CN112970090A - 用于等离子体处理工具的衬底状态检测 - Google Patents

Abstract

一种衬底处理工具，其能够基于所观测到的在处理期间输送至处理室的RF功率的行为来检测夹持至处理室中的夹持表面的衬底的间隙和/或偏移。RF功率的行为通过比较输送至处理室的RF功率的实RF功率分量与虚RF功率分量之间的电压‑电流相位角差异和/或阻抗幅值改变，而进行观测。

Description

用于等离子体处理工具的衬底状态检测

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月30日申请的美国申请No.62/752,707的优先权利益，其通过引用合并于此以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及用于处理衬底的等离子体处理工具，且尤其涉及能够通过观测用于产生等离子体的射频(RF)的行为来检测经历处理的衬底的状态的等离子体处理工具。

背景技术

等离子体处理工具通常用于处理衬底。

例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具用于在衬底上沉积膜。PECVD工具典型地包含处理室以及室内的基座，以用于将衬底定位以及夹持于夹持表面上。沉积期间的夹持的目的是(1)将衬底尽可能平坦地保持于夹持表面以及(2)将衬底维持在其适当位置，典型地使其居中于夹持表面上。

虽然大多数的夹持基座都适当地运作，但仍存在问题。这种问题中的一个是可能在处理期间于衬底背侧与相对的夹持表面之间形成间隙。膜的沉积通常造成作用在衬底上的表面应力。所沉积的膜越厚，表面应力就越大。这些表面应力可能造成衬底在若干处翘曲，而使衬底的若干区域升高而离开夹持表面、产生间隙、部分或完全使衬底从夹持表面脱离夹持。

衬底在夹持表面上的偏移也可能是有问题的。偏移可能因为不期望的横向力作用在衬底上、克服夹持力、且导致衬底移动而发生。在不正确的位置中，沉积在衬底上的膜容易产生未对准的问题。

沉积于衬底上的膜的厚度、均匀性以及对准越好，最终产品将越可靠(例如半导体衬底上的芯片或集成电路)。在有间隙、部分或完全脱离夹持和/或偏移的情况下，所沉积的薄膜的厚度、均匀性以及对准可能全部受到不利影响，从而造成制造缺陷。在有制造缺陷的情况下，衬底的产量通常降低。

发明内容

一种衬底处理工具，其能够基于所观测到的在处理期间输送至处理室的RF功率的行为来检测夹持至处理室中的夹持表面的衬底的间隙和/或偏移。RF功率的行为通过比较输送至处理室的RF功率的实RF功率分量与虚RF功率分量之间的电压-电流相位角差异和/或阻抗幅值改变，而进行观测。当检测到衬底的间隙和/或偏移时，将衬底进行标记。在可选的实施方案中，可采取恢复选项，或可将衬底作为有缺陷的而报废。

附图说明

可通过参考以下结合附图的描述来最好地理解本申请及其优点，其中：

图1为根据本发明的非排除性实施方案的等离子体处理工具的框图。

图2为将在处理期间在衬底处理工具的处理室中被夹持的衬底模型化的电路图。

图3-5各自为将发生例如间隙、部分或完全脱离夹持或偏移的一或更多不同问题时的处理期间的衬底模型化的电路图。

图6为将衬底处理工具中的被夹持的衬底模型化的另一电路图。

图7为显示根据本发明的非排除性实施方案处理衬底的步骤的流程图。

图8为显示实质上无间隙、翘曲和/或脱离夹持问题的衬底处理运行期间所收集的相位角和/或阻抗幅值的测量结果的样本的示例图。

图9为显示检测到间隙、翘曲和/或脱离夹持问题时的衬底处理运行期间所收集的相位角和/或阻抗幅值的测量结果的样本的示例图。

图10为根据本发明的非排除性实施方案的控制器的框图，该控制器用于控制等离子体处理工具。

在附图中，相似的附图标记有时候用于表示相似的结构元件。还应理解，附图中的描述为示意性的，且不一定按比例绘制。

具体实施方式

现在将参考附图中所示的几个非排他性的实施方案来详细描述本申请。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的彻底理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本公开内容可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，未详细描述公知的工艺步骤和/或结构，以免不必要地使本发明不清楚。

