用于室部件整修的终点检测方法与流程

本发明总体涉及用于半导体过程终点检测的方法和系统，更具体地说，涉及确定处理室部件的整修过程(例如通过蚀刻剂浴进行清洁)的完成从而可以及时停止整修过程的方法和设备。

背景技术：

1、半导体处理，包括化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)等，是众所周知的用于在衬底比如硅晶片上形成材料薄膜的过程。例如，在cvd过程中，将待沉积材料的气态分子供应到衬底，以通过化学反应在衬底上形成该材料的薄膜。这种形成的薄膜可以是多晶的、非晶的或外延的。通常，cvd过程在升高的温度下进行，以加速化学反应并产生高质量的膜，并且沉积材料(例如前体、反应物等)可以通过各种室结构(例如喷淋头等)经由液体源提供给反应室。

2、在半导体处理过程中，包括喷淋头的处理室结构会被沉积材料覆盖。因此，处理室部件的定期清洁有助于部件在长时间和多次处理循环中的持续使用。例如，铝喷淋头可以涂覆有材料层，该材料层可以覆盖喷淋头的平面表面，并且还可以填充或部分填充喷淋头的通道或通孔。

3、喷淋头的清洁通常包括将喷淋头浸没在酸浴中，直到材料层已经从喷淋头的表面充分去除。希望喷淋头或其他处理室设备仅被清洁去除材料层所需的最短时间，因为额外暴露于酸会导致形成部件的块体材料和/或覆盖块体材料的涂层的过度蚀刻和去除，这在多次清洁过程中会导致部件变得不可用，例如当喷淋头通孔变大时。

4、用于这种清洁过程的现有终点检测技术不是最佳的，并且涉及使用视觉检查和电阻测量来检测室部件上的沉积(例如cvd、ald等)是否已被去除。因为目前的技术会导致室部件的过蚀刻或欠蚀刻，所以仍需要用于室部件整修的改进的终点检测方法和系统。

技术实现思路

1、提供本
技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

2、根据各种实施例，本文公开了一种终点检测系统，用于检测处理室部件的整修过程的终点。例如，整修过程可以包括使用蚀刻剂，比如蚀刻剂浴，以在室部件在半导体处理(例如化学气相沉积(cvd)和其他沉积步骤)中使用反应室之后蚀刻或清洁室部件，以去除包括氧化膜等的沉积材料。简而言之，终点检测系统配置为使用从蚀刻剂中的部件的表面反射的电磁辐射的测量、当部件在蚀刻剂浴中时穿过室部件中的孔的透射电磁辐射的测量或两者来检测过程终点。在许多应用中，过程终点将与从表面和/或室部件中的通孔去除沉积材料的期望量一致。在检测到过程终点时，可以从蚀刻剂中去除室部件，或者从室部件中去除蚀刻剂，以限制室部件材料的过度蚀刻，从而增加其使用寿命。在某些示例中，电磁辐射可以包括可见波段电磁辐射。根据某些示例，电磁辐射可以包括可见波段之外的电磁辐射，例如红外波段电磁辐射。

3、在本说明书的一些示例性实施例中，提供了一种检测处理室部件(例如沉积过程中使用的喷淋头)的整修过程的终点的方法。该方法包括将处理室部件浸没在一定体积的蚀刻剂中，例如酸。该方法继续将来自电磁辐射源的电磁辐射通过蚀刻剂透射到处理室部件上，并接收来自处理室部件的电磁辐射。此外，该方法包括基于所接收的电磁辐射确定处理室部件的整修过程的终点。

4、在一些情况下，所接收的电磁辐射包括从处理室部件的表面反射的电磁辐射。确定终点的步骤可以包括确定从表面反射的电磁辐射的强度，并将该强度与与无沉积材料的表面相关的反射强度阈值进行比较。在相同或其他情况下，所接收的电磁辐射可以包括经由在处理室部件的表面上具有入口的一个或多个通孔透射通过处理室部件的电磁辐射。为了通过部件的孔透射电磁辐射，来自电磁辐射源的电磁辐射可以是聚焦在一个或多个通孔的入口上的非准直电磁辐射，或者可以是提供给一个或多个通孔的入口的准直电磁辐射。当使用电磁辐射的透射时，确定终点的步骤可以包括确定从一个或多个通孔透射的电磁辐射的强度，并将该强度与与一个或多个通孔的尺寸相关的透射强度阈值进行比较。在一些情况下，反射和透射都被利用，并且终点是当反射强度阈值和透射强度阈值都被确定为满足或超过时。

