TWI596645B - 電漿加工系統及在半導體製造中用於控制電漿的方法 - Google Patents

電漿加工系統及在半導體製造中用於控制電漿的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI596645B
TWI596645B TW104139351A TW104139351A TWI596645B TW I596645 B TWI596645 B TW I596645B TW 104139351 A TW104139351 A TW 104139351A TW 104139351 A TW104139351 A TW 104139351A TW I596645 B TWI596645 B TW I596645B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
plasma
module
mixing element
material mixing
coupled
Prior art date
Application number
TW104139351A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201642302A (zh
Inventor
吳成宗
呂伯雄
劉定一
廖錫文
孔祥昇
Original Assignee
台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 台灣積體電路製造股份有限公司 filed Critical 台灣積體電路製造股份有限公司
Publication of TW201642302A publication Critical patent/TW201642302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI596645B publication Critical patent/TWI596645B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32972—Spectral analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
    • A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/044—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for absorption imaging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Description

電漿加工系統及在半導體製造中用於控制電漿的方法
本揭露係關於一種電漿加工系統及在半導體製造中用於控制電漿的方法。
半導體裝置被用於多種電子應用，例如個人電腦、行動電話、數位相機以及其他電子設備。半導體裝置的製造通常是藉由在半導體基板上依序沉積絕緣或介電層材料、導電層材料以及半導體層材料，接著使用微影製程圖案化所形成的各種材料層，以形成電路組件和零件於此半導體基板之上。在積體電路之材料及其設計上的技術進步已發展出多個世代的積體電路。相較於前一個世代，每一世代具有更小更複雜的電路。然而，這些發展提昇了加工及製造積體電路的複雜度。為了使這些發展得以實現，在積體電路的製造以及生產上相似的發展也是必須的。
在半導體裝置的製造中，多個製程步驟是被使用以製造積體電路在半導體晶圓之上。在持續演進至更小體積以及更高電路密度的發展中，多個困難變因之一為連續性地在既定的誤差範圍中形成具有更小關鍵尺寸的電路。舉例而言，半 導體特徵的體積通常與在微影圖案化與蝕刻後的光學或電學顯微檢視技術有關，以確保關鍵尺寸是在可接受範圍內。
雖然現有的方法及裝置已經可足以應付其需求，然而仍未全面滿足。因此，仍需要一種在半導體製程中用於程序控制的解決方案。
本揭露之部分實施例提供一種電漿加工系統。上述系統包括一配置用於產生電漿的遠端電漿模組。上述系統更包括一配置用於接收電漿的物質混合元件。上述系統也包括一配置用於接收來自該物質混合元件的電漿以用於電漿加工的加工腔體。另外，上述系統包括一配置用於監測在該物質混合元件內的電漿的偵測模組。
在上述實施例中，該物質混合元件係放置在該加工腔體之外部，並且一氣體管線係連結於該物質混合元件及該加工腔體之間，其中該氣體管線為該導管的一部分。
在上述實施例中，該遠端電漿模組係經由一氣體管線連結至該物質混合元件，該氣體管線為該導管的一部分。
在上述實施例中，物質混合元件更包括一檢視窗、一入口埠、及一加工氣體供應單元。檢視窗在一第一交集點與該流道交會，其中該偵測模組係經由該檢視窗連結至該物質混合元件。入口埠在一第二交集點與該流道交會。加工氣體供應單元經由該入口埠連結至該流道並配置用於供應一加工氣體至該流道，其中該第一交集點係位於該第二交集點之上游。
在上述實施例中，該偵測模組包括一分光光度計、一基板、及一密封元件。分光光度計配置用於偵測該電漿。基板連結至該分光光度計。密封元件放置在該基板與該物質混合元件之間並配置用於密封該流道。
在上述實施例中，該偵測模組藉由量測在該物質混合元件內之該電漿之光波波長以監測該電漿之至少一參數。
本揭露另一些實施例提供一種電漿加工系統，上述電漿加工系統包括一配置用於產生一電漿的遠端電漿模組。上述電漿加工系統更包括一配置用於接收該電漿的物質混合元件。上述電漿加工系統也包括一配置用於接收來自該物質混合元件之該電漿以用於加工的加工腔體。並且，上述電漿加工系統包括一配置用於監測在該物質混合元件內之該電漿偵測模組。
在上述實施例中，該物質混合元件係放置在該加工腔體之外部，並且該加工腔體係藉由一氣體管線連結至該物質混合元件。
