專利名稱：用于表征等離子體處理室內(nèi)的膜的射頻偏置電容耦合靜電(rfb-cce)探針裝置的制作方法
用于表征等離子體處理室內(nèi)的膜的射頻偏置電容耦合靜電
(RFB-CCE)探針裝置
背景技術(shù)：
在等離子體處理室加工襯底程序中，要有滿意的結(jié)果往往需要嚴(yán)格控制工藝參 數(shù)。尤其對于如沉積、蝕刻、清潔等用于生產(chǎn)現(xiàn)代高密度集成電路的工藝，更是如此。加工 參數(shù)(如偏置電壓、射頻功率、離子流、等離子體密度、壓力等)超過一個狹窄的預(yù)定區(qū)間， 即發(fā)生工藝偏差。這些工藝偏差是不希望出現(xiàn)的，它們往往導(dǎo)致進程結(jié)果不良(如不良蝕 刻輪廓、低選擇性，等等)。因此，檢測、表征(characterization)并避免工藝偏差是集成電 路制造工藝工程師的重要任務(wù)。通常通過對各種工藝參數(shù)進行監(jiān)測來檢測工藝偏差。一些工藝參數(shù)(如偏置電 壓、反射功率等)可直接測量得到，而另一些則可從測量參數(shù)推斷得到。等離子體工藝中，如等離子體蝕刻工藝中，常發(fā)生例如聚合物沉積。聚合物沉積導(dǎo) 致一層薄膜沉積在室內(nèi)元件表面。該沉積膜影響后續(xù)的蝕刻工藝，提高了微粒污染的可能 性，從而需要頻繁清洗室。此外，如果室內(nèi)沉積層足夠厚，傳感器頭可能被聚合物覆蓋，導(dǎo)致 傳感器信號產(chǎn)生錯誤值。在其它工藝中，薄膜沉積物可能是被有意制造的，但以相同的方式 影響傳感器的讀數(shù)。因此，為實現(xiàn)工具的控制、診斷和/或方法調(diào)整，改善工藝結(jié)果和工藝出品率，以 及避免損壞襯底和/或室的元件，有必要進行室表沉積膜的表征。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方式中，本發(fā)明涉及一種表征襯底處理中等離子體處理系統(tǒng)處理室內(nèi) 襯底沉積膜的方法。該方法包括確定探測頭的電壓-電流特性，其中測量電容器的電容值 設(shè)定為第一電容值。該方法還包括在探測頭安裝一個射頻(RF)列(train)，從而使該測量 電容器充電，其中該測量電容器的電容值設(shè)定為第二電容值，該第二電容值大于該第一電 容值。該方法還包括為該沉積膜提供初始電阻值并為其提供初始電容值。該方法還包括利 用該初始電阻值、該初始電容值和該電壓-電流特性來產(chǎn)生第一模擬電壓-時間曲線。該 方法還進一步包括確定第一測量電壓-時間曲線，該第一測量電壓-時間曲線表示一個射 頻列跨越(across)沉積膜產(chǎn)生的勢能落差。該方法還包括比較該第一模擬電壓_時間曲 線和該第一測量電壓-時間曲線，其中，如果該第一模擬電壓-時間曲線和該第一測量電 壓-時間曲線的差值小于預(yù)定閾值，以該初始電阻值和該初始電容值來表征所述沉積膜。上述概要只涉及了本文披露的發(fā)明的眾多實施方式之一，并無意限制本發(fā)明的范 圍，本發(fā)明的范圍在本文的權(quán)利要求中闡述。本發(fā)明的這些和其它特征將會在下面結(jié)合附 圖并在本發(fā)明的詳細(xì)說明中進行更詳細(xì)的描述。


本發(fā)明是結(jié)合附圖中的數(shù)據(jù)進行例示性而非限制性的描述，附圖中類似的參考標(biāo) 號指示類似的元件，其中
圖1是一項RFB-CCE探針裝置實例圖。圖2所示為本發(fā)明的一個實施方式中，RFB-CCE探針裝置的一個電路模型，包括一 個沉積膜模型。圖3所示為等效電路圖。圖4所示為本發(fā)明的一個實施方式中，用于計算Iifilm和Cfilm的迭代技術(shù)。圖5所示為用于求解Iifilm和Cfilm的聯(lián)立微分方程式。圖6所示為小電容值Cm的V-I典型曲線和已觀察到的更大的電容值(例如IOOnF 和更高)的VI曲線。圖7A所示為本發(fā)明的一個實施方式中，膜Cfiln^n膜厚度(d)的相對關(guān)系。圖7B所示為本發(fā)明的一個實施方式中，Rfilffl電阻值的計算。圖8所示是V(t)模型曲線。討論中圖A所示是等離子體系統(tǒng)部分的簡單示意圖，其中射頻(RF)源電容耦合到 反應(yīng)室以產(chǎn)生等離子體。討論中圖Bl所示是射頻充電后電壓-時間圖。討論中圖B2所示是射頻充電后收集的電流數(shù)據(jù)圖表。討論中圖C所示是射頻脈沖(burst)間的單一時間區(qū)間的簡單電流-電壓示意 圖。討論中圖D所示是，在本發(fā)明的一個實施方式中，描繪襯底處理中自動表征等離 子體的全部步驟的簡單流程圖。討論中圖E所示是，在本發(fā)明的一個實施方式中，一種用于確定相關(guān)范圍和種子 值的簡單算法。討論中圖Fl所示是一次射頻脈沖后的電流-時間示例圖。討論中圖F2所示是一次射頻脈沖后的電壓-時間示例圖。討論中圖F3所示是一個轉(zhuǎn)折點示例。討論中圖F4所示是施加到電流-電壓圖的曲線擬合示例。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖中描繪的一些實施方式，對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。在下文的描述中， 將給出許多詳細(xì)的細(xì)節(jié)，以便對本發(fā)明有一個全面的理解。然而，即便缺少這些具體細(xì)節(jié)中 的一些或者全部，本發(fā)明依然可以實施，這一點對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。為了 避免不必要地弱化本發(fā)明的優(yōu)點，在其他情況下，公知的工藝步驟或者結(jié)構(gòu)就沒有詳細(xì)闡 述。本發(fā)明的實施方式涉及表征等離子體處理室的沉積膜的射頻偏置電容耦合靜電 (RFB-CCE)探針裝置的應(yīng)用。在背景方面，RFB-CCE探針早已應(yīng)用于測量等離子體處理參 數(shù)，如離子流、電子溫度、懸浮電位、薄膜厚度等。RFB-CCE探針在本技術(shù)領(lǐng)域是公知的，詳細(xì) 描述可從公開的文獻獲得，包括例如專利號為5，936，413、專利名為“測量等離子體中離子 流的方法與裝置(Method And Device For Measuring An Ion Flow In A Plasma)，，( 1999 年8月10日)的美國專利，該專利作為參考并入本發(fā)明中。