TWI307541B - Methods of and apparatuses for measuring electrical parameters of a plasma process - Google Patents

Methods of and apparatuses for measuring electrical parameters of a plasma process Download PDF

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TWI307541B
TWI307541B TW095136172A TW95136172A TWI307541B TW I307541 B TWI307541 B TW I307541B TW 095136172 A TW095136172 A TW 095136172A TW 95136172 A TW95136172 A TW 95136172A TW I307541 B TWI307541 B TW I307541B
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Description

1307541 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於電漿製程系統中量測電性參數之方法及 •裝置，更特別有關用以處理及/或改變，例如半導體晶圓、平 、面顯示器以及微影遮罩（1 i th〇graphy mask)等工件表面之電 漿處理。 【先前技術】 t 龟製程係經常用來改變或處理，例如半導體晶圓、平面 顯示器以及微影遽覃等工件之表面。於電漿製裎申所需要的條 件係被設計成能製造複雜的離子混合物、反應性化學樣本（自 由基）以及高能的中性樣本。這些材料的交互作用接著於工件 的表面上產生出所要的結果。例如，電漿處理係被用來蝕刻掉 半導體晶圓表面上的材料，以便形成複雜的電子元件或電路。 於電聚製程中所使用的條件需要小心的控制，以產生所要的蚀 刻定向性及選擇性。
I 藉由特殊的電漿所產生的表面變化係容易受到電漿内訐 多基本參數的影響，這些參數包括下列變數：化學濃度 壓）、溫度（表面及汽相兩種）以及電性參數（離子通量、離 子能量分佈函數）。這些參數（例如氣體濃度及壓力）能夠藉 由使用外部促動器，例如質量流量控制器（Mass Flow Controiler; MFC)以及飼服驅動節流閥，大致上被輕易地控 制。其他重要的參數（例如溫度及自由基濃度）能夠時常藉由 安裝於處理工具之感應系統（例如熱電偶、放射光譜檢測儀） 01214-TW 5 1307541 例如離子通量及離子能 加以觀察或量測。最後一組重要參數 量’較困難被直接控制或監測。 這些重要的電性參數报困難在電漿處理室中加以量測的 :要理由是，這些參數係起源於在電漿處理室中介於應用驅動 力（RF功率）與局部物理狀態之間的複雜、非線性交互作用， 例如’離子纽的局部增加能夠導致RF功率流的局部增加， 接著導錄高的離子濃度。此〜交互翻相饋能夠導致較高 非均勻及不穩定的電漿條件，通常不可能以單―個局部量測適 當的描述電漿狀態。 及方法加以量測，包括 率掃瞄）、壁探針（wall 、都卜勒效應）、微波吸 電聚電性參數已經藉由各種感應器 有偏壓探針（biased probe)(電壓或頻 probe)(掃瞄頻率）、光輻射（光量測定 收以及被動電極（SPORT、CHARM)。 這些感應型態以及量測方法的每一個，具有多個顯著缺點 中的一個’這些缺點會阻止例行的使料電漿製程監控中。大 部分的常見缺點是：感應H不是為無法接受的侵人（它們過度 =改變或與局部的電.漿狀態作用）’就是僅提供總體的量測结 上的騎。現有技射的—㈣點是：由於量測 权備的複雜性及敏感性，這些感應器的價格昂貴。 因此’有需要改良的量測方法及袭置，以量測電漿製程參 數中’用^量测電漿處理基板，例如：但非限定於半導體基板、 ^面顯不器基板及微影遮罩基板。更特別是，有需要改良的量 測方法及裝置，以量测電聚製程參數，例如電㈣度、電聚均 勾性、離子能量分佈、電子能量分佈、離子通量及離子能量？ 01214-Tw 1307541 【發明内容】 本發明係提供多種方法及裝置，能夠於以 時’克服一個或多個量測電聚電性參數時的相關問題!：：: 月 = — ί應裝置量測”電性參數的方法，這 等的數據本發明I如&控、控制以及最佳化製程與處理工具 :的數據。本發明的另一個態樣包括於處理工件時，一個用來 量測電漿之電性參數的感應裝置。 【實施方式】 本發明係有關以電襞製程處理工件之製程參數的 發明實施例之操作，主要將於下述本文中㈣處理半導體晶 圓、微影遮罩基板或平面顯示器基板進行n無論如何，吾 發明之實施例可被用作對實質上任_處 步驟漿為純，這些電漿處理步驟牵㈣ ^條件下，及/或發生於電漿處理過财，可能遭受到時間及/ 或空間變化的工件。 請參考第！圖，其顯示根據本發明—實施例之感應裝置ι〇〇 的方塊圖。感應裝置_配置成以電漿處理卫件時，量測一製 程參數；感應裝置⑽進-步配置成用以傳送或接收資訊。為 說明上的目的’第i圖亦顯示一外部通訊_ 16〇，其可用以與 本發明之實施例通訊。 、感應裝置⑽包含：-底座115;_感應器ug，較佳為 複數個感應器120; 一資訊處理器13〇; 一内部通訊器14〇; 及电源150。感應器120、資訊處理器13〇、内部通訊器j 及電源150係設在底座115上或其内部。感應器12〇係與資訊 處理益130連接，以便允許由感應器12〇所產生的信號提供做
01214-TW 7 1307541 為資§凡處理器130的輸入。資訊處理器130係與内部通訊5| 140連接’以便允許來自資訊處理器13〇的資訊及數據被轉換 至内部通訊器14〇。於較佳實施例中，資訊處理器13〇係與内 部通訊器140連接’以便允許於資訊處理器130與内部通訊器 140之間做雙向資訊轉換。 感應器120可包括設置於底座115上的離散感應元件。另 一種方式為’感應器120可被製作成為底座115的一部份。換 言之’底座115可被處理以將感應器120製作成為底座U5 的一整體。感應器120被設計成提供一電信號，其係正比於一 個或多個代表電漿製程及製程工具之電漿製程參數。應用於例 如半導體處理及平面顯示器處理的幾個重要製程參數的例 子，包括有射頻場（RF field)、電漿電位、離子通量、例如為 光的電磁通量’以及用於製程中被電漿所影響的任何製程參 數。典型的感應器型態可包括：用在量測電漿電位及離子通量 的界定區域探針（defined area probe)、用在量測蚀刻率的凡得 瓦截面（Van der Pauw cross)、用在量測電漿電位的孤立場電晶 體（isolated field transistor)，以及用在量測離子通量與射頻場 的電流環（current loop) 〇感應器的數目及型態可依據特定的應 用及製程需要加以選擇。 於本發明的較佳實施例中’感應器12〇包含一感應元件 120A與一換能器（transducer)l2〇B。感應元件120A係配置成 為了對被量測的製程參數有所回應，以便.使感應元件12〇Α產 生一正比於一電漿製程參數之信號，例如產生一正比於製程參 數大小的信號。換能器120B係與感應元件12〇A連接，以接 收來自感應元件120A的信號’並將其轉換成適合被資訊處理 01214—TW 8 1307541 器120包括感應元件120A，其係包括有電容式元件。就本實 施例而言，感應器120係配置成感應裝置100的一部份，以便 通過電漿鞘（plasma sheath)進入底座115而與來自電漿的射頻 (radio frequency)電流串聯。電容式元件被設計成具有低的相 對電抗’以便僅對電漿產生極小的擾動。特別的是，電容式感 ' 應器的較佳實施例係配置成為了對電漿局部增加的阻抗加以 極小化》做為本發明另一實施例的一種選擇，感應裝置i 〇〇 包括一個或多個不同的電容式感應器，其係由連結兩個相鄰的 # 電容式元件所形成，以便對局部的射頻電壓執行外推 (extrapolate) ° 於本發明的另一實施例中，感應裝置100包括複數個感應 器120，其係配置成用以量測RF電流，一種合適的感應器係 為感應式感應器（inductive sensor)。較特別的是，感應器12〇 包括感應元件120A，其係包括有一感應器線圈，例如由具導 磁性之材料所形成的封閉環，以及包括一第二電感應線圈，以 環形（toroidal)的方式纏繞於上述的導磁性材料環，做為一咸 應線圈。換句話說，本發明的一實施例包括一具有導磁性材料 核的環形線圈。導磁性材料環的位向係實質上平行於底座IB 的表面，以使得來自電漿的射頻電流穿過該導磁性材料環。射 頻電流於導磁性之材料所形成的&閉環内感冑出一交變的磁 場，此交變的磁場於感應線圈内感應出一電流。於第二雷咸 環内的電流則施加於換能器12〇Β上。 、一感應 器12;〇, ιΓ另—謂例中——…。旬夏數鲰 ，八係配置成用以量測靜電荷，換句話說，感 係為靜電何感應器。較特別的是，感應器l2G包括對费電^
