TW202044324A - 半導體處理中之異常電漿事件的偵測及緩解 - Google Patents

Abstract

在特定實施例中，可偵測及緩解異常電漿事件，其可包含在半導體處理腔室中電弧的形成。在若干實施例中，一方法可包含偵測由電漿發射的光訊號、轉換該光訊號為電壓訊號、及形成經調整的電壓訊號。響應決定與經調整電壓訊號相關聯的改變超出一閾值，可調整耦合至腔室的一RF訊號的輸出功率。此調整可緩解在腔室內發生的異常電漿事件的形成。

Description

半導體處理中之異常電漿事件的偵測及緩解

本發明係相關於半導體處理中之異常電漿事件的偵測及緩解。

半導體處理經常涉及在製造腔室之中電漿的使用；在此等操作期間，一異常電漿事件可能回應用以產生電漿的電性條件而發生。異常電漿事件可包含例如電弧的形成，或介於在一製程站內二個以上局部電漿區域之間的放電所產生的其他類型的可見事件。異常電漿事件可能導致過量的加熱及/或過量的電流，這可能損傷受處理的半導體晶圓。在一些實例中，異常電漿事件可能對半導體製程站造成損傷。

一實施方式可包含在一半導體處理腔室之中偵測異常電漿事件的一種方法。此一實施方式可包含偵測由在該半導體處理腔室之中的電漿所發射的一光訊號，其中該電漿係響應來自一RF產生器的一RF訊號而加以形成。該方法亦可包含轉換該光訊號為一電壓訊號以及調整該電壓訊號以形成一經調整的電壓訊號。該方法可更包含決定與該經調整的電壓訊號相關聯的改變是否超過一閾值，以及至少部分基於該決定，調整來自該RF產生器的該RF訊號的一輸出參數。

在特定實施方式中，該方法可包含：藉由以一低通濾波器過濾該電壓訊號，調整該電壓訊號以形成該經調整的電壓訊號。決定與該經調整的電壓相關聯的改變是否超過一閾值之操作可包含比較該電壓訊號至該經調整的電壓訊號之改變。調整該電壓訊號以形成該經調整的電壓訊號之步驟可包含對該經調整的電壓訊號施加一偏移。調整該電壓訊號以形成該經調整的電壓訊號之步驟可包含取該電壓訊號的一第一導數。調整該RF產生器的該輸出參數可包含：將該RF產生器的一輸出功率從一第一功率位準降低至一第二功率位準。該方法可更包含：在將該RF產生器的該輸出功率從該第一功率位準降低至該第二功率位準之後，以一第一時間段維持該RF產生器的該輸出功率於該第二功率位準。該方法可更包含：在該維持步驟之後，以一第二時間段將該RF產生器的該輸出功率從該第二功率位準增加至該第一功率位準。該第二功率位準可為一非零功率位準。或者是，該第二功率位準可為零。該方法可更包含：至少部分基於在該半導體處理腔室之內的光強度或製程參數，決定RF功率降低的第一量，以及將該RF產生器的一輸出功率位準降低該第一量，其中該等製程參數可包含選自由以下者組成的群組的一個以上製程參數：DC功率位準、RF偏壓功率位準、站與站之間RF功率變異、頻率調諧參數、壓力、及溫度。

在一或多個實施方式中，一種半導體處理機台可包含一半導體處理腔室。該半導體處理機台可包含一RF產生器，建構以提供RF功率至該半導體處理腔室以產生並維持電漿。該半導體處理機台亦可包含一光偵測器，建構以偵測 指示在該半導體處理腔室之中的電漿發光之光訊號。該光偵測器可建構以利用一斜率改變偵測單元而將該光訊號轉換成一電壓訊號。該半導體處理機台亦可包含接收該電壓訊號。以及，調整該電壓訊號以形成一經調整的電壓訊號。該半導體處理機台可建構以決定與該經調整的電壓訊號相關聯的改變是否超過一閾值。在一實施方式中，響應該決定，該半導體處理機台可使建構以導致對該RF產生器的一調整的一訊號發送至該RF產生器。

在一些實施方式中，半導體處理機台可更包含在該半導體處理腔室上的一透鏡，建構以允許在該半導體處理腔室之內的光穿過該透鏡。該半導體處理機台亦可包含：一光纖纜線，介於該透鏡與該光偵測器之間且可建構以傳送穿過該透鏡的該光的至少一部分以抵達該光偵測器。半導體處理機台的該斜率改變偵測單元可更包含：一過濾器，用以過濾該電壓訊號以將該電壓訊號轉換至該經調整的電壓訊號。半導體處理機台亦可包含一比較器，用以比較在該經調整的電壓訊號與該電壓訊號之間的改變。半導體處理機台的該比較器可包含電晶體–電晶體邏輯（TTL），建構以發送一TTL訊號至該RF產生器。該RF產生器可建構以響應從該斜率改變偵測單元接收該訊號而將RF功率從一第一功率位準降低至一第二功率位準。該斜率改變偵測單元可包含：一微分器，建構以取該電壓訊號的一導數，以將該電壓訊號轉換成該經調整的電壓訊號。半導體處理機台亦可包含一比較器，建構以決定該經調整的電壓訊號的改變是否超過該閾值。半導體處理機台可更包含介於該半導體處理腔室與該光偵測器之間的一光纖纜線建構以傳送在該半導體處理腔室之中的電漿所產生的光以抵達該光偵測器。該光偵測器可電連接至該RF產生器，其中來自該半導體處理腔室的該光訊號係從該半導體處理腔室加以饋送至該RF產生器。該光偵測器與該斜率改變偵測單元可配置在該半導體處理腔室之外。或者是，該光偵測器與該斜率改變偵測單元可配置在該半導體處理腔室與該RF產生器之間。該光偵測器與該斜率改變偵測單元可配置在該半導體處理腔室之上。

在特定實施方式中，一種異常電漿事件偵測方法可包含：利用來自一RF產生器的一訊號形成電漿，以及偵測由該電漿所產生的一波動的光訊號。該偵測方法可包含：計算該波動的光訊號的光譜密度以及決定 該波動的光訊號的光譜密度係與由該電漿所產生的一波動的光訊號的一或多個基準光譜密度相異達一閾值量。

在特定實施方式中，計算該波動的光訊號的光譜密度之步驟可利用一快速傅立葉轉換（FFT）。該方法可包含：一波動的光訊號的該一或多個基準光譜密度對應由在標稱條件下所維持的電漿所產生的一波動的光訊號的光譜密度。相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的波動光訊號的光譜密度，該閾值量可相當於一個標準差。相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的波動光訊號的光譜密度，該閾值量可相當於二個標準差。該波動的光訊號的光譜密度可包含：決定在約400 kHz的頻率處的該波動的光訊號的光譜密度。計算該波動的光訊號的光譜密度之步驟可包含：決定在介於約400 kHz與約4 MHz之間的頻率處該波動的光訊號的光譜密度。計算該波動的光訊號的光譜密度之步驟可包含：決定由一或多個RF產生器所產生在複數頻率處該波動的光訊號的光譜密度。

在特定實施方式中，一種設備可包含：一訊號處理器，建構以分析來自從一多站式處理機台接收光訊號的一光偵測器的輸出訊號。該訊號處理器可額外建構以：偵測由在一半導體加工腔室之中形成的電漿所產生的一波動的光訊號；計算該波動的光訊號的光譜密度；及決定 該波動的光訊號的光譜密度係與由電漿所產生的該波動的光訊號的一個以上基準光譜密度相異達一閾值量。

在特定實施方式中，該波動的光訊號的一個以上基準光譜密度可相當於當電漿維持在標稱條件下之時所計算的光譜密度。相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的該波動光訊號的光譜密度，該閾值量可相當於一個標準差。或者是，相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的該波動光訊號的光譜密度，該閾值量可相當於二個標準差。該波動的光訊號的光譜密度可當具有約400 kHz的頻率的一RF訊號耦合至該多站式處理機台之時加以計算。該波動的光訊號的光譜密度可加以計算以決定在介於400 kHz與4 MHz之間的頻率處的該波動的光訊號的光譜密度。該波動的光訊號的光譜密度可在耦合至該多站式處理機台的RF訊號的一頻率處加以計算。

在以下說明中，描述許多特定細節，以提供所述實施例的完整理解。所揭露實施例可在沒有若干或全部這些特定細節的情況下加以實施。另一方面，眾所周知的製程操作不再詳細描述，以免不必要地混淆所揭露實施例。雖然所揭露實施例將配合這些特定實施例加以描述，吾人理解這無意限定所揭露的實施例。

在此申請案中，術語「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」、及「半成品積體電路」係可互換地加以使用。在此技術領域具有通常知識者理解，術語「半成品積體電路」可意指在一矽晶圓上的許多積體電路製造階段任一者期間的該矽晶圓。在半導體元件工業中使用的晶圓或基板可具有200 mm、或300 mm、或450 mm的直徑。以下實施方式假設本發明係實施在一晶圓上。然而，本發明並非如此受限。工件可具有各種形狀、尺寸、及材料。除了半導體晶圓之外，可利用此發明的其他工件包含各種物體，例如印刷電路板、玻璃面板等等。

許多半導體製程在處理的一個以上實施態樣期間使用電漿。電漿係通常在處理腔室之中在二個電極之間產生，其中，一個電極連接至射頻（RF）功率來源且另一電極連接至一RF地。供應至電極的RF功率可在約200瓦特與約3000瓦特之間。用以驅動電漿形成的頻率可包含高頻（HF）分量、低頻（LF）、或HF與LF分量。HF頻率可為約13.56 MHz或約27 MHz；LF頻率可在約300-400 kHz之間。其他頻率的高頻或低頻RF功率亦可加以使用，但「高」頻一般意指比「低」頻高數個數量級的訊號頻率，例如與千赫茲相比的百萬赫茲。

在電漿形成期間可產生的一種類型的異常電漿事件係在處理腔室之內（例如，圍繞噴淋頭或基板支撐結構（諸如，靜電卡盤（ESC））的區域）的高電壓擊穿、「點燃（light up）」、或電弧作用。當可用作電極的二個結構係由一間隙加以分隔開之時，電弧或高電壓擊穿可能在若干情況下發生。這些情況通常取決於介於電極之間的電壓差、介於電極之間的氣體成分、介於電極之間的氣體壓力、及介於電極之間的分隔大小。介於這些因素之間的交互作用的特徵可為帕申定律（Paschen’s law），其提供呈壓力、間隙距離、及二個氣體相依參數之函數的高電壓擊穿電壓。啟動異常電漿事件（例如點燃或電弧）所需的電壓可稱為「擊穿電壓」，且為例如填充介於二個電極之間的容積之氣體、該氣體的壓力、及電弧的電位終點之間的距離之函數。這個關係以帕申定律加以決定，其記載

