TW460973B - Method and apparatus for monitoring the process state of a semiconductor device fabrication process - Google Patents

Description

460973 A7 B7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明領域： 本發明關於半導體元件製造，更明確地說，關係於用 以監測半導體元件製程之處理狀態之方法與設備。 發明背景： 於半導體工業中’ 一直需要有改良之處理重覆性及# 制性。例如’於形成一典型金屬層至金屬層内連線時，— 介電層係沉積於第一金屬層上’一導孔係被蝕刻於介電層 中’以將第一金屬層露出，導孔係被填充以一金屬插塞及 一第二金屬層係被沉積於金屬插塞上（例如，形成一内連 線於第一及第二金屬層之間）。為了確保内連線具有低接 觸電阻’所有於導孔内之介電材料必須於形成金屬插塞： 其上之前由第一金屬層之上表面触刻；否則，於導孔内之 殘留高電阻率介電材料會大量地衰減内連線之接觸= 阻。於姓刻金屬層(例如’鋁，鋼，銷等），多晶秒層等時， 需要類似之處理控制。 ： ’ ' . ' . 當一材料已經完全被蝕刻（即饮 u η)時，傳統監測技術 只能提供大略之估計。因此，為了容 w 各4材料層之變化厚度 (例如元件改變）或材料層之變化触刻 . x迷率（例如，處理/處 理室變化）’一触刻處理可以持續― 奴大於蝕刻材料層之 預定時間（即用於過度蝕刻時間）。過 、 , L n又1虫刻時間之蝕刻確 保了所有予以被去除之材料被去除，不 t 向不管増加所需蝕刻 時間之元件變化’及不管減緩蝕刻速 株 遝丰（垮加所需蝕刻時 間）所造成之處理/處理室變化。 第2頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】ϋ X四7公复 -I n n n- f靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -i f i n- ir — 0^--------訂---------線( 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 雖然 要以處理 量。再者 之半導體 成相當不 能指出元 反應化學 處理劓件 足夠資訊 具及作為 而降低過 理室變化 化等）。 .因_此 元件製程 460973 A7 ------B7 五、發明說明（ ’過度蝕刻確保了完全蝕刻，但過度蝕刻增加需 蝕刻半導體晶圓所需之時間，而減少了晶圓產出 ’用於愈高效能積體電路之機具需要每一次生產 元件具有更細微尺寸容許度，而使得過度蝕刻變 想要。一更吸引人之解決方法是一監測技街，其 件變化及處理/處理室變化（例如，室故障，不當 ’不當敍刻速率等）之成因，其更精確地指出一 ，例如一終點。然而，傳統監測技術均未能提供 ，以作為例如指明有害處理/處理室變化之診斷工 元件處理控.制工.具.，以足夠正確追縱處.理進.度， 度姓刻或其他過度處理時間所需以補償處理/處 及7L件變化（例如材料層厚度變化，钕刻特性變 ，有需要一種改良方法與設備，用以監測半導體 發明目的及概述： 本案發明人已經發現到，於電漿處理時，某些例如電 漿電磁發射或傳送至晶圓托架之RF功率之電裝"屬性"顯 現低頻上下變動’該變動包含有關電漿處理及電漿室之重 大資訊。例如’電漿電磁發射之強度上下變動（於此後稱" 電衆發射上下變動")已經被發現到包含有三大範圍分類中 之某些資訊: (1)處理狀態資訊’例如電漿触刻率，RF功率，晶圓 第3頁 (請先閱讀背面之注意事項再填.寫本頁) --------訂—.—.I 丨-線.， 4. 6 0 973 A7 B7 五、發明說明（ 損壞，晶圓溫度，蝕刻均 (2)處理京杜本' _弓性，電漿反應化學等； (2) 處理事件資訊’例如 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 過或去除（即貫穿時），何 曰時—特定材料已經被蚀刻穿 ”夾持，,）等；及 —晶晶圓未被適當夾持（即不當 (3) 處理室資訊，例如 你π #广ά 疋否—室含有故障，是否室之操 作係類似於前一操作或類 • ' 不另一室操作（即室匹配）等。 類似資訊已經於雷將# 、 水處理時，所傳送至晶圓托架之 RF功率之上下變動所找到。 為了監..測電黻發.射上τ 耵上下麦動，由一電漿所產生之電磁 發射係被收集，以及，其认叱 基於所收集電磁發射之強度，而產 生有至/頻率分量（具有與之相關之振幅）之檢測信 號。檢測信號之至少頻率之振幅然後於時間上作監測。較 佳地’具有頻率少於用以產生電漿之RF頻率（例如 13.56MHz)之頻率分量，最好是少於5〇kHz係於時間上加 以監測。較佳地’收集到之電磁發射包含具有範圍2〇〇至 1 1 〇〇奈米範圍内之波長（即寬頻帶光電磁發射），但，其他 . .. . ...... . .... ... .. 範圍也可以使用。相關於電漿處理（例如用於鋁蝕刻處理 之Al ’ A1C1或BC1)特定化學種類之電磁發射可以被監測。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為了監測RF功專上下變動，電漿處理時，被傳送至 晶圓托架之RF功率（例如前向及/或反射）係被監測，並作 為”檢測”信號。檢測信號之至少一頻率分量之振幅然後於 時間上作監測。較佳地，具有頻率少於用於產生電漿（例 如1 3·56ΜΗζ)之頻率及較佳少於5〇kHz之頻率分量係於時 間上作監測。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A-l規格（210 X 297公釐） A7 B7 Λ 6 0973 五、發明說明（ 藉由於時間上，監測電漿發射上下變動檢测信號戒 RF功率上下變動檢測信號之至少一頻率分量之振幅，而 取得一電漿處理之特徵指紋。本案發明人發現於特徵指紋 内之頻率分量之時間位置（時間位置）及特性（例如頻率分 量振幅）提供處理狀態資訊，處理事件資訊及處理室資 訊。這些特性可以於電漿處理被執行後，或於電漿處理時 被監測，以允許作即時處理狀態控制。—般而言，具有一 隨反應速率化之屬性之化學反應可以同樣地被監測（例 如，是否一電漿被使用及是否相關於半導體元件製造）。 圖式簡單說明: : 第1 A- 1C圖為利用依據本發明之發明處理監測系統之電 漿處理系統之示意圖； 第2圖為由第1A圖之發明處理監測系統所產生之光發射 頻譜信號之代表圖； 第3A圖為於鋁蝕刻時，依據本發明所產生之光低頻發射 (OLE)資料之輪廓圖； 第3B圖為一光發射頻譜信號之圖表，第3A圖之〇LE資 料係由該處產生； 第3C圖為一多層半導體結構之剖面示冑圖，其係被姓刻 以產生第3 B 圖之光發射頻率.信號；. 第 4 A圖為於多晶石夕钱刻時，佑滅十敗)丄、… J τ 依龈本發明所產生之光低頻 發射（Ο L Ε)資訊之輪靡圖； 第4Β圖為一光發射頻譜信號之圖表，第4α圖之〇le資 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ 訂--------;線， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460973

