专利名称：用于壁膜监测的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及半导体工业中集成电路的制造。
背景技术：
半导体工业中集成电路(IC)的制造通常在等离子处理室内使用等离子体来产生或辅助表面化学反应，这种化学反应是从衬底去除物质以及向衬底沉积物质所必须的。通常，等离子体是在处理室中的真空条件下通过将电子加热到足以维持与处理气体进行电离碰撞的能量而产生的。另外，经过加热的电子可能具有足以维持分离碰撞的能量，因此要选择预定条件下(比如室压、气体流速等等)的一组特定气体来产生带电核素以及能够进行化学反应的核素，这些核素应该适用于处理室内所进行的具体处理过程(例如将物质从衬底上去除的蚀刻工艺，或是将物质添加到衬底上的沉积工艺)。
半导体工业不断致力于生产更小的IC并提高合格IC的产量。因此，用来处理IC的材料处理设备必须满足蚀刻及沉积工艺日益严格的性能要求(例如速度、选择性、关键尺寸，等等)。
发明内容
本发明涉及用来在等离子体处理室内监测壁膜的方法与设备。本发明有利地提供了一种方法与设备，它们使得半导体制造商能够满足对半导体工业中所使用的材料处理设备更严格的性能要求。
本发明有利地提供了一种等离子体处理系统，该系统中主要包括一个等离子体室和一个使用在等离子体室内的监测系统。本发明的监测系统中包括一个第一微波反射镜和一个第二微波反射镜，它们各有一个凹面。第一微波反射镜与第二微波反射镜被安装在等离子体室内，并使得第二微波反射镜的凹面正对着第一微波反射镜的凹面。本发明还包括一个与第一微波反射镜相连的电源。该电源被设置来产生一个微波信号。本发明包括一个检测器，它至少与第一微波反射镜及第二微波反射镜中的一个相连，该检测器被设置来测量等离子体室内微波信号的真空谐振电压。本发明还包括一个与检测器相连的控制系统，该系统被设置来比较第一测量真空谐振电压与第二测量真空谐振电压。所述的控制系统被设置来判定第二测量真空谐振电压是否超过了一个门限值。
本发明还有利地提供了一种在等离子体室内监测壁膜的方法。该等离子室包括一个带有凹面的第一微波反射镜、一个带有凹面且凹面正对着第一微波反射镜的凹面的第二微波反射镜、一个与第一微波反射镜相连且被设置来产生微波信号的电源以及一个与第一微波反射镜和第二微波反射镜中的至少一个相连的检测器。本发明的方法所包括的步骤有向等离子体室内装入晶片、将电源输出的微波信号的频率设置为一个谐振频率，以及测量等离子体室中微波信号的第一真空谐振电压。该方法还包括的步骤有对晶片进行处理、测量等离子体室内微波信号的第二真空谐振电压以及利用第一测量真空谐振电压为参考值来判断第二测量真空谐振电压是否超过某个门限值。
参照以下的详细说明、特别是结合附图考虑时，将能更全面地了解本发明，并且本发明的附带优势也会变得更为明显，在以下附图中
图1A根据本发明的一个实施例示出了一种用于等离子体处理室的壁膜监测系统的示意图；图1B根据本发明的一个实施例示出了一个微波反射镜经过放大分解的剖面图，该微波反射镜上带有一个开孔、一个微波窗以及相关的支架结构；图2示出了一种范例性空腔传输函数的图形表示，该图展示了若干纵向谐振以及各自的自由频谱范围；图3示出了直流偏置电压随平均薄膜厚度或晶片数量的示范性变化的图形表示；图4根据本发明的一个实施例示出了一种在等离子体处理室中监测壁膜厚度的方法的流程图；以及图5根据本发明的一种替代实施例示出了一种用于等离子体处理室中的壁膜监测系统的示意图。
具体实施例方式
本发明主要涉及半导体工业中集成电路的制造。本发明有利地提供了一种方法与设备，它们使得半导体制造商能够满足对半导体工业中所使用的材料处理设备更严格的性能要求。
改善材料处理设备性能的一种方法是在制造过程中监测并控制处理室内等离子体电子浓度。理想情况下，等离子体电子浓度被维持在使得正在进行的处理均匀地作用在接受处理的衬底的整个表面上。