在上述實施例中，該遠端電漿模組係經由一氣體管線連結至該物質混合元件。
在上述實施例中，該物質混合元件包括一流道、及一檢視窗。該電漿沿該流道通過該物質混合元件。檢視窗連結至該流道。該偵測模組經由該檢視窗連結至該物質混合元件。
在上述實施例中，該物質混合元件更包括一第一入口埠及一第二入口埠。第一入口埠連結至該流道並配置用於 接收來自該遠端電漿模組之該電漿。第二入口埠連結至該流道並配置用於接收來自該加工氣體供應單元的加工氣體。
在上述實施例中，該偵測模組包括一分光光度計、一基板、及一密封元件。分光光度計配置用於偵測該電漿。基板連結至該分光光度計。密封元件放置在該基板與該物質混合元件之間並配置用於密封該流道。
在上述實施例中，該偵測模組藉由量測在該物質混合元件內之該電漿之光波波長以監測該電漿。
本揭露之另一些實施例提供一在半導體製造中用於控制一電漿的方法。上述方法包括藉由一遠端電漿模組產生該電漿。上述方法更包括將該電漿由該遠端電漿模組導向該物質混合元件。上述方法也包括取得在該物質混合元件內的該電漿的一參數資料。另外，上述方法包括比較該參數資料與一預設參數規格。並且，上述方法包括若該參數資料落在該預設參數規格之外，則結束該遠端電漿模組的操作。
在上述實施例中，上述方法更包括在該電漿進入一加工腔體以用於電漿加工前，將該電漿與至少一加工氣體進行混合。該電漿的該參數資料是在該電漿與該加工氣體混合前取得。
在上述實施例中，該參數資料是藉由量測在該物質混合元件內的該電漿的光學波長而取得。
在上述實施例中，上述方法更包括在該遠端電漿模組的操作結束後，以另一遠端電漿模組置換該遠端電漿模組。
在上述實施例中，該電漿是用於在一半導體晶圓上形成一物質的薄膜。以及/或者，該電漿是用於清潔該加工腔體。
1‧‧‧電漿加工系統
10‧‧‧遠端電漿模組
100‧‧‧方法
101-106‧‧‧操作
11‧‧‧氣體管線
12‧‧‧氣體管線
20‧‧‧物質混合元件
200‧‧‧本體
201‧‧‧前表面
202‧‧‧後表面
204‧‧‧孔
21‧‧‧流道
22‧‧‧入口埠
23‧‧‧檢視窗
231‧‧‧第一內壁面
232‧‧‧第二內壁面
233‧‧‧第三內壁面
234‧‧‧槽
24‧‧‧出口埠
25‧‧‧入口埠
26‧‧‧入口埠
30‧‧‧加工腔體
31‧‧‧安裝平台
32‧‧‧噴淋頭
40‧‧‧偵測模組
41‧‧‧電腦
42‧‧‧訊號線
43‧‧‧探針組件
431‧‧‧分光光度計
4311‧‧‧穿孔
432‧‧‧基板
433‧‧‧密封元件
434‧‧‧螺絲
5‧‧‧晶圓
50‧‧‧控制模組
60‧‧‧電漿來源氣體
60’‧‧‧電漿
61‧‧‧加工氣體
62‧‧‧加工氣體
71‧‧‧電漿氣體供應單元
711‧‧‧儲存槽
712‧‧‧氣體控制器
72‧‧‧加工氣體供應單元
721‧‧‧儲存槽
722‧‧‧氣體控制器
73‧‧‧加工氣體供應單元
731‧‧‧儲存槽
732‧‧‧氣體控制器
M‧‧‧軸線
P0‧‧‧交集點(第一交集點)
P1‧‧‧交集點(第二交集點)
P2‧‧‧交集點
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。
第1圖是根據部分實施例所顯示在半導體製造中一加工系統的方塊圖。
第2A圖是根據部分實施例所顯示一物質混合元件的前側示意圖。
第2B圖是根據部分實施例所顯示一物質混合元件的後側示意圖。
第3A圖是根據部分實施例所顯示在一偵測模組安裝於一物質混合元件前之爆炸圖。
第3B圖是根據部分實施例所顯示在一偵測模組安裝於一物質混合元件前之剖面圖。
第4圖是根據部分實施例所顯示供應電漿材料至一加工腔體的方法的流程圖。
第5圖顯示光線的波長光譜的強度與加工時間的關係圖。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列 方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
而且，為便於描述，在此可以使用例如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空間相對術語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關係。除了圖中所示的方位外，空間相對術語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對描述符可以同樣地作相應的解釋。應該理解，可以在方法之前、期間和之後提供額外的操作，並且對於方法的其他實施例，可以替換或消除一些描述的操作。
第1圖顯示根據部分實施例所示一電漿加工系統1的方塊圖。加工裝置1是配置用於加工一或多個晶圓5。預備加工的晶圓5可包括半導體層、導電層、以及/或者絕緣層。部分實施例中，晶圓5包括層疊的半導體。範例包括在一絕緣體上的半導體層的層疊，例如矽電晶體結構在絕緣體之上(SOI)、矽電晶體結構在藍寶石基板之上、或矽鍺結構在絕緣體之上； 或者，範例包括在一玻璃上的半導體層的層疊，以形成薄膜電晶體。在一完成的晶粒形成前，晶圓5可經歷多個製成步驟，例如顯影、蝕刻、以及/或者參雜。
在部分實施例中，電漿加工系統1包括一遠端電漿模組10、一物質混合元件20、一加工腔體30、一偵測模組40、一控制模組50、一電漿氣體供應單元71、及多個加工氣體供應單元72。電漿加工系統1的元件可以添加或省略，並且本揭露不應受到實施例的限制。
遠端電漿模組10是配置用於供應並控制至少一電漿，以使加工應用能夠在加工腔體30內執行。在部分實施例中，遠端電漿模組10包括一電力來源、一控制模組、及一電漿腔體。一或多個導電線圈元件相鄰電漿腔體設置，導電線圈元件是耦接至射頻電漿電力來源。來自電漿氣體供應單元71的電漿來源氣體60(未電漿態)在供應至遠端電漿模組10時受到激化而成為電漿60’。遠端電漿模組10進一步傳遞電漿60’至物質混合元件20。在部分實施例中，遠端電漿模組10供應並傳遞多種不一樣的電漿至加工腔體30。
