參考引用

本公開通過(guò)參考并入了由albarede等人于相同日期提交的名稱為“apparatusfordeterminingprocessrate”的專利，該美國(guó)專利流水號(hào)為，代理人案卷號(hào)為lam1p521/3758-1us，該專利通過(guò)參考并入以用于全部目的。

本公開涉及半導(dǎo)體器件的制造。更具體地，本公開涉及制造半導(dǎo)體器件時(shí)所使用的蝕刻。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體晶片的處理過(guò)程中，含硅層被選擇性地蝕刻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容并且根據(jù)本公開的目的，一種用于在處理室中干法處理襯底的方法被提供。所述襯底被置于所述處理室中。所述襯底被干法處理，其中所述干法處理產(chǎn)生至少一種氣體副產(chǎn)品。所述至少一種氣體副產(chǎn)品的濃度被測(cè)量。所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度被用于確定所述襯底的處理速率。

在另一表現(xiàn)方式中，一種用于在處理室中干法蝕刻襯底上面的至少8個(gè)交替層的方法被提供。所述襯底被置于所述處理室中。所述至少8個(gè)交替層被干法蝕刻，其中所述干法蝕刻產(chǎn)生至少一種氣體副產(chǎn)品。所述至少一種氣體副產(chǎn)品的濃度被測(cè)量。所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度被用于確定所述襯底的蝕刻速率、蝕刻選擇度和蝕刻均勻度。室參數(shù)基于所測(cè)定的所述濃度被改變。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下:

1.一種用于在處理室中干法處理襯底的方法，其包括：

將所述襯底置于所述處理室中；

干法處理所述襯底，其中所述干法處理產(chǎn)生至少一種氣體副產(chǎn)品；

測(cè)量所述至少一種氣體副產(chǎn)品的濃度；和

利用所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)確定所述襯底的處理速率。

2.如條款1所述的方法，其進(jìn)一步包括利用所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)確定處理均勻度。

3.如條款2所述的方法，其進(jìn)一步包括利用所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)確定工藝終點(diǎn)。

4.如條款3所述的方法，其中所述工藝是等離子體蝕刻，且進(jìn)一步包括利用所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)確定深寬比依賴的er。

5.如條款4所述的方法，其中所述工藝是等離子體蝕刻交替層，且進(jìn)一步包括利用所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)確定深寬比依賴的選擇度。

6.如條款5所述的方法，其進(jìn)一步包括：

創(chuàng)建與處理速率和處理均勻度相關(guān)的多個(gè)濃度模型；和

使隨著時(shí)間推移而測(cè)量的副產(chǎn)品濃度符合所述多個(gè)濃度模型中的至少一個(gè)。

7.如條款1所述的方法，其進(jìn)一步包括基于所測(cè)定的所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)改變室設(shè)置。

8.如條款1所述的方法，其中所述干法處理所述襯底包括等離子體蝕刻所述襯底或所述襯底上面的堆層。

9.如條款1所述的方法，其中所述干法處理所述襯底包括蝕刻含硅層。

10.如條款1所述的方法，其中所述副產(chǎn)品包括sif4、sicl4、sibr4、cof2、co2、co和cf4中的至少一種。

11.如條款1所述的方法，其中利用所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)確定蝕刻選擇度。

12.如條款1所述的方法，其中所述測(cè)量所述至少一種氣體副產(chǎn)品的濃度包括利用使用多路氣室的ir吸收來(lái)測(cè)量所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度。

13.如條款12所述的方法，其中所述ir吸收在所述至少一種氣體副產(chǎn)品通過(guò)排放泵被泵出之后測(cè)量所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度。