用来测量等离子体电子浓度的范例设备是一种微波系统，该系统具有超过等离子体电子频率的合适高频。该设备中包括一对浸入等离子体中的反射镜。微波电源被接入第一反射镜上的第一微波端口，并且利用一个检测器来监测微波功率通过谐振腔的传输，该谐振腔由正对着的反射镜构成。所述的检测器与第一反射镜上的第二端口相连或是与第二反射镜上的第二端口相连。对于一束高斯射束来说，空腔传输发生在离散的频率上。所述的离散频率对应于各反射镜最高点之间的半波长的整数倍，如下式所示
vm,n,q=v0,0,q=c2nd(q+12)---(1)]]>其中v0，0，q是模式阶次q的谐振频率(假使只有纵向模式，即m＝n＝0)，c是真空中的光速，n是反射镜之间所包含的介质的折射率，而d则是反射镜间距(最高点至最高点)。在真空中n＝1，但是等离子体的存在或者更具体地说是一群自由电子的存在导致了折射率的下降或是空腔谐振频率v0，0，q的明显提高(平移)。对于给定的模式q，频率的平移可能与折射率n有关，随后的(集成)电子密度<ne>可由下列方程表示⟨ne⟩≅8π2ϵ0e2v0Δv---(2)]]>对于v0＞＞ωpe/2π成立。要了解更多的细节，使用上述系统来测量等离子体电子密度在国际(专利)申请PCT/US00/19539(根据美国专利60/144880)、国际(专利)申请PCT/US00/19536(根据美国专利60/144883)、国际(专利)申请PCT/US00/19535(根据美国专利60/144878)、国际(专利)申请PCT/US00/19540(根据美国专利60/166418)中有所说明，上述专利在此都通过引用被包含进来。
除了监测等离子体电子密度以外，监测处理室内的等离子体化学特性也是很有好处的。特别地，监测处理室壁上聚合薄膜的形成是很有好处的，聚合薄膜的形成是吸收了等离子体化学物质、包括蚀刻产物的衬底表面化学物质、光致抗蚀剂(衬底掩膜材料)化学物质以及壁化学物质之间复杂的化学反应的产物而引起的。当室内的薄膜生长过量时，薄膜的内应力就会变得巨大从而导致剥落。室内的薄膜剥落会在处理过程中造成特定的产物，这些产物会对经过处理的衬底上的器件造成毁灭性的影响。为了对抗这个问题，要对材料处理设备进行周期性的停机与清理。需要一种精确的方法和设备来监测薄膜生长，以避免有价值的衬底被破坏或是“工具故障”导致过高的运行成本。
本发明提供了一种诊断工具，该工具被用来精确地监测等离子体处理室内的薄膜生长，从而使得在处理室内以高效的方式处理的器件具有可重复的质量。
在图1A中示出了符合本发明的等离子体处理系统10的一种实施例。等离子体处理系统10中包括一个等离子体室20以及一个用在等离子体室内的监测系统30。所述的监测系统中主要包括至少一个多模谐振腔35、电源60、检测器70以及控制系统80。多模谐振腔35最好包括一个开放式的谐振腔，该谐振腔带有至少一个反射面，并且所述的反射面可以具有平面与/或非平面的几何形状。在一种优选实施例中，在等离子体室20内提供了所述的反射面。或者也可以在等离子体室20之外提供至少一个反射面。
等离子体室20主要包括一面基壁22、一面顶壁24以及包括第一侧壁26和第二侧壁27在内的侧壁。等离子室20还包括一个衬底固定器(或夹盘部件)28，该固定器具有一个晶片平面29-如衬底固定器28的上表面，在该平面上放置一个衬底14，以便在等离子体室20内对该衬底进行处理。
在一种优选实施例中，多模谐振腔35包括与电源60相连的第一微波反射镜40以及与检测器70相连的第二微波反射镜50。多模谐振腔在等离子体室20内沿一根与衬底固定器28的晶片平面大致平行的轴延伸。
在一种优选实施例中，第一微波反射镜40带有一个凹面42且被安装在等离子体室20中。第二微波反射镜50带有一个凹面52并且也被安装在等离子体室20中。或者，反射镜表面也可以是平坦与/或突起的表面。
在图1A所示的实施例中，第一反射镜40与等离子体室20的侧壁26整合在一起，第二反射镜50则与等离子体室20的侧壁27整合在一起。第二微波反射镜50的凹面52正对着第一微波反射镜40的凹面42。当反射镜之间的距离等于反射镜的曲率半径时，这种几何结构被称为共焦几何结构。在一种备选实施例中，反射镜被排列成一种半共焦的结构，其中第一反射镜(由曲率半径R的凹面构成)与第二反射镜间的距离为d＝R，所述的第二反射镜由一个平面构成。在一种备选实施例中，间距d被调节得与共焦结构中两面反射镜的曲率半径都不相同，也和半共焦结构中第一反射镜的曲率半径不同。在一种备选实施例中，各面反射镜的曲率半径是独立的。所述间距以及各曲率半径的选择对于那些精通谐振腔设计技术的人来说是众所周知的。
