TWI396224B - 用於測量及偵測光學發射以及決定氣體原子相對濃度之方法及裝置 - Google Patents

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Description

用於測量及偵測光學發射以及決定氣體原子相對濃度之方法及裝置 相關申請案交叉參考
本非臨時專利申請案主張2007年8月7日申請的美國臨時專利申請案第60/963,974號與2008年1月11日申請的美國臨時專利申請案第61/020,457號之優先權，該兩個申請案的全部內容出於所有目的以引用方式併入本文中。
積體電路或"IC"已自少數在一單一矽晶片上製造之互連器件發展成數百萬器件。當前的IC提供遠超過最初所想像的效能與複雜性。為了實現複雜性與電路密度(即能夠封裝於一給定晶片面積上的器件數目)的改良，最小器件特徵(亦稱為器件"幾何形狀")的大小已隨著每一代IC而變得更小。半導體器件現在係以小於四分之一微米寬的特徵來製造。
僅作為一範例，蝕刻程序常係用以移除或部分移除一層以自其形成結構。常藉由一蝕刻工具來實行蝕刻，例如一乾式蝕刻器或濕式蝕刻器。該濕式蝕刻器常包括一容器，其具有一蝕刻劑化學品以自另一材料選擇性移除一材料。該乾式蝕刻器常包括一電漿源與處置室。該乾式蝕刻器常使用諸如含氟物種與含氯物種的氣體來移除半導體材料，例如矽、或諸如鋁的金屬、或諸如氧化矽的介電材料。
已做大量工作以使用即時度量來特徵化半導體製程及此等程序對在處理之晶圓的效應。與允許晶圓表面之詳細檢查的移地度量形成對比，即時度量要求原位測量，其很少 允許晶圓之此一緊密研究。因此，吾人需要測量諸如遞送至一處理室中之功率的參數或一處理室內部的氣體以便推斷該晶圓之狀態。
針對半導體程序之即時度量的典型目標包括：識別一特定晶圓狀態，例如於其一特定薄膜在一電漿蝕刻程序中係完全蝕刻之該點(終點)；或特徵化關鍵程序參數，例如沈積或蝕刻一薄膜之速率。
一種測量一處理室內部之一氣體的方法係使用一光譜儀來測量自該處理室內部之電漿發射的光。測量一處理室內部之氣體的另一方法係使用包含一自含電漿室之一系統與一光譜儀來測量自該自含電漿發射的光。例如，使用此一系統，該偵測裝置之自含電漿室會與該處理室進行流體通信，使得來自該處理室之氣體可流入及/或擴散入該偵測器裝置之電漿室中。
在此等方法兩者中，當該氣體係藉由該自含電漿激發時，一小部分氣體粒子(其可包括原子、分子及分子碎片)將使其電子之一或多個係激發至一更高能量狀態。當此等電子落回其更低能量狀態時，能量等於藉由該等電子損失之能量的光子係自該等氣體粒子發射。該等光子之每一者的能量都係發射其之粒子(原子、分子或分子碎片)的特性。
因為該光子能量係發射其之氣體粒子的特性，並且在光子能量與波長(或頻率，其與波長成反比)之間存在一對一關係，故該發射的光之強度與波長成函數關係的測量可提 供存在於該電漿中的氣體粒子之資訊，因而提供該氣體的化學成分之資訊。
例如，圖1顯示自具有包含空氣之一電漿之一室獲取的傳統發射光譜。圖1之y軸指示該發射之強度(以任意單位)，其一般隨著該氣體混合物中之發射粒子之增加的濃度而增加。圖1之x軸指示該發射之波長，其係以奈米予以測量。
圖1之光譜係以分子形式之氮氣的特性，其考慮到空氣包含約80%的此類分子氮係預期。然而，除揭示分子氮之存在以外，圖1之發射光譜提供相對較少的資訊。
明確地說，除氮以外，空氣還包含約20%的氧。然而，圖1之光譜缺少存在氧的任何有意義指示。
此係因為氣體混合物通常會包含許多不同的分子及/或原子。分子形式的氣體一般產生由對應電子轉變之頻帶組成的光譜，該等頻道包含對應振動狀態之間之轉變的子頻帶，並且此等子頻帶本身包含對應不同旋轉狀態之間之轉變的許多個別線。該光譜儀之有限解析度將此等許多線一起模糊成連續頻帶。雖然針對分子氮之光譜展現比大部分分子或分子碎片多的頻帶，但大部分以分子形式之氣體的典型光譜仍通常擠滿頻帶，該等氣體構成要素之頻帶一般彼此重疊。此使得當氣體混合物係藉由以分子形式之氣體主導時難以使用傳統分光技術來確定氣體混合物的真實化學成分。相比之下，原子的發射光譜傾向於由隔離的線組成，該等線許多都係在波長上充分分離使得其可藉由傳統 光譜儀予以解析。
使用傳統分光技術的另一困難在於將一光譜之峰值與特定分子或分子碎片相關聯的困難。例如，自原子的發射光譜之文件極為詳細且全面。一特定原子發射的特定波長連同於該等特定波長之每一者的相對發射強度之一極佳資訊源可自國家標準與技術協會(NIST)(http：//physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html)獲得。
相比之下，自分子或分子碎片的發射光譜的較佳文件記錄要少得多。因而，即使在一光譜中一特定分子或分子碎片之發射可自其他發射予以隔離，在許多實例中仍不能將此資訊與該氣體混合物之一已知成分相關。該問題係藉由該電漿之高能狀態而惡化，其中不穩定分子與分子碎片會在極短時間刻度內形成並接著解離。
已針對諸如層析法的分析技術在原子發射偵測器上實施先前工作。此類偵測器係頻繁用以蒸發與分析流體，常使用大量氬或另一載體氣體添加至該混合物。雖然此等方法允許原子發射的偵測，但其係設計以於大氣壓力操作，並且不適合於處理室(例如該些用於半導體器件之處理的處理室)內部之氣體環境的分析。
另一相關分析技術係電感耦合電漿－光學發射光譜學(ICP－OES)。此技術使用一ICP炬，其包含具有一水冷RF線圈之同心配置的石英管。結合一氬載體氣體，該ICP炬建立一高溫電漿(約7,000K)，其原子化並激發要分析之材料。ICP－OES係頻繁用於微量金屬的分析。然而，由於該 炬狀組態、該氬載體氣體之高流動速率及於大氣壓力之操作，此技術亦不適合於在製造半導體器件期間產生之環境的分析。
使用傳統分光技術之一最後困難係要觀察之信號的強度。明確地說，隨著器件大小縮小，所研究程序改變的材料之面積可能僅表示總體面積之一極小部分。例如，在以一電漿蝕刻一通道之一典型步驟中，要移除的介電層之面積僅係總面積之1%或更少。因為諸如光學發射光譜學(OES)或射頻(RF)測量的傳統測量技術測量一總體電漿狀態，故來自其他干擾之效應會壓倒該測量之信號。
