專利名稱：通過采用平面離子流探測裝置獲得的參數(shù)控制等離子工藝的制作方法
技術領域：
0001本發(fā)明大體涉及基板制造寺支術，尤其涉及測量等離子
室內的相對平均等離子體勢的方法和裝置。
背景技術：
0002在基4反，如半導體晶片、MEMS器具、或例如用于平 板顯示器制作的玻璃面板的處理中，經常4吏用等離子。作為該處理 的一部分，該基板被分為多個印模(die)，或矩形區(qū)域，每個將成 為集成電路。4妄著該基板經一系列步驟處理，其中為了在其上形成 電氣元件，材料被選擇性移除(蝕刻法)及沉積(沉積法)。
0003在等離子處理的一個例子中，蝕刻之前，基板被硬化 乳液薄膜(也即是，如光刻膠掩膜)覆蓋。接著該硬化乳液區(qū)域被 選擇性移除，導致部分下層(underlying layer)暴露出來。接著將 該基板放在等離子處理室內具有單極或兩才及電極的基;f反支撐結構 (稱為卡盤)上。4姿著適當?shù)奈g刻氣體源(如，C4F8、 C4F6、 CHF3、 CH2F3、 CF4、 CH3F、 C2F4、 N2、 02、 Ar、 Xe、 He、 H2、 NH3、 SF6、 BC13、 Cb等)流入該室。施加RF能源至該室以形成等離子。
0004為避免與下面存在的概念混淆，為了形成等離子施加 的所有RF能源凈皮稱為"室RF"。通過應用室RF產生的等離子，導致 電離物種的形成并且還從該氣體源得到中性分子片段(基團)，其蝕刻該基板暴露區(qū)域的表面化學反應?？?br> 通過電容手4殳或者感應手4殳施加該RF能源。該RF能源可在單頻率 或在多種頻率(如2MHz、 27MHz和60MHz )施加。該RF能源4吏得 該等離子相對于該室接地的勢能(通常稱為"等離子體勢")升高。 在實際應用中，該等離子體勢與時間有關，與用于維持該等離子所 施加的室RF功率一致。然而，我們將大體上簡化我們的討-論，在不 影響相關性的情況下，改為集中在該等離子體勢的時間平均(均 度)。這個平均的等離子體勢用Vp表示。
0005在將該室RF電容耦合至等離子的情況下，Y吏用耦合電 容器。通常這個電容器， 一般指的是級間耦合電容器(阻斷電容器， 級間耦合電容器)，連4妄在該基板支撐物與該室RF源之間。本領域 技術人員熟知，當通過該級間耦合電容器施加室RF能源時，直流電 壓將形成于該級間耦合電容器。此處該電壓被稱為室偏壓(Vehamber bias)。由于該電容器連4妄至該基一反支撐物，該室偏壓也4戈表該基才反 支撐物相對于室接地的電壓。該室偏壓應當謹慎區(qū)分于下面要定義 和討論的"探針偏壓"(Vb)。
0006在爿夸該RF能源感應摔禺合至該室的情況下，該基^反支撐 物可被認為在O室偏壓(Vehamberbias = 0 )。對于所有RF能源耦合方案， 該室壁(除該基板支撐物外)也將獲得相對于室接地的電勢(我們 定義其為V^,)。然而，對于大多數(shù)實際重要性的應用，V^,傾向于 大體上等于該室4妾:t也。
0007另外，存在包圍該全部等離子的等離子外殼層，并且 其用于將該等離子從該室壁和該基4反支撐物分開。包圍該全部等離 子的該外殼層還包含電場。帶電粒子通過該外殼區(qū)域將受到緣于該 場的力，且將遭受能源的凈收益或者凈損失。該獲得的凈能源將取 決于該基板表面/壁與該等離子之間的該電勢差及其時間依賴性。該 電勢差被稱為"外殼電勢"(Vsheath)。
ii0008乂人前面的討i侖可以看到，在該基^反支撐物上方存在等 離子的情況下，該外殼電勢由該等離子體勢減去該室偏壓得到
(Vchambersheath=Vp - Vchamberbias )。在該壁表面上方存在等離子的情況 下，該外殼電勢由該等離子體勢減去該壁電壓得到(Vchambersheath=Vp -Vwall)。注意由于該等離子體勢與時間有關，那么也可以預計該 外殼電勢將與時間有關。
0009上述討論^義僅針對與典型的等離子處理有關的一些參
凄史(如外殼電勢)。通常，上述處理結果的品質4主往每文感i也取決于 一些參數(shù)，包4舌例如該帶電粒種沖擊能，由于該帶電粒種主要通過 該基板上方的該外殼獲得能量，其往往對應于該外殼電勢。然而， 該外殼電勢的直4妄測量通常是不現(xiàn)實的。
0010同樣影響處理結果的另外的示例性的參凄t是電離氣體
傳送至該基才反的速度(即離子粒子通量)。然而，直4妻測量該離子 粒子通量往往很難執(zhí)行。時常地，在這些以及其它參數(shù)的絕對測量 值不存在的情況下，這些以及其它參數(shù)的變化可能產生也可用于控 制該等離子過程的有價值的信息。因此，即使不可能絕對測量，也 需要監(jiān)測這些以及其它參數(shù)值的相對變化。
0011鑒于以上，本發(fā)明揭示了不同的理論基礎并提出了間 接確定某些與等離子過程有關的參數(shù)的絕對值和/或監(jiān)測其相對變 化的不同技術。本發(fā)明進一步揭示了使用測量和/或監(jiān)測結果控制等 離子過程的不同方面。

發(fā)明內容
0012本發(fā)明涉及，在一個實施例中，用于控制基一反處理過 程的方法，該基4反處理過程配置為在基才反處理室內用等離子處理基
12板。該方法包4舌4是供PIF (平面離子流)測量裝置，該PIF測量裝
置至少包括PIF探針，該探針具有當用等離子處理基板時暴露于該 等離子的等離子外殼的表面。該方法還包括使用通過該PIF探針提 供能源至該等離子的能量源，交替產生該PIF裝置的充電階段和靜 態(tài)階#殳。該方法又包4舌確定(ascertain )時間tp。int 2 ，該時間tp。int 2 代表該PIF測量裝置的充電階段的時間，其中透過該等離子外殼的 第一勢差等于該等離子的等離子體勢。該方法進一步包括確定時間 tP。int3，該時間<吒表該PIF測量裝置的充電階^殳的時間，其中透過該 等離子外殼的第二勢差等于浮置電勢，該浮置電勢代表沒有電流流 經該PIF探針時充電階段透過該等離子外殼的勢差值。當施加RF 至該PIF纟笨針時，得到在時間tp。int 3的該浮置電勢。進而，該方法
包括如果時間tp。int2與時間tp。int3的時間差滿足預定條件，產生控制
信號以在該基板處理過程中產生至少一個警才艮及轉變(transition )。