，其中「V_B 」為擊穿電壓，「p」為壓力，「d」為距離，且「a」和「b」為與所涉及氣體相關聯的經驗得出的常數。

圖12（實施例1200）描繪針對氦氣的帕申曲線。對數刻度的垂直軸表示以伏特為單位的擊穿電壓（例如，產生電弧或其他類型的異常電漿事件所需的電壓），而水平軸（亦為對數刻度）表示以托-cm為單位的壓力乘以距離。如圖12所顯示，最低、或最小的大約150 V的擊穿電壓係在帕申曲線的最低點，其發生在約4托-cm之處。這個特性建立二個區域，其中半導體處理可在達到最低擊穿電壓之前發生—該曲線的最低點的「左側」與該曲線的最低點的「右側」。在圖12中的垂直虛線近似在這二側之間的分界線。

一些半導體製程利用較高的RF功率，以造成沉積時間的減少以及增加基板生產率。然而，較高的RF功率的使用可能增加電壓擊穿、電弧、或在處理腔室之內其他類型的異常電漿事件之風險。此等事件可造成對基板、對電極（例如噴淋頭或基板支撐結構）、及對腔室本身的損傷。對基板不可接受的損傷可能造成基板刮銷，且/或可能導致對電極的損傷。此外，受損的腔室可能需要電極之長的、昂貴的、及/或廣泛的修護（例如取代噴淋頭或基座），這可能導致額外的成本以及半導體處理腔室的額外停工時間。

因此，期望偵測電弧或處理腔室之內的其他類型的異常電漿事件以及接著緩解此等事件。許多習知的異常電漿事件偵測技術可能造成漏失的及錯誤的電弧偵測。舉例來說，一個習知方法可能包含一電壓偵測方法，其對輸送至受驅動電極來產生電漿的RF電壓進行量測，並判定電壓是否達到、或接近特定量的閾值電壓之內；若如此，則此等系統假設電弧作用可能發生在處理腔室之內。響應閾值電壓的偵測，RF功率係加以降低，或完全關閉，這因而降低在處理腔室之中的電壓並防止異常電漿事件發生。此閾值電壓一般係使用實驗量測所取得的一預定數值。然而，此偵測方法具有缺點，例如受限於單一預定電壓閾值。此外，由於該方法可能需要計算上密集之非常快的電壓監測速度且可能無法準確反映異常電漿事件的即時發生，此偵測方法可能難以實施。無法準確反映異常電漿事件的即時發生，可能是由於在電弧事件發生與測得電壓之間的潛在時間位移。此外，偵測方法可能潛在地對較小的電弧事件不敏感，遭受系統雜訊，且可能需要大量的時間及實驗來決定並最佳化一適當的閾值電壓。

閾值電壓偵測方法可能具有其他偵測限制。舉例來說，此等方法通常偵測所測得電壓是否已增加至高於該特定閾值。然而，RF驅動訊號包含在各種頻率加以驅動的時變電壓（例如，一週期性波形，例如操作在13.56 MHz的正弦訊號），且由電漿所發出的光強度可能以在偵測器輸出訊號（歸因於響應在標稱峰值的RF訊號由電漿發出之光的正常強度）之中類似的頻率分量而振盪，接著，若閾值電壓係適當地加以設定，造成額外光發射的異常電漿事件可能為可偵測的。然而，若異常電漿事件在電漿循環的相繼峰值之間發生，則該異常電漿事件可能未受到偵測，特別是在歸因於異常電漿事件的偵測器輸出訊號之中的分量具有與歸因於該RF訊號的偵測器輸出訊號之中的分量的振幅相比較小的量值之情況下。舉例來說，假設由於RF驅動訊號的施加，偵測器輸出訊號的測得電壓具有在平均2V情況下0.2 V的峰值振幅，電壓可能在峰值處增加至2.2 V且接著在底部處降低至1.8 V（使得峰值到峰值係0.4 V）。若在循環期間當電壓於峰值2.2 V時發生在偵測器輸出訊號產生0.3 V增加量的電弧，則測得的電壓將為2.5 V，其係高於2.4 V的閾值（此閾值可指示電弧的發生，如從實驗結果所判定）。然而，若在循環期間當電壓係在底部1.8 V時電弧發生，則測得的電壓將為低於2.4 V閾值的2.1 V（1.8 V加0.3 V）。在此等系統中的閾值不可設定為低於藉由一正常RF驅動訊號的施加所產生的峰值輸出訊號量值。據此，此偵測方法對於偵測在一交變（例如，正弦）電壓循環的若干部分期間發生的小電壓異常電漿事件可能不是有用的。

另一類似的技術可能選用性地監測異常電漿事件。此處，類似於上述方法，一電壓係加以量測。然而，該電壓可從一光偵測器的輸出加以取得，該光偵測器建構以量測在腔室內的光強度並產生指示該光強度的電壓訊號。舉例來說，在腔室內所形成的電漿可取決於電漿行為而發射不同量的光。該光偵測器可從而產生代表電漿所發射之光強度的電壓輸出訊號。然而，一電弧事件可能產生額外的光，其導致該光偵測器所產生的電壓產生一對應的電壓增加。此電壓可能接著以先前針對直接電壓監測所探討的方式加以監測。然而，此技術遭受與先前所探討的直接電壓監測相同的許多缺點，特別是對於若在光偵測器訊號的局部最小值期間發生可能無法加以偵測的小強度放電事件不敏感。

這些偵測方法的另一限制係它們可能無法偵測相較於峰值電壓與閾值電壓之間的差值更小的異常電漿事件。舉例來說，閾值電壓可能偏移超過峰值電壓一特定量，使得各峰值電壓、及/或微小的無關緊要電壓偏差不接近閾值電壓，且因此導致一警報或其他校正動作。然而，有害的異常電漿事件可能發生在低於在峰值電壓與閾值之間的偏移的電壓。據此，相較於峰值電壓與閾值電壓之間的差值更小的異常電漿事件可能無法偵測。舉例來說，若0.15 V的異常電漿事件發生於2.0 V的峰值電壓，則測得的電壓將低於2.2 V閾值，且因而保持未受偵測及未受緩解。

這些習知偵測方法亦可能對於在處理腔室之內發生的處理的參數設定不利地敏感。舉例來說，每次一處理參數受到改變（例如，RF功率、RF頻率、氣體物種、腔室壓力等等），響應修改的處理參數對例如電弧作用發生的電壓閾值的影響，多個新閾值電壓可能是需要的。據此，參數設定的修改可能需要額外的實驗法和最佳化時間，其亦可能造成半導體處理機台的不期望停工時間。

因此，本揭露內容包含新穎技術和設備，用於在半導體處理中的異常電漿事件偵測。一般而言，電漿可能發射由光偵測器（例如一光感測器）可偵測的光。由電漿所發射的光可能基於電漿參數（例如化學物種、RF功率參數（電壓等等）、RF頻率分量（例如，高頻分量、低頻分量、或二者）等等）在各種頻率振盪或波動。一些例示電漿照射振盪頻率可能在每數十毫秒一循環的等級，例如約每20 ms 1循環。與此相比，異常電漿事件的發生一般相對於由電漿發射的其他光以相對快、高頻率而發生；例如，在數奈米的一循環的等級。

以下探討的技術，利用在異常電漿事件頻率期間發生的光能量波動與在標稱電漿操作期間發生的光能量波動之間的差異。此等差異可能加以利用，以辨識異常電漿事件。在一些實施方式中，因為一異常電漿事件由於其較高頻率可能在光偵測器輸出訊號中導致斜率的突然（例如，高頻率）改變，就於一時刻在光偵測器訊號的斜率改變可進行判定。在其他實施方式中，光偵測器訊號，可藉由移除該訊號的較低頻率部分、僅留下可指示異常電漿事件的較高頻率部分，而加以正規化。在又另外的實施方式中，光偵測器訊號可受到例如傅立葉分析（例如，快速傅立葉轉換），或者可受到其他類型的頻率光譜分析，以判定各種頻率分量的強度量值。在特別的實施方式中，若分析之光偵測器訊號呈現大於某個量值的高頻率分量，則這些頻率分量可指示一異常電漿事件。這些異常電漿事件偵測技術可能相異於習知技術，例如上述者，這是因為在特定實施方式中，異常電漿事件偵測技術考慮光訊號的改變速率。這與習知技術不同，此等習知技術僅仰賴偵測之訊號的量值。

圖1描繪根據一實施例100的第一例示異常電漿事件偵測設備。如所顯示，實施例100包含一半導體處理腔室102、一透鏡104（其在若干實施例中可加以省略）、連接至透鏡104和一訊號處理器108的一光纖纜線106、及一RF產生器110。半導體處理腔室102以下更詳細探討，但它可用於利用電漿的任何半導體處理，例如電漿輔助化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）、原子層蝕刻（ALE）等等。RF產生器110以下亦更詳細探討，且可包含LF功率產生器、HF功率產生器、或二者。透鏡104係配置在半導體處理腔室 102之內以允許在腔室內產生的光（包含在半導體處理腔室102之中的任何處理站之內）通過透鏡104，經由光纖纜線106而至訊號處理器108。

訊號處理器108可包含一光偵測器，例如光偵測器112（其可包含光二極體），其可從半導體處理腔室102接收光訊號並將所接收的光訊號轉換為一電壓訊號。光偵測器112可包含能夠傳偵測遞於紅外光、可見光、及/或紫外光的各種波長之能量的任何數量的光子之任何其他類型的光偵測電子設備，且可包含例如光譜儀。訊號處理器108亦可包含一斜率改變偵測單元114，其建構以從光偵測器112接收電壓訊號，如在光偵測器與斜率改變偵測單元114之間的虛線所表示。訊號處理器108可更建構以判定在來自光偵測器112的電壓訊號上的改變，並判定在電壓訊號上的該改變是否指示發生在半導體處理腔室102之內的一異常電漿事件的發生。

在一些實施方式中，斜率改變偵測單元114可將原始光偵測器訊號與過濾版本的相同訊號比較，以判定在原始與經過濾訊號之間的高頻變化。原始與經過濾訊號之間的比較可能允許判定一異常電漿事件已經發生。在一些此等實施方式中，具有由一異常電漿事件所導致的一高頻分量的訊號係與不具有該高頻分量的訊號（由於應用於原始電壓訊號的低通濾波器之使用等等）加以比較。此比較可允許在經過濾與未過濾版本之訊號之間的相對變化的判定。

圖2描繪根據實施例200的第一例示斜率改變偵測單元。此處，光偵測器112係與由虛線矩形所圍繞的第一例示斜率改變偵測單元214一起顯示。來自光偵測器112的原始電壓訊號215係分流並傳輸至一過濾器，其在一些實施例中可包含一緩衝放大器216、一低通濾波器218、及具有一閾值/致能訊號222的一回授放大器220。此經過濾的訊號，與原始電壓訊號215一起，接著加以傳送至一高速比較器224。緩衝放大器216可操作以將原始類比資料與低通濾波器218（其過濾高頻訊號）隔離，且閾值/致能訊號222導致經過濾訊號的偏移。

在圖2的實施例中，高速比較器224操作以將原始光偵測器電壓訊號與經過濾的光偵測器電壓訊號加以比較，並判定在訊號之間是否已經有改變。舉例來說，可就在一給定時刻在二個訊號之間的差異是否超過一閾值量進行判定。響應在經過濾與未過濾訊號之間的差異大於該閾值量，這可指示在原始訊號中的斜率改變，從而指示一異常電漿事件。在特定實施例中，如以上所探討的一經過濾的訊號可從未過濾的訊號偏移一特定偏移量，其可操作以避免二個訊號可彼此串擾（與由於一異常電漿事件不同）之情境。高速比較器224亦可包含電晶體–電晶體邏輯（TTL），其可響應在經過濾與未過濾訊號之間的所偵測改變大於第一閾值而改變從第一電壓到第二電壓的輸出訊號226。