五、發明説明（） 料係由該處產生； 第4 C圖為一多晶珍堆叠妹播、，丨 „ 弟 _ β夕曰7®恕構又剖面圖，其係被蝕刻以產 生第4Β圖之光發射頻譜信號； 第5圖 '第1A-1C圖之發明處理監測系統之示意圖，其 中，使用一專用數位信號處理機（DSP); 第6圖為第丨八-…圖之電衆處理系統之示意圖，適用以監 測於電漿處理時，之RFa率上下變動； 第7A圖為於電漿蚀刻第3C圖之多層半導體結構時，所產 生之前向RF功率檢測信號導出之資料之輪廓圖； 第7B圖為一前向RF功車撿測信號之圖表，第7A圖之資 料係由該處產生；及 ' ....... ...... . 第8圖為依據本發明之製造半導體元件之自動工具之俯視 圖。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號谢照說明： 100 處理系統 102 電漿蝕刻系統 104 處理監測系統 106 電漿室 108 電漿蝕刻系統控制器 110 程式控制埠 1 12 第一控制匯流排 114 觀看埠 118 電漿 120 檢測益· 122 處理機 126 單色儀 128 光電倍增管 130 透.鏡 132 光纜 134 第二控制匯流排 136 使用者 1 3 8 第三控制匯流排 第6頁 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A-l规格（210 χ·297公复） d 6 0973 Λ7 --------- --B7 五、發明說明（） 140 第四控制匯流排 200 OE信號 304 多層半導體結構 306 鈇層 308 .碎基材 310 氮化欽層 312 鋁層 3 14 氮化鈦反反射塗層 404 多晶矽堆疊結構 406 二氧化矽層 40 8 矽基材 410 多晶矽層 412 矽化鎢層 414 氮化矽層 501 數位信號處理機 602 晶圓偏壓產生器 606 晶圓托架 608 半導體晶圓 610 類比輸入/輸出界面 800 自動工具 802 真空隔絕室 804 晶圓揲作室 806 晶圓操作艮 808 處理室 810 處理室 812 控制器 發明詳細說明： 第1 A圖為處理系統〗〇〇之示意圖，其包含一傳統電 漿蚀刻系統1 02及依據本發明之處理監測系統1〇4連接至 其上。於此所用"連接"係直接或間接連接以操作' 傳統電槳姓刻系統1 〇 2包含一電漿室} 0 6經由一程式 控制埠1 1 0及第一控制匯流排〗丨2 ’連接至一電漿蝕刻系 統控.制器1 0 8。可以.了解的是，雖'然，於電漿室1 〇 6及.電 漿蝕刻系統控制器1 08間為了方便僅顯示單一界面（例如 程式控制埠1 1 0)，但一般而言，電漿蝕刻系統控制器1 〇8 可以與各種相關於電漿室]06之質流控制器，RF產生器， 第7頁 .本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A-l規格（2_]0 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) · a^i n n 一»J n n 1 n· n I ... 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 溫度控制器等經由多數界面(未示出)作成界面。 電名至106包含_觀看埠114，其用以由包含於電 至1 〇6(如T所述）内之電聚1 1 8所輸出電磁發射（例如 為範圍200至！ I A .,/ ^ 奈未間之光波長’於第1 A-lc圖中以 1 1 6加以代表）。逾狄 a “、’觀看琿1 1 4係被顯示定位於電带舍 10 6之側邊’但可？ γ ά 乂 了解的是，觀看蜂Π4係定位於其他 位置（例如’於室1〇6之頂面或底部）。 本發明疋處理監測系、统1〇4包含一檢測器KG， 至處理機制（例如 _未_她_ 處理機122)。檢測器12〇係定位以 集來自電萦118之電磁發射116，並較佳包含―寬頻帶光 ，極體 '例如梦光二極體。或者，檢測器12〇可以包含一 單色儀1 26連接至_决命月ι .广纪 主先电倍增管128(第1Β圖），用以如下 所述檢測來自特定化學物種類之電磁發射。一透鏡】3〇及 於光境132同時可以安[於觀看卑ιΐ4及檢測器」2〇之間 广圖）用以改炎由光檢測器1 2 〇之電磁發射1 1 6之 收集齡藉由連接電磁發射116經由认 ⑴’並藉由將電磁發射116經由光境132傳送至檢測器 u〇)。用以收集來自電漿118之電磁發射的其他架構可以 例如使用-光二極體陣列，其中每一光檢測器監測不同波 長或不同波長頻譜。若想要的話’一束光境可以連接至該 二極體陣列，其中於該束内之每一光纜係連接至一特有光 二極體並供給電磁發射至其上。同樣地，折射光柵，棱鏡， 光纖（例如，玻璃光纖）及其他波長選擇裝置可以用以替代· 該單色儀U6。處理機122經由—第二控制匿流排134連 6 097 3

五、發明說明（ 經濟部智慧財產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 接至電漿钱刻系統控制器1 0 8。 A操作中’―使用者136(例如管理晶圓製造處理 者）（經由—第三控制匯流排138)供給一組指令（即電漿程 式）給電漿蝕刻系統控制器丨〇8，以於電漿室1〇6内產生電 桌118。或者’—用以執行製程之遠端電腦系統可以供給 .電桌红式（如由使用者1 3 6所供給或儲存於電漿程式資料 庫者）給電漿蝕刻系統控制器1 〇8，該電腦系統包含處理系 統1 00，製造執行系統或其他製造控制系統。一典型電衆 程式包含例如於電浆處理時之壓力’溫度，功率，氣體類 型’氣體流速等用以啟始及維持於電漿室1 〇6内之電漿之 處理參數。例如，為了於電漿室106内執行鋁蝕刻，一典 =電漿程式將包含至少如下：—想要室壓力，_想要處理 =度，一想要RF功專位準’一想要晶圓偏壓，想要處理 氣體流速(修料例如紅，犯3或cl2之處理氣體之想 要流速)等。一旦，電漿蝕刻系統控制器108由使用者136, 自遠端電㈣統，由製造執行系料接收電㈣式時，電 锻程式係經由第一控制匯流排U2,及程式控制蜂i i 〇 (或 電漿蚀刻$統控制器^本身^被供給至程式控㈣以^， 二万、电桌至1 06内建立並維持由電漿程式所指定之處理參 數。 於電漿室106内作電漿處理時，電漿ιΐ8產生主要且 有波長於光頻譜（例如約_至丄⑽奈米)之電磁發射^ 也可能造成紫外線或紅外線波長。這些電磁發射之—部份 (例如電磁發射1丨6)行經觀看库】丨4，並到達本發明處理監 第9頁 ⑵〇 X 297 ------------1 '裝--------訂-----------線' 「 (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 X 消 費 合 社 印 製 Λ 6 09 7 3 Λ7 I-：---- Β7 五、發明說明（ 測系統1 04。注意’雖然電磁發射丨丨6於第1 A-1 c圖中大 致由三個發射波長所代表，但可以了解的是電磁發射u 6 典型包含更多之波長。 參考第1A及1 C圖’檢測器丨2〇直接（第！ a圖）或間 接經由透鏡3 0及光纖1 3 2接收電磁發射1 1 6 (第1 C圖）。 假設’檢測器1 20為一碎光二極體，檢測器} 2〇檢測於約 2〇〇至1100奈米（隨後係稱”光發射頻譜（0ES)”）之寬波長 範圍内之電磁發射之強度’並反應以成比例於所檢測電磁 發射4強度’而產生一檢測信號（例如一光發射電流信號 或一 "OE信號”）。檢測器丨2〇然後輸出該〇E信號，該〇]£ 仏號係適當地被放大（.例如_.:.經.由未示出之前置放大器）及 〇E信號係被供給至處理機丨22，作為隨後處理（如下述）。 予以由處理機122所執行之特定類型之處理較佳係由使用 者136經由一第四控制匯流排14〇所選擇（或由遠端電腦 系統’藉一製造執行系統等加以選擇）。因此，依據本發 明，電漿118之屬性（例如電磁發射）係經由檢測器12〇所 量測’及一檢測信號（例如0E信號）係由檢測器12〇所產 生。如下所述，處理機丨22於時間上監測檢測信號之至少 —頻率成份之振幅。 第2圖為由檢測器120所輪出之〇E信號2〇〇之代表 圖。依據本發明，並不是如同傳統於時間上檢測整個振幅 變化（例如強度由Is至Iz之變化），處理機122檢測由電漿 發射上下變動所造成之〇E信號中之局部频率於時間上之 又化(例如’於頻率.分量.之..振幅.變化，，例如放大示於第2 第10頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----------*---------- 、裝---I-----訂----------線 -.i ) n i ί 1· n ϋ- 本紙張尺度標準 (2】(Jx 297公釐） •60973 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明( 圖中之OE信號202之部份202)。明確地說，OE信號2〇〇 係被處理機122所週期性取樣，連續取樣之集合係被週期 地由時域轉換為頻域（例如經由一快速傅氏轉換或一類似 技術）。例如，若OE信號200係以1 〇kHz取樣速率加以取 樣（例如每〇.〇〇01秒取出一取樣），一時域至頻域轉換較佳 係由處理機122每〇_ 1秒執行一次。以此方式，包含丨 次取樣之OE信號200之集合將被週期地由時域轉換為頻 域’大至約5kHz之OE信號頻率分量可以以〇.；[秒之時間 間距作監視。注意’於100〇次取樣集合内之每一取樣係 被在1 0 0 0次取樣之面積所正規化，以去除於〇E信號中之 任何直流偏壓。 可以了解的是用於時域至頻域之其他取樣速率 、. 丁久取 樣集合大小可以同樣地使用。然而，本發明人已經發 兄到 當OE信號之低頻分量（即，光低頻發射(〇le)資料）於時 間上作監视時’一 0 E信號提供了重要之處理狀態，處理 事件及處理室資訊（如下述)。用以監視之較佳低頻分量範 圍係少於用以驅動電漿處理之RF頻率（例如1 3 56]^2)， 最好係少於約50kHz。一具有頻率由約1至300Hz之^ 信號之低頻分量顯示以包含如以下所述參考第3 Α_3 h m 之最重要資訊。 第3A圖為於電漿蝕刻一多層半導體結構3〇4