0013在另一個實施例中，本發(fā)明涉及用于控制基;fe處理過 程的方法，該基才反處理過程配置為在基才反處理室內用等離子處理基 板。該方法包括提供PIF (平面離子流)測量裝置，該PIF測量裝 置至少包括PIF探針，該探針具有當用等離子處理基板時暴露于該 等離子的等離子外殼的表面。該方法還包括使用通過該PIF探針提 供能源至該等離子的能量源，交替產生該PIF裝置的充電階段和靜
態(tài)階段。該方法又包括確定時間tp。int2，該時間tp。int2代表該PIF測
量裝置的充電階段的時間，其中透過該等離子外殼的第 一勢差等于
該等離子的等離子體勢。該方法進一步包括確定在時間tp。iM2的揮: 針偏壓，該在時間tp。int2的探針偏壓代表在時間tp。int2該PIF探針表 面與地面的勢差。該方法還包i舌如果在時間tp。int 2的該纟罙4十偏壓滿 足預定條件，產生控制信號以在該基^反處理過程中產生至少一個警 報及轉變。
10014在又一實施例中，本發(fā)明涉及用于控制基板處理過程 的方法，該基才反處理過程配置為在基板處理室內用等離子處理基
板。該方法包括提供PIF (平面離子流)測量裝置，該PIF測量裝置 至少包括PIF探針，該探針具有當用等離子處理基板時暴露于該等 離子的等離子外殼的表面。該方法又包括使用通過該PIF探針提供 能源至該等離子的能量源，交替產生該PIF裝置的充電階段和靜態(tài)
階段。該方法進一步包括確定時間tp。i。t2，該時間tp。^2代表該PIF測
量裝置的充電階段的時間，其中透過該等離子外殼的第一勢差等于
該等離子的等離子體勢。該方法又包括確定在時間tp。int 2的探針偏 壓，該在時間tp。iM 2的探針偏壓代表在該時間tp。int 2該PIF探針表面與 地面的第二勢差。該方法又包括確定時間tp。iw3a，該時間tp。iw3a代表 該PIF測量裝置的充電階段的時間，其中透過該等離子外殼的第二 勢差等于施加RF信號至該探針情況下的浮置電勢，該浮置電勢代表 沒有電流流經該PIF纟笨針時充電階段透過該等離子外殼的第三勢差 值。該方法進一步包括確定在時間tp。iw3b的探針偏壓，該在時間tp。iw 3b的探針偏壓代表在該時間tp。int 3b該PIF探針表面與該地面的第四勢 差。該第四點代表移除施加至該:探針表面的RF的時刻的狀況。該方 法還包括確定在該時間tp。iM 2的該4罙針偏壓與在該時間tp。iM 3b的該撰: 針偏壓的差。進而，該方法包括如果在該時間tp。int2的該探針偏壓與 在該時間tp。int 3b的該探針偏壓的差滿足預定條件，產生控制信號以 在該基板處理過程中產生至少一個警報及轉變。
0015在另一實施例，本發(fā)明涉及用于控制基凈反處理過程的 方法，該基板處理過程配置為在基板處理室內用等離子處理基4反。 該方法包4舌4是供PIF (平面離子流)測量裝置，該PIF測量裝置至少 包括PIF探針，該探針具有當用等離子處理基板時暴露于該等離子
的等離子外殼的表面。該方法進一步包括4吏用通過該PIF4冢4十提供 能源至該等離子的能量源，交替產生該PIF裝置的充電階段和靜態(tài)
階段。該方法又包括確定時間tp。i。t 2,該時間tp。int 2代表該PIF測量裝置的充電階^殳的時間，其中透過該等離子外殼的第 一勢差等于該等 離子的等離子體勢。該方法還包括確定在時間tp。int2的探針偏壓，該 在時間tp。iw 2的探針偏壓代表在該時間tp。int 2該PIF探針表面與地面的 第二勢差。進而，該方法包"^舌確定時間tp。int3a，該時間tp。int3af^表該 PIF測量裝置的充電階^1的時間，其中透過該等離子外殼的第二勢 差等于浮置電勢，該浮置電勢代表沒有電流流經該PIF探針時充電 階段透過該等離子外殼的第三勢差值。該方法還包4舌確定在時間 tp。int 3b的^果4十偏壓，該在時間tp。int 3b的^罙針偏壓 表在該時間tp。int 3b 該PIF纟罙4十表面與該i也面的第四勢差。i亥方法進一步包4舌確定在該 時間tp。int 2的該^笨^h偏壓與在該時間tp。int 3b的該探:4十偏壓的差。該方 法包括用在該時間tp。mt 2的該探針偏壓與在該時間tp。int 3的該探針偏 壓的差以-及有效粒子質譜-值來確定該等離子的電子溫度。該方法進 一步包括如果該電子溫度滿足預定條件，產生控制信號以在該基板 處理過程中產生至少一個警報及轉變。
0016結合所附附圖，本發(fā)明的這些以及其它特征將在下文 本發(fā)明的具體實施方式
部分進行詳細描述。


0017本發(fā)明通過示例，而非以限定方式，用所附附圖進4亍 說明，且相似的標號代表相似的元件。其中
0018圖1說明PIF探針的簡圖。
0019圖2說明根據本發(fā)明實施方式的PIF探針測量裝置的簡圖。
0020圖3說明由該PIF系統(tǒng)得到的代表性的電壓-電流關系 圖(I-V曲線)。
10021圖4^是供由電流感應器收集到的電流凄t據的代表性示例。
0022圖5根據本發(fā)明實施例，描繪了存在于圖4中的一些數(shù)
據，但是作為時間的導數(shù)。
0023圖6與用于獲得圖4及5所繪的示例性數(shù)據相同的狀況， 描繪了示例性的探針偏壓(Vb)作為時間的函數(shù)。
具體實施例方式
0024下面將參考描述于所附附圖的一些優(yōu)選實施例，對本 發(fā)明進行詳細描述。在下面的描述中，為了提供對本發(fā)明的徹底理 解，提出了很多具體細節(jié)。然而，對本領域4支術人員而言，很明顯， 沒有某些或全部這些具體細節(jié)，本發(fā)明也可以實施。在其它情況下， 為了不對本發(fā)明造成不必要的才莫糊，沒有對熟知的處理步驟、物理 效果和/或結構進行詳細描述。
0025本發(fā)明人已經意識到，處理結果取決于電離氣體傳送 至該基玲反的速率(即離子粒子通量)。如前面所討i侖的，已知;l也， 所述處理結果壽文感地取決于由電離氣體沖擊傳遞至該基板的能源。 離子限制蝕刻過程(蝕刻過程中的非常普通的事件)的特別情況提 供了一個這樣的示例，在該情況下，已知離子能量的變化與蝕刻 速率以及蝕刻圖案橫剖面的幾何形狀緊密相關。公知的蝕刻過程對 帶電粒種沖擊能的敏感性引發(fā)了監(jiān)測和控制可作為帶電粒種沖擊 能的指示物的信號的需求。
0026如果電離氣體到達速率的測量可與監(jiān)控帶電粒種沖擊
能的指示物同時^丸行，可獲得額外的好處。由于基^反帶電粒種沖擊
16能是在將該外殼運至該基板上方過程中首先獲得的，帶電粒種沖擊 能與該基板外殼勢之間往往有直接關聯(lián)。