圖3A和3B描繪波形，其根據一實施例代表一斜率改變偵測單元的例示偵測響應。在圖3A（實施例300A）中，一模擬原始光偵測器電壓訊號（305）係表示為一虛線，經過濾與偏移電壓訊號（310）係表示為點線，且輸出的TTL訊號315係表示為實線。垂直軸以伏特為刻度，且水平軸以時間（以秒）為刻度。如所顯示，所偵測之電漿發光呈具有約0.2 V振幅的正弦波而振盪。在圖3B的範例中，圖3A的一部份的詳細視圖係加以描繪。此處，一異常電漿事件已發生，且因為高頻電弧訊號已過濾掉，經過濾的訊號維持恆定。然而，在此實例可對應電弧的異常電漿事件已導致光偵測器電壓訊號的改變。在此實例中，對光偵測器輸出電壓訊號的改變，對應在光偵測器輸出電壓訊號的斜率的增加。響應在模擬原始光偵測器電壓訊號305與經過濾輸出訊號310之間的比較彼此偏移第一閾值（例如，在圖3B中約0伏特），高速比較器導致一輸出的TTL訊號315從約0.2 V改變至約3.8 V。如在圖3B中進一步顯示（實施例300B），響應異常電漿事件發生（例如，電弧），模擬的原始光偵測器電壓訊號305再度改變（例如，在斜率上減少）。響應模擬原始光偵測器訊號305在斜率上減少，使得模擬原始光偵測器訊號305與低通訊號310不再彼此偏移大於第一閾值的一數值，接著高速比較器造成一輸出TTL訊號315從約3.8 V改變回約0.2 V。

圖4描繪根據一實施例400能夠偵測一異常電漿事件的一例示電路。實施例400的此電路可代表圖1的訊號處理器108與圖2的第一例示斜率改變偵測單元214的實施態樣。在圖4的實施例中，「模擬光偵測器輸入」可代表由圖2的光偵測器112所產生的光電壓訊號。此外，圖4的「來自EIOC的閾值」（V₃ ）可代表閾值/監測致能訊號222，其可從乙太網路輸入輸出控制器（EIOC）加以輸送為由圖9的系統控制器950所執行的一控制程式的一部分。又，圖4的「緩衝器」可代表圖2的緩衝放大器216。回授放大器220（描繪為圖4中的「回授放大器」）將來自EIOC的閾值（V₃ ）訊號與圖4的來自緩衝器的輸出訊號相加（或求和）。來自圖4的緩衝器的輸出訊號係藉由R1/C1/C2的組合加以過濾，該R1/C1/C2的組合形成一低通濾波器，其與圖2的低通濾波器218對應。來自圖4的緩衝器的輸出訊號係藉由圖4的比較器（對應圖2的比較器224）而與組合的模擬光偵測器輸入（V₂ ）和正弦波輸入（V₄ ）訊號加以比較。響應組合的模擬光偵測器輸入和正弦波輸入的總合與來自回授放大器的輸出訊號之比較，圖4的比較器偵測一異常電漿事件。在特定實施例中，組合的模擬光偵測器輸入和正弦波的總合之量值以一閾值量大於來自回授放大器的輸出訊號，產生異常電漿事件的檢出。

雖然圖2的斜率改變偵測單元的功能可利用圖4的類比電子電路加以實現，在一些其他實施方式中，圖2的功能可數位地加以實現，例如藉由場式可程式閘陣列（FPGA）。在一些其他實施方式中，斜率改變偵測單元可使用一微分器，其可操作以取一原始光資料訊號（例如來自光偵測器112的光資料訊號）的導數，以判定是否已發生在來自一光偵測器的一輸出訊號的斜率的改變。從一微分器的輸出訊號可與一輸入訊號電壓的改變速率（例如相對於時間的導數）成比例。原始光資料訊號（例如來自光偵測器）的導數可加以傳輸至一比較器（例如高速比較器224）的輸入埠。高速比較器可實現原始資料訊號與一閾值之間的比較，以判定原始光資料訊號的斜率之間的差異是否超過一閾值。在一些實例中，閾值敏感性可取決於在沉積期間的製程變化而加以調整以避免錯誤警報。若改變已超過變化閾值，則比較器224可再度輸出在相對於第一電壓具有增加量值之第二電壓的一TTL訊號。

在一些實施方式中，斜率改變偵測單元可使用快速傅立葉轉換（FFT）以將原始光電壓訊號轉換至頻域。以頻域表示的訊號可加以利用，以判定是否若干頻率分量（例如與電弧作用（或其他異常電漿事件）相關聯者）以大於一特定閾值量的強度存在。在一些實施方式中，若一不預期的頻率響應異常電漿事件發生而加以偵測（或以超過一閾值的位準加以偵測），一輸出訊號可加以產生。

響應一異常電漿事件的檢出，例如藉由一TTL訊號的產生，可採取各種反應和行動，例如調整耦合至一加工腔室的RF功率。在一些實例中，調整可包含減少（或完全中斷）RF功率（例如，LF、HF、或二者）。在一些此等實例中，在RF功率的量值已減少至0之後，在足以允許電弧作用（或在一加工腔室內的其他異常電漿事件）停止的若干一段時間之後，RF功率可增加至先前的位準。RF功率的此增加可對應一線性或非線性增加。在一些其他實例中，RF功率的調整可包含將RF功率（例如，LF、HF、或二者）減少至非零位準一段時間，且接著將功率增加至相當於原本位準的一位準。

圖5顯示一波形500，其代表呈時間函數的耦合至一腔室的一製程站的RF功率。如圖5中所顯示，時間t1 RF功率（由圖1的RF產生器110所供應的功率）對應功率位準P1。在時間t1 ，響應異常電漿事件的檢出，RF功率係降低至功率位準P2且維持從時間t1 到時間t2 的一段時間。在時間t2 ，將RF功率在時間t2 與t3 之間逐漸增加（例如勻變），直到RF輸出功率達到位準P1。在一些實施例中，RF功率減少可為一百分比的減少，例如10%或30%的減少。然而，將理解的是，所揭露實施方式並不限定於此等例子，且意欲包含任何百分比的RF功率減少，例如5%、10%、20%、30%等等。

在一些實施方式中，例如藉由將光偵測器訊號的低通過濾的資料點從一對應的未過濾資料點減去而決定異常電漿事件的強度，可就偵測之異常電漿事件的量值而進行決定。從一對應的未過濾資料點將低通過濾資料點減掉，可產生例如電弧光強度的估計。此一決定（或可提供異常電漿事件強度的若干指示的其他決定），在一些實施方式中，可用以響應異常電漿事件而決定RF系統調整的程度。舉例來說，若偵測的異常電漿事件具有減小的量值，則該系統可造成RF產生器切換至在第一位準的較低功率模式。然而，若偵測之RF事件的量值達到若干閾值量值，則該系統可造成RF產生器切換至在低於第一位準的第二位準的另一較低功率模式。在此等系統中，可能有受支援的多個功率位準，其中所支援的功率位準可對應異常電漿事件強度的不同閾值量值。在這些實例中，該系統可選擇與所偵測電弧事件落入其內之強度量值範圍相關聯的功率位準。

圖6A顯示另一波形，其根據實施例600A表示RF功率以及斜率改變偵測單元的輸出訊號。如所顯示，RF產生器的RF功率輸出係振盪，且斜率改變偵測單元的輸出訊號對應一相對平坦的恆定線。在一偵測的異常電漿事件，斜率改變偵測單元的輸出訊號的振幅增加，且RF功率單元將RF功率輸出訊號中斷。在一些實例中，在斜率改變偵測單元訊號增加與RF功率輸出中的調整之間的嚮應時間可相當於約2微秒。

在異常電漿事件（例如，電弧的形成）於半導體晶圓的邊緣部分上方或下方發生的一些實施例中，電弧強度和製程參數可定義RF功率應加以減少的量。舉例來說，在一些實施例中，高RF功率產生更分散的RF電漿。據此，將耦合至一製程站的RF功率降低，可操作以將電漿侷限至在電極之間的一區域。舉例來說，響應在半導體晶圓的一邊緣部分處電弧的發生，降低RF功率可能降低在晶圓邊緣上的電漿密度，並因此將所產生的電漿集中至在電極之間且更靠近晶圓中心的一區域。降低RF功率亦可操作以降低在電極處的電壓，這從而支援減少異常電漿事件（例如，電弧作用）的發生，即使此等事件靠近晶圓的中心（遠離邊緣部分）而發生。異常電漿事件的強度以及製程參數亦可用以定義欲將RF功率降低的量。舉例來說，電弧強度越高，RF功率的減少越多。額外地，對於非常低壓力的製程，電漿可與高壓力製程（對於相同的功率、氣體、及其他參數）相比呈分散的。因此，在此等實例中，功率可能需要更為降低，以導致電漿的更大侷限。

異常電漿事件偵測裝備，例如上述設備，可以替代的構造加以配置。更具體而言，訊號處理器108可配置在不同位置，且可包含不同構造。如上所述，在圖1中，訊號處理器可配置在與在處理腔室內部不同的位置，例如在機台的不同部分。在一些實施方式中，光訊號可從處理腔室102之內的一位置傳送至訊號處理器的光偵測器，例如經由光纖纜線106。

圖6B描繪一群輪廓，表示根據一實施例在一製程站內的標稱操作條件下光能量波動的光譜密度。圖6B的垂直軸指示光譜密度的量度（例如，總光譜的百分比），而圖6B的對數刻度水平軸指示頻率。因此，該群輪廓600B的一輪廓表示在一預定時間段期間響應在約400 kHz（即，±10%）以及約13.56 MHz（即，±10%）的頻率所耦合的RF功率之光能量波動的光譜密度。在圖6B的特定例子中，光能量波動的光譜密度係在四個取樣週期加以顯示，其中每一輪廓代表在該四個取樣週期其中一者的光能量波動的光譜密度。據此，響應對一加工腔室之RF功率（例如，包含400 kHz和13.56 MHz的頻率）的耦合，來自電漿的光訊號可能在對應400 kHz基本頻率（±10%）的第一峰值處波動或振盪，以及在400 kHz的諧波處波動或振盪，例如在約800 kHz（±10%）及1600 kHz（±10%）。此外，可了解的是，來自電漿的波動光訊號的光譜密度在介於約100 kHz與約50 MHz之間的頻率處僅小量變化。舉例來說，在約100 kHz的頻率處，由電漿產生的光訊號的光譜密度可能在來自電漿的波動光訊號的總光譜的從約0.8%到約1.2%之範圍。

