专利名称：等离子体处理系统中腐蚀终点的确定方法和确定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的制造。具体说，本发明涉及在腐蚀透衬底上的选择层时，为了终止的目的确定腐蚀工艺的终点的改进技术。
在例如集成电路或平板显示器等半导体器件的制造时，衬底(例如晶片或玻璃板等)可以在等离子体处理室中处理。处理可以包括材料层在衬底上的淀积和所淀积层的选择腐蚀。为制备要腐蚀的层，衬底表面一般用合适的光刻胶或硬掩模掩蔽。腐蚀期间，等离子体由合适的腐蚀剂源气产生，用于腐蚀透未被掩模保护的区域。一旦确定靶层被腐蚀透，则腐蚀结束。腐蚀的这种结束一般称为腐蚀“终点”。
为确定结束腐蚀的时间，工艺上已采用许多技术。例如，腐蚀可以根据预定时间周期期满而结束。预定时间周期可以通过在生产流程前预先腐蚀几个样品衬底实验确定。然而，由于没有反馈控制，无法考虑衬底间的不同造成的偏差。
更一般说，腐蚀工艺的终点可通过监测等离子体的光发射动态确定、在靶层被腐蚀透时，等离子体的光发射会由于腐蚀副产物浓度的降低、腐蚀剂浓度的提高、与底层材料反应形成的副产物的增加、和/或由于等离子体自身阻抗的改变而改变。
然而，已发现，光发射技术有一定的缺点。例如，某些腐蚀剂和/或添加气体的采用会影响光发射终点技术，产生错误读数。再例如，随着特征尺寸的减小，通过掩模开口暴露于等离子体的膜量也随之减少。因此，与暴露膜反应形成的副产气体的量减少，使得取决于等离子体光发射的信号的可靠性下降。
还发现，在靶层腐蚀完成且底层暴露于等离子体时，衬底的自感应偏置会改变。例如，对于介质靶层的腐蚀来说，在导电底层暴露于等离子体时，会观察到衬底自感应偏置的改变。再例如，对于导电靶层的腐蚀来说，在介质底层暴露于等离子体时，会观察到衬底的自感应偏置改变。通过监测衬底的自感应偏置的改变，可以为了终止的目的确定腐蚀工艺的终点。
为便于讨论，
图1示出了一种典型的终点确定设计方案，其中为了终止腐蚀，监测晶片上的自感应偏置，以确定靶层腐蚀透的时间。如图1所示，示出了晶片102设置于一般由金属材料构成的电极104上。用RF电源106，通过电容108，给本例中用作吸盘的电极104加能量。腐蚀期间，通过监测电路112，在节点110探测晶片102上的自感应偏置。监测电路112包括低通滤波器114，用于阻止信号中的RF成分，只允许DC成分通过。由于晶片上的自感应偏置一般为几百伏，通过低通滤波器114的信号一般通过分压电路逐步减小，允许监测电子设备(为简化讨论未示出)监测晶片102上的自感应偏置。与晶片上自感应偏置的改变有关的这种信息，允许确定腐蚀应终止的时间的终点。
然而，随着暴露于等离子体的目标膜百分比减少，和/或如果等离子体和电极间的DC导电率下降(例如由于在要被腐蚀的靶层之下存在介质层)，就图1所讨论的监测技术的灵敏度和精度会下降。另外，在采用静电吸盘时，图1所示的监测技术一般不适用，因为静电吸盘一般在导电吸盘体和衬底之间使用介质层。存在这种介质层会影响等离子体和吸盘间的电流路径，因而在节点110处，很难准确确定晶片上的自感应偏置。另外，节点110处探测到的电压和晶片102上的自感应偏置间的关系不是线性的。例如，静电吸盘的电阻部分取决于吸盘上的电压。因此，即使在节点110可以探测到信号，也难以为结束的目的使所探测到的信号与衬底上自感应偏置有联系。
由此看来，希望一种为结束目的探测等离子腐蚀工艺的终点的改进技术。
本发明涉及在等离子体处理系统中腐蚀透靶层时确定腐蚀工艺的终点的方法和装置。本发明发挥了衬底电位的变化的作用，对于许多不同腐蚀应用来说，衬底电位的改变对应于腐蚀工艺的终点。在一个实施例中，终点确定装置包括电流监测电路，该电路构成为监测流到静电吸盘一极的电流，从而探测表示腐蚀工艺终点的图形。根据电流信号确定了表示腐蚀工艺终点的图形后，产生控制信号，结束腐蚀。
