[發明專利]檢測等離子體工藝異常的頻率監控

有效

• 申請號: 200710145785.1
• 申請日: 2007-09-05
• 公開（公告）號: CN101155460A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 樸范秀;崔壽永;約翰·M·懷特;金宏順;霍夫曼·詹姆斯
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24;H05H1/36;H01J37/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;梁揮

技術領域

本發明涉及一種用于檢測與變頻射頻(RF)電源耦合的RF驅動的等離子體工藝腔室內的異常情況的裝置和方法，尤其涉及用于制造例如電子顯示器或半導體電路的電子工件的工藝腔室。

背景技術

通過在各種工藝腔室中執行一系列的工藝步驟來制造例如電子平板顯示器和半導體集成電路的電子器件。這些工藝步驟通常包括在等離子體工藝腔室中執行的步驟，例如在等離子體增強化學氣相沉積腔室或等離子體濺射腔室中執行的沉積步驟，或者在等離子體蝕刻腔室中執行的蝕刻步驟。將任何在等離子體存在于腔室內時用于執行制造電子器件的步驟的該腔室認為是等離子體工藝腔室。

當在等離子體工藝腔室內進行工件處理時，有時會出現故障。這些故障可以包括損壞的腔室部件、需要清潔或其它例行保養的腔室部件或者損壞的工件。如果在故障出現后不暫停等離子體工藝，則會存在對腔室部件或工件產生更嚴重損壞的風險。因此，盡可能快地檢測這些故障以便能夠暫停等離子體工藝是很重要的。

發明內容

本發明涉及一種用于通過檢測變頻RF電源是否移動到所建立的下限和上限之外而檢測RF驅動的等離子體工藝腔室內的異常情況的裝置和方法。

本發明在與阻抗匹配網絡和RF電源結合時非常有用，其中調節RF電源的頻率以使RF電源、匹配網絡和等離子體工藝腔室之中的阻抗匹配最優化，從而RF電源的頻率響應于等離子體工藝腔室提供的負載阻抗的變化而改變。

本發明的第一方面適應性地建立第一對頻率上限和下限。在新的工藝步驟開始之后或者在采樣控制信號從第一狀態改變至第二狀態之后，采樣保持電路對RF電源的頻率進行采樣。建立作為采樣的頻率的函數的第一對頻率上限和下限。

第一比較器電路重復地(即，周期性地或連續地)對RF電源的頻率和第一對頻率限值進行比較，并且如果所述頻率變得小于第一下限或大于第一上限則發出警報信號。

優選地，建立第一對頻率限值以在工藝腔室正常工作時使電源頻率保持在頻率上限和下限之間。從而，電源頻率超出所述頻率限值能夠可靠地指示工藝腔室內的異常情況，例如損壞的腔室部件、需要清潔或其它例行保養的腔室部件或者損壞的工件。

優選地，當新工件的等離子體處理開始時或者在工件處理狀態中的任何改變之后，更新該第一對頻率限值。通過重復對RF電源頻率采樣并且建立作為采樣頻率的函數的第一對頻率限值的前述步驟而進行更新。

該更新本質上使頻率限值適應于工藝腔室條件的偏移，由此使頻率限值能夠比固定頻率限值的間隔更窄。因此，與固定且間隔更寬的頻率限值相比，適應性地建立的頻率限值能夠更靈敏地檢測工藝腔室中的異常情況。

本發明的第二方面建立第二對頻率上限和下限，其不是作為電源頻率的函數而被適應性地更新。比較器電路將RF電源的頻率與第二對頻率限值進行比較，并且，如果電源頻率位于該限制之外，該比較器電路發出表示工藝腔室中的異常情況的第二警報信號。優選地，在工件處理的狀態改變時，例如當新工件的等離子體處理開始時或者在工件處理狀態的任何改變之后，進行該比較。

盡管本發明的第一方面和第二方面中的任一方面都能夠獨立于另一方面而被使用，但優選將它們一起使用，因為它們具有互補和協同的優點和缺點。具體地，盡管由于第二頻率限制不適應為電源頻率的函數，該第二頻率限值通常必須比第一頻率限值間隔更寬，但本發明的第二方面具有能夠檢測未進行處理時出現的異常情況的優點，例如當工件被轉移進或轉移出該腔室時接地母線的破損。

附圖說明

圖1為根據本發明用于檢測工藝腔室中異常情況的裝置的方塊圖。

圖2為顯示在五個工件序列的正常等離子體處理期間RF電源頻率與時間的函數關系圖。

圖3為與圖2相似的關系圖，但示出了在第三和第五襯底的等離子體處理期間的異常情況。

圖4為使用適應性頻率限值的本發明第一方面的方法的流程圖。

圖5為使用非適應性頻率限值的本發明第二方面的方法的流程圖。

具體實施方式

1、等離子體工藝綜述

圖1表示根據本發明用于檢測工藝腔室內異常情況的常規RF驅動的等離子體工藝腔室10和新型電路20-24。

該等離子體工藝腔室可以為任何類型的用于執行等離子體工藝的腔室，所述等離子體工藝用于制造例如電子顯示器或半導體集成電路的電子器件。例如，等離子體工藝腔室可以為等離子體增強化學氣相沉積腔室、濺射腔室或者等離子體蝕刻腔室。