專利名稱：：用于空白cvd薄膜的電弧檢測和避免的非侵入性等離子體監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法用于空白CVD薄膜的電弧檢測和避免的非侵入性等離子體監(jiān)視系統(tǒng)相關(guān)申請的對照不適用發(fā)明背景形成一薄膜層，此種沉積制程稱的為化學(xué)氣相沉積(CVD)。傳統(tǒng)的熱CVD制程提供反應(yīng)性氣體至基材表面，則基材表面進(jìn)行一熱誘導(dǎo)(heat-induced)化學(xué)反應(yīng)而形成一膜層。在基材上沉積膜層的另一替代性方法包括等離子體輔助CVD(PECVD)技術(shù)。等離子體輔助CVD技術(shù)藉由施加一射頻(RF)電力至接近基材表面的反應(yīng)區(qū)，而促使反應(yīng)氣體激發(fā)及/或解離，因而產(chǎn)生等離子體。等離子體中離子化成分的高反應(yīng)性降低了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行所需的能量，因此，相對于熱CVD制程，此種CVD制程降低了制程進(jìn)行的溫度。部分PECVD制程的相對低溫度，幫助制造商降低了部分集成電路制造的總熱預(yù)算(thermalbudget)。自半導(dǎo)體組件于數(shù)十年前初次采用后，其幾何尺寸大幅減少，而此種尺寸的減少部分藉由在半導(dǎo)體制造設(shè)備的進(jìn)展，例如針對用于PECVD處理的基材處理室。部分技術(shù)的進(jìn)展包括今日反映在應(yīng)用于制造設(shè)備的CVD沉積系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及制造的改良，會(huì)同時(shí)進(jìn)行各階段的開發(fā)，然后在明日就會(huì)普遍使用在制造設(shè)備中。普遍用于今日制造設(shè)備的技術(shù)進(jìn)展包括PECVD技術(shù)的使用，通常稱的為混合頻率的PECVD，亦即采用高、低頻RF電力來產(chǎn)生等離子體，并促進(jìn)基材的離子轟擊?；旌项l率的方法之一將高、低頻的RF電力耦接至一金屬氣體分配歧管，其作為一電極而將RF電力導(dǎo)引至處理室。高頻RF電力將等離子體前驅(qū)物材料解離的主要機(jī)制，而低頻RF電力則是促進(jìn)置放于接地基材支撐件上的基材的離子轟擊，其亦可作為一第二電極。于混合頻率的方法的另一實(shí)施例中，高頻RF電力耦接至氣體分配歧管，低頻RF電力則耦接至基材承接件。目前使用的部分PECVD沉積室的技術(shù)進(jìn)展包括在氣體分配歧管中使用圓錐孔，藉以促進(jìn)導(dǎo)入腔室的氣體的解離。上述的技術(shù)進(jìn)展并非沒有限制，舉例來說，混合頻率的PECVD技術(shù)在許多應(yīng)用例上證實(shí)是為有益的，但是，同時(shí)應(yīng)用高、低頻RF波形應(yīng)加以控制，以避免彼此的干擾而造成在氣體分配歧管內(nèi)的高電壓以及電弧產(chǎn)生?？山逵稍跉怏w分配歧管內(nèi)的輝光(glow),以及當(dāng)高頻電壓的振幅增加時(shí)，沉積速率降低的現(xiàn)象，因而證實(shí)電弧的產(chǎn)生。于PECVD制程中，當(dāng)處理室的等離子體出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象時(shí)，氣體分配面板及基材晶圓之間會(huì)出現(xiàn)電弧。電弧可能造成基材晶圓表面缺陷，而降低晶圓上所制造的實(shí)用半導(dǎo)體組件的產(chǎn)量。目前用于診斷PECVD處理室中電弧問題的方法具有極大限制。其中一方法包括將一電壓探針(通常稱的為S-探針)插入腔室等離子體中，以量測電壓改變而顯示出等離子體不穩(wěn)定性及電弧產(chǎn)生的現(xiàn)象。不幸的，S-探針本身會(huì)干擾其欲量測的等離子體并使其變得不穩(wěn)定。S-探針表面的污染及腐蝕亦可能會(huì)造成污染下方基材晶圓的微粒物質(zhì)來源。另一方法即包括量測提供RF電力至處理室中并產(chǎn)生等離子體的RF電力源的VRMS(均方根電壓)。此方法避免了將探針直接放置于等離子體中，但是，量測結(jié)果卻遭受不良信號噪聲比以及不良時(shí)間分辨率(timeresolution)的影響，而使得更難偵測到電弧發(fā)生的事實(shí)(例如電壓尖峰值)。因此，仍需要診斷等離子體處理室中的電弧的方法及系統(tǒng)，并且為非侵入性，且可提供更確實(shí)可靠的電弧偵測。發(fā)明簡述本發(fā)明的實(shí)施例涉及診斷半導(dǎo)體晶圓處理室中的電弧問題的方法。該方法包括將一電壓探針耦接至處理室中的制程氣體分配面板；以及激活RF電力源以在面板與基材晶圓之間產(chǎn)生一等離子體。該方法亦可包括在RF電力源激活的過程中，量測面板DC偏壓電壓隨著時(shí)間變化的函數(shù)，其中在面板上所量測的電壓中的一尖峰值(spike)指出在處理室中發(fā)生一電弧(arcing)現(xiàn)象。