RFB-CCE探針具有許多優(yōu)點，包括例如完善檢測靈敏度，因傳感器的體積小從而對等離子體干擾甚微，室壁安裝方便，在某些情況下對傳感器頭部聚合物沉積相對不敏感等。 此外，傳感器面向等離子的表面常與周圍室壁采用相同材料，從而進一步使對等離子體的 干擾最小化。這些優(yōu)勢使得RFB-CCE探針非常適用于工藝參數(shù)檢測。一般而言，RFB-CCE探針裝置包括面向等離子體的傳感器，該面向等離子體的傳感 器連接到測量電容器的一個板塊。該測量電容器的另一板塊耦聯(lián)至射頻電壓源。該射頻電 壓源定期發(fā)出射頻振蕩列，每個射頻振蕩列結(jié)束后立刻通過該測量電容器進行測量，以確 定電容器電流放電率。關(guān)于RFB-CCE探針裝置和RFB-CCE探針操作的細(xì)節(jié)的討論參見上述 專利號為5，936，413的美國專利，在此不作進一步討論。此處的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)測量電容器電容值相對較小時，傳感器電流信號(其反映射 頻震蕩列間跨越測量電容的電流)對傳感器頭部沉積膜厚度不敏感。但是，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)， 如果測量電容器電容值較大時，薄膜厚度對傳感器電流信號的影響更大一些。通過這些討 論，表征沉積薄膜的方法和裝置就形成了并在此公開。在本發(fā)明的一種或者一種以上實施方式中，提供有使用RFB-CCE探針的創(chuàng)新方法 和裝置，用來表征探針傳感器頭部沉積膜的厚度和質(zhì)量。在一種或一種以上實施方式中，提 供有可轉(zhuǎn)換測量電容器裝置，因而，當(dāng)要求對沉積膜厚度不敏感時，對于該測量電容器就可 以選用較小電容值。在該測量電容器有相對較小的電容值時，RFB-CCE的探針運行產(chǎn)生探 針頭探針V-I特性，可用于測定離子飽和電流、懸浮電位和電子溫度。利用測量電容器電容 值較大時獲得的傳感器參數(shù)，該探針頭探針V-I特性還可應(yīng)用于輔助薄膜電容和薄膜電阻 的計算。因此，本發(fā)明的一種或一種以上的實施方式涉及由RFB-CCE的探針頭探針讀數(shù)推 導(dǎo)薄膜電容和薄膜電阻的技術(shù)。參考如下的附圖和相關(guān)討論可更好地理解本發(fā)明實施方式的特點和優(yōu)點。一般而 言，一種RFB-CCE探針裝置包括一個面向等離子體的傳感器，該面向等離子體的傳感器與 測量電容器的一端相連。本文圖1所示為一個RFB-CCE的探針裝置實例圖。圖1中面向等 離子體的傳感器102(安裝于室壁130，實質(zhì)上與室壁共面)耦聯(lián)至測量電容器104的一個 板塊l(Ma。該測量電容104的另一板塊104b耦聯(lián)至射頻電壓源106。該射頻電壓源106定 期發(fā)出振蕩列，通過該測量電容器進行測量，以確定射頻振蕩列之間的電容器電流放電率。 測量電容器104和射頻電壓源106之間串聯(lián)一個電流測量裝置120以測量電容器電流放電 率。二選一或同時，連接電壓測量設(shè)備122到板塊10 和地之間以測量探頭的電勢。關(guān)于 RFB-CCE探針裝置和RFB-CCE探針操作的細(xì)節(jié)討論參見上述專利號為5，936，413的美國專 利，此處就不作進一步討論。如前所述，室表面安裝有導(dǎo)電材料制成的探針頭探針。探針裝有一個短射頻列，引 發(fā)電容器(Cm)的充電，使得探針表面帶負(fù)電位(相對于地，負(fù)數(shù)十伏)。隨著射頻脈沖結(jié) 束，當(dāng)Cm放電時，探針頭探針的電勢衰變回到懸浮電位。等離子體特性決定電勢變化速率。 在此放電過程中，用高阻抗測量裝置122測得探針Vf的電勢，然后用電流測量裝置120測 量流向探針并經(jīng)過電容器Cm的電流。以t表示時間，利用V(t)和I(t)曲線構(gòu)建電流-電 壓特性V-I，然后用信號處理器分析該V-I。更多的細(xì)節(jié)見2008年6月沈日提交美國專利 局(申請?zhí)枮?1/075，948)和2009年6月2日提交美國專利局(申請?zhí)?2/477，007)的名 稱為“等離子體自動表征方法(Methods for Automatically Characterizing a Plasma)” 的共同待審的申請，該申請含于本文的討論中。
圖2所示為本發(fā)明的一個實施方式中，RFB-CCE探針裝置的一個電路模型，包括一 個沉積薄膜202模型。由于沉積薄膜往往是某種類型的聚合物，通常為不完美的電介質(zhì)，常 導(dǎo)致漏電，可通過一個RC電路(參考標(biāo)號204)建立薄膜模型，據(jù)此，薄膜電阻Iifilm與電容 器Cfilm并聯(lián)。電阻值Iifilm與跨越薄膜的電阻相關(guān)，該電阻又與沉積薄膜的化學(xué)成分相關(guān)。 電容值Cfilm與薄膜厚度及其相對介電常數(shù)e r相關(guān)。圖2中Cm指代測量電容器，由射頻源 充電。沉積膜的存在導(dǎo)致點206與薄膜202面向等離子體的表面之間存在電位降。其等效電路見圖3，其中Vx指代測量點206與地面之間的電位降壓降，Vfilm指代膜 相對于點206的電位降。Vfilm不能直接測量，但可以從即將要討論的RC模型推導(dǎo)得到。在一個實施方式中，最初對測量電容器Cm采用相對膠小的電容值(例如，在一個 實施方式中，介于1至50nF)(見圖；3)。在這種情況下，每個射頻激發(fā)列后的衰變傳感器電 流和電壓信號相對不受薄膜厚度的影響。運用Cm的小電容值，可獲得CCE探針的V-I特性 曲線，見圖6中曲線602。然后，該VI曲線擬合函數(shù)I = IQ[l-a (V-Vf)-exp (((V-Vf)/Te)以 獲得離子飽和電流I。、電子溫度 ；、懸浮電位Vf以及在I-V曲線線性部分的斜率α。關(guān)于 VI特性曲線的進一步詳細(xì)資料，參見上述申請?zhí)枮?1，075，948的專利申請。隨后，對Cm采用一個更大的電容值(例如IOOnF和更高)以便計算Iifilm和Cfilm。 在這種情況下所觀察到的VI曲線變形，見圖6中曲線604。圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的一個 實施方式，用于計算I^film和Cfilm的迭代方法。在步驟402中，設(shè)定了 Rfilm和Cfilm的初始假設(shè)值。初始假設(shè)值可能源自，例如，一 個基于經(jīng)驗、理論或者其他的經(jīng)驗數(shù)據(jù)的有根據(jù)的推測。在步驟404中，結(jié)合之前小電容值 Cm所得的I。、Te、Vf以及α，運用Iifiln^n Cfilm初始值來求解圖5中聯(lián)立微分方程，構(gòu)建一條 電壓-時間模擬曲線Vs⑴。圖5中聯(lián)立微分方程存在多種數(shù)學(xué)求解方法，包括使用一個公知的名為Matlab的 軟件，該軟件來自馬薩諸塞州的納提克的jThe Math Works. Inc.。其結(jié)果是一條電壓-時間模擬曲線Vs(t)。該V(t)模型曲線見圖8曲線806。圖 8還示出曲線804，其代表實驗測量值V(t)，V(t)是由圖2中點206測得的單一激發(fā)震蕩列 的電壓時間比。差值確定(步驟406)并在步驟408中與閾值相比較。如果誤差小于一個 預(yù)定的閾值，Iiln^PCfilm的值可用于表征薄膜012)。另一方面，如果誤差大于預(yù)定的閾值， 運用Levenberg-Marquardt非線性最小二乘曲線擬合算法來修正Iifilm和Cfilm的值(410)。新的Iifilm和Cfilm值回代入步驟404，迭代執(zhí)行圖4的步驟。迭代執(zhí)行圖4的步驟 直到誤差小于預(yù)定閾值(見步驟408)，此時Iifilm和Cfilm值才可用于表征沉積膜。圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式所示，薄膜Cfilm和薄膜厚度(d)的相對關(guān)系。 根據(jù)圖7A，電容值Cfilm等于e ^和e ^以及A的乘積除以d，其中d代表薄膜厚度，e r代表 薄膜成分的介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)，A代表探針傳感器頭部的表面積，e ^代表自由空間 的介電常數(shù)。見公式7A-1。禾U用代數(shù)運算，d/e r的比值等于e ^和A的乘積除以電容值 Cfilffl的商。電容值Cfilm已確定(見上文)，探針傳感器頭部表面積㈧和自由空間的介電 常數(shù)e ^已知，可容易地獲得d/ e r的比值。見公式7A-2。進一步而言，通過測量薄膜電容值并且單獨測量薄膜厚度或?qū)Ρ∧び幸欢ń?jīng)驗的 程序工程師，可以設(shè)定e J勺值(薄膜相對介電常數(shù))。薄膜厚度可用任何方法測量，包括， 例如橢圓對稱法。一旦e J薄膜相對介電常數(shù))的值確定了，e ^的值(薄膜相對介電常數(shù))便可用于計算適應(yīng)任何特定電容值Cfilm的厚度d，特定電容值Cfilm為任何具有探針傳 感器頭部表面積A的特定探針傳感器的電容值。圖7B為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式所示，電阻值I^film的計算方法。如圖7B所示， I^film的值等于薄膜電阻率P乘以厚度(d)的積除以探針頭部截面積A。見公式7B-1。在 等式兩邊乘以自由空間的介電常數(shù)e J導(dǎo)到下一等式。見公式7B-2。代入來自等式7A-2 的d/ e r比值的倒數(shù)得到等式7B-3，其中，薄膜電阻率ρ乘以e J薄膜相對介電常數(shù)) 的積等于電阻值化.乘以電容值Cfilm的積除以自由空間介電常數(shù)e。所得的值。由于電阻 值I^film、電容值Cfilm、自由空間介電常數(shù)e ^均已知，并可提供薄膜相對介電常數(shù)e r的值， 可以確定薄膜的電阻率，其反映了薄膜的化學(xué)組分。在一個實施方式中，采用具有多個電容器的可切換的電容器裝置，每個電容器電 容值均不同。這樣，當(dāng)測量電容器的值較小時，可運行RFB-CCE探針，使得傳感器讀數(shù)對薄 膜厚度相對不敏感。需要時，切換為較大電容值的電容器，以便計算&iln^PCfilm。在一個 實施方式中，對測量電容器采用較大電容值時獲得的!^.和Cfilm的值隨后用來計算薄膜厚 度對V-I曲線測量的影響。接著，在薄膜存在時，Iiln^PCfilm的值可用于校正等離子體參 數(shù)(例如I。、Te、Vf)的測量值，以便這些測量值反映假如用干凈的探針測量所能獲得的測量 值。在另一個實施方式中，化-和Cfilm的值可用于告知操作者或工具操控員，為達到工 藝操控目的，在工藝步驟中，有意沉積的薄膜厚度和電阻率模塊。例如，通過貼近襯底定位 傳感器頭，可在某種程度上精確確定襯底沉積膜的厚度和質(zhì)量。綜上所述，本發(fā)明的實施方式提供了沉積膜質(zhì)量和厚度的計算方法和裝置。隨著 時間推移，傳感器探針頭部表面積聚了薄膜，所述測得的電阻值和電容值(Rfilm和Cfilm)則 可用來提高傳感器讀數(shù)的準(zhǔn)確度，或者選擇地或附加地用來表征薄膜以實現(xiàn)工藝控制或維 護的目的。在RFB-CCE探針應(yīng)用中，因為RFB-CCE探針頭部往往小巧，與等離子體處理室周 圍的面向等離子體的結(jié)構(gòu)安裝在同一平面上，并且面向等離子體的探針表面可采用與室的 面向等離子體的部件相同的材料，所以，對等離子體干擾極微。雖然已經(jīng)依照幾種優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明進行了闡述，但存在落入本發(fā)明的范 圍之內(nèi)的更改、置換和各種等同方式。例如，雖然采用了利用非線性最小二乘擬合算法的迭 代計算方法來計算Iifilm和cfilm，必要的話，近似法也可用于計算圖5V (t)曲線的Iifilm和Cfilm 值。也應(yīng)當(dāng)注意，實施本發(fā)明的方法和設(shè)備有許多替代方式。盡管此處提供了各種實施例， 然而這些實施例意在說明本發(fā)明而非對本發(fā)明進行限制。另外，本文提供的發(fā)明名稱和發(fā)明內(nèi)容也是為了方便，不應(yīng)當(dāng)用于解釋本發(fā)明權(quán) 利要求的范圍。