TW202224499A - 電漿處理裝置以及使用其之電漿監測方法 - Google Patents

Abstract

本公開涉及一種能夠監測電漿的電漿處理設備及使用所述電漿處理設備的電漿監測方法。所述電漿處理設備包括：第一電極，待處理物體支撐在第一電極上；第二電極，被設置成面向第一電極；供電單元，被配置成將功率供應到第一電極；測量單元，被配置成測量第二電極的電壓Vdc；以及確定單元，被配置成依據第二電極的電壓確定待處理物體的自偏壓。

Description

電漿處理裝置以及使用其之電漿監測方法

本公開涉及一種電漿處理設備及使用所述電漿處理設備的電漿監測方法，且更確切來說涉及一種能夠在電漿處理製程期間監測電漿的狀態的電漿處理設備及使用所述電漿處理設備的電漿監測方法。

電漿處理是半導體製造製程中的主要製程之一，是從電漿產生的電漿離子與基底的暴露層發生反應的電漿蝕刻製程。電漿離子可進入基底的暴露層的深度是由電漿離子的能量決定的。電漿離子的能量至少部分地與施加到基底的偏壓相關。

隨著半導體裝置變得更小且包裝得更密集，需要高的深度/寬度縱橫比。為了實施高縱橫比，需要高的電漿離子能量水準。

在用於增大電漿離子的能量的方法當中，一種方法是增大偏壓電壓。然而，隨著偏壓電壓增大，在基底與處理腔室之間以及在電極與處理腔室結構之間發生電弧放電。另外，對基底的偏壓區或電漿電磁場的相對小侵入可造成相應電場的擾動，且因此可產生局部的電漿離子能量波動。因此，在電漿蝕刻製程中產生局部不均勻性。

用於測量基底的自偏壓的常見方法及結構是接觸引腳。此接觸引腳會擾動基底的電場或電磁場。此外，當偏壓的電平增大時，基底與接觸引腳之間可能會產生電弧放電。此電弧放電可損壞接觸引腳或基底或電極等，且可使自偏壓的實際電平失真。

因此，需要能夠在電漿處理中在不造成電弧放電的情況下通過準確地測量自偏壓來監測電漿的技術。

[現有技術文獻] [專利文獻] 韓國專利公開案第10-2014-0096299號

本公開提供一種能夠在電漿處理製程期間監測電漿的狀態的電漿處理設備及一種使用所述電漿處理設備的電漿監測方法。

根據示例性實施例，一種電漿處理設備包括：第一電極，待處理物體支撐在所述第一電極上；第二電極，被設置成面向所述第一電極；供電單元，被配置成將功率供應到所述第一電極以在所述第一電極與所述第二電極之間形成電漿；測量單元，被配置成測量由所述電漿形成的所述第二電極的電壓Vdc；以及確定單元，被配置成依據所述第二電極的所述電壓確定所述待處理物體的自偏壓。

在所述電漿處理設備中，所述第二電極是浮動電極，且所述功率是射頻（radio frequency，RF）功率。

在所述電漿處理設備中，所述確定單元被配置成使用所述浮動電極的電壓與所述自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表依據所述浮動電極的所述電壓來確定所述自偏壓。

所述電漿處理設備還包括存儲單元，所述存儲單元中存儲有所述比例關聯運算式或所述查閱資料表，所述比例關聯運算式是從所述待處理物體的樣本的先前測量自偏壓與先前測量的所述浮動電極的所述電壓匯出，且所述確定單元被配置成從所述存儲單元接收所述比例關聯運算式或所述查閱資料表。

所述電漿處理設備還包括監測單元，所述監測單元被配置成通過判斷相對於正常判斷參考值來說所述自偏壓是否處於預定範圍內或超過波動容差的所述自偏壓的波動出現的頻率來監測所述電漿的狀態。

在所述電漿處理設備中，當所述自偏壓超出所述預定範圍時或當超過所述波動容差的所述自偏壓的所述波動出現的所述頻率大於或等於預定水準時，所述監測單元被配置成判斷所述電漿處於異常狀態中。