在部分實施例中，電漿氣體供應單元71包括一儲存槽711以及一氣體控制器712。儲存槽711是配置用於儲存即將傳遞至遠端電漿模組10的電漿來源氣體60。電漿來源氣體60可選自包括氧氣、水、氨氣、氮氣、及氫氣的群組。氣體控制器712是配置用於控制電漿來源氣體60至遠端電漿模組10的連結及傳遞速率。氣體控制器712可包括例如：閥、流速計、偵測器或其他類似的元件。在部分實施例中，氣體控制器712是 受控制模組50所控制並接收來自控制模組50的指令。
在部分實施例中，加工氣體供應單元72、73所包括的元件類似於電漿氣體供應單元71。舉例而言，加工氣體供應單元72包括一儲存槽721及一氣體控制器722。儲存槽721是配置用於容置一加工氣體61。氣體控制器722是配置用於控制加工氣體61至物質混合元件20的連結與傳遞速率。加工氣體供應單元73包括一儲存槽731及一氣體控制器732。儲存槽731是配置用於容置一加工氣體62。氣體控制器732是配置用於控制加工氣體62至物質混合元件20的連結與傳遞速率。
由加工氣體供應單元72、73所供應的加工氣體61、62可以相同或不同於由電漿氣體供應單元71所供應的電漿來源氣體60。在部分實施例中，電漿來源氣體60為氮氣，加工氣體61為矽烷(Silane；SiH4)，且加工氣體62為六氟化鎢(Tungsten hexafluoride；WF6)。在部分實施例中，加工氣體61、62供應至物質混合元件20時不像來自電漿氣體供應單元71的電漿60’已被調整至電漿態(亦即，加工氣體61、62為非電漿態)。
物質混合元件20是配置用於接收來自多個來源的多種氣體及電漿，並將該些物質導向加工腔體30。在部分實施例中，物質混合元件20是配置用於接收來自不同來源的多種氣體及電漿，並在該些物質到達加工腔體30前混合所有該些物質。在部分實施例中，沒有氣體被供應至物質混合元件20，但一或多種不同的電漿經由物質混合元件20被供應至加工腔體30。
在部分實施例中，物質混合元件20包括一流道21 形成於其中，使氣體或電漿能夠通過物質混合元件20。在部分實施例中，物質混合元件20更包括複數個入口埠(例如：入口埠22、25、26)、一檢視窗23、及一出口埠24。入口埠22、25、26、檢視窗23、及出口埠24皆連結至流道21。
在部分實施例中，物質混合元件20經由入口埠22連結至遠端電漿模組10。如第1圖所示，一氣體管線11連結在遠端電漿模組10與物質混合元件20的入口埠22之間。另外，物質混合元件20經由出口埠24連結至加工腔體30。如第1圖所示，一氣體管線12連結在加工腔體30與物質混合元件20的出口埠24之間。氣體管線11、12可以為一管子或類似物。在部分實施例中，氣體管線11、12可拆卸地連結至物質混合元件20並透過適當的方式固定在物質混合元件20之上。在部分實施例中，入口埠22及出口埠24形成在流道21的兩端。
在部分實施例中，物質混合元件20經由入口埠25連結至加工氣體供應單元72，並且物質混合元件20經由入口埠26連結至加工氣體供應單元73。如第1圖所示，入口埠25在交集點P1連結流道21，並且入口埠26在交集點P2連結流道21。交集點P1位於交集點P2的上游。然而，應該理解，可以對本揭露的實施例作出許多變化和更改。在部分實施例中，交集點P1與交集點P2排列於相同位置。
檢視窗23連結至流道21以允許電漿60’到達交集點P1、P2之前，對電漿60’進行偵測。在部分實施例中，如第1圖所示，檢視窗23在交集點P0連結流道21。交集點P0位於交集點P1與交集點P2的上游。亦即，交集點P1和交集點P2較交集點P0 遠離入口埠22。如此一來，在電漿60’經由入口埠22供應至物質混合元件20之後，電漿60’先流經交集點P0再流經交集點P1和交集點P2。接著，電漿60’經由出口埠24離開物質混合元件20。
第2A圖是根據部分實施例所示物質混合元件20的前側示意圖。在部分實施例中，物質混合元件20包括一本體200。入口埠22和出口埠24形成在本體200的相同外表面(例如：本體200的前表面201)。入口埠22相鄰本體200的頂端形成於本體200，出口埠24相鄰本體200的底端形成於本體200。
第2B圖是根據部分實施例所示物質混合元件20的後側示意圖。在部分實施例中，二個額外的入口埠25、26形成於本體200的一個外表面之一(例如：本體200的後表面202)，並且檢視窗23也形成在本體200的一個外表面之一(例如：本體200的後表面202)。二個額外的入口埠25、26相鄰本體200的底端形成於本體200，並且檢視窗23相鄰本體200的頂端形成於本體200。在部分實施例中，入口埠22與檢視窗23形成於本體200的相對二個外表面。另外，入口埠22對齊於檢視窗23。如此一來，入口埠22與檢視窗23沿相同軸線排列。
在部分實施例中，物質混合元件20的態樣可以進行改變。在部分實施例中，檢視窗23形成於本體200的任一外表面之上。例如，檢視窗23形成於本體200的後表面202，或者檢視窗23形成於連結於本體200前表面201與後表面202之間的側表面。
參照第1圖，加工腔體30是配置用於使用來自物質 混合元件20的氣體或電漿以加工一或多個晶圓5。在部分實施例中，加工腔體30利用遠端電漿(例如：電漿60’)以及一或多種加工氣體(例如：加工氣體61、62)以形成一沈積層於一放置於加工腔體30內的晶圓5之上。雖然此實施例是關於沈積製程，但本實施例不僅此為限。更準確地說，任何利用電漿的製程皆可利用此實施例，例如電漿輔助蝕刻製程(plasma assisted etching processes)、電漿表面處理製程(plasma treatment process)或是類似製程。所以，類似的電漿製程以及遠端電漿製程都在本揭露的範圍內。
