CN101308770A - 使用光发射光谱仪的原位剂量监控 - Google Patents

使用光发射光谱仪的原位剂量监控 Download PDF

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Abstract

本发明主要提供了用于在等离子体工艺期间监控离子剂量的方法和装置。本发明的一个实施方式提供一种用于处理衬底的方法，包括生成所述等离子体的至少一种属性和剂量数量之间的相关性。

Description

使用光发射光谱仪的原位剂量监控
技术领域
本发明的实施方式主要涉及处理衬底的方法和装置。具体地说，本发明的实施方式涉及用于在半导体衬底的等离子体处理过程中监控一种或多种物种的剂量的方法和装置。
背景技术
在等离子体处理诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)工艺、等离子体浸入离子注入工艺(PIII)和等离子体刻蚀工艺期间，控制离子剂量是很重要的。集成电路制造中离子注入工艺尤其需要以在半导体衬底上获得预期离子剂量的设备和控制系统。
离子注入的剂量一般指通过被处理的衬底的虚拟表面平面的每单位面积的离子总数。注入的离子本身在整个衬底体积上分布。注入的离子密度(每单位体积的离子数)的主要变化沿离子通量的方向发生，通常相对于衬底表面的垂直方向(垂直)。沿垂直方向的离子密度分布(每单位体积的离子)称为离子密度深度轮廓。用于调整离子剂量(每单位面积的离子)的仪器和控制系统常称为剂量测定。
可以在离子束注入装置和等离子体浸入离子注入装置中执行离子注入。产生窄离子束的离子束注入装置，必须在衬底的表面上光栅扫描，通常一次仅注入单独的原子物种。对所述装置中的离子电流精确测量并对时间积分来计算实际的剂量。由于全部离子束撞击衬底并且由于该离子束中的原子物种已知，因此，可以精确确定离子注入剂量。这在离子束注入装置中是很重要的，原因在于它使用DC离子源，该DC离子源经历输出电流的明显漂移，以及离子注入装置中使用的不同栅极和电极也漂移(由于DC源易于使沉积的材料聚集在各部件表面上)。相应地，精确的剂量测定在离子束注入装置中是很重要的。精确监控的离子束电流对时间积分来计算瞬时电流注入剂量，并且一旦该剂量达到预定目标值就停止工艺。
相反，等离子体浸入离子注入反应器在剂量测定存在问题。通常，入射在衬底上的离子的原子重量不能被精确确定，原因在于所述反应器应用包含所需离子注入物种和其他物种的前驱气体。例如，由于纯硼在室温下是固体，因此硼的等离子体浸入离子注入必须采用多物种气体诸如B2H6作为等离子体前驱物，以便硼和氢离子都入射在衬底上。因此，由测到的电流来确定硼剂量是困难的。等离子体浸入离子注入反应器中实施剂量测定的其他困难在于等离子体离子连续撞击整个衬底，从而难以在到达衬底的总离子电流的衬底上方实现直接测量。替代地，该剂量必须由对很小面积进行测量而间接推断。在一些等离子体浸入离子注入反应器中遇到的另一困难是腔室中的电磁噪声或干涉的存在，这可能妨碍离子电流的精确测量。这对于应用RF(射频)等离子体源功率或RF等离子体偏置功率的反应器来说尤其明显。
应用DC(或脉冲DC)等离子体源功率的等离子体浸入离子注入反应器由于来自等离子体的物质沉积在内部反应器组件上导致等离子体离子电流容易漂移。因此所述反应器需要精确的实时剂量测定。通过在晶圆支撑基座中或在衬底外围外部的阴极中提供小孔，使等离子体离子通过并到达阴极的内部体积中已经解决了该问题。电极一般称为法拉第杯(Farady cup)，面向孔并被偏置以收集通过该孔的离子。阴极的内部可被抽空至比等离子体腔室略低的压力以确保通过孔的离子的有效收集。阴极内部的电流传感器测量离子收集电极和其偏置源之间的电流。该电流可用作剂量测定测量的基础。所述设置的一个问题在于电流测量不能区分不同的原子物种，并由此不能提供关心物种(例如，硼)的准确测量。另一问题在于测到的电流从电流传感器传输到外部控制器或处理器可能由于等离子体反应器的噪声电磁环境而被失真。
另一问题在于阴极中的孔对理想的等离子体环境造成干扰，原因在于该孔可能扭转衬底外围的邻近电场。而且，通过该孔的等离子体可能引起一些问题，通过溅射孔表面或者通过在孔内部体积表面上沉积，需要孔内部的定期清洗。