在所述電漿處理設備中，所述測量單元包括RF濾波器，所述RF濾波器阻擋從所述浮動電極傳輸的射頻（RF）訊號。

根據另一示例性實施例，一種電漿監測方法包括：通過將功率供應到設置有待處理物體的第一電極來在面向彼此的所述第一電極與第二電極之間的空間中形成電漿的形成製程；測量由所述電漿形成的所述第二電極的電壓Vdc的測量製程；以及依據所述第二電極的所述電壓確定所述待處理物體的自偏壓的確定製程。

在所述電漿監測方法中，所述第二電極是浮動電極，且供應到所述第一電極的功率是RF功率。

在所述電漿監測方法中，在所述確定製程中，所述自偏壓是使用所述浮動電極的電壓與所述自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表依據所述浮動電極的所述電壓來確定。

所述電漿監測方法還包括：通過提前測量所述待處理物體的樣本的所述自偏壓及所述浮動電極的所述電壓來準備所述比例關聯運算式或所述查閱資料表的預先準備製程。

所述電漿監測方法還包括：通過判斷相對於正常判斷參考值來說所述自偏壓是否處於預定範圍內或超過波動容差的所述自偏壓的波動出現的頻率來監測所述電漿的狀態的監測製程。

在所述電漿監測方法中，在所述監測製程中，當所述自偏壓超出所述預定範圍時或當超過所述波動容差的所述自偏壓的所述波動出現的所述頻率大於或等於預定水準時，判斷所述電漿處於異常狀態中。

在所述測量製程中，通過阻擋來自所述浮動電極的射頻（RF）訊號來測量所述浮動電極的所述電壓。

在後文中，將參考附圖詳細地闡述本公開的實施例。然而，本公開並不僅限於下文所公開的實施例，而是將以各種不同的形式來實施，且提供這些實施例僅為了使本發明的公開內容完整並向所屬領域的技術人員充分傳達本發明的範圍。在說明中，對相同的配置指定相同的參考編號，且可部分地放大圖式的尺寸以準確地闡述本公開的實施例，且在圖式中相同參考編號指代相同的元件。

圖1是示意性地說明根據示例性實施例的電漿處理設備的配置圖。

參考圖1，根據本公開實施例的電漿處理設備包括：第一電極110，待處理物體12支撐在所述第一電極110上；第二電極120，被設置成面向第一電極110；供電單元140b，將功率供應到第一電極110以在第一電極110與第二電極120之間形成電漿11；測量單元130，測量第二電極120的由電漿11形成的電壓Vdc；以及確定單元150，依據第二電極120的電壓來確定待處理物體12的自偏壓。

在此，優選地，第二電極120是浮動電極且所述功率是RF功率。

自偏壓是施加到基底的表面的負電勢，且通過此負電勢將電漿中的正離子加速到基底的表面並與所述表面碰撞。此被稱為離子轟擊。可使用電漿的離子轟擊效應蝕刻基底的表面，且因此在蝕刻製程中使用電漿。

當自偏壓的值增大到負值時，正離子被加速得更快。加速的正離子以更大的離子能量與基底碰撞，且因此蝕刻基底的效果增大。因此，監測基底的自偏壓作為對使用電漿的製程進行各種理論分析的基礎，例如電漿的蝕刻量分析、電漿離子對基底表面的碰撞所造成的損壞及基底的溫度分析。

如果電漿的狀態不穩定，則自偏壓異常且迅速地增大或波動，且因此可通過表示電漿狀態的自偏壓來確認電漿的狀態，且可防止或提前處理因電漿的不穩定性而對基底的損壞或對腔室的損壞。

因此，測量基底的自偏壓以監測電漿是重要的。

還存在使測量工具（例如，探針）與基底接觸以測量基底的自偏壓的直接測量方法。然而，在此直接測量方法中，電漿受到探針的影響，因此造成電漿失衡。因此，使用電漿的製程受影響，且產生電弧放電進而損壞基底或腔室。