01214-TW 1307541 器所接收的信號。 於本發明的更佳實施例中’感應元件12〇Α與換能器12〇b 係配置成對感應器提供改進的操作。感應元件！ 2〇a係配置成 .更有效率的調和被量測的製程參數；而換能器12〇β則配置成 將來自感應元件120A的信號，轉換成適合資訊處理器130的 k號量測需要。就本發明的若干實施例而言，感應裝置1〇〇 配置成對處理工件時所使用到的重要電漿參數，係實質上為非 _仫入性量測。就上述的實施例而言，感應器丨2〇配置成使得感 應凡件120A不須要直接與電漿電性連接。 一就本發明實施例的若干應用而言，吾人需要或期望將感應 元件的輪出，轉換成較容易或者能更準確量測的形式。舉例而 言，當量測電路對量測直流電壓最佳化時，某一特殊感應器型 式的輸出（例如電容電流），可以是一個交變的電壓。在 這些例子中，本發明的一實施例包含一換能器，係用以將一感 應元件的原始輸出，轉換成报容易為資訊處理器所量測的型 _式。就本發明的若干實施例而言，換能器亦能夠用來將感應器 輸出縮放成適合的量測範圍。選擇合適的換能器電路，係根據 所使用的感應元件以及曹測電路兩者而定。於本發明的某些實 施例中，換能器電路能夠整合至感應器。就本發明的若干實施 例而5，感應元件以及換能方法與元件可被視為對某一特定製 程參數量測最佳化之獨立元件。 於本發明的一實施例中，感應裝置1〇〇包括複數個感應器 120 ’其係配置成用以量測RF電流或RF電壓，一種合適的感 應器係為電容式感應器（capacitive sens〇r)。較特別的是，感應 01214—TW 9 1307541 所反應的感應元件12〇A。於—組態中，感應元件i2〇a包括 一層的導電體，例如一層的金屬，以友包括一半導體，例如一 半導體層。此導電體係靠近丰導體的表面，並與該丰導體電絕 緣。作為本發明另一實施例的一種選擇，導電體與半導體係被 一層的電絕緣材料所分開。於此組態中，於導電體表面上所收 集到的電何能夠降低半導體的導電率（conductivity);而換能器 120B係配置成為了測量半導體的導電率。於實際操作中，由 於需暴露在電漿中以量測製程參數，電荷係被收集在導電體 上。為了確定所收集到的電荷量，半導體的導電率因此被量 和作為本發明若干實施例的一種選擇，可對在導電體與半導 體之間設有不同厚度介電質之半導體層實行不同的量踯，以便 產生電荷與電位的估計值。 於本發明的再一實施例中，感應裝置1〇〇包括複數個感應 器120，其係配置成用以量測來自電漿的光輻射，換句話說， 感應器120係為光輻射感應器。較特別的是，感應器12〇包括 對光輻射強度有所反應的感應元件12〇A ^感應元件12〇A具 有感光材料，其對來自電漿的光輻射反應後產生電阻值上的變 化。此於電阻值上的變化係與電漿性質，例如局部電漿密度與 局部離子密度相關連。做為本發明若干實施例的一種選擇，感 應元件【20A另包括一用以對來自電漿之光進行濾光作用的濾 光器，以便有選擇性的允許或禁止各種所關注的波長。感光材 料的性質可視情况加以選擇，以使得感光材料對可見光譜之外 的光波長有所反應。 本發明較佳實施例係使用下面換能器12〇B中換能器電路 的一個或多個，該換能器iSOB係位於或接近感應裝置1〇〇上 01214-TW 11 1307541 的每一個感應位置：二極體聱流電路、功率偵測電路、光能轉 換電路以及電阻值量測電路。就二極體整流電路而言，如上所 述，感應於一電容式或感應式感應元件内之射頻電壓或射頻電 ^ 流係通過二極體而與一高阻抗負載，例如一高電阻值之負載連 接，以提供對射頻電位峰至峰（peak to peak)值的量測。另一 種方式為，感應於一電容式或感應式感應元件内之射頻電壓或 射頻電流係與一低組抗的負载耦合，以提供對局部射頻電流的 量測。在另一實施例中，相同的感應元件係連接至不同大小的 # 阻抗，以便能夠量測非線性之電漿電流-電壓（plasma current-voltage)特性。做為本發明另一實施例的一種選擇，來 自感應元件之信號可以施加在一具有電阻、電感與電容性質之 複合負載（complex load)上，以便能夠做頻率敏感性的量測。 就功率偵測電路而言，換能器120B包括一電阻以及與該 電阻連接之溫度量測元件，使得該溫度量測元件，例如一熱敏 電阻（thermistor)量測該電阻之溫度。感應於感應元件120A内 之射頻電流（不是RF就是直流）係耦合至電阻。這些電流造 Φ 成電阻發熱，而發熱量係由電流的平方乘以電阻的阻值所決 定。電阻元件的溫度上升接著藉由使用溫度量測元件所測得， 較佳地，溫度量測元件係與電阻電絕緣。 本發明實施例之換能器120B包含一光能轉換電路，此光 能轉換電路較佳包括一發光二極體。該發光二極體係與感應元 件120A連接，以便接收來自該感應元件1 20A之電流信號。 由發光二極體所輻射出來的光強度係正比於該發光二極體所 接受到的電流。換能器120B另包括一檢光元件，例如光敏電 阻（photoresistor)或檢光二極體（photodiode)。此檢光元件係配 01214-TW 12 1307541 置成為了能夠量測由發光二櫸體所輻射出來的光，以便產生一 正比於該發光二極體所輻射之光強度的電流。來自光量測元件 之電流係施加在前述的資訊處理器上。 於本發明的若干實施例中，係使用感應元件120A並將之 配置成提供一阻抗’其係正比於所量測之性質，而換能器1 2〇b 係包含在一阻抗量測電路。關於對許多感應器之量測的較佳實 施例中，換能器120B係配置為交點網路（crosspoint network) 上的一個節點，這些係實質上描述於共同擁有的美國專利第 6,542,835號以及第6,789,034號中，上述美國專利第6,542,835 號以及第6,789,〇34號的内容併入本文參考。 於本發明的較佳實施例中，感應元件120A產生一輸出信 號，例如電流、電壓以及RF電流。來自感應元件12〇A之輸 出信號係柄合至一換能器120B’其中該來自感應元件l2〇A 之輸出信號係轉換成電阻值的變化，該變化係正比於被量測的 製程參數。換能器120B被併入做為電阻的交點網路上的一個 節點。由換能器12〇Β所產生的電阻變化係藉由電阻的交點網 路加以量測’這些係實質上描述於共同擁有的美國專利第 6,542,835號以及第6,789,034號中。於一更佳實施例中，該交 點網路包括已知數值的參考電阻。上述交點網路的詳細說明請 參考共同擁有的美國專利第6,542,835號以及第6,789,〇34號。 感應器120的電輸出可被施加在資訊處理器^0上，並可 以各種方式將之數位化。於本發明的一實施例中，來自感應器 120的電輸出包含直流電壓。感應裝置1〇〇包括類比多工器 (multiplexer) ’係用來擷取來自底座115表面上的眾多感應器