衬底处理工具

参照图1，其显示了衬底处理工具10的框图。在多种实施方案中，衬底处理工具10可以是等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具、低压(LPCVD)、超高真空(UHVCVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)或任何其他用于沉积膜的等离子体工具。还应注意衬底处理工具10不只局限于沉积工具。此外，衬底处理工具10还可以包含等离子体蚀刻工具。就此而言，此处使用的用语“工具”应广义地解读为涵盖有助于处理任何种类的衬底的任何种类的工具，衬底包括但不限于半导体晶片、平板显示器、光电装置、或任何其他类型的工件。

在非排除性实施方案中，衬底处理工具10包含处理室12、喷头14、具有夹持表面16A的衬底基座16、待处理的衬底18、射频(RF)产生器20、电压/电流(V/I)计22以及控制器24。

衬底基座16被设置成将衬底18定位并夹持至处理室内12的夹持表面16A上。在将衬底18设置在表面16A后，施加“卡紧”或夹持力。夹持力的用途是(1)将衬底维持于其正确位置(即对准)、典型地居中于夹持表面16A上，以及(2)将衬底18的背侧向下拉而尽可能地保持衬底18平坦。在多种实施方案中，可使用若干公知的夹持件，例如静电卡盘(ESC)、真空卡盘、其他类型的卡盘、或其组合。

在所示的实施方案中，RF产生器20被设置成经由耦合至设置在衬底基座16内的电极的电缆线(电极及电缆线两者皆未显示)输送RF功率至室12。虽然未显示，但任选地可以使第二RF产生器耦合至喷头14。RF产生器能够产生高、中和/或低RF频率。例如，在高频的情形中，RF产生器可以产生2-100MHz的范围内、且优选地为13.56MHz或27MHz的频率。当产生低频时，可使用的不同范围或值为50KHz至2MHz、350至600KHz、或约400KHz。

在操作期间，将反应物气体通过喷头14供应至处理室12中。在喷头14内，气体经由一或更多个充气室(未显示)分配至室12中、待处理的衬底18的表面上方的总体区域内。RF产生器20所产生的RF功率分别经由衬底基座16和/或喷头14中的电极输送。所输送的RF功率在处理室12内产生等离子体26。等离子体26中的激发电子从反应物气体离子化或解离(即裂解)而产生化学反应性自由基。当这些自由基反应时，其在衬底18上沉积并形成膜。通过控制气体、时序以及输送至室12的RF功率，沉积在衬底上的膜的厚度以及材料都可以精确控制。

V/I计22沿着缆线串联于衬底基座16中的电极与用于输送RF功率至室12中的RF产生器20之间。V/I计22实质上为能够测量输送至处理室12的RF功率的若干特性的探针，这些特性包括(a)电压、(b)电流以及(c)电压与电流之间的相位角。V/I计22因此能够监测室12中的RF功率的行为，从而提供对例如RF能量如何产生以及累积于处理室12中的洞察，其进而提供关于在处理期间处理室12内的衬底的状态方面的信息，如以下进一步描述的。

控制器24被用于控制衬底处理工具10总体上的操作，包括沉积期间、沉积后、和/或其他工艺操作的工艺条件。如此处更详加描述的，在与V/I计22协同操作的情况下，控制器24还操作为用于监测以及检测室12中正被处理的衬底18的状态的衬底状态检测系统。尤其是，衬底检测系统被设置成确定衬底18与夹持表面16A之间是否已形成翘曲和/或间隙、和/或衬底是否已从其居中或对准位置偏移。

实与虚RF功率

输送至处理室12的RF功率具有两个分量：实功率与虚功率。实功率是被输送至系统中作为能量而消耗的RF功率。虚功率为输送至处理室12内的系统但未被消耗的RF功率。换言之，虚功率的电位在系统中维持不变，因为其未被使用。在衬底18的处理期间，若干量的输送至室12的RF功率作为实功率而消耗，而其余虚功率未被消耗。

可变电容和RF功率

当被卡紧至夹持表面16A时，衬底18电容性耦合至下伏的衬底基座16与室12中的RF感应等离子体两者。当发生衬底方面的问题时，例如间隙、部分或完全脱离夹持、或偏移，系统中的电容改变。如以下所详述的，电容的改变导致处理室12中所输送的RF功率的改变。因此，通过监测所输送的RF功率的改变，就可推出衬底的状态。

