TW202041697A - 監測製程壁部沉積物及塗層 - Google Patents

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Abstract

諸多實施例包括設備及使用該設備之方法。於一實施例中，該設備包括一吸附感測器，其具有光源、及至少第一透光窗口及第二透光窗口，該至少第一透光窗口及第二透光窗口安設於製程腔室中之實質上相對壁上，來自光源之輻射通過該至少第一透光窗口及第二透光窗口。第一窗口係選擇為在光源所發射之一或更多波長呈實質上透光。光源檢測器配置成接收透射穿過第二透光窗口之輻射，並提供所接收輻射之強度位準，該強度位準包括因窗口上所吸附之膜而導致之穿過第一透光窗口及第二透光窗口之透射損耗。亦揭示其他設備及系統。

Description

監測製程壁部沉積物及塗層
本文揭示之標的係關於半導體及相關工業中使用之設備。更具體地說，所揭示之標的係關於用以判定先前沉積的膜及其他殘留物已從製程腔室之內壁去除之程度的設備。尤其，所揭示之標的係關於用於無晶圓電漿清潔方法之終點判定的設備，此清潔方法用於實質上去除製程腔室內部之內壁或其他部件上之膜及其他殘留物。 [相關申請案之交互參照] 本申請案主張2018年12月31日申請且發明名稱為「MONITORING PROCESS WALL DEPOSITIONS AND COATINGS」之美國臨時專利申請案第62/786,984號的優先權，其全部內容皆併於此作為參考。
半導體裝置朝較小裝置幾何形狀之持續趨勢在維持裝置之臨界尺寸(CD)的均勻度、準確度及精準度方面造成難度增加。半導體及相關行業已意識到，使處理腔室(例如沉積腔室及蝕刻腔室)內之表面(例如內壁)清潔度呈一致清潔度以減少或消除晶圓間(wafer-to-wafer)或甚至跨晶圓(cross-wafer)之臨界尺寸變異已變得越來越重要。如本領域具有通常知識者所知，處理腔室內所進行的許多製程在處理腔室的內表面上留下膜、殘留物、微粒及其他污染物。
另外，污染物累積的增加會引起不一致的腔室調控環境，其會影響諸多處理操作。由於污染物的累積隨著每一處理操作而增加，因此每一連續處理操作無法在相同的腔室條件下啟動。據此，每一連續處理操作之起始條件的改變導致了變異，該變異最終超過可接受的極限，因而導致蝕刻速率漂移、臨界尺寸漂移、輪廓漂移及其他有害影響。
已嘗試解決此等問題而於處理操作之間對製程腔室進行清潔製程。然而，此等清潔製程不具有自動終點判定。因此，每一清潔製程係進行一指定的時間長度。在定時模式下進行清潔製程通常導致進行時間大幅超過確保處理腔室清潔而無腔室清潔不足的風險所需的時間。顯然地，此過度清潔模式亦可能導致腔室部件的劣化，進而降低部件的壽命，並增加更換部件的成本。
以往，清潔製程係仰賴於電漿清潔，其透過將晶圓放置在製程腔室中以覆蓋靜電吸盤(例如下電極)來清潔基於電漿的製程腔室。然而，進行無晶圓製程腔室清潔已變得越來越普遍。此已導向使用無晶圓自動清潔(WAC)製程。WAC製程習知已使用著重於去除所有腔室沉積副產物的複合式單步驟配方，其涉及用於去除例如矽基副產物及碳基副產物之蝕刻劑氣體的混合物。然而，用於去除矽及碳副產物兩者之複合WAC配方面臨矽基及碳基沉積副產物兩者去除速率較低的問題。另外，在單步驟配方中遺留下的清潔化合物(例如，氟化鋁，AlF3 )可能會對後續執行的蝕刻操作產生不利影響。
監測內部製程腔室壁之另一同時期技術是基於使用放置在製程腔室內的實驗「試片(coupons)」。此些試片係插於腔室內的不同位置，以檢測腔室的沉積程度及清潔能力。接著，生產工程師使用試片進行長時間的實驗，以為特定膜及製程腔室壁的狀態定義最佳參數。除了所需的冗長測試程序外，隨著重複多次測試，製程腔室必須多次打開並關閉，兩者皆增加了使用試片的冗長測試要求。
在又另一同時期技術中，已使用紅外線衰減全反射(IR ATR)技術進行實驗，以光學方式監測製程腔室內的清潔度。然而，此等類型的量測具強侵入性，且需對製程腔室進行大幅修改。
因此，在一實施例中，所揭示之標的提供一光源以照射或照亮位於製程腔室內的窗口，以監測窗口上形成之沉積物及/或塗層的光源吸光度。吸光度位準與沉積物/膜的厚度相關。在其他實施例中，給定膜及/或製程的吸光度位準可保存於資料庫中，並應用於製成無窗口及光源之類似製程腔室。
本節所述之資訊係為了向本領域技術人員呈現下述揭示標的之脈絡而提供，且其不應被認定為已承認的先前技術。
於諸多實施例中，所揭示之標的為吸附感測器，其包括例如光源；第一透光窗口及第二透光窗口，其安設於製程腔室中之實質上相對壁上，使得來自該光源之輻射通過第一透光窗口及第二透光窗口之每一者。第一透光窗口及第二透光窗口係選擇為在該光源所發射之一或更多輻射波長呈實質上透光。該吸附檢測器亦包括光源檢測器，其配置成接收透射穿過第一透光窗口及第二透光窗口之輻射，並提供所接收輻射之強度位準，該強度位準包括因該些窗口上所吸附的膜而導致之通過該第一透光窗口及該第二透光窗口之透射損耗。
於諸多實施例中，所揭示之標的為吸附感測器，其包括例如一光源；至少一透光窗口，其具有接近光源之第一面及相對第二面，使得來自光源之輻射將通過第一面及相對第二面兩者。透光窗口係選擇為於光源所發射之一或更多波長呈實質上透光。第一檢測器安設接近於透光窗口，且接近至少一透光窗口之第一面。第一表面鏡係佈設成將自光源接收之輻射反射穿過透光窗口至第一檢測器。所反射輻射在被第一檢測器接收前通過透光窗口至少一次。透光窗口及第一表面鏡係安設於製程腔室中之實質上相對壁上。
於諸多實施例中，所揭示之標的為吸附感測器，其包括例如光源；及第一透光窗口與第二透光窗口，其安設於製程腔室中之實質上相對壁上，使得來自光源之輻射通過製程腔室及第一透光窗口與第二透光窗口之每一者。第一透光窗口及第二透光窗口係選擇為在光源所發射之一或更多輻射波長呈實質上透光。吸附感測器亦包括第一光源檢測器，其配置成監測直接來自於光源之輻射輸出；以及第二光源檢測器，其配置成接收透射穿過第一透光窗口及第二透光窗口兩者之輻射，並提供所接收輻射之強度位準，該強度位準包括因該些窗口上所吸附的膜而導致之通過第一透光窗口及第二透光窗口之透射損耗。
現將參考如諸多附圖中所示之一些一般及特定實施例，以詳細描述所揭示之標的。在以下描述中，闡述了許多具體細節，以對所揭示之標的提供透徹理解。然而，對本領域技術人員將顯而易見，可在沒有一些或所有此等具體細節下實施所揭示之標的。在其他情況下，眾所周知的製程步驟或結構便不詳加敘述，以免使所揭示之標的模糊。
如上所述，蝕刻製程及沉積製程兩者可能在製程腔室內之表面(例如，內壁)上遺留膜、殘留物、微粒及其他污染物。沉積在腔室壁上的典型物種包括，例如，矽(Si)副產物、Cx Fy 聚合物、二氧化矽(SiO2 )、諸多類型的氯化矽(SiClx )及其他物種。如本領域中具有通常知識者所知，採用的WAC清潔製程將取決於將從製程腔室壁去除的副產物類型。
