專(zhuān)利名稱(chēng)：利用v－i探針識(shí)別的等離子體蝕刻終點(diǎn)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于改善半導(dǎo)體加工效果的方法和控制系統(tǒng)，尤其涉及用于檢測(cè)介電蝕刻終點(diǎn)的方法。
背景技術(shù)：
等離子體加工系統(tǒng)已經(jīng)被普遍應(yīng)用了一段時(shí)間。幾年來(lái)，采用電感耦合等離子體源、電子回旋共振(ECR)源、電容源(capacitivesource)等的等離子體加工系統(tǒng)已經(jīng)不同程度地被引入并應(yīng)用于加工半導(dǎo)體基板和玻璃板。
在加工期間，通常涉及多個(gè)沉積和/或蝕刻步驟。在沉積期間，將材料沉積到基板表面上(如玻璃板或晶片的表面)。例如，包括各種形式的硅、二氧化硅、氮化硅、金屬等的沉積層和/或生長(zhǎng)層可以形成在基板表面上。與之相反，進(jìn)行蝕刻以便從基板表面上的預(yù)定區(qū)域?qū)⒉牧线x擇性地除掉。例如，蝕刻的特性(或形狀)如通孔(via)、觸點(diǎn)(接觸)和/或溝槽可以形成在基板的層中。一些蝕刻加工可以采用同時(shí)在等離子體面化(plasma-facing)的表面上蝕刻并沉積膜的化學(xué)法和/或參數(shù)法(parameter)。
能夠使用各種等離子體產(chǎn)生方法(包括電感耦合、ECR、微波、電容耦合等離子體法)產(chǎn)生和/或維持等離子體。一種電容耦合型的等離子體加工系統(tǒng)的實(shí)例在圖1中示出，并用總括附圖標(biāo)號(hào)150表示。等離子體加工系統(tǒng)150的許多部件是常見(jiàn)的，并可以在例如Exelan_等離子體蝕刻器系列(例如，2300 Exelan_Flex)中找到，其可以從Lam Research Corporation of Fremont，CA獲得。
在圖1中，等離子體加工系統(tǒng)150包括室100，其提供用于加工的外罩，以及借助于真空泵(例如，“泵”)限定排放通道用于排放蝕刻副產(chǎn)物。在該示例性加工系統(tǒng)中，室100是接地的。上電極104(在圖1所示的實(shí)例中其也是電接地的)起蝕刻劑氣源(例如，“原料氣”)分布機(jī)構(gòu)的作用。將蝕刻劑氣源通過(guò)入口引入到室中，并分布于在上電極104和靜電吸盤(pán)(ESC)108之間的等離子體區(qū)中，靜電吸盤(pán)被設(shè)置在下電極106的上方。用于加工的晶片109定位在ESC 108上。
下電極106由射頻(RF)傳送系統(tǒng)激勵(lì)(激發(fā))，射頻(RF)傳送系統(tǒng)包括RF匹配網(wǎng)絡(luò)110和RF電源118。V-I探針(Probe)112耦接至RF匹配網(wǎng)絡(luò)110輸出，以便測(cè)量由RF電源118提供的參數(shù)，用于反饋控制的目的。在圖1所示的實(shí)例中，RF電源118以約2MHz和約27MHz頻率供電至下電極106。當(dāng)RF電源供應(yīng)RF電能至下電極106并通過(guò)ESC 108時(shí)，等離子體被引發(fā)，并保持在用于蝕刻晶片109的等離子體區(qū)102中。
探針傳感器(V-I探針112)位于RF電源的下游，并通常盡可能接近ESC。然而，可能存在限制ESC接近能夠被定位的探針的保持關(guān)系(maintenance concern)。作為一個(gè)實(shí)例，V-I探針112可以距離ESC 8～9英寸。V-I探針112和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)114可以是完整商業(yè)產(chǎn)品的一部分。一種這樣的可商購(gòu)的探針產(chǎn)品為VI-PROBE-4100頻率掃描探針_(VI-PROBE-4100 FrequencyScanning Probe_)，其可以從MKS Instruments，Inc.，Andover，MA的MKS ENI Products商購(gòu)獲得。另一種這樣的可商購(gòu)的探針產(chǎn)品為SmartPIMTM，其可從Dublin，Ireland的Straatum Processware，Ltd.(前Scientific Systems，Ltd.)獲得。對(duì)于各種RF電源頻率，每種這樣的商業(yè)產(chǎn)品均能檢測(cè)電壓、電流和相位參數(shù)信息。另外，在DSP中，借助于快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)或其它合適的方法每種均能提供用于這些參數(shù)的諧波(harmonic)。因此，等離子體加工系統(tǒng)的信號(hào)122能夠包括每個(gè)由V-I探針112測(cè)量的參數(shù)的所有相應(yīng)諧波。然后，蝕刻工藝模塊控制器(Etch ProcessModule Controller)116能夠利用這些信息以控制一個(gè)或多個(gè)等離子體加工步驟。
