TW517322B - A method and apparatus employing optical emission spectroscopy to detect a fault in process conditions of a semicondutor processing system - Google Patents

A method and apparatus employing optical emission spectroscopy to detect a fault in process conditions of a semicondutor processing system Download PDF

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TW517322B
TW517322B TW090119713A TW90119713A TW517322B TW 517322 B TW517322 B TW 517322B TW 090119713 A TW090119713 A TW 090119713A TW 90119713 A TW90119713 A TW 90119713A TW 517322 B TW517322 B TW 517322B
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Hakeem Oluseyi
Moshe Sarfaty
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
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Description

517322 A7 B7 五、發明說明( 發明領域: 本發明係有關於半導體製程之監測。本發明特別有關 於一種偵測以電漿為基礎的半導體處理系統之錯誤製程 條件的方法及設備。 發明背景: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在半導體製程中,製程控制及偵錯在判斷被沉積之 膜特徵方面非常重要。舉例而言,目前運用於電漿促進 積處理的製程控制和偵錯涉及三種技術:光學終點偵測 干涉儀終點偵測,以及測試晶圓測量技術。光學終點偵 技術係藉由監測來自於電漿的一或兩個光學放射有頻 來查明製程的終點。此種技術的其中一項缺點在於所沉 之薄膜特徵的相關資訊受到限制。 干涉儀終點偵測係利用干涉儀測量技術來判斷薄 是否已達到預定的厚度。干涉儀終點偵測技術所伴隨的 點係在於適用於干涉儀測量技術的材料受到限制。某此 料,例如金屬,並不會呈現干涉條紋,除非被量測的材料 非常薄。其次,干涉測量技術並非估計真實的製程終點。 測試晶圓測量技術需要直接測量沉積於基板上的薄 膜。因此,測試晶圓測量技術係評估最後一個製程步驟 其檢驗在一組生產晶圓當中被處理的測試晶圓。此為j 缺點,因為此種技術無法識別中介製程步驟的錯誤Y如 將會損失許多已經過處理的晶圓。此外,制却日门 ^ | 別武晶圓測 術在實質上為破壞性的測量方法,其滁合 田 升册會大I降低測 第5頁 表纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) 沉 測 道積 膜 材 此 量技 試晶 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n n I n an a— n n n》a,f fl n n an ϋ n I : -- i I l 517322 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明( 圓的使用壽命。 近來在運用光譜分析技術來監測半導體蝕刻處理方 面有所進展。舉例而言,授予szetsen之美國專利第 6,〇68,783號即揭示一種光譜分析方法,其用於在潔淨化 電漿蝕刻室内選擇單一電漿氣體做為探測物;測量該電漿 氣體之光譜強度;以及繪製直接或間接測量到的光譜強度 相對於射頻(RF)時間的圖式。依此方法,單一電漿氣體被 選擇,其分別在兩個波長與RF時間呈嚙相關,以有助於 蝕刻製程的現場監測。 在授予Guinn等人之美國專利第5,877,〇32號中揭示 一種方法,其中含有氟化碳氣體的電漿係利用光學故射光 譜分析加以監測,藉以達到控制蝕刻處理之目的。兩種波 長被監測,以便根據光阻蝕刻速率的觀測資料來控制製 私。其中一種波長係伴隨由光阻與電槳之間的交互作用所 產生的物種,而另一波長則伴隨和電漿強度有關的物種。 在此兩種波長的光學強度之比值係在處理過程當中以即 時方式加以測定,且該比值係伴隨可接受的製程條件,其 藉由參照預設的校正曲線,而該校正曲線使特定的比值和 在給定的製程條件下的特定光阻蝕刻速率產生關聯。如果 測量到的比值不在指示可接受製程條件之預設比值的範 圍内,則電漿的狀怨會被調整,以便將該比值調回所期访 的範圍内’或者該製程將會中止,直到問題被修正為止 為了根據介層孔之蚀刻速率來控制製程,電聚内伴隨一種 物種的波長會於蚀刻處理的過程中在不同時間被監測。如 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公餐) '111111— Γ I I I I · I I I I I I H 一一 ·11/11111 I h I I β,^ f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 A7 B7 經濟‘部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明( 此即可得到在兩個不同時間點上所測量到的強度比值。而 後利用校正資訊來判斷該比值是否指出製程是在可接受 的狀狀況下進行。如果比值不在可接受的範圍内,則必須 採取修正措施。然而,由前述光譜分析技術所取得的資訊 受限於其偵測能力,以及將處理過程中出現的錯誤加以分 類的能力。 因此,吾人需要一種技術,用以偵測及分類半導體製 程之基板處理過程中的錯誤。 發明目的及概述: 本發明提供一種方法及設備,其特徵係藉由檢測電漿 的放射光譜來偵測以電漿為基礎之半導體製程系統之製 程條件中的錯誤。本發明之方法包括檢測由電製所產生的 光學能量’以及識別製程條件中的錯誤,其為數個光譜波 段之一或多個波段的函數。更特定而言,光學能量擁有數 個與其相關的光譜波段,而且光譜波段内的次波段包含對 應於一或多個可能出現在處理室之製程條件的錯誤。可能 會導致錯誤的製程條件的例子包括處理室的不當加壓、光 學資料路徑的老化、基板與電極之間的電弧、將不適當的 薄膜沉積於基板上、基板沒有適當地放置在晶座上或類似 情況。 各種不同的技術被運用於從光譜波段的次波段内識 別上述錯誤,其中包括識別總強度的變化,或識別光譜波 段之多個次波段之間的比值。此外’藉由分析上述光譜波 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐)