本發(fā)明的實(shí)施例亦涉及診斷半導(dǎo)體晶圓處理室中的電弧問題的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一耦接至處理室的制程氣體分配面板的電壓探針；以及一電壓量測裝置，量測面板的DC偏壓電壓隨著時(shí)間變化的一函數(shù)。該系統(tǒng)亦包括一耦接至電壓量測裝置的顯示器，以顯示出在處理室中產(chǎn)生一等離子體時(shí)的面板電壓量測值的一曲線圖，其中曲線圖中的一尖峰值(spike)指出處理室中發(fā)生一電弧現(xiàn)象。本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步涉及減少半導(dǎo)體晶圓處理室中的電弧的方法。該方法包括在一等離子體于處理室形成時(shí)，量測制程氣體分配面板的DC偏壓電壓的一尖峰值，其中此尖峰值指出在處理室中產(chǎn)生一電弧。該方法亦包括調(diào)整提供至處理室的一等離子體前驅(qū)物材料的一流速；以及調(diào)整提供至處理室而使等離子體前驅(qū)物材料形成等離子體的一RF電力升降速率。其它的實(shí)施例或特征部分地于說明書中提及，因此在檢視過說明書的后，該些實(shí)施例或特征對于熟悉此
技術(shù)領(lǐng)域：
的人士為明顯的，或可藉由實(shí)行本發(fā)明而習(xí)得。本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)可藉由說明書中述及的機(jī)構(gòu)、組合物及方法的手段而了解并達(dá)成。附圖簡述圖1,繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而于一半導(dǎo)體晶圓處理室中偵測電弧的方法流程圖；圖2,繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而于一半導(dǎo)體晶圓處理室中降低電弧的方法流程圖；圖3A3B，繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的等離子體輔助化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的剖面視圖；圖3C3D,繪示"圖1A，，中PECVD腔室的部分分解圖；圖3E,繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多腔室系統(tǒng)中系統(tǒng)監(jiān)視器和CVD系統(tǒng)的簡要示圖；圖4A4B，顯示FSG層的沉積過程中面板電壓隨著時(shí)間變化的試驗(yàn)曲線圖；圖5A5B，顯示在不同低頻RF電力層級下，面板電壓隨著時(shí)間變化的試驗(yàn)曲線圖；及圖6，顯示在USG/FSG整合層的等離子體沉積過程中，面板電壓隨著時(shí)間變化的試驗(yàn)曲線圖。發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及用于診斷半導(dǎo)體晶圓處理室中電弧問題的方法及系統(tǒng)，該些方法及系統(tǒng)包括制程氣體分配面板的電壓量測，而制程氣體分配面板亦可作為將RF電力導(dǎo)引至處理室以產(chǎn)生等離子體的電極。電壓的量測可藉由耦接至面板的電壓探針來進(jìn)行，而探針不與等離子體直接接觸。電壓探針亦可耦接至電壓量測裝置，其量測面板的DC偏壓電壓隨著時(shí)間變化的函數(shù)。探針與量測裝置可具有快速的反應(yīng)時(shí)間，而針對面板電壓具有約100,000次/秒(即100kHz)或更高的取樣速率本發(fā)明的方法及系統(tǒng)亦可包括產(chǎn)生一面板電壓相對于時(shí)間的曲線圖，并辨識出曲線圖中用以指示等離子體室中發(fā)生電弧的特征。該些特征例如包括電壓突然的改變(例如電壓尖峰；voltagespike)。等離子體沉積過程中電壓尖峰的特征及時(shí)間點(diǎn)可用于診斷電弧的起因，并建議采取措施以降低或預(yù)防電弧進(jìn)一步的發(fā)生。用于避免電弧發(fā)生的技術(shù)包括將處理室的壓力在制程中維持在微量(deminimis)程度、設(shè)定低頻RF電力占總RF電力的小于30%,以及/或降低用于產(chǎn)生等離子體的總RF電力。另一技術(shù)亦包括調(diào)整用于產(chǎn)生等離子體并導(dǎo)入處理室的一或多個(gè)前驅(qū)材料的時(shí)間點(diǎn)及/或流速。舉例來說，將一前驅(qū)氣體導(dǎo)入處理室的時(shí)間點(diǎn)可以由在供應(yīng)RF電力之后導(dǎo)入，改變?yōu)樵赗F電力激活前導(dǎo)入。技術(shù)更可包括調(diào)整RF電力激活的升降速率(ramprate)。傳統(tǒng)激活RF電力的方法盡可能在最短時(shí)間內(nèi)由零電力升高至尖峰電力，而高頻RF電力的一般升降速率為約5000瓦特/秒或更高，低頻RF電力則為約350瓦特/秒或更高。可藉由將高頻RF電力的升降速率降低至約600瓦特/秒或更低，以及將低頻RF電力的升降速率降低至約250瓦特/秒或更低，而來減少電弧的產(chǎn)生。基材處理方法的范例現(xiàn)請參照"圖1",顯示出于半導(dǎo)體晶圓處理室中偵測電弧的方法100。