專利名稱：等離子體離子制程均勻性監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例是有關(guān)于等離子體處理系統(tǒng)的領(lǐng)域，且特別是有關(guān)于一種用于量測(cè)應(yīng)用在工件或晶圓(wafer)上的等離子體制程的均勻性的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
離子植入(ion implantation)是一種將離子摻雜到工件中的制程。半導(dǎo)體基板的制造過程中使用一種類型的離子植入來植入雜質(zhì)離子以獲取想要的電子元件特性。離子植入機(jī)通常包括離子源室，用來產(chǎn)生特定物種的離子，其利用(例如)一系列束線組件(beam line components)來控制離子束；以及平臺(tái)，用來固定接收離子束的晶圓。這些束線組件被安置(housed)在真空環(huán)境中，以防止離子束被污染與發(fā)生分散。束線組件可包括一系列電極，從離子源室中萃取離子；質(zhì)量分析器(mass analyzer)，具有特定的磁場(chǎng)，使得只有具想要的質(zhì)荷比(mass-to-charge ratio)的離子才能夠從質(zhì)量分析器中穿過；以及校正磁鐵，用來提供帶狀離子束，此帶狀離子束被導(dǎo)向至垂直于此離子束的晶圓，以將離子植入到此晶圓基板中。當(dāng)離子撞擊基板中的電子及晶核時(shí)，會(huì)喪失能量，且根據(jù)加速度能量，這些離子會(huì)在基板內(nèi)的想要的深度之處停下來?；灞恢踩氲纳疃热Q于離子植入能量以及離子源室中所產(chǎn)生的離子的質(zhì)量。通常，可摻雜砷或磷以在基板中形成η型區(qū)域，以及摻雜硼、鎵或銦以在基板中形成P型區(qū)域。上述的離子植入機(jī)通常與較高的植入能量有關(guān)。當(dāng)半導(dǎo)體元件的制造需要淺接面(shallow junctions)時(shí)，必須用較低的離子植入能量將摻質(zhì)材料限制在晶圓表面附近。 在此情形下，可使用等離子體沉積(plasma deposition, PLAD)系統(tǒng)，在此等離子體沉積系統(tǒng)中，植入深度和位于等離子體處理室內(nèi)的晶圓與陽極之間所施加的電壓有關(guān)。詳細(xì)地說， 晶圓被放置在一平臺(tái)上，而此平臺(tái)是作為等離子體處理室內(nèi)的陰極。一種含有想要的摻質(zhì)材料的可游離氣體被引進(jìn)等離子體室。藉由幾種等離子體產(chǎn)生方法的任意方法將此氣體游離，這些方法包括(但不局限于)直流(direct current, DC)輝光放電(glow discharge)、
(capacitively coupled) MM (Radio Frequency, RF) >(inductively
coupled)射頻等。一旦產(chǎn)生了等離子體，那么等離子體與周圍的所有表面(包括工件)之間就會(huì)存在等離子體鞘(plasma sheathe)。然后對(duì)平臺(tái)與工件施加負(fù)電壓偏壓(biased)， 目的是使等離子體中的離子穿過等離子體鞘，且植入到晶圓中，植入的深度正比于所施加的偏壓。目前是使用法拉第杯(Faraday cup)來量測(cè)植入到晶圓中的植入物劑量。然而，法拉第杯僅提供與離子電荷總數(shù)有關(guān)的信息，而不提供關(guān)于均勻性的任何資料。如今，等離子體均勻性的量測(cè)是利用朗繆爾探針(Langmuir probe)來推斷。在植入制程開始之前或結(jié)束之后將朗繆爾探針定位在等離子體室內(nèi)。此探針被偏壓以提供一種電流/電壓特性，此電流/電壓特性表明從等離子體離子與電子流向探針的電流為探針的偏壓及位置的函數(shù)。 雖然這種量測(cè)技術(shù)可在原位(in situ)執(zhí)行，但是卻無法在植入過程中執(zhí)行，所以在植入制程中不能提供線上量測(cè)信息。在預(yù)植入量測(cè)與實(shí)際植入之間的時(shí)間里，等離子體及制程狀態(tài)可能會(huì)因多種因素而發(fā)生變化，包括晶圓表面狀態(tài)、等離子體游離等。