在半導體裝置中通常存在含矽介電膜(例如氮化矽、二氧化矽、摻雜的二氧化矽及低k膜)。此等含矽介電膜首先係沈積為一毯覆層，並接著在藉由微影蝕刻曝露的選定區域中係移除。該介電層之移除係藉由蝕刻來完成，其必須以高精度實行以便不損壞該介電質下面的材料。精確蝕刻的關鍵係精確決定程序終點，即不再移除該二氧化矽之時間點。
然而，通常，所蝕刻的介電膜之曝露面積會極小(例如總面積之幾個百分比或更少)，從而導致相關聯於此類蝕刻之終點的任何信號極小。(i)一較小信號、(ii)信號藉由多個彼此重疊之頻帶的混淆及(iii)識別相關聯於任何特定發射之氣體物種的困難之組合傳統上使該蝕刻程序之終點的偵測極為困難。
從以上情況，可看出需要用於分析氣體混合物與決定程 序終點的改良技術、系統及方法。
本發明之具體實施例係關於一或多個氣體的構成要素之分析，例如自諸如電漿蝕刻或電漿增強化學汽相沈積(PECVD)之一半導體製程取樣之一氣體混合物。依據本發明之具體實施例向該樣本之一電漿提供充足功率，以將大量分子與分子碎片解離成個別原子。藉由將充足功率(通常係一在3至40 W/cm3 之間之功率密度)遞送入該電漿，自個別原子之發射得到大部分發射峰值，從而建立有助於簡化所研究氣體的化學成分之識別的頻譜。氣體之構成要素的此類精確識別可允許精確決定在實行的程序之階段，尤其係允許偵測程序終點。
本發明之一些具體實施例基於原子矽之光學發射特性之強度的改變來偵測蝕刻一含矽介電層之一程序的終點。依據特定具體實施例，該等光學發射係直接取自用以實行所需蝕刻程序之一電漿。在其他具體實施例中，該等光學發射係取自從該蝕刻程序取樣的氣體。在此等具體實施例中，一充足密度的功率係遞送至該取樣的氣體以將大量分子與分子碎片解離成個別原子。此建立其中可容易地偵測原子矽之發射峰值特性的強度之改變的光譜。一般而言，原子矽之發射的強度之下降指示用於蝕刻一含矽介電質之一程序的終點。
參考以下詳細說明及附圖可更充分地明白依據本發明之具體實施例的各種額外目的、特徵及優點。
本發明之特定具體實施例係關於在真空條件下一氣體或氣體混合物之成分的分析。依據特定具體實施例，提供用於製造半導體器件之技術。更明確地說，本發明之具體實施例可結合一自含電漿室使用一光譜儀來測量當該電漿激發包含在測量之氣體的原子及/或分子時自該電漿室發射之光的強度與波長。
可將本發明之具體實施例應用於先進積體電路的製造，例如動態隨機存取記憶體器件、靜態隨機存取記憶體器件(SRAM)、特定應用積體電路器件(ASIC)、微處理器與微控制器、快閃記憶體器件、平板顯示器、MEMS(microelectromechanical system；微機電系統)及其他器件。
本發明之具體實施例係關於用於建立有助於識別所研究氣體的化學成分之光譜的方法及裝置。可藉由在該電漿中提供充足功率以將大量分子與分子碎片解離成個別原子來建立此等光譜。此方法係基於遞送至該電漿中的功率不僅決定自該電漿的發射之強度的認識。明確地說，一旦施加至該電漿的功率密度達到一足夠高的位準，該電漿發射光譜的性質便改變。依據本發明之具體實施例將充足功率遞送至該電漿中，將自個別原子而非分子或分子碎片之發射得到大部分發射峰值。
圖2係用於處理矽晶圓的依據本發明之一裝置之一具體實施例的簡圖。裝置200包括一處理室201，其具有封閉經 組態用以支撐一基板206之一夾頭204的壁202。室201包括一入口208，其用於接收來自一氣體供應210之氣體。室201還包括一出口211，其與一真空幫浦212相結合。
在將基板206裝載到夾頭204上之後，啟動真空幫浦212並抽空室201。使來自氣體供應210之氣體流入該室，並且將一RF電位自RF源214施加至該室以在其中產生一電漿215。將一偏壓施加至該夾頭204可引起吸引至該基板之電漿中的反應性物種撞擊並蝕刻存在於其上的材料。
可藉由監視該電漿室中之氣體的成分來辨別在圖2之室中發生的蝕刻程序之狀態。特定言之，自該電漿之發射可揭示其構成。因而，圖2還顯示依據本發明之一具體實施例之一電漿監視裝置300，其與室201進行流體通信。圖3顯示該電漿監視裝置300的放大圖。
依據本發明的圖3之裝置之一具體實施例的基本組件包括：一外殼301；電漿室302(其中包含該取樣氣體的分子、分子碎片及原子係經受一電漿，其解離足夠的多原子粒子以建立自個別原子之顯著發射)；一凸緣303，其將該室連接至一氣體源；一RF(射頻)產生器304，其將充足功率提供至該電漿中；以及一光譜儀308，其自該電漿發射建立一光譜。
圖3之裝置還包括一脈衝產生器306，其用以脈衝該RF產生器304。特定言之，本發明之特定具體實施例係關於允許該高功率電漿室緊湊且方便使用而不要求(例如)水冷的方法及裝置。明確地說，因為僅可於特定間隔(例如每秒 數次)實行一氣體之化學成分的監視，故可以一脈衝方式施加功率以僅針對短暫時間週期產生高能量電漿。若該電漿係點燃的時間百分比較小，則可保持施加至該電漿室之平均功率較低，從而使遞送至該電漿室中的熱保持相對較低。
圖3之裝置進一步包含一電腦或處理器310以運行該光譜儀。特定言之，該電腦或處理器經組態用以將發射強度與該混合物中之氣體的相對濃度相關。該電腦/處理器亦可經組態用以基於該氣體或氣體混合物中之原子的相對濃度來從該氣體樣本決定一程序之一階段(例如終點)。明確地說，該電腦310可與一電腦可讀取儲存媒體進行電子通信，該電腦可讀取儲存媒體上儲存經組態用以引導該電腦實行與氣體成分之偵測及程序控制相關的各種任務的程式碼。下面，圖12至12A呈現關於適合於實施依據本發明之具體實施例之一電腦系統的額外細節。
室302係包含可以可靠地耐受一包含諸如氟及其他鹵素、金屬離子及氧離子的反應性元素之高密度電漿而同時不促使對在監視的程序之任何有害污染的材料。依據一具體實施例，曝露至該電漿的材料包括高純度Al2 O3 管302、不銹鋼端段307a與307b及端段307b中之一高純度Al2 O3 (藍寶石)窗316，透過其可藉由該光譜儀308來偵測自該電漿之發射。