在另一实施例中，吸盘为双极静电吸盘，为得到代表腐蚀工艺终点的上述图形，以便结束腐蚀，监测流到该静电吸盘两极的电流。在再一实施例中，为得到代表腐蚀工艺终点的上述图形，以便结束腐蚀，监测供应到静电吸盘各极上的电流差。
在又一实施例中，静电电源包括偏置补偿电源，它监测供应给静电吸盘各极的电流，并响应于此输出补偿电压。补偿电压然后输入吸盘电源，以保持在整个腐蚀期间供应给各极的电流基本上相等，但符号相反。该实施例中，为得到代表腐蚀工艺终点的上述图形，以便结束腐蚀，监测该补偿电压。
阅读了以下详细介绍，并研究了各附图后，可以明白本发明的这些和其它优点。
各附图以例子的形式展示了本发明，但非对本发明的限制，其中相同的参考数字表示相同的元件，其中图1示出了一种典型的确定终点的设计方案，其中为了结束腐蚀，监测晶片上的自感应偏置，以确定腐蚀透靶层的时间。
图2简单示出了保持腐蚀过程中供应给吸盘各极的电流大小基本相等符号相反的补偿设计方案。
图3示出了腐蚀过程中靶层上的典型补偿电压。
图4示出了根据本发明一个实施例为结束腐蚀而监测补偿电压的简化设计。
下面将结合各附图中展示的优选实施例，详细介绍本发明。在以下介绍中，记载数字化的具体细节，目的是便于充分理解本发明。然而，对于所属领域的技术人员来说，显然，在不用这些具体细节中的某些或全部的情况下，也可以实施本发明。换言之，没有具体描述已知工艺步骤和/或结构，以避免对本发明的不必要混淆。
这里发明人认为，在腐蚀延及整个靶层时，具体说，在靶层被腐蚀透到底层时，衬底的电位改变。衬底电位的改变在腐蚀的终点特别明显。尽管不希望受理论限制，但，相信在靶层腐蚀透时，耦合到衬底和等离子体间的电容和电阻改变。一种可能的解释是，在将腐蚀结构(例如通路或沟槽)向下腐蚀到停止层时，衬底的自感应偏置可由于等离子体和衬底间电流泄漏的增加而改变。另一种可能是，在靶层被腐蚀透时，等离子体自身的特性变化。这种变化引起了等离子体阻抗的变化，进而改变了衬底上的自感应偏置。
当等离子体处理系统中采用静电吸盘时，直接测量衬底电位有困难，因为ESC的介质层在衬底和电流测量电路间产生了大电阻。本发明克服了这些困难。
这里本发明人认为，衬底电位的改变引起了从ESC电源流到静电吸盘各极上的电流的变化。在本发明的一个实施例中，监测流到静电吸盘各极上的电流。以此方式，可以确定与腐蚀工艺终点有关的衬底电位的改变，可以采用由此衍生出的信息确定腐蚀终点。
某些静电吸盘电源更好是采用补偿电路，以保持流到静电吸盘各极的电流基本相等符号相反。如果吸盘各电极与上面的衬底区之间的静电力在腐蚀期间改变，则会发生不一致的吸持、不均匀的热传递和不希望的腐蚀结果，所以要使用腐蚀补偿电路。然而，在某些系统中，可以使用补偿电路保持流到静电吸盘各极的电流基本不变(即，即便它们在整个腐蚀期间不等，也不发生相对改变)。
一般说，补偿电路一般监测流到静电吸盘各极上的电波，并给可变偏置补偿电源提供控制信号。在流到静电吸盘各极的电流改变时，改变控制信号使偏置补偿电源的输出电压改变。然后，使用这里是指补偿电压的偏置补偿电源输出电压，偏移供给吸盘各极的电压，以保持流到静电吸盘各极上的电流大小基本相等符号相反(或在如上所述的其它系统中基本上不变)。
本发明人发现，补偿电压随着腐蚀的进程改变，一般随着靶层的清洁即腐蚀透动态改变，根据本发明的一个实施例，可以通过监测补偿电压得到关于腐蚀工艺终点的信息，以便结束腐蚀。
为便于讨论，图2是用于在腐蚀进行过程中保持加于吸盘各极上的电流基本相等但符号相反的补偿设计方案的简单示图。然而，应认识到，尽管例示实施例的补偿设计方案用于保持加于吸盘各极上的电流基本相等但符号相反，但这里所公开的思想同样也可应用于保持流到各极的电流基本不变(即，即便在整个腐蚀中它们不相等，但也相对不变)的补偿设计方案。在给出的该公开的提示下，所属领域的普通技术人员，可以将例示设计方案应用于利用这种补偿电路的工作中。
