CN102543788A - 一种用于等离子体侦测的装置 - Google Patents

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李程
张瑜
杨渝书
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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于等离子体侦测的装置。本发明一种用于等离子体侦测的装置，通过采用朗缪尔静电探针为探测器传感器，并在其外壳外部设置抗干扰层，能够实时准确的获取等离子体内部的特征参数的分布函数，且具有多点侦测、精度高但无杂质引入、非对称流动干扰低等优点。

Description

一种用于等离子体侦测的装置
技术领域
本发明涉及半导体集成电路及其制造领域，尤其涉及一种用于等离子体侦测的装置。
背景技术
随着集成电路的集成度不断提高，半导体技术也持续的飞速发展。目前等离子体作为表面改性和微纳加工技术已经被广泛应用于半导体制造工艺中，比如刻蚀、溅射或沉积等；因此，如何侦测等离子体内部的特征参数极其分布函数是很有意义并且有着工程应用前景的。
现有技术对于等离子体的侦测手段主要有光谱分析和朗缪尔（Langmuir）静电探针及其改型，如中国专利（申请号：02109519.1）一种用于等离子体诊断的复合探针，以单探针与差分发射探针集成安装在同一探针管内构成复合探针，配合复合探针电路，复合探针电路包括单探针扫描电路、差分发射探针空间电位跟踪电路、矩形波脉冲发生电路及计算机接口电路与计算机软件实时地测定等离子体的各种参数。
光谱分析的原理是分析元素原子光谱的特征频谱，从而间接的侦测等离子体的特征参数，具有非接触无干扰的优点，但由于等离子体内部分布不均匀，无法精确侦测特定点的等离子体特征参数，同时若要侦测三维数据，需要对等离子体进行空间的或者局部的扫描分析，才能获取特征参数的空间分布函数，无法避免装置复杂，且数据测量周期较长；而使用Langmuir静电探针及其改型，如单探针，双探针，发射探针等，虽然可以实时直接侦测特定位置的等离子体特征参数，且结果准确、精度高，但需要将探针探入等离子体内部，其非对称设计会对等离子体的流动产生干扰，另外常用的Langmuir探针外壳为绝缘管或者金属管，其与等离子体作用会引入杂质，影响等离子体的成分的稳定性。
发明内容
本发明公开了一种用于等离子体侦测的装置，包括设置有等离子体的等离子体发生腔体，其中，还包括：
一设置于该等离子体发生腔体内的探测传感器，以用于侦测等离子体的特征参数；
其中，该探测传感器的外壳外部设置有与所述等离子材质相同的抗干扰层。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，还包括一高度调节装置，探测传感器设置在该高度调节装置上。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，探测传感器为朗缪尔静电探针。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，朗缪尔静电探针为单针型、双针型或发射型等。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，所述探测传感器的外壳为绝缘外层或内绝缘的金属外层。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，采用CVD或PVD等工艺淀积抗干扰层。 
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，抗干扰层的材质为SiO2、Si3N4或Si等。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，所述特征参数包括电子温度、电子密度、空间电位、悬浮电位与电子能量分布函数等。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，探测传感器为平面结构的星形、环形或星形与环形相结合形状等。
上述的用于等离子体侦测的装置，其中，探测传感器的探测点根据测量需求设置在不同位置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种用于等离子体侦测的装置，通过采用朗缪尔（langmuir）静电探针为探测器传感器，并在其外壳外部设置抗干扰层，能够实时准确的获取等离子体内部的特征参数的分布函数，且具有多点侦测、精度高但无杂质引入、非对称流动干扰低等优点。
附图说明
图1是本发明用于等离子体侦测的装置结构示意图；
图2本发明用于等离子体侦测的装置中朗缪尔静电探针截面图；
图3本发明用于等离子体侦测的装置中星形探测器传感器的结构示意图；
图4本发明用于等离子体侦测的装置中环形探测器传感器的结构示意图；
图5本发明用于等离子体侦测的装置中星形与环形相结合形状探测器传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图1是本发明用于等离子体侦测的装置结构示意图；图2本发明用于等离子体侦测的装置中朗缪尔静电探针截面图。
如图1-2所示，本发明一种用于等离子体侦测的装置，如图1所示，内部设置有等离子体的等离子体发生腔体2，采用高度调节装置将朗缪尔（langmuir）静电探针1设置在该等离子发生腔体2内部，以作为探测传感器以侦测等离子体的电子温度、电子密度、空间电位和悬浮电位与电子能量分布函数等特征参数，并在朗缪尔静电探针1外壳外部采用CVD或PVD等工艺沉积和上述等离子相同材质的抗干扰层；如图2所示，在介质刻蚀（Dielectric Etch）工艺中，等离子体的材质为SiO2，于套设在朗缪尔静电探针1的高熔点金属球（或金属丝或金属片）3外侧的绝缘外层（或内绝缘层）4的外部，沉积材质也为SiO2的抗干扰层5，以防止引入杂质。
其中，抗干扰层5的材质根据等离子体材质不同也可为Si3N4或Si等。
进一步的，朗缪尔静电探针1为单针型、双针型或发射型等。
图3本发明用于等离子体侦测的装置中星形探测器传感器的结构示意图；图4本发明用于等离子体侦测的装置中环形探测器传感器的结构示意图；图5本发明用于等离子体侦测的装置中星形与环形相结合形状探测器传感器的结构示意图；其中，图3-5中方形或圆形节点为传感装置。如图3-5所示，探测传感器为平面结构的星形、环形或星形与环形相结合形状等，且其探测点根据测量需求设置在不同位置。
本发明用于等离子体侦测的装置还能与统计过程控制（Statistical process control，简称SPC）系统结合，还能够对等离子体的稳定性进行监控，以确保等离子体出现异常时，及时发现问题并中止制程，以降低不良产品的比率。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种用于等离子体侦测的装置，通过采用朗缪尔静电探针为探测器传感器，并在其外壳外部设置抗干扰层，能够实时准确的获取等离子体内部的特征参数的分布函数，还可以与SPC系统结合，对等离子体的稳定性进行监控，以确保等离子体出现异常时，及时发现问题并中止制程，以降低不良产品的比率，且具有多点侦测、精度高但无杂质引入、非对称流动干扰低等优点。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种用于等离子体侦测的装置，包括设置有等离子体的等离子体发生腔体，其特征在于，还包括：
一设置于该等离子体发生腔体内的探测传感器，以用于侦测等离子体的特征参数；
其中，该探测传感器的外壳外部设置有与所述等离子材质相同的抗干扰层。
2.根据权利要求1所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，还包括一高度调节装置，探测传感器设置在该高度调节装置上。
3.根据权利要求1或2所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，探测传感器为朗缪尔静电探针。
4.根据权利要求3所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，朗缪尔静电探针为单针型、双针型或发射型。
5.根据权利要求3所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，所述探测传感器的外壳为绝缘外层或内绝缘的金属外层。
6.根据权利要求1所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，采用CVD或PVD工艺淀积抗干扰层。
7.根据权利要求1或6所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，抗干扰层的材质为SiO2、Si3N4或Si。
8.根据权利要求1所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，所述特征参数包括电子温度、电子密度、空间电位、悬浮电位与电子能量分布函数。
9.根据权利要求1或2所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，探测传感器为平面结构的星形、环形或星形与环形相结合形状。
10.根据权利要求1或2所述的用于等离子体侦测的装置，其特征在于，探测传感器的探测点根据测量需求设置在不同位置。
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