0027遺憾的是，直接測量外殼勢通常是不實際的。然而，
如前面指出的，該基4反外殼勢可從該等離子體勢與該室偏壓勢之間
的差得到(即Vsheat^Vp-Vehamberbias)。該室偏壓勢是可測量的數(shù)值。 在該室偏壓勢已知為固定值的情況下，檢測等離子體勢的變化可起 到帶電粒種沖擊能變化的良好指示物的作用。通過用于現(xiàn)有技術中 的等離子體勢的測量對于4艮多工業(yè)相關應用來i兌通常是困難的和 不切實際的。因此，需要一種新穎的且更加工業(yè)^匕有用的對等離子 體勢的相對測量的方法。
0028在實際操作中，由蝕刻離子沖擊該基板表面而傳遞的 能量跨越一個參數(shù)范圍。用給定能量沖擊該基板的粒子數(shù)量的時間 平均值由該離子能量分布函數(shù)(IEDF)決定。這些能量的分布(該 IEDF)是該外殼勢隨時間變化的結果。在大多數(shù)實際利益的情況下， 沒必要知道IEDF的整個細節(jié)。相反地，知道可從IEDF的知識得到 的平均離子能量就足夠了。由上述討論可以預料，平均離子能量的 變化可從該等離子體勢與該室偏壓的差的平均值的變化推得(即 Vsheath=Vp-Vdiamberbias)。在室偏壓不變的情況下，仍然可僅從該等離 子體勢的變化推得。
0029在許多工業(yè)上重要的應用中，僅僅偏離正常狀況的監(jiān) 測是有意義的。因此在測量離子能量的情況下，通常有可監(jiān)測到平 均能量的改變的方式就足夠了 。這可用平均離子能量的任何相對指 示物代替絕對平均離子能量測量來執(zhí)行。例如，如果能夠監(jiān)測到外 殼勢的相對變化，這可作為推斷離子能量變化的方式。如果該室偏 壓或者纟皮測量或者已知為不變，則監(jiān)測該等離子體勢指示物的變化 也可滿足該目的。
10030如下工業(yè)重要的應用同才羊發(fā)生，其中不必要產生監(jiān)測到的等離子體勢與帶電粒種沖擊能變化的聯(lián)系。這樣的應用被稱為"室指紋識別"且通過記錄多個室參lt的相對變4匕以產生夫見定過程的室"指紋，，來#14亍。當進行隨后的過禾呈時，已經建立為正常指紋之外的指紋通常指示故障狀態(tài)。在這種情況下，監(jiān)測等離子體勢變化可起到輸入室指紋的作用，不需要進一步努力來將這些變化與該室內發(fā)生的物理行為聯(lián)系起來。
0031由于〗艮多蝕刻過程也被/>認為對離子通量變化以及離
子能量敏感，因此具有一種可同時監(jiān)控該離子通量以及監(jiān)控傳遞至該基板的平均能量的變化的指示物的方法是有利的。如上指出，監(jiān)測等離子體勢變化是傳遞至該基板的平均能量變化的理想的指示物。進一步地，在該蝕刻的整個過程中經常4由查所述數(shù)量對該方法
是有利的。以小于100ms的間隔來特別抽查離子通量和等離子體勢(或者相對的或者絕對的)是理想的。另外，具有一種在基板上的多個地點監(jiān)控離子通量和離子能量的方式(即裝置或技術)也是有利的。因此，以工業(yè)意義上的4由查頻率同時4企測等離子處理室內等離子體勢及離子通量的局部變化的方法和裝置是理想的。
0032盡管不希望被理論所限制，本發(fā)明人相信測得的透過由RF脈沖偏轉的電動探測系統(tǒng)的該等離子外殼的電流變化相對于時間的導數(shù)，可由此處揭示的方法分析以獲得等離子體勢相對變化的確定。進而，如果該外殼浮置電壓或該RF室偏壓以及所施加的室RF電壓的適當測量是可用的，可使用已知的校準技術來獲得絕對測量。
0033使用平均離子能量、等離子體勢及室偏壓的已知關系，也可推斷平均離子能量的變化。然而在多婆t工業(yè)重要性的應用中，等離子體勢的相對指示物就足夠了。也就是il，該測量并不必給出固定的、具體的^f直，而是可與參考值比4交而計算得出。例如，如果相對于參考值來進行等離子體勢測量，且接著稍后相對于同樣的參考值來進行另外的等離子體勢測量，兩測量值之間的差代表該等離子體勢的變〗匕，而不依賴于所用的參考〗直。如果已知該室偏壓不變或者如果已經測得其變化，則等離子體勢的變化，反過來，可被用于推斷平均離子能量的變化。
0034在一個實施例中，可由對測得的收集的電流以及來自平面離子流(PIF) ^冢測裝置的探針偏壓的分析來確定離子通量和等離子體勢改變。PIF裝置通常用沒有延伸出等離子室壁進入該等離子室本身的電流收集表面(PIF4罙4十)l^f亍。也就是i兌，該PIFl果4十可與該等離子室表面大體共面，或可選;也，可凹進等離子室壁。該PIF探測是一類等離子探測方法(統(tǒng)稱為"朗繆爾探測")中的一員。該"PIF4笨測"方法進一步詳細描述于5見有專利(美國專利5,936,413 )，通過參考包括于此處。然而，PIF探測4喿作的重點部分與本發(fā)明的關系并不密切。
0035現(xiàn)在參考圖l,顯示根據本發(fā)明實施例的PIF探針的簡圖。通常，該一笨^^由電流收集結構、傳導^各徑、以及電氣絕多彖屏障構成，該電氣絕緣屏障將收集石茲盤及傳導^各徑與其所嵌入的區(qū)域分開。該電流收集結構所嵌入的區(qū)域通常由室壁或RF接地反電極構成。然而基本沒有防止該電流收集結構嵌入該基纟反表面的方法。
0036該電流"欠集結構102面向該等離子，且通常由共面或凹進等離子室表面的導電表面區(qū)i或103構成。在一個實施例中，電流收集結構102是圓形區(qū)域，且由具有可連接的金屬線的金屬化表面的摻雜硅構成。電流收集結構102進一步連接至傳導路徑106，該傳導路徑反過來，通常連接至能量/傳感電子(未示)，其可測量離子通量探針相對于室接地的電壓及電流特性作為對電容器C附充電及放電的緩慢的瞬時電流和電壓(206)。0037將電流收集結構102及傳導^f各徑106與該等離子室(未 示)隔離的是電氣絕緣屏障104。在一個實施例中，該電氣絕緣屏 障104包含電介質，如石英。在一個實施例中，電氣絕緣屏障104由 電氣絕緣的陶瓷如氮化鋁、氣化鋁等構成。在一個實施例中，電氣 絕緣屏障104由空氣(真空)間隙構成，該間隙小到足以阻止等離 子形成于該間隙內，1，旦大到足以阻止傳導^各徑106與等離子室(未 示)之間的擊穿(arcing )。
