TWI520210B - 化學蝕刻工作件之裝置 - Google Patents

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TWI520210B TW099106273A TW99106273A TWI520210B TW I520210 B TWI520210 B TW I520210B TW 099106273 A TW099106273 A TW 099106273A TW 99106273 A TW99106273 A TW 99106273A TW I520210 B TWI520210 B TW I520210B
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Description

化學蝕刻工作件之裝置
本發明係有關於使用一處理氣體來化學蝕刻一工作件之裝置與方法。
幾十年來已知道，當電漿蝕刻一工作件時，透過由於被產生且進而被電漿電離之排氣或反應產物變化而引起之光發射的變化檢測一蝕刻切開一第一層及到達下層的位置。透過蝕刻氣體消耗上的變化也可檢測端點，端點也能由光學檢測。起初這些發射由熟練技工監測。後來該過程利用光學端點檢測器而自動化。
基於第一部分方法的端點過程僅可在有一電漿產生及排氣與反應產物進入電漿的情況下才進行。因此曾有許多提議，諸如在美國專利857136中所描述，其中渦輪泵的排氣產物被電離且因此產生的光發射被監測。經驗已顯示此種安排可能有一遲緩反應且由於局部條件的限制而一再難以實現。
根據一層面，本發明由使用一處理氣體化學蝕刻一工作件之裝置構成，該裝置包括一用以接收一處理氣體之室及具有一用以提取排氣之抽氣埠；及一位於室內該抽氣埠的上游之工作件支架，其特徵在於該室進一步包括一位於該抽氣埠的上游及該工作件支架的下游之副室，及特徵在於該副室包括一窗及鄰近該窗的一激發源，該激發源用以在排氣的一取樣中生成一電漿來產生一光發射，該光發射可透過該窗被監測。
該副室可包括該窗於其內被形成之一延伸部或終端(dead end)且該激發源可包括一位於該延伸部或終端四周的線圈。該窗較佳地靠近該抽氣埠且可例如在該抽氣埠的對面。這使該窗能夠鄰近於該排氣流。
該裝置可進一步包括一監測透過該窗可見之光發射的檢測器且可進一步包括一由該受檢測的光發射來決定一處理端點之控制器。
該裝置可進一步包括一供應電離處理氣體的源。額外地或可選擇地，它可包括一用以在該室內產生一電漿之電漿源。
本發明亦包括一種使用上面定義的裝置蝕刻之方法，其中蝕刻期間室內的壓力在約1至500 mTor之間。
雖然上面已描述了本發明，但是要明白的是，本發明包括上面提出之特徵的任一創意組合。
圖式簡單說明
本發明亦能以各不同方式執行及現在參考附圖將以範例方式描述一特定實施例，其中第1圖是部分的一蝕刻裝置的一相片；第2圖是第1圖該裝置的一示意剖視圖；及第3圖是一檢測器之輸出的一圖，繪示不同組態的軌跡。
一蝕刻裝置一般在10指示及具有一室11，該室11內坐落有一工作件支架12，該工作件支架方便地為一靜電吸盤的形式，及一概示於13之電離處理氣體源。在一典型的先前技術安排中，這一裝置將有一抽氣埠位於14，該抽氣埠14將被連接至一渦輪泵。在申請人安排中，一副室15被附接於開口14並帶有一被連接至一渦輪泵17之抽氣埠16。
該副室15也被提供有一延伸部或終端18，在其閉合端有一窗19。一線圈20環繞延伸部18並被連接至一RF源21使得一局部電漿可被轟擊於延伸部18內。
一檢測器22位於窗19外部來監測局部化電漿23的光發射且它將其輸出信號饋送至一產生一輸出信號25之控制器/處理器24，該輸出信號25可被用來控制室11內的過程且如果期望手動控制的話可顯示在26上。
第3圖是這一輸出信號針對三不同實驗安排的一繪圖。運轉中的過程是利用第2圖所示裝置在渦輪泵下游的一相當高壓之電漿蝕刻過程以及在室本身內與一特定蝕刻過程相關的光發射。
自第3圖可見的是，由於在高壓情形中很少反應產物到達電漿，在室內信號上沒有可檢測的變化。(應該指出的是，該圖是相對強度非實際強度)。
