等离子体状态的图像分析的制作方法

背景技术：

1、高性能等离子体辅助沉积和蚀刻处理对于许多半导体处理工作流程的成功是重要的。然而，监测、控制和/或优化等离子体处理可能是困难且耗时的，通常涉及工艺工程师费力地测试处理参数以凭经验确定产生目标结果的设置。此外，许多用于原位监测等离子体处理的技术仅提供有限的信息，例如vi传感器的位置处的信息。

2、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。当前指定的发明人的工作在其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说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

技术实现思路

1、本公开的各方面涉及可包括以下元件的系统：(a)半导体处理室，其包括室壁、等离子体源和至少两个站，其中每个站包括晶片支撑件；(b)第一相机传感器，其光学耦合到处理室的第一站的第一光学访问端口；(c)第二相机传感器，其光学耦合到处理室的第一光学访问端口或处理室的第二光学访问端口；(d)逻辑，其被配置为处理来自第一相机传感器和第二相机传感器的信号，以表征处理室的至少第一站中的等离子体的一种或多种属性。

2、每个站可以还包括一个或多个其他部件，例如加热器和/或处理气体输送部件(例如，喷头)。在某些实施方案中，处理室是等离子体沉积室和/或等离子体蚀刻室。在某些实施方案中，处理室包括四个或更多个站。

3、在某些实施方案中，所述系统还包括将第一相机传感器光学耦合到第一光学访问端口的光纤和/或光管。在另外的实施方案中，该系统还包括将第一相机传感器光学耦合到第二光学访问端口的第二光纤和/或第二光管。在一些情况下，第一光学访问端口是光学透镜。在某些实施方案中，第一光学访问端口包括具有最多约5mm的最大横截面尺寸的窗。

4、在某些实施方案中，所述逻辑还被配置为考虑处理室的至少第二站的特征。在一些情况下，所述逻辑被配置为在多线程处理中处理来自第一相机传感器和来自第二相机传感器的信号。在一些实现方案中，所述系统还包括用于处理室的边缘计算机，其中所述逻辑包括用于在边缘计算机上执行的指令。

5、在某些实施方案中，所述等离子体的一种或多种属性包括等离子体在室内和/或在至少第一站内的位置。所述位置可以包括第一站内的等离子体的边缘或边界。所述位置可以包括等离子体在室内和/或第一站内的质心。所述位置可以包括等离子体的具有限定光谱特性的点或边界。所述位置可以包括第一相机传感器的视场内的有界的感兴趣区域上的积分或求和光强度。

6、在某些实施方案中，所述等离子体的一种或多种属性包括等离子体的脉冲特性。在某些实施方案中，所述逻辑还被配置为确定处理室中是否出现电弧或寄生等离子体。

7、在某些实施方案中，所述等离子体的一种或多种属性包括寄生等离子体的识别。

8、在某些实施方案中，所述等离子体的一种或多种属性包括空心阴极放电(hcd)的识别。

9、在某些实施方案中，所述逻辑被配置为表征处理室的第一站中的等离子体的一种或多种属性。在这样的实施方案中，所述逻辑可以被配置为考虑位于处理室的第二站中的结构特征。在某些实现方案中，所述第二站与处理室中的第一站相邻。在一些实现方案中，位于处理室的第二站中的结构特征位于来自第一站的光学访问端口的视线上，所述视线穿过第一站和第二站。

10、在某些实施方案中，所述系统包括非相机传感器，并且其中所述逻辑被配置为采用来自非相机传感器的信号以表征处理室中的等离子体的一种或多种属性。

11、在一些实现方案中，相机传感器包括至少两个相机传感器，其定位和/或定向为从处理室内的至少两个位置或两个角度捕获图像。例如，第一相机传感器可以被定位和/或定向为从处理室内的第一位置或第一角度捕获第一图像，并且第二相机传感器可以被定位和/或定向为捕获来自处理室内的第二位置或第二角度的第二图像。在某些实施方案中，所述逻辑还被配置成处理至少第一图像和第二图像以产生等离子体的空间表示。

