[發(fā)明專利]清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)、半導(dǎo)體加工設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710092716.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN108461410B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李興存
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66;H01L21/02;H01L21/67
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明提供了一種清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)腔室的清洗工藝終點(diǎn)，射頻電源通過阻抗匹配器與腔室相連，用以將射頻能量耦合至腔室內(nèi)將腔室內(nèi)的清洗氣體激發(fā)形成等離子體，阻抗匹配器用于通過執(zhí)行單元調(diào)節(jié)阻抗可調(diào)單元來實(shí)現(xiàn)射頻電源的負(fù)載阻抗和特征阻抗相匹配；檢測(cè)單元用于檢測(cè)阻抗可調(diào)單元的阻抗或阻抗可調(diào)單元的阻抗的相關(guān)信息，控制單元基于檢測(cè)到的阻抗或相關(guān)信息來確定阻抗可調(diào)單元的阻抗隨時(shí)間的變化率是否先達(dá)到穩(wěn)定再經(jīng)過變化最后再達(dá)到穩(wěn)定，若是，則確定清洗工藝終點(diǎn)出現(xiàn)。本發(fā)明還提供半導(dǎo)體加工設(shè)備和清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法。不僅不會(huì)受到腔室采集窗戶沉積有薄膜的限制，而且成本低且對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)、半導(dǎo)體加工設(shè)備。

背景技術(shù)

在諸如等離子體增強(qiáng)化學(xué)沉積等沉積工藝過程中，隨著沉積時(shí)間地增加，腔室內(nèi)壁、showerhead等位置處累積的薄膜會(huì)逐漸增厚，當(dāng)達(dá)到一定程度之后，就會(huì)出現(xiàn)薄膜脫落、破裂等現(xiàn)象，容易導(dǎo)致等離子體放電異常和基片沉積薄膜缺陷等問題。為避免該問題，目前通常需要對(duì)腔室內(nèi)進(jìn)行清洗，清洗方法包括微波等離子體清洗和射頻等離子體清洗。

在清洗過程中，為了保證腔室環(huán)境的重復(fù)性，通常采用在線監(jiān)測(cè)的方式判斷清洗工藝終點(diǎn)。目前，常用的在線終點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法主要是光學(xué)發(fā)射光譜(簡(jiǎn)稱OES)方法，主要原理是：采集等離子體放電過程中產(chǎn)生的粒子發(fā)射出的特征光譜，采用閾值(包括相對(duì)值和絕對(duì)值)控制方法或斜率控制方法抓取工藝終點(diǎn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，采用上述終點(diǎn)檢測(cè)方法存在以下問題：由于在沉積過程中OES采集光譜的窗口也會(huì)沉積較厚的薄膜，因此，在清洗時(shí)一些波長(zhǎng)較短的譜線將被該薄膜吸收，僅通過剩余的波長(zhǎng)較長(zhǎng)但相近的特征譜線進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，難度較高；另外，由于該方法依賴于光纖、光柵等高精密部件，因此，不僅對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境的要求較高，而且價(jià)格很昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)、半導(dǎo)體加工設(shè)備，不僅不會(huì)受到腔室采集窗戶沉積有薄膜的限制，而且成本較低，且對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。

為解決上述問題之一，本發(fā)明提供了一種清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)腔室的清洗工藝終點(diǎn)，射頻電源通過阻抗匹配器與腔室相連，用以將射頻能量耦合至腔室內(nèi)將所述腔室內(nèi)的清洗氣體激發(fā)形成等離子體，其中所述阻抗匹配器包括阻抗可調(diào)單元和執(zhí)行單元；所述阻抗匹配器用于通過所述執(zhí)行單元調(diào)節(jié)所述阻抗可調(diào)單元來實(shí)現(xiàn)所述射頻電源的負(fù)載阻抗和特征阻抗相匹配；清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括檢測(cè)單元和控制單元,其中所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述阻抗可調(diào)單元的阻抗或所述阻抗可調(diào)單元的阻抗的相關(guān)信息，所述控制單元用于基于檢測(cè)到的阻抗或相關(guān)信息來確定所述阻抗可調(diào)單元的阻抗隨時(shí)間的變化率是否先達(dá)到穩(wěn)定再經(jīng)過變化最后再達(dá)到穩(wěn)定，若是，則確定所述清洗工藝終點(diǎn)出現(xiàn)。

優(yōu)選地，所述控制單元，用于確定所述變化率的大小是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，若是，則確定所述變化率達(dá)到穩(wěn)定；若否，則確定所述變化率在變化。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)范圍中包括0。

優(yōu)選地，所述阻抗可調(diào)單元的阻抗的相關(guān)信息包括：所述執(zhí)行單元的阻抗匹配位置；所述阻抗匹配位置與所述阻抗可調(diào)單元的阻抗一一對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選地，所述阻抗可調(diào)單元包括多個(gè)阻抗可調(diào)元件；所述執(zhí)行單元與所述阻抗可調(diào)元件一一對(duì)應(yīng)；所述檢測(cè)單元，用于檢測(cè)各個(gè)所述執(zhí)行單元的阻抗匹配位置；所述控制單元，用于基于所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的各個(gè)所述執(zhí)行單元的阻抗匹配位置，來判斷所述阻抗可調(diào)單元的阻抗隨時(shí)間的變化率是否先達(dá)到穩(wěn)定再經(jīng)過變化最后再達(dá)到穩(wěn)定。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和工藝腔室，所述清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)所述工藝腔室是否達(dá)到工藝終點(diǎn)，所述清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用本發(fā)明提供的上述清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

作為另外一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種清洗工藝終點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：