方法100包括將一電壓探針耦接至處理室的前驅(qū)物分配面板(步驟102)。前驅(qū)物分配面板同時(shí)可作為輸送前驅(qū)物流體(例如TE0S、SiH4、He、Ar、N2、N20、02、03等)至處理室的歧管，以及耦接至RF電力源而輸送RF電力至腔室的電極。在等離子體沉積操作中，施加至面板的DC偏壓電壓的范圍為約200~約600伏特，另外，電壓探針通常具有100:1的分配比(divisionratio)而提供一約2~6伏特的信號輸出。電壓探針亦可耦接至一電壓量測裝置，而此裝置用以抽樣量測面板的電壓。當(dāng)電壓探針耦接至面板之后，RF電力源激活而提供RF電力至處理室中以產(chǎn)生等離子體(步驟104)。RF電力源可包括多個(gè)單元，而用以產(chǎn)生不同頻率的RF電力，舉例來說，RF電力源可包括一高頻(例如10MHz或更高，或13.65MHz)電力產(chǎn)生器，其提供將等離子體前驅(qū)物材料離子化成為等離子體的HFRF電力；以及一低頻(例如約50~約500kHz)電力源，其提供將離子化等離子體導(dǎo)引至基材晶圓表面的LFRF電力。電壓探針亦可耦接至面板，探針則不會(huì)直接與處理室中所產(chǎn)生的等離子體直接接觸。在等離子體沉積過程中，利用電壓量測裝置來量測面板的電壓(步驟106)。電壓量測裝置可以為一快速擷取裝置，而以100000次/秒(即100kHz)或更高的速率來取樣面板的電壓。電壓量測裝置亦可具有將等離子體沉積步驟中的面板電壓隨著時(shí)間變化的函數(shù)繪制為曲線圖(步驟108)的能力。在曲線圖中包括可指示出處理室中已發(fā)生電弧的識別特征，而此特征可用于協(xié)助診斷及校正等離子體沉積制程中過度的電弧產(chǎn)生現(xiàn)象。圖2為說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而降低半導(dǎo)體晶圓處理室中電弧產(chǎn)生的方法200流程圖。本方法200起始于將一電壓探針耦接至處理室(例如PECVD處理室、HDPCVD處理室等)中的前驅(qū)物分配面板(步驟202)，并量測面板電壓(步驟204)。一高速電壓量測裝置耦接至電壓探針，以產(chǎn)生面板電壓相對于時(shí)間的曲線圖(步驟206)。而曲線圖中包括指示出處理室中電弧現(xiàn)象的特征(例如電壓尖峰)，而于方法200中，針對等離子體沉積步驟進(jìn)行三項(xiàng)調(diào)整動(dòng)作，以降低(或消除)等離子體沉積中的電弧。這些調(diào)整動(dòng)作包括改變RF電力層級(步驟208)，例如降低提供至處理室的總RF電力。當(dāng)多種頻率的RF電力提供至處理室時(shí)，必須針對一或多個(gè)RF頻率作調(diào)整(例如調(diào)整雙頻RF源中的LFRF電力層級或是HFRF電力層級的任一者)。電力層級的調(diào)整可包括在沉積步驟結(jié)束前降低或停止RF電力，以避免由于處理室中電壓增強(qiáng)而產(chǎn)生的電弧。亦可針對提供至處理室的RF電力的升降速率(ramprate)來做調(diào)整(步驟210)。于傳統(tǒng)PECVD沉積制程中，HFRF電力通常盡可能以最快速度升高至尖峰電力層級(例如5000瓦特/秒或更快)。針對升降速率的調(diào)整動(dòng)作包括降低HFRF電力及/或LFRF電力的升降速率，亦可包括以數(shù)階段而升高電力，而非由零電力層級連續(xù)增加至尖峰電力層級。舉例來說，若尖峰HFRF電力層級為1600瓦特，則升降速率包括由0升高至1250瓦特的第一上升步驟，以及由1250瓦特升高至尖峰電力1600瓦特的第二上升步驟。另外，可再針對用以形成等離子體的一或多個(gè)前驅(qū)物氣體的流速來做進(jìn)一步的調(diào)整(步驟212)。舉例來說，在摻雜氟的硅酸玻璃(FSG)薄膜的等離子體沉積過程中，可降低硅或氟前驅(qū)物氣體的流速以避免電弧產(chǎn)生。調(diào)整動(dòng)作亦可包括改變將一或多個(gè)前驅(qū)物導(dǎo)入處理室中的時(shí)間點(diǎn)。舉例來說，氟前驅(qū)物的導(dǎo)入可改變?yōu)樵赗F電力激活的前開始進(jìn)行，以減少處理室中等離子體初始形成過程中的電弧。需了解并非要進(jìn)行所有的調(diào)整步驟208、210及212來減少PECVD沉積過程中的電弧。一或多個(gè)調(diào)整步驟的組合皆適以降低或消除電弧，但須視沉積步驟的特性而決定該組合。再者，本發(fā)明亦可采用除了(或替代)上述的調(diào)整步驟208、210、212以外的調(diào)整動(dòng)作，例如將處理室的壓力在沉積制程中維持在微量(deminimis)程度、設(shè)定低頻RF電力占總RF電力的小于30%、降低用于產(chǎn)生等離子體的總RF電力等。基材處理系統(tǒng)的范例一可供本發(fā)明的方法進(jìn)行的適合基材處理系統(tǒng)示于圖3A及圖3B,其為CVD系統(tǒng)10的垂直剖面視圖。CVD系統(tǒng)10包括一真空室/處理室15，而其包括一腔室壁15a以及一腔室上蓋組件15b,其中腔室壁15a以及腔室上蓋組件15b于圖3C及圖3D中分別示出其分解透視圖。