ί ΛΜβ§ m n l ·ϋ 1ϋ ϋ n tF.V ϋ n I · n «ϋ n an n I I 一OJ* n n IV n n ϋ an I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 八7 B7 五、發明說明() 段的次波段’可獲得錯誤關聯於造成該錯誤的製程系統之 次系統的詳細資訊,以及含有關於被沉積薄膜之特徵資訊 的光譜波段之詳細資訊。本發明之設備包含一偵測器,其 以光學方式連接於處理室,藉以檢測由電漿所產生的光學 能量’孩設備另包含一光譜分析儀,其以電性方式連接於 該光學偵測器。光譜分析儀係解析光譜波段並產生其所對 應的資訊。 處理器係以電性方式連接於該光譜分析儀,而記憶體 電性連接於該處理器。記憶體包含電腦可讀取媒介,該電 腦可讀取媒介具有於其中執行的電腦可讀取程式,其控制 該系統執行本發明之方法。 圖式簡單說明: 第1圖為根據本發明以電漿為基礎之半導體製程系統的簡 化視圖; 第2圖為第1圖所示之半導體製程系統的詳細視圖; 第3圖為第1圖和第2圖所示之半導體製程系統的詳細剖 面視圖; 第4圖為第1圖至第3圖所示之處理室内的電漿所產生的 放射光譜之強度等級的曲線圖,其來自於數個根據 本發明的基線基板; 第5圖為第1圖至第3圖所示之處理室内的電漿所產生介 於波長500至800奈米(nm)範圍放射光譜之強度等 級的曲線圖,其來自於上述數個根據本發明的基線 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇>:297公釐) -an I In ϋ n ..... n 'ϋ i tmf. I I · ϋ n (ϋ I I— n n 一 e,( n ϋ— i n i i I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明( 基板以及相搿於第4圖之數個測試基板; 第6圖為第1圖至第3圖所示之處理室内的電漿所產生介 於波長400至500奈米(nm)範圍放射光譜之強度等 級的曲線圖,其來自於上述數個根據本發明的基線 基板以及相對於第4圖之數個測試基板; 第7圖為第1圖至第3圖所示之處理室内的電漿所產生介 於波長250至400奈米(nm)範圍放射光譜之強度等 級的曲線圖,其來自於上述數個根據本發明的基線 基板以及相對於第4圖之數個測試基板; 第8圖為根據本發明由上述第5圖所示之放射光譜相對於 上述第7圖所示之放射光譜的強度等級之比值的曲 線圖; 第9圖顯示第1圖至第3圖所示處理室内的電漿所產生之 數個放射光譜中以大約3 3 6 · 66 nm為中心之放射光 譜強度的曲線圖,其中各個放射光譜係對應五個基 板其中之一; 第10圖顯示放射光譜介於波長379至426 nm之強度的曲 線圖,其呈現上述關於第9圖所討論的五個基板; 第1 1圖顯示根據本發明之方法步驟的流程圖,該方法係 測量以波長及光學能量強度為函數的薄膜特徵; 第12圖為處理環境之透視圖,其中上述第1圖至第3圖 所示之處理室可加以運用;以及 第1 3圖顯示系統控制軟體之階層控制結構的方塊圖,該 系統控制軟體係用於控制如上述第2圖所示之製程 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公t ) --— 丨 — — — —*1 ι—r'I I ---III--訂------I-- f靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 517322 A7 B7 五、發明說明() 系統。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖號對照說明: 12 以電漿為基礎之半導體製程系統 14 外罩 16 處理室 18 檢測器組件 18a 電荷耦合元件 18b 發散光柵 20 窗口 22 光譜分析儀 24 光纖纜線 26 輸送系統 28 真空系統 30 射頻電源供應系統 32 熱交換系統 34 遠端電蒙系統 36 處理器 38 記憶體 40 基壁 42 側壁 44 開口 46 蓋、體 48 主體 50 氣體供應蓋板 50a- c 數個開孔 52 擔板 54 噴頭 56 間隙 58 間隔 60 隔離物 ' 62 陶瓷墊層 64 環狀凹部 64a 底面 64b 側面 66 陶瓷環 68 壁墊層 70 環狀抽吸通道 72 通道 74 排放孔 76 抽吸槽 78 閥門 80 排放出口 82 真空幫浦 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第10頁 本紙張&度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517322 A7 B7 五、發明說明() 84 節流閥門 86 晶座 88 收納器 90 基板 92 處理區 94 取用通道 96 環 100 提舉栓 102 可垂直移動之提舉環 104 氣體供應面板 106 氣體源 107 加熱器單元 108 供應管路 110 電漿 112 曲線 116 區域 118 基板 120 區域 122 區域 124 區域 126 區域 128 區域 130 區域 144 排序副程式 146a-e 光學能量 148 曲線 149 加熱器控制副程式 239a -b 監視器 241a -b 光筆 342 電腦程式 343 製程選擇副程式 344 製程排序副程式 345a -C 處理室管理副程式 346 基板定位副程式 347 處理氣體控制副程式 348 壓力控制副程式 349 加熱器控制副程式 350 電漿控制副程式 發明詳細說明: 請參照第1圖,以電漿為基礎之半導體製程系統12 包含外罩1 4,其界定處理室1 6。檢測器組件1 8經由配置 於外罩14的窗口 20而以光學方式連接於處理室16。光譜 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公f ) -------!---------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 分析儀2 2經由光纖欖線2 4而與檢測器組件1 8進行資料 通訊。檢測器組件1 8可包含任何習用的偵測器,例如電 荷耦合元件(charge-coupled-device,ccD)18a,而且通常在 CCD元件18a與窗口 20之間配置有發散光柵i8b。在此 情況下,各個伴隨CCD元件的像素可對應一組波長不同 於該CCD元件之其它像素所伴隨之波長。做為範例的光 譜分析儀可講自位在美國加州Santa Clara市之應用材料 公司(Applied Materials,Inc·)商標名稱為EyeD®的光譜分 析儀,應用材料公司為本專利申請案之受讓人。系統12 可為任何在半導體技術領域所習用並以電漿為基礎之系 統,例如電漿蝕刻系統、濺鍍沉積系統以及類似系統;為 便於討論,系統 12將描述為電漿促進化學氣相沉積 (PECVD)系統。 請參照第2圖,做為範例的PECVD系統12包含氣體 輸送系統26、真空系統28、射頻電源供應系統30、熱交 換系統3 2以及遠端電漿系統3 4 ’所有系統均在處理器3 6 的控制下運作。記憶體3 8可與處理器3 6進行資料通訊, 其適於儲存控制程式。氣體輸送系統2 6、真空系統2 8、 熱交換系統32以及遠端電漿系統34 ’均以流體相通於處 理室16,以下將有更完整的說明。 請參照第3圖,外罩14包含基壁4〇,其具有從基壁 延伸之側壁42,且終止於開口 44。蓋體46包含具有通道 的主體48,而氣體供應蓋板50、擔板52及噴頭54均配 置於通道内。氣體供應蓋板50包含數個開孔’其概括以 第12貫 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) ----- -------.---♦---裝.-------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 50a-c來表示。其中一個通道5〇a配置於蓋板5〇的中央, 並完全延伸穿過兩面之間的蓋板5〇。噴頭54鄰接於氣體 供應蓋板50且彼此相隔。擋板52係配置於氣體供應蓋板 50與喷頭54之間。擋板52與氣體供應蓋板5〇彼此相隔, 並在其間界定間隙56。噴頭54與擋板52彼此相隔,並在 其間界定間隔5 8。