CN1447410A - 包含等离子体测量装置的等离子体设备 - Google Patents

Abstract

一种制造半导体器件的等离子体设备，包含：一腔室，其具有反应区；一夹头，其位于反应区中；及一等离子体测量装置，置于夹头的上表面，其包含：一探测板，其上表面具有多个探测器；及一检测板，置于探测板之下，此检测板则具有对应于多个的探测器的多个检测板，并使多个检测板与多个探测器电连接。

Description

包含等离子体测量装置的等离子体设备

本申请案要求公元2002年3月27日于韩国申请的第2002-16852号申请案的优先权，在此将其作为参考。

技术领域

本发明涉及一种等离子体设备、特别涉及一种等离子体测量装置，其测量在等离子体设备的腔室内产生的等离子体。

背景技术

近来，随着科技的进步，新材料领域的发展及加工也日益开发出新材料，进而成为半导体产业发展的驱动力。

就大尺寸集成电路(LSI)的半导体器件而言，是在基片上进行一连串的薄膜沉积及图案化处理而制成，而这些加工则在具有密闭的反应容器的半导体器件加工模块中进行。

在半导体器件的制造工艺中，随着基片的大型化及其精细程度的提高，对于产量及品质的要求也更加提高。因此，经常在半导体器件的制造方法中利用等离子体，且超大规模集成电路(ULSI)必须利用此方法加以制造。为了在制造方法中利用等离子体，必须在半导体器件的处理模块的腔室中额外地安装等离子体发生源，以利用等离子体发生源所产生的等离子体对基片进行处理。依据产生等离子体的原理将等离子体发生源分类成各种型式。

在各种等离子体发生源之中，电容耦合等离子体式(CCP)的等离子体发生源与电感耦合等离子体式(ICP)的等离子体发生源被广泛使用于半导体器件的制造过程。在电容耦合等离子体式(CCP)的等离子体发生源中，平行地配置两导电板并使其隔开。将一导电板接地、并将另一导电板连接至高频电源。当气态物质通过两导电板之时，即产生等离子体。在ICP等离子体发生源中，则对含有气态物质的区域施以时变电磁场，藉以产生等离子体。在CCP与ICP两种等离子体发生器中，都利用等离子体发生源所产生的等离子体对腔室中的基片进行处理。

当在具有等离子体发生源的腔室中制造半导体器件时，为了可靠地进行加工、并为了使腔室内部与腔室外部隔绝而成为独立的反应系统，必须对腔室的压力及温度等反应条件加以调整。一般而言，由于腔室通常由不锈钢及铝等廉价的金属材料所构成，故难以检测腔室之中的等离子体状态。此外，为了降低杂质所造成的污染，半导体器件的制造过程必须在高洁净度的环境中进行，亦即加工模块势必具有多个洁净区域。因此，在制造过程进行中，势必更难于检测腔室之中的等离子体状态。

为了解决上述问题，根据相关技术，利用等离子体的电特性而检测等离子体状态的方法已被提出。在相关技术的方法中，将金属材料的探测器插入含有等离子体的腔室之中、并对探测器施加电压。测量等离子体与探测器碰撞时所产生的反馈电流量。因此，可通过插入腔室之中的至少一个探测器间接地检测等离子体状态、或通过至少具有一个探测器的杆状敏感元件而对腔室的内部进行扫描。然而，上述相关技术的方法仅能检测极有限的区域中的等离子体状态。因此，并无法检测靠近基片的区域中的等离子体状态、且无法检测基片上方区域中的等离子体状态。

发明内容

因此，本发明是针对一种具有等离子体测量装置的等离子体设备，可实质上解决相关技术的限制及其缺点所衍生的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种具有等离子体测量装置的等离子体设备，其可于制造过程的进行中，检测出靠近基片的局部区域中的等离子体状态。

本发明的其它目的及优点由随后的说明中阐述，且部分内容在说明书中是很明显的或可以通过本发明的实践理解。本发明的优点及目的，将通过书面说明书，权利要求书及附图中所特别指出的结构而被认识和获得。

为了实现与本发明的目的相一致的优点，如同具体表达和广泛说明的这样，一种制造半导体器件的等离子体装置包括：一个包含反应区的腔室；位于反应区的一个夹头；和一个在夹头上表面的等离子体测量装置，其该等离子体测量装置还包含：探测板，其上表面具有多个探测器；及检测板，其置于探测板的下，此检测板则具有对应于多个探测器的多个检测部，并使多个检测部与多个探测器电连接。