申请人发现在(1)等离子体的反射RF特性与(2)衬底18与夹持表面16A的部分或完全分离(即间隙)和/或衬底18的偏移之间具有相关性。换言之，衬底18的间隙和/或偏移导致电容改变，该改变反应于处理室12内的所输送的RF功率和等离子体能量。

通过观测RF行为上的改变，可作出关于衬底18的状态的假设，例如衬底是否已部分或完全脱离夹持或偏移。当作出如此假设时，可采取一些行动，包括标记衬底和/或执行一或更多恢复工艺选项。

V/I计22被用于测量室12中的RF功率的电压和电流分量，其通常呈正弦波的形式。室12中的电容的改变导致RF功率的相对于实分量幅值的虚分量幅值(且因此总阻抗幅值)和在电压与电流之间的相位角两者上的改变。通过彼此独立地、彼此结合地监测这些改变，可将RF功率的电压-电流相位角和/或阻抗幅值(Z)用来确定衬底18的状态。

电路图模型-无衬底脱离夹持或偏移

参照图2，其显示了电路图30，电路图30将处理室12中被夹持至具有两(即内和外)电极的夹持表面16A(例如与ESC卡盘使用)的衬底模型化。在该电路图30中，衬底18被适当地定位(例如居中)于基座16的夹持表面16A上，且几乎没有间隙。该电路图30包含：

·可变电容器C_内和C_外，其分别对应于由衬底18与内电极以及外电极形成的电容器。这些电容器是可变的，因为其电容值可以改变。在衬底18之间无间隙的情况下，则电容值是高的。另一方面，如果形成间隙，则电容值降低。

·电容器C_共同，其为内电极与外电极之间的电容值。该电容值是固定的。

·两电容器C_滤波器，其都是固定值。该两C_滤波器电容器将来自RF产生器20的输送RF功率分别耦合至内电极和外电极。

·电容器C_鞘，其被定义为等离子体的“等离子体虚阻抗”，该等离子体虚阻抗通常为电容性的。

·电阻器R_主体，其定义等离子体的主体中的“等离子体实阻抗”，该等离子体的主体大致在基座16的中心上方附近。

在该情况下，两可变电容器C_内和C_外的电容维持为高的，只要衬底维持适当地夹持(即几乎没有因为脱离夹持而形成的间隙)且/或衬底维持在其适当位置(即对准)即可。RF功率的相对于实分量幅值的虚分量幅值的改变因此最小化。电压相位角和阻抗幅值的偏差也因此最小化。因此，可以高可信度推出衬底18的状态，其中没有脱离夹持和/或偏移问题。

电路图模型-有衬底脱离夹持或偏移

图3-5各自为将与图2描绘的相同系统中具有不同夹持和/或偏移问题的衬底模型化的电路图。在各情形中，取决于问题的类型，由处理室12中的系统所遇见的电容改变，从而表示夹持和/或偏移问题。除了增加C_外＿鞘和R_外之外，这些情形中的每一者中的电路模型与上文所述的相同，C_外＿鞘和R_外分别定义基座16的夹持表面16A的周缘处及以外的等离子体的等离子体虚阻抗和等离子体实阻抗。

应注意图2至图5中的每一者中所示的问题为了清楚起见而被夸大。在真实世界情况中，翘曲和/或偏移的程度通常不如所示那样显而易见。

参照图3，其显示了将衬底中心处或附近翘曲的衬底模型化的电路图40，如由图的左侧最佳地显示的。当此情形发生时，相对于图2的电路模型的主要改变是C_内的电容降低，如由箭头42所表示的。

参照图4，其显示了将衬底边缘处或附近翘曲的衬底模型化的电路图50，如由图的左侧最佳地显示的。当该情形发生时，相对于图2的电路模型发生若干改变。C_外的电容降低，如由箭头52所表示的。因此，当C_外降低时，阻抗和相位角增加，如由箭头56所表示的。

参照图5，其显示了将已偏离正确位置的衬底模型化的电路图60，如在图的左侧由箭头62最佳地显示的。当该情形发生时，电容器C_内和C_外的电容维持为高的，因为衬底18与电极之间的间隙保持最小。然而，其他改变相对于图2所示的电路模型而发生。在外电极与等离子体之间的由电容器64表示的电容降低。作为响应，当电容器64的电容降低时，通过等离子体的阻抗与相位角一起增加，如由箭头66表示的。

