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TWI467637B - 使用光學發光光譜儀／殘餘氣體分析儀配合離子流的劑量控制方法 - Google Patents

使用光學發光光譜儀／殘餘氣體分析儀配合離子流的劑量控制方法 Download PDF

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TWI467637B
TWI467637B TW97107154A TW97107154A TWI467637B TW I467637 B TWI467637 B TW I467637B TW 97107154 A TW97107154 A TW 97107154A TW 97107154 A TW97107154 A TW 97107154A TW I467637 B TWI467637 B TW I467637B
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Kartik Ramaswamy
Seon-Mee Cho
Tsutomu Tanaka
Majeed Ali Foad
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Applied Materials Inc
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Description

使用光學發光光譜儀/殘餘氣體分析儀配合離子流的劑量控制方法
本發明的實施例主要關於處理基板的方法和設備。明確地說，本發明之實施例係關於半導體基板之電漿處理過程中一或多個物種之劑量監控的方法和設備。
在電漿處理中控制離子劑量是很重要的，電漿處理諸如電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理、高密度電漿化學氣相沉積(HDPCVD)處理、電漿浸沒離子佈植處理(P3I)和電漿蝕刻處理。積體電路製作中的離子佈植處理尤其需要儀器和控制以在半導體基板上達到所欲之離子劑量。
離子佈植中的劑量主要指通過處理之基板的虛構表面之每單元面積的離子總量。佈植的離子分佈在基板的整體體積中。佈植的離子密度(每單位體積的離子量)沿著離子流的方向發生主要變化，離子流方向通常為相對於基板表面正交(垂直)的方向。沿垂直方向之離子密度(每單位體積的離子數)的分佈稱為離子佈植深度剖面。調節離子佈植劑量(每單位面積的離子量)的儀器和控制系統有時稱為劑量測定。
離子佈植可在離子束佈植設備和電漿浸沒離子佈植設備中完成。產生必須在基板表面光柵掃描之窄離子束的離子束佈植設備通常每次只佈植單一原子物種。精確測量上 述設備中的離子流並對時間進行積分以計算實際劑量。因為整個離子束都衝擊基板且已知離子束中的原子物種，因此能精確地測量離子佈植劑量。這一點在離子束佈植設備中相當重要，因為其採用了在輸出電流中會有顯著偏移的直流離子源，且束佈植器中採用的各種柵格和電極亦會偏移(由於直流源易受到元件表面上沉積之材料累積的影響)。因此，精確的劑量測定在離子束佈植設備中是相當重要的。將精確監控的離子束流對時間進行積分以計算即時的電流佈植劑量，且當劑量到達預定的目標值時則停止處理。
相比之下，電漿浸沒離子佈植反應器在劑量測定上呈現一個難題。通常無法精確測量基板上的入射離子原子量，因為上述之反應器採用含有所欲之離子佈植物種和其他物種的前驅物氣體。例如，由於純硼在室溫下是固體，因此對硼的電漿浸沒離子佈植必須採用多物種氣體，如B2 H6 作為電漿前驅物，這樣硼和氫離子都射入基板上。因此，難以從測量之電流得到硼的劑量。在電漿浸沒離子佈植反應器中實施劑量測定的另一個難題是電漿離子持續撞擊整個基板，因此在到達基板的整個離子流之基板上方很難實現直接測量法。反之，只能從很小面積上得到的測量間接推斷劑量。這尤其適用於採用RF(射頻)電漿源功率或RF電漿偏壓功率的反應器。
