專利名稱：測量等離子體頻率監(jiān)控等離子體處理系統(tǒng)中處理的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及襯底制造技術(shù)，具體地，涉及用于通過測量等離子體頻率來監(jiān)控等離子體處理系統(tǒng)中處理的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在諸如使用在平板顯示器制造中的襯底(例如，半導(dǎo)體襯底或玻璃面板)的處理中，經(jīng)常使用等離子體。例如，作為襯底處理的一部分，將襯底分成多個管芯(die)或矩形區(qū)域，每個管芯或矩形區(qū)域都將成為集成電路。接著，通過一系列步驟處理襯底，其中，選擇性地去除(蝕刻)和沉積材料，以在其上形成電子元件。
在示例性的等離子體處理中，在蝕刻之前，用硬化的感光乳劑薄膜(即，例如，光刻膠掩模)涂覆襯底。然后，選擇性地去除硬化的感光乳劑區(qū)域，使得露出底層部件。然后，將襯底放置在襯底支撐結(jié)構(gòu)上的等離子體處理室中，該襯底支撐結(jié)構(gòu)(稱為卡盤或底座)包括單極電極或雙極電極。隨后，適當?shù)奈g刻源流入室中并被撞擊以形成等離子體，來蝕刻襯底的暴露區(qū)域。
現(xiàn)在參照圖1，示出了電容耦合等離子體處理系統(tǒng)的簡圖。通常，電容耦合等離子體處理系統(tǒng)可配備有單個或兩個單獨的RF電源。由源RF發(fā)生器134生成的源RF通常用于生成等離子體以及通過電容耦合控制等離子體密度。而由偏壓RF發(fā)生器138生成的偏壓RF通常用于控制DC偏壓和離子轟擊能量。匹配網(wǎng)絡(luò)136進一步耦合至源RF發(fā)生器134和偏壓RF發(fā)生器138，用于使RF電源的阻抗與等離子體110的阻抗相匹配。此外，匹配網(wǎng)絡(luò)136還可以包括可以測量傳送至等離子體110的電壓和電流阻抗的V/I探針(未示出)，以及修改生成的等離子體的頻率以更好地優(yōu)化等離子體處理條件的的能力。
通常，適當?shù)囊唤M氣體通過頂部電極104的入口從氣體分配系統(tǒng)122流入室102。這些等離子體處理氣體可被順序電離以形成等離子體110，從而處理(例如，蝕刻或沉積)通過邊緣環(huán)(edge ring)115定位在還用作電極的靜電卡盤116上的襯底114(例如，半導(dǎo)體襯底或玻璃板)的露出區(qū)域。
通常，冷卻系統(tǒng)140連接至卡盤116，以實現(xiàn)等離子體被點火時的熱平衡。該冷卻系統(tǒng)本身通常由通過卡盤中的空腔抽吸冷卻劑的冷卻器、以及對卡盤和襯底之間的泵111抽吸的氦氣例如，后部氦流(backside He flow))組成。除了除去生成的熱量之外，氦氣還使冷卻系統(tǒng)快速地控制散熱。即，增加的氦氣壓力隨后也增加了傳熱速率。大部分等離子體處理系統(tǒng)還被包括運行軟件程序的復(fù)雜計算機所控制。在典型的運行環(huán)境中，通常為特定的等離子體處理系統(tǒng)和特定方法配置制造處理參數(shù)(例如，電壓、氣流混合、氣體流速、壓力等)。
在所知雙襯底的普通基板制造方法中，介電層由填充通孔的導(dǎo)電塞電連接。一般地，在通常排列有TaN或TiN阻擋層的介電層中形成開口，然后順序填充有使兩組導(dǎo)電圖樣進行電接觸的導(dǎo)電材料(例如，鋁(Al)、銅(Cu)等)。這樣就在襯底的兩個有源區(qū)(例如，源極/漏極區(qū))之間建立了電接觸。通常，通過化學(xué)機械研磨(CMP)去除介電層的表面上過多的導(dǎo)電材料。然后沉積氮化硅覆蓋層以覆蓋銅。
然而，在這些或其它等離子體處理中，常常難以確定設(shè)定參數(shù)之外的處理條件改變的確切時間。特別地，隨著裝置尺寸變小以及更先進的低k材料的使用，為了保持均勻的蝕刻速率、提高產(chǎn)量等，對基本穩(wěn)定的處理條件的要求也更加嚴格。
特別地，污染將成為重要的問題。通常，污染程度通常依賴于特定的等離子體處理(例如，化學(xué)、功率、和溫度)和室的初始表面條件。由于完全去除沉積物很耗費時間，所以通常僅當微粒污染等級達到不能接受的等級時、當必須打開等離子體處理系統(tǒng)以更換消耗結(jié)構(gòu)(例如，邊緣環(huán))或作為預(yù)定的預(yù)防性維護(PM)的一部分時才充分清潔等離子體處理系統(tǒng)室。
同樣，硬件損耗也將成為問題。隨著等離子體室部件暴露給等離子體，其自身也會被損壞，物理特性和電特性會改變并產(chǎn)生污染。實際上，在無晶自動清潔(WAC)期間，清潔處理本身可能會損壞部件，例如，靜電卡盤(卡盤)。
至今，還沒有有效的方法來在不進行第一次初始處理的情況下確定等離子體處理是否在設(shè)定的參數(shù)原位(in-situ)之外，隨后對部分制造襯底進行測試。也就是說，在處理完一批襯底制造之后，從該批襯底中取出樣品襯底并對其進行測試。如果測試確定襯底不符合設(shè)定的規(guī)格，則需要銷毀整批襯底。