^ 3 C 圖）時’所產生之OE信號3〇2所導出之OLE資料3〇0、 等強線圖。於第3 A圖中之較暗陰影表示較大振幅；及 資料300係被如前所述地正規化。該多層半導體纴 、'構 第11頁 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格 (2.10 X 297 公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝--------訂-----------線. 4

、發明說明（） 304(第3C圖）包含—鈦（丁〇層3〇6(具有約2〇〇埃之厚度） >几積於一矽（Si)基材308上，一氮化鈥（TiN)層3 1〇(具有约 800埃之厚度）沉積該鈦層3〇6上，一鋁（AI)層312(具有約 50〇〇埃之厚度）沉積於該氮化鈦層31〇上及一氮化鈦反反 射塗層（TiN ARC)3丨4(具有約2〇〇埃之厚度）係沉積於該鋁 層3 12上。 為了取得OLE資料3〇〇及〇E信號3〇2，多層半導體 結構304係放置於電漿室1〇6中，及電漿118係例如使用 於本技藝中所知之Ar，α及Βα加以衝擊◊具有波長範 圍由約200至11〇〇奈米之通過觀看埠之電磁發射係由檢 測器120(例如光二極體）所收集，及〇Ε信號3〇2係由檢測 器120所產生。〇£信號然後被適當地放大並傳送至處理 機122。隨後’ 〇Ε信號3〇2係以1 〇kHz之取樣速率被週 期地取樣’及一快速傅氏轉換係每〇1秒被執行一次，以 產生0 L E資料3 0 0。 不像未處理之0E信號3〇2，〇LE資料3〇〇提供有關 發生於多層半導體結構3〇4蝕刻時之處理事件的詳細資 訊。例如，於多電漿處理中，一晶圓係如眾所知地被靜電

經濟部智慧財產局員工消費合作社印K 爽持（即爽持）至-晶圓托架。若夾持未被適#執行，則於 處理時’晶圓可能振動’可能發損害該晶圓及/或於電漿室 内產生$染物。無論如何，不當夾持係很困難檢測出來 的。 參考第3Α圖，OLE資料30〇容易指出適當及不當夾 持。例如，於時間及h之間，電漿us係被衝撞於電聚 第12頁 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（2]〇 X 297公 4 b 09 7 3 A7 ~ ---^-- 五、發明說明（） ~" 至〇6巾並於時間t2開始触刻多層半導體結構304。於 時間t2後，0LE資料係明顯可見。OLE資料只出現於當適 當夾持發生之電漿處理時。因此，犯資料之出現清楚地 指示適當之夾持，若没有出現則指出不當爽持。 於時間h時，多層半導體結構3〇4之央持被完成及電 聚姓刻開始。㈣間12及t3之間，則氮化鈇反反射塗^ 314被蝕刻。可以由〇LE資料300中看出，TiN ARC蝕^ 處理係可區別地藉由於集中於約i 5〇至25〇Hz間之頻率分 量所指出。然而’當氮化鈦反反射塗層314始清除，接近 時間h時，於200HZ以上之頻率分量快速地下降，並可肴 到於氮化叙反反射塗層3丨4之蝕刻及鋁層3〗2之蝕刻間之 清楚分界。 於時間1及U時，鋁層3 12之蝕刻係只要被集中於 1〇〇至175HZ之頻率分量所可區分地表示。然而，當鋁層 ..3 1 2開始清除接近時間.t〆時，於..丨75Hz之上之頻率分量下 降及一突波暫態發生於時間“。於時間“及ts之間，氮化 鈦層3 1 0之蝕刻係由示於第3 A圖之頻率分量特性序列所 可區分地表示。當氮化鈦層310開始於接近時間七時清除 時，OLE資料300内之頻率分量於振幅上快速減少，於時 間ts中不再可以檢測出。同樣地’於時間^及、間，軚 層306之蝕刻係可以藉由（具有少於]〇Hz頻率）之頻率分 量之出現所可區分地指出，該頻率分量於鈦層3 〇 6被清除 時，於振幅上快速減少。 不像0E信號3Ό2，OLE·資料3〇〇當一材料層蚀刻結 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標% (CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' '~~—---^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝-------訂----------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 構及另-材料層I虫刻開始（即穿透）時，展現一清晰 因此，OLE資料則可以容易分析特性，用以㈣穿。 用以於穿透處立即停止蚀刻處理(即用以停止蚀刻 ， 終點檢測。0LE資料300同時藉由提供電锻處理之，，产Γ ”，而提供有關電漿處理狀態之資訊（例如，rf㈣，= 速率’晶圓損壞，圓溫度，餘刻均句性’電襞反應化學 等)及有關處理室(例如是否故障發生，是否一室匹配另一 室等）之資訊。 有關處理狀態資訊，因為不同材料層於飯刻時，展 現不同頻率分量及一層之清除及另一層之蝕刻間，展現清 晰特性轉換，及用於每一材料層之蚀刻速率係容易由〇le 資料300識別。然後，蝕刻速率可以被共相關至電漿參數， 例如RF功率，晶圓損壞，晶圓溫度，姓刻均勾性，電漿 反應化學等。另外，於OLE資料3〇〇内之各種特性之形狀 及位置提供類似資訊’其係可以藉由改變處理參數或條件 及藉由檢測於OLE資料3 00内之位置及形狀之改變而加以 研判。 經 .濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 有關於處理室資訊，當電簸室106被知道予以適當操 作時所取 < 電漿處理之0LE資料指纹可以作為處理室之" 权正"指紋。隨後，後續處理執行之指紋可以定期地與該 處理（校正指紋比較。於後續指紋中之漂移，特性加寬， 雜訊位準或其他類似改變可以被量化，以作為處理室106 健康之指標，並可以（例如經由屬性於每一室故障之特有 〇LE資料特性）而指出室故障。例如，於室清潔/維修操作 本纸張尺度適用中國國家標規格⑽χ 297 ^ 460973 五、發明說明（ 後’一 OLE資料指紋可以被量測並與該室之卩 較，以確保該室於清潔/維㈣^指紋比 室之指紋可以比較作為室匹配之目的，或允，兩個不同 或”等化”，以匹配另一室之指纹。 攻兄并—室被調整 〇le資科3〇〇之分析可以以一運算一為、 要的話也可以以—批次—批次為主（例如為為^，若想 執行或(例如為處理機122)自動執行二用者所手動 執行於當OLE資斜姑此隹 也，分析作為 m 允許處理參數為於處理、 時被調整（例如即時調整）。參考第=理〈同 一執行—製程之遠端電时統，-製造執行相I/6’ 明處理機122應指明之處理事件⑼如不當夹:等=指 106中之電漿慮琿ν相 是威至 二 處理）想要《處理狀態資訊（例如’银刻速 …RF功率、晶圓損壞，晶圓溫度，蝕刻均勻性,電漿 ^ ^ ^ ^ ^ ^ # ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 至如室故障資訊，室匹配資訊等）及於室故障被檢 出時，是否於電漿室1〇6中之電榘處理應否被中止。 除了監視電磁發射之寬波長範圍（例如〇£信號至 HO0奈米）之益處外，本案發明人已經發現某些電漿發射 波長或電衆’'線，'同時展現類似於OLE資料300之特性的 OLE資料持性。單電漿線量測可以藉由調整第a圖之單 色2 U6至適當電漿線，或藉由利用適當間隔折射光栅， 一光纖，—稜鏡等加以執行，以產生用於該線之〇£信號， 第15肓 訂 經 濟 部 智 慧 財 產 肩 消 費 合 作 社 印 製 本紙張（度適用中_ ii^7CNS) A4規格⑵g χ观 公t) 460973 五、發明說明（ Λ7 B7 然後，藉由如前所述轉換用於該監視電漿線之0E信號成 為OLE資料。於典型鋁蝕刻處理中，用於Ar，ci，^， A1C1及BC1之電聚線係例於表1中。 化學物種 Ar Cl A1 A1C1 BC1 Si

