基于废气阻抗的端点检测的制作方法

专利名称：基于废气阻抗的端点检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及对电子器件生产过程的监测和控制方法，尤其涉及一种对蚀刻制程或 工艺腔清洁过程的监控系统与方法。工艺腔清洁过程可通过远程等离子体源或其它化学手 段完成。
背景技术：
等离子体蚀刻、干化学蚀刻、化学气相沉积(CVD)和等离子体增强型化学气相沉积 (PECVD)制程是半导体、平板显示器、光电技术和纺织品生产的重要组成部分。蚀刻包括等 离子体型与简单的化学反应物型，用于选择性地除去部分薄膜或进行其它表面处理。化学 气相沉积和等离子体增强型化学气相沉积制程通常用于低温下沉积介电薄膜，据以作为防 蚀消耗层或介电层。与采用化学气相沉积(CVD)方法或等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)方法沉 积介电薄膜相关的一项非加值但很重要的制程步骤是对工艺腔及其相关连的部件进行等 离子体清洁，以便清除沉积制程之后残留的薄膜。在沉积制程中，薄膜被有目的地沉积在基 板上，例如但不限于半导体基板。半导体基板从工艺腔中取出后，便对工艺腔进行清洁，此 举是沉积制程成功与否的关键步骤，但却非半导体元件制造的一部分。工艺腔清洁的一般 方式是应用等离子体使沉积的薄膜挥发。大多数以等离子体为基础的制程均运用到施加射频功率使工艺腔清洁气体分解 的基本原理。因为清洁工艺腔是一个必不可少但无加值效果的步骤，清洁时间应尽量减少 到最短。此外，过长的清洁过程会减损工艺腔组件的品质，因而产生影响良率(yield)的粒 子。因此，为了尽量降低生产成本同时最大限度地提高制程步骤的良率，必须通过端点检测 手段及时停止清洁步骤。许多已有的射频端点检测方法是基于监测输送射频功率的各组成部分。当薄膜 脱离工艺腔部件时，由薄膜挥发而产生的副产品在等离子体中的容积降低。这种等离子体 成份容积的变化引起射频功率传输电路的阻抗发生改变，因此而导致射频电压，电流，相位 角和自偏置电压的相应改变。通过监测这些讯号的变化，可以准确判定射频端点。值得注 意的是，由于讯号分析算法的补偿功能，各批作业的薄膜类型，薄膜厚度或图案密度不必一 致，也可让端点检测器正常工作。现已有多种仪器被设计成能在半导体制程时监测输送射频功率的组件，以此确定原位等离子体工艺腔清洁步骤的端点。

发明内容
本发明公开的实施例对应的系统和方法，在下面的说明书和权利要求书里将做进 一步的说明。结合附图及权利要求书，通过下述描述本发明公开的实施例的优势和特性将 显而易见。依据本发明公开的实施例，提供一种与排气管道(foreline)(废气管道或排气管 道)有关的测量工艺腔清洁过程排放气体的阻抗的系统。该系统包括一远程等离子体源、一 工艺腔、一排气管、一电极组件、一射频功率传输网路和一检测器。远程等离子体源与工艺 腔相连，并提供工艺腔用于清洁工艺腔的气体。排气管也与工艺腔相连，工艺腔清洁气体通 过排气管从工艺腔排出。位于排气管中的电极组件暴露于从工艺腔排出的废气中。电极组 件与射频功率传输网路连接，接收射频功率传输网络的射频信号。施加于电极组件的射频 信号引发电极组件与排气管间的等离子体放电。与电极组件相连的检测器检测输送射频信 号的各个组成部分，以确定工艺腔清洁步骤的端点。端点可根据与电极组件与排气管间的 等离子体放电相关的阻抗变化被探测到。依据本发明公开的另一实施例，提供一种与排气管道有关的测量工艺腔清洁过程 排放气体的阻抗的系统。这种工艺腔清洁可以是不需射频电源或远程等离子体源激发化学 反应的化学气相沉积工艺腔的化学清洁过程。该系统包括一工艺腔清洁气体源、一工艺腔、 一排气管、一电极组件、一射频功率传输网路和一检测器。工艺腔清洁气体源连接工艺腔， 可提供工艺腔用于清洁工艺腔的气体。排气管也与工艺腔连接，工艺腔清洁气体通过排气 管从工艺腔排出。位于排气管中的电极组件暴露于从工艺腔排出的废气中。电极组件与射 频功率传输网路连接，接收射频功率传输网路的射频信号。施加于电极组件的射频信号引 发电极组件与排气管间的等离子体放电。与电极组件相连的检测器检测输送射频信号的各 个组成部分，以确定工艺腔清洁步骤的端点。端点可根据与电极组件与排气管间的等离子 体放电相关的阻抗变化被探测到。依据本发明公开的另一实施例，提供一种确定蚀刻过程或工艺腔清洁过程端点的 方法。该方法包括连接远程等离子体源至工艺腔。远程等离子体源可向工艺腔提供电离的 气体(蚀刻气体或工艺腔清洁气体)。另外，非电离的蚀刻气体或工艺腔清洁气体也可以提 供给工艺腔。蚀刻或工艺腔清洁气体通过排气管从工艺腔排出。位于排气管(排气管道)中 的电极组件暴露于从工艺腔排出的蚀刻或工艺腔清洁的废气中。