CN112368798B - 具有分离格栅的等离子体加工设备中的空气泄露检测 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于检测空气泄露的等离子体加工设备和相关方法。在一个示例性实施方式中，所述等离子体加工设备可包括用于加工工件的加工室，通过分离格栅与所述加工室分开的等离子体室和用于使用工艺气体在所述等离子体室中感应出氧等离子体的感应耦合元件。所述等离子体加工设备可由在氧等离子体下游的工艺空间中的一氧化氮(NO)与氧自由基之间的反应检测余光发射强度，以测量由于存在空气泄露造成的氮浓度。

Description

具有分离格栅的等离子体加工设备中的空气泄露检测
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2019年1月28日提交的发明名称为“具有分离格栅的等离子体加工设备中的空气泄露检测”的美国专利申请号16258744的优先权，其通过援引并入本文。
技术领域
本公开总体涉及使用等离子体源的等离子体加工。
背景技术
等离子体加工工具可用于制造例如集成电路、微机械装置、平板显示和其它装置的设备。现代等离子体蚀刻和/或光阻去除应用中使用的等离子体加工工具要求提供高等离子体均匀性和多种等离子体控制，包括独立的等离子体轮廓、等离子体密度和离子能量控制。例如，在某些结构中，等离子体加工工具可在例如密封加工室的高度受控环境中执行各种等离子体工艺。避免将杂质(例如空气和/或水蒸气)引入等离子体加工工具中很重要，这是因为任何这种杂质可能会对等离子体工艺的一个或多个方面具有不利的影响。
发明内容
本公开实施例的方面和优势将在以下描述中部分阐述，或可从描述中理解，或可从实施例的实施中理解。
本公开的一个示例性方面涉及一种用于检测等离子体加工设备中的氮存在的方法。该方法可包括使含氧气体进入等离子体室中。该方法可包括在等离子体室中由含氧气体产生一种或多种物质。该方法可包括通过将等离子体室与加工室分开的分离格栅过滤所述一种或多种物质以产生混合物。该混合物可包括一种或多种氧自由基。该方法可包括获得与加工室中的发光相关联的数据，其中，发光由受激励的二氧化氮分子发出。该方法可包括至少部分地基于与发光相关联的数据确定等离子体加工设备中的氮存在。
本公开的另一示例性方面涉及一种用于检测氮存在的等离子体加工设备。该等离子体加工设备可包括具有工件支撑体的加工室。该工件支撑体可在等离子体加工期间支撑工件。该等离子体加工设备可包括通过分离格栅与加工室分开的等离子体室。该等离子体加工设备可包括配置为使用等离子体室中的工艺气体感应出等离子体的感应耦合元件，工艺气体包括含氧气体。该等离子体加工设备可包括配置为获得与加工室中的发光相关联的数据的控制器。发光可由受激励的二氧化氮分子发出。控制器可至少部分地基于与发光相关联的数据确定等离子体加工设备中的氮存在。在等离子体中产生的一种或多种氧自由基穿过分离格栅以暴露于工件。
本公开的其它示例性方面涉及用于具有分离格栅的等离子体加工设备中的空气泄露检测的系统、方法和设备。
参考以下描述和所附权利要求可以更好地理解各种实施例的这些和其他特征、方面和优势。并入本文并构成本说明书一部分的附图说明了本公开的实施例，与说明书一同用于解释相关原理。
附图说明
说明书中参考附图阐述了对本领域普通技术人员而言关于实施例的详细讨论，其中：
图1描绘了在等离子体加工设备中的示例性氮存在检测；
图2描绘了与氮存在检测相关联的示例性发光光谱；
图3描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性等离子体加工设备；
图4描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性方法的流程图；
图5描绘了根据本公开的示例性实施例的用于数据处理的示例性发光光谱；
图6描绘了根据本公开的示例性实施例在对发光光谱积分之前和之后的示例性数据处理比较；
图7描绘了根据本公开的示例性实施例将氮浓度与时间平均积分强度关联的示例性模型；
图8描绘了根据本公开的示例性实施例将氮浓度与时间平均积分强度关联的示例性模型；以及
图9描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性等离子体加工设备。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，其一个或多个示例在附图中予以说明。提供每个示例用于阐述实施例而不是限制本公开。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施例进行各种修改和变形。例如，作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，意图在于使本公开的各方面覆盖这样的修改和变形。