0038現(xiàn)在參考圖2，顯示根據本發(fā)明實施例的PIF探針測量 裝置的簡圖。大體而言，PIF探針208面向等離子外殼213以及等離 子IIO，且通常由導電表面區(qū)域構成，該導電表面區(qū)域與所l是到的 等離子室表面212共面，或者相對于等離子室表面212內凹。在一個 實施例中，脈沖4笨針RF源[RF火暴裂(burst)源]202連^矣在室^妾地與 DC級間耦合電容器Cp,F 206末端之間。這個級間耦合電容器應當與 前面提到的通過其施加室RF的級間耦合電容器(未示于圖2)區(qū)分 開且不與之混淆。接著該DC級間耦合電容器CwF 206連接至該PIF探 4十208,其面向等離子外殼213以及等離子110。 一般而言，CPIF 206 被配置為兩個金屬板彼此通過電介質材料隔開并絕緣。
0039等離子外殼(探針外殼)213存在于該等離子110與該
探針表面之間。一^殳而言，等離子外殼將響應加到其上的電壓而傳 導電流。施加到等離子外殼的電壓指的是該外殼電壓(Vsheath)。該 具體實例中，施加至該等離子外殼213的電壓指的是探針外殼電壓
(Vprobesheath)。在大多數(shù)實踐重要的情況下，等離子100的整體可被 認為是等電位的。這個等電位，當相對于室接地測量時，則指的是 該等離子體勢(Vp)。如果可能改變跨越所給外殼的該外殼電壓
(Vsheath),依照已知的電壓-電流關系(I-V曲線)，被促使流經該外 殼的該傳導電流則改變。這樣的電壓-電流關系(I-V曲線)的有代 表性的示例繪于圖3。0040圖2顯示，還4是供依照測量由表面103以電流傳感器204
形式收集的電流的方法。為了便于分析，電流傳感器204通常指定為僅響應從DC到貫穿音頻范圍的頻率范圍內的信號。該RF頻率范圍(例如，大于500 KHz)內的4言號通常^皮拒絕。注意基爾霍夫電流定4聿的應用顯示電流傳感器204也測量穿過等離子外殼213的電流。
0041圖4提供一個有代表性的由電流傳感器204收集數(shù)據的示例。這個示例用Lam Research 2300 Exelar/M蝕刻系統(tǒng)收集lt據，其適于蝕刻300mm基板。該等離子被27MHz的室RF維持在20。C的室溫度以及基才反溫度。其他4喿作參數(shù)詳述于表1:
表l
室壓約60至70毫4乇
27MHz功率范圍約1700至2300W
氣氣流速約200至300 sccm
約15 sccm至約20 sccm
o2約0至約5 sccm
0042為便于分析， 一般的做法是用收集表面103的面積劃分所收集的電流，以確定由電流傳感器204收集的電流密度(每單位面積的電流)。遵循這個一般做法，圖4繪制了以mA/cn^為單位的收集的電流密度作為時間的函數(shù)的示例。
0043圖5繪制了存在于圖4中的同樣的數(shù)據，但是相對于時間的導數(shù)。由于電流傳感器204被指定為僅響應音頻范圍內的頻率，圖4及5沒有顯示由在施加該RF的該RF爆裂間隔(圖4及5中的點1及3之間的間隔時間)內的由全部RF波形51起的電;危 文變。實際上，顯示于圖4及5中的是獲得的作為在每個點的整個RF循環(huán)的時間平均值的電
0044返回至圖2，可見，也才是供了一個高阻抗電壓4專感器 (210)。僅為了l更于分析，這個高阻抗電壓傳感器(210)通常被 指定為《義響應從DC至音頻范圍的頻率的范圍內的信號。在RF頻率 范圍內的信號(例如，大于500KHz)通常被拒絕。高阻抗電壓傳感 器(210)提供了該收集表面103相對于室接地的電壓的測量。這個 電壓,皮定義為該一冢針偏壓(Vb)。該探針偏壓(Vb)應當^皮"i堇慎區(qū) 分于圖3所示的該探針外殼勢(Vpr。besheath)，其被定義為跨越該等離 子外殼213的電壓。
0045圖6繪制了示例性的探針偏壓(Vb)作為時間的函數(shù)， 與獲得繪制于圖4及5的示例性數(shù)據所用的狀況相同。由于電壓傳感 器210被指定為僅響應音頻范圍內的頻率，圖6沒有顯示歸因于施加 該RF的該RF爆裂間隔(圖6中點1及3之間的間隔)內的該全部RF波 形的電壓改變。實際上，顯示的是作為在每個點的RF循環(huán)的時間平 均值所獲得的電壓。從上述討i侖，也可注意到該纟笨針偏壓(Vb),
通過表達式VfVpr。besheath+Vp,與該探針外殼電壓(Vpr。be sheath )以及
該等離子體勢(vp)有關。
0046該月永沖纟冢針RF源202傳遞固定振幅的典型單頻RF的間 隔(該RF爆裂間隔)之后，是該探針RF源202被關閉的間隔(該靜 態(tài)間隔)。對于獲得存在于圖4、 5、 6中的邀:據的示例性的實施例， 打開該RF的該RF》暴裂間隔內，該頻率固定在11.5MHz。在這個情況 下，Y義以示例方式鄉(xiāng)會出，該RF爆裂間隔固定在2.5毫秒，且該靜態(tài) 間隔(在該期間該RF關閉)纟皮固定在30毫秒。該-靜態(tài)間隔通常4皮選 為足夠長，4吏得該系統(tǒng)能夠產生電荷平^f配置。該電荷平纟軒分布將 為這樣，使得沒有傳導電流的凈流量通過該系統(tǒng)。
0047該電荷分布的細節(jié)由該室設計的細節(jié)以及施力o該室RF 電壓的方法確定。當該系統(tǒng)達到了這個平4軒狀況且沒有傳導電流流
22動，J 爭越該等離子外殼213的電壓(該外殼電壓) 一皮稱為在該"浮
置電勢"(V,O。這個數(shù)量被說明為圖3中的點3a、 5。
0048在實際操作中，直接測量該室內任一點(包括該探針) 的跨越該等離子外殼的電壓是非常困難的且很少成功。在如上討論 的并用于獲-彈圖4、 5、 6的示例性凄t悟的情況下，沒有測量該3,越 該外殼的電壓且因此未獲得浮置電勢Vf的實際值。然而，對圖4的 4企查顯示在點0、 3a及5，零電流流動。由于該浮置電勢一皮定義為^爭 越該等離子外殼的電壓，在該等離子外殼沒有電流流動，因此圖4 的點0、 3a及5代表該探針外殼電壓達到該浮置電勢的情況。同樣謹 慎注意這些同樣的點也在圖6顯示為點0、 3a及5。
0049這一事實強調了這點該外殼浮置電勢可發(fā)生在多于 一個非零探針偏壓(vb)。在該靜態(tài)間隔，該探針外殼在圖6的點0 獲得對應于約1伏的4笨針偏壓的浮置電勢。在該間隔，當施加如所 給示例的該RF時，該外殼在圖6的點3獲得對應于-67.5伏的探針偏壓
的浮置電勢。
0050該:曝裂RF應用期間，改變所需的該纟笨4十偏壓以獲4尋該 外殼浮置電勢，可理解如下該RF爆裂的應用導致跨越該外殼出現(xiàn) RF電壓Vshe礎RF。然而，如圖3所證實，該纟罙^l十為非線性i殳備。顯示 出這一非線性導致該外殼勢的DC改變，才艮據下面所*會的關系