而且，摘要是用高度概括的形式寫成的，亦是為了方便，不應(yīng)當(dāng)用來解釋或 限制整個發(fā)明，發(fā)明的保護范圍用權(quán)利要求來表示。如果本文使用了術(shù)語“組”，這種術(shù)語有 意設(shè)定成具有通常理解的數(shù)學(xué)含義，涵蓋零個、一個、或者一個以上成員。還應(yīng)當(dāng)注意，所附 權(quán)利要求的范圍意在被解讀為包括所有這些落入本發(fā)明的真實精神和范圍的所有變更、置 換和等同替換。此處討論還可見于2008年6月沈日提交美國專利局(申請?zhí)枮?1/075，948)和 2009年6月2日提交美國專利局(申請?zhí)枮?2/477,007)的名稱為“等離子體自動表征方 法(Methods for Automatically Characterizing a Plasma) ”白勺白勺Ef3i青，弓|入:φ文作為參考。等離子體自動表征方法討論等離子體處理的進步促進了半導(dǎo)體工業(yè)的增長。為了為典型的電子產(chǎn)品供應(yīng)芯 片，可能需要處理數(shù)百或數(shù)千個襯底(比如半導(dǎo)體晶片)。為了使制造公司具有競爭力，該 制造公司必須能夠在最小的處理時間內(nèi)將該襯底加工為合格的半導(dǎo)體器件。通常，在等離子體處理過程中，可能出現(xiàn)會對該襯底造成負(fù)面影響的問題。可能改 變被處理襯底的品質(zhì)的一個重要因素是等離子體本身。為了有足夠的數(shù)據(jù)來分析該等離子 體，可以使用傳感器收集有關(guān)每個襯底的處理數(shù)據(jù)。可以分析收集的數(shù)據(jù)以確定問題的原 因。為了便于討論，圖A顯示了在等離子體系統(tǒng)A-100的一部分中的數(shù)據(jù)收集探針的 簡單示意圖。等離子體系統(tǒng)A-100可包括射頻(RF)源A-102(比如脈沖式射頻頻率發(fā)生 器)，其電容耦合于反應(yīng)器室A-104以產(chǎn)生等離子體106。當(dāng)射頻源A-102開啟時，在外部 電容器A-108兩側(cè)產(chǎn)生偏壓，該外部電容器A-108電容可以約為沈.2納法(nF)。在一個實 施例中，射頻源A-102可以每幾個毫秒(例如，約五毫秒)提供一個小的脈沖能源(例如， 11. 5兆赫)，以使外部電容器A-108被充電。當(dāng)射頻源A-102被關(guān)閉時，具有極性的偏壓保 留在外部電容器A-108上，從而探針A-110被偏置以收集離子。隨著該偏壓的衰退，可以跟 蹤參見如圖Bi、B2和C所示的曲線。本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識到，探針A-110通常是具有傳導(dǎo)平面表面的電探針，該傳 導(dǎo)平面表面可以靠著反應(yīng)器室A-104的室壁放置。從而探針A-110直接暴露于反應(yīng)器室 A-104的環(huán)境下。由探針A-110收集的電流和電壓數(shù)據(jù)可以用于分析。因為某種方法可能 使得非傳導(dǎo)性沉積層A-116沉積在探針A-110上，所以不是所有的探針都能夠收集可靠的 測量值。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識到，即使有非傳導(dǎo)性沉積層，PIF(平坦離子流)探針 也能夠收集數(shù)據(jù)，因為該PIF探針結(jié)構(gòu)進行測量不需要連通直流(DC)。通過其它傳感器測量等離子體系統(tǒng)A-100中的電流和電壓信號。在示例中，當(dāng)射 頻源A-102被關(guān)掉時，分別使用電流傳感器A-112和高阻抗電壓傳感器A-114測量電流和 電壓。然后用從電流傳感器A-112和電壓傳感器A-114收集的測量數(shù)據(jù)繪制創(chuàng)建電流圖和 電壓圖?？梢詫?shù)據(jù)手動繪制或者輸入到軟件程序繪制創(chuàng)建這些圖。圖Bl顯示了在射頻充電周期后的電壓-時間圖。在數(shù)據(jù)點B1-202，在提供射頻 充電(即，射頻脈沖)之后射頻源A-102已被關(guān)掉。在此示例中，在數(shù)據(jù)點B1-202，探針 A-110兩端的電壓約為負(fù)57伏。當(dāng)?shù)入x子體系統(tǒng)A-100返回到間歇狀態(tài)(數(shù)據(jù)點B1-204 和B1-206之間的間隔)時，該電壓通常達到空載電壓電勢。在此示例中，該空載電壓電勢 從約負(fù)57伏升高到約零伏。然而，該空載電壓電勢無需非得為零，而可以是負(fù)的或正的偏 壓電勢。類似地，圖B2顯示了在射頻充電之后收集的電流數(shù)據(jù)的圖表。在數(shù)據(jù)點B2-252， 在已經(jīng)提供射頻充電之后射頻源A-102已被關(guān)掉。在衰退期B2-2M期間，外部電容器A-108 的返回電流會被放電。在一示例中，在完全充電(數(shù)據(jù)點B2-252)時，電流約為0. 86mA/cm2。 然而，當(dāng)該電流被徹底放電后(數(shù)據(jù)點B2-256)，電流回到零。根據(jù)該圖表，該放電花費約 75毫秒。從數(shù)據(jù)點B2-256到數(shù)據(jù)點B2-258，該電容器保持放電。因為該電流數(shù)據(jù)和該電壓數(shù)據(jù)兩者都是在一個時間段內(nèi)被收集的，所以通過協(xié)調(diào)該時間以消除時間變量，從而形成電流-電壓圖。換句話說，可以將收集的電流數(shù)據(jù)針對收 集的電壓數(shù)據(jù)對應(yīng)起來。圖C顯示了對于射頻脈沖之間的單一時間間隔的簡單電流-電壓 圖。在數(shù)據(jù)點C-302，在提供射頻充電之后射頻源A-102已被關(guān)掉。通過對每個射頻脈沖過程中收集的數(shù)據(jù)進行非線性擬合，可以表征等離子體 A-106。換句話說，可以確定表征等離子體A-106的參數(shù)(例如，離子飽和度、離子飽和度斜 率、電子溫度、空載電壓電勢等)。盡管等離子體A-106可以用收集的數(shù)據(jù)表征，然而計算該 參數(shù)的過程是需要人為干預(yù)的沉悶的手動過程。