[发明专利]原位实时等离子腔室状态监测

说明书

公开了原位实时等离子腔室状态监测。提供了用于原位和实时的腔室状态监测的方法。例如，在一个实施例中，对于腔室中的每个晶片，原位监测所述腔室中的自由基的频率和波长。所述自由基的所述频率和所述波长与至少一种选定的化学物质相关联。将所相关联的自由基与指数进行比较。所述指数包括所述至少一种选定的化学物质中的每种化学物质的目标范围。

技术领域

本公开的实施例大体涉及半导体处理技术，并且更具体地涉及原位处理监测的方法。

背景技术

半导体制造包括根据电路设计在半导体(例如，硅晶片)中产生电路的一系列的工艺。这些工艺在一系列的腔室中执行。现代半导体制造设施的成功操作需要在形成晶片中的电路的过程中使稳定的晶片流从一个腔室移动到另一个腔室。这些工艺不可避免地产生不同种类的蚀刻副产物。一些副产物沉积在其中执行等离子体蚀刻工艺的腔室的内表面上。

副产物在内表面(诸如，腔室壁)上的持续堆积对半导体制造提出了两个挑战。首先，堆积的副产物的结构不稳定。因此，副产物倾向于从腔室壁上剥离，产生可以落在晶片表面上的颗粒和薄片，从而导致产品缺陷，诸如两条导线之间的短路或在上层不能覆盖碎片的地方的不连续性。其次，保留在腔室壁上的副产物与等离子体反应并且不利地影响蚀刻性能，这种现象也被称为“工艺漂移”。

为了减轻蚀刻副产物的影响，需要腔室清洁以周期性地从腔室壁上移除沉积物。为此，使腔室从生产脱离并将清洁等离子体引入腔室中。该等离子体与沉积物反应，并将该反应的产物泵出腔室外。然而，在这样的腔室清洁之后，已观察到清洁的腔室壁使腔室不适于立即生产晶片蚀刻。

当腔室打开时，湿气从环境引入腔室中。湿气是可以影响腔室性能的污染物。腔室调配是蚀刻一系列的空白硅晶片以恢复适于生产晶片蚀刻的腔室壁状态的过程。在腔室调配后，一层氧化硅薄层覆盖腔室壁。在腔室调配之后，腔室经历检定周期，其中生产和检查检定晶片以确定腔室是否准备好返回到生产周期。如果检定晶片符合规范，那么使腔室返回到生产晶片蚀刻。如果检定晶片不符合规范，那么运送更多的晶片以进一步调配腔室，并且之后运送和检查更多的检定晶片。

腔室调配时间和晶片检定时间非常耗时。如果检定晶片第一次不符合规范，那么花费更多的时间来重新调配腔室和测试更多晶片以进行检定，从而增加腔室停机的时间。

因此，非常希望开发一种不依赖测量蚀刻速率并由此避免中断生产或调配的工艺监测和腔室调配的方法。还优选地，这种方法以某种方式监测腔室壁状态，以便提供关于工艺漂移和腔室调配的实时、准确的信息。

发明内容

本文中的实施例大体涉及半导体处理技术，并且更具体地涉及原位处理监测的方法。本文中的一些实施例大体涉及用于原位和实时腔室状态监测的方法。例如，在一个实施例中，对于腔室中的每个晶片，原位监测所述腔室中的自由基的频率和波长。所述自由基的所述频率和所述波长与至少一种选定的化学物质相关联。将所述相关联的自由基与指数进行比较。所述指数包括所述至少一种选定的化学物质中的每种化学物质的目标范围。

在另一个实施例中，将至少一个晶片插入腔室中。将气体注入所述腔室中。所述气体包括自由基源。监测探测气体中的所述自由基的频率和波长。所述自由基的所述频率和所述波长与至少一种选定的化学物质相关联。将所述相关联的自由基与指数进行比较。所述指数包括至少一种选定的化学物质中的每种化学物质的目标范围。当所述相关联的自由基不在所述目标范围内时，ICC配方响应于所述比较而改变。

在又一个实施例中，对于腔室中的每个晶片，原位监测所述腔室中的氟的自由基的频率和波长。将指示氟的所述自由基的所述频率和所述波长与指数进行比较。所述指数包括氟的目标范围。当指示氟的自由基接近所述目标范围的下限时，增加所述腔室中的氟水平。

附图说明