一種解決方案可以是創(chuàng)建等離子體處理系統(tǒng)的簡化實驗?zāi)Ｐ?，以充分獲取設(shè)備的行為。然而，創(chuàng)建的實驗?zāi)Ｐ褪谴嬖趩栴}的。例如，為了提取簡化實驗的參數(shù)，可對修改的不操作等離子體室進行分析。在另一技術(shù)中，可以使用網(wǎng)絡(luò)分析器分別測量等離子體處理系統(tǒng)的單個部件。
然而，由于等離子體處理自身的重復(fù)會可能影響等離子體處理系統(tǒng)部件的電特性，所以即使是松散相關(guān)的(因此為弱預(yù)測(weaklypredictive))模型也很難獲得。簡化實驗?zāi)Ｐ偷膭?chuàng)建很少能夠完成，并且僅由專門人員才可以完成。
考慮到上述的問題，需要用于通過測量等離子體頻率來監(jiān)控等離子體處理系統(tǒng)中處理的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，本發(fā)明涉及等離子體處理系統(tǒng)中用于在具有等離子體處理室的等離子體系統(tǒng)中原位監(jiān)控處理的方法。該方法包括在等離子體處理室中定位襯底。該方法還包括當將襯底設(shè)置在等離子體處理室中時在等離子體處理室內(nèi)撞擊等離子體。該方法進一步包括獲得在撞擊等離子體之后存在的測量等離子體頻率，該測量等離子體頻率值具有當?shù)入x子體不存在時的第一值以及當?shù)入x子體存在時不同于第一值的至少一個第二值。該方法還包括如果測量等離子體頻率值在預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)(envelope)之外，則使測量等離子體頻率值與處理屬性相關(guān)。
在一個實施例中，本發(fā)明涉及等離子體處理系統(tǒng)中用于在具有等離子體處理室的等離子體系統(tǒng)中原位監(jiān)控處理的裝置。該裝置包括用于在等離子體處理室中定位襯底的裝置。該裝置還包括當將襯底設(shè)置在等離子體處理室中時在等離子體處理室中撞擊等離子體的裝置。該裝置還包括獲得在撞擊等離子體之后存在的測量等離子體頻率的裝置，該測量等離子體頻率值具有當?shù)入x子體不存在時的第一值以及當?shù)入x子體存在時不同于第一值的至少一個第二值。如果測量等離子體頻率值在預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)之外，則該裝置進一步包括使測量等離子體頻率值與處理屬性相關(guān)的裝置。
下面，將結(jié)合附圖和本發(fā)明的詳細描述更詳細地描述本發(fā)明的這些和其它特性。


通過實例示出了本發(fā)明，但并不用于限制本發(fā)明，在附圖中，相同的參考標號表示相同的元件；其中圖1示出了電容耦合等離子體處理系統(tǒng)的簡圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在特定相同等離子體處理系統(tǒng)中的一組覆蓋氧化物蝕刻的簡化統(tǒng)計處理控制曲線圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的添加有后部He流圖的圖2的簡圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加27MHz的測量阻抗的圖2的簡圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加2MHz的測量阻抗的圖2的簡圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加27MHz的測量頻率的圖2的簡圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加測量阻抗相位角的圖2的簡圖；以及圖8出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于原位監(jiān)控處理的方法的簡圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖中所示的本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例詳細描述本發(fā)明。在以下的描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，將闡述多個具體細節(jié)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，沒有這些具體細節(jié)的一些或全部也可實施本發(fā)明。在其它情況下，為了避免對本發(fā)明造成不必要的混淆，沒有詳細描述眾所周知的處理步驟和/或結(jié)構(gòu)。
盡管不希望被理論所束縛，但這里發(fā)明人相信，基本上容易測量的等離子體參數(shù)偏移可以與基本上難以測量的襯底屬性偏移相關(guān)。一般地，偏移表示在設(shè)定的統(tǒng)計范圍或數(shù)值包絡(luò)之外的數(shù)據(jù)點。即，偏移可以是在統(tǒng)計控制上限以上或在統(tǒng)計控制下限以下的數(shù)據(jù)點。在等離子體處理中，任何不能檢測到或不能預(yù)料的偏移都可能將大量襯底材料置于風(fēng)險中。