在等離子體系統(tǒng)中用于蝕刻應(yīng)用的常用工藝控制是終點(diǎn)檢測(cè)。用于測(cè)定終點(diǎn)的傳統(tǒng)方法包括(1)激光干涉測(cè)量法和反射率法；(2)光發(fā)射光譜法(發(fā)光光譜法)；(3)直接觀察；(4)質(zhì)譜法；以及(5)基于時(shí)間的預(yù)測(cè)。到目前為止，光發(fā)射光譜法或者光學(xué)方法是在傳統(tǒng)等離子體加工方法中使用最廣泛的方法。對(duì)于多種加工步驟，諸如暴露區(qū)域約50％的應(yīng)用(例如金屬)，發(fā)光可以精細(xì)地進(jìn)行。然而，這種方法的靈敏度受到蝕刻率和待蝕刻總面積的顯著限制。尤其，對(duì)于高縱橫比(深寬比)蝕刻(如通孔)，光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)通常不可靠。許多這樣的介電蝕刻通常具有非常低的暴露面積，如可能僅僅為氧化物或介電膜總表面積的1％。光學(xué)方法作為用于這些應(yīng)用的工藝標(biāo)準(zhǔn)(technology scale)變得越來(lái)越不可靠。
尤其近來(lái)，來(lái)自如上所述的可商購(gòu)的探針系統(tǒng)的參數(shù)的應(yīng)用已經(jīng)用于嘗試檢測(cè)終點(diǎn)。這樣的方法通常利用特定參數(shù)(通常為基本波形)用于終點(diǎn)檢測(cè)。然而，對(duì)于不同類(lèi)型的蝕刻和/或加工步驟，這樣的方法也可能不是最靈敏的終點(diǎn)檢測(cè)方法。因此，已知方法可能不能良好地適合生產(chǎn)環(huán)境。已知方法的常見(jiàn)問(wèn)題包括在晶片與晶片間(wafer-to-wafer)生產(chǎn)環(huán)境中偏差控制，以及在低暴露面積蝕刻加工步驟中的低靈敏度。
所需要的是能夠針對(duì)工藝中的不同蝕刻步驟進(jìn)行適應(yīng)并最優(yōu)化從而適于生產(chǎn)環(huán)境靈活的終點(diǎn)檢測(cè)方法。尤其，需要在一些應(yīng)用(如介電蝕刻加工步驟)中更可靠的檢測(cè)終點(diǎn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，等離子體加工控制系統(tǒng)可以包括V-I探針，其用于有效地檢測(cè)等離子體加工室，其中該探針能夠響應(yīng)于射頻(RF)電源(例如，約2MHz，約27MHz，或者約60MHz)而提供電參數(shù)；處理器，其耦接(耦合)至和/或包括能夠提供用于每個(gè)電參數(shù)的諧波的可商購(gòu)探針產(chǎn)品；以及控制器，其耦接(耦合)至處理器上，該處理器能夠選擇至少一種電參數(shù)和至少一種用于等離子體加工應(yīng)用終點(diǎn)檢測(cè)的相應(yīng)諧波。電參數(shù)可以包括電壓、相位、電流，而等離子體加工應(yīng)用可以是介電蝕刻。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)尤其適于在生產(chǎn)環(huán)境中的介電蝕刻。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種用于檢測(cè)終點(diǎn)的方法可以包括進(jìn)行制造終點(diǎn)檢測(cè)校準(zhǔn)的方法以及進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)境終點(diǎn)檢測(cè)的方法。進(jìn)行制造終點(diǎn)檢測(cè)校準(zhǔn)的方法可以包括以下步驟(i)在樣品晶片上進(jìn)行等離子體蝕刻；(ii)經(jīng)驗(yàn)地確定選擇的諧波曲線(xiàn)圖以檢測(cè)終點(diǎn)；以及(iii)獲得指示終點(diǎn)的諧波參數(shù)。進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)境終點(diǎn)檢測(cè)的方法包括以下步驟(i)在生產(chǎn)晶片上進(jìn)行等離子體蝕刻；(ii)獲得選擇的諧波曲線(xiàn)；(iii)分析選擇的諧波曲線(xiàn)以檢測(cè)終點(diǎn)；(iv)如沒(méi)有檢測(cè)到終點(diǎn)，繼續(xù)等離子體蝕刻；(v)如果檢測(cè)到終點(diǎn)，中斷等離子體蝕刻；以及(vi)進(jìn)行任何終點(diǎn)后行為(終點(diǎn)后過(guò)程，post-endpoint activity)。