电源60与第一微波反射镜40相连，并且被设置来产生一个微波信号。多模谐振腔35中的微波信号最好沿着与衬底固定器28的晶片平面29大致平行的轴45延伸。控制系统80与电源60相连，并且被调节改变下列属性中的至少一项输出频率、输出功率、输出相位以及电源60的工作状态。例如，控制系统80可以令电源60在不同的时间改变其工作状态，比如在等离子体室20中形成等离子体之前、之间或之后。
控制系统80还与检测器70相连。检测器70最好被设置来测量至少一个发射微波信号并提供发射信号的测量数据，并且检测器70还被设置来测量至少一个反射微波信号并提供反射信号的测量数据。或者，检测器70也可以被设置来测量至少一个发射微波信号并提供发射信号的测量数据，或是检测器70被设置来测量至少一个反射微波信号并提供反射信号的测量数据。
图1A所示的监测系统30的实施例中还包括与第二微波反射镜50相连的检测器70。检测器70被设置来测量等离子体室20内微波信号的真空谐振电压。控制系统80与检测器70相连，并且被设置来比较第一测量真空谐振电压与第二测量真空谐振电压。控制系统80被设置来判定第一测量真空谐振电压与/或第二测量真空谐振电压是否超过了一个门限值。控制系统80还被设置来判定第一测量真空谐振电压与第二测量真空谐振电压之间的差值是否超过了一个门限值。控制系统80最好还能测定信号频率、信号幅度以及信号质量(Q)。
在图1A所示的实施例中，微波反射镜40和50被浸在处理等离子体12中，并且凹面42和52彼此正对着对方。微波功率由电源60通过微波开孔送至第一反射镜40，检测器70被设置通过与正对面的第二反射镜50相连来监测空腔传输。检测器70可以与正对着有微波功率输入的反射镜的反射镜相连，这正是图1A中所示的情况，或者检测器也可以与有微波功率输入的反射镜相连(即图1A中的第一反射镜40)。就像下文中将要进一步详细说明的那样，在微波输入端、检测器以及分别连接微波输入端和检测器的各反射镜之间插入了微波窗，以保持等离子体处理室20内的真空完整性。
图1B示出了用于第一反射镜40的微波窗组件90的详细示意图，该微波窗被用来提供从电源60经过室壁26上的开孔44到第一反射镜40的耦合。最好再为第二反射镜50提供一个具有相同结构的窗口组件90，该窗口被用来提供从第二反射镜50经过室壁27上的开孔到检测器70的耦合。
图1B中所示的微波窗组件90包括一个微波窗92，该微波窗被固定在窗缘94和第一反射镜40的背面46之间。在图1B所示的实施例中，窗口92被安装在第一反射镜40的背面46上的一个内凹部分48中。微波窗92被安装在设置于窗缘94上的第一O形环96以及设置在第一反射镜40的背面46上的第二O形环97之间。多个固定器98被用来机械连接窗缘94与第一反射镜40，使得微波窗92稳固地安装在第一反射镜40的背面46上。窗口92位于波导开孔95以及波导开孔44的正中间，开孔95延伸穿过窗缘94，开孔44则延伸穿过第一反射镜40。矩形波导开孔44和95的尺寸对应于特定的工作微波频带，并且利用EDM制造。通常，处理材料会形成在真空或窗口92的处理面上，但是处理材料形成的速度不同于它形成在暴露于等离子体的反射镜面上的速度。微波窗92由电介质材料制造，比如氧化铝(蓝宝石)、氮化铝、石英、聚四氟乙烯(PTFE/Teflon)或Kapton。窗口92最好用蓝宝石制造，因为它与氧化蚀刻过程相容。
反射镜40与50最好用铝制造。在备选实施例中，最好对反射镜40和50进行10至50微米厚的阳极氧化处理，或是用氧化钇(Y2O3)之类的材料涂覆。