因此，需要提供一種可在植入制程中在等離子體室內(nèi)原位使用的均勻性監(jiān)控裝置，此均勻性監(jiān)控裝置可提供目標(biāo)晶圓或工件表面的精確的二維空間等離子體植入均勻性信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例的目的是一種等離子體制程均勻性監(jiān)控裝置。在一示例性實(shí)施例中，一種等離子體制程均勻性監(jiān)控裝置被定位在等離子體制程室內(nèi)，此等離子體制程均勻性監(jiān)控裝置包括多個(gè)感測(cè)器，這些感測(cè)器位于等離子體室內(nèi)的工件上方。每個(gè)感測(cè)器經(jīng)配置以偵測(cè)從暴露于等離子體制程的工件的表面發(fā)射出來的二次電子(secondary electrons)。每個(gè)感測(cè)器輸出與偵測(cè)到的二次電子的數(shù)量成正比的電流信號(hào)。一電流比較電路連接至多個(gè)感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器，且經(jīng)配置以接收來自于多個(gè)感測(cè)器的多個(gè)電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)。此電流比較電路輸出由多個(gè)電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)而得出的差動(dòng)電流信號(hào)。若工件表面的等離子體制程是均勻的，那么來自于多個(gè)感測(cè)器的電流信號(hào)則相等，且從電流比較電路輸出的差動(dòng)電流信號(hào)將接近零。然而，若差動(dòng)電流信號(hào)不是零或不接近零， 那么來自于多個(gè)感測(cè)器的電流信號(hào)則不相等，這表明一個(gè)或多個(gè)感測(cè)器正從工件的對(duì)應(yīng)表面區(qū)域接收較多數(shù)量或較少數(shù)量的二次電子。差動(dòng)電流信號(hào)的存在表明工件的等離子體處理是不均勻的。


圖1是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種在等離子體室內(nèi)使用的監(jiān)控裝置的示意圖。圖2是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種在等離子體室內(nèi)使用的監(jiān)控裝置在進(jìn)行示范性等離子體植入操作的示意圖。圖3是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種合并了多個(gè)感測(cè)器的氣體擋板的橫剖面圖。圖4是依照本發(fā)明的一實(shí)施例的均勻性監(jiān)控步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明，本發(fā)明的較佳實(shí)施例顯示于這些圖式中。 然而本發(fā)明可體現(xiàn)為許多不同的形態(tài)，而不應(yīng)局限于本說明書所列舉的實(shí)施例。確切地說， 提供這些實(shí)施例是為了使揭示的內(nèi)容更透徹更完整，且將本發(fā)明的范圍充分地傳遞給本領(lǐng)域中具通常技能者。在圖式中，類似的數(shù)字代表類似的元件。圖1是在等離子體沉積(PLAD)系統(tǒng)中使用的監(jiān)控裝置的示意圖。例如，等離子體沉積系統(tǒng)可以是等離子體蝕刻工具、等離子體沉積工具或等離子體摻雜工具。此等離子體沉積系統(tǒng)中的監(jiān)控裝置包括多個(gè)感測(cè)器20A、20B，這些感測(cè)器20A、20B安裝在等離子體室 10中的擋板(baffle) 15內(nèi)。例如，擋板15可以是定位在工件5上方一段距離之處的氣體擋板，其中工件5位于等離子體室的一端，且經(jīng)配置以接受等離子體處理，以對(duì)工件5進(jìn)行植入。例如，工件可以是安裝在平臺(tái)6上的半導(dǎo)體晶圓，平臺(tái)6支撐工件，且電性連接至工件。氣體源(未顯示)沿著Y方向以想要的壓力與流速將可游離的氣體引進(jìn)等離子體室10 內(nèi)的擋板15上方。