14.如條款1所述的方法，其進(jìn)一步包括：

創(chuàng)建與處理速率和處理均勻度相關(guān)的多個(gè)濃度模型；和

使隨著時(shí)間推移而測(cè)量的副產(chǎn)品濃度符合所述多個(gè)濃度模型中的至少一個(gè)。

15.如條款1所述的方法，其中所述副產(chǎn)品包括sif4。

16.一種用于在處理室中干法蝕刻襯底上面的至少8個(gè)交替層的方法，其包括：

將所述襯底置于所述處理室中；

干法蝕刻所述至少8個(gè)交替層，其中所述干法蝕刻產(chǎn)生至少一種氣體副產(chǎn)品；

測(cè)量所述至少一種氣體副產(chǎn)品的濃度；

利用所述至少一種氣體副產(chǎn)品的所述濃度來(lái)確定所述襯底的蝕刻速率、蝕刻選擇度和蝕刻均勻度；和

基于所測(cè)定的所述濃度改變室參數(shù)。

17.如條款16所述的方法，其進(jìn)一步包括：

創(chuàng)建與蝕刻速率和蝕刻均勻度相關(guān)的多個(gè)濃度模型；和

使隨著時(shí)間推移而測(cè)量的副產(chǎn)品濃度符合所述多個(gè)濃度模型中的至少一個(gè)。

下面會(huì)在本公開的詳細(xì)描述中并結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本公開的這些特征以及其他特征。

附圖說(shuō)明

在附圖的圖中，本公開通過(guò)實(shí)施例的方式而非通過(guò)限制的方式進(jìn)行闡釋，且其中類同的附圖標(biāo)記指代類同的元件，且其中：

圖1是一實(shí)施方式的高級(jí)流程圖。

圖2是可被用于一實(shí)施方式中的等離子體處理室的示意圖。

圖3是可被用于一實(shí)施方式中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

圖4是表面反應(yīng)階段的更詳細(xì)的流程圖。

圖5a-f是由一實(shí)施方式提供的曲線圖。

圖6是使用一襯底測(cè)量sif4的方法的高級(jí)流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖中所示的本公開的一些優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)描述本公開。在接下來(lái)的描述中，許多具體細(xì)節(jié)被闡述以提供對(duì)本公開的透徹理解。但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見的是，本公開可在沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下被實(shí)施。另一方面，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒有被詳細(xì)描述以免不必要地模糊本公開。

用于工藝控制(例如終點(diǎn))的現(xiàn)有技術(shù)依賴于使用發(fā)射光譜、反射率或者rf電壓和電流對(duì)等離子體參數(shù)的相對(duì)測(cè)量或間接測(cè)量。就終點(diǎn)控制而言，當(dāng)臨界尺寸(cd)縮小到21nm以下且深寬比增加到超過(guò)30:1時(shí)，光學(xué)發(fā)射光譜隨著信號(hào)變化趨于零而達(dá)到其極限。就原位蝕刻速率(er)而言，利用rf電壓/電流的測(cè)量在室與室間(chambertochamber)未始終維持的關(guān)聯(lián)性。

一實(shí)施方式依賴于對(duì)作為使用基于碳氟化合物的化學(xué)品的大多數(shù)含硅蝕刻(氮化物、氧化物、多晶硅(poly)和硅膜)的直接副產(chǎn)品的sif4或sibr4、或sicl4或其他six4副產(chǎn)品的絕對(duì)測(cè)量。通過(guò)結(jié)合所述測(cè)量與蝕刻模型(基于xsem圖像的sif4質(zhì)量平衡或利用xsem圖像校準(zhǔn)的特征輪廓仿真模型)，在某些條件下，人們可預(yù)知終點(diǎn)、作為深度的函數(shù)的er、平均晶片選擇度、以及均勻度。sif4副產(chǎn)品可使用利用量子級(jí)聯(lián)激光光譜的紅外(ir)吸收進(jìn)行檢測(cè)，這使得能進(jìn)行十億分之幾(partsperbillion)級(jí)別的檢測(cè)以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

本公開描述了將蝕刻輪廓建模與sif4ir吸收耦合組合以控制蝕刻工藝的方法。該方法在諸如dram單元蝕刻(dramcell-etch)以及3d-nand孔和溝槽圖案化等高深寬比應(yīng)用中使得終點(diǎn)延伸限度(theextensionofendpointcapability)能超過(guò)傳統(tǒng)方法(比如發(fā)射光譜)中的范圍(reach)。絕對(duì)密度測(cè)量和蝕刻輪廓排放建模的組合使得人們能額外確定可被用于實(shí)現(xiàn)批次間(run-to-run)工藝匹配的諸如er、選擇度以及均勻度等原位蝕刻工藝參數(shù)。