因此，存在間接測量，即通過收集由RF電源供應的功率及從基底的電極反射的功率進行數學計算來計算自偏壓，或使用峰值電壓感測器在基底的電極部件處測量峰值電壓並經由依據所測量的峰值電壓進行數學計算來計算自偏壓，但局限性在於這是對電漿的間接測量。另外，在依據峰值電壓計算自偏壓的間接測量情形中，峰值電壓不持續地出現而非持續出現，且因此應用使用峰值電壓監測電漿的狀態的間接測量存在局限性。

然而，在本公開中，由於自偏壓是依據從與電漿接觸的第二電極120測量的電壓來確定，因此自偏壓的準確性得以提高。由於對第二電極120的測量是持續實行的，因此可即時地實行對電漿狀態的監測。

當使用測量工具（例如，探針）測量自偏壓時，當待處理物體改變時測量工具的位置每一次均不可避免地發生改變，且因此測量的可再現性減小。然而，根據本公開實施例，由於自偏壓是通過測量來自具有固定位置的第二電極120的電壓來確定，因此即使在待處理物體被替換時仍能保證測量的可再現性。即，在持續實行的電漿處理中不斷測量第二電極120的電壓。

第一電極110可設置在載台14的表面上。第一電極110支撐待處理物體12。可支撐放置在第一電極110的一個平面上的待處理物體12。待處理物體12的實例可包括基底。第一電極110從供電單元140接收功率。供應到第一電極110的功率在第一電極110與第二電極120之間形成電漿11。在此，供應到第一電極110的功率優選地是RF功率。

第二電極120被設置成面向第一電極110。即，第二電極120被設置成其一個表面面向第一電極110的表面的形式。第二電極120優選地是浮動電極。也可使用是非接地型電極的電極或連接有阻擋電容器的電極來作為第二電極120。電漿11可使電子累積在第二電極120中，且由於電子累積而形成電勢差。電子在第二電極120中的累積受到限制，且可以串聯電壓Vdc的形式測量由於電子累積而形成的第二電極120的電壓。

以此方式測量的第二電極120的電壓可表示待處理物體的自偏壓，將在稍後參考圖2到圖4對此加以闡述。

與此同時，當第二電極120接地時，由於電子未累積在第二電極中，因此難以測量第二電極120處的電壓。

可將第一電極110及第二電極120設置在腔室中，所述腔室提供與外部隔離的空間。

供電單元140將功率供應到第一電極110以在第一電極110與第二電極120之間形成電漿11。如上文所提及，可使用射頻（RF）電源作為供電單元140。

測量單元130測量由電漿11形成的第二電極120的電壓Vdc。測量單元130測量作為第二電極120的浮動電極的電壓Vdc（即第二電極的電壓）。由於電子在第二電極120中的累積受到限制，因此可以串聯電壓Vdc的形式測量由於電子累積而形成的第二電極120的電壓。

如果供應到第一電極110的功率是RF功率，RF訊號可被傳輸到測量單元130。因此，測量單元130優選地包括RF濾波器，所述RF濾波器阻擋從浮動電極傳輸的射頻（RF）訊號。RF濾波器將從浮動電極傳輸的RF訊號濾除，且依據經過的直流（direct current，DC）分量來測量電壓。

在第二電極（即，浮動電極）處測量到的電壓Vdc還可根據RF電源（即供電單元140）所供應的功率量而變化。將由測量單元130測量的浮動電極的電壓（浮動電極電壓Vdc）傳輸到確定單元150。

確定單元150依據由測量單元130測量的浮動電極（即第二電極120）的電壓Vdc來確定待處理物體12的自偏壓。作為參考，在本說明書的說明中，自偏壓電壓將被簡稱為自偏壓。

確定單元150使用浮動電極的電壓與自偏壓之間的比例關聯運算式（浮動電極電壓與自偏壓之間的比例關聯運算式）或查閱資料表依據浮動電極的電壓來確定自偏壓。

圖2是示意性地說明在根據示例性實施例的電漿處理設備中浮動電極的電壓與所測量的供應電壓之間的關係的圖表，圖3是示意性地說明在根據示例性實施例的電漿處理設備中供應電壓與自偏壓之間的關係的圖表，且圖4是示意性地說明在根據示例性實施例的電漿處理設備中浮動電極的電壓與自偏壓電壓之間的關係的圖表。