在一示例中，當(dāng)每個射頻脈沖后(即，當(dāng)已 經(jīng)提供了射頻充電然后將其關(guān)閉后)已經(jīng)收集了數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)可以被饋送到軟件分析程 序。該軟件分析程序可執(zhí)行非線性擬合以確定可以表征該等離子體的參數(shù)。通過表征該等 離子體，工程師能夠確定可以如何調(diào)整方法以最小化該襯底的標(biāo)準(zhǔn)處理。不幸的是，分析每個射頻脈沖的數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)方法會需要若干秒或長達數(shù)分鐘 的時間來完成。因為通常有數(shù)千個(如果不是數(shù)百萬個的話)射頻脈沖要分析，所以表征 等離子體方法的總時間可能要花幾小時來計算。結(jié)果，該現(xiàn)有技術(shù)方法無法有效地為工藝 控制目的而提供及時的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。現(xiàn)在參考附圖中描繪的一些實施方式，對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。在下面的描述中， 闡明了許多具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說，本發(fā)明沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部仍然可以實施。在其它情況下，沒有對公知的 工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)進行詳細(xì)描述，以免不必要地模糊本發(fā)明。下面描述了包括方法和技術(shù)在內(nèi)的各種實施方式。應(yīng)當(dāng)記住，本發(fā)明也涵蓋包括 計算機可讀介質(zhì)的制造品，在該計算機可讀介質(zhì)上存儲有用于執(zhí)行本發(fā)明的技術(shù)的各實施 方式的計算機可讀指令。計算機可讀介質(zhì)可包括，例如，半導(dǎo)體、磁的、光磁的、光學(xué)的或者 其它形式的用于存儲計算機可讀編碼的計算機可讀介質(zhì)。進一步，本發(fā)明還可涵蓋用于實 施本發(fā)明的各實施方式的裝置。這樣的裝置可包括用以執(zhí)行與本發(fā)明的實施方式有關(guān)的任 務(wù)的專用的和/或可編程的電路。這樣的裝置的例子包括恰當(dāng)編程過的通用計算機和/或 專用計算裝置，也可包括適于執(zhí)行與本發(fā)明的實施方式有關(guān)的各種任務(wù)的計算機/計算裝 置和專用的/可編程的電路的結(jié)合。如上所述，該PIF探針法可用于收集關(guān)于該等離子體的數(shù)據(jù)，其可位于該反應(yīng)器 室環(huán)境內(nèi)。從傳感器(例如，PIF探針)收集的數(shù)據(jù)可用于表征該反應(yīng)器室中的等離子體。 而且，因為該傳感器使用如圖A中所示的收集表面，所以也可以確定有關(guān)該室表面的數(shù)據(jù)。 在現(xiàn)有技術(shù)中，由該PSD探針收集的數(shù)據(jù)提供了可用于分析的現(xiàn)成的數(shù)據(jù)源。不幸的是，可 被收集的巨大的數(shù)據(jù)量使得及時地分析該數(shù)據(jù)成為挑戰(zhàn)。因為可能收集數(shù)千甚或數(shù)百萬的 數(shù)據(jù)點，鑒別關(guān)聯(lián)間隔以準(zhǔn)確地表征等離子體成為一個艱巨的任務(wù)，特別是因為數(shù)據(jù)通常 是手動分析的。結(jié)果，收集的數(shù)據(jù)對提供能夠及時對等離子體表征的等離子體處理系統(tǒng)是 沒有用的。然而，如果從數(shù)千/數(shù)百萬個收集的數(shù)據(jù)點中鑒別出表征等離子體所必需的關(guān)聯(lián) 數(shù)據(jù)點，那么表征等離子體所需的時間可以明顯減少。依照本發(fā)明的實施方式，提供一種在 相對短的時間段內(nèi)自動表征等離子體的方法。此處描述的本發(fā)明的實施方式提供了一種用 于鑒別該關(guān)聯(lián)范圍以減少表征等離子體所需要分析的數(shù)據(jù)點的算法。此處所述的“關(guān)聯(lián)范 圍”指的是從在每個射頻脈沖之間采集的數(shù)千或數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點中的更小的一組數(shù)據(jù)點。本發(fā)明的實施方式進一步提供了估算可用于計算表征等離子體的值的數(shù)學(xué)模型的種子值。 通過對該關(guān)聯(lián)范圍執(zhí)行曲線擬合，可以計算出可用來表征等離子體的參數(shù)。參考下面的附圖和討論，可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。圖D顯示了，在本發(fā)明的一個實施方式中，描繪用于在襯底處理過程中自動表征 等離子體的步驟的簡單流程圖?？紤]以下情況，其中在襯底處理中已經(jīng)提供了射頻充電。在第一個步驟D-402中，收集電流和電壓數(shù)據(jù)。在一個示例中，在該射頻源被開啟 后，提供射頻充電(脈沖)。在該射頻充電被關(guān)閉后，可以使用電流傳感器和電壓傳感器在 探針(比如平坦離子流探針，其可被安裝到該反應(yīng)器室的室壁)收集數(shù)據(jù)。如上所述，可以 由該傳感器收集的數(shù)據(jù)點的數(shù)量可以在數(shù)千到數(shù)百萬范圍內(nèi)。在一些情況下，在每個射頻 脈沖之間可以收集數(shù)千到數(shù)萬個數(shù)據(jù)點，使得現(xiàn)有技術(shù)中接近實時的分析幾乎不可能。在現(xiàn)有技術(shù)中，可以分配若干小時來分析在半導(dǎo)體襯底處理過程中收集的測量數(shù) 據(jù)。在本發(fā)明的一個方面中，本發(fā)明的發(fā)明人意識到，不需要分析每個射頻脈沖之間的測量 數(shù)據(jù)以表征等離子體。相反，如果將曲線擬合應(yīng)用于數(shù)據(jù)組的關(guān)聯(lián)范圍，可以確定用于表征 該等離子體的參數(shù)。