例如，在正常的操作期間，期望等離子體參數(shù)保持在特定范圍或數(shù)值包絡(luò)(即，對于每個等離子體頻率的一組阻抗、對于每個等離子體頻率的一組相位角、對于每個等離子體頻率的特定頻率范圍、自偏壓等)內(nèi)。該范圍通常是一些目標或基線的3個標準差(或3σ)。
通常，標準差(σ)是變量的平方根。其在分布測量中是最常用的。一般地，如果已知正態(tài)分布的平均值和標準差，則可以計算與任意給定分數(shù)(score)(即，數(shù)據(jù)點等)相關(guān)的百分等級。在正態(tài)分布中，大約68％的分數(shù)在平均值的一個標準差內(nèi)，大約95％的分數(shù)在平均值的兩個標準差內(nèi)，大約99％的分數(shù)在平均值的三個標準差內(nèi)，σ＝∑(X-μ)2/N 等式(1)
其中，X是特定分數(shù)，μ是平均值，以及N是分數(shù)個數(shù)。
然而，最優(yōu)化等離子體處理配方，從而其對等離子體參數(shù)非常敏感。因此，對于等離子體處理系統(tǒng)中的給定問題，可以使襯底屬性偏移(即，不適當?shù)奈g刻速率等)與等離子體參數(shù)偏移(即，對于特定的頻率阻抗值大于3σ等)相關(guān)。即，特定問題還會引起等離子體和襯底的一組偏移。普通的等離子體處理問題(因此可能的處理偏移)包括室污染、等離子體結(jié)構(gòu)損壞和劣化、氣壓泄漏、氣流混合問題、規(guī)定之外的室溫、壞的RF線纜、不適當連接的線纜等。
在一個實施例中，可以確定特定頻率的RF電源的阻抗偏移與襯底屬性偏移(例如，不適當?shù)墓饪棠z蝕刻速率等)之間的相關(guān)性。
在另一實施例中，可以確定頻率調(diào)諧等離子體系統(tǒng)中的頻率偏移與襯底屬性偏移(例如，不適當?shù)墓饪棠z蝕刻速率等)之間的相關(guān)性。一般地，頻率調(diào)諧等離子體系統(tǒng)可以改變用于生成等離子體的一組頻率，以使處理期間的反射功率最小化。結(jié)果，頻率響應(yīng)于等離子體阻抗的變化而改變。
在另一實施例中，可以確定特定頻率的RF電源的相位角偏移與襯底屬性偏移(例如，不適當?shù)墓饪棠z蝕刻速率等)之間的相關(guān)性。
在另一實施例中，可以確定自偏壓的偏移與襯底屬性偏移(例如，不適當?shù)墓饪棠z蝕刻速率等)之間的關(guān)聯(lián)。
一般地，必須剛好在襯底前(例如，襯底與等離子體之間)形成電場，其允許充足能量的等離子體離子轟擊襯底。通常所知的自偏壓與等離子體放電電壓之間的電位差越大，且襯底吸引等離子體離子的趨勢越更大。然而，由于電位差還可能存在于等離子體放電與會使等離子體離子從襯底轉(zhuǎn)移出來的等離子體室中的其它非目標表面(即，處理室壁、上電極等)之間，所以自偏壓還必須與這些表面具有相當大的電位差。之后，會影響等離子體從而影響襯底的問題也將影響自偏壓。
如上所述，等離子體處理系統(tǒng)通常由一些種類的RF電源提供能量。通常，源RF發(fā)生器用于生成并控制等離子體密度，而偏壓RF發(fā)生器通常用于控制等離子體DC偏壓和離子轟擊能量。這些RF源通常又通過使RF電源的阻抗與等離子體的阻抗相匹配的匹配網(wǎng)絡(luò)耦合至等離子體。
此外，匹配網(wǎng)絡(luò)還可以包括V/I探針，其能夠測量電壓(V)、電流(I)、等離子體的電壓(V)與電流(I)之間的相位角(θ)、阻抗(Z)、傳輸功率、正向功率、反射功率、無功功率、反射系數(shù)等。此外，匹配網(wǎng)絡(luò)還可以在設(shè)定范圍數(shù)值包絡(luò)內(nèi)改變生成的等離子體頻率，以針對處理條件更好地優(yōu)化等離子體。如之前的狀態(tài)，可以改變用于生成等離子體的一組頻率的等離子體處理系統(tǒng)通常是指頻率調(diào)諧等離子體系統(tǒng)。
一般可通過下列等式得到傳輸功率功率＝VxIxcos(θ) 等式(2)一般可通過下列等式得到阻抗(復(fù)數(shù))Z＝V0/I0＝R+jX 等式(3)其中，V0是基本電壓(峰值電壓)，I0是基本電流(峰值電流)，R是實阻抗，J＝sqrt(-1)(復(fù)數(shù)的虛部)，以及X是復(fù)電抗。復(fù)電抗是隨著具有由ω表示的角頻率的生成信號的每個AC周期電子部件存儲和釋放作為電流和電壓起伏的能量范圍的表達。
ω是由電壓源生成的信號的角頻率，并且可以下列形式表示ω＝2π(Frequency) 等式(4)等離子體阻抗的相位角可以下列形式表示Phase Angle(θ)＝tan-1(X/R) 等式(5)其中，R＝Zcos(θ)，以及X＝Zsin(θ)。
現(xiàn)在，參照圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在幾周的過程內(nèi)在特定的相同等離子體處理系統(tǒng)中一組覆蓋氧化物蝕刻的簡化統(tǒng)計處理控制的曲線圖。通常，等離子體處理系統(tǒng)中的質(zhì)量表示符合要求。符合一般是指襯底與預(yù)定要求或配方中的規(guī)格(例如，目標、容差等)一致的程度。