01214-TW 13 1307541 120上的數據。電流可藉由監控一已知電阻上所建立起的電壓 加以量測。在另一實施例中，感應裝置100包括一離散的類比 轉數位電路（A/D circuit)，其不是整合至感應器120内，就是 位在非常靠近感應器12〇處。在上述之實施例中，所量測的參 數係以數位形式傳送至電子模組130。 就對所量測之參數反應以產生電容上的變化的感應器而 言，由於從一已知的電流源或阻抗進行充電，量測可以藉由確 定於兩個已建立電壓態之間做變換所需的時間加以獲得。另一 種方式為，一使用已知電容而形成的電容式除法電路（divider circuit)，係可藉由一已知量的交變電壓’以及用來取得感應 罝測值的除信號（divided signal)的量加以驅動。 電源150係與資訊處理器130連接，以便對該資訊處理器 130提供電源。電源ι50係與内部通訊器ι4〇連接，以便對該 内部通訊器140提供電源。本發明的實施例可包括感應器 U0 ’其中感應器120係需要電源方可操作。就這些實施例而 言，電源150係與感應器120連接，以便對感應器ι2〇提供電 源。就本發明的若干實施例而言，感應元件12〇a可能需要電 源方可操作；或者是換能器120B可能需要電源方可操作。於 替代的實施例中’感應器120不需要電源，因此，就上述實施 例而言’感應器120不需要與電源150連接。 資訊處理益130具有資訊處理的能力’就如同電腦一樣〇 資訊處理器130較佳包括資訊處理元件，例如中央處理單元、 微處理器、特定功能積體電路（application-specific integrated circuit; ASIC)以及現場可程式化閘陣列（fiel(i pr〇grammable 01214-TW 14 1307541 gate array)。本發明的一較佳實施例包括一資訊處理器，其具 有一微處理器’而有許多種微處理器適合本發明實施例的使 用。微晶片科技公司（Microchip Technologies, Inc)製造了一此 適合本發明實施例使用的微處理器。一些在市場上可得到的微 處理器，能夠將信號條件化以及將輸入信號由類比轉成數位。 内部通訊器14〇係為一發射器，其能夠將由資訊處理器ι3〇 所接到的資訊與數據，傳送至一接收器，例如顯示於第丨圖之 外部通訊器160。較佳地，内部通訊器14〇係配置成為了能夠 無線傳送資訊給外部通訊器160。就資訊處理器13〇與内部通 訊器140相互連接以做雙向資訊轉換之實施例而言，内部通訊 器14〇除了接收來自一發射器之資訊外，較隹係能夠傳送資訊 給一接收器。 請參考第2圖，其顯示根據本發明一實施例使用於一電漿 至170之感應裝置1〇〇。感應裝置係被一工件支撐座 所支撐。感應裝置100係暴露於電漿18〇中，以便於電漿製程 中對電漿180相關的製程參數進行空間及/或時間上的量測。 電漿室170係與通常用來處理工件，例如半導體晶圓與平面顯 不盗基板所用之電漿室型式實質上相同。電漿18〇能夠藉由通 常用來處理工件之電漿源所產生。電漿室17〇中通常設有自動 搬運機（robot handler)(圖未示），以用來裝卸工件。就較佳的 實施例而言，感應襞置100係配置成為了使用自動搬運機以實 質上相同於工件被裝载及卸載的方式，實行從製程室17〇執行 裝載及卸載之動作。
明參考第3圖，其顯不根據本發明一實施例之感應裝置2〇〇 01214-TW 1307541 的上視圖。感應裝置200係配置成為了能夠於電漿處理工件 時，量測參數數據。感應裝置200包括：一底座117;複數個 感應器120’例如於第3圖中有九個感應器；一電子模組21〇 ; 及若干金屬化線路215，將感應器120連接至電子模組21〇。 感應器120以及電子模組210係設在底座117上或底座117 内部。 電子模組210包括若干電子元件，其較佳設置於一支撐結 構，例如一印刷電路板上，或者是設置在一殼體内（印刷電路 板及殼體未示於圖中於一較佳實施例中，電子模組21〇包 含-資訊處理器以及為冑資訊處理器運作所需要的若干額外 的電子元件。-般來說，電子模組.21〇可包含一資訊處理器、 一用於資訊處理器之電源以及一内部通訊器。電子模組21〇 的電子元件係與描述於第i圖實施例中的電子元件實質上相 同。較特料是’電子模組21()料包含Μ傳収接收資訊 之70件’例如作無線通訊用的元件^感應器⑵係與資訊處理 器120連接，以便允許由感應g 120所產生的信號’做為資訊 處理器的輸入。 就本發明若干實施例之半導體處理應用而言，底座I”可 ^情況包含-半導體晶圓’較佳係實質上—整個半導體晶圓， :如石夕晶圓或坤化鎵晶圓。同樣地，就平面顯示器的應用而 二，座117可包含—平面顯示器基板；就微影遮罩應用而 -座117可包含一微影遮罩基板。於較佳實施例中，底座 Π7係:結構，例如半導體晶圓、微影遮罩基板及平面顯示器 土 。-叙來説，底座117係配置成為了實質上與工件相仿， 更佳的是，底座U7包含工件。·
01214 — TW 16 1307541 月^考第3 A圖，其顯示本發明另一實施例之上視圖。除 了第3 A圖之實施例包括為了使感應器與交點網路相連接而配 置的金屬化線路220與225之外，顯示於第3A圖之實施例係 與顯：於第3圖之實施例實質上相同。詳細而言，用於感應器 之換此器係與父點網路連接而成為節點。合適的交點網路已詳 細說明於共同擁有的美國專利第6,542,835號以及第 6,789,034 號。 接著，本發明實施例中，製造感應元件的較佳方法的例 子以及較佳感應元件配置的例子，將於下面描述。 電容式感應元件 參考第4A圖’其顯示本發明之電容式感應元件配置的— 個例子U剖面之方式顯示。該電容式感應元件包括一已知 大小=平面式可導電電極3〇〇β電極3〇〇的表面積與材質係選 擇成鲍適σ所量測的製程條件。可導電電極3⑽可非直接暴露 ^電漿，或者是，在一較佳實施例中，藉由如冑4Α圖所示之 蓴的不活潑的介電材料302與電漿隔絕。ΚΑΡΤ〇Ν是—種 3 為介電材料3 〇2的材料。感應元件亦包括一設於電極 3〇〇下方之第二平面式可導電電極綱以及—底座別。底座 一，係對電極304提供支撐；底座320與電極304係連接成為 了形成個低阻抗的接觸，較佳地，底座32〇包含一半導體晶 圓、^本發明的若干實施例而言，電極議具有〇」至1〇平 方a刀之間的面積，而電極面積介於〇1至5平方公分之間是 特别有用的。電極的形狀可以是圓的，以便將邊緣效應極小
01214-TW 17 1307541 化；或者電極形狀是細長的’以便於特定的底座周長 X測 所關注的參數。 感應元件亦包括一已知特性的介電材料310，其介於可導 電電極300與可導電電極3〇4之間。此介電材料31〇的厚度及 材質係選擇成當提供可接受的電壓崩潰值時，能將電容式電打 極小化。一種特性明確以及受控制的聚合材料，例如聚臨亞= (polymide)、聚酶（p〇lyester)與 p〇ly〇iy_para_xylylene 等係為 介電材料310的較佳材質。就本發明的若干實施例而言，介電 材料的厚度係介於1微米至100微米之間，較佳地，介電材5 的厚度係介於10微米至5〇微米之間，這個範圍非常特殊。 請參考第4B圖，其顯示一電容式感應元件322，例如第 4A圖所示之感應元件之電性示意圖。圖中電容式感應元件 係與一換能器324連接’亦表示為一電性示意圖。所示換能器 324係為根據本發明一實施例之二極體換能器的一個例子。第 4B圖顯示之換能器324具有一阻抗負載、一個二極體與一電 容。本發明較佳實施例係將被感應元件之阻抗所造成的電漿擾 動極小化，此阻抗係由於在可導電電極與底座32〇之間引入了 一已知的電阻，對本發明的若干實施例而言，這是一個很有價 值的特徵。此平行電阻的電阻值大小係選擇成可提供最小的電 漿擾動，以及將產生在電容上的電壓值縮放成能適合量測電路 的數值。介於10歐姆至1〇〇歐姆之間的電阻值將配合具有上 述尺寸的感應器使用。