例如，在Si副產物的情況下，WAC清潔方法可透過使蝕刻劑製程氣體與通常為化學式Xy Fz 之含氟化合物一起流動來開始。使含氟化合物最佳化，以去除矽及矽化合物。接著，由蝕刻劑製程氣體形成第一電漿，以執行基於矽的清潔步驟。
在含碳污染物的情況下，WAC清潔方法可透過使蝕刻劑製程氣體與含氧化合物一起流動來開始；使含氧化合物最佳化，以去除碳及碳化合物。接著，由蝕刻劑製程氣體形成第一電漿，以執行基於碳的清潔步驟。
然而，如本領域中具有通常知識者所知悉，此等清潔方法中的每一者有許多涉及的變因(例如，蝕刻劑氣體的流率、蝕刻劑氣體的濃度及分壓、電漿功率、電漿頻率等)。因此，對WAC清潔製程需有一致的方法並於本文中揭示。
在示例性實施例中，穿透光譜儀係配置成包括形成於製程腔室之壁中的兩側向埠。腔室之一側具有放置在第一側向埠之外部(製程腔室外部)上的光源，且檢測器放置於第二側向埠的外部。光源所產生的光(輻射)路徑通過製程腔室，並透射穿過置於側向埠內之兩透光窗口。窗口係選定為包括於光源所提供之波長或波長範圍呈透光之材料。
在其他示例性實施例中，使用光源、穿透光譜儀及一或更多第一表面鏡之佈設係配置成使輻射多次通過製程腔室，因而提高光譜儀之靈敏度位準。由於輻射路徑(例如，光束)多次通過腔室及窗口，故使用多路徑之光譜儀的靈敏度增加。窗口上沉積物的吸光度因而倍增。因此，沉積膜之檢測極限提高。據此，甚至可檢測到非常薄的膜。
在諸多實施例中，所揭示之標的提供一光源，以照射或照亮位於製程腔室內的窗口，以監測形成於窗口上之沉積物、膜及/或塗層的光源吸光度。吸光度位準與沉積物/塗層的厚度相關。在其他實施例中，給定膜及/或製程之吸光度位準可保存至資料庫，並應用於無窗口、光源檢測器及光源之類似製程腔室。所揭示之標的可應用於包括蝕刻腔室及沉積腔室之諸多類型的製程腔室，並且包括監測基板上(例如，Si晶圓上)的沉積物。
在諸多實施例中，主要目標包括檢測Six Oy 氧化物、Cx Fy 聚合物及Six Cly 類型的分子。然而，亦可監測窗口(例如下圖1A之窗口105、107)上的濕氣 (例如，當腔室在維護後啟動時，包括H2 O、OH譜帶之窗口上濕氣的存在)。
如本文所用，用語「沉積物」、「膜」、「塗層」、「微粒」及「殘留物」皆可單獨或以諸多組合使用，以指已積聚在製程腔室內之內壁(及其他表面)上諸多類型之不必要污染物。
此外，如本領域中具有通常知識者所知，「吸附」是指來自氣體、液體或溶解固體之原子、離子或分子黏附形成於表面上(例如，腔室壁之內側部及用於構成光譜儀各部分之窗口)的表面現象。因此，吸附過程在材料的表面上形成吸附質(adsorbate)的膜。「吸光度」是物質吸收指定波長光之能力測量，如本文更詳細討論。吸光度等於該物質之透射率倒數的常用對數。
現參考圖1A，其示出實質上即時地監測壁沉積物之吸附感測器。圖1A繪出具有側向埠之製程腔室100一部分的三維剖切圖，光可透過側向埠透射穿過製程腔室100，以判定膜吸附於製程腔室的壁上。
圖1A之製程腔室100的該部分示為包括光源101、光源檢測器103、第一透光窗口105及第二透光窗口107。在一特定示例性實施例中，圖1A之吸附感測器係配置為穿透紅外線光譜儀(transmission infrared spectrometer)，此時光源101將輻射(例如光束)透射穿過第一透光窗口105，且透射至並通過第二透光窗口107。透射通過兩窗口之輻射位準(未被形成於製程腔室內側之窗口一部分上的膜、微粒及/或殘留物吸收、散射或以其他方式「阻擋」的輻射位準)接著由光源檢測器103檢測。在實施例中，由於光源檢測器檢測作為輻射之多個波長之函數的所接收信號之強度，因此光源檢測器103可被視為光譜儀。
圖1A的額外部分係為了完整性而示出並描述，但其不一定與所揭示之標的直接相關。圖1A之製程腔室100的該部分亦顯示為包括腔室壁109的一部分(或者替代地，放置或以其他方式形成在製程腔室內壁上之襯底)。諸多基板類型(未示出但可包括例如矽晶圓)可透過開口111進入製程腔室。接著，在基板上開始進行處理操作之前，基板可放置在例如靜電吸盤(未示出，但對本領域中具有通常知識者而言為已知)上。一旦將基板放置在製程腔室內之適當基板支撐件上後，製程腔室門(未示出)即可關閉開口111，以進行製程腔室的處理操作(例如，從抽真空開始)。
在諸多實施例中，光源101可包括諸多類型的雷射。通常，所揭示之標的可使用穿過圖1A所示兩窗口之諸多紅外(IR)波長區域的透射及吸收。例如，取決於待檢測之材料的類型，所揭示標的之諸多實施例可使用光源101所傳遞之短波長IR至遠波長IR輻射(例如，在該IR範圍內，小於約1 μm至大於約250 μm的波長)。然而，在閱讀並理解所揭示之標的後，本領域中具有通常知識者將容易明瞭亦可使用額外波長。例如，取決於待檢測之膜、微粒及殘留物的類型，亦可使用近紅外光(IR)或甚至進入可見光譜及紫外光中的輻射源。此外，亦可使用遠紅外光(IR)波長或超過此波長之更長波長。
光源101透射穿過第一透光窗口105，並於透射穿過第二透光窗口107後被光源檢測器103所檢測。在一實施例中，第二透光窗口107形成於製程腔室之壁內，其與第一透光窗口105實質上相對。隨著膜、微粒、殘留物及其他污染物(簡稱「膜」)開始吸附或形成於窗口的內側部，膜對透射輻射的吸光度位準提高(且穿過窗口105、107之透射降低)。伴隨地，由光源檢測器103檢測到的總信號位準降低。
因此，所揭示之標的可基於檢測到的輻射位準變化來判定已吸附至兩窗口105、107上之膜的相對厚度。隨著更多材料(例如，膜)吸附或以其他方式形成於兩窗口上，來自光源101(例如，雷射)之入射輻射(呈給定波長)的吸光度位準亦提高。根據入射輻射的吸光度位準，可判定使窗口恢復(因而恢復製程腔室壁之內部)至清潔狀態所需的WAC製程時間。所需之WAC製程時間的判定將於下參考圖9進行更詳細的討論。
在特定示例性實施例中，量子級聯雷射(quantum cascade laser，QCL，半導體雷射)被使用作為光源101。如上所提，第一透光窗口105及第二透光窗口107包括在所關注波長或波長範圍內呈透光或實質上透光之一或更多材料。例如，取決於特定類型的QCL裝置，QCL裝置產生短約2.5 µm至長約250 µm之波長，並選擇對該波長範圍內之輻射呈至少部分透光的一或更多材料來形成窗戶105、107。若包括頻率選擇元件(圖1A中未示)並耦合至QCL，則QCL的發射可在波長範圍內可選定為單一波長。所選定之波長亦具可調性。