微波电源60最好是可以电子调节的压控Gunn二极管振荡器(VCO)。当VCO的变容二极管被直流电压偏置时，VCO的输出频率可在某个频谱范围内变化。因此，VCO的技术指标中通常包括中心频率、带宽以及最小输出功率。例如，在35GHz的频率上，有一种商用VCO是LLC的Millitech(20 Industrial Drive East，South Deerfield，MA 01373-0109)供应的WBV-28-20160RI Gunn二极管振荡器。这种VCO的技术规格中包括35GHz的中心频率、正负1GHz的带宽以及40mW的最小输出功率。偏置调节范围一般从+25V延伸至-25V，调节该偏置电压即可改变VCO的输出频率。在备选实施例中，可以结合上述VCO使用倍频器(MUD-15-16F00)或三倍频器(MUT-10-16F00)来实现更高频率的工作，如70GHz和105GHz。利用上述构造就可以分别实现中心频率70GHz、正负2GHz带宽、最小输出功率0.4至0.9mW以及中心频率105GHz、正负3GHz带宽、最小输出功率0.4至0.7mW。在一个优选实施例中，使用了来自FarranTechnology LTD(Ballincollig，Cork，Ireland)的商用94GHz VCO(GV-10型)。GV-10型VCO具有94GHz的中心频率，正负750MHz的带宽，10mW的最小输出功率以及-0至-25V的变容调节范围。
检测器70最好是一种通用的二极管检测器，比如可以从LLC的Millitech购得的那些。例如，DXP-15-RNFW0和DXP-10-RNFW0分别是使用在V频带(50至75GHz)和W频带(75至110GHz)中的通用检测器。
图1A中所示的本发明实施例带有一个控制系统80，该控制系统中包括一个与电源60相连的锁定电路82，以及检测器70。控制系统80最好能够带有一台与锁定电路82相连的计算机。锁定电路82可以用来将微波电源60输出的微波信号的频率锁定在一个预先选定的空腔谐振频率上。锁定电路82将一个抖动信号(比如1kHz、10mV幅度的方波)叠加在一个直流电压上，该直流电压充分接近某个电压，并且相关的输出VCO频率与图1A所示的谐振腔中反射镜40和50之间的预定纵向频率一致(即VCO的输出频率落在了选定的空腔谐振频率的“包围”之内)。检测器70所检测到的信号被提供给锁定电路82，在锁定电路中该信号代表空腔传输函数(传输功率对频率)的第一导数。从检测器70输入到锁定电路82的信号提供了一个误差信号，根据该误差信号就可以调节VCO偏置电压的直流部分，从而将VCO输出频率驱动到与预定纵向谐振的峰值相关的频率上，如图2所示。图2提供了一种示例空腔传输函数(来自一种负极性检测器)，该函数中显示出若干纵向谐振以及各自的自由频谱范围(FSR)。图2中所示的空腔传输可以通过在充分大于FSR的适当频率范围上扫描VCO来获得。
如上所述，在室20内引入等离子体会造成图2中所示的各个谐振的频率偏移(即根据方程(1)当电子密度提高或折射率下降时，图2中的各个谐振(点)会向右平移)。因此，一旦VCO的输出频率被锁定在一个选定的空腔谐振点上，就可以记录有与没有等离子体时的直流偏置电压，并根据电压差和相应的VCO校正来确定所选谐振点的频率偏移。例如，在晶片处理中，每当用于材料处理的处理工具收到一片新的晶片，就要在等离子体点燃之前记录一次直流偏置电压。此后，该测量值被作为真空谐振电压。一旦形成了等离子体，就要以时间函数的形式为给定的晶片获取直流偏置电压，并记录时变的电压差或最终的电子密度(通过方程(2))。
然而，随着材料薄膜在反射镜40和50的表面上形成，真空谐振频率以及相应的空腔折射系数都将改变。实际上，真空空腔折射系数通常会提高，从而导致谐振向较低的频率漂移。例如，图3示出了直流偏置电压随平均薄膜厚度(或晶片数量)的典型变化。对于大多数材料薄膜和1mV的电压分辨率来说，可以从晶片至晶片或批次至批次地监测壁膜生长到5微米(精度)之内。
图4示出了监测偏置电压的方法流程图，该偏置电压代表了晶片至晶片的薄膜厚度。该过程从装入晶片并为(处理)室准备好处理条件(即抽空处理室，开启气流等等)的步骤100开始。一旦装入了晶片，就选择一个空腔谐振，并对锁定电路编程以将VCO输出频率锁定为所选的谐振频率。
