝕到Si中。圖2(a)2(d)是用于深硅刻蝕的一種TDM工藝的圖示示例。該TDMSi刻蝕工藝通常是在反應器中執(zhí)行，該反應器配置有高密度等離子體源，其典型地是電感耦合等離子體(ICP)，并且結(jié)合有射頻(RF)偏置基板電極。在用于Si的TDM刻蝕工藝中使用的最常見的工藝氣體是六氟化硫(SF6)和八氟環(huán)丁烷(C4F8)。SF6典型地用作刻蝕氣體，而C4F8用作淀積氣體。在刻蝕步驟的過程中，SF6有助于Si的自發(fā)的和各向同性的刻蝕(圖2(a)和2(b));在淀積步驟中，C4Fs有助于將保護性聚合物淀積到刻蝕結(jié)構(gòu)的側(cè)壁以及底部上(圖2(c))。TDMSi刻蝕工藝在刻蝕和淀積工藝步驟之間循環(huán)交替，使得能夠?qū)⒏邔掗L比結(jié)構(gòu)定義到受到掩蔽的Si基板中。一旦在刻蝕步驟中對Si基板進行高能和定向離子轟擊，通過前面的淀積步驟涂覆在刻蝕結(jié)構(gòu)底部的聚合物膜將被移除，從而暴露出Si結(jié)構(gòu)，以進行進一步的刻蝕(圖2(d))。由于刻蝕結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上的聚合物膜未經(jīng)歷直接離子轟擊，因此其將保留，用于抑制橫向刻蝕。使用TDMSi刻蝕方法使得能夠在高的刻蝕速率下將高寬長比特征定義到Si結(jié)構(gòu)中。圖2(e)示出了使用TDM工藝刻蝕的硅結(jié)構(gòu)的截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。8如圖3中所示，TDMSi刻蝕工藝中的刻蝕步驟300和淀積步驟305的等離子體發(fā)射光譜顯著不同，這是由于在淀積和刻蝕步驟中存在的不同等離子體條件(例如，工藝氣體類型、壓力、RF功率等)。如圖4中所示，將傳統(tǒng)的OES方法應用到TDM硅刻蝕工藝中導致周期性的終點跡線400，并且其不能用于檢測終點。對于TDMSi刻蝕，可以預期，大多數(shù)刻蝕終點信息包含在工藝的刻蝕部分中。授予Becker等人的美國專利6,200,822示出了一種從TDMSi刻蝕工藝的等離子體發(fā)射中提取終點信息的方法。Becker等人通過使用外部提供的觸發(fā)事件(典型的是從一個工藝步驟到下一工藝步驟的轉(zhuǎn)變)，僅在刻蝕步驟期間檢查等離子體中的至少一個物種(對于Si刻蝕典型的是F或SiF)的發(fā)射強度。通過使用外部觸發(fā)事件，結(jié)合延遲功能和采樣保持(峰值保持)電路，在后繼刻蝕步驟中觀測到的發(fā)射強度可以被接合在一起，以獲得本質(zhì)上非周期性的發(fā)射信號。在隨后的淀積步驟期間，刻蝕步驟中的這些物種的發(fā)射強度的值被保持在最后的已知值處。通過這樣的方式，周期性的發(fā)射信號被轉(zhuǎn)換為與可用于工藝終點確定的階躍函數(shù)相似的曲線。該方法的局限性在于，除了需要在觸發(fā)事件和獲取刻蝕步驟期間的發(fā)射數(shù)據(jù)之間的用戶輸入延遲之外，還需要外部提供的觸發(fā)事件。在用于增加OES方法靈敏度的努力中，授予Jerde等人的美國專利4,491,499公開了，測量發(fā)射光譜的窄帶，同時測量以該窄帶為中心的較寬的背景帶的強度。通過該方式，可以從終點信號中減去背景信號，結(jié)果得到窄帶信號的更加精確的值。因此，需要一種用于TDM等離子體工藝的終點策略，其不需要外部觸發(fā)事件和在觸發(fā)事件之后的用戶輸入延遲，該用戶輸入延遲用于使等離子體發(fā)射數(shù)據(jù)的采集與工藝步驟同步。現(xiàn)有技術中未提供伴隨本發(fā)明出現(xiàn)的優(yōu)點。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進方案，其克服了現(xiàn)有技術設備的不足，并且對半導體處理技術的發(fā)展有顯著的貢獻。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于在基板中刻蝕特征的方法，其包括步驟使基板在等離子體腔室中經(jīng)歷交替的處理；監(jiān)測等離子體發(fā)射強度的變化；使用包絡跟隨器算法，從所述等離子體發(fā)射強度中提取幅度信息；并且在基于所述監(jiān)測步驟的時間處中斷所述交替工藝。