在部分實施例中，加工腔體30包括一安裝平台31及一噴淋頭32。安裝平台31(例如：一靜電卡盤(ECS；electrostatic chuck))，是放置在加工腔體30內以支撐晶圓5。安裝平台31可旋轉並且可包括加熱機制以在沈積製程過程中加熱晶圓5。應當理解的是，雖然第1圖僅繪示單一安裝平台31，加工腔體30當中可再包括任一數量的安裝平台31。
在部分實施例中，噴淋頭32是配置用於接收來自物質混合元件20的氣體或電漿，並且將氣體或電漿細緻且均勻散佈加工腔體30四周。噴淋頭32可包括一圓形的設計，該圓形的設計具有均勻分布在噴淋頭32四周的開口。在加工腔體30內的加工條件，例如：壓力，可藉由一幫浦控制。
第3A圖是根據部分實施所示一偵測模組40在安裝於物質混合元件20之前之爆炸圖。在部分實施例中，偵測模組40為一光學放射分光計(optical emission spectrometer)。然而，應該理解，可以對本揭露的實施例作出許多變化和更改。在部 分實施例中，舉例而言，偵測模組40包括固定的發射器以及可調整的接收器(Fixed transmitters and tunable receivers；FTTR)。FTTR是配置用於即時偵測在流道21內的電漿60’的條件。
根據部分實施例所顯示偵測模組40包括一電腦41(第1圖)、訊號線42、及一探針組件43。探針組件43經由訊號線42連結電腦41。探針組件43包括一分光光度計431、一基板432、及一密封元件433。分光光度計431量測光束的密度作為其顏色(波長)的函數。分光光度計431電性連結至訊號線42並且物理連結至基板432。基板432包括一透明玻璃。
密封元件433(例如：O-ring)是設置在基板432上有分光光度計431設置的相反面以及物質混合元件20之間。具體而言，如第3A圖所示，檢視窗23包括一沿著長直軸線M延伸的通道。通道包括一第一內壁面231、一第二內壁面232、及一第三內壁面233。第一內壁面231連結後表面202至第二內壁面232，並且第三內壁面233連結第二內壁面232至流道21。第一內壁面231與第三內壁面233平行軸線M延伸。第二內壁面232垂直第一內壁面231與第三內壁面233排列。一圓形的槽234周向形成於第二內壁面232。密封元件433設置於圓形的槽234內。然而，應該理解，可以對本揭露的實施例作出許多變化和更改。在部分未圖示的實施例中，基板432上形成有一槽，並且密封元件433放置在基板432的槽內。
密封元件433放置在物質混合元件20上，並且探針組件43相對物質混合元件20的檢視窗23放置。在部分實施例 中，探針組件43經由分光光度計431以適當的手段安裝在物質混合元件20之上。舉例而言，如第3A圖所示，分光光度計431藉由複數個螺絲434固定在後表面202之上。每一螺絲434通過形成在分光光度計431的穿孔4311並與在後表面202上具有內部螺紋的孔204配合。
在部分實施例中，如第3B圖所示，在分光光度計431緊固在物質混合元件20上之後，密封元件433受擠壓而變形。如此一來，物質混合元件20的檢視窗23受到密封，並且避免流道21內的氣體洩漏。
在部分實施例中，基板432的寬度大於檢視窗23的寬度。另外，在垂直軸線M的方向上(檢視窗23沿著該方向延展)分光光度計431的寬度大於基板432的寬度。
電腦41是配置用於判斷在流道21內的光線的波長光譜的相對強度。在操作時，電漿60’通過在流道21內的交集點P0，並且電漿60’透過檢視窗23由分光光度計431所偵測。光學放射分光儀所獲得的資料接著在電腦41進行儲存及分析，電腦41並相對流道21內的光線的波長光譜的相對強度送出即時的偵測結果。
控制模組50(見第1圖)是配置用於控制加工系統1的多種參數。在部分實施例中，控制模組50根據偵測模組40的電腦41的輸出控制遠端電漿模組10。舉例而言，若流道21內的光線的波長光譜的強度是在一預設範圍之外，控制模組50送出一訊號以關閉遠端電漿模組10並產生一警告訊號。如此一來，電漿60’停止被供應至物質混合元件20，並且操作員被要求對 遠端電漿模組10執行維護。在部分實施例中，原先的遠端電漿模組10以另一遠端電漿模組取代，以繼續供應電漿60’以用於電漿加工。
第4圖是根據部分實施例所顯示利用電漿清潔一晶圓或形成一材料層的方法100的流程圖。為了說明，該流程圖將與第1-3圖中所示的示意圖一起描述。對於不同的實施例，可以替換或消除描述的一些階段。
方法100開始於操作101，在操作101中藉由一遠端電漿模組(例如：遠端電漿模組10)產生一電漿。在部分實施例中，遠端電漿模組10將來自電漿氣體供應單元71的電漿來源氣體60(非電漿態)轉換為電漿60’。來自電漿氣體供應單元71的電漿來源氣體60可以為氮氣。在部分實施例中，遠端電漿模組10持續的產生電漿60’一預設時間量。然而，應該理解，可以對本揭露的實施例作出許多變化和更改。在部分實施例中，舉例而言，遠端電漿模組10週期性的產生電漿60’，並且在每一個時間週期之間，沒有供應電漿，或是有供應由另一種物質所激發的電漿。
在操作102中，將來自遠端電漿模組10的電漿60’導向一物質混合元件(例如：物質混合元件20)。在部分實施例中，物質混合元件20放置於遠端電漿模組10外部，並且與遠端電漿模組10間隔一距離。電漿60’經由氣體管線11傳送至物質混合元件20。氣體管線11連結遠端電漿模組10的出口埠至物質混合元件20的入口埠22。
在部分實施例中，在電漿60’傳送至物質混合元件 20之後，電漿60’通過物質混合元件20內的流道21並流至加工腔體30以用於電漿加工。電漿60’經由氣體管線12傳遞至加工腔體30。氣體管線12連結物質混合元件20的出口埠24至加工腔體30的入口埠。加工腔體30的入口埠可直接連結至加工腔體30的噴淋頭32。