此外，任意給定的等離子體處理還可包括不確定度，也就是所知的方差(variance)。一般，方差的減小經(jīng)常直接與質(zhì)量的相應(yīng)提高相關(guān)。方差的一些原因被認為是正?；蚩山邮艿?，所以無需對其采取措施。例如，通過對不同的等離子體處理系統(tǒng)執(zhí)行相同處理所引起的制造襯底中的細微差別。即，在使一個等離子體處理系統(tǒng)與另一個相匹配的嘗試中，幾乎一定會出現(xiàn)偏差。方差的其它原因是不正?；蛱厥獾摹Ｋ鼈儾皇翘幚淼念A(yù)期部分，因此可能需要某些類型的校正措施。即，它們超出了正常偏差的范圍。例如，等離子體室中可以毀壞襯底的濕氣。
在該圖中，目標是期望大約110.52nm/min的平均蝕刻速率，容差是指將蝕刻速率維持在大約120.12nm/min的控制上限(E/RUCL)和大約100.91nm/min的控制下限(E/R LCL)中。盡管可以使用其它等離子體處理系統(tǒng)，但是該特定蝕刻組是在Lam ResearchExelanTM2300雙頻等離子體處理系統(tǒng)中執(zhí)行的。處理參數(shù)如下壓力70豪托(milli-torr)功率(2MHz)1000.0瓦特功率(27MHz)2000.0瓦特氣體混合物5SCCM CH2F2，6SCCM C4F8，180SCCM N2，以及200SCCM AR溫度在TP(頂部)為80℃，在ESC為20℃處理時間60秒CW37曲線202反映了在幾周的過程中以納米每分鐘(nm/min)為單位的覆蓋氧化物的蝕刻速率。在分析該圖的過程中，兩個偏移點是很明顯的于2004年4月6日行的204以及于2004年4月9日執(zhí)行的206。如上所述，偏移表示設(shè)定的統(tǒng)計范圍或數(shù)值包絡(luò)之外的數(shù)據(jù)點，其可以由多種因素(例如，室污染、等離子體結(jié)構(gòu)損壞或劣化、氣壓泄漏、氣流混合問題、規(guī)定之外的室溫、壞的RF線纜、不適當連接的線纜、后部He流等)引起。
現(xiàn)在，參照圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的添加有后部He流的圖2的簡圖。與之前相同，曲線202反映了在幾周的過程中以納米每分鐘(nm/min)為單位的覆蓋氧化物的蝕刻速率。類似地，曲線208反映了每次蝕刻期間相應(yīng)的測量的后部He流。
如2004年4月6日所示，蝕刻曲線202和He流曲線208均在204處示出偏移。即，隨著He流減少至大約33.5SCCM，蝕刻速率也基本降低至大約33.4nm/min，大大超出了在100.91nm/min的3σ控制下限(LCL)。
由于蝕刻速率和He流均在相同點處反映偏移，所以這可能意味著相關(guān)性。因此，He流可能是2004年4月6日蝕刻速率偏移的主要原因。相反，由于206處約33.5nm/min的2004年4月9日的減小的蝕刻曲線202沒有表現(xiàn)出如點204處與減小He流緊密的相關(guān)性，所以減小的He流可能不是2004年4月9日的蝕刻速率偏移的主要原因。
現(xiàn)在，參照圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加27MHz的測量阻抗的圖2的簡圖。與前面相同，曲線202反映了在幾周的過程中以納米每分鐘(nm/min)為單位的覆蓋氧化物的蝕刻速率。此外，曲線402反映了27MHz的相應(yīng)測量阻抗。
如上所述，期望的目標蝕刻速率大約為110.52nm/min，具有大約120.12nm/min的控制上限(E/R UCL)和大約100.91nm/min的控制下限(E/R LCL)。期望的目標阻抗大約為3.88Ohm，具有大約4.02Ohm的控制上限(Z UCL)和大約3.75Ohm的控制下限(ZLCL)。蝕刻曲線202和27MHz的測量阻抗402均在2004年4月6日的204以及在2004年4月9日的206a和206b附近示出偏移。因此，測量阻抗的偏移(在Z UCL以上或在Z LCL以下)顯示出與E/R LCL以下蝕刻速率的大量減小(即，屬性偏移)相關(guān)。
盡管不希望被理論所束縛，但發(fā)明人相信基本上可以改變等離子體阻抗的因素還可以引起襯底屬性的較大改變，例如，蝕刻速率。這些因素可包括室材料(例如，電極、密封環(huán)等)的劣化、氣流、氣壓、或溫度的偏移、襯底類型的改變、卡盤表面的改變、RF發(fā)生器存在的問題、RF連接、壞的RF線纜等。
現(xiàn)在，參照圖5，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加2MHz的測量阻抗的圖2的簡圖。與之前相同，曲線202反映了在幾周的過程中以納米每分鐘(nm/min)為單位的覆蓋氧化物的蝕刻速率。此外，曲線502反映了2MHz的相應(yīng)測量阻抗。