在步骤102，获取发射与/或反射的测量数据。在一种优选实施例中，在步骤102至少要测量一个真空谐振电压并记录下来。
在步骤104中上述流程根据存储在处理计算机上的处理方法继续进行。一旦处理完成或是在处理过程中的任意时刻，都可以对测量数据进行处理。例如，将真空谐振电压与为之前的晶片进行的电压测量值做比较，特别是与“干净”的处理室真空谐振电压做比较。
在步骤106，控制系统80判定测量数据是否显示出室壁上的薄膜厚度有问题。例如，控制系统80判断真空谐振电压是否超过了一个设定的门限值，该门限值对应于一个薄膜厚度(比如500微米)。如果门限值未被达到，并且当前批次还未完成-如步骤112中判定的那样，那么就在步骤108中装入下一晶片，并对其处理(即对下一晶片重复步骤100、102、104和106)。如果门限值被达到，那么就在步骤110置起警告标志。如果当前批次尚未完成，那么就在步骤108载入该批次中的下一晶片并对其处理(即重复步骤100、102、104和106)，直到当前批次中所有的晶片都完成处理为止。在步骤114判断警告标志是否已经被置起。如果警告标志已被置起，那么就在步骤120通知操作员，并在进行工具清理与预防性维护之后安排下一批次的处理。如果标志未被置起，那么就在步骤116继续进行下一批次的衬底处理。
本发明提供了一种监测等离子体室内的壁膜的方法，如图1A中所示。例如，等离子体室20包括一个多模谐振腔，该谐振腔带有一个第一反射面、一个正对着第一反射面的第二反射面、一个与第一反射面相连且被设置来产生微波信号的电源以及与第一反射面及第二反射面中的至少一个相连的检测器。本发明的该方法包括的步骤有将电源输出的微波信号频率设置为一个谐振频率，以及利用至少一个检测器测量等离子体室内的发射和/或反射微波能量。该方法还包括处理测量数据以及判断测量数据是否超过了一个门限值的步骤。
在图5中示出了符合本发明的等离子体处理系统10的一种备选实施例。该备选实施例的等离子体处理系统10中包括许多与第一实施例中相同的部件。例如，等离子体处理系统10(图5)中包括等离子体室20和用在等离子体室内的监测系统30。监测系统通常包括至少一个多模谐振腔35、电源60、检测器70以及控制系统80。多模谐振腔35最好包括一个开放式的谐振腔，该谐振腔具有至少一个反射面，并且所述的反射面可以具有平面及/或非平面的几何形状。在图示的实施例中，反射面被安装在等离子体室20内。或者，也可以将至少一个反射面安装在等离子体室20之外。
多模谐振腔通常包括一个第一微波反射镜40和一个第二微波反射镜50。
图示的实施例还提供对入射到窗口92上的功率反射的监测，其中微波功率通过窗口92耦合到谐振腔中。图5示出了与图1A非常相似的原理图例，除了3端口定向耦合器130被插在微波输入端(即VCO)60与输入反射镜40之间以外。3端口定向耦合器与第二检测器140相连，后者则与控制系统80相连。范例3端口耦合器可从Millitech购得，如CL3-15-R2000N和CL3-10-R2000N，分别用于V频带和W频带应用场合。图5中所示的3端口耦合器130使得人们能够截取与功率成比例的信号，该功率和从窗口92反射回来的微波信号以及空腔发射信号有关。或者也可以使用4端口耦合器来监测发射及反射信号。
作为对图4中所示程序的替代方案，如果均匀性不在规定的限度内，就在中途中止某个批次的处理。在这种实施例中，当晶片衬底被重新装入时系统会跟踪哪些晶片仍需要被处理。
这里需要指出的是，本文中所描述及说明的范例实施例提出了本发明的优选实施例，而并非要以任何方式限制权利要求的范围。
根据以上的讲述，可以对本发明进行多种改进与变型。因此应该理解，在附带权利要求的范围之内，可以本文中所详细说明的方式不同的方式来运用本发明。
权利要求
1.一种使用在等离子体室中的壁膜监测器，所述的壁膜监测器包括至少一个多模谐振腔；与所述的至少一个多模谐振腔相连的电源，所述的电源被设置来产生一个激励信号，该激励信号对应于所述多模谐振腔的至少一种模式；与所述的至少一个多模谐振腔相连的检测器，所述的检测器被设置来测量所述的激励信号；以及与所述的检测器相连的一个控制系统，该控制系统被设置来将至少一个测量信号与一个对应于壁膜厚度的门限信号做比较。