採用直流(或脈衝直流)電漿源功率的電漿浸沒離子 佈植反應器對電漿離子流中因為電漿內在反應器元件上材料的沉積所導致的偏移很敏感。因此，上述之反應器需要精確的即時劑量測定。這個問題已經透過在晶片支撐基座或基板週邊外的陰極上提供一個小孔得到解決，使電漿離子進入陰極的內部體積內。有時被稱為法拉第杯的電極對著該孔，並設置偏壓以聚集通過小孔的離子。可將陰極內部抽空到比電漿室稍低的氣壓以確保有效的聚集通過小孔的離子。陰極內的電流感測器測量離子聚集電極和偏壓功率源之間的電流。此電流能作為劑量測定法的基礎。這種配置的一個問題是無法區分不同原子物種之間的電流測量，因此不能提供對所關心之物種(如硼)的精確測量。另一個問題是從陰極內的電流感測器傳送到外部控制器或處理器的測量電流可能由於電漿反應器的嘈雜電磁環境而失真。
另一個問題是陰極內的孔對理想的電漿環境構成了干擾，因為該孔能使基板週邊附近的電場失真。此外，穿過小孔的電漿能藉由噴濺小孔表面或在小孔內表面沉積而引發問題，因此需要對小孔內部進行定期清洗。
在採用RF電漿源功率的電漿浸沒離子佈植反應器中，精確的或即時的劑量測量通常不是特別重要。這要部分歸因於RF電漿相對不受內室元件上的材料沉積影響，因此晶片表面的離子流與採用直流電漿源的反應器相比沒有顯著偏移。而且，在上述之反應器中即時的劑量測量是 困難的。例如，上述之反應器的惡劣射頻環境將使陰極(如上所述)內獲得的離子流測量在傳到外部控制器或處理器的過程中失真。為避免這種問題，可基於達到目標佈植劑量而預知或評估的時間，而可靠地控制佈植劑量。然而，由於半導體元件中的特徵尺寸越來越小，因此越來越需要即時的劑量控制。
因此，在電漿處理室中需要精確的即時劑量測定，電漿處理室則例如射頻電漿浸沒離子佈植反應器。
本發明主要提供電漿處理中即時控制離子劑量的方法和設備。
本發明的一個實施例提供了一種處理基板的方法，該方法包括將基板置於反應器中，該反應器經配置以實施電漿處理；藉由提供射頻偏壓給電漿反應器而在電漿反應器中產生電漿，以開始電漿處理；利用第一感測器來獲得電漿至少一屬性之數值，該第一感測器經配置以監控電漿反應器中產生之電漿的至少一屬性；利用第二感測器來獲得射頻偏壓功率的至少一屬性之數值，該第二感測器經配置以監控射頻偏壓功率的至少一屬性，該射頻偏壓功率係經配置以提供射頻偏壓給電漿反應器；以及從電漿的至少一屬性值與射頻偏壓功率的至少一屬性值來確定電漿中一或多個離子物種的即時劑量值。
本發明的另一個實施例提供了一種處理基板的設備，該設備包括界定處理體積的處理室；安置在處理體積內的導電支撐基座；連接到氣體面板並與導電支撐基座平行安置的氣體分配組件；其中有射頻電漿偏壓功率源連接在氣體分配組件和導電支撐基座之間；經配置以監控處理體積內產生之電漿的一或多個屬性的第一感測器；經配置以監控射頻電漿偏壓功率源的一或多個屬性的第二感測器；以及連接到第一和第二感測器的控制器，其中控制器經配置以接收並分析來自第一和第二感測器的信號。
本發明的另一個實施例提供了一種將所欲之劑量的材料植入基板的方法，該方法包括將基板置於電漿反應器中，該電漿反應器具有經配置以在電漿反應器中產生電漿的射頻偏壓功率；利用射頻偏壓功率在電漿反應器中產生包括材料之電漿；利用經配置以監控電漿反應器中之電漿屬性的第一感測器來獲得電漿中材料屬性的數值；利用經配置以監控射頻偏壓功率之至少一屬性的第二感測器來獲得射頻偏壓功率之至少一屬性的數值；利用材料的屬性值和射頻偏壓功率的至少一屬性值來確定材料的即時劑量值；以及當即時劑量值位於所欲之劑量的誤差範圍內時終止電漿。
本發明的實施例提供了在電漿處理中控制即時離子劑量的方法和實現該方法.的設備。
