用于处理腔室清洁终点检测的方法和设备技术

实施方式提供用于检测在处理腔室内执行的清洁工艺的清洁终点的系统、方法和设备。实施方式包括光谱仪和透镜系统，光谱仪用于测量在清洁工艺期间处理腔室中的清洁反应的随时间变化的光谱响应，透镜系统与光谱仪耦接并且被设置以经由观察口聚焦于处理腔室中的选定区域，并放大在清洁工艺期间来自选定区域的辐射强度。选定区域是基于被预测为在处理腔室(例如是在长方形腔室中的角落)中的清洁工艺期间最后的清洁反应的位置而选择的。提供数种其他方面。

Method and equipment for handling end point detection of chamber cleaning

The embodiment provides a system, method and equipment for detecting a clean end point of a cleaning process performed in a processing chamber. The embodiments include a spectrometer and a lens system for measuring the spectral response of the cleaning reaction in the processing chamber over time during the cleaning process. The lens system is coupled to the spectrometer and is set to focus on the selected area in the processing chamber through an observation port and amplify the radiation intensity from the selected area during the cleaning process. The selected area is selected based on the location of the final cleaning reaction predicted during the cleaning process in the processing chamber (e.g. in the corner of a rectangular chamber). Several other aspects are provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理腔室清洁终点检测的方法和设备相关申请本申请要求于2016年9月22日提交的名称为“METHODSANDAPPARATUSFORPROCESSINGCHAMBERCLEANINGENDPOINTDETECTION”(代理人案号24312/USA)的美国非临时专利申请第15/273,631号的优先权，出于所有目的通过引用将上述申请并入于此。
本专利技术的实施方式涉及电子装置处理腔室，特别是涉及用于腔室清洁终点检测的方法和设备。
技术介绍
化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,CVD)广泛用于半导体工业以沉积多种膜，例如是基板上的本征的和掺杂的非晶硅(a-Si)、氧化硅(SixOy)、氮化硅(SirNs)、氮氧化硅等。半导体化学气相沉积(CVD)处理通常在真空腔室内通过使用前驱气体来完成，上述前驱气体游离(dissociate)并反应以形成所欲得到的膜。为了在低温以相对高的沉积速率沉积膜，在沉积期间，可在腔室中由前驱气体形成等离子体。这样的等离子体工艺的一种形式是等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhancedCVD,PECVD)。这样的等离子体工艺的另一种形式是高密度等离子体化学气相沉积(HighDensityPlasmaCVD,HDP-CVD)。许多处理腔室以铝制成，并且包括用于支撑基板的支撑件和用于使所需的前驱气体进入的口。