在電磁頻譜之中至遠紅外部分放射的QCL來源包括，例如，Pranalytica公司(1101 Colorado Avenue; Santa Monica, California, United States)；及Block Engineering of Spectra Optics公司(132 Turnpike Road; Southborough, Massachusetts, United States)。此些公司中的每一家都生產可在約3.5 μm至約12.5 μm波長範圍內操作的QCL裝置。所選擇之QCL裝置之其中一者的典型操作參數列於下表1。
參數 規格
波長範圍 [µm] 8.2 µm至10 µm (單一模式或掃描模式)
雷射脈衝寬度 (於10%) 200 奈秒
重複頻率 1百萬赫(MHz)
工作週期 20%
功率 112 mW (平均)/560 mW (峰值)
輸出光束 4.5 mm x 3.5 mm @ 1 m
輸出光束尺寸 2 nm
調控速度 整個範圍為100毫秒至250毫秒
表1
在其他實施例中，亦可選擇在IR範圍內發射之二氧化碳(CO2 )或其他實質上單色的雷射。如本領域中具有通常知識者所知，CO2 雷射發射約9 μm至約12 μm的波長(主波長約9.4 μm及約10.6 μm)。在閱讀並理解所揭示之標的後，本領域中具有通常知識者將知悉亦可採用其他雷射類型。例如，代替QCL或CO2 雷射或除QCL或CO2 雷射之外，可使用分佈式回饋雷射(distributed feedback laser，DFB Laser)。一般而言，單色波長可提供更快的掃描速度，並具有與寬帶光源相似的靈敏度。然而，當考量到廣泛範圍之可能吸附劑物種時，單色波長可能無法等同地適用於寬帶光源。另外，用於光源101之其他非雷射源將於下參考圖3A及3B討論。
在採用QCL或其他IR發射雷射用於光源101之特定示例性實施例中，第一透光窗口105及第二透光窗口107各自包括硒化鋅(ZnSe)。ZnSe在本領域中已知於諸多IR波長(例如，約0.45 μm至約21.5 μm)下具高透射性。
在諸多實施例中，可用諸多膜或膜組合塗覆ZnSe窗口，以減少或消除窗口元件的侵蝕。此等塗層包括，例如，氧化釔(Y2 O3 )及氟氧化釔(YOF)。本領域中具有通常知識者將知悉，取決於給定製程，可使用其他塗層來代替此些塗層或除了此些塗層之外使用其他塗層。在閱讀並理解所揭示之標的後，本領域技術人員將進一步知悉，吸附材料在窗口上的「黏附係數」可能不同於製程腔室壁之黏附係數。又，相較於窗口上無塗層，有塗層之窗口的黏附係數可能有所不同。然而，每一此等影響可如以下參考圖9所提出加以考量及校準。
在諸多實施例中，光源檢測器103可從本領域已知能夠檢測光源101所發射之波長範圍之任何類型的檢測器中作選擇。在採用QCL或其他IR發射雷射作為光源101之特定示例性實施例中，光源檢測器103可為碲化汞鎘(HgCdTe或MCT)檢測器。MCT檢測器一般於波長之中紅外光譜範圍內具靈敏性。一般而言，MCT檢測器容許控制增益放大器及選擇光譜檢測範圍的帶寬。MCT檢測器的來源包括Vigo System S.A.公司 (Poznańska street 129/133 05-850; Ożarów, Mazowiecki, Warsaw, Poland)；及Thorlabs公司(56 Sparta Avenue; Newton, New Jersey, United States)。
圖1B示出吸附感測器之剖面二維圖130，其在圖1A中以三維剖切圖示出。剖面二維圖130是圖1A中剖面標記所指之剖面A-A。圖1B顯示為包括製程腔室131、位於光源101之輸出路徑中的可調光圈(iris)133及光源檢測器103之部件的剖視圖。在示例性實施例中，光源檢測器103包括準直鏡103A及檢測器部件103B(例如，上述MCT檢測器)。在此示例性實施例中，準直鏡收集透射穿過第二透光窗口107之輻射，並準直所收集的輻射，以將輻射重新定向至檢測器部件103B中。如本領域中具有通常知識者所知，準直後的輻射束具有實質上平行的射線，其於輻射傳遞至檢測器部件103B時將呈最小程度地擴散。
可調光圈133通常是具有光圈(diaphragm)的機械裝置，該光圈在其中心處具有可變開口，光或輻射被引向穿過該可變開口。可變開口為可調節孔，以防止光源檢測器103飽和。若光源101太強，則可關上可調光圈133(例如，減小可調光圈133的開口面積)以防止飽和。又，當材料吸附至窗口上時，可根據需求在整個WAC清潔製程中打開可調光圈133，以維持所需之訊號噪訊比(SNR)。
在其他實施例中，取決於針對光源101選擇的波長或波長範圍，可調光圈133可包括一系列一或更多分離的中性密度濾光片，其可放置於光源101的輸出路徑中，以防止光源檢測器飽和。在此實施例中，SNR根據透射密度或放置在來自光源101之輻射路徑中的中性密度濾光片數量而仍具可選擇性。
準直鏡103A可包括球形或拋物面鏡(相關於鏡之第一表面而考量的形狀)以準直所收集的輻射。準直鏡103A一般為第一表面鏡，以減少或消除來自其上塗覆有反射材料之基板(通常包括玻璃)的折射及雙反射效應。如本領域中具有通常知識者所知，反射塗層通常是透過真空沉積製程來塗佈，以保持玻璃基板上塗層之均勻性，並使塗層的表面粗糙度最小化(因而減少或消除收集到之輻射的漫散射)。一般塗層材料包括例如銀(Ag)、鋁(Al)及金(Au)。當光源101包括IR源時，由於金在光譜之IR部分中特別具反射性，因此一般是塗佈金塗層至玻璃基板。
圖2A示出可用作圖1A及圖1B光源101之光源201示例性實施例。光源201安設至製程腔室(例如，見圖1B之製程腔室131或下圖2C之製程腔室205)的外部。在此實施例中，光源201為IR QCL雷射，其具有約8 μm至約10μm之可調波長範圍。在其他實施例中，光源201可相同或相似於圖1A及1B的光源101。
圖2B示出可用作圖1A及圖1B光源檢測器103之檢測器203示例性實施例。在此實施例中，該檢測器203為MCT檢測器，其安設成與輻射橫穿過製程腔室之方向呈大約90°(見圖1B及圖2C)。90°聚焦鏡(例如準直球形或拋物面鏡)係用於將收集的輻射引導至檢測器203中。在其他實施例中，檢測器203可相同或相似於圖1A及1B之光源檢測器103。
圖2C是製程腔室205之一部分的頂視圖，其分別示出圖2A及2B之光源201及檢測器203。如圖2C所示，光源201及檢測器203安設於製程腔室205之實質上相對側。
圖3A示出用以實質上即時地監測製程腔室311中壁沉積物之吸附感測器300的另一實施例。吸附感測器300係用以利用寬帶光源301來判定製程壁上之膜的吸光度。第一光譜儀305係用作檢測器，而第二光譜儀303則用於監測寬帶光源301中之任何變化性。第一光譜儀305之顯示或報告的輸出係由第二光譜儀303所檢測之寬帶光源301之輸出位準來調整，以解釋在寬帶光源301中檢測到的任何變化性。本領域中具有通常知識者理解如何應用此等調整。吸附感測器300亦示出包括第一透光窗口390及第二透光窗口307。