5、在该方法的一些实施方式中，该方法还可以包括将处理室部件安装在电磁辐射源和适于执行接收步骤的电磁辐射接收组件之间的夹具中。在这种情况下，处理室部件的浸没可以包括将夹具至少部分浸没在蚀刻剂中。夹具将处理室部件与电磁辐射源和电磁辐射接收组件的入口之间的一个或多个通孔定向和对准。

6、根据本说明书的其他方面，提供了一种用于整修包括过程终点检测的处理室部件的系统。该系统包括具有内部空间的罐，该内部空间配置为接收一定体积的蚀刻剂。包括电磁辐射源，其可操作以将电磁辐射通过蚀刻剂引导至位于内部空间内的处理室部件。该系统还包括电磁辐射接收器和控制器，电磁辐射接收器可操作以接收来自处理室部件的电磁辐射，控制器适于基于接收的电磁辐射确定处理室部件的整修过程的终点。

7、在系统的一些示例中，电磁辐射源可以包括非准直电磁辐射源，以锥形图案在处理室部件的表面上提供电磁辐射，并且接收的电磁辐射是从表面反射的电磁辐射。在这样的系统中，电磁辐射接收器可以包括光谱仪，该光谱仪可操作以确定从表面反射的电磁辐射的强度，并且控制器可以用于通过将该强度与与没有沉积材料的表面相关的反射强度阈值进行比较来确定终点。

8、在系统的一些或其他示例中，浸入蚀刻剂中的引导管内的截留空气可以将电磁辐射源光学耦合到处理室部件。电磁辐射可以从第一光源和第二光源接收，第一光源和第二光源通过分色镜光学耦合到处理室部件。聚焦透镜可以将处理室部件光学耦合到电磁接收器。

9、在系统的这些或其他示例中，所接收的电磁辐射包括经由在处理室部件的表面上具有入口的一个或多个通孔透射通过处理室部件的电磁辐射。电磁辐射源可以是准直电磁辐射源或非准直电磁辐射源以及光学组件，该光学组件配置成将来自非准直电磁辐射源的电磁辐射聚焦到一个或多个通孔的入口上。该系统还可以包括定位在内部空间中并支撑电磁辐射源和电磁辐射接收器的夹具，并且该夹具还可以配置为支撑电磁辐射源和电磁辐射接收器之间的处理室部件。例如，夹具可以配置成将处理室部件与电磁辐射源和电磁辐射接收器的入口之间的一个或多个通孔对准。

10、根据本说明书的其他方面，提供了一种用于在整修过程中支撑处理室部件的夹具或固定装置。该夹具包括主体和支撑在从主体向外延伸的第一臂上的电磁辐射源组件，其中电磁辐射源组件包括壳体和与壳体一起定位的电磁辐射源。该夹具还包括支撑在从主体向外延伸的第二臂上的电磁辐射接收器组件。电磁辐射接收器组件可以包括壳体和与壳体一起定位的电磁辐射接收元件，其中第一和第二臂将电磁辐射源组件的壳体的出口与电磁辐射接收器组件的壳体的入口对准。该夹具还可以包括从主体向外延伸的第三臂，其配置用于刚性地支撑电磁辐射源组件和电磁辐射接收组件的壳体之间的处理室部件，使得处理室部件中的至少一个通孔设置在电磁辐射源组件的壳体的出口和电磁辐射接收组件的壳体的入口之间。

11、主体、壳体和臂可以由抗蚀刻剂材料制成(例如抗蚀刻剂比如酸的材料)。在夹具的一些有用示例中，处理室部件是喷淋头，并且第三臂适于与喷淋头耦合。电磁辐射源可以是准直电磁辐射源或非准直电磁辐射源，其具有适于将来自非准直电磁辐射源的输出电磁辐射聚焦在支撑在第三臂上的处理室的至少一个通孔上的光学组件。在一些情况下，电磁辐射接收元件配置成处理来自电磁辐射源的电磁辐射，该电磁辐射透射通过一个或多个通孔，并且为此包括光电倍增管、光谱仪和针对电磁辐射散射而修改的光谱仪中的至少一个。

12、所有这些实施例都在本公开的范围内。从下面参考附图对某些实施例的详细描述中，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见，本公开不限于所讨论的任何特定实施例。