本發(fā)明的另一目的在于提供一種在時分多工工藝其間建立終點的方法，其包括步驟使基板經(jīng)歷時分多工工藝；基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射，選擇第一波長區(qū)域；基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射，選擇第二波長區(qū)域；計算所述第一波長區(qū)域相對于所述第二波長區(qū)域的比率；監(jiān)測由時分多工工藝生成的信號的屬性；基于所述計算步驟的所述比率，調(diào)節(jié)所述監(jiān)測步驟；使用包絡跟隨器處理由時分多工工藝生成的周期性信號的所述調(diào)節(jié)后的屬性；并且在基于處理步驟的時間處中斷時分多工工藝。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于在時分多工工藝期間建立終點的方法，該方法包括步驟通過在刻蝕步驟中與反應性刻蝕氣體接觸來刻蝕基板表面，以從基板表面除去材料并且提供暴露表面；在鈍化步驟中使基板表面鈍化，在此期間，在前面的刻蝕步驟中暴露出的表面被鈍化層覆蓋，由此形成了臨時刻蝕停止層；交替重復刻蝕步驟和鈍化步驟；基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射，選擇第一波長區(qū)域；基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射，選擇第二波長區(qū)域；計算所述第一波長區(qū)域相對于所述第二波長區(qū)域的比率；通過使用包絡跟隨器算法，分析等離子體發(fā)射的至少一個波長區(qū)域的強度；基于所述計算步驟的所述比率，調(diào)節(jié)所述分析步驟；并且在取決于所述分析步驟的時間處中斷時分多工工藝。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于在時分多工工藝期間建立終點的方法，其包括步驟使基板經(jīng)歷時分多工工藝；基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射，選擇第一波長區(qū)域；基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射，選擇第二波長區(qū)域；計算所述第一波長區(qū)域相對于所述第二波長區(qū)域的比率；監(jiān)測由時分多工工藝生成的信號的屬性；基于所述計算步驟的所述比率，調(diào)節(jié)所述監(jiān)測步驟；使用峰值保持和衰減算法處理由時分多工工藝生成的周期性信號的所述調(diào)節(jié)后的屬性；并且在基于處理步驟的時間處中斷時分多工工藝。前文概述了本發(fā)明的某些相關目的。這些目的應被解釋為僅為本發(fā)明的某些較顯著的特征和應用的說明。通過以不同的方式應用所公開的本發(fā)明或者在公開內(nèi)容的范圍內(nèi)修改本發(fā)明可以獲得許多其他的有利結(jié)果。因此，除了參考權利要求所限定的本發(fā)明的范圍，通過結(jié)合附圖參考發(fā)明概述和優(yōu)選實施例詳述，可以獲得本發(fā)明的其他目的和對本發(fā)明的更加全面的理解。
發(fā)明內(nèi)容出于概述本發(fā)明的目的，本發(fā)明包括一種用于在交替循環(huán)刻蝕工藝或者時分多工工藝期間建立終點的方法和裝置。應當注意，該工藝的等離子體發(fā)射強度可以是周期性的。本發(fā)明的特征在于提供一種用于在基板中刻蝕特征的方法。待刻蝕的基板可以包含硅或者III族元素和/或V族元素，諸如砷化鎵。該方法包括下列步驟?；灞话仓迷诘入x子體腔室中，并且經(jīng)歷交替的處理。該交替處理可以僅包括刻蝕步驟，僅包括淀積步驟，包括至少一個刻蝕步驟和至少一個淀積步驟，或者包括多個刻蝕步驟和多個淀積步驟。此外，在該交替循環(huán)工藝中，至少一個工藝參數(shù)可以隨時間變化。使用已知的發(fā)射光譜測定技術監(jiān)測等離子體發(fā)射強度的變化。該監(jiān)測可以對等離子體發(fā)射強度的多個區(qū)域進行?？梢允褂媒y(tǒng)計方法，諸如因素分析或者通過離線分析，來選擇該多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域。該離線分析可以通過使用光譜區(qū)分來確定。