CVD系統(tǒng)10包括一氣體分配層11,用以將制程氣體分配至一置放于一加熱臺座l2上的基材(圖中未示)，而臺座12置于處理室15中央。于處理過程中，基材(例如半導(dǎo)體晶圓)置放于臺座12的平坦(或微凸)表面12a。臺座12可控制地在一下方裝載/卸載位置(見圖3A)及一上方處理位置14(圖3A中的虛線位置，并示于圖3B)之間移動(dòng)，而處理位置14緊鄰于歧管11。一中插板(圖中未示)包括提供晶圓位置的消息的傳感器。沉積氣體及載氣通過習(xí)知平坦且呈圓形的氣體分配面板13a上的穿孔13b(見圖3D)而導(dǎo)入處理室15。更明確的說，沉積制程氣體通過入口歧管11(見圖3B中的箭頭40)、習(xí)知的穿孔檔板42,之后再通過氣體分配面板13a上的穿孔13b。在到達(dá)歧管ll之前，沉積氣體及載氣由氣體源7輸入，并通過氣體供應(yīng)管線8(圖3B)進(jìn)入混合系統(tǒng)9中，而氣體于此處混合后再進(jìn)入歧管11中。一般來說，各個(gè)制程氣體的供應(yīng)管線包括U)多個(gè)安全關(guān)閉閥門(圖中未示)，用以自動(dòng)或手動(dòng)關(guān)閉進(jìn)入腔室的制程氣體流；以及(ii)質(zhì)流控制器(圖中亦未示)，其量測通過供應(yīng)管線的氣體流速。當(dāng)制程中使用毒性氣體時(shí)，在各個(gè)氣體供應(yīng)管線上以習(xí)知的配置方法放置多個(gè)安全關(guān)閉閥門。在CVD系統(tǒng)10中進(jìn)行的沉積制程可以為熱制程或是等離子體輔助制程。在等離子體輔助制程中，RF電力供應(yīng)器44施加電力至氣體分配面板13a以及臺座12之間，因而激發(fā)制程氣體混合物，以在氣體分配面板13a及臺座12之間的圓柱形區(qū)域(此區(qū)域在此稱的為「反應(yīng)區(qū)域」)形成一等離子體，而等離子體組成物產(chǎn)生反應(yīng)而將一膜層沉積在支撐于臺座12上的半導(dǎo)體晶圓表面。RF電力供應(yīng)器44為一混合頻率RF電力供應(yīng)器，其通常提供13.56MHz高頻(RF1)以及360KHz低頻(RF2)的電力，以輔助導(dǎo)入真空室15的反應(yīng)性成分分解。于熱制程中，并不會(huì)使用RF電力供應(yīng)器44，制程氣體產(chǎn)生熱反應(yīng)而將一膜層沉積在支撐于臺座12上的半導(dǎo)體晶圓表面，其中臺座12經(jīng)電阻性加熱而提供反應(yīng)所需的熱能。于圖3A所示的系統(tǒng)的實(shí)施例中，遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器60安裝于處理室15的上蓋構(gòu)件15b上，而上蓋構(gòu)件15b包括有氣體分配面板13a及氣體分配歧管11。一安裝接合器64將等離子體產(chǎn)生器60裝設(shè)于上蓋組件15b上。接合器64可由金屬制成，并包括一管道95以供制程氣體于等離子體產(chǎn)生器60以及處理室15之間移動(dòng)?？蓪⒁换旌涎b置70連接至氣體分配歧管11的上游側(cè)，而混合裝置70可包括一用于混合制程氣體的混合插件72,其設(shè)置在混合區(qū)塊76的狹縫74中。在接合器64以及混合裝置70之間設(shè)置有一陶瓷隔離器66，而陶瓷隔離器66由陶資材料(例如氧化鋁)或是聚合物(例如TeflonTM)制成。安裝完成后，混合裝置70以及陶瓷隔離器66形成上蓋組件15b的一部份。隔離器66將接合器64與混合裝置70以及氣體分配歧管11隔離，以降低二次等離子體在上蓋組件15b內(nèi)形成的可能性。在等離子體輔助沉積制程中，等離子體加熱整個(gè)處理室15,包括圍繞在排氣信道23以及關(guān)閉閥門M周圍的腔室壁15a。當(dāng)?shù)入x子體并未開啟或是在熱沉積制程中，將一熱液體循環(huán)在處理室15的腔室壁15a,以將腔室維持在一升高溫度下。處理室15的上蓋組件15b的熱交換信道18的一部分示于圖3B，而在腔室壁15a中其余的信道并未示出。用于加熱腔室壁15a的流體包括典型的流體種類，即水性乙二醇，或是油性熱傳流體。此種加熱步驟(指藉由「熱交換器」的加熱)有益于降低或消除不期望的反應(yīng)產(chǎn)物的凝結(jié)，并促進(jìn)制程氣體及其它污染物的揮發(fā)性產(chǎn)物的移除，此乃因?yàn)槿粼撔┪镔|(zhì)凝結(jié)于冷卻的真空信道壁上，則在無氣流的階段，該些物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)移至處理室中，進(jìn)而污染制程。未沉積于層上的氣體混合物的殘留物(包括反應(yīng)副產(chǎn)物)會(huì)藉由真空幫浦(圖中未示)而排出處理室15外。更特別的是，氣體會(huì)通過圍繞在反應(yīng)區(qū)周圍且為環(huán)狀而呈狹縫形的孔16排出，并進(jìn)入環(huán)狀排氣室17。環(huán)狀孔16及排氣室17藉由一間隔而劃分出界線，此間隔位于圓柱狀腔室壁15a(包括壁上的上方介電內(nèi)村19)的頂端以及圓形腔室上蓋20的底部之間。