如上所述，期望的目標蝕刻速率大約為110.52nm/min，具有大約120.12nm/min的控制上限(E/R UCL)和大約100.91nm/min的控制下限(E/R LCL)。期望的目標阻抗大約為145.73Ohm，具有大約149.16Ohm的控制上限(Z UCL)和大約142.29Ohm的控制下限(Z LCL)。
蝕刻曲線202和2MHz的測量阻抗502均在2004年4月6日的204a和204b以及2004年4月9日的206附近示出偏移。如圖5所示，測量阻抗的偏移(在Z UCL以上或在Z LCL以下)顯示出與E/R LCL以下蝕刻速率的大量減小(即，屬性偏移)相關(guān)。
現(xiàn)在，參照圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加27MHz的測量頻率的圖2的簡圖。與之前相同，頻率調(diào)諧等離子體系統(tǒng)可以改變用于生成等離子體的一組頻率，以在處理期間將反射功率最小化。結(jié)果，頻率響應(yīng)于等離子體阻抗的變化而改變。
與之前相同，曲線202反映了在幾周的過程中以納米每分鐘(nm/min)為單位的覆蓋氧化物的蝕刻速率。此外，曲線602反映了27MHz的相應(yīng)測量頻率。如上所述，期望的目標蝕刻速率大約為110.52nm/min，具有大約120.12nm/min的控制上限(E/R UCL)和大約100.91nm/min的控制下限(E/R LCL)。27MHz的期望目標頻率大約為27.47680MHz，具有大約27.52331MHz的控制上限(FREQ UCL)和大約27.43029MHz的控制下限(FREQ LCL)。
蝕刻曲線202和27 MHz的測量頻率602均在2004年4月6日的點204a和204b以及2004年4月9日的的點206附近示出偏移。在示出的圖中，偏移被定義為超過曲線平均值3個標準差(3σ)之外的點。因此，測量頻率的偏移(在FREQ UCL以上或在FREQLCL以下)顯示出與E/R LCL以下蝕刻速率的大量減小(即，屬性偏移)相關(guān)。
現(xiàn)在，參照圖7，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在V/I探針處添加測量阻抗相位角的圖2的簡圖。與之前相同，曲線202反映了在幾周的過程中以納米每分鐘(nm/min)為單位的覆蓋氧化物的蝕刻速率。此外，曲線702反映了阻抗的相應(yīng)測量相位角。
如上所述，期望的目標蝕刻速率大約為110.52nm/min，具有大約120.12nm/min的控制上限(E/R UCL)和大約100.91nm/min的控制下限(E/R LCL)。測量阻抗相位角的期望目標大約為59.67°，具有大約-58.17°的控制上限(ANGLE UCL)和大約-61.16°的控制下限(ANGLE LCL)。
蝕刻曲線202和測量相位角702均在2004年4月6日的點204附近以及2004年4月9日左右的點206a和206b處示出偏移。在圖中，偏移被定義為超過曲線平均值3個標準差(3σ)之外的點。因此，測量相位角的偏移(在ANGLE UCL以上或在ANGLE LCL以下)顯示出與E/R LCL以下蝕刻速率的大量減小(即，屬性偏移)相關(guān)。
現(xiàn)在，參照圖8，示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于在具有等離子體處理室的等離子體處理系統(tǒng)中原位監(jiān)控處理的方法的簡圖。首先，在步驟802中，將襯底定位在等離子體處理室中。接下來，在步驟804中，在將襯底設(shè)置在等離子體處理室中時，在等離子體處理室中撞擊等離子體。然后，在步驟806中，獲得在撞擊等離子體之后存在的測量等離子體頻率，該測量等離子體頻率具有當?shù)入x子體不存在時的第一值以及當?shù)入x子體存在時的不同于第一值的至少一個第二值。在步驟808中，如果測量等離子體頻率值在預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)之外，則在步驟810中使測量等離子體頻率值與處理屬性相關(guān)。如果不是則在步驟812中，不使測量等離子體頻率值與處理屬性相關(guān)。
盡管根據(jù)幾個優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是存在落入本發(fā)明范圍內(nèi)的變化、改變、和等同替換。例如，盡管結(jié)合Lam Research的等離子體處理系統(tǒng)(例如，ExelanTM、ExelanTMHP、ExelanTMHPT、2300TM、VersysTMStar等)描述了本發(fā)明，但是也可使用其它等離子體處理系統(tǒng)。本發(fā)明還可以使用各種直徑(例如，200mm、300mm、液晶顯示器等)的襯底。還應(yīng)該注意，存在多種實施本發(fā)明方法的可選方式。
本發(fā)明的優(yōu)點包括用于通過測量等離子體頻率來監(jiān)控等離子體處理系統(tǒng)中處理的方法和裝置。其他優(yōu)點包括可用于診斷和監(jiān)控目的的基本可靠信號的使用。