12、在某些实施方案中，所述逻辑被配置为将等离子体的一种或多种属性表征为时间的函数。在某些实施方案中，所述逻辑被配置为表征等离子体的脉冲。

13、在一些情况下，所述系统还包括光源，所述光源被配置为在一个或多个相机传感器获取处理室的图像时在处理室中提供照明。在一些情况下，所述系统还包括使光源和一个或多个相机传感器同步的逻辑，使得所述一个或多个相机传感器在光源照射处理室的内部区域时获取处理室的图像。

14、在某些实施方案中，所述第一相机传感器被配置为从处理室内捕获间接光学信息。

15、在某些实施方案中，所述逻辑还被配置为根据由第一相机传感器提供的一个或多个图像来定位处理室部件的边缘和/或等离子体的边缘。

16、在某些实施方案中，所述逻辑还被配置为使用等离子体的一种或多种属性来诊断处理室的部件的实际或潜在障碍或故障。

17、在某些实施方案中，所述逻辑还被配置为使用等离子体的一种或多种属性来表征处理室内的处理状况。

18、在某些实施方案中，所述逻辑还被配置为基于处理室内的处理状况来修改处理室内的操作。

19、在一些示例中，所述处理状况是处理气体成分、处理气体流量特性、处理室内的压强、处理室的一个或多个部件的温度、等离子体功率、等离子体频率、处理室的一个或多个部件中的任何一个的几何特性、或其任意组合。

20、本公开的各方面涉及包括以下操作的方法：(a)从第一相机传感器获得第一图像，其中第一图像是处理室的第一站的至少一部分，其中所述处理室包括室壁、等离子体源和至少两个站，每个站包括晶片支撑件；(b)从第二相机传感器获得第二图像，其中所述第二图像是处理室的第二区域；以及(c)表征处理室的至少第一站中的等离子体的一种或多种属性，其中所述表征是基于第一图像和第二图像。在一些实现方案中，所述处理室包括至少四个站。

21、在某些实施方案中，表征至少第一站中的等离子体的一种或多种属性说明了处理室的至少第二站的特征。在一些实施方案中，表征至少第一站中的等离子体的一种或多种属性包括在多线程处理中处理第一图像和第二图像。在一些实施方案中，表征至少第一站中的等离子体的一种或多种属性包括在处理室的边缘计算机中处理第一图像和第二图像。

22、在某些实施方案中，表征至少第一站中的等离子体的一种或多种属性包括识别第一图像和/或第二图像中与第一站相关的元件的一个或多个轮廓。在一些示例中，所述一个或多个元件包括：第一站中的喷头、第一站中的基座、第一站的室壁或其任意组合。在一些示例中，识别一个或多个轮廓包括对第一图像和/或第二图像执行边缘检测。在一些示例中，所述一种或多种属性包括空心阴极放电(hcd)出现的识别，并且其中所述方法还包括将第一图像和/或第二图像的像素聚类成多个类别，所述多个类别中的至少一个类别对应于hcd出现。

23、在某些实施方案中，表征等离子体的一种或多种属性包括将第一图像和/或第二图像提供给经训练的机器学习模型，所述经训练的机器学习模型被配置为对第一图像和/或第二图像执行分割。在一些示例中，经训练的机器学习模型是u-net架构。

24、可以表征各种等离子体特性。在某些实施方案中，所述等离子体的一种或多种属性包括在室内和/或至少第一站内的等离子体的位置。作为示例，该位置可以包括第一站内的等离子体的边缘或边界。在某些实施方案中，该位置包括室内和/或第一站内的等离子体的质心。在某些实施方案中，该位置包括等离子体的具有限定光谱特性的点或边界。在某些实施方案中，该位置包括第一相机传感器的视场内的有界的感兴趣区域上的积分或求和光强度。在某些实施方案中，所述等离子体的一种或多种属性包括等离子体的脉冲特性。

25、在某些实施方案中，表征至少第一站中的等离子体的一种或多种属性包括考虑位于处理室的第二站中的结构特征，其中第二结构特征在第二图像中被识别。在一些情况下，位于处理室的第二站中的结构特征位于包括第一站的至少一部分和第二站的至少一部分的视线上。

26、在某些实施方案中，表征至少第一站中的等离子体的一种或多种属性包括分析来自处理室的非相机传感器的信号。在某些实施方案中，表征等离子体的一种或多种属性包括确定处理室中是否出现电弧或寄生等离子体。