電容式感應器的一致及可再生的運作，係藉由與底座之間 低阻抗的連接加以改進。此低阻抗之逹接不是藉由在底座32〇 01214-TW 18 1307541 ”形成在可‘電電極3〇〇對面的可導電電極之間的直接 (歐姆）接觸來產生’就是藉由使用很薄一層的介電材料所形 成的電令式逹接來產生。歐姆接觸可藉由與底座坪接或者是 與底座以導電性黏接來形^電容式的連接能夠藉由在底座與 導電層之間僅形成—個薄的（小於5微米）、穩定的間隙來 建立，其中該導電層係形成於電極的對面。 <許夕電極的面積、形狀與材質的特殊組合能夠用來提供可 接又的量測。同樣地，亦有很大範圍的介電質的材，料、厚度與 連接方法可被利用。於本發明的較佳實施例中，這些變數係選 ，成符。個或多個下列的設計標準：在靠近感應器附近將電 ’農，態的擾動極小化；提供適合量測電路的信號振幅；允許使 月巨夠製ie出穩定、可再生結構的材料及製程來製造，該等 材料及製程係與半導體元件製造潔淨標準相符。 此外口人應瞭解，一電容式元件，例如描述於第4八及 仙圖之電容式元件，係本質上對垂直於一電容之電極的表面 的rf (位移）電流靈敏，該電容例如為藉由可導電電極 ” 3〇4所形成的電容。再者，吾人亦應瞭解，一電容式元件， 例如描述於第4A & 4B圖之電容式元件，係本質上對垂直於 電容之電極的表面&RF電場靈敏。 本發明的另一實施例為一感應裝置，其係用於量測處理工 件之電漿製程的—個或多個方向相依的(㈣⑶心叫電性特 ,。參考第4C目，其顯示一感應裝置，係用於量測在兩個或 ^個方向上的電漿的—個或多個性質。第4。圖主要顯示感應 裝置上表面的透視圖。該感應裝置包含一底座342、一設於底
01214 — TW 19 1307541 座342上或底座342内部 A 342 l· ^ ^ r- '貝訊處理器343,以及複數個設於 底座342上或底座342内部 丨且與貝讯處理器343相連接的電容 式感應器》這些感應器具有一 « . ^ 個或多個電容式感應元件，係配 置成為了 f疋供一輸出，該絡 一 I _ 輸出係表不電漿製程參數的量測結 果。電容式感應元件346A、^ € ^ ^ ^ , 與346C形成一組具有三個 奋式感應為，且其位向為使得每一個電容式感應元件位在一 :面，該平㈣實質上垂直於每—個其他的電容式感應元件的 平面H電容式感應元件346A的位向為使得其位在一平 面，該平面係實質上平行於底座342的表面。本發明實施例可 視情況包括兩組或更多組由三個感應器所組成的群組。本發明 的其他實施例可被安排成使得—個群組僅包含兩個感測器，且 該群組亦僅包含兩個感應元件，其中該兩感應元件之位向係相 互垂直。 於本發明一實施例的較佳配置中，配置成用來量測電漿的 性質，例如電場，電容式感應器或至少是感應元件以各種不同 的方向，製造及裝設在底座上或底座内，使得除了垂直於底座 _表面的電場之外，其他方向的電場也能夠被量測。同樣地，就 配置成藉由使用電容式感應器以量測電流之實施例，該等電容 式感應器或至少是感應元件係以各種不同的方向裝設，使得除 了垂直於底座表面的電流之外，其他方向的電流也能夠被量 測。 就本發明的若干實施例而言，某些技術，例如使用於微機 电系统之技術、表面黏著以及混合纽_裝’能夠用來製造由三個 電容式感應器所組成之群組，且彼此係相互靠近。較佳地，於 該群組中電容式感應器中的一個係配置成使得其與底座的表 01214-TW 20 1307541 面係實質上共平面；而在每一群組中的電容式感應器，係配置 成使得其與其他兩個同群組中的電容式感應器相互垂直。這將 使得在任何方向上電漿的性質，例如電場及電流，能夠藉由它 們的x、y、z分量加以擷取並分析。 感應式感應元件
清參考第5A圖，其顯示本發明之感應式感應元件配置的 一個例子，係以剖面之方式顯示。該感應式感應元件包括一環 形體352，其係以高導磁性（magnetic permeabimy)之材料所構 成。環形體352於第5A圖中係以剖面的方式表示。環形體 的尺寸，如圖中的封閉區域與截面，係選擇成使得通過環形體 352之⑽電流於環形體内部感應出—磁通量。換句話說，本 發明-實施例之包括—感應式感應元件，其具有—含有核的感 應線圈，該感應線圈包含由導磁性材料所構成的封閉環，其面 積介於0.1至1〇平方公分之間，較佳係介於0.1至5平方公 分之間’以提供大致可接受的性能。環的材料通常為鐵磁性 σ⑽magnetic)材料’例如鐵、鎳或其合金。這些磁性材料可 形成金屬線m的形式’或者形成亞鐵鹽形式的氧化物。 感應式的感應元件亦台扛^ ^^ ^ ^ 干亦包括一導電感應線圈354，其形 出形式封閉住環形體352的磁通量。於感應環 通量變化，將於感應線圈354内感應出電流。 此電流接著被監控1作為通過被環形體352 RF電流的指示圖亦顯示底座356支擇著 ^的 以及-層介電質358實質上覆蓋著環形體说。
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清參考帛5B圖，其顯示根據本發明—實施例之換能器37〇 ，、感應式感應元件360,例如第5A圖所示之感應元件之電性 不意圖Μ奐能器370包含—個二極體換能器。第則顯示環 形體352與感應線圈354。感應式感應器的較佳實施例亦包括 一阻抗負載元件，其讓感應於感應線圈内的電流產生出一可量 測的電壓，體的封閉面積、感應線圈所纏繞的圈數以及負 載的電阻大小，你選擇成能產生適合量測電路的電壓。第π 圖顯示之換能器370具有一阻抗負载、—個二極體與一電容。 所謂的感應式元件是本質上對犯磁場靈敏，這些rf場係 垂直於線圈的環所圍、繞的區域。因此，於帛5A目所示的例子 係對RF磁場靈敏，這些RF場係與線圈的平面共平面，而該 線圈的平面則與底座的表面平行v本發明的另一實施例則包含 一感應裝置，其配置成使得除了平行於底座表面的磁場之外， 其他方向的磁場也能夠被監控。詳細而言，本發明的一實施例 包括感應式感應元件，係以各種位向製造及裝設在底座上或底 座内。
參考第5C圖，其顯示一感應裝置，係用於量測在兩個或 多個方向上的電漿的一個或多個性質。第5C圖主要顯示感應 裝置上表面的透視圖《該感應裝置包含一底座365、一設於底 座365上或底座365内部的資訊處理器3 65A，以及複數個設 於底座365上或底座365内部且與資訊處理器365A相連接的 感應式感應器。這些感應器具有—傭或多個感應式感應元件， 係配置成為了提供一輸出’該輸出係表示電漿製程參數的量測 結果。感應式感應元件366A、366B與366C形成一組具有三 ‘感應式感應器，且其位向為使得每·一個感應式感應元件位在 01214—TW 22 1307541 一T面，該平面係實質上垂直於每一個其他的感應式感應元件 的平面。此外，感應式感應元件366Α的位向為使得其位在一 平面，該平面係實質上平行於底座365的表面。本發明較佳實 施例可視情況包括兩組或更多組由三個感應器所組成的群 组。本發明的其他實施例可被安排成使得一個群組僅包含兩個 感測器，且該群組亦僅包含兩個感應元件，其中該兩感應元件 之位向係相互垂直。 就本發明的若干實施例而言，某些技術，例如使用於微機 電系統之技術、表面黏著以及混合組裝，能夠用來製造由三個 感應式感應器所組成之群組，且彼此係相互靠近。較佳地，於 該群組中感應式感應器中的一個係配置成使得其與底座的表 面係實質上共平面；而在每一群組中的感應式感應器，係配置 成使得其感應元件與其他兩個同群組中的感應式感應元件相 互垂直。這將使得在任何方向上電漿的性質，能夠藉由它們的 X、y、z分量加以擁取並分析。 本發明的一較佳實施例包括一底座、一資訊處理器與若干 包含平面線圈的感應式感應器β使用平面線圈而不使用環線圈 (toroidal coil)的一個好處是，製造上很簡單。本發明若干實施 例中的一個特殊應用牽涉到平面線圈的使用，這些平面線圈係 配置成與底座的表面實質上共平面，且亦配置成能夠偵測到與 底座表面相垂直的RF磁場的分量。上述的rf場分量通常與 不欲的電漿非均勻性以及邊緣場效應（fringing Held effect)相 關連。於另一實施例中，平面線圈並未與底座的表面共平面， 但其所在的平面則與底座的表面實質上平行。