当使用等离子体时，气体入口和/或基板支撑件与电源连接，电源例如是射频(RadioFrequency,RF)电源。真空泵也与腔室连接以控制腔室中的压力和移除各种气体和沉积期间产生的污染物。在电子装置处理中，希望使腔室中的污染物维持在最低量。然而在沉积工艺期间，膜不仅沉积在基板上，而且沉积于腔室内的壁和各种部件上，例如屏蔽物(shield)和基板支撑件等。在随后的沉积期间，在壁上和各种部件上的膜可能裂开或剥落，造成污染物掉落在基板上。这会对基板上的特定装置造成问题和损害。不得不丢弃受损害的装置。当处理大的玻璃基板时，举例来说，形成用于平板显示器等装置的薄膜晶体管，可在单个基板上形成多于一百万个晶体管。在这种情况下，处理腔室中的污染物的存在可能更产生问题，由于平板显示器如果被微粒状物质损害，可能会无法使用。在这种情况下，可能不得不丢弃整片玻璃基板。因此，周期性地清洁处理腔室以去除由先前沉积累积的膜。清洁可通过把蚀刻气体通入腔室而执行，蚀刻气体例如是含氟气体，例如是三氟化氮(NF3)。执行这种清洁过程的标准方法是使恒定流量的三氟化氮通入腔室。由含氟气体激发等离子体，等离子体与先前的沉积过程中于腔室壁和固定装置上形成的涂层反应，例如是硅(Si)、氧化硅(SixOy)、氮化硅(SirNs)和氮氧化硅(SiON)等的涂层，以及在腔室中的任何其他材料的涂层。特别地，三氟化氮(NF3)产生自由的氟自由基“F*”，上述氟自由基与含硅残留物反应。或者，许多电子装置处理腔室使用远程等离子体清洁系统(RemotePlasmaCleaningSystem,RPCS)以在基板处理后清除腔室内部的残留累积物。在清洁过程中，远程等离子体源(RemotePlasmaSource,RPS)耦接至处理腔室并且等离子体(例如是含氟气体等离子体，例如是NF3)被送入腔室以与先前沉积过程的残留物反应。所产生的气体接着经由排放出口而被泵送出腔室。清洁循环(cleaningcycle)的频率和持续时间一般通过试错法(trialanderror)或使用历史数据来确定。举例来说，腔室可被排在处理预定数量的基板后清洁，而不论腔室的状况。关于持续时间，可能难以准确地确定何时完成清洁。为确保彻底地清洁腔室，可为清洁循环增加预计的清洁时间的额外20％至30％，而不考虑额外的清洁时间可能对腔室和腔室内部的部件造成损害。因此，需要用于检测清洁终点的方法和设备。
技术实现思路
在一些实施方式中，提供处理腔室清洁终点检测的方法。上述方法包括在处理腔室中执行清洁工艺；在清洁工艺期间，经由观察口将透镜系统聚焦在处理腔室内的选定区域上；在清洁工艺期间，增强来自选定区域处的清洁反应的辐射强度；和在清洁工艺期间，使用与透镜系统耦接的光谱仪测量在处理腔室中的清洁反应的随时间变化的光谱响应。选定区域是基于被预测为在处理腔室中的清洁工艺期间最后的清洁反应的位置而选择的。在其他实施方式中，提供用于处理基板的系统。上述系统包括处理腔室，上述处理腔室操作以处理基板；和清洁终点检测设备，上述清洁终点检测设备包括用于在清洁工艺期间测量在清洁腔室中的清洁反应的随时间变化的光谱响应的光谱仪，和与光谱仪耦接的透镜系统，上述透镜系统被设置以经由观察口聚焦于在处理腔室中的选定区域，并且增强在清洁工艺期间来自选定区域处的清洁反应的辐射强度。选定区域是基于被预测为在处理腔室中的清洁工艺期间最后的清洁反应的位置而选择的。在又其他的实施方式中，提供用于处理腔室清洁终点检测的设备。上述设备包括光谱仪和透镜系统，所述光谱仪用于在清洁工艺期间测量在清洁腔室中的清洁反应的随时间变化的光谱响应，所述透镜系统与光谱仪耦接并且被设置以经由观察口聚焦于在处理腔室中的选定区域，并且增强在清洁工艺期间来自选定区域的辐射强度。选定区域是基于被预测为在处理腔室中的清洁工艺期间最后的清洁反应的位置而选择的。在一些其他实施方式中，可提供计算机可读介质，上述计算机可读介质具有储存于所述计算机可读介质上的指令，当执行所述指令时，引起处理系统执行监测在处理腔室中实行的清洁工艺的方法，以检测清洁终点。上述方法可包括任何本文公开的实施方式。依据本专利技术的这些方面和其他方面，提供数种其他方面。本专利技术的其他特征和方面将由下文的详细说明、附加的权利要求书和附图而更为完全清楚。