寬帶光源301可選擇包括具有足夠強度及波長範圍(可透射穿過預期將吸附於窗口307、309上之膜)之任何類型的光源。在特定示例性實施例中，氙(Xe)燈可用作寬帶光源301。Xe燈具有約200 nm至1100 nm之波長範圍(涵蓋中紫外光(UV)至近IR的範圍)。氙弧燈為特殊類型之氣體放電燈，其透過在高壓下使電通過離子化氙來產生光。Xe燈可能無法如上參考圖1A及1B所揭示的雷射源一樣具可重複性。然而，氙燈覆蓋更大的波長範圍，因此可能更適合某些膜類型。
第一光譜儀305及第二光譜儀303可各自包括本領域已知之諸多類型的光學光譜儀。在諸多實施例中，光譜儀303、305可彼此相同或相等。在其他示例性實施例中，光譜儀303、305可包括不同類型的光譜儀及/或光學檢測器。在某些示例性實施例中，若不需要作為波長函數之光強度，則光譜儀303、305可包括光學檢測器。在此示例性實施例中，檢測器僅對從寬帶光源301接收到的所有輻射進行積分，並將強度值(例如，電壓位準)顯示為單量。
在特定示例性實施例中，圖3A之吸附感測器300係配置為穿透紫外至紅外光譜儀，此時寬帶光源301將輻射(例如，光束)透射穿過第一透光窗口309，且透射至並通過第二透光窗口307。透射通過兩窗口之輻射位準(未被形成於製程腔室311內側之窗口一部分上的膜、微粒及/或殘留物吸收、散射或以其他方式「阻擋」的輻射位準)接著由寬帶光源301所檢測。
第一透光窗口309及第二透光窗口307包括在所關注之波長或波長範圍內呈透光或實質上透光之一或更多材料。例如，取決於所使用之寬帶光源301的特定類型，寬帶光源301產生短約200 nm至長約1100 nm的波長。選擇對該波長範圍內之輻射呈至少部分透光的一或更多材料來形成窗口307、309。
類似於參考圖1A及1B之如上提供的描述，寬帶光源301透射穿過第一透光窗口309，並在透射穿過第二透光窗口307後被第一光譜儀305檢測。在一實施例中，第二透光窗口307係形成於製程腔室311之壁中，其與第一透光窗口309呈實質上相對。隨著膜、微粒、殘留物及其他污染物(簡稱「膜」)開始吸附或形成至窗口的內側部上，膜對透射輻射的吸光度位準提高。相應地，由第一光譜儀305檢測到的總信號位準減小。
圖3B示出吸附感測器330之另一實施例，其用於以第一光譜儀305、第二光譜儀303及第一表面鏡313(以改善偵測下限)來判定使用寬帶光源301之製程腔室311壁上之膜的吸光度。寬帶光源301可相似或相同於圖3A之實施例中所使用的寬帶光源301。類似地，窗口307、309及光譜儀303、305之每一者可分別相同或相似於圖3A之窗口309、307及光譜儀303、305。
然而，不同於圖1A之第一光譜儀305收集透射穿過第二透光窗口307之輻射，圖3B之第一光譜儀305係收集透射穿過第二透光窗口307後而從第一表面鏡313反射之輻射。反射的輻射接著通過製程腔室311而返回穿過第一透光窗口309，並被第一光譜儀305檢測到。因此，與圖3A之吸附感測器300的靈敏度位準相比，窗口307、309上之膜的總靈敏度位準增大。增大的原因是由於來自寬帶光源301的輻射光束通過每一窗口307、309兩次；一次在原始光束路徑上，而第二次在反射光束路徑上。圖3A之吸附感測器300僅使用基於原始光束路徑之單次通過。雖然未明確示出，但本領域中具有通常知識者在閱讀並理解所揭示之標的後將容易理解並知悉，可將多於一個之第一表面鏡313及多於一個之第二透光窗口307放置於圍繞製程腔室311周邊之諸多位置中，俾以進一步增加反射輻射通過的次數，與使用單個第一表面鏡313時相比，其可用以再進一步增加吸附感測器330的靈敏度。
第一表面鏡313可包括平面、球形或拋物面鏡(相關於鏡之第一表面而考量之形狀)，以反射透射穿過第二透光窗口307之輻射。形狀將取決於第一表面鏡所耦接之第二透光窗口307的形狀(例如，第二透光窗口307未面向製程腔室311的部分，「外表面」)。因此，若第二透光窗口307之外表面形狀呈凸狀，則第一表面鏡的形狀可為凹狀；若第二透光窗口307之外表面形狀呈平面，則第一表面鏡的形狀可為平面。
第一表面鏡313可包括固體材料(例如，鋁、金或銀)，或具有塗覆於基板(一般包括玻璃)之至少第一表面上的反射材料。如本領域中具有通常知識者所知，反射塗層通常是透過真空沉積製程來塗佈，以保持玻璃基板上塗層的均勻性，並將塗層的表面粗糙度最小化(因而減少或消除收集到之輻射的漫散射)。取決於給定波長範圍之反射位準，一般塗層材料包括例如銀(Ag)、鋁(Al)及金(Au)。
現參考圖4，示出整個光源波長範圍之吸收光譜圖400，其將異丙醇(IPA)注於窗口上作測試。圖400示出由檢測器(例如，圖1A及1B之光源檢測器103)產生的電壓位準，其為波長的函數。
在此實施例中，在抽空製程腔室之前，將IPA注入至窗口(例如，圖1A之窗口105、107)的內側部上。IPA包括醇(具有羥官能團OH)及水。水具有大的吸收光譜，而醇則具有相對較小的峰吸收光譜。
如圖400所示，第一條線401顯示將任何IPA注於窗口上前之作為波長之函數的電壓。第二條線403顯示將IPA注於窗口上後之作為波長之函數的電壓。第二條線403顯示所檢測到之輻射的電壓強度顯著下降，其亦顯示IPA在窗口上的吸附顯著增加(因而減少輻射穿過窗口的透射)。線405顯示檢測到之輻射的電壓強度已再次增加，接近注入任何IPA之第一線401。因此，從窗口移除IPA之後(例如，透過蒸發)，穿過窗口之輻射的透射與注入IPA之前(例如，清潔的窗口) 幾乎呈相同的電壓位準強度。
圖5示出諸多流量(流速以每分鐘標準立方厘米(sccm)的單位顯示)之三氟甲烷(CHF3 )及氬(Ar)氣體在400毫托(mT)下流入製程腔室之整個光源波長範圍的吸收光譜圖500。第一線517顯示基線光譜，其只有Ar於400mT壓力下在製程腔室中流動。選擇CHF3 及Ar之總體積流量(500 sccm)，以使每個測試的總流量保持恆定(均在400 mT之製程腔室壓力下進行)。本領域中具有通常知識者將知悉線501、501、...515(最低位線至最高位線)表示透射位準隨著製程腔室內流動的CHF3 位準降低而增加。例如，在500 sccm的CHF3 在製程腔室中流動且無Ar流動的情況下，檢測器之輸出電壓位準在8.6 µm與8.8 µm之間的波長接近0伏特，如線501所示。在只有12.5 sccm的CHF3 於製程腔室中流動、以及487.5 sccm的Ar於製程腔室中流動的情況下，檢測器之輸出電壓位準在8.6 µm與8.8 µm之間的波長接近0.25伏特，如線515所示。因此，圖500確認吸光度感測器有能力清楚檢測製程腔室中流動之CHF3 氣體的諸多位準。