应用RF等离子体源功率的等离子体浸入离子注入反应器中，精确或实时剂量测量通常不重要。这部分由于RF等离子体对沉积在内部腔室部件上的材料是相对不渗透的，从而，与应用DC等离子体源的反应器相比，晶圆表面上的离子通量不会明显漂移。而且，所述反应器中的实时剂量测量是困难的。例如，当离子电流测量传输到外部控制器或处理器时，所述反应器的苛刻的RF环境将使在阴极内部(如上所述)的离子电流测量失真。为了避免这种问题，注入剂量可根据到达目标剂量需要的预计或估计时间来可靠地控制。然而，实时剂量控制随着半导体器件的特征尺寸变得越来越小而更加需要。
因此，需要在等离子体处理腔室，诸如RF等离子体浸入离子注入反应器中的精确实时剂量测定。
发明内容
本发明主要提供用于在不同的处理腔室中的等离子体处理期间监控离子剂量的方法和装置。
本发明的一个实施方式提供一种用于处理衬底的方法，包括获得在等离子体反应器中产生的等离子体的至少一种属性和等离子体的一种或多种离子的剂量之间的相关性，其中等离子体反应器配置为执行等离子体工艺，以及等离子体反应器包括配置为监控等离子体反应器中产生的等离子体的至少一种属性的传感器，在等离子体反应器中定位衬底，在等离子体反应器中产生等离子体以开始等离子体工艺，使用传感器获得等离子体的至少一种属性的实时值，以及根据等离子体的至少一种属性的实时值和等离子体的至少一种属性和等离子体中的一种或多种离子的剂量之间的相关性来确定等离子体工艺的终点。
本发明的另一实施方式提供一种用于处理衬底的装置，其包括限定处理容积的处理腔室；定位在处理容积中的导电支撑基座，连接至气体仪表盘并平行导电支撑基座定位的气体分配组件，其中RF等离子体偏置功率源耦接在气体分配组件和导电支撑基座之间，与处理容积流体连接的环形等离子体源，配置为监控处理容积中产生的等离子体的一种或多种属性的传感器，以及耦接至传感器的控制器，其中控制器配置为接收并分析来自传感器的信号。
本发明的再一实施方式提供一种用于将预期剂量的元素注入到衬底的方法，其包括提供具有配置为监控激发态的元素的属性的传感器的等离子体反应器，生成该元素的属性和该元素的剂量值之间的相关性，在等离子体反应器中定位衬底，在等离子体反应器中产生包含激发态元素的等离子体，使用传感器获得元素的实时剂量值，使用元素的属性和元素的剂量值之间的相关性来确定元素的实时剂量值，以及当实时剂量值在预期值的误差范围内时终止等离子体。
附图说明
因此为了得到并可详细理解本发明的以上所述特征，将参照附图中示出的实施方式对以上简要概述的本发明进行更具体的描述。然而，值得注意，由于本发明可以允许其他等效实施例，因此附图仅示出本发明的典型实施例，并不意在限定其范围。
图1示意性示出根据本发明的一个实施方式的等离子体腔室的截面等视图；
图2示意性示出图1的等离子体腔室的俯视等视图；
图3示意性示出硼离子密度分布关于深度的结果图；
图4示意性示出硼注入的剂量和测得的掺杂剂峰强度之间的线性关系图；
图5示意性示出注入工艺期间等离子体中的离子物种的峰强度；
图6示意性示出硼注入工艺的PIIT(峰强度对时间积分)和剂量值之间的线性关系；
图7示意性示出根据本发明的一个实施方式的用于等离子体工艺的终点检测的方法；
图8示意性示出使用含硼等离子体的工艺中的腔室压力与测得的硼峰强度的关系图。
为了便于理解，尽可能使用相同的附图标记来表示图中共同的相同元件。预期在一个实施方式中公开的所述元件可以方便地使用在其他实施方式中，而不进一步叙述。
具体实施方式
本发明的实施方式提供用于在等离子体工艺中监控离子剂量的方法和实施所述方法的装置。
图1示意性示出根据本发明的一个实施方式的等离子体腔室1的横截面等视图。等离子体腔室1可配置用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)工艺、离子注入工艺、刻蚀工艺和其他等离子体工艺。
等离子体反应器1包括耦接至等离子体腔室1的主体3的环形等离子体源100。主体3包括耦接至盖子10和底部15的侧壁5，并限定内部容积20。在2002年6月5日提交的，在2005年9月6日授权的美国专利No.6,939,434中，以及在2004年2月24日提交的，在2005年5月17日授权的美国专利No.6,893,907中可以找到等离子体腔室1的其他实施例，在此引入两个专利的全部内容作为参考。