该制造半导体器件的等离子体设备还包含位于反应区上方的等离子体发生源，而此等离子体发生源则具有第一射频(RF)电源、第一阻抗匹配单元、及负载端。

第一射频(RF)的电源供应高频电源、第一阻抗匹配单元则使第一射频(RF)电源所供应的电源与其阻抗相配、及负载端产生的时变电磁场，故在反应区中，此时变电磁场产生等离子体。

此等离子体设备还包含装设在腔室内的偏压电源，而此偏压电源则具有位于夹头中的偏向电极、第二阻抗匹配单元及第二射频(RF)电源。多个探测器吸引等离子体中的离子而与其发生碰撞，以产生电流。并将此电流传递至多个检测部。

等离子体测量装置还包含一在检测板与夹头之间的支撑板，而此支撑板的中心具有孔洞。

等离子体测量装置还包含从检测板的底面延伸出来而穿过孔洞的多个电线，而此多个电线分别与多个检测部电连接。

检测板的外形与夹头的上表面的外形相同。多个探测器含有钨或铂、且其外形呈针状或钮扣状。探测器的数量为九个、二十五个或四十九个。

可以理解前面的一般说明和后面的详细说明，这些说明是示例和解释性的，且是为了提供本发明的进一步的解释。

附图简单说明

该附图是提供对本发明的进一步的理解，且是本说明的一个部分，其阐述了本发明的实施例和用于解释本发明的说明书。

图1为根据本发明的一个实施例的有等离子体测量装置的等离子体设备的示意图。

图2为根据本发明的一个实施例的等离子体测量装置的分解透视图。组件符号说明：10    等离子体设备20    腔室22    注入管26    绝缘板200   等离子体测量装置210   探测板212   探测器220   检测板222   检测部224   电线230   支撑板232   孔洞28a、28b区域30    夹头40    供应单元50    等离子体发生源52    负载端54、74阻抗匹配单元56、76射频(RF)电源70    偏压电源72    偏压电极

实施方式的详细说明

以下参见各附图，以详细说明本发明的实施例。

根据本发明的等离子体测量装置是取代基片而配置在等离子体设备的腔室中的夹头之上，故可在半导体器件的制造过程中实时地测量等离子体状态。为了说明本发明的等离子体测量装置，一含有电感耦合等离子体(ICP)的等离子体发生源的刻蚀机当作等离子体设备的例子。本发明的等离子体测量装置可应用在其它的等离子体设备中。

图1为根据本发明的一实施例的等离子体测量装置的等离子体设备的示意图。如图1所示，等离子体设备10具有一腔室20及供应单元40。腔室20为密闭的反应容器，并在其中直接加工基片而使薄膜形成在其表面。为了在腔室20之中进行相关的处理，将气体源及反应物质等必要物质储存于供应单元40之中并供应到腔室20之中。腔室20包含将来自供应单元40的必要物质注入腔室20之中的注入管22。利用绝缘板26而将腔室20的内部隔开成第一及第二区域28a及28b。将整个等离子体发生源50或等离子体发生源50的一部分安装在第一区域28a之中、并将夹头30安装在第二区域28b之中。以等离子体测量装置200取代基片而将其配置在夹头之上。将储存于供应单元40的气体源及反应物质注入腔室20之中后，对注入的气体源及气态的反应物质施加等离子体发生源50所产生的时变电磁场，以能在第二区域28b之中产生等离子体。一旦等离子体产生后，等离子体测量装置200将实时地测量等离子体浓度、等离子体温度、及等离子体电位等等离子体状态。

等离子体发生源50具有第一射频(RF)电源56，其供应高频电源、具有第一阻抗匹配单元54，其使第一射频(RF)电源56所供应的电源与其阻抗相配、及具有负载端52，其为产生时变电磁场的天线及导电板等等。然而，该天线并不是狭义上的天线而是广义上的天线。因此，该天线不仅意味着发送和接收无线通讯信号的元件、更代表足以向外界发送功率的元件。

优选地，将用以调整等离子体的碰撞能量的偏压电源70装设在腔室20。偏压电源70具有位于夹头30之中的偏压电极72、第二阻抗匹配单元74、及第二RF电源76。

图2示出等离子体测量装置200的详细结构。

图2为本发明一实施例的等离子体测量装置分解的透视图。如图2所示，等离子体测量装置200包含支撑板230、检测板220、及探测板210，三者连续地配置在(图1的)夹头30的上表面之上。优选地，支撑板230、检测板220、及探测板210三者的外形与(图1的)夹头30之上表面的外形、或与基片的外形(未示出)完全相同。