I,--------Γί Μ —— /_\ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 列於表1中之每一電漿線之0LE資料（未示出）之分 指出於蝕刻鋁時，整個電漿並未展現電漿發射上下變動 而只是某些特定化學物種展現電漿發射上下變動。更明 地說，Ar及C1電漿線均未展現如上所觀察於寬波長範 PLE資料（0LE資料3〇〇)之〇LE特性，而a卜Alci及b 電漿線均展現類似於示於〇LE資料3 〇〇中所見之特性。 此，OLE資料特性顯現對於反應產物（例如M，Aici及& 之貝獻’使得OLE資料可以極端有用於了解電漿處理之 應化學。 於此所述之本發明電漿監視技術可以用於其他電 處理’例如，二氧化妙蝕刻處理，鉑蝕刻處理，多晶矽 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 997 •線： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 460973 五、發明說明（ 刻處理，矽蝕刻處理等。例如，第4A圖示出一由電激触 刻多晶碎堆叠結構404(第4C圖）所產生之〇E信號4〇2(第 4B圖）所導出之0LE資料400之輪廓圖。多晶矽堆藝結構 404包含一厚二氧化矽層4〇6沉積於一矽（3丨）基材4〇8上， 一多晶碎層41 〇(具有約2000埃厚度）沉積於該二氧化碎層 40ό上，一矽化鎢（WSix；^ 412(具有約1〇〇〇埃之厚度）沉 積於該多晶矽層410上，及一氮化矽層414(具有约2〇〇〇 埃之厚度）沉積於矽化鎢（WSi)層412上。 為了取得OLE資料400及OE信號402，多晶矽堆疊 結構404係放於電漿室丨06中，及電漿丨丨8係使用為本技 藝中已知之多晶矽蝕刻化學方法加以衝撞，該化學方法係 例如氯為主多晶矽蝕刻化學。來自電衆丨〗8之電磁發射然 後被收集，OE信號402被檢測器120所產生，及〇E信號 4 02 .係被處理以產生如前所述之資料'400·。 參考第4A圖，於時間tl及h之間，氮化矽層414及 矽化鎢層4 1 2被蝕刻。注意，於此時間段中，〇LE資料4〇〇 内並未觀祭到信號。然而，，對於其他處理條件（例如，並 未用於最佳化多晶矽蚀刻處理之條件），〇LE資料可以於 氮化矽及矽化鎢被蝕刻時被觀察到。隨後，於時間h及h 之間，多晶矽層410係被蝕刻並產生一清楚〇LE資料圖 案。於時間多晶矽層41〇開始清除，並持續清除，直 到時間U為止。於時間“後，二氧化矽層4〇6被蝕刻及於 OLE資料400中並未觀看到任何信號。對於其他處理條件 (例如用於多晶矽蝕刻處理並未最佳之條件），〇LE資料可 第17頁 本紙張尺度i賴中關家標準（CNS)A找格⑵〇 X 297 . - - -Γ裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 公釐） άβ0973 Α7

經濟部智慧財產局員.工消費合作社印製 五、發明說明（) 以於蝕刻二氧化矽（或其他未於此所述之材料）時被觀察 到。 第5圖為本發明之第！n c圖之本發明監視系統1 〇4 之示意圖’其中，使用一專用數位信號處理機（DSp)5〇1。 DSP50 1較佳係被規劃以遠較處理機1 22為高，執行（如前 述之）Ο E仏號取樣之時域至頻域轉換，以供給所得頻率分 量給處理機1 2 2 ’作分析用.。以此方式，.〇乙E資料之分析 可以足夠快地執行，以於想要時，允許即時處理參數調 整。 除了監視電漿發射上下變動外.，本案發明人也發現例 如於電漿處理時，傳送至電漿室之晶圓托架之RF功率之 電漿處理屬性同時也包含處理狀態’處理事件及處理室資 訊。第6圖為處理系統1 〇〇之示意圖，其中本發明之處理 監視系統1 04係適用以監視於電漿處理時之RF功率上下 變動而不是電漿發射上下變動。明確地說，於本發明之處 理監視系統1 04中’檢測器1 20係未被顯示出，及輸送至 電漿室1 06之RF功率之信號代表係被供給至處理機122。 RF功率信號係由電漿蝕刻系統1 〇2之一 rf晶圓偏壓產生 器6 0 2經由一第五控制匯流排6 0 4傳送。可以了解的是， 檢測器120可以用以供給〇E信號至處理機122，若想要 的話，也可以供給RF功率信號至處理機。 如於第6圖所示，rf晶圓偏壓產生器602係連接至 接收控制埠1 10(例如用以接收為想要電漿接收所需之RF 功率位準），並連接至位於電漿室]06内之晶圓托架606、 第18頁 本紙張尺度ΐΐϋ國國家標準（CNS)A;] 297公釐） - ；— --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝.-------訂---------線. 460973