2.根据权利要求1所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个多模谐振腔中包括至少一个反射面，该反射面适用于被提供在等离子体室内。
3.根据权利要求1所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个多模谐振腔中包括至少一个反射面，该反射面适用于被提供在等离子体室外。
4.根据权利要求2所述的壁膜监测器，其中所述的第二反射镜的所述凹面与所述第一镜的所述凹面相对。
5.根据权利要求1所述的壁膜监测器，其中所述的电源被设置来产生多个微波信号。
6.根据权利要求5所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个多模谐振腔包括至少一个反射镜，该反射镜具有适用于反射所述微波信号的表面。
7.根据权利要求6所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个反射镜还包括具有凹面、平面及凸面中的至少一种的反射镜。
8.根据权利要求7所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个反射镜还包括具有凹面且适用于安装在等离子体室内的第一反射镜；具有凹面且适用于安装在等离子体室内的第二反射镜，所述第二反射镜的所述凹面与所述第一反射镜的第一凹面相对。
9.根据权利要求6所述的壁膜监测器，其中所述的检测器被设置来测量至少一个反射微波信号，并提供反射信号测量数据。
10.根据权利要求5所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个多模谐振腔中包括至少一面带有开孔的反射镜，该开孔适合于发射所述的微波信号。
11.根据权利要求10所述的壁膜监测器，其中所述的检测器被设置来测量至少一个发射微波信号并提供发射信号测量数据。
12.根据权利要求11所述的壁膜监测器，其中所述的发射信号测量数据包括下列项目中的至少一项幅度数据、频率数据、相位数据以及定时数据。
13.根据权利要求12所述的壁膜监测器，其中所述的控制系统将发射信号测量数据与所述的对应于壁膜厚度的门限信号进行比较。
14.根据权利要求12所述的壁膜监测器，其中所述的发射信号测量数据中包括至少一个真空谐振电压。
15.根据权利要求8所述的壁膜监测器，其中所述的反射信号测量数据中包括下列项目中的至少一项幅度数据、频率数据、相位数据以及定时数据。
16.根据权利要求15所述的壁膜监测器，其中所述的控制系统将反射信号测量数据与所述的对应于壁膜厚度的门限信号进行比较。
17.根据权利要求16所述的壁膜监测器，其中所述的反射信号测量数据中包括至少一个真空谐振电压。
18.根据权利要求17所述的壁膜监测器，其中所述的控制系统被设置来判断一个测量真空谐振电压是否超过了对应于壁膜厚度的所述门限信号。
19.根据权利要求1所述的壁膜监测器，其中所述的电源通过所述等离子体室壁上的开孔耦合到所述的至少一个多模谐振腔中。
20.根据权利要求1所述的壁膜监测器，还包括第一微波窗与第二微波窗中的至少一个，第一微波窗安装在所述的电源与所述的至少一个多模谐振腔之间，第二微波窗则安装在所述的检测器与所述的至少一个多模谐振腔之间。
21.根据权利要求20所述的壁膜监测器，其中所述的第一微波窗与所述的第二微波窗都由电介质材料制成。
22.根据权利要求21所述的壁膜监测器，其中所述的第一微波窗与所述的第二微波窗都由氧化铝、氮化铝、石英、聚四氟乙烯和Kapton中的至少一种制成。
23.根据权利要求1所述的壁膜监测器，还包括安装在所述电源与所述至少一个多模谐振腔之间的定向耦合器，所述的定向耦合器被设置来监测发往所述至少一个多模谐振腔的发射功率以及来自所述至少一个多模谐振腔的反射功率中的至少一个。
