專利名稱：頻率調制終點偵測方法與應用該方法的制程設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種終點偵測方法與相關的制程設備，尤指一種以頻率調制(frequency modulated)方式來尋找出一終點時間的方法以及相關的制程設備。
于半導體制造過程中，終點偵測方法是非常重要的。終點偵測方法的好壞，關系到制造過程時間的控制，也就關系到產(chǎn)品的品質。請參閱第1圖，第1圖為一種現(xiàn)有的制程設備。制程設備10包含有一制程裝置12、一控制裝置14以及一終點偵測裝置16。制程裝置12中可以進行所希望的一制造過程，并提供一制程信號(process signal，PS)?？刂蒲b置14提供制程裝置12所需的能量以及開關等的控制信號(control signal，CS)，用以控制制程裝置12。終點偵測裝置16監(jiān)測制程信號PS，依據(jù)一套終點偵測方法來判定制程裝置12是否于合理的工作狀態(tài)。當終點偵測裝置16偵測到制程裝置12的狀態(tài)已經(jīng)超出既定的判斷標準，這個時間點即為終點時間，而終點偵測裝置16就接著告知控制裝置14，控制裝置14做出相對應的動作，可能是停止制造過程，或是變換制造過程參數(shù)以進入下一步驟的制造過程。
譬如說，當制程設備10是一套等離子體蝕刻系統(tǒng)時，制程裝置12可以是一個真空艙，控制裝置14可以是提供真空艙的電源供應器，以提供RF等離子體電源以及一般電源，而終點偵測裝置16偵測真空艙中因等離子體放電所產(chǎn)生的光強度信號。以光強度信號來判斷真空艙中等離子體蝕刻狀態(tài)。
一般而言，終點偵測方法是于制造過程進行了一段時間，進入穩(wěn)定狀態(tài)后才開始運用的，如此，可以避免因為制造過程剛剛開始的不穩(wěn)定狀態(tài)而導致誤判。
大多數(shù)的已知的終點偵測方法是單純的以監(jiān)測制程裝置12所產(chǎn)生的制程信號PS作為判斷的依據(jù)。其中一種終點偵測方法是先平均一開始一段時間的制程信號PS作為一個標準平均值，然后將現(xiàn)在的制程信號PS與標準平均值做比較，來決定現(xiàn)在是否為終點時間。如第2圖所示，先平均0到Ta時間的制程信號PS得到一個標準平均值Ia，如果現(xiàn)在的制程信號PS小于0.9Ia時就是終點時間。當然比較的方法有許多種的變化，以獲得較佳的結果。然而像這樣的終點偵測方法假定了制造過程的結果僅僅與制程裝置12中的狀態(tài)相關，所以只能適用于整個制程設備10是處在穩(wěn)定狀況的情形下。
雖然，在人為的控制之下，人都希望制程設備10是處在穩(wěn)定的狀況下，但是，往往會有許多的突發(fā)的噪聲會影響到制程裝置12中的狀態(tài)。譬如說，控制裝置14可能因為接地不良或零件老化等外在的因素而使制程裝置12所得到的電源突然間產(chǎn)生了很大的降壓或是升壓(power surge)，那終點偵測裝置16便容易將震蕩的發(fā)生時間誤判為終點時間，可能使整個制造過程過早停止。
另一種克服突發(fā)的噪聲所導致的問題的方法是運用時間平均值的方法，利用現(xiàn)在的制程信號PS與先前一定數(shù)量的制程信號PS的平均值為比較的準則以降低噪聲的影響。但是，這種方法相對的需要更長的一段的制造過程時間才能夠判斷到終點時間，也就是判斷的時間點將會延后，這往往是許多的制造過程所不能接受的。
