TW418423B

TW418423B - Chamber having improved process monitoring window

Info

Publication number: TW418423B
Application number: TW088106309A
Authority: TW
Inventors: Michael N Grimbergen; Xue-Yu Qian
Original assignee: Gapplied Materials Inc
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2001-01-11
Also published as: US6390019B1; KR20010052752A; EP1086481A1; JP2002518823A; US6712927B1; US6835275B1; WO1999065056A1

Description

'! 418423 A7 B7 . * 五、發明説明（/ ) 發明領域: 本發明係關於反應室與製程監測窗。發明背景：在積體電路製程中、半導體膜層（layers of semiconductor) '介電質（dielectric)，以及導體物質 (conductormaterial)，如：多晶矽（polysilicon)、二氧化發 (silicon dioh4e)、鋁和銅沉積在基材（substrate)上的膜層；以及一系列的製程，如：利用電漿触刻（etchant plasma) 形成主動元件（active devices)。在反應室中這些膜層係利用化學氣相沉積（CVD) '物理氣相沉積（PVD)、熱氧化 (thermal oxidation)、離子佈植（i〇n implantation)，以及離子擴散的方式沉積在基材的表面上。沉積之後，在沉積的膜層上k蓋一兄阻或遮罩’並利用微影成像技術對其進行圖案蝕刻（paterrn)。由光阻在沉積膜層上形成的區域，再利用RF或微波提供齒素分子或其它反應劑的能量來對這些區域進坪蝕刻形成蝕刻圖案。經濟部智葸財產局員工消費合作钍印製在這些製程中必須透過一製程監測系統來對基材上的反應進行同步監視。例如：在C V D和P V D的製程中，必須知道基材上沉積多厚之後需要停止沉積；在蝕刻步驟時’，終點偵測技# h用來防止膜層過度蚀刻。傳統的監測技術’包含如·電紫放射光譜分析、橢圓曲率儀 (ellipsometry)、干涉儀（interfer〇raetry)。如本文所引述之美國專利第4,328,068號專利所揭露的技術，係關於利用 — _________^頁本紙張尺度適用中國國家標隼（匚奶）/\4規格(21〇'乂297公;^ ~~~~ - Ί 418423 Α7 Β7 經濟雜財產局SX消脅合作灶印1 五、發明説明（分析電漿之放射光譜來鑑定其化學成分’藉此來控制改.變形成於膜層上的化學成分。橢圊曲率儀則是利用一道偏極光在基材上的膜層反射出來，透過分析其相差以及反辦光強度的變化來偵測膜層厚度的變化，例如在美國專利第 3,874:797號和第3,824,0丨7號所揭露的技術。此外，如於 19 90年9月4曰獲准之美國專利第4,953,982號揭露有關干涉儀的應用’干涉儀則是利用一道非平面光在膜層上反射’且透過分析其由基材上層反射光與下層反射光干涉結果所產生的強度變化，可以分析膜層的厚度變化情形，亦即其平整度。這些製程監測方法需要光學穿透率很強的監视窗口，且其監測基材表面的範圍以及訊號範圍要相當的大。 —種典型的監測系統，包含—個用來偵測透過反應室壁上的監測窗口發射出來的發射光或反射光之光學感測器系統。此窗口安裝一真空密閉室上，且可以讓一些特定的波長範圍窗透過；當其監測一基材之上的一膜層時，此監測窗裝穿於與此基材成一直線的側壁上；反應宣監測窗一般為耐高溫之石英材質且利用一〇形橡皮墊（〇_ring)與反應室密閉接合。然而在一些沉積反應和蝕刻中，在基材反應的同時也會在此監測窗上沉積一層殘餘以及副產物的霧狀氟膜；此反應殘餘物沉積在監測窗上的速率，在反應進行時大约是每5 0小時1 - 2 5微米厚。此；冗積的热从w ，泰該项的殘餘物將改變光穿虚点監測窗時的強度或性質；例如：雪继^ ., 東漿的放射光譜分析中第s頁本纸乐尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2!OX 297公淹 (請先閱讀背面之注11$項再填寫本頁)

I 418423 A7 B7 _ 五、發明説明（’）此沉積的殘餘物將尸、讓一些特定波長的光通過造_成！1 放射光譜分析的誤差；對於橢圓曲率儀而言，此沉積的殘餘物將改變穿透或反射光的極化狀態，造成擴圓曲率竭偵 -測的錯誤；另外，由於殘餘物的吸收而降低穿透監測窗的光強度將使得雜訊比變差’這將導致干涉儀偵測時的不準度。克服這些問題的方法就是得定期的更換監測窗與清除監測窗上的系積殘餘物，例如，一般的触刻反應中，約每進行約1 0小時候就會讓反應室回到大氣壓，並且利用 '溼式清除J (wet-cleaning)的反應來清理，一般使用的一些溶劑或酸液來溶解或擦除在監測窗以及反應室壁上的沉積物。在清理之後，大約需要2 - 3小時來將真空柚下去，讓此酸液和水分揮發完全；以及一系列的蚀刻步驟來清除晶圓的表面雜質=在此競爭激烈的半導體產業中，清理反應1：時的停機時間將會使產量速度變慢，並增加每片基材的成本；而且，事實上這樣的「溼式清除」是很冒險的’ 因為每次时清理效果都不會一樣。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製另一解決沉積殘餘物的方法為利用一個長的真空管將監測窗安裝於反應室的壁上凹槽中；因為反應氣體或反應室中的電漿在到達監測窗之前必須經過真空管的距離’所以在監測窗上之沉積殘餘物的量將會很明顯的減少。然而’過高的深寬比（aspect rati〇 ;長度/直徑）的延長真空管將會造成偵測器無法偵測反應室中大面積的樣。範圍’而且會降低光的總通量，而將限制反應中每—批戈 _第 61__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Λ4規格（210x_^97公楚) ；~~~~-- 經濟部智葸財產局員工消費合作社印製 418423 A7 ____B7________ 五、發明説明（’）單一的基材其偵測的精確度。此外，此延長之真空管佔去了反應室外一個很大的空間，因此很不利於清理廠房，且此真2管要安裝在反應室上其它部分裝置之間也是相^當困難。其Έ：的解決方式，例如：在製程監測窗進行部分加熱以避免雜質沉積在其上面，.參考美國專利第5，1 29,994 號’由Ebbing等人所發明，在西元1992年7月14日所 .發表的專利案1然而，在某些可能的反應中，加熱不但不能阻止雜質的沉積，並且一些反應更會因為加熱而增加在監測窗上沉積的速率。還有其它的解決方法，利用光感裝置同時取得從基材和反應室上所產生的故射或反射光訊號，並應用數學方法處理訊號’可以提高訊號的雜訊比，如美國專利第 ms, 7)6號Liu於i 998年4月14號所取得的專利案。然 m複雜的數學運算將延遲反應的回應時間。在蝕刻反應時’即使是很小的時間差都將導致在下層中不想見到的蓄電或晶格毀損’尤其是下層的多晶矽層的情形更為嚴重；此外’這些處理程序—般對於提高雜訊比的作用不大。倘右訊號太小，製程將不會停止，若是太大則會讓反應過早停下來β ' 特別是在進行蝕刻時，此在監測窗上沉積的雜質影響特別.大’因為蝕刻必須在其穿透相當薄的内層之前就得停下’例如’利用函素來進行蝕刻時，倘若沒有精確而可靠的憤測系統時’蝕刻步驟將很容易失控而侵蝕穿或破壞内本紙張尺度適用中國囷家橾隼（CNS ) Μ規格（2丨〇><297公趁) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

f 418423 A7 B7 經濟部智.¾財產局員工消費合作社印製五、發明説明（層構造，特別是在多晶矽屛上，佳pm，， ^ a ^ . θ ^ 、行蝕刻形成一薄的氧化閘極層。在對多晶矽層進行幻 < 後’閘極軋化層的厚卢必須保持在幾乎和反應之前的声办又，卞度。當此閘極氧化層變薄，則想要在對此多晶矽覆荃s L ,, 田上進行很精確的蝕刻而不侵蚀穿透此閘極氧化層是非當印*困難的，更別說想要很準確的控制利用高能電㈣刻來進行触刻步驟時’不會在閉極氧化層上蓄積電荷或毁損晶格。這些製程步驟必須仰賴非常可养且一致氍亭的製程監測系統。. 所以需要-個反應室與製程監測系統，此系統可以在基材連續反應的過程中不會有太#的訊號損耗4明確的說，H瓦應·雜質沉#或減少其表面沉積的監測窗是必要的，且此監測苜在鹵素和電漿蝕刻時，被侵蝕的速率要夠慢；並且需要提供一個精確且具有再現性的基材製程監測方法’特別是用於在對覆蓋在薄内層上的厚覆蓋層進行钱刻時。發明目的茇概述: 本發明提供一個半導體基材製程的反應室，且其為高精確性與高再现性的監測系統，用以.監控半導體基材的製程。此反應室至少包含：一支撐架、一氣體混合器，以及一個排氣系統。此反應室具有一包含一個監測窗的侧壁，且可以讓光線穿透。此監測窗至少包含一覆蓋一遮罩之穿透板，且此遮罩至少包含一個缝隙，而光線可以透過此遮罩上的缝隙；其中，光線並穿透此穿透板至監測器，用以本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（210X 297公漦） {請先®讀背面之注意事項再填寫本頁)、