進一步參考圖2到圖4，首先，如圖2中所說明，看起來由供電單元140供應到第一電極的電壓與根據供應到第一電極的電壓測量的浮動電極的電壓（浮動電極電壓Vdc）之間存在線性比例關係。

如圖3中所說明，看起來由供電單元140施加到第一電極的電壓與根據供應到第一電極的電壓測量的待處理物體的自偏壓之間存在線性比例關係。

因此，如圖2及圖3中所說明，根據供應到第一電極的電壓測量的浮動電極的電壓與根據供應到第一電極的電壓測量的待處理物體的自偏壓之間的關係可由圖4中所說明的浮動電極的電壓（浮動電極電壓Vdc）與自偏壓之間的關係來表示。浮動電極的電壓與自偏壓呈線性比例關係。基於此，可形成查閱資料表，且所述查閱資料表可由以下線性比例關係表示。

y = ax + b

在此，x是浮動電極的電壓，y是自偏壓，且a是比例常數，且b是常數。

圖4中所說明的浮動電極的電壓及自偏壓由以下關聯運算式來表示。

Y = 1.16018x – 123.2

在此，x是浮動電極的電壓，且y是自偏壓。確定係數是大約0.9918。當因變數與引數之間的相關性增大時，確定係數更接近大約1。因此，可以說浮動電極的電壓與自偏壓之間的相關性非常高，且可看到浮動電極的電壓可表示自偏壓。

因此，可測量浮動電極的電壓，且確定單元50可依據浮動電極的所測量電壓來確定自偏壓。

浮動電極的電壓與自偏壓之間的線性比例關聯運算式或查閱資料表是從通過對根據施加到第一電極110的電壓測量的浮動電極的電壓與待處理物體的樣本的自偏壓進行匹配而獲得的測量資料預先獲得。如上文所述，可使用提前獲得的浮動電極的電壓與自偏壓之間的線性比例關聯運算式或查閱資料表來確定基底（即待處理物體12）的自偏壓。

根據本公開的電漿處理設備還可包括圖5中所說明的存儲單元160。圖5是根據示例性實施例的電漿處理設備中還包括存儲單元及監測單元的示意性配置圖。優選地，將浮動電極的電壓與自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表提前存儲在存儲單元160中。

比例關聯運算式或查閱資料表可通過分別提前測量待處理物體的樣本的自偏壓及浮動電極的電壓來獲得，並存儲在存儲單元160中。將存儲在存儲單元160中的比例關聯運算式或查閱資料表傳輸到確定單元150，且由確定單元150使用來依據浮動電極的電壓確定待處理物體的自偏壓。

確定單元150使用從存儲單元160接收到的浮動電極的電壓與自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表依據在測量製程中測量到的浮動電極的電壓來確定自偏壓。

根據本公開實施例的電漿處理設備還可包括監測單元170。

監測單元170通過判斷相對於正常判斷參考值來說自偏壓是否處於預定範圍內或超過波動容差的自偏壓波動出現的頻率來監測電漿11的狀態。

監測單元170連接到確定單元150以彼此傳輸及接收電訊號。因此，監測單元170可接收由確定單元150確定的自偏壓的資訊。

在此，正常判斷參考值指代當回應於將電壓施加到第一電極110而形成的電漿11處於穩定狀態中時出現的自偏壓值，且可被稱為參考值，所述參考值指示電漿11處於穩定狀態中。

電漿11處於穩定狀態中的自偏壓值根據施加到第一電極110的電壓的量值而不同，且自偏壓值與供應到第一電極110的功率的量值成比例。

因此，當電漿11處於穩定狀態中時，與供應到第一電極110的功率量對應的自偏壓值是正常判斷參考值。可通過對所測量的自偏壓與正常判斷參考值進行比較來確定電漿11的狀態。

如果通過確定單元150確定的自偏壓相對於正常判斷參考值來說處於預定範圍內，則確定電漿11的狀態處於正常狀態中。在此，預定範圍指代即使與正常判斷參考值存在電壓差但仍可確定電漿11處於正常狀態中的容許電壓差。