在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
部分中結(jié)合下面的附圖，將在下面對(duì)本發(fā)明的這些和其它特點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)的描述。


通過(guò)實(shí)施例的方式而不是限制的方式在附圖中各副圖中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中相同的附圖標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同的元件，其中圖1是具有V-I探針的傳統(tǒng)等離子體加工系統(tǒng)的橫截面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造實(shí)驗(yàn)室終點(diǎn)檢測(cè)校準(zhǔn)方法的流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的生產(chǎn)環(huán)境終點(diǎn)檢測(cè)方法的流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于終點(diǎn)檢測(cè)的電壓諧波波形圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于終點(diǎn)檢測(cè)的相位諧波波形圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于終點(diǎn)檢測(cè)的電流諧波波形圖。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括多個(gè)V-I探針的具體實(shí)施方式
。
具體實(shí)施例方式
參照如在附圖中示出的本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，描述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。然而，很顯然對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的某些或全部也可以實(shí)施本發(fā)明。換句話(huà)說(shuō)，眾所周知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)地描述，以便不是非必要地模糊本發(fā)明。參照附圖和下面的討論，可以更好地理解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
如上所述，V-I探針可以用于測(cè)量電流、電壓、及其相位參數(shù)。另外，通過(guò)信號(hào)處理(例如，圖1中的DSP 114)每個(gè)諧波均能被測(cè)定。這些諧波(包括基本諧波或者第一諧波)能夠考慮用在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的終點(diǎn)檢測(cè)方法中。另外，這些方法適應(yīng)于如由例如圖1所示的RF電源118所提供的不同頻率的選擇。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法使得具體參數(shù)和相應(yīng)的諧波的選擇在給定的RF頻率最適于終點(diǎn)檢測(cè)。例如，在具體實(shí)施例中，用于約2MHz的RF信號(hào)的電壓參數(shù)的第二諧波用于可靠地檢測(cè)終點(diǎn)。對(duì)于特定應(yīng)用最優(yōu)化的終點(diǎn)檢測(cè)的該頻率、諧波以及參數(shù)的選擇方法將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種制造終點(diǎn)檢測(cè)校準(zhǔn)方法以及生產(chǎn)環(huán)境終點(diǎn)檢測(cè)方法。通常，制造終點(diǎn)檢測(cè)校準(zhǔn)方法能夠顧及到針對(duì)用于終點(diǎn)檢測(cè)的給定頻率選擇最佳諧波和參數(shù)。另外，生產(chǎn)環(huán)境終點(diǎn)檢測(cè)方法能夠顧及到用于在生產(chǎn)環(huán)境中的各種工藝步驟的終點(diǎn)檢測(cè)的工藝控制。