1T 線ο, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 f 4184Z3 A7 一 B7 五'發明説明（’）監測半導體基材上的製程；且此遮罩可以阻擋沉積反應時的副產物或其它沉積物在監測窗上沉積。半導體基材由支撐架撐住，並利用由氣體混合器所產生的反應氣體進行製程反應’並再利用排氣系統對其進行排氣。 - 本發明的另一目的，提供一個半導體基材製程室’並包含一個具有凹槽的支撐架，.用以放置基材；一氣體混合器，用以混合反應所需的氣體；此外製程中並且也會.有反應副產物產生丨一第一裝置，在反應發生時，用以讓光線穿透到反應室内或讓反應室内所產生的光可以穿過；一第二裝置用以遮檔降低反應氣體在第一裝置上沉積反應副產物；一排氣系統用來抽掉反應氣體及反應過程中產生的副產物。本發明的再一目的為，提供一半導體基材的製程方法，包含：將基材置入至臭氧反應中，且保持整個第一步驟在同-個條件下進行反應；第一步驟的條件包含在臭氧反應室中注入具能量化之反應氣體、—入射光直接穿透一個連接在袅氧反應室上的監測窗，照射在製程中基材的表面上、透過在監測窗前的遮罩上之縫隙測量反射光強度，此遮罩係用來減少反應副產物的沉積。而從第一個步驟的反應條件轉換到第二個步驟的反應條件，乃是由基材上反射光性質的偵測結果來決定β 本發明之另一個目的係提供一個在半導體基材上膜層進行蝕刻的方法，且此蝕刻幾乎沒有侵蝕或破壞下層結構。本方法至少包含：將半導體基材置入臭氧反應中，並第9肓本紙悵尺度適用中國园家榇準（CNS ) Λ4規格（2丨〇χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買)、訂 θ. 4184^:3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（）且在半導體基材之膜層上進行臭氧名虫刻的反應中固定— 反應條件(然而，製程中也會有反應副產物產生）；且此製程反應的條件包含：一種或多種的氣體種類、氣體流速、具有不同能量.化之反應·氣體'反應氣體壓力，以及基材溫度。控制蝕刻終點為，在侵蝕穿半導體基材上的薄膜之則，包含的步驟有：（丨）透過監測窗入射一道光線至半導體基材上的反應區域、（2)透過位於監測窗上用來減少副產物沉積量的遮罩丰缝隙監測製程’並持績的偵測基材上的反射光強度’以及（3)在姓穿半導體基材上的膜層之前，偵測基材上的反射光性質。反應室中反應條件的變化由所偵測的反射光性質來控制。本發明的另一個目的為提供一具有監測窗之反應宣’此監測窗口係用來監測基材上的反應情形，且在監測 W上產生一橫跨監測窗的磁場。此反應室包含：一支撐架、一氣體混合器’以及一排氣系統；此反應室並利用一橫跨於監測窗上的磁場，用來減少由反應室中半導體基材製程時所麈生的殘餘物沉積在監測窗上；其中，殘餘物係由此支撐架上的基材與具能量化之反應氣體反應時所產生的。本發明之其它目的為提供一反應室，用以作半導體基材的製程。此反應室包含：一監測窗，以及一用來產生橫跨於此監測窗上磁場的裝置β此反應室更包含一支撐架、一氣體混合器，以及一排氣系統。一由支撐架固定之半導體基材利用能量化之反應氣體進行製程反尨，同時也產生 _____第.10肓________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)、訂. ---- ------I,--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 418423 A7 B7 一 — 五、發明説明（’）一些反應殘餘物。產生磁場的S的係用來減少此反應殘餘物在監測窗上的沉積量。本發明的另一目的為提供一半導體基材的製程方法’此方法包含的步驟有：在反應室中固定一基材，並對基材進行製程反應，且固定該反應條件，稱為第一反應條件；此第一反應條件包含提供反應氣體足夠的反應能量、並產生一橫跨在監測窗上的磁場、以及透過監測窗入射— 光源，並偵測辱材上對此入射光所產生的反射光，由此反射光性質的變化情形來調整反應條件到第二反應條件。本發明的另一目的為提供一在側壁上具有監測窗口的反應室，用以監控基材上的反應，以及提供一電場用以轉合電能至監測窗。此反應室更包含一支撐架、一氣體混合器，以及一排氣系統·^利用監測窗上耦合之電能，加速由固疋在又撐居上的半導體基材與具能量化之反應氣體進行製程反應時所產生之殘餘物，用以轟擊監測窗口，達到減少此殘餘物在監測窗上的沉積。本發明之目的為揭露一半導體基材製程的反應室。此反應至包含.一監測窗，以及提供此監測窗一偏壓的裝 JL。此反應室更包含一支撐架、一氣體混合器，以及排氣系統。由固定在支撐架上的半導體基材利用具能量化之反應氣體進行製程反應時所產生之殘餘物，可以透過監測窗上之偏壓減少此殘餘物在監測窗上的沉積。本發明的目的，提供一種在半導體基材製程的方法。. 此方法包含：將基材固定在反應室中，並固定反應室中半 ____第 11? _ 本紙张尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4現格（210X 297公旋]~~---- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

418423 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 玉、發明説明（’）導體基材製程時的反應條件，此反應條件包括在反應室中典供足狗能量之反應氣體。提供—具有持續偏壓之監測窗反應宣，其中橫跨於監測窗上的偽恩係垂直於此監測窗的平面0 - 凰說明：本發明的上述的目的以及其它目的、優點將在下面利用圖:說明4細說明以及專利範園，本發明所揭露之例子將成獲得更清楚的瞭解。在下面列舉有關本發明之特點，透過圖示以及詳細說明將更能明白在本發明中所使用的特徵，並非只是限制在這些特定的圖示構造，本發明更包含由這構造所组成之結構裝置。第1圖為本發明之一製程反應室的實施例的剖面示意圖，其中並指出監測窗與遮罩的位置。第2圖為本發明之另一製程反應室的實施例的剖面示意第3A圖為t本發明之另_實施例的剖面示意圖，其中此反應室包含一傾斜之監測窗與延罩。第3B圖為本發明之遮罩的一實施例的上視圖。第4A圖為本發明之另一實施例監測窗和遮罩的裝置圖。弟4B圖為上述第4A圖的上視圖〇第5圖為反應殘餘物在監測窗上的淨沉積量對遮罩上不同大小縫隙的關係圖C· 第6A圖為本發明之另一實施例的部分侧視圖，本實施例本紙張尺度適用中國國家樟準（CNS ) Λ4规格（210><297公釐） (請先閲讀背面之·注意事項再填寫本頁}、

.1T 418423 A7 _B7__ 五、發明説明（> ) 顯示一磁場源，用以維持一橫跨監測窗的磁通量。第6B圖為第6A圖中監視窗的上視圖，圖中並顯示一對用來產生一橫跨該監視窗的永久磁鐵。第6C圖為第6B圖監測窗之上視圖，並顯示橫出跨監視窗上磁鐵的"^磁力線。第6 D圖為一監測窗的上視圖，且.此監測窗包含一環繞於縫隙周圍的複數磁極。第7圖為本^巧的另一製程反應室實施例的裝置圖，本實施例並包含監測窗以及在監測窗上產生電場的電極。第8 A圖本發明之另一實施例的部分侧視圖，本實施例具有一監測窗，且在此監測窗之上具有一電極。弟8 B圖為弟8 A圖之電極的上視圖，其排列為具有旋滿狀之缝隙。第8 C圖為本發明中具有漩渦狀缝隙之電極的另一實施例上視圖。第8 D圖為*本發明中具有漩渦狀縫隙之電極之又一實施例的上視圖。圖號對照說明： 20 半導體製程裝置 25 反應監控器 30 基材 35 反應室 40 上反應之反應區域 45 支撐架 50 靜電吸盤 55 頂部 ____第13頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

h^T 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 A7 經濟部智慧財產局員工"费合作社印製 (418423 B7 五、發明説明（’） 60 反應氣體能量供給器 65 氣體混合系統 70 反應氣體源 75 氣體流量調節閥 80 氣體混合器 85 排氣系統 95 節流閥 100 感應天線 102 電源供應器 104 線圏電源供應器 105 遙控式反應室 110 遙控區域 115 微波發射器 120 微波调頻益· 125 磁控微波產生器 4 127 磁場產生器 129 電磁鐵線圈 130 監測窗 135 穿透板 140 遮罩 145 缝隙 148a 入射光 148b 反射光 150 光源 1 52 抬升台階 153 中心部位 154 環輪狀之縫隙 155 電腦控制器 160 偵測器 165 凸透鏡 170 光束位置調整器 175 _反射鏡 185 孔洞4 195 磁場源 200 永久磁鐵 205 磁極 205a 磁北極 205b 磁南極 210 磁軛 215 縫隙 220 電場源 225 電極 23 0 縫隙 232 用以降低渦流之缝隙 235 薄盤 240 切面 242 齒狀切面 243 孔洞 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)、訂線第4卉！- 本紙張尺度適用中國國家標準（〇~5)/\4規格（210><297公1) 418423 經濟部智惡財產局員工消費合作社印製 A7 B7 __________ 五、發明说明（’）發明詳細說明：本發明之半導體製程装置20以及反應監控器2 5係用來在半導體基材30上製造積體電路；如第1圖所示，此製程裝置至少包含：一反應室35具有一反應區域40，為基材30上的反應區域，以及一支撐架45用來固定反應區域40之中的基材30。一靜電吸盤50用來在反應過程中，抓起支撐架上45上的基材3〇。一般，反應區域40位於基 4 材30四周約10,0〇〇-5〇,〇〇〇cm^々S間大小。此反應室35 可以是具有平面矩形的頂部55、或是角錐形' 圓頂形，以及多重内徑之圓頂的頂部。且頂部5 5之形狀以圓頂形最利於讓氣體能量供給器60的耦合能量可以均勻的分佈在反應區域4 0的全部空間中’比平面的頂部5 5更能用以提供一密度均勻、具能量化之反應氣體60。反應氣體係透過一氣體混合系統65送入反應室中’ 此氣體混合系統6 5包含：一反應氣體源7 0 ' 一氣體流量調節閥7 5 t以及一氣體混合器8 0。此氣體混合器8 0包含一氣體出口可以將輸出之氣體侷限在基材30周圍（如圖所示），或者一固定在反應室35的頂部55之氣體輸出噴嘴。透過一組排氣系統8 5 (—般的真空幫浦9 0為抽氣速率 1，000升/秒之前置幫浦，以及抽器速率為1,000-2,000升/ 秒的分子渦輪幫浦所組成）來將反應室3 5中多餘之反應氣體和蝕刻之副產物抽掉，使反應室3 5保持壓力低於1 〇_ 3mTorr。在排氣系統85中有一節流閥95，用以控制反應 ____—------— 本紙浪尺度適用中國國家標举 ( CNS ) Λ4規格（2丨0';< 297公淹_) (諳先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)