在下一個步驟D-404中，確定關(guān)聯(lián)范圍。如上所述，該關(guān)聯(lián)范圍指的是在每個射頻 脈沖之間收集的數(shù)據(jù)組的子集。在現(xiàn)有技術(shù)中，因為數(shù)據(jù)是手動分析的，所以收集的數(shù)據(jù)的 巨大的量使得計算該關(guān)聯(lián)范圍成為艱巨的任務(wù)。在許多情況下，可以目視估算該關(guān)聯(lián)范圍。 在鑒別該關(guān)聯(lián)范圍時，可以從數(shù)據(jù)組的子集中基本上消除可能存在的噪聲。在一個示例中， 在復(fù)雜的襯底處理過程中，在該探針上可能發(fā)生聚合物累積，導(dǎo)致收集的數(shù)據(jù)的一部分是 有偏差的。例如，被影響的這部分?jǐn)?shù)據(jù)通常是一旦該電容器已經(jīng)完全被放電后收集的數(shù)據(jù)。 在鑒別該關(guān)聯(lián)范圍時，可以從分析中除去與該聚合物累積有關(guān)的數(shù)據(jù)。換句話說，該關(guān)聯(lián)范 圍的確定使得能夠進行等離子體表征而不受隨機噪聲的影響。例如，在后面對圖E的討論 中，提供了有關(guān)如何確定關(guān)聯(lián)范圍的討論。除了鑒別該關(guān)聯(lián)范圍以外，在下一個步驟D-406中，還可以確定該種子值。此處討 論的“種子值”指的是該斜率、該電子溫度、該離子飽和度值、該空載電壓電勢等的估算值。 例如，在對圖E的討論中，提供了有關(guān)如何估算該種子值的討論。利用該關(guān)聯(lián)范圍和該種子值執(zhí)行曲線擬合。因為曲線擬合必須在下一個射頻脈沖 之前執(zhí)行，所以用于確定該關(guān)聯(lián)范圍和/或種子值的方法必須利用最小的總開銷并產(chǎn)生接 近最終擬合值的值，從而減少實現(xiàn)快速收斂所需的曲線擬合迭代的次數(shù)。使用該關(guān)聯(lián)范圍和該種子值，在下一個步驟D-408中，可以執(zhí)行非線性擬合(例 如，曲線擬合)，從而使得該等離子體能夠在更短的時間段內(nèi)被表征而無需昂貴的高端計算 機。與現(xiàn)有技術(shù)不同，該方法允許來自單一射頻脈沖導(dǎo)致的衰退間隔的結(jié)果在大約20毫秒 內(nèi)被表征，而不是需要幾分鐘乃至幾小時來處理。具備了這種近似實時分析的能力，該方法 可以被用作自動控制系統(tǒng)的一部分以在等離子體處理過程中向工程師提供關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。圖E顯示了，在本發(fā)明的一個實施方式中，用于確定該關(guān)聯(lián)范圍和種子值的簡單 算法。將聯(lián)系圖Fl、F2、F3和F4對圖E進行討論。在第一個步驟E-502中，自動繪制在每個射頻脈沖過程中收集的數(shù)據(jù)。在一個示 例中，由該電流傳感器收集的電流數(shù)據(jù)被繪制到電流-時間圖F1-600中，比如在圖Fl中所 示的那個。在另一個示例中，收集的電壓數(shù)據(jù)可被繪制到電壓-時間圖F2-650中，如圖F2中所示。盡管該數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生與現(xiàn)有技術(shù)類似的圖表，然而與現(xiàn)有技術(shù)不同，該收集的數(shù)據(jù) 被自動饋送到分析程序中而無需人為干預(yù)。替代地，無需繪制收集的測量數(shù)據(jù)。相反，可以 直接將數(shù)據(jù)饋送到該分析程序中。相反，該圖被用作可視的示例來解釋該算法。與現(xiàn)有技術(shù)不同，不分析整個數(shù)據(jù)組來表征等離子體。相反，確定關(guān)聯(lián)范圍。為了 確定關(guān)聯(lián)范圍，在下一個步驟E-504中，可以首先確定百分比衰退點。此處所述的“百分比 衰退點”指的是原始值衰退到該原始值的某個百分比的那個數(shù)據(jù)點。在一個實施方式中， 該百分比衰退點可代表被分析的數(shù)據(jù)間隔的末尾。在一個示例中，當(dāng)該射頻源被關(guān)掉時，該 電流值約為0.86mA/cm2。圖Fl的圖表F1-600上的數(shù)據(jù)點F1-602代表了該值。如果百分 比衰退點被設(shè)定為該原始值的百分之十，該百分比衰退點在數(shù)據(jù)點F1-604，約為0. 086mA/ cm2。換句話說，通過對該原始值應(yīng)用預(yù)定義的百分比，可以確定該百分比衰退點，其中該原 始值是當(dāng)該射頻源被關(guān)掉而該系統(tǒng)正返回平衡狀態(tài)時的電荷的值。在一個實施方式中，百 分比是根據(jù)經(jīng)驗確定的。在一個實施方式中，不是使用百分比衰退點來確定該數(shù)據(jù)間隔的 末尾，而是計算在每個射頻脈沖時收集的數(shù)據(jù)的一階導(dǎo)數(shù)的峰值。在下一個步驟E-506中，該算法可確定該離子飽和區(qū)間，其是該原始值和第二衰 退點之間的數(shù)據(jù)子集。此處所述的“離子飽和區(qū)間”指的是該電流-電壓(IV)曲線的區(qū) 域，在該區(qū)域中該探針的電勢相對于該空載電勢足夠負(fù)從而到該探針的電子通量是微不足 道的。在此區(qū)域中，到該探針的電流隨著負(fù)電勢的增加而緩慢且線性地增加。另外，該離子 飽和區(qū)間是一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下該偏壓相對于該空載電勢足夠負(fù)從而該探針會收集該系 統(tǒng)中所有的現(xiàn)有離子。換句話說，當(dāng)該偏壓被升到足夠高時，收集的電流“飽和”。而且，此 處所述的“現(xiàn)有離子”指的是碰撞在該包層邊界(當(dāng)偏壓進一步增加時其會擴大)上的離 子的通量。換句話說，該離子飽和區(qū)間是圖Fl的數(shù)據(jù)點F1-602和F1-606的間隔。在一個實 施方式中，通過取該原始值的一個百分比(即，數(shù)據(jù)點F1-602)可以確定該第二衰退點。在 一個示例中，如果該第二衰退點是該原始值的約95%，該第二衰退點約為0. 81mA/cm2 (即， 數(shù)據(jù)點F1-606)。