在等離子體室內(nèi)，擋板15使氣體分散開。雖然揭示的是氣體擋板15，但其實(shí)工件5上方可定位任何用來將引進(jìn)等離子體室的氣體分散開的元件。利用幾種已知技術(shù)中的任意一種技術(shù)將氣體游離。偏壓電源8提供電壓脈沖給平臺(tái)6、工件5以及法拉第杯7A、7B，此電壓脈沖相對(duì)于等離子體室10的墻壁IOA與IOB以及氣體擋板15所形成的陽極而言是負(fù)的。此電壓脈沖使等離子體內(nèi)的離子加速，這些離子作為離子劑量而植入到工件5 中，且在工件內(nèi)形成雜質(zhì)摻質(zhì)區(qū)。施加在平臺(tái)6上進(jìn)而施加在工件5上的電壓誘導(dǎo)離子穿過等離子體鞘而植入工件。電壓脈沖的振幅對(duì)應(yīng)于離子植入工件的深度。植入的劑量率與均勻性受到氣體壓力、氣流速率、氣體分布、陽極的位置以及脈沖持續(xù)時(shí)間等的影響。離子劑量是指植入到工件5中的離子的數(shù)量，它等于對(duì)離子流時(shí)間的積分。離子劑量可利用一對(duì)法拉第杯7A、7B來量測(cè)，此對(duì)法拉第杯7A、7B定位于工件5附近，且與工件5同時(shí)被施加脈沖。 擋板15包括多個(gè)孔徑25A、25B，這些孔徑25A、25B沿著擋板的表面呈放射狀定位。 杯狀物30A與30B對(duì)準(zhǔn)各別的孔徑25A與25B，而感測(cè)器20A與20B則被安置在杯狀物30A 與30B內(nèi)。為了便于闡述，圖1所示的杯狀物被放大，且通常與擋板15的橫剖面厚度一致。 雖然本文所描述的感測(cè)器是與擋板15為一體成型，但其實(shí)感測(cè)器也可被獨(dú)立地安置并固定在擋板15上，或者獨(dú)立于擋板15而定位在工件5上方。配置在偵測(cè)器20A、20B前面的低壓靜電格柵(grids) 50、55是用來區(qū)別植入物所產(chǎn)生的相對(duì)高能量二次電子與低能量等離子體離子及電子。詳細(xì)地說，第一格柵50是配置在感測(cè)器20A、20B與工件5之間，且橫跨孔徑25A、25B而延伸。格柵50包括多個(gè)篩網(wǎng)部分(screen portions) 50A、50B，這些篩網(wǎng)部分50A、50B分別對(duì)準(zhǔn)孔徑25A、25B，使得二次電子能夠穿過孔徑到達(dá)感測(cè)器20A、20B。由于孔徑25A、25B上未施加偏壓，所以它們不會(huì)遭受穿過孔徑的二次電子或低能量等離子體離子及電子的不想要的沉積或腐蝕。格柵50被施加以正直流偏壓(+VDC)，且經(jīng)配置以防止在植入過程中等離子體室10內(nèi)的等離子體中的低能量離子滲漏到感測(cè)器20A及/或20B 中。第二格柵55是配置在感測(cè)器20A、20B與第一格柵50之間，且橫跨孔徑25A、25B而延伸。格柵55包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的篩網(wǎng)部分55A、55B，這些篩網(wǎng)部分55A、55B分別對(duì)準(zhǔn)孔徑25A、 25B，使得植入物所產(chǎn)生的二次電子能夠穿過孔徑而到達(dá)感測(cè)器20A、20B。格柵55被施加以負(fù)直流偏壓(-VDC)。此負(fù)電壓實(shí)質(zhì)上低于植入物所產(chǎn)生的二次電子的能量。因此，當(dāng)二次電子穿過杯狀物30A及/或30B內(nèi)的對(duì)應(yīng)的孔徑25A、25B時(shí)，各別的感測(cè)器20A或20B的一個(gè)對(duì)這些二次電子進(jìn)行計(jì)數(shù)。另外，植入物所產(chǎn)生的二次電子與感測(cè)器20A或20B碰撞會(huì)在感測(cè)器20A或20B的表面產(chǎn)生相對(duì)低能量的二次電子，內(nèi)格柵55上的負(fù)電壓被設(shè)定為足夠高以將這些粒子排斥回感測(cè)器，所以這些粒子可被感測(cè)器收集起來且進(jìn)行計(jì)數(shù)，保持測(cè)量真實(shí)準(zhǔn)確。格柵陽的另一用途在于它不允許相對(duì)低能量的等離子體電子進(jìn)入杯狀物 30A或30B，而是將它們排斥回等離子體12。 