24.根据权利要求1所述的壁膜监测器，其中所述的电源包括至少一个压控振荡器。
25.根据权利要求9所述的壁膜监测器，其中所述的检测器包括至少一个二极管。
26.根据权利要求11所述的壁膜监测器，其中所述的检测器包括至少一个二极管。
27.根据权利要求2所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个反射平面中含有铝。
28.根据权利要求27所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个反射面经过了阳极氧化。
29.根据权利要求2所述的壁膜监测器，其中所述的至少一个反射面中含有氧化钇。
30.根据权利要求1所述的壁膜监测器，其中所述的控制系统适合于改变输出频率、输出功率、输出相位以及所述电源的工作状态中的至少一项。
31.根据权利要求30所述的壁膜监测器，其中所述的控制系统被设置来为所述的多模谐振腔确定第一模式的标称频率，并将所述电源的输出频率改变为基本等于所述标称频率的值。
32.根据权利要求31所述的壁膜监测器，其中所述的控制系统还被设置从所述的检测器接收一个检测信号，并向所述的电源提供一个相应的误差信号以调节电源的输出频率。
33.根据权利要求1所述的壁膜监测器，其中所述至少一个多模谐振腔沿着与衬底固定器的晶片平面大致平行的轴延伸，其中衬底固定器安装在等离子体室内。
34.一种等离子体处理系统，包括一个等离子体室；以及一种用在所述等离子体室内的监测系统，所述的监测系统包括至少一个多模谐振腔；与所述的至少一个多模谐振腔相连的电源，所述的电源被设置来产生一个激励信号，该激励信号对应于所述多模谐振腔的至少一种模式；与所述的至少一个多模谐振腔相连的检测器，所述的检测器被设置来测量所述的激励信号；以及与所述的检测器相连的一个控制系统，该控制系统被设置来将至少一个测量信号与一个对应于壁膜厚度的门限信号做比较。
35.根据权利要求34所述的等离子体处理系统，其中所述的电源通过等离子体室壁上的开孔耦合到所述的多模谐振腔。
36.根据权利要求34所述的等离子体处理系统，其中所述的检测器通过等离子体室壁上的开孔耦合到所述的多模谐振腔。
37.一种监测等离子体室中壁膜的方法，该等离子体室中包括一个多模谐振腔、一个与多模谐振腔相连且被设置来产生微波信号的电源以及一个与多模谐振腔相连且被设置来提供发射测量数据及反射测量数据中的至少一种的检测器，所述的方法包括下列步骤将晶片装入等离子体室；将电源输出的微波信号的频率设为谐振频率；测量等离子体室内微波信号的第一真空谐振电压；处理晶片；测量等离子体室内微波信号的第二真空谐振电压；以及用第一测量真空谐振电压作为参考值来判断第二测量真空谐振电压是否超过了一个门限值。
38.根据权利要求37所述的方法，还包括下列步骤将微波信号的频率锁定在一个预先选定的谐振频率上；从检测器接收一个检测信号；以及向电源提供一个相应的误差信号以便将微波信号的输出频率调节到与预先选定的纵向谐振峰值相关的频率。
39.根据权利要求37所述的方法，其中所述的门限值对应于一个预定的等离子体室壁膜厚度。
全文摘要
一种壁膜监视系统，包括在一个等离子体处理室内的第一和第二微波反射镜，各反射镜具有一个凹面。第二反射镜的凹面正对着第一反射镜的凹面。一个电源耦合到第一反射镜并且产生一个微波信号。一个检测器连接到第一和第二反射镜中的至少一个，并且被配置为测量微波信号的真空谐振电压。一个控制系统连接到检测器，其比较第一测量电压和第二测量电压并确定第二电压是否超过一个阈值。一种在等离子体室内监测壁膜的方法，包括把一个晶片装入室内，设置微波信号输出的频率为一个谐振频率，并测量微波信号的第一真空谐振电压。该方法包括处理所述晶片，测量微波信号的第二真空谐振电压，并使用第一测量电压作为参考电压来确定第二测量电压是否超过一个阈值。
文档编号H01J37/32GK1575405SQ02821122
公开日2005年2月2日 申请日期2002年10月24日 优先权日2001年10月24日
发明者埃里克·J·斯特朗, 理查德·帕森斯 申请人:东京电子株式会社