擋板5 2内的通道可使間隙5 6及間隔 58以流體相通,而噴頭54内的數個開孔可使間隔58及處 理室1 6以流體相通。噴頭54與主體48之間配置有隔離 物60。陶瓷塾層62覆蓋於主體48面對處理室16之一部 分。 側壁42包含環狀凹部64,其具有底面64a和側面 64b。陶瓷環66位於環狀凹部64之内部,藉以完全覆蓋 底面64a並朝開口 44向上延伸而部分覆蓋側面64b。壁墊 層68位於環狀凹部64内,以覆蓋位於開口 44與陶瓷環 66之間的側面64b的剩餘區段。在此情況下,環狀抽吸通 道70係界定於陶瓷勢層62、陶瓷環66、壁塾層68與隔 離物60之間。環狀抽吸通道7〇鄰接於噴頭54。壁墊層 68相隔於側面64b和壁墊層68兩者,並在蓋體46與壁墊 層68之間形成通道72。 排放孔7 4係以流體相通於環狀抽吸通道7 0 ’以使處 理室1 6能夠以流體相通於抽吸槽76。以流體相通於抽吸 槽76的閥門78可藉由真空幫浦82所產生的真空狀態而 將排放物從抽吸槽76導引至排放出口 8〇。真空幫浦包含 節流閥門84。 第13頁 本紙張尺度綱巾酬家鮮(CNS)A4^i^1() x 29/ ^ ) -------.------^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 可利用電阻加熱的晶座86係配置於處理室1 6的内 部,其包含適配於收納基板9〇(如半導體晶圓)的收納器 88。在此情況下,晶座86在處理室16内支撐基板90。晶 座86可相對於蓋體46和基壁40移動,藉以將基板放置 在配置於噴頭54附近的處理區92,以及放置在載入位 置,其中收納器88位在形成於外罩14及陶瓷環66内部 的取用通道94。取用通道94可加以密封,以防止處理流 體從處理室1 6流出。晶座86的移動可運用自動調整提舉 機制來達成,其詳細描述於授予Selyutin等人之美國專利 第5,951,776號,發明名稱為「自動對準提舉機制」 (“Self-Aligning Lift Mechanism”),其與本發明具有相同受 讓人。 環96可為夾環或遮蔽環,並取決於製程而定,甘χ \ 井配 於接觸晶座86之周圍,藉以當基板被放置在處理區92時 能夠環繞基板90。在此情況下’環狀阻塞孔98可藉定_ 隔離物60與遮蔽環96之間。環96可由任何材料製成 並取決於應用而定,例如熔合碎土、鈦或類似材料。如& 環96為遮蔽環,則環96收納於陶瓷環66並界定+傅 〜π壤96 與晶座86之間的間隔,晶座86則位於載入位置,+ θ 且 亦即在 處理室16内向下縮回。當支撐下一個基板的晶座86 上升 到處理位置時,其將會舉起環96。基板90係經由直、 具2爽 盤而固定在晶座86上。 如果環96為夹環,則環96會在處理過程中替〜 糸在、地將 基板固定於晶座86。因此,環96可將基板90腎宓 π在地固定 第Η頁 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐) --I----.---*-----------^ --------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
AT —--- B7_ 五、發明說明() 在晶座86上,其可同時利用真空夹盤來固定基板或取代 真空夾盤。 提舉栓1 00以可移動的方式連接於晶座86,使得其一 端能夠扣住可垂直移動的提舉環1 〇2,而提舉環丨〇2係位 於晶座86下側與基壁40之間。當提舉環1〇2向上移動而 扣住提舉栓1 〇〇的下側時,提舉栓1 〇〇將會延伸越過晶座 86的表面,且基板收納器88形成於晶座86内。當晶座 86位於載入位置時,基板90相對於基板收納器的定位 工作係由自動控制擒片(未圖示)配合提舉栓丨〇 〇而完成。 當曰曰座86位於載入位置時,基板9〇會與基板收納器88 分離,以容許自動控制擋片取出基板9〇。藉由提舉栓1〇〇 與晶座8 6之間的相對運動,基板即可被提舉或放置在晶 座8 6上。為了將基板收納至基板收納器8 8 ,晶座8 6會朝 處理區92上升。一種合適的自動控制輸送組件描述於授 予Maydan之美國專利第4,95 1,601號,其與本發明具有相 同受讓人。 請再次參照第2圖,氣體輸送系統2 6包含氣體供應 面板1 04和數個流體源、固體源或其組合,其概括以氣體 源1 06來表示。各種處理氣體的供應管路包含關閉闕(未 圖示)’其可以自動或手動方式關閉處理流體之流通,供 應管路另包含流量控制器(未圖示),其可測量流過各個供 應管路的流量。處理及輸送流體包括例如氫化碎(SiH4)、 氧化氮(N2〇)、氬(Ar)、氮氣(N2) ’以及/或其它摻雜物或 反應源’此等處理及輸送流體供應至處理室16的速率亦 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公t ) -------!--------------訂 —-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 藉由以溫度為基礎的液體或氣體流量控制器(MFCS)(未圖 示)加以控制,以及/或由閥門(未圖示)來控制。在其它實 施例中,處理及輸送流體供應至處理室16的速率可由以 壓力為基礎的固定或可調開孔來控制。如果在處理過程中 使用有毒流體,例如臭氧(03)或鹵化氣體,則數個關閉閥 可以傳統方式設置於各氣體供應管路。氣體供應面板104 具有混合系統,其可接受來自源1 06的沉積處理及輸送流 體,並經由供應管路1 0 8進行混合及傳送到氣體供應蓋板 50内的通道50a。在特定實施例中,混合系統、輸入到混 合系統的歧管,以及由混合系統輸出到通道50a的歧管均 可以鎳製成,或由諸如鍍鎳氧化鋁材料製成。 請參照第2圖和第3圖,在操作過程中,晶座86將 基板90放置在處理區92,同時處理流體從源106經由氣 體供應蓋板50、擋板52及噴頭54而流入通道50a並進入 處理區92。處理流體係沿著徑向而向外流出,其通過基板 90的邊緣,並與其上暴露的表面產生反應而形成所欲的薄 膜。接著,流體轉向通過環96並經由阻塞孔98而進入抽 吸通道70。當進入抽吸通道70之後,排放氣體會沿著處 理室16的周圍被導引,並藉由真空幫浦82加以排出。 請參照第1圖、第2圖及第3圖,製程條件係測量為 電漿存在之放射光譜的函數,藉以偵測任何可能存在的錯 誤。特別是,光譜波段中含有關於製程條件之錯誤的資訊 將會被識別。當分析沉積在數個基板上之薄膜的光譜時, 吾人所關注的光譜波段會被分析判斷。在一個範例中,數 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) -------*---·---裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 個直徑約3 0 0厘米的基板於其上沉積含矽薄膜的過程當中 被分析。RF電源供應系統30將範圍從283至437瓦的電 壓供應到噴頭5 4,同時晶座8 6將基板9 0放置在離開嘴頭 54約475至5 50密爾(mil)的預定距離。處理室壓力由真 空系統28控制,其範圍介於2.43至2,97 milliTorr。氣體 輸送系統26以247-260標準立方公分(sccm)的速率將梦 烷、氫化矽等從源106供應到處理室16 c*氧化亞氮、n2〇 係以3,325至3,850sccm的流速從其中一源1〇6導入反應 室。 具體而言,來自於電漿110的光譜響應會針對一組其 上具有沉積薄膜的基板進行分析,而參數係設定在上述參 數範圍之中心點。光譜係由此中心點(即基線點)加以觀 測。隨後為具有沉積薄膜並引入錯誤至製程系統12的基 板進行光譜檢測。此等光譜被稱作錯誤光譜。引入的錯誤 包括使上述參數偏離中心點,從而改變製程參數而偏離基 線的製程條件。其它錯誤另包括將基板不當置放於晶座86 上,以及光學次系統的老化等,其中包括因沉積薄膜而導 致窗口 2 0變得模糊。錯誤光譜會和基線光譜加以比對。 特別是’當波長範圍相對於基線光譜之強度呈現出強度變 化時’其表示該波長範圍含有對應於吾人所關注之錯誤的 資訊,以下將有更完整的說明。 被檢測的錯誤和基線光譜之波長範圍介於2〇〇至9〇〇 nm。此等波長的總強度係利用多頻道CCD檢測器組件進 行檢測。在本範例中,C C D檢測器具有2 0 4 8個像素之陣 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------*---♦-----------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322