圖6示出CHF3 之吸附圖600，其為CHF3 -Ar混合物中CHF3 比例之函數。圖600顯示線性相當一致。額外測試(結果未示)顯示，下降至約50 mT壓力下，測試具可重複性。此外，藉由透過使用第一表面鏡如上所述反射輻射而增加在製程腔室中光通過之次數，便可使用低壓。總言之，吸光度與通過次數呈線性關係。因此，吸附感測器亦可用於校準製程腔室內的氣流。透過在恆定壓力下混合不同的氣體流，即可利用在相同波長範圍內不具吸光度的氣體來校準對入射輻射波長具吸光度的氣體。
圖7示出二氧化矽(SiO2 )塗覆於製程腔室壁上之諸多沉積時間之整個光源波長範圍的吸收光譜圖700。假設窗口(例如，圖1A之窗口105、107)上之SiO2 吸附位準與製程腔室之內壁上的SiO2 吸附位準相同。一般而言，吸附在窗口上的膜應與吸附在壁上有相同的SiO2 位準，但可能有由於溫度及材料差異的窗口與壁之間之「黏附係數」所致的細微差異。然而，如本領域中具有通常知識者所知，可透過進行初始試片測試來校準任何差異。
繼續參考圖7，基線掃描線703在未沉積SiO2 下進行。在製程腔室壓力設為400 mT下，只有Ar氣體以500 sccm流動。以諸多時間下沉積SiO2 來進行許多其他測試，包括在25秒 (線705所示)、125秒(線707所示)、225秒(線709所示)、及325秒(線711所示)。在每一沉積時間位準之後進行整個8.2 µm至10 µm紅外光譜掃描。如可於圖700中輕易見到，來自檢測器(例如，圖1A之光源檢測器103)之所示電壓位準隨著SiO2 沉積時間增加而下降。因此，穿過窗口(例如，圖1A之窗口105、107)之輻射的透射隨著窗口上之吸附位準增加而降低。
在完成SiO2 沉積測試後，使用三氟化氮(NF3 )製程步驟對製程腔室進行後清潔，以清潔製程腔室的內部，包括窗口。如線701所示，輻射的透射實際上稍高於基線掃描線703。
圖8示出SiO2 之吸附圖800，其為塗覆時間之函數。如圖800所示，在沉積步驟不同時間暴露下之吸光度顯示膜厚度與時間呈線性關係。圖800示出輻射之吸光度對上時間。因此，時間可直接轉換為厚度，類似地，吸光度可轉換為厚度值。可將窗口黏附係數校準為任何其他材料，並可應用增益(gain)及/或偏移(offset)以將值調整為其他材料。因此，可將結果從儀器化工具(例如，具有所揭示之吸附感測器的工具)保存至於相同參數組上操作且未儀器化之相似模式及類型的工具。以下參考圖9呈現並詳細描述高階校準程序。
因此，生產工程師可使用儀器化製程腔室來對膜沉積步驟及其相關清潔步驟進行最佳化，以確保將所有或幾乎所有膜從至製程腔室的內壁去除。可將吸光度位準及其相關校準厚度添加至資料日誌中(例如，其可轉換成製程配方)，且相關WAC製程可與用戶介面一起使用以實質上即時地進行監測。任何上限或下限或閾值可用於發出終點呼叫或顯示或響起警報或警告。
現參考圖9，其示出一實施例中操作的流程圖900，其根據所揭示之諸多實施例而使用本文所述之諸多形式的吸附感測器，以判定或建立無晶圓自動清潔(WAC)終點時間。儘管未明確示出，但在閱讀並理解所揭示之標的後，本領域中具有通常知識者可建構類似流程圖，以監測用於沉積或蝕刻給定膜之終點檢測。
在操作901，該光譜儀(例如，圖1A至3B之吸附感測器，或其諸多組合)係配置成用於特定波長或波長範圍。波長可基於本文討論之諸多因素來作選擇，例如影響沉積特性之膜類型(或用於流量/濃度校準之氣體類型)、製程腔室之壓力、電漿功率、頻率及本領域中具有通常知識者已知的其他因素。在操作903，進行判定是否已存在用於清潔所關注之膜類型的資料庫(例如，包括處理配方)。若資料庫及製程配方已存在，便將製程配方載至沉積(或蝕刻)工具中。
若存在資料庫，則在操作905選擇用於感興趣參數之一或更多資料庫。在操作907，判定清潔類型(例如，所需化學品、電漿功率、處理腔室壓力等)及對於給定膜類型及厚度進行WAC操作的時間長度。
在操作909，對第一(或僅有的)膜類型執行WAC製程。在操作911，判定是否存在可能需要不同WAC清潔技術或製程的其他膜類型。若終端用戶在操作911選擇存在亦需要清潔的其他膜類型，則流程圖900循環回到操作907，以增加其他膜類型之製程。
繼續參考圖9，注意，在諸多實施例中，操作905至操作911中的許多過程參數及操作可能已被包含作為先前已儲存於資料庫中之可載入製程配方的一部分。
返回至操作903，若判定不存在資料庫，則可建立並儲存新資料庫，或執行新的WAC製程。在操作913，根據上述操作，監測針對每一膜類型之WAC監測。在操作915，對所考慮的每一膜類型進行WAC製程。在操作917，判定對每一膜類型之清潔製程腔室的閾值信號(例如「清潔信號」)。
在操作919中，判定是否保存WAC資料庫(例如，用於清潔特定膜之製程配方)。若判定要保存WAC資料，接著則在操作921保存用於每一膜類型之WAC資料。在操作923判定是否考慮額外膜類型。若有額外膜類型要考慮，則流程圖900接著循環回到操作915，以增加其他膜類型之製程。
若在操作919判定不將WAC資料保存至資料庫，接著則在操作923判定是否在操作923考慮額外膜類型。若有額外膜類型要考慮，則流程圖900接著循環回到操作915，以增加其他膜類型之製程。
如本領域中具有通常知識者將知悉，此些清潔方法中的每一者涉及許多變因(例如，蝕刻劑氣體之流速、蝕刻劑氣體之濃度及分壓、電漿功率、電漿頻率等)。因此，圖9之流程圖900僅根據所揭示標的之諸多實施例來提供用以判定或建立無晶圓自動清潔(WAC)終點時間之高層次概述。亦如本領域中具有通常知識者所知悉，透過儀器化沉積或蝕刻製程工具(例如，具有所揭示之吸附感測器的工具)所建立並保存的資料庫可被在相同參數集上操作且未儀器化之相似模式及類型的工具所使用。因此，製程工具製造商或半導體裝置製造商之研發設施可使用一儀器化工具，並對在類似條件下操作之其他工具提供資料庫及/或製程配方。此些資料庫中的每一者可被保存作為製程配方，或者被保存作為可由製程工具內之處理器執行的可載程式(例如，在電腦可讀媒體上)，如參考圖10所示及所述。
圖10為示出根據一些實施例之機器1000之部件的方塊圖，其能夠從機器可讀媒體(例如，非暫態機器可讀取媒體、機器可讀取儲存媒體、電腦可讀取儲存媒體、或其任何合適之組合)讀取指令，並執行本文所討論之方法的任何一或更多者。具體地說，圖10以電腦系統之示例形式示出機器1000的示意圖，且在其中可執行致使機器1000進行本文所討論之方法的任何一或更多者之指令1023(例如，軟體、程式、應用、小型應用程式、應用程式或其他可執行碼)。在諸多實施例中，機器1000可部分地包括製程工具內之控制器。