01214-TW 23 1307541 有許多封閉的面積、形狀盥 可接受的量測。同樣地，亦有；大二：_且合能狗用來提供 度盥纏嘵圈蛰n 有代大範圍的導電線圈的材料、厚 I、纒繞圈數可破利用。於本發 子 係選擇成符合1 p # 較佳只施例中，垃些變數 將電漿狀態的擾動炼…準.在罪近感應器附近 及允許使用能夠製诰屮一禮…； 路的1°唬振巾田，以 造，該等材料爲制 '"疋、可再生結構的材料及製程來製 以 及製程係、與半導體元件製造潔淨標準相符。 靜電放電式感應元件 、本發明之靜電放電式感應元件配置的—個例子包括一種 材料或結構’其可以承受因施加電場的存在而造成的量測變 化例如電壓梯度。一些合適材科的例子為半導體，其中所施 的％會ie成材料内自由電荷的運動，因而導致表觀電阻的變 化。個合適感應元件的例子包含一可撓板狀結構，其中所施 加的場會造成該可撓板的彎曲。 參考第6A圖，其顯示本發明一實施例之靜電放電式感應 兀件之剖面圖。第6A圖亦顯示一電漿。靜電放電式感應元件 係配置成能夠量測一個或多個電漿參數。此靜電放電式感應元 件包括一可撓之導電體372、一導電體373、一底座374及一 介電質376。導電.體373係固定在底座374上，而導電體3 72 的一部份係懸在介電質376上，並實質上面對導電體373，使 得導電體372及373之間形成一孔洞378。於此組態中，作用 在導電體372及373之間的電位將造成導電體372相對於導電 體373彎曲.。此導電體372的彎曲將造成導電體372及373 01214-TW 24 1307541 之間的電容產生可量測的變化。導電體372可視情況包含一金 屬片、一金屬板或一金屬膜，其可充分的彎曲，以因所施加的 電場而產生彎曲。導電體373可包含一金屬片、—金屬板或一 金屬膜® 參考第6B圖，本發明另一實施例之靜電放電式感應元件 包含有兩電接點380及390,相互分開設在稍微摻雜之半導體 基板400上。於兩電接點38〇及39〇之間的區域，一被隔絕的 導電板410係設在一介電絕緣層42〇之上。產生在導電板斗1〇 上的電壓或電位將於下方的半導體基板4〇〇上，引起空乏 (depletion)或反轉（inversion)’這將使絕緣層42〇的表觀電阻 產生可量測的變化。有許多的材料及建構方法能夠用 可接受的結果。 本發明的若干貫施例不須要使用導電板41 〇。電漿能夠於 絕緣層420的表面感應出電荷，這也能夠有效的降低半導體基 板 400 的導電率（conductivity)。 接著，本發明實施例中，製造換能器的較佳方法的例子， 以及較佳換能器的配置例子，將於下面描述。 二極體整流換能器 本發明一實施例包括一如上所述的感應裝置，其具有一換 能器，該換能器具有一個二極體整流電路，例如第4B圖之換 能器324的二極體整流電路，以及第5B圖之換能器37〇的二 極體整流電路。
參考第7圖，其顯示一換能器121B的組態，該換能器121B 01214-TW 25 1307541 係連接於一感應元件120A與一資訊處理器130之間。換能器 U1B包含一個二極體整流電路，該電路包含一半導體接面二 極體（semiconducting junction diode)500，係用以對來自感應 元件120A的外加AC(RF)電壓或AC(RF)電流實行整流，以便 產生一整流電壓或電流。換能器121B另包括一簡單的低通遽 波器（low pass filter)510，例如RC濾波器，以產生—正比於 所施加RF電壓的直流（DC)電壓或電流。此類型的換能器係適 合各種的感應元件，例如電容式感應元件以及感應式感應元 _ 件，感應式感應元件提供了一個正比於所量測製程參數的電流 輸出。低通濾波元件的合適選擇係能夠控制感應器的表觀阻抗 (例如，將局部電漿狀態的擾動極小化），以及將被轉換信號 的振幅縮放成適合資訊處理器的量測電路。本發明的另一實施 例則使用二極體整流電路對感應元件的電容式連結，以消除可 能損壞的DC直流路徑，或者使量.測電路與過大的電壓隔絕。 功率偵測換能器 本發明的另-實施例包括一如上所述的感應裝置，其具有 -換能器’該換能器具有—功率㈣電路。參考第8圖，其顯 不一換能器122B的组態，該換能器122B係連接於一感應元 件120A與-資訊處理器⑽之間。換能器mB包含一: 摘測電路，該電路包含_例如電阻之阻抗負載52q，以及一溫 度里測/0件530 ’例如—熱電偶，該熱電偶可為例如一熱敏 阻或其他型態的溫度計。阻抗負冑52〇及溫度量測元件咖 係配置成使得溫度量測元件53Q能夠量測阻抗負載52〇的溫
01214-TW 26 1307541 度。 於一實施例中’阻抗負载520及溫度量測元件530配置成 溫度量測元件530與阻抗負載520實體接觸，以藉由熱傳導進 -行溫度量測。應瞭解的是’其他種組態也是可行的，例如，溫 度量測元件53〇可配置成利用熱輻射來量測溫度。第δ圖顯示 一更佳的實施例’其中換能器122Β另包含一熱傳導式的電絕 緣體525 ’其設於負載520與溫度量測元件530之間，使得來 自負載520的熱流量（如第8圖中的箭號所示），通過絕緣體 ® 525到達溫度量測元件530。 功率偵測電路係將感應元件12〇Α所擷取到的功率輕合至 阻抗負載52〇。耗散於阻抗負載52〇内的功率將造成阻抗負载 520的溫度上升。此種類型的換能器係使用於本發明的較佳實 施例中，以量測射頻能量及場的大小，這是因為換能器的運作 相對而言係與頻率無關。 溫度的量測能夠利用與感應元件電性絕緣的元件來執 _灯。此組態能夠較需要直接（或電容式）與感應元件電性連接 之換能器型式，提供更耐用及能容忍雜訊的量測。本發明的— 較佳實施例包括：一阻抗負载52〇,其電阻介於1〇歐姆至！，〇〇〇 歐姆之間.以及一熱感應器53〇，其電阻介於1〇,〇〇〇歐姆至 5,000,000歐姆之間。 光換能器 本發明的另一實施例包括一如上所述的感應裝置，其具有 一換能益，該換能器具有一光換能電路。參考第9圖，其顯示 01214-TW _ 1307541 一換能器123B連接於一感應元件120A與一資訊處理器13〇 之間。換能器123B包含一光換能電路，該電路包含—例如發 光二極體之發光元件540，以及一檢光元件55〇，例如例如光 敏電阻或檢光二極體。發光元件540係配置成使得由發光元件 540所發出的光的強度，係正比於由發光元件540所接受到的 ’電流。檢光元件550則配置成能夠量測由發光元件54〇所發出 的光’以便產生一正比於發光元件540所發出的光的強度。換 能器123B則配置成使得從感應元件12〇A來的電流，輔人至 Φ 發光元件540。換能器123B亦配置成能夠提供與電敷之電性 絕緣。 於一更佳實施例中，換能器123B另包含一透光的電絕緣 體545 ’其設於發光元件540與檢光元件550之間’使得來自 發光元件540的光輻射（如第9圖中的箭號所示），通過絕緣 體545到達檢光元件550。就本發明的某些實施例而言，該光 換能器藉由光纖通道將光信號傳送至量測電路。換言之，本發 明的若干實施例具有絕緣體545，其包含有光纖。利用光通 籲道’信號雜訊可被降低。 本發明的另一實施例包括操作及維護用於處理工件的製 程工具的方法，該製程工具係使用電漿。該方法包含如下步 驟k供具有自動機（r〇b〇t)之製程工具，用以將工件從储存 容器或儲存室内傳送至工件支撐座；提供一感應裝置，以量測 一個或多個電漿參數，其中感應裝置的尺寸及物理性質與工件 的尺寸及物理性質實質上相同；利用自動機將儲存容器内的工 件傳送至支撐座，以實行該製程，再將支撐座上的工件放回儲 存容器内；利用自動機將感應裝置傳送至支撐座，以實行該製
01214—TW 28 1307541 程；及於製程期間，利用感應裝置量測至少一個電漿特性，並 利用自動機將感應裝置從支撐座上取下。 上述所揭露的方法及裝置，係於電漿處理環境中，例如使 用在製造如積體電路及平面顯示器等產品，能夠快速及有成本 效益的評估製程條件。在結合適當的系統模型，直接監控電漿 狀態的能力，能夠允許調整電漿製程參數，以便實行最佳的製 程效能。 利用例如前面所說明的數據擷取、數據儲存及數據通訊技 術的感應裝置，能夠對實行通常製程方法的未改變製程系統， 實施精確及向解析的量測。不像本發明的某些實施例，擷取類 似數據的標準方法’需要改變製程室，i常需要變更製程條 侔。此外，本發明實施例所使用的感應裝置，係藉由不活潑、 透明的防護體，以隔絕於電漿環境之外，使得對污染製程系統 的可能性減至最小。 本發明一實施例包括佈放多個感應元件的方法，這些感應元件 係對電漿製程環境内的電漿製程參數有所反應。根據本發明一 實施例的裝置包含配置於一底座上的電容式感應元件、感應式 感應元件、靜電放電式感應元件或光輻射感應元件，這些元件 月b夠利用標準的自動機裝載製程系統的能力，佈設在製程系統 内。局部電漿參數分佈的量測結果係用來推斷電漿的狀態，並 與參考狀態’例如過去的電漿狀態相比較。所推斷出目前電敷 狀態舆參考狀態之間的差異’能夠用來調整電漿參數，以將系 統最佳化。