施加于电极组件的射频信 号引发电极组件与排气管间的等离子体放电。检测器收集一个或多个与电极组件及排气管 间的等离子放电相关的参数。端点可根据一个或多个与等离子放电相关的参数来确定。依据本发明公开的另一实施例，规定一种在基板上形成的器件。该器件包含一个 或多个在基板上的镀层。镀层是使用化学气相沉积(CVD)或等离子体增强型化学气相沉积 (PECVD)制程在制程机台的工艺腔内沉积而成的。在预定数量的镀层被沉积后，工艺腔可用 由与工艺腔连接的远程等离子体源提供的清洁气体进行清洁。这一工艺腔清洁过程的端点 可由位于排气管内的检测电路来确定，排气管是与CVD工艺腔相连接的。CVD工艺腔清洁气 体通过排气管从工艺腔排出。位于排气管中的电极组件接收射频信号而引发电极组件与排 气管间的等离子体放电。检测电路收集一个或多个与电极组件及排气管间的等离子放电相关的参数。端点可根据一个或多个与等离子放电相关的参数确定。上述器件可以是半导体 器件，显示器件，纺织品和/或光电器件。依据本发明公开的另一实施例，提供一种端点检测器。该端点检测器包括一电极 组件，一射频驱动电源及检测电路。电极组件可以位于工艺腔的排气管内。电极组件暴露 于从工艺腔排出的工艺腔清洁废气中。与电极组件相连的射频驱动电源将一个射频信号施 加于电极组件，该射频信号引起贴近电极组件和排气管的工艺腔清洁废气发生等离子体放 电。与电极组件相连的检测电路可收集多个与等离子放电相关的参数并根据对等离子放电 的测量而确定端点。依据本发明公开的另一实施例，提供一种端点检测器。该端点监测器包括一电极 组件，一射频驱动电源，检测电路及接口电路。电极组件可以位于连接工艺腔的排气管内。 电极组件可暴露于从工艺腔排出的工艺腔清洁废气中。与电极组件相连的射频驱动电源将 一个射频信号施加于电极组件，该射频信号引发电极组件与排气管的等离子体放电。与电 极组件相连的检测电路收集与等离子放电相关的参数。接口电路与制程机台，远程等离子 体源，射频驱动电源及检测电路连接。该接口电路可从远程等离子体源收到一个触发信号， 依据这个接收到的触发信号，射频驱动电源发出射频信号。该接口电路也可向制程机台的 处理电路提供各种信号，这些信号是依据与等离子体放电相关的测量参数得到的。制程机 台的处理电路可从依据与等离子体放电相关的测量参数得到的各种信号确定端点并根据 此端点停止向工艺腔提供工艺腔清洁气体。


为了更完整地理解本发明公开及其优点，参考以下说明与相应附图，其中各附图 中相同参照号码对应了相同的特征，其中
图IA和IB描述了等离子体放电的阻抗值与三氟化氮(NF3)分压的关系和相位角与三 氟化氮(NF3)分压的关系。图2为在先技术采用射频测量原位工艺腔清洁位置的方块图； 图3为典型的原位工艺腔射频清洁过程中阻抗数据图4A和4B为依据本发明公开实施例构成的基于废气阻抗的端点检测器的方块图； 图5为另一依据本发明公开实施例构成的基于废气阻抗的端点检测器的方块图； 图6A、6B和6C描述了依据本发明公开实施例构成的电极组件的示例； 图7为依据本发明公开实施例从Novellus Sequel PECVD机台的远程等离子体清洁过 程中取得的电压，电流和相位的数据图8为相位信号随时间而变化的数据图，主导信号变化的是化学成分的改变，而不是 压力；
图9为说明等离子体阻抗如何随化学成分的改变而变化数据曲线图；以及 图10为依据本发明公开实施例构成的一种远程等离子体源(RPS)清洁沉积系统过程 中确定端点的可行方法的逻辑流程图。本发明公开的优选实施例在附图中加以说明，其中各图中相同的附图标记对应于 相同或相应的部件。
具体实施例方式本发明公开提供一种与排气管有关的测量废气阻抗的系统以满足前述需求。该系 统包括一远程等离子体源、一工艺腔、一排气管、一电极组件、一射频功率传输网路和一检 测器。远程等离子体源连接工艺腔，可提供工艺腔用于清洁工艺腔的气体。排气管也与工 艺腔连接，工艺腔清洁废气通过排气管从工艺腔排出。位于排气管中的电极组件暴露于从 工艺腔排出的废气中。电极组件与射频驱动电源连接，接收来自射频驱动电源的射频信号。 施加于电极组件的射频信号引发电极组件与排气管间的等离子体放电。与电极组件相连的 检测器检测输送射频信号的各个组成部分，以确定工艺腔清洁步骤的端点。端点可根据与 电极组件和排气管间的等离子体相关的阻抗变化被探测到。上述工艺腔可被用于等离子体蚀刻、干化学蚀刻、化学气相沉(CVD)和等离子体增 强化学气相沉积(PECVD)的制程。为了便于解释，本发明公开着重于CVD和PECVD制程。不 过，本发明公开的实施例可适用于前述的各工艺过程以及其它本领域技术人员所知的类似 工艺过程。美国发明专利US5576629 (Turner等人)曾公开以探测工艺腔清洁端点为目的对 射频负载阻抗变化监测的概念，对于所有目的该专利作为参考文件纳入本文。