五、發明說明( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 列’各像素伴隨光譜能量的不同波段,其提供每像素… mn的平均光譜解析度。在各像素中可取得伴隨其波長之 時間平均化強度。具體而言,光譜 ^ 疋π牝里係以每秒ό次的頻 率加以檢測…ρ,每163ms稱作一筆整合資料。整八資 料的平均值即可提供資料點。由2048個像素所得到 料點經過加總之後即可提供總和資料。總和資料會被收集 /、十次,而後再加總在一起,如此即得到上述各波長的織 強度。 〜 請參照第1圖和第4圖,曲線i i 2顯示:3 3個基板經 過處理之後,總放射量呈現顯著的下降。更特定而言,曲 線112顯示晶圓17的總電漿放射量大量降低。瞭解到電 漿放射量的降低可能導因於和製程系統12有關之一或多 個不同次系統的不良運作之後,在電漿強度中所觀測到的 波長關聯性即可被決定。特定而言,有三種波段傳送對應 於不同系統中之錯誤的資訊。此三種波段為:紫外線(uv) 波段(2 5 0 nm< λ <400 nm)、「藍色」波段(4 00 nm< λ <5〇〇 nm) 以及「紅色」波段(5 00 nm<久<9 00 nm)。次範圍係根據在 三個區域内所觀測到的光譜定性差異來加以選擇,以下將 會說明。 請參照第5、6和7圖,當製程錯誤出現時,基板丨i 8 在不同波長之歸一化強度之曲線圖被分析,其中包括上述 之基線基板3 3。在第5圖中’由於發生錯誤的緣故,紅色 波長(500 ηιη<λ<900 nm)在區域116呈現下降。區域lie 係對應基板82至1 1 8。具體而言,相較於區域1 1 8,紅色 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) ^--------^---------*5^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________B7___ 五、發明說明() 波段有20%的下降出現在區域116。另一方面,在第6圖 中,相較於區域122,藍色波段(400 nm< λ <500 nm)的強 度約下降25%。區域120亦對應於基板82-1 18。最後,相 較於區域126,第7圖顯示UV波段(250 nm< λ <400 nm) 在區域124中約下降30%。區域124亦對應於基板82-1 1 8。吾人確信,UV波長在強度上的下降可能起因於窗口 20之薄膜的光子散射,或是由於光纖纜線的品質不良所導 致。紅色及藍色波段的強度下降亦可能起因於窗口 2 〇之 薄膜的光子吸收。根據上述結果,吾人認為歸因於三種光 譜波段之間的電漿放射量之降低所導致的錯誤可能會存 在於光學次系統内。 為了確定導致電襞強度下降的原因係出自光學次系 統,上述三種光譜波段之兩種波段的比值將會進行分析。 紅色波段與UV波段的比值可以取得。具體而言,吾人發 現,紅色波段與UV波段之比值的增加係表示錯誤的原因 來自於光學次系統。此結果顯示於第8圖,其中當與區域 130進行比對時,區域128内的比值增加。相較於區域13〇 的比值,區域128的比值約高出10%。因此,吾人可斷定 電漿放射量的下降係歸因於光學次系統。 取知 色波ί又與UV波段之比值即可分辨可能會導致 錯誤的光學次系統之零件。吾人發現,紅色波段與^乂波 段之比值的增加以及藍色波段與υν波段之比值的增加, 係表示造成錯誤的決定性因素可能出自於窗口 20的模糊 化。然而,如果藍色波段與υν波段之比值的變化很小或 第19頁 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π A7 B7 五、發明說明() 沒有變化,但紅色波段與uv波段之比值增加,則造成錯 誤的決定性因素可歸因於光纖24 ° 請參照第9圖,在另一項技術中’藉由分析來自於數 個基板的光譜’可斷定窗口 20即為光學次系統内造成光 譜放射量下降之錯誤的零件。特定而言’數個基板依序被 處理而產生一系列的光學能量光譜’其以146a、146b、 146c、146d 及!46e 表示。光譜 146a、146b、146c、146d 及146e均以λ〇 = 3 3 6.66為中心並伴隨其強度等級,其中各 光譜的強度等級低於序列中的前一光譜。然而,強度的下 降量非常微小,因為序列中的第一個基板(對應於曲線 146a)與序列中的最後一個基板(對應於曲線146e)的差值 約1 %。然而,如第1 〇圖之曲線148所示,在波長較長的 光譜内,此種在依序處理基板中所產生的變化即不存在。 因此,此結果符合來自處理室窗口 20之UV散射,並且是 一種指出由處理室1 6的不潔淨所導致之錯誤的良好指 請參照第2圖及第9圖,如果觀測到紅色波段與uv 波段的比值降低,則錯誤可能歸因於製程系統1 2内的其 b次系統。由製程系統1 2之各種次系統所控制的製程參 數經發現具有獨特的光譜特徵,並可藉以識別錯誤。舉例 而言,波長範圍介於4 1 0至4 1 6 nm的強度經發現會隨著 處理室壓力、基板90與噴頭54的間隔、由RF電源供應 系統3 0所供應的電源’以及♦燒流入處理室1 6内的流速 等變化的函數而改變。因此,波長介於4丨〇至4丨6 nm的 第20頁 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規格(別x 297公餐) - - i ί ^^1 i^i n I —ϋ n ϋ n I · n I m I n m n 一 Ο, I n an n n m an n I (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 波段可視為製程參數關聯於處理室壓力、基材9()間隔、 RF電源及碎燒氣體流量的相關波段。 如果處理室的壓力增加到超過基線壓力,則在此波長 範圍内的強度將會增加,此可表示高壓所引發之錯誤。相 反地,如果處理室的壓力下降到低於基線壓力,則在此波 長範圍内的強度將會降低,此可表示低壓所引發之錯誤。 同樣地’如果由RF電源供應系統3 〇所供應的電源超過基 線電源值,則在此波長範圍内的強度將會增加;如果電源 低於基線電源值,則在此波長範圍内的強度將會降低。在 此情況下即可找出電源高低所導致的錯誤。 強度高低與矽烷流入處理室1 6之流率的關聯性和關 於處理室壓力和電源大小的關聯性之間呈現負相關。特定 而言,如果矽烷流入處理室1 6的流率高於基線流率,則 在此波長範圍内的強度將會降低。當碎燒流率低於基線流 率時,可觀測到此波長範圍内的強度增加。在此情況下即 可找出矽烷流率所導致的錯誤。 如果基板9 0與噴頭5 4之間的間隔過大,則如此亦將 導致波長範圍在410-416 nm的強度增加,此可表示間隔 過大所引發之錯誤。如果基板9 0過於靠近噴頭5 4,則在 此波長範圍内無法偵測出強度高低的變化。 