在替代實施例中，該機器1000作為獨立裝置而操作，或可連接(例如，網路連接)至其他機器。在網路連接部署中，該機器1000可在伺服器-用戶端網路環境中作為伺服器或用戶端機器進行操作，或在對等(或分散式)網路環境中充當同級機器。該機器1000可為伺服器電腦、用戶端電腦、個人電腦(PC)、平板電腦、膝上型電腦、機上盒(STB)、個人數位助理(PDA)、行動電話、智慧型電話、網路設備、網路路由器、網路交換器、網路橋接器，或能夠執行指定將由該機器進行之動作之指令1023(依序或以其他方式)之任何機器。此外，雖然僅說明單一機器，但「機器」一詞亦應視為包括個別地或聯合地執行指令1023以進行本文所討論之方法的任何一或更多者之機器的集合。
機器1000包括處理器1001(例如，中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、射頻積體電路(RFIC)或其任何合適的組合)、主記憶體1003及靜態記憶體1005，其配置為透過匯流排1007相互通信。處理器1001可含有可由一些或所有指令1023暫時或永久配置之微電路，使得處理器1001可被配置為全部或部分地執行本文所述方法之任何一或更多者。舉例來說，處理器1001之一組的一或更多微電路可配置以執行本文所描述之一或更多模組(例如，軟體模組)。
機器1000可進一步包括圖形顯示器1009(例如，電漿顯示面板(PDP)、發光二極體(LED)顯示器、液晶顯示器(LCD)、投影機或陰極射線管( CRT))。機器1000亦可包括字母數字輸入裝置1011(例如，鍵盤)、游標控制裝置1013(例如，滑鼠、觸控板、軌跡球、操縱桿、動作感測器或其他指向儀器)、儲存單元1015、信號產生裝置1017(例如，揚聲器)及網路介面裝置1019。
儲存單元1015包括機器可讀媒體1021(例如，有形及/或非暫態機器可讀取儲存媒體)，其上儲存有實施本文所述任何一或更多方法或功能之指令1023。在機器1000執行指令期間，指令1023亦可全部或至少部分地保留於主記憶體1003內、處理器1001內(例如，處理器之快取記憶體內)或其兩者。據此，主記憶體1003及處理器1001可視為機器可讀媒體(例如，有形及/或非暫態機器可讀媒體)。可透過網路介面裝置1019，在網路1025上傳送或接收指令1023。例如，網路介面裝置1019可使用任何一或更多傳輸協定(例如，超文本傳輸協定(HTTP))來傳達指令1023。
於一些實施例中，機器1000可為可攜式計算裝置，例如智慧型手機或平板電腦，並具有一或更多附加輸入部件930 (例如，感測器或儀錶)。此等輸入部件之示例包括圖像輸入部件(例如，一或更多相機)、音訊輸入部件(例如，麥克風)、方向輸入部件(例如，羅盤)、位置輸入部件(例如，全球定位系統(GPS)接收器)、定向部件(例如，陀螺儀)、運動檢測部件(例如，一或更多加速度計)、高度檢測部件(例如，高度計)及氣體檢測部件(例如，氣體感測器)。由此等輸入部件中之任何一或更多者收集的輸入可為可存取且可取得的，以供本文所述之任何模組或製程工具使用。
如本文所使用，用語「記憶體」是指能夠暫時或永久儲存資料的機器可讀媒體， 並可視為包括但不限於隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、緩衝記憶體、快閃記憶體及快取記憶體。雖然機器可讀媒體在實施例中被示為單個媒體，但是用語 「機器可讀媒體」應被理解為包括能夠儲存指令之單個媒體或多個媒體(例如，集中式或分散式資料庫，或相關聯的快取記憶體及伺服器)。用語「機器可讀媒體」亦應被理解為包括任何媒體或多個媒體的組合，其能夠儲存由機器(例如機器1000)執行的指令，使得當指令由機器之一或更多處理器(例如處理器1001)執行時，機器全部或部分地執行本文描述之任何一或更多方法。據此，「機器可讀媒體」是指單個儲存設備或裝置，以及包括多個儲存設備或裝置之「基於雲端」的儲存系統或儲存網路。因此，用語「機器可讀媒體」應被理解為包括但不限於以固態記憶體、光學媒體、磁性媒體或其任何適當組合之形式的一或更多有形 (例如，非暫態)資料儲存庫。
此外，機器可讀媒體為非暫態，因為其未體現傳輸信號。然而，將有形的機器可讀媒體標記為「非暫態」不應解釋為意指該媒體無法移動，該媒體應視為可從一物理位置傳輸至另一物理位置。另外，由於機器可讀媒體是有形的，因此該媒體可被認為是機器可讀裝置。
指令1023可進一步透過網路1025(例如，通信網路)來傳送或接收，其使用藉由網路介面裝置1019之傳輸媒介，並利用若干已知傳輸協定(例如，HTTP)中之任何一者。通信網路之示例包括局域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、網際網路、移動電話網路、POTS網路及無線數據網路(例如，WiFi及WiMAX網絡)。用語「傳輸媒介」應被認為包括能夠儲存、編碼或攜帶由機器執行之指令的任何無形媒介，且包括數位或模擬通信信號或其他無形媒介以促進此等軟體之通信。
在整篇說明書中，複數實例可實現被描述為單個實例之部件、操作或結構。儘管一或更多方法之各個操作被呈現並描述為分開的操作，但可以同時執行一或更多各別操作，且不需要按照所示順序執行操作。在示例性配置中呈現為分開部件之結構及功能可實施為組合結構或部件。類似地，呈現為單一部件之結構及功能可實施為分開部件。此等及其他變化、修改、添加及改進皆落入本文標的之範疇內。
某些實施例在本文中被描述為包括邏輯或若干部件、模組或機制。模組可以構成製程工具內之軟體模塊(例如，在機器可讀媒體上體現或在傳輸信號中之代碼)或硬體模組。「硬體模組」為能夠執行某些操作之有形單元，並且可以某種物理方式被配置或佈置。在諸多實施例中，一或更多電腦系統(例如，獨立電腦系統、客戶端電腦系統或伺服器電腦系統)或電腦系統之一或更多硬體模組(例如，處理器或一組處理器)可由軟體(例如，應用程式或應用程式部分)配置為操作以執行本文所述某些操作之硬體模組。
在一些實施例中，可以機械式、電子式或其任何合適組合來實現硬體模組。例如，硬體模組可包括永久性地配置為執行某些操作之專用電路或邏輯。例如，硬體模組可為專用處理器，例如場效可程式化閘陣列(FPGA)或ASIC。硬體模組亦可包括可編程邏輯或電路，其由軟體暫時配置以執行某些操作。例如，硬體模組可包括包含於通用處理器或其他可編程處理器內的軟體。將知悉，在成本及時間考量下可決定在專用且永久配置之電路中，或在暫時配置之電路(例如，由軟體配置)中，機械地實施硬體模組。