Turner等人 教示通过监测阻抗的组成部分(电压、电流和相位角)来检测跃变，该跃变揭示射频负载的 等离子体部分的化学变化。用于半导体制造业的等离子体增强型化学气相沉积和化学气相 沉积制程历来依赖于原位射频工艺腔清洁步骤去除沉积在工艺腔内壁及组件上的薄膜。因 此，将测量装置插入RF功率的使用点可提供理想的电压(V)、电流(I)和相位角(Φ )数据 串，用以探测清洁过程的端点。图IA和IB描述了等离子体放电的阻抗值与三氟化氮(NF3)分压的关系和相位角 与三氟化氮(NF3)分压的关系。这些图式显示RF负载的复数阻抗(等离子体阻抗)对于清 洁气体例如三氟化氮浓度的敏感性。参考应用物理期刊(J. Appl. Phys. )1999年86期第 9 卷 4825-4835 页，W. R. Entley, J. G. Langan, B. S. Felker, and Μ. A. Sobolewski 发表的 “电负性放电利用效率的优化阻抗相位角的重要性”。图2为在先技术采用射频测量原位工艺腔清洁位置的方块图，这种在先技术布置 包括射频功率发电机202，局部匹配网路204，检测器206，工艺腔208，机台控制器210和端 点检测电路212。在这种布置中射频功率通过射频电路214到达工艺腔208，以电离清洁工 艺腔所用的气体216。检测器206可以是由Forth-Rite Technologies，LLC提供的射频 传感器Sense-Rite 。该传感器在美国专利US7345428和US7403764中均有说明。对于所 有目的这两项专利均作为参考文献纳入本文。如图所示检测器206安装在匹配网路后的射 频功率“使用点”上。这个检测器可包括功能齐全的独立的软件以用于数据采集和查看，并 可与更高层次的用于故障检测及分类的数据采集系统结合为一体。图3为典型的原位工艺腔射频清洁过程中的阻抗数据图。该资料与涉及图1A、1B 及图2的在先技术布置。与复杂且往往难以解释的光发射端点数据不同，基于阻抗的端点检测数据很容易 解释。在工艺腔清洁过程开始时，薄膜从工艺腔的各部分被剥离。由于排放废气的密度没 有变化，主导射频负载阻抗的等离子体化学机制也没有变化。其结果是阻抗的部分或全部 组成部分产生微小的(如果有的话)变化，如图3的A区域的曲线所示(这里应指出，相位角Φ往往是最敏感的参数并最早预示即将发生的化学变化)。不过，随着薄膜的剥落，其排出 物在等离子体化学中的数量密度开始发生变化，从而引起电压、电流及相位发生跃迁性的 变化，如图3的B区域所示。实际上，电压及电流的跃迁对于单层薄膜是单一的，对于多层薄 膜则是阶梯型的。这种转变一直持续到等离子体化学重新稳定(图中C区域)，此时薄膜剥落 物的成分在等离子体阻抗中已经不存在，而对阻抗起作用的唯一成分是清洁气体本身。因 此，对基于阻抗端点曲线可作简单的解释先是一个稳定区域，相应于工艺腔中各部位的薄 膜均被浸蚀，然后是由于薄膜脱落而引起的跃变区域，当阻抗的组成部分回到稳定的数值 时，清洁过程即完成。浸蚀工艺腔的所有表面(Α区域)；薄膜脱落从而改变其排放物在等离子体阻抗中 的密度(B区域)；薄膜被清除，等离子体阻抗中不含薄膜排放物的成分(C区域)。基于阻抗的原位射频工艺腔清洁过程的端点检测方法实施简便，耐用，不会发生 任何形式的退化，成本效益高，高信噪比使该方法在性能上优于任何其它技术。然而由于工 艺腔清洁技术的不断发展，目前许多机台(半导体，显示器和太阳能)使用远程等离子体清 洁(RPC)的技术。这意味着没有射频功率经过主电路提供给清洁工艺过程。不过，如能将 其适当地安装在排气管内，基于阻抗的端点检测仍然是最可行的解决方法，如图4所示。图4Α和4Β为依据本发明公开实施例构成的基于废气阻抗的端点检测器的方块 图。系统400包括射频功率发电机402，局部匹配网路404，远程等离子体源406，工艺腔 408，制程机台控制器410，射频电路426，电极组件424，排气管422和端点检测电路412。远 程等离子体源406连接制程机台420内的工艺腔。在预定数量的沉积制程后，远程等离子体 源406可提供工艺腔用于清洁工艺腔的组件和内壁的清洁气体416。射频功率主传输电路 (402和404)可能存在也可能不存在(例如BPSG化学气相沉积制程)。但是，提供这种化学气 相沉积制程的机台仍可使用远程等离子体源来清洁工艺腔。工艺腔清洁气体的废气通过排 气管422排出。本发明将电极组件424安装在排气管422内。该电极组件暴露在工艺腔清 洁废气中。由射频电路426施加于电极组件424的射频信号可引起电极组件424及排气管 422附近的气体发生等离子体放电。该图所示射频电路可包括用于采集电压、电流、相位、 阻抗、反射射频功率或与射频信号相关的其它类似参数。