根據一實施例600C，圖6C描繪代表在一製程站之內標稱操作條件下的光能量波動的光譜密度之一群輪廓，以及代表在異常電漿事件在一製程站之內發生時之光能量波動的光譜密度的一輪廓。類似於圖6B，圖6C的垂直軸指示一光譜密度的一量度（例如，總光能量的百分比），而圖6C的對數刻度的水平軸指示頻率。該群輪廓610的一輪廓表示在一預定時間段期間響應對一加工腔室之RF功率（例如，400 kHz和13.56 MHz）的耦合之波動電漿的光能量的光譜密度。在圖6C的特定例子中，光能量波動的光譜密度係在三個取樣週期加以顯示，各自對應輪廓610其中一者。響應對一加工腔室之RF功率的耦合（例如，400 kHz和13.56 MHz），由一電漿所產生的光訊號可在對應一400 kHz基本頻率的第一峰值頻率處波動或振盪。由電漿所產生的光訊號可額外地在諧波處波動或振盪，例如在約800 kHz和（1600 kHz）1.6 MHz處。額外地，可了解的是，輪廓610每一者的光譜密度在介於約100 kHz與約50 MHz之間的頻率處僅小量變化。

然而，除了輪廓610之外，圖6C描繪輪廓620，其代表響應在一加工腔室之內發生的異常電漿事件（例如，電弧）之光能量波動的光譜密度。因此，如圖6C顯示，在異常電漿事件期間，光能量波動的光譜密度係在約600 kHz與約3.6 MHz之間顯著增加。在其他實施例中，在一異常電漿事件期間，光能量波動的光譜密度可在不同頻率範圍顯著增加，例如在約400 kHz（±10%）與約4 MHz（±10%）之間。舉例來說，於約1 MHz（1000 kHz）輪廓620的光譜密度（其在腔室內的異常電漿事件期間可觀察到）對應約2%的數值。這可能與在標稱條件下（例如由輪廓610所指示）觀察的光譜密度加以比較，這對應約1%的一數值。因此，如圖6C中所顯示，一異常電漿事件（例如，由輪廓620所顯示）可藉由在特定頻率範圍之間觀察在電漿波動的光譜密度上的顯著增加而加以指示。

在圖6C的特定例子中，藉由在特定頻率或在特定範圍頻率期間，相對於在該特定頻率或頻率範圍的一加工腔室的標稱電漿條件，觀察或偵測約100%的光譜密度的增加（例如，從約1%的光譜密度到約2%的光譜密度），一異常電漿事件係加以指示。額外地，在光譜密度的此等增加可在介於約400 kHz（±10%）與4 MHz（±10%）之間的頻率處加以觀察，但將理解的是，所揭露的實施方式係不限定於此等例子且可包含在其他頻率範圍處所觀察的光譜密度及/或光譜密度輪廓，例如低於約400 kHz的頻率以及高於約4 MHz的頻率。此外，在其他實施方式中，異常電漿事件可藉由相對於標稱操作條件在來自電漿的波動或振盪訊號的光譜密度上的較小增加而加以指示。舉例來說，在特定實施方式中，異常電漿事件可響應低於100%（例如75%、50%等等）的光譜密度上的增加而加以識別，且所揭露的實施方式係不受限於此等例子且可包含在光譜密度上的其他增加。

在若干實施方式中，異常電漿事件可響應相對於在標稱操作條件下所觀察的光譜密度的標準差而在光譜密度上的增加而加以識別。因此，在一個例子中，異常電漿事件可藉由首先計算針對代表標稱（或基準）電漿條件的一群輪廓（例如，輪廓610）的光譜密度之標準差而加以識別。在另一例子中，一移動平均值數（以及一移動標準差）可在一特定持續時間期間加以計算。在另一例子中，一標準差可使用隨時間變化在尺寸上擴大的一時間窗而持續地加以計算。用於計算標準差的方法，或其他統計量度，可取決於在一製程站加以執行的特定製程且可在晶圓處理期間改變。

響應利用一基準光譜密度而計算一標準差，一異常電漿事件可響應觀察來自一電漿的一波動訊號而加以識別，來自電漿的 該波動訊號的特徵在於具有（例如）大於所計算標準差（例如，利用光譜密度上的一基準的一標準差）一個標準差的振幅的光譜密度輪廓。在另一例子中，異常電漿事件可響應觀察到具有大於所計算標準差（例如，利用一基準光譜密度的一標準差）二個標準差之振幅的光譜密度輪廓而加以識別。然而，所揭露的實施方式係意欲包含光譜密度輪廓，其指示相對於來自在標稱條件下操作的電漿之波動訊號的光譜密度輪廓有任何數量個標準差之差異的一異常電漿事件。

短暫返回圖1，在特定實施例中，訊號處理器108可加以編程以對來自光偵測器112的原始輸出訊號執行分析。在此等實施例其中一者以上中，來自光偵測器112的輸出訊號的分析可加以利用，以在製程站內的各種操作條件下決定光能量波動的光譜密度。因此，參照圖6C，表示在預定時間段期間電漿能量波動的輪廓可加以分析，以將在各種頻率的光譜密度決定為一電漿來源的光能量波動的總光譜的一分率或百分比。在一些實例中，由訊號處理器108所執行的此分析可涉及對來自光偵測器112的輸出訊號執行快速傅立葉轉換（FFT）。在對一或更多個預定時間段期間來自光偵測器112的輸出訊號執行FFT之後，光能量波動的光譜密度可以類似於圖6B/6C的方式加以繪示。響應光能量波動的光譜密度的分析，訊號處理器108可判定一異常電漿事件已經發生。在特定實施例中，一異常電漿事件可響應偵測到在光能量波動的特定頻率處（例如介於約400 kHz與約4 MHz之間）於光譜密度的增加而加以識別。一異常電漿事件可響應觀察到相對於在標稱電漿條件期間所觀察的光譜密度具有大於一閾值量之振幅的光譜密度而加以識別。在特定實施例中，舉例來說，閾值量可相當於參照在標稱電漿條件期間所計算的光譜密度的一或二個標準差。異常電漿事件可響應觀察到參照在標稱電漿條件期間所計算的光譜密度具有不同於一或二個標準差之振幅的光譜密度而加以識別，且所揭露實施方式係不限定於此等例子。此外，異常電漿事件可藉由偵測在不同於介於約400 kHz與約4 MHz之間的頻率處之光譜密度的增加而加以識別，且所揭露實施方式不限定於此等例子。事實上，實施方式係意欲包含在電漿的光能量的振盪或波動的任何範圍內的光譜密度的偵測。

圖6D和6E描繪圖1的第一例示異常電漿事件偵測設備的替代構造。在圖6D中，異常電漿事件偵測設備600D可能不包含一光纖纜線。事實上，異常電漿事件偵測設備600D可包含設置在處理腔室602A之處或之上的訊號處理單元608A，俾使光偵測器取得在處理腔室602A處的的電漿的光訊號。來自光偵測器612A的輸出訊號可利用高速比較器614A加以處理。來自高速比較器614A的輸出訊號係接著輸送至RF產生器610A。在一些實施例中，該設備可包含在處理腔室602A與光偵測器612A之間的一透鏡。在圖6E中，異常電漿事件偵測設備600E包含一透鏡604B，其經由光纖纜線606B耦接至作為RF產生器610B的部分的訊號處理單元608B。在此等實例中， 光偵測器612B  亦可為RF 產生器 610B 的一組件。在一些此等實例中，RF產生器610A可包含一高速比較器614B，俾以不使用額外的高速比較器。異常電漿事件偵測設備600E的優點係在處理腔室602B及訊號處理單元608B附近的雜訊可能不影響由訊號處理單元608B所產生及使用的訊號。

各種技術亦可用以偵測及緩解在一處理腔室內的電弧事件。根據一實施例700A，圖7A描繪偵測及緩解異常電漿事件的效應的第一例示技術的流程圖。該技術起始於701，且在703，由波動的電漿發光所產生的光訊號係加以偵測。如上所述，電漿發射各種波長的光，且例如光偵測器112的光感測器或光偵測器係建構以偵測由電漿發射的光。此外，在705，那個光訊號係加以轉換成一電壓訊號，且此轉換可藉由光感測器或光偵測器加以執行。在707，電壓訊號係加以調整以形成一調整的電壓訊號。此調整可根據上述技術任何者，例如過濾及/或偏移原始光電壓訊號（如關於圖2所述），取原始光電壓訊號的導數，或使用原始光電壓訊號的FFT分析。

響應原始光電壓訊號受到調整，709決定與調整的電壓訊號相關聯的改變是否超過一閾值。該決定可為上述比較任一者，例如將過濾的及/或偏移的電壓訊號（即，調整的電壓訊號）與原始光電壓訊號比較，以決定在二個訊號之間的任何改變是否超過該閾值。如上所述，在一些實施例中，就在這二個訊號之間的改變是否超過閾值進行決定，這從而可指示電弧或在處理腔室內發生的其他類型異常電漿事件。在這些實施例中（即，使用經過濾的光訊號的實施例）的決定係非僅基於過濾的及/或偏移的訊號本身的改變，而是基於相對於經過濾及/或偏移訊號之原始電壓訊號的改變。舉例來說，如在圖3B中所顯示，相對於過濾之訊號的原始電壓訊號的改變係指示電弧或其他類型異常電漿事件的發生。響應利用此等訊號二者，此比較仍為與調整的電壓訊號相關聯的一決定。該閾值可根據各種參數加以選擇，例如改變的速率及改變的量。

在709的一些其他實施例中，決定正在發生一異常電漿事件可能基於調整的電壓訊號相對於一閾值的改變，例如利用導數及/或FFT方法。此處，該決定可能基於調整之電壓訊號的改變。舉例來說，導數技術的輸出訊號可能涉及光訊號改變速率的直接相關法，使得此調整的電壓訊號的決定可直接指示一電弧發生。

在711，若決定出與經調整的電壓訊號相關聯的改變超過該閾值，則可採取緩解行動。這些緩解行動可包含，如上所述，調整RF產生器的輸出參數，例如藉由將RF功率降低至一較低功率位準一段時間，且接著將RF功率輸出勻變回到初始功率位準。

雖然在圖7A中未描繪，如上所述，該技術亦可包含指示：709的決定造成一TTL訊號產生並發送至RF 產生器。在一些實施例中，RF產生器係建構以接收該TTL訊號且造成對RF產生器的一或多個參數的響應，例如降低RF產生器的輸出功率。該技術的額外實施態樣亦可包含，在703之前或與703同時，藉由將RF功率耦合至處理腔室而在處理腔室之中產生電漿。

根據一實施例700B，圖7B描繪一流程圖用於偵測及緩解異常電漿事件效果的第二例示技術。該技術開始於751，且在752，電漿係響應來自一RF產生器的足夠振幅的一訊號而加以形成。在一些實施例中，一RF產生器可例如產生約400 kHz（±10%）與約13.56 MHz（±10%）的訊號。將理解的是，所揭露的實施方式係非限定於此等例子，且可包含各種額外頻率。在754，由電漿產生的波動的光訊號可加以偵測。偵測可藉由一光感測器或光偵測器加以執行。在755，一訊號處理器可計算一波動光訊號的光譜密度。在特定實施例中，此計算可在電漿操作在標稱條件下之時發生，且可在數個時間段期間發生。在特定實施例中，在756，可決定：波動光訊號的光譜密度不同於一或多個先前計算的波動光訊號的光譜密度。然而，在若干其他實施例中，756可包含決定：波動光訊號的光譜密度係不同於一基準光譜密度。響應與先前計算的光譜密度、或任何其他類型的基準光譜密度差異（可能達閾值量）之波動光訊號的光譜密度，訊號處理器可能指示一異常電漿事件已經發生。