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的，在于提供一種頻率調制終點偵測方法與應用該方法的制程設備，能夠在不增加制造過程時間的條件下，可以免除掉噪聲的影響，而精確的尋找到終點時間。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到一種頻率調制終點偵測方法，適用于尋找一制程裝置進行中的一制造過程的終點時間，該偵測方法包含有于一既定正常狀態(tài)下，以一控制裝置所提供的一控制信號以控制該制程裝置并進行該制造過程，該制程裝置于進行該制造過程時產(chǎn)生一制程信號；依據(jù)該制程信號，以一頻率調制方式，產(chǎn)生一與該控制信號同步的同步信號；依據(jù)該既定正常狀態(tài)下的該控制信號與該同步信號的關聯(lián)性定義一判斷標準；以及監(jiān)測該控制信號與該同步信號，當該控制信號與該同步信號不合乎該判斷標準時的時間點即為該終點時間。
一種頻率調制終點偵測方法的制程設備，包含有
一控制裝置，用以提供一控制信號；一制程裝置，受該控制信號控制以進行一制造過程，并產(chǎn)生一制程信號；以及一終點偵測裝置，包含有一同步信號產(chǎn)生器，依據(jù)該制程信號，以產(chǎn)生一與該控制信號同步的同步信號，該終點偵測裝置用以監(jiān)測該制程信號以及該控制信號，當該控制信號與該同步信號不合乎一判斷標準時，即提供一終點信號與該控制裝置，以變更該制程裝置中的制造過程。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點根據(jù)上述的目的，本發(fā)明提出一種頻率調制終點偵測方法，適用于尋找一制程裝置進行中的一制造過程的終點時間。該偵測方法先于一既定正常狀態(tài)下，以一控制裝置所提供的一控制信號以控制該制程裝置并進行該制造過程，該制程裝置于進行該制造過程時產(chǎn)生一制程信號。接著，依據(jù)該制程信號，以一頻率調制方式，產(chǎn)生一與該控制信號同步的同步信號。并依據(jù)該既定正常狀態(tài)下的控制信號與同步信號的關聯(lián)性定義一判斷標準。本發(fā)明的方法接著監(jiān)測該控制信號與該制程信號，當該控制信號與該同步信號不合乎該判斷標準時的時間點即為該終點時間。
再者，應用上述方法，本發(fā)明另提出一種制程設備，包含有一控制裝置、一制程裝置以及一終點偵測裝置。該控制信號可以提供一控制信號。該制程裝置受該控制信號控制以進行一制造過程，并產(chǎn)生一制程信號。該終點偵測裝置中包含有一同步信號產(chǎn)生器，依據(jù)該制程信號，以產(chǎn)生一與該控制信號同步的同步信號。該終點偵測裝置，用以監(jiān)測該制程信號以及該控制信號，當該控制信號與該同步信號不合乎一判斷標準時，即提供一終點信號與該控制裝置，以變更該制程裝置中的制造過程。
本發(fā)明的優(yōu)點在于可以濾除外在噪聲的影響，因為外在噪聲通常是與控制信號不同步，所以判斷標準便可以免除掉外在噪聲的影響，終點時間可以被精確的找到。就算控制信號受到外在噪聲而有輕微變化，也可以應用簡單的同步信號的振幅與控制信號的振幅的比例運算達到去除外在噪聲的影響的目的。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖
，作詳細說明如下第1圖為一種現(xiàn)有的制程設備；第2圖為一種現(xiàn)有的終點偵測方法的示意圖；第3圖為本發(fā)明的制程設備；第4圖為本發(fā)明的終點偵測方法的示意圖；第5圖為第3圖中的終點偵測裝置的第一種實施例；以及第6圖為第3圖中的終點偵測裝置的第二種實施例。
符號說明10、30~制程設備；12、32~制程裝置；14、34~控制裝置；16、36~終點偵測裝置；38~RF電源；40~等離子體濃度；42~光強度信號；46~固定頻率噪聲；48~隨機噪聲；50~濾波器；52~判斷電路；54~鎖相放大器。