在一實(shí)施方式中，蝕刻工藝通過(guò)測(cè)量直接穩(wěn)定的副產(chǎn)品被表征，所述直接穩(wěn)定的副產(chǎn)品可被用于確定以下事項(xiàng)：1)針對(duì)用于工藝/cd控制的高深寬比dram和3d-nand蝕刻的終點(diǎn)，2)為未來(lái)的節(jié)點(diǎn)衡量(scale)終點(diǎn)檢測(cè)的方法，3)與能原位確定以下事項(xiàng)的模型組合：a)平均晶片er和作為深度的函數(shù)的er(arde)，b)平均晶片均勻度和選擇度，以及c)兩種測(cè)量可被用于批次間匹配和故障檢測(cè)，4)利用高敏感性量子級(jí)聯(lián)激光光譜來(lái)達(dá)到準(zhǔn)確蝕刻終點(diǎn)和蝕刻參數(shù)估計(jì)所需的十億分之幾(ppb)的級(jí)別的檢測(cè)極限。

為了便于理解，圖1是一實(shí)施方式中所使用的工藝的高級(jí)流程圖。襯底被置于處理室中(步驟104)。該襯底被干法處理(步驟108)。在該干法處理過(guò)程中，氣體副產(chǎn)品被產(chǎn)生。該氣體副產(chǎn)品的濃度被測(cè)量(步驟112)。所測(cè)定的該氣體副產(chǎn)品的濃度被用來(lái)確定處理速率、終點(diǎn)、均勻度、深寬比依賴的蝕刻速率、以及選擇度(步驟116)。室設(shè)置基于所測(cè)定的該氣體副產(chǎn)品的所述濃度被改變(步驟120)。對(duì)該干法工藝是否完成進(jìn)行確定(步驟124)。如果該干法工藝還沒有完成，則襯底108的該干法工藝通過(guò)進(jìn)一步測(cè)量該副產(chǎn)品的濃度并繼續(xù)該周期而被繼續(xù)。如果干法工藝完成，則該工藝被停止。

實(shí)施例

在優(yōu)選實(shí)施方式的一實(shí)施例中，具有含硅層的襯底被置于處理室中(步驟104)。圖2示意性地示出了等離子體處理室200的示例，其可被用于根據(jù)一實(shí)施方式執(zhí)行蝕刻含硅層的工藝。等離子體處理室200包括等離子體反應(yīng)器202，等離子體反應(yīng)器202中具有等離子體處理約束室204。由匹配網(wǎng)絡(luò)208調(diào)諧的等離子體電源206給位于功率窗212附近的tcp線圈210供電以通過(guò)提供電感耦合功率在等離子體處理約束室204中創(chuàng)建等離子體214。tcp線圈(上功率源)210可被配置來(lái)在等離子體處理約束室204內(nèi)產(chǎn)生均勻擴(kuò)散的輪廓。例如，tcp線圈210可被配置來(lái)產(chǎn)生等離子體214中的環(huán)形(toroidal)功率分布。功率窗212被提供以將tcp線圈210與等離子體處理約束室204分開，同時(shí)允許能量從tcp線圈210到等離子體處理約束室204。由匹配網(wǎng)絡(luò)218調(diào)諧的晶片偏置電壓電源216給電極220供電以設(shè)定由電極220支撐的襯底264上的偏置電壓。控制器224設(shè)定用于等離子體電源206、氣體源/氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)230和晶片偏置電壓電源216的點(diǎn)。

等離子體電源206和晶片偏置電壓電源216可被配置成在特定射頻，比如，例如13.56mhz、27mhz、2mhz、60mhz、200khz、2.54ghz、400khz、以及1mhz、或者它們的組合下操作。等離子體電源206和晶片偏置電壓電源216可被恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定大小以供應(yīng)一定范圍的功率以便達(dá)到希望的工藝性能。例如，在一實(shí)施方式中，等離子體電源206可供應(yīng)50至5000瓦范圍內(nèi)的功率，而晶片偏置電壓電源216可供應(yīng)20至2000伏(v)范圍內(nèi)的偏壓。就高達(dá)4kv或5kv的偏壓而言，不大于25kw的功率被提供。另外，tcp線圈210和/或電極220可由兩或更多個(gè)子線圈或子電極組成，從而可由單一電源供電或由多個(gè)電源供電。