此外，該多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域可被背景校正。可以對多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域執(zhí)行數(shù)學運算。使用包絡跟隨器算法，從等離子體發(fā)射強度的復雜波形中提取幅度信息。該包絡跟隨器算法可以使用多個峰值檢測算法，并且可以通過輪轉(zhuǎn)方式來順序重置。而且，該重置可以基于如下時鐘周期，該始終周期比所關注的最低頻率的半周期更長。當在基于監(jiān)測步驟的時間處到達終點時，該交替處理被中斷。本發(fā)明的另一特征在于提供一種在時分多工工藝期間建立終點的方法。該方法包括下列步驟。使基板在真空腔室中經(jīng)歷時分多工工藝。使用已知的發(fā)射光譜測定技術監(jiān)測由時分多工工藝生成的周期性信號的屬性，諸如發(fā)射強度或者等離子體阻抗。該監(jiān)測可以對等離子體發(fā)射強度的多個區(qū)域進行?？梢允褂媒y(tǒng)計方法，諸如因素分析或者通過離線分析，來選擇該多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域。該離線分析可以通過使用光譜區(qū)分確定。此外，該屬性監(jiān)測可被背景校正。具體來講，基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射選擇第一波長區(qū)域，并且基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射選擇第二波長區(qū)域。計算第一波長區(qū)域相對于第二波長區(qū)域的比率，隨后使用該比率調(diào)節(jié)屬性監(jiān)測。可以對多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域執(zhí)行數(shù)學運算。使用包絡跟隨器算法處理由時分多工工藝生成的周期性信號的背景校正屬性。該包絡跟隨器算法可以使用多個峰值檢測算法，可以通過輪轉(zhuǎn)方式來順序重置，并且可以并行處理。而且，該重置可以基于如下時鐘周期，該時鐘周期至少是時分多工工藝的工藝周期的一半。此外，可以對提取的幅度檢測信號進行進一步的處理，包括使用無限脈沖響應濾波器或者有限脈沖響應濾波器進行濾波的數(shù)字信號處理。在基于處理步驟的適當時間處到達終點時，使時分多工工藝中斷。本發(fā)明的另一特征在于提供一種在時分多工工藝期間建立終點的方法。該方法包括下列步驟。使基板在真空腔室中經(jīng)歷時分多工工藝。在刻蝕步驟中通過與反應性刻蝕氣體接觸來對基板表面進'行各向異性刻蝕，以從基板表面除去材料并且提供暴露表面。然后在鈍化步驟過程中使基板表面鈍化，其中在前面的刻蝕步驟中暴露的表面被鈍化層覆蓋，由此形成了臨時刻蝕停止層。在時分多工工藝的時間長度內(nèi)交替重復刻蝕步驟和鈍化步驟。使用已知的發(fā)射光譜測定技術監(jiān)測等離子體發(fā)射的至少一個波長區(qū)域，并且通過使用包絡跟隨器算法對其進行分析。具體來講，基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射選擇第一波長區(qū)域，并且基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射選擇第二波長區(qū)域。計算第一波長區(qū)域相對于第二波長區(qū)域的比率，然后使用該比率調(diào)節(jié)對于等離子體發(fā)射強度的監(jiān)測。當在基于分析步驟的時間處到達終點時，時分多工工藝被中斷。本發(fā)明的另一特征在于提供一種在時分多工工藝期間建立終點的方法。該方法包括下列步驟。使基板在真空腔室中經(jīng)歷時分多工工藝。使用已知的發(fā)射光譜測定技術監(jiān)測由時分多工工藝生成的周期性信號的屬性，諸如發(fā)射強度或者等離子體阻抗。此外，該監(jiān)測可以對等離子體發(fā)射強度的多個區(qū)域進行。該屬性監(jiān)測可被背景校正。具體來講，基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射選擇第一波長區(qū)域，并且基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射選擇第二波長區(qū)域。