下面將要詳細(xì)描述的是，感測(cè)器20A偵測(cè)到穿越孔徑25A的植入物所產(chǎn)生的相對(duì)高能量二次電子的數(shù)量，且產(chǎn)生與偵測(cè)到的二次電子的數(shù)量成正比的電流信號(hào)36。這些二次電子是在工件5對(duì)準(zhǔn)孔徑25A的區(qū)域的上方產(chǎn)生。電流信號(hào)36經(jīng)由接線35A而被提供給電流比較電路40。同樣地，感測(cè)器20B偵測(cè)到穿過孔徑25B的二次電子的數(shù)量，且產(chǎn)生與偵測(cè)到的二次電子的數(shù)量成正比的電流信號(hào)38。這些二次電子是在工件5對(duì)準(zhǔn)孔徑25B的區(qū)域的上方產(chǎn)生。電流信號(hào)38經(jīng)由接線35B而被提供給電流比較電路40。電流比較電路 40將電流信號(hào)36與電流信號(hào)38做比較，且輸出差動(dòng)電流信號(hào)41。若電流信號(hào)35A與36A 相等，則差動(dòng)電流信號(hào)41將為零，這表明工件上對(duì)準(zhǔn)孔徑25A與25B的兩個(gè)區(qū)域的等離子體制程是相等的。若電流信號(hào)35A與36A不相同，則差動(dòng)電流信號(hào)41將不為零，這表明工件5上的這兩個(gè)區(qū)域的等離子體制程不相等。根據(jù)以上描述可以推斷的是，用來偵測(cè)從工件5的表面上發(fā)射的二次電子的感測(cè)器越多，能夠獲得的與工件的制程均勻性有關(guān)的信息就越多。另外，若特定的等離子體配方(recipe)要求工件5具備想要的非均勻性特征或續(xù)生性(recurring)非均勻性特征，那么電流比較電路則提供關(guān)于每個(gè)感測(cè)器20A、20B的比較電流計(jì)算。圖2是具有多個(gè)感測(cè)器20A、20B的監(jiān)控裝置在進(jìn)行等離子體植入操作的示意圖。 詳細(xì)地說，沿著Y方向以想要的壓力與流速將可游離的氣體引進(jìn)等離子體室10內(nèi)的擋板15 上方。利用任何已知的方法來增加能量，以此方式在等離子體室10中產(chǎn)生等離子體12。相對(duì)于等離子體室10的墻壁以及氣體擋板15所形成的陽極而言，偏壓電源8提供負(fù)電壓偏壓給工件5。這導(dǎo)致正離子(在圖2中用“ + ”符號(hào)來顯示)加速穿過等離子體鞘12且植入到工件5中，以在工件5內(nèi)形成雜質(zhì)摻質(zhì)的均勻分布。當(dāng)這些離子植入到工件5中時(shí)，二次電子(在圖2中用“_”符號(hào)來顯示)從工件5的表面上發(fā)射出去，然后朝擋板15垂直地加速。當(dāng)二次電子加速穿過工件5上方的等離子體鞘12時(shí)，這些電子的能量取決于植入物偏壓。此能量實(shí)質(zhì)上等于所植入的離子的能量。感測(cè)器偵測(cè)到這些二次電子，產(chǎn)生成比例的電流信號(hào)，此電流信號(hào)與定位在工件表面上方的其他感測(cè)器所產(chǎn)生的電流相比較。例如，二次電子60A、60B從工件5的表面垂直地發(fā)射出去，分別經(jīng)由孔徑25A、25B而對(duì)準(zhǔn)空腔30A、 30B。二次電子60A、60B穿過第一格柵50的篩網(wǎng)部分50A、50B以及第二格柵55的篩網(wǎng)部分55A、55B，且被感測(cè)器20A、20B接收。作為對(duì)偵測(cè)到二次電子60A的回應(yīng)，感測(cè)器20A產(chǎn)生電流36，且通過接線36將電流36提供給比較電路40。同樣地，作為對(duì)偵測(cè)到二次電子 60B的回應(yīng)，感測(cè)器20B產(chǎn)生電流38，且通過接線35B將電流38提供給比較電路40。電流比較電路40將電流信號(hào)36與電流信號(hào)38進(jìn)行比較，且輸出差動(dòng)電流信號(hào)41。由于差動(dòng)電流信號(hào)的值是根據(jù)偵測(cè)到的二次電子來求得，所以確定離子撞擊工件表面所產(chǎn)生的二次電子的絕對(duì)數(shù)量不是關(guān)鍵所在。確切地說，差動(dòng)電流信號(hào)表示在感測(cè)器20A、20B的各別位置處偵測(cè)到的電子的數(shù)量是相等的還是不相等的。