雖然可使用若干不同的電極組態來產生該室中之電漿，但最簡單且最有效之一者係在該Al2 O3 管302周圍之一感應 繞組318。在此一具體實施例中，包含此繞組之導線應具有充足規格以載送該等高功率電漿所要求之較大電流。例如，在圖3之特定具體實施例中，該繞組係自12美國線規(AWG)磁線製成。
圖3之具體實施例還顯示一匹配網路320的存在。雖然可使用許多類型之匹配網路，但在圖4之電路400中顯示一可能的匹配網路320。選擇該匹配網路之組件的主要考量係確保該等組件可耐受相關聯於藉由該RF產生器304遞送之較高功率的電壓與電流。用於圖4之具體實施例中的特定電容器係自紐約的American Technical Ceramics of Huntington Station獲得的具有一至少5000 V之電壓等級的多層陶瓷電容器。
可依據本發明之具體實施例來使用許多不同類型之RF產生器。此類適合的RF產生器之供應商的範例包括諸如科羅拉多州科林斯堡的Advanced Energy Industries,Inc.、麻薩諸塞州威明頓的MKS Instruments,Inc.的公司。用於圖3之特定具體實施例中的RF產生器係可自新澤西州文蘭的Seren IPS,Inc.獲得之一Seren R601，其允許一脈衝的操作模式。
同樣，可使用若干不同光譜儀之任一者來實施依據本發明之具體實施例。在圖3之特定具體實施例中，使用可自佛羅裏達州丹寧丁的Ocean Optics,Inc.獲得之一HR4000之光譜儀。
圖3之具體實施例之準直透鏡322係用以確保僅測量自接 近該電漿室之軸X的電漿之一明確定義部分的發射。通常所測量的電漿之部分僅表示總電漿之幾個百分比。
可以任何數目之不同方法來實施該脈衝電路。該等最簡單且最緊湊的方法之一者使用一小組積體電路，其包括一或多個單穩態多諧振盪器。在當前具體實施例中，使用一74LS123雙單穩態多諧振盪器。
在特定具體實施例中，還可使用一與該光譜儀及該產生器通信之微控制器來完成脈衝，從而以該光譜儀之整合循環來同步化該產生器之脈衝。使用一微控制器允許程式化的靈活性、容易升級的能力及遠端完成此等任務的能力。
圖5顯示使用圖2至4所示之本發明之具體實施例獲得的自空氣之一電漿發射光譜。圖5之光譜係藉由以一500瓦特之功率將RF能量施加至該室來獲得。考量該電漿之體積，此等於一約20瓦特/cm3 的功率密度。
經由比較，圖1所示之傳統發射光譜係藉由將4瓦特之RF能量施加至具有一1.8 cm之長度與一1.5 cm之直徑並因而包含一具有一約3.2 cm3 之體積的電漿之一圓柱形室來獲得。此等於一大致僅約1.3瓦特/cm3 的功率密度。
依據本發明之具體實施例，將高RF功率施加至該電漿促使將分子與分子碎片解離成個別原子，從而產生一簡單得多的光譜。例如，圖5之峰值僅佔據整個光譜之一小部分，因為其在數目上較少並在原子發射光譜之一方式特性上較尖銳且狹窄。自分子對圖5之光譜的貢獻很不明顯，其中分子發射之唯一指示係該600 nm中間範圍中的數個極 小峰值、該700 nm中間範圍中的甚至更小峰值及該300 nm中間範圍中的幾個峰值之存在。
圖5之發射光譜比圖1之傳統光譜傳遞明顯更多的資訊。特定言之，於742 nm、744 nm、747 nm及868 nm處之尖銳峰值指示自原子氮的發射。於777 nm與845 nm處之峰值指示自原子氧的發射。於656 nm處之峰值很可能係來自空氣中之少量水氣的原子氫。
圖6顯示得自以一更低功率位準操作的依據本發明之一偵測裝置之一具體實施例的包含空氣之一電漿的光譜。明確地說，在此情況下藉由該RF產生器遞送至該電漿的功率係180瓦特，其對應一約7.2瓦特/cm3 的功率密度。在圖6之光譜中，可看出自分子氮以及自原子氮與原子氧的發射。
在圖6中指示於747 nm處針對原子氮及於777 nm處針對原子氧的峰值。在此等峰值下面係藉由分子氮產生之一區域，其具有若干自約700 nm至約800 nm延伸的寬峰值。該光譜之此部分與圖1中之對應部分(針對一更低功率情況)之比較指示該等光譜看起來極為類似，不同之處在於存在針對原子氮與原子氧之隔離較窄峰值。因而，可將圖6中之光譜視為該分子發射(其中該光譜之形狀極類似於圖1中之光譜的形狀)與該原子發射(具有於747與777 nm處之較窄峰值)之重疊。
總之，可識別與自分子與分子碎片之發射相比較關於自原子之發射的三種一般類型之光譜。例如圖1所示之一低功率光譜係在該低功率區域中產生，其中該發射係主要來 自分子與分子碎片並且無法看見來自原子之顯著信號。例如圖5所示之一高功率光譜係在該高功率區域中產生，其中該發射係主要來自原子。例如圖6所示之一中間功率光譜係在一轉變區域中產生，其中仍存在自分子與分子碎片之發射但自原子之發射較為顯著。
對於一些應用而言，具有圖6所示之原子發射的信號強度之一發射光譜可以係足夠的。在其他情況下，該原子發射可能必需比分子發射大得多，例如圖5所示。根據該系統之特定要求，可選擇該最佳功率位準。
依據本發明之具體實施例可將充足RF功率施加至該電漿以使得自該電漿之光學發射的顯著部分係來自個別原子。例如，依據本發明之一具體實施例，提供至該電漿之功率可以係使得於747 nm處的自空氣中的原子氮之發射的強度係於747 nm處的自分子氮之發射的強度之至少20%。
可藉由檢查在關注波長周圍之一頻帶中該分子頻帶之強度來獲得於一關注波長(例如747 nm)處的分子與原子線之相對貢獻的數量估計。例如，關於圖1與6中之747 nm區域，吾人可看出圖6之光譜係其形狀可自圖1之一分析獲得的一分子光譜與對應原子氮發射的於747 nm處之一額外窄峰值的重疊。擬合該分子頻帶之形狀可包含高斯(Gaussian)峰值之一集合的重疊，該等高斯峰值之中心、寬度及高度係藉由擬合至圖1之低功率光譜來決定。此等會係藉由一總體常數來縮放以向圖6所示之光譜中的747 nm之鄰域中的分子頻帶提供最佳擬合。此會針對於747 nm 處之分子貢獻提供一估計，其中該觀察的強度之平衡係由於原子發射所致。可在該光譜之別處使用一類似方法來數量上估計分子與原子發射之分離貢獻。