計算第一波長區(qū)域相對于第二波長區(qū)域的比率，然后使用該比率來調(diào)節(jié)對于屬性的監(jiān)測?？梢允褂媒y(tǒng)計方法，諸如因素分析或者通過離線分析，來選擇該多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域。該離線分析可以通過使用光譜區(qū)分來確定?？梢詫Χ鄠€等離子體發(fā)射強度區(qū)域執(zhí)行數(shù)學運算。使用峰值保持和衰減算法處理由時分多工工藝生成的周期性信號的背景校正屬性。該峰值保持和衰減算法可以使用線性衰減算法或者非線性衰減算法。此外，可以對提取的幅度檢測信號進行進一步的處理，包括使用無限脈沖響應濾波器或者有限脈沖響應濾波器進行濾波的數(shù)字信號處理。當在基于處理步驟的時間處到達終點時，使時分多工工藝中斷。前文概略地而非廣泛地描述了本發(fā)明的更加相關和重要的特征，以便于可以更好地理解下面的本發(fā)明的詳細描述，由此可以更全面地認識本發(fā)明對本領域的貢獻。下文將描述本發(fā)明的另外的特征，其形成了本發(fā)明的權利要求的主題。本領域的技術人員應當認識到，所公開的概念和具體實施例可容易地用作修改或設計用于實現(xiàn)本發(fā)明的相同特征的其他結(jié)構(gòu)的基礎。本領域的技術人員還應當認識到，該等效構(gòu)造并未偏離如附屬權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。圖1是典型的發(fā)射光譜測定法配置的示意圖；圖2是一種類型的用于深硅刻蝕的TDM工藝的圖示示例；圖3是用于深硅刻蝕工藝的淀積和刻蝕等離子體發(fā)射光譜的強度相對于波長的曲線圖；圖4是用于典型的深硅刻蝕工藝的等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖，其關注的是440nm峰值周圍的發(fā)射光譜；圖5是用于TDM工藝的改進的OES技術的框圖；圖6是用于深硅刻蝕工藝的等離子體發(fā)射強度相對于波長的曲線圖，其關注的是在已清除硅之前和之后的來自刻蝕B步驟的發(fā)射頻譜；圖7是用于深硅刻蝕工藝的差異(刻蝕后-刻蝕前)等離子體發(fā)射強度相對于波長的曲線圖，用于確定終點候選者；圖8是用于深硅刻蝕工藝的刻蝕部分的在440mn區(qū)域周圍的等離子體發(fā)射強度相對于波長的曲線圖；圖9是用于深硅刻蝕工藝的等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖，其關注的是信號(440nm)和背景(445nm);圖10是用于深硅刻蝕工藝的等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖，其關注的是信號(440nm)和背景(445nm),并且示出了440nm信號與445nm背景的比率；圖11是在刻蝕過程中通過440nm信號與445nm背景的比率獲得的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖12是包絡跟隨器TDM終點算法的流程圖；圖13是在已經(jīng)應用有限響應濾波器之后使用來自圖11的數(shù)據(jù)的用于深硅刻蝕工藝的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖14是使用包絡跟隨器算法、并將峰值保持和重置應用到圖13的濾波輸入數(shù)據(jù)的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖15是使用包絡跟隨器算法、并將多個峰值保持和順序重置應用到圖13的濾波輸入數(shù)據(jù)的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖16是使用包絡跟隨器算法確定順序峰值保持電路的最大值的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖17是使用應用于TDM刻蝕工藝的本發(fā)明的包絡跟隨器的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖18是在應用FIR濾波器之前和之后使用包絡跟隨器信號的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