此數據可接著用作其他目的，例如製程最佳化、製 程監控及失效偵測/確認。 01214-TW 29 1307541 本發明的某些實施例可包括除了上述之外的感應器。本發 明的一實施例包括一感應裝置，係用以量測處理工件時的電级 製程參數。該感應裝置包含一底座及一設於底座上或底座内部 的f訊處理器。該感應裝置另包含一光感應器，設於底座上或 底座内部，並與資訊處理器連接。感應器具有：一光感應元件， 用以量測與電漿的電性性質有關的光學性質；及一換能器，與 光感應元件連接，其中該換能器係由二極體換能器、功率換能 器輿光換能器所構成的群組中選出。 本發明的另一實施例係為一感應裝置，用以量測處理工件 時的一個或多個電漿製程參數。該感應裝置包含一底座、一設 於底座上或底座内部的資訊處理器，以及複數個設於底座上或 底座内部的感應器較佳實施例則包括一電容式感應器、一 感應式感應器及一靜電放電式感應器。上述電容式感應器、感 應式感應器及靜電放電式感應器另包含一換能器，其由下列的 群組中選出，該群組包含··（A)一個二極體整流換能器，包含 一用以對外加的射頻電壓或電流實行整流之半導體接面二極 體，以及一低通濾波器，用以產生一正比於所施加RF電壓或 電流之直流電壓或電流；（B)一功率換能器，包含一電阻介於 1歐姆至1，000,000歐姆之間的阻抗負載，以及一用以量測陴 抗負載的溫度的熱敏電阻或熱電偶；及（c) 一光換能器，包含 一發光元件及一檢光器，該發光元件係用以提供光輻射強度瓜 比於來自感應元件之信號，該檢光器係用以量測從該發光元件 所發出的光輻射。 於本發明的較佳實施例中，感應裝置係具有薄的厚度，換 言之，該感應裝置的厚度接近工件的厚度。感應裝置的設計係 01214 — TW 30 1307541 選擇成使传於里測期間，感應裝置僅對電漿製程造成極小的擾 動。就最理想的設計而言，此意謂著感應裝置的厚度係儘可能 的接近矽晶圓的厚度、每w A十面顯不器基板的厚度、或微影遮罩 基板的厚度。 應瞭解的是，用來整合月私姑么P β Η ♦定《及封裝系統元件之建構方法及式 樣’可進一步修改成能產出管·皙* 在印賓·質上較薄的感應裝置，或甚至接 近用來製造元件所使用的發晶圓厚度。如此感應裝置的實施例 能夠藉由合併微機電系統整合腔(MEMS integrated cavity)，以 及將光輻射感應器與混人雷 CT 電子封裝（hybrid electronic packaging)組合來完成。 於前述的說明書中，本發昍P 4 毛月已參考特夂的實施例做說明。 無論如何，任何熟習本發明姑 . H月之技藝者，在不脫離本發明之範 内’當可作各種之更動盘攸 _ ' 。因此，說明書及圖示均被視為 忒月上的目的，並非有限制的、^ 07作用所有上述的修改意圖包含 於本發明的範圍内。 一些效果、優點以及問題的魅^ 』碎的解決方案已說明於上述的特定 實施例中。無論如何，該等 β 士 寺政果、優點、問題的解決方宰，以 及可產生任何效果、優點、赤去β '、 ’、―者疋出現或成為較顯著的解決方 案之任何要素，並非構成任何 ―斤有申請專利乾圍的一個關鍵 的、必須的或基本的特徵或要素。 包括」、「具有」、「其中』 誠如此間所使用者，「包含 w NCT 」 3 ^-個」’或上述名詞的任何其他變異，均意圖 f的内含物。舉例來說，—個包含多個構成物的程序、方L 物品或裝4，㈣僅限制到料構為，而可包含其他並未£
01214-TW 31 1307541 確出或者是已存在於上述程序、方法、物品或裝置之 物。此外’除非是明確地相反陳述，否則將參考—個包 是並未排外之陳述。舉例來說，條件Μ B為下列任何;_個 情況所滿足：A是真的（或存在）且B是假的、a是假的（或 不存在）且B是真的（或存在），以及八與3兩者皆為真的（或 存在）。 此外’除非是明4地相反陳述’「至少一個」應解釋成「— 個或更多個」。舉例來說，一個包含一個或多個構成物的程序、 _ 方法、物品或裝置’且如果一個或多個包含有一次構成物之次 序列的構成物’然後該等次構成物被視作與該等構成物同一 類。舉例來說’ A或B中的至少一個為下列一個情況所滿足： A是真的（或存在）且B是假的、A是假的（或不存在）且b 是真的C或存在），以及A與B兩者皆為真的（或存在
01214—TW 32 1307541 【圖式簡單說明】 第1圖：為本發明一實施例之感應裝置之箱形圖’以及一 外部通訊器 第2圖：為本發明一實施例之感應裝置之侧視圖，該感應 裝置係使用於一電漿製程室中。 第3圖：為本發明一實施例之上視圖。 第3A圖：為本發明一實施例之上視圖》 第4A圖：為本發明一實施例之感應元件之侧視圖。 第4B圖：為第4A圖所示之感應元件之電性示意圖，以及 本發明一實施例之換能器之電性示意圖。 第4C圖：為本發明一實施例之感應裝置之立體圖。 第5A圖：為本發明一實施例之感應元件之侧視圖。 第5B圖：為第5A圖所示之感應元件之電性示意圖，以及 本發明一實施例之換能器之電性示意圖。 第5C圖：為本發明一實施例之感應裝置之立體圖。 第6A圖：為本發明一實施例之感應元件之侧視圖。 第6B圖：為本發明一實施例之感應元件之侧視圖。 第7圖：為本發明〜實施例之示意圖。 第8圖：為本發明〜實施例之示意圖。
第9圖：為本發明一實施例之示意圖。 01214-TW 33 1307541
【主要元件符號說明】 100 感應裝置 115 底座 117 底座 120 感應Is 120A 感應元件 120B 換能器 121B 換能器 122B 換能器 123B 換能器 130 資訊處理器 140 内部通訊器 150 電源 160 外部通訊器 170 電漿室 175 支撐座 180 電漿 200 感應裝置 210 電子模組 215 金屬化線路 220 金屬化線路 225 金屬化線路 300 電極 302 介電材料 304 電極 3 10 介電材料 322 感應兀件 324 換能器 342 底座 343 資訊處理器 346A 感應元件 346B 感應7G件 346C 感應元件 352 環形體 354 感應線圈 356 底座 358 介電質 360 感應元件 365 底座 365A 資訊處理器 366A 感應兀件 01214-TW 34 1307541 366B 感應元件 366C 感應元件 370 換能器 372 導電體 373 導電體 374 底座 376 介電質 378 孔洞 380 電接點 390 電接點 400 半導體基板 410 導電板 420 絕緣層 500 半導體接面二極體 510 低通爐、波器 520 阻抗負載 525 絕緣體 530 溫度量測元件 540 發光元件 545 絕緣體 550 檢光元件 01214—TW 35

Claims (1)

1307541 十、申請專利範圍： 1、 一種感應裝置，係用於處理工件時量測電漿製程參數，該 感應裝置包含： 一底座； 一資訊處理器，設於該底座上或底座内；及 一電容式感應器，設於該底座上或底座内，並與該資訊 處理器連接，該感應器具有一電容式感應元件，用以提供 一輸出，該輸出表示一電漿製程參數的量測值。 2、 如申請專利範圍第1項之感應裝置，其中該電容式感應器 包含一換能器，係與該感應元件連接，該換能器係用以接 收來自該感應元件之信號’並將該信號轉換成一第二信 號’以輸入至該資訊處理器。 3、 如申請專利範圍第1項之感應裝置，其中該底座包含一直 徑介於100mm至450mm之間的矽晶圓，該感應裝置的厚 度介於0·3 mm至10 mm之間。 4、 如申請專利範圍第i項之感應裝置，其中該底座包含一微 影遮罩基板’該基板包含二氧化石夕或石英。 5、 如申請專利範圍第i項之感應裝置，其中該底座包含一平 面顯示器基板，該基板包含二氧化矽、石英、玻璃或聚合 物。 6、 如申請專利範圍第i項之感應裳置，其中該底座包含一實 質上整個半導體晶圓、-實質上整個平面顯示器基板或一 實質上.整個微影遮罩。 01214-TW 36 1307541 汚1:專利圍第1項之感應裝置’其包含複數個電容式 該等電容式感應器具有電容式感應元件，係配置 成，得該等電各式感應元件的平面與該底座的表面實質上 8、 =申請專利範圍第丨項之感應裝置，其包含複數個電容式 感應=，該等電容式感應器具有電容式感應元件，係配置 成使得該等電各式感應元件的平面與該底座的表面實質上 平行，且該等電容式感應元件的面積介於0.1至10平方公 分之間。 