在制造實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一般方法如下?？梢赃M(jìn)行多個(gè)晶片(例如2至100個(gè))的試驗(yàn)蝕刻。對(duì)每個(gè)可獲得的諧波(包括基本諧波)進(jìn)行檢驗(yàn)，以便確定參數(shù)在終點(diǎn)會(huì)給出最佳信號(hào)的諧波。另外，為了考慮在生產(chǎn)環(huán)境中的工藝偏差，應(yīng)該選擇用于試驗(yàn)蝕刻的合適晶片。例如，可以選擇“名義(nominal)”工藝晶片以便最好地確定檢測(cè)邊緣(margin)的中心。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造實(shí)驗(yàn)室終點(diǎn)檢測(cè)校準(zhǔn)方法的流程圖，并以總括附圖標(biāo)號(hào)200表示。流程從開(kāi)始202開(kāi)始。接著，試驗(yàn)晶片或樣品晶片的基板能夠被蝕刻給定的時(shí)間(步驟204)。接著，通過(guò)例如“經(jīng)驗(yàn)地”確定方法(步驟206)能夠確定蝕刻的終點(diǎn)時(shí)間。經(jīng)驗(yàn)地確定樣品晶片的終點(diǎn)的一種方式是通過(guò)在樣品晶片的蝕刻位置進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)分析。這樣的終點(diǎn)預(yù)定能顧及到在每個(gè)諧波曲線(xiàn)上的終點(diǎn)檢測(cè)時(shí)間的“準(zhǔn)確位置”。因此，能存在確定終點(diǎn)的預(yù)定方式(例如，樣品晶片的SEM分析)，然后觀測(cè)所有可獲得的曲線(xiàn)，以便經(jīng)驗(yàn)地確定能提供最佳相應(yīng)終點(diǎn)指示物(indicator)的曲線(xiàn)。
接著，如果沒(méi)有檢測(cè)到終點(diǎn)，則判定框208可以發(fā)送流程返回至204。另外，超過(guò)終點(diǎn)時(shí)間流程能夠進(jìn)行新基板蝕刻，并記錄V-I探針信號(hào)(步驟210)。接著，對(duì)給定RF頻率的諧波曲線(xiàn)(包括電壓、電流以及相位參數(shù))進(jìn)行分析和比較，以便確定在已知的終點(diǎn)時(shí)間附近終點(diǎn)的最靈敏信號(hào)(步驟212)。接著，定義終點(diǎn)諧波算法(步驟214)。當(dāng)然，在一些應(yīng)用中，第一諧波或基本波形可以是對(duì)于根據(jù)各實(shí)施例的終點(diǎn)檢測(cè)最適合的。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)了在約2 MHz電源中用于電壓參數(shù)的第二諧波，以提供用于介電蝕刻應(yīng)用的最佳終點(diǎn)檢測(cè)。另外，步驟214可以包括選擇由所選擇的諧波找到終點(diǎn)的數(shù)學(xué)方法(即，“算法”)。這樣的可能算法或方法將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的討論。在一個(gè)實(shí)施例中，所選定的算法以及諧波/參數(shù)組合可以被編程于安裝在例如圖1所示的蝕刻工藝模塊控制器116的軟件中?；氐綀D2，流程能夠繼續(xù)，進(jìn)行新基板蝕刻(步驟216)。接著，用獨(dú)立的方法(或器件)校驗(yàn)終點(diǎn)精確度(步驟218)。流程能夠在步驟220完成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生產(chǎn)環(huán)境終點(diǎn)檢測(cè)方法的流程圖，并以總括附圖標(biāo)號(hào)350表示。流程從開(kāi)始300開(kāi)始。首先，裝載晶片(步驟302)。接著，開(kāi)始在晶片上蝕刻(步驟304)。然后，可以蝕刻基板(例如，生產(chǎn)晶片的基板)，同時(shí)監(jiān)測(cè)V-I探針信號(hào)(步驟306)。接著，測(cè)量V-I信號(hào)(步驟308)，然后進(jìn)行分析(步驟310)。分析能包括使用傳統(tǒng)算法以檢測(cè)來(lái)自曲線(xiàn)的終點(diǎn)。另外，可以使用(各種)方法，諸如斜率檢測(cè)的變化、振幅比較、或者可以用于傳統(tǒng)光學(xué)檢測(cè)方法中的任何標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，包括綜合多種信號(hào)(例如電壓和相位)的多元(多變量)技術(shù)(multivariate technique)。另外，可以將時(shí)間窗口結(jié)合到檢測(cè)方法中，從而使得其中預(yù)期的終點(diǎn)時(shí)間范圍能夠有效地在諧波曲線(xiàn)上突出。來(lái)自曲線(xiàn)的終點(diǎn)檢測(cè)的更詳細(xì)內(nèi)容將參照?qǐng)D4在下文中討論。