本公开的示例性方面涉及一种用于在等离子体加工设备中检测空气泄露(例如存在氮)的等离子体加工设备和相关方法。该等离子体加工设备可包括用于加工工件(例如衬底、硅晶圆、薄膜或任何其它合适的半导体材料)的加工室、通过分离格栅与加工室分开的等离子体室和使用等离子体室中的工艺气体(例如含氧气体)感应出氧等离子体的感应耦合元件。该等离子体加工设备可检测来自氧等离子体下游的工艺空间(例如分离格栅与加工室中的工件之间的空间或靠近用于从加工室排出气体的气体排出口的空间)中的一氧化氮(NO)与一种或多种氧自由基的反应的余光(也称作“发光”)发射强度(也称作“强度”)，以测量由于存在空气泄露而造成的氮浓度。
在一些情况下，可期望在工件加工步骤或原位干清洁步骤期间、在等离子体源的下游位置检测室泄露率，而不损失工件产量。由于空气泄露发生在等离子体源的下游位置，还可期望等离子体加工设备能够早期检测空气泄露(例如低水平空气泄露检测)，并可基于空气泄露检测通知给使用者和/或可停止工件加工。
根据本公开的示例性方面，可通过检测分离格栅与工件之间和/或靠近用于从加工室排出气体的气体排出口的工艺空间处的发光强度，将空气泄露检测(例如氮存在检测)内置于工件加工期间的氧等离子体步骤或原位干清洁步骤中。发光可通过氧等离子体下游的一氧化氮与一种或多种氧自由基之间的反应产生。该发光可以指示在等离子体区域中(例如在等离子体室中)和/或下游区域中(例如在加工室中)存在氮，并可通过将发光强度与使氮浓度和发光强度关联的模型(例如标定曲线)比较，确定氮的氮浓度。该模型可由多个发光光谱获得，并且每个发光光谱可与已知的氮浓度关联。测得的氮浓度则可被转换成等价室泄露率。
在一些实施例中，发光光谱分析(OES)探针可连接到等离子体源下游的加工室上的光学视口。OES探针可检测来自加工室中的位置的发光，该加工室通过分离格栅与等离子体源分开，使得等离子体源可激发等离子体室中包含在分离格栅上方的等离子体，并仅活性自由基和中性自由基可流动进入加工室。例如，OES探针可检测来自分离格栅与加工室中的工件或工件支撑体之间的位置和/或来自靠近用于从加工室排出气体的气体排出口的位置的发光。
在一些实施例中，氮可与氧自由基起反应以形成一氧化氮(NO)。加工室中的等离子体下游的一氧化氮可重新与氧自由基结合以形成受激励状态的二氧化氮(NO2)，其随后可发射要衰减到基态的发光光子。来自一氧化氮与氧自由基之间的这种反应的发光可在加工室中形成绿-黄发光，OES探针可捕获与发光关联的数据。在一些实施例中，与发光相关联的数据可包括波长在大约400纳米至大约1400纳米范围内的最大发射峰为大约615纳米的发光光谱(例如光学连续光谱)。可确定与发光关联的数据(例如发光的强度)与氧环境中的氮浓度线性相关。因此，与发光关联的数据可用于准确地测量加工室中的氮浓度。
在一些实施例中，为了由发光来量化地确定氮浓度，可用受控氮掺杂来实施标定程序。在受控掺杂下为氮浓度函数的发光强度可外推以获得模型(例如标定曲线)。来自测量的发光强度则可与模型比较以确定加工室中的对应氮浓度。可实施数据处理算法来增大信噪比，使得可改善氮浓度检测的准确性。由此，即使OES探针捕获的发光光谱中的发光强度可能很弱且有噪音，也可准确地确定非常低的氮浓度。
在一些实施例中，等离子体加工设备可包括用于获得与加工室中的发光关联的数据的控制器。该控制器可以还基于与发光关联的数据，确定等离子体加工设备中的氮存在。
例如，在一些实施例中，对于一时段(例如多次运行)期间的多个时间点中的每个时间点，控制器可通过对与发光(例如发光光谱)关联的数据的第一部分的强度取平均来确定背景。例如，控制器可对对应于波长在大约200纳米至大约350纳米的范围中的OES强度取平均来获得背景。控制器可从发光光谱的第二部分中减去背景。例如，控制器可从对应于波长在大约400纳米至大约750纳米的范围中的OES强度中减去背景。控制器可对发光光谱的已减后的第二部分进行积分以获得在该时间点的积分强度。例如，控制器可对对应于波长在大约400纳米至750纳米的范围的已减后的OES强度进行积分以获得信号。控制器可对在所述时段期间内的多个积分强度取平均，以获得时间平均积分强度。多个积分强度中的每个积分强度可与每个时间点关联。例如，控制器可对遍及多次运行的积分OES信号取平均，以获得时间平均积分OES信号。控制器可将时间平均积分强度与使氮浓度与时间平均积分强度关联的模型进行比较以确定氮浓度。例如，控制器可将时间平均积分OES信号与标定曲线进行比较以确定氮浓度。