如同上文的簡(jiǎn)要敘述，特定的配方可能要求晶圓上的特定位置具有非均勻性植入或非均勻性特征。在此情形下，作為對(duì)這種非均勻性的回應(yīng)，電流比較電路將提供特定的電流信號(hào)。按箭頭621 62N的指示從工件5的表面垂直發(fā)射出去的二次電子611 61N既不對(duì)準(zhǔn)空腔30A又不對(duì)準(zhǔn)空腔30B，因此不會(huì)被感測(cè)器20A、20B偵測(cè)到。另外，圖2的感測(cè)器20A、20B的顯示是為了便于講解，其實(shí)等離子體室10中所用的監(jiān)控裝置可具有足夠多的感測(cè)器，以精確地提供均勻性量測(cè)。對(duì)準(zhǔn)孔徑25A或25B的低能量等離子體離子70 (在圖 2中用“X”來顯示)被格柵50擋住而不能進(jìn)入感測(cè)器20A或20B，其中格柵50被施加以高于等離子體離子的能量的正電壓偏壓。按箭頭71的指示，低能量等離子體離子70被排斥回等離子體12。等離子體電子73也可穿過孔徑25A或25B。作為代表的等離子體電子穿過孔徑25A，且從格柵50的正偏壓獲取能量，但是由于格柵55被施加以高于格柵50的偏壓的負(fù)直流偏壓(-VDS)，所以等離子體電子73按箭頭74的指示被排斥回格柵50與等離子體 12。以此方式，監(jiān)控裝置在離子植入過程中在原位偵測(cè)從工件5的表面發(fā)射的二次電子，以監(jiān)控執(zhí)行等離子體制程的均勻性。圖3是合并了多個(gè)感測(cè)器20A 20E的擋板15的另一實(shí)施例的橫剖面示意圖，這些感測(cè)器20A 20E在擋板中呈放射狀定位。如上所述，擋板15是靠支撐構(gòu)件110來配置在等離子體室內(nèi)的工件上方?；蛘撸@種結(jié)構(gòu)可以是等離子體室的組成部分。擋板15包括多個(gè)空腔30A 30E，其中每個(gè)空腔安置著各別的感測(cè)器20A 20E。雖然圖3中顯示為空腔30A 30E在擋板15中是按相等的間隔呈放射狀配置，但其實(shí)這些空腔的定位及位置是由使用者自行決定的。多個(gè)感測(cè)器20A 20E的每個(gè)感測(cè)器經(jīng)由各別的接線35A 35E來連接至比較電路(與圖2、圖3所示的比較電路40相似)。地平面51位于格柵50與工件 5之間。地平面51是充當(dāng)遮罩，用來遮蔽等離子體室10內(nèi)所含的等離子體。詳細(xì)地說，等離子體室10的內(nèi)部是在一個(gè)等電位(equipotential)上，因此等離子體室內(nèi)的等離子體被接地電位(ground potential)包圍著。位于地平面51上的多個(gè)孔徑25A 25E對(duì)準(zhǔn)多個(gè)感測(cè)器20A 20E的每個(gè)感測(cè)器。格柵50橫跨多個(gè)空腔30A 30E的每個(gè)空腔而延伸， 且格柵50包括對(duì)應(yīng)的篩網(wǎng)部分50A 50E，這些篩網(wǎng)部分50A 50E分別對(duì)準(zhǔn)孔徑25A 25E與感測(cè)器20A 20E。另外，格柵50被施加以正直流偏壓(+VDC)，以防止低能量等離子體離子到達(dá)感測(cè)器20A 20E。同樣地，格柵55橫跨多個(gè)空腔30A 30D的每個(gè)空腔而延伸，且格柵55包括對(duì)應(yīng)的篩網(wǎng)部分55A 55E，這些篩網(wǎng)部分分別對(duì)準(zhǔn)孔徑25A 25E與感測(cè)器20A 20E。格柵55被施加以負(fù)直流偏壓(-VDC)，用以將二次電子捕捉(trap)到空腔30A 30E中，且被感測(cè)器20A 20E偵測(cè)到，以及將等離子體電子排斥回等離子體。因此，多個(gè)感測(cè)器20A 20E可一體成型在擋板15內(nèi)，以偵測(cè)從工件上射出且在等離子體室內(nèi)垂直加速前進(jìn)的二次電子。通過使用尺寸足夠大的孔徑，就能從工件5的相對(duì)大面積上偵測(cè)或采樣二次電子，因此工件上不會(huì)存在二次發(fā)射(secondary emissions)或光阻覆蓋 (photoresist coverage)方面的局部差異。