藉由識別無關於吾人所關注之製程參數的光譜波 段,即可在不同的次系統當中分辨出可能是造成上述錯誤 的來源。具體而言,參數無關聯波段會被識別,其中強度 並非回應所關注之錯誤的出現而改變,而是隨著其餘和相 第21頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐) --------:---.---裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 關波段有關聯的錯誤而改變。全域無關聯波段亦同時會被 識別。波長的全域無關聯波段具有伴隨的強度,其並不會 隨著任何上述錯誤的存在而改變。波長的全域無關聯波段 的範圍介於460至488 nm之間。由上述波段可取得兩個 比值。取得相關波段與參數無關聯波段的比值即可獲得參 數比值。取得相關波段與全域無關聯波段的比值即可獲得 歸一化比值。如果經發現參數比值與歸一化比值吻合,則 控制伴隨參數無關聯波段之製程參數的次系統會被視為 造成錯誤的原因。如果經發現兩個比值不吻合,則可假定 該項錯誤係由對應於其它製程參數其中之一的次系統所 造成。 在本範例中,處理室壓力所對應的參數無關聯波段經 發現涵蓋範圍在416-421 nm的波長。為了判斷波長範圍 在416-421 nm的相關波段中的變化是否對應於處理室壓 力參數,必須取得參數比值,為達此目的,需取得相關波 段與參數無關聯波段的比值,其中相關波段的範圍在 410-416 nm ,而參數無關聯波段的範圍則是在 416-421 nm。此比值必須和歸一化比值進行比對。取得相關波段與 全域無關聯波段的比值即可決定歸一化比值,其中相關波 段的範圍在410-416 nm,而全域無關聯波段的範圍則是在 460-488 nm。如果上述兩比值經發現彼此吻合,則其強烈 表示相關波段之強度的增加可斷定處理室的壓力高於基 線壓力。相反地,相關波段的強度降低係表示處理室的壓 力低於基線壓力。因此,控制處理室壓力的次系统即可被 第22頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) -------!--------------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 R7 五、發明說明() 視為造成錯誤的原因。 如果上述兩比值經發現並不吻合,則另一個對應於不 同參數的參數無關聯波段將會被分析。以範例而言,參數 無關聯波段將會被分析,其對應於由RF電源供應器3 0所 供應的電源高低。對應於由RF電源供應器3 0所供應的電 源咼低的參數無關聯波段範圍為3 95 -40 1 · 5 nm。如上所 述’參數比值與歸一化比值會被決定並加以比對。兩比值 之間的吻合係表示相關波段之強度的增加顯示電源高低 高於基線電源。相反地,相關波段之強度的降低係顯示電 源低於基線電源。如此即表示控制RF電源的次系統為造 成錯誤的原因。 如果沒有發現吻合之處,則另一個製程參數將會以類 似方式加以分析。為達此目的,伴隨矽烷流率的無關聯波 段經發現涵蓋範圍在386-392.5 nm的波長。 氧化亞氮參數的相關波段經發現位於372.5-376.8 nm 的波長範圍内,其亦關聯於處理室壓力和間隔處理參數。 具體而言,如果氧化亞氮的流率增加到超過基線流率,則 在372.5-376.8 nm波長範圍内的強度將會增加。相反地, 如果氧化亞氮的流率減少到低於基線流率,則在372.5-3 7 6 · 8 nm波長範圍内的強度將會降低。處理室的壓力對於 強度等級的變化反比於處理室的壓力變化。如果基板9 〇 與噴頭54之間的間隔過大,如此會導致在372.5-376.8 nm 波長範圍内的強度增加。如果基板90過於靠近噴頭54 , 則在此波長範圍内無法偵測出強度的變化。 第23頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公f ) --------,,--------------訂--------- (碕先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 η 社 印 製 五、發明說明( 對於氧化亞氮之流率而言,其參數無關聯波段經發現 位於392.5-395.0 nm之波長範圍内。運用上述處理,吾人 可以判斷是否能夠以氧化亞氮之流率製程參數來識別錯 誤。 在最直接的情況下,可利用記憶體3 8内的查詢表來 偵測製程錯誤並加以分類;如第2圖所示,對應於上述製 程錯誤之光譜特徵的資訊係儲存於記憶體内。為達此目 的’記憶體3 8包含關於波長、強度,以及伴隨可以經驗 式來決定之光譜能量的時間特徵等資訊。 請參照第2圖和第1 1圖,在操作過程中,由電漿^丄〇 所產生的光學能量在步驟1 7 0係以光譜儀2 2進行檢測, 並回應該光學能量而產生訊號。處理器36可使該訊號量 化,例如使該訊號數位化,並且測定出在步驟172由光譜 儀22所檢測的波長、強度以及光譜能量的時間特徵。在 步驟174,處理器36可從含有對應於上述其中一項錯誤之 資訊的波長中識別光譜波段。為達此目的,處理器36運 作於記憶體38内的資料項目’以識別其光譜資訊符合由 光譜儀22所檢測之光譜資訊的資料項目,如此即可定義 出相符的資料。此項工作可藉由尋找精確對應的資料,或 透過内插處理來決定最接近被檢測之光譜能量的資料項 目而完成。如果對應的資料項目已經過確認,則製程中的 錯誤可以被決定,而且在可能的情況下1成錯誤的次系 統亦可在步驟丨76中被識別。如果沒有找到任何造成錯誤 的次系統,則可斷定系統1 2需要校正。 第24頁 -------1---:---裝--------訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明() 如以上參照第2圖之說明,處理器36係控制Pecvd 系統的運作。此項工作係藉由使處理器3 6運作於儲存在 記憶體3 8内的系統控制軟體來完成。電腦程式包含若干 組指令’其可支配時序、流體之混合、處理室的壓力、處 理室的溫度、rF電源高低,以及其它在特定製程中的參 數,以下會有更完整的說明。記憶體3 8可為任何一種記 憶體,諸如硬碟機、軟碟機、隨機存取記憶體、唯讀記憶 體、卡架或上述之任意組合。處理器36可包含單板電腦 (SBC)、類比及數位式輸入/輸出機板、介面卡以及步進馬 達控制器機板等,該等機板可符合VME(Versa Modular European)標準所定義的機板、卡座以及連接器的尺寸規格 和型式。VME標準同時定義具有16位元資料匯流排及24 位元位址匯流排的匯流排結構。 請參照第2圖和第12圖,使用者與處理器3 6之間的 介面可經由視覺顯示器。為達此目的,可運用兩台監視器 2 3 9a和23 9b。監視器239a可架設在包含一或多個PECVD 系統12a和12b的潔淨室之壁面240。另一監視器239b可 架設在壁面240的後方供伺服人員使用。監視器239a和 2 3 9b可同時顯示相同資訊。利用結合於監視器239a和 239b的光筆可以和處理器36溝通。例如,光筆241a可透 過監視器239a而與處理器36溝通,光筆241b則可透過 監視器239b而與處理器36溝通。光筆241a和241b尖端 上的光感應器可回應使用者指向陰極射線管(CRT)顯示器 的螢幕上區域,而偵測CRT顯示器所放射的光。經過碰觸 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297^¥7"-' ------卜------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) 517322 A7 B7 五、發明說明() (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的區域會改變顏色或者顯示出新的選單或螢幕,以確認光 筆和顯示螢幕之間能夠溝通。