这种电路可包括由Forth-Rite Technologies提供的Sense-Rite 技术和Trace-Rite 技术。端点检测电路连接并接收 一个或多个与局部等离子放电相关的被采集的参数，以确定工艺腔清洁过程的端点。通过在工艺腔的排气管内产生一小型的等离子体，基于阻抗端点检测技术可极为 有效地应用于采用远程等离子体清洁(RPC)技术的机台。电极组件424暴露在排气管内压力和化学环境中，因此当射频功率施加到电极上 时，就会在包含清洁工艺腔废气的排气管内产生小型的放电。图4B为依据本发明公开实施例构成的基于废气阻抗的端点检测器的方块图。系 统430包括射频功率发电机402，局部匹配网路404，反应物输送系统427，工艺腔408，制程 机台控制器410，电离能传输网路电路428，电极组件424，排气管422和端点检测电路412。 反应物输送系统426连接制程机台420的工艺腔408。反应物输送系统406可提供蚀刻气 体或工艺腔清洁气体416，用于蚀刻制程的各个层次或在预定数量的沉积制程后清洁工艺 腔的部件和内壁418。图4B所示系统与4A所示系统相似。不同的是图4B不仅限于离子化的蚀刻气体
11或工艺腔清洁气体。反应物输送系统可提供化学反应物，该反应物可使工艺腔中的薄膜挥 发。如前面对图4A的描述，射频功率主传输电路(402和404)可能存在也可能不存在(例如 BPSG化学气相沉积制程)。这种化学气相沉积仍可使用RPS进行工艺腔清洁。挥发的薄膜废 气从排气管422排出。位于排气管内的电极组件424暴露于挥发的薄膜排出物中。由电离 能传输网络电路428产生的电离能施加于电极组件424上，可引发或引起电极组件424及 排气管422附近的等离子体放电。施加于电极组件上的电离能信号引起电极组件和排气管 内部的等离子体放电。虽然一实施例可使用13. 56兆赫兹(MHz)，其它实施例可使用任何从 直流电(DC)至IOOMHz或更高频率的电离能。本图所示的电离能传输网络可包括检测电路 用于采集电压、电流、相位、阻抗、反射射频功率或其它与电离能量信号相关的类似参数。这 种电路可包括由 Forth-Rite Technologies 提供的 Sense-Rite 技术和 Trace-Rite 技术。端点检测电路连接并接收一个或多个与局部等离子放电相关的被采集的参数，以确 定工艺腔清洁过程的端点。图5为另一依据本发明公开实施例构成的基于废气阻抗的端点检测器的方块图。 系统500包括射频功率发电机502，处理电路504，固定阻抗匹配网路506，安全联锁装置 508，远程等离子体清洗设备接口 510，端点检测电路512，电极组件514，工艺腔516和排气 管518。射频功率发电机502通过检测电路512和固定匹配网路506提供射频信号，以便 将该射频信号提供给电极组件514。该射频信号可在排气管518中产生局部放电。工艺腔 清洁过程中排气管内的环境是工艺腔清洁废气从工艺腔516排出。处理电路504可与射频 功率发电机502，RPC设备接口 510，安全联锁装置508相接，从而提供一个触发信号。在某 些环境中，触发信号可由RPC接口 510提供，以通过处理电路504启动射频功率发电机502 发出射频信号520。处理电路504也可确定增益、补偿，射频功率设定点，射频反射功率和射 频输送功率，并包括单机数据显示及分析的电路和软件。这种分析可包括端点检测。安全 联锁装置508可确定真空，外壳完整和射频功率的状况，以使固定匹配网路给电极组件514 提供射频信号。图6A、6B和6C描述了依据本发明公开实施例构成的电极组件的示例。电极组件 600包括电极602和604电极，该电极组件可装置在一个轮廓分明的空腔或空间606内。如 图6B所示，电极组件可放置在排气管的环境610中，而使电极暴露于工艺腔清洁气体612 中。另一实施例可将电极组件放置在工艺腔的环境中，以使电极暴露于工艺腔的化学环境 中。当射频信号施加于电极602和604，将会引发局部放电608。主要的放电可发生在电极 604和602和空腔内壁614之间。由于电极接近排气管内壁616，放电608将延续到排气管 中。图6C显示电极组件600在工艺腔环境622中，电极暴露于工艺腔的化学环境624中。 图6C中的电极接近工艺腔内壁620，放电608将延续到工艺腔内。电极组件600可用不锈 钢或镍制造，电极被装置在轮廓分明的空腔606中。本发明公开的实施例可用于监测化学 工艺制程。虽然本段讨论的是发生在与蚀刻制程相关的挥发性化学过程中的化学变化，本 工艺也可用于监测由热处理而产生的化学变化。使用通用的13. 56MHz射频功率(低功率)产生小型局部的等离子体608，可将测量 技术，端点检测电路和软件与制程机台的整合硬件相结合，以用于解决RPC端点检测的问 题。