内部容积20包括形成在气体分配组件200和衬底支架300之间的处理区25。抽吸区30围绕衬底支架300的一部分。抽吸区30通过设置在底部15中形成的端口45中的阀35与真空泵40选择连接。在一个实施方式中，阀35是节流阀，适于控制来自内部容积20的气体或蒸汽的流动并通过端口45流到真空泵40。在一个实施方式中，阀35在没有使用O型环下操作，并在2005年4月26日提交的美国专利申请公开号No.2006/0237136中进一步描述，在此引入其全部内容作为参考。
环形等离子体源100设置在主体3的盖子10上。在一个实施方式中，环形等离子体源100包括具有一般“U”形的第一管道150A，以及具有一般“M”形的第二管道150B。第一管道150A和第二管道150B每个分别包括至少一个天线170A和170B。天线170A和170B配置为分别在每个管道150A/150B的内部区域155A/155B内形成电感耦合等离子体。如图2所示，每个天线170A/170B可以是耦接至功率源，诸如RF功率源171A/171B的绕组或线圈。RF阻抗匹配系统172A/172B还可以耦接至每个天线170A/170B。工艺气体，诸如氦、氩和其他气体可以分别提供给每个管道150A、150B的内部容积区域155A、155B。在一个实施方式中，工艺气体可包含含掺杂剂气体，其提供给每个管道150A/150B的内部区域155A/155B。在一个实施方式中，工艺气体可从气体仪表盘130B分配给环形等离子体源100。在另一实施方式中，工艺气体可从连接至形成在等离子体腔室1的主体3中的端口55通过气体分配组件200分配。
在一个实施方式中，每个管道150A/150B的相对端耦接至形成在等离子体腔室1的盖子10中的各个端口50A-50D(在该图中仅示出50A和50B)。在处理期间，工艺气体提供给每个管道150A/150B的内部区域155A/155B，以及RF功率施加给每个天线170A/170B，以产生经过端口50A-50D和处理区25的循环等离子体路径。具体地，在图1中，循环等离子体路径经过端口50A到端口50B，或反之亦然，经过气体分配组件200和衬底支架300之间的处理区25。每个管道150A/150B包括耦接在管道150A/150B的各个端部和端口50A-50D之间的等离子体通道部分400。在一个实施方式中，等离子体通道部分400配置为分开并加宽形成在每个管道150A/150B内的等离子体路径。
气体分配组件200包括环形壁210和有孔板220。环形壁210、有孔板220和盖子10限定增压室230。有孔板220包括多个贯穿形成的对称或不对称图案的开口221。在一个实施方式中，含掺杂剂的工艺气体可从连接至气体仪表盘130A的气体分配组件200分配到处理区25。工艺气体，诸如含掺杂剂气体，可从端口55提供给增压室230。一般地，含掺杂剂气体是包含掺杂剂杂质原子，诸如硼(硅中p型导电杂质)或磷(硅中n型导电杂质)和挥发性物种诸如氟和/或氢的化学组成。因此，硼的氟化物和/或氢化物，磷化物或其他掺杂剂诸如砷、锑等可以是掺杂剂气体。例如，使用硼掺杂剂的情形下含掺杂剂气体可以包含三氟化硼(BF3)或乙硼烷(B2H6)。气体可通过开口221流入到有孔板220下方的处理区25。在一个实施方式中，有孔板220是RF偏置以有助于产生和/或维持处理区25中的等离子体。
衬底支架300包括上部板310和阴极组件320。上部板310具有配置为支撑其上衬底的光滑衬底支撑表面310B。上部板310包括嵌入电极315，其连接至DC功率源306以便于处理期间衬底和上部板310的衬底支撑表面310B之间的静电吸引。在一个实施方式中，嵌入电极315还可用作用于向处理区25提供电容RF能量的电极。嵌入电极315可经由RF阻抗匹配电路305B耦接至RF偏置功率305A。
衬底支架300还可包括升降杆组件500，其包括多个升降杆510，配置为通过选择性升降并支撑上部板310上方的衬底来传送一个或多个衬底。升降杆510隔开以允许机械手叶片定位在二者之间。
图2示意性示出图1中所示的等离子体腔室1的俯视等视图。等离子体腔室1的侧壁5具有衬底端口7，其可通过狭口阀(未示出)选择性密封。工艺气体通过耦接至该端口55的气体仪表盘130A提供给气体分配组件200。一种或多种工艺气体可通过气体仪表盘130B提供给第一和第二管道150A、150B。
等离子体腔室1进一步包括控制器600，其配置为来监控并控制等离子体腔室1中执行的工艺。控制器600可与一个或多个传感器连接并配置为用于采样、分析并存储传感器数据。在一个实施方式中，控制器600可具有对不同工艺执行控制任务的能力。控制器600可连接至等离子体腔室1的操作零件并将控制信号发送给操作零件。控制器600可通过根据传感器数据来调整工艺参数而执行闭合回路控制任务以实现预期的工艺结果。