；；圖19是示出了具有濾波包絡跟隨器終點跡線的初始校正發(fā)射輸入數(shù)據(jù)的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖20是峰值保持和衰減TDM終點算法的流程圖；圖21是示出了應用于相同的輸入數(shù)據(jù)的線性和非線性衰減函數(shù)的示例的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖22是示出了具有線性衰減的峰值保持的示例的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖23是示出了應用于濾波后輸入數(shù)據(jù)的具有線性衰減的峰值保持的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；圖24是示出了在應用FIR濾波器之前和之后的具有衰減的峰值保持信號的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖；并且圖25是示出了具有濾波峰值保持衰減終點跡線的初始校正發(fā)射輸入數(shù)據(jù)的校正等離子體發(fā)射強度相對于時間的曲線圖。在數(shù)個附圖中相似的參考字符表示相似的部件。具體實施方式我們公開了一種在不使用同步的觸發(fā)事件的情況下，通過分析等離子體發(fā)射的至少一個波長區(qū)域的強度，來檢測時分多工(TDM)工藝中的不同材料之間的轉(zhuǎn)變的裝置。選擇這些波長區(qū)域，以減少在一連串交替的刻蝕和淀積步驟期間發(fā)生的信號強度的寬的變化。在小的波長范圍上，沒有主發(fā)射譜線，等離子體背景發(fā)射幾乎是恒定的。因此，在未發(fā)生刻蝕時，兩個鄰近的波長區(qū)域(在該示例中在440nm和443nm處)的比率具有接近1的值。假如仔細地選擇波長，則在淀積和刻蝕步驟中這都是成立的。因此，隨著工藝在淀積和刻蝕步驟之間交替，該比率的值僅略微改變并且保持接近一個等于1的值。通過顯示兩個波長區(qū)域的比率，顯著減少了原始數(shù)據(jù)中的寬的變化，這使得可以在不掩飾終點處出現(xiàn)的小的改變的情況下進行進一步的信號處理。由于TDM工藝的周期性和重復性本質(zhì)，因此通過設計，該工藝具有與其相關聯(lián)的許多特性頻率。作為示例，考慮兩個步驟的TDM硅刻蝕工藝，其由順序重復多次的5秒鐘刻蝕步驟和5秒鐘淀積步驟組成(參看下面的表1)。一個特性頻率是0.1Hz，其由總周期時間(10秒)確定。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>應當注意，淀積和刻蝕步驟在化學特性、RF偏置功率和壓力方面不同，導致了顯著不同的發(fā)射光譜。圖5的框圖示出了用于TDM工藝的改進OES技術的概況。如本領域中所公知地構(gòu)造TDM工藝。TDM工藝的等離子體發(fā)射光譜(對于等離子體發(fā)射來講，通常在200~1100nm內(nèi))的至少一個區(qū)域被確認用于工藝終點檢測。在TDM刻蝕工藝的過程期間的整個時間內(nèi)，對該光譜區(qū)域進行監(jiān)測。來自TDM工藝的原始發(fā)射信號在本質(zhì)上是周期性的。存在許多種方法，用于在不使終點檢測算法與TDM工藝同步的情況下檢測TDM工藝中的材料轉(zhuǎn)變。這些方法包括包絡跟隨器算法，和峰值保持和衰減算法，以及應用信號處理濾波器。包絡跟隨器技術可用于從復雜波形中提取幅度信息。包絡跟隨器算法由并行操作的兩個或多個峰值保持例程組成，以輪轉(zhuǎn)的方式順序地對它們重置。第二種技術由峰值保持算法結(jié)合衰減算法組成。峰值保持算法被應用于輸入數(shù)據(jù)。將輸入數(shù)據(jù)值與峰值保持值比較。如果輸入值小于保持峰值，則允許峰值按照用戶定義函數(shù)隨時間下降。衰減函數(shù)可以是線性的或非線性的。當輸入值大于衰減保持值時，將峰值更新為輸入值，并且衰減算法重新開始。結(jié)果，每當輸入數(shù)據(jù)值超過保持值時，該算法便重置其自身，由此不再要求使算法與TDM工藝同步。本發(fā)明的可替換的實施例在應用終點檢測算法之前對原始數(shù)據(jù)進行濾波。濾波的示例包括但不限于，有限脈沖響應(FIR)和無限脈沖響應(IIR)濾波器。