TWI783980B - 用於蝕刻處理監視的先進光學感測器、系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備、系統、及方法。該設備包含一連續波寬頻光源；一照明系統，其係配置為以具有固定偏振方向的入射光束照射基板上的一區域，來自該寬頻光源的該入射光束係經由光閘調制；一採集系統，其係配置以採集自該基板上的該區域反射的反射光束，並將該反射光束導向偵測器；以及處理電路。該處理電路係配置以處理該反射光束俾抑制背景光、判定經處理之該光束的特性數值、並且基於所判定之該特性數值而控制蝕刻處理。

Description

用於蝕刻處理監視的先進光學感測器、系統及方法
本發明係關於原位蝕刻處理監視，具體而言，係關於用於電漿蝕刻處理的即時原位薄膜特性監視的方法、系統、及設備。
在製造半導體裝置、液晶顯示器(LCDs)、發光二極體(LEDs)、及有些太陽能光伏(PVs)的製程中，電漿蝕刻處理常與微影技術結合使用。
裝置的諸多類型中，例如半導體裝置，電漿蝕刻處理係在覆蓋於第二材料層上的頂部材料層中加以執行，且下列係重要的：一旦蝕刻處理已在頂部材料層中形成開口或圖案，即精準地停止蝕刻處理，而不繼續蝕刻底下的第二材料層。必須精準地控制蝕刻處理的持續時間，以在底層材料的頂部達成精確之蝕刻終止、或達成蝕刻特徵部的精確垂直尺寸。
為了控制蝕刻處理，利用了各種方法，其中一些方法依靠分析電漿處理腔室中的氣體之化學物，以推斷是否蝕刻處理已進行至，例如與所蝕刻層之材料不同化學成分的底層材料層。
或者，原位量測裝置(光學感測器)可用以在蝕刻處理期間直接量測經蝕刻之頂層、並提供回饋控制以在達到某垂直特徵部時即精準地停止蝕刻處理。例如，在一般的間隙壁應用中，用於薄膜厚度監視的原位光學感測器之目標為在觸碰(軟著陸)前幾奈米處停止非等向性氧化層蝕刻，接著切換為等向性蝕刻以達成理想的間隙壁輪廓。再者，原位量測裝置可用於蝕刻處理期間的薄膜及蝕刻特徵部的即時實際量測，以判定關於結構尺寸的資訊，該資訊可用以控制蝕刻處理及/或控制後續的處理(例如，用以補償超出規格之某尺寸的處理)。
以上「先前技術」的敘述係為了概略地呈現本揭露內容的背景。在本「先前技術」段落中所描述的範圍內之發明人的成果、以及在申請時可能未以其他方式認定為先前技術的描述之態樣，並未明示或默示地被承認為是相對於本發明的先前技術。
本揭露內容的一態樣包含一種用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備。該設備包含一連續波寬頻光源；一照明系統，其係配置為以具有固定偏振方向的入射光束照射基板上的一區域，來自該寬頻光源的該入射光束係經由光閘調制；一採集系統，其係配置以採集自該基板上的該區域反射的反射光束，並將該反射光束導向偵測器；以及處理電路。該處理電路係配置以處理該反射光束俾抑制背景光、判定經處理之該光束的特性數值、並且基於所判定之該特性數值而控制蝕刻處理。
本揭露內容的另一態樣包含一種電漿處理系統。該系統包含一電漿處理腔室及一斜向入射式反射儀。該入射式反射儀包含一連續波寬頻光源；一偵測器；一照明系統，該照明系統係配置為以具有固定偏振方向的入射光束照射基板上的一區域，該基板係置於該電漿處理腔室中，來自該寬頻光源的該入射光束係經由光閘調制；一採集系統，其係配置以採集自該基板上的該照射區域反射的反射光束，並將該反射光束導向偵測器；以及處理電路。該處理電路係配置以處理該反射光束俾抑制背景光、判定經處理之該光束的特性數值、並且基於所判定之該特性數值而控制蝕刻處理。
本揭露內容的另一態樣包含一種用於原位蝕刻監視的方法。該方法包含在蝕刻處理期間取得與反射光束相關的背景校正光譜，該反射光束係來自置於電漿處理腔室中的基板之一區域、由具有固定偏振方向的經調制之入射光束之反射所形成，該入射光束係來自利用光閘所調制的寬頻光源；利用訓練模型以判定與背景校正光譜相關的特性數值；以及基於所判定之該特性數值而控制該蝕刻處理。