如圖2所示，等離子體處理室200進(jìn)一步包括氣體源/氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)230。氣體源230通過(guò)諸如噴頭240等氣體入口與等離子體處理約束室204流體連接。所述氣體入口可位于等離子體處理約束室204中的任何有利位置，并且可呈任何用于注入氣體的形式。然而，優(yōu)選地，所述氣體入口可被配置為產(chǎn)生“可調(diào)諧”氣體注入輪廓，從而允許對(duì)進(jìn)入等離子體處理約束室204中的多個(gè)區(qū)域的氣體的各個(gè)流的獨(dú)立調(diào)整。工藝氣體及副產(chǎn)品經(jīng)由壓強(qiáng)控制閥242和泵244從等離子體處理約束室204移除，壓強(qiáng)控制閥242和泵244也用于維持等離子體處理約束室204內(nèi)的特定壓強(qiáng)。氣體源/氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)230由控制器224控制。加利福尼亞州弗里蒙特市的朗姆研究公司(lamresearchcorp.)的kiyo可被用來(lái)實(shí)踐實(shí)施方式。在其他實(shí)施例中，加利福尼亞州弗里蒙特市的朗姆研究公司的flex可被用來(lái)實(shí)踐實(shí)施方式。

在該實(shí)施方式中，在泵244之后連接到排氣管246的氣室232(gascell)被提供，排放氣體流入該氣室232。ir光源234被設(shè)置為鄰近氣室232中的一個(gè)窗，使得來(lái)自ir光源234的ir束被引導(dǎo)到氣室232中。ir束可多次穿過(guò)氣室(通常>1m)以達(dá)到十億分之幾(ppb)的級(jí)別甚或更低的萬(wàn)億分之幾(ppt)的百分之一的檢測(cè)極限。ir光在其在氣室內(nèi)部穿行時(shí)被氣體吸收。ir檢測(cè)器236被設(shè)置為鄰近氣室232中的另一窗以測(cè)量光吸收水平。

圖3是適于實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式中所使用的控制器224的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的高級(jí)框圖。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可具有許多物理形式，范圍從集成電路、印刷電路板和小型手持設(shè)備直到巨型超級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300包括一或多個(gè)處理器302，且進(jìn)一步可包括電子顯示設(shè)備304(用于顯示圖形、文本以及其他數(shù)據(jù))、主存儲(chǔ)器306(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram))、存儲(chǔ)設(shè)備308(例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器)、可移動(dòng)儲(chǔ)存設(shè)備310(例如，光盤驅(qū)動(dòng)器)、用戶接口設(shè)備312(例如，鍵盤、觸摸屏、小鍵盤、鼠標(biāo)或其他定點(diǎn)設(shè)備等)以及通信接口314(例如，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口)。通信接口314允許軟件和數(shù)據(jù)通過(guò)鏈路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300和外部設(shè)備之間傳送。該系統(tǒng)還可包括通信基礎(chǔ)設(shè)施316(例如，通信總線、交叉桿或網(wǎng)絡(luò))，上述設(shè)備/模塊被連接到通信基礎(chǔ)設(shè)施316。

經(jīng)由通信接口314傳送的信息可以是以能夠經(jīng)由承載信號(hào)的通信鏈路被通信接口314接收的信號(hào)的形式，比如電子信號(hào)、電磁信號(hào)、光學(xué)信號(hào)或其他信號(hào)，且可使用電線或電纜、光纖、電話線、蜂窩電話鏈路、無(wú)線射頻鏈路和/或其他通信通道實(shí)現(xiàn)。利用這種通信接口，可以預(yù)計(jì)，一或多個(gè)處理器302在執(zhí)行上述方法步驟的過(guò)程中可從網(wǎng)絡(luò)接收信息，或可向網(wǎng)絡(luò)輸出信息。此外，方法實(shí)施方式可在所述處理器上獨(dú)自執(zhí)行或可在網(wǎng)絡(luò)(比如，因特網(wǎng))上聯(lián)合共享一部分處理的遠(yuǎn)程處理器來(lái)執(zhí)行。

