多处理区域等离子体处理装置及等离子体工艺监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造设备技术领域，特别涉及一种可同时对多片半导体基片进行处理的多处理区域等离子体处理装置及应用于该等离子体处理装置的工艺监测方法。
【背景技术】
[0002]在半导体基片的处理过程中，为增加系统的生产量，通常会采用批处理系统以在同一时间下能够处理超过一片半导体基片。图1所示是一种典型的同时处理两个晶圆的双处理区域等离子体处理装置。如图1所示，等离子体处理装置包括一个或多个处理室，每个处理室1皆具有彼此可隔离且较佳地共享一进排气系统3 ( —个共同气体供应器和一共同排放泵)的两或多个处理区2。这些处理区较佳也包括分离的气体分配组成和RF电力源以提供越过在每一处理区中的晶圆表面的一均匀等离子体密度。处理室被配置为允许多重的、隔离的处理在至少两个处理区中同时实施以致于至少两片晶圆可在一室中以被共享的进排气系统、分离的气体分配组成、分离的RF射频源、及分离的工艺参数监测及控制系统所提供的一高度处理控制而同时处理。
[0003]对于该真空处理系统来说，由于共用了一些设备和资源，如气体源、进排气设备等，并且能够同时一次处理多片半导体晶圆，能够有效改善低产能及高生产成本的缺陷。
[0004]然而，此类批处理真空处理系统在处理半导体基片时却存在以下缺陷。以一个处理室中具有双处理区域为例，由于基片本身的差异或者两个处理区域的匹配差异，两个基片的处理工艺可能不同时结束，例如刻蚀制程的刻蚀终点可能发生在不同时间。若其中一个处理区域的基片处理工艺完毕，该处理区域的RF射频源将被关闭，不再进行基片加工，而对于另一个处理区域内的基片处理工艺继续。然而，由于两个处理区域是处于同一个处理室内，且共用同一气体源和进排气设备等，停止一个处理区域的动作也会直接对另一个处理区域内工艺参数造成负面影响。图2所示为双处理区域的处理室内关闭一个处理区域的RF射频源时，所监测到的两个处理区域内0ES强度信号的变化曲线。通过0ES强度信号能够准确判断刻蚀终点，因此其被广泛应用于等离子体工艺中。0ES信号是以一个与处理室内的工艺参数(如气体压力)相关的函数。由于关闭第一处理区域的RF射频源的瞬间，该处理区域内等离子体体积发生变化，进而导致处理室内气体压力产生变化。因此，对第二处理区域内0ES强度信号也相应发生短暂变化，虽然之后可控制系统会自动将第二处理区域内气体压力等工艺参数恢复，而使得0ES信号重新回到稳态，但该0ES信号的短时扰动很可能导致刻蚀终点的误判，从而对第二处理区域内进行的工艺造成干扰。
[0005]现有技术中，为解决上述技术问题，通常是采用如下技术手段:当其中一个处理区域工艺制程结束后，并不马上关闭RF射频源，而是等到另一个处理区域的工艺制程也停止时才将两个RF射频源一起关闭。这样虽然能够避免射频源先后关闭造成的处理室内环境的变化，但若两个处理区域内的工艺制程的结束时间间隔较长(尤其可能发生在制备不同膜厚的工艺中)，持续打开的RF射频源会对已结束工艺的基片造成损伤。
[0006]因此，需要提出一种方法以消除多处理区域的等离子体处理装置中个别处理区域因工艺制程结束时间的区别而发生的监测信号的抖动，同时也能够保障多处理区域内待处理基片的工艺质量。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种多处理区域的等离子体处理装置能够消除因部分处理区域工艺参数的变化对其他处理区域监测信号的干扰。
[0008]为达成上述目的，本发明提供一种多处理区域等离子体处理装置，其包括处理腔室、进排气系统和触发单元。处理腔室包括多个处理区域，每一所述处理区域配置有一射频源并对一个半导体基片进行等离子体处理。进排气系统包括与所述多个处理区域连通的共享进气单元和共享排气单元。其中，每一所述处理区域包括一监测单元与一数据处理单元，所述监测单元用于监测该处理区域内的至少一个工艺参数或其相关信号；所述触发单元与各所述数据处理单元相连，用于在判断至少一个所述处理区域内的工艺状态发生变化时发出触发信号至工艺状态未发生变化的所述处理区域的数据处理单元；所述数据处理单元则用于在接收所述触发信号时发送修正数据至所述监测单元以对应替换将由该监测单元所监测的相同数据长度的所述工艺参数或其相关信号，以消除其他所述处理区域内的工艺状态的变化对该处理区域的所述监测单元所监测的工艺参数或其相关信号的干扰。
[0009]优选的，每一所述处理区域的数据处理单元包括存储模块、修正模块和输出模块，所述存储模块用于预先储存每一其他所述处理区域的工艺状态发生变化的前后一定时间段内该处理区域的监测单元所监测的工艺参数或其相关信号；所述修正模块根据该些监测的数据建立相应的数据曲线，并将所述数据曲线中的突变数据修正为符合该数据曲线形状的稳态数据，其中所述突变数据为所述数据曲线中对应于所述工艺状态发生变化的期间内的数据或对应于所述工艺状态发生变化的期间及其后特定时间内的数据；所述输出模块根据工艺状态发生变化的所述处理区域将相应的所述稳态数据作为所述修正数据并依据所述触发信号将其发送至所述监测单元。
[0010]优选的，所述稳态数据为该数据曲线中与该突变数据相邻且对应于所述工艺状态发生变化的期间之外或对应于所述工艺状态发生变化的期间及其后特定时间之外的与所述突变数据长度相同的数据。
[0011]优选的，所述修正模块根据该数据曲线的形状通过插值法或拟合法将所述突变数据修正为所述稳态数据。
[0012]优选的，所述触发单元与各所述监测单元相连，其通过各所述监测单元所监测的工艺参数或其信号是否急剧变化来判断各所述处理区域内是否发生工艺状态的变化。
[0013]优选的，所述触发单元将所述监测单元当前监测的工艺参数或其相关信号与其前一次监测的工艺参数或其相关信号比较，若两者差值超过预定值则判断该监测单元所处的处理区域的工艺状态发生变化。
[0014]优选的，当所述射频源关闭时，所述触发单元判断该射频源所处的处理区域的工艺状态发生变化。
[0015]优选的，所述工艺参数及其相关信号包括工艺气体压力、工艺气体流量、腔室温度、射频源功率和特定波长的光强信号。
[0016]本发明还提供了一种应用于上述等离子体处理装置的等离子体工艺监测方法，其包括以下步骤:
[0017]S1:监测每一所述处理区域内的至少一个所述工艺参数或其相关信号；
[0018]S2:在至少一个所述处理区域的工艺状态发生变化时，以所述修正数据对应替换工艺状态未发生变化的所述处理区域内后续将监测的相同数据长度的所述工艺参数或其相关信号，以消除所述工艺状态的变化对该工艺状态未发生变化的处理区域内所监测的数据的干扰。
[0019]优选的，对于每一所述处理区域，当其工艺状态未发生变化但至少一个其他所述处理区域的工作状态发生变化时，用于对应替换该处理区域内后续将监测的工艺参数或其相关信号的所述修正数据通过以下方法获得:
[0020]预先储存除该处理区域外的每一其他所述处理区域的工艺状态发生变化的前后一定时间段内该处理区域所监测的数据；根据该些监测的数据建立相应的数据曲线，并将所述数据曲线中的突变数据修正为符合该数据曲线