依據另一具體實施例，提供至該電漿之功率可以係使得針對在一氟碳化合物/氧化學中蝕刻氧化矽之一電漿蝕刻程序於248 nm處自原子碳之發射的強度係於520 nm處自分子CO之發射的強度之至少20%。依據另一具體實施例，提供至該電漿之功率可以係使得針對在一氟碳化合物/氧化學中蝕刻氧化矽之一電漿蝕刻程序於251 nm處自原子矽之發射的強度係於440 nm處自分子SiF之發射的強度之至少20%。依據另一具體實施例，提供至該電漿之功率可以係使得在一氟碳化合物/氧化學中於686 nm處自原子F之發射的強度係於520 nm處自分子CO之發射的強度之至少20%。
本發明之具體實施例可施加充足RF功率以實現一在約3至40 W/cm3 之間的功率密度，視該電漿之特定成分而定。根據該特定具體實施例，依據本發明之裝置之範例可經組態用以施加RF功率以實現一大於約3 W/cm3 的功率密度、一大於約5 W/cm3 的功率密度、一大於約10 W/cm3 的功率密度、一大於約15 W/cm3 的功率密度、一大於約20 W/cm3 的功率密度、一大於約25 W/cm3 的功率密度、一大於約30 W/cm3 的功率密度、一大於約35 W/cm3 的功率密度或一大於約40 W/cm3 的功率密度。
特定氣體以原子形式存在，其與是否存在一電漿無關。諸如氬與氖的惰性氣體以此方式表現。然而，從一實際角 度來看，依據本發明之具體實施例需要採取的許多測量將屬於包含在缺少一電漿的情況下或在一低功率電漿中不會以原子形式存在之氣體的混合物。
針對依據本發明之具體實施例的一應用之一範例係通常係採用以自電漿室移除污染的電漿清潔程序之監視。明確地說，一乾式清潔之目的係移除在用於半導體器件製造中的矽晶圓之蝕刻期間發生的電漿蝕刻產物之堆積。在一乾式清潔期間，通常將氧氣引入該電漿蝕刻室中，並且點燃一電漿。該氧與沈積於該等室壁上的堆積相組合從而形成揮發性化合物，其接著係自該室抽出。
圖7顯示藉由本發明之一具體實施例在此一"乾式清潔"程序期間自一電漿蝕刻室內部之一氣體混合物產生之一發射光譜。在圖7中，可清楚看到氧的存在，以及係該等室壁上之堆積的主要構成的碳、氟及氫。還存在少量氮，其通常來自大氣污染。此氮與碳組合從而形成一極強的接合，其即使在通常用於本發明之電漿功率位準下仍存在。藉由監視相關聯於此等各種原子的峰值，可獲得關於該乾式清潔之行為的顯著瞭解。例如，該碳峰值的強度可隨著該等碳沈積係自該室移除提供該乾式清潔之進程的較佳測量。
圖8顯示僅以約1.3 W/cm3 之一功率密度獲得的此一乾式清潔程序的一傳統發射光譜。儘管氧構成電漿之主要部分，但圖8未顯示存在氧的清楚指示。此外，亦不能自此光譜辨別指示原子碳、氟及氫的可容易識別之峰值。
圖8之光譜並不包含大量峰值與頻帶，其大部分可歸因於分子與分子碎片的存在。例如，一些峰值指示CO，其他峰值可能指示更大的分子或分子碎片，其包含各種數量之碳、氟、氧及/或氫。嘗試橫跨無數分子與分子碎片循跡此等元素係一極其困難的任務，一些峰值可能不具有任何已知識別的事實使其甚至更為困難。
針對依據本發明之具體實施例的另一可能應用係監視使用一電漿來實際蝕刻一半導體基板上之一材料的程序之進程。圖9顯示在蝕刻一矽晶圓上之一氧化矽膜期間一電漿蝕刻室內部之一氣體混合物的藉由本發明之一具體實施例產生之一光譜。圖9之蝕刻係使用包含10 sccm(每分鐘標準立方釐米)的C4 F8 、50 sccm的CO、5 sccm的O2 及200 sccm的Ar之一氟碳混合物/氧化學來發生。藉由一光阻層來保護該氧化膜之部分，該光阻層係圖案化以使得該受保護氧化物將精確存在於正確位置中以形成一特定半導體器件之一互連方案之部分。
圖9顯示與以下元素相關聯的峰值：碳，其來自該光阻以及進入該電漿室之氣體混合物；氧，其來自該氧化矽以及進入該電漿室之氣體混合物；以及矽，其來自所蝕刻的氧化矽。此等峰值之監視可傳遞關於該電漿蝕刻程序之進程的顯著數量之資訊。例如，該矽峰值之強度可揭示氧化物蝕刻之速率，從而提供該蝕刻速率之改變的指示以及指示何時完成該蝕刻程序(終點)。
相比之下，圖10顯示以較低功率獲得的圖9之相同氣體 混合物的傳統發射光譜。圖10中要注意的係完全不存在相關聯於矽或碳的任何峰值。此等元素係包含於在其他波長處產生發射峰值或頻帶的分子或分子碎片中。然而，自此等其他峰值識別此等元素之存在係一極其困難的任務。
一氣體監視系統之一合需要特性係該電漿室緊湊且可攜。理想上，應不要求水冷。若連續遞送本發明之高功率位準，則極可能會必需水冷。然而，在大部分情況下，該氣體成分之測量僅需要以特定間隔發生例如每秒一次、或可能每秒數次、或在一些情況下明顯更不頻繁。因為數百瓦特的功率位準可產生一高位準的發射並且因為大部分光譜儀都相當敏感，故在本發明中在數毫秒內可獲得一高品質光譜。因此，本發明之另一組件係脈衝該RF產生器，即針對一氣體測量所需的每次幾毫秒之一週期來開啟該RF產生器，其可以係每秒僅數次或更少。在此等情況下，遞送至該電漿室中的平均功率在所低速最大功率之1%的等級上。
在一範例中，使用RF能量之一脈衝施加來獲得圖5所示之發射光譜。特定言之，以每秒5次發生之一2毫秒脈衝的形式來施加該RF能量。對於一500瓦特之最大功率位準，此導致5瓦特之一平均功率位準。對於圖7所示之發射光譜，該最大功率係300瓦特(對應一12瓦特/cm3 的功率密度)，該脈衝持續時間係3毫秒，並且該脈衝頻率係每秒5次，從而導致一4.5瓦特的平均功率位準。對於圖9之發射光譜，該最大功率係300瓦特(對應一12瓦特/cm3 的功率密 度)，該脈衝持續時間係12毫秒，並且該脈衝頻率係每秒5次，從而導致一18瓦特的平均功率位準。
依據本發明之具體實施例的RF功率之一脈衝施加的使用可提供特定好處。一低平均功率位準之一此類好處係避免需要該裝置之任何外部冷卻，例如藉由要求一冷水源與特殊流體處置連接件的冷卻水之循環。確實，在許多實例中，需要採用一更簡單類型之冷卻器件(例如一風扇)或甚至根本不採用冷卻器件。
依據本發明之具體實施例可(但不必)以一脈衝方式來施加功率。在各種具體實施例中，可以具有在約0.5毫秒至50毫秒之間之一持續時間的脈衝來施加功率。在特定具體實施例中，該脈衝可以約每秒一次至約每秒20次之一頻率發生。在一些情況下，該程序可緩慢改變而使得一每分鐘的脈衝或甚至更少足夠。根據該脈衝能量之持續時間與頻率，該電漿中的平均功率可在約0.1至約50 W之間。