狹縫孔16及排氣室17的360度環(huán)狀對稱性及均一性對于在晶圓上達(dá)到均一的制程氣體流是十分重要的，藉此可在晶圓上沉積一均勻的膜層。氣體自排氣室17流入排氣室17下方的橫向延伸部位21,通過一觀察口(圖中未示)、向下延伸的氣體信道23、真空關(guān)閉閥門24(其主體與下方腔室壁15a為一體成形)，并進(jìn)入排氣出口25，而此排氣出口25通過一前級管道(圖中未示)而連接至外部的真空幫浦(圖中亦未示)。臺座12的晶圓支撐盤(較佳為鋁、陶瓷或其組合)利用嵌設(shè)的單線圈加熱器組件而以電阻加熱之，而加熱器組件為平行的同心圓形式而具有兩個(gè)完全彎曲部位。加熱組件的外側(cè)部分相鄰于支撐盤的周圍，而通過同心圓路徑的內(nèi)側(cè)部分具有較小的半徑。加熱器組件的線路通過臺座12的支撐桿。一般來說，腔室的內(nèi)襯、氣體入口歧管面板以及多種其它反應(yīng)器硬件的任一者或全部由例如鋁、陽極處理鋁或是陶資的材料所制成。此種CVD設(shè)備的實(shí)例描述于美國專利號第5558717號，
專利名稱：為「CVDProcessingChamberJ，發(fā)明人為Zhao等人，而美國專利號第5558717號受讓給應(yīng)用材料公司(本發(fā)明的受讓人)，并于此處將其全文并入以供參考。當(dāng)晶圓藉由一機(jī)械手臂葉片(圖中未示)傳輸通過CVD系統(tǒng)10側(cè)邊的置入/取出開口26而進(jìn)出處理室15主體時(shí)，一升舉機(jī)構(gòu)及馬達(dá)32(圖3A)將加熱器臺座12的組件以及其晶圓升舉銷12b升起或下降。馬達(dá)32使臺座12在處理位置14以及下方的晶圓裝載位置之間升降。連接至供應(yīng)管線8、氣體輸送系統(tǒng)、節(jié)流閥、RF電力供應(yīng)器44、腔室及基材加熱系統(tǒng)的馬達(dá)、閥門或流速控制器藉由系統(tǒng)控制器34通過控制線路36所控制(圖3B),而圖中僅示出部分控制線路36?？刂破?4依賴光學(xué)傳感器所反饋的消息而判定移動(dòng)式機(jī)械組件(例如節(jié)流閥及基座)的位置，該些機(jī)械組件藉由控制器34的控制而以適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)來移動(dòng)之。于圖3B的示范實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器34包括一硬盤機(jī)(儲(chǔ)存裝置38)、一軟盤機(jī)以及一處理器37。處理器37包含一單板計(jì)算機(jī)(SBC)、模擬及數(shù)字輸入/輸出板、界面板及步進(jìn)馬達(dá)控制器板。CVD系統(tǒng)10的各個(gè)部件符合VME標(biāo)準(zhǔn)(VersaModularEuropean),此標(biāo)準(zhǔn)界定出板、卡片機(jī)架及連接器的尺寸及種類。VME標(biāo)準(zhǔn)亦定義出總線結(jié)構(gòu)，具有16位數(shù)據(jù)總線及24位地址總線。系統(tǒng)控制器34控制CVD設(shè)備所有的操作動(dòng)作。系統(tǒng)控制器34執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，而此軟件為儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀取的媒體(例如儲(chǔ)存裝置38)中的計(jì)算機(jī)程序。較佳的，儲(chǔ)存裝置38為一硬盤機(jī)，但是儲(chǔ)存裝置38亦可為其它形式。計(jì)算機(jī)程序包括數(shù)組指令，用于指定時(shí)間點(diǎn)、氣體混合物腔室壓力、腔室溫度、RF電力層級、基座位置，以及制程中特殊參數(shù)。儲(chǔ)存于其它儲(chǔ)存裝置(例如為軟盤或其它適合的儲(chǔ)存機(jī))中的計(jì)算機(jī)程序亦可用于操作控制器34。在基材上沉積薄膜的步驟，或是清洗處理室15的步驟可利用計(jì)算機(jī)程序來完成之，而這些程序由控制器34所執(zhí)行?？梢圆捎萌魏瘟?xí)知的計(jì)算機(jī)可讀取程序語言來寫出計(jì)算機(jī)程序碼，例如68000匯編語言、C程序語言、C十+程序語言、Pascal及Fortran程序語言等。適合的程序代碼藉由傳統(tǒng)的文字編輯器而輸入單一或多個(gè)文件中，并儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)可使用的媒體，例如計(jì)算機(jī)的儲(chǔ)存系統(tǒng)。若輸入的程序代碼為高級語言，經(jīng)過編譯之后，最終的編譯碼則與預(yù)編譯的WindowsTM函式庫例程中的目的碼連接。為了執(zhí)行已連接、編譯的目的碼，系統(tǒng)使用者執(zhí)行目的碼而使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)加載儲(chǔ)存裝置中的程序代碼，則CPU讀取并執(zhí)行此程序代碼而進(jìn)行程序中所定義的任務(wù)。