術(shù)語(yǔ)“非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”通常被用來(lái)指稱諸如主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、可移動(dòng)存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)設(shè)備(比如，硬盤、閃存、磁盤驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器、cd-rom以及其他形式的持久性存儲(chǔ)器)等介質(zhì)，且不應(yīng)當(dāng)被解釋為涵蓋暫時(shí)性主題，比如載波或信號(hào)。計(jì)算機(jī)代碼的示例包括(比如，由編譯器產(chǎn)生的)機(jī)器代碼和含有由計(jì)算機(jī)使用解釋器執(zhí)行的更高級(jí)代碼的文件。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可以是通過(guò)包含在載波中并表示可由處理器執(zhí)行的指令序列的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)傳送的計(jì)算機(jī)代碼。

干法工藝在處理室中的襯底上被執(zhí)行，其中干法工藝產(chǎn)生至少一種氣體副產(chǎn)品(步驟108)。在不同實(shí)施方式中，襯底是被蝕刻的硅晶片，或者是襯底上的一或多個(gè)含硅層被蝕刻。在該實(shí)施例中，交替的硅氧化物和硅氮化物堆層(stack)被蝕刻。這樣的硅氧化物和硅氮化物的交替堆層被稱為onon，其被用在3d存儲(chǔ)設(shè)備中。在該實(shí)施例中，有至少8個(gè)onon交替層。在蝕刻這種堆層時(shí)，er和選擇度二者隨深寬比而減小，意味著硅氧化物和硅氮化物的蝕刻速率之間的差異隨深寬比(蝕刻深度相對(duì)于蝕刻寬度的比)的增大而減小。為了蝕刻這種堆層，由氣體源230提供cxfyhz/o2的蝕刻氣體。rf功率由等離子體電源206提供給tcp線圈210以將蝕刻氣體形成為蝕刻等離子體，該蝕刻等離子體蝕刻所述堆層并且形成至少一種氣體副產(chǎn)品，所述氣體副產(chǎn)品在該實(shí)施例中是sif4。(其他蝕刻副產(chǎn)品，比如sibr4或sicl4，可根據(jù)氣體化學(xué)通過(guò)將ir光源調(diào)諧到每種副產(chǎn)品的吸收譜帶來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。)

在干法工藝過(guò)程中，所述至少一種氣體副產(chǎn)品的濃度被測(cè)量(步驟112)。在該實(shí)施方式中，來(lái)自泵244的排氣流到氣室232。ir光源234提供ir光束到氣室232中。在該實(shí)施方式中，氣室的側(cè)面裝備有成組的高反射鏡232以在ir光線被引導(dǎo)至ir檢測(cè)器236之前多次反射ir光束，ir檢測(cè)器236測(cè)量ir光束的強(qiáng)度。ir束的光程長(zhǎng)度可達(dá)到若干米至若干百米，從而允許次ppb的檢測(cè)極限。來(lái)自ir檢測(cè)器236的數(shù)據(jù)被發(fā)送給控制器224，控制器224使用該數(shù)據(jù)來(lái)確定sif4的濃度。