在一些实施例中，如果检测到的波长在发光连续光谱内，OES探针可替代为单波长端点检测器。例如，单波长端点检测器可检测在大约光谱的峰值波长(例如大约615纳米)处的发光。在一些实施例中，OES探针可替代为多波长端点检测器(例如光电二极管)，以检测宽带发光强度，而不是由OES探针获得的完整光学光谱。
在一些实施例中，根据本公开的示例性方面的等离子体加工设备和相关方法可提供诸多技术效果和益处。例如，该等离子体加工设备和相关方法可提供在具有电荷分离格栅的下游等离子体加工设备中的工件加工或原位干清洁步骤期间跟踪(例如实时跟踪)工艺空间内的室泄露率的可能性，而无需额外的工艺步骤，因此，等离子体加工设备和相关方法不会损失工件产量。另外，检测器可以是各种例如面对分离格栅与工件基座之间的工艺空间和/或靠近用于从加工室排出气体的气体排出口的OES探针、端点检测器或发光二极管。
为了示例和讨论的目的，参照作为“半导体晶圆”的“工件”来讨论本公开的各方面。使用在此提供的公开内容，本领域技术人员会理解本公开的示例性方面可以与任何半导体衬底或其它合适衬底关联使用。此外，与数值结合使用的术语“大约”是指在所述数值的百分之十(10％)以内。“基座”指可用于支撑工件的任何结构。
图1描绘了根据本公开的示例性实施例的等离子体加工设备中的示例性氮存在检测。气体入口50将含氧(O2)气体输送到等离子体室52(例如感应耦合等离子体室)中，以产生一种或多种物质。气体入口50可能会具有空气泄露(例如包含氮气N2)。氮气可与等离子体室中的氧自由基反应形成一氧化氮(NO)。一氧化氮(NO)和氧自由基可穿过使等离子体室52与加工室53分开的分离格栅，进入加工室53。一氧化氮(NO)可与加工室53中的氧自由基反应，在分离格栅与工件基座之间的工艺空间内形成在加工室53中发光的受激励的二氧化氮(NO2)。
图2描绘了与根据本公开的示例性实施例的氮存在检测相关联的示例性发光光谱60。可由发光光谱探针获得发光连续光谱66。以波长轴69和亮度轴62绘出发光连续光谱66。发光连续光谱66包括处于大约200纳米至大约800纳米的范围中的波长，峰值波长为大约615纳米。
图3描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性等离子体加工设备100。如图所示，等离子体加工设备100包括加工室110(例如图1中的加工室53的一个实施例)和与加工室110分开的等离子体室120(例如图1中的等离子体室52的一个实施例)。加工室110包括可操作以保持待加工的工件114(例如半导体晶圆)的工件支撑体或基座112。在该示例性图示中，通过感应耦合等离子体源135在等离子体室120(即等离子体产生区域)中产生等离子体，并通过分离格栅组件200将所需的物质从等离子体室120传输到衬底114的表面。
等离子体室120包括电介质侧壁122和顶板124。电介质侧壁122、顶板124和分离格栅200限定等离子体室内部125。电介质侧壁122可由电介质材料(例如石英和/或氧化铝)形成。感应耦合等离子体源135可包括靠近等离子体室120周围的电介质侧壁122设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合到RF功率产生器134。可从气体供给装置150和环形气体分配通道151或其它合适的输气机构将工艺气体(例如含氧气体)提供给室内部。当感应线圈130被来自RF功率产生器134的RF功率激励时，可在等离子体室120中产生等离子体。在具体实施例中，等离子体加工设备100可包括可选的接地法拉第屏障体128以减小感应线圈130与等离子体的电容耦合。
如图3所示，分离格栅200使等离子体室120与加工室110分开。分离格栅200可用于对等离子体室120中的等离子体产生的混合物实施离子过滤，以产生经过滤的混合物(例如氧自由基)。经过滤的混合物可暴露于加工室110中的工件114。
在一些实施例中，分离格栅200可以是多板分离格栅。例如，分离格栅200可包括相互为平行关系的隔开的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210和第二格栅板220可隔开一距离。