在圖3中，在步驟310之后，如果還沒(méi)有檢測(cè)到終點(diǎn)，則判定框312發(fā)送流程至繼續(xù)蝕刻的步驟314。然后，流程從步驟314可以進(jìn)行到步驟308。如果檢測(cè)到終點(diǎn)，則可以進(jìn)行終點(diǎn)后行為(活化，post-endpoint activity)，如蝕刻指定的附加時(shí)間周期或者替代其它化學(xué)品或者任何其它的加工行為(步驟316)。流程能夠在步驟318完成。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，有許多可以使用的可能工藝配方(process recipe)和晶片堆疊組合。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)方法中所使用的一個(gè)示例性配方示于下表中。圖4-6示出了相應(yīng)的諧波波形，并在下文中詳細(xì)討論。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于終點(diǎn)檢測(cè)的電壓諧波波形圖，并以總括附圖標(biāo)號(hào)400表示。這是一個(gè)示例性波形瞬態(tài)圖，示出了使用用于終點(diǎn)檢測(cè)的基本諧波或二次諧波曲線(xiàn)的可能性。如上所述，普通方法可以用于確定在給定RF頻率下的參數(shù)(例如，電壓、電流、或相位)的最佳諧波。通常，可以使一個(gè)波形優(yōu)于另一個(gè)波形的特性包括終點(diǎn)附近的最大振幅變化，以及晶片與晶片間(wafer-to-wafer)可重復(fù)和可復(fù)制的最大振幅變化。這種重復(fù)性對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境是重要的特性。
在圖4中，波形402示出了用于約27MHz的RF頻率的電壓參數(shù)的第一諧波(即基本諧波)曲線(xiàn)。根據(jù)該圖，將終點(diǎn)確定為對(duì)應(yīng)于區(qū)域406。作出這種確定的一種這樣的方法為尋找曲線(xiàn)上的最小值(波谷)的算法，可能包括濾波以使小變化(較高頻率)平滑。另外，如上所述，延遲因子可以用于“括住”或形成終點(diǎn)附近的窗口，因?yàn)槿藗儾荒芗皶r(shí)預(yù)測(cè)終點(diǎn)在某一點(diǎn)之前或之后發(fā)生。其它可能方法包括利用信號(hào)振幅差異、導(dǎo)函數(shù)、比例、或者任何其它標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。圖1中的蝕刻工藝模塊控制器116例如可以進(jìn)行濾波和用于終點(diǎn)檢測(cè)的最小值的識(shí)別，如由軟件控制的程序化那樣。在圖4中，波形404示出了用于約2MHz的RF頻率的電壓參數(shù)的第二諧波曲線(xiàn)。類(lèi)似地，如所示的那樣，波形示出了用于確定終點(diǎn)的特性。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，波形402或者波形404都可以有效地被選定，并用于終點(diǎn)檢測(cè)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于終點(diǎn)檢測(cè)的相位諧波波形圖，并以總括附圖標(biāo)號(hào)500表示。波形502示出了用于約27MHz的RF頻率的相位參數(shù)的第一諧波(即基本諧波)曲線(xiàn)。如所標(biāo)示的，根據(jù)該圖可以確定終點(diǎn)。波形504示出了用于約2MHz的RF頻率的相位參數(shù)的第二諧波曲線(xiàn)。如從圖中能看出的那樣，用于約2 MHz相位參數(shù)第二諧波曲線(xiàn)比用于約27MHz相位參數(shù)基本諧波曲線(xiàn)確定終點(diǎn)更困難。因此，可以選擇其它參數(shù)和/或諧波以確定對(duì)于約2MHz RF電源的終點(diǎn)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于終點(diǎn)檢測(cè)的電流諧波波形圖，并以總括附圖標(biāo)號(hào)600表示。波形602示出了用于約2MHz的RF頻率的電流參數(shù)的第二諧波曲線(xiàn)。如所標(biāo)示的那樣，根據(jù)該圖可以確定終點(diǎn)。因此，電壓、相位、以及電流參數(shù)每一個(gè)都具有適于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的終點(diǎn)檢測(cè)的諧波。在其它應(yīng)用中，其它參數(shù)和/或諧波可以提供最佳的終點(diǎn)檢測(cè)曲線(xiàn)。