舉例來說，如果容許電壓差被設定為10 V，根據供應到第一電極110的電壓的自偏壓的正常判斷參考值是150 V，且根據浮動電極的所測量電壓而確定的自偏壓是155 V，則由於電壓差是5 V，而此5 V的電壓差在10 V的容許電壓差內，因此可確定電漿11的狀態處於正常狀態中。在此，如果根據浮動電極的所測量電壓確定的自偏壓是172 V，則電壓差是22 V，超過了10 V的容許電壓差，且因此可判斷電漿11的狀態處於異常狀態中。

儘管供應到第一電極110的功率是恆定的，但每一次測量自偏壓時，根據在浮動電極處測量的電壓而確定的自偏壓均可能有所不同。此差異可被稱為自偏壓波動。此外，可接受的自偏壓波動誤差可被稱為波動容差。如果自偏壓波動處於波動容差內，則判斷自偏壓保持恆定。即，判斷自偏壓波動處於可以忽略的水準且自偏壓保持恆定。

然而，如果自偏壓波動超出波動容差，則判斷正在發生自偏壓波動，而不是自偏壓保持恆定。當自偏壓波動出現的頻率等於或大於預定水準時，可判斷電漿11處於異常狀態中。

舉例來說，如果容許電壓差被設定為10 V，根據供應到第一電極110的電壓的自偏壓的正常判斷參考值是150 V，且波動容差被設定為2 V，則根據浮動電極的所測量電壓確定的自偏壓在10 V的容許電壓差內。然而，如果在連續兩次測量浮動電極的電壓時確定的自偏壓是147 V及156 V時，超過2 V的波動容差，且因此可看到此並不是可以忽略的自偏壓波動。如果出現此種波動的頻率比預定水準更頻繁，則判斷電漿11的狀態處於異常狀態中。

如上文所述，當自偏壓超出預定範圍時或當超過波動容差的自偏壓波動出現的頻率大於或等於預定水準時，監測單元170判斷電漿11處於異常狀態中。

當判斷電漿11處於異常狀態中時，完全可經由例如顯示器等資訊顯示單元（未說明）顯示所述異常狀態，以使得使用者可識別到電漿11的異常狀態。

圖6是示意性地說明根據另一示例性實施例的電漿監測方法的流程圖。

進一步參考圖6，根據本發明另一實施例的電漿監測方法包括：通過將功率供應到設置有待處理物體12的第一電極110來在面向彼此的第一電極110與第二電極120之間的空間中形成電漿11的形成製程S110；測量由電漿11形成的第二電極120的電壓的測量製程S120；以及依據第二電極120的電壓來確定待處理物體12的自偏壓的確定製程S130。

在此，優選地，第二電極是浮動電極，且供應到第一電極的功率是RF功率。

可在上文所述的根據本公開實施例的電漿處理設備中實行根據本公開實施例的電漿監測方法。在形成製程S110中，將功率供應到設置有待處理物體12的第一電極110，以在面向彼此的第一電極110與第二電極120之間的空間中形成電漿11。由供應到第一電極110的功率在第一電極110與第二電極120之間形成電漿11。在此，優選地，第二電極120是浮動電極，且供應到第一電極110的功率是RF功率。待處理物體12的代表性實例可包括基底。

如果在第一電極110與第二電極之間形成電漿，則在測量製程S120中測量由電漿11形成的浮動電極（即第二電極120）的電壓Vdc。電漿11可使電子累積在第二電極120中，且由於電子累積形成電勢差。電子在第二電極120中的累積受到限制，且可以串聯電壓Vdc的形式測量由於電子累積而形成的第二電極120的電壓。

與此同時，當第二電極120接地時，由於電子未累積在第二電極中時，因此難以測量第二電極120處的電壓。

在此，優選地通過阻擋從浮動電極傳輸的射頻（RF）訊號來測量浮動電極的電壓。測量單元130的RF濾波器可濾除從浮動電極傳輸的RF訊號，且可依據經過的DC分量測量電壓。將浮動電極的所測量電壓傳輸到確定單元150。