在图3-5中提供的示例中的每一者中，间隙和/或偏移导致处理室12中的电容的改变。因此，在各情形中，V/I计22感测RF功率的相对于实分量幅值的虚分量幅值的改变。因此，在电压-电流相位角和阻抗幅值方面有偏差。

应理解电容的相对改变表示衬底18所经历的问题的严重性，如果衬底18已经历严重的脱离夹持、或已明显偏移，则电容降低将是明显的。相反地，如果间隙、脱离夹持和/或偏移是最小的，则电容的下降将同样是最小的。因此，电压-电流相位角和/或阻抗幅值的偏差程度与伴随给定衬底18的间隙、脱离夹持和/或偏移问题的程度或严重性成比例。

应注意，此处所述衬底问题检测方法未必区分或识别出特定问题为部分或完全脱离夹持和/或偏移。然而，该方法总体上确实识别出问题存在。因此，可标记衬底18，或者可以执行一些其他的恢复工艺选项。

替代实施方案-衬底基座

所述衬底状态检测方法可以与任何具有至少一个RF电极的衬底保持器(例如真空卡盘)一起使用。

参照图6，其显示了将处理室中夹持至具有单一电极的衬底保持器的衬底模型化的电路图65。在该实施方案中，衬底18与电极之间的电容由单一电容器C指示。除此之外，该模型实质上与图2中所示的相同，且间隙和/或偏移的问题将以类似于以上相对于图3-5描述的方式确认。

应理解此处提供的实施方案仅为示例性的，且非意图以任何方式成为限制性的。相反，不论所使用的夹持或卡紧机构类型如何，此处所述的衬底状态检测方法都可以与任何具有一或多个电极的衬底基座一起使用。

可信度阈值

根据非排除性实施方案，可信度阈值可以用于确定处理期间给定衬底18是否正经历任何脱离耦合或偏移问题。如以上所述，相位角和/或总阻抗幅值的程度是与衬底18的任何部分或完全脱离夹持或偏移的程度或严重性成比例。考虑到这一点，如由V/I计所获取的给定衬底18的处理期间的样本结果可描绘在从高可信度至低可信度水平的范围内的静态量表(static scale)。如果给定衬底18的一或更多样本超出高至低可信度范围内的静态可信度阈值，则可将该衬底标记为具有脱离夹持或已不当地偏移的问题。

在替代的实施方案中，可信度阈值可以是动态的，并且在衬底的处理期间随着时间漂移。例如，根据从几乎无间隙、翘曲和/或偏移问题的若干衬底处理运行中收集的实证数据，可以描绘在样本衬底的处理期间随着时间推移从近乎理想样本点产生的“黄金曲线”。接着，基于该黄金曲线，可以在黄金曲线的上方和下方定义同样随着时间变动的上可信度边界阈值和下可信度边界阈值。利用该方法，在所收集的样本维持于上与下边界内(即不超出)的情况下，将衬底的处理视为正常。另一方面，如果样本转变至上或下边界之外(即超出)，则可以将衬底标记为具有间隙、翘曲和/或偏移问题。

衬底处理流程图

参照图7，其显示了根据本发明的非排除性实施方案的说明处理衬底18的步骤的流程图70。

在步骤72中，将待处理的衬底18夹持至衬底处理工具10的处理室12内的衬底基座16的夹持表面16A。通常，衬底18是居中的或以其他方式对准于夹持表面16A上且然后被夹持。

在步骤74中，在RF感应等离子体中通过沉积膜于衬底的顶部表面上来处理衬底。如上所述，膜的厚度可能造成表面应力，该表面应力使衬底18翘曲，从而导致在衬底18与夹持表面16A之间形成间隙。因此，衬底18可能部分或完全从衬底基座16脱离夹持。并且，如果不期望的横向力克服夹持力，则可能发生相对于中心位置的偏移。

在步骤76中，V/I计22持续监测或采样输送至处理室12中的系统的RF功率的相位角和/或总阻抗幅值。

在决定78中，控制器24确定是否已超出指示脱离夹持和/或偏移问题的容许阈值。如上所述，容许阈值可以是静态或动态的。如果是静态的，则将样本与容许阈值或成组的容许阈值相比较。如果使用动态阈值，则将处理期间产生的样本与通常随时间推移而变动的上阈值边界和下阈值边界相比较。不论是使用静态还是动态方法，如果未超出容许阈值，则使步骤74中的衬底处理继续直到完成。