271
In化
271
方程式l
005 1其中Te是電子溫度且Vshe礎RF是跨越該外殼的電壓振動 的振幅。該電壓改變4吏得該外殼電壓遠離該浮置電勢，其接著導致 傳導電流流經該外殼，根據圖3的I-V關系。傳導電流的這一流動導 致在板Cp,F的電荷積累。該電容器將繼續(xù)獲得電荷，直到其達到與
23由上述表達式給出的外殼勢的RF感應改變符號相反的勢。最終產生
了一個新的平4軒狀況，在該點沒有凈電流:;克動，標志著該等離子外 殼已經返回至該浮置電勢。在圖4、 5、 6的該示例性凝:據的特定情 況下，該系統(tǒng)要求該電容器充電至-67.5伏的值，以將該外殼電壓返
回至該浮置電勢。
0052因此，在人人RF火暴裂源202施加RF之后的片刻，將有4果 針RF電壓施加至CpjF 206以及等離子IIO。在^暴裂RF應用的一剎那， CwF206沒有帶電且^爭越其末端顯示零DC勢。進而，在爆裂RF應用 的片刻，探針外殼勢改變。
0053在多數(shù)執(zhí)行中，該探針RF電壓振幅足夠大，產生足夠 大小的探針外殼勢改變，以偏置該外殼進入標示于圖3的該"電子 飽和，，區(qū)域。圖3、 4、 5、 6中的點1表示首次施加該^1針RF的時刻。 因此，探針RF電壓的應用開始，傳導電流將流至CwF 206。如果該 探針外殼勢改變足夠大，從而實現(xiàn)進入該電子飽和，充電電流的大 小將一皮限制為該"電子t包和電流"。
0054該電子飽和電流，或Ie,代表可能發(fā)生在該等離子的 基本參數(shù)上的限定狀況，如電子密度和溫度。計算電子飽和電流的 沖幾制和方法對本領i或4支術人員而言是熟知的。卩艮定該電流為該々包和
值Ie的進一 步詳細的機制與理解本發(fā)明無關。
0055在4果針RF應用期間，出于習4谷，電子從該等離子流向 該PIF纟罙4十。電流;危動時，CfMF開始充電，正電荷堆積在^反214且負 電荷堆積在^反216。在CPIF上的該充電構型(configuration )依次導
致流向充電C，的電流大小降低。最終達到平衡構型。這可理解為 在圖3中從點1移向點2，接著最終移向點3a、 5。0056依據上述給出的一般描述，跨越CpF的該勢從圖6的點 l降低，直到達到圖6的點3，足夠抵消由施加的RF引起的該探針外 殼電壓變4匕。注意達到圖6的點3，該系統(tǒng)必須經過圖6的點2，其 代表與該等離子體勢有關的探針偏壓。該特定的探針偏壓的重要性 將在下文進行更加詳細的討論。當達到圖6中所述點3的該勢時，由
Cp,F引起的該電流變得可忽略不計，且該探針偏壓達到值Vb-max，其
導致該探針外殼勢接近其浮置電勢Vf,其中該電容器停止進一步獲 得電荷。注意在該狀況下，該電容器^皮充電至4氐消由該施加的RF 引起的外殼勢變化所需的勢。該平衡狀態(tài)被稱為圖6中的點3a、 5。
0057然而， 一旦關掉RF爆裂源202，則該RF引起的外殼勢 變化就被移除。在該時刻，該探針外殼勢由標記為圖6的點3的CwF 206的該勢確定。這也可表示為圖3中的從點3a到3b的不連續(xù)跳躍。 該探針外殼勢被該探針偏壓驅使至(driven to)最大的負值，接著 開始等于￥*^-,,。所獲得的該探針外殼勢通常足夠將該外殼偏向 (bias)如圖3所述的該離子飽和區(qū)域的狀態(tài)。
00585虎向i也面203的i玄電5危的大小一4殳才旨的是i亥離子々包和 電流，或Lsat，且一般在該外殼213被由當關掉該RF時發(fā)生的探針偏
壓變化驅使至的最大電壓(Vsheathmax(-))。 Ij-sat代表可能發(fā)生在該等離
子的基本參數(shù)(如電子密度和溫度)上的限定狀況。可計算電子飽 和電流的該才幾制和方法是本領域普通4支術人員所 >知的。該才凡制以 及該效果計算的進一步詳情與理解本發(fā)明無關。
0059當Cp^ 206開始放電，該4笨針偏壓Vb也開始衰減，導 致由該等離子引起的電流下降。最終該傳導電流放松至零。當該傳
導電流達到零值，該:深針外殼勢將達到該浮置電勢Vf,其中再無電
流流動?？煞譀_斤該衰減電流與該4罙針偏壓之間的函數(shù)關系以獲得描 述該等離子的不同的參數(shù)。例如，可分析從點3b到點4的該電流衰 減的線性部分以獲得至該電流收集表面的離子通量的量。
20060另夕卜，可分析乂人點4至點5的該非線性電流衰減以獲4尋
等離子電子溫度的估計值。執(zhí)行這樣的分析的該方法是朗繆爾探針 現(xiàn)有技術的有案可稽的方面，且為本領域普通技術人員所熟知。
0061記住在該RF爆裂的間隔，該PIF系統(tǒng)將充電，直到 達到圖3、 4、 5、 6中的點3。本發(fā)明人乂見察到為了達到圖3、 4、 5、 6中的點3，該系鄉(xiāng)充必須經過圖3、 4、 5、 6中的點2。 乂人圖3可4口，點 2代表外殼電壓(Vp)，圖3中的增強曲線開始于該點(膝部)。
0062在該特定的點，發(fā)生了該外殼勢等于該等離子體勢的 情況。由于該系統(tǒng)經過圖3的點2，該"膝部"同樣導致在該電流作 為探針電壓的函數(shù)的曲線(斜線)中的擾動。該擾動在圖4中被繪 為點2。該探針電壓的準確值(這發(fā)生在該點)以及該擾動的形狀 的細節(jié)是該外殼電壓與該等離子體勢的全部時間依存行為相互作 用的非常復雜的平均效果的結果。這種平均效果的細節(jié)與本發(fā)明無 關。
0063根據本發(fā)明的一個方面，通過采用電流信號相對于時 間的導數(shù)，該擾動，如圖4中的點2所繪，可被進一步放大。這個放 大導致具有高信噪比的信號，使得能夠應用如自動過程控制、終點、
系統(tǒng)i史障:探測等。
0064圖5給出了一個示例，其繪制了圖4的時間導數(shù)。圖5 顯示了可輕^H只別的峰，標i己為點2，其乂于應于圖4中的i己錄為點2 的曲線護L動。注意該點2發(fā)生在該RF的火暴裂階I史，即，該PIF系統(tǒng) 的方文電階_敬，且通常發(fā)生在該RF啟動的時間(點l)以及該等離子 外殼勢等于該浮置電勢的時間(點3)之間。該:探針偏壓(這發(fā)生 在該點)可通過查閱圖64戈到，在該點可見，圖4中點2的電壓在時 間上只于應于圖5、 6中的點2的相同時刻。0065因此，本發(fā)明人相信，已經獲得了一種方法，通過該 方法可得到等離子體勢的相對測量值。簡言之，該方法如下所述