相似地，一旦已經(jīng)通過終點檢測算法對信號進行了處理，則可以對得到的終點跡線進行濾波，以改善最終信號的信噪比特性。同樣地，可以應用FIR、IIR和其他的濾波器。應當注意，該方法不限于兩個步驟的循環(huán)過程。實際上，通常將該過程中的刻蝕部分進一步細分為多個子步驟。而且，同樣重要的是應當注意，在每個重復循環(huán)內(nèi)的工藝參數(shù)不需要逐個周期地保持恒定。例如，在硅的TDM刻蝕期間，通常在該工藝過程期間內(nèi)，逐漸地降低淀積步驟的效率，以保持輪廓控制(在本領域中被稱為工藝變形)。在變形工藝中，在某些刻蝕或淀積步驟之間進行小的參數(shù)改變，該參數(shù)包括但不限于，RF偏置功率、工藝壓力、ICP功率等。這些改變還可以包括改變TDM周期內(nèi)的工藝步驟的持續(xù)時間。用于在TDM工藝中確定材料轉(zhuǎn)變的第三種方法是在不使用峰值檢測算法的情況下使用FIR、IIR或者相似的濾波器對數(shù)據(jù)濾波。與Litvak等人在WO91/18283中教授的相反，為了有效率，不需要在整個完整數(shù)目的等離子體調(diào)制周期期間應用濾波器。盡管這些方法是相對于使用基于SF6/C4Fs的工藝的深Si刻蝕來演示，但是假如利用了TDM工藝，則這些方法也是有效的，與化學特性無關。這些方法對于檢測其他材料中的材料轉(zhuǎn)變也是有用的，諸如介電材料和金屬，其中使用了重復的TDM工藝。硅刻蝕示例TDM程序被用于刻蝕絕緣體上硅(SOI)晶片。下面的表2中列出了該程序。下面的示例將本發(fā)明應用于3個步驟的TDMSi刻蝕工藝。表2工藝參數(shù)度量單位淀積刻蝕A刻t蟲BSFe流量Sccm150100dF8流量Sccm7011Ar流量Sccm404040壓力mTorr222323RF偏置功率W11212ICP功率W150015001500步驟時間秒637這些實驗是在商用UnaxisShuttlelock系列的深硅刻蝕(DSE)工具上執(zhí)行的。使用商用UnaxisSpectraworks發(fā)射光譜儀在1Hz頻率處采集發(fā)射光譜。為了確定所關注的光譜區(qū)域，對測試晶片進行刻蝕，并且在已清除硅層(工藝終點)之前和之后分析淀積和刻蝕B兩者中的等離子體發(fā)射光譜。由于預計在該工藝的淀積階段期間幾乎沒有刻蝕，因此圖6關注的是在已清除硅之前600和之后605的來自刻蝕B的發(fā)射光譜。注意在450nm附近的刻蝕光譜中的微小差異。為了確定終點候選者，逐點地構(gòu)造差異光譜。在圖7中示出了得到的光譜。用于終點檢測的候選者出現(xiàn)在440nm(700)和686nm(705)處。440nm峰值可被指配到SiF發(fā)射(刻蝕產(chǎn)物-隨著硅的清除而下降)，而686nm峰值可被指配到F發(fā)射(反應物-隨著硅的清除而增加)。如前面圖4中示出的，440nm區(qū)域內(nèi)的值相對于時間的圖線示出，隨著刻蝕進行，在振蕩信號的峰峰值中僅僅有微小下降，并且難于確定工藝終點?；?40nm發(fā)射峰值構(gòu)造了改進的終點策略。圖8示出了終點前SOO和終點后805的刻蝕B發(fā)射光譜的放大的視圖，以便于更加精密地檢查440mn峰值。為了減少相關噪聲，監(jiān)測了兩個光譜區(qū)域，即窄的440nm峰值810(SiF發(fā)射)和用于背景校正的以約445nm為中心的19較寬的光譜區(qū)域S15。圖9示出了在300至400秒的總刻蝕時間范圍內(nèi)，440nm和445nm處的發(fā)射強度的放大的視圖。應當注意，信號900(440nm)和背景905(445nm)區(qū)域在較高強度的淀積步驟期間彼此跟蹤良好(相等或平行)，但是在刻蝕B步驟910的終點附近發(fā)散。構(gòu)造440nm信號(被示為R1)與445nm背景(被示為R3)的比率，結(jié)果得到圖10中示出的數(shù)據(jù)。注意該比率信號1000的周期性和重復性的本質(zhì)。圖11示出了刻蝕過程中的背景校正信號(440nmSiF/445nm背景的比率)。注意600秒附近的連續(xù)峰值高度1100中的顯著下降。圖12示出了包絡跟隨器TDM終點算法的流程圖。一旦已獲得數(shù)據(jù)，可以在應用包絡跟隨器之前對該數(shù)據(jù)進行濾波。圖13示出了在應用有限響應濾波器(5點滑動平均)之后的由圖11得出的數(shù)據(jù)1300。圖14和15示出了本發(fā)明的包絡跟隨器算法的第一步驟。