参见图2，要处理的物体200，例如晶片或玻璃屏板，包括要腐蚀的靶层，按简化方式可由光刻胶掩模层202、靶层204、底层膜或膜206和衬底207表示。靶层204可以是任何要被腐蚀透的层。在一个例子中，靶层204代表含二氧化硅的层，例如掺杂的CVD(化学汽相淀积)或PECVD(等离子体增强化学汽相淀积)玻璃层。在另一个例子中，靶层204可以是低介电常数(低k介质)层。在再一实施例中，靶层204是要腐蚀的金属层或多晶硅层(掺杂或未掺杂的)。底层膜或膜206可以包括位于靶层204之下的任何层、所有层和/或结构。例如，底层膜或膜206可以包括一层或多层导电层(金属或多晶硅层)和/或一层或多层介质层。例如，腐蚀停止层可以直接设置于靶层204之下，并可由例如氮化硅、硅化钛或氮化钛材料形成。衬底207可以是要腐蚀物体的支撑材料，例如可以是晶片或玻璃屏板。本例中，为便于讨论起见，衬底207不包括可以存在于其表面上的层和/或器件结构，这些层不是以上述层202、204和206为代表的层。在某些情况下，底层膜或膜206可以不存在，靶层204直接设置于衬底207上。
在图2的例子中，尽管相信本发明可以利用如单极ESC吸盘、任何结构的多极ESC吸盘等工作，但也可以采用Johnsen-Rahbek吸盘。Johnsen-Rahbek吸盘的结构，早已为所属领域所公知，所以为简捷起见，不再进行讨论。另外，尽管吸盘各极是图2所示例子的同心结构，但可以假定吸盘各极可以是任何结构和/或几何形状(例如叉指状)。关于图2所示例子中的同心Johnsen-Rahbek吸盘，外极208和内极210嵌在例如可由为导电而轻掺杂的陶瓷材料构成的轻微导电层中。设置于轻微导电层212之下的RF电极214一般由金属材料构成，它通过电容器218耦合到RF电源216。为方便吸持，吸盘220的各极耦合到静电电源222。
静电吸盘电源222包括主电源224，用于给吸盘220的各极提供DC吸持电压。低通滤波器230和232夹在各极208和210与静电吸盘电源222之间，将主电源224耦合到吸盘220的各极208和210，并隔离RF电源216与电源222。电流监测电路234和236与静电吸盘各极和ESC电源222间的电流路径串联耦合，以监测这些腿中的电流。
每个电流监测电路234和236可以利用简单的电阻设计实现，可以确定每个上的电位差，以确定流到每个极208和210上的电流。电流监测电路234和236的输出输入到例如可以是差分放大电路的比较电路238。比较电路238输出控制信号240，用于控制可变偏置补偿电源242。偏置补偿电源242响应于控制信号240改变其输出。偏置补偿电源242的输出用于偏置主电源224，以保持流到各极208和210的电流大小基本相等符号相反。静电吸盘电源222中包括偏置补偿设计的图2所示设计方案是所属领域的公知技术。
在腐蚀透目标204后，由于补偿电路试图保持流到各极208和210的电流基本相等，所以节点250处的补偿电压改变。本发明人认识到，在控制信号240或偏置补偿电源242的输出节点250发现的、包含在补偿电压中的信息，包括与腐蚀过程相关，特别是与腐蚀结束时间相关的信息。这是由于如先前所述，随着腐蚀的进行，衬底207的电位改变，引起流到每个极208和210的电流改变。这种改变由电流监测电路234和236探测，从而产生控制信号240，用作到偏置补偿电源242的反馈信号，该偏置补偿电源242工作，偏置主电源224，以保持流到极208和210的电流基本相等。
图3示出了腐蚀进行到穿透要腐蚀靶层时的典型补偿电压。在点302，根据补偿电压曲线300，腐蚀开始。随着腐蚀的进行，补偿电压改变。尽管图3示出了这种改变是由于增大补偿电压的缘故，但补偿电压可按其它方式改变，在其它衬底的腐蚀过程中，例如为减小。在腐蚀清除了靶层后，一般可以观察到补偿电压的明显变化。尽管图3中区域304附近的陡直向上的斜线表示腐蚀终点，但也可由陡直向下的斜线、信号中的尖峰或突然下降表示腐蚀终点(其它腐蚀工艺中)。不管腐蚀结束时补偿电压曲线的准确形状如何，腐蚀终点一般由补偿电压的清晰可辨的改变表示。可以通过对样品晶片进行样品腐蚀，确定腐蚀结束时补偿电压曲线的特定特征形状。然后，为终止的目的，可以命令监测电路寻找补偿曲线中表示腐蚀终点的确定特征形状。