使用者以及控制器34之間的界面藉由CAT監(jiān)視器50a以及光筆50b，請參照「圖3E」，其為基材處理系統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)視器及CVD系統(tǒng)10的簡要示圖，而系統(tǒng)可包括一或多個(gè)腔室。于一較佳實(shí)施例中，使用兩個(gè)監(jiān)視器50a，其中一個(gè)裝設(shè)在清潔的室壁以供操作員使用，另一個(gè)則位在壁后側(cè)以供維修技術(shù)人員使用。監(jiān)視器50a同時(shí)顯示相同的消息，但僅有一只光筆50b為有效的。光筆50b尖端的光傳感器偵測由CRT顯示器所發(fā)射出的光。為了選擇一特定的窗口或功能，操作人員以光筆50b碰觸顯示器屏幕的選定區(qū)域，并按下光筆50b上的按鈕。碰觸的區(qū)域改變其突出顏色，或是顯示出一新的選單或窗口，而確認(rèn)光筆50b與顯示器屏幕之間的連接。其它例如鍵盤鼠標(biāo)或是其它指示或消息傳遞裝置可用于取代光筆50b，或是與光筆50b合并使用而允許使用者傳遞消息給控制器34。范例范例1-FSG膜層沉積過程中的電弧于該些范例中，摻雜氟的硅酸鹽(FSG)層于PECVD制程中沉積在300mm絕緣層覆硅(SOI)基材晶圓上。沉積制程所使用的PECVD處理室為加州圣克拉拉的應(yīng)用材^H^司(AppliedMaterials,Inc.)所制造的ProducerTMSE室。利用雙頻RF電力源以產(chǎn)生等離子體并沉積于基材晶圓上，而雙頻RF電力源提供高頻(即13.56MHz)RF電力及低頻(即350kHz)RF電力至處理室?！副?」顯示出腔室中所進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)沉積步驟中各階段的處理細(xì)部條件表1:以PECVDProducerTM腔室進(jìn)行的基線FSG層沉積<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>一電壓探針連接至等離子體前驅(qū)物分配面板，藉以監(jiān)控面板隨著時(shí)間的DC偏壓電壓的變化。面板上的DC偏壓通常為200-600伏特，并使用100:lx探針而使探針的輸出信號范圍降低至1~10伏特。探針連接至一信號擷取裝置，并以100kHz的速率來取樣面板電壓，并繪制面板電壓在沉積過程中隨著時(shí)間變化的曲線圖。圖4A為基線沉積過程的曲線圖，顯示在初始步驟出現(xiàn)一電壓尖峰，其表示在RF電力源升高至全電力時(shí)發(fā)生電弧現(xiàn)象。圖4A中的曲線圖顯示電弧與激活RF電力供應(yīng)器之間的關(guān)聯(lián)，并可用于診斷供應(yīng)于產(chǎn)生等離子體并將等離子體沉積于基材晶圓的RF電力的升降速率所衍生的問題。為了考驗(yàn)此診斷結(jié)果，進(jìn)行另一FSG沉積過程，而此過程的高頻RF電力升降速率由5000瓦特/秒下降至600瓦特/秒，低頻RF電力升降速率由350瓦特/秒下降至250瓦特/秒。另外，尖峰低頻RF電力則由700瓦特下降至500瓦特。r表2J顯示出處理室中所進(jìn)行的新的沉積步驟中各階段的處理細(xì)部條件表2:以PECVDProducerTM腔室進(jìn)行的新的FSG層沉積<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>間(sec)HFRF電力(瓦012501250160016000HFRF升降速率(W/sec)06006006006000LFRF電力(瓦00050000RF升降速率(W/sec)00025000RF匹酉己M4M4M4M4M4M4TEOS(mgm)460046004600460046000SiF4(seem)000102510250He載氣(seem)600060006000600060000N20(seem)160016001600160016000o2(seem)270027002700270027000圖4B的曲線圖顯示當(dāng)在PECVD沉積過程中使用較低升降速率及較低尖峰低頻RF電力時(shí)，電壓尖峰消失，因而證實(shí)了RF電力在具有較高升降速率以及尖峰LFRF電力時(shí)，會(huì)在處理室中造成電弧的產(chǎn)生的診斷結(jié)果。另外進(jìn)行一附加的測試來判定低頻RF的升降速率及尖峰電力層級的降低是否可以預(yù)防激活RF電力源的過程中所產(chǎn)生的電弧。于此試^r過程中，LFRF升降速率維持在較高的350瓦特/秒的速率下，而將LFRF尖峰電力降低至350瓦特。圖5A-5B顯示LFRF尖峰電力在700瓦特(圖5A)及350瓦特(圖5B)之下，面板上的DC偏壓電壓隨著時(shí)間變化的函數(shù)。與基線處理過程一致，圖5A顯示在過程初始處即有一明顯的電壓尖峰，意即在RF電力源激活的時(shí)發(fā)生電弧。相對的，圖5B顯示在相同的LFRF電力升降速率下，當(dāng)LFRF尖峰電力層級降低為一半時(shí)可預(yù)防電弧的發(fā)生。圖5A5B證實(shí)可藉由在RF電力源激活時(shí)，降低LFRF升降速率及/或尖峰LFRF電力則可預(yù)防電弧發(fā)生。針對處理參數(shù)任一者或兩者的調(diào)整動(dòng)作視所進(jìn)行的制程有不同。