在一些實施例中，此半導體處理腔室可包含二個以上處理站，如以下所述，且各站的發光可分別地加以監測。舉例來說，一處理腔室可包含四個處理站，且此等處理站每一者可利用各別的光偵測器，其建構以偵測來自對應處理站的光。

此處所述設備及技術提供優於習知異常電漿事件偵測技術的許多優點。在一些實例中，這些所述技術，由於光訊號可利用可直接對RF產生器產生一訊號（該RF產生器可對那個訊號響應）的類比電路加以處理而允許較快的偵測時間及緩解響應時間。在RF產生器與光訊號之間的直接連接允許快、有效率的響應時間。與此相比，習知技術可能需要將所偵測的訊號發送至一處理器來加以分析，以及將另一訊號由處理器發送至RF處理器。由於若干異常電漿事件，例如電弧，可能快速地形成，由一些習知技術產生的延遲可對晶圓及/或其他裝備導致不期望的損傷。額外地，如上所述，這些所述技術及設備能夠偵測出習知方法無法偵測的小量值異常電漿事件。

如上所述，此處所述設備及技術係可應用於使用電漿的任何半導體製程、及電漿在其中產生的任何半導體處理腔室。這些製程和設備的例子係在以下描述。電漿輔助化學氣相沉積（ PECVD ）設備

在一些實施例中，晶圓加工裝備可包含在一製程機台中所包括的一或更多PECVD製程站。此製程機台可包含在圖6A及6B中上述的特徵，舉例來說，伴隨下述的其他特徵。

圖8提供可用以實施所揭露實施例的例示設備的方塊圖。如所顯示，圖8的反應器800包含一製程腔室824，其包容該反應器的其他組件並用以容納由例如一電容器類型系統（其包含一噴淋頭814，其協同一接地加熱器塊820而運作）所產生的電漿。一高頻RF產生器804（連接至一匹配網路806）、及一低頻RF產生器802係連接至噴淋頭814。由匹配網路806所供應的功率和頻率係足以自製程氣體產生電漿，例如400-700 W總能量。在本發明的一個實施方式中，HFRF產生器和LFRF產生器二者可在沉積期間加以使用，而在一些其他實施方式中僅HFRF產生器或LFRF產生器係加以使用。在一典型製程中，高頻RF組件一般在約2-60 MHz之間；在至少一個實施例中，HF組件係約13.56 MHz。低頻LF組件一般在約250-400 kHz之間。在一些實施例中，RF產生器可考慮為具有HFRF產生器和LFRF產生器二者，且在一些實例中具有匹配網路。

在該反應器內，一晶圓基座818支撐一基板816。該基座一般包含一卡盤、一叉、或升降銷，用以在沉積及/或電漿處理反應期間及之間固持和傳送基板。該卡盤可為一電子卡盤、一機械卡盤、或供在工業及/或研究中使用可取得的各種其他類型的卡盤。

製程氣體係經由入口812加以導入。多條來源氣體管線810係連接至歧管808。此等氣體可預混合或不預混合。適當的閥調及質量流量控制機構係加以使用以確保正確的氣體在製程的沉積與沉積後階段期間受到輸送。在化學先質呈液體型式加以輸送的實例中，液體流量控制機構係加以使用。該液體係接著加以氣化，且在到達沉積腔室之前在加熱至高於其氣化點的一歧管之中的傳送期間與其他製程氣體加以混合。

製程氣體經由出口822離開腔室824。一真空泵826（例如，一或多級機械乾抽泵及/或渦輪分子泵）通常將氣體抽出，並藉由一閉迴路受控流量限制元件（例如節流閥或鐘擺閥）在該反應器內維持適當低的壓力。

該發明可在一多站式或單站式機台上加以實現。在特定實施例中，具有4站沉積方案的300 mm Novellus Vector^TM 機台或具有6站沉積方案的200 mm Sequel^TM 機台係加以使用。

根據一實施例900，圖9顯示一多站式處理機台900實施例的示意圖，該處理機台900具有一入站負載鎖室902和一出站負載鎖室904，其任一者或二者可使用一遠程電漿源。在大氣壓力下的一機器人906係用以將晶圓自透過一晶圓盒908裝載的卡匣，經由一大氣埠910，移動至入站負載鎖室902之中。一晶圓係藉由機器人906置放到入站負載鎖室902之中的基座912之上，大氣埠910係加以關閉，且接著負載鎖室係加以抽真空。在入站負載鎖室902使用一遠程電漿源的情況下，晶圓可在導入處理腔室914之前暴露於在負載鎖室之中的遠程電漿處理。此外，舉例來說，晶圓亦可在入站負載鎖室902之中加熱，以移除濕氣和吸附的氣體。接下來，將通至處理腔室914的一腔室搬運埠916開啟，且另一機器人（未顯示）將晶圓置放進反應器而在此反應器中所顯示的一第一站的基座之上以進行處理。雖然圖9所示實施例包含負載鎖室，吾人將了解在若干實施例中可使晶圓直接進入一製程站。

所述處理腔室914包含四個製程站，在圖9所示實施例中編號為1至4。各站具有一加熱的基座（對於站1顯示為918），以及氣體管線入口。吾人將了解，在若干實施例中，各製程站可具有不同的或多個目的。雖然所述處理腔室914包含四個站，吾人將理解根據本揭露內容的一處理腔室可具有任何適合數量的站。舉例來說，在若干實施例中，一處理腔室可具有五個以上的站，而在其他實施例中一個處理腔室可具有三個以下的站。

圖9亦描述一晶圓搬運系統990的實施例，晶圓搬運系統990用於在處理腔室914之內搬送晶圓。在若干實施例中，晶圓搬運系統990可在各種製程站之間及/或在一製程站與一負載鎖室之間搬送晶圓。吾人將了解可使用任何適合的晶圓搬運系統。非限定的範例包含晶圓轉盤（wafer carousel）和晶圓搬運機器人。圖9亦描述一系統控制器950的實施例，用以控制處理機台900的製程條件和硬體狀態。系統控制器950可包含一個以上記憶體裝置956、一個以上大量儲存裝置954、及一個以上處理器952。處理器952可包含CPU或電腦、類比和/或數位輸入/輸出連接部、步進馬達控制器板等等。

雖然在圖9中未顯示，機台900可包含反應器800的任何特徵，例如針對上述各站的氣體及管路，以及真空泵。

在一些實施例中，系統控制器950控制處理機台900的所有活動。系統控制器950執行系統控制軟體958，其儲存於大量儲存裝置954之中，載入記憶體裝置956，且執行於處理器952。系統控制軟體958可包含指令，用於控制時序、氣體混合物、氣體流率、腔室和/或站壓力、腔室和/或站溫度、驅淨條件和時序、晶圓溫度、RF功率位準、頻率、基板、基座、卡盤和/或接受器位置、及由處理機台900所執行的特定製程的其他參數。系統控制軟體958可以任何適合方式加以建構。例如，可撰寫各種製程機台組件子程式或控制物件，以控制用以執行各種製程機台製程的製程機台組件的操作。系統控制軟體958可以任何適合的電腦可讀程式語言編碼。

在若干實施例中，系統控制軟體958可包含輸入/輸出控制（IOC）序列指令，用於控制各種上述參數。舉例來說，PECVD製程可包含一或多個指令以供系統控制器950執行。用於針對PECVD製程階段設定製程條件的指令可包含在對應的PECVD配方階段。在一些實施例中，PECVD配方階段可順序配置，俾使針對PECVD製程階段的所有指令係與那個製程階段同時地執行。

關聯於系統控制器950儲存於大量儲存裝置954及/或記憶體裝置956的其他電腦軟體及/或程式，可在一些實施例中加以使用。用於此目的之程式或程式片段的例子，包含基板定位程式、製程氣體控制程式、壓力控制程式、加熱器控制程式、及電漿控制程式。

基板定位程式可包含用以裝載基板至基座918之上及控制介於基板和處理機台900的其他部件之間的間距的處理機台組件的程式碼。

製程氣體控制程式可包含程式碼，用於控制氣體成分和流率，且選擇性地在沉積之前將氣體流入一個以上製程站以穩定在製程站之中的壓力。製程氣體控制程式可包含程式碼用於控制氣體成分及流率於所揭露範圍的任何者之內。壓力控制程式可包含程式碼，用於藉由調節（舉例來說，在製程站排氣系統中的節流閥）進入製程站的氣流等操作而控制製程站中的壓力。壓力控制程式可包含程式碼用於將製程站之中的壓力維持在所揭露壓力範圍任何者之內。

加熱器控制程式可包含程式碼，用於控制流至用以加熱基板的加熱單元的電流。或者是，加熱器控制程式可控制對基板之傳熱氣體（例如氦）輸送。加熱器控制程式可包含指令用以將基板溫度維持在所揭露範圍任一者之內。

電漿控制程式可包含程式碼，用於設定對在一或多個製程站之中的製程電極所施加的RF功率位準與頻率，例如使用此處所揭露的RF功率位準任一者。電漿控制程式亦可包含程式碼，用於控制各電漿暴露的持續時間。

在一些實施方式中，系統控制器950可為電腦的部分或連接至電腦，該電腦係與系統整合、連接至系統、以其他方式網路連接至系統、或以上組合。舉例來說，控制器可在「雲端」或為晶圓廠主機電腦系統的一部分，其可允許晶圓處理的遠端存取。電腦可允許對系統的遠端存取以監測加工操作的目前進展，檢查過去加工操作的歷史，檢查來自複數加工操作的趨勢或效能指標，改變目前處理的參數，設定目前處理之後的處理步驟，或啟動新的製程。在一些範例中，遠端電腦（例如一伺服器）可透過一網路對系統提供製程配方，該網路包含區域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，其允許參數和/或設定的輸入或編程，該參數和/或設定接著從遠端電腦輸送至系統。在一些例子中，系統控制器950接收呈資料形式的指令，該資料具體指定對於在一個以上操作期間所執行的各個處理步驟的參數。應理解的是，參數可針對待執行之製程類型、以及控制器建構成介接或控制之機台的類型。因此如上所述，系統控制器950可為分散式的，例如藉由包含一個以上分散的控制器，其由網路連接在一起且朝共同目的工作，例如此處所述製程和控制。用於此目的之分散式控制器的例子可為與位在遠端的一個以上積體電路（例如在平台層級或作為遠端電腦的一部份）連通之在腔室上的一個以上積體電路，其結合以控制腔室上的製程。

在若干實施例中，可具有與系統控制器950相關聯的一使用者介面。該使用者介面可包含顯示螢幕、設備和/或製程條件的圖形化軟體顯示、及使用者輸入裝置，例如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等等。

在若干實施例中，由系統控制器950所調整的參數可關於製程條件。非限定範例包含製程氣體成分及流率、溫度、壓力、電漿條件（例如RF功率位準、頻率、及暴露時間）等等。這些參數可以配方形式提供給使用者，該配方可利用使用者介面加以輸入。