已藉由概略介紹的方式提供以上段落，且以上段落並非意為限制以下申請專利範圍的範疇。參照以下「實施方式」結合隨附圖式，將可妥善理解所說明的實施例與進一步的優點。
現參照圖式，其中類似的參考符號代表了若干視圖各處的相同或對應的部件，以下敘述係關於用於半導體製造中的圖案化或未圖案化之晶圓之電漿處理之即時原位薄膜特性監視的系統及相關方法。
整篇說明書中提及「一個實施例」或「一實施例」係指，關於該實施例而敘述的特定特徵、結構、材料、或特性係包含於至少一實施例中，但並不表示該特定特徵、結構、材料、或特性存在於每個實施例中。因此，遍及本說明書各處許多地方中的用語「在一個實施例中」之出現未必指涉相同的實施例。再者，在一或更多實施例中，可以任何合適的方式結合特定特徵、結構、材料、或特性。
依據一範例，圖1為配備光學感測器102的電漿處理系統100的側視圖。電漿處理系統100包含電漿處理腔室112。
光學感測器102可為斜向入射式反射儀，其包含照明系統104及採集系統106。光學感測器102係配置以在電漿處理腔室112中，於電漿蝕刻處理期間量測來自基板116上之照射區域114的反射光。照射區域114為可調節、以基板116之尺寸為函數。照明系統104及採集系統106可位在電漿處理腔室112之外。
在光學感測器102中，光源108係用以形成基板照明之入射光束110。在一實施例中，光源108為如連續波(CW)寬頻光源的寬頻光源，例如雷射驅動電漿光源(LDLS)，其提供在整個寬譜UV(紫外光)-Vis(可見光)-NIR(近紅外光)(亦即，1900 nm-2000 nm)具有非常高亮度的光線，且具有如來自ENERGETIQ的EQ-99X LDLSTM 的長壽命燈泡(＞9000小時)。光源108可在經由光閘128調制之後，被光纖耦合至照明系統104。
光源108可係或不係裝設緊鄰於電漿處理腔室112或任何容置光學感測器102的包體，且在遠端裝設的情況下，可藉由光纖、或一組光學元件(如本文之後所述之面鏡、稜鏡、及透鏡)將入射光束110饋入緊鄰於電漿處理腔室112的其他元件。光學感測器102亦可包含用於入射及反射光束的中繼光學元件及偏振器。在一範例中，中繼光學元件利用反射物鏡以使光學像差最小化。
入射光束110自基板116被反射而形成反射光束118。光學感測器102亦包含如光譜儀120(例如，量測光譜儀)的感測器，用以量測反射光束118的光譜強度，例如，超寬頻(UBB)光譜儀(亦即，180 nm-1080 nm)。光譜儀120的量測光譜儀可係光纖耦合至採集系統106。光學感測器102亦可包含一或更多裝設於電漿處理腔室112的壁面上的光學窗。在一範例中，光學感測器102可包含兩光學窗122、124，該等光學窗122、124係裝設於電漿處理腔室112的彼此相對的壁面上。第一窗122傳送入射光束110，而第二窗124傳送反射光束118。
一部分的入射光束110被導向光譜儀120的參考通道(亦即，參考光譜儀)。其目的為監視入射光束110的光譜強度，故可在量測處理中納入入射光束110之任何強度變化。如此之強度變化可能因例如光源108的漂移輸出功率而發生。在一實施例中，可藉由一或更多光電二極體等以量測參考光束之強度。例如，光電二極體可偵測參考光束並提供參考信號，該參考信號係正比於入射光束110之強度，該入射光束110之強度係橫跨整個發光光譜(例如，UV-VIS-NIR)而積分。
在一實施例中，可利用一組光電二極體以量測參考光束之強度。例如，光電二極體組可包含三光電二極體，其分別橫跨UV-VIS-NIR波長。可在光電二極體組的各光電二極體前面裝設濾波器。例如，帶通濾波器可用以監視光譜之一部分(例如，UV、VIS、NIR)，以取得光源108的強度變化。在一實施例中，可利用稜鏡或光柵以使參考光束分散進入光電二極體組。可在不使用參考光譜儀的情況下，追蹤並校正與光譜相依的光源108之強度變化。以下討論的圖4A與4B顯示用以獲得參考光束的例示性構造。