本工艺中不存在光路维护的问题，由于电极及其周围腔体暴露于清洁化学的等离子体 环境中而具有自洁作用，使得电极表面和周围腔体不受污染而保持原状。与原位射频清洁技术具有相同的功能，从检测电路得来的数据很容易解释(参阅图7)，本工艺对于等离子体 增强型化学气相沉积/化学气相沉积的RPC工艺腔清洁过程端点检测，是一种可行的方法。图7为依据本发明公开实施例从Novellus Sequel PECVD机台的远程等离子体清 洁过程中取得的电压、电流和相位的数据图。在工艺腔清洁过程的初始阶段A区域，薄膜从 工艺腔的各组件上被剥离。由于薄膜剥落物在排放废气中的密度没有变化，主导射频负载 阻抗的等离子体化学机制也没有变化。其结果是阻抗的部分或全部组成部分产生微小的 (如果有的话)变化，如图7的A区域的曲线所示。不过，随着薄膜的剥落，其排出物在等离 子体化学中的数量密度开始发生变化，从而引起电压、电流及相位发生跃迁性的变化，如图 7的B区域所示。实际上，电压及电流的跃迁对于单层薄膜是单一的，对于多层薄膜则是阶 梯型的。这种转变一直持续到等离子体化学重新稳定(图中C区域)，此时薄膜剥落物的成 分在等离子体阻抗中已经不存在。基于阻抗的远程等离子体工艺腔清洁过程的端点检测方法实施简便，耐用，不会 发生任何形式的退化，成本效益高，高信噪比使该方法在性能上优于任何其它技术。图8为相位信号随时间而变化的数据图，主导信号变化的是化学成分的改变，而 不是压力。在A区域，提供工艺腔1900sCCm氩气(Ar)但没有压力控制。B区域的工艺腔 压力控制在4 Torr (T)0在C区域，提供工艺腔Ar和三氟化氮(NF3)的混合气体，压力为 4 T0从这三个区域可以清楚地看到B区域和C区域间的化学成分变化清楚地表明化学作 用如何主导检测到的相位信号。图9为说明等离子体阻抗如何随化学成分的改变而变化数据曲线图。该图显示残 余气体分析仪(RGA)数据和基于废气阻抗端点信号随时间变化的曲线。在A区域，提供给 工艺腔的气体只有氩气。在B区域，氩气和三氟化氮被提供给工艺腔。曲线902、904、906 和908是基于阻抗的信号曲线，而910、912和914是基于残余气体分析的信号。根据基于 阻抗的信号，端点发生在75秒。此后等离子体化学物质转变成以氟气为主。图9清楚地表 明，等离子体阻抗的变化是由工艺腔清洁废气的化学成分的变化而决定的。图10为依据本发明公开实施例构成的一种远程等离子体源(RPS)清洁沉积系统 过程中确定端点的可行方法的逻辑流程图。该方法的操作1000从方框1002开始，此处远 程等离子体源(RPS)与工艺腔相连。在方框1004中，清洁气体可由RPS提供给工艺腔。在 方框1006中，工艺腔清洁气体通过排气管从工艺腔排出。在方框1008中位于排气管内的 电极组件暴露在工艺腔清洁废气中。在方框1010中一个射频信号施加于电极组件。该射 频信号引发电极组件与排气管间的等离子体放电。在方框1012中，一个或多个与等离子体 放电相关的参数被收集。这些参数可包括与射频信号相关的电压，与射频信号相关的电流， 与射频信号相关的相位角，射频信号的输送功率和射频信号的阻抗，射频信号的电阻，与射 频信号相关的电源发射功率或反射功率，和/或射频信号的电抗。在方框1014中，端点电 路可根据与等离子放电相关的一个或多个收集的参数确定工艺腔清洁过程的端点。这些参 数可被分析、组合、对比或运用其它运算来确定工艺腔中的化学变化。该方法还可进一步包括一个由RPS提供的触发信号，从而启动射频信号。此举使 排气管内的射频信号只是在工艺腔清洁过程中才施加，用以确定何时到达清洁端点。在非 清洁的制程过程中，没有必要在排气管内引发等离子体。工艺腔清洁步骤可根据确认的端 点被终止。终止工艺腔清洁步骤可包括停止由RPS到工艺腔的供气和停止对电极组件施加
13射频信号。这种工艺腔清洁可发生在化学气相沉积制程机台的工艺腔和等离子体增强型化 学气相沉积制程机台的工艺腔。制程机台制作的镀层是器件(例如半导体器件、显示器件或 光电器件)的一部分。制程机台内的处理电路器可与收集一个或多个与等离子体放电相关的参数的检 测器连接。检测器可将所收集的原始参数信号提供给制程机台，然后机台根据检测器提供 的信号确定端点。或者，检测器确定端点并将端点信号提供给制程机台。另一实施例可提供一种通过化学气相沉积或等离子体增强型化学气相沉积制程 制作在基板上的器件，如半导体器件、光电器件或显示显示器件。此外，采用化学气相沉积 沉积或等离子体增强型化学气相沉积制程产生的镀层，可以是沉积在一个工件上的保护层 或装饰层，该工件可以是纺织品、透镜、玻璃基板(例如但不限于建筑玻璃)，甚至首饰。在器 件的制作过程中可在制程机台的工艺腔中沉积一个或多个镀层。