圖14是峰值保持算法1400的曲線圖，其將重置1410應用到圖13的濾波后輸入數(shù)據(jù)1405。而圖15是使用多個峰值保持(1500和1505)的包絡跟隨器算法的曲線圖，其將順序的重置應用到圖13的濾波后輸入數(shù)據(jù)1510。用于圖14和15的數(shù)據(jù)是在1Hz處獲得的。包絡跟隨器算法的下一步驟是確定順序峰值保持電路1610的最大值1600(參看圖16)。圖17示出了結(jié)果得到的用于該過程的包絡跟隨器1700。注意在550秒附近的量值下降1705。一旦已計算出包絡跟隨器，則可以應用額外的濾波，以進一步增加信噪比。圖18示出了在應用FIR濾波器(45秒滑動平均)之前1800和之后1805的包絡跟隨器信號?？偠灾?，圖19示出了具有濾波后包絡跟隨器終點跡線1905的初始校正發(fā)射輸入數(shù)據(jù)。隨后可以使用公知的技術(諸如閾值交叉檢測或者導數(shù)處理)對濾波后包絡跟隨器跡線進行進一步的處理，以確定"終點"發(fā)生的時間。圖20示出了峰值保持和衰減TDM終點算法的流程圖。一旦已獲得數(shù)據(jù)并且已對其進行濾波(再次參考圖13，在lHz處獲得，并且通過5點滑動平均濾波)，則應用峰值保持和衰減算法。圖21示出了應用于相同的輸入數(shù)據(jù)2110的線性2100和非線性2105的衰減函數(shù)的示例。圖22示出了具有55秒線性衰減(例如，當前峰值將在55個采樣間隔中衰減到零值)的峰值保持2200的示例。該數(shù)據(jù)是在1Hz處獲得的。圖23示出了應用到濾波后輸入數(shù)據(jù)2305的具有線性衰減2300的峰值保持。為了進一步改善終點跡線的信噪比特性，在峰值保持衰減算法之后應用FIR濾波器。圖24示出了在應用FIR濾波器(30秒滑動平均)之前2400和之后2405的具有衰減的峰值保持。總而言之，圖25示出了具有濾波后峰值保持衰減終點跡線2505的初始校正發(fā)射輸入數(shù)據(jù)2500。隨后可以使用公知的技術(諸如閾值交叉檢測或者導數(shù)處理)對濾波后峰值保持衰減跡線進行進一步的處理，以確定"終點"發(fā)生的時間。本公開內(nèi)容包括附屬權利要求中包含的內(nèi)容以及前面描述的內(nèi)容。盡管通過具有一定程度的特殊性的本發(fā)明的優(yōu)選形式描述了本發(fā)明，但是應當理解，該優(yōu)選形式的公開內(nèi)容僅作為示例，并且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以釆用關于構(gòu)造細節(jié)以及部件組合和配置的許多改變方案。權利要求1.一種在時分多工工藝期間建立終點的方法，所述方法包括步驟使基板經(jīng)歷時分多工工藝；基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射，選擇第一波長區(qū)域；基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射，選擇第二波長區(qū)域；計算所述第一波長區(qū)域相對于所述第二波長區(qū)域的比率；監(jiān)測由時分多工工藝生成的信號的屬性；基于所述計算步驟的所述比率，調(diào)節(jié)所述監(jiān)測步驟；使用包絡跟隨器處理由時分多工工藝生成的周期性信號的所述調(diào)節(jié)后的屬性；并且在基于處理步驟的時間處，中斷時分多工工藝。2.如權利要求1所述的方法，其中所述屬性是等離子體發(fā)射強度。3.如權利要求2所述的方法，多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域。4.如權利要求3所述的方法，域是使用統(tǒng)計方法選擇的。5.如權利要求4所述的方法，分析。6.如權利要求5所述的方法，域是使用離線分析選擇的。7.如權利要求6所述的方法，區(qū)分。其中所述監(jiān)測步驟進一步包括監(jiān)測其中所述多個等離子體發(fā)射強度區(qū)其中所述統(tǒng)計方法進一步包括因素其中所述多個等離子體發(fā)射強度區(qū)其中所述離線分析進一步包括光譜8.如權利要求3所述的方法，其中所述監(jiān)測步驟進一步包括針對所述多個等離子體發(fā)射強度區(qū)域執(zhí)行數(shù)學運算。9.如權利要求l所述的方法，其中所述屬性是等離子體阻抗。