图4示出了本发明一个实施例的用于确定腐蚀终点的监测补偿电压的简化设计方案。图4中，节点250的电压输入到终点监测电路402，该电路在确认了表示腐蚀工艺终点的特征改变后，输出终止信号404。监测电路402例如可以是可编程数字电路，该电路已被编程，用于分析输入补偿电压信号，并输出确定腐蚀工艺终点的控制信号404。在一个例子中，监测电路402是一般数字计算机(例如微型计算机)或数字信号处理器，它们已被编程，用以分析关于表示腐蚀工艺终点的改变的数字化补偿电压信号。
根据本发明的另一实施例，为终止的目的，也可以针对相对于表示腐蚀终点的改变监测控制信号自身。根据本发明再一实施例，可以关于表示腐蚀工艺终点的电流改变，监测通过各腿自身的电流(例如监测电流监测电路234和236的输出)。后一实施例特别适用于不使用补偿电路的吸盘。
根据本发明另一实施例，甚至在不存在电源242的情况下，也可以利用电流监测电路248，间接监测通过各极腿的电流的差。
正如从以上介绍中可认识到的，本发明的许多实施例，为确定腐蚀终点时间以结束腐蚀，利用了静电吸盘电源中的现有信号。按间接方式，为终止的目的，采用供给静电吸盘各极的电流的改变，来确定腐蚀过程。与现有技术不同，本发明的确定终点技术不需要通过电极直接监测衬底的自感应偏置(如图1所示情况那样)。因此，甚至在使用具有设置于晶片和吸盘主体间的非导电介质层的静电吸盘时，该技术也能行得通。
事实上，即使吸盘的金属主体和靶层间存在非导电层，也可以进行腐蚀终点时间的准确判断。或者作为静电吸盘的一部分，或者在衬底内，非导电介质层的存在可能会引起图1所示现有技术的终点确定电路不能准确提供终点信号，因为为终止的目的，现有技术依赖于通过电极直接测量衬底的自感应偏置。此外，所属领域的普通技术人员可以假设，在电极的表面上和/或靶层之下存在介质层，将会阻塞电通道，造成了不可能和/或很难对衬底进行直接的自感应偏置的监测。由于本发明不依赖于衬底与电极间的直接接触，所以这种介质层的存在不会妨碍本发明中对腐蚀终点的判断。
还观察到，本发明的终点确定技术灵敏度高，甚至在腐蚀具有小比例(或百分比)的暴露于腐蚀等离子体的靶层的衬底时，也能够准确提供终点判断信息。如果例如导电金属或掺杂多晶互连层等导电层设置于要腐蚀的靶层之下，则灵敏度提高。如先前所述，本技术的灵敏度表现为，即使靶层下设置有介质层，也可以判断腐蚀工艺的终点。另外，由于终点的确定不依赖于对等离子体光发射的监测，所以无论采用的腐蚀剂和/或添加气体是什么，本发明的技术都行得通。
尽管就数个优选实施例介绍了本发明，但仍有一些落在本发明范围内的改进、可能和等同的东西。总体来说，本发明提出终点数据可从衬底电位的改变导出，而衬底电位的改变可以通过观察系统中不同点的不同信号得到。所以，尽管可以通过监测流到ESC吸盘的电流的改变(反映衬底电位的变化)，确定终点数据，但在使用ESC吸盘时，还存在得到这种衬底电位为基础的终点数据的其它方式。例如，可以使用与衬底背侧或衬底上某些合适部位接触的探针，在整个腐蚀期间直接测量衬底电位，为终止的目的，可以针对表示腐蚀结束的改变，分析探针信号。
关于其它例子，与直接测量衬底电位一样，可以在腐蚀期间监测来自ESC吸盘边缘的冷却剂气体的泄漏流量。该流量取决于ESC的吸持力，该吸持力又取决于ESC和衬底间的电位差。关于腐蚀过程，由于衬底电位的改变，可以引起流量的可探测改变。在一个实施例中，可以与给衬底和ESC间界面提供冷却气体的压力控制装置一起或作为其一部分，监测泄漏流量。为终止的目的，可以针对表示腐蚀结束的改变对流量信号进行分析。
事实上，在本公开的提示下，所属领域的普通技术人员容易认识到衬底电位的改变对等离子体处理系统中的不同点的其它信号的影响。在本公开给出的提示下，特定等离子体处理系统中，可以被监测以确定衬底电位的改变的可能信号和位置的识别，都属于等离子体处理设备领域技术人员所熟知的技术。还应注意，还有许多实施本发明的方法和装置的其它方式。因此，意在使以下所附权利要求书包括落在本发明精神和范围的所有这些替换、可能和等同的东西。