因此，用詞「硬體模組」應被理解為包括有形實體，為物理構造、永久配置(例如，硬接線) 或暫時配置(例如，程式化)以某種方式操作或執行本文所述某些操作之實體。如本文所使用，「硬體實現的模組」是指硬體模組。考慮到硬體模組被暫時配置(例如，程式化)之實施例，每一硬體模組不需在任何時候即時配置或實例化。例如，若硬體模組包括由軟體配置以變為專用處理器之通用處理器，則該通用處理器可在不同時間配置為各別不同的專用處理器(例如，包含不同的硬體模組)。軟體可相應地配置處理器，例如，用以在一時刻構成特定的硬體模組，並在不同的時刻構成不同的硬體模組。
硬體模組可提供資訊至其他硬體模組，並接收來自其他硬體模組之資訊。據此，所述之硬體模組可視為通信耦合。在同時存在多個硬體模組的情況下，可透過在兩者或更多硬體模組之間或之中的信號傳輸(例如，經由適當的電路及匯流排)來達成通信。在不同時間配置或實例化多個硬體模組之實施例中，可例如透過儲存及檢索在多個硬體模組已存取之記憶體結構中的資訊來達成此等硬體模組之間的通信。例如，一硬體模組可執行操作，並將該操作的輸出儲存在其通信耦合之記憶體裝置中。接著，另一硬體模組可在之後的時間存取記憶體裝置，以檢索並處理所儲存的輸出。硬體模組亦可啟動與輸入或輸出裝置的通信，並可在資源(例如，資訊之集合)上進行操作。
本文描述之示例性方法的諸多操作可至少部分地由一或更多暫時配置(例如，由軟體配置)或永久配置以執行相關操作之處理器來執行。無論是暫時配置或是永久配置，此等處理器可構成處理器實施模組，其可執行本文所述之一或更多操作或功能。如本文所使用，「處理器實施模組」是指使用一或更多處理器實施之硬體模組。
類似地，本文描述之方法可為至少部分地處理器實施，處理器是硬體之示例。例如，方法之至少一些操作可由一或更多處理器或處理器實施模組來執行。此外，一或更多處理器亦可在「雲端計算」環境中或作為「軟體即服務」(SaaS)進行操作以支持相關操作之執行。例如，至少一些操作可由一組電腦(作為包括處理器之機器的示例)來執行，此些操作可透過網路(例如，網際網路)及一或更多適當介面(例如，應用程序介面(API))具可存取性。
某些操作之執行可分佈在一或更多處理器之間，其不僅駐留於單一機器內，且可跨若干機器部署。在一些實施例中，一或更多處理器或處理器實施模組可位於單一地理位置(例如，在製造環境、辦公室環境或伺服器農場內)。在其他實施例中，一或更多處理器或處理器實施模組可分佈遍及若干地理位置。
總體而言，本文包含之揭示標的描述或一般係關於半導體製造環境(廠)中「工具」的操作。此等工具可包括諸多類型的沉積(包括基於電漿的工具，例如ALD(原子層沉積)、CVD(化學氣相沉積)、PECVD(電漿增強CVD)等)及蝕刻工具(例如，反應性離子蝕刻(RIE)工具)、以及諸多類型的熱爐管(例如快速熱退火及氧化)、離子植入、以及在諸多廠中發現並為本領域中具有通常知識者所知之各種其他製程及計量工具。然而，所揭示之標的不限於半導體環境，且可於若干機具環境中使用，例如機器人組裝、製造及加工環境(例如，包括物理氣相沉積 (PVD))。在閱讀並理解本文提供之揭示內容後，本領域中具有通常知識者將知悉，揭示標的之諸多實施例可與其他類型的製程工具一起使用。
如本文所使用，用語「或」可理解為包含性或排他性意義。此外，本領域中具有通常知識者在閱讀並理解所提供之揭示內容後將明瞭其他實施例。此外，在閱讀並理解本文提供之揭示內容後，本領域中具有通常知識者將容易理解，本文提供之技術及示例的諸多組合皆可於諸多組合中應用。
儘管分別討論諸多實施例，但此些各別的實施例用意不在於被視為獨立的技術或設計。如上所指，諸多部分之每一者可為相互關聯，且每一者可單獨使用或與本文討論之其他實施例組合使用。例如，儘管已經描述方法、操作及製程之諸多實施例，但此些方法、操作及製程可單獨使用或以諸多組合使用。
因此，可進行許多修改及變化，此對本領域中具有通常知識者在閱讀並理解本文提供之揭示內容後將是顯而易見的。除了本文所列舉之外，本領域技術人員從前文描述將顯而易見該揭示內容之範圍內功能上均等的方法及裝置。一些實施例之部分及特徵可包括於或替代其他實施例之部分及特徵。此等修改及變化旨在落入所附申請專利範圍之範疇內。因此，本發明僅由所附申請專利範圍之用語及此等申請專利範圍所賦予之均等者的全部範圍來限制。亦應理解，本文所使用之術語僅出於描述特定實施例之目的，而非用於限制。
提供該揭示內容之摘要，以允許讀者快速地確定技術揭示內容之本質。提交該摘要應理解，其將不會被用來解釋或限制申請專利範圍。此外，於前文詳細描述中可看出，為了簡化本揭示內容之目的，可將諸多特徵於單個實施例中組合在一起。本揭示內容之方法不應解釋為限制申請專利範圍。因此，以下申請專利範圍併入實施方式中，且每一申請專利範圍各自作為單獨實施例。
100:製程腔室 101:光源 103:光源檢測器 103A:準直鏡 103B:檢測器部件 105:第一透光窗口 107:第二透光窗口 109:腔室壁 111:開口 130:剖面二維圖 131:製程腔室 133:可調光圈 201:光源 203:檢測器 205:製程腔室 300:吸附感測器 301:寬帶光源 303:第二光譜儀 305:第一光譜儀 307:第二透光窗口 309:第一透光窗口 311:製程腔室 313:第一表面鏡 330:吸附感測器 400:圖 401:線 403:線 405:線 500:圖 501:線 503:線 505:線 507:線 509:線 511:線 513:線 515:線 517:線 600:圖 700:圖 701:線 703:基線掃描線 705:線 707:線 709:線 711:線 800:圖 900:流程圖 901:操作 903:操作 905:操作 907:操作 909:操作 911:操作 913:操作 915:操作 917:操作 919:操作 921:操作 923:操作 1000:機器 1001:處理器 1003:主記憶體 1005:靜態記憶體 1007:匯流排 1009:圖形顯示器 1011:字母數字輸入裝置 1013:游標控制裝置 1015:儲存單元 1017:信號產生裝置 1019:網路介面裝置 1021:機器可讀媒體 1023:指令 1025:網路
圖1A示出實質上即時地監測壁沉積物之吸附感測器。圖1A繪出具有側向埠之製程腔室一部分的三維剖切圖，光可透過側向埠透射穿過製程腔室，以判定膜吸附於製程腔室的壁上；
圖1B示出吸附感測器之剖面二維圖，其在圖1A中以三維剖切圖示出；
圖2A示出可用作圖1A及圖1B之光源的光源示例性實施例；
圖2B示出可用作圖1A及圖1B之檢測器的檢測器示例性實施例；
圖2C是製程腔室之一部分的頂視圖，其分別示出圖2A及2B之光源及檢測器；
圖3A示出用以實質上即時地監測製程腔室中壁沉積物之吸附感測器的另一實施例。該吸附感測器用以利用寬帶光源與第一光譜儀及第二光譜儀來判定製程壁上之膜的吸光度，第一光譜儀係用作檢測器，而第二光譜儀則用於監測寬帶光源中之任何變化性；
圖3B示出吸附感測器之又另一實施例，其用以利用寬帶光源與第一光譜儀及第二光譜儀及第一表面鏡來判定製程腔室壁上之膜的吸光度，以改善偵測下限；