第1圖依照本發明的一個實施例示意性地闡述電漿室1的等距橫截面圖。電漿室1可經配置以進行電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理、高密度電漿氣相沉積(HDPCVD)處理、離子佈植處理、蝕刻處理以及其他離子處理。
電漿室1包括連接到電漿室1之主體3的環形電漿源100。主體3包括連接到蓋子10和底部15的側壁5，而界限了內部體積20。可以在2002年6月5日申請，於2005年9月6日核准的美國專利No.6939434和在2004年2月24日申請，於2005年5月17日核准的美國專利No.6893907中找到電漿室1的其他實例，在此將這兩個專利之全文併入作為參考。
內部體積20包括在氣體分配組件200和基板支撐件300間形成的處理區25。抽吸區30圍繞基板支撐件300的一部分。抽吸區30透過設置在底部15中形成之埠45中的閥35與真空泵40進行選擇性連接。在一個實施例中，閥35為節流閥，適合控制氣體或蒸氣流自內部體積20通過埠45而到達真空泵40。在一個實施例中，閥35在沒有O型環的情況下運行，且在2005年4月26日申請的美國專利申請No.2006/0237136中作了進一步描述，在此將該申請之全文併入作為參考。
環形電漿源100設置在主體3的蓋子10上。在一個實施例中，環形電漿源100包括具有大致「U」型的第一導 管150A和具有大致「M」型的第二導管150B。第一導管150A和第二導管150B各自分別包含至少一根天線170A和170B。天線170A和170B經配置以在各個導管150A/150B的內部區155A/155B中分別形成感應耦合電漿。如第2圖中所示，各個天線170A/170B可以為耦接至功率源(如，射頻電漿源功率171A/172A)的繞組或線圈。射頻阻抗匹配系統171B/172B也可耦接到各個天線170A/170B。可將處理氣體(諸如，氦氣、氬氣和其他氣體)分別送入各個導管150A、150B的內部區155A、155B。在一個實施例中，處理氣體可以包括提供給各個導管150A/150B的內部區155A/155B的氣體摻雜劑。在一個實施例中，處理氣體可從氣體面板130B傳給環形電漿源100。在另一個實施例中，處理氣體可從氣體面板130A通過氣體分配組件200傳輸，其中氣體面板連接到形成於電漿室1之主體3的埠55。
在一個實施例中，導管150A/150B的各個相對端連接到形成於電漿室1之蓋子10的各個埠50A－50D(圖中只顯示50A和50B)。處理過程中，將處理氣體供應到各個導管150A/150B的內部區155A/155B，將射頻功率施加到各個天線170A/170B，以產生循環電漿路徑，該路徑穿越埠50A－50D和處理區25。明確地說，在第1圖中，循環電漿路徑穿過埠50A到埠50B，或反之亦然，通過氣體分配組件200和基板支撐件300間之處理區25。每個導管 150A/150B包含偶接於導管150A/150B的各端和埠50A－50D之間的電漿管道裝置400。在一個實施例中，電漿管道裝置400經配置以分離並擴展在各個導管150A/150B內形成的電漿路徑。
氣體分配組件200包括環形壁210和穿孔板230。環形壁210、穿孔板220以及蓋子10界定氣室230。穿孔板220包括多個以對稱或非對稱形式形成的開口221。在一個實施例中，含有摻雜劑的處理氣體可從連接到氣體面板130A的氣體分配組件200傳送到處理區25。例如含摻雜劑之氣體的處理氣體可從埠55提供給氣室230。通常，含摻雜劑的氣體是由摻雜劑雜質原子組成的化學物質，如硼(矽中的P型導電性雜質)或磷(矽中N型導電性雜質)和揮發性物種如氟和/或氫。因此，硼氟化物和/或氫化物、磷化物或其他摻雜劑物種如砷、銻等都可以是摻雜劑氣體。例如用硼摻雜劑的情形含摻雜劑的氣體可以包含三氟化硼(BF3 )或乙硼烷(B2 H6 )。該氣體可流過開口221進入穿孔板220下面的處理區25。在一個實施例中，穿孔板220經射頻偏壓，以幫助產生和/或維持處理區25中的電漿。