盡管已經(jīng)公開了示例性實施例和最佳模式，但可對所公開的實施例做出的更改和改變，仍然保持在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的主題和精神的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在具有等離子體處理室的等離子體處理系統(tǒng)中原位監(jiān)控處理的方法，包括在所述等離子體處理室中定位襯底；在將所述襯底設(shè)置在所述等離子體處理室中的同時，在所述等離子體處理室中撞擊等離子體；獲得在撞擊所述等離子體之后存在的測量等離子體頻率，所述測量等離子體頻率值具有當所述等離子體不存在時的第一值以及當所述等離子體存在時的不同于所述第一值的至少一個第二數(shù)值；如果所述測量等離子體頻率值在預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)之外，則使所述測量等離子體頻率值與所述處理的屬性相關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在目標RF頻率處執(zhí)行所述獲得所述測量等離子體頻率值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述目標RF頻率大約為2MHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述目標RF頻率大約為27MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述目標RF頻率大約為13.56MHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)包括具有V/I探針的RF發(fā)生器，使用所述V/I探針執(zhí)行所述獲得所述測量等離子體頻率值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述測量等離子體頻率值表示相位角測量的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述測量等離子體頻率值表示振幅測量的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)包括等離子體頻率控制下限。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述等離子體頻率控制下限在預(yù)定的等離子體頻率目標值的3σ的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)包括等離子體頻率控制上限。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述等離子體頻率控制上限在預(yù)定等離子體頻率目標值的3σ的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)杈利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)包括等離子體頻率控制下限和等離子體頻率控制上限。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底是半導(dǎo)體晶片。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底是玻璃板。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的所述屬性表示蝕刻所述襯底時的蝕刻速率。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的所述屬性表示蝕刻所述襯底時的選擇性速率。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述襯底的所述屬性表示蝕刻所述襯底時的蝕刻均一性測量。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是電容耦合等離子體處理系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是電感耦合等離子體處理系統(tǒng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是大氣等離子體處理系統(tǒng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是頻率調(diào)諧耦合等離子體處理系統(tǒng)。