>'418423 A7 ______B7 ^__ 五、發明説明（’）室35中反應氣體的流量，及在反應室35之中反應氣體的壓力。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局工消費合作社印製一反應氣體能量供給器6〇,係將電磁場能量耦合至反應氣體’讓反應氣體具能量化3如第1圖之實施例，反應氣體能量供給器60至少包含一感應天線i 〇〇環繞於此反應室3 直接用來提供能量給反應區域4 〇中的反應氣體’此能量係透過提供一 RF電流給感應天線1 00所產生的。或者，亦Y以利用提供—RF電壓給反應氣體能量供給器60,來供給反應氣體能量；且此反應氣體能量供應器 60至少包含由支撐架45和反應室頂部55所形成之反應電極4如第1圖之反應室35，其頂部55至少包含一半導體物質’此半導體物質被當成感應電極係利用電容感應耦合給反應室一 RF電能；同時，此半導體物質亦轉·合一 rf 電能給反應室上的監測窗。一般在此感應天線1 0 0或在反應電極45'55所產生之1?^電能其頻率約為50义1^至 60MHz’最常見的約為13.56MHz。比較好的情形是由電源供應器U0 2提供一偏壓約1至5 0 0瓦功率的R F電壓給反應電極45、55 ;並且利用線圏電源供應器1〇4提供電源約500到2000瓦功率的RF電流給感應天線！ 00。如第2圖所示之半導體製程裝置20,其中之反應氣體為足夠能量之反應氣體；或者由遙控式反應室1 〇5中的氣體能量供給器6 0所活化的反應氣體，且此遙控式反應室 1〇5為固定在反應室35上的管狀或桶狀之反應室。所謂的「遙控式」的意思，為該遙控式反應室1 0 5的中心轴固定 _ ___________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（2I0X 297公燈） A7 B7 1 418423 五、發明説明（’）在反應室35中心軸上方一定距離上；此遙控式反應室105 至少包含：一氣體能量供給器60，此氣體能量供給器60 係由一適當的電源耦合一微波或其它頻率的電磁波到遙控區域110，用來活化注入遙控式反應室105的反應氣體。一適當的微波源至少包含：微波發射器（microwave applicator) 1 15 、微波調頻-器（microwave tuning assembly)120，以及磁控微波產生器（magnetron microwave generator) I 2:5，、並且一般的操作功率約在200至3000瓦，且其頻率範圍在約800MHz至3000MHz之間》訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在其它實施例的反應裝置20中，可亦利用電子同步共振（electron cyclotron resonance)或磁場產生器 127，如永久磁鐵或電磁鐵線圈129，來增加具能量化之反應氣體其均勻度與密度。如本文所引用之由Applied Matdrail Inc., Santa Clara, California 所生產之 MxP + OXIDE ETCH 反應室，且於1989年6月27日獲准之美國專利第4,842,683 號。參考.第3a圖，反應氣體注入反應區域40，並且由電場產生器捿供支撐架4 5和頂部5 5，或反應室3 5的侧壁一 RF電源，用以供給能量給反應氣體。較佳的情形，此磁場包含平行於基材30的旋轉磁場；且在反應室35之中的磁場要足夠強到足以增加反應氣體中離子的密度，以及足夠的均勻度可以減少基材3 0上蓄電情形，以避免因蓄電導致後來在基材上的反應，如CMOS閘極。一般而.言，在基材3 0表面測得的磁場強度要小5 0 0高斯，典型的例子在約10到100高斯，最常見的則在10到30高斯。本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 4,8423 A7 B7 五、發明説明（’）反應監測系統2 5，透過位於反應室3 5之頂部5 S或其側邊上的監測窗1 30，偵測穿透監測窗1 3 0的放射光，或入射一道光來監測整個反應室3 5中的反應。此監測系統 2 5特別適用於監測膜層的蝕刻反應，可以避免基材3 0上的膜層下層結構被破壞。適當的監測系統2 5包含由光學放射儀、橢圓曲率儀，以及干涉儀所組成的偵測器。光學放射儀係利用偵測反應氣體的光譜線變化情形來測定其化學成分，每作學成分當蝕刻開始侵蝕到膜層的下層結構 t 時會發生變化。橢圓曲率儀，透過投射一道具有一定角度的光線到基材30表面，並測量由基材上表層和下表層反射出的光，兩者之間的相差。干涉儀也是偵測來自基材3 0 上表層和下表層的反射光，然而，干涉儀偵測的是來自上、下層反射光之間相消或相長的千涉結果，用以判斷基材30上膜層的厚度，而且不需要入射一特定角度的光至基材30的表面；事實上’干涉儀入射一道幾近垂直的光到基材3 0的表面，例如：夾角約9 0度。且不像光學放射光譜儀，涉儀可以用來偵測，並且在蝕刻侵蝕到半導體下層結構時停止姓刻步驟；此外，由於其入射之光線幾近直角，干涉儀在進行蝕刻步驟時可以有較高的深寬比，而橢圓曲率儀則受限於入射光的低角度；這也是為何一般採用千涉儀來當成偵測反應室3 5中的蝕刻步驟終點β 參考第4a圖以及第4b圖’本發明之監測窗丨3 〇至少包含：一穿透板135以及一具有至少一條可以延伸穿透縫隙145的遮罩140。遮罩140覆蓋在穿透板135的表面上， __第 1ST __________ 本紙張尺度適财S齡料（Λ4胳（公竣^~~ ： (請先聞讀背面之注意事項再填寫本買) 訂 -線 Q-. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印媒經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1' 418423 A7 _________B7___ 五、發明説明（’）並面向反應室35的内部 > 故光線可穿過穿透板丨35以及遮罩1 40上的縫隙！ 4 5 ’用以監測基材3 〇上的反應。遮罩 140覆蓋在穿透板135之上，用來降低反應殘餘物、副產物’或其它沉積物在監測窗丨3 〇上的沉積，使得基材3 〇上的反應可以精確’且具有再現性的被監測。穿透監測窗 130的光至少包含’電漿放射光、或基材3〇上的反射光，並利用干涉儀或橢圓曲率儀來監測基材3 〇的反應。此監 .測窗1 3 0的]形，狀、大小，和位置必須可以讓入射光丨4 8 a 4 穿透’以接近垂直的入射光入射至基材3 0的中心上。一般而言’監測窗130可以具有圊形 '橢圓形，或多面體形。反應監.測系統2 5中，監測窗1 3 0的穿透板1 3.5係由可讓特定波長的光穿透之固體穿透物質所组成。穿透板 135 —般可以讓用來提供入射光的紫外光、可見光，和紅外線光源丨5 〇穿透，用以監測系統的反應終點。為了避免入射光線1 4 8 a因散射而變弱，穿透板1 3 5 —般研磨至峰間方均根（peak-to-peak RMS)的平滑度（.即研磨晶體表面的峰尖和峰谷之垂直距離差），這樣的平滑度可以讓光線很有效的穿透過.；更明確的說，平滑度约為峰間方均根比1微米小*最好能夠小於〇. 1微米。可以利用適當的研磨設備來研磨窗透板1 3 5，例如：利用火焰研磨、或精研機，或剝離法來達到這樣的平;骨度。穿透板1 3 5係由陶瓷單晶物質所製成的，此陶瓷單晶物質一般為單一晶體或少量（一般少於1 0個）大型晶塊，其排列在相同的結晶軸向上，並且只讓特定波長的光獲可見 _第 19 頁_______ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（公趁） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)、

、1T 線Ό-. -ί.\ t 4184 23 A7 B7 _ —— . — — — 7、發明説明（Ί 光通過。更明確的說，此單晶物質至少包含一陶瓷，例如：一種或多種之氣化鋁（Al2〇3) '矽（Si) '二氧化矽（Si〇2)、二氧化鈦（Ti〇2)、二氧化錆（Zr〇2)，或這些成分的混合物；此單晶之陶瓷物質具有高抗腐蝕性’特別是電槳或其它-反應環境。在一較佳之實施例中，穿透板丨35包含研磨過之藍寶石，藍寶石係由具有抗含函素之電漿之化學與腐蝕性的氧化銘所组成，特別是在含有敦的環境下。單晶之藍寶石並且具有暴Λ的熔點’可以讓監測窗13 〇超過溫度 1000°C，最好更可超過2000°c。在一實施例中，窗透板135與基材30之表面平面有一小夾角，可以.避免.穿透板I 3 5將來自基材3 0的反射光反射回反應監測系統25 ’如此在反應監測時可以得到較佳的訊號增益。一適當的傾斜角至少要2度以上’更精確的說，約在2至1 5度之間。如第3 a圖所示’穿透板13 5傾斜的角度與基材3 0的表面相央约3度。此穿透板13 5傾钭的角度係透過一抬升台階丨52來抬高穿透板135的一邊或一角，使i比其相反端高；此台階1 52的大小视所需抬升的角度而定，且視穿透板135的内徑，一般在約〇·5至 5mm ° 覆蓋在穿透板135上的遮罩140係用來降低反應室35 中反應氣體副產物在穿透板1 3 5上的沉積。此遮罩1 40的材料為抗反應氣體或電漿腐蝕的材料；更明白的說’遮罩 140係由可以阻擋電漿侵蝕之材料，包含一種或多種之氧化鋁（Α12〇3)、矽（Si)、二氧化矽（Si〇2)、二氧化鈦（Ti〇2)、第20百 __________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（U〇><297公漦） f請先閎讀背面之注意事¾再填寫本頁〕 .裝經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 經濟部智慧財1局員工消費合作社印製 1' 418423 A7 B7五、發明説明（v) 二氧化锆（Zr02)、氮化鋁（A1N)、氮化硼（BN)、碳化矽 (SiC)、氮化矽（Si3N4)所組成。參照第4b圖，一具有遮罩之實施例包含一由氧化鋁鎖住成之薄板，其形狀正好可以完全覆蓋住監測窗之穿透板1 3 5，精確的說，當此穿透板 135包含一薄板，即遮罩140包含一垂直之圓桶狀可以覆蓋此薄板的表面；更精確的說，此遮罩140包含之薄板具有突出之中心部位I 5 3，此中心部位1 5 3具有環輪狀之缝隙丨5 4 ;且i家出中心部位丨5 3之厚度最好在約 0 · 5至 5 0 0 m m之間；此遮罩1 4 0之突出中心部位1 5 3的直徑約為 50至200nm;而環輪狀之縫隙154其厚度约在0,5至10mm 之間，且突出中心部位1 5 3至環輪狀之孔隙1 5 4之間具有圓滑之邊角。遮罩1 4 0至少包含一缝隙1 4 5，可以有效的光強度通過此缝隙1 4 5到達反應監測系統2 5，且可以控制具能量化之反應氣體通過到監測窗1 3 0上的穿透板1 3 5。缝隙1 4 5 的截面積必須足夠讓大部分的光通過反應室3 5的出口與入口；且此缝隙1 4 5可以是圓桶狀，或多角形，包含如三角形、六角形、正方形或矩形；其中六角形的形狀的縫隙 1 4 5可以得到距離最近的多重缝隙1 4 5，可以增加光線的穿透進入或出來反應室3 5。縫隙1 4 5的深寬比可以控制具能量化之反應氣體到達監測窗1 3 0上的穿透板1 3 5，且缝隙14 5的深寬比最好在0.2 5 : 1到12 : 1。其中一實施例，其缝隙145之形狀、大小可以限制或減少反應氣體到達穿透板丨3 5，且可以避免反應副產物在 __第21貫- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（ΉΟΧ297公1 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .1 418423 at . _B7_____

