TW301041B - Endpoint detecting apparatus in a plasma etching system - Google Patents

Description

S〇i〇41 A7 B7_ 五、發明説明（I ) 〔發明背景〕 1 ·發明領域 本發明係有關於一於電漿蝕刻系统中之用κ偵測终點 之装置，與更特別是關係於一涸终點偵測装置，其能夠減 少產生於一托架及反應室中之電漿間之電埸之強度，« κ 防止副產品的黏著到一偵測窗與遮蔽偵測窗，κ確保於一 電漿蝕刻系統中之偵測终點之可靠性。 2 .前技說明 一般而言，蝕刻法是用Μ製造半導體元件的一個製程 ，於其中所成長或沈積在一光阻薄膜之下之薄膜在該光阻 薄膜的顯影之後，係被選擇性地消除。蝕刻法被區分為藉 由化學藥品之乾蝕刻法與藉由氣體之濕蝕刻法。 特別地，電漿蝕刻法是一個屬於前述的乾蝕刻法之製 程。於電漿蝕刻法，氣體，諸如：氟化物包含C F 4以及 少量之氧作為一添加劑者是被填入一於一真空狀態中之反 應室中，與高頻能量是被應用於二相對電極之間，藉以形 成一強電場。於這例子中，由於於電漿中之電氣衝擊該氣 體混合物是被離子化，藉Μ被分成具有高度反應力之活性 基F *。該活性基F *反應於原子，諸如：矽或他們的化合 物包含於這些薄膜將被蝕刻者，藉Μ生產揮發物，諸如·· S i F 4 ，以進行鈾刻。 在所有蝕刻的製程中不僅包含乾蝕刻法，諸如：電漿 蝕刻法，同時也包含濕式蝕刻法，一·些因素包含蝕刻速率 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） r I裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局®：工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（>) 之控制，側蝕刻之控制，與光阻劑之耐久性 > 於完成本製 程的目的中係扮演著很重要之角色。在這些因素之中，终 點的正確偵測是最要緊的。 终點指的是時間的一點，當一予Μ蝕刻之薄膜是被完 全地消除在蝕刻法的一時間之後與其他的在下薄膜或一矽 基體是被暴露，與因此蝕刻法必定得被结束。 現在，好幾個方法已經被使用於偵測终點。例如，於 濕蝕刻法中，一主要使用於终點偵測之方法是一予以蝕刻 之薄膜之色彩或狀態之改變，與另一主要使用以终點偵測 之方法是基於蝕刻速率與予Μ蝕刻薄膜的厚度之比較，以 致決定蝕刻時間。 在同時，於乾蝕刻法中，用於终點偵測之方法是光學 測量一予以訑刻薄膜的折射率的變化，與其他的用於终點 偵測之方法是分析一活性基的濃度之改變。終點偵測是藉 由依據另一方法分析於蝕刻流程中所產生之副產物而加以 完成，與用Μ終點偵測之另一方法是監視於電漿阻抗中之 變化。 圖式1顯示一個使用於蝕刻系统中之傳統终點偵測裝 置。如所顯示，該傳统的终點偵測装置包含一於一真空狀 態之反應室1 ，一偵測窗2用Κ傳送於蝕刻流程中之產生 之光通過其間，一光.缀3 ，一托架4用以固定該偵測窗2 與光缆3 ，與一偵測機構5安置於反應室1外。 該反應室1收納予以處理的材料，或晶圓（未示出） -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (丨裝 訂 ·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 1 1 J 片 與 一 反 應 氣 體 是 被 引 入 一 於 反 應 室 1 内 之 /ΪΨ5* 电 極 間 之 空 1 1 I 間 j 然 後 蝕 刻 是 藉 由 於 反 應 室 1 中 之 商 頻 能 量 而 加 Μ 執 1 1 行 該 偵 測 窗 2 是 固 定 於 反 應 室 | 的 側 壁 1 a 與 具 有 請 ά- 1 | 閱 I 由 透 明 衬 料 例 如 : 石 英 所 製 成 之 板 狀 物 0 光 纜 3 被 安 置 讀 1 背 1 罪 近 偵 測 窗 2 與 傳 送 於 蝕 刻 流 程 中 所 產 生 -γ 光 到 偵 測 餞 構 面 之 1 1 5 |: 該 托 架 4 是 被 附 上 到 反 應 室 1 之 側 壁 1 a 之 外 表 面 與 ί 1 項 固 疋 支 撐 偵 測 窗 2 與 光 m 3 該 偵 測 機 構 5 藉 由 感 應 於 Μ 流 程 所 產 生 及 由 偵 測 窗 2 傳 送 經 過 光 3 之 光 — 波 長 加 Η % 本 頁 ί 1 偵 測 ·>. 