为了帮助理解，已尽可能使用相同的参考标号，以指示附图共有的相同元件。附图未依比例绘制并且可能为了清楚明了而被简化。预期一个实施方式的元件和特征可有利地合并于其他实施方式中，而不进一步阐述。附图说明图1是绘示根据本专利技术的实施方式的处理腔室清洁终点检测系统的示例的图表。图2是绘示根据本专利技术的实施方式的处理腔室清洁终点检测方法的示例的流程图。图3A是根据本专利技术的实施方式的在清洁期间处理腔室中随时间变化的等离子体压力的曲线图。图3B至图3D是绘示根据本专利技术的实施方式的在清洁期间三个不同时间点所测量的不同波长的强度(即所测量的光谱响应)的曲线图。图4是绘示根据本专利技术的实施方式的在清洁期间处理腔室中所测量的光谱响应的曲线图。图5是绘示根据本专利技术的实施方式的与随时间变化的不同测量波长的强度的示例曲线重叠的随时间变化的腔室压力的第一示例曲线的曲线图。图6是图5的曲线图的放大图。图7是根据本专利技术的实施方式所绘示的与随时间变化的不同测量波长的强度的示例曲线重叠的随时间变化的腔室压力的第二示例曲线的曲线图。图8是图7的曲线图的放大图。具体实施方式本专利技术的实施方式涉及用于确定处理腔室清洁工艺的终点的方法和设备。方法和设备的实施方式可有利于提供准确的清洁工艺的终点检测，使得可在最小化由于处理腔室清洁不足造成的工艺漂移和缺陷的同时最小化处理腔室部件因清洁工艺产生的磨损。为了促进理解本专利技术实施方式的原理，现将参考附图中图示的范例并且将使用具体的文字说明所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测清洁工艺的清洁终点的设备，所述清洁工艺在处理腔室内实施，所述设备包括：光谱仪，适用于测量在清洁工艺期间处理腔室中的清洁反应的随时间变化的光谱响应；和透镜系统，与所述光谱仪耦接，所述透镜系统被设置以经由观察口聚焦于在所述处理腔室中的选定区域上，并且增强来自在所述清洁工艺期间所述选定区域内的清洁反应的辐射强度，其中，所述选定区域是基于被预测为在所述处理腔室中的所述清洁工艺期间最后的清洁反应的位置而选择的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.22 US 15/273,6311.一种用于检测清洁工艺的清洁终点的设备，所述清洁工艺在处理腔室内实施，所述设备包括：光谱仪，适用于测量在清洁工艺期间处理腔室中的清洁反应的随时间变化的光谱响应；和透镜系统，与所述光谱仪耦接，所述透镜系统被设置以经由观察口聚焦于在所述处理腔室中的选定区域上，并且增强来自在所述清洁工艺期间所述选定区域内的清洁反应的辐射强度，其中，所述选定区域是基于被预测为在所述处理腔室中的所述清洁工艺期间最后的清洁反应的位置而选择的。2.如权利要求1所述的设备，进一步包括计算机，所述计算机操作以执行应用并且通信地与所述光谱仪耦接，其中，所述应用包括储存在所述计算机的存储器内的指令，并且所述指令适用于指示所述计算机监测所述光谱仪的光谱测量。3.如权利要求2所述的设备，其中所述指令包括进一步的指令，以当所述光谱测量在预定的阈值以下时产生信号，指示已达到所述清洁终点。4.如权利要求1所述的设备，其中所述透镜系统包括多个透镜，所述多个透镜操作以放大所述选定区域。5.如权利要求1所述的设备，其中所述选定区域在基座、扩散器板和所述处理腔室的壁的至少其中之一上，或在所述处理腔室的角落中。6.一种检测清洁工艺的清洁终点的方法，所述清洁工艺在处理腔室内实施，所述方法包括：在所述处理腔室内实施清洁工艺；在所述清洁工艺期间，将透镜系统经由观察口聚焦于在所述处理腔室中的选定区域上；在所述清洁工艺期间，增强来自所述选定区域内的清洁反应的辐射强度；和在所述清洁工艺期间，使用与所述透镜系统耦接的光谱仪测量在所述处理腔室中的所述清洁反应的随时间变化的光谱响应，其中，所述选定区域是基于被预测为在所述处理腔室中的所述清洁工艺期间最后的清洁反应的位置而选择的。7.如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永镇，周素镐，朴范洙，彭菲，崔寿永，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US