第一格栅板210可具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二格栅板220可具有第二格栅图案，该第二格栅图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子可在它们穿过分离格栅中的每个格栅板210、220的孔的路径中在壁上再结合。中性物质(例如自由基)可相对自由地流动穿过第一格栅板210和第二格栅板220中的孔。孔的尺寸和每个格栅板210和220的厚度可影响带电粒子和中性粒子二者的透过性。
在一些实施例中，第一格栅板210可由金属(例如铝)或其它导电材料制成，和/或第二格栅板220可由导电材料或电介质材料(例如石英、陶瓷等)制成。在一些实施例中，第一格栅板210和/或第二格栅板220可由例如硅或碳化硅的其它材料制成。在格栅板由金属或其它导电材料制成的情况下，格栅板可以接地。在一些实施例中，格栅组件可包括具有一个格栅板的单一格栅。
如图3所示，设备100可包括配置为例如通过气体分配通道151或其它分配系统(例如喷头)将工艺气体输送给等离子体室120的气体输送系统150。气体输送系统可包括一条或多条供给气体管线159。可使用阀门和/或质量流量控制器来控制所述一条或多条供给气体管线159，以将所需量的气体输送到等离子体室中作为工艺气体。如图3所示，气体输送系统150可包括用于输送含氧气体的一条或多条供给气体管线。控制阀门和/或质量流量控制器158可用于控制供给气体管线的流量，以使工艺气体流入等离子体室120中。
如图3所示，根据本公开的示例性方面，检测单元162(例如发光光谱分析(OES)探针、单波长端点检测器或多波长端点检测器)可连接到光学视口164以检测在分离格栅210与加工室110中的工件114之间的工艺空间中和/或靠近用于从加工室110排出气体的气体排出口160的工艺空间中的发光，以测量由于空气泄露造成的氮浓度。
图4描绘了根据本公开的示例性实施例的示例性方法400的流程图。通过示例，参照图3的等离子体加工设备100来讨论方法400。方法400可在任何合适的等离子体加工设备中实施。为了示例和讨论的目的，图4描绘了以特定顺序执行的步骤。利用本文中提供的公开内容，本领域技术人员将会理解，在不偏离本公开的范围内，可以省略、扩展、同时实施、重新布置和/或以各种方式修改本文中说明的任一方法的多个步骤。此外，可在不偏离本公开的范围内实施多个步骤(未示出)。
在(410)中，该方法可包括使含氧气体进入等离子体室中。例如，等离子体加工设备100的气体输送系统150可将含氧气体输送到等离子体室120中。
在(420)中，该方法可包括在等离子体室中由含氧气体产生一种或多种物质。例如，可在等离子体室120中由含氧气体产生一种或多种物质。
在(430)中，该方法可包括通过将等离子体室与加工室分开的分离格栅来过滤所述一种或多种物质以生成混合物(例如氧自由基)。例如，分离格栅200可过滤一种或多种物质以生成氧自由基。
在(440)中，该方法可包括将混合物暴露于加工室中的工件。例如，工件114可暴露于加工室110中的氧自由基。
在一些实施例中，该检测等离子体加工设备中的氮存在的方法可无需加工室中的工件而在工艺(例如原位干清洁步骤)期间实施。
在(450)中，该方法可包括获得与加工室中的发光相关联的数据。例如，氮可与氧自由基反应以形成一氧化氮(NO)。加工室110中的一氧化氮可与氧自由基再结合以形成激励态的二氧化氮(NO2)，该二氧化氮随后可发射衰减到基态的发光光子。来自一氧化氮与氧自由基之间的这种反应的发光可在加工室中形成绿-黄发光，OES探针可捕获与与发光关联的数据。另一示例如上在图1中说明。
在(460)中，该方法可包括至少部分地基于与发光相关联的数据，确定等离子体加工设备中的氮存在。在一些实施例中，对于一时段(例如多次运行)期间的多个时间点中的每个时间点，该方法可包括通过对与发光(例如发光光谱)关联的数据的第一部分的强度取平均来确定背景。例如，该方法可包括对对应于波长在大约200纳米至大约350纳米的范围中的OES强度取平均来获得背景。该方法可包括从发光光谱的第二部分中减去背景。例如，该方法可包括从对应于波长在大约400纳米至大约750纳米的范围中的OES强度中减去背景。该方法可包括对发光光谱的已减后的第二部分进行积分以获得在该时间点的积分强度。例如，该方法可包括对对应于波长在大约400纳米至750纳米的范围的已减后的OES强度进行积分以获得信号。该方法可包括对在所述时段期间内所得的多个积分强度取平均，以获得时间平均积分强度。多个积分强度中的每个积分强度可与每个时间点关联。例如，该方法可包括对遍及多次运行的积分OES信号取平均，以获得时间平均积分OES信号。该方法可包括将时间平均积分强度与使氮浓度与时间平均积分强度关联的模型进行比较以确定氮浓度。例如，该方法可包括将时间平均积分OES信号与标定曲线进行比较以确定氮浓度。