點 〇 —' 1 I 於 傳 統 的 終 點 偵 測 装 置 中 發 射 g 電 漿 之 光 於 反 應 室 1 1 I 1 中 是 被 感 應 經 由 透 明 偵 測 窗 2 0 然 而 其 他 蝕 刻 進 行 後 1 1 > 偵 測 窗 2 it*Z 1¾1 成 m 糊 與 光 傳 送 经 過 偵 測 窗 2 變 成 愈 低 這 訂 1 是 因 為 副 產 品 產 生 在 反 m 室 1 於 蝕 刻 時 者 是 被 附 著 在 側 1 I 壁 1 a 或 偵 測 窗 2 其 溫 度 是 相 對 地 低 相 較 於 反 應 室 1 中 1 1 1 之 電 漿 之 溫 度 0 1 再 者 予 Μ 供 給 蝕 刻 之 晶 圓 片 數 量 愈 多 光 線 傳 送 .¾ 線 1 過 偵 測 窗 2 愈 低 特 別 地 當 該 供 給 予 独 刻 之 晶 圓 的 數 1 I g 是 不 少 於 2 0 0 0 時 該 附 著 至 偵 測 窗 2 之 副 產 品 是 過 1 1 1 多 K 劣 ib 光 的 傳 送 經 過 偵 測 窗 1 1 所 Μ f 於 傳 统 裝 置 中 -y 缺 點 是 傳 送 到 光 壤 3 之 光 強 度 1 I 可 能 太 低 而 不 能 確 保 該 終 點 可 靠 的 偵 測 由 於 上 所 敘 述 1 I 之 現 象 ： 1 1 為 了 克 服 上 面 的 缺 點 - 亦 5- 即 » 防 止 或 減 少 偵 測 窗 2 的 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央揉率局負工消费合作社印製 五、發明説明（ L 1 1 漠 糊 » 另 傳 統 的 終 點 偵 測 裝 置 具 有 一 如 圖 式 2 所 示 之 偵 1 1 I 測 窗 2 之 改 善 構 造 已 涇 被 提 議 這 装 置 中 該 偵 測 窗 2 1 1 由 側 壁 1 a 向 托 m 4 突 出 與 接 m 托 架 4 於 如 此 ____. 搆 造 中 請 先 閱 讀 背 1 I 一 個 電 場 係 被 形 成 於 反 應 室 1 中 之 /cfvf 电 m 之 間 ， Μ 及 t 該 1 1 托 架 4 由 於 r； 他 們 電 壓 間 之 差 > 因 為 r· 反 應 室 1 中 之 電 面 之 1 1 漿 是 被 充 電 U 大 量 正 和 負 離 子 ) 而 托 架 4 是 接 地 1 項 | 然 而 ， 因 為 於 托 架 4 及 電 漿 間 之 距 離 要 短 時 * 電 場 強 -S- ά. 度 蜜 大 J 電 漿 部 P 是 被 造 成 如 在 圖 式 3 中 所 顯 示 > Η 及 寫 本 頁 裝 1 該 电 漿 是 被 拉 向 偵 測 窗 2 於 該 改 良 的 搆 造 中 同 時 反 -— 1 I 應 室 1 中 所 產 生 之 光 於 蝕 刻 時 係 被 傳 送 經 過 偵 測 窗 2 到 光 1 1 I m 3 ° 因 此 該 改 良 構 造 並 沒 有 一 個 大 影 響 力 於 防 止 副 產 1 1 品 附 著 到 偵 測 窗 Σ 上 訂 1 發 明 概 要 j 1 I 本 發 明 已 經 被 作 成 克 服 先 前 技 藝 之 上 所 敘 述 的 問 1 1 | 題 與 因 此 本 發 明 的 一 § 的 是 於 一 電 漿 刻 糸 Μ 中 提 供 1 一 终 點 偵 測 装 置 其 能 防 止 副 產 品 附 著 到 — 偵 測 窗 與 將 偵 線 1 測 窗 .