請參閱第3圖，第3圖為本發(fā)明的制程設備。本發(fā)明提出一種制程設備30，包含有一制程裝置32、一控制裝置34以及一終點偵測裝置36。制程裝置32用以進行一制造過程，并產(chǎn)生一制程信號PS?？刂蒲b置34提供一控制信號CS與制程裝置32，用以控制制造過程。終點偵測裝置36中含有一同步信號產(chǎn)生器，依據(jù)制程信號，以產(chǎn)生一與控制信號同步的同步信號。終點偵測裝置36用以監(jiān)測制程信號PS以及控制信號CS，當控制信號CS與同步信號不合乎一判斷標準時，即提供一終點信號SS與控制裝置34，以變更制程裝置32中的制造過程。
本發(fā)明的終點偵測方法的精神，在于除了監(jiān)測制程裝置32所產(chǎn)生的制程信號PS外，并且同時監(jiān)測控制裝置34所提供的控制信號CS，然后才去判斷制程裝置32中的狀態(tài)。以頻率響應(frequency response)的觀念而言，制程信號PS中一定包含有與控制信號CS同步的同步信號。如果控制信號CS、制程裝置32的脈沖響應以及同步信號分別以x(t)、h(t)以及y(t)表示，則彼此的關系可以下列第1式來表示。
y(t)＝h(t)conv x(t) ----------(1)以頻率領域(frequency domain)表示則變成Y(f)＝H(f)*X(f) ----------(2)本發(fā)明的終點偵測方法即是監(jiān)測控制信號x(t)以及同步信號y(t)，借此得到制程裝置32的脈沖響應H(t)，也就是制程裝置32的狀態(tài)，然后找出終點時間。如果控制信號x(t)是以一個固定的第一頻率w1發(fā)送，那同步信號y(t)的頻率必定等于第一頻率w1或第一頻率w1的整數(shù)倍。因此，可以用一濾波器來濾除同步信號y(t)之外的制程信號PS。也就是說，制程信號PS中一些因為外在噪聲所導致的不同頻率的信號將被濾除，所以本發(fā)明的終點偵測方法將不受到外在噪聲所影響而誤判。就算控制信號x(t)受到外在噪聲而變化，然而制程裝置32的脈沖響應H(t)的判斷是由同步信號y(t)與控制信號x(t)而獲得，所以并不會隨著控制信號x(t)的大小而改變，可以很明確的代表制程裝置32的狀態(tài)。
為了說明上的方便，在此以一套等離子體蝕刻系統(tǒng)來當作制程設備30來說明本發(fā)明的終點偵測方法。制程裝置32可以是一個真空艙，控制裝置34可以是提供真空艙的電源供應器，電源供應器提供了13.56MHz的射頻(RF)電源(控制信號CS)給真空艙，用來使真空艙產(chǎn)生等離子體。而終點偵測裝置36偵測真空艙中因等離子體放電所產(chǎn)生的光強度信號(制程信號PS)，來判斷真空艙中等離子體蝕刻狀態(tài)。請參閱第4圖，第4圖為本發(fā)明的終點偵測方法的示意圖。虛線的正弦波表示RF電源38的電壓變化，頻率為13.56MHz。而真空艙中的等離子體濃度40以及光強度信號42都大約與RF電源38的電壓絕度值成正比，所以也同步的增減，頻率均為13.56*2MHz。當然，制程設備30會有不同頻率的其它電源供應，所以會產(chǎn)生一些固定頻率噪聲46，如第4圖中的方波所示，也有一些隨機噪聲48的發(fā)生，均會對光強度信號有輕微的影響。但是，因為不同頻率的關系，固定頻率噪聲46以及隨機噪聲48對光強度信號的貢獻會被濾除，所以并不會對終點時間的判斷造成影響。
請參閱第5圖，第5圖為第3圖中的終點偵測裝置的第一種實施例。終點偵測裝置36中可以包含一個濾波器50(同步信號產(chǎn)生器)以及一個判斷電路52。濾波器50可以設定為濾除同步信號外的制程信號PS，判斷電路52依據(jù)一判斷標準而發(fā)送終點信號SS。如果控制信號CS以一第一頻率ω1發(fā)送，則同步信號將以第一頻率ω1的整數(shù)倍的第二頻率ω2發(fā)送。也就是說。濾波器50可以濾除制程信號PS中第二頻率ω2之外的部分，僅僅保留同步信號。控制信號CS包含有第一振幅A1以及一第一相位角θ1，同步信號包含有一第二振幅A2以及一第二相位角θ2。而判斷標準為第一振幅A1、第一相位角θ1、第二振幅A2以及第二相位角θ2彼此的關聯(lián)性。譬如說，當?shù)谝幌辔唤铅?與該第二相位角θ2相差一預定值時，第一振幅A1與第二振幅A2的比值要于一定范圍內。第一相位角θ1與第二相位角θ2的差異值表示時間的延遲，這可以由實驗或經(jīng)驗獲得。如果第一振幅A1與第二振幅A2的比值超過計定范圍，則判斷電路52就發(fā)送終點信號SS，表示現(xiàn)在即為終點時間。