另一方面，在步骤80中，如果超过容许阈值(动态或静态)，就将衬底进行标记。

在任选的步骤82中，在控制器24下的衬底处理工具10可实施一或更多恢复工艺选项。这样的恢复选项可包含但不限于增加由夹持表面16A所产生的夹持力、暂停衬底18的处理和/或调整处理衬底18时所使用的工艺的处理参数。应注意该步骤是可选的，且可以跳过。例如，如果伴随衬底的问题是严重的，则采取恢复步骤是无意义的。

最后，在步骤84中，将衬底从处理室12移除，使得下一衬底18可取代它进行受处理。

动态可信度阈值实施例

参照图8，其说明了显示正常衬底工艺运行期间随时间推移而改变的动态可信度阈值的示图110。沿着竖直轴，示图110包含随着沿水平轴的时间推移描绘的相位角和/或阻抗幅值样本的实际测量值112。在此情形中，由于衬底几乎未经历间隙、翘曲和/或偏移，所以测量值112大致循着黄金曲线114，该黄金曲线114是从实证数据产生的并且定义上边界116和下边界118。由于测量值112在其随时间推移而变动时维持在上边界116和下边界118内，因此并未将衬底运行标记为具有任何问题。

参照图9，其说明了显示另一衬底运行的测量值112的示图120，该测量值112超出动态可信度阈值边界中的一者。在该情形中，所描绘的测量值112逐渐变小且落到下边界118的下方，这表示衬底正经历间隙、翘曲和/或偏移问题。如上所述，当检测到这样的问题时，可使处理中止或采取修正措施。

控制器

控制器24通常包含一或更多个非瞬时计算机可读介质储存装置90和/或主存储器92，以用于储存系统控制软件或计算机码。术语“非瞬时控制器

控制器24通常包含一或更多个非瞬时计算机可读介质储存装置90和/或主存储器92，以用于储存系统控制软件或计算机代码。术语“非瞬时计算机可读介质”总体上用于指称例如主存储器、副存储器、可移除储存器、以及储存装置之类的任何物理介质，例如硬盘、闪存、磁盘存储器、CD-ROM、可移除储存装置90A、以及其他形式的持续性存储器，且不应解释为涵盖暂时性主题，例如载波或信号。

控制器24也可以包含一或更多个处理器94，例如CPU或计算机、多个CPU或计算机、模拟和/或数字输入/输出链接、马达控制器板等。在某些实施方案中，运行或执行系统软件或代码的控制器24控制衬底处理工具10的所有或一些活动，包括例如控制处理操作的时序，RF产生器20的操作的频率和功率，处理室12内的压力，进入处理室12的气体的气体流率、浓度及温度和其相对混合状态，衬底保持器16所支撑的衬底18的温度等。

控制器24还可以包含用户接口96。用户接口96可包含例如指示工具10的操作参数和/或工艺条件的图形显示器之类的一或更多个输入/输出(I/O)装置98，以及例如指向装置、键盘、触控屏幕、麦克风等容许人力操作者与工具10对接的用户输入装置。

例如计算机总线之类的通信基础架构100被设置成使控制器24的多个部件90-98能够彼此通信。通信链接102被设置成使控制器24能与其他通信和/或运算系统通信。控制器24内部以及外部的通信可呈信号形式，例如电子、电磁、光学、或其他能够经由任何通信链接进行传送和/或接收的信号，所述通信链接载送信号，且可使用线路或缆线、光纤、电话线路、移动电话链接、射频链接、和/或其他信道实施。

优点

此处所述用于监控及检测处理室12中的衬底18的状态的方法提供若干益处及优点。首先，当沉积物累积在室12的壁及其他表面上时，室12至衬底18中的电容改变。然而，此处所述的方法在逐个衬底之间维持可重复性。第二，在处理期间检测衬底中的问题的能力意指可采取修正性措施，或在严重情况中，可识别衬底18并且在发生后续工艺步骤之前将其报废。