在前級管道(即，渦輪泵的下游)相對強度到達100%需要少許時間且接著強度的下降是相對緩慢且平坦的。由於強度起初自100%以下上升，在相對強度再次降回此一開始位置以下前設定裝置以確實檢測一端點是十分困難的。自該圖可見，此本身在一端點可被建立以前可導致約10秒的延遲，且該相當小的變化意味系統較易出錯，且因而就該過程被利用於實驗中而言，直到長達20秒後才可能正確決定一端點。相比之下，實線軌跡開始於一相對強度100%且更急遽下降，允許準確且快速的端點檢測，並因而減小了下方過度蝕刻的風險。靈敏性重大地優化乃由於產生了更清楚、更大的信號，且因而即使是在排氣上產生相對小變化的端點亦可被檢測。例如，這些可自小的暴露開放區域產生。
也將明白的是，該系統在即使主過程不利用一電漿及改良響應手段的情況下也可被使用，這樣該系統可用於較短蝕刻過程。
檢測器22可以是任一適當組態。它例如可以是一寬頻光學檢測器中的一簡單濾波器、一或一個以上窄頻檢測器，諸如手動或自動單色儀、一全分光計，諸如一CCD(照相機光發射)分光計。
窗19對有用的光發射必須是清楚透明的。如果裝置是非常特定地被組態，它甚至可構成需要的濾波器。
裝置不僅允許好且快的端點檢測。它可被用於其它測試過程，諸如氣體品質評估、洩露檢查及窗渾濁量測。
10．．．蝕刻裝置
11．．．室
12．．．工作件支架
13．．．電離處理氣體源
14．．．開口
15．．．副室
16．．．抽氣埠
17．．．渦輪泵
18．．．延伸部
19．．．窗
20．．．線圈
21．．．RF源
22．．．檢測器
23．．．局部化電漿
24．．．控制器/處理氣體
25．．．輸出信號
26．．．顯示器
第1圖是部分的一蝕刻裝置的一相片；
第2圖是第1圖該裝置的一示意剖視圖；及
第3圖是一檢測器之輸出的一圖，繪示不同組態的軌跡。
10．．．蝕刻裝置
11．．．室
12．．．工作件支架
13．．．電離處理氣體源
14．．．開口
15．．．副室
16．．．抽氣埠
17．．．渦輪泵
18．．．延伸部
19．．．窗
20．．．線圈
21．．．RF源
22．．．檢測器
23．．．局部化電漿
24．．．控制器/處理氣體
25．．．輸出信號
26．．．顯示器

Claims (16)

  1. 一種使用處理氣體來化學蝕刻工作件之裝置，該裝置包括：一其中有接收該處理氣體的處理室，及具有一包含一孔之抽氣埠，排放氣體係透過該孔自該處理室提取，該處理室包括一主室和一副室；一位於該處理室的該主室內之工作件支架；其中該副室相對於氣體通過該裝置之流動，係位於該抽氣埠的上游及該工作件支架的下游，以及該副室的內部具有一較該處理室的該主室之體積小之體積，該副室具有包括一第一部份和一第二部份之一副室壁，該第一部份界定該副室的一主要部份並攜載該抽氣埠，且該第二部份界定自該副室的該主要部份引導出之一延伸部或終端，該孔具有一直徑，其比該副室的該主要部份之一直徑小，各個直徑係採用相同剖面方向，該副室沒有調節從該處理室的該主要部份到該抽氣埠的該孔之氣體流動的流動控制器，該副室亦具有一在該副室壁的該第二部份中之窗，及一鄰近該窗的激發源，該窗係大體上與該抽氣埠的該孔相對立，以及該激發源係組配來在該延伸部或終端中生成一電漿，藉此激發位在該延伸部或終端內的該等排放氣體之一取樣，來產生一光發射，該光發射可透過該窗被監測；以 及一真空泵，其具有在該抽氣埠連接至該副室之一入口，以便經由該抽氣埠的該孔提取來自該處理室之氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該副室的該第二部份包括一管狀側壁，且該激發源包括一圍繞該管狀側壁之線圈或電容器，以便在延伸部或終端周圍延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其進一步包括一用以監測透過該窗可見之該光發射的檢測器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其進一步包括一處理氣體的源，其連接至該處理室的該主室，以便供應處理氣體到該主室中，以供用於處理該主室中被支持於該工作件支架之一工作件，以及一控制器，其用於利用該處理氣體，由所檢測到的光發射來決定在該工作件上執行之一處理程序的一終點。