在確定製程S130中，依據第二電極120的電壓確定待處理物體12的自偏壓。由於依據從與電漿接觸的第二電極120測量的電壓確定自偏壓，因此自偏壓的準確性得以提高。由於通過測量來自具有固定位置的第二電極120的電壓來確定自偏壓，因此即使在替換待處理物體時仍保證測量的可再現性。即，在持續實行的電漿製程中不斷測量第二電極120的電壓。

更具體來說，在確定製程S130中，使用浮動電極的電壓與自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表依據浮動電極的電壓來確定自偏壓。

在此，如上文所提及，優選地，提前將浮動電極的電壓與自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表存儲在存儲單元160中。出於此目的，還可包括預先準備製程。在預先準備製程中，通過首先分別提前測量待處理物體的樣本的自偏壓及浮動電極的電壓來提前準備比例關聯運算式或查閱資料表。即，將從待處理物體的樣本的自偏壓及浮動電極的電壓匯出的比例關聯運算式、或查閱資料表提前存儲在存儲單元160中。然後，將存儲在存儲單元160中的比例關聯運算式或查閱資料表傳輸到確定單元150。因此，確定單元150可使用存儲在存儲單元160中的比例關聯運算式或查閱資料表依據在測量製程S120中測量的浮動電極的電壓來確定自偏壓。

依據通過對根據施加到第一電極110的電壓測量的浮動電極的電壓與自偏壓進行匹配獲得的測量資料，可提前獲得浮動電極的電壓與自偏壓之間的線性比例關聯運算式或查閱資料表。

因此，在確定製程S130中，可使用浮動電極的電壓與自偏壓之間的線性比例關聯運算式或查閱資料表來確定基底（即待處理物體12）的自偏壓。

在此，如圖7中提及，還可包括監測製程S140。圖7是示意性地說明根據另一示例性實施例的電漿監測方法中還包括監測製程的流程圖。

在監測製程S140中，通過判斷相對於正常判斷參考值來說在確定製程S130中確定的自偏壓是否處於預定範圍內或超過波動容差的自偏壓變化出現的頻率來監測電漿11的狀態。

在此，正常判斷參考值指代當回應於將電壓施加到第一電極110而形成的電漿11處於穩定狀態中時出現的自偏壓值且可被稱為參考值，所述參考值指示電漿11處於穩定狀態中。

電漿11處於穩定狀態中時的自偏壓值根據施加到第一電極110的電壓的量值而不同，且自偏壓值與供應到第一電極110的功率的量值成比例。

因此，當電漿11處於穩定狀態中時，與供應到第一電極110的功率量對應的自偏壓值是正常判斷參考值。可通過對所測量的自偏壓與正常判斷參考值進行比較來判斷電漿11的狀態。

如果在確定製程S130中確定的自偏壓相對於正常判斷參考值來說處於預定範圍內，則判斷電漿11的狀態處於正常狀態中。在此，預定範圍指代即使與正常判斷參考值存在電壓差但仍可判斷電漿11是正常狀態的容許電壓差。

儘管供應到第一電極110的功率是恆定的，但每次測量時根據在浮動電極處測量的電壓而確定的自偏壓均可能有所不同。此差異可被稱為自偏壓波動。可接受的自偏壓波動的誤差可被稱為波動容差。如果自偏壓波動處於波動容差內，則判斷自偏壓保持恆定。即，判斷自偏壓波動處於可以忽略的水準，且自偏壓保持恆定。

然而，當自偏壓波動超出波動容差時，判斷正在發生自偏壓波動，而非自偏壓保持恆定。當超出波動容差的自偏壓波動出現的頻率等於或大於預定水準時，可判斷電漿11處於異常狀態中。

如上文所述，在監測製程S140中，當自偏壓超出預定範圍時或當超過波動容差的自偏壓波動出現的頻率等於或大於預定水準時，判斷電漿11處於異常狀態中。在此，監測單元可判斷電漿處於異常狀態中。