因此，該離子飽和區(qū)間是從該原始值(數(shù)據(jù)點F1-602)到該第二衰退點 (數(shù)據(jù)點F1-606)。注意，該第二衰退點在該原始值(數(shù)據(jù)點F1-60》和該百分比衰退點 (數(shù)據(jù)點F1-604)之間。與該百分比衰退點類似，在一個實施方式中，該第二衰退點也可以 是基于該預(yù)定義閾值的。在一個實施方式中，該百分比是根據(jù)經(jīng)驗確定的。一旦確定了該離子飽和區(qū)間，在下一個步驟E-508中，可以估算該斜率(s)和該離 子飽和度(io)。如上所述，該斜率(S)和該離子飽和度Gci)是可用于數(shù)學(xué)模型(下面的方程 2)以確定表征等離子體的參數(shù)的四個種子值中的兩個。在一個示例中，可以通過執(zhí)行線性 回歸確定該斜率(S)。在另一個實施方式中，該算法還可以通過取數(shù)據(jù)點F1-602和F1-606 之間的數(shù)據(jù)值的平均值而確定該離子飽和度(、)。在下一個步驟E-510中，該算法可確定該轉(zhuǎn)折點，其是該一階導(dǎo)數(shù)改變正負(fù)號的 點。在一個實施方式中，該轉(zhuǎn)折點可以通過鑒別該百分比衰退點和該第二衰退點之間的電 流值的一階導(dǎo)數(shù)的最小值來計算。為了描繪，圖F3顯示了電流信號F3-660的百分比衰退 點(F3-664)和原始點(F3-662)之間的值的一階導(dǎo)數(shù)。轉(zhuǎn)折點是該一階導(dǎo)數(shù)(F3-670)的 最小數(shù)據(jù)點，其具有-0. 012mA/cm2的值和226的索引值(如數(shù)據(jù)點F3-666所示)。為了確 定該轉(zhuǎn)折值，該索引值被映射到電流信號繪圖F3-660上。在此示例中，當(dāng)該一階導(dǎo)數(shù)的索引值被映射到電流信號F3-660時，該轉(zhuǎn)折值是0. 4714mA/cm2，如數(shù)據(jù)點F3-668所示。
在一個實施方式中，該關(guān)聯(lián)范圍被定義為該原始值和該轉(zhuǎn)折點之間的范圍。附 加地或替代地，百分比衰退閾值可以被設(shè)定(例如，35%)而不是計算該轉(zhuǎn)折點。在一個 示例中，使用35%的百分比衰退點(其可以根據(jù)經(jīng)驗確定)，該關(guān)聯(lián)范圍可降到圖Fl的點 F1-602 和 F1-604 之間。
權(quán)利要求
1.一種表征襯底處理中等離子體處理系統(tǒng)處理室內(nèi)襯底沉積膜的方法，包括 確定探針頭的電壓-電流特性，其中測量電容器設(shè)定在第一電容值；運用射頻(RF)列于所述探針頭，從而使得所述測量電容器充電，其中所述測量電容器 設(shè)定在第二電容值，所述第二電容值大于所述第一電容值； 為所述沉積膜提供初始電阻值并為其提供初始電容值；運用所述初始電阻值、所述初始電容值以及所述電壓-電流特性生成第一模擬電 壓-時間曲線；確定第一測量電壓-時間曲線，所述第一測量電壓-時間曲線反映射頻列跨越所述沉 積膜的電位降；以及比較所述第一模擬電壓-時間曲線和所述第一測量電壓-時間曲線，其中如果所述第 一模擬電壓-時間曲線和所述第一測量電壓-時間曲線的差值小于預(yù)定閾值，以所述初始 電阻值和所述初始電容值來表征所述沉積膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，還進一步包括如果所述第一模擬電壓-時間曲線和所述第一測量電壓-時間曲線的所述差值大于所 述預(yù)定閾值，采用非線性最小二乘曲線算法生成第二電阻值和第二電容值；運用所述第二電阻值、所述第二電容值以及所述電壓-電流特性生成第二模擬電 壓-時間曲線；以及確定第二測量電壓-時間曲線；以及比較所述第二模擬電壓-時間曲線和所述第二測量電壓-時間曲線，其中 如果所述第二模擬電壓-時間曲線和所述第二測量電壓-時間曲線的差值小于所述預(yù) 定閾值，以所述第二電阻值和所述第二電容值來表征所述沉積膜，以及如果所述第二模擬電壓-時間曲線和所述第二測量電壓-時間曲線的所述差值大于所 述預(yù)定閾值，采用所述非線性最小二乘曲線算法生成第三電阻值和第三電容值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述方法，還進一步包括計算模擬電壓-時間曲線和測量電 壓-時間曲線，比較所述模擬電壓-時間曲線與所述測量電壓-時間曲線直到所述模擬電 壓-時間曲線與所述測量電壓-時間曲線的差值小于所述預(yù)定閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的所述方法，其中所述電壓-電流特性的生成是通過 測量所述測量電容器兩端的電勢來確定電勢的變化速率，以及測量跨越所述測量電容器的電流來確定電容器電流的放電速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的所述方法，其中所述初始電阻值和所述初始電容值根據(jù)經(jīng)驗計算。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的所述方法，其中所述初始電阻值和所述初始電容值根據(jù)理論確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的所述方法，其中所述沉積膜的電阻值與所述沉積膜的化學(xué)成分相 關(guān)，所述電阻值為薄膜電阻率、厚度和所述探針頭截面積的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的所述方法，其中所述沉積膜的電容值至少與所述沉積膜的厚度以 及相對介電常數(shù)相關(guān)，所述電容值為自由空間的介電常數(shù)、薄膜介電材料的相對介電常數(shù)、 所述探針頭表面積以及薄膜厚度的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述測量電容器為具有多個電容器的可切換的電容器裝置，其中所述多個電容器中的每個電容器具有不同的電容值。