权利要求
1.在等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的终点确定装置，包括具有第一极和第二极的静电吸盘；第一DC电源，耦合到所说第一极和所说第二极，用于给所说第一极和所说第二极提供吸持电压；第一电流监测电路，耦合在所说第一极和所说第一DC电源之间，用于监测供给所说第一极的第一电流，所说第一电流监测电路输出表示所说第一电流的第一信号；第二电流监测电路，耦合在所说第二极和所说第一DC电源之间，用于监测供给所说第二极的第二电流，所说第二电流监测电路输出表示所说第二电流的第二信号；差分放大装置，耦合到所说第一电流监测电路和所说第二电流监测电路，所说差分放大装置接收所说第一信号和所说第二信号作为输入，并输出控制信号；可变DC电源，耦合到所说差分放大装置，用于接收所说控制信号，所说可变DC电源构成为响应于所说控制信号来输出偏置所说第一DC电源的补偿电压；及终点监测电路，耦合到所说可变DC电源，所说终点监测电路接收所说补偿电压作为输入，并包括针对表示所说腐蚀工艺的所说终点的图形分析所说补偿电压的电路，所说终点监测电路还包括在确定了所说补偿电压的所说图形后，输出表示所说腐蚀工艺的所说终点的终点信号的电路。
2.如权利要求1所述的终点确定装置，其中所说补偿电压偏置所说第一DC电源，以便在所说腐蚀工艺期间，保持所说第一电流和所说第二电流基本不变。
3.在等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的终点确定方法，所说等离子体处理系统包括具有第一极的静电吸盘、耦合到第一极以便给所说第一极提供吸持电压的第一DC电源、耦合在所说第一极和所说第一DC电源之间用于监测供给所说第一极的第一电流的第一电流监测电路，所说第一电流监测电路输出表示所说第一电流的第一信号，还包括可变DC电源，所说可变DC电源构成为响应于所说第一信号来输出用于偏置所说第一DC电源的补偿电压，从而使所说吸持电压响应于所说补偿电压改变，所说方法包括在所说可变DC电源上耦合终点监测电路，所说终点监测电路具有终点监测输入和终点监测输出；在所说终点监测输入接收所说补偿电压；利用所说终点监测电路，针对表示所说腐蚀工艺的所说终点的图形特征，分析所说补偿电压；及在确定了所说补偿电压的所说图形后，在所说终点监测输出，输出表示所说腐蚀工艺的所说终点的终点信号。
4.如权利要求3所述的方法，其中所说静电吸盘包括耦合到所说第一DC电源的第二极，所说等离子体处理系统包括耦合在所说第二极和所说第一DC电源之间以便监测供给所说第二极的第二电流的第二电流监测电路，其中由所说可变DC电源输出的所说补偿电压响应于所说第一信号和所说第二电流监测电路输出的第二信号，所说第二信号代表所说第二电流。
5.如权利要求4所述的方法，其中所说等离子体处理系统包括耦合到所说第一电流监测电路和所说第二电流监测电路的差分放大装置，所说差分放大装置接收所说第一信号和所说第二信号作为输入，并向所说可变DC电源输出控制信号，以使所说可变DC电源输出的所说补偿电压响应于所说第一信号和所说第二信号改变。
6.如权利要求4所述的方法，其中所说可变DC电源使用所说第一信号和所说第二信号，在所说腐蚀工艺期间，保持所说第一电流和所说第二电流基本不变。
7.如权利要求4所述的方法，其中所说终点监测电路包括通用微型计算机。
8.如权利要求4所述的方法，其中所说静电吸盘是Johnsen-Rahbek吸盘。
9.如权利要求4所述的方法，其中所说衬底包括所说靶层下的导电层。
10.如权利要求4所述的方法，其中所说衬底包括所说靶层下的介质层。
11.如权利要求4所述的方法，其中所说靶层是含二氧化硅的层，所说衬底还包括所说靶层下的介质层。