五、發明説明（J 穿透板1 3 5上的沉積。透過具有足夠大深寬比的缝隙1 4 5 可以限制中性反應氣體穿透縫隙145到達並沉積在監測窗 1 3 0上，且這些中性反應氣體係由穿透之揮發性反應氣體所凝結之反應副產物。比較好的情形是其深寬比是保持在約1 : 1到12 : 1之間，而一般最佳比率是約3 : 1到7.5 : 1之間》本發明之另一實施例’如第3b圖所示’遮罩丨4〇上的縫隙14ό立大小、形狀設計用來降低利用不同之機制所 j 產生在穿透板135上反應物殘渣的沉積；在此’該缝隙145 的深寬比必須夠.小，可以讓具能量化之反應氣禮的離子通過此缝隙1 4 5，來將縫隙1 4 5側邊上或穿透板1 3 5上的反應沉積物侵蝕掉。本實施例的缝隙1 4 5 一般具有較高度大的内徑或寬度，亦即有較小的深寬比。較低的深寬比可以過濾一部份的電漿，而讓具高能量及高方向性的電將通過，用以濺蝕缝隙1 45側邊上或穿透板1 3 5上的反應沉積物侵：其較好的深寬比約在〇 2 5 : 1之間，而最好的比率是在0.5 : 41到2 : 1之間。遮罩1 40也可以包含數個缝隙1 45 ’立效不更加’缝隙的排列如上述的說明。具體的說，缝隙1 45的總面積足夠大，可以讓入射光148a以及反射光]48b或選疋之能階或強度的電漿之光譜的發射光譜通過；更造一步的說’ 監測系統2 5包含：千涉儀或橢圓曲率儀、一個大小足以讓入射光148a通過暴露在缝隙145中的穿透板I35且入射光可以在基材上移動或掃描g測反應的縫隙 ______ —第 22 貫------ 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS 規格（210x 297公矩) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 J 418423 "" _ _ _ I, _ 五'發明説明（^ 145 例如.，通道、或狹_的凹槽、或適當的平面，以及（或者）一穿透點；兩者組合用來偵測反應終點。舉例說明之，一用在3〇〇mm基材的反應室35，其缝隙1 45的面積必須在約2〇〇mni2到2000mm2(0.3 in2到3 in2)間’且最好在-約 400mm2 到 6〇〇mm2(〇.6 in2 至〇,9 in2)之間。在另一實施例中，如第4a圖和第4b圖中所示之遮罩 1 4 0也可以包含數個缝隙1 4 5，這些縫隙丨45並區分成數個區間。例每 '遮罩！ 4 〇所包含之一系列的縫隙！ 4 5，其 / · 大小與排列可以讓光線有效的通過來運作監測系統2 5。縫. 隙1 45的大小、數目，或排列視不同的反應室35、基材的直徑、反應種類，以及反應偵測系統2 5種類而定。如一個應用於包含干涉儀光學系統的實施例，其遮罩1 40上所開的縫隙1 45大小，其直徑或寬度約在0.1 mm至.S 0mm之間’而高度约在0.5nm到500nm之間：其排列由約3到 800個縫隙145所组成，而最佳情形約由7到200個縫隙 1 45之間；如第4b圖所示；而缝隙1 45必此之間的距離約 0.2 5mm到i 1 5mm之間。此外，如第3b圖其排列並包含不同大小的缝隙14 5，例如，為於中心的第一缝隙1 4 5 a其平均直徑約3.5mm到5mm，而周圍的第二缝隙145b則直徑為 2 m m 到 3 m m。遮罩140覆蓋在監測窗130上可以有效的降低反應殘餘物在穿透板1 3 5上的沉積；例如’在對多晶矽的蝕刻反應中，在監測窗1 3 0上覆蓋遮罩140時，其沉積物每小時約3到1 0埃，大约比不具有保護裝置監測窗低1 00倍。

莆23X 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） ------------^-,ΓΓ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 訂經濟部智荖財產局！*工消費合作社印製 A7 B7 4 1 8423 五、發明説明（/) 此外’遮罩1 40也可以用來保護監測窗1 3〇，防止高化學反應性之反應氣體對監測窗1 3 0的侵蝕，以增加其使用壽命。並且，本發明中之具有在監測窗130上覆蓋一遮罩140 的反應主3 5 ’必起一般之具有清潔窗（c〖ean_wjn(j〇 w)的系統’所需要的「腳印（f〇〇tprini)」（即是清潔室所佔之空間）更小。本發明之反應室3 5和監測窗1 3 0可以應用於干涉儀、橢圓曲‘，’或者電漿放射光譜儀的分析中，降低反應殘餘物在監測窗丨3 〇上的沉積，即使是在製造大量的基材30之後’其訊號的雜訊比亦可保持精確與可信度高。精確的測量技術可以有效的控制基材3 〇上的薄膜的沉積與敍刻’而加快積體電路的製成速度。此外，由於打開反應室3 5來清洗監測窗丨3 〇的頻率減少了，所以此反應室 35的產能也會跟著提升。以下將就本發明用於反應室之操作，以及使用一包含監測窗I 3 0的監測系統2 5加以說明。如上面所說明的，反應監測系統2 5可以是具有干涉儀或橢圊曲率儀的系統’用來比較反射光1 4 8 b的強度或（與）相角，和已知所儲存的資料的性質差異，以計算蝕刻反應的終點。更清楚的說’及此反應監測系統2 5至少包含一電腦控制器1 5 5，用來調整反應室3 5的反應條件；直到偵測到反應終點，電腦控制器1 5 5改變第一反應條件到第二反應條件，用以調整基材3 0的蝕刻速率，避免時穿薄膜或控制停止蝕刻步驟。例如’可以透過改變反應氣體的組成來移去蚀刻之侵本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Λ4規格（210X 297公雜） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線經濟部財產局上費作社印 % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •! ^18423 A7 _________B7 ___ 五、發明説明（’）蝕氣體、調降RF的電源降低反.應氣體的能量’或是降低基材的溫度來使得蝕刻速率變慢下來。一個可行的電腦按制器1 5 5至少包含用來操縱反應室 3 5的電腦程式碼’以及包含一個或多個中央處理器（CPU) 來連結一组包含周邊控制裝置的記憶體，例如’市面上販售之 Intel Corporation, Santa Clara, California 之 PENTIUM微處理器。此電腦控制器1 55的CPU也可以包含ASIC (特殊】應:用之積體電路），用以操縱反應室35之特殊裝置；而操縱者與電腦控制器1 5 5之間可以透過陰極射線管（CRT)監視器和光筆（light pen)，或其它裝置，如：鍵盤（keyboard)、老鼠（mouse)或指示器（pointing)來溝通。光源1 5 0則包含單色或多色光源1 5 0，用來產生入射光束148a，且此入射光束148a具有足夠的強度可以在夠薄的基材3 0上形成強度足以被偵測到的反射光束1 4 8 b » 舉一例，一光源1 5 0提供一多色光源；例如，汞-鎘燈（Hg-Cd lamp)’其放射光波長在200到600nm之間。此多色光源 150所產坐的光可以透過一過濾片選擇特定波長的光當成入射光，或選用特定波長的放射光當作光源；或者，在偵測器1 60前加裝一濾光器來偵測反射光！ 48b，過濾掉除了欲測量之波長以外的光，前述之反射光14 8 b則被憤測器 1 60偵測到。此光源丨50也可以是單色光源丨5〇，例如： He-Ne雷射或Nd-YAG雷射所提供一特定波長的光。一片或多片之凸透鏡165用來聚焦由光源150所產生之入射光148a，並在基材表面上形成一光點或平行.光束，. i紙張尺度適用中國國家“（CNS ) Λ4規格（~'- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

418423五、發明説明（ A7 B7 經濟部智逄时4%員1.消費合乍士中纪或將反射光1 48a聚焦回光偵測器丨6〇的活性表面。光點的大小或面積必須夠大’足以涵蓋由基材3 〇表面凹凸所造成的誤差，才能有效的控制蝕刻步驟；此外，反射光148b 的區域要夠大，到足以活化偵測器丨6〇的偵測表面。此外，光束位置調整器17〇用來移動入射光束148a 照射到基# 30表面的位置，讓監測蝕刻反應的光點可以到達薄膜上有效的位置，光束位置調整器丨7〇包含一個或多個主要反气气1 7 5，透過轉動一個小角度來改變由光源 150所產生之入射光源148&到達基材3〇表面上的位置；並截斷反射光148b ’將其聚焦至光偵測器16〇上。在另一實施例中，光束位置調整器i 7 〇用來掃描在光閘圖案蝕刻時基材表面的位置。舉例說明之，光東位置調整器之且成裝含’上面具有光源15〇的可動平台、聚焦裝置、集光鏡片’以及固定之偵測器a可動平台係透過一系列由可動機械所帶動來改變光點照射在基# 30 的位置，例如一個步進馬達，，光t' W — 1 6 0包含-個具有光感測表面的電子零件， ' 光—極體，或光電晶體，這些零件可將照射其 β反射光148b的強度轉換成相對之訊號。這些訊號 Ρ ，是I過電子零件的電流改變量，在電子零件上產生 -電位差。更清楚的說’反射光148b從基材3〇上的薄膜厚度或凹槽所產生的反射光會互相干涉，著基材30上膜層或溝槽的的厚度會有相消或相長的干涉，％光強度也隨之變弱或變強·’同樣的光偵❹16〇的電子輸出訊號強 (210X 297公瀣） (請先閱讀背*之注意事項再填寫本頁) 訂線 .Π I 4184 23 A7 _ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（，）〜— 度也會變弱或變強。電腦孕统拄呢物承統接文先偵測器1 60的訊號，並透過程式中的參考資料斑阶辟六. I村興所儲存义訊號值或波形相比較’來改變反應室3 5中的反應條件。本發明之-實施例’如下所述參考一標準之蝕刻反應；對於-覆蓋在間氧化層(二氧化矽)上的多晶矽進行蝕刻，可以沒有侵蝕破壞到閘氧化層。一開始，一參考，产來讓機器精確的測定在基材3〇上膜層起始的厚度，= 考例.由 KLf-^ENCOR，Santa Clara，California 所生產之 UV1 050，用來測量估計真實膜層侵蝕所需的時間，或計算欲侵蝕掉之厚度所需的時間。基材30由一機械手臂從真空隔絕室（1〇ad_i〇ek transfer chamber)穿過閘閥至反應室35的反應區域4〇中；基材30利用電子吸盤5〇固定在支撐架45上；此外，熱傳導氣體透過電子吸盤5 0上的孔洞1 8 5來調節基材3 0 的溫度。然後’反應室3 5中的反應條件被設定成用來在基材30上形成特定之膜層，當會伴隨著副產物的形成； '反應條件包弇一種或數種氣體的混合、流速、氣體能量供給器60之強度、氣體壓力，以及基材的溫度。反應可以設成多重步騾，每個步驟並擁有不同的反應條件，來形成不同的膜層：例如，在蝕刻反應中，在反應室中提供不同組成的反應氣體用來對基材30進行不同的蝕刻步驟。對基材30上膜層蝕刻的氣體包含，如：HC1、BC13、HBr、 Βγ2、Cl2 ' CC14、SiCl4、F2、SF6、NF3、HF、BF3 ' CF4、 CH3F ' CHF3、C2H2F2、c4H4；F6、C2F6、C3F8、C4FS、C2HF5、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） Α7 Β7 ί 418423 五、發明説明（/ ) C4Fi0、CF2C12 ' CFCh、〇2 ' 、He，以及以上氣體之混合氣體；且此反應室35的壓力一般保持在0.1到400mT〇rr 之間。在對具有下層結構之覆蓋層進行蝕刻時，蝕刻氣體的組成可以調整成較高蝕刻速率的組成，或蝕刻選擇性高 .的組成。當欲形成多廣膜結構時，對於第一、第二、第三層，蝕刻步騾也依序來造行，而蝕刻所需的氣體也依序對應之，用以蝕刻每一特定的膜層。反應氣蹲被能量化並固疋在弟一反應條件下’用來對基材30進行蝕刻步驟；參考第1圖’一具能量化之反應氣體被引入到反應區域40，氣體的能量係利用氣體能量供應器60以電容或電感耦合能量給氣體，或提供微波給遙控反應室105的遙控區域uo中之反應氣體’如第2圖所示。能量化反應氣體的意思'即活性化或提供足夠的能量給反應氣體，.使其形成一個或數個斷鍵、非解離之分子、離子分子，以及（或）具更高化學反應性之高能激態之中性分子。更清楚的說，反應氣體係利用—RF電源提供反應宣3 5周圍之1感應天線100能量，或由一 RF偏壓提供反應電極一能量，再由其來供給反應氣體能量》蝕刻氣體被電場游離所形成之離子，或利用中性分子進行基材3 0之蝕刻所產生之電能化氣體將會被排出反應室35。反應監測系統2 5用來精確的控制反應條件，以在一已知厚度之基材30上的膜層上進行反應；在蝕刻反應中1 反應監測系統2 5可以改變反^氣體的组成，以提供一特定触刻速率或選擇蝕刻比率。例如：反應監測系統25用本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4現格（〇X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 -訂線