10.如權利要求1所述的方法，其中所述處理步驟進一步包括使用多個峰值檢測算法。11.如權利要求IO所述的方法，其中所述多個峰值檢測算法是并行處理的。12.如權利要求IO所述的方法，其中所述多個峰值檢測算法是以輪轉(zhuǎn)方式順序重置的。13.如權利要求12所述的方法，其中所述重置進一步包括如下時鐘周期，該時鐘周期是時分多工工藝的工藝周期的至少一半。14.如權利要求1所述的方法，其中所述處理步驟進一步包括對提取的幅度檢測信號進行的后處理。15.如權利要求14所述的方法，其中所述后處理是數(shù)字信號處理。16.如權利要求15所述的方法，其中所述數(shù)字信號處理包括濾波器。17.如權利要求16所述的方法，其中所述濾波器是無限脈沖響應濾波器。18.如權利要求16所述的方法，其中所述濾波器是有限脈沖響應濾波器。19.一種在時分多工工藝期間建立終點的方法，所述方法包括步驟a.在刻蝕步驟中通過與反應性刻蝕氣體接觸來刻蝕基板的表面，以從基板的表面除去材料并提供暴露的表面；b.在鈍化步驟中使基板的表面鈍化，在此期間，在前面的刻蝕步驟中暴露出的表面被鈍化層覆蓋，由此形成了臨時刻蝕停止層；c.交替重復刻蝕步驟和鈍化步驟；d.基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射，選擇第一波長區(qū)域；e.基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射，選擇第二波長區(qū)域；f.計算所述第一波長區(qū)域相對于所述第二波長區(qū)域的比率；g.通過使用包絡跟隨器算法分析等離子體發(fā)射的至少一個波長區(qū)域的強度；h.基于所述計算步驟的所述比率，調(diào)節(jié)所述分析步驟；并且i.在取決于所述分析步驟的時間處，中斷時分多工工藝。20.—種在時分多工工藝期間建立終點的方法，所述方法包括步驟使基板經(jīng)歷時分多工工藝；基于來自刻蝕副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射，選擇第一波長區(qū)域；基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射，選擇第二波長區(qū)域；計算所述第一波長區(qū)域相對于所述第二波長區(qū)域的比率；監(jiān)測由時分多工工藝生成的信號的屬性；基于所述計算步驟的所述比率，調(diào)節(jié)所述監(jiān)測步驟；使用峰值保持和衰減算法處理由時分多工工藝生成的周期性信號的所述調(diào)節(jié)后的屬性；并且在基于處理步驟的時間處，中斷時分多工工藝。21.如權利要求20所述的方法，其中所述屬性是等離子體發(fā)射強度。22.如權利要求20所述的方法，其中所述處理步驟進一步包括使用線性衰減算法。23.如權利要求20所述的方法，其中所述處理步驟進一步包括使用非線性衰減算法。24.如權利要求20所述的方法，其中所述處理步驟進一步包括對提取的幅度檢測信號進行的后處理。25.如權利要求24所述的方法，其中所述后處理是數(shù)字信號處理。26.如權利要求25所述的方法，其中所述數(shù)字信號處理包括濾波器。27.如權利要求26所述的方法，其中所述濾波器是無限脈沖響應濾波器。28.如權利要求26所述的方法，其中所述濾波器是有限脈沖響應濾波器。全文摘要本發(fā)明提供了一種用于在交替循環(huán)刻蝕工藝或者時分多工工藝期間建立終點的方法?；灞话卜旁诘入x子體腔室中并且經(jīng)歷具有刻蝕步驟和淀積步驟的交替循環(huán)工藝。使用已知的發(fā)射光譜測定技術監(jiān)測等離子體發(fā)射強度的變化?；趤碜钥涛g副產(chǎn)物的等離子體發(fā)射選擇第一波長區(qū)域，并且基于來自等離子體背景的等離子體發(fā)射選擇第二波長區(qū)域。計算第一波長區(qū)域相對于第二波長區(qū)域的比率，并且使用該比率調(diào)節(jié)對由時分多工工藝生成的信號的屬性進行的監(jiān)測。當在基于監(jiān)測步驟的時間處到達終點時，交替循環(huán)工藝被中斷。文檔編號G01L21/30GK101248507SQ200680030983公開日2008年8月20日申請日期2006年8月17日優(yōu)先權日2005年8月23日發(fā)明者大衛(wèi)·約翰遜,魯塞爾·韋斯特曼申請人:奧立孔美國公司