監測製程的訊號可從各種製程機台感測器藉由系統控制器950的類比及/或數位輸入連接部加以提供。用於控制製程的訊號可在處理機台900的類比和數位輸出連接部加以輸出。可加以監測的製程機台感測器的非限定例子包含質量流量控制器、壓力感測器（例如壓力計）、熱電偶等等。適當程式化的回授和控制演算法可與來自這些感測器的資料一起使用，以維持製程條件。

任何適合的腔室可用以實施所揭露的實施例。例示沉積設備包含但不僅限於來自ALTUS®產品家族、VECTOR®產品家族、及/或SPEED®產品家族的設備，其每一者可購自Lam Research Corporation, Fremont, California，或者各種其他市售處理系統。該等站其中二者以上可執行相同的功能。類似地，二個以上的站可執行不同的功能。各站可設計或建構成執行如期望之特定功能/方法。PECVD 處理

許多半導體加工製程使用電漿輔助化學氣相沉積（「PECVD」）將材料沉積。在典型的PECVD反應中，一基板係暴露於一或多種揮發性先質，其反應及/或分解以在基板表面上產生所欲沉積物。PECVD製程一般起始以將一或多種反應物流入反應腔室。當電漿產生時反應物輸送可持續，而將基板表面暴露於電漿，這從而造成沉積在基板表面上發生。此製程持續直到達到所欲膜厚度，之後，通常將電漿熄滅且將反應物流動終止。接下來，反應腔室可加以驅淨，且沉積後步驟可加以執行。

如上所述，在一些實施方式中，在PECVD期間用以驅動電漿形成的頻率可含有一高頻（「HF」）分量、一低頻（「LF」）分量、或二者。此HF頻率可為約13.56 MHz或約27 MHz。用以驅動電漿形成的HFRF功率可在約200-3,000 W之間。這些功率位準代表所輸送的總功率，其可在一多站式處理腔室之中的多個站之間加以分割。此電漿可在一第一功率位準加以產生，該第一功率位準可為在此範圍內的任何功率，例如對於單一站的600 W，或對於四站式處理腔室的2,400 W，其導致對四站每一者600 W。電漿暴露的持續時間取決於所沉積膜的所欲厚度。在一些實施方式中，脈衝式PECVD方法可加以使用。這些方法可涉及將先質及/或RF功率位準脈衝輸送。在一些實施例中，在PECVD期間用以驅動電漿形成的頻率可含有LF及HF分量二者。LF頻率可在約300-400 kHz之間。用以驅動電漿形成的LF RF功率可在約200-2,500 W之間。原子層沉積

在一些實施例中，某個半導體處理涉及多個膜沉積循環，各自產生「個別的」膜厚度。原子層沉積（ALD）係一個此種膜沉積方法，但是以重複順序方式使用之設置膜的薄層的任何技術可視為涉及多個循環的沉積，且此處所揭露的方法和設備亦可一般性使用於在此等多循環沉積操作中控制膜厚度。

隨著元件及特徵部尺寸在半導體工業中持續縮小，以及3D元件結構（例如，Intel的三閘電晶體結構）在積體電路（IC）設計中變得更普遍，沉積薄保形膜（相對於下方結構的形狀具有均勻厚度的材料膜，縱使是非平坦的）的能力將持續更加重要。ALD係膜形成技術，非常適用於保形膜的沉積，這是由於單一循環的ALD僅沉積單一材料薄層，此厚度受限於在膜形成化學反應本身之前可吸附在基板表面上（即，形成一吸附限制層）的一或多種膜先質反應物的量。多個「ALD循環」可接著加以使用，以建立所欲厚度的膜，且由於各層係薄且保形的，所產生的膜實質符合於下方元件結構的形狀。在若干實施例中，各ALD循環包含以下步驟： 1.       基板表面對第一先質的暴露。 2.       對基板位於其中之反應腔室的驅淨。 3.       基板表面的反應之活化，通常利用電漿及/或第二先質。 4.       對基板位於其中之反應腔室的驅淨。

各ALD循環的持續時間係通常小於25秒或小於10秒。ALD循環的一或多個電漿暴露步驟可能具有短持續時間，例如1秒以下的持續時間。由於短持續時間，電漿一致性的控制可促成製程均勻性。在電漿阻抗及所輸送功率的變化係可能影響製程均勻性的二個因素。

設備和方法係加以提供以控制在具有共用一RF功率來源的多個處理站的一半導體機台之中多循環沉積操作中所使用的RF功率。RF功率的頻率和施加至共用一RF功率來源的個別站之功率係加以控制。

圖10顯示根據一實施例用於在半導體基板上沉積膜的基板處理設備。圖10的處理設備1000具有單一處理腔室1002，處理腔室1002在內部容積中具有單一基板固持器1008，該內部容積可藉由真空泵1018維持於真空下。氣體輸送系統1001和噴淋頭1006亦流體連接至該腔室，以輸送（例如）膜先質、載體及/或沖洗及/或製程氣體、二級反應物等。在處理腔室內產生電漿用的裝備亦顯示於圖10中，且以下將更詳細描述。圖10所示意描述的設備提供基本裝備，用於在半導體基板上執行膜沉積操作，例如化學氣相沉積（CVD）或ALD。

為簡單起見，處理設備100係描繪為一獨立處理站，具有一處理腔室本體用於維持一低壓環境。然而，將了解的是，複數處理站可包括在一共同的處理機台環境（例如在一共同反應腔室之內），如此處所述。舉例來說，根據實施例1100，圖11描繪多站式處理機台的實施方式。此外，將了解的是，在一些實施例中，處理設備1000的一個以上硬體參數，包含以上詳細探討者，可藉由一個以上系統控制器加以程式化地調整。

處理設備1000係與反應物輸送系統1001流體連通，以輸送製程氣體至分配噴淋頭1006。反應物輸送系統1001包含一混合容器1009，用於混合和/或調節製程氣體以輸送至噴淋頭1006。一個以上的混合容器入口閥1020可控制製程氣體導入至混合容器1009。

一些反應物可在氣化和後續輸送至處理腔室1002之前以液態型式儲存。圖10的實施方式包含一氣化點1003，用於將待供應至混合容器1009的液態反應物氣化。在一些實施方式中，氣化點1003可為一加熱液體注射模組。在一些實施例中，氣化點1003可為一加熱氣化器。在另外其他的實施方式中，氣化點1003可從處理站省略。

在一些實施方式中，在氣化點1003上游的液體流量控制器（LFC）可加以提供，以控制用於氣化和輸送至處理腔室1002的液體的質量流量。

噴淋頭1006朝在處理站的基板1012分配製程氣體和/或反應物（例如膜先質），製程氣體和/或反應物的流量係藉由噴淋頭上游的一個以上的閥（例如閥1020）加以控制。在圖10顯示的實施方式中，基板1012係位於噴淋頭1006下方，且顯示為置於基座1008之上。將了解的是，噴淋頭1006可具有任何適合的形狀，且可具有任何適合數量和配置的埠用於分配製程氣體至基板1012。

容積1007係位於噴淋頭1006下方。在一些實施方式中，基座1008可升高或下降以將基板1012暴露於容積1007和/或改變容積1007的容積。選用性地，基座1008可在沉積製程的部分期間加以下降及/或升高，以調制在容積1007之內的製程壓力、反應物濃度等等。

在圖10中，噴淋頭1006和基座1008係與RF電源供應器1014和匹配網路1016電連通以對電漿提供功率。在一些實施方式中，藉由控制處理站壓力、氣體濃度、RF來源功率、RF來源頻率、及電漿功率脈衝時序其中一者以上（例如透過具有適當機器可讀指令的系統控制器），可控制電漿能量。舉例來說，RF電源供應器1)14和匹配網路1016可於任何適合的功率加以操作，以形成具有所欲自由基物種成分的電漿。同樣地，RF電源供應器1014可提供任何適合頻率的RF功率。

在一些實施方式中，電漿可藉由一個以上電漿監測器加以原位監測。在一個情境中，電漿功率可藉由一個以上電壓、電流感測器（舉例來說，諸如VI探針的負載感測器）加以監測。此等感測器的例子包含MKS VI探針4100及350。此等感測器可量測電壓、電流、及相位差。在若干實施方式中，該等感測器可電連接至RF電源供應器且可設置在噴淋頭處或靠近噴淋頭。在此等實施方式中，如在RF產生器的輸出埠所呈現的阻抗可代表電漿的阻抗。在另一情境中，電漿密度和/或製程氣體濃度可藉由一個以上光發射光譜（OES）感測器加以量測。在一些實施方式中，一個以上電漿參數可基於來自此等原位電漿監測器的量測加以程式化調整。舉例來說，一負載感測器可用於回授迴路之中以提供電漿功率的程式化控制。將了解的是，在一些實施方式中，其他監測器可加以使用以監測電漿和其他製程特性。此等監測器可包含但不僅限於紅外線（IR）監測器、聲波監測器、及壓力傳感器。

在一些實施方式中，電漿可藉由輸入/輸出控制（IOC）序列指令加以控制。在一個例子中，設定電漿活化階段之電漿條件的指令可納入製程配方的對應電漿活化配方。在一些實例中，製程配方階段可順序配置，使得一製程的所有指令係與那個製程同時執行。在一些實施方式中，設定一個以上電漿參數的指令可包含在一電漿製程之前的一配方之中。舉例來說，第一配方可包含：設定惰性（例如氦）和/或反應物氣體之流率的指令；設定電漿產生器至一功率設定點的指令；及第一配方的延時指令。第二、後續的配方可包含啟動電漿產生器的指令和第二配方階段的延時指令。第三配方可包含停用電漿產生器的指令和第三配方的延時指令。將了解的是，這些配方可在本揭露內容的範圍內以任何適合方式進一步細分和/或重複。

在一些沉積製程中，電漿點燃（strike）持續幾秒以上等級之持續時間。在此處所述若干實施方式中，短得多的電漿點燃可在一處理循環期間加以應用。這些可在低於50毫秒的等級，其中25毫秒為一特定的例子。此種短暫的RF電漿點燃需要電漿的快速穩定化和調整。為達成電漿的快速穩定化和調整，電漿產生器可透過一個二步驟調整程序加以建構，該二步驟調整程序包含一粗調組件及一微調組件。在該粗調組件中，阻抗匹配可加以預設至一特定阻抗。該粗調組件可加以預設，俾使阻抗的大小係在例如50歐姆的數值。在若干實施方式中，粗調組件可加以限定至影響阻抗大小之調整。在微調組件中，RF頻率可被允許自基線頻率浮動，以企圖將相位匹配至一目標值，例如相位值零。傳統上，高頻電漿係於約13.56 MHz的頻率加以產生。在此處所揭露的各種實施方式中，頻率係被允許浮動至不同於此標準數值的一數值，以將相位匹配至該目標值。在若干實施方式中，微調組件可限定至影響阻抗相位的調整。藉由允許頻率浮動同時固定阻抗匹配至預定阻抗，電漿可更快速地穩定。非常短的電漿點燃，例如與ALD或原子層蝕刻（ALE）循環相關聯的點燃，可受益於電漿的快速穩定化。