基板支撐件300包括上層板310和陰極組件320。上層板310具有適以支撐基板於其上之平滑基板支撐表面310B。上層板310包括連接到直流功率源306的嵌入式電極315，其促進處理中上層板310之基板支撐表面310B和 基板間的靜電吸引力。在一個實施例中，嵌入式電極315也可作為對處理區25提供電容性射頻能量的電極。嵌入式電極315可經由射頻阻抗匹配電路305B連接到射頻電漿偏壓功率305A。
基板支撐件300也可包括舉升銷組件500，舉升銷組件包含多個適以藉由選擇性舉起和支撐上層板310上的基板來傳送一或多個基板的舉升銷，且舉升銷間隔一定空間以允許在其間安裝機械刀片。
第2圖示意性地描述第1圖中所示之電漿室1的等角頂視圖。電漿室1的側壁5具有可由狹縫閥(未顯示)選擇性密封的基板埠7。處理氣體係由連接到埠55的氣體面板130A供應給氣體分配組件200。可通過氣體面板130B供應一或多種處理氣體給環形源150A、150B。
電漿室1還包括適以監控和控制在電漿室1中實施之處理的控制器600。該控制器600可與一或多個感測器連接，且適以採樣、分析並儲存感測器資料。在一個實施例中，控制器600可具有針對不同處理實現控制任務的能力。控制器600可連接到電漿室1的操作部分，並對操作部分發送控制信號。控制器600可藉由根據感測器資料來調整處理參數可執行閉環控制任務，以得到所欲之處理結果。在本發明的一個實施例中，控制器600可經配置以實施一或多種物種的劑量控制、終點檢測和其他控制任務。
在一個實施例中，將射頻探針606安置在射頻阻抗匹 配電路305B和嵌入式電極315間之饋電點607上。射頻探針606可為電壓/電流耦合器或定向耦合器。射頻探針可由各個工具所取代，如電壓探針和電流探針。射頻探針606可以同時或幾乎同時測量射頻電壓、射頻電流和射頻電壓與射頻電流間之瞬間阻抗相角。
總電流或電流實部(總電流和阻抗相角餘弦的乘積，或吸收的偏壓功率與偏壓的商)可直接測量或從射頻探針606的間接測量計算得到。測量電流可為RMS(均方根)電流、峰值電流或峰峰電流。測量電流可用來估算離子劑量率和/或劑量，而離子劑量率和/或劑量可用來控制劑量或確定終點。測量電流可用作控制劑量率。
電漿處理過程中，由射頻探針606測量的射頻電流充分反應從接地電極(如穿孔板220)流向射頻偏壓電極(如嵌入式電極315(或設置在偏壓電極上的基板))的輻板的電流總量。在本發明的一個實施例中，可以計算轉換，將饋電點607處的射頻電壓/電流值轉換為設置在嵌入式電極315上之基板處的射頻電壓/電流值。該轉換將依照第4圖進行詳細描述。
在一個實施例中，離子流可以為對應最小射頻電壓值的射頻電流值。利用射頻電壓最小值確定離子電流值的詳細說明可在由Mark A.Sobolewski編著，2001年出版的Journal of Applied Physics,Volumne 90,(應用物理學刊物，卷90),No.6,pp.2660－2671的“High－density Plasma Using Radiao Frequency Current and Voltage Measurements”中找到。
然而，從射頻探針606獲得的電流值通常不等於將執行電漿處理的一或多種離子物種的電流，至少部分是因為電漿中有別的離子物種。例如，在用B2 H6 作為電漿前驅物的電漿佈植過程中意欲將硼離子植入基板。該電漿可包括離子B3＋ 和H＋ 且硼和氫離子都將射入基板上。從射頻探針606獲得的電流值包括硼離子與氫離子的電流。為獲得所欲之硼劑量，需要獲得硼電流相對射頻探針測量之總離子流的比率。
在本發明的一個實施例中，利用適以監控電漿反應器中產生之電漿的質量分佈感測器，可在原地獲得所關心之一或多種離子物種的比率。質量分佈感測器可以是光學發射光譜儀、殘氣分析儀、地面質譜儀(ground side mass spectrometer)或任意合適的感測器。