10.一種包含嵌入了計算機可讀編碼的程序存儲介質(zhì)的制品，所述計算機可讀編碼被 配置為用于表征襯底處理中等離子體處理系統(tǒng)處理室內(nèi)襯底上的沉積膜，包括用于確定探針頭的電壓-電流特性的編碼，其中測量電容器設(shè)定在第一電容值； 用于將射頻(RF)列應(yīng)用到所述探針頭的編碼，從而使得所述測量電容器充電，其中所 述測量電容器設(shè)定在第二電容值，所述第二電容值大于所述第一電容值； 用于為所述沉積膜提供初始電阻值并為其提供初始電容值的編碼； 用于結(jié)合所述初始電阻值、所述初始電容值和所述電壓-電流特性生成第一模擬電 壓-時間曲線的編碼；用于確定第一測量電壓-時間曲線的編碼，所述第一測量電壓-時間曲線指代射頻列 跨越所述沉積膜的電壓降；以及用于比較所述第一模擬電壓-時間曲線與所述第一測量電壓-時間曲線的編碼，其中 如果所述第一模擬電壓-時間曲線與所述第一測量電壓-時間曲線的差值小于預(yù)定閾值， 用于以所述初始電阻值和所述初始電容值表征所述沉積膜的編碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的所述制品，進一步包括如果所述第一模擬電壓-時間曲線與所述第一測量電壓-時間曲線的所述差值大于 所述預(yù)定閾值，用于通過非線性最小二乘編碼曲線算法生成第二電阻值和第二電容值的編 碼；用于結(jié)合所述第二電阻值、所述第二電容值和所述電壓-電流特性生成第二模擬電 壓-時間曲線的編碼；以及用于確定第二測量電壓-時間曲線的編碼；以及用于比較所述第二模擬電壓-時間曲線與所述第二測量電壓-時間曲線的編碼，其中 如果第二模擬電壓-時間曲線與所述第二測量電壓-時間曲線的差值小于所述設(shè)定閾 值，用于以所述第二電阻值和所述第二電容值表征所述沉積膜的編碼，以及如果所述第二模擬電壓-時間曲線與所述第二測量電壓-時間曲線的差值大于所述設(shè) 定閾值，用于通過非線性最小二乘編碼曲線算法生成第三電阻值和第三電容值的編碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的所述制品，進一步包括用于計算模擬電壓-時間曲線與測量電 壓-時間曲線的編碼，和用于比較所述模擬電壓-時間曲線與所述測量電壓-時間曲線直 到所述模擬電壓-時間曲線與所述測量電壓-時間曲線之間的差值小于所述預(yù)定閾值的編 碼。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的所述制品，其中所述電壓-電流特性的生成通過 用于測量所述測量電容器兩端的電勢來確定電勢變化速率的編碼，以及 用于測量跨越所述測量電容器的電流來確定電容器電流放電速率的編碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的所述制品，其中所述初始電阻值和所述初始電容值根據(jù)經(jīng)驗計算。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的所述制品，其中所述沉積膜的電阻值與所述沉積膜的化學(xué)成分 相關(guān)，所述電阻值為薄膜電阻率、厚度和所述探針頭截面積的函數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的所述制品，其中所述沉積膜的電容值至少與所述沉積膜的厚度 以及相對介電常數(shù)相關(guān)，所述電容值為自由空間的介電常數(shù)、薄膜介電材料的相對介電常數(shù)、所述探針頭表面積以及薄膜厚度的函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的所述制品，其中所述測量電容器為具有多個電容器的可切換的 電容器裝置，其中所述多個電容器中的每個電容器具有不同的電容值。
18.一種用于表征襯底處理中等離子體處理系統(tǒng)處理室內(nèi)沉積膜的裝置，包括探針裝置，其中所述探針裝置被配置為至少測量一項等離子體處理參數(shù)，所述探針裝 置包括由導(dǎo)電材料制成的面向等離子體的傳感器，以及被配置為在兩個或更多值之間切換的測量電容器，其中所述面向等離子體的傳感器耦 聯(lián)至所述測量電容器的第一板塊；射頻(RF)電壓源，所述射頻電壓源耦聯(lián)至所述測量電容器的第二板塊，其中所述射頻 電壓源被配置為為所述面向等離子體的傳感器提供射頻震蕩列；電阻-電容電路，其中所述電阻-電容電路包括與電容器并聯(lián)的電阻器。電流測量設(shè)備，所述電流測量設(shè)備串聯(lián)于所述測量電容器與所述射頻電壓源之間，其 中所述電流測量設(shè)備被配置為測量所述測量電容器電流放電速率；電壓測量設(shè)備，所述電壓測量設(shè)備位于所述測量電容器的所述第一板塊和地之間，其 中所述電壓測量設(shè)備被配置為測量所述面向等離子體的傳感器的電勢；以及信號處理器，其中所述信號處理器被配置為用于分析所述面向等離子體的傳感器的所 述電流放電速率和所述電勢，以確定所述面向等離子體的傳感器的電壓-電流特性。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的所述裝置，其中所述面向等離子體的傳感器位于所述處理室室 壁上，并與所述室壁基本共面。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述面向等離子體的傳感器為射頻偏置(RFB)電容 耦合靜電(CCE)探針頭。
全文摘要
本發(fā)明提供一種表征襯底處理中處理室內(nèi)襯底沉積膜的方法。該方法包括當(dāng)測量電容器設(shè)定在第一電容值時，確定探針頭的電壓-電流特性。該方法還包括當(dāng)測量電容器設(shè)定在大于第一電容值的電容值時，將射頻列運用到探針頭上。該方法進一步包括為沉積膜提供初始電阻值和初始電容值。該方法還包括運用初始電阻值、初始電容值以及電壓-電流特性生成模擬電壓-時間曲線。該方法還進一步包括確定測量電壓-時間曲線，該測量電壓-時間曲線反映射頻列跨越沉積膜的電位降。該方法還包括比較該兩條曲線。如果二者差值小于預(yù)定閾值，運用初始電阻值和初始電容值來表征沉積膜。
文檔編號H01L21/205GK102084472SQ200980126806
公開日2011年6月1日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者呂克·阿爾巴雷德, 杰-保羅·布斯, 道格拉斯·L·凱爾, 金容 申請人:朗姆研究公司