請參閱第6圖，第6圖為第3圖中的終點偵測裝置的第二種實施例。終點偵測裝置36包含有一鎖相放大器(lock-in-amplifier)54(即是同步信號產(chǎn)生器)以及一判斷電路52。鎖相放大器54運用相位的偵測來改善信號噪聲比(signal-to-noise ratio，S/N)。鎖相放大器54以控制信號CS的第一頻率為調制頻率，在一預定的相位差下，用以放大制程信號PS中與控制信號CS同步的部分，以產(chǎn)生一同步信號。相位差表示時間的延遲，這可以由實驗獲得。如此，制程信號PS中與控制信號CS不同步的部分，也就是噪聲，便被濾除。如果同步信號中的第二振幅A2與控制信號CS的第一振幅A1的比值不在一定范圍內，則判斷電路52就發(fā)送終點信號SS，表示現(xiàn)在即為終點時間。
本發(fā)明的控制信號CS可以是任何會影響制程裝置狀態(tài)的電源或信號，所以第一頻率ω1并不限定于13.56MHz，控制信號CS可以隨著機臺等離子體源(plasma source)以及信號靈敏度的考量而選擇。
相較于現(xiàn)有的終點偵測方法，本發(fā)明同時以控制信號CS以及制程信號PS作為終點時間的判斷，并且，本發(fā)明更提出了濾除制程信號PS中噪聲所造成的影響的方法，所以可以精確的找到終止時間。也就是說，可以對制造過程時間達到良好的控制。
本發(fā)明雖以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可做更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求并結合說明書及附圖為準。
權利要求
1.一種頻率調制終點偵測方法，適用于尋找一制程裝置進行中的一制造過程的終點時間，其特征是該偵測方法包含有于一既定正常狀態(tài)下，以一控制裝置所提供的一控制信號以控制該制程裝置并進行該制造過程，該制程裝置于進行該制造過程時產(chǎn)生一制程信號；依據(jù)該制程信號，以一頻率調制方式，產(chǎn)生一與該控制信號同步的同步信號；依據(jù)該既定正常狀態(tài)下的該控制信號與該同步信號的關聯(lián)性定義一判斷標準；以及監(jiān)測該控制信號與該同步信號，當該控制信號與該同步信號不合乎該判斷標準時的時間點即為該終點時間。
2.如權利要求1所述的頻率調制終點偵測方法，其特征是該控制信號包含有一第一振幅以及一第一相位角，該同步信號包含有一第二振幅以及一第二相位角，而該判斷標準為該第一振幅、第一相位角、第二振幅以及第二相位角彼此的關聯(lián)性。
3.如權利要求2所述的頻率調制終點偵測方法，其特征是該判斷標準包含有該第一相位角與該第二相位角相差一預定值時，該第一振幅與該第二振幅的比值于一定范圍內。
4.如權利要求1所述的頻率調制終點偵測方法，其特征是該制程裝置為一等離子體制程裝置。
5.如權利要求1所述的頻率調制終點偵測方法，其特征是該制造過程為一等離子體蝕刻制造過程。
6.如權利要求1所述的頻率調制終點偵測方法，其特征是該控制信號為該控制裝置所提供的等離子體電源，而該等離子體電源是以一第一頻率發(fā)送。
7.如權利要求6所述的頻率調制終點偵測方法，其特征是該第一頻率為13.56MHz。
8.如權利要求1所述的頻率調制終點偵測方法，其特征是該制程裝置包含有一真空艙，而該制程信號為該真空艙于進行一等離子體制造過程時，因等離子體放電所產(chǎn)生的一光強度信號。