在第1圖所示的一個實施例中，光學發射光譜儀601臨近形成於主體3中之石英窗6。該光學發射光譜儀601適以定量測量電漿室1內產生之電漿中激發物種的光學發射。電漿中的激發物種從發射光的激發能級向較低能級衰變。由於躍遷是在不同的原子能級之間進行的，因此發射光的波長可用來識別激發之物種。在一個實施例中，發射光的強度可反應包含一或多種物種之電漿中不同物種的濃度或分佈。電漿通常產生電磁輻射，該電磁輻射包含具有 光譜(即，約180nm到約1100nm)中波長的發射光。這些發射光的一部分能被光譜儀檢測到，光譜儀諸如光學發射光譜儀601或其他合適的設備，諸如配備有一或多個光電二極體之光譜篩檢器的單色儀。
光學發射光譜儀(OES)601可包括設置在石英窗6附近的透鏡602。透鏡602適以準直電漿通過石英窗6進入連接到光譜儀604之光纖電纜603的輻射。光譜儀604在光譜上基於波長將輻射分離，並針對一或多個空間分離的波長產生檢測信號。控制器600中的資料獲取器可用來收集代表分離波長的資料，從而以周期採樣率獲得電漿中離子物種的屬性。處理並分析採集到的資料以產生控制信號給射頻電漿偏壓功率305A、射頻電漿源功率171A/172A、氣體面板130A/130B、泵40或電漿室1任意其他可控制之元件以調整處理參數，諸如壓力、功率密度、流速、處理持續時間。
在第1圖中所示之一個實施例中，殘氣分析儀608可設置在側壁5上。該殘氣分析儀608與處理區25流體連接，因此該殘氣分析儀608可分離、識別並測量處理區25種所有物種的數量。該殘氣分析儀608能監控即時的電漿行為，並提供資料以計算電漿中不同離子物種的比率。該殘氣分析儀608係連接到控制器600，控制器600可處理和分析從殘氣分析儀608處得到的測量結果以產生控制信號，將產生的控制信號提供給射頻電漿偏壓功率305A、射 頻電漿源功率171A/172A、氣體面板130A/130B、泵40或電漿室1的任意其他可控制元件以用來調整處理參數，諸如壓力、功率密度、流速或處理持續時間。
在另一個實施例中，適以測量電漿中不同物種之分佈的質譜儀605可安置在氣體分配組件200中。與殘氣分析儀608或光學發射光譜儀601類似，質譜儀605可即時監控電漿並提供測量結果給控制器600，控制器600可在電漿處理中執行閉環控制以得到所欲之結果。
在本發明的一個實施例中，質量分佈感測器，諸如光學發射光譜儀601、殘氣分析儀608、質譜儀605或任意其他合適的裝置，可搭配電漿電流感測器(如，射頻探針606)一起使用，以監控感興趣之一或多種離子物種的即時劑量、檢測終點或達到所欲之處理結果。第3圖示意性地闡述利用質量分佈感測器搭配電流感測器來監控即時劑量的一種示範性方法700。
如第3圖所示，藉由電極704和接地電極701之間產生之電漿702處理基板703。電極704係通過饋電點714處的阻抗匹配電路706而連接至偏壓功率源707。藉由偏壓功率源707供應之射頻功率產生電漿702。
射頻探針705在饋電點714連接到電極704。射頻探針705適以監控射頻偏壓功率供應給電極704的即時電壓、電流和相位。設置質量分佈感測器710以監控電漿中一或多種離子物種的即時質量分佈。質量分佈感測器710 可為光學發射光譜儀、殘氣分析儀或質譜儀中的其中之一。質量分析感測器710和射頻探針705兩者軍連接到處理器720，處理器720適以根據來自質量分佈感測器710和射頻探針705的測量結果計算即時劑量值。
在一個實施例中，處理器720可經程式化來評估離子佈植劑量。這將如第3圖所示之處理器720內部的流程圖中所完成。處理器720可追蹤來自射頻探針705的即時電流值的輸入流。在文字塊709中，從射頻探針705的輸入可計算離子流總量。可藉由將每個電流值與從射頻探針705得到之阻抗相角的餘弦相乘得到離子流總量。為得到更精確的實施，根據本發明中後面將要提到的一個特徵，在文字塊708中，射頻探針705的電壓、電流和阻抗相角的測量可從饋電點714向基板703的表面轉換。