典型的沉積循環的前1-2毫秒包含電漿的點燃。在電漿點燃之後，RF頻率的微調係接著加以執行以將電漿相位匹配至該目標值。

如上所述，一或多個製程站可包含在一多站式基板處理機台之中。圖11顯示一例示多站式基板處理設備，其可利用電漿平衡硬體。相對於裝備成本和操作費用二者藉由如圖11之中所顯示的多站式處理設備的使用可達成各種效能。舉例來說，藉由針對所有四個製程站排空廢氣等等，單一真空泵可用以針對所有四個製程站建立單一高真空環境。取決於實施方式，各個製程站可能具有其本身專用的噴淋頭用於氣體輸送，但可能共享相同的氣體輸送系統。類似地，電漿產生器裝備的若干元件可在製程站之間共用（例如，功率供應），但取決於實施方式，若干實施態樣可為製程站特定的（舉例來說，若噴淋頭係用以施加電漿產生電位的話）。再度，理解的是，藉由每個處理腔室使用更多或更少數量的製程站，例如每個反應腔室2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、或16、或更多的製程站。此等效能亦可加以達成至更多或更少程度。

圖9的基板處理設備亦可加以使用以執行ALD處理。此處，單一基板處理腔室914容納多個基板製程站，其各自可用以在固持於那個製程站處的一基板固持器之中的基板上執行處理操作。在此特定實施方式中，多站式基板處理機台900係顯示為具有四個製程站1、2、3、及4。取決於實施方式以及例如所欲程度之平行晶圓處理、尺寸/空間限制、成本限制等等，其他類似的多站式處理設備可具有更多或更少的處理站。

在圖9中，RF功率在一RF功率系統913處產生並分配至站1-4每一者。RF功率系統可包含一或更多RF功率來源，例如一高頻（HFRF）及一低頻（LFRF）來源、阻抗匹配模組、及過濾器。在若干實施方式中，功率來源可限制為僅高頻或低頻來源。除非另外描述，假設所述沉積製程僅使用高頻功率。RF功率系統的分配系統係相對於反應器呈對稱，且具有高阻抗。此對稱及阻抗，造成大約相等量的功率輸送至各個站。RF功率的小差異（在5至15%等級），可產生自分配系統組件的允差、站對稱、溫度差異、及製程條件。

RF功率的小差異可在各種膜特性上（例如，成分、厚度、密度、交聯量、化學性質、反應完成、應力、折射率、介電常數、硬度、蝕刻選擇性、穩定性、氣密性等等）造成晶圓間非均勻性。在個別站微調電漿功率以及對改變站條件動態響應的能力可減少晶圓間非均勻性。注意的是，本案方法和設備係不限定於多站式反應器；此處所揭露的方法和設備適用於多個處理區域共用一RF功率來源的其他RF功率系統。

系統控制器950亦可用以控制處理機台900及其製程站的製程條件及硬體狀態以執行ALD。系統控制器950可提供機械可讀指令用於實施沉積製程。此等指令可控制各種製程參數，例如DC功率位準、RF偏壓功率位準、例如RF功率參數變異的站與站之間的變異、頻率調諧參數、壓力、溫度等等。此等指令可控制參數以根據此處所述的各種實施方式操作膜堆疊的原位沉積。

圖11係示意圖，顯示一例示多站式電漿反應器的各種組件，其中利用RF頻率調諧多個站共用一RF功率來源。如所顯示，一RF功率來源1101（其可為高頻RF功率來源）係經由一分配網路1121分配至多個站1151。HFRF可具有約2-60 MHz、或約13.56 MHz的頻率。在其他實施方式中，除了高頻RF功率來源之外或取代高頻RF功率來源，一低頻RF功率來源可加以使用。低頻RF功率來源可具有約100 kHz到約1 MHz、或約400 kHz的頻率。若干市售可取得的RF功率來源包含調諧RF功率之頻率的能力。此等RF功率來源的例子包含Advanced Engineer的Paramount系列、MKS的SurePower系列、Comdel的CB、CLX、和CDX系列、及Huettinger的TruPlasma系列。

來自RF功率來源1101的功率可經由可包含一固定匹配模組1103的阻抗匹配系統加以傳輸。在含有高頻及低頻RF功率來源的若干實施方式中，一高通濾波器及/或一低通濾波器亦可能存在。此外，在若干實施方式中，來自RF功率來源的功率可經由一自動匹配模組加以傳輸。包含低頻RF功率來源的實施方式，無論是在高頻RF功率來源以外或取代高頻RF功率來源，低頻功率可經由固定或自動匹配件加以傳輸。在若干實施方式中，一自動匹配模組可用以將RF功率頻率匹配於電漿負載的一設定阻抗。在其他實施方式中，可使用一固定匹配模組，其不將RF功率頻率自動化地匹配於電漿負載的一設定阻抗。

在圖11中顯示的實施方式中，RF功率來源1101係連接至分配網路1121。分配網路1121可將RF功率來源1101所產生的RF功率分配至該多個站1151每一者。分配網路1121係連接至針對該多個站1151各者的一RF調整器1123。對於該多個站1151每一者，RF調整器1123係連接至在噴淋頭1153之前的一功率參數感測器1133。功率參數感測器1133可為先前所揭露的任何類型的感測器，例如一負載感測器或一OES感測器。RF功率來源1101可從RF控制器1143取得指令，並將分配至此等站的RF功率的頻率變化。此等指令可為根據由一或更多個功率參數感測器1133所偵測的阻抗的頻率調整。在其他實施方式中，額外的感測器可量測一最終相位，其代表在此等站1151所有者之中的電漿相位。RF控制器1143可接著根據由該額外的感測器所測得的最終相位而將分配至該站的RF功率的頻率變化。在若干實施方式中，RF控制器1143可包含指令，例如程式碼，以變化RF功率的頻率，俾使阻抗的相位為零或接近零。在圖11所顯示的實施方式中，RF控制器1143可將來自個別站上游的RF功率來源1101的RF功率的頻率變化。

RF調整器1123係藉由RF控制器1143加以控制。RF控制器1143可基於來自在各站1151感測器1133的量測值而在個別站變化RF功率一預定量。在若干實施方式中，RF調整器1123可為一可變電容器。RF控制器1143可控制一步進馬達（未顯示），其可變化一可變電容器的電容。變化電容的其他方式可加以使用。舉例來說，RF調整器1123亦可為具有個別開關的一組電容器。RF功率可藉由啟動（開啟）具有特定數值的數個電容器而加以控制。舉例來說，電容器可加以選擇，以對該站增加1 pF、2 pF、4 pF、8 pF、及16 pF的並聯電容。在此例子中，現用（開啟的）與非現用（未開啟）電容器的所有組合以1 pF的解析度涵蓋從0 pF到31 pF的範圍。藉由選擇將電容器何者啟動，該控制器可針對一站改變RF功率。與使用步進馬達控制可變電容器相比，數位控制可能較為快速，特別是當需要涵蓋廣範圍的電容之時。取決於可使用的空間以及所需的控制量，熟習此技藝者能夠使用一個以上電容器設計一RF調整器來將RF功率改變若干量。

在其他實施方式中，RF調整器1123可為可變線圈電感器。RF控制器1143可控制可變線圈電感器以影響輸送至該站的RF功率。在若干實施方式中，RF調整器不限定於電容器及電感器。在若干實施方式中，其他RF調整器1123可利用不同的機制以改變RF功率，例如共振器電路或電阻電路。

感測器1133量測至少一個RF功率參數。所測得的RF功率參數可為電壓、電流、阻抗、相位、或負載功率。市售的探針可用以量測RF功率參數並對RF控制器1143提供量測值。亦可能量測一非RF參數並使用它作為RF控制器1143的來源訊號。舉例來說，來自站電漿的光發射或基板溫度感測器可量測站特性，並將它們饋送至RF控制器1143。一光發射系統可安裝在各站附近以收集由站電漿所發射的光。一基板溫度感測器可使用建構在一基板下方的遠程紅外線偵測系統。感測器1133亦可量測多個RF功率參數，或多個感測器可加以使用於若干實施方式中以量測多個RF功率參數。

在一些實施方式中，RF調整器可在多步驟製程（例如多循環ALD製程）期間設定至一固定數值或數值範圍。在此等實施方式中，很少或沒有需要對RF功率參數的即時感測以及對RF功率的站與站之間分配的調整。

各個站1151含有與一接地基座1157協同運作的一噴淋頭1153。供應的功率與頻率係足以從製程氣體產生電漿，例如在每站約50 W至約6000 W的範圍之內。功率位準可根據實施方式而改變。RF功率係經由噴淋頭1153連接至站處理區域，並當施加RF功率時產生或維持電漿。電漿造成材料藉由各種機制沉積至基板之上。舉例來說，電漿可造成製程氣體分解且與基板表面反應。在所顯示的實施方式中，RF電流係在基座1157處接地，其係連接至地1131。在若干其他實施方式中，RF電流可在腔室中不同位置處（例如噴淋頭）加以接地。

具有短循環持續時間的多步驟沉積製程的電漿活化步驟可為簡短的。電漿活化步驟的持續時間可為約150毫秒以下（例如，約50毫秒）。由於短持續時間，電漿一致性的控制對製程均勻性具有效果。電漿平衡操作可用以控制電漿一致性。

雖然在圖8-11之中未顯示，在這些圖之中的任何機台可包含任何其他機台的任何特徵，例如控制器950，且該控制器可建構以執行針對反應器800此處所述任何指令。此外，分別在圖8-10的實施例800、900、1000之中所呈現的腔室可分別考慮圖1的腔室102及圖6D與6E的腔室602A和602B。此外，RF產生器110、610A、及610B亦可考慮圖8-11的HFRF與LFRF產生器的任何一者、或二者。

除非此揭露內容的上下文另外清楚要求，遍及申請專利範圍，用語「包含」、「包含有」等等係以包容性意義而非排他性或全面性意義加以解釋；亦即是，以「包括但不限於此」的意義。使用單數或複數用語也通常分別包括複數或單數。此外，用語「此處」、「之後」、「以上」、「以下」、及類似的用語關於此申請案整體而非此申請案的任何特別部分。當用語「或」參照二個以上項目的清單加以使用時，那個用語涵蓋該用語的以下解釋所有者：在該清單中的項目的任一者、在該清單中的項目的所有者、及在該清單中的項目的任何組合。術語「實施方式」意指此處所述技術與方法的實施方式，以及實現結構且包含此處所述技術及/或方法的物理物件。術語「實質上」、「大約」、及「約」係理解為包括所指示量的±10%。