I 才 I ^第2只頁 418423 A7 B7 五、發明説明（來控制停止第一高侵蝕性蝕刻步驟，此高侵蝕速率之蝕刻步驟來自含有大量氟氣的反應氣體；並且偵測第二步驟二起始點，以及不含氟氣之反應氣體所形成之反應性較低的融刻步驟’此第二步鄉係利用控制較慢姓刻速率之鞋刻步騾來保留介電層。反應監測系統25 $來偵測在第—蝕刻步驟終將砂層完全侵触所需的時間，並改變為侵姓性較低之第二# S!i步驟’或者’反之亦$;用來控㈣刻速率、選擇性餘刻比:率;、或改變任何其它麵刻反應中的條件，例如，高/低之领刻速率、或侵蝕下層所需不同之組成。一般而言，在本發明方法中，入射光148a將穿過反應室35之反應區域40中的反應氣體，並到答覆蓋在基材 3 0上即將進行姓刻的薄層。這些反應所用的光源1 5 〇為果 -鎘燈。由光源1 5 0所產生的入射光直接穿過監測窗丨3 〇，以接近90度的角度照射至基村30上，並在基材上形成一個大小可以涵蓋一個或數個蝕刻區域的光點。且入射光148a最好為非極化光，這是因為極化光易被沉積在監測窗1 3 0上鈐雜質吸收。當膜層的厚度夠薄的話（在一段時間的#刻之後），從基材30上膜層的上、下表面反射上來的反射光148性質可以被偵測到° 貞測的性質有^光強度、或反射光的相角差，並累加足夠的次數來偵測之波形。欲測量之波形與事先儲存之波形資料比對，當兩訊號接近一樣時代表到了蝕刻终點。這時第一反應條件及改變成第二反應條件用以停止蝕刻反應、改變基材3 0上膜層的敍刻速率’或者在蝕第29頁 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線广經濟部智S財產局員工消费合作社印贸本纸張尺度適用中國國家楳率 (〇^)/\4规格（210'乂297公廣） Ί 418423 Α7 _______ _ Β7___ 五、發明説明（-) 穿膜層之前改變其相對於下層膜層之選擇性蝕刻比率。也可以透過測量反射光1 4 8 b強度來得到訊號的波形，並與預測量之波形比較結果，當兩訊號接近一樣時代表到了独刻終點，如G r i m b e r g e η等人於1 9 9 8年4月17 曰獲准之美國專利第09/062,520號上揭露之内容。本方法中，由電腦控制器1 55記錄由反射光1 48b強度轉換之電予訊號輸出’並得到一反射光I48a強度變化所形成之光譜波形；此電，控制器155計算墓材30上反應所需時間 * > 的反射光148b光譜波形，並與儲存之波形相比較，當兩波形接近一樣時即調整反應室3 5中反應條件。此電腦程式用以偵測一個完整的反應程序，此反應程序在反應到達終端波峰或波谷之前會偵測到重現性震盪的訊號，此終端波聲或波谷對應到一完整之反應程序；此電腦程式同時也包含依用來計算實際時間的程式碼，此實際時間即關係到在基材3 0上需保留多厚的膜層，以及關係到反應室3 5中反應條件的調整；此外’此電腦程式也可以偵測到反射光強度最強與；I：弱的訊號數目，當其到達預先測定值，反應室35中的反應也會根據程式中的參考資料來調整反應條件。本發明之另一實施例中’利用同步卩心出幻或乾式清潔法（dry clean process)與本發明之監測方法結合，達到增加反應室3 5之操作效率。本方法係在對基材3 〇上的膜層進行第一蝕刻反應步驟時，通入之反應氣體包含高侵蝕速率的組成，以及用來除去雜質.;冗積與反應室3 5側壁的反 ------^30·? 本纸張尺度適用中國國家標準（ <：阳）八4規格（---- (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂線經濟部智洚財產局員工消費合阼达甲没 418423 A7 B7五、發明説明（’）應負產物之反應室清潔氣體；由於清潔之氣體為高腐蝕性的氟氣，會很快的侵蝕到下層的閘氧化層，故需要反應監測系統2 5來監側反應終點，並改變.反應氣體的組成，用以很快的移去先前使用清潔之氣體以免其蝕穿該第一膜層。在達到進行溼式清潔之間，利用第一步驟清潔反應室 3 5時是不需要停機的。在一個較佳的實施例中，蝕刻氣體包含：Cl2 ' N2、〇2、HBr、或He-02 ;而清潔之氣體包含：含氟的無機今非碳氫化合物氣體，例如，NF3、CF4，或 S F 6的其中之一或多個氣體。較好的清潔之氣體流量比率 .設定為，在第一步驟中可以有效的將反應室3 5表面的完全雜質移除為條件。更好的移除反應室3 5表面雜質流量條件為，設定在至少在反應室35中已反應過2000片以上之基材3 0，而不需打開反應室3 5。一種適當的體積流量比率，清潔氣體與蝕刻氣體的比例為約1 : 20到1 : 1之間，較佳的比率約1 : 10到2 : 3，而最好的是2 : 3 ;發現到這樣的比率可以完全將反應室3 5表面的雜質移去，卻不會侵蝕fj反應室3 5的表面。此外，出乎意料的是蝕刻步驟和清潔步驟結合在一起，不需要將兩個步驟分開來或另外在進行其它步驟。適用的清潔氣體组成如上述之美國專利申請案第09/062,520號所揭露。實施例; 以下將就本發明之具有監測窗1 3 0和遮罩1 4 0之反應室3 5的使用提出說明。這些實施例中，一系列2 0 0 n m之 ____第 ___ 本紙張尺度適用中國國家標孪（<^^)八4規格（21〇>；297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 418423 五、發明説明（’ 矽基材30包含一 2500埃之多晶矽' 45埃之二氧化矽層，以及2 0 〇〇埃光阻層將進行蝕刻；一多重蝕刻步驟用來對此基材30上的多晶矽進蝕刻：首先，或稱為主蝕刻，— 具能量化之反應氣體，由50sccm的CF4和4〇sccm的SF6 所組成’將大邵分暴露在光阻層外的多晶衫侵独掉，且此反應氣體由感應天線1 00提供一 750瓦的能量源，以及_ 偏壓提供反應電極45、55 — 90瓦的能量，其中反應室35 的壓力保持在;約2到3mTorr。在利用反應監測系統25偵 • v 4 測反應達到反應終點後’則主姓刻反應即停下來，且剩餘之多晶麥將由第二’或再姓刻（over-etch)步驟完全移去，而且不傷及下層之二氧化麥層。於再链刻步驟中，引入反應室35之第二具能量化之反應氣體組成為60sccm之 SF6，並且能量600瓦和偏壓1瓦；反應室則保持在壓力 1 0mTorr 左右。此反應在一包含監測窗130和不同厚度之遮罩140的反應A 中進行’此遮罩140具有不同數量、内徑，以及深寬比之等隙1 4 5，用以決定減少沉積在穿透板丨3 5上之雜質的有效性。一般’遮罩1 4 0由具有中心突出面1 5 3 之氧化鋁薄盤，且中心突出面153的周園環繞有環輪狀之孔隙1 5 4 ’如第4 b圖所示a遮罩1 4 0 .距離穿透板I 3 5約 0.038英付，或一抗独刻之小載片（未顯示），如：藍寶石或 Kapron放置在遮罩140和穿透板135之間，用來保護暴露在缝隙1 4 5中的穿透板1 3 5。此反應室3 5的總使用時間必須記錄下來，當到達一定時間後*監測窗1 3 〇将移開，並本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（210 X 2?7公费） (請先閲讀背面之注意事項苒填寫本頁) 訂線齊郎 1° % Η i ! 旁 ΐ 土 ϊ 418423 Α7 Β7 五、發明説明（ β除必積在’或者（及）利用標準之高偵測裝置，如 DelcTak或Alpha步驟谓測到在監測窗135上的雜質。穿過穿透板13S的穿透光，其強度可由一已知強度之光源和一光偵測器精確測量。 - 第1實施制: 第1實袍例中遮覃14〇具有一中心突出部分1 53 ,約 19mm(0.75") f ，以及六角圖形之缝隙19，其寬度 -» V 3.8〇1111(0,15")且%寬比為5 : 1。本實施例主要特徵為所徘列之缝隙1 45具有小内徑，以及大的深寬比用來降低益滅反虑室中、移測犠窗130上的穿透板135上反應殘餘物的沉積。在進行8 0分鐘的蝕刻反應後，監測窗1 3 0及拆卸下來去藍寶石之小裁片，且穿透板135並利用摞準之高摘 __ 1 5造行掃除大部分的沉積之反應殘餘物，再對此穿透板1 > tr这戶斤有的蝕刻。因為小缝隙1 45具有較高的深寬比可以阻神 > ^ :會有殘餘物所形成之電漿到達穿透板135’穿透板135 般摩明顯的侵蝕痕跡。此外，穿透板1 3 5上沉積之雜質山 1 a $白◊光線度小於偵測範圍’如小於6〇〇埃；穿過穿透板1 J 被改變的量小於偵測範圍，約小於1。第2實例: 本實施例中之遮罩140包含一突 .45 0 ^ 厚度0.7 5 ”，以及具有内徑0.1 ”至Γ’之圓形縫隙，比起反應室35在操作8〇分鐘之後，此遮罩140很明顯的' 出之中心部位 153 ’ 本紙杀尺度適用中國國家標準 ____g33jl-- (CNS ) A4規格（2丨0 X 297公赣）經濟部智您財1局員工消費合作社印製 415,.42.3, a? __ B7__ 五、發!明説明（/ ) —般的監測窗而言，更可以將低監測窗1 3 5上所沉積之反應物殘餘物；移去此監測窗1 3 5，不需要清理過，可以再持續操作18至25小時。不同大小之缝隙145在25小時的操作時間後，穿透板1 3 5的沉積量、和侵蚀情形，如表表一孔洞大小深寬比中心厚度邊緣之侵蝕 150小時後 (英对） (埃） (埃） 245nm的穿透度 1" 0.75 4000-5000 -3000〜-6000; 周園：高厚度5mm 中心：中等 0.5" 1.5 0 -2500 高 0.251' 3 550-650 -250; 中等厚度0.5mm 0.2" 3.75 410-500 - 中等〜高 __0.15" 5 170-200 寻高 0.” 7.5 70-100 _ 高 ~-- 參考第5圖，當縫隙14 5的内徑便小，即深寬比變大時，穿過縫隙145在穿透板丨35上的沉積物其组成中，中性電漿所佔的比率很明顯的減少了很多，幾乎可以完全阻隔掉；反應殘餘物的在穿透板14 5上的淨沉積量，一開始在隨著縫隙145由0.5"減少〇.25"而增加；但當缝隙145 繼續變小時，沉積量即變小。相反的，當縫隙14 5的大小增加超過〇. 5"時’其深寬比跟著從2 : 1降至〇 7 5 :丨’告 __________----- 本纸張尺度it用中關家標準（CNS ) &4規格（2lGX29祕& ) -~~"