0066找到該點，在該點位于爆裂RF相期間的探針電流曲線 發(fā)生中斷。這可以通過相對于時間區(qū)分該4笨針電流以及尋找在應用 爆裂RF期間產生的電流的導數(shù)中獲得的峰，很好地完成。
0067〉'主意電力先曲纟戔(current curvature ) ( ^口上戶斤述)中的i亥 中斷發(fā)生的時間(該中斷對應于，例如，該電流導數(shù)(導數(shù))曲線 中的峰)。
0068檢查作為時間的函數(shù)的該#果針電壓以確定如步驟2所 確定的該4冢4十電壓?，F(xiàn)在我們定義該電壓為Vplasmap。tential_probe。
0069本發(fā)明人相信該由上述程序找到的探針偏壓是等離子 體勢的相對測量值。如果也可以確定該外殼電壓相對于探針偏壓的 值的細節(jié)，那么該方法也可是絕對的。i己住應用RF偏壓之后，該 系統(tǒng)將獲得探針偏壓Vb—,皿(圖6中的點3),在該值時發(fā)現(xiàn)該外殼在 該浮置電勢。
0070盡管不希望被理論所限制，本發(fā)明人還相信，Vplasma
potential-probe
與Vb—皿的差也代表該外殼浮置電勢與該等離子體勢的差
的測量。這項觀察具有有利的診斷價值，由于當兩個相對于同樣的
參考來測量時，該已確立的郎繆爾:探測器理-論顯示該外殼浮置電壓 與等離子體勢的差的下述關系。該關系顯示于下述方程式2
(Braithwaite等，J. Phys. D: Appl. Phys, 36 (2003) 2837-2844 ):
20071在上述方程式2中，M是陽離子的質譜或多個離子存 在下的恰當?shù)挠行з|譜，T是電子溫度，m是電子質i普。由于該PIF 裝置也可用于獲得Te的測量，可以看出，可從該外殼浮置電壓與等 離子體勢的差4,斷Mi。反過來，該差可乂人上述討"i侖的方法確定。
0072此處有很多本發(fā)明實施例的可能的應用，尤其對在等 離子處理室內施加等離子的基板處理過程的控制。該控制可作為自 動過程控制、端點、維護監(jiān)控、系統(tǒng)故障監(jiān)測等的一部分來執(zhí)行， 以監(jiān)測、產生4良警、或者影響該過程的轉變。該轉變可包括，例如， 若監(jiān)測到端點狀況，引發(fā)端點處理程序。作為另一示例，該轉變可 包括若監(jiān)測到^L障狀況，引發(fā)故障處理程序。作為另一個示例，該 轉變可包括開始等離子處理的新的子步驟?？刹磐栊羞@些轉變，如果， 例如，用本發(fā)明實施例監(jiān)測的值落入預定的時限(時限)內、等于、 低于、或超過一些預定的值。
0073例如，時間tp。int 2 (如圖4及5中的點2 )(在該時間爆裂 RF相探針電流曲線發(fā)生中斷)，以及時間tp。int 3a(如圖4及5中的點3a ) (在該時間該纟笨4十外殼電壓獲得爆裂RF相期間的該浮置電勢)之間 的時間差的變化，可被用作該等離子離子能量變化的代表(proxy )。 如所討i侖的，該中斷可通過如采用時間導凄t等沖支術^皮更加可靠的枱r 查到，如圖5中所見。該時間差可與4寺確定的預定時限或預定4直作 對照，例如，是否該離子能量反映了可接受的^t喿作狀況，是否已經 達到了 一個處理步驟的終點，是否發(fā)生了處理故障狀況等。
0074近似地，相應于該爆裂RF相探針電流中斷點的該探針 電壓(該探針電壓通過將該探針電流曲線在該爆裂RF相發(fā)生前面提 到的中斷的時間tx與該探針電壓曲線中的類似時間k相關取:得到)相 對于某些參考電壓的大小變化，也可用作該等離子的離子能源變化 的代表。相應于該爆裂RF相探針電流中斷點的該探針電壓的大小可 與預定值范圍或預定值作對照，例如，是否該離子能量反映了可接受的操作狀況，是否已經達到了一個處理步驟的終點，是否已經發(fā) 生了處理故障狀況等。
0075作為本發(fā)明實施例的另一個應用，Vplasma p。加ua,-pr。be與 Vb-,皿隨時間推移的確定的差可被用于監(jiān)測等離子化學性的變化。然 后，該對等離子化學性的變化監(jiān)測可凈皮用來應用于例如端點(例如 確定所給層被蝕刻穿的時間)、自動過程控制、維護監(jiān)控、和/或系 統(tǒng)故障監(jiān)測。如之前討i侖的，Vp,a訓ap。固ia,-pr。be與Vb-max的差代表該外 殼浮置電勢與該等離子體勢的差的測量。反過來，通過方程式2， 該外殼浮置電勢與該等離子體勢的差與該有效的離子質譜M相關 聯(lián)。換句話說，該有效的離子質譜M的變化影響V一ma p。ten^-pr。be與 Vb-max的{直。通過監(jiān)對￡ Vpiasma potential-probe 與Vb—max隨時間推移的差，該有 效的離子質譜的變化可被確定，用于前面提到的應用。
0076在 一 個實施例中，如果獨立確定該有效的離子質譜M ，
可用方程式2及該外殼浮置電勢與該等離子體勢(正如提到的，其
與Vp,a畫p。認ia—。be及Vb-max的差有關)的差來得到該電子溫度Te的變
化。正因如此，本發(fā)明實施例提供用于監(jiān)測電子溫度(Te)變化的
技術，其在很多過程中是重要的監(jiān)測參數(shù)。
0077其它的應用也是可行的。例如，上面討論的來源于該 相對等離子體勢(該等離子體勢涉及所討論的探針電壓)的一個或 多個參數(shù)(如，離子能源、有效的離子質譜、電子溫度等)，可被 用于監(jiān)測該室狀況作為持續(xù)的維護步驟的 一部分。可選地或者另 外，該:曝裂RF相一笨針電流和/或該爆裂RF相纟笨針電壓可用于監(jiān)控該 室狀況作為持續(xù)的維護步驟的 一部分。這樣的監(jiān)控可提供信息給該 等離子處理系統(tǒng)的當前狀態(tài)等離子室和/或零件以及可能的即將到 來的可能需要執(zhí)行的維護任務的操作者。
290078盡管已經就一些優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了揭示，仍 有一些落入本發(fā)明范圍內的改變、排序、等同。例如，盡管圖2揭
示了可用于確定與本發(fā)明實施例有關的相對等離子體勢的解決辦
法，其它解決辦法也是可4亍的。例如，可對偏壓表面103施加可變
