[发明专利]通过等离子体频谱在动态等离子体条件下的过程控制和监控方法

说明书

本公开内容的某些方面提供了用于通过等离子体频谱在动态等离子体提升条件下进行过程控制和监控的技术、系统和方法。在一些情况下，在给定腔室的等离子体提升条件期间收集多轮改变的等离子体强度数据，并且求出代表该改变的等离子体强度数据的统计值。根据该数据，求出统计过程控制(SPC)轨迹。获取来自随后的等离子体提升条件的改变的等离子体强度数据，并将该数据与SPC轨迹比较，以确定何时出现异常(例如外部气体、颗粒物或其他污染物)。

技术领域

本发明的实施方式一般涉及用于PECVD系统和工艺的统计过程控制(statisticalprocess control；SPC)，尤其涉及用于在SPC中使用的动态等离子体强度(plasmaintensity)数据的使用。

背景技术

动态等离子体提升(plasma lifting)，在PECVD工艺中称为动力提升(powerlift，“PL”)，是一种用于在等离子体沉积期间消除基板上静电荷的工艺。在此工艺中，点燃等离子体，然后相对于两个电极(例如，第一电极和底部或吸附(chucking)电极)彼此移动这两个电极之间的间隙。在PL工艺结束时，将基板升起并与第二电极分开。

当使用例如频谱分析仪跨与PL工艺相关联的多个波长测量等离子体强度时，等离子体强度通常随着电极之间的间隙变宽而降低。一般来说，等离子体频谱(plasmaspectrum)将遵循此相同的模式，即，随着电极分开，该频谱会展示强度降低。

然而，由于在PL工艺(或至少两个电极改变彼此相对位置的其他工艺)期间等离子体频谱的动态特性，因此没有方法利用在此工艺期间提供的动态数据来改善控制PECVD工艺的过程。

为了检测给定工艺中的污染物，通常不使用等离子体强度。如果少量的外部气体污染了工艺，则等离子体强度通常没有变化。此外，如上所述，由于PL工艺期间等离子体强度的动态特性，因此通常认为快速改变强度数据是不稳定的，并且对于污染检测是不可靠的。

因此，需要方法和系统来利用在两个电极相对彼此移动时产生的动态等离子体强度数据，例如在PL工艺、沉积工艺、腔室清洁工艺中或在两个电极相对彼此移动的其他工艺中。

发明内容

本案公开的实施方式一般涉及一种用于检测PECVD工艺中异常的方法，所述方法包括以下步骤：通过相对于第一电极移动第二电极来改变腔室中的等离子体强度，提供用以测量改变的等离子体强度所在的波长范围，定义描述在所述波长范围内的所述改变的等离子体强度的函数，和显示基于所述函数的SPC参考值，所述SPC参考值包含以下值之一：所述函数、所述函数的导数(derivative)和所述函数的积分(integral)之一的最大值、最小值、平均数(average)、中位数(median)、众数(mode)和平均值(mean value)。

替代的实施方式一般涉及一种用于检测PECVD工艺中的异常的系统，所述系统包括PECVD腔室和频谱分析仪，所述频谱分析仪耦接至所述PECVD腔室并且被构造成用以测量等离子体强度，所述频谱分析仪被构造成用以执行一种用于检测异常的方法，所述方法包括以下步骤：通过相对于第一电极移动第二电极来改变腔室中的等离子体强度，提供用以测量改变的等离子体强度所在的第一波长范围，定义描述在所述第一波长范围内的所述改变的等离子体强度的函数，和从所述函数提取(extract)至少一个值，所述至少一个值包含以下值之一：所述函数、所述函数的导数和所述函数的积分之一的最大值、最小值、平均数、中位数、众数和平均值。

进一步的实施方式一般涉及一种非瞬时计算机可读介质，所述非瞬时计算机可读介质含有用于检测PECVD工艺中异常的计算机可读指令，所述方法包括以下步骤：通过相对于第一电极移动第二电极来改变腔室中的等离子体强度，提供用以测量改变的等离子体强度所在的第一波长范围，定义描述在所述第一波长范围内的所述改变的等离子体强度的函数，从所述函数提取至少一个值，所述至少一个值包含以下值之一：所述函数、所述函数的导数和所述函数的积分之一的最大值、最小值、平均数、中位数、众数和平均值。

附图说明