同時，可從質量分佈感測器710輸入質量分佈資料到處理器720。在文字塊711中，從質量分佈感測器710的測量結果可計算電漿702中感興趣的一或多種離子物種的即時比率。
然後，在第3圖中的文字塊712中，將離子比率和離子流總量結合起來獲得一或多種感興趣之離子物種的實際離子流。在一個實施例中，可藉由將離子比率、離子流總量、離子物種的電荷倒數和基板703表面積的倒數相乘得到一種離子物種的實際離子流。
在文字塊713中，藉由將實際離子流對時間進行積分 可得到感興趣之離子物種的即時劑量值。
第4圖示意性地闡述一種方法800，將來自饋電點的電流/電壓值轉換到設置在電漿附近的基板表面。方法800可用於第3圖中的文字塊708中。
如第4圖所示，來自設置在饋電點處之射頻探針802的電壓/電流輸入首先在數位轉換器804中數位化以在時域中離散電壓/電流值。在步驟806中執行快速傅立葉變換，將電壓/電流測量值轉換到頻域。在步驟808中，利用射頻探針之校準資料810向電壓/電流測量添加校正。校準射頻探針的詳細描述可在2004年10月23日申請編號為No.10/971772(代理人案卷號No.9615)的共同待決的美國專利申請書中找到，在此將其全文併入作為參考。
在步驟812中，饋電點到基板表面的轉換將在頻域中操作為校準的電壓/電流測量。在步驟814中，對頻域中轉換的電壓/電流值進行傅立葉反變換。則可在步驟816中得到時域中基板表面的即時電壓/電流值，並可用在精確的處理監控和控制中。饋電點到基板表面轉換的詳細描述可在2004年10月23日申請編號為No.10/971772的共同待決美國專利申請書中找到，在此將其全文併入作為參考。
第5圖根據本發明的一個實施例闡述電漿處理之終點檢測的一種方法900之流程圖。
在步驟910中，將即將處理之基板設置在電漿反應器 中。
在步驟920中，可開始電漿處理。此步驟可包括對電漿室抽氣、流入處理氣體和/或產生電漿。
在步驟930中，可利用射頻探針監控電漿反應器中之電漿的離子流總量。例如，將射頻探針連接到饋電點附近的射頻偏壓功率源。在一個實施例中，可執行饋電點到基板表面的轉換以獲得基板表面附近的離子流總量。
在步驟940中，可利用質量分佈感測器監控電漿反應器中之電漿質量分佈，質量分佈感測器諸如光學發射光譜儀、殘氣分析儀或質譜儀。可從質量分佈感測器的測量結果即時計算感興趣之一或多種離子物種的比例。
在步驟950中，可利用步驟940中計算之一或多種離子物種的比率和步驟930中計算之離子流總量計算感興趣之一或多種離子物種的即時劑量值。即時劑量值的計算可包括計算離子物種的實際離子流和將實際離子流對時間進行積分。實際離子流的計算可包括將離子物種比率、離子流總量、離子物種之電荷倒數和基板表面積之倒數相乘。
在步驟960中，將即時劑量值與所欲之劑量值比較。如果即時劑量值在所欲之劑量值的誤差範圍內，則處理過程在步驟980中終止。或者，處理過程將繼續反復執行步驟930、940、950和960。在一個實施例中，執行步驟970以調整工作參數以匹配即時劑量值，好得到閉環控制。
本發明中描述了硼(B)的離子佈植法，本發明的方法 和設備也可用來監測和控制砷(As)、磷(P)、氫(H)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)以及其他電漿處理中使用的物種。
雖然本發明描述了根據電漿浸沒離子佈植處理的方法和設備，本領域的技術人員可理解此方法和設備也能用在其他的電漿處理中，如電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理、高密度電漿化學氣相沉積(HDPCVD)處理、離子佈植處理以及蝕刻處理。
根據前面所述的本發明實施例，可在不偏離本發明基本範圍的情況下設計出其他和進一步的實施例，且本發明之範圍係由下面的申請專利範圍所界定。
