[發(fā)明專利]原位實時等離子腔室狀態(tài)監(jiān)測

在審

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• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN111261544A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: T-Y·謝;S·R·庫拉庫拉
• 申請（專利權(quán)）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 汪駿飛;侯穎媖

公開了原位實時等離子腔室狀態(tài)監(jiān)測。提供了用于原位和實時的腔室狀態(tài)監(jiān)測的方法。例如，在一個實施例中，對于腔室中的每個晶片，原位監(jiān)測所述腔室中的自由基的頻率和波長。所述自由基的所述頻率和所述波長與至少一種選定的化學物質(zhì)相關(guān)聯(lián)。將所相關(guān)聯(lián)的自由基與指數(shù)進行比較。所述指數(shù)包括所述至少一種選定的化學物質(zhì)中的每種化學物質(zhì)的目標范圍。

技術(shù)領域

本公開的實施例大體涉及半導體處理技術(shù)，并且更具體地涉及原位處理監(jiān)測的方法。

背景技術(shù)

半導體制造包括根據(jù)電路設計在半導體(例如，硅晶片)中產(chǎn)生電路的一系列的工藝。這些工藝在一系列的腔室中執(zhí)行?，F(xiàn)代半導體制造設施的成功操作需要在形成晶片中的電路的過程中使穩(wěn)定的晶片流從一個腔室移動到另一個腔室。這些工藝不可避免地產(chǎn)生不同種類的蝕刻副產(chǎn)物。一些副產(chǎn)物沉積在其中執(zhí)行等離子體蝕刻工藝的腔室的內(nèi)表面上。

副產(chǎn)物在內(nèi)表面(諸如，腔室壁)上的持續(xù)堆積對半導體制造提出了兩個挑戰(zhàn)。首先，堆積的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。因此，副產(chǎn)物傾向于從腔室壁上剝離，產(chǎn)生可以落在晶片表面上的顆粒和薄片，從而導致產(chǎn)品缺陷，諸如兩條導線之間的短路或在上層不能覆蓋碎片的地方的不連續(xù)性。其次，保留在腔室壁上的副產(chǎn)物與等離子體反應并且不利地影響蝕刻性能，這種現(xiàn)象也被稱為“工藝漂移”。

為了減輕蝕刻副產(chǎn)物的影響，需要腔室清潔以周期性地從腔室壁上移除沉積物。為此，使腔室從生產(chǎn)脫離并將清潔等離子體引入腔室中。該等離子體與沉積物反應，并將該反應的產(chǎn)物泵出腔室外。然而，在這樣的腔室清潔之后，已觀察到清潔的腔室壁使腔室不適于立即生產(chǎn)晶片蝕刻。

當腔室打開時，濕氣從環(huán)境引入腔室中。濕氣是可以影響腔室性能的污染物。腔室調(diào)配是蝕刻一系列的空白硅晶片以恢復適于生產(chǎn)晶片蝕刻的腔室壁狀態(tài)的過程。在腔室調(diào)配后，一層氧化硅薄層覆蓋腔室壁。在腔室調(diào)配之后，腔室經(jīng)歷檢定周期，其中生產(chǎn)和檢查檢定晶片以確定腔室是否準備好返回到生產(chǎn)周期。如果檢定晶片符合規(guī)范，那么使腔室返回到生產(chǎn)晶片蝕刻。如果檢定晶片不符合規(guī)范，那么運送更多的晶片以進一步調(diào)配腔室，并且之后運送和檢查更多的檢定晶片。

腔室調(diào)配時間和晶片檢定時間非常耗時。如果檢定晶片第一次不符合規(guī)范，那么花費更多的時間來重新調(diào)配腔室和測試更多晶片以進行檢定，從而增加腔室停機的時間。

因此，非常希望開發(fā)一種不依賴測量蝕刻速率并由此避免中斷生產(chǎn)或調(diào)配的工藝監(jiān)測和腔室調(diào)配的方法。還優(yōu)選地，這種方法以某種方式監(jiān)測腔室壁狀態(tài)，以便提供關(guān)于工藝漂移和腔室調(diào)配的實時、準確的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本文中的實施例大體涉及半導體處理技術(shù)，并且更具體地涉及原位處理監(jiān)測的方法。本文中的一些實施例大體涉及用于原位和實時腔室狀態(tài)監(jiān)測的方法。例如，在一個實施例中，對于腔室中的每個晶片，原位監(jiān)測所述腔室中的自由基的頻率和波長。所述自由基的所述頻率和所述波長與至少一種選定的化學物質(zhì)相關(guān)聯(lián)。將所述相關(guān)聯(lián)的自由基與指數(shù)進行比較。所述指數(shù)包括所述至少一種選定的化學物質(zhì)中的每種化學物質(zhì)的目標范圍。

在另一個實施例中，將至少一個晶片插入腔室中。將氣體注入所述腔室中。所述氣體包括自由基源。監(jiān)測探測氣體中的所述自由基的頻率和波長。所述自由基的所述頻率和所述波長與至少一種選定的化學物質(zhì)相關(guān)聯(lián)。將所述相關(guān)聯(lián)的自由基與指數(shù)進行比較。所述指數(shù)包括至少一種選定的化學物質(zhì)中的每種化學物質(zhì)的目標范圍。當所述相關(guān)聯(lián)的自由基不在所述目標范圍內(nèi)時，ICC配方響應于所述比較而改變。

在又一個實施例中，對于腔室中的每個晶片，原位監(jiān)測所述腔室中的氟的自由基的頻率和波長。將指示氟的所述自由基的所述頻率和所述波長與指數(shù)進行比較。所述指數(shù)包括氟的目標范圍。當指示氟的自由基接近所述目標范圍的下限時，增加所述腔室中的氟水平。

附圖說明