[發(fā)明專利]用于檢測等離子處理室中激發(fā)步驟的電容耦合靜電（CCE）探針裝置及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410422254.2
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN104320899A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杰-保羅·布斯;道格拉斯·L·凱爾
• 申請（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H05H1/00
• 分類號: H05H1/00
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠

本申請是申請?zhí)枮?00980126807.7、申請日為2009年7月7日、發(fā)明名稱為“用于檢測等離子處理室中激發(fā)步驟的電容耦合靜電(CCE)探針裝置及其方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。?

背景技術(shù)

在該等離子處理室中的襯底處理過程中，令人滿意的結(jié)果往往需要對工藝參數(shù)的密切控制。這對于如沉積、蝕刻、清潔等用來制造現(xiàn)代高密度集成電路的工藝尤其正確。?

在特定的蝕刻工藝執(zhí)行中，例如，在襯底上執(zhí)行實(shí)際蝕刻步驟之前，等離子需要穩(wěn)定以及良好地表征。為了引起穩(wěn)定且良好表征的等離子，往往采用稱作激發(fā)步驟制法(recipe)的特別制法。在這個(gè)激發(fā)步驟過程中，該等離子處理室采用相對高的氣壓來確保等離子引發(fā)(ignition)。通常將射頻(RF)功率保持較低以防止對襯底和/或室部件造成無意的損傷。該激發(fā)步驟確保在按照預(yù)定的蝕刻步驟在襯底上開始實(shí)際蝕刻(通常采用較高的RF功率)之前，室內(nèi)的等離子條件達(dá)到某種預(yù)定的、可接受的程度。因此，盡管激發(fā)步驟可能包含對于實(shí)際蝕刻來說不穩(wěn)定的等離子條件，但是激發(fā)步驟是確保滿意的蝕刻結(jié)果以及每個(gè)襯底的高器件成品率的重要步驟。?

現(xiàn)有技術(shù)中，激發(fā)步驟往往按照某種預(yù)定的已知最佳方法或BKM來執(zhí)行任意的時(shí)間長度。激發(fā)步驟持續(xù)時(shí)間通常根據(jù)從測試襯底獲得的反饋數(shù)據(jù)提前憑借經(jīng)驗(yàn)確定，并且在執(zhí)行每個(gè)蝕刻制法之前執(zhí)行。例如，某些BKM可能需要5秒激發(fā)步驟以確保在蝕刻之前等離子的可靠引發(fā)和穩(wěn)定。通常執(zhí)行完整的5秒激發(fā)步驟，而不管是否在這5秒持續(xù)時(shí)間內(nèi)等離子是否在第一、第二、第三或第四秒中引發(fā)并穩(wěn)定。?

如果在該預(yù)定的激發(fā)步驟持續(xù)時(shí)間中非常早的引發(fā)并穩(wěn)定等離子，該激發(fā)步驟持續(xù)時(shí)間的其余部分實(shí)際上是浪費(fèi)的時(shí)間，因?yàn)榈入x子已經(jīng)引發(fā)并穩(wěn)定，而且在這段時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)生有用的蝕刻。浪費(fèi)的時(shí)間減少等離子處理系統(tǒng)總的產(chǎn)量，導(dǎo)致更高的持有等離子工具的成本(是生產(chǎn)的器件單元的函數(shù))。此外，在這個(gè)浪費(fèi)的時(shí)間中，該室中存在的激發(fā)等離子會促使室部件過早的退化(由此迫使更頻繁的清潔和維護(hù)循環(huán))和/或?qū)е乱r底被不希望地蝕刻而沒有產(chǎn)生相應(yīng)的與改進(jìn)和/或增加襯底產(chǎn)量有關(guān)的好處。?

另一方面，如果該激發(fā)步驟結(jié)束后，等離子沒有引發(fā)或者沒有保持穩(wěn)定，在沒有良好表征的等離子的情況下，開始主蝕刻步驟往往導(dǎo)致?lián)p傷襯底。?

考慮到前面所述，期望改進(jìn)的技術(shù)以檢測激發(fā)步驟是否成功和/或最小化執(zhí)行激發(fā)步驟所需的持續(xù)時(shí)間。?

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種識別等離子處理系統(tǒng)的處理室內(nèi)穩(wěn)定的等離子的方法。該方法包括在該處理室內(nèi)執(zhí)行激發(fā)步驟以生成等離子。該激發(fā)步驟包括在該處理室內(nèi)施加相當(dāng)高氣壓和在該處理室內(nèi)維持低射頻(RF)功率。該方法還包括采用探針頭以?采集一組激發(fā)步驟過程中的特性參數(shù)測量值，該探針頭在處理室的表面上，其中該表面非常接近襯底表面。該方法進(jìn)一步包括將該組特性參數(shù)測量值與預(yù)定的范圍對比。如果該組特性參數(shù)測量值在該預(yù)定的范圍內(nèi)，則存在穩(wěn)定的等離子。?

上面的概述只涉及這里公開的本發(fā)明許多實(shí)施方式的一個(gè)并且不是為了限制本發(fā)明的范圍，這個(gè)范圍在權(quán)利要求中闡述。本發(fā)明的這些和其他特征將在下面的具體描述中結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明。?

附圖說明

在附圖中，本發(fā)明作為示例而不是作為限制來說明，其中類似的參考標(biāo)號指出相似的元件，其中：?

圖1示出示例CCE探針裝置。?

圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中的離子電流(單位時(shí)間單位面積上的離子通量)比時(shí)間的曲線。?

圖3示出，按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式，離子電流(單位時(shí)間單位面積上的離子通量)比時(shí)間的曲線。?

討論的圖4示出等離子系統(tǒng)一部分的簡單示意圖，具有電容耦合至反應(yīng)器室以產(chǎn)生等離子的射頻(RF)源。?

討論的圖5A示出RF充電之后的電壓比時(shí)間圖表。?

討論的圖5B示出RF充電后采集的電流數(shù)據(jù)的圖表。?

討論的圖6示出RF爆發(fā)(RF?burst)之間的單個(gè)時(shí)間間隔的簡單電流比電壓圖表。?

討論的圖7示出在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的簡單流程圖，說明在襯底處理過程中自動(dòng)表征等離子的總體步驟。?

討論的圖8示出，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，確定關(guān)聯(lián)范圍和該種子值的簡單算法。?

討論的圖9A示出RF爆發(fā)之后的電流比時(shí)間示例。?

討論的圖9B示出RF爆發(fā)之后的電壓比時(shí)間示例。?

討論的圖9C示出拐點(diǎn)的示例。?