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其進一步包括一用以監測透過該窗可見之該光發射的檢測器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其進一步包括一用以由所檢測到的光發射來決定一處理程序的終點之控制器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其進一步包括一離子化處理氣體的源，其連接至該處理室的該主室，以便供應經離子化處理氣體至該主室內。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其進一步包括一離 子化處理氣體的源，其連接至該處理室的該主室，以便供應經離子化處理氣體至該主室內。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其進一步包括一離子化處理氣體的源，其連接至該處理室的該主室，以便供應經離子化處理氣體至該主室內。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其進一步包括一離子化處理氣體的源，其連接至該處理室的該主室，以便供應經離子化處理氣體至該主室內。
  11. 一種使用處理氣體來化學蝕刻工作件之裝置，該裝置包含：一處理室，其具有限定該處理室的一主室之一內部空間且具有通過其的一開口之一主室壁、與該主室壁整體形成且限定該處理室的一副室之一內部空間之一副室壁、在該副室壁中的一窗、及鄰近該窗的激發源；一抽氣埠，其係由該副室壁所攜載且包含一孔，氣體係透過該孔自該處理室提取；一設置於該處理室的該主室內之工作件支架，在其上，一工作件被化學性蝕刻；以及一真空泵，其具有在該抽氣埠連接至該副室之一入口，其中該副室的內部具有一較該處理室的該主室之體積小之體積，經由該抽氣埠的開口上游，該處理室的該副室的該內部係與該處理室的該主室的該內部開放式連通，使得 藉由蝕刻被工作件支架所支持之一工作件所產生之一反應產品自由地從該室的內部空間流入該副室的內部空間；該副室壁具有自該主室壁延伸之一第一部份，及自該第一部份延伸並界定一延伸部或終端之一第二部份，該延伸部或終端係比該副室由該副室壁的該第一部份所構成之部份窄，該孔具有一直徑，其比該副室由該副室壁的該第一部份所構成的部份之一直徑小，各個直徑係採用相同剖面方向，該窗係設置在該副室壁的該第二部份中，該窗和該抽氣埠係設置成相互間隔，該激發源包括線圈或電容器，其鄰近且與該延伸部或終端之外該副室壁的第二部份相間隔，該激發源係組配來產生侷限在該延伸部或終端之一電漿，以及該裝置中從該處理室經由該副室到該抽氣埠之流動路徑沒有調節氣體流動之流動控制器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其進一步包括一檢測器，其監測透過該窗之光發射以及可操作來發出表示該光發射的特性之信號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之裝置，其進一步包括一控制器，其可操作地連接至該檢測器，以便接收表示該光發射的特性之該等信號，且其組配來基於該等信號決定 在該處理室的該主室中所執行之一處理程序的終點。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其進一步包括一離子化處理氣體的源，其連接至該室，以便供應經離子化處理氣體至該室內。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之裝置，其進一步包括一蝕刻處理氣體的源及一控制器，該蝕刻處理氣體的源係連接至該處理室的該主室，以便供應蝕刻處理氣體至該主室內，以供於化學蝕刻被支持於該主室中的該工作件支架上之一工作件中使用，該控制器可操作地連接至該檢測器，以便接收表示該光發射的該特性之信號，且其係組配來基於該等信號，決定出對在該處理室的該主室中由該工作件支架所支持的該工作件進行一化學蝕刻一處理程序的終點。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該副室壁的該第一部份自該主室側向突出，該副室壁的該第二部份自該副室壁的該第一部份向上突出，使得該延伸部或終端係界定在該副室的頂部，以及該抽氣埠係由該副室的該第一部份之一底部攜載，以便被設置在該副室的該底部。
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