[发明专利]等离子体处理系统中确定清洁或调节处理终点的装置

说明书

本申请是申请日为2006年3月24日、中国专利申请号为200680010072.8(国际申请号为PCT/US2006/010576)、发明名称为“等离子体处理系统中确定清洁或调节处理终点的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明总的来说涉及衬底制造技术，具体地说，涉及用于在等离子体处理系统中确定清洁或调节处理的终点的方法和装置。 

背景技术

在诸如使用在平板显示器制造中的衬底(例如，半导体晶片、MEMS器件、或玻璃面板)的处理中，经常使用等离子体。例如，作为衬底处理的一部分(化学汽相沉积、等离子体增强型化学汽相沉积、物理汽相沉积、蚀刻等)，将衬底分成多个管芯(die)或矩形区域，每个管芯或矩形区域都将成为集成电路。接着，通过一系列步骤对衬底进行处理，其中，选择性地去除(蚀刻)并沉淀(沉积)材料，以在其上形成电子元件。 

在示例性等离子体处理中，在蚀刻之前，用硬化的感光乳剂薄膜(例如，光刻胶掩模)涂覆衬底。然后，选择性地去除硬化的感光乳剂区域，使得露出底层部件。然后，将衬底放置在衬底支撑结 构上的等离子体处理室中，该衬底支撑结构(称为卡盘)包括单极电极或双极电极。随后，适当的蚀刻源气体(例如，C₄F₈、C₄F₆、CHF₃、CH₂F₃、CF₄、CH₃F、C₂F₄、N₂、O₂、Ar、Xe、He、H₂、NH₃、SF₆、BCl₃、Cl₂等)流入室中并被撞击以形成等离子体，来蚀刻衬底的暴露区域。 

为了确保得到一致的等离子体处理结果，通常的习惯是在对每个衬底进行处理之前，使用室调节处理。室调节通常是指将等离子体室条件设定或重新设定为基本已知的状态的处理。例如，在通常所说的无晶自动清洁(waferless auto clean)或WAC的处理中，在电介质蚀刻等离子体处理系统上的操作规程是，在处理下一个衬底之前(即，目前没有衬底)，从等离子体室表面去除剩余的氢氟碳聚合物。通常在处理完衬底之后执行WAC，以确保下一个衬底符合标准的、精确的室条件，从而避免污染副产品累积的累积影响。 

在等离子处理期间，通常由蚀刻剂气体中的材料(例如，碳、氟、氢、氮、氧、氩、氙、硅、硼、氯等)、由衬底中的材料(例如，光刻胶、硅、氧、氮、铝、钛等)、或由等离子体处理室自身内的构成材料(例如，铝、石英等)会生成通常包含有机和无机副产品的污染物。 

还可以通过在处理每个衬底之前使用精确的等离子体沉积膜预涂覆等离子体室表面来加强一致的等离子体处理结果，以确保得到标准的、精确的室条件。由于可以避免在衬底处理期间在室表面上累积不想要的材料，所以该方法可以减少恢复湿式室清洁所需的时间。 

调节等离子体室还可以更加精确地控制一些等离子体室材料 的表面化学性质，例如，在处理每个衬底之前去除氧化的表面膜。例如，当暴露给氧等离子体时，Si易于形成表面氧化物。相对于仅有的Si的表面氧化物的存在可能会对由于公知的与相对于导电表面的绝缘表面上的原子团再化合速率的大幅度变化而产生的处理结果产生显著的影响。另外，一些等离子体室调节处理可能还需要使用不包括显微结构的虚设衬底(dummy substrate)，以便保护静电卡盘(卡盘)。 

在这些以及其他处理中，重要的是确定何时达到处理的终点。终点通常是指认为处理已经完成的等离子体处理中的一组值或范围(例如，时间)。对于调节、预涂覆、以及表面化学性质控制应用来说，所关注的材料厚度通常是最重要的值。 

现在，参考图1，示出了电感耦合等离子体处理系统的简图。通常，一组适当的气体可以从气体分配系统122流入具有等离子体室壁117的等离子体室102中。这些等离子体处理气体随后可在接近喷射器109的区域处或在此区域中被电离以形成等离子体110，以便处理(例如，蚀刻或沉积)用边缘环115定位在静电卡盘116上的衬底114(例如，半导体衬底或玻璃板)的暴露区域。