藉由截波輪盤(chopper wheel)或光閘128而調制入射光束110，以在入射光束110被阻擋時，納入由光譜儀120的量測通道所量測的光背景值(亦即，不指示入射光束110之反射光的光線，例如電漿光放射或背景光)。
將反射光束118的量測光譜強度及參考光束的量測光譜強度提供至控制器126，該控制器126處理反射光束118的量測光譜強度以抑制光背景值、並利用特殊演算法(如機器學習法)以判定所關注之膜層特性(例如，特徵尺寸、光學特性)，俾如以下進一步描述而控制電漿蝕刻處理。
光學感測器102及相關方法亦可利用參考晶圓(如空白矽晶圓)上的週期性量測(校準)，以補償本文之後所述的光學感測器或蝕刻腔室元件之偏移。
入射光束110及反射光束118係相對於基板116之法線以入射角θ(AOI)傾斜，該入射角θ可於大於零至小於90度之間變化、或者於大於30度至小於90度之間變化、而較佳為於大於60度至小於90度之間變化。對於具受限的或無頂部通道的電漿處理腔室112，大的入射角(例如，85度)係較佳的。
依據一範例，圖2為光學感測器102的示意圖。來自光源108，入射光束110被傳送至照明光學模組202及反射物鏡204，該光束形成適當直徑的入射光束110、並聚集以在基板116上達到某尺寸的照射區域114。照明光學元件可包含針孔220(例如，100 µm)。亦可使入射光束110通過中性密度濾波器。
基板116上的照射區域114的尺寸可由50微米至60 mm(毫米)以上變化。由於圓形的射束截面及非常大的入射角，照射區域為橢圓形(亦即，光點)。橢圓形的較大及較小直徑之比率一般為介於2至10之間，其中較大的數值對應於較大的入射角。照射區域114的尺寸可取決於基板116上所量測之結構的尺寸及特性；並為可調節的，以確保良好信號；且對於85度之入射角，較佳為1 mm
Figure 02_image001
10 mm、2 mm
Figure 02_image001
20 mm、3 mm
Figure 02_image001
30 mm、或5 mm
Figure 02_image001
58 mm，或者對於64度之入射角，較佳為5 mm
Figure 02_image001
11.5 mm、6 mm
Figure 02_image001
14 mm、8 mm
Figure 02_image001
18 mm。照射區域114可覆蓋基板116上的複數結構。因此，所偵測之光學特性(例如，折射率)可表示與基板116之結構相關的特徵之平均值。反射物鏡204可包含凹面鏡206及凸面鏡208。
在一實施例中，可使入射光束110通過橢圓孔隙，其造成基板116上的圓形照射光點。可將橢圓孔隙安置於針孔220之後的入射光束110路徑中。在一實施例中，可將橢圓孔隙修改以產生具有不同外形(例如，矩形、正方形)的照射光點。對於橢圓孔隙的細微修改可用以例如基於所量測之結構的尺寸及特性，而使基板上的照射區域之尺寸及外形有效地最佳化。
在一實施例中，入射光束110接著通過偏振器210，該偏振器210施加線性偏振於到達基板116的入射光束110。偏振器210可為具有高消光比、高程度之異常光/尋常光分離的Rochon偏振器，例如MgF2 Rochon偏振器。相較於無偏振之入射光束，入射光束110之偏振使得反射儀信號的信號雜訊比(signal to noise ratio)提高，從而針對特徵尺寸量測而改善量測準確度及改善靈敏度。
在通過偏振器210之後，入射光束110到達裝設於電漿處理腔室112的壁面上的第一光學窗122。第一光學窗122容許入射光束110進入至電漿處理腔室112的內部。
第二光學窗124容許反射光束118通過至電漿處理腔室112之外，因此可量測其強度。依據電漿處理腔室112之構造(亦即，所使用的電漿源之類型)，窗部122、124可為石英、熔融矽土、或藍寶石，其取決於應用及電漿之化學物的侵蝕程度。
使反射光束118通過第二偏振器212，俾僅容許由基板116反射的p偏振光受到量測。在通過第二偏振器212之後，使反射光束118通過第二反射物鏡214。第二反射物鏡214可為相似於反射物鏡204。第二反射物鏡214可包含凹面鏡216及凸面鏡218。