9、 如申料利範圍第i項之感應裝置，其包含複數個電容式 感應器，該等電容式感應器具有電容式感應元件，係配置 成使得該等電容式感應元件的平面與該底座的表面實質上 平行，且該等電容式感應元件包含一介電聚合物，其厚度 介於1微米至100微米之間。 X 10、 如申請專利範圍第1項之感應裝置，其包含複數個電容 式感應器，該等電容式感應器具有電容式感應元件，係配 置成使仵a玄等電谷式感應元件的平面與該底座的表面實質 上平行’且該等電谷式感應元件包含一介電聚合物，係從 聚感亞胺（polymide)、聚酯（polyester)與 polyoly-para-xylylene，該介電聚合物的厚度介於1微米至 100微米之間。 11、 如申請專利範圍第1項之感應裝置，其中該電容式感應 器包含一換能器’與該電容式感應元件連接，該換能器係 用以接收來自5亥感應元件之彳§號·’並將該信號轉換成_第 01214-TW 37 1307541 二信號，以輪入至該資訊處理器，其中該換能器包含一個 二極體整流電路。 12、 如申請專利範圍帛丄項之感應裂置，其中該電容式感應 器包含一換能器，與該電容式感應元件連接，該換能器係 用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一第 二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一個 二極體整流電路，該電路包含一半導體接面二極體與一低 通遽波器’該半導體接面二極體將所施加的射頻電壓或電 流實行整流’該低通濾波器則產生一正比於該所施加射頻 電壓或電流的直流電壓或電流。 13、 如申請專利範圍第1項之感應裝置，其中該電容式感應 器包含一換能器，與該電容式感應元件連接，該換能器係 用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一第 一 4s號’以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一功 率偵測電路，該電路包含： 一阻抗負載，其電阻介於1歐姆至1，〇〇〇,〇〇〇歐姆之 間；及 一溫度量測元件，用以量測該阻抗負載的溫度。 14、 如申請專利範圍第1項之感應裝置，其中該電容式感應 器包含一換能器，與該電容式感應元件連接，該換能器係 用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一第 二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一功 率偵測電路，該電路包含： 一阻抗負載，其電阻介於1歐姆至1，000, 000歐挺之 01214-TW 38 1307541 間；及 一熱敏電阻或熱電偶，用以量測該阻抗負載的溫度。 15 '如申請專利範圍第1項之感應裝置，其中該電容式感應 器包含一換能器，與該電容式感應元件連接，該換能器係 • 用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一第 二信號’以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一光 換能器。 I 16 '如申請專利範圍第1項之感應裝置，其中該電容式感應 器包含一換能器’與該電容式感應元件連接，該換能器係 用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一第 二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一光 換能器，該光換能器包含： 一發光元件，用以提供光輻射強度正比於來自該感應元 件之信號；及 一檢光器’用以量測從該發光元件所發出的光輻射。 籲17、 一種感應裝置’係用於處理工件時量測電漿製程參數， 該感應裝置包含： 一底座； 一資訊處理器，設於該底座上或底座内：及 一感應式感應器’設於該底座上或底座内，並與該資訊 處理器連接，該感應器具有一感應式感應元件，用以提供 一輸出，該輸出表示一電漿製程參數的量測值。 18、如·申請專利範圍第17項之感應裝置.，其中該感應式感 01214-TW 39 1307541 應器包含一換能器，係與該感應元件連接，該換能器係用 以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一第二 信遽，以輪入至該資訊處理器。 9如申請專利範圍第17項之感應裝置，其中該底座包含 直^介於100mm至450mm之間的矽晶圓，該感應裝置 的厚度介於0.3 mm至1〇 mm之間。 2 0 '如申請專利範圍第17項之感應裝置，其中該底座包含 —實質上整個半導體晶圓、一實質上整個平面顯示器基板 或一實質上整個微影遮罩。 1 如申請專利範圍第17項之感應裝置，其中該感應式感 應器包含一換能器，與該感應式感應元件連接，該換能器 係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一 第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含— 個二極體整流電路。 22、 如申請專利範圍第1 7項之感應裝置，其中該感應式感 應器包含一換能器，與該感應式感應元件連接，該換能器 係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一 第二信號’以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一 個二極體整流電路，該電路包含一半導體接面二極體與一 低通濾波器’該半導體接面二極體將所施加的射頻電壓或 電流實行整流，該低通濾波器則產生一正比於該所施加射 頻電壓或電流的直流電壓或電流。 23、 如申請專利範圍第17項之感應裝置，其中該感應式感 應器包含一換能器，與該感·應式感應元件連接，該換能器 01214—TW 40 1307541 係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一 第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一 功率偵測電路，該電路包含： 一阻抗負載，其電阻介於1歐姆至1，000, 000歐姆之 間；及 一溫度量測元件，用以量測該阻抗負載的溫度。 24、 如申請專利範圍第17項之感應裝置，其中該感應式感 應器包含一換能器，與該感應式感應元件連接，該換能器 係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一 第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一 功率偵測電路，該電路包含： 一阻抗負載，其電阻介於1歐姆至1，000, 〇〇〇歐姆之 間；及 一熱敏電阻或熱電偶，用以量測該阻抗負載的溫度。 25、 如申請專利範圍第17項之感應裝置，其中該感應式感 應器包含一換能器，與該感應式感應元件連接，該換能器 係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一 第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一 光換能器。 26、 如申請專利範圍第17項之感應裝置，其中該感應式感 應器包含一換能器，與該感應式感應元件連接，該換能器 係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一 第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能器包含一 光換能器，該光換能器包含： 01214-TW 41 1307541 一發光元件’用以提供光輻射強度正比於來自該感應元 件之信號；及 一檢光器，用以量測從該發光元件所發出的光輻射。 