在部分實施例中，來自遠端電漿模組10的電漿經由一導管傳遞至加工腔體30。導管是由氣體管線11、流道21、及氣體管線12依序構成。遠端電漿模組10連結至導管的一上游端，並且加工腔體30連結至導管的一下游端。
在操作103中，供應一或多個加工氣體至物質混合元件20。在部分實施例中，加工氣體的供應以及來自遠端電漿模組10的電漿或其他物質的供應是同時執行。舉例而言，供應加工氣體61、62至物質混合元件20的同時供應來自遠端電漿模組10的電漿60’或其他物質至物質混合元件20。於是，加工氣體61、62以及電漿60’在物質混合元件20的流道21內混合。
然而，應該理解，可以對本揭露的實施例作出許多變化和更改。在其餘實施例中，舉例而言，加工氣體的供應可以在電漿60’傳送至物質混合元件20之前開始。或者，加工氣體的供應可以在遠端電漿模組10停止供應任何物質之後開始。來自遠端電漿模組10的電漿60’未與其他氣體混合或傳遞至加工腔體30。在部分實施例中，操作103省略，沒有氣體供應至物質混合元件20。
在操作104中，藉由一偵測模組(例如：偵測模組40)取得在物質混合元件20內的電漿60’的參數資料。在部分實施 例中，偵測模組40藉由量測在流道21上游內的電漿60’的光學波長以監測電漿60’，流道21位於物質混合元件20內。舉例而言，檢測模組40透過檢視窗23觀測電漿60’，檢視窗23是直接面對用於接收來自遠端電漿模組10的電漿60’的入口埠21。由於在電漿60’與其他流道21內的物質混合前即取得電漿60’的參數資料，偵測結果的經度因而獲得提昇。
然而，偵測模組40的配置不應受到上述實施例所限制。在部分實施例中，舉例而言，電漿60’的參數資料是在電漿60’與流道21內其餘物質混合後取得，並且偵測模組40監測在流道21內電漿60’與加工氣體61、62的混合物的狀況。
在操作105中，比較參數資料與一預設參數規格。在部分實施例中，參數資料由偵測模組40的電腦41進行處理。電腦41可進行程式化以解釋來自探針組件43的參數資料，上述參數資料例如為電漿電子密度以及/或者電漿電子碰撞率。在部分實施例中，在電漿加工期間以及/或者電漿加工整個過程中，電腦41持續性比較參數資料與一預先程式化在電腦41內的預設參數規格。
在操作106中，若參數資料落在預設參數規格之外，則結束遠端電漿模組10的操作。在部分實施例中，所量測的參數資料偏移於上述規格的上限值或下限值，並且合適的資料傳送至控制模組50，此資料結束遠端電漿模組10的操作或結束加工腔體30的操作。如此一來，晶圓5因被供應不合適的電漿而導致的損壞可以被避免。在部分實施例中，如第5圖所示，預設參數規格為偵測模組40所偵測的波長的強度範圍。在偵測 氮氣電漿氣體的例子中，強度範圍介於約2.5(a.u.)至約4.5(a.u.)之間。
在部分實施例中，在操作106之後，以另一遠端電漿模組10取代遠端電漿模組10。相同於原先的遠端電漿模組10，新的遠端電漿模組10連結至物質混合元件20以供應電漿至加工腔體30以用於電漿加工。由新的遠端電漿模組10所供應的電漿也持續藉由偵測模組40進行監測，以確保電漿加工的合適的加工結果在加工腔體中進行。
上述在半導體製造中控制電漿的實施例利用偵測模組以即時監測在物質混合元件中由遠端電漿模組供應的電漿。若量測的電漿參數資料並未維持在預設/程式化的電漿參數規格之內，則遠端電漿模組停止供應電漿。於是，電漿的特性是穩定的。另外，與傳統方法中，計算薄膜利用來自一遠端電漿模組的電漿進行蝕刻的蝕刻速率的方法相比，本揭露的方法降低了由於供應具有不適當密度的電漿而導致晶圓損壞的風險。如此一來，產品良率增加並且生產成本減少。
以上雖然詳細描述了實施例及它們的優勢，但應該理解，在不背離所附申請專利範圍限定的本揭露的精神和範圍的情況下，對本揭露可作出各種變化、替代和修改。此外，本申請的範圍不旨在限制於說明書中該的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法和步驟的特定實施例。作為本領域的普通技術人員將容易地從本揭露中理解，根據本揭露，可以利用現有的或今後將被開發的、執行與在本揭露該的對應實施例基本相同的功能或實現基本相同的結果的製程、機器、製造、物 質組成、工具、方法或步驟。因此，所附申請專利範圍旨在將這些製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟包括它們的範圍內。此外，每一個申請專利範圍構成一個單獨的實施例，且不同申請專利範圍和實施例的組合都在本揭露的範圍內。
1‧‧‧電漿加工系統
10‧‧‧遠端電漿模組
11‧‧‧氣體管線
12‧‧‧氣體管線
20‧‧‧物質混合元件
21‧‧‧流道
22‧‧‧入口埠
23‧‧‧檢視窗
24‧‧‧出口埠
25‧‧‧入口埠
26‧‧‧入口埠
30‧‧‧加工腔體
31‧‧‧安裝平台
32‧‧‧噴淋頭
40‧‧‧偵測模組
41‧‧‧電腦
42‧‧‧訊號線
43‧‧‧探針組件
5‧‧‧晶圓
50‧‧‧控制模組
60‧‧‧電漿來源氣體
60’‧‧‧電漿
61‧‧‧加工氣體
62‧‧‧加工氣體
71‧‧‧電漿氣體供應單元
711‧‧‧儲存槽
712‧‧‧氣體控制器
72‧‧‧加工氣體供應單元
721‧‧‧儲存槽
722‧‧‧氣體控制器
73‧‧‧加工氣體供應單元
731‧‧‧儲存槽
732‧‧‧氣體控制器
P0‧‧‧交集點(第一交集點)
P1‧‧‧交集點(第二交集點)
P2‧‧‧交集點

Claims (10)