對(duì)于同時(shí)給上電極和下電極提供RF電源的系統(tǒng)，V-I探針可以單獨(dú)設(shè)置有下電極，單獨(dú)設(shè)置有上電極，或者設(shè)置有兩個(gè)電極。圖7示出了可替換的實(shí)施例，其中V-I探針732和相應(yīng)的DSP734設(shè)置有上供電電極704。V-I探針712和DSP 714設(shè)置有下供電電極708。上供電電極704還設(shè)置有相關(guān)的部件，包括RF匹配網(wǎng)絡(luò)730、RF電源728、以及上電極絕緣體738用于使上電極704與接地的室700絕緣。在圖7所示的實(shí)施例中，終點(diǎn)信號(hào)能夠由V-I探針712、V-I探針732或者由兩個(gè)V-I探針測(cè)量。
盡管通過(guò)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是存在的改變、替換、以及等同物均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，在示例性實(shí)施例中存在三個(gè)參數(shù)電壓、相位、以及電流，但是可以采用任何合適數(shù)量的參數(shù)和/或參數(shù)的組合。另外，可以?xún)?yōu)選不同諧波，并且一個(gè)系統(tǒng)或應(yīng)用和另一個(gè)可以是不同的，可以對(duì)于不同的系統(tǒng)或應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)地進(jìn)行確定。同樣，可獲得更多的相位系統(tǒng)諧波，如V-I探針系統(tǒng)改善，因此，這樣的可獲得的諧波也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。作為進(jìn)一步的實(shí)例，第五、第六、第七等諧波曲線(xiàn)可以提供根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的最有效的終點(diǎn)檢測(cè)。盡管約2MHz、約27MHz、以及約60MHz的RF頻率作為示例性RF頻率被提及，作為其它實(shí)例也可以采用任何其它RF頻率或者可用于等離子體加工系統(tǒng)的合適類(lèi)型的頻率。應(yīng)該注意，存在許多實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)或方法的可替換方式。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)解釋為包括落入在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi)的所有這些改變、替換、以及等同物。
權(quán)利要求
1.一種等離子體加工控制系統(tǒng)，包括探針，耦接至等離子體加工室的電極和射頻(RF)發(fā)生器上，其中，所述探針被構(gòu)造成當(dāng)所述RF發(fā)生器被激發(fā)時(shí)，提供與多種電參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)；處理器，耦接至所述探針上，并構(gòu)造成為每一種所述多種電參數(shù)提供多種諧波；控制器，耦接至所述處理器上，并構(gòu)造成選擇所述多種電參數(shù)中預(yù)定的一種電參數(shù)以及用于等離子體加工步驟的終點(diǎn)檢測(cè)的多種諧波中預(yù)定的一種諧波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述RF發(fā)生器提供約2MHz的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述RF發(fā)生器提供約27MHz的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述RF發(fā)生器提供約60MHz的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述多種電參數(shù)包括電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述多種電參數(shù)包括相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述多種電參數(shù)包括電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述多種諧波包括第一和第二諧波。