圖4示出在將異丙醇(IPA)注於窗口上作測試的情況下，整個光源波長範圍之吸收光譜圖；
圖5示出諸多流率之三氟甲烷(CHF3 )及氬(Ar)氣體在400毫托(mT)下之製程腔室中流動之整個光源波長範圍的吸收光譜圖；
圖6示出CHF3 之吸附圖，該CHF3 之吸附為CHF3 對Ar混合物中CHF3 比例之函數；
圖7示出製程腔室壁上之二氧化矽(SiO2 )塗層的諸多沉積時間之整個光源波長範圍的吸收光譜圖；
圖8示出SiO2 之吸附圖，該SiO2 之吸附為塗覆時間之函數；
圖9示出一實施例中操作的流程圖，其根據所揭示標的之諸多實施例而使用本文所述之諸多形式的吸附感測器，以判定或建立無晶圓自動清潔(WAC)終點時間；以及
圖10示出電腦系統之例示形式中的機器之簡化方塊圖，在該電腦系統中可執行致使機器執行本文所討論之任何一或更多方法及操作之一組指令。
100:製程腔室
101:光源
103:光源檢測器
105:第一透光窗口
107:第二透光窗口
109:腔室壁
111:開口

Claims (25)

  1. 一種吸附感測器，包括： 一光源； 至少一第一透光窗口及一第二透光窗口，其安設於一製程腔室中之實質上相對壁上，使得來自該光源之輻射通過該第一透光窗口及該第二透光窗口之每一者，該第一透光窗口及該第二透光窗口係選擇為在該光源所發射之一或更多輻射波長呈實質上透光；以及 一光源檢測器，其配置成接收透射穿過該第一透光窗口及該第二透光窗口之輻射，並提供所接收之該輻射之強度位準，該強度位準包括因該些窗口上所吸附的膜而導致的通過該第一透光窗口及該第二透光窗口之透射損耗。
  2. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該吸附感測器配置成基於所接收的該輻射之該強度位準的變化，以判定已吸附至該第一透光窗口及該第二透光窗口上之膜的相對厚度。
  3. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該光源配置成透射從短波長紅外光(IR)至遠波長IR輻射之波長範圍中選定之至少一輻射波長。
  4. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該光源配置成透射選自以下波長範圍之至少一輻射波長：近紅外光(IR)範圍、可見光範圍及紫外光範圍 。
  5. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該光源為量子級聯雷射(QCL)。
  6. 如請求項5所述之吸附感測器，更包括一頻率選擇元件，其配置成將該QCL之發射波長選擇為單一波長。
  7. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該光源為氙燈。
  8. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該光源為在紅外光(IR)範圍內發射之實質上單色雷射。
  9. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該第一透光窗口及該第二透光窗口各自包括硒化鋅(ZnSe)。
  10. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該第一透光窗口及該第二透光窗口之每一者有至少一膜塗覆於至少一表面上，該至少一膜選自包括氧化釔(Y2 O3 )及氟氧化釔(YOF)之膜。
  11. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該光源檢測器包括碲化汞鎘(HgCdTe)檢測器。
  12. 如請求項1所述之吸附感測器，其中該吸附感測器配置成檢測選自包括Six Oy 氧化物、Cx Fy 聚合物及Six Cly 化合物的至少一類型之分子。
  13. 一種吸附感測器，包括： 一光源； 至少一透光窗口，其具有接近該光源之一第一面及一相對第二面，使得來自光源之輻射將通過該第一面及該相對第二面兩者，該至少一透光窗口係選擇為於該光源所發射之一或更多波長呈實質上透光； 一第一檢測器，其安設接近於該至少一透光窗口，且接近該至少一透光窗口之該第一面；以及 一第一表面鏡，用以將自該光源接收之輻射反射穿過該至少一透光窗口至該第一檢測器，使反射的該輻射在被該第一檢測器接收前通過該至少一透光窗口至少一次，該至少一透光窗口及該第一表面鏡係安設於一製程腔室中之實質上相對壁上。
  14. 如請求項13所述之吸附感測器，其中來自該第一表面鏡之反射的該輻射將通過該製程腔室而返回穿過該至少一透光窗口，並將被該第一檢測器檢測。
  15. 如請求項13所述之吸附感測器，更包括一第二透光窗口，其安設於該第一表面鏡與該至少一透光窗口之間，以保護該第一表面鏡不受該製程腔室內之化學品影響。
  16. 如請求項13所述之吸附感測器，其中該第一表面鏡包括選自包括鋁、金及銀之至少一材料的固體材料。
  17. 如請求項13所述之吸附感測器，其中該第一表面鏡包括塗覆於一基板面向該光源之至少一第一表面上之一反射材料。
  18. 如請求項13所述之吸附感測器，其中該光源為寬帶光源。
  19. 如請求項13所述之吸附感測器，更包括一第二檢測器，以直接監測來自該光源之變化性。
  20. 如請求項13或19所述之吸附感測器，其中該第一檢測器及該第二檢測器各自包括一光譜儀。
  21. 一種吸附感測器，包括： 一光源； 一第一透光窗口及一第二透光窗口，其安設於一製程腔室中之實質上相對壁上，使得來自該光源之輻射通過該製程腔室及該第一透光窗口與該第二透光窗口之每一者，該第一透光窗口及該第二透光窗口係選擇為在該光源所發射之一或更多輻射波長呈實質上透光； 一第一光源檢測器，其配置成監測直接從該光源輸出之輻射；以及 一第二光源檢測器，其配置成接收透射穿過該第一透光窗口及該第二透光窗口兩者之輻射，並提供所接收之該輻射之強度位準，該強度位準包括因該些窗口上所吸附的膜而導致之通過該第一透光窗口及該第二透光窗口之透射損耗。
  22. 如請求項21所述之吸附感測器，其中該第一光源檢測器及該第二光源檢測器各自包括一光譜儀。
  23. 如請求項21所述之吸附感測器，其中該光源為寬帶光源，其配置成產生約200 nm至約1100 nm波長之輻射。
  24. 如請求項23所述之吸附感測器，其中該寬帶光源包含氙燈。
  25. 如請求項21所述之吸附感測器，其中該光源為在紅外光(IR)範圍內之發射輻射的實質上單色雷射。
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