102:半導體處理腔室 104:透鏡 106:光纖纜線 108:訊號處理器 110:RF產生器 112:光偵測器 114:斜率改變偵測單元 214:斜率改變偵測單元 215:原始電壓訊號 216:緩衝放大器 218:低通濾波器 220:回授放大器 222:閾值/致能訊號 224:高速比較器 226:輸出訊號 600D:異常電漿事件偵測設備 600E:異常電漿事件偵測設備 602A:處理腔室 602B:處理腔室 604B:透鏡 606B:光纖纜線 608A:訊號處理單元 608B:訊號處理單元 610A:RF產生器 610B:RF產生器 612A:光偵測器 612B:光偵測器 614A:高速比較器 614B:高速比較器 800:反應器 802:低頻RF產生器 804:高頻RF產生器 806:匹配網路 808:歧管 810:來源氣體管線 812:入口 814:噴淋頭 816:基板 818:晶圓基座 820:加熱器塊 822:出口 824:製程腔室 826:真空泵 900:處理機台 902:入站負載鎖室 904:出站負載鎖室 906:機器人 908:晶圓盒 910:大氣埠 912:基座 913:RF功率系統 914:處理腔室 916:腔室搬運埠 918:基座 950:系統控制器 952:處理器 954:大量儲存裝置 956:記憶體裝置 958:系統控制軟體 990:晶圓搬運系統 1000:處理設備 1001:輸送系統 1002:處理腔室 1003:氣化點 1006:噴淋頭 1007:容積 1008:基板固持器（基座） 1009:混合容器 1014:RF電源供應器 1016:匹配網路 1018:真空泵 1020:閥 1101:RF功率來源 1103:匹配模組 1121:分配網路 1123:RF調整器 1131:地 1133:功率參數感測器 1143:RF控制器 1151:站 1153:噴淋頭 1157:基座

此處所揭露的各種實施方式係以例示且不以限制為目的在隨附圖式的圖之中加以描繪，其中相似的參考符號係關於類似的元件。

圖1描繪異常電漿事件偵測設備的第一例子。

圖2描繪第一例示斜率改變偵測單元，其能夠偵測異常電漿事件。

圖3A和3B描繪波形，其代表一斜率改變偵測單元的例示偵測響應。

圖4描繪能夠偵測一異常電漿事件的一例示電路的示意圖。

圖5顯示一波形，其代表呈時間函數的耦合至一加工腔室的一製程站的RF功率。

圖6A顯示另一波形，其表示RF功率輸出以及斜率改變偵測單元輸出的訊號。

圖6B描繪一群輪廓，表示在一製程站內的標稱操作條件下光能量波動的光譜密度。

圖6C描繪代表在一製程站之內標稱操作條件下的光能量波動的光譜密度之一群輪廓，以及代表在異常電漿事件在一製程站之內發生時之光能量波動的光譜密度的一輪廓。

圖6D和6E描繪圖1的第一例示異常電漿事件偵測設備的替代構造。

圖7A描繪偵測及緩解異常電漿事件的效應的第一例示技術的流程圖。

圖7B描繪一流程圖用於偵測及緩解異常電漿事件效應的第二例示技術。

圖8提供可用以實施所揭露實施例的例示設備的方塊圖。

圖9顯示一多站式處理機台的實施例的示意圖。

圖10顯示用於在半導體基板上沉積膜的基板處理設備。

圖11描繪多站式處理機台的實施方式。

圖12描繪針對氦氣的帕申曲線。

102:半導體處理腔室

104:透鏡

106:光纖纜線

108:訊號處理器

110:RF產生器

112:光偵測器

114:斜率改變偵測單元

Claims (35)

1. 一種異常電漿事件偵測方法，在一半導體處理腔室之中偵測異常電漿事件，該方法包含： 偵測由在該半導體處理腔室之中的電漿所發射的一光訊號，其中該電漿係響應來自一RF產生器的一RF訊號而加以形成； 轉換該光訊號為一電壓訊號； 調整該電壓訊號以形成一經調整的電壓訊號； 決定與該經調整的電壓訊號相關聯的改變是否超過一閾值；及 至少部分基於該決定，調整來自該RF產生器的該RF訊號的一輸出參數。
2. 如請求項1之異常電漿事件偵測方法，其中： 該調整該電壓訊號以形成該經調整的電壓訊號之步驟包含：以一低通濾波器過濾該電壓訊號；及 該決定步驟包含：比較該電壓訊號至該經調整的電壓訊號之改變。
3. 如請求項2之異常電漿事件偵測方法，其中該調整該電壓訊號以形成該經調整的電壓訊號之步驟更包含：對該經調整的電壓訊號施加一偏移。
4. 如請求項1之異常電漿事件偵測方法，其中該調整該電壓訊號以形成該經調整的電壓訊號之步驟包含：取該電壓訊號的一第一導數。
5. 如請求項1之異常電漿事件偵測方法，其中該調整該RF產生器的該輸出參數之步驟包含：將該RF產生器的一輸出功率從一第一功率位準降低至一第二功率位準。
6. 如請求項5之異常電漿事件偵測方法，更包含： 在將該RF產生器的該輸出功率從該第一功率位準降低至該第二功率位準之後，以一第一時間段維持該RF產生器的該輸出功率於該第二功率位準；及 在該維持步驟之後，以一第二時間段將該RF產生器的該輸出功率從該第二功率位準增加至該第一功率位準。
7. 如請求項5之異常電漿事件偵測方法，其中該第二功率位準係一非零功率位準。
8. 如請求項5之異常電漿事件偵測方法，其中該第二功率位準係零。
9. 如請求項1之異常電漿事件偵測方法，更包含： 至少部分基於在該半導體處理腔室之內的光強度或製程參數，決定RF功率降低的第一量，及 將該RF產生器的一輸出功率位準降低該第一量，其中 該等製程參數包含選自由以下者組成的群組的一個以上製程參數：DC功率位準、RF偏壓功率位準、站與站之間RF功率變異、頻率調諧參數、壓力、及溫度。
10. 一種半導體處理機台，包含： 一半導體處理腔室； 一RF產生器，建構以提供RF功率至該半導體處理腔室以產生並維持電漿； 一光偵測器，建構以偵測 指示在該半導體處理腔室之中的電漿發光之光訊號，該光偵測器建構以將該光訊號轉換成一電壓訊號；及 一斜率改變偵測單元，建構以： 接收該電壓訊號， 調整該電壓訊號以形成一經調整的電壓訊號， 決定與該經調整的電壓訊號相關聯的改變是否超過一閾值，及 響應該決定，使建構以導致對該RF產生器的一調整的一訊號發送至該RF產生器。
11. 如請求項10之半導體處理機台，更包含： 在該半導體處理腔室上的一透鏡，建構以允許在該半導體處理腔室之內的光穿過該透鏡，及 一光纖纜線，介於該透鏡與該光偵測器之間且建構以傳送穿過該透鏡的該光的至少一部分抵達該光偵測器。
12. 如請求項10之半導體處理機台，其中該斜率改變偵測單元更包含： 一過濾器，用以過濾該電壓訊號以將該電壓訊號轉換至該經調整的電壓訊號，及 一比較器，用以比較在該經調整的電壓訊號與該電壓訊號之間的改變。
13. 如請求項12之半導體處理機台，其中該比較器包含電晶體–電晶體邏輯（TTL），建構以發送一TTL訊號至該RF產生器。
14. 如請求項10之半導體處理機台，其中該RF產生器係建構以響應從該斜率改變偵測單元接收該訊號而將RF功率從一第一功率位準降低至一第二功率位準。
15. 如請求項10之半導體處理機台，其中該斜率改變偵測單元更包含： 一微分器，建構以取該電壓訊號的一導數，以將該電壓訊號轉換成該經調整的電壓訊號，及 一比較器，建構以決定該經調整的電壓訊號的改變是否超過該閾值。
16. 如請求項10之半導體處理機台，更包含： 介於該半導體處理腔室與該光偵測器之間的一光纖纜線係建構以傳送在該半導體處理腔室之中的電漿所產生的光抵達該光偵測器。
17. 如請求項10之半導體處理機台，其中： 該光偵測器係電連接至該RF產生器，且其中 來自該半導體處理腔室的該光訊號係從該半導體處理腔室加以饋送至該RF產生器。
18. 如請求項10之半導體處理機台，其中： 該光偵測器與該斜率改變偵測單元係配置在該半導體處理腔室之外。
19. 如請求項18之半導體處理機台，其中： 該光偵測器與該斜率改變偵測單元係配置在該半導體處理腔室與該RF產生器之間。
20. 如請求項10之半導體處理機台，其中： 該光偵測器與該斜率改變偵測單元係配置在該半導體處理腔室之上。
21. 一種異常電漿事件偵測方法，包含： 利用來自一RF產生器的一訊號形成電漿； 偵測由該電漿所產生的一波動的光訊號； 計算該波動的光訊號的光譜密度；及 決定 該波動的光訊號的光譜密度係與由該電漿所產生的一波動的光訊號的一或多個基準光譜密度相異達一閾值量。
22. 如請求項21之異常電漿事件偵測方法，其中計算該波動的光訊號的光譜密度之步驟包含利用快速傅立葉轉換。
23. 如請求項21之異常電漿事件偵測方法，其中一波動的光訊號的該一或多個基準光譜密度對應由在標稱條件下所維持的電漿所產生的一波動的光訊號的光譜密度。
24. 如請求項23之異常電漿事件偵測方法，其中相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的波動光訊號的光譜密度，該閾值量相當於一個標準差。
25. 如請求項23之異常電漿事件偵測方法，其中相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的波動光訊號的光譜密度，該閾值量相當於二個標準差。
26. 如請求項21之異常電漿事件偵測方法，其中計算該波動的光訊號的光譜密度之步驟包含：決定在約400 kHz的頻率處的該波動的光訊號的光譜密度。
27. 如請求項21之異常電漿事件偵測方法，其中計算該波動的光訊號的光譜密度之步驟包含：決定在介於約400 kHz與約4 MHz之間的頻率處該波動的光訊號的光譜密度。
28. 如請求項21之異常電漿事件偵測方法，其中計算該波動的光訊號的光譜密度之步驟包含：決定由一或多個RF產生器所產生在複數頻率處該波動的光訊號的光譜密度。
29. 一種設備，包含： 一訊號處理器，建構以分析來自從一多站式處理機台接收光訊號的一光偵測器的輸出訊號，該訊號處理器更建構以： 偵測由在一半導體加工腔室之中形成的電漿所產生的一波動的光訊號； 計算該波動的光訊號的光譜密度；及 決定 該波動的光訊號的光譜密度係與由電漿所產生的該波動的光訊號的一個以上基準光譜密度相異達一閾值量。
30. 如請求項29之設備，其中該波動的光訊號的一個以上基準光譜密度相當於當電漿維持在標稱條件下之時所計算的光譜密度。
31. 如請求項30之設備，其中相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的該波動光訊號的光譜密度，該閾值量相當於一個標準差。
32. 如請求項30之設備，其中相對於來自在標稱條件下所維持的電漿的該波動光訊號的光譜密度，該閾值量相當於二個標準差。
33. 如請求項29之設備，其中該波動的光訊號的光譜密度係當具有約400 kHz的頻率的一RF訊號耦合至該多站式處理機台之時加以計算。
34. 如請求項33之設備，其中該波動的光訊號的光譜密度係加以計算以決定在介於400 kHz與4 MHz之間的頻率處的該波動的光訊號的光譜密度。
35. 如請求項34之設備，其中該波動的光訊號的光譜密度係在耦合至該多站式處理機台的RF訊號的一頻率處加以計算。

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