安 镆 湖 藉 由 降 低 於 一 托 架 及 反 應 室 中 電 漿 間 所 產 生 1 I -y 电 埸 之 強 度 1 1 1 為 了 完 成 以 上 之 巨 的 > 本 發 明 提 供 — 於 一 電 漿 蝕 刻 系 1 1 統 中 之 用 Μ 偵 測 點 装 置 1 該 装 旦 包 含 偵 測 窗 » 其 1 1 被 提 供 在 反 應 室 的 側 壁 1 該 偵 測 窗 從 反 m 人匕、 向 外 突 出 1 I ， 一 光 缵 用 Κ 傳 送 光 到 一 安 置 於 偵 測 室 外 之 偵 測 構 1 於 1 1 1 — 蝕 刻 流 程 中 光 是 被 產 生 與 傳 送 经 由 偵 測 窗 到 光 m } 與 一 1 1 - 6 - 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央揉準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（f) 托架用κ固定握持該偵測窗與光續，該托架是被附著到牆 壁的一外部表面，同時在托架和偵測窗之間安排一空間， Μ降低形成於該托架及反應室内之電漿間之電場的強度。 :圖式之簡要說明〕 本發明之上述目的，及其他特色與優點將變成更明顯 >藉由描述本發明之較佳實施例與參考隨附之圖式，其中 圖式1是於一蝕刻系統中之一傳統终點偵測装置之縱 向剖面圖； 圖式2是於一蝕刻系统中另一溥统终點偵測装置之縱 面剖面圖； 圖式3是一示於圖式2中之装置横向剖面圖，其舉例 說明於一反應室內之電漿的一異常作用； 圖式4是一依據本發明之使甩於一蝕刻系統中之終點 偵測裝置之縱面剖面圖； 圖式5是於圖式4中之由虛線Β所包圍之元件之放大 圖；及 圖式6是示於圖式4中之装置的横向剖面圖，其顯示 於一反應室内之電漿的一正常作用 〔較佳實施例之詳细說明： 在本文件内，本發明的一些較佳實施例將被钕述參考 隨附之圖式。 圖式4是一個依據本發明之使用轴刻系統中之终點偵 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（v ) 測装置之縱向剖面圖，與圖式5是一圖式4中之由虛線B 所包圍之元件之故大視圖 參照圖式4與5 ，依據本發明之終點偵測裝置包含一 偵測窗2 0 ，一光纜3 0 ，與一托架4 0。當蝕刻進行時 *晶圓片（未不出），其是Μ處理之材料是被收納於一 反應室1 0之內與一反應氣體是被引入-於反應室1 0中 之電極之間之空間，然後，蝕刻法是被實行於電漿Ρ中， 藉由於反應室1 0内之高頻能量-偵測窗2 0是被有装至Ij 反應室丨0之側壁1 2 ，並且，具有一由透明衬料，例如 :石英所製成之板狀物。該偵測窗2 0向外突出反應室1 〇之側壁與傳送於蝕刻流程中所產生之光經由該偵測窗2 0 該光缳3 0是被安置接近於偵測窗2 ◦之一突出物2 2以及傳送於蝕刻流程所產生之光通過其間。 一偵測機構5 0被安置於反應室1 0之外。該偵測機 搆5 0藉由感應於製程間所產生之光之波長，而偵測终點 K及由偵測窗2 ◦傳送經過光纜3 0 : 托架4 0是被附上反應室1 0之側壁1 2之一外表面 ，以及，固定地握持該偵測窗2 0與光澴3 0 。該托架4 0是被分隔開偵测窗2 0 —預定距離L ，使得某一空間可 以被定義於其間。 該空間是被定義用Μ降低形成於托架4 0及反應室1 0中之電漿Ρ間之電場強度，藉Μ防止前述電漿尖部現象 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） —裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明説明（7) 與維護如於圖式6中之所示之反應室1 0中電槳之正常動 作.： 再者，較佳地，該托架4 0可以由一其電導性低和阻 抗高的材料所作成，因為該托架4 0及於反應室1 0電漿 P間之電場強度於此一情形下可Μ被降低。最好地，該材 料可Μ具有一在〇 · 〇 1歐姆Μ上之電阻值。 更進一步，為了減少電漿Ρ和托架4 ◦間之電場強度 ，即使當該托架4 0係由一有一低電阻材料所作成•該於 偵測窗2 0與托架4 ◦間之距離可Μ儘可能地大：較佳地 ，該距離可Η超出或相等於5毫米。 於此同時，偵測窗2 0的厚度可Μ儘可能地厚，Μ同 時降低於電漿Ρ和托架4 0間之電場強度，即使該托架4 0係由一具有一低電阻之材料所作成。較佳地，該1度可 Μ超出或相等於1 ◦毫米。 