‘! 418423 at __ B7 五、發明説明（’）主要触刻發生在靠侧壁或縫隙14 5邊緣時，沉積量主要來自中心部位的縫隙1 45。相反的，若縫隙145具有深寬比约為1至2時，則橫跨於缝隙！ 45上的淨沉積速率為負的，且可以增加具能量化之電漿通過縫隙1 4 5 = .碟場限剎器（Magnetic Field Confinement)：本發明之另一實施例，如第6a圖所示，反應宣35至少包含一磁今源195，用以提供.固定磁場靠近或橫跨在監 --，. 測窗1 3 0的裝ί或元件。當固定在支撐架45上的基材3 0 與具能量化之反應氣體進行反應時，延伸在監測窗1 3 0上的磁場可以降低反應殘餘物在穿透板1 3 5上沉積；磁場源 1 95至少包，含至少一個永久磁鐵200或電磁鐵（圖中未示）位置由監測窗1 3 0調整，使得耦合之磁場能量或詞力線橫跨在監測窗1 3 0之表面上；更好的，磁力線集中在監測窗 1 3 0周圍的空間附近，而且僅穿透一個淺的深度，不會完全進入反應室35之中。一個比t較好的磁場源1 95至少包含一永夂磁鐵200，排列在監測窗1 3 0附近，用以產生一延伸橫跨穿透板1 3 5 上以及穿過監測窗1 3 0磁場的裝置。更詳細說明，即是此磁場源1 95產生的局部磁場在監測窗1 3 0上的密度大於反應室3 5其它區域，且終止在監測窗1 3 0的邊緣。這些由橫跨在監測窗130上的磁場可以防止帶電之反應氣體到達穿透板1 3 5上；例如，當磁力線和磁場平行於監測窗1 3 0方向時’帶電之氣體或電漿被限制在離穿透板本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公旋） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部营"財產局員工消費合作社印^ A7 B7 418423 五、發明説明（’ ·. 1 3 5 —定距離處繞圈打轉’因此.達到降低反應殘餘物在穿透板1 3 5上的沉積；再例如：—磁場延伸橫跨於監測窗】3 〇並且平行於監測窗1 3 0的平面，用以限制進入之離子和電子在一固定區域内旋轉。此外，磁場的強度必須夠大讓帶電氣體或電漿不會穿透過該限制區域，一般而言，磁場強度約在10到1 0000高斯’較佳的強度5〇至2000高斯。如第6b圖至第6d圖所示為一實施例，磁場源丨95包含多個磁極》0$位於監測窗130周圍β位於監測窗13〇周圍的磁極205包含面對面之成對相反極性磁極2〇5。如第 6b圖之磁場源195，包含面對面之磁北極2〇5a和磁南極 205b。磁場源 195 包含一磁輛（magnetic y〇ke)21〇(即一永久磁鐵或電磁鐵之磁鐵軛裝置），且包含一縫隙215;此磁軛2 1 0提供一對稱之磁場橫跨在縫隙2丨5之上；如第“ 圖所示之磁軛210範例，包含—對放射狀之延伸磁極 205a ' b，且這些相反極性之礤極彼此面對面。另外也可以如第6d圖所示，磁軛21 0由複數之磁性物質排列成故射狀，且為有相反極性之磁極205面對面排列在缝隙215 上，並在監測窗1 3 0的表面形成橫跨之磁場。缝隙215排列成圓環狀，或圓形之磁輛21〇的大小必須可以讓光線穿透藍測窗130»面對面之磁極2〇5a、b, 提供一橫跨於在磁軛210中之縫隙215上一直現形之磁力線。此縫隙215的大小可以讓光線有效的穿透到達反應監測系統25。此縫隙2丨5之總截面積其大小必須讓光線透過縫隙215可以射入或穿出反應室35。縫隙2丨5的形狀可以第36頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨Οχπ7公麋） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部智惡財產局員工消費合作钍印製經濟.財產局！*工消f合作社印製 A7 五、發明説明（’）是圓柱狀、三角形，或四邊行；其中圓柱狀提供磁場一較佳之對稱軸，以及更平滑之内表面。電場能量供给器（Electrical Field Energizing): 此外，反應室35在其氣壁或頂端55上至少包含一監測窗I 3 0，以及一電場源2 2 0用以耦合電能給監測窗1 3 0 » 利用電能耦合能量給監測窗1 3 0用來降低反應殘餘物在監測窗130上巧沉積，主要是利用加速反應氣體離子來轟擊 *· ·* 監測窗1 3 0表面，並移除監測窗1 3 0上的反應殘餘沉積物。電場源.220保含一接近位於監測窗1 30周圍的電極 2 2 5 ;如第7圖所示，電場源2 2 0至少包含一位於監測窗 1 3 0附近之電極2 2 5，且位於監測窗1 3 0之後，用以感應監測窗1 3 0内的帶電粒子，且產生一垂直於監測窗1 3 0平面的電場；此電場用來加速反應室35中的電漿或其它粒子用以到達，並森擊監測窗1 3 0表面’達到濺蝕移除監測窗1 3 0上的反應殘餘物。在另—4實施例中，如第8a圖之電場源220至少包含電極225’在此此電極225上具有一個或複數個缝隙230, 且此電極225安裝在穿透板〗35與光源150之間，用以產生一垂直於監測窗130平面之電場a此電場用以加速反應室35中電漿離子以及部分氣體’並使其穿過缝隙230到達監測窗1 3 〇，並轟擊穿透板1 3 5表面，用以濺蝕移除沉積反應殘餘物。這些縫隙2 3 0的總截面積必須足夠大，其大小必須可以讓大部分的光線可以有效的穿透這些縫隙 _ 第 37T__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨〇><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

ί 418423 Α7 ' Β7 _________________— 五、發明説明（/ ) 230射入或射出反應室35，以操作達監測系統。此外，用以降低渦流（eddycurrent)之缝隙232，其大小、形狀，及組成係用以降低在電極225中感應產生的渦流’避免在電極產生之電流迴路。满说係由其它反應之裝置所產生的，如：感應天線100。縫隙232係利用在電極 2 2 5之中的截斷電流迴路，藉以降低或消除渦流；例如，如第8b圖所示，電極225至少包含一薄盤（disk)235，此薄盤235至矛、含有一放射狀之切面240 ’這些切面240係為電極225上渦流感應處。此外，如第8c圖和第8d圖之電極2 2 5至少包含一系列放射狀之齒狀切面2 4 2，或排列成圓圏狀之孔洞243，這些孔洞243並彼此之間有一定距離。如磁場源1 95，電場源220被安裝用以產生一電場橫跨於監測窗1 3 0之全部上表面，且在接近監測窗1 3 0邊緣處終止。更清楚的說，電極2 2 5之大小必須大到可以提供一完全覆蓋在監測窗1 3 0上穿透板1 3 5的電場，其大小和形狀與監谋窗1 30相仿；而提供電極225偏壓之電壓源245 為直流、交流，或是RF電壓。除此之外，如第8a圖所示之電極225係透過一電片250將偏壓連結至感應天線ι〇〇上預足之電極22 5。此外’線圈電源供應器丨〇4同時提供感應天線1 00和監測窗之電極225電‘源；較佳的條件為提供電極225 ~偏壓約10至1〇〇〇〇伏特，且更好的條件為 20至4000伏特。遮罩140也可以和磁場，以及電場限制器一起使用。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ι〇χ297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} .線 ,3, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ! 418423 A7 _ B7 五、發明説明（-) (请先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 此方法之遮軍14〇具有對準於磁軛210上之缝隙215或電極225上之縫隙23 〇，縫隙1 45必須與縫隙2丨〇或23 〇一起對準。遮軍1 4 0上之缝隙1 4 5，其形狀和大小用以限制或降低通過磁辆210上縫隙215的反應氣體，用以避先反應負產物和其它殘餘物在穿透板1 3 5上沉積D除此之外，縫隙1 4 5的大小和形狀必須可以除去能量較低之電蒙，而只讓能量較高之與具方向性之電漿通過縫隙145;此高能且具方向性冬電漿用以清理缝隙1 4 5侧壁，以及藏姓移去 4 穿透板135表面之反應氣體殘餘物的沉積。經濟部智慧財產局員Η消費合作钍印製在本發明中，基材20和反應可以精確而真實的透過監測器記錄反應！ 3 5中的整個流1程，而不會讓反應殘餘物在監測窗】3 0上沉積而影響反應監測系統2 5 ;增加監測窗1 3 0結構，更可降低監測窗裝置上薄層的沉積，進而增加基材的產率；且監測窗1 3 0比起一般監測窗也較不易受電漿侵蝕破壞。減少監測窗1 3 0的更換頻率，使得反應室 3 5在操作時，以及每塊基材3 0所需的成本也可以降低；此外，遮蓴監測窗1 3 0的結構可以延長反應室3 5每次操作的時間，減少溼式清潔的次數，即降低需要打開反應室 35的次數，因此蝕刻的速率也會提高，減少單位基材30 的成本。磁場或電場限制器可以分開或，結合在一起使用，用以完全的除去反應殘餘物在監測窗1 3 0上的沉積。本發明之蚀刻與終點偵測方法可以降低在多晶矽上的姓刻反應中，由於蚀穿或其閘氧化層的破壞；可以很明顯的增加基材3 0的產率。特別是，可以在不侵穿厚度在本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X2<)7公埯) A7 B7 41B423 五、發明説明（V ) 25至65埃的超薄閘氧化層的情形.下，停止多晶秒的蚀刻反應；其中超薄閘極氧化層只有在二氧化係上薄薄的幾層原子，比起席之際術之閘氧化層厚薄約4到5倍。此#刻方法透過稱合一穿過硬晶圓上閘氧化層之高密度之RJJ·偏壓，亦可減少由於電漿形成之電流所產生破壞。此外，由於可以破壞閘氧化層之前及停止蝕刻步驟，本發明可以得到產率以及品質比習知技術更高的積體電路。而且，$發明之蝕刻與清潔反應一起結合使用的方法，由於在進¥蝕刻反應時同時也進行清潔沉積之雜質的反應，因為不會有雜質所產生不均勻之化學計量，故可以得到一更均勻的基材30。習知姓刻反應中，每進行2〇〇至3 00塊晶圓反應後，就必須清潔反應室3 5 ;因此就會造成蝕刻速率和選擇性蝕刻比率的改變，並且在晶圓進行數次反應之後也會在反應室35之氣壁上產生較大的殘餘物雜質；另外，習知技術之清潔反應中’特別在搡作者進行清潔時，無法可以很均勾清潔和移去沉積在反應室表面的雜質。 t 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已’本發明亦適用於其它實施例上。例如一顯而易見的技術’本發明之反應和清潔反應可以同時在反應室3 5中其它應用之反應。又如’反應亦可應用於習知之技術中的濺鍍反應室、離子佈植室，或沉積室，或者與其它之清潔室結合。因此，凡其它未脫離本發明所揭承之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範園内。 _ _ -_ 第 40 貫一一~~ 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（2Ι0χ 297公趁） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁), 、可. 線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims

AS B8 CS D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製典 18423 iaioeaos 六、申請專利範圍 1 · 一種處理半導體基材的製程反應室，其奚少包含： (a) 一支撐架； (b) ~氣體混合器； (c) 一具能量化之反應氣體； (d) —監測窗，至少包含一透光板，以及一具有缝隙之遮罩；以及 (e) 一排氣系統，其中一:基材固定在該支撐架上，利用製程氣體進行 - 1 製程’該製程氣體係利用該氣體混合器加以混合’反應氣體利用氣體能量供給器能量化該反應氣體’且排氣系統用來排氣’以及上述之該監測窗上之該遮罩用來減少反應殘餘物沉積在該監測窗，且光線穿透該透光板以及該遮罩之該缝隙。 2 ·如申請專利範圍第I項所述之反應室，其中該遮罩至少包含一縫隙’該縫隙具有足夠大的深寬比’用以減少反應氣體i|入該透光板。 3 .如申請專利範圍第1項所述之反應室，其中該遮罩至少包含一縫隙，該縫隙之深寬比大約從1 : 1到12 : 1。 4.如申請專利範圍第1項所述之反應室，其中該遮罩至少包含一缝隙，該縫隙可以讓能量化之離子通過，並蝕刻形成於該縫隙邊上和該透光板上的製程殘焱物。第41頁家標準（CNS〉A4 規格（2Η)Χ 297 公着） -- (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)、

ABCD 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第1項所述之反應室，其中該遮罩至少包含一缝隙，該缝隙之深寬比大約從0.2 5 : 1到3 : 1。 6. 如申請專利範圍第1項所述之反應室，其中該遮罩至'少包含一缝隙，該缝隙的直徑或寬度約從0.1到約50mm，且高約0 _ 5到5 0 0 m m α 7. 如申請專柯範圍第1項所述之反應室，其中該遮罩至少 — 、包含一六角缝隙陣列。 8. 如申請專利範圍第1項所述之反應室，其中該遮罩至少包含一材料，用以防止製程氣體的侵蝕。 9. 如申請專利範圍第8項所述之反應室，其中該遮罩至少包含一或多種之 Ah〇3、Si02、A(N、BN、Si、SiC、Si3N4、 Ti〇2 或 Zr〇2 。經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)、 1 〇.如申請專利範圍第1項所述之反應室，更包含一電場源用以在該監測窗上耦合一電能，用以減少該反應殘餘物在該監測窗上的沉積。 1 1.如申請專利範圍第1項所述之反應室，更包含一磁場源用以產生一横跨於該監測窗上的磁場，該磁場用以降低該反應殘餘物沉積在該監測窗上。第42T 本纸張尺度適用中國國家榇準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 418423 Αδ Β8 C8 D8 . 六、申請專利範圍 12.—種處理半導體基材的製程反應室，其至少包含： (a) —支撐架，具有一承載表面用以支撐一基材； (b) —氣體混合器，具有一氣體注入孔用以注入反應氣體，以及一氣體能量供給器用以耦合能量化反應‘氣體； (c) 一監測窗，讓光線穿透過，用以監測基材上的製程； (d) —霁置，用以降低該反應氣體所產生的反應殘餘 -· 1 物沉積在該監測窗上；以及 (e) —排氣系統，用來排除該反應室中的該反應氣體。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之反應室，其中該裝置包含用以.控制讓能量化之該反應氣體通過到達該監測窗上之裝置，用以減少該反應氣體的殘餘物在該監測窗上沉積。經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)、 1 4 ,如申請專利範圍第1 2項所述之反應室，其中該裝置包含遮罩裝置1用以阻隔該能量化之反應氣體到達該監測窗。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項所述之反應室，其中該裝置包含一覆蓋之遮罩裝置，且該覆蓋之遮罩裝置之深寬比约 1 : 1 到 12:1。第43頁本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

418423 六、申請專利範ll 1 6 ‘如申請專利範圍第1 5項所述之反應直，其中该遮罩裝置包含一縫隙，該缝隙之深寬比約〇·25 : 1到3 : 1。 17.如申請專利範圍第12項所述之反應室’更包含~電場源用以在該監測窗上耦合一電能，來減少該反應殘餘物在該監測窗上沉積。 1 8 .如申請專:利範圍第12項所述之反應室’更包含—磁場源用以產生一横跨於該監測窗上的磁場’該磁場用以降低該反應殘餘物沉積在該監測窗上。 19. 一種處理半導體基材的製程反應室’其至少包含： (a) —支撐架； (b) —氣體混合器； (c) 一氣體能量供給器； (d) —光線傳遞裝置，在一基材的製程之中用以傳遞光線至荜製程反應室中，以及從該製程反應室傳遞出光線； (e) —裝置，用以減少反應殘餘物在該光線傳遞裝置上的沉積；以及 (f) 一排氣系統；其中，一基材固定於該支撐架上，並利用該反應氣體製程，該反應氣體係利用該氣體混器混合，以及利用該氣體能量供給器能量化，且一排氣系統用來排氣’以第441* 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）【琦先閲讀背面之注項再填寫本頁) •n- -訂經濟部中央標準局員工消費合作社印製 8 8 8 8 ABCD r 418423 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)、及該裝置用以減少反應物殘餘物沉積在該光線傳遞裝置上，使得光線可以穿透該光線傳遞裝置傳遞，用以監測該基材上的製程。 -2 0.如申請專利範圍第1 9項所述之反應室，其中之裝置係利用限制具能量化之反應氣體進入該光線傳遞裝置，以降低反應殘餘物的沉積。 J -2 1.如申請專利範圍第1 9項所述之反應室，其中該裝置包含遮罩裝置，用以阻隔該光線傳遞裝置和該反應氣體的殘餘物。 -22.如申請專利範圍第1 9項所述之反應室，其中該裝置包含一覆蓋之遮罩裝置，且該覆蓋之遮罩裝置之深寬比约 0.25 : 1 到约 12 : 1 。經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 '2 3 .如申請#利範圍第1 9項所述之反應室，更包含一反應監控系統用以監測通過該遮罩上之該缝隙的光線，該遮罩並覆蓋於該監測窗上。 •24. —種在製程反應室中基材製程的方法，至少包含下列步驟： (a) 將該基材至入該反應室中； (b) 固定一第一反應條件，該第一反應條件包括在該第45頁本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'X 297公釐）經濟部中央標隼局肩工消費合作社印製 418423 g D8 - 11 I I I -___-— ^ — —---- 六、申請專利範滷反應室中提供一具能量化之足應氣體； (C)遮蓋在該反應室之側壁上的該監測窗，並偵測穿該監測窗的穿透光的性質；以及 (d)改變該第一反應條件至第二反應條件，並由穿透該監測窗之光線性質的變化來控制。 25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，更包含直接入射一穿透該养，·！窗的光束到該基材上，並偵測從該基材上的反射光性質。 26. 如申請專利範圍第24項所述之方法’其中該第一反應條件至少包含適當的反·應條件用以對該基材進行蝕刻，且該第二反應條件至少包含適當的反應的條件用以停止該姓刻步驟或改變4姓刻步驟的反應速率。 27. —種處理半導體基材的製程反應室，至少包含： (a) —t支禮架， (b) 一氣體混合存， (c) 一氣體能量供給器； (d) —監測窗’位於該反應室的側壁； (e) —磁場源，用以提供—橫跨轅監測窗上的磁場；以及 ' (f) 一排氣系統；其中，一基材固定在該支撐架上，並利用該能量化第46頁本紙承尺度適用中國國家標準（CNS ) A4况格（210X29*7公董） (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)、

f I 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 418423 鉍 C8 ________P8 ____--六、申請專利範圍之反應氣體進行製程反應，且在該反應室中並生成反應殘餘物’以及上述橫跨於該監測窗上之該磁場可以減17 該反應殘餘物在該監測窗上的沉積。 2 8 ·如申請專利範園第2 7項所述之反應室’其中該磁場源係用以產生一橫跨於該監測窗上的南密度之磁場’且在該監測窗上的磁場密度比該反應室之其它部位高。 i v2 9.如申請專利範圍第27項所述之反應室’其中該磁場源至少包含一個或多個磁極安裝在該監測窗的周園β 3 0 如申請專利範圍第2 7項所述之反應室，其中與環、繞於該監測窗周圍之該磁極面對的磁極為具有相反極性之磁極β ^ 1.如申請專利範圍第2 7項所述之反應室，其中該場場源至少包念一缝隙，並提供一橫跨於該縫隙上的礤場。 3 2.如申請專利範圍第27項所述之反應室，其中該礤場源至少包含至少一個永久磁鐵或可調整之電礙鐵於監：則窗上。 3 3 ·如申請專利範圍第27項所述之反應室，‘其中該礙場源至少包含一環狀之磁軛，且該環狀之磁輥具有一可以讓第47頁本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公嫠） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -Γ --W 線π丨 418423 鉍 C8 D8 六、申請專利範® 光線通過的孔洞。 3 4 .如申請專利範圍第2 7項所述之反應室，其中該磁場源至少包含一磁鐵或電磁鐵陣列，提供一平行於該監測'窗平面的磁場。 3 5.如申請專利範圍第27項所述之反應室，其中該磁場源提供一延伸至完全覆蓋該監測窗的表面的磁場。 * 3 6.如申請專利範圍第27項所述之反應室，其中該磁場源提供一終止在該監測窗的邊緣的磁場。 3 7 .如_請專利範圍第2 7項所述之反應宣，其中該磁場源提供一磁場強度約從1 0到約1 0,000高斯的磁場。 3 8.如申請專利範圍第27項所述之反應室，更包含一覆蓋在該監窗上的遮罩，且該遮罩至少包含一缝隙可以讓光線通過。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (请先閎讀背面之注意事項再填寫衣頁)/ 39. 如申請專利範圍第27項所述之反應室，其中該遮罩至少包含一深寬比約從〇. 2 5 : 1到約12 : 1的缝隙。 40. —種處理半導體基材的製程反應室，其至少包含： (a)—支撐架；第48頁本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ 297公釐） A8 B8 C8 D8 418423 六、申請專利範Tit (b) —氣體混合器； (c) ~氣體能量供給器； (d) —監測窗，位於該反應室之侧壁上，且該監測窗可以讓特定波長的光通過； - (e) —裝置，用以提供一橫跨該監測窗上的磁場；以及 (0 —排氣系統，用以排除該反應室中的反應氣體；其中，：一基材固定在該支撐架上，並利用該具能量 — t 化之反應氣體進行製程反應，且在該反應室中並生成反應殘餘物，且該裝置用以滅少該反應殘餘物在該監測窗上的沉積。 41.如申請專利範圍第40項所述之反應室’其中該裝置產生一橫跨於於該監測窗上之磁場，用以完全防止帶電荷之該反應氣體到達該監測窗上。 42 .如申請{專利範圍第40項所述之反應室’其中該裝置產生一橫跨於於該監測窗上之磁場’且孩磁場延伸至完全覆盘邊監測窗的表面。 43. 如申請專利範圍第40項所述之反應▲，其中產生—橫跨監測窗上磁場之該裝置係為磁鐵或電磁鐵。 44. 如申請專利範圍第4〇項所述之反應主，其中產生一横第49貫 ______ 本纸張尺度適用中国國家標準（CNS ) A4規格（210X297.公漦） ----：---.I — ΟΊΙ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 5. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