工艺腔可定期用工艺腔 清洁气体进行清洗，该工艺腔清洁气体是由与化学气相沉积工艺腔相连的远程等离子体源 (RPS)提供的。工艺腔清洁端点可由位于与CVD工艺腔相连的排气管内的检测电路来决定。 来自CVD工艺腔的废气从排气管排出，检测电路收集与排气管内工艺腔清洁废气中的等离 子体放电相关的参数。通过检测阻抗或其它与等离子体放电相关的参数就可确定工艺腔清 洁过程的端点。总之，本发明公开提供了一个系统，用来测量与排气管有关的废气的阻抗。这一系 统可能(或可能不)包括一远程等离子体源、一工艺腔、一排气管、一电极组件、一射频驱动 电源和一检测器。工艺腔清洁气体可能由或可能不由远程等离子体源(RPS)提供。排气管 也与工艺腔相连，工艺腔清洁气体通过排气管从工艺腔里排出。位于排气管内的电极组件 暴露于从工艺腔排出的废气中。与射频功率传输电路相连的电极组件接收由射频驱动电源 发出的射频信号。施加于电极组件的射频信号引发电极组件与排气管间的等离子体放电。 与电极组件相连的检测器检测传输射频信号的各组成部分，以确定组成工艺腔清洁过程的 端点。端点可根据与等离子体放电相关的阻抗变化而检测到。本领域普通技术人员可以理解，可能用于本文的词语“极大地”或“近似地”是指 为其对应物提供一个行业公认的容限。这样一个行业公认的容限范围可从百分之一以下到 百分之二十，并且对应于但不仅限于部件的价值，集成电路制程变化，温度变化，上升和下 降次数，和/或热噪声。还可以理解，可能用于本文的“可连接”包括直接连接和通过其它 部件、元件、电路或组件的间接连接，对于间接连接，所加进的部件、元件、电路或组件不会 修改一个信号所给的信息，但可能改变该信号的电流值、电压值和/或功率值。本领域普通 技术人员还可以理解，推断的连接(即推断一个元件与另一个元件的连接)包括两元件间的 直接和间接连接，如上面对“可连接”的解释。本领域普通技术人员还可以理解，可能用于 本文的“有利的比较”指比较两个或两个以上的元件、项目、信号等而得到一个理想的关系。 例如，当理想的关系是信号1的幅值比信号2的幅值大，当信号1的幅值大于信号2的幅值 或信号2的幅值小于信号1的幅值时，可达到有利的比较。本文使用的术语仅用于说明本发明的各代表实施例，而不是用以限制本发明的范 围。如本文所用单数形式的“一”、“一个”和“这个”所指物也包括其复数形式，除非上下文 另有明确说明。进一步应理解，用于本说明书的“包括”和/或“组成”可理解为具体指定 的功能、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他功能、整数、步骤、操作、元件部件和/或组合的存在或添加。 本发明中所有方法、步骤及功能要素的相应结构、材料、动作和等同物也包括任何 结构、材料或动作，用以与其它具体声明的要素结合而起作用。对本发明描述仅用以说明和 描述，并非从形式上限制本发明的范围。本领域一般技术人员可明确理解，任何不违背本发 明范围和精神所做的修改和变化，均属本发明专利保护的范围。具体实施例的选择和说明 是为了最有效地解释本发明的原理和实际应用，并让其他本领域一般技术人员理解公开的 各实施例并且可作各种修改以适合所期望的特殊用途。
权利要求
一种用于测量废气阻抗的系统，其特征在于包括一反应物输送系统；一与反应物输送系统连接的工艺腔，反应物输送系统用于提供反应物，反应物用于使工艺腔内的薄膜挥发；一排气管，挥发的薄膜废气通过排气管从工艺腔中排出；一电极组件，位于排气管内，电极暴露于从工艺腔排出的挥发的薄膜废气中；一与电极组件相连接的电离能输送网路，电离能输送网路用于将电离能信号施加于电极组件，其中施加于电极组件的电离能信号引发电极组件与排气管间的等离子体放电；以及一与电极组件相连接的检测器，检测器用于检测正在工艺腔内进行的一工艺过程的端点。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于该系统进一步包括接口电路可连接反应物输送系统，电离能量输送电路和检测器，接口电路用于接收反 应物输送系统传来触发信号，电离能量输送系统因触发信号而启动。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于该系统进一步包括接口电路可与反应物输送系统、电离能量输送电路和检测器连接，接口电路用于将从 检测器来的端点信号提供给反应物输送系统，反应物输送系统可根据该端点信号停止向工 艺腔输送反应物。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的工艺腔包含在化学气相沉积(CVD) 制程机台内部。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的CVD制程机台用于沉积器件的镀层， 器件可为半导体器件，纺织品，显示器件和光电器件中的一种。