於依據本發明之终點偵測裝置中，該於蝕刻時附著至 偵測窗2 0之突出物2 2之副產物是被降低與偵測窗2〇 是被防止變成模糊，因此，光Μ及其波長是被良好地傳送 經過光纜3 0與藉Μ更正確地偵測終點變成可能的。另外 ，因為於電槳Ρ及托架4 0間之電場強度是被大量地降低 ，該電漿之作用可Μ被加以維持於正常之吠態，Μ克服由 於偵測窗2 0之向外突出所引起之缺點。 结果，本發明確保於终點偵測中之可靠性。本發明之 設餚更具有優點於該電漿之穩定状態可以保持於装置之蝕 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公嫠） _ 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（3 A7 B7 之 施之明 置莨上發 装 之節本 該別细之 ， 特及義 及 其式定 % 考形所 . 參作圍 止由以範 防 藉可利 0 述者專 K 昇描藝請 可提及技申 程 Μ 出本下 流加 示 於 Μ. 之地 地習如 誤量 別熟開 錯大特是離 得以 經的t: 使可已 解不神 , 能明 了而精 中產發 以化及 程及本可荽圍 流質 ，種範 刻品 例各 之 .裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 1 1 一 種 用 以 偵 測 於 電 漿 蝕 刻 系 统 中 點 之 装 置 » 包 1 1 I 含 /-—S 1 I 一 偵 測 窗 提 供 於 一 反 應 室 之 側 壁 該 偵 測 窗 是 由 該 反 請 1 1 閱 | 應 室 向 外 突 出 讀 背 I 面 I 一 光 m ι'·7% 用 以 傳 送 光 至 一 安 置 於 該 偵 測 室 外 -V 一 偵 測 機 之 注 1 I 意 1 I 構 該 光 是 於 一 蝕 刻 製 程 中 所 產 生 及 被 傳 送 經 由 該 偵 測 窗 事 項 再 填 1 1 至 該 光 m 及 1 托 架 用 Μ 固 定 握 持 該 偵 測 窗 及 該 光 纜 該 托 架 是 被 附 寫 本 頁 装 1 著 於 該 側 壁 之 外 表 面 ， 同 時 定 義 一 空 間 於 該 托 架 及 該 偵 測 1 1 窗 之 間 以 降 低 於 該 反 m 室 內 之 電 漿 及 托 架 間 所 形 成 之 電 1 | 場 強 度 〇 1 訂 2 如 Φ 請 專 利 1§ 圍 第 1 項 所 述 之 装 置 其 中 該 托 1 I 架 是 由 —· 其 電 阻 值 高 之 材 料 所 作 成 Μ 降 低 形 成 於 該 托 架 1 1 及 於 該 反 應 室 内 之 電 漿 間 所 形 成 之 電 場 強 度 0 1 1 3 如 請 專 利 範 園 第 2 項 所 述 之 装 置 其 中 該 托 1 架 具 有 一 電 阻 值 不 少 於 0 0 0 1 歐 姆 0 1 4 如 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 述 之 装 置 其 中 該 托 1 1 架 是 安 置 遠 離 該 偵 測 窗 降 低 該 於 托 架 及 於 反 應 室 内 電 1 1 漿 間 之 電 場 強 度 即 使 當 該 托 架 係 由 具 有 一 低 電 阻 值 材 料 1 I 所 製 成 0 1 1 | 5 * 如 申 請 專 利 範 園 第 4 項 所 述 之 装 置 ’ 其 中 ， 該 托 1 1 架 是 分 離 開 該 偵 測 窗 於 不 小 於 5 毫 米 之 距 離 1 1 6 * 如 Φ 請 專 利 範 圍 第 1 項 所 述 之 装 置 » 其 中 1 該 托 1 1 - 1 - 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 3010^1^_D8_ 六、申請專利範圍 架是作成厚些κ降低於該托架及反應室内電漿間所形成之 電場強度。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之装置，其中，該托 架具有一厚度不小於1 〇毫米。 I I n I I I I 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）