27、在一些实现方案中，这还包括产生等离子体的空间表示。在某些实施方案中，表征等离子体的一种或多种属性包括将等离子体的一种或多种属性表征为时间的函数。在某些实施方案中，表征等离子体的一种或多种属性包括表征等离子体的脉冲。

28、在一些实现方案中，所述方法还包括同步光源和第一相机传感器的图像捕获，使得第一相机传感器在光源照射处理室的内部区域时获取第一图像。

29、在一些实现方案中，所述方法还包括根据第一图像或第二图像定位处理室部件的边缘。

30、在一些实现方案中，所述方法还包括使用等离子体的一种或多种属性来诊断处理室的部件的实际或潜在障碍或故障。在一些实现方案中，所述方法还包括使用等离子体的一种或多种属性来表征处理室内的处理状况。在一些实现方案中，所述方法还包括基于处理室内的处理状况来修改处理室内的操作。作为示例，所述处理状况可以是处理气体成分、处理气体流量特性、处理室内的压强、处理室的一个或多个部件的温度、等离子体功率、等离子体频率、处理室的一个或多个部件中的任何一个的几何特征或其任意组合。

31、本公开的某些方面涉及包括以下元件的系统：(a)半导体处理室，其包括室壁和等离子体源；(b)所述室壁上的一个或多个光学访问端口；(c)一个或多个相机传感器，其以能够捕获位于处理室内的等离子体的一个或多个特征的二维图像或三维图像的方式光学耦合到一个或多个光学访问端口；以及(d)逻辑，其被配置为处理来自一个或多个相机传感器的信号，以(i)表征处理室内的第一感兴趣区域处的等离子体的一种或多种属性，以及(ii)表征在处理室内的第二感兴趣区域处的等离子体的一种或多种属性。

32、在一些实施方案中，所述等离子体的一个或多个特征的二维图像或三维图像是晶片支撑件和喷头之间的等离子体的图像。在一些实施方案中，所述处理室内的两个或更多个感兴趣区域可以沿着平行于晶片支撑件和/或喷头的平坦表面的轴线彼此分离。在一些实施方案中，所述处理室内的两个或更多个感兴趣区域在晶片支撑件和/或喷头上的径向和/或方位角位置处彼此分离。

33、在某些实施方案中，所述逻辑被配置成将处理室内的两个或更多个感兴趣区域处的等离子体的一种或多种属性表征为时间的函数。作为示例，所述逻辑可以被配置为表征处理室内的两个或更多个感兴趣区域处的等离子体的脉冲。在某些实施方案中，所述一个或多个相机传感器包括定位和/或定向成从处理室内的至少第一感兴趣区域和第二感兴趣区域捕获图像的至少两个相机传感器。在一些情况下，所述逻辑还被配置为处理来自至少第一感兴趣区域和第二感兴趣区域的图像，以在处理室内产生至少第一感兴趣区域和/或第二感兴趣区域中的等离子体的空间表示。

34、在一些实现方案中，所述系统包括光源，该光源被配置成在一个或多个相机传感器获取处理室的图像时在处理室中提供照明。在一些情况下，所述系统还包括被配置为同步光源和一个或多个相机传感器的逻辑，使得一个或多个相机传感器在光源照射处理室的内部区域时获取处理室的图像。

35、在某些实施方案中，所述逻辑还被配置为确定在第一感兴趣区域和/或第二感兴趣区域中是否出现电弧或寄生等离子体。

36、本公开的某些方面涉及包括以下操作的方法：(a)从设置在半导体处理室上或内的一个或多个相机传感器接收图像数据；(b)表征处理室内的第一感兴趣区域处的等离子体的一种或多种属性；(c)表征处理室内的第二感兴趣区域处的等离子体的一种或多种属性。所述处理室可包括等离子体源、室壁、室壁中的一个或多个光学访问端口，其中一个或多个相机传感器以可捕获位于处理室内的等离子体的一个或多个特征的二维图像或三维图像的方式光学耦合到一个或多个光学访问端口。

37、在某些实施方案中，等离子体的一个或多个特征的二维图像或三维图像是晶片支撑件和喷头之间的等离子体的图像。在一些实现方案中，处理室内的两个或更多个感兴趣区域沿着与晶片支撑件和/或喷头的平坦表面平行的轴线彼此分离。在一些实现方案中，所述处理室内的两个或更多个感兴趣区域在晶片支撑件和/或喷头上的径向和/或方位角位置处彼此分离。