五、發明說明（ 經濟部智慧財產局眞工消費合作社印製 晶圓托架606係被顯示為具有一半導體晶圓6〇8安置於其 卜如於本技藝中所知’當一電感棘合電漿源係用以產生 電漿時，典型為一 RF產生器（未示出）驅動—安置於•漿 室⑽外之RF天線(未示出），及若想要—晶圓偏壓時： 則一分開之RF晶圓偏壓產生器（例如&?晶圓偏壓產生器 602)提供晶圓偏壓。然而，當使用一電容耦合電漿時，一 第二電極（未示出）係安置於電漿室1〇6，内及—單一 產 生器（例如RF晶圓偏壓產生器6〇2)輸送功率給晶圓托架 6 0 6·及第二電極.。 RF晶圓偏壓產生器602包含一資料埠，例如於產生 器之背面之類比輸入/翰出界面6丨〇，用以控制及監視由產 生器602所輸送之RF功率。例如，界面6】〇可以提供一 線性0-1 0伏，直流電壓輸出，其係被調整以代表聿rf產 生器602所輸送至晶圓托架606之功率（即前向功率）及由 晶圓托架606所反射回到RF產生器602之功率（即反射功 率）’或前向及反射功率信號可以以其他類比或數位形式 以任一規格加以代表。這些前向及反射功率信號係經由第 五控制匯流排604被提供給處理機1 22 ’作為Rf功率，，檢 測"信號’及一或兩個RF功率檢測.信號之至少一頻率分量 之大小係於時間上作監視，以提供處理狀態，處理事件及 ’或處理室資訊，如於以下所.述。一.用於來自產生器_ 6.0 2 之RF功率檢測信號之典型資料流速係約9600Ήζ(例如約 1 0倍快於前述電漿發射上下變動）。一般而言，傳送於處 租系統1 00之元件間之信號，不管是於控制匯流排上者， 第19貰 -適用中國國家標準（CNS)A-l規格（2〗0 X 297公f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----------訂- ---------線 4S〇973 A7 B7 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（） 均可以以類比或數位形式傳送。例如，類比信號可以經由 —類比至數位轉換器加以數位化’並經由一 RS-232界面 加以傳送，若想要的話，也可以經由一平行界面傳送。 當電漿發射上下變動時’處理機1 2 2於時間上檢測於 RF功率檢測信號中局部之頻率變化。明確地說，RF功率 檢測信號係被處理機1 22所週期地取樣，及連續取樣之收 集係如前所述被週期地由時域轉換為頻域（例如，經由一 快速傅氏轉換或一類似技術）。第5圖之d S P 5 0 1可以與處 理機1 22 —起使用，以基於該RF功率檢測信號，而即時 處理參數調整〇 第7A圖為由前向RF功率檢測信號7〇2(第7B圖）所 導出之資料700之輪廓圖’該檢測信號係由電漿蝕刻第3C 圖之多層半導體結構304時，RF晶圓偏壓產生器6〇2之 界面610所產生者。於第7A圖中之較暗陰影表示校大振 幅。參考第3 A-C圖所述之相同處理條件係於蝕刻時被使 用。只有相對於第3 A-3B圖中之時間段t3至u係被示於 第7A-B圖中。 ' 於第7A圖中，由資料700中明顯看出，來自RF晶 圓偏壓產生器602之前向RF功率檢測信號包含相同於第 3A圖之OLE資料300之低頻分量簽章。於時間t3及(4間， 低頻分量出現，其於時間U後快速落下，表示鋁層312於 接近時間U清除。注意’用於外部電漿天線之前向及反射 RF功率信號係被分析並發現未包含低頻分量上下變動。 這發現係栢符於OLE資料特性構建反應產物而不是電漿 第20贯 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝 ---- 訂·-------- 本紙張尺度過用甲_國國冢槔準（CNS)A-I規格（21ϋ X 297 Ά) ^60973 A7 ------ H7 _ 五、發明說明（） " ~ '一~' 之整體觀察。 第8圖為用於製造半導體裝置之自動工具8〇〇之俯视 圖。工具8〇0包含—對真空隔絕室802a，802b，及一晶圓 操作室804，其包本右一 θ冋 、匕σ有 印固杈作器806。晶圓操作室804 印圓祆作器806係連接至多數處理室8〇8, 81〇。更明確 也說曰曰圓操作室8〇4及晶圓操作器8〇6係連接至第】α_ 或6圖义處理系統1〇〇之電漿室中。電漿室I”且 有本發明之處理監视系.统1〇4連接至其中(如所示)。整個 工具800被—控制器幻2(例如—專用於工具8〇〇之控制 益，一用以執行一製程之遠端電腦系統，一製造執行系统 等）所控制該控制器具有一程式於.其中以控制半導體 基材傳送於真空隔絕室8 〇 2 a ，.8 02.h及室8 0 8，8 1.0及.1 〇 6 之間’並控制其中之處理..。 控制器8 1 2包含一程式，用以即時控制電衆室1 〇6之 處理敗態及參考先前第1A-7B圖所述，經由本發明之處理 監視系統104 ’即時監視處理事件（例如夾持，穿透，終點 等）。本發明處理監視系統1 〇4允許電漿室1 〇6之處理狀 態之較佳控制’及更正確指出何時發生處理（有效增加電 漿室106之產能）。因此，自動製造工具80〇之良率及產 丨 .能大量地增加。 量測電聚屬性（例如電漿電磁發射，RF功率等）及監視 一檢測信號（例如一 OE信號，一 RF功率信號等）之一或多 數頻率分量之處理可以為一使用者，為一遠端電腦系統， 用以執行一製造處理，藉由製造執行系統等。如所述，檢 第21頁 本紙張尺度剌t關家標準（CNS)A-】規格⑵ϋ X 297公1 ) ' ----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ------^訂---------!線- 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 460973