依據本發明之各種具體實施例可提供特定優點，例如藉由一強固、可區別、可辨別且一致的終點索引(EPI)信號指示之一清楚的終點信號。使用的方便可藉由簡單設置、無複雜演算法要開發及不要求特殊使用者培訓來指示。藉由依據本發明之特定具體實施例提供的其他潛在優點可包括多功能性並因此理想地適合於橫跨不同曝露面積、節點及膜基板的多個介電蝕刻程序而具有較少乃至不具有組態改變。當然，可存在許多變更、修改及替代。
藉由依據本發明之各種具體實施例之方法提供的優點可 包括以下優點：
1.針對個別原子之發射峰值已係較佳地文件記錄。
2.針對個別原子之發射峰值通常窄於針對分子與分子碎片的發射峰值，其通常以頻帶發射並通常存在更少的峰值，因而防止來自不同原子之峰值的顯著重疊並使該提供之特定構成的識別容易得多。
3.循跡一特定元素之行為變得更容易，因為不存在可能包含該特定元素的未知數目之分子或分子碎片。
4.對於一電漿程序係監視的該項應用，該光譜對該主要電漿之任何變更或波動都不敏感得多，因為在發射之前藉由該主要電漿形成的特定分子及/或分子碎片係斷開成原子。
可依據本發明之具體實施例來實現特定好處。例如，本發明之各種具體實施例針對多個程序、技術節點、曝露面積及膜類型提供一個終點解決方式。依據本發明之具體實施例可提供有效工具偏移與離群值控制，從而導致增加的工具輸送量。本發明之具體實施例還可提供終點效能之室匹配，以及當前資本設備至未來技術節點的延伸。本發明之特定具體實施例可提供一方式以在一電漿環境中處理器件，其可導致一更有效率的程序與一更佳控制的程序。可將依據本發明之一或多個具體實施例應用於各種應用，例如記憶體、ASIC、微處理器、平板顯示器、MEMS及其他器件。
雖然上面顯示與說明若干特定具體實施例，但本發明之 具體實施例並不限於此。例如，雖然上面說明的範例使用以射頻(RF)輻射之形式的能量至一室的施加，但本發明並不限於此特定具體實施例。依據本發明之替代性具體實施例可使用其他形式之輻射至一室的施加，包括但不限於微波。出於此應用之目的，吾人定義RF能量係頻率在自100 kHz至10 GHz之範圍內的電磁輻射。
此外，應明白，本發明並不限於感測一以電漿為基礎的程序(蝕刻或沈積程序)之特性。相反，可依據本發明之具體實施例來分析來自任何類型之製程(包括半導體製程)的氣體成分。例如，可應用依據本發明之具體實施例以偵測一沈積程序之終點，該沈積程序包括但不限於電漿增強化學汽相沈積(PECVD)、高密度電漿化學汽相沈積(HDP－CVD)及其他形式的化學汽相沈積，例如低壓化學汽相沈積(LP－CVD)。
本發明並不限於在任何特定壓力下偵測氣體之成分。然而，本發明之一些具體實施例可尤其非常適合於存在於次大氣壓力下的氣體之成分。在特定具體實施例中，可於在約0.1毫托與約100托之間之一壓力範圍內偵測氣體成分。在特定具體實施例中，可於在約3毫托與約10托之間之一壓力範圍內偵測氣體成分。在特定具體實施例中，可於在約3毫托與約500毫托之間之一壓力範圍內偵測氣體成分。
本發明之特定具體實施例基於原子矽之光學發射特性之強度的改變來偵測蝕刻一含矽介電層之一程序的終點。依據特定具體實施例，該等光學發射係直接取自用以實行所 需蝕刻程序之一電漿。在其他具體實施例中，該等光學發射係取自從該蝕刻程序取樣的氣體。在此等具體實施例中，一充足密度的功率係遞送至該取樣的氣體以將大量分子與分子碎片解離成個別原子。此建立其中可容易地偵測原子矽之發射峰值特性的強度之改變的光譜。一般而言，原子矽之發射的強度之下降指示用於蝕刻一含矽介電質之一程序的終點。
含矽介電膜之一主要構成要素係矽。此外，相對很少引入任何含矽氣體作為用於蝕刻之化學的部分。因此，矽在一蝕刻環境中之濃度的監視可提供一用於決定何時已達到一蝕刻程序之終點的直接且精確構件。
本發明之具體實施例藉由偵測原子矽之光學發射信號中的改變來決定含矽介電膜之蝕刻的終點。以下表1提供原子矽之光學發射特性的峰值之波長與相對強度的列表：
圖11A係提出指示自原子矽之第一離子化位準之發射的 波長之一更全面列表的更詳細圖表。此全面列表係在線上自國家標準與技術協會(NIST)於以下位置：http：//physics.nist.gov/asd3獲得。馬利蘭州蓋士堡的國家標準與技術協會。Ralchenko,Yu.、Jou,F.－C.、Kelleher,D.E.、Kramida,A.E.、Musgrove,A.、Reader,J.、Wiese,W.L.與Olsen,K.(2007)。NIST原子光譜資料庫(3.1.3版)。依據本發明之具體實施例，可在蝕刻期間監視此等波長之一或多個波長的光學強度之改變，以便精確偵測該程序之終點。
依據本發明之具體實施例，蝕刻二氧化矽介電材料之一程序中的終點係藉由針對上面所示之原子矽的波長之一或多個波長的強度之改變來指示。最典型的係，將藉由指示原子矽之峰值的強度之下降來揭示該蝕刻程序中之終點，因為藉由自該蝕刻化學與該介電質之反應的產物的含矽量將隨著該介電材料係耗盡而下降。發射強度下降的大小將取決於各種因數，包括所蝕刻的含矽氧化物材料量(一較大表面面積之蝕刻將產生一相對較大數量的矽，並因此產生一較強發射信號)。然而，在特定情況下，一蝕刻程序之終點可能導致原子矽之一增加的發射。一般而言，依據本發明之具體實施例經組態用以偵測0.1%或更大的原子矽之一峰值特性的強度之改變。
依據特定具體實施例，可藉由監視自除矽以外的其他原子物種之發射的強度來決定終點。例如，在該含矽介電質包含氧化矽之處，除監視原子矽之一或多個發射峰值以外，還可藉由監視原子氧之一發射峰值的改變強度來決定 該蝕刻程序之終點。
在特定具體實施例中，用以蝕刻該含矽介電膜的電漿具有充足功率以將大部分分子解離成其原子構成。在其他具體實施例中，所蝕刻的二氧化矽可覆蓋該基板之較大面積，從而導致原子矽之一較強訊跡發射。在此類具體實施例中，可定位一光譜儀以與該處理室進行直接光學通信以便測量直接來自該主要處理電漿之原子矽的發射。在可使用具有充足電漿之一處理電漿之處，剛說明的具體實施例可大大簡化該終點偵測裝置。