38、在某些实施方案中，表征第一感兴趣区域处的等离子体的一种或多种属性包括将等离子体的一种或多种属性表征为时间的函数。在某些实施方案中，表征第一感兴趣区域处的等离子体的一种或多种属性包括表征处理室内的第一感兴趣区域处的等离子体的脉冲。

39、在某些实施方案中，方法还包括确定电弧或寄生等离子体是否出现在第一感兴趣区域和/或第二感兴趣区域中。在某些实施方案中，一个或多个相机传感器包括定位和/或定向为从处理室内的至少第一感兴趣区域和第二感兴趣区域捕获图像的至少两个相机传感器。在一些情况下，方法还包括处理来自至少第一感兴趣区域和第二感兴趣区域的图像，以在处理室中产生至少第一感兴趣区域和/或第二感兴趣区域中的等离子体的空间表示。

40、在某些实施方案中，方法还包括同步光源和一个或多个相机传感器，使得一个或多个相机传感器在光源照射处理室的内部区域时获取处理室的图像。

41、本公开的一些方面涉及包括以下元件的系统：(a)处理室，其包括室壁和等离子体源；(b)室壁上的光学访问端口；(c)相机传感器，其光学耦合到光学访问端口；(d)辅助传感器，其被配置为感测处理室内的热、光和/或电的状况，其中辅助传感器不是相机传感器；以及(e)逻辑，其被配置为处理来自相机传感器和辅助传感器的信号以表征处理室中的等离子体的一种或多种属性。在一些实现方案中，所述处理室是集成电路制造处理室，例如等离子体辅助沉积或蚀刻室。

42、在某些实施方案中，所述辅助传感器是电压和/或电流传感器。在一些实现方案中，等离子体的一种或多种属性包括等离子体电势和/或等离子体电子温度。

43、在某些实施方案中，辅助传感器是光学计量传感器。在某些实施方案中，辅助传感器是光谱传感器。在一些实施方案中，等离子体的一种或多种属性包括等离子体内的化学物质。在某些实施方案中，辅助传感器是被配置为感测与等离子体相关的电压或电流的光学发射光谱传感器或电压/电流传感器。

44、在一些系统中，相机传感器是高光谱相机传感器。在某些实施方案中，相机传感器被配置为捕获并区分以下光谱区域中的至少两者中的光学信号：uv、可见光、ir。

45、在一些系统中，所述逻辑还被配置为确定处理室中是否出现电弧或寄生等离子体。在某些实施方案中，所述逻辑被配置为将等离子体的一种或多种属性表征为时间的函数。例如，所述逻辑可以被配置为表征等离子体的脉冲。

46、本公开的某些方面涉及包括以下操作的方法：(a)接收来自光学耦合至处理室的相机传感器的信号，所述处理室包括室壁和等离子体源；(b)接收来自非相机传感器的辅助传感器的信号；以及(c)至少部分地基于来自相机传感器和辅助传感器的信号来表征处理室中的等离子体的一种或多种属性。

47、在一些实现方案中，来自辅助传感器的信号包括来自电压和/或电流传感器的电流和/或电压信号。在一些情况下，等离子体的一种或多种属性包括等离子体电势和/或等离子体电子温度。在一些实现方案中，所述辅助传感器是被配置为感测与等离子体相关联的电压或电流的光学发射光谱传感器或电压/电流传感器。

48、在某些实施方案中，来自辅助传感器的信号包括来自光学计量传感器的光学计量信号。在某些实施方案中，辅助传感器是光谱传感器。在这种情况下，所述等离子体的一种或多种属性可以包括等离子体内的化学物质的特性或浓度。

49、在某些实施方案中，相机传感器是高光谱相机传感器。在某些实施方案中，相机传感器被配置为捕获并区分以下光谱区域中的至少两者中的光学信号：uv、可见光、ir。

50、在某些实施方案中，表征等离子体的一种或多种属性包括表征等离子体的一种或多种属性作为时间的函数。在某些实施方案中，表征等离子体的一种或多种属性包括表征等离子体的脉冲。

51、在一些情况下，方法还包括确定在处理室中是否出现电弧或寄生等离子体。

52、下面将更详细地呈现本公开的这些和其他特征。