12.如权利要求4所述的方法，其中所说靶层是低介电常数层，所说衬底还包括所说靶层下的介质层。
13.在等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的终点确定装置，包括具有第一极的静电吸盘；第一DC电源，耦合到所说第一极，用于给所说第一极提供吸持电压；第一电流监测电路，耦合在所说第一极和所说第一DC电源之间，用于监测供给所说第一极的第一电流，所说第一电流监测电路输出代表所说第一电流的第一信号；可变DC电源，构成为响应于所说第一信号来输出偏置所说第一DC电源的补偿电压，从而使所说吸持电压响应于所说补偿电压改变；终点监测电路，耦合到所说可变DC电源，所说终点监测电路接收所说补偿电压作为输入，并包括针对表示所说腐蚀工艺的所说终点的图形特征分析所说补偿电压的电路，所说终点监测电路还包括用于在确定了所说补偿电压的所说图形后，输出代表所说腐蚀工艺的所说终点的终点信号的电路。
14.如权利要求13所述的终点确定装置，其中所说静电吸盘包括耦合到所说第一DC电源的第二极，所说终点确定装置还包括耦合在所说第二极和所说第一DC电源之间以便监测供给所说第二极的第二电流的第二电流监测电路，所说第二电流监测电路输出代表所说第二电流的第二信号，其中由所说可变DC电源输出的所说补偿电压响应于所说第一信号和所说第二信号。
15.如权利要求14所述的终点确定装置，其中所说可变DC电源输出的所说补偿电压构成为保持所说第一电流和所说第二电流基本相等但符号相反。
16.如权利要求14所述的终点确定装置，其中由所说可变DC电源输出的所说补偿电压构成为，无论所说第一电流和所说第二电流的大小是否相等，在整个所说腐蚀期间，保持所说第一电流和所说第二电流基本不变。
17.如权利要求14所述的终点确定装置，还包括耦合到所说第一电流监测电路和所说第二电流监测电路的差分放大装置，所说差分放大装置接收所说第一信号和所说第二信号作为输入，并向所说可变DC电源输出控制信号，以使所说可变DC电源输出的所说补偿电压响应于所说第一信号和所说第二信号改变。
18.如权利要求14所述的方法，其中所说终点监测电路包括通用微型计算机。
19.如权利要求14所述的方法，其中所说静电吸盘是Johnsen-Rahbek吸盘。
20.如权利要求14所述的方法，其中所说衬底包括所说靶层下的导电层。
21.如权利要求14所述的方法，其中所说衬底包括所说靶层下的介质层。
22.如权利要求14所述的方法，其中所说靶层是含二氧化硅的层，所说衬底还包括所说靶层下的介质层。
23.在等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的终点确定装置，包括具有第一极的静电吸盘；第一DC电源，耦合到所说第一极，用于给所说第一极提供吸持电压；第一电流监测电路，耦合在所说第一极和所说第一DC电源之间，用于监测供给所说第一极的第一电流，所说第一电流监测电路输出代表所说第一电流的第一信号；终点监测电路，耦合到所说第一电流监测电路，所说终点监测电路接收所说第一信号作为第一输入，并包括针对表示所说腐蚀工艺的所说终点的图形特征分析所说第一信号的电路，所说终点监测电路还包括用于在确定了所说第一信号的所说图形后，输出代表所说腐蚀工艺的所说终点的终点信号的电路。
24.如权利要求23所述的终点确定装置，其中所说静电吸盘包括耦合到所说第一DC电源的第二极，所说终点确定装置还包括耦合在所说第二极和所说第一DC电源之间以便监测供给所说第二极的第二电流的第二电流监测电路，所说第二电流监测电路输出代表所说第二电流的第二信号，其中所说终点监测电路接收所说第二信号作为第二输入，所说终点信号响应于所说第一信号和所说第二信号。
25.如权利要求23所述的终点确定装置，其中所说静电吸盘是单极静电吸盘。
