[发明专利]等离子体启辉的检测装置及方法、工艺腔室

说明书

本发明公开了一种等离子体启辉的检测装置、方法和工艺腔室。包括光电转换元件和控制单元，其中，光电转换元件的感光面用于与工艺腔室的出光侧对应，以检测工艺腔室内的光信号并将光信号转换为电信号后发送至控制单元；控制单元，用于接收电信号后与预设的临界启辉电信号进行比较，当电信号满足临界启辉电信号时，判定工艺腔室内的等离子体发生启辉。通过检测工艺腔室内的光信号并将光信号转换为电信号，之后根据电信号确定等离子体是否发生启辉。检测等离子体是否启辉的装置简单、有效，能够有效地降低检测等离子体启辉的成本。此外，还便于工艺开发人员进行预判，无需复杂的控制算法与数据处理，可以更好地进行推广应用。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种等离子体启辉的检测装置、一种等离子体启辉的检测方法和一种包括该等离子体启辉的检测装置的工艺腔室。

背景技术

等离子体技术被广泛应用于半导体器件的制造领域中。在等离子体沉积与刻蚀系统中，射频电源向工艺腔室提供能量以产生等离子体；等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和置于工艺腔室内并曝露在等离子体环境下的晶圆相互作用，使晶圆材料表面发生各种物理和化学反应，从而使材料表面性能发生变化，完成晶圆的刻蚀与溅射等工艺过程。

具体地，例如，在预清洗工艺腔室中，其工作原理通过一种电感耦合等离子体发生装置，将低气压的反应气体(例如，氩气等)激发为等离子体，对晶圆表面进行物理轰击，从而将表面以及沟槽底部的残留物和金属氧化物清除，有利于后续物理气相沉积(金属薄膜沉积)进行，提高所沉积膜的附着力。显然，在预清洗工艺腔室中，对等离子体启辉状态的监控是工艺开发中比较关键的一项技术。

相关技术中，一般采用工艺的终点控制，运用的主要控制技术为OES(OpticalEmission Spectroscopy,光学发射光谱)，其控制思想为工艺中等离子体辉光放电产生的光谱，借助阈值(Threshold,包括相对值和绝对值两种形式)控制方法或斜率(Slope)控制方法即可准确的抓取工艺的终点。

但是，上述结构的监测装置，不仅需要昂贵的光谱仪设备，而且控制系统与控制算法较复杂，光谱分辨率较低、采集信号较弱，存在一定的信噪误差，影响工艺开发结果；其次，对于OES检测等离子体启辉状态，需要用户掌握光谱分析知识，以及复杂的数据分析处理能力，而针对预清洗腔室不需要对工艺每一步的等离子体状态进行监测，只需要简单地判断等离子体是否辉光放电，是否可以进行后续工艺开发。因此，OES监测方法不利于工艺的广泛开发与使用。

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，提出了一种等离子体启辉的检测装置、一种等离子体启辉的检测方法和一种包括该等离子体启辉的检测装置的工艺腔室。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种等离子体启辉的检测装置，包括光电转换元件和控制单元，其中，

所述光电转换元件的感光面用于与工艺腔室的出光侧对应，以检测所述工艺腔室内的光信号，所述光电转换元件能将所述光信号转换为电信号后发送至所述控制单元；

所述控制单元，用于接收所述电信号后与预设的临界启辉电信号进行比较，当所述电信号满足所述临界启辉电信号时，判定工艺腔室内的等离子体发生启辉。

可选地，所述控制单元，还用于根据所述电信号确定所述等离子启辉的强度，其中，所述电信号的大小与所述等离子体启辉的强度呈正相关。

可选地，所述光电转换元件包括太阳能电池。

可选地，还包括：

遮光件，用于放置所述光电转换元件，并且，所述遮光件遮住所述光电转换元件中除感光面以外的其他表面。

可选地，所述电信号为模拟电信号，所述临界启辉电信号为临界启辉数字电信号，