在通過第二反射物鏡214之後，反射光束118可經由光纖加以採集、並被導向光譜儀120的量測通道。第二反射物鏡214可使反射光束118聚集於偵測器上，例如連接至光譜儀120之量測通道的光纖。可使反射光束118通過針孔222，該針孔222係安置於光纖224之前的反射光束118路徑中。
依據一範例，圖3為光學感測器102的示意圖。在一實施例中，反射物鏡204在照明系統104中可包含離軸拋物面鏡302、而在採集系統106中可包含第二離軸拋物面鏡304。來自照明光學模組202，入射光束110經由光纖310、離軸拋物面鏡302而通過，接著通過光瞳306，再接著通過偏振器210。使反射光束118通過光瞳308並通過第二離軸拋物面鏡304，以將反射光束聚集進入光纖312至偵測器。
在進一步之實施例中，可使用圖2及3的原位光學感測器102、其他光學元件(如面鏡、稜鏡、透鏡、空間光調制器、數位微型鏡裝置等)，以操縱入射光束110及反射光束118。圖2及3的光學感測器102之構造及元件佈局並不一定需要如同圖2及3中所確切顯示，而係可經由額外的光學元件摺疊及操縱光束，以促進將原位光學感測器包封為適於裝設在電漿處理腔室112之壁面上之緊湊的包封體。
依據一範例，圖4A為用以獲得參考光束的例示性構造。來自光閘128，入射光束110繼續行進至面鏡402，該面鏡402係作為下列用途：將一部分的入射光束110導入光譜儀120的參考通道。可利用透鏡404將參考光束聚集進入光纖。
依據一範例，圖4B為用以獲得參考光束的另一例示性構造。在入射光束110之路徑中的偏振器210(例如，Rochon偏振器)或射束分離器可用以將光導入光譜儀120的參考通道。稜鏡406可用以使參考光束聚集進入光纖。在一實施例中，可利用一或更多光偵測器(UV、VIS、NIR)以量測參考光束之強度，如本文之前所討論，該一或更多光偵測器係連接至控制器126。
依據一範例，圖5A為光調制/光閘模組的方塊圖。在一實施例中，光閘128可於兩位置之間來回移動，以阻擋或容許入射光束110進入電漿處理腔室112。光閘128可包含步進馬達。具有步進馬達的光閘128提供高切換速度及高再現性和可靠度。可經由與光譜儀120同步的光閘控制器500控制光閘128。資料擷取模組502係連接至光譜儀120的參考通道及光譜儀120的量測通道。在一實施例中，光閘128可為連續旋轉式截波器。
依據一範例，圖5B為顯示光閘128之時序圖的圖示。電荷耦合裝置(CCD)之讀取具有潔淨循環。當光閘開啟，入射光束110到達基板116，因此，由光譜儀120的量測通道所量測的光表示反射光束118及電漿放射。可量測並平均M個循環(亦即，CCD積分/資料讀取)以改善信號雜訊比(SNR)。當光閘關閉，入射光束110不會到達基板116，因此，由光譜儀120的量測通道所量測的光表示電漿放射。可量測並平均N個循環(亦即，CCD積分/資料讀取)以改善SNR。因此，控制器126可處理所採集的強度(亦即，減去電漿強度)，以判定來自反射光強度的特徵尺寸(例如，厚度)。
依據一範例，圖6為顯示光學感測器102之例示性構造的圖示。圖示600顯示電漿處理腔室112，其具有位在電漿處理腔室112之頂部的兩光學窗122、124。圖示602顯示光學感測器102的第二構造，其具有位在電漿處理腔室112之側壁上的兩光學窗122、124。
依據一範例，圖7為顯示配備光學感測器102之電漿處理腔室112的圖示。在一實施例中，光學感測器102可包含複數照明系統，該等照明系統係配置以提供具有不同AOI的複數入射光束，例如，第一照明系統702及第二照明系統704。第一照明系統702係配置為具有第一AOI，而第二照明系統704具有第二AOI。用於第一照明系統702及第二照明系統704的光源108可為單一光源。
具有第一AOI的入射光束706到達裝設於電漿處理腔室112之壁面上的第一光學窗708，以提供入射光束706往電漿處理腔室112之內部的通道。