若使高、低頻RF升降速率下降太多，則可能造成所形成的等離子體的不穩(wěn)定性，以及改變沉積于基材晶圓上的膜層的化學(xué)特性。若使尖峰LFRF電力下降太多，則會(huì)使得等離子體沉積于基材晶圓上的速率減緩，因而降低制程的整體功效?？蛇M(jìn)行額外的試驗(yàn)而尋找出在制程起始時(shí)不會(huì)造成電弧且提供高品質(zhì)及高效能的沉積層的RF升降速率及電力層級。范例2-USG-FGS整合膜層的沉積過程中的電弧于此范例中，未摻雜硅酸鹽玻璃(USG)以及摻雜氟硅酸鹽(FSG)的整合膜層于PECVD制程中沉積于在300mra絕緣層覆硅(SOI)基材晶圓上。沉積制程所使用的PECVD處理室為加州圣克才立拉的應(yīng)用材料公司(AppliedMaterials,Inc.)所制造的ProducerTMSE室。利用雙頻RF電力源以產(chǎn)生等離子體并沉積于基材晶圓上，而雙頻RF電力源沖是供高頻(即13.56MHz)RF電力及^f氐頻(即350kHz)RF電力至處理室。沉積制程起始于將USG材料沉積于基材晶圓上，接著再轉(zhuǎn)變?yōu)槌练eFSG材沖牛。于基線制程范例中，由USG轉(zhuǎn)變?yōu)镕SG沉積的過程為不連續(xù)的，即在FSG制程氣體及RF電力起始的前，USG制程氣體及RF電力先停止。圖6顯示在基線制程中，處理室的面板上的DC偏壓電壓的曲線圖，其中在FSG沉積階段的起始端及終端皆出現(xiàn)電壓尖峰。曲線圖用以診斷FSG沉積過程兩端的電弧問題?；趫D6的診斷結(jié)果為初始電弧由幾近同時(shí)導(dǎo)入處理室的制程氣體及RF電力所產(chǎn)生等離子體的不穩(wěn)定性造成?？山逵稍诩せ頡F電力之前導(dǎo)入一或多個(gè)制程氣體而可減緩電弧的生成。FSG沉積制程的終端的電弧相信由電極逐增的電壓所致，其于制程氣體及RF電力幾近同時(shí)關(guān)閉時(shí)而將電力發(fā)射出?？山逵稍诔练e步驟完全結(jié)束之前，使LFRF電力下降而可減緩電弧的生成?；谏鲜龅脑\斷結(jié)果而進(jìn)行一具有一改良式FSG沉積階段的試驗(yàn)流程。于改良式FSG沉積過程中，SiF,在RF電力激活的前先導(dǎo)入腔室中，并在終止階段開始時(shí)，先將低頻RF電力關(guān)閉，以降低DC偏壓的尖峰。圖6中的第二曲線顯示改良后的FSG沉積制程，該些改良可以消除在沉積過程的起始端及終止端所觀察到電壓尖峰。惟本發(fā)明雖以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例說明如上，然亦可了解任何熟習(xí)此技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所作的改良、替代性構(gòu)造及均等物，仍應(yīng)屬本發(fā)明的技術(shù)范疇。另外，數(shù)種已知的制程及組件并未在此敘述的，以避免對本發(fā)明的不必要的混淆。因此，上方敘述并未用以限制本發(fā)明的范疇。在提供的數(shù)值范圍中，可了解此范圍的上、下限值之間的中介數(shù)值(interveningvalue)亦被明確的揭露。在所指定數(shù)值內(nèi)的各個(gè)較小范圍，或是在所指定范圍內(nèi)的中介數(shù)值，以及在所指定數(shù)值內(nèi)的其它指定或中介數(shù)值亦包含在此范圍內(nèi)。此較小范圍之上、下限值可單獨(dú)地被排除或是納入此范圍內(nèi)，而在此較小范圍內(nèi)包含或排除限值的任一者、無一者或是兩者的情況下皆包括在本發(fā)明中，而提供所指定范圍的任何特定的排除限值。若指定包括限值的其中之一或兩者時(shí)，排除這些限值的其中之一或兩者的范圍亦包括在本發(fā)明中。在說明書及申請專利范圍中的單數(shù)形式r一個(gè)(a，an)」及「這個(gè)(the)J包括復(fù)數(shù)個(gè)指定對象，除非文中有特別提及。因此，舉例來說，「一種制程」包括復(fù)數(shù)個(gè)該種制程，而「這個(gè)電極J包括一或多個(gè)電極及此
技術(shù)領(lǐng)域：
的人士所熟知的均等物。另外，說明書及申請專利范圍中所使用的「包括」及「包含」用以具體說明所指定的特征結(jié)構(gòu)、事物、組件或步驟的存在，但卻不會(huì)排除一或多個(gè)其它特征結(jié)構(gòu)、事物、組件、步驟、動(dòng)作或群組的存在或加入。權(quán)利要求1.一種用于診斷一半導(dǎo)體晶圓處理室的一電弧問題的方法，該方法包括將一電壓探針耦接至該處理室中的一制程氣體分配面板；激活一射頻電力源，而在該面板及一基材晶圓之間產(chǎn)生一等離子體；以及量測在激活該射頻電力源的過程中，該面板隨著時(shí)間變化的一直流偏壓電壓的一函數(shù)，其中在該面板上所量測的電壓中的一尖峰值指出在該處理室中發(fā)生一電弧現(xiàn)象。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該半導(dǎo)體晶圓處理室為一等離子體輔助化學(xué)氣相沉積室。