專利名稱：一種等離子處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠產(chǎn)生等離子的機(jī)構(gòu)的終點(diǎn)探測裝置，特別涉及ー種等離子處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在一個(gè)等離子反應(yīng)腔中施加高頻的射頻電場使等離子反應(yīng)腔中的反應(yīng)氣體形成等離子體，利用該等離子體對(duì)等離子反應(yīng)腔內(nèi)的基片或晶圓進(jìn)行高精度加工。在加工進(jìn)行到一定程度，如刻蝕的目標(biāo)材料被刻蝕穿透時(shí)就需要判斷是否要停止當(dāng)前加工步驟進(jìn)入下一歩加工步驟。對(duì)是否刻蝕到達(dá)終點(diǎn)的判斷通常是利用一個(gè)在等離子反應(yīng)腔側(cè)壁的觀測窗來取樣等離子反應(yīng)腔內(nèi)的等離子發(fā)光頻譜和相應(yīng)的強(qiáng)度，并對(duì)取樣所得的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行分析得到的。取樣所得的信號(hào)被送到OES (optical emission spectroscopy)分 析特定的頻譜強(qiáng)度的變化是否滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)，如果達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)則當(dāng)前處理步驟結(jié)束準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)步驟。但是由于等離子反應(yīng)腔內(nèi)的等離子體是由施加到等離子反應(yīng)腔內(nèi)的射頻電場來維持的，射頻電場通常是由多個(gè)射頻電源供電，為了加工エ藝的需要，射頻電場強(qiáng)度需要隨時(shí)調(diào)整，所以反應(yīng)腔中射頻電場是隨時(shí)波動(dòng)的，相應(yīng)的等離子體也是在波動(dòng)中的。另一方面，終點(diǎn)探測的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于等離子體發(fā)射強(qiáng)度的變化非常敏感，射頻電源輸入的ー個(gè)小的波動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致ー個(gè)蝕刻點(diǎn)的錯(cuò)誤探測，因此，這種終點(diǎn)探測法的可靠性便被大大降低，要提高可靠性就要濾除這些紋波，但是這樣做又會(huì)將有效信息給濾除造成相應(yīng)精度降低。所以，現(xiàn)有技術(shù)中，采集的采樣光學(xué)信號(hào)大都是來自反應(yīng)腔體中進(jìn)行的等離子體，因而，無法獲得對(duì)處理終點(diǎn)探測既可靠又高精度的探測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種等離子處理系統(tǒng)，能夠避免受射頻電源輸入波動(dòng)的影響，確保了終點(diǎn)探測的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
ー種等離子處理系統(tǒng)，包含等離子反應(yīng)腔體，一個(gè)控制器控制等離子反應(yīng)腔體內(nèi)等離子處理流程，ー個(gè)真空氣泵通過排氣管道將等離子反應(yīng)腔體內(nèi)的氣體排出，還包含
采氣管道，所述的采氣管道連接在排氣管道上，采集排氣管道中的氣體；
一個(gè)采樣等離子體發(fā)生裝置對(duì)流經(jīng)采氣管道的氣體電離形成采樣等離子體；
所述控制器探測所述采氣管道中形成的采樣等離子體信號(hào)，并根據(jù)所述采樣等離子體信號(hào)控制所述等離子處理流程。所述的采樣等離子體發(fā)生裝置包含ー個(gè)以上電極，所述的ー個(gè)以上電極設(shè)置在采氣管道上，所述ー個(gè)以上電極中至少ー個(gè)電極連接有一個(gè)高壓電源。所述的高壓電源的電壓范圍為500疒10kV，頻率范圍為IOOHz 20kHz。所述的采樣等離子體發(fā)生裝置包含一個(gè)線圈，所述的線圈的兩端之間連接有射頻電源。
所述的射頻電源的頻率范圍為IMHz 100MHz。所述的采氣管道的直徑的數(shù)量級(jí)為毫米級(jí)。所述的采氣管道的直徑范圍為O. lmnT20mm。所述的采氣管道的材料為玻璃或設(shè)有透明窗ロ的陶瓷。所述的采氣管道上進(jìn)氣的一端還設(shè)有進(jìn)氣泵。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) 能夠避免受射頻電源輸入波動(dòng)的影響，確保了終點(diǎn)探測的可靠性。