除了在植入過程中監(jiān)控均勻性之外，還可以控制施加在格柵50及55上的偏壓， 藉此方式來在植入開始之前將等離子體室10內(nèi)的等離子體特征化(characterized)。例如，格柵50上的正電壓可保持恒定電壓，而格柵55上的負(fù)電壓則在一個(gè)電壓范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。在電壓掃描過程中被監(jiān)控的每個(gè)感測(cè)器的輸出將會(huì)描述等離子體中的電子的能量分布。同樣地，也可掃描正電壓，其描述的是等離子體離子的能量分布。通過對(duì)這些電壓進(jìn)行操控，本領(lǐng)域中具通常技能者能夠取得關(guān)于等離子體的更多信息。在另外一種配置中，感測(cè)器20A 20E自身可被施加以正偏壓或負(fù)偏壓以獲得等離子體特征，而格柵上可施加偏壓， 也可不施加偏壓。圖4是監(jiān)控等離子體植入制程的均勻性的相關(guān)步驟的流程圖。步驟S-10，將工件5 安裝在等離子體室10內(nèi)的平臺(tái)或支撐物上。步驟S-20，將可游離的氣體引進(jìn)等離子體室。 步驟S-25，點(diǎn)燃等離子體。步驟S-30，將工件5暴露在含有可游離氣體的正離子的等離子體中。步驟S-35，將電源8所供應(yīng)的偏壓電流Ibias施加在工件5上。步驟S-40，將正離子加速到植入能量，且使它們前往平臺(tái)以將其植入到工件5中。在步驟S-50與S-60，當(dāng)?shù)入x子體離子被植入到工件5中時(shí)從工件5的表面的多處位置發(fā)射出的二次電子被多個(gè)感測(cè)器 20A 20E感測(cè)到。步驟S-70，對(duì)多個(gè)感測(cè)器20A 20E的每個(gè)感測(cè)器藉由感測(cè)二次電子而產(chǎn)生的電流信號(hào)進(jìn)行量測(cè)。盡管本發(fā)明已參照特定實(shí)施例而被揭露，在不脫離如隨附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)，對(duì)所描述的實(shí)施例的各種修飾、修改及改變是可能的。因此，意指本發(fā)明并不限于所描述的實(shí)施例，但其具有由后附權(quán)利要求書的語言或?qū)Φ任锒x的完整范圍。
權(quán)利要求
1.一種制程均勻性監(jiān)控裝置，配置在等離子體制程室內(nèi)，所述監(jiān)控裝置包括多個(gè)感測(cè)器，垂直于所述等離子體制程室內(nèi)的工件而定位，多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器經(jīng)配置以偵測(cè)從暴露于等離子體處理的所述工件的表面發(fā)射出的電子的數(shù)量，且輸出與偵測(cè)到的電子的所述數(shù)量成正比的電流信號(hào)；以及電流信號(hào)處理電路，連接至多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器，且經(jīng)配置以從多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器接收多個(gè)所述電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)，所述電流信號(hào)處理電路經(jīng)配置以從多個(gè)所述電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)來輸出一信號(hào)，其中多個(gè)所述電流信號(hào)代表所述等離子體制程的均勻性。
2.如權(quán)利要求1所述的制程均勻性監(jiān)控裝置，還包括監(jiān)控裝置外殼，所述監(jiān)控裝置外殼具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)所述感測(cè)器的多個(gè)空腔，多個(gè)所述空腔的每個(gè)空腔界定一個(gè)所述電子從中穿過的孔徑，且多個(gè)所述空腔的每個(gè)空腔經(jīng)配置以在其內(nèi)部安裝各別的感測(cè)器。