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該面板的該直流偏壓電壓以約100kHz或更高的一取樣速率而量測之。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其更包括相應(yīng)于該電弧現(xiàn)象而調(diào)整該射頻電力源的一電力升降速率。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該射頻電力源的該電力升降速率包括提供該處理室的低頻射頻電力的一低頻升降速率，以及提供該處理室的高頻射頻電力的一高頻升降速率。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該低頻升降速率約250瓦特/秒或更低。7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該高頻升降速率約600瓦特/秒或更低。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其更包括相應(yīng)于該電弧現(xiàn)象而調(diào)整該射頻電力源的一射頻電力層級。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，調(diào)整該射頻電力層級的步驟包括將一低頻射頻電力層級降低約25%或更多。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其更包括相應(yīng)于該電弧現(xiàn)象而調(diào)整一等離子體前驅(qū)物的一流速。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該等離子體前驅(qū)物包括四乙基正石圭酸鹽TE0S。12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該等離子體前驅(qū)物包括SiH4。13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該電壓探針不與該等離子體接觸。14.一種用于診斷一半導(dǎo)體晶圓處理室的一電弧問題的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一電壓探針，耦接至該處理室中的一制程氣體分配面板；一電壓量測裝置，量測該面板的一直流偏壓電壓隨著時(shí)間變化的一函數(shù)；以及一顯示器，耦接至該電壓量測裝置，以顯示出在該處理室中產(chǎn)生一等離子體時(shí)，面板電壓量測值的一曲線圖，其中該曲線圖中的一尖峰值指出該處理室中發(fā)生一電弧現(xiàn)象。15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電壓量測裝置以約100kHz或更高的一取^樣速率而量測該面4反的該直流偏壓電壓。16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電壓探針不與該等離子體接觸。17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該半導(dǎo)體晶圓處理室為一等離子體輔助化學(xué)氣相沉積室。18.—種減少在一半導(dǎo)體晶圓處理室中的電弧的方法，該方法包括在一等離子體于該處理室形成時(shí)，量測一制程氣體分配面板的一直流偏壓電壓的一尖峰值，其中該尖峰值指出在該處理室中產(chǎn)生一電?。徽{(diào)整提供至該處理室的一等離子體前驅(qū)物材料的一流速；以及調(diào)整提供至該處理室而使該等離子體前驅(qū)物材料形成該等離子體的一射頻電力升降速率。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，該方法更包括降低提供至該處理室以形成該等離子體的一射頻電力層級。20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，調(diào)整該射頻電力升降速率的步驟包括使一低頻射頻電力升降速率降低至約250瓦特/秒或更低，以及使一高頻射頻電力升降速率降低至約600瓦特/秒或更低。全文摘要本發(fā)明揭露一種診斷半導(dǎo)體晶圓處理室中的電弧問題的方法及系統(tǒng)。該方法包括將一電壓探針耦接至處理室中的制程氣體分配面板；以及激活RF電力源以在面板與基材晶圓之間產(chǎn)生一等離子體。該方法亦可包括在RF電力源激活的過程中，量測面板DC偏壓電壓隨著時(shí)間變化的函數(shù)，其中在面板上所量測的電壓中的一尖峰值(spike)指出在處理室中發(fā)生一電弧(arcing)現(xiàn)象。本發(fā)明亦揭露于半導(dǎo)體晶圓處理室中減少電弧的方法及系統(tǒng)。文檔編號H01J37/32GK101243536SQ200680030403公開日2008年8月13日申請日期2006年8月16日優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日發(fā)明者B·H·基姆,H·姆薩德,J·H·蘇,J·福斯特,S·賴特爾,V·N·T·恩古耶申請人:應(yīng)用材料股份有限公司