然而，對於大部分電漿蝕刻程序，施加至該處理電漿的功率並不足以提供來自原子矽之發射之一足夠強的信號以便允許終點之偵測。此係因為高功率的施加會損壞所製造的脆弱結構。
因此，在替代性具體實施例中，可藉由自該室取樣氣體並接著將該取樣的氣體曝露至足夠強的RF功率以將來自該樣本之分子解離成其構成原子來偵測指示終點的原子矽之一改變的光學發射。
在一具體實施例中，一充足功率(例如100至500瓦特)係自該RF產生器施加以解離一較大部分的包含矽之分子。因為該等矽原子之一主要來源係來自該含矽介電膜之蝕刻，且因為該等矽原子之測量使其化學反應路徑(在自該膜蝕刻之後其是否係SiF4 或SiF3 等之形式)不相關，故原子矽之強度的測量允許該氧化矽膜蝕刻之終點之一直接且精確測量。
返回至圖2之裝置，可藉由監視該電漿室中之氣體的成分來辨別在圖2之室中發生的蝕刻程序之狀態。特定言之，自該電漿之發射可揭示其組分。
在特定條件下，可基於自該處理電漿之直接發射來監視圖2之室中發生的蝕刻程序之狀態。因此，圖2顯示與經組態用以偵測表1中與圖11中列出的波長之一或多個波長中的發射強度之一光譜儀217進行光學通信的室中之一光學窗213。
然而，更一般的係，在該室中存在的處理電漿之能量並不足夠高以促使大部分分子與分子碎片係解離成其成分原子。因此，圖2還顯示依據本發明之一具體實施例之一電漿監視裝置300，其與室201進行流體通信。圖3顯示該電漿監視裝置300的放大圖。
依據本發明之具體實施例可將充足RF功率施加至該電漿以使得自該電漿之光學發射的顯著部分係來自個別原子。例如，依據本發明之一具體實施例，提供至該電漿之功率可以係使得針對其中在一氟碳化合物/氧化學中蝕刻氧化矽之一電漿蝕刻程序於251 nm處自原子矽之發射的強度係於440 nm處自分子SiF之發射的強度之至少20%。
針對依據本發明之具體實施例的一可能應用係監視使用一電漿來實際蝕刻一半導體基板上之一材料的程序之進程。圖9顯示在蝕刻一矽晶圓上之一氧化矽膜期間一電漿蝕刻室內部之一氣體混合物的藉由本發明之一具體實施例產生之一光譜。圖9之蝕刻係使用包含10 sccm(每分鐘標準 立方釐米)的C4 F8 、50 sccm的CO、5 sccm的O2 及200 sccm的Ar之一氟碳混合物/氧化學來發生。藉由一光阻層來保護該氧化膜之部分，該光阻層係圖案化以使得該受保護氧化物將精確存在於正確位置中以形成一特定半導體器件之一互連方案之部分。
圖9顯示與以下元素相關聯的峰值：碳，其來自該光阻以及進入該電漿室之氣體混合物；氧，其來自該氧化矽以及進入該電漿室之氣體混合物；以及矽，其來自所蝕刻的氧化矽。此等峰值之監視可傳遞關於該電漿蝕刻程序之進程的顯著數量之資訊。例如，該矽峰值之強度可揭示氧化物蝕刻之速率，從而提供該蝕刻速率之改變的指示以及指示何時完成該蝕刻程序(終點)。
相比之下，圖10顯示以較低功率獲得的圖9之相同氣體混合物的傳統發射光譜。圖10中要注意的係不存在相關聯於矽或碳的任何可辨別峰值。此等元素係包含於在其他波長處產生發射峰值或頻帶的分子或分子碎片中。然而，自此等其他峰值識別此等元素之存在係一極其困難的任務。
可將本發明之具體實施例應用於先進積體電路的製造，例如動態隨機存取記憶體器件、靜態隨機存取記憶體器件(SRAM)、特定應用積體電路器件(ASIC)、微處理器與微控制器、快閃記憶體器件、平板顯示器、MEMS及其他器件。
依據本發明之具體實施例並不限於僅識別程序中之終點。依據替代性具體實施例，可決定蝕刻速率，可測量各種氣體之濃度，並可識別微量污染(例如來自至該處理室 中之洩漏的污染)。
並且雖然以上範例說明基於矽含量的終點偵測，但本發明並不限於感測此特定元素。替代性具體實施例可偵測其他元素之發射特性，並保持於本發明之範疇內。例如，下面的表2至12提供分別針對碳、氧、氮、氟、氫、磷、碘、氯、鍺、鉿及鎵的發射光譜之更全面列表。
如上面所詳細說明，依據本發明之具體實施例尤其適合於結合一電腦的實施方案。圖12係依據本發明之一具體實施例的用於處理資訊之一計算器件的簡化圖。此圖式僅係一範例，其不應限制本文申請專利範圍之範疇。熟習此項技術者會認識到許多其他變更、修改及替代。依據本發明之具體實施例可以一單一應用程式(例如一瀏覽器)予以實施，或可以係實施為在一分散式計算環境中的多個程式，例如成一客戶端伺服器關係之一工作站、個人電腦或一遠端終端機。
圖12顯示電腦系統1210，其包括顯示器件1220、顯示螢幕1230、機箱1240、鍵盤1250及滑鼠1270。滑鼠1270與鍵盤1250代表"使用者輸入器件"。滑鼠1270包括按鈕1280，其用於選擇一圖形使用者介面器件上的按鈕。使用者輸入器件之其他範例係一觸控螢幕、光筆、軌跡球、資料手套、麥克風等等。圖12僅代表用於運行本發明的一種類型 之系統。熟習此項技術者應容易地明白許多系統類型與組態適合於結合本發明使用。在一較佳具體實施例中，電腦系統1210包括一以奔騰類別為基礎的電腦，其執行微軟公司的Windows XP作業系統。然而，熟習此項技術者可將該裝置容易地調適成其他作業系統而不脫離本發明之範疇。
如所示，滑鼠1270可具有一或多個按鈕，例如按鈕1280。機箱1240容納為人熟知的電腦組件，例如磁碟機、一處理器、儲存器件等。儲存器件包括但不限於磁碟機、磁帶、固態記憶體、磁泡記憶體等。機箱1240可包括額外硬體，例如輸入/輸出(I/O)介面卡，其用於將電腦系統1210連接至外部器件、外部儲存器、其他電腦或額外週邊器件，下面進一步說明。