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 測信號頻率分量之分析及監視較佳係於處理被執行，以允 許即時處理控制。較㈣’―使用者，一用以執行—製程 之遠端電腦系統…製造執行系統或任何其他適當栌制 器’其指明處理事件（例如’不當夹持，穿透，終點等）， 該處理機122應指明是否-警告應對之反應，而被送至電 漿蝕刻系統1 02(例如中止於電漿室】〇6内之電漿處理）， 想要之處理狀態資訊為何（例如蝕刻速率，rf功率，晶圓 損壞’晶圓溫度’触刻均勻，!生’電漿反應化學等），^否 應採用即時處理控制’想、要何種處理室資訊(例如，室故 障資訊，t匹配資訊等）’及若一室故障被檢測出時，是 否於電聚室1G6中之電漿處理應被中止。例如，使用者可 選功能 < 庫可以被假設為指示處理機122取得想要處理狀 態’處理事件及/或處理室資訊，並對其反應(例如檢測钱 刻處理之終點並隨後中止處理）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為了指明處理事件’例如穿透及終點，及為了取得例 如室故障資訊及室匹配資訊之處理室資訊，—包含相關處 理事件或處理直識別資訊（例如終點資訊，穿透資訊，室 匹配Λ訊等）之資料庫可以提供於處理機i 22内，於用以 控制一製程之遠端電腦系統中，於一製造執行系統等之 中。然後，於資料庫中之相關資訊係被處理機丨22所存取， 並被用以指明處理事件或取出處理室資訊。例如，為了於 蚀刻一材料層時，檢測終點或穿透，一或多數檢測信號頻 率分量&特性或諸特性可以被（如前所述地）識別並被儲 存於資料庫中。隨後’於處理時，被量測檢測信號頻率分 第22頁 本紙張汶没過用1P國國冢標準(CNSM4規格（2丨0 X 297 4-6 09 7 3 A7 B7 五、發明說明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 量資訊可以相比較於儲存於資料庫中之頻率分量資訊。若 所量測頻率分量資訊係於儲存頻率分量資訊之預定範圍 内’則一信號可以被產生以指示是否已檢測出—終點或穿 透。用以指示每一予以蝕刻材料層之穿透或終點之一或多 數特性係較佳被儲存於資料庫中。 有關處理室資訊，一於電漿室I 06被知道為適當操作 時所取出之電漿處理之特性頻率分量指紋可以被儲存於 資料庫並作為該處理室之”校正”指紋。隨後，後續處理執 行之指紋可以被定期地與用以與儲存於資料庫之處理校 正指紋相比。於後續指紋中之漂移，特性加寬，雜訊位準 或其他類似改變可以被量化（例如與校正指紋相比），以作 為電漿室106健康之指樣，並指出室故障（例如經由屬於 每一室故障之特有頻率分量特性，其係儲存於該資料庫 中）。例如’於室清潔/維護操作後，一頻率分量指紋可以 被量測並與用.於該室之校正指紋相比，.以確.保該室於清潔 /維護操作後，係適當地操作。 經濟部智慧財產局員Η消費合作钍印製 兩個不同室之指紋同時可以被比較，作為室匹配目 的’或允許一室被調整或"等化"，以匹配另一室之指紋（如 前所述）。再者’本案發_0月人發現可以於—例如第3 a，4 A 及7 A圖所見之檢測信號（由量測電漿處理屬性所產生）之 低頻分量中看到之諧頻隨著電漿狀態之改變而變化。這些 改變提供有關一 電漿室RF產生器及:匹配網路之重要資. 訊’及有.關電漿處理之資訊’_並可.以被檢測及為了室_匹配 目的而相比較（例如’以決定於兩室之RF產生器及匹配網 第23頁 本紙張反度適用中國國家標準.(CNS)A..!規格（ίΐο X 297公《 ) 460973 五、發明說明（) 路間（相似性），或者，4 了室健康目的（例如， 監視RF產生器之健康及匹配網路之作用，或隨後之 護）。諧頻特性同時也可以被儲存於—資料庫中，並若想 要的話可以作為後續處理執行之校正指、纟文。/ ' 前述說明只揭示本發明之較佳實施例，上述之落、， 發：範圍内之設備及方法之修改將對於熟習此技：：： 相當明顯 '例如’於此所述之監視頻率分量範圍；為較 佳’但其他頻率分量範圍若想要的話，也可以被監视。一 直接連接至晶圓托架606之RF應感器可以用以降低'於Μ 功率檢測信號602中之雜訊。若想要的話， V 也可以只監視 電漿發射上下變動檢測信號或RF功率作 θ 干琥炙—頻率分 量。 雖然，本發明已經參考監視使用電漿播 、，來又+導體裝置系 統之處理狀態加以說明，但可以了解 , … 午的疋’本發明可以用 以監視具有一屬性隨著反應速率（例如 / g %漿被使用及 不管是否關於半導體裝置製造）變化 吋丄^ 予反應。例如， 藉由監視一任意化學反應之溫度，夙 丄 土力重量（例如，經 由一結晶微平衡），化學發光等中之低心 ' —、 低頻變化，則有關此 反應之處理狀態資訊，處理事件杳訊，—士 . 右有的話，處理 f資訊可以被取得。明確地說，—化學反應之屬性可以被 量測，以產生具有至少-頻率分量之檢測信號（具有 其相關之振幅）；及於時間上’檢測信號之至少一頻率二 量之振幅（例如與化學反應之化學反應速率相關之至=二 頻率分量）可以被監視。於另一例子中 y J 丁 ψ ，儿積處理（例如， 第24頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)m規格（2]0 X 297公.楚 線 經 濟 部 智 慧 財 產 局 費 合 社 印 製 460973 A7 _B7_五、發明說明（） 化學氣相沉積，電漿加強化學氣相沉積及高密度電漿化學 氣相沉積，用以沉積氮化矽，矽化鎢，多晶矽，低或高K 值材料，ΙΠ-ν或II-VI半導體，氟化矽’磷酸三乙酯（TEPO) 及原矽酸四乙酯（TEOS)膜或其他材料）可以於沉積時之處 理屬性（例如溫度，壓力，重量，電漿發射，RF功率等） 中展現低頻變化，其包含處堙狀態，處理事件及與室有關 之資訊。此資訊可以用以監視沉積速率，反應化學，RF .產生器操作等，以如前所述，用於室故障及室匹配目的。 因此，雖然本發明已經配合其較佳實施例加以揭示， 但可以了解的是其他實施例仍在以下所定義之本發明之 精神及範圍之内。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局P'工消費合作社印製 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A.l規格Ci.KJ X四7公釐）

Claims (1)

