[发明专利]清洗工艺终点监测方法及系统、半导体加工设备

说明书

本发明提供了一种清洗工艺终点监测系统，用于监测腔室的清洗工艺终点，射频电源通过阻抗匹配器与腔室相连，用以将射频能量耦合至腔室内将腔室内的清洗气体激发形成等离子体，阻抗匹配器用于通过执行单元调节阻抗可调单元来实现射频电源的负载阻抗和特征阻抗相匹配；检测单元用于检测阻抗可调单元的阻抗或阻抗可调单元的阻抗的相关信息，控制单元基于检测到的阻抗或相关信息来确定阻抗可调单元的阻抗随时间的变化率是否先达到稳定再经过变化最后再达到稳定，若是，则确定清洗工艺终点出现。本发明还提供半导体加工设备和清洗工艺终点监测方法。不仅不会受到腔室采集窗户沉积有薄膜的限制，而且成本低且对监测环境的适应性强。

技术领域

本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种清洗工艺终点监测方法及系统、半导体加工设备。

背景技术

在诸如等离子体增强化学沉积等沉积工艺过程中，随着沉积时间地增加，腔室内壁、showerhead等位置处累积的薄膜会逐渐增厚，当达到一定程度之后，就会出现薄膜脱落、破裂等现象，容易导致等离子体放电异常和基片沉积薄膜缺陷等问题。为避免该问题，目前通常需要对腔室内进行清洗，清洗方法包括微波等离子体清洗和射频等离子体清洗。

在清洗过程中，为了保证腔室环境的重复性，通常采用在线监测的方式判断清洗工艺终点。目前，常用的在线终点监测方法主要是光学发射光谱(简称OES)方法，主要原理是：采集等离子体放电过程中产生的粒子发射出的特征光谱，采用阈值(包括相对值和绝对值)控制方法或斜率控制方法抓取工艺终点。

在实际应用中，采用上述终点检测方法存在以下问题：由于在沉积过程中OES采集光谱的窗口也会沉积较厚的薄膜，因此，在清洗时一些波长较短的谱线将被该薄膜吸收，仅通过剩余的波长较长但相近的特征谱线进行监测分析，难度较高；另外，由于该方法依赖于光纤、光栅等高精密部件，因此，不仅对监测环境的要求较高，而且价格很昂贵。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种清洗工艺终点监测方法及系统、半导体加工设备，不仅不会受到腔室采集窗户沉积有薄膜的限制，而且成本较低，且对监测环境的适应性强。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种清洗工艺终点监测系统，用于监测腔室的清洗工艺终点，射频电源通过阻抗匹配器与腔室相连，用以将射频能量耦合至腔室内将所述腔室内的清洗气体激发形成等离子体，其中所述阻抗匹配器包括阻抗可调单元和执行单元；所述阻抗匹配器用于通过所述执行单元调节所述阻抗可调单元来实现所述射频电源的负载阻抗和特征阻抗相匹配；清洗工艺终点监测系统包括检测单元和控制单元,其中所述检测单元用于检测所述阻抗可调单元的阻抗或所述阻抗可调单元的阻抗的相关信息，所述控制单元用于基于检测到的阻抗或相关信息来确定所述阻抗可调单元的阻抗随时间的变化率是否先达到稳定再经过变化最后再达到稳定，若是，则确定所述清洗工艺终点出现。

优选地，所述控制单元，用于确定所述变化率的大小是否在预设范围内，若是，则确定所述变化率达到稳定；若否，则确定所述变化率在变化。

优选地，所述预设范围中包括0。

优选地，所述阻抗可调单元的阻抗的相关信息包括：所述执行单元的阻抗匹配位置；所述阻抗匹配位置与所述阻抗可调单元的阻抗一一对应。

优选地，所述阻抗可调单元包括多个阻抗可调元件；所述执行单元与所述阻抗可调元件一一对应；所述检测单元，用于检测各个所述执行单元的阻抗匹配位置；所述控制单元，用于基于所述检测单元检测到的各个所述执行单元的阻抗匹配位置，来判断所述阻抗可调单元的阻抗随时间的变化率是否先达到稳定再经过变化最后再达到稳定。

本发明还提供一种半导体加工设备，包括清洗工艺终点监测系统和工艺腔室，所述清洗工艺终点监测系统用于检测所述工艺腔室是否达到工艺终点，所述清洗工艺终点监测系统采用本发明提供的上述清洗工艺终点监测系统。

作为另外一个技术方案，本发明还提供一种清洗工艺终点监测方法，包括以下步骤：