圖12A說明圖12之電腦系統1210中的基本子系統。此圖式僅係一說明且不應限制本文申請專利範圍之範疇。熟習此項技術者將認識到其他變更、修改及替代。在特定具體實施例中，該等子系統係經由一系統匯流排1275來互連。顯示額外子系統，例如一印表機1274、鍵盤1278、固定磁碟1279、監視器1276(其係耦合至顯示配接器1282)及其他子系統。可藉由此項技術中已知的任何數目之構件(例如串列埠1277)來將週邊器件與輸入/輸出(I/O)器件(其耦合至I/O控制器1271)連接至該電腦系統。例如，可使用串列埠1277來將該電腦系統連接至一數據機1281(其進而連接至諸如網際網路之一廣域網路)、一滑鼠輸入器件或一掃描器。經由系統匯流排之互連允許中央處理器1273與各子系 統通信並控制來自系統記憶體1272或該固定磁碟1279之指令的執行，以及子系統之間的資訊交換。熟習此項技術者可容易地實現子系統與互連之其他配置。系統記憶體與該固定磁碟係用於儲存電腦程式的可觸媒體之範例，其他類型之可觸媒體包括軟碟、可移除硬碟、光學儲存媒體(例如CD－ROM(compact disc ROM；光碟ROM)與條碼)及半導體記憶體(例如快閃記憶體、唯讀記憶體(ROM)及電池支持的記憶體)。
應明白，本文說明的範例與具體實施例僅出於說明性目的，並且將對熟習此項技術者建議根據其之各種修改或改變，並且該等修改或改變要係包括於本申請案之精神與範圍及隨附申請專利範圍之範疇內。
200‧‧‧裝置
201‧‧‧處理室
202‧‧‧壁
204‧‧‧夾頭
206‧‧‧基板
208‧‧‧入口
210‧‧‧氣體供應
211‧‧‧出口
212‧‧‧真空幫浦
213‧‧‧光學窗
214‧‧‧RF源
215‧‧‧電漿
217‧‧‧光譜儀
300‧‧‧電漿監視裝置
301‧‧‧外殼
302‧‧‧電漿室/Al2O3管
303‧‧‧凸緣
304‧‧‧RF(射頻)產生器
306‧‧‧脈衝產生器
307a‧‧‧端段
307b‧‧‧端段
308‧‧‧光譜儀
310‧‧‧電腦或處理器
316‧‧‧藍寶石窗
318‧‧‧感應繞組
320‧‧‧匹配網路
322‧‧‧準直透鏡
400‧‧‧電路
1210‧‧‧電腦系統
1220‧‧‧顯示器件
1230‧‧‧顯示螢幕
1240‧‧‧機箱
1250‧‧‧鍵盤
1270‧‧‧滑鼠
1271‧‧‧I/O控制器
1272‧‧‧系統記憶體
1273‧‧‧中央處理器
1274‧‧‧印表機
1275‧‧‧系統匯流排
1276‧‧‧監視器
1277‧‧‧串列埠
1278‧‧‧鍵盤
1279‧‧‧固定磁碟
1280‧‧‧按鈕
1281‧‧‧數據機
1282‧‧‧顯示配接器
圖1顯示一空氣之傳統發射光譜。
圖2顯示使用依據本發明之一偵測裝置之一具體實施例的一電漿處理系統之一具體實施例的簡化示意圖。
圖3係圖2所示之偵測裝置之具體實施例的詳細視圖。
圖4顯示與圖3之偵測裝置一起使用的一匹配電路之一具體實施例的圖式。
圖5係以遞送至該電漿中之一高功率藉由本發明之一具體實施例產生的空氣之發射光譜。
圖6係以遞送至該電漿中之一更少功率藉由本發明之一具體實施例產生的空氣之發射光譜。
圖7係藉由本發明之一具體實施例產生的一電漿室清潔 程序之一發射光譜。
圖8係一電漿室清潔程序之一傳統發射光譜。
圖9係藉由本發明之一具體實施例產生的一電漿蝕刻程序之一發射光譜。
圖10係一電漿蝕刻程序之一傳統發射光譜。
圖11顯示原子矽之發射的波長、及相對強度特性的詳細圖表。
圖12示意性說明用於依據本發明之具體實施例使用之一電腦系統。
圖12A說明圖12之電腦系統中的基本子系統。
(無元件符號說明)

Claims (50)

  1. 一種用於決定氣體原子相對濃度之方法，其包含：自於次大氣壓力運作之一處理室取樣以分子形式之一氣體；將功率施加至該氣體，使得自該氣體之一電漿的光學發射之一顯著部分係來自個別原子；以及自該等光學發射來決定該氣體之原子的相對濃度。
  2. 如請求項1之方法，其中該施加的功率係使得自該等原子之發射之一強度係自以分子形式的該氣體之發射之一強度的至少20%。
  3. 如請求項1之方法，其中該施加的功率係使得於747 nm處自空氣中之原子氮之發射之一強度係於747 nm處自分子氮之發射之一強度的至少20%。
  4. 如請求項1之方法，其中該施加的功率係使得對於其中在一氟碳化合物/氧化學中蝕刻氧化矽之一電漿蝕刻程序而言，於248 nm處自原子碳之發射之一強度係於520 nm處自分子CO之發射之一強度的至少20%。
  5. 如請求項1之方法，其中該施加的功率係使得對於其中在一氟碳化合物/氧化學中蝕刻氧化矽之一電漿蝕刻程序而言，於251 nm處自原子矽之發射之一強度係於440 nm處自分子SiF之發射之一強度的至少20%。
  6. 如請求項1之方法，其中該施加的功率係使得在一氟碳化合物/氧化學中，於686 nm處自原子F之發射之一強度係於520 nm處自分子CO之發射之一強度的至少20%。
  7. 如請求項1之方法，其中該電漿係曝露至一3 W/cm3 或更大的功率密度。
  8. 如請求項1之方法，其中該電漿係曝露至一5 W/cm3 或更大的功率密度。
  9. 如請求項1之方法，其中該電漿係曝露至一10 W/cm3 或更大的功率密度。
  10. 如請求項1之方法，其中該電漿係曝露至一20 W/cm3 或更大的功率密度。
  11. 如請求項1之方法，其中該電漿係曝露至一在約3至40 W/cm3 之間的功率密度。
  12. 如請求項1之方法，其中該功率係連續地施加。
  13. 如請求項1之方法，其中該功率係施加為一脈衝。
  14. 如請求項13之方法，其中該脈衝之一持續時間係在約0.5至50毫秒(millisecond)之間。
  15. 如請求項13之方法，其中該脈衝以在約每分鐘一次與每秒20次之間之一頻率發生。
  16. 如請求項1之方法，其中該氣體係自一半導體處理室取樣。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包含基於該氣體之原子之該等相對濃度來決定發生於該半導體處理室中的一程序之一終點。
  18. 一種用於決定氣體原子相對濃度之方法，其包含：自於次大氣壓力運作之一處理室取樣以分子形式之一氣體； 將該氣體曝露至大於約3 W/cm3 之一RF功率密度以形成一電漿；測量自該電漿之光學發射；以及自該等光學發射來決定該氣體之原子的相對濃度。
  19. 如請求項18之方法，其中該氣體係自其中在實行一半導體製程之一處理室取樣。
  20. 如請求項18之方法，其進一步包含基於該氣體之該等原子之該等相對濃度來決定該半導體製程之一終點。