图5描绘了根据本公开的示例性实施例的用于数据处理的示例性发光光谱500。发光光谱500在亮度轴510和波长轴520中绘出。发光光谱500具有对应于波长在大约200纳米至大约350纳米范围内的的第一部分530和对应于波长在大约400纳米至大约750纳米的范围内的第二部分540。可对第一部分530的强度取平均以获得背景。可以从第二部分减去背景，并可对已减后的第二部分进行积分以获得信号。
图6描绘了根据本公开的示例性实施例在对发光光谱积分之前和之后的示例性数据处理比较。积分之前和之后的信号在亮度轴和时间轴中绘出。在时间点的每个信号可由发光光谱(例如图2和图5所示的光谱)获得。积分之前的信号在亮度轴602和时间轴604中绘出。图表600在时间点的每个信号可以是对应于发光光谱的峰值波长的强度。第一部分606显示由具有7000sccm的氧气和0sccm的氮气的条件获得的信号，第二部分609显示由具有7000sccm的氧气和3sccm的氮气的条件获得的信号。积分后的信号在亮度轴612和时间轴614中绘出。第一部分616显示由具有7000sccm的氧气和0sccm的氮气的条件获得的信号。对于第一部分616对应于大约0秒至大约10秒的第一时段内的时间点的每个信号，可对发光光谱的一部分(例如图5的发光光谱500的第二部分540)进行积分，以获得在该时间点的积分强度。可对该时期内的积分强度取平均，以获得时间平均积分强度。第二部分618显示由具有7000sccm的氧气和3sccm的氮气的条件获得的信号。对于第二部分618对应于大约10秒至大约30秒的第二时段内的时间点的每个信号，可对发光光谱的一部分(例如图5的发光光谱500的第二部分540)进行积分，以获得该时间点的积分强度。可对该时期内的积分强度取平均，以获得时间平均积分强度。
图7描绘了根据本公开的示例性实施例将氮浓度与时间平均积分强度关联的示例性模型700。标定曲线730在OES亮度轴710和氮流量轴720中绘出。标定曲线730显示在大约余光波长(例如大约600纳米)附近的已知氮流量(例如受控氮掺杂)与时间平均积分强度的线性关系。图7显示氮流量从大约0sccm至高于大约100sccm的大范围氮浓度。基于从最低水平至最高水平的测得的积分强度，确定八个氮流量。
图8描绘出根据本公开的示例性实施例将氮浓度与时间平均积分强度关联的的示例性模型800。标定曲线830在OES亮度轴810和氮流量轴820中绘出。标定曲线830显示在大约余光波长附近的已知氮流量(例如受控氮掺杂)与时间平均积分强度的线性关系。图8显示氮流量从大约0sccm至高于大约12sccm的大范围氮浓度。基于测得的积分强度，确定三个氮流量。
图9描绘了可用于实施根据本公开的示例性实施例的方法的示例性等离子体加工设备900。等离子体加工设备900类似于图3的等离子体加工设备100。
更具体地，等离子体加工设备900包括加工室110和与加工室110分开的等离子体室120。加工室110包括可操作以保持待加工的工件114(例如半导体晶圆)的衬底保持件或基座112。在该示例性图示中，通过感应耦合等离子体源135在等离子体室120(即等离子体产生区域)中产生等离子体，并通过分离格栅组件200将所需的物质从等离子体室120传输到衬底114的表面。
等离子体室120包括电介质侧壁122和顶板124。电介质侧壁122、顶板124和分离格栅200限定等离子体室内部125。电介质侧壁122可由电介质材料(例如石英和/或氧化铝)形成。感应耦合等离子体源135可包括邻近在等离子体室120周围的电介质侧壁122设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合到RF功率产生器134。可从气体供给装置150和环形气体分配通道151或其它合适的气体引入机构将工艺气体(例如惰性气体)提供给室内部。当感应线圈130被来自RF功率产生器134的RF功率激励时，可在等离子体室120中产生等离子体。在一个具体实施例中，等离子体加工设备100可包括可选的接地法拉第屏障体128以减小感应线圈130与等离子体的电容耦合。
如图9所示，分离格栅200使等离子体室120与加工室110分开。分离格栅200可用于对等离子体室120中的等离子体产生的混合物实施离子过滤，以产生经过滤的混合物。经过滤的混合物可暴露于加工室中的工件114。