入射光束706自基板116被反射而形成反射光束710。第二光學窗712容許反射光束710通過至電漿處理腔室112之外，並由第一採集系統714採集。位於第二AOI的第二入射光束716到達第三光學窗718，該第三光學窗718提供第二入射光束716往電漿處理腔室112之內部的通道。入射光束716自基板116被反射而形成第二反射光束720。第四光學窗722提供第二反射光束720往電漿處理腔室112之外部的通道。藉由第二採集系統724將第二反射光束720導向光纖，該光纖係耦合至光譜儀120。
可利用多種方法並根據所採集之光譜以判定物理特徵。例如，可藉由參考資料庫，以將所偵測之光譜與預先儲存的光譜作匹配而判定物理特徵。在一實施例中，直接物理迴歸模型可用以獲取未圖案化之晶圓的薄膜厚度。迴歸模型可用以量測簡單圖案(例如2D線條)情況下的臨界尺寸(CDs)。
在一些實施例中，可使用機器學習技術(例如，類神經網路、資訊模糊網路)。受管理的訓練方法訓練最初與標的終點光譜之間的關聯。在機器學習法的訓練階段期間，採集來自樣本的光譜。由CD量測工具可獲得與各樣本相關的特性。接著，利用所採集的資料及各樣本的特性以訓練模型。
在即時應用之階段，經訓練之關聯用以自各晶圓最初光譜預測標的點。將蝕刻處理期間所採集的光譜與該預測光譜作比較，以偵測各晶圓之標的終點。
依據一範例，圖8為顯示方法800的流程圖，方法800用於蝕刻處理之原位監視。在步驟802，蝕刻處理之配方開始。在某段蝕刻時間(時間A ³ 0 sec)之後(步驟804)，在步驟806，藉由量測由基板116反射的反射光束的強度及量測背景光的強度，而取得背景校正光譜。來自基板116的反射光束具有固定的偏振。如本文之前所述，藉由使用寬頻光源照射基板116之區域以獲得光譜。入射光束係藉由光閘128以調制。反射光束係利用偵測器的量測通道加以採集。
在步驟808，預測演算法基於訓練模型814而分析所得光譜、並將特定的特性數值(例如，厚度)關聯至該光譜。
接著，在步驟810，為應對判定已達成該特性數值，該處理繼續進行至步驟812。為應對判定未達成該特性數值，該處理回到步驟806。在步驟812，控制器126可修改蝕刻處理，例如，切換或停止配方。
演算法亦可在一或更多參考基板(如空白矽晶圓及/或薄膜晶圓)上使用週期性量測(校準)，以補償光學感測器或蝕刻腔室元件之偏移。在系統之校準期間，可由空白(亦即，未圖案化)矽晶圓或其他已知特性之晶圓反射射束。經反射之射束用以校準光學感測器102中的任何改變，例如肇因於電漿處理的產物所致的窗部(例如，光學窗122、124)濁化。當電漿處理系統100中預定數目的晶圓已受到處理，可實施重新校正。
圖9為顯示例示性結果的例示性圖示。將本文所揭露之經由光學感測器102的厚度偵測與其他偵測方法及模型作比較。例如，可使用具有M個位點的參考晶圓圖。代表晶圓圖中膜層厚度之範圍的M個位點中之N個位點係由發明人所選擇。所選的N個位點係以圖示900中的圓圈表示。圖示900所示之繪圖的線性本質代表：以本文所述之光學感測器102所完成的量測(縱軸)與以另一工具所完成的量測之間良好的一致性。
接著，依據例示性實施例，參照圖10以描述控制器126的硬體說明。在圖10中，控制器126包含CPU 1000，其執行本文所描述的處理。可將處理資料及指令儲存於記憶體1002中。亦可將此等處理及指令儲存於儲存媒體磁碟1004(例如硬碟(HDD))、或可攜式儲存媒體，或可儲存於遠端。再者，所主張的改良不受電腦可讀媒體之形式所限制，其中本發明處理之指令係儲存於該電腦可讀媒體上。例如，指令可儲存於可與控制器126通訊的CDs、DVDs、快閃記憶體、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬碟、或任何其他資訊處理裝置，例如伺服器或電腦。
再者，可將所主張的改良提供為公用應用程式、背景常駐程式、或操作系統的元件、或其組合，其結合CPU 1000及操作系統而執行，其中操作系統例如熟習本領域技術者所熟知的Microsoft® Windows®、UNIX®、Oracle ®、Solaris、LINUX®、Apple macOSTM 、及其他系統。
