[發(fā)明專利]檢測(cè)無(wú)約束等離子事件的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980103877.0
• 申請(qǐng)日: 2009-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN101926233A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·皮斯;賽義德·法爾·杰夫潤(rùn)-泰赫拉尼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): H05H1/34
• 分類號(hào): H05H1/34;H05H1/36
• 代理公司: 上海華暉信康知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31244
• 代理人: 樊英如

背景技術(shù)

等離子處理系統(tǒng)長(zhǎng)期以來(lái)被用于處理襯底(例如半導(dǎo)體晶片)以生產(chǎn)集成電路。等離子可在各種等離子處理系統(tǒng)中生成，例如電子回旋共振(ECR)等離子處理系統(tǒng)、電感耦合(ICP)等離子處理系統(tǒng)或者電容耦合(CCP)等離子處理系統(tǒng)。在許多情況下，將等離子約束在等離子處理系統(tǒng)的等離子處理室內(nèi)的特定區(qū)域(例如在正被處理的襯底正上方的區(qū)域內(nèi))可提供某些優(yōu)點(diǎn)。

為了便于討論，圖1顯示了等離子處理室100的范例，其中等離子在處理過(guò)程中被約束。考慮如下情況，例如，襯底124被放置在電極110上，電極110被安裝在與室102連接的基座120上。電極110通過(guò)基座120的內(nèi)部與遠(yuǎn)程電源114(例如射頻(RF)功率發(fā)生器)連接。當(dāng)室102內(nèi)的壓強(qiáng)(可通過(guò)泵(未示)降低)達(dá)到所需水平時(shí)，處理氣體150(可以是化學(xué)品的混合物)通過(guò)入口104被導(dǎo)入室102。為了處理襯底124，電極110可以處理氣體150電容耦合來(lái)自電源114的功率以形成等離子106。通常等離子106通過(guò)一組約束環(huán)108被包含在室102的所需區(qū)域內(nèi)。在襯底處理過(guò)程中，來(lái)自等離子106的氣體(其可包括來(lái)自處理氣體150的化學(xué)成分、等離子106內(nèi)化學(xué)反應(yīng)形成的化學(xué)成分以及襯底124處理的化學(xué)副產(chǎn)物的混合物)可在通過(guò)出口126從室102去除之前流經(jīng)約束環(huán)108和非等離子室容積128。該路線通過(guò)路徑136表示，且通常會(huì)導(dǎo)致室102的內(nèi)部暴露至高度反應(yīng)性氣體，即使當(dāng)?shù)入x子106被包含時(shí)。

然而，在襯底124的處理過(guò)程中，等離子106可意外地或者不受控地遷移出室102中的包含區(qū)域。換言之，可在約束環(huán)108外側(cè)的室102的區(qū)域中形成無(wú)約束等離子138。這種無(wú)約束等離子138的形成是不被期待的，因?yàn)闊o(wú)約束等離子138可以引起如下至少一種情況發(fā)生的方式改變處理等離子106的品質(zhì)：明顯降低襯底124的性能，損傷室102，以及損傷基座120或其子系統(tǒng)。例如，襯底124可能由于蝕刻或沉積速率的改變受到損傷和/或被無(wú)約束等離子138生成的微粒缺陷或元素污染物污染而損傷。處理室102和/或基座120可通過(guò)例如暴露至無(wú)約束等離子138導(dǎo)致的室材料的侵蝕或腐蝕被物理?yè)p傷。此外，處理室102的元件可由于無(wú)約束等離子138可能改變等離子功率通過(guò)室返回到地的途徑而受到電損傷。在一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自電源114的等離子功率可通過(guò)不是被設(shè)計(jì)攜帶等離子功率的室元件返回到地。

由前文可知，無(wú)約束等離子事件可由多種原因引起。例如，當(dāng)?shù)入x子變得不穩(wěn)定時(shí)，等離子會(huì)不受約束。在另一實(shí)施例中，當(dāng)?shù)入x子室內(nèi)產(chǎn)生電弧時(shí)，可產(chǎn)生無(wú)約束等離子事件。在仍然另一實(shí)施例中，當(dāng)處理參數(shù)如等離子功率、等離子組成、氣體供應(yīng)流、操作壓等波動(dòng)時(shí)會(huì)使等離子不受約束。

此外，無(wú)約束等離子事件的發(fā)生可能是偶發(fā)的且通常不可預(yù)知。這種不可預(yù)知性的一個(gè)原因在于無(wú)約束等離子具有不同的形式。此外，由于無(wú)約束等離子顯示的可變和不可預(yù)知的形式，無(wú)約束等離子事件對(duì)襯底處理的具體作用通常無(wú)法預(yù)知。例如，無(wú)約束等離子可具有低密度或高密度。在另一實(shí)施例中，該無(wú)約束等離子所占的空間可大可小。在仍然另一實(shí)施例中，無(wú)約束等離子可以是穩(wěn)定的等離子或者是波動(dòng)、偶發(fā)等離子。甚至該無(wú)約束等離子在室內(nèi)的位置也會(huì)在處理過(guò)程中變化。

已經(jīng)采用了各種方法來(lái)檢測(cè)無(wú)約束等離子事件。一種方法包括使用通常具有多電極的靜電探針如VI探針或Langmuir探針來(lái)檢測(cè)無(wú)約束等離子事件。在一個(gè)實(shí)施例中，具有未保護(hù)電極(通常由金屬制成)的Langmuir-型探針可被暴露至室環(huán)境。該Langmuir-型探針通常被電氣偏置(electrically?biased)，使得當(dāng)該探針暴露至等離子時(shí)，直流電流(DC)可從該等離子流至該探針的電極。例如，Langmuir-型探針122被定位在期望等離子約束區(qū)域以外的等離子環(huán)境中。通過(guò)采用電流檢測(cè)器148，經(jīng)電源118在Langmuir-型探針122上的DC電流變化可被測(cè)得。此外，DC電源(未示)可用于偏置該探針。