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述多種諧波包括第一和第二諧波。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述多種諧波包括第一和第二諧波。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述多種諧波中預(yù)定的一種諧波不是第一諧波。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工控制系統(tǒng)，其中，所述等離子體加工步驟包括介電蝕刻。
13.一種用于檢測(cè)等離子體加工室中等離子體加工步驟的終點(diǎn)的方法，包括接收第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)識(shí)別給定的電參數(shù)以及所述給定的電參數(shù)的給定諧波；提供等離子體加工控制系統(tǒng)，包括探針，耦接至所述等離子體加工室的電極和射頻(RF)發(fā)生器上，其中，將所述探針構(gòu)造成當(dāng)所述RF發(fā)生器被激發(fā)時(shí)，提供與多種電參數(shù)相關(guān)的第二數(shù)據(jù)；以及處理器，耦接至所述探針上，并構(gòu)造成提供來(lái)自第二數(shù)據(jù)的第三數(shù)據(jù)，所述第三數(shù)據(jù)與所述多種電參數(shù)的一種具體電參數(shù)的具體諧波相關(guān)，所述具體電參數(shù)與所述給定的電參數(shù)為相同類(lèi)型，所述具體諧波與所述給定的諧波為相同級(jí)；以及采用所述第三數(shù)據(jù)用于所述檢測(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第一數(shù)據(jù)還包括識(shí)別在所述給定的電參數(shù)的給定諧波中的所希望的終點(diǎn)特性的參數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述給定諧波不是所述給定的電參數(shù)的第一級(jí)諧波。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述RF發(fā)生器提供約2MHz的頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述RF發(fā)生器提供約27MHz的頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述RF發(fā)生器提供約60MHz的頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多種電參數(shù)包括電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多種電參數(shù)包括相位。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多種電參數(shù)包括電流。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述等離子體加工步驟包括介電蝕刻。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種等離子體加工控制系統(tǒng)，包括V－I探針，其用于有效檢測(cè)等離子體加工室，其中該探針能夠響應(yīng)于射頻(RF)電源(例如，約2MHz、約27MHz、或者約60MHz)而提供電參數(shù)；處理器，其耦合至和/或包括有能夠提供用于每個(gè)電參數(shù)的諧波的可商購(gòu)的探針產(chǎn)品；以及控制器，其耦接至處理器上，該處理器能夠選擇至少一種電參數(shù)和至少一種用于等離子體加工應(yīng)用終點(diǎn)檢測(cè)的相應(yīng)諧波。電參數(shù)可以包括電壓、相位、電流，而等離子體加工應(yīng)用可以是介電蝕刻。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)可以尤其適于在生產(chǎn)環(huán)境中介電蝕刻。
文檔編號(hào)C23F1/00GK1998069SQ200580010472
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者阿芒·阿沃揚(yáng), 弗朗索瓦·錢(qián)德拉塞克爾·達(dá)薩帕, 布賴(lài)恩·麥克米林 申請(qǐng)人:朗姆研究公司