9.一種頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該制程設備包含有一控制裝置，用以提供一控制信號；一制程裝置，受該控制信號控制以進行一制造過程，并產(chǎn)生一制程信號；以及一終點偵測裝置，包含有一同步信號產(chǎn)生器，依據(jù)該制程信號，以產(chǎn)生一與該控制信號同步的同步信號，該終點偵測裝置用以監(jiān)測該制程信號以及該控制信號，當該控制信號與該同步信號不合乎一判斷標準時，即提供一終點信號與該控制裝置，以變更該制程裝置中的制造過程。
10.如權利要求9頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該控制信號包含有一第一振幅以及一第一相位角，該同步信號包含有一第二振幅以及一第二相位角，而該判斷標準為當該第一相位角與該第二相位角相差一預定值時，該第一振幅與該第二振幅的比值于一定范圍內。
11.如權利要求9頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該同步信號產(chǎn)生器為一鎖相放大器，其依據(jù)一預定的相位差，用以放大該制程信號中與該控制信號同步的部分，以產(chǎn)生一同步信號。
12.如權利要求11頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該控制信號包含有一第一振幅，該同步信號包含有一第二振幅，而該判斷標準為該第二振幅與該第一振幅的比值必須于一定范圍內。
13.如權利要求9頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該同步信號產(chǎn)生器為一濾波器，用以濾除該制程信號中與該控制信號不同步的部分以產(chǎn)生一同步信號。
14.如權利要求9頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該制程裝置為一等離子體制程裝置。
15.如權利要求9頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該制造過程為一等離子體蝕刻制造過程。
16.如權利要求9頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該控制信號為該控制裝置所提供的等離子體電源，該等離子體電源是以一第一頻率發(fā)送。
17.如權利要求16頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該第一頻率為13.56MHz。
18.如權利要求9頻率調制終點偵測方法的制程設備，其特征是該制程裝置包含有一真空艙，而該制程信號為該真空艙于進行一等離子體制造過程時，因等離子體放電所產(chǎn)生的一光強度信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種頻率調制(frequency modulated)終點偵測(endpoint detecting)方法及其制程設備。在正常狀態(tài)下,控制裝置的控制信號控制制程裝置,制程裝置進行制造過程時產(chǎn)生一制程信號。依據(jù)制程信號,以頻率調制方式,產(chǎn)生與該控制信號同步的同步信號。依據(jù)控制信號與同步信號的關聯(lián)性定義判斷標準。監(jiān)測控制信號與制程信號,當控制信號與同步信號不合乎判斷標準時的時間點為終點時間。本發(fā)明的偵測方法可以去除該制程信號中與該控制信號不同步的部分所造成的影響,能準確的尋找到該終點時間。
文檔編號H01L21/66GK1379458SQ0111038
公開日2002年11月13日 申請日期2001年4月9日 優(yōu)先權日2001年4月9日
發(fā)明者李世琛 申請人:華邦電子股份有限公司