1. 460973 A8 B8 C8 90. 8. 30 拉第冴外〜“續專^隊月修I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1. 一種利用電漿以監視一處理之方法，該方法至少包含步 驟： 量測電漿寬頻帶光學電磁發射屬性以外之屬性，以 產生具有一相關振幅之至少一頻率分量的檢測信號，及 於時間上監視該檢測信號之至少一頻率分量之振 幅。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之量測電 漿之屬性以產生具有相關振幅之至少一頻率分量之檢 測信號包含步驟有量測電漿之屬性，以產生具有多數頻 率分量之一檢測信號，每一頻率分量具有一相關振幅； 及 其中於時間上監視該檢測信號之至少一頻率分量之 振幅包含步驟有於時間上監視該檢測信號之多數頻率 分量之振幅。 3 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之於時間 上監視檢測信號之至少一頻率分量之振幅包含於時間 上監視相關於電漿處理化學反應速率之頻率之檢測信 號之至少一頻率分量之振幅。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之於時間 上監視檢測信號之至少一頻率分量之振幅包含於時間 上監視檢測信號之至少一頻率分量之振幅，該檢測信號 第26頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 m «i^i in ^^1 ^^1 an 1^1 tn n I n UK n 口、M In ^^1 l i 1^1 ^^1 I /.. I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 460973 A8 Π8 (>， 1)8 7；、申請專利範圍 具有較用以產生電漿之RF頻率為低之頻率。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5. 如申請專利範圍第4項所述之方法’其中上述之於時間 上監視檢測信號之至少一頻率分量之振幅包含於時間 上監視檢測信號之至少一頻率分量之振幅，該檢測信號 具有較50kHz為低之頻率。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之量測電 漿之屬性以產生一檢測信號之步驟包含： 收集由電漿所產生之電磁發射，該電磁發射有一與 其相關之強度；及 基於所收集之電磁發射之強度，而產生一檢測信 號，該檢測信號具有於其相關振幅之至少一頻率分量。 7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中上述之收集由 電漿所產生之電磁發射包含步驟： 提供一光二極體；及 經由該光二極體收集電磁發射。 經濟部智慧財產局員工消贽合作社印翌 8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中上述之收集由 電漿所產生之電磁發射包含步驟： 提供一光濾色機制，適用以使來自電漿内之化學物 種之電磁發射通過；及 由光學濾色機制收集所通過之電磁發射。 第27頁 本紙張適用中國國家標進（CNS).A.l提格) 4 6 0973 !ih CS !)h 經-部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 9 .如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之光學濾 色機制包含由玻璃濾色器及單色儀光學濾色機制所構 成群組所選出之光學濾色機制。 1 0.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之化學物 種包含由BC1，Al，A1C1，Ar，C1及Si構成之群組選 出之化.學物種。 1 1 .如申請專利範圍第6項所述之方法，其中上述之產生檢 測信號包含產生一檢測器電流。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之量測電 漿之屬性以產生一檢測信號之步驟包含量測用於該晶 圓托架之一前向及反射RF功率之至少一個，以產生具 有與其相關之振幅之至少一頻率分量之檢測信號。 1 3 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之於時間 上監視檢測信號之至少一頻率分量之振幅包含步驟： 取樣該檢測信號； 將多數檢測信號取樣由時域取樣轉換為頻域取樣； 及 於時間上監視至少一頻域取樣。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其中上述之將多 第28頁 本紙張尺度適用由國國家標準（CNS)i.U規格公左） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '-線· 4. 6 0 9 7 3 日修正/.要正/補先 六、申請專利範圍 數檢測.信妹％ Μ _ , ’取樣由時域取樣轉換成頻域取樣包含步驟 t於時域取樣上執行一快速傅氏轉換。 種用以檢剛電漿處理終點之方法，至少包含步驟： ()尤電槳處理時’執行申請專利範圍第〗項所述之 方法； (b) 基於檢測信號之至少^監视頻率分量，而產生用 於該電裝處理之特性指紋； (c) 檢測用於電漿處理之終點的至少一特性指示之電 漿處理之特性指紋；及 (d) 將至少一特性之發生等化為電漿處理之終點。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，更包含步驟： (e) 於等化至少一特性之發生至電漿處理之終點猿， 執行另一時間段之電漿處理。 17·如申請專利範圍第15項所述之方法，其中上述之夕鄹 (a)-(d)係於電漿處理時被執行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ----------/、▲-------|訂 (請先閲讀背面之漢意事頊存填寫本頁) 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中於電漿處漆 後’步驟（a)-(d)之至少一步驟被執行。 1 9. 一種於電漿處理時檢測穿透之方法，至少包含步騾： 於電漿處理時，執行申請專利範圍第1項所述之方 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 4 6 0973 as C8 D8 六、申請專利範圍 法； 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，來產生用 於該電漿處理之特性指紋； 檢測電漿處理之特性指纹的至少一特性，用以於電 漿處理時，指示穿透；及 將至少一特性之發生等化至穿透。 2 0. —種停止蝕刻之方法，至少包含步驟： 於電漿處理時，執行如申請專利範圍第1 9項所述之 方法；及 於將發生至少一特性等化至穿透後，停止該電漿處 理。 2 1 . —稜於電漿處理時檢測不當夾持之方法，至少包含步 驟： 於電漿處理時，執行如申請專利範圍第1項所述之 方法； 基於檢測信號之至少一監視頻率分量，產生用於電 漿處理之特性指紋； 於電漿處理時，檢測用於該電漿處理至少一特性之 特性指紋，該至少一特性表示不當夾持，及 於電漿處理時，將至少一特性之發生等化至不當夾 持。 第30貫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂-------- 460973 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 22. —種於可能故障之室中檢測—故障之方法，至少包含步 驟： 於未故障室内之電漿處理時，執行如申請專利範圍 第1項所述之方法； _基於檢測信號之至少一監視頻率分量，產生於該未 故障室内之電漿處理之特性指紋； 於電漿處理中，在該可能故障室内執行如申請專利 範圍第1項所述之方法； 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，而產生一 特性指紋，用於該可能故障室内之電漿處理； 將於未故障室内之電漿處理之特性指紋與可能故障 室内之電漿處理之特性指纹相比；及 若未故障室之電漿處理之特性指紋不同於可能故障 室内之電漿處理之特性指紋超出一定量時，將該可能故 障室指定為故障。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中上述之未故 障室及可能故障室為相同室。 24.—種用以將一第一室匹配至第二室之方法，至少包含步 驟： 於第一室内電漿處理時’執行如申請專利範圍第1 項所述之方法； 基於檢測信號之至少一監視頻率分量，產生用於第 第31肓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 n n n tl·-i-r»J ϋ i ·1 I » 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460973 AH 1)8 六、申請專利範圍 一室内之電漿處理之特性指紋； 於電漿處理時，檢測用於該電漿處理至少一特性之 特性指紋； 於第二室内電漿處理時，執行如申請專利範圍第1 項所述之方法； 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，產生該第 二室内之電漿處理之特性指紋； 將第一室内之電漿處理之特性指紋與第二室之電漿 處理之特性指紋相比較；及 若第一室内之電漿處理之特性指紋不同於第二室内 之電漿處理之特性指紋少於一預定量時，指定第一及第 二室匹配。 2 5. —種用以即時電漿處理控制之方法，至少包含步驟： 於電漿處理時，執行如申請專利範圍第1項所述之 方法；及 基於檢測信號之至少一監視頻率分量，而調整於電 漿處理時之電漿處理之處理參數。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項所述之方法，其中上述之於電 漿處理時，調整處理參數包含調整由RF功率，晶圓溫 度，及蝕刻速率構成之群組中所選出之調整處理參數。 2 7. —種使用一電漿以監視一處理之設備，至少包含： 第32頁 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫頁) 裝.-------訂----- 線- 經濟部智慧財產局員X消費合作钍.·!·:;'·.'. 本紙張尺度適用力陧@家標準（CNS)」\_! «格（:」10 X 297 ) 460973 Λ8 Π8 C'8 1)8 77 _、申請寻利範圍_ 一量測設備，適用以量測寬頻帶光學電磁發射屬性 以外之電漿屬性，並基於其上而產生一檢測信號，該檢 測信號具有一與之相關之振幅之至少一頻率分量；及 一處理機制，連接至該量測設備，該處理機制係適 用以接收該檢測信號，並於時間上檢視檢測信號之至少 一頻率分量之振幅。 28. 如申請專利範圍第27項所述之設備，其中上述之量測 設備係適用以量測電漿之一屬性，並適用以基於如此而 產生一檢測信號，該檢測信號具有多數頻率分量，每一 頻率分量具有一與之相關之振幅；及 其中該處理機制係更適用以於時間上監視該檢測信 號之多數頻率分量之振幅。 29. 如申請專利範圍第27項所述之設備，其中上述之量測 設備包含一檢測器，適用以檢測來自電漿之電磁發射之 強度，及並基於此而產生一檢測信號，該檢測信號具有 至少一頻率分量，其具有一與其相關之振幅。 3 〇.如申請專利範圍第2 9項所'述之設備，其中上遠之檢測 器包含一發光二極體。 3 1 .如申請專利範圍第3 0項所述之設備，更包含一光纖連 接至該光二極體，該光纖係適用以收集來自電漿之電磁 第33頁 本纸張尺度適用由因舀家標進（CNS)A4片格公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · I — I I 線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 460973 A8 ϊ.；8 C：8 1)8 六、申請專利範圍 發射，並傳送電磁發射至光二極體。 3 2 .如申請專利範圍第3 0項所述之設備，更包含一光濾色 器適用以收集來自電漿之電磁發射，並將來自電漿内一 化學物種之電磁發射傳送給光二極體。 3 3 .如申請專利範圍第29項所述之設備，其中該檢測器包 含一光電倍增管及更包含一單色儀接近於該光電倍增 管，該單色儀係適用以傳送來自電漿内之化學物種傳送 至光電倍增管。 34.如申請專利範圍第27項所述之設備，其中上述之量測 設備包含一 RF功率量測裝置，適用以量測用於一晶圓 托架之前向及反射RF功率，並基於與其相關之振幅之 至少一頻率分量，而產生一檢測信號。 3 5.如申請專利範圍第27項所述之設備，其中上述之處理 機制包含具有程式碼儲存於其中之電腦系統，用以： 於時間上，監視檢測信號之至少一頻率分量之振 幅。 3 6.如申請專利範圍第3 5項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼，用以： 取樣該檢.測信號； 第34·頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) /衣--------訂---- 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印1 4 60973 部 1)8 rr、申請專利範圍 將多數檢測信號取樣由時域取樣轉換為頻域取樣； 及 於時間上，監視至少一頻域取樣。 3 7 .如申請專利範圍第3 6項所述之設備，更包含一數位信 號處理機，用以連接至該電腦系統，並適用以將時域取 樣轉換為頻域取樣。 3 8 ·如申請專利範圍第3 5項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼，用以： 基於檢測信號之至少一監視頻率分量，以產生用於 電漿處理之特性指紋； 檢測該電漿處理之特性指紋之至少一特性，其指示 電漿處理之終點； 等化至少一特定之發生至電漿處理之終點；及 於等化至少一特性之發生至電漿處理之終點後，產 生一終點警告信號。 3 9 .如申請專利範圍第3 5項所述之設備，其中該電腦系統 更包含程式碼，用以： 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，而產生用 於電漿處理之特性指紋； 檢測電漿處理之特性指紋之至少一特性，其係指示 於電漿處理時之穿透；及 第35頁 I --------.--->衣--------訂---------線 /--- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經-部智慧財產局員工消費合作社印¥; 本纸張尺度適用+國國家標単·（CNS)..V〗坨格（」Κ)χ29Γ .) 經濱部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 097 3 !i-S C'S I)S 六、申請專利範圍 等化至少一特性之發生至穿透。 4 0.如申請專利範圍第39項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼’用以： 於等化至少一特性之發生至穿透後，停止電漿處 理。 4 1.如申請專利範圍第3 5項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼，用以： 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，而產生用 於電漿處理之特性指紋； 檢測電漿處理之特性指紋之至少一特性，其係指示 於電漿處理時之不當夾持；及 於電漿處理時，等化至少一特性之發生至不當夾 持。 42.如申請專利範圍第4 1項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼，用以： 於等化至少一特性之發生至不當夾持後，停止電漿 處理。 43 .如申請專利範圍第3 5項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼，用以： 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，而產生一 第36頁 本紙張尺度適用由@0家標準（CNS)A.l現格Ul〇x297 ) — ^--------'---菜--------訂--------丨線' \ :L (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 0 973 ΛΗ HS CK !)8 六、甲請專利範圍 特性指紋，用於該内之電漿處理； 將該室内之電漿處理之特性指紋與非故障室内.之電 漿處理之特性指纹相比；及 若非故障室之電漿處理之特性指紋不同於該室内之 電漿處理之特性指紋超出一定量時，·將該室指定為故 障。 44 ·如申請專利範圍第3 5項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼，用以： 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，而產生一 特性指紋，用於該可能故障室内之電漿處理； 將於該室内之電漿處理之特性指紋與可能故障室内 之電聚處理之特性指紋相比^及 若可能故障室之電槳處理之特性指紋不同於該室内 之電漿處理之特性指紋少於一定量時，將該室及該可能 故障室指定為匹配。 4 5 .如申請專利範圍第3 5項所述之設備，其中上述之電腦 系統更包含程式碼，用以： 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，而產生一 於電漿處理時之用於電漿處理之特性指紋； 基於該檢測信號之至少一監視頻率分量，而調整於 電漿處理時之電漿處理之處理參數。 第37頁 本紙張尺度適用由SS家標準（CNS):\.丨甩格（」1〇χ297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----- 訂--- 線' 經-部智慧財產局員工消赀合作社印:|'-代 460973 ΛΗ ΓΚ !)8 77、曱請專利範圍 46. —種自動半導體裝置製造工具，至少包含： 至少一真空隔絕室； 一晶圓操作室，連接至該真空隔絕室，該晶圓操作 室具有一晶圓操作器於其中； 多數處理室，連接至該晶圓操作器及晶圓操作室； 及 如申請專利範圍第2 7項所述之設備，連接至多數處 理室之至少一室。 4 7. —種使用電漿監視一處理之方法，至少包含步驟： 量測電衆之一屬性，以產生具有至少一頻率分量之 檢測信號，該等頻率分量具有一相關振幅； 取樣該檢測信號； 將多數檢測信號取樣由時域取樣轉換為頻域取樣； 及 於時間上監視至少一頻域取樣。 48.如申請專利範圍第47項所述之方法，其中上述之量測 電漿之一屬性以產生檢測信號包含步驟： 收集由電聚所產生之電磁發射，電磁發射具有一與 其相關之強度；及 基於所收集之電磁發射強度，而產生一檢測信號， 該檢測信號具有至少一頻率分量，諸分量具有於其相關 之振幅。 第38頁 本紙張&度適用φθθ家標迅埤格297 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---r,-----^線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8. 3〇 月日修正 460973 A8 B8 C8 ____________D8六、申請專利範圍 49. 如申請專利範固第48項所述之方法，其中上述之收集 由電漿所產生之電磁發射包含收集波長由2〇〇至n〇〇 奈米之電磁發射。 50. 如申請專利範園第μ項所述之方法，其中上述之收集 由電漿所產生之電磁發射包含： 供一光—*極體；及 經由該光二極體收集電磁發射。 5 1.如申請專利範圍第48項所述之方法，其中上述收集由 電毅所產生之電磁發射包含： 提供一光濾色機制，適用以使來自電漿之化學物種 之電磁發射通過；及 收集通過光遽色機制之電磁發射。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 52.—種即時電漿處理控制之方法，至少包含步驟： 於電漿處理時’執行如申請專利範圍第47項所述之 方法；及 基於至少一監視頻域取樣，調整於電漿處理時之電 漿處理之處理參數。 3 _種利用電漿以監視處理之設備，至少包含： —量測設備，適用以量測一電漿之屬性，並基於此 產生一檢測彳s號，該檢測信號具有至少一頻率分量，其 第39頁

