等离子体加工系统和方法技术方案

等离子体加工系统，包含：　　　　反应室，含有等离子体加工区；　　　　卡盘，用于在反应室加工区中承载衬底；　　　　等离子体发生器，与反应室相连，该等离子体发生器用于在等离子体加工区的等离子体加工过程中产生等离子体；　　　　磁场发生器，用于在反应室中产生磁场；　　　　薄幕光学元件，与反应室相连，薄幕光学元件用于产生能够照亮反应室中微粒的光幕；　　　　成像器件，用于获取相应于被光幕照亮的微粒的图像数据，　　　　其中磁场发生器、薄幕光学元件和成像器件相互定位以接近等离子体；以及　　　　图像处理器，与成像器件相连，该图像处理器用于处理图像数据从而获得光幕中微粒的浓度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及等离子体加工，更特定地，涉及测量等离子体加工系统中的微粒浓度。
技术介绍
通常，等离子体就是物质的集合，其中一些是气态的，一些是带电的。对于许多应用来说，等离子体在某些加工系统中是有用的。例如，等离子体加工系统在材料加工以及半导体、集成电路、显示器和其它电子器件的制造和工艺中都非常有用，可用于刻蚀以及在衬底——例如半导体晶片——上进行沉积。在大多数等离子体加工系统中，在等离子体中会存在固态微粒，例如，真空膜盒、阀门或内壁上剥落的沉积物。在晶片加工过程中，这些尺寸从亚微米大小到超过几个毫米大小的微粒会沉积在要制作器件的晶片表面上，从而导致器件损伤，减小产率。许多工艺参数影响到这种微粒的产生。例如，RF和DC偏置会使微粒“漂浮”在晶片附近，等离子体化学性质会具有更大或更小的产生可能会剥落的内壁沉积物的趋势。在制作器件的过程中选择工艺程序的一个考虑是，至少在晶片附近，保持这种微粒的低浓度。测量反应室中微粒浓度的系统和方法有助于为器件制作工艺选择保持低微粒浓度的工艺程序。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于给出与等离子体诊断系统相连的等离子体加工系统。等离子体加工系统包含含有等离子体加工区的反应室以及构建安排来在加工区中承载衬底的卡盘。等离子体加工系统还包含磁场发生器，用以产生磁场，以及薄幕光学元件，用以产生能够照亮加工室中的微粒的光幕。成像器件用于在微粒被光幕照亮时获得相应于微粒的图像数据。磁场发生器、薄幕光学元件和成像器件挨个排列以接近等离子体。图像处理器用于处理图像数据从而获得光幕中的微粒浓度。本专利技术的另一方面在于给出测量等离子体加工系统中微粒浓度的方法，该系统具有反应室和磁场发生器，反应室含有可在等离子体加工过程中在其内产生等离子体的等离子体加工区，磁场发生器用于在反应室中产生磁场。该方法包含挨个安置磁场发生器、薄幕光学元件和成像器件以使它们接近等离子体。用薄幕光学元件照亮反应室中的微粒并用薄幕光学元件获得相应于被光幕照亮的微粒的图像数据。该方法进一步包含获得光幕中微粒浓度，例如，作为微粒在反应室中位置的函数。附图说明插入并构成说明书一部分的本专利技术具体实施方案的附图与上面给出的一般性描述和下面给出的具体实施方案的详细描述一起用于说明本专利技术的原理，其中图1为根据本专利技术原理的等离子体加工系统具体实施方案的图示剖面；图2为图1所示的测量系统的俯视图；图3为可用于图1所示测量系统中的薄幕光学元件(sheet opticelement)的一个实施例的示意图；图4测量系统的替代具体实施方案的示意图；图5为测量系统的另一替代具体实施方案的示意图；图6为可用于图5所示测量系统中的薄幕光学元件的一个实施例的示意图；图7为与等离子体加工室的一部分相连的测量系统的另一具体实施方案的图示剖面；图8为与等离子体加工室的一部分相连的测量系统的另一具体实施方案的图示剖面；图9为一流程图，示出根据本专利技术原理测量等离子体加工系统中微粒浓度的方法；以及图10为一流程图，示出根据本专利技术原理使等离子体加工系统中微粒浓度最小化的方法。具体实施例方式图1示出根据本专利技术原理的等离子体加工系统的具体实施方案。等离子体加工系统——由10所指——与测量系统12和磁场发生器38相连，后两者都示例性示于图1中。