26.在等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的终点确定装置，包括具有第一极和第二极的静电吸盘；第一DC电源，耦合到所说第一极和所说第二极，用于给所说第一极和所说第二极提供吸持电压；第一电流监测电路，耦合在所说第一极和所说第一DC电源之间，用于监测供给所说第一极的第一电流，所说第一电流监测电路输出表示所说第一电流的第一信号；第二电流监测电路，耦合在所说第二极和所说第一DC电源之间，用于监测供给所说第二极的第二电流，所说第二电流监测电路输出代表所说第二电流的第二信号；差分放大装置，耦合到所说第一电流监测电路和所说第二电流监测电路，所说差分放大装置接收所说第一信号和所说第二信号作为输入，并输出响应于所说第一信号和所说第二信号的差分输出信号；终点监测电路，耦合到所说差分放大装置，所说终点监测电路接收所说差分输出信号作为输入，并包括针对表示所说腐蚀工艺的所说终点的图形特征分析所说差分输出信号的电路，所说终点监测电路还包括在确定了所说差分输出信号的所说图形后，输出代表所说腐蚀工艺的所说终点的终点信号的电路。
27.如权利要求26所述的终点确定装置，其中所说静电吸盘是Johnsen-Rahbek吸盘。
28.如权利要求26所述的终点确定装置，其中所说衬底包括所说靶层下的导电层。
29.如权利要求26所述的终点确定装置，其中所说衬底包括所说靶层下的介质层。
30.在等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的终点确定装置，包括具有第一极和第二极的静电吸盘；第一DC电源，耦合到所说第一极和所说第二极，用于给所说第一极和所说第二极提供吸持电压；与所说第一DC电源的输出并联的第一电流路径；第一电流监测电路，耦合到所说第一电流路径中的一个节点，用于监测流到所说节点的第一电流，所说第一电流监测电路输出代表所说第一电流的第一信号；终点监测电路，耦合到所说第一电流监测电路，所说终点监测电路接收所说第一信号作为输入，包括针对代表所说腐蚀工艺的所说终点的图形特征分析所说第一信号的电路，所说终点监测电路还包括在确定了所说第一信号的所说图形后，输出代表所说腐蚀工艺的所说终点的终点信号的电路。
31.如权利要求30所述的终点确定装置，其中所说第一电流监测电路串联耦合在所说节点和地之间。
32.如权利要求30所述的终点确定装置，还包括可变DC电源，所说第一电流监测电路串联耦合在所说可变DC电源和所说节点之间。
33.在等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的终点确定装置，包括具有第一极的静电吸盘；第一DC电源，耦合到所说第一极，用于给所说第一极提供吸持电压；终点监测电路，构成为接收反映所说衬底电位的信号，所说终点监测电路包括构成为针对代表所说腐蚀工艺的所说终点的图形特征分析所说反映所说衬底的所说电位的所说信号的电路，所说终点监测电路还包括用于在确定了反映所说衬底的所说电位的所说信号后，输出代表所说腐蚀工艺的所说终点的终点信号的电路。
34.如权利要求33所述的终点确定装置，其中所说反映所说衬底的所说电位的所说信号利用与所说衬底接触的探针得到。
全文摘要
在采用静电吸盘的等离子体处理系统中腐蚀透衬底上的靶层时确定腐蚀工艺终点的方法和装置。腐蚀工艺的终点通过监测衬底的电位以探测代表腐蚀工艺终点的图形确定。例如，通过监测流到静电吸盘电极的电流，可以观察到该电位的改变。确定了代表腐蚀工艺终点的图形后，例如通过监测电流信号，产生控制信号，以结束腐蚀。如果提供偏置补偿电源，以保持整个腐蚀中流到静电吸盘各极的电流基本相等但符号相反，则可以针对代表腐蚀工艺终点的上述图形，监测由偏置补偿电源输出的补偿电压，从而结束腐蚀。
文档编号H01J37/32GK1439173SQ99811613
公开日2003年8月27日 申请日期1999年9月15日 优先权日1998年9月30日
发明者加罗斯洛·W·温尼泽克, M·J·弗朗西斯·查德拉塞卡·达萨帕, 埃里克·A·赫德森, 马克·维普金 申请人:兰姆研究公司