在一些实施例中，分离格栅200可以是多板分离格栅。例如，分离格栅200可包括相互为平行关系的隔开的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210和第二格栅板220可分开一定距离。
第一格栅板210可具有第一格栅图案，该第一格栅图案具有多个孔。第二格栅板220可具有第二格栅图案，该第二格栅图案具有多个孔。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子可在它们穿过分离格栅中的每个格栅板210、220的孔的路径中在壁上再结合。中性物质(例如自由基)可相对自由地流动穿过第一格栅板210和第二格栅板220中的孔。孔的尺寸和每个格栅板210和220的厚度可影响带电粒子和中性粒子的透过性。
在一些实施例中，第一格栅板210可由金属(例如铝)或其它导电材料制成，和/或第二格栅板220可由导电材料或电介质材料(例如石英、陶瓷等)制成。在一些实施例中，第一格栅板210和/或第二格栅板220可由例如硅或碳化硅的其它材料制成。在格栅板由金属或其它导电材料制成的情况下，格栅板可以接地。
可操作图9的示例性等离子体加工设备900以在等离子体室120中产生第一等离子体902(例如远程等离子体)和在加工室110中产生第二等离子体904(例如直接等离子体)。第一等离子体902可由感应耦合的等离子体源产生。第二等离子体904可由例如电容耦合的等离子体源(例如偏置)产生。如在此所用的，“远程等离子体”指远离工件(例如在通过分离格栅与工件分开的等离子体室中)产生的等离子体。如在此所用的，“直接等离子体”指直接暴露于工件的等离子体，例如在具有可操作以支撑工件的基座的加工室中产生的等离子体。
更具体地说，图9的等离子体加工设备900包括在基座112中具有偏置电极910的偏置源。偏置电极910可通过合适的匹配网络912耦合到RF功率产生器914。当用RF能量使偏置电极910激励时，可由加工室110中的混合物产生第二等离子体904，以直接暴露于工件114。加工室110可包括用于从加工室110排出气体的气体排出口916。
如图9所示，设备100可包括配置为例如通过气体分配通道151或其它分配系统(例如喷头)将工艺气体输送给等离子体室120的气体输送系统150。气体输送系统可包括一条或多条供给气体管线159。可使用阀门和/或质量流量控制器来控制所述一条或多条供给气体管线159，以将所需量的气体输送到等离子体室中作为工艺气体。如图9所示，气体输送系统150可包括用于输送含氧气体的供给气体管线。控制阀门和/或质量流量控制器158可用于控制每条供给气体管线的流量，以使工艺气体流入等离子体室120中。
如图9所示，根据本公开的示例性方面，检测单元162(例如发光光谱分析(OES)探针、单波长端点检测器或多波长端点检测器)可连接到光学视口164以检测分离格栅210与加工室110中的工件114之间的工艺空间中和/或靠近用于从加工室110排出气体的气体排出口160的工艺空间中的发光，以测量由于空气泄露造成的氮浓度。
尽管已经针对本主题的特定示例实施例对本主题进行了详细描述，但是应当理解，本领域技术人员在理解前述内容之后，可以容易地产生对这样的实施例的更改、变形和等同形式。因此，本公开的范围是作为示例而不是作为限制，并且本公开不排除包括对本主题的这种修改、变形和/或添加，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。

Claims (20)

1.一种检测等离子体加工设备中的氮存在的方法，所述方法包括：
使含氧气体进入等离子体室；
在所述等离子体室中由所述含氧气体产生一种或多种物质，所述一种或多种物质包括氧等离子体；
通过使所述等离子体室与加工室分开的分离格栅，过滤所述一种或多种物质以生成混合物，所述加工室位于所述等离子体室下游，所述混合物包含一种或多种氧自由基，其中，所述氧等离子体容纳在所述等离子体室内，使得所述加工室内的混合物通过所述分离格栅与所述氧等离子体分开；
获得与所述加工室中产生的发光关联的数据，其中，所述发光是由位于所述氧等离子体下游的受激励的二氧化氮分子发射的；以及
