[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體工藝的腔衰蕩光譜儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780017801.7
• 申請日: 2007-03-13
• 公開（公告）號: CN101454655A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·E·科爾;Y·古
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01J3/42
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王小衡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的領(lǐng)域涉及半導(dǎo)體加工，特別涉及用于檢測半導(dǎo)體加工環(huán)境 中的氣體濃度的裝置。

背景技術(shù)

控制半導(dǎo)體加工中的環(huán)境是非常重要的。典型地，半導(dǎo)體是在工藝 室中從晶片制造出來的。一個或多個擴(kuò)散步驟之后(或之前)是掩蔽步 驟以在晶片上定義半導(dǎo)體制造位置。一旦制造位置得以定義，該工藝可 重復(fù)任意次數(shù)，這取決于所制造的器件的復(fù)雜度。

一旦半導(dǎo)體器件在所定義的位置得以建立，在所定義的位置可以形 成一組連接。連接可以通過任意數(shù)量的掩蔽、沉積和腐蝕步驟形成。

在制造工藝的每一步驟中，可以使用不同的反應(yīng)材料。通常這些反 應(yīng)材料是氣體形式的。

為了提供一致性的半導(dǎo)體產(chǎn)品，通常必須通過精確控制反應(yīng)氣體可 靠地控制擴(kuò)散、沉積和腐蝕工藝。典型地，這通過控制反應(yīng)材料進(jìn)入工 藝室的流量來完成。

在半導(dǎo)體薄膜加工中，知道工藝室中精確的氣體組分是非常重要 的。常規(guī)地，這主要由流量控制來完成，但是僅僅是流量控制還不能識 別在反應(yīng)室中存在的反應(yīng)氣體的比例，特別是當(dāng)有其它氣體，例如載氣 或背景氣體存在時。

因此，需要一種更好的測量氣體含量，特別是在涉及多種氣體的工 藝環(huán)境中測量氣體含量的方法。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的所示實施例的氣體濃度測量系統(tǒng)的框圖；和

圖2是在存在預(yù)定氣體和以預(yù)定氣體的特征頻率激勵的情況下圖1 的諧振器的衰蕩輪廓。

具體實施方式

提供用于測量半導(dǎo)體薄膜工藝中的氣體的裝置。該裝置包括置于薄 膜工藝環(huán)境內(nèi)的光學(xué)諧振器、用于以氣體的特征頻率激勵該光學(xué)諧振器 的可調(diào)諧激光器、用于檢測諧振器內(nèi)能量的檢測器和基于所檢測能量的 衰蕩率來檢測氣體濃度的處理器。

現(xiàn)在來看附圖，圖1是氣體檢測系統(tǒng)10的框圖，一般根據(jù)本發(fā)明 的所示實施例的應(yīng)用在上下文示出。如圖1所示，檢測系統(tǒng)10可以用 于監(jiān)視半導(dǎo)體薄膜工藝12中的氣體濃度。盡管系統(tǒng)10如所示用于檢測 出口氣體流(氣流)14中的氣體濃度，應(yīng)當(dāng)理解系統(tǒng)10同樣可以用于 檢測進(jìn)入工藝12的進(jìn)口氣體流。

檢測系統(tǒng)10可以包括光學(xué)諧振器16、光學(xué)檢測器20、可調(diào)諧激光 器22和中央處理單元(CPU)24。可調(diào)諧激光器可在某一合適的光學(xué)波 長范圍(例如，1-12微米)調(diào)諧。

光學(xué)諧振器16可以被直接放置在出口氣體流14中或偏離氣流設(shè)置 在“T”連接26中，如圖1所示。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的，工藝 12的輸入和輸出氣體流可以包括多種非常腐蝕性的氣體。由于光學(xué)諧振 器16置于該氣體流中，所以光學(xué)諧振器16可以使用抗所述氣體腐蝕的 材料制作。當(dāng)具有適合的保護(hù)下，可調(diào)諧激光器22和檢測器20也可以 置于氣流14中或可以通過光學(xué)透明窗18與諧振器16相互作用，該光 學(xué)透明窗18起將工藝環(huán)境與設(shè)備環(huán)境隔離的作用。

窗18可以使用合適的光學(xué)玻璃(例如，石英玻璃)制作。可替代 地，窗18可以使用藍(lán)寶石制作。

光學(xué)諧振器16可以包括呈三角形形式布置的三個鏡子28、30、32。 可調(diào)諧激光器22可以與三角形的第一邊34共軸對齊。通過第一鏡子28 進(jìn)入諧振器16的光能量沿諧振器16的第一邊34傳播，并且由第二鏡 子32反射。從第二鏡子32反射的能量沿第二邊36傳播到第三鏡子30 并且沿第三邊38反射到第一鏡子28。邊34、36、38的總長度可以是諧 振頻率的整數(shù)倍。

在第一鏡子28處，絕大部分光能量沿第一邊34反射并圍繞三角形 重復(fù)循環(huán)。然而，至少一部分沿第三邊38傳播的能量穿過第一鏡子28 并照射與到第三邊38共軸對齊的檢測器20。

一般地，氣體檢測系統(tǒng)10根據(jù)光譜學(xué)的原理起作用。正如所知， 氣流14中的每種氣體吸收為該氣體的特征的波長的光能量。通過調(diào)諧 可調(diào)諧激光器22到預(yù)定氣體的特征頻率，系統(tǒng)10能夠測量預(yù)定氣體的 濃度，而與氣流14中其它氣體的存在或濃度無關(guān)。正如所知，預(yù)定氣 體的濃度越大，對光能量的特征波長的吸收越多。

為了測量氣體濃度，可調(diào)諧激光器22可被調(diào)諧到該氣體的特征波 長。簡單的機(jī)械隨動裝置31可以用于調(diào)整三個邊34、36、38的總長度 到所選波長的整數(shù)倍。