在上文所述的根據本公開實施例的電漿監測方法中，每一製程的進度順序並不僅限於具體順序，且可在必要時改變每一製程的進度順序，且可視需要重複地執行每一製程。

如上文所述，可根據本公開實施例的電漿監測方法監測電漿。

當意圖根據相關技術直接監測電漿的狀態時，監測部件（例如與電漿接觸的探針）應進入電漿，但測量部件的插入會影響電漿的狀態，即使當專門插入細的探針以將對電漿的影響最小化時，電漿仍會集中在探針上或容易引發電弧放電。由於所引發的電漿電弧放電而使電漿處理設備受損。因此，通過可表示實際測量值的關聯變數間接地測量自偏壓。

然而，如上文所述，根據本公開實施例的電漿處理設備及使用所述電漿處理設備的電漿監測方法，浮動電極（即與電漿接觸的第二電極）用作探針，且確切來說，由於具有大面積的浮動電極用作探針，因此可在保證電漿的穩定性的同時減小電弧放電的可能性。

由於即時地監測電漿的狀態，因此可通過確認電漿是否異常來防止待處理物體或腔室因電漿的異常狀態而受損。

由於自偏壓與蝕刻製程中的蝕刻量相關，因此自偏壓可用作蝕刻製程結果分析參數。確切來說，由於通過本公開獲得的自偏壓的準確性高於在相關技術中間接測量的自偏壓，因此具有有助於提高分析準確性的優點。

在上文中，已說明且闡述了本公開的優選實施例，但本公開並不僅限於上文所述的實施例，且所屬領域的技術人員將理解，可從優選實施例得到各種修改及等效的其他實施例，而此並不背離申請專利範圍中所主張的本公開要點。因此，本公開的技術保護範圍應由以下申請專利範圍界定。

根據本公開實施例的電漿處理設備及使用所述電漿處理設備的電漿監測方法，由於使用浮動電極（即與電漿接觸的第二電極）來測量待處理物體的自偏壓，因此不需要單獨的探針。因此，具有如下效果：消除相關技術中因探針而發生電弧放電的可能性且可準確地監測電漿的狀態。

另外，由於即時地監測電漿的狀態，因此可確定電漿的狀態是否正常，且因此具有可防止待處理物體或腔室因電漿的異常狀態受損的效果。

另外，電漿處理製程中的自偏壓與蝕刻製程中的蝕刻量相關，且因此自偏壓可足以用作蝕刻製程的結果的分析參數。確切來說，與間接測量自偏壓的傳統方法不同，通過本公開獲得的自偏壓是使用浮動電極（即與電漿接觸的第二電極）的電壓測量而來，且因此測量的準確性相對較高。因此，可極大地有助於提高對電漿狀態進行分析的準確性。

如上文所述，根據本公開的電漿處理設備及使用所述電漿處理設備的電漿監測方法，電漿處理製程中電弧放電的發生顯著減小，且因此具有可防止對基底（即待處理物體）造成損壞及對電漿處理設備造成損壞的效果。另外，具有可經由準確監測電漿的狀態而對電漿的狀態迅速做出回應且提高對電漿狀態的測量準確性的效果。

儘管已參考具體實施例闡述了電漿處理設備及使用電漿處理設備的電漿監測方法，但並不僅限於此。因此，所屬領域的技術人員將容易理解，可做出各種修改及改變，而此並不背離隨附申請專利範圍所界定的本發明的精神及範圍。

11:電漿 12:待處理物體 14:載台 110:第一電極 120:第二電極 130:測量單元 140:供電單元 150:確定單元 160:存儲單元 170:監測單元 S110:形成製程 S120:測量製程 S130:確定製程 S140:監測製程 Vdc:電壓

結合附圖閱讀以下說明可更詳細地理解示例性實施例，在附圖中： 圖1是示意性地說明根據示例性實施例的電漿處理設備的配置圖。 圖2是示意性地說明在根據示例性實施例的電漿處理設備中測量的浮動電極的電壓與供應電壓之間的關係的圖表。 圖3是示意性地說明在根據示例性實施例的電漿處理設備中供應電壓與自偏壓之間的關係的圖表。 圖4是示意性地說明在根據示例性實施例的電漿處理設備中浮動電極的電壓與自偏壓電壓之間的關係的圖表。 圖5是根據示例性實施例的電漿處理設備中還包括存儲單元及監測單元的示意性配置圖。 圖6是示意性地說明根據另一示例性實施例的電漿監測方法的流程圖。 圖7是示意性地說明根據其他示例性實施例的電漿監測方法中還包括監測製程的流程圖。