如图1所示，光发射光谱仪601与形成在主体3上的石英窗口相邻设置。光发射光谱仪601配置为定量测量来自等离子体腔室1内产生的等离子体中的激发物种的光发射。等离子体中的激发物种可能通过发射光从激发能级衰变回较低的能级。由于不同原子能级之间的跃迁，发射光的波长可用于识别激发物种。在一个实施方式中，发射光的强度可反应包括一种或多种物种的等离子体中的不同物种的浓度或分布。等离子体一般产生电磁辐射，其包括具有光谱波长，即，从约180nm到约1100nm的发射。这些发射的一部分可通过光谱仪来检测，诸如光发射光谱仪601，或其他适宜的仪器诸如装配有一个或多个光电二极管的光谱过滤器的单色仪。
光发射光谱仪(OES)601可包括相邻石英窗口6设置的透镜602。透镜602可配置为将通过石英窗口6的等离子体辐射准直至连接至分光计604的光纤603中。分光计604基于波长来光谱分离辐射并产生对于一个或多个空间分离的波长的检测信号。控制器600中的数据采集器可用于以周期采样速率来采集表示分离波长的数据，由此得到等离子体中的离子物种的特征。采集的数据可进行处理并分析用于产生对RF等离子体偏置功率305A、RF等离子体源功率171A/171B、气体仪表盘130A/130B、泵40，或等离子体1的其他可控组件的控制信号来调整工艺参数，例如，压力、功率强度、流速、工艺时间。
其他传感器还可用于测量等离子体腔室1中的工艺属性。在一个实施方式中，配置为测量等离子体中的不同物种的分布的质量分布传感器605可定位在气体分配组件200中。在另一实施方式中，电压/电流传感器606可设置在RF阻抗匹配电路305B和嵌入电极315之间以监控提供给嵌入电极315的电流和电压。
在本发明的一个实施方式中，通过分光计，诸如光发射光谱仪601，测得的等离子体的一种或多种离子物种的峰强度可用于监控并控制等离子体工艺中的一种或多种离子剂量，所述等离子体工艺例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)工艺、离子注入工艺、刻蚀工艺和其他等离子体工艺。
在一个实施方式中，含掺杂剂等离子体中的一种或多种离子物种的峰强度可用于控制等离子体浸入离子注入工艺的剂量。
衬底上的离子注入的实际剂量可通过后工艺测量来确定，诸如二次离子质谱仪(SIMS)。离子注入完成时，衬底可利用SIMS来测量，其中衬底的较小点被溅射而四极子质谱仪感测二次离子发射作为溅射深度的函数以获得关于关心物种的深度的离子注入密度分布。图3示意性示出测试衬底中硼注入密度分布关于深度的结果，测试衬底在相同工艺条件在不同的时间周期，分别为5秒、10秒、20秒、30秒和40秒注入硼。图3的x轴表示衬底的测得点的深度。y轴表示每立方厘米离子数的总硼浓度。每个衬底中的硼的实际剂量(每平方厘米的离子数)可通过总浓度对深度积分来计算。
一般地，由OES测得的等离子体中的离子物种的峰强度随着腔室压力的增加和RF偏置功率的功率级别的增加而显著增加，例如，来自RF偏置功率305A的功率级别。峰强度随着处理气体的流速的增加和RF功率源的功率级别的增加而略微增加，例如，RF等离子体源171A/171B。
已经观察到在工艺参数保持相同的工艺期间掺杂剂的剂量与掺杂剂的峰强度具有基本线性相关性。图4示意性示出对于硼注入剂量和测得的掺杂剂峰强度之间的线性关系。X轴表示使用光发射光谱仪在注入工艺期间的硼峰强度(平均)。Y轴表示由衬底的SIMS测量计算的衬底中的硼浓度。如图4所示，硼浓度与硼峰强度基本成线性。
在本发明的一个实施方式中，关心物种的峰强度和该物种的剂量的线性相关性，诸如图4中所示的线性相关，可在工艺前获得，以及估计的剂量可由在工艺期间的峰强度测量和线性相关性获得。
本发明的一个实施方式提供一种剂量控制方法，该方法通过使用关心物种的峰强度测量来确定终点。
图5示意性示出注入工艺期间等离子体中的离子物种的峰强度。X轴表示时间。Y轴表示峰强度，其可使用OES测量。细线条区域的大小表示峰强度和注入时间的乘积(下文称为PIIT)。在工艺期间，PIIT可通过测得的峰强度对时间积分来计算。基本线性相关在PIIT和剂量之间已观察到。