其它例如键盤、滑鼠,或其 它指向或通訊裝置等裝置,亦可用於取代或連同光筆241a 和241b之運作,以便讓使用者能夠和處理器36溝通。 如上所述,電腦程式包含若千組指令,其可支配時 序、流體之混合、處理室的壓力、處理室的溫度、RF電 源咼低,以及其它在特定製程中的參數’並且分析由光譜 分析儀所取得的資訊,以下會有更完整的說明。電腦程式 碼可以任何傳統的電腦可讀取之程式設計語言進行撰 寫:例如,68000 組合語言、C、C + +、Pascal、Fortran 及 相似的語言。合適的程式碼可利用傳統的文字編輯器輸入 單獨或多個檔案中,並存放在電腦可讀取媒介内,或在電 腦可讀取媒介内執行。若輸入的程式碼内容係以高階語言 所撰寫’則程式碼會進行編譯,而編譯過的程式碼隨後會 與預先經過編譯的Windows®副程式函式庫的目的碼進行 連結。為了能夠執行經過連結和編譯的目的碼,系統的使 用者會呼叫目的碼而致使電腦系統將程式碼載入記憶體 内。然後,處理器3 6讀取並執行程式碼,以執行程式所 指定的工作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請參照第1 1圖,其顯示根據本發明之系統控制軟體 和電腦程式342的階層控制結構的方塊圖。利用光筆介 面,使用者可將製程設定編號和處理室編號輸入製程選擇 田1J程式343,以回應顯示於CRT監視器的選單或螢幕。為 執行指定的處理所必須預先決定的製程參數之製程設定 第26頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 R7 五、發明說明() 可由預先定義的設定編號加以識別。製程選擇副程式343 係指出:(i)所欲的處理室·,以及(Η)為使處理室執行所欲 完成之製程所需的製程參數設定。為執行特定處理所需的 製程參數與製程條件有關,其中包括諸如處理氣體組成和 流率、溫度、壓力以及電漿狀態,例如高低頻rf電源和 南.低頻RF頻率(若使用遠端微波電漿系統,則另包括微波 產生器電源高低)、冷卻氣壓以及處理室的壁面溫度。製 程選擇副程式343係控制在適當時間應執行何種製程(沉 積、晶圓洗淨、處理室洗淨、處理室吸氣、再緩流)。在 某些實施例中,可能有一種以上的製程選擇副程式。 製程排序副程式344所包含的程式碼係用於接受來自 製程選擇副程式343的處理室和製程參數設定,以及用於 控制不同處理室的運作。多位使用者可輸入製程設定編號 和處理室編號,或者單獨使用者可輸入多種製程設定編號 和處理室編號,以使排序副程式344能夠以所欲的次序來 排定所選擇的製程。在較佳情況下,排序副程式344所包 含的程式碼係用以執行下列步驟:(i)監測處理室的運作, 以判斷處理室是否被使用;(ii)判斷使用中的處理室内執 行何種I程,以及(i i i)根據處理室和執行製程類型的可用 性來執行所欲的製程。可利用監測處理室的傳統方法,例 如輪詢法。當排定需要執行的製程時,排序副程式344可 加以設計而考量到目前使用中之處理室的狀態,並與選擇 所欲的製程之製程條件或各個由使用者輸入之要求的「時 期」,或系統程式設計師所欲納入的任何其它相關因素相 第27頁 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(21〇 X 公釐)一 _丨"—一 -------I-----------I I 訂·---------*5^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明( 互比較,以便決定時間排程的優先次序。 一旦排序副程式3 4 4決定出下一個將要被執行的處理 室及製程設定結合之後,排序副程式344會將特定製程設 定參數傳送到處理室管理副程式345a-c而開始執行製程 設定,處理室管理副程式根據排序副程式344所決定的製 程設定來控制多項處理工作。例如,處理室管理副程式 3 45b包含用於控制處理室16内之運作的程式碼。處理室 管理副程式345b可同時控制各種處理室零件副程式的執 行,該等處理室零件副程式係控制執行被選擇之製程設定 的必要處理室零件的運作。處理室零件副程式的例子包括 基板定位副程式346、處理氣體控制副程式347、壓力控 制副程式348、加熱器控制副程式349,以及電漿控制副 程式350。取決於系統處理室的特定結構,某些實施例包 含所有上述副程式,但其它一些實施例則僅包含某些副程 式。凡熟習此項技藝之人士當可輕易得知,其它處理室控 制副程式亦可被納入,並取決於在處理室丨6内所執行的 製程類型而定。在運作過程中,處理室管理副程式34几 係根據被執行的特定製程設定來進行選擇性排程,或呼叫 處理零件副程式。處理室管理副程式345b係以非常類似 排序曰ll袄式3 44排定下一個被執行的處理室i 6和製程設 定的万式來排定處理室零件副程式。在典型情況下,處理 1:管理副程式345b包含下列步驟:監測各種反應室零件; 根據被執㈣製程設定之製程參數來決定需I㈣哪些 零件;以及開始執行處理室零件副程式,以回應上述監測 第28頁 ----------— II ---I----^ -----I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經 濟 部 智 % 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製
AT _____R7 _ 五、發明說明() 和決定之步驟。 請參照第3圖及第13圖,基板定位副程式346所包 含的程式碼係控制用於將基板載入晶座8 6的處理室零 件’同時可選擇在處理室16内將基板提舉到所欲的高度, 藉以控制基板與噴頭54之間的間隔。當基板被載入處理 室16時,加熱器組件33會降低,以便將基板收納於晶圓 收納器8 8内’然後再上昇到所需要的高度。在操作過程 中’基板定位副程式346係控制晶座86的運移動,其回 應於處理室管理副程式345b所傳送關於支撐高度的製程 參數設定。 處理氣體控制副程式3 4 7所包含之程式碼係用於控制 處理氣體的組成和流率。處理氣體控制副程式3 4 7控制安 全關閉閥門(未圖示)的開啟/關閉位置,並且提升或降下流 量把制器(未圖示)以得到所需要的氣體流率。如同所有處 理室零件副程式一樣,處理氣體控制副程式347由處理室 管理副程式3 4 5 b呼叫,並且接收來自處理器管理者且關 於所需要之氣體流率的副程式製程參數。在典型情況下, 處理氣體控制副程式347藉由開啟氣體供應管路而運作, 並且重複執行:(i)讀取必要的流量控制器;(ii)將讀數與 接收來自處理室管理副程式3 4 5 b的所需流率加以比較; 以及(111)在必要時調整氣體供應管路的流率。此外,處理 氣體控制副程式347包含監測危險的氣體流率之步驟,當 偵測到危險狀況時,將會啟動安全關閉閥門(未圖示)。處 理氣體控制副程式347同時會控制潔淨氣體和沉積氣體的 第29頁 -------i---------------t---------線 (請先閲讀背面ilii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 517322 A7 B7 五、發明說明( 氣體組成及流率,並依照所選定的製程而定(洗淨或沉積 製程’或其它製程)。其它實施例可能包括一種以上的處 理氣體控制副程式,而各個副程式控制特定類型的製程或 氣體管路的特定環境。 在某些製程中,諸如氮氣、氬氣等惰性氣體會流入處 理室16内,藉以在反應性處理氣體被導入之前,先穩定 處理室内的氣壓。