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的检测器收集至少一个以下所列参数电离能的电压； 电离能的电流； 电离能的相位角； 电离能的输送功率； 电离能的阻抗(Z); 电离能的电阻(R)； 电离能的电抗(X)；以及与电离能相关的发电机的发出功率或反射功率信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的检测器收集射频信号的阻抗。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的检测器包括用于确定正在工艺腔内 进行的工艺过程的端点的处理电路，端点是根据至少一个以下所列参数而确定的电离能的电压； 电离能的电流； 电离能的相位角； 电离能的输送功率；电离能的阻抗(Z); 电离能的电阻(R)； 电离能的电抗(X)；以及与电离能相关的发电机的发出功率或反射功率信号。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的检测器与反应物输送系统接口，其 中反应物输送系统中的处理电路用于根据检测器所提供的信号确定正在工艺腔内进行的 工艺过程的端点，这些信号包括至少一个以下所列参数电离能的电压； 电离能的电流； 电离能的相位角； 电离能的输送功率； 电离能的阻抗(Z); 电离能的电阻(R)； 电离能的电抗(X)；以及与电离能相关的发电机的发出功率或反射功率信号。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的包含工艺腔并与检测器相连接的 制程机台包括用于根据检测器所提供的信号确定正在工艺腔内进行的工艺过程的端点的 处理电路，这些信号包括至少一个以下所列参数电离能的电压； 电离能的电流； 电离能的相位角； 电离能的输送功率； 电离能的阻抗(Z); 电离能的电阻(R)； 电离能的电抗(X)；以及与电离能相关的发电机的发出功率或反射功率信号。
11.一种方法，其特征在于包括将一远程等离子体电源与一工艺腔连接； 从远程等离子体电源向工艺腔提供工艺腔清洁气体； 通过排气管从工艺腔排放工艺腔清洁废气；一位于排气管内的电极组件暴露在从工艺腔排出的工艺腔清洁废气中； 将一射频信号施加于电极组件，其中施加于电极组件的射频信号引发电极组件与排气 管间的等离子体放电；收集至少一个和电极组件与排气管间等离子体放电相关的参数；以及 根据至少一个与等离子体放电相关的参数确定工艺腔清洁过程的端点。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的方法进一步包括用从远程等离 子体电源的触发信号启动射频信号。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的方法进一步包括根据确定的端 点终止工艺腔清洁。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的根据确定的端点终止工艺腔清洁 包括停止从远程电极电源向工艺腔确保提供工艺腔清洁气体；以及 停止施加射频信号于电极组件，其中停止施加射频信号于电极组件终止电极组件与排 气管间的等离子体放电。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的工艺腔包含在化学气相沉积 (CVD)机台内。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的CVD制程机台用于沉积器件的镀 层，器件可为半导体器件，纺织品，显示器件和光电器件中的一种。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的收集至少一个和电极组件与排气 管间等离子体放电相关的参数，收集的参数包括至少一个以下所列参数电离能的电压； 电离能的电流； 电离能的相位角； 电离能的输送功率； 电离能的阻抗(Z); 电离能的电阻(R); 电离能的电抗(X)；以及与电离能相关的发电机的发出功率或反射功率信号。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的制程机台内的处理电路与检测器 相连，该检测器可收集至少一个与电极组件和排气管间等离子体放电相关的参数，该处理 电路可根据检测器提供的信号确定工艺腔清洁的端点。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述的检测器内的处理电路用于收集至 少一个与电极组件和排气管间等离子体放电相关的参数，该处理电路可根据检测器提供的 信号确定工艺腔清洁的端点，检测器可与制程机台接口并提供端点信号。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于至少一个和等离子体放电相关的参数包 括阻抗。