图6示意性示出硼注入工艺的PIIT和剂量值之间的线性关系。X轴表示由从工艺的OES的峰强度测量计算的PIIT值。Y轴表示由在工艺后执行的SIMS的实际剂量测量。5个采样衬底的成对剂量-PIIT表现为基本线性关系，如通过实线y＝2x1013x+9x1015表示。相应地，等离子体工艺的剂量可由实时PIIT值和PIIT和剂量之间的预定相关性原位确定。
图7示出根据本发明的一个实施方式的用于等离子体工艺的终点检测的方法700。
在步骤710，可确定一种或多种关心物种的剂量和相应的一种或多种物种的PIIT之间的相关性。该确定可通过执行目标工艺的大量测试运行来实施。可以计算每个测试运行的PIIT并且可以得到每个测试运行的实际剂量。在一个实施方式中，可以用对多个成对的剂量-PIIT值的查找表的形式来获得相关性。对于给定的PIIT值可通过查询查找表而获得剂量。当给定的PIIT值落入在查找表中的两个PIIT值之间时，对相应的剂量可执行插值。在另一实施方式中，相关性可以用数学公式的形式，诸如线性多项式而获得，以及给定PIIT值的剂量可通过将给定的PIIT值代入数学公式来获得。
步骤720中，可以开始等离子体工艺。该步骤可包括在等离子体腔室中定位衬底，抽空等离子体腔室，通入工艺气体，和/或产生等离子体。
在步骤730，一种或多种关心物种的峰强度可使用分光计，诸如OES来周期性测量。
在步骤740，实时PIIT值可通过每个峰强度测量对时间积分来计算。
在步骤750，实时剂量可使用实时PIIT值和预定相关性来确定。
在步骤760，可将实时剂量与预期剂量来比较。如果已经获得了预期剂量，则在步骤770结束工艺。如果预期计量仍未获得，则工艺继续。在一个实施方式中，可执行步骤765来根据实时峰强度和/或剂量值调整操作参数。
即使在等离子体中存在对称漂移，当预期峰强度随着时间短期或长期增加或减小时，方法700也可用于有效地调整注入时间来实现设定误差极限内的预期剂量。因此，即使处理环境随时间变化，方法700也提供生产的极大连续性。
在另一实施方式中，当在工艺运行的中间发生等离子体中断时，方法700可用于“修复”衬底。
本发明进一步提供通过监控等离子体中的一种或多种物种的峰强度来监控工艺菜单的方法。当由于气体、等离子体或工艺不稳定和设定极限外的溢出导致的特定离子物种的峰强度不在设定的菜单内时，诸如通过OES监控的峰强度，可用于阻断工艺。
如上所述，等离子体中的离子物种的峰强度随着增加的腔室压力而增加。已经观察到通过OES测得的峰强度与腔室压力基本成线性。图8示意性示出使用含硼等离子体的工艺中腔室压力和测得的硼峰强度的关系图。峰强度和腔室压力的线性关系可用于监控工艺期间的等离子体压力。可映射压力条件以设定峰强度的极限以及当峰强度溢出设定的极限外时可阻断该工艺。
在另一实施方式中，可监控一种或多种离子物种的峰强度来确保准确的气体以准确的流速提供给腔室。
虽然本申请描述了硼(B)的离子注入，但本发明的方法和装置可用于监控和控制砷(As)、磷(P)、氢(H)、氧(O)、氟(F)、硅(Si)和等离子体工艺中使用的气体物种的剂量。
虽然本发明的方法和装置根据等离子体浸入离子注入工艺来描述，但本领域的技术人员可以发现它适合于其他等离子体工艺，诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)工艺、离子注入工艺和刻蚀工艺。
虽然前述针对本发明的实施方式，在不偏离本发明的基本精神范围下，可设计本发明的其他和进一步实施方式，本发明的范围由以下权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种用于处理衬底的方法，包括：
获得在等离子体反应器中产生的等离子体的至少一种属性和等离子体的一种或多种离子的剂量之间的相关性，其中等离子体反应器配置为执行等离子体工艺，以及等离子体反应器包括配置为监控等离子体反应器中产生的等离子体的至少一种属性的传感器；
在等离子体反应器中定位衬底；
在等离子体反应器中产生等离子体以开始等离子体工艺；
使用所述传感器获得等离子体的至少一种属性的实时值；以及