在此等製程中,處理氣體控制副程式30 會經過程式化設定用以執行步驟如下:使惰性氣體流入處 理事16内,並持續一段必要的時間以穩定室内壓力,然 後再執行上述步驟。此外,當處理氣體由液態前驅物(例 如氯化鈥)氣化而成時,處理氣體控制副程式3 4 7會被撰 寫成納入透過存在於發泡器(未圖示)内的液態前驅物將輸 送氣體(例如氦氣)氣泡化的步驟,或是納入將輸送氣體(例 如氮氣)導入液體注入系統的步驟。當在此製程中使用發 泡器時,處理氣體控制副程式347會調節輸送氣體的流 量、發泡器(未圖示)内的壓力,以及發泡器的溫度,以得 到所需要的處理氣體流率。如上所述,需要的處理氣體流 速會被傳送到處理氣體控制副程式347而做為製程參數。 此外,處理氣體控制副程式347包括下述步驟:藉由存取 含有給定處理氣體流率之必要數值的儲存列表而取得必 要的輸送氣體流率,以及處理氣體流率所適用的發泡器壓 力。一旦取得必要的數值之後,輸送氣體流率、發泡器壓 力以及發泡氣溫度會被監測,同時比較必要的數值並藉以 調整。 第30頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS)A4規格(210 x 297公餐^一"·' —--------- ^--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 R7 五、發明說明() 壓力控制副程式348所包含之程式碼係藉由調整處理 室1 6之排放系統内的節流閥門的孔徑大小來控制處理室 1 6内的壓力。節流閥門的孔徑大小係設定用以控制處理室 相對於處理氣體總流量、處理室丨6的大小以及排放系統 所使用之抽吸設定點壓力的壓力程度。當壓力控制副程式 3 48被呼叫時,所欲的或目標壓力程度會從處理室管理副 程式345b接收而來並做為參數。壓力控制副程式348經 由讀取連接於處理室之一或多個傳統壓力計而測量到處 理室1 6内的壓力,同時將測量值和目的壓力相互比較, 並且彳寸到對應於儲存的壓力列表中之目的恩力的PID(比 值、積分及微分)值,以及根據從壓力列表所取得的piD 值來調整節流閥門。在其它情況下,壓力控制副程式348 可撰寫成將節流閥門開啟或關閉到特定大小的孔徑,藉以 將處理室1 6内的抽吸容量調整到所欲的程度。 加熱器控制副程式349所包含之程式碼係用於控制加 熱器組件1 07的溫度,且加熱器係以電阻方式加熱晶座 86(以及位於其上方的任何基板)。加熱器控制副程式349 亦可由處理室管理副程式呼叫,同時接收目的(即設定點) 溫度參數。加熱器控制副程式測量位於晶座8 6内的熱電 偶之電壓輸出來測量溫度,同時將測量到的溫度和設定點 溫度相互比較,以及增加或降低供應到加熱單元的電流。 從測量到的電壓經由查詢儲存的換算表來識別對應的溫 度,或者利用四階多項式來計算溫度。當利用嵌入式迴路 來加熱晶座時,加熱器控制副程式丨49以漸進方式來控制 第31頁 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格_(210 X 297公餐) -------L---1---裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明() 供應到迴路之電流的提昇/下降。此外,可以納入内建式失 效安全模式來偵測製程是否符合安全條件,如果處理室16 並未設置妥當,則加熱單元會停止運作。另一種可以運用 的加熱器控制方法係利用升降控制演算法,此種演算法描 述於授予Jonathan Frankel之美國專利第5,968,587號,其 名稱為「控制氣相沉積設備之溫度的系統及方法」 ("Systems and Methods for Controlling the Temperature of a Vapor Deposition Apparatus,,),該案與本發明具有相同 受讓人。 電聚控制副程式3 5 0所包含之程式碼係用於設定供應 到處理室1 6和加熱器組件8 6之處理電極的低頻及高頻rf 功率尚低’以及用於設定所運用的低及高RF頻率。如同 上述之處理室零件副程式,電漿控制副程式3 5 〇係由處理 室管理副程式345b呼叫。對於含有遠端電漿產生器的實 施例而言’電漿控制副程式3 5 〇可同時包含用於控制遠端 電漿產生器的程式碼。 雖然本發明已就特定實施例加以說明,凡熟習此項技 藝之人士當可瞭解,存在許多波長可被檢測,以偵測上述 錯誤或其它錯誤。此外,本發明可應用於以動態方式控制 製程條件’以經由反饋控制來回應光譜分析儀所檢測到的 光譜。因此,本發明之範圍不應植基於上述說明,而應根 據在此詳述之申請專利範圍加以界定,其中包括其相等物 之最寬廣範圍。 第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐)' "' ___ -------1---1---裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利枕圍 1. 一種偵測運用電漿之半導體製程系統之錯誤製程條件的 方法,該方法至少包含: 偵測由該電漿所產生之光學能量,該光學能量具有 與其伴隨之複數光譜波段;以及 識別該製程條件中的錯誤,其為該等複數光譜波段 之函數。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中識別該錯誤更 包含使該等複數光譜波段之次波段關聯於該錯誤,並且 以伴隨該等次波段之光譜能量的總強度之函數來識別 該錯誤。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中識別該錯誤更 包含使該等複數光譜波段之第一及第二次波段聯繫該 錯誤,並且以伴隨該第一及第二次波段之比值的函數來 識別該錯誤。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法’其中上述之錯誤為 複數錯誤其中之一,且識別該錯誤更包含識別該等複數 光譜波段之第一次波段,其具有回應該等複數錯誤所伴 隨之第一強度,以及該等複數光譜波段之第一次波段, 其具有回應該等複數錯誤所伴隨之第二強度,並且單獨 隨著該錯誤之存在而改變,同時以該第一及第二次波段 之函數來判斷該錯誤。 第33頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21^97公釐) ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 丨線 517322 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5.如申請專利範圍第4項所述之方法,其中識別該錯誤更 包含識別光譜波段之第三次波段,其具有伴隨強度且獨 立於所有和該等複數錯誤有關聯之錯誤而改變,且判斷 该錯誤更包含以該第三次波段之函數來判斷該錯誤。 6·如中請專利範圍第5項所述之方法,其中上述判斷該錯 誤更包含量化該第一、第二及第三次波段,以定義第 一、第二及第三數量,姐且得到該第一及第二數量之比 值,以定義一參數比值,以及得到該第一及第三數量之 比值,以定義一歸一化比值,並根據該參數與該歸一化 比值間的吻合來確定該錯誤。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之方法,其更包含使複數基 板依序暴露於該電漿,以產生一系列該光學能量之放射 光譜’且該系列之各放射光譜具有和其伴隨之強度等 級’以及對應該等複數基板之其中一基板,其中識別該 製程條件中的錯誤而做為該等複數光譜波段之函數更 包含在該系列之強度等級中識別該錯誤而做為變化之 函數。 