21.根据权利要求1所述的系统，其特征在于包括一装置，该装置包括 一基板；至少一个在基板上的镀层，该至少一个镀层是在化学气相沉积(CVD)制程机台的一化 学气相沉积工艺腔内产生的；工艺腔，用来自与CVD工艺腔相连的远程等离子体电源提供的工艺腔清洁气体进行清 洁，工艺腔清洁步骤的端点是由位于连接CVD工艺腔的排气管的检测电路确定，排气管用 于排放来自CVD工艺腔的工艺腔清洁废气，检测电路用于引发排气管内工艺腔清洁废气中 的等离子体放电并收集与等离子体放电相关的参数。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于该装置包括至少一个以下所列器件 一半导体器件；一显示器件； 一光电器件；以及一纺织品。
23.一种端点检测器，其特征在于包括一电极组件，位于排气管内，电极暴露于从工艺腔排出的废气中； 一连接电极组件的射频驱动电源，射频驱动电源用于将射频信号施加于电极组件，其 中施加于电极组件的射频信号引发电极组件与排气管间的等离子体放电；以及 连接电极组件的检测电路，检测电路用于 收集电极组件与排气管间等离子体放电参数；以及 根据收集的等离子体放电参数确定蚀刻制程的端点。
24.根据权利要求23所述的端点检测器，其特征在于该检测器进一步包括 可与远程等离子体电源，射频电源和检测电路相连的接口电路，该接口电路用于 接收来自远程电极电源的触发信号，根据该触发信号射频电源启动射频信号；以及 根据端点信号向反应物源提供来自检测电路的端点信号停止向工艺腔提供反应物。
25.根据权利要求23所述的端点检测器，其特征在于蚀刻制程包括 一工艺腔清洁步骤；一薄膜去除；或 一镀层蚀刻。
26.一种端点检测器，其特征在于包括一电极组件，位于排气管内，电极暴露于从工艺腔排出的废气中； 一连接电极组件的射频驱动电源，射频驱动电源用于将射频信号施加于电极组件，其 中施加于电极组件的射频信号引发电极组件与排气管间的等离子体放电；以及 连接电极组件的检测电路，检测电路用于 收集电极组件与排气管间等离子体放电参数；可与制程机台、远程等离子体电源、射频驱动电源及检测电路连接的接口电路，该接口 电路用于接收来自远程等离子体电源的触发信号，根据该触发信号射频电源启动射频信号；以及向制程机台内的处理电路提供收集到的基于等离子体放电的信号，处理电路用于由收 集到的信号确定端点，处理电路用于根据端点信号停止向工艺腔提供反应物。
27.一种用于测量挥发的薄膜废气的阻抗的系统，该系统包括 一反应物输送系统；一连接反应物输送系统的工艺腔，反应物输送系统用于提供反应物，反应物用于挥发 工艺腔内的一种薄膜；一电极组件，电极暴露于工艺腔内的挥发的薄膜废气中；一个连接电极组件的电离能输送电路，电离能输送电路用于向电极组件施加电离能信 号，其中施加于电极组件的电离能量信号引发电极组件附近的等离子体放电；以及一连接电极组件的检测器，该检测器用于检测工艺腔中挥发的薄膜废气的化学成分的变化。
28.一种用于测量挥发的薄膜废气的阻抗的系统，该系统包括 一反应物输送系统；一连接反应物输送系统的工艺腔，反应物输送系统用于提供反应物，反应物用于工艺 腔内的挥发；一电极组件，电极暴露于工艺腔内的挥发的化学成分中；一个连接电极组件的电离能输送电路，电离能输送电路用于向电极组件施加电离能信 号，其中施加于电极组件的电离能量信号引发电极组件附近的等离子体放电；以及一连接电极组件的检测器，该检测器用于检测工艺腔中挥发的化学成分中的化学组分变化。
全文摘要
本发明公开了一种测量与排气管相关的废气的阻抗的系统。该系统包括一远程等离子体电源、一工艺腔、一排气管、一电极组件、一射频驱动电源和一检测器。远程电极电源连接工艺腔，用于向工艺腔提供工艺腔清洁气体。排气管也与工艺腔相连，工艺腔清洁废气通过排气管从工艺腔中排出。电极组件位于排气管内，暴露在从工艺腔排出的废气中。电极组件连接射频驱动电源，接收来自射频驱动电源的射频信号。施加于电极组件的射频信号引发电极组件及排气管间的等离子体放电。与电极组件相连的检测器检测工艺腔的工艺腔清洁过程的端点。端点可根据与电极组件和排气管之间等离子体放电相关的阻抗变化而检测到。
文档编号H01L21/3065GK101971300SQ200980107986
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年3月14日
发明者E·鲁, J·坎农, T·R·特纳 申请人:福斯瑞科技公司