根据所述等离子体的至少一种属性的实时值和所述等离子体的至少一种属性和所述等离子体中的一种或多种离子的剂量之间的相关性来确定等离子体工艺的终点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括根据所述等离子体的至少一种属性的实时值和所述等离子体的至少一种属性和等离子体中的一种或多种离子的剂量数量之间的相关性来调整所述等离子体反应器的参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体的至少一种属性由等离子体中的一种或多种离子的光发射强度来计算。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传感器是光发射光谱仪。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一种属性是所述光发射强度对时间的积分。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相关性是查找表。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一种属性是等离子体中的离子物种的光发射强度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获得所述等离子体的至少一种属性和等离子体中的一种或多种离子的剂量数量之间的相关性，包括：
执行所述等离子体工艺的多个测试运行并获得对于每个所述多个测试运行的所述等离子体的至少一个属性；以及
获得对于所述多个测试运行的每个的实际剂量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括生成所述等离子体的至少一种属性和对于所述多个测试运行的每个的所述实际剂量之间的相关性。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体工艺是等离子体浸入离子注入工艺。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述一种或多种离子包括硼、砷、磷、氢、氧、氟、硅、或其组合。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体工艺包括等离子体增强化学气相沉积工艺、高密度等离子体化学气相沉积工艺、离子注入工艺和等离子体刻蚀工艺其中之一。
13.一种用于处理衬底的装置，包括：
限定处理容积的处理腔室；
定位在处理容积中的导电支撑基座；
连接至气体仪表盘并平行于所述导电支撑基座定位的气体分配组件，其中射频等离子体偏置功率源耦接在气体分配组件和导电支撑基座之间；
与所述处理容积流体连接的环形等离子体源；
配置为监控处理容积中产生的等离子体的一种或多种属性的传感器，以及
耦接至所述传感器的控制器，其中该控制器配置为接收并分析来自传感器的信号。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述传感器是光发射光谱仪。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述光发射光谱仪定位在形成于所述处理腔室上的窗口外。
16.一种用于将预期剂量的元素注入到衬底中的方法，包括：
提供具有配置为监控激发态的元素的属性的传感器的等离子体反应器；
生成该元素的属性和该元素的剂量值之间的相关性；
在等离子体反应器中定位衬底，
在等离子体反应器中产生包含激发态元素的等离子体；
使用传感器获得元素的实时剂量值；
使用元素的属性和元素的剂量值之间的相关性来确定元素的实时剂量值；以及
当实时剂量值在预期值的误差范围内时终止等离子体。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述属性从激发态的所述元素的光发射强度来获得。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述属性是所述光发射强度对时间的积分。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，生成所述相关性包括：
执行多个所述注入的测试运行并监控对于所述多个测试运行每个的所述元素的属性；以及
获得所述多个测试运行每个的实际剂量。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括生成所述元素的属性和所述实际剂量的查找表。
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