测量系统12用来测量等离子体系统10中的微粒浓度，下面将更详细地描述。等离子体加工系统10包含等离子体加工室，由14所指，限定可产生等离子体18的等离子体加工区16。卡盘或电极30位于反应室14中，构建安排来在反应室14加工区16中承载衬底20，后者可以是，例如，半导体晶片。衬底20可以是，例如，半导体晶片、集成电路、一片要被覆盖的聚合物材料、要用离子注入来硬化表面的金属，或者其它要刻蚀或沉积的半导体材料。尽管没有示出，但是可以通过，例如，与反应室14连接的冷却供给通道向卡盘30提供冷却剂。每个冷却供给通道可以与一个冷却供给源连接。例如，冷却供给通道可以单独与冷却供给源相连。作为选择，冷却供给通道可以由互相连通的通道网络相连，这一网络以某种方式连接所有冷却供给通道。一般地，等离子体发生气体——可以是任何能够离化产生等离子体的气体——通过，例如气体入口26引入反应室14以转变成等离子体。正如熟练的技术人员所知，等离子体发生气体可以根据所需应用来选择，可以是，例如，氮气、氙气、氩气、产生碳氟化合物的四氟化碳(CF4)或八氟环烃烷(C4F8)、氯气(Cl2)、溴化氢(HBr)，或氧气(O2)。气体入口26与反应室14相连，用于将等离子体加工气体注入等离子体加工区16。以上电极28和下电极(或者说卡盘)30形成的等离子体发生器可以与反应室14相连，通过离化等离子体加工气体以在等离子体加工区16中产生等离子体18。可以通过，例如，用分别与上电极28和下电极30相连的电源80、82向其施加RF和/或DC功率来离化等离子体加工气体。在某些应用中，等离子体发生器可以是，例如，能够提供RF功率的天线或RF线圈。许多种气体入口或喷头和多种气体喷射方式都可以用来向等离子体加工室14注入等离子体加工气体，加工室可以是密封的且可以用铝或另一合适的材料支撑。等离子体加工气体通常通过邻近或相对衬底放置的气体喷头或入口注入。例如，如图1所示，通过气体入口26提供的气体可以通过电容耦合等离子体(CCP)源种与衬底相对的注入电极(上电极28)注入。通过气体入口26提供的气体可以用气流控制系统84来控制。由，例如，电源80、82提供给等离子体的功率可以引发注入到反应室14种的等离子体发生气体的放电，从而产生等离子体，例如等离子体18。可选地，在未示出的具体实施方案中，气体可以通过变压器耦合等离子体(TCP)源中与衬底相对的电介质窗口或通过电感耦合等离子体(ICP)源中的气体注入板来注入。其它气体喷头布置对于熟练的技术人员来说都是已知的，可与等离子体加工室14一起使用，其它等离子体源也是如此，例如螺旋和电子回旋共振源。等离子体加工室14还配有具有真空泵33和阀门35——例如节流控制阀——的出口，用以提供等离子体加工室14中的气压控制。各种引线(未示出)，例如电压探针或其它传感器，都可以连到等离子体加工系统10上。控制器78与等离子体加工系统14相连。该控制器能够产生足以连接和激活要输入等离子体加工系统10的输入信号，还能够监测来自等离子体加工系统10的输出信号。例如，控制器78能够分别与上电极28和下电极30的RF电源80、82以及与气体入口26相通的气流控制系统84相连并与它们交换信息。控制器78可进一步分别与泵浦系统33和闸阀35相连，尽管这在图1中没有示出。可利用程序——可存储在内存中——根据存储的工艺程序来控制前述等离子体加工系统10的部件。可选地，可使用多个控制器78，每个控制，例如，等离子体加工系统10的不同部件。控制器78的一个实施例是加州Glendale的Micro/SYS所生产的嵌入式PC计算机型PC/104。磁场发生器——在图1和2中由38所指并在之前简单提到过——位于反应室14之外，环绕反应室放置。磁场发生器38可以具有基本环形或螺旋型结构，可以旋转以在等离子体加工区16中产生磁场，旋转可以，例如，提高等离子体均匀性。磁场发生器38可包括电磁体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·S·迈特洛维克，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：