所測(cè)定的濃度被用于確定處理速率、終點(diǎn)、均勻度和選擇度(步驟116)。圖4是利用所測(cè)定的濃度來(lái)確定處理速率的步驟的更詳細(xì)的流程圖。濃度模型庫(kù)被提供(步驟404)。這樣的模型可提供作為深寬比、均勻度和選擇度的函數(shù)的特征/晶片規(guī)模的蝕刻。這樣的模型可由實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生或可被分析計(jì)算出來(lái)，或可利用該兩種方法進(jìn)行確定。在模型創(chuàng)建實(shí)施例中，蝕刻可被提供，其中隨著時(shí)間推移測(cè)量氣體副產(chǎn)品的濃度。由于該實(shí)施例使用蝕刻，所以處理速率是蝕刻速率。所蝕刻的特征被檢查和測(cè)量。從特征的測(cè)量以及隨著時(shí)間推移的副產(chǎn)品氣體的濃度的測(cè)量，幾何蝕刻模型和質(zhì)量平衡方程可被用來(lái)確定蝕刻速率、終點(diǎn)、均勻度和選擇度。在一實(shí)施方式中，模型可具有單一濃度。在另一實(shí)施方式中，模型具有在不同時(shí)間的多個(gè)濃度。隨著時(shí)間推移測(cè)量的多個(gè)濃度接著被用于匹配最接近的模型(步驟408)。該最接近的模型接著被用于確定蝕刻速率(步驟412)。該蝕刻速率是隨著時(shí)間推移在所蝕刻特征的深度上的增加。為了確定蝕刻速率、終點(diǎn)、均勻度和選擇度，單次測(cè)量或多次測(cè)量可被使用。該終點(diǎn)表示蝕刻完成的時(shí)間。這可通過(guò)何時(shí)到達(dá)停止層或遇到信號(hào)的中斷來(lái)確定。如上所述，深寬比是蝕刻深度相對(duì)于蝕刻寬度的比。由于特征的cd演變從模型推導(dǎo)出，所以所測(cè)定的濃度可被用來(lái)確定er和選擇度隨所蝕刻特征的深寬比的演變。均勻度是對(duì)特征被蝕刻得如何平整的測(cè)量。特征可以以不同速率蝕刻，具體取決于特征寬度或特征密度，這導(dǎo)致不一致的蝕刻速率。所測(cè)定的濃度可被用來(lái)確定蝕刻速率的一致性。選擇度是對(duì)一種材料的蝕刻速率相對(duì)于另一種材料的蝕刻速率的差別的測(cè)量。在該實(shí)施例中，選擇度就onon而言可以是硅氧化物的蝕刻速率相較于硅氮化物的蝕刻速率的差別，就opop結(jié)構(gòu)而言可以是氧化物的蝕刻速率相對(duì)于多晶硅(poly)的蝕刻速率的差別。在替代實(shí)施例中，選擇度可以是硅氧化物的蝕刻速率相較于掩模材料或停止層的蝕刻速率的差別。所測(cè)量的濃度可被用來(lái)確定蝕刻選擇度。

圖5a是蝕刻onon堆層時(shí)sif4相對(duì)于蝕刻時(shí)間的濃度的圖形504。交替濃度由蝕刻交替的氮化物層和氧化物層導(dǎo)致。該實(shí)施方式中的配方蝕刻sin快于sio。因此，峰值濃度在sin被蝕刻時(shí)而谷值則在sio被蝕刻時(shí)。其間的時(shí)間是在sin到sio之間的過(guò)渡，反之亦然。觸地點(diǎn)508表示最后的sio或sin層已被蝕刻時(shí)的蝕刻終點(diǎn)。從峰值或谷值的位置，可推斷出針對(duì)sio的蝕刻速率：sin的蝕刻速率的介于0.6:1到0.4:1之間的選擇度。圖5b示出了從模型推導(dǎo)出的特征的頂部臨界尺寸tcd512和底部臨界尺寸bcd516。在圖5b中，實(shí)線是在晶片的中心處的cd的值，虛線代表在晶片的邊緣處的cd。從頂部和底部臨界尺寸可確定arde系數(shù)。在該實(shí)施例中，arde被確定為0.05。均勻度被計(jì)算為1％。圖5c是tcd的放大圖形。圖5d是速率濃度sif4的斜率與時(shí)間的關(guān)系曲線圖。隨著時(shí)間推移的最小和最大濃度可從該圖形獲得。圖5e示出了從峰值位置和谷值位置推導(dǎo)出的針對(duì)sin的蝕刻速率與時(shí)間的關(guān)系曲線圖532和針對(duì)sio的蝕刻速率與時(shí)間的關(guān)系曲線圖536。由于深度隨著時(shí)間增加，所以可以從這些曲線圖推斷出蝕刻速率與深度的關(guān)系。圖5f是所測(cè)定的選擇度和模型之間的差異的曲線圖540。

室設(shè)置基于所測(cè)定的濃度被改變(步驟120)。當(dāng)利用所測(cè)定的所述濃度找不到終點(diǎn)時(shí)(步驟124)，該蝕刻工藝?yán)^續(xù)并且該工藝?yán)^續(xù)回到步驟112。如果蝕刻停止處被找到，則可通過(guò)停止蝕刻氣體流并通過(guò)停止來(lái)自等離子體電源206的功率來(lái)停止蝕刻。如果確定er太低，則蝕刻參數(shù)(比如氣體或rf功率)可被改變以提高er。如果確定不均勻度太高，則參數(shù)(比如進(jìn)給到室的不同區(qū)域的氣體或esc區(qū)域溫度)可被改變以改善均勻度。