如熟習本領域技術者所熟知，為了完成控制器126，可藉由各種電路元件以實現硬體元件。例如，CPU 1000可為美國Intel公司的Xenon或Core處理器，或為美國AMD公司的Opteron處理器，或可為本領域中具通常知識者可認定的其他處理器類型。或者，CPU 1000可在FPGA、ASIC、PLD上實施，或使用分立邏輯電路，如本領域中具通常知識者可認定的。再者，CPU 1000可作為多重處理器而實施，其協同地同時運作，以執行上述本發明處理之指令。
圖10中的控制器126亦包含網路控制器1006，例如美國Intel公司的Intel乙太網路PRO網路介面卡，其用於與網路1028介面接合。如吾人可瞭解，網路1028可為公用網路，例如網際網路，或可為專用網路，例如LAN或WAN網路，或可為其任何組合，且亦可包含PSTN或ISDN子網路。網路1028亦可為有線的，例如乙太網路，或可為無線的，例如蜂巢式網路，其包含EDGE、3G、及4G無線蜂巢式系統。無線網路亦可為WiFi®、Bluetooth®、或已知的任何其他無線通訊形式。
控制器126更包含顯示器控制器1008，例如美國NVIDIA公司的NVIDIA® GeForce® GTX或Quadro®圖形配接器，其用於與顯示器1010(例如Hewlett Packard® HPL2445w LCD顯示器)介面接合。通用的I/O介面1012與鍵盤及/或滑鼠1014、以及可選的觸控螢幕面板1016(其位於顯示器1010上或與顯示器1010分離)介面接合。通用的I/O介面亦連接至各種各樣的周邊設備1018，其包含印表機及掃瞄機，例如Hewlett Packard公司的OfficeJet®或DeskJet®。
聲音控制器1020(例如Creative公司的Sound Blaster® X-Fi Titanium®)亦設置於控制器126中，以與揚聲器/麥克風1022介面接合，藉此提供聲音及/或音樂。
通用的儲存控制器1024使儲存媒體磁碟1004與通信匯流排1026連接，通信匯流排1026可為ISA、EISA、VESA、PCI、或類似物，其用於使控制器126的所有元件互相連接。本文中省略了顯示器1010、鍵盤及/或滑鼠1014，以及顯示器控制器1008、儲存控制器1024、網路控制器1006、聲音控制器1020，及通用的I/O介面1012之一般特徵及功能的說明以達到簡潔的目的，因為此等特徵為已知的。
包含上述說明中之特徵的系統提供眾多優點給使用者。尤其，斜向入射式偏振光學系統提供對於頂層特性監視的經提升之靈敏度。此外，自基板116反射的p偏振光之採集引致較佳的信號純度。
顯然地，可根據上述教示以進行許多修改及變化。因此可瞭解，在所附申請專利範圍之範疇內，除了本文中所具體描述者之外，亦可利用其他方式實施本發明。因此，上述討論僅揭露及說明本發明之例示性實施例。如可為熟習本領域技術者所理解，本發明可在不背離其精神或必要性質的情況下，以其他具體形式體現。因此，應將本發明之揭露內容視為說明性的，而非限制本發明以及其他請求項之範疇。本揭露內容(包含本說明書中之教示的任何可輕易辨別之變異)，部分地定義先前主張的專門用語之範疇，如此一來，沒有發明之標的被貢獻給公眾。
100‧‧‧電漿處理系統102‧‧‧光學感測器104‧‧‧照明系統106‧‧‧採集系統108‧‧‧光源110‧‧‧入射光束112‧‧‧電漿處理腔室114‧‧‧照射區域116‧‧‧基板118‧‧‧反射光束120‧‧‧光譜儀122‧‧‧窗部/第一光學窗124‧‧‧窗部/第二光學窗126‧‧‧控制器128‧‧‧光閘202‧‧‧照明光學模組204‧‧‧反射物鏡206‧‧‧凹面鏡208‧‧‧凸面鏡210‧‧‧偏振器212‧‧‧第二偏振器214‧‧‧第二反射物鏡216‧‧‧凹面鏡218‧‧‧凸面鏡220‧‧‧針孔222‧‧‧針孔224‧‧‧光纖302‧‧‧離軸拋物面鏡304