为了简单起见，所述的衬底处理工具10仅包含单一衬底处理站。应注意此处所述的主题可以与具有多个衬底处理站的衬底工具10一起使用。

还应注意虽然此处所述的衬底处理工具10为膜沉积工具，但这不应解读为具有限制性。反之，此处所述主题可以与任何利用RF感应等离子体来处理衬底的衬底处理工具一起使用，例如但不限于等离子体蚀刻工具，或利用RF产生等离子体来处理衬底的任何其他类型的工具。

在多种实施方案中，由衬底处理工具所处理的衬底18可以包含半导体晶片、平板显示器或任何其他工件。总体而言，本申请意指涵盖任何使用RF感应等离子体来处理衬底的衬底处理工具。

应理解，本文所提供的实施方案仅为示例性的，且不应在任何方面解释为限制性的。尽管仅详细描述一些实施方案，但是应理解，在不脱离本文所提供的公开内容的精神或范围的情况下，能以许多其他形式来实现本申请。因此，所呈现的实施方案应认为是说明性而不是限制性的，且不受限于在此给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同方案内进行修改。

Claims (33)

1.一种衬底处理工具，其包含：

处理室；

衬底基座，其具有用于在所述处理室内支撑衬底的表面；

射频(RF)电极，其用于在所述处理室内输送RF功率，当所述衬底正被处理时，所述RF功率感应出所述处理室中的等离子体；以及

衬底状态检测系统，其用于在所述衬底被处理时，通过测量所述处理室内输送的所述RF功率来检测所述衬底的状态，根据所测量的所述RF功率，所述衬底状态检测系统确定所述衬底在处理期间是否正经历任何的翘曲、所述衬底与所述表面之间的间隙或相对所述表面的偏移。

2.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中：

所述RF电极被设置成提供恒定的RF功率至所述处理室；并且

所述衬底状态检测系统还被设置成：

(a)测量所述处理室中的实RF功率和虚RF功率；以及

(c)基于所述处理室内的所述虚RF功率的改变确认所述衬底的所述状态。

3.根据权利要求2所述的衬底处理工具，其中所述衬底状态检测系统还被设置成比较所述RF功率的电压-电流相位角的差异。

4.根据权利要求3所述的衬底处理工具，其中在所述衬底的任何翘曲、间隙或偏移程度相应地增加或减小时，所述电压-电流相位角增加或减少。

5.根据权利要求2所述的衬底处理工具，其中所述衬底状态检测系统还被设置成比较所述虚RF功率的阻抗幅值的改变。

6.根据权利要求5所述的衬底处理工具，其中在所述翘曲、间隙或偏移程度相应地变得更大或更小时，所述阻抗幅值的改变变成为更大或更小。

7.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中所述衬底状态检测系统还包含控制器，所述控制器与电压/电流(“V/I”)计协同操作，所述控制器被设置成：如果由所述V/I计测量的所输送的所述RF功率指示所述衬底的状态为具有(a)间隙或(b)偏移，就标记所述衬底。

8.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中如果从所测量的所述RF功率得出的一或更多个样本超出一或更多静态容许阈值，则所述衬底状态检测系统将所述衬底标记为具有间隙、翘曲和/或偏移问题中的一者。

9.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中如果从所测量的所述RF功率得出的一或更多个样本超出一或更多个动态容许阈值，则所述衬底状态检测系统将所述衬底标记为具有间隙、翘曲和/或偏移问题中的一者，其中所述动态容许阈值随时间推移而变动。

10.根据权利要求9所述的衬底处理工具，其中所述一或更多个动态容许阈值通过下述方式定义：

产生从收集自多个衬底的多个处理运行的实证样本得出的随时间推移的曲线；以及

从所产生的所述曲线，得出随时间的推移而变动的所述动态容许阈值。

11.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中所述衬底状态检测系统包含电压/电流计，所述电压/电流计能够测量：

(a)电压；

(b)电流；以及

(c)所述电压与所述电流之间的相位角。

12.根据权利要求11所述的衬底处理工具，其中所述电压/电流计被电串联耦合在RF源与设置于所述衬底基座中的电极之间。

13.根据权利要求2所述的衬底处理工具，其中所测量的所述虚RF功率的改变指示所述衬底与所述衬底基座的所述表面之间的电容的改变，其中所述电容：

在所述间隙的幅度增加时降低；并且

在所述间隙的幅度减少时增加。

14.根据权利要求2所述的衬底处理工具，其中所测量的所述虚RF功率的改变指示所述衬底与所述衬底基座的所述表面之间的电容的改变，其中所述电容：

在所述衬底的所述偏移的程度增加时降低；并且

在所述衬底的所述偏移的程度减少时增加。

15.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中所述衬底基座包含至少一个RF电极。

16.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中用于支撑所述衬底的所述衬底基座的所述表面还被配置成将所述衬底夹持至所述表面上。