至少部分地基于与所述发光关联的所述数据，确定在所述等离子体加工设备中的氮存在。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述受激励的二氧化氮分子是通过一氧化氮与所述加工室中的所述一种或多种氧自由基再结合的反应而产生的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一氧化氮是通过与所述一种或多种氧自由基反应的一个或多个氮分子而生成的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定氮存在包括确定所述等离子体加工设备中的氮浓度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氮处于所述等离子体室中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氮处于所述加工室中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述发光关联的所述数据是从位于所述分离格栅与所述加工室中的工件支撑体之间的位置获得的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述发光关联的所述数据是从靠近用于从所述加工室排出气体的气体排出口的位置获得的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述发光关联的所述数据是由连接到所述加工室上的光学视口的发光光谱(OES)探针获得的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述发光关联的所述数据包括发光光谱，该发光光谱包括在400纳米至1400纳米范围内的波长。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述发光关联的所述数据包括由多波长端点检测器获得的发光数据。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述发光关联的所述数据包括由单波长端点检测器获得的发光数据。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述混合物暴露于工件。
14.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述等离子体加工设备中的氮浓度包括：
对于一时段期间的多个时间点中的每个时间点，
通过对与所述发光关联的所述数据的第一部分的强度取平均，确定背景，其中，与所述发光关联的所述数据包括发光光谱；
从所述发光光谱的第二部分减去所述背景，其中，所述第二部分包括比所述第一部分更高的波长；
对所述发光光谱的已减后的第二部分进行积分，以获得该时间点的积分强度；
对所述时段期间内获得的多个积分强度取平均，以获得时间平均积分强度，所述多个积分强度中的每个积分强度与每个时间点关联；以及
将所述时间平均积分强度与使氮浓度与时间平均积分强度关联的模型进行比较，以确定所述氮浓度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述发光光谱的所述第一部分包括处于200纳米至350纳米范围内的波长。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述发光光谱的所述第二部分包括处于400纳米至750纳米范围内的波长。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述模型是由多个发光光谱获得的，所述多个发光光谱中的每个发光光谱与已知的氮浓度关联。
18.一种用于检测氮存在的等离子体加工设备，包括：
具有工件支撑体的加工室，所述工件支撑体配置为在等离子体加工期间支撑工件；
通过分离格栅与所述加工室分开的等离子体室；
配置为使用工艺气体在所述等离子体室中感应出等离子体的感应耦合元件，所述工艺气体包括含氧气体，所述等离子体包括氧等离子体；
控制器，配置为：
获得与所述加工室中产生的发光关联的数据，其中，所述发光是由位于所述氧等离子体下游的受激励的二氧化氮分子发射的；以及
至少部分地基于与所述发光关联的所述数据，确定在所述等离子体加工设备中的氮存在；
其中，在所述等离子体中产生的一种或多种氧自由基穿过所述分离格栅，以暴露于所述工件。
19.根据权利要求18所述的等离子体加工设备，其中，所述控制器配置为从位于所述分离格栅与所述工件之间的位置获得与所述发光关联的所述数据。
20.根据权利要求18所述的等离子体加工设备，其中，所述控制器配置为从靠近用于从所述加工室排出气体的气体排出口的位置获得与所述发光关联的所述数据。
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