8·如申請專利範圍第3項所述之方法,其更包含使複數基 板依序暴露於該電漿,以產生該比值之系列,且該系列 之各比值具有和其伴隨之強度等級,以及對應該等複數 第34頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------.------I--------^--------- (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517322 ^_I____ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 基板之其中一基板,其中識別該製程條件中的錯誤而做 為該等複數光譜波段之函數更包含在該系列之強度等 級中識別該錯誤而做為變化之函數,其中識別該錯誤更 包含識別該錯誤而做為接連基板之第一及第二數量之 比值變化的函數,而一薄膜係以該等變化為該等伴隨實 質上為增加及減少之集合的變化而沉積於基板上。 9 · 一種偵測運用電漿之半導體製程系統之錯誤製程條件的 方法,該方法至少包含: 為該半導體製程系統提供複數次系統; 偵測由該電漿所產生之光學能量,該光學能量具有 與其伴隨之複數光譜波段; 使該等複數光譜波段之次波段關聯於該錯誤;以及 使該錯誤關聯於該等複數次系統其中之一,其伴隨 該等次波段且為光譜能量的總強度之函數。 10.如申請專利範圍第9項所述之方法,其中上述關聯次波 段之步驟更包含使該等複數光譜波段之第一及第二次 波段關聯於該錯誤,各者具有其所伴隨之強度’以分別 定義第一及第二強度,且該第一及第二強度回應於該籍 誤之出現而改變,並且使關聯於該錯誤之步驟更包含量 化該第一及第二強度,以定義第一及第二數量,並得到 該第一及第二數量之比值。 第35頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ----------------1-----訂--------* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
    517322 六、申請專利範圍 1 1.如申請專利範圍第10項所述之方法,其中上述之錯誤 為複數錯誤其中之一,且該第一次波段具有回應該等複 數錯誤之變化所伴隨的第一強度,以及該第二次波段具 有回應該等複數錯誤所伴隨之第二強度,並且單獨隨著 該錯誤之存在而改變’且關聯該錯誤之步驟更包含以該 第一及第二次波段之函數來判斷該錯誤。 12·如申請專利範圍第1 1項所述之方法,其中上述關聯於 該等次波段之步驟更包含識別光譜波段之第三次波 段’其具有伴隨強度且獨立於所有和該等複數錯誤有關 聯之錯誤而改變,且判斷該錯誤更包含以該第一、第二 及第三次波段之函數來判斷該錯誤。 1 3 ·如申請專利範圍第12項所述之方法,其中上述量化之 步驟更包含量化該第三次波段,其中該第一、第二及第 三數量係從該第一、第二及第三次波段定義而來,以及 得到該第一及第二數量之比值,其更包含得到該第一及 第三數量之比值’以定義一歸一化比值,並以該第一及 第二數量之比值定義一參數比值’且判斷該錯誤更包含 根據該參數與該歸一化比值間的吻合來確定該錯誤。 1 4 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之方法,其更包含使複數 基板依序暴露於該電漿,以產生複數比值而定義一系 列,且該系列之各比值對應於複數基板其中之一,其中 第36頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------T------裝--------訂· (在叫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 517322 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 關聯於該錯誤更包含識別該錯誤而做為該系列之比值 變化的函數,而該等變化係該等伴隨實質上為增加及減 少之集合其中之一。 1 5 · —種偵測運用電漿之半導體製程系統之錯誤製程條件 的設備,該設備至少包含: 用於偵測由該電漿所產生之光學能量之裝置,該光 學能量具有與其伴隨之複數光譜波段;以及 用於識別該製程條件中的錯誤之裝置,該錯誤為該 等複數光譜波段之函數。 1 6 · —種偵測運用電漿之半導體製程系統之錯誤製程條件 的設備,該設備至少包含: 一處理室; 一偵測器,其以光學方式連接於該處理室,藉以檢 測由該電漿所產生的光學能量,且該光學能量具有其所 伴隨之複數光譜波段; 一光譜分析儀,其以電性方式連接於該光學偵測 器,用以解析該等光譜波段並產生其所對應的資訊; 一處理器,其以電性方式連接於該光譜分析儀;以 及 一記憶體,其以電性連接於該處理器,該記憶體包 含電腦可讀取媒介,該電腦可讀取媒介具有内嵌於其中 的電腦可讀取程式,該電腦可讀取程式包含一組指令, 第37頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) ----------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 517322 A8 B8 C8 D8
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 用以促使該處理器操作該資訊來識別該製程條件中的 錯誤,其做為該等複數光譜波段之函數。 1 7·如申請專利範圍第1 6項所述之設備’其中上述電腦可 讀取程式更包含一組額外指令,用以使該等複數光譜故 段之第一及第二次波段關聯於該錯誤,各者具有其所伴 隨之強度’以分別定義第一及第二強度,且該第一及第 二強度回應於該錯誤之出現而改變’且包含另一組指令 用以量化該第一及第二強度’以疋義弟一及弟一數量, 並得到該第一及第二數量之比值。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述之設備,其中上述電腦可 讀取程式更包含一組輔助指令’用以產生複數比值而定 義一系列,且該系列之各比值對應於複數基板其中之 一,且該組指令更包含一副程式用以識別該錯誤而做為 該系列之比值變化的函數,而該等變化係該等伴隨實質 上為增加及減少之集合其中之一。 1 9·如申請專利範圍第1 6項所述之設備,其中上述之錯誤 為複數錯誤其中之一,該電腦可讀取程式更包含一組额 外指令,用以識別該等複數錯誤之第一次波段’其具有 回應該等複數錯誤之變化所伴隨之第一強度’以及該等 複數錯誤之第二次波段具有回應該等複數錯誤所伴隨 之第二強度,並且單獨隨著該錯誤之存在而改變,並以 第38頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------f----— --------訂--------- 2清先閱讀背¾<>i音?事項再填寫本頁} 517322 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 該第一及第二次波段之函數來判斷該錯誤。 20·如申請專利範圍第1 9項所述之設備,其中該組額外的 指令更包含一副程式,用以識別光譜波段之第三次波 段,其具有伴隨強度且獨立於所有和該等複數錯誤有關 聯之錯誤而改變,並以該第一、第二及第三次波段之函 數來判斷該錯誤。 (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 第39頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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