‧‧‧第二離軸拋物面鏡306‧‧‧光瞳308‧‧‧光瞳310‧‧‧光纖312‧‧‧光纖402‧‧‧面鏡404‧‧‧透鏡406‧‧‧稜鏡500‧‧‧光閘控制器502‧‧‧資料擷取模組600‧‧‧圖示602‧‧‧圖示702‧‧‧第一照明系統704‧‧‧第二照明系統706‧‧‧入射光束708‧‧‧第一光學窗710‧‧‧反射光束712‧‧‧第二光學窗714‧‧‧第一採集系統716‧‧‧第二入射光束718‧‧‧第三光學窗720‧‧‧第二反射光束722‧‧‧第四光學窗724‧‧‧第二採集系統800‧‧‧方法802‧‧‧步驟804‧‧‧步驟806‧‧‧步驟808‧‧‧步驟810‧‧‧步驟812‧‧‧步驟814‧‧‧訓練模型900‧‧‧圖示1000‧‧‧CPU1002‧‧‧記憶體1004‧‧‧磁碟1006‧‧‧網路控制器1008‧‧‧顯示器控制器1010‧‧‧顯示器1012‧‧‧I/O介面1014‧‧‧鍵盤及/或滑鼠1016‧‧‧觸控螢幕面板1018‧‧‧周邊設備1020‧‧‧聲音控制器1022‧‧‧揚聲器/麥克風1024‧‧‧儲存控制器1026‧‧‧通信匯流排1028‧‧‧網路
藉由參照以下「實施方式」並連同隨附圖式一併考量，將可更加容易地透徹理解本揭露內容及伴隨其中之許多優點，其中：
依據一範例，圖1為用於蝕刻處理監視的系統的示意圖；
依據一範例，圖2為光學感測器的示意圖；
依據一範例，圖3為光學感測器的示意圖；
依據一範例，圖4A為用以獲得參考光束的例示性構造之圖示；
依據一範例，圖4B為用以獲得參考光束的例示性構造之圖示；
依據一範例，圖5A為光調制/光閘模組的方塊圖；
依據一範例，圖5B為顯示光閘之時序圖的圖示；
圖6為顯示光學感測器之例示性構造的圖示；
依據一範例，圖7為顯示配備光學感測器之電漿處理腔室的圖示；
依據一範例，圖8為顯示一方法的流程圖，該方法用於蝕刻處理之原位監視；
圖9為顯示例示性結果的圖示；以及
依據一範例，圖10為控制器的例示性方塊圖。
100‧‧‧電漿處理系統
102‧‧‧光學感測器
104‧‧‧照明系統
106‧‧‧採集系統
108‧‧‧光源
110‧‧‧入射光束
112‧‧‧電漿處理腔室
114‧‧‧照射區域
116‧‧‧基板
118‧‧‧反射光束
120‧‧‧光譜儀
122‧‧‧窗部/第一光學窗
124‧‧‧窗部/第二光學窗
126‧‧‧控制器
128‧‧‧光閘

Claims (20)

  1. 一種用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，該設備包含：一連續波寬頻光源；一照明系統，其係配置為以具有固定偏振方向的入射光束照射基板上的一區域，來自該寬頻光源的該入射光束係經由光閘調制；一採集系統，其係配置以採集自該基板上被照射的該區域反射的反射光束，並且將該反射光束導向偵測器；以及處理電路，其係配置以處理該反射光束俾抑制背景光，利用訓練模型以由經處理之該反射光束判定特性數值，並且基於所判定之該特性數值而控制蝕刻處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該寬頻光源為雷射驅動電漿光源。
  3. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該照明系統包含Rochon偏振器；以及該採集系統包含第二Rochon偏振器，該第二Rochon偏振器係配置以容許自該基板反射的p偏振光到達該偵測器。
  4. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該照明系統及該採集系統包含反射式中繼光學元件。
  5. 如申請專利範圍第4項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該反射式中繼光學元件包含離軸拋物面鏡。