23.一種用于在具有等離子體處理室的等離子體處理系統(tǒng)中原位監(jiān)控處理的裝置，包括在所述等離子體處理室中定位襯底的裝置；在將所述襯底設(shè)置在所述等離子體處理室中的同時在所述等離子體處理室中撞擊等離子體的裝置；用于獲得在撞擊所述等離子體之后存在的測量等離子體頻率的裝置，所述測量等離子體頻率值具有當所述等離子體不存在時的第一值以及當所述等離子體存在時的不同于所述第一值的至少一個第二值；如果所述測量等離子體頻率值在預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)之外，使所述測量等離子體頻率值與所述處理的屬性相關(guān)的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，在目標RF頻率處執(zhí)行所述獲得所述測量等離子體頻率值。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述目標RF頻率大約為2MHz。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述目標RF頻率大約為27MHz。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述目標RF頻率大約為13.56MHz。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)包括具有V/I探針的RF發(fā)生器，獲得所述測量等離子體頻率的所述裝置包括使用所述V/I探針。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述測量等離子體頻率值表示相位角測量的值。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述測量等離子體頻率值表示振幅測量的值。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)包括等離子體頻率控制下限。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述等離子體頻率控制下限在預(yù)定等離子體頻率目標值的3σ的范圍內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)包括等離子體頻率控制上限。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述等離子體頻率控制上限在預(yù)定的等離子體頻率目標值的3σ的范圍內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)包括等離子體頻率控制下限和等離子體頻率控制上限。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述襯底是半導(dǎo)體晶片。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述襯底是玻璃板。
38.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述襯底的所述屬性表示蝕刻所述襯底時的蝕刻速率。
39.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述襯底的所述屬性表示蝕刻所述襯底時的選擇性速率。
40.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述襯底的所述屬性表示蝕刻所述襯底時的蝕刻均一性測量。
41.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是電容耦合等離子體處理系統(tǒng)。
42.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是電感耦合等離子體處理系統(tǒng)。
43.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是大氣等離子體處理系統(tǒng)。
44.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述等離子體處理系統(tǒng)是頻率調(diào)諧耦合等離子體處理系統(tǒng)。
全文摘要
公開了一種用于在具有處理室的等離子體系統(tǒng)中原位監(jiān)控處理的方法。該方法包括在等離子體處理室中定位襯底。該方法還包括在將襯底設(shè)置在等離子體處理室內(nèi)時在等離子體處理室中撞擊等離子體。該方法進一步包括獲得撞擊等離子體之后存在的測量等離子體頻率，該等離子體頻率值具有當?shù)入x子體不存在時的第一值以及當?shù)入x子體存在時的不同于第一值的至少一個第二值。該方法還包括如果等離子體頻率值在預(yù)定等離子體頻率值包絡(luò)之外，則使測量等離子體頻率值與處理的屬性相關(guān)。
文檔編號H03H7/40GK101088149SQ200580039838
公開日2007年12月12日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者程家成, 蒂莫西·J·吉尼, 拉奧·安納普拉加達, 蘇布哈什·德希穆克 申請人:朗姆研究公司