   (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--- -J'ST· I「1111. 460973 A8 Π8 C：H I)S 六、申請專利範圍 具有與之相關之振幅；及 一處理機制，連接至量測設備，該處理機制適用以： 接收該檢測信號； 取樣該檢測信號； 將多數檢測信號取樣由時域取樣轉換為頻域取樣； 及 於時間上監視至少一頻域取樣。 5 4.如申請專利範圍第5 3項所述之設備，其中上述之量測 設備包含一檢測器，適用以檢測來自一電漿之電磁發射 之強度，並基於此產生一檢測信號，該檢測信號具有至 少一頻率分量，其具有一相關振幅。 5 5 .如申請專利範圍第5 4項所述之設備，其中上述之檢測 器包含一光二極體。 5 6.如申請專利範圍第54項所述之設備，更包含一光濾色 器適用以收集來自電漿之電磁發射，並將來自電漿内一 化學物種之電磁發射傳送給光二極體。 5 7 . —種監視化學反應之方法，至少包含步驟： 量測一寬頻帶光電漿電磁發射外之化學反應之屬 性，以產生一檢測信號，其具有至少一頻率分量，其具 有一相關振幅；及 第40育 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---...-- 線· 經濟部智.€財產局|工消贽合作钍印« 460973 Λ8 B'S CK i)S rr、申請專利範圍 於時間上監視檢測信號之至少一頻率分量之振幅， 該至少一監視頻率分量係相關於該化學反應之化學反 應速率。 5 8 .如申請專利範圍第5 7項所述之方法，其中量測化學反 應之屬性之步驟包含： 於電漿處理時，收集所產生之電磁發射，該電磁發 射具有一與其相關之強度；及 基於收集電磁發射之強度，而產生一檢測信號，該 檢測信號具有至少一頻率分量，其具有與其相關之振 幅。 5 9.如申請專利範圍第5 7項所述之方法，其中上述之量測 化學反應之一屬性包含量測用於一晶圓托架之前向及 反射RF功率之至少之一，以產生具有至少一頻率分量 之檢測信號，該等分量係具有一與其相關之振幅。 6 0. —種監視化學反應之方法，至少包含步驟： 量測該化學反應之屬性 '以產生具有至少一頻率分 量之檢測信號，該等分量係具有一與其相關之振幅； 取樣該檢測信號； 將多數檢測信號取樣由時域取樣轉換為頻域取樣； 及 於時間上，監視至少一频域取樣，該被監視之至少 第41頁 本紙張尺度通用由IHS家標準（CNS),.\.!墁格297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '衷.-------訂------ 線_ 經濟却智慧財產局—工消費合作钍印袈 6 0 973

   申請專利範圍 一頻域取樣係相關於該化 化學反應之化學反應速率。 61. 如申請專利範圍第6〇項所诫 化學反應之屬性的步驟包二，’、中上述之量測 基^ 電聚處理時’收集；產生之電磁發射，電磁發射 具有與1相關之強度；及 基於該收集之電磁發射之強度，而產生一檢測信 號，該檢測信號具有至少一頻率分量，其具有與之相關 之振幅。 62. 如申請專利範圍第60项所述之方法’其中上述之量測 化學反應之屬性之步驟包含量測一晶圓托架之前向及 反射RF功率之至少之―，以產生具有至少一頻率分量 之檢測信號，諸頻率分量真有一相關之振幅。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) * , . . Μ — i 1!:1|1^ 一 ---〔---裝----------訂---------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —— — — — — —— — — — — —I — wr i -III I I I I . 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）