蝕刻工藝參數(shù)，比如er，可通過(guò)將它們與片上計(jì)量參數(shù)相關(guān)聯(lián)而被用于先進(jìn)的故障檢測(cè)以確定不同批次和不同室之間的性能。

為了在測(cè)量蝕刻副產(chǎn)品(例如sif4)的濃度時(shí)達(dá)到高度的準(zhǔn)確性，人們需要確定在室的各種條件下來(lái)自正被蝕刻的晶片的副產(chǎn)品對(duì)所述蝕刻副產(chǎn)品的貢獻(xiàn)?；谑褂貌煌愋鸵r底的校準(zhǔn)方法可被用于去卷積(deconvolute)各種貢獻(xiàn)。圖6是一種方法的高級(jí)流程圖，在該方法中，襯底a(例如由光致抗蝕劑制成的)被置于室中(步驟604)，接著工藝消耗的sif4濃度被測(cè)量(步驟608)，所測(cè)得的sif4濃度接著被用來(lái)確定來(lái)自室的sif4排放貢獻(xiàn)(步驟612)。然后，氧化物晶片(襯底b)被引入處理室中(步驟616)以針對(duì)各種功率設(shè)置測(cè)量sif4從室和晶片二者的排放(步驟620)。通過(guò)結(jié)合濃度測(cè)量和氧化物非原位er，人們可利用針對(duì)每個(gè)室的er來(lái)校準(zhǔn)sif4的排放。該校準(zhǔn)被要求達(dá)到不同批次和不同室之間的工藝控制及故障檢測(cè)。進(jìn)一步的校準(zhǔn)可通過(guò)移除襯底b并將另一襯底(襯底c)置于處理室中來(lái)完成(步驟624)。副產(chǎn)品的濃度針對(duì)處于各種功率設(shè)置下的工藝而被測(cè)量(步驟628)。來(lái)自的襯底和室的貢獻(xiàn)基于所述測(cè)量被確定(步驟632)。校準(zhǔn)針對(duì)室在蝕刻速率和副產(chǎn)品濃度之間被建立(步驟636)。

各種實(shí)施方式可基于所測(cè)定的輪廓(比如xsem輪廓和/或簡(jiǎn)單質(zhì)量平衡方程)使用通用幾何蝕刻模型以允許利用所測(cè)定的副產(chǎn)品氣體的濃度來(lái)確定處理速率、終點(diǎn)、均勻度、依賴深寬比的蝕刻速率、或選擇度。

在排放泵之后設(shè)置氣室的優(yōu)點(diǎn)在于使排放泵之后的氣體比處理室中的氣體更密集。另外，反射表面不暴露于處理室中的等離子體，使得所述反射表面不會(huì)被等離子體分解。在其他實(shí)施方式中，氣室在等離子體處理室中，比如圍繞等離子體區(qū)域。

各種實(shí)施方式對(duì)提供諸如dram和3d-nand設(shè)備等存儲(chǔ)設(shè)備是有用的。在各種實(shí)施方式中，等離子體工藝是含硅層或低k介電層的蝕刻工藝。在各種實(shí)施方式中，rf功率可以是電感耦合的或電容耦合的。加利福尼亞州弗里蒙特市的朗姆研究公司的flex可被用來(lái)實(shí)踐用電容耦合蝕刻dram和3dnand結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式。在其他實(shí)施方式中，可利用其他類型的等離子體功率耦合。在其他實(shí)施方式中，可蝕刻硅氧化物和多晶硅的交替層(opop)。

雖然本公開已就若干優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但還有落在本公開的范圍內(nèi)的改動(dòng)方式、置換方式、修改方式和各種替代等同方式。還應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)現(xiàn)本公開的方法和裝置有許多替代方式。因此，意圖在于將接下來(lái)所附的權(quán)利要求解釋為包括落在本公開的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這樣的改動(dòng)方式、置換方式和各種替代等同方式。