[418423 六、申請專利範個妯读：透跨於該監測窗上磁場之該裝置更包含可以讓光| 該磁場之裝置。 45. 如申請專利範圍第40項所述之反應室，其中產生< ” 说10到跨於該監測窗上磁場之裝置提供一磁場強度約在 1 0000高斯的磁場。 46. —種在製:程反應室中處理基材製程的方法，昱少包含1Γ / 列步驟： (a) 將該基材至入該反應室中； (b) 固定該反應室中的反應條件，用以對該基材進行製程反應，且該反應條件包括提供反應室一具能量化之反應氣體；以及 (c) 產生一磁場，該磁場並橫跨於位於該反應室之側邊的監測窗之上。 47. 如申請多利範圍第46項所述之方法，其中步驟（c)至少包含產生一磁場，該磁場有效的減少該反應殘餘物的沉積。 4 8.如申請專利範圍第4 6項所述之方法’其中步騾（c)至少包含產生一磁場，且該磁場並幾乎平行於該監測窗的平面。第50頁本紙張尺度適用申囤國家標準（CNS ) Λ4規格U10 X 297公釐） ----:——；---y-I 广请光sait背闳之法意率項存填寫木茛) if 線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負工消费合作社印製 Ί 4184 23 έΙ | D8 六、申請專利範a 49. 如專申請利範圍第46項所述之方法’其中步驟（c)至少包含產生一橫跨於該監測窗上的高強度之磁場，且位於該監測窗上的磁場強度比該反應室其它部分高。 50. 如申請專利範園第46項所述之方法，其中步驟（c)在該監測窗周圍至少包含複數個磁極。 5 1.如申請專丨利範園第46項所述之方法’其中步驟（c)中更 - 1 包含與環繞於該監刻窗周圍之磁極，且面對S之該磁極具有相反極性。 52.如申請專利範圍第46項所述之方法，其中步驟（c)更包含一步驟，使得磁場幾乎平行該監測窗的平面》 53 _如申請專利範圍第46項所述之方法’其中步驟（c)之磁場延伸至完全覆蓋該監測窗的表面’且終止在接近該監測窗.的卷面。 54.如申請專利範圍第46項所述之方法’更包含一覆蓋於該監測窗上的遮罩，且該遮罩至少包含一可以讓光線通過的縫隙》 5 5. —種在反應室中在基材製程的方法，至少包含下列步驟：笫51頁 '^紙铁尺度適财關家轉（CNS ) Α4雜（21—ϋ ~ '. (誇先閲讀背面之注¾事項异填寫本頁)V

t 418423 AS B8 CS D8 六、申請專利範m (a) 將該基材置入該反應室中； (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) (b) 固定一第一反應條件以處理該基材，該第一反應條件包括在該反應室中提供一具能量化之反應氣體； (c) 產生一磁場，且該磁場橫跨於該反應室之側壁的該監測窗之上； (d) 測量透過該監測窗的穿透光性質；以及 (e) 改變第一反應條件成第二反應條件，並且由俜測該穿透光，質的結果來改變該反應條件。 t 56. —種處理半導體基材的製程反應室，至少包含： (a) —支撐架； (b) —氣體混合器； (c) 一氣體能量供給器； (d) —監測窗，位於該反應室之側壁上 (e) —電場源，用以耦合電能至該監測窗上；以及線ί (f) 一排氣系統，用以排除該反應室中的反應氣體；其中入一基材固定於該支撐架上，必利用該具能量經濟部中央標準局員工消f合作社印製化之反應氣體進行製程反應，且耦合至該監測窗的電能係用以減少該反應殘餘物在該監測窗上的沉積。 57. 如申請專利範圍第56項所述之反應室，其中該電場源在該監測窗上產生一偏壓，用以提供該反應氣體離子的能量來轟擊該監測窗與除去沉積在該監測窗上之反應殘餘物。第52頁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 8 8 8 8 ABCD t 418423 六、申請專利範1¾ (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)、 5 8 .如申請專利範圍第5 6項所述之反應室，其中該電場源提供一延伸橫跨於該監測窗表面上之電場，且該電場並終止在該監測窗的邊緣上。 5 9 .如申請專利範圍第5 6項所述之反應室，其中該電場源至少包含一位於該監測窗周圍的電極或感應線圈，用以提供一電場。 60.如申請專利★圍第59項所述之反應室，其中該電極或感應線圏提供一垂直於該監測窗之平面的電場。 6 1.如申請專利範圍第5 9項所述之反應室，更包含一感應天線和該電極，且該電極至少包含用來降低由該感應天線所感應產生的渦流之缝隙。 62.如申請專利範圍第5 9項所述之反應室，其中該電極至少包含可以讓光線穿過之縫隙。經濟部中央標隼局員工消費合作社印— 6 3 .如申請專利範圍第5 9項所述之反應室，其中該電極至少包含一具有至少一個輕射穿透槽的圓盤。 6 4.如申請專利範圍第5 6項所述之反應室，更包含一電流源i該電流源係為直流、交流或RF電源供應器所產生之電流。第 53Ή" 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ 297公釐） ABCD 經濟部中夹標準局員工消費合作社印製 418423 六、申請專利範15 65. 如申請專利範圍第5 6項所述之反應室，其中該電流源至少包含一感應線圏以及分流接頭，並選擇性的連結至該感應線圈和該電極。 66. 如申請專利範圍第56項所述之反應室，其中該電源流連結至該電極，提供一約20到4000伏特的電壓。 6 7. —種處理伴導體基材的製程反應室，其至少包含： (a) —支架； (b) —氣體混合器； (c) 一氣體能量供給器； (d) —監測窗，位於該反應室之側壁上，且該監測窗可以讓特定波長的光穿過； (e) —裝置，係用來提供該監測窗一偏壓； (f) 一排氣系統，用來排除該反應室中的該反應氣體；其中t，一基材固定在該支撐架上，並利用具能量化之該反應氣體進行製程反應，該反應氣體在該製程反應室中形成反應殘餘物，且該監測窗上由該電極所產生之該電場偏壓係用以減少在該監測窗上沉積之該反應殘餘物11 68.如申請專利範圍第67項所述之反應室，其中該裝置提供該監測窗一電場偏壓，產生該反應氣體離子轟擊該監第54贯本紙*尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)、

8 8 88 ABCD 418423 夂、申請專利範菌測窗的能量’用以除去沉積在該監測窗上的該反應殘餘物。 69‘如申請專利範圍第67項所述之反應室，其中該裝置提供—延伸橫跨於該監測窗上，且幾乎完全覆蓋於該監測窗表面之電場的偏壓。 7〇_如申請專-利範圍第67項所述之反應室*其中該裝置提 - \ 至少包含一 _近於該監測窗的電極或線圈，用以提供該監測窗一電場偏壓。 7 1.如申請專利範圍第67項所述之反應宣，其中提供該監測窗一電場偏壓之該裝置更包含一用以降低由該電場偏壓所感應產生之渦流的裝置° 72.—種在製程反應室中處理基材製程的方法，至少包含下列步驟： (a) 將該基材置入該反應室中； (b) 固定該反應室中的反應條件’用以對該基材進行製程反應，且該反應條件包括提供反應室—具能量化之反應氣體；以及 (c) 提供一電場偏壓，該電場偏壓形成於該反應室之側壁上的監測窗上。第55育本紙張尺度通用中國國家標準（CNS > Λ4規格（210X297公釐） ---------AVI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) T· 線經濟部中央標準局員工消費合作社印製丨‘ 418423 8 8 8 8 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製々、申請專利範Hi 73 .如申請專利範圍第72項所述之方法，其中該（c)步驟至少包含提供一夠高的電壓於該監測窗上，用以降低該反應雜質在該監測窗上的沉積。 74.如申請專利範圍第72項所述之方法，其中之（c)步驟至少包含在該監測窗的表面上提供一電場偏壓。 7 5.如申請專範圍第72項所述之方法，其中之（c)步驟包含調整該監釗窗處鄰近之電極或線圏裝置，且該電極或線圈之大小足以提供一橫跨於該監測窗表面的電場。 76. 如申請專利範圍第75項所述之方法，其中該步驟中之該電極或線圏之電源供應器係為直流、交流或RF電流器。 77. 如申請專利範圍第72項所述之方法，更包含偵測穿透該監測窗之光線的性質，並由該偵測結果來改變該反應 % 條件。 7 8. —種在製程反應室中處理基材的方法*至少包含下列步驟： (a) 將該基材置入該反應室中； (b) 固定反應室中的反應條件，用以對該基材進行製程反應，且該反應條件包括提供反應室一具能量化之反 . ) 第56頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —A〉· 、1Τ·--^— fA... I線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 8 8 8 8 ABCD 418423 六、申請專利範菌應氣體， (C)提供一位於該反應室之側壁上的監測窗； (d)產生一横跨在該反應.室上之該監測窗表面的電場，該電場並具有產生垂直於偵監測窗平面電場的裝置。 (请先閱讀皆面之汰意事項界嗔富木F 、經濟部中央操隼局員工消費合作社印製第57頁本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X29?公釐）