形成在探测板210的表面的多个的探测器212是由钨(W)及铂(Pt)等金属材料所构成。如图2所示，将多个探测器212形状为针状或扁圆状。可依据需要而改变多个探测器212的数量。例如，为了使与测量点相应的多个探测器212反应出基片表面的薄膜的平坦度，则多个的探测器212的数量为九个、二十五个或四十九个。当通过检测板220而对多个探测器212施加偏压时，则各探测器212将吸引等离子体中的离子而与其碰撞，从而产生电流。将产生的电流送回检测板220。

置于探测板210之下的检测板220具有多个检测部222，而各检测部222对应于各探测器212并与其电连接。各检测部222将外界施加至各探测器212的偏压加以传递、并当作传感器而检知各探测器212所产生的电流。因此，使多个电线224与多个检测部222电连接、并使其从检测板220的底面延伸出来。为了简化起见，故图2所示的多个电线224的数量少于多个检测部222的数量，但实际上，多个电线224的数量与多个检测部222的数量或多个探测器212的数量完全相同。

在检测板220的下方设置支撑板230。虽然本发明的等离子体测量装置中的支撑板230并非本发明的重点，但支撑板230仍具有支撑检测板220及探测板210两者的功能。支撑板230具有孔洞232，其能使延伸自检测板220的底面的多个电线224穿过其中而到达(图1的)腔室20的外部。当探测板210测得指示出等离子体浓度、等离子体温度、及等离子体电位等等离子体状态的电性信号后，则将该电性信号传递至多个电线224另一端的数据搜集系统(DAQ)。因此，使用者将可通过数据搜集系统(DAQ)而轻易地确认等离子体状态。

将等离子体设备的腔室中的等离子体测量装置置于夹头的上表面，基片也加载于该处。因此，等离子体测量装置将可测量实际施加于基片的等离子体状态。此外，由多个检测部而实时地测量施加于多个探测器的等离子体状态。而且，由于多个检测部的数量及其位置可任意改变，故可获得整个基片表面的信息，所以改善半导体器件的制造过程。

在本发明的应用和制造中，任何修改和变化而不偏离本发明的精神是显然的。因此本发明倾向于包括权利要求范围内的修改和变更。

Claims (16)

1.一种制造半导体器件的等离子体设备，包含：

一具有一反应区的腔室；

一位于该反应区中的夹头；及

一位于所述夹头的一上表面的等离子体测量装置，所述的等离子体测量装置包含：

一探测板，其上表面具有多个探测器；及

一检测板，置于该探测板之下，所述的检测板具有对应于所述多个探测器的多个检测部，并使所属的多个的检测部与所属的多个探测器电连接。

2.如权利要求1所述的等离子体设备，还包含一位于所述的反应区上方的等离子体发生源。

3.如权利要求2所述的等离子体设备，其中所述的等离子体发生源具有一第一射频(RF)电源、一第一阻抗匹配单元、及一负载端。

4.如权利要求3所述的等离子体设备，其中所述的第一射频(RF)电源供应产生所需的高频电源、其中所述的第一阻抗匹配单元使所述的第一射频(RF)电源所供应的电源与其阻抗相配、其中所述的负载端产生一时变电磁场，故在所述的反应区中，所述的时变电磁场足以产生等离子体。

5.如权利要求4所述的等离子体设备，还包含一装设在所述的腔室的偏压电源。

6.如权利要求5所述的等离子体设备，其中所述的偏压电源具有一位在所述的夹头之中的偏压电极、一第二阻抗匹配单元及一第二射频(RF)电源。

7.如权利要求6所述的等离子体设备，其中所述的多个探测器吸引等离子体中的离子而与其碰撞，以产生电流。

8.如权利要求7所述的等离子体设备，其中将所述的电流传递至所述的多个检测部。

9.如权利要求1所述的等离子体设备，其中所述的等离子体测量装置还包含一位于所述的检测板与所述的夹头之间的支撑板。

10.如权利要求9所述的等离子体设备，其中所述的支撑板的中心具有一孔洞。

11.如权利要求10所述的等离子体设备，其中所述的等离子体测量装置还包含从所述的检测板的底面延伸出来而穿过所述的孔洞的多个电线。

12.如权利要求11所述的等离子体设备，其中所述的多个的电线分别与所述的多个的检测部电连接。

13.如权利要求1所述的等离子体设备，其中所述的检测板的外形与所述的夹头的上表面的外形相同。

14.如权利要求1所述的等离子体设备，其中所述的多个探测器含有钨或铂。

15.如权利要求1所述的等离子体设备，其中所述的多个的探测器的外形呈针状或扁圆状。

16.如权利要求1所述的等离子体设备，其中所述的多个探测器的数量为九个、二十五个或及四十九个。

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