  6. 如申請專利範圍第4項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該反射式中繼光學元件包含凹面鏡及凸面鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該入射光束相對於該基板之法線具有介於0至90度的入射角。
  8. 如申請專利範圍第7項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該入射角係介於45度至90度。
  9. 如申請專利範圍第8項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該入射角為85度或64度。
  10. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，更包含步進馬達，該步進馬達係配置以使該光閘在兩位置之間移動，其中在第一位置，該光閘係配置以阻擋該入射光束到達該電漿處理腔室，而在第二位置，該光閘係配置以容許該入射光束進入該電漿處理腔室。
  11. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該光閘為截波輪盤。
  12. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，更包含：一第二照明系統，其係配置為以具有第二入射角的第二入射光束照射該基板上的該區域，該第二入射角係不同於來自該照明系統之該入射光束的該入射角，該第二入射光束自該基板反射而形成第二反射光束；一第二採集系統，其係配置以採集該第二反射光束，以及將該第二反射光束導向該偵測器。
  13. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，更包含： 一第一光學窗，其係配置以傳送該入射光束；一第二光學窗，其係配置以傳送該反射光束；以及其中該第一光學窗及該第二光學窗係裝設於該電漿處理腔室的彼此相對的壁面上。
  14. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，更包含：一第一光學窗，其係配置以傳送該入射光束；一第二光學窗，其係配置以傳送該反射光束；以及其中該第一光學窗及該第二光學窗係裝設於該電漿處理腔室的頂部壁面上。
  15. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，更包含：一參考系統，其係配置以將一部分的該入射光束導向該偵測器的參考通道。
  16. 如申請專利範圍第1項之用於電漿處理腔室中的原位蝕刻監視的設備，其中該偵測器為超寬頻光譜儀。
  17. 一種電漿處理系統，該系統包含：一電漿處理腔室；以及一斜向入射式反射儀，其包含一連續波寬頻光源，一偵測器，一照明系統，其係配置為以具有固定偏振方向的入射光束照射基板上的一區域，該基板係置於該電漿處理腔室中，來自該寬頻光源的該入射光束係經由光閘調制，一採集系統，其係配置以採集自該基板上被照射的該區域反射的反射光束，並且 將該反射光束導向該偵測器，以及處理電路，其係配置以處理該反射光束俾抑制背景光，利用訓練模型以由經處理之該反射光束判定特性數值，並且基於所判定之該特性數值而控制蝕刻處理。
  18. 如申請專利範圍第17項之電漿處理系統，其中該寬頻光源為雷射驅動電漿光源。
  19. 一種用於原位蝕刻監視的方法，該方法包含：在蝕刻處理期間取得與反射光束相關的背景校正光譜，該反射光束係來自置於電漿處理腔室中的基板之一區域、由具有固定偏振方向的經調制之入射光束之反射所形成，該入射光束係來自利用光閘所調制的寬頻光源；利用訓練模型以判定與背景校正光譜相關的特性數值；以及基於所判定之該特性數值而控制該蝕刻處理。
  20. 如申請專利範圍第19項之用於原位蝕刻監視的方法，其中該訓練模型在該基板係未圖案化時為迴歸模型、而在該基板係經圖案化時為機器學習演算法。
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