1‧‧‧電漿室
3‧‧‧主體
5‧‧‧側壁
6‧‧‧石英窗
7‧‧‧基板埠
10‧‧‧蓋子
15‧‧‧底部
20‧‧‧內部體積
25‧‧‧處理區
30‧‧‧抽吸區
35‧‧‧閥
40‧‧‧真空泵
45、50A、50B、50C、50D、55‧‧‧埠
100‧‧‧環形電漿源
130A、130B‧‧‧氣體面板
150A‧‧‧第一導管
150B‧‧‧第二導管
155A、155B‧‧‧內部區
170A、170B‧‧‧天線
171A、172A‧‧‧射頻電漿源功率
171B、172B‧‧‧射頻阻抗匹配系統
200‧‧‧氣體分配組件
210‧‧‧環形壁
220‧‧‧穿孔板
221‧‧‧開口
230‧‧‧氣室
300‧‧‧基板支撐件
305A‧‧‧射頻電漿偏壓功率
305B‧‧‧射頻阻抗匹配電路
306‧‧‧直流功率源
310‧‧‧上層板
310B‧‧‧基板支撐表面
315‧‧‧嵌入式電極
320‧‧‧陰極組件
400‧‧‧電漿管道裝置
500‧‧‧舉升銷組件
510‧‧‧舉升銷
600‧‧‧控制器
601‧‧‧光學發射光譜儀
602‧‧‧透鏡
603‧‧‧光纖電纜
604、605‧‧‧光譜儀
606、705、802‧‧‧射頻探針
607、714‧‧‧饋電點
608‧‧‧殘氣分析儀
700‧‧‧示範性方法
701‧‧‧接地電極
702‧‧‧電漿
703‧‧‧基板
704‧‧‧電極
706‧‧‧電路
707‧‧‧偏壓功率源
708、709、711、712、713‧‧‧文字塊
710‧‧‧質量分佈感測器
720‧‧‧處理器
800、900‧‧‧方法
804‧‧‧數位轉換器
806、808、812、814、816、910、920、930、940、950、
960、970、980‧‧‧步驟
810‧‧‧校準資料
為詳細瞭解本發明之上述功能，可藉由參考某些在附圖中圖解說明之具體實施例，為以上簡要說明之本發明提供一更特定之說明。但是，應注意，附圖僅圖解說明本發明之典型具體實施例，因此並不意圖限制其範圍，因為本發明可允許其他等效之具體實施例。
第1圖示意性地闡述依照本發明之一實施例的電漿室的等角剖面圖；第2圖示意性地闡述第1圖之電漿室的等角頂視圖；第3圖示意性地闡述利用質量分佈感測器和電流感測器來監控即時劑量的示範性方法； 第4圖示意性地闡述從饋電點到安置在電漿附近之基板表面的電流/電壓轉換值的方法；第5圖闡述依照本發明之一實施例的電漿處理端點檢測方法的流程圖。
700‧‧‧示範性方法
701‧‧‧接地電極
702‧‧‧電漿
703‧‧‧基板
704‧‧‧電極
705‧‧‧射頻探針
706‧‧‧電路
707‧‧‧偏壓功率源
708、709、711、712、713‧‧‧文字塊
710‧‧‧質量分佈感測器
714‧‧‧饋電點
720‧‧‧處理器

Claims (12)

  1. 一種處理一基板的方法，包括：將該基板置於一電漿反應器中，該電漿反應器經配置以執行一電漿處理；藉由自一耦接至該電漿反應器之射頻偏壓功率提供一射頻偏壓，以在該電漿反應器中產生一電漿好開始該電漿處理；利用一第一感測器來獲得該電漿之至少一屬性的一數值，該第一感測器經配置以監控該電漿反應器中產生之該電漿的至少一屬性，其中該電漿之至少一屬性包括該電漿中該一或多個離子物種在所有離子中的一比值；利用一第二感測器來獲得總離子流的一數值，該第二感測器經配置以監控該耦接至該電漿反應器之射頻偏壓功率的至少一屬性，其中該第二感測器為一射頻電壓/電流探針，該射頻電壓/電流探針連接至該射頻偏壓功率的一饋電點；以及從該電漿之至少一屬性的數值和該總離子流的數值來確定該電漿中一或多個離子物種的一即時劑量值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括根據該電漿中該一或多個離子物種之即時劑量值來調整該電漿反應器的參數