圖I為本發(fā)明ー種等離子處理系統(tǒng)的實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖，其中一個(gè)電極接地；
圖2為本發(fā)明ー種等離子處理系統(tǒng)的實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖，其中一個(gè)電極不與任何物體相連；
圖3為本發(fā)明ー種等離子處理系統(tǒng)的實(shí)施例之ニ的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明ー個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步闡述。如圖f 3所示，ー種等離子處理系統(tǒng)，包含排氣管道4，該排氣管道4連接外部的等離子反應(yīng)腔體5與真空氣泵6，還包含采氣管道I、采樣等離子體發(fā)生裝置。反應(yīng)腔體5內(nèi)還包括一個(gè)反應(yīng)等離子體發(fā)生裝置，所述反應(yīng)等離子體發(fā)生裝置施加大功率的射頻電磁場到反應(yīng)腔內(nèi)，用來電離反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)氣體，其頻率可以是2M-60MHZ的射頻電場，功率可以是50-10000W的高功率。從而使得反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)氣體對(duì)待處理基片進(jìn)行等離子加工。所述等離子處理系統(tǒng)還包括一個(gè)控制器，控制所述等離子處理系統(tǒng)中所運(yùn)行的處理流程，比如從主刻蝕(main etch)階段進(jìn)入過刻蝕(over etch)階段，或者從過刻蝕階段到停止刻蝕。在不同階段轉(zhuǎn)換時(shí)控制器能夠相應(yīng)的改變通入反應(yīng)腔的反應(yīng)氣體流量、種類，或者施加的射頻電場種類和功率大小，以適應(yīng)不同階段的需要。其中，采氣管道I連接在排氣管道2上，采集排氣管道4中的氣體；采氣管道I的直徑為毫米級(jí)，進(jìn)一歩其直徑范圍為O. lmnT20mm，既能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)生等離子體，又易生產(chǎn)，降低了成本；采氣管道I的材料選用玻璃或者陶瓷，其中，選用陶瓷時(shí)，在陶瓷管道上開設(shè)透明的窗ロ，通過玻璃或者陶瓷管道上的透明窗ロ，從而外部的分光計(jì)能夠提取采氣管道I中的等離子體發(fā)光光譜和發(fā)光強(qiáng)度。而采樣等離子體發(fā)生裝置與電源相連，從而使得采氣管道I中產(chǎn)生等離子體。該等離子體發(fā)生裝置具有如下兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例之一
如圖I和2所示，采樣等離子體發(fā)生裝置包含一對(duì)電極2，其設(shè)置在采氣管道I中，其中ー個(gè)電極連接高壓電源，另ー個(gè)電極接地或不與任何物體相連。在本實(shí)施例中，高壓電源的電壓范圍為500疒10kV，頻率范圍為IOOHz 20kHz。進(jìn)ー步，采氣管道I中還可以設(shè)有兩個(gè)以上電極2，其中，至少有ー個(gè)電極2連接ー個(gè)高壓電源。
實(shí)施例之ニ
如圖3所示，采樣等離子體發(fā)生裝置包含一個(gè)線圈7圍繞在采氣管道I上，線圈7的兩端分別與射頻電源相連。在本實(shí)施例中，射頻電源的頻率范圍為lMHflOOMHz。線圈7兩端施加射頻電源后，產(chǎn)生的電磁場使采氣管道I內(nèi)的氣體電離。如圖f 3所示，進(jìn)ー步，采氣管道I上進(jìn)氣的一端還設(shè)有進(jìn)氣泵3，這樣便于將排氣管道4中的氣體吸進(jìn)采氣管道I中來，再通過上述兩個(gè)實(shí)施例所描述的采樣等離子體發(fā)生裝置，使氣體等離子化。當(dāng)使用時(shí)，通過外部的分光計(jì)監(jiān)測微束等離子體中的選擇特性線(特定頻率，該特定頻率代表特定的反應(yīng)產(chǎn)物)的發(fā)射強(qiáng)度，并通過電腦處理分光計(jì)所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)。由于發(fā)射強(qiáng)度對(duì)于廢氣中的化學(xué)組份的濃度是敏感的，因而，如果發(fā)射強(qiáng)度的變化滿足預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)，則能夠決定采用終點(diǎn)刻蝕。盡管本發(fā)明仍采用的是傳統(tǒng)的終點(diǎn)監(jiān)測方法，但是本發(fā)明采樣的氣體是在排氣管道4里提取的，反應(yīng)腔5內(nèi)存在的高強(qiáng)度射頻電場經(jīng)過如等離子約束環(huán)、接地的反應(yīng)腔外壁、基座中的屏蔽環(huán)等一系列的反應(yīng)腔屏蔽結(jié)構(gòu)后，幾乎沒有反應(yīng)腔內(nèi) 的射頻電場會(huì)泄漏進(jìn)入排氣管道4。