  1. 一種電漿加工系統，包括：一遠端電漿模組，連結至一導管的一上游端並且用於產生一電漿；一加工腔體，連結至該導管的一下游端並且用於接收來自該遠端電漿模組的電漿以用於一電漿加工；一物質混合元件，包括一流道，該流道為該導管的一部分；以及一偵測模組，連結至該流道並配置用於偵測在該流道內該電漿之至少一參數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿加工系統，其中，該物質混合元件係放置在該加工腔體之外部，並且一氣體管線係連結於該物質混合元件及該加工腔體之間，其中該氣體管線為該導管的一部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電漿加工系統，其中，該物質混合元件更包括：一檢視窗，在一第一交集點與該流道交會，其中該偵測模組係經由該檢視窗連結至該物質混合元件；一入口埠，在一第二交集點與該流道交會；以及一加工氣體供應單元，經由該入口埠連結至該流道並配置用於供應一加工氣體至該流道，其中該第一交集點係位於該第二交集點之上游。
  4. 一種電漿加工系統，包括：一遠端電漿模組，配置用於產生一電漿； 一物質混合元件，配置用於接收該電漿；一加工腔體，配置用於接收來自該物質混合元件之該電漿以用於加工；以及一偵測模組，配置用於監測在該物質混合元件內之該電漿。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電漿加工系統，其中，該物質混合元件係放置在該加工腔體之外部，並且該加工腔體係藉由一氣體管線連結至該物質混合元件。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電漿加工系統，其中，該物質混合元件包括：一流道，該電漿沿該流道通過該物質混合元件；一檢視窗，連結至該流道，其中該偵測模組經由該檢視窗連結至該物質混合元件；一第一入口埠，連結至該流道並配置用於接收來自該遠端電漿模組之該電漿；以及一第二入口埠，連結至該流道並配置用於接收來自一加工氣體供應單元的一加工氣體；其中該檢視窗與該流道的交集點較該第二入口埠與該流道的交集點更靠近該第一入口埠。
  7. 一種在半導體製造中用於控制一電漿的方法，包括：藉由一遠端電漿模組產生該電漿；將該電漿由該遠端電漿模組導向一物質混合元件；取得在該物質混合元件內的該電漿的一參數資料；比較該參數資料與一預設參數規格；以及若該參數資料落在該預設參數規格之外，則結束該遠端電 漿模組的操作。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，更包括在該電漿進入一加工腔體以用於一電漿加工前，將該電漿與至少一加工氣體進行混合。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該電漿的該參數資料是在該電漿與該加工氣體混合前取得。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之方法，更包括在該遠端電漿模組的操作結束後，以另一遠端電漿模組置換該遠端電漿模組。
TW104139351A 2015-05-22 2015-11-26 電漿加工系統及在半導體製造中用於控制電漿的方法 TWI596645B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562165477P 2015-05-22 2015-05-22
US14/836,574 US10395918B2 (en) 2015-05-22 2015-08-26 Method and system for controlling plasma in semiconductor fabrication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201642302A TW201642302A (zh) 2016-12-01
TWI596645B true TWI596645B (zh) 2017-08-21

Family

ID=57231275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104139351A TWI596645B (zh) 2015-05-22 2015-11-26 電漿加工系統及在半導體製造中用於控制電漿的方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10395918B2 (zh)
KR (1) KR101851048B1 (zh)
CN (1) CN106169407B (zh)
DE (1) DE102015114900B4 (zh)
TW (1) TWI596645B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11670490B2 (en) * 2017-09-29 2023-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit fabrication system with adjustable gas injector
CN110648892A (zh) * 2019-09-30 2020-01-03 无锡英普朗科技有限公司 一种等离子气体用的传输装置
JP2022130880A (ja) * 2021-02-26 2022-09-07 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置、および、基板処理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200526996A (en) * 2003-11-12 2005-08-16 Tokyo Electron Ltd Method and apparatus for improved focus ring
US20060068104A1 (en) * 2003-06-16 2006-03-30 Tokyo Electron Limited Thin-film formation in semiconductor device fabrication process and film deposition apparatus