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一感測器為一光學發射光譜儀、一質譜儀和一殘氣分析儀其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中確定該電漿中該一或多種離子物種之即時劑量值的步驟包括：藉由該耦接至該射頻偏壓功率之一饋電點的第二感測器測量該射頻偏壓功率，來確定該射頻偏壓功率的該饋電點附近之一總離子流的一即時值；藉由將該電漿中該一或多種離子物種之比率與該總離子流相乘來計算該一或多種離子物種的一電流值；以及將該一或多種離子物種的電流值對時間進行積分。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中確定該電流總量之即時值的步驟包括將該射頻偏壓功率之該饋電點附近的該總離子流轉換到該基板之一表面附近的一總離子流。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中將該射頻偏壓功率之該饋電點附近的該總離子流轉換到該基板之一表面附近的一總離子流的步驟包括：將該饋電點處的測量值由時域轉換至頻域；利用該第二感測器之校準資料校正該頻域中之測量 值；及將該頻域中校正後之測量值轉換至時域。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多種離子物種包括硼(B)、砷(As)、磷(P)、氫(H)、氧(O)、氟(F)、矽(Si)或上述之組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該電漿處理包括一電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理、一高密度電漿化學氣相沉積(HDPCVD)處理、一離子佈植處理和一電漿蝕刻處理其中之一。
  9. 一種將一所欲之劑量的一材料植入一基板的方法，包括：將該基板置於一電漿反應器中，該電漿反應器具有一射頻偏壓功率，該射頻偏壓功率經配置以在該電漿反應器中產生一電漿；利用該射頻偏壓功率在該電漿反應器中產生一包括該材料之離子的電漿；利用一第一感測器來獲得該電漿中該材料之該離子的一屬性的一數值，該第一感測器經配置以監控該電漿反應器中該電漿之一屬性，其中該材料之該離子的屬性為該電漿中該材料之該離子在所有離子中的一比率； 利用一第二感測器來獲得該射頻偏壓功率的一電流總量之一數值，該第二感測器經配置以監控該射頻偏壓功率的至少一屬性，其中該第二感測器為一射頻電壓/電流探針，該射頻電壓/電流探針經配置以測量該射頻偏壓功率的電壓、電流和相位，且該第二感測器耦接至該射頻偏壓功率的一饋電點；利用該材料之該離子的屬性的數值和該射頻偏壓功率的電流總量之數值來確定該材料的一即時劑量值；以及當該即時劑量值位於該所欲之劑量的一誤差範圍內時終止該電漿。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第一感測器為一光學發射光譜儀、一質譜儀和一殘氣分析儀其中之一。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，更包括將該射頻偏壓功率的電流總量轉換為該基板之一表面附近的一總離子流。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中將該射頻偏壓功率的電流總量轉換為該基板之一表面附近的一總離子流的步驟包括：將該射頻偏壓功率的電流總量由時域轉換至頻域； 利用該第二感測器之校準資料校正該頻域中之該射頻偏壓功率的電流總量；及藉由將該頻域中校正後之電流總量轉換至時域，來獲得該基板之該表面附近的該電流總量。
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