正方形、三角形、正弦等)，其可用于影響圖3中^v點l到點0、 3a及 5的轉變。類似地，恰當安排的被動和/或主動元件也可用于對表面 103施加偏壓。作為另外的示例，盡管采用了蝕刻應用來說明本發(fā) 明，其它應用(如，不同類型的等離子沉積)也可得益于本發(fā)明。 因此應注意存在4艮多替代方式來4丸行本發(fā)明的方法。
0079已經揭示了實施例示例以及最〗圭實施方式，可只t揭示 的實施例進行修正及改變，而仍在由所附權利要求所限定的本發(fā)明 的主題及實質的范圍內。
權利要求
1. 一種用于控制基板處理工藝的方法，所述基板處理工藝配置為用基板處理室內的等離子處理基板，包括提供PIF(平面離子流)測量裝置，所述PIF測量裝置包括至少一個PIF探針，其具有當用所述等離子處理所述基板時，暴露于所述等離子的等離子外殼的表面；用配置為通過所述PIF探針提供能量至所述等離子的能量源，交替產生所述PIF裝置的充電階段及靜態(tài)階段；確定時間tpoint 2，所述時間tpoint 2代表所述PIF測量裝置的所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第一勢差等于所述等離子的等離子體勢；確定時間tpoint 3a，所述時間tpoint 3a代表所述PIF測量裝置的所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第二勢差等于浮置電勢，所述浮置電勢代表當沒有電流流經所述PIF探針時，在所述充電階段跨越所述等離子外殼的勢差值；以及如果所述時間tpoint 2與所述時間tpoint 3a之間的時間差滿足預定條件，產生控制信號以在所述基板處理工藝中產生至少一個警報及轉變。
2. 如權利要求1的方法，其中通過分析在所迷充電階段流經所述 PIF探針的電流的至少一個時間導數(shù)來確定所述時間tp。j。t2，通過才企測流經所述PIF纟罙4十的所述電流的時間導凄t的峰來確定所述時間tp。int2,所述峰發(fā)生在所述充電階^殳開始的時間以及所述時間tp。int3a之間。
3. 如權利要求1的方法，其中所述能量源代表;t暴裂RF源。
4. 如權利要求1的方法，其中所述能量源^f戈表可變的電壓源。
5. 如權利要求3的方法，其中所述可變的電壓源配置為產生時間 依賴波形。
6. 如權利要求1的方法，其中如果所述時間差在預定值范圍內， 則滿足所述預定條件。
7. 如權利要求1的方法，其中如果所述時間差等于或超過預定 值，則滿足所述預定條件。
8. 如權利要求1的方法，其中如果所述時間差等于或者4氐于預定 值，則滿足所述預定條件。
9. 如權利要求l的方法，其中所述轉變代表端點處理程序。
10. 如權利要求l的方法，其中所述轉變代表故障狀況處理程序。
11. 如權利要求1的方法，其中所述轉變代表開始所述基寺反處理工 藝的不同的子步驟。
12. —種用于控制基4反處理工藝的方法，所述基纟反處理工藝配置為 用基板處理室內的等離子處理基板，包括提供PIF (平面離子流)測量裝置，所述PIF測量裝置包 括至少一個PIF探針，其具有當用所述等離子處理所述基板 時，暴露于所述等離子的等離子外殼的表面；用配置為通過所述PIF探針提供能量至所述等離子的能 量源，交替產生所述PIF裝置的充電階段及靜態(tài)階段；確定時間tp。int2，所述時間t—nt2代表所述PIF測量裝置的 所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第一勢差等 于所述等離子的等離子體勢；確定在所述時間tp。int2的探針偏壓，在所述時間tp。intj々 所述探針偏壓代表在所述在所述時間tp。int2、所述PIF纟笨針的 所述表面與i也面之間的勢差；以及如果所述時間tp。iM2的所述探針偏壓滿足預定條件，產生 控制信號以在所述基板處理工藝中產生至少一個警報及轉變。
13. 如權利要求12的方法，其中通過分才斤在所述充電階段流經所 述PIF纟果針的電流的至少 一 個時間導數(shù)來確定所述時間tp。int 2 ， 通過檢測流經所述PIF探針的所述電流的時間導數(shù)的峰來確 定所述時間tp。int2，所述峰發(fā)生在所述充電階^1開始的時間與 所述時間tp。i。th之間，所述時間tp。int3a代表所述PIF測量裝置 的所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第二勢差 等于浮置電勢，所述浮置電勢代表當沒有電流流經所述PIF 探針時，在所述充電階段跨越所述等離子外殼的勢差值。
14. 如權利要求12的方法，其中所述能量源^表火暴裂RF源。
15. 如權利要求12的方法，其中所述能量源4戈表可變的電壓源。
16. 如一又利要求14的方法，其中所述可變的電壓源配置為產生時間依賴波升
17. 如權利要求12的方法，其中如果所述時間tp。int2的所述探針偏 壓在預定^f直范圍內，則滿足所述預定條件。
18. 如權利要求12的方法，其中如果所述時間tp。int2的所述探針偏壓等于或超過預定值，則滿足所述預定條件。
19. 如權利要求12的方法，其中如果所述時間tp。int2的所述探針偏壓等于或者4氏于預定值，則滿足所述預定條件。
20. 如權利要求12的方法，其中所述轉變代表端點處理程序。
21. 如權利要求12的方法，其中所述轉變代表故障狀況處理程序。
22. 如權利要求12的方法，其中所述轉變代表開始所述基4反處理 工藝的不同的子步驟。
