[发明专利]等离子体感测装置、等离子体监测系统和等离子体工艺控制方法

说明书

一种等离子体监测系统包括执行等离子体工艺的等离子体室、第一等离子体感测装置和第二等离子体感测装置以及控制器。第一等离子体感测装置和第二等离子体感测装置分别位于相对于等离子体室中的监测等离子体平面的中心点彼此垂直的第一水平方向和第二水平方向上。第一等离子体感测装置和第二等离子体感测装置基于在第一水平方向上从监测等离子体平面照射的第一入射光束和在第二水平方向上从监测等离子体平面照射的第二入射光束，产生关于监测等离子体平面的第一检测信号和第二检测信号。控制器通过基于第一检测信号和第二检测信号执行卷积运算来检测关于监测等离子体平面的二维等离子体分布信息，并基于二维等离子体分布信息控制等离子体工艺。

相关申请的交叉引用

于2018年9月7日向韩国知识产权局(KIPO)提交的标题为“等离子体感测装置、等离子体监测系统和控制等离子体工艺的方法”的韩国专利申请第10-2018-0107314号通过引用的方式整体并入本文中。

技术领域

示例性实施例总体上涉及等离子体处理，并且更具体地涉及一种等离子体感测装置、包括该等离子体感测装置的等离子体监测系统和控制等离子体工艺的方法。

背景技术

在等离子体环境下进行沉积和蚀刻是两种最常见的用于在集成电路制造中形成图案化层的等离子体工艺。若要成功实现这些工艺，关键点是要对等离子体室或处理室内的化学成分和杂质水平加以控制。为了确保对正确量的薄膜进行沉积或蚀刻，需要在等离子体工艺期间监测处理室中的等离子体状态。光发射光谱仪(OES)是一种用于检测等离子体室中各种气体种类的存在及相对浓度的可在市场上买到的装置。例如，OES可以用于确定处理端点。然而，OES通常提供等离子体室中整体等离子体的特性，由此使得灵敏度较低。

发明内容

根据示例性实施例，一种等离子体监测系统包括等离子体室、第一等离子体感测装置、第二等离子体感测装置和控制器。等离子体室执行等离子体工艺。第一等离子体感测装置位于从等离子体室中的监测等离子体平面的中心点开始的第一水平方向上，并且基于在第一水平方向上从监测等离子体平面照射的第一入射光束，产生关于监测等离子体平面的第一检测信号。第二等离子体感测装置位于从监测等离子体平面的中心点开始的第二水平方向上，其中第二水平方向垂直于第一水平方向，并且基于在第二水平方向上从监测等离子体平面照射的第二入射光束，产生关于监测等离子体平面的第二检测信号。控制器通过基于第一检测信号和第二检测信号执行卷积运算来检测关于监测等离子体平面的二维等离子体分布信息，并基于二维等离子体分布信息控制等离子体工艺。

根据示例性实施例，一种位于从等离子体室中的监测等离子体平面的中心点开始的第一水平方向上的等离子体感测装置包括：过滤在第一水平方向上从监测等离子体平面照射的入射光束以产生对应于监测等离子体平面的线光束的光束接收器；对线光束进行分离以产生两个分离线光束的分离器；基于两个分离线光束中的一个产生强度数据的一维检测器，该强度数据表示根据在垂直于第一水平方向的第二水平方向上的监测等离子体平面上的位置的一维整体强度分布；分割两个分离线光束中的另一个以产生每波长衍射光束的衍射光栅；以及基于每波长衍射光束产生光谱数据的图像传感器，该光谱数据表示根据在第二水平方向上的监测等离子体平面上的位置的一维每波长强度分布。

根据示例性实施例，一种控制等离子体工艺的方法包括：基于在从监测等离子体平面的中心点开始的第一水平方向上从监测等离子体平面照射的第一入射光束，产生关于第一水平方向的第一检测信号；基于在从监测等离子体平面的中心点开始的第二水平方向上从监测等离子体平面照射的第二入射光束，产生关于第二水平方向的第二检测信号，第二水平方向垂直于第一水平方向；通过基于第一检测信号和第二检测信号执行卷积运算来检测关于监测等离子体平面的二维等离子体分布信息；并且基于二维等离子体分布信息控制等离子体室的等离子体工艺。

附图说明

通过参考附图来详细描述示例性实施例，各特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见，在附图中：