TW200821402A (en) * 2006-09-22 2008-05-16 Applied Materials Inc System and method including a particle trap/filter for recirculating a dilution gas
TW200948219A (en) * 2008-04-12 2009-11-16 Applied Materials Inc Plasma processing apparatus and method
TW201105815A (en) * 2009-04-21 2011-02-16 Applied Materials Inc CVD apparatus for improved film thickness non-uniformity and particle performance
TW201442071A (zh) * 2012-12-21 2014-11-01 Novellus Systems Inc 用於遠距離電漿原子層沉積之自由基來源設計

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4803365A (en) * 1987-05-08 1989-02-07 Biochem Technology Optical probe mounting device
JP3634734B2 (ja) * 2000-09-22 2005-03-30 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置および処理方法
JP3929261B2 (ja) 2000-09-25 2007-06-13 株式会社日立国際電気 基板処理装置および基板処理方法
US6461972B1 (en) 2000-12-22 2002-10-08 Lsi Logic Corporation Integrated circuit fabrication dual plasma process with separate introduction of different gases into gas flow
US7355171B2 (en) 2002-01-29 2008-04-08 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for process monitoring and control
US20040086434A1 (en) 2002-11-04 2004-05-06 Gadgil Pradad N. Apparatus and method for treating objects with radicals generated from plasma
KR100585446B1 (ko) 2004-02-26 2006-06-07 주식회사 뉴파워 프라즈마 뷰포트를 갖는 가스 공급관 및 이를 구비한 플라즈마프로세스 시스템
US7129187B2 (en) * 2004-07-14 2006-10-31 Tokyo Electron Limited Low-temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition of silicon-nitrogen-containing films
US20060118240A1 (en) 2004-12-03 2006-06-08 Applied Science And Technology, Inc. Methods and apparatus for downstream dissociation of gases
US20090047447A1 (en) 2005-08-02 2009-02-19 Sawin Herbert H Method for removing surface deposits and passivating interior surfaces of the interior of a chemical vapor deposition reactor
JP5281766B2 (ja) 2007-07-31 2013-09-04 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置の製造方法
CN101441984B (zh) 2007-11-22 2011-10-12 北京京东方光电科技有限公司 监测干法刻蚀过程的方法及系统
KR20110122664A (ko) 2008-07-17 2011-11-10 베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드 처리 시스템의 화학적 분석에 사용하기 위한 전자 빔 여기 장치
US8944003B2 (en) 2012-11-16 2015-02-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Remote plasma system and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060068104A1 (en) * 2003-06-16 2006-03-30 Tokyo Electron Limited Thin-film formation in semiconductor device fabrication process and film deposition apparatus