  21. 如請求項18之方法，其中該RF功率密度係施加為一脈衝。
  22. 如請求項21之方法，其中該脈衝之一持續時間係在約0.5至50毫秒之間。
  23. 如請求項21之方法，其中該脈衝以在約每分鐘一次與每秒20次之間之一頻率發生。
  24. 一種用於測量光學發射之裝置，其包含：一室，其經組態用以自於次大氣壓力運作之一處理室接收以分子形式之一氣體；一功率產生器，其經組態用以施加充足射頻(RF)功率以自該氣體建立一電漿，該電漿係曝露至一大於約3 W/cm3 的功率密度；以及一光譜儀，其與該室進行光學通信並經組態用以測量自該電漿之光學發射。
  25. 如請求項24之裝置，其進一步包含與該光譜儀電子通信之一處理器，該處理器經組態用以使該等光學發射與該 室內之氣體的相對濃度相關。
  26. 如請求項25之裝置，其中該處理器經組態用以基於該電漿中之原子之該等相對濃度來決定一程序終點。
  27. 如請求項24之裝置，其進一步包含與該功率產生器進行電子通信之一脈衝產生器。
  28. 一種用於測量光學發射之裝置，其包含：一室，其經組態用以接收自於次大氣壓力發生之一程序取樣之以分子形式之一氣體；一功率產生器，其經組態用以將一射頻功率施加至該室內之該取樣的氣體；以及一光譜儀，其與該室光學通信並經組態用以測量自該氣體之一電漿的光學發射，其中若該取樣的氣體係來自其中氧化矽係在一氟碳化合物/氧化學中進行蝕刻之一電漿蝕刻程序，則於686 nm處自原子F之發射之一強度係於520 nm處自分子CO之發射之一強度的至少20%，若該取樣的氣體係來自其中氧化矽係在一氟碳化合物/氧化學中進行蝕刻之一電漿蝕刻程序，則於251 nm處自原子矽之發射之一強度係於440 nm處自分子SiF之發射之一強度的至少20%，若該取樣的氣體係來自其中氧化矽係在一氟碳化合物/氧化學中進行蝕刻之一電漿蝕刻程序，則於248 nm處自原子碳之發射之一強度係於520 nm處自分子CO之發射之一強度的至少20%，或者 若該取樣的氣體係空氣，則於747 nm處自原子氮之發射之一強度係於747 nm處自分子氮之發射之一強度的至少20%。
  29. 如請求項28之裝置，其中該功率產生器經組態用以施加至少100 W的射頻功率。
  30. 如請求項28之裝置，其中該功率產生器經組態用以施加至少200 W的射頻功率。
  31. 如請求項28之裝置，其中該功率產生器經組態用以將該射頻功率以在約每分鐘一次與每秒20次之間ㄓ一頻率施加為具有在約0.5與50毫秒之間之一持續時間的一脈衝。
  32. 如請求項28之裝置，其不要求針對該室之一分離冷卻機構。
  33. 一種用於測量光學發射之裝置，其包含：一室，其經組態用以接收自於次大氣壓力發生之一程序取樣之以分子形式之一氣體；一功率產生器，其經組態用以將一射頻功率施加至該室內之一電漿；以及一光譜儀，其與該室進行光學通信並經組態用以測量自該電漿之光學發射，其中該功率產生器經組態用以施加該至少100 W的射頻功率。
  34. 如請求項33之裝置，其中該功率產生器經組態用以將該射頻功率以在約每分鐘一次與每秒20次之間之一頻率施加為具有在約0.5與50毫秒之間之一持續時間的一脈衝。
  35. 如請求項33之裝置，其不要求針對該室之一分離冷卻機 構。
  36. 一種用於測量光學發射之裝置，其包含：一室，其經組態用以接收自於次大氣壓力發生之一程序取樣之以分子形式之一氣體；一功率產生器，其經組態用以將一射頻功率施加至該室內之一電漿；以及一光譜儀，其與該室光學通信並經組態用以測量自該電漿之光學發射，其中該功率產生器經組態用以施加該至少200 W的射頻功率。
  37. 如請求項36之裝置，其中該功率產生器經組態用以將該射頻功率以在約每分鐘一次與每秒20次之間之一頻率施加為具有在約0.5與50毫秒之間之一持續時間的一脈衝。
  38. 如請求項36之裝置，其不要求針對該室之一分離冷卻機構。
  39. 一種用於偵測光學發射之方法，其包含：於次大氣壓力蝕刻一含矽介電膜；偵測自一電漿之一光學發射，該電漿包含來自該蝕刻之反應產物；以及藉由監視相關聯於原子矽之該光學發射的一波長之強度之一改變來決定該蝕刻之一終點。
  40. 如請求項39之方法，其中該電漿係用以實行該蝕刻。
  41. 如請求項39之方法，其中該電漿係遠離該處理室從自該蝕刻取樣之一氣體產生。
  42. 如請求項41之方法，其中一約20 W/cm3 之功率密度係施 加至該取樣的氣體以產生該電漿。
  43. 如請求項39之方法，其中該波長係243.589 nm、250.766 nm、251.508 nm、251.6870 nm、251.9960 nm、252.4867 nm、252.9269 nm、288.2424 nm、390.6629 nm、729.1181 nm、740.7814 nm或742.5542 nm。
  44. 如請求項39之方法，其中該波長之強度的該改變包含強度之一下降。
  45. 如請求項39之方法，其中該波長之強度的該改變係0.1%或更大。
  46. 如請求項39之方法，其中該終點係基於相關聯於原子矽之複數個波長的強度之一改變來決定。
  47. 如請求項39之方法，其中該介電膜亦包含氧。
  48. 如請求項47之方法，其中該終點係藉由亦偵測原子氧之光學發射的強度之一改變來決定。
  49. 一種用於決定氣體原子相對濃度之裝置，其包含：一主機電腦，其與一處理室之一光學發射偵測器及一電腦可讀取儲存媒體進行電子通信，該電腦可讀取儲存媒體上已儲存程式碼，該程式碼經組態用以引導該主機電腦來：自於次大氣壓力運作之該處理室取樣以分子形式之一氣體；將充足功率施加至該氣體，使得自該氣體之一電漿的光學發射之一顯著部分係來自個別原子；以及自該等光學發射來決定該氣體之原子的相對濃度。
  50. 如請求項49之裝置，其中該電腦可讀取儲存媒體上已儲存程式碼，其經組態用以引導該主機電腦基於自該等光學發射決定的原子矽之一相對濃度來識別一蝕刻程序之一終點。
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