3.如權(quán)利要求2所述的制程均勻性監(jiān)控裝置，其中所述監(jiān)控裝置外殼是安裝在所述等離子體制程室內(nèi)的氣體擋板上。
4.如權(quán)利要求1所述的制程均勻性監(jiān)控裝置，其中多個(gè)所述感測(cè)器是一整成型在所述等離子體制程室內(nèi)的氣體擋板中。
5.如權(quán)利要求1所述的制程均勻性監(jiān)控裝置，還包括格柵，所述格柵是配置在多個(gè)所述感測(cè)器與所述工件之間，所述格柵被施加以正直流偏壓，且經(jīng)配置以防止所述等離子體中的低能量離子滲漏到多個(gè)所述感測(cè)器的任一感測(cè)器中。
6.如權(quán)利要求5所述的制程均勻性監(jiān)控裝置，其中所述格柵為第一格柵，所述制程均勻性監(jiān)控裝置還包括第二格柵，所述第二格柵是配置在所述第一格柵與多個(gè)所述感測(cè)器之間，所述第二格柵被施加以負(fù)直流偏壓，以防止低能量等離子體電子與負(fù)離子進(jìn)入到多個(gè)所述感測(cè)器的任一感測(cè)器中，且所述第二格柵經(jīng)配置以于多個(gè)所述感測(cè)器的各別感測(cè)器內(nèi)捕捉產(chǎn)生的二次電子。
7.如權(quán)利要求1所述的制程均勻性監(jiān)控裝置，其中多個(gè)所述電流信號(hào)表示所執(zhí)行的所述等離子體制程的分布。
8.如權(quán)利要求1所述的制程均勻性監(jiān)控裝置，其中所述感測(cè)器是從所述工件的中心軸向外呈放射狀定位。
9.一種等離子體處理系統(tǒng)，包括等離子體處理室，經(jīng)配置以接收可游離的氣體；平臺(tái)，安裝在所述等離子體處理室中，用以支撐工件；可游離氣體源，耦接至所述室，所述可游離氣體包含處理所述工件用的想要的摻質(zhì)或化學(xué)制品；等離子體源，用以產(chǎn)生含有所述可游離氣體的正離子或負(fù)離子的等離子體，且使得所述離子加速前往所述平臺(tái)以處理所述工件；以及多個(gè)感測(cè)器，配置在所述等離子體處理室內(nèi)的所述工件上方，多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器經(jīng)配置以當(dāng)所述等離子體正在處理所述工件的所述表面時(shí)偵測(cè)從所述工件上發(fā)射出來的二次電子的數(shù)量，多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器經(jīng)配置以輸出與偵測(cè)到的二次電子的所述數(shù)量成正比的電流信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理系統(tǒng)，還包括連接至多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器的電流信號(hào)處理電路，所述電流信號(hào)處理電路經(jīng)配置以從多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器接收多個(gè)所述電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)，且從處理后的多個(gè)所述電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)來輸出差動(dòng)信號(hào)。
11.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理系統(tǒng)，還包括監(jiān)控裝置外殼，所述監(jiān)控裝置外殼具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)所述感測(cè)器的多個(gè)空腔，多個(gè)所述空腔的每個(gè)空腔界定一個(gè)所述二次電子從中穿過的孔徑，且多個(gè)所述空腔的每個(gè)空腔經(jīng)配置以在其內(nèi)部安裝各別的感測(cè)器。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述裝置外殼是安裝在所述等離子體處理室內(nèi)的氣體擋板上。