TW200526996A (en) * 2003-11-12 2005-08-16 Tokyo Electron Ltd Method and apparatus for improved focus ring
TW200821402A (en) * 2006-09-22 2008-05-16 Applied Materials Inc System and method including a particle trap/filter for recirculating a dilution gas
TW200948219A (en) * 2008-04-12 2009-11-16 Applied Materials Inc Plasma processing apparatus and method
TW201105815A (en) * 2009-04-21 2011-02-16 Applied Materials Inc CVD apparatus for improved film thickness non-uniformity and particle performance
TW201442071A (zh) * 2012-12-21 2014-11-01 Novellus Systems Inc 用於遠距離電漿原子層沉積之自由基來源設計

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015114900A1 (de) 2016-11-24
US20160343625A1 (en) 2016-11-24
KR20160137327A (ko) 2016-11-30
CN106169407A (zh) 2016-11-30
TW201642302A (zh) 2016-12-01
CN106169407B (zh) 2019-04-12
DE102015114900B4 (de) 2018-03-29
US10395918B2 (en) 2019-08-27
US10867787B2 (en) 2020-12-15
KR101851048B1 (ko) 2018-05-30
US20190378714A1 (en) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI806964B (zh) 在高溫環境下偵測或監測化學前體的設備
KR102333807B1 (ko) 막 프로파일 조정을 위한 샤워헤드 커튼 가스 방법 및 시스템
US10867787B2 (en) Method for controlling plasma in semiconductor fabrication
JP4754757B2 (ja) 基板のプラズマ処理を調節するための方法、プラズマ処理システム、及び、電極組体
TWI689615B (zh) 供應製程氣體及處理半導體晶圓的設備
US7591923B2 (en) Apparatus and method for use of optical system with a plasma processing system
TW201634718A (zh) 具有可調式氣流控制用氣體分離器之氣體供應輸送裝置
US20090325386A1 (en) Process and System For Varying the Exposure to a Chemical Ambient in a Process Chamber
US9063356B2 (en) Method for repairing display device and apparatus for same
TWI814874B (zh) 硼烷濃度感測器
US10916411B2 (en) Sensor-to-sensor matching methods for chamber matching
US11050394B2 (en) Modules, multi-stage systems, and related methods for radio frequency power amplifiers
CN219302267U (zh) 用于测量处理气体的解离的设备和系统
US20140096715A1 (en) Apparatus for filtration and gas-vapor mixing in thin film deposition
KR20080101968A (ko) 반도체 제조 공정에 사용되는 가스 모니터링 장치
WO2021178049A1 (en) Capacitive sensors and capacitive sensing locations for plasma chamber condition monitoring
US8580075B2 (en) Method and system for introduction of an active material to a chemical process
US20190164852A1 (en) System and method for in-line processing control
US10143993B2 (en) Radical generator and method for generating ammonia radicals
US11415538B2 (en) Capacitive sensor housing for chamber condition monitoring
KR101247540B1 (ko) 플라즈마 검사 장치
JP2007273750A (ja) プラズマ成膜装置およびプラズマ成膜装置のクリーニング方法