[发明专利]使用光学以及非反射功率方法的低功率RF调整

说明书

技术领域

本发明大体上是关于用在基板处理中的方法及设备。更具体地，本发 明是关于用在使用不同工艺(例如：等离子体氮化工艺或其它)的基板处理 中的等离子体监控方法及设备。

背景技术

集成电路已经发展为可在单个芯片上包含百万个元件(例如：晶体管、 电容器、电阻器、及其类似物等)的复杂元件。芯片设计的发展不断地需要 更快的电路系统及更高的电路密度。更高的电路密度的需求使集成电路元 件尺寸的缩减成为必须。这类元件的特征结构(feature)的最小尺寸在此 技术中通常称为关键尺寸(critical dimension)。关键尺寸一般包含所述 特征结构的最小宽度，例如：列、行、开口、介于列之间的间隔、及元件/ 薄膜厚度、及其类似物等。随着这些关键尺寸缩小，精确的测量及工艺控 制变得更加困难。

重要地，在某些实例中，注入(implantation)工艺的监控及材料厚度 的控制在基板元件处理中仍是一个挑战。举例来说，与现有的用于基板制 造的等离子体工艺相关的一个问题为缺少精确监控等离子体形成的能力， 且从而缺少在以较低功率操作的等离子体腔体中精确控制等离子体状态的 能力。一种用以控制工艺的已知方法试图通过使用匹配电路将等离子体阻 抗转换为等于或匹配线路的特性阻抗以在一腔体中达到最佳功率，其中射 频(RF)功率是透过该线路传送至腔体。在匹配点上，最佳功率被传送至等 离子体中，而小功率则朝着射频供应反射回去。在此方法中，调谐由检测 器(detector)所控制的匹配电路是基于检测器所检测到的功率，通过改变匹 配电路内部的可变电抗元件来完成。不幸地，等离子体的阻抗是许多工艺 参数的复杂且高度可变的函数，因此需要检测器持续的监控及调整。此外， 在某些情况下，产生器可能无法控制较低功率，因此等离子体可能在基板 处理期间变动。

因此，在此技术中，在集成电路制造期间，需要一种用于基板监控及 工艺控制的改进方法及设备。

发明内容

本发明的一个实施例提供在基板处理系统中监控等离子体的方法，所 述方法包括：监控由腔体内部的等离子体反射的反射电磁辐射；使反射电 磁辐射与处理系统内部的射频功率相关联；及调整匹配电路以维持可重复 的等离子体条件。

本发明的另一实施例提供在基板处理系统中控制等离子体的方法，所 述方法包括：在处理第一组的一个或多个基板之前，控制由腔体内部的等 离子体反射的反射电磁辐射的第一组波长强度；使反射电磁辐射的第一组 波长强度与处理系统内部的射频功率相关联；基于反射电磁辐射来调整匹 配电路；在基板处理系统中处理第一组的一个或多个基板；控制由腔体内 部的等离子体反射的反射电磁辐射的第二组波长强度；使反射电磁辐射的 第二组波长强度与处理系统内部的射频功率相关联；以及基于第一及第二 组反射电磁辐射来调整匹配电路，并同时处理第二组的一个或多个基板。

本发明的另一实施例提供在基板处理系统中监控等离子体的设备，所 述设备包括：等离子体腔体；射频匹配电路，其中所述射频匹配电路是可 控的；等离子体数据监控组件，用于取得与等离子体相关的数据，其中等 离子体数据监控组件设置于处理腔体内部；以及计算机，其中所述计算机 包含软件程序，所述软件程序适于对由等离子体数据监控组件所收集的数 据及射频功率之间的关系进行建模，并能够提供数值给射频匹配电路中的 可控元件，以用于可重复的工艺。

本发明的另一实施例提供在基板处理系统中监控等离子体的设备，所 述设备包括：等离子体腔体；射频功率源；射频匹配电路，其中所述射频 匹配电路是可控的；及计算机，其中所述计算机包含数据监控组件，所述 组件适于对由数据监控组件所收集的数据及射频功率之间的关系进行建 模，并能够提供数值给射频匹配电路中的可控元件，以用于可重复的工艺。

附图说明

为了详细了解上文所列举的本发明的形态方式，在上文简短概述的本 发明的更详细的叙述可通过参照实施例来获得，其中一些实施例在附加的 图式中说明。然而，须注意附图只说明此发明的典型的实施例，因此不能 视为对其范围的限制，因为本发明可容许其它等效的实施例。

图1说明具有本发明的一个实施例的处理系统的示范性示意图；

图2说明另一具有用于等离子体监控的传感器的处理系统的示范性示 意图；

图3说明具有光学传感器的图2的系统的腔体壁的横剖面；