23. —種用于控制基板處理工藝的方法，所述基板處理工藝配置為 用基板處理室內的等離子處理基板，包括才是供PIF (平面離子流)測量裝置，所述PIF測量裝置包 括至少一個PIF探針，其具有當用所述等離子處理所述基板 時，暴露于所述等離子的等離子外殼的表面；用配置為通過所述PIF探針提供能量至所述等離子的能 量源，交替產生所述PIF裝置的充電階段及靜態(tài)階段；確定時間tp。int2,所述時間tp。iw2代表所述PIF測量裝置的所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第一勢差等 于所述等離子的等離子體勢；確定在所述時間tp。int 2的纟冢^H扁壓，在所述時間tp。int 2的所述:^果針偏壓代表在所述時間tp。int2，所述PIF探針的所述表 面與i也面之間的第二勢差；確定時間tp。int 3a，所述時間tp。int h代表所述PIF測量裝置的所述充電階^敬的時間，其中3爭越所述等離子外殼的第二勢差等于浮置電勢，所述浮置電勢代表當沒有電流流經所述PIF 探針時，在所述充電階段跨越所述等離子外殼的第三勢差值； 以及確定所述時間tp。int 3的探針偏壓，所述時間tp。iw3的所述 探針偏壓代表在所述時間tp。int 3，所述PIF探針的所述表面與 i也面之間的第四勢差；確定在所述時間tp。jM2的所述探針偏壓與在所述時間tp。int3的所述纟罙4十偏壓之間的差；如果在所述時間tp。iw2的所述探針偏壓與在所述時間tp。int 3的所述纟罙針偏壓之間的所述差之間的所述差滿足預定條件， 產生控制信號以在所述基板處理工藝中產生至少一個警報以及轉變。
24. 如權利要求23的方法，其中通過分析在所述充電階段流經所 述PIF探針的電流的至少 一個時間導數(shù)來確定所述時間tp。int 2, 通過才企測流經所述PIF探針的所述電流的時間導數(shù)的峰來確 定所述時間tp。int2,所述峰發(fā)生在所述充電階4殳開始的時間與 所述時間tp。int 3a之間，所述時間tp。int 3a代表所述PIF測量裝置 的所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第二勢差 等于等于浮置電勢，所述浮置電勢代表當沒有電流流經所述 PIF探針時，在所述充電階段跨越所述等離子外殼的勢差值。
25. 如權利要求23的方法，其中所述能量源代表爆裂RF源。
26. 如權利要求23的方法，其中所述能量源代表可變的電壓源。
27. 如權利要求25的方法，其中所述可變的電壓源配置為產生時間依賴波升
28. 如權利要求23的方法，其中如果所述時間tp。int2的所述探針偏 壓與所述時間tp。int3的所述探針偏壓之間的所述差在預定值范 圍內，則滿足所述預定條件。
29. 如權利要求23的方法，其中如果所述時間tp。int 2的所述探針偏壓與所述時間tp。int 3的所述探針偏壓之間的所述差之間的所述差等于或者超過預定值，則滿足所述預定條件。
30. 如權利要求23的方法，其中如果所述時間tp。int2的所述4笨針偏 壓與所述時間tp。int3的所述探針偏壓之間的所述差之間的所述 差等于或者低于預定值，則滿足所述預定條件。
31. 如^f又利要求23的方法，其中所述轉變^表端點處理禾呈序。
32. 如權利要求23的方法，其中所述轉變代表故障狀況處理程序。
33. 如權利要求23的方法，其中所述轉變^a表開始所述基斧反處理 工藝的不同的子步-紫。
34. —種用于控制基—反處理工藝的方法，所述基4反處理工藝配置為 用基板處理室內的等離子處理基4反，包4舌提供PIF (平面離子流)測量裝置，所述PIF測量裝置包 括至少一個PIF探針，其具有當用所述等離子處理所述基板 時，暴露于所述等離子的等離子外殼的表面；用配置為通過所述PIF探針提供能量至所述等離子的能 量源，交替產生所述PIF裝置的充電階l殳及靜態(tài)階^:;確定時間tp。int2，所述時間tp。int2代表所述PIF測量裝置的所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第 一勢差等 于所述等離子的等離子體勢；確定在所述時間tp。iM2的探針偏壓，在所述時間tp。intj々所述探針偏壓代表在所述時間tp。int2,所述PIF探針的所述表 面與i也面之間的第二勢差；確定時間tp。int3a,所述時間tp。mt3a代表所述PIF測量裝置 的所述充電階段的時間，其中^爭越所述等離子外殼的第二勢差 等于浮置電勢，所述浮置電勢代表當沒有電流流經所述PIF 探針時，在所述充電階段跨越所述等離子外殼的第三勢差值； 以及, 確定所述時間tp。int 3的探針偏壓，所述時間tp。int 3的所述探針偏壓代表在所述時間tp。int 3 ,所述PIF探針的所述表面與所述地面之間的第四勢差；確定在所述時間tp。i。t2的所述探針偏壓與在所述時間tp。int3的所述纟笨4十偏壓之間的差；用在所述時間tp。int2的所述探針偏壓與所述時間tp。intJ々 所述4笨4十偏壓之間的差以及有效的離子質量值，確定所述等離 子的電子溫度；以及如果所述電子溫度滿足預定條件，則產生控制信號以在 所述基一反處理工藝中產生至少一個警才艮以及轉變。
35. 如權利要求34所述的方法，其中通過分析在所述充電階段流 經所述PIF纟笨針的電流的至少一個時間導凄t來確定所述時間 tP。int2，通過^全測流經所述PIF #果針的所述電流的時間導凄t的峰 來確定所述時間tp。int2，所述峰發(fā)生在所述充電階段開始的時間與所述時間tp。int3a之間，所述時間tp。iw3a代表所述PIF測量 裝置的所述充電階段的時間，其中跨越所述等離子外殼的第二 勢差等于浮置電勢，所述浮置電勢代表當沒有電流流經所述 PIF探針時，在所述充電階段跨越所述等離子外殼的勢差值。
36. 如權利要求34所述的方法，其中所述能量源代表爆裂RF源。
37. 如權利要求34所述的方法，其中所述能量源代表可變的電壓
38. 如權利要求36所述的方法，其中所迷可變的電壓源配置為產生時間依賴波形。
39. 如4又利要求34所述的方法，其中如杲所述電子溫度在預定^直 范圍內，則滿足所述預定條件。
40. 如權利要求34所述的方法，其中如果所述電子溫度等于或者 超過預定值，則滿足所述預定條件。
41. 如權利要求34所述的方法，其中如果所述電子溫度等于或低 于預定值，則滿足所述預定條件。
42. 如權利要求34所述的方法，其中所述轉變代表端點處理程序。
43. 如權利要求34所述的方法，其中所述轉變代表故障狀況處理程序。
44. 如權利要求34所述的方法，其中所述轉變代表開始所述基板 處i里工藝的不同的子步駛《。
全文摘要
揭示了用平面離子流(PIF)探測裝置探測和/或獲取參數(shù)(如該等離子體勢和該離子通量)的絕對值和/或相對變化的方法和裝置。接著用該探測和/或獲取的值控制該等離子處理工藝。
文檔編號C23C16/00GK101460656SQ200780020772
公開日2009年6月17日 申請日期2007年4月3日 優(yōu)先權日2006年4月4日
發(fā)明者道格拉斯·凱爾 申請人:朗姆研究公司