11:電漿

12:待處理物體

14:載台

110:第一電極

120:第二電極

130:測量單元

140:供電單元

150:確定單元

Claims (14)

1. 一種電漿處理設備，包括： 第一電極，待處理物體支撐在所述第一電極上； 第二電極，被設置成面向所述第一電極； 供電單元，被配置成將功率供應到所述第一電極以在所述第一電極與所述第二電極之間形成電漿； 測量單元，被配置成測量由所述電漿形成的所述第二電極的電壓Vdc；以及 確定單元，被配置成依據所述第二電極的電壓來確定所述待處理物體的自偏壓。
2. 如請求項1所述的電漿處理設備，其中所述第二電極是浮動電極，且所述功率是射頻功率。
3. 如請求項2所述的電漿處理設備，其中所述確定單元被配置成使用所述浮動電極的電壓與所述自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表依據所述浮動電極的電壓來確定所述自偏壓。
4. 如請求項3所述的電漿處理設備，還包括： 存儲單元，所述存儲單元中存儲有所述比例關聯運算式或所述查閱資料表，所述比例關聯運算式是從所述待處理物體的樣本的先前測量所述自偏壓與先前測量的所述浮動電極的電壓匯出， 其中所述確定單元被配置成從所述存儲單元接收所述比例關聯運算式或所述查閱資料表。
5. 如請求項1所述的電漿處理設備，還包括： 監測單元，被配置成通過判斷相對於正常判斷參考值來說所述自偏壓是否處於預定範圍內或超過波動容差的所述自偏壓的波動出現的頻率來監測所述電漿的狀態。
6. 如請求項5所述的電漿處理設備，其中當所述自偏壓超出所述預定範圍時或當超過所述波動容差的所述自偏壓的所述波動出現的所述頻率大於或等於預定水準時，所述監測單元被配置成判斷所述電漿處於異常狀態中。
7. 如請求項2所述的電漿處理設備，其中所述測量單元包括射頻濾波器，所述射頻濾波器阻擋從所述浮動電極傳輸的射頻訊號。
8. 一種電漿監測方法，包括： 通過將功率供應到設置有待處理物體的第一電極來在面向彼此的所述第一電極與第二電極之間的空間中形成電漿的形成製程； 測量由所述電漿形成的所述第二電極的電壓Vdc的測量製程；以及 依據所述第二電極的電壓確定所述待處理物體的自偏壓的確定製程。
9. 如請求項8所述的電漿監測方法，其中所述第二電極是浮動電極，且供應到所述第一電極的所述功率是射頻功率。
10. 如請求項9所述的電漿監測方法，其中在所述確定製程中， 所述自偏壓是使用所述浮動電極的電壓與所述自偏壓之間的比例關聯運算式或查閱資料表依據所述浮動電極的電壓來確定。
11. 如請求項10所述的電漿監測方法，還包括： 通過提前測量所述待處理物體的樣本的所述自偏壓及所述浮動電極的電壓來準備所述比例關聯運算式或所述查閱資料表的預先準備製程。
12. 如請求項9所述的電漿監測方法，還包括： 通過判斷相對於正常判斷參考值來說所述自偏壓是否處於預定範圍內或超過波動容差的所述自偏壓的波動出現的頻率來監測所述電漿的狀態的監測製程。
13. 如請求項12所述的電漿監測方法，其中在所述監測製程中， 當所述自偏壓超出所述預定範圍時或當超過所述波動容差的所述自偏壓的所述波動出現的所述頻率大於或等於預定水準時，判斷所述電漿處於異常狀態中。
14. 如請求項9所述的電漿監測方法，其中在所述測量製程中， 通過阻擋來自所述浮動電極的射頻訊號來測量所述浮動電極的電壓。

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