17.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其还包含标记产生器，其用于在所述衬底状态检测系统确定所述衬底的状态为(a)在所述衬底与所述衬底基座的所述表面之间具有间隙或(b)已在所述衬底基座的所述表面上偏移的情形中，标记所述衬底。

18.根据权利要求17所述的衬底处理工具，其还包含恢复模式，所述恢复模式用于在所述标记产生器标记所述衬底的情形中，执行恢复处理操作。

19.根据权利要求18所述的衬底处理工具，其中所述衬底处理工具在所述恢复模式中实施以下恢复处理操作中的一者：

(a)增加用于将所述衬底夹持至所述衬底基座的所述表面的夹持力；

(b)暂停对所述衬底的处理；或

(c)调整在处理所述衬底时所使用的工艺的处理参数。

20.根据权利要求1所述的衬底处理工具，其中所述衬底处理工具为下列项中的一项：等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工具、低压(LPCVD)、超高真空(UHVCVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)或等离子体蚀刻工具。

21.一种衬底处理工具，其能够基于所观测到的输送至处理室的RF功率的行为，来检测设置在所述处理室中的支撑表面上的衬底的间隙和/或偏移。

22.根据权利要求21所述的衬底处理工具，其中所输送的所述RF功率的行为是从所输送的所述RF功率的虚分量的幅值相对于实分量的幅值的改变来观测。

23.根据权利要求21所述的衬底处理工具，其中所述RF功率的行为通过比较输送至所述处理室的所述RF功率的实RF功率分量与虚RF功率分量之间的电压-电流相位角差异来观测。

24.根据权利要求23所述的衬底处理工具，其中所述电压-电流相位角差异的程度与间隙的尺寸和/或偏移的程度成比例。

25.根据权利要求21所述的衬底处理工具，其中所述衬底的间隙和/或偏移的存在通过确认输送至所述处理室的所述RF功率的实RF功率分量和/或虚RF功率分量的阻抗幅值的改变来确定。

26.根据权利要求25所述的衬底处理工具，其中所述阻抗幅值与间隙的尺寸和/或偏移的程度成比例。

27.根据权利要求21所述的衬底处理工具，其中在检测到所述衬底的间隙和/或偏移时，标记所述衬底。

28.根据权利要求21所述的衬底处理工具，其中输送至所述处理室的所述RF功率的行为通过电压/电流(V/I)计来观测，所述电压/电流计被配置成测量：

(a)电压；

(b)电流；以及

(c)所述电压与所述电流之间的相位角。

29.根据权利要求28所述的衬底处理工具，其中所述V/I计被串联耦合在RF源与电极之间，所述电极被嵌入在定义所述支撑表面的衬底基座中，所述RF源用于输送所述RF功率至所述处理室。

30.一种衬底处理工具，其包含控制器，所述控制器与电压/电流(V/I)计协同操作，以用于在处理室中进行处理的衬底相对于所述处理室中支撑所述衬底的基座的表面具有间隙和/或已偏移时标记所述衬底，所述控制器根据所观测到的由所述V/I计测量的输送至所述处理室的RF功率来标记所述衬底。

31.根据权利要求30所述的衬底处理工具，其中所述RF功率的行为通过比较输送至所述处理室的所述RF功率的实RF功率分量与虚RF功率分量之间的电压-电流相位角差异来观测。

32.根据权利要求30所述的衬底处理工具，其中所述RF功率的行为通过比较输送至所述处理室的所述RF功率的实RF功率分量与虚RF功率分量之间的阻抗幅值的改变来观测。

33.根据权利要求30所述的衬底处理工具，其中所述V/I计被设置成测量供应至所述处理室的所述RF功率的实RF分量和虚RF分量的一或更多个参数，所述一或更多个参数包含：

(a)电压；

(b)电流；以及

(c)相位角。

Images