在排氣管道4中施加一個(gè)小功率的穩(wěn)定的高頻電場來電離排出的反應(yīng)氣體，能夠避免受反應(yīng)腔5內(nèi)射頻電源輸入波動(dòng)的影響，從而確保了終點(diǎn)探測的可靠性。其中所述采樣等離子發(fā)生裝置輸出的功率小于反應(yīng)等離子體發(fā)生裝置輸出的功率。這樣所述控制器接受到穩(wěn)定的高精度的光學(xué)信號(hào)，該光學(xué)信號(hào)代表了排出氣體的成分，而排出氣體的成分又是與反應(yīng)腔5中的氣體成分基本相同的，所以采用本發(fā)明的等離子處理系統(tǒng)能夠精確、可靠的探測每個(gè)處理步驟的終點(diǎn)，最終能夠獲得精確的等離子加エ效果和更高的產(chǎn)量。綜上所述，本發(fā)明ー種等離子處理系統(tǒng)，能夠避免受射頻電源輸入波動(dòng)的影響，確保了終點(diǎn)探測的可靠性。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種等離子處理系統(tǒng)，包含等離子反應(yīng)腔體(5)，一個(gè)控制器控制等離子反應(yīng)腔體內(nèi)等離子處理流程，一個(gè)真空氣泵(6)通過排氣管道(4)將等離子反應(yīng)腔體內(nèi)的氣體排出，其特征在于，還包含 采氣管道(1)，所述的采氣管道(I)連接在排氣管道(4)上，采集排氣管道(4)中的氣體； 一個(gè)采樣等離子體發(fā)生裝置對(duì)流經(jīng)采氣管道(I)的氣體電離形成采樣等離子體； 所述控制器探測所述采氣管道(I)中形成的采樣等離子體信號(hào)，并根據(jù)所述采樣等離子體信號(hào)控制所述等離子處理流程。
2.如權(quán)利要求I所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的采樣等離子體發(fā)生裝置包含一個(gè)以上電極(2)，所述的一個(gè)以上電極(2)設(shè)置在采氣管道(I)上，所述一個(gè)以上電極(2 )中至少一個(gè)電極(2 )連接有一個(gè)高壓電源。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的高壓電源的電壓范圍為500V IOkV,頻率范圍為IOOHz 20kHz。
4.如權(quán)利要求I所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的采樣等離子體發(fā)生裝置包含一個(gè)線圈(7)，所述的線圈(7)的兩端之間連接有射頻電源。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的射頻電源的頻率范圍為IMHz IOOMHz。
6.如權(quán)利要求I所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的采氣管道(I)的直徑的數(shù)量級(jí)為毫米級(jí)。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的采氣管道(I)的直徑范圍為 O. Imm 20mmo
8.如權(quán)利要求6所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的采氣管道(I)的材料為玻璃或設(shè)有透明窗口的陶瓷。
9.如權(quán)利要求I所述的等離子處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的采氣管道(I)上進(jìn)氣的一端還設(shè)有進(jìn)氣泵(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子處理系統(tǒng)，包含等離子反應(yīng)腔體，一個(gè)控制器控制等離子反應(yīng)腔體內(nèi)等離子處理流程，一個(gè)真空氣泵通過排氣管道將等離子反應(yīng)腔體內(nèi)的氣體排出，還包含采氣管道，所述的采氣管道連接在排氣管道上，采集排氣管道中的氣體；一個(gè)采樣等離子體發(fā)生裝置對(duì)流經(jīng)采氣管道的氣體電離形成采樣等離子體；所述控制器探測所述采氣管道中形成的采樣等離子體信號(hào)，并根據(jù)所述采樣等離子體信號(hào)控制所述等離子處理流程。本發(fā)明能夠避免受射頻電源輸入波動(dòng)的影響，確保了終點(diǎn)探測的可靠性。
文檔編號(hào)H01J37/244GK102820197SQ201210317750
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者葉如彬 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司