13.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中多個(gè)所述感測(cè)器是一整成型在所述等離子體處理室內(nèi)的氣體擋板中。
14.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理系統(tǒng)，還包括格柵，所述格柵是配置在多個(gè)所述感測(cè)器與所述工件之間，所述格柵被施加以正直流偏壓，且經(jīng)配置以防止低能量離子穿過任意一個(gè)所述孔徑前往多個(gè)所述感測(cè)器的對(duì)應(yīng)的感測(cè)器。
15.如權(quán)利要求14所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述格柵為第一格柵，所述等離子體處理系統(tǒng)還包括第二格柵，所述第二格柵是配置在所述第一格柵與多個(gè)所述感測(cè)器之間，所述第二格柵被施加以負(fù)直流電壓，且所述第二格柵經(jīng)配置以防止低能量等離子體電子進(jìn)入到所述空腔中，以及于多個(gè)所述空腔的各別空腔內(nèi)捕捉制程引起的所述二次電子。
16.如權(quán)利要求10所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中經(jīng)處理的所述電流信號(hào)表示多個(gè)所述感測(cè)器的每個(gè)感測(cè)器上的二次電子的相對(duì)數(shù)量的分布。
17.如權(quán)利要求9所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中多個(gè)所述感測(cè)器是從所述工件的中心軸向外呈放射狀定位。
18.一種監(jiān)控等離子體制程均勻性的方法，包括將工件安裝在等離子體室內(nèi)的平臺(tái)上；將可游離氣體引進(jìn)到所述等離子體室中；將所述工件暴露在包含所述可游離氣體的正離子的等離子體中；藉由對(duì)所述工件施加偏壓，以將所述正離子加速到植入能量；引導(dǎo)加速的所述離子前往所述平臺(tái)，用以處理所述工件；以及當(dāng)所述等離子體離子正在處理所述工件時(shí)，感測(cè)從所述工件的表面上的多個(gè)位置發(fā)射出來的二次電子。
19.如權(quán)利要求18所述的監(jiān)控等離子體制程均勻性的方法，還包括對(duì)來自于多個(gè)所述位置的每個(gè)位置的所述二次電子被感測(cè)到而產(chǎn)生的電流信號(hào)進(jìn)行量測(cè)。
20.如權(quán)利要求19所述的監(jiān)控等離子體制程均勻性的方法，還包括比較多個(gè)所述電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)，且輸出通過多個(gè)所述電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)相比較而得出的處理后的信號(hào)，其中處理后的所述信號(hào)表示對(duì)所述工件執(zhí)行的所述等離子體制程的均勻性。
全文摘要
一種離子均勻性監(jiān)控裝置，被定位在等離子體制程室內(nèi)且包括多個(gè)感測(cè)器，這些感測(cè)器位于等離子體制程室內(nèi)的工件上方一段距離之處。這些感測(cè)器經(jīng)配置以偵測(cè)從暴露于等離子體制程的工件的表面發(fā)射出來的二次電子的數(shù)量。每個(gè)感測(cè)器輸出與偵測(cè)到的二次電子成正比的電流信號(hào)。一電流比較電路輸出由多個(gè)電流信號(hào)的每個(gè)電流信號(hào)而得出的處理后的信號(hào)。等離子體處理過程中偵測(cè)到從工件上發(fā)射出來的二次電子顯示出工件表面的均勻性特征，且二次電子的偵測(cè)可在線上等離子體處理過程中原位執(zhí)行。
文檔編號(hào)H01L21/66GK102257607SQ200980151713
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者喬治·M·葛梅爾, 伯納德·G·琳賽, 約瑟·P·迪宰桔雷斯契, 維克拉姆·辛 申請(qǐng)人:瓦里安半導(dǎo)體設(shè)備公司