27' 一種感應裝置，係用於處理工件時量測電漿製程參數， 該感應裝置包含： 一底座； 一資訊處理器，設於該底座上或底座内；及 一靜電放電式感應器，設於該底座上或底座内，並與該 資訊處理器連接，該感應器具有一靜電放電式感應元件， 用以提供一輸出’該輸出表示一電漿製程參數的量測值。 28、 如申請專利範圍第27項之感應裝置，其中該靜電放電 式感應器包含一換能器，係與該感應元件連接，該換能器 係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一 弟一信號，以輪入至該資訊處理器。 29、 如申請專利範圍第27項之感應裝置，其中該底座包含 一直徑介於l〇〇mm至450mm之間的矽晶圓，該感應裝置 的厚度介於0.3 mm至1〇 mm之間。 30如申睛專利範圍第27項之感應裝置，其中該底座包含 具質上整個半導體晶圓、一實質上整個平面顯示器基板 或一實質上整個微影遮罩。 31、，如中請專利範園第27項之感應裝置，纟中該靜電放電 式感應器包含—換能器，與該靜電放電式感應元件連接， /換志係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號 01214-TW 42 1307541 轉換成一第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能 器包含一個二極體整流電路。 32 '如申請專利範圍第27項之感應裝置，其中該靜電放電 式感應器包含一換能器，與該靜電放電式感應元件連接， 該換能器係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號 轉換成一第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能 器包含一個二極體整流電路’該電路包含一半導體接面二 極體與一低通濾波器’該半導體接面二極體將所施加的射 頻電壓或電流實行整流，該低通濾波器則產生一正比於該 所施加射頻電壓或電流的直流電壓或電流。 33 如申睛專利範圍第27項之感應裝置，其中該靜電放電 式感應器包含一換能器，與該靜電放電式感應元件連接， 該換能器係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號 轉換成一第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能 器包含一功率偵測電路，該電路包含： —阻抗負载，其電阻介於1歐姆至丄〇〇〇, 〇〇〇歐姆之 間；及 一溫度量測元件，用以量測該阻抗負载的溫度。 34、如申請專利範圍第27項之感應裳置，纟中該靜電放電 式感應器包含-換能器，與該靜電放電式感應元件連接， 該換能器係用以接收來自該感應元件之信號 轉換.成一第二信號，以輸入至該資,& „ 貝口竭·理器，其中該換能 器包含—功率偵測電路，該電路包含： 一阻抗負载，其電阻介於Γ歐姆至U00，·歐姆之 01214 ^TW 43 1307541 間；及 一熱敏電阻或熱電偶，用以量測該阻抗負載的溫度。 35、如申請專利範圍第27項之感應裝置，其中該靜電放電 • 式感應器包含一換能器，與該靜電放電式感應元件連接， 該換能器係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號 轉換成 弟一 "is號’以輸入至該資訊處理器，其中該換能 器包含一光換能器。 φ 36、如申請專利範圍第27項之感應裝置，其中該靜電放電 式感應器包含一換能器，與該靜電放電式感應元件連接， 該換能器係用以接收來自該感應元件之信號，並將該信號 轉換成一第二信號，以輸入至該資訊處理器，其中該換能 器包含一光換能器，該光換能器包含： 一發光元件，用以提供光輻射強度正比於來自該感應元 件之信號；及 一檢光器’用以量測從該發光元件所發出的光輻射。 籲37、 一種感應裝置，係用於處理工件時量測電漿製程參數， 該感應裝置包含： 一底座； 一資訊處理器，設於該底座上或底座内：及 一感應器，設於該底座上或底座内，該感應器包含一用 以量測電漿的電性性質的感應元件，以及一與該感應元件 連接的二極體整流換能器，該換能器係用以接收來自該感 應兀件之信號·，並將該信號轉換成一第二信號，以輸入炱 01214 — TW 44 1307541 該資訊處理器。
‘如申請專利範圍第37項之感應裝置，其中該換能器包 3 ~個二極體整流電路，該電路包含一半導體接面二極體 金 、一低通濾波器，該半導體接面二極體將所施加的射頻電 壓或電流實行整流’該低通濾波器則產生一正比於該所施 力°射頻電壓或電流的直流電壓或電流。 —種感應裝置，係用於處理工件時量測電漿製程參數， 該感應裝置包含： 一底座； —資訊處理器’設於該底座上或底座内；及 、感應器，设於該底座上或底座内，並與該資訊處理器 連接’該感應器具有一感應元件與一工力率換&器，該感應 元件係用以提供一電流及電壓之輸出，㈣出表示一製^ 參數的量測值，該功率換能器包含—阻抗貞載及一溫度 計，該阻抗負載係用以接收來自該感應元件的電流及電 壓，該溫度計係用以量測該阻抗負載的溫度變化。 40、如申請專利範圍第39瑁之咸. 項之感應裝置，其中該換能器包 含一功率偵測電路，該電路包含： 一阻抗負载’其電阻介於1歐姆至1，000, 000歐姆之 一熱敏電阻或熱 41、 一種感應裝置， 該感應裝置包含： 電偶，用以量測該阻抗負载的溫度。 係用於處理工件時量㈣電聚製程參數 01214-TW 45 1307541 一底座； 一資訊處理器，設於該底座上或底座内；及 一感應器，設於該底座上或底座内，該感應器包含一感 應元件與一光換能器，該感應元件係用以量測電漿的電性 性質，該光換能器係與該感應元件連接，該換能器係用以 接收來自該感應元件之信號，並將該信號轉換成一第二信 號，以輸入至該資訊處理器。 42、 如申請專利範圍第41項之感應裝置，其中該光換能器 包含： 一發光元件，用以提供光輻射強度正比於來自該感應元 件之信號；及 一檢光器’用以量測從該發光元件所發出的光輻射。 43、 一種感應裝置’係用於處理工件時量測電漿製程參數， 該感應裝置包含： 一底座； 一資訊處理器，設於該底座上或底座内；及 一光感應器’設於該底座上或底座内，並與該資訊處理 器連接，該感應器具有一光感應元件與一換能器，該光感 應元件係用以量測與電漿的電性性質有關的光學性質，該 換能器係與該感應元件連接，其中該換能器係由二極體換 能器、功率換能器與光換能器所構成的群組中選出。 44、 一種感應裝置’係用於處理工件時量測一個或多個電裂 製程參數，該感應敦置包含： 01214-TW 46 1307541 一底座； 一資訊處理器，設於該底座上或底座内； 一電容式感應器，設於該底座上或底座内，並與該資訊 處理器連接，該感應器具有一電容式感應元件，用以提供 一輸出，該輸出表示一電漿製程參數的量測值； 一感應式感應器，設於該底座上或底座内，並與該資訊 處理器連接’該感應器具有一感應式感應元件，用以提供 I 一輸出，該輸出表示一電漿製程參數的量測值；及 一靜電放電式感應器’設於該底座上或底座内，並與該 資訊處理器連接’該感應器具有一靜電放電式感應元件， 用以提供一輸出，該輸出表示一電漿製程參數的量測值， 其中該電容式感應器、感應式感應器及靜電放電式感應 器另包含一換能器，該換能器由下列的群組中選出，該群 組包含： (A) —個二極體整流換能器，包含一用以對施加的射 _ 頻電麼或電流實行整流之半導體接面二極體，以及一低 通濾波器，用以產生一正比於所施加RF電壓或電流之 直流電壓或電流； (B) —功率換能器’包含一電阻介於1歐姆至 1，000’ 000歐姆之間的阻抗負載，以及一用以量測該阻 抗負載的溫度的熱敏電阻或熱電偶；及 (C) 一光換能器’包含一發光元件及一檢光器，該發 光元件係用以提供光輻射強度正比於來自該感應元件 01214 — TW 47 1307541 之信號，該檢光器係用以量測從該發光元件所發出的光 韓射。
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