通过处理腔室壁内的透明晶体和透明基板进行薄膜原位测量的制作方法

技术特征：
1.一种系统，包括：透明晶体，其中至少部分的所述透明晶体嵌入处理腔室的壁及衬垫内，所述透明晶体具有近端和远端，所述远端具有远端表面，所述远端表面暴露于所述处理腔室的内部；透明薄膜，所述透明薄膜沉积在所述透明晶体的所述远端表面上，所述透明薄膜的化学性质与所述衬垫的化学性质大致匹配；光谱仪；和光耦合装置，耦合至所述光谱仪，所述光耦合装置用于：将来自光源的光透射穿过所述透明晶体的所述近端；和将从所述远端表面、所述透明薄膜的表面、及沉积在所述透明薄膜上的处理膜层的表面的组合反射回来的所接收的光，聚焦进入光谱仪；和其中，所述光谱仪用于检测所述经聚焦的光内代表所述处理膜层的第一光谱。2.如权利要求1所述的系统，其中所述透明薄膜包括氧化钇、氧化铝、或氧化锆中的一者并且具有已知厚度。3.如权利要求1所述的系统，其中所述透明晶体是蓝宝石插塞、金刚石插塞、石英插塞、或碳化硅插塞中的一者。4.如权利要求1所述的系统，其中所述透明晶体的所述远端表面相对于所述衬垫形成一个角度，所述角度在0.8度与1.8度之间。5.如权利要求1所述的系统，进一步包括耦接至所述光谱仪的处理装置，所述处理装置用于：从所述光谱仪接收所述第一光谱；当所述光源关闭时，从所述光谱仪接收第二光谱；通过从所述第一光谱中减去所述第二光谱来计算反射计数据；通过将所述反射计数据除以参考光谱来计算反射计信号；和将所述反射计信号拟合至薄膜光学模型，以确定包括所述处理膜层的一个或多个光学膜性质的信息。6.如权利要求5所述的系统，其中所述一个或多个光学膜性质包括厚度，并且其中，在进行处理所述处理腔室内的基板期间，所述处理装置进一步用于：将所述厚度与所述处理膜层的基线测量值进行比较；利用所述比较，来确定超出阈值变化的所述处理膜层的沉积速率的变化；和触发所述处理腔室内的处理，以校正所述处理膜层的所述沉积速率。7.如权利要求5所述的系统，其中所述一个或多个光学膜性质包括厚度，并且其中，在进行处理所述处理腔室内的基板之后，所述处理装置进一步用于：检测所述透明薄膜上的所述处理膜层被去除了预定阈值厚度以内的时刻；和响应于所述检测步骤，触发所述处理装置以结束在所述处理腔室内的清洁处理。8.如权利要求5所述的系统，其中所述一个或多个光学膜性质包括厚度，并且其中，在进行处理所述处理腔室内的基板期间，所述处理装置进一步用于：检测当所述处理膜层在所述透明薄膜上已达到厚度的阈值水平的时刻；和触发正在沉积所述处理膜层的沉积处理的结束。9.一种处理腔室，包括：
壁，限定所述处理腔室的内部；衬垫，附着在所述壁的内侧表面；透明晶体，其中至少部分的所述透明晶体嵌入所述壁和所述衬垫内，所述透明晶体具有近端和远端，所述远端具有与所述壁的所述内侧表面大致齐平的远端表面；和透明薄膜，所述透明薄膜沉积在所述透明晶体的所述远端表面上，所述透明薄膜的化学性质与所述衬垫的化学性质大致匹配；其中，来自所述壁外的光将穿过所述透明晶体，并从所述远端表面反射，并从所述透明薄膜的表面反射回来穿过所述透明晶体的所述近端。10.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述透明薄膜包括氧化钇、氧化铝、或氧化锆中的一者并且具有已知厚度。11.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述透明晶体是蓝宝石插塞、金刚石插塞、石英插塞、或碳化硅插塞中的一者。12.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述透明晶体的所述远端表面相对于所述衬垫形成一个角度，所述角度在0.8度与1.8度之间。13.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述透明晶体为插塞形状，包括：轴，嵌入所述壁及所述衬垫内；和凸缘，附接到所述轴并抵靠所述壁的外侧表面，其中所述处理腔室进一步包括位在所述凸缘与所述壁的所述外侧表面之间的密封件。14.如权利要求13所述的处理腔室，其中所述凸缘包括内侧表面，所述内侧表面与所述密封件物理接触，所述内侧表面包括小于20纳米的表面粗糙度(ra)。15.如权利要求13所述的处理腔室，其中位在所述透明晶体的所述近端处的近端表面，相对于所述壁的所述外侧表面形成一个角度，所述角度在2度与5度之间。16.一种方法，包括下列步骤：提供至少一部分的透明晶体，嵌入处理腔室的壁及衬垫内，所述透明晶体具有近端和远端，所述远端具有远端表面，所述远端表面暴露于所述处理腔室的内部；在所述透明晶体的所述远端表面上沉积透明薄膜，所述透明薄膜的化学性质与所述衬垫的化学性质大致上匹配；在所述处理腔室内的所述透明薄膜上沉积处理膜层；由光耦合装置，将来自光源的光透射穿过所述透明晶体的所述近端；由所述光耦合装置，将从所述远端表面、所述透明薄膜的表面、及所述处理膜层的表面的组合反射回来的所接收的光，聚焦进入光纤电缆；由光谱仪，接收来自所述光纤电缆的经聚焦的光；和由所述光谱仪，在所述经聚焦的光内检测代表所述处理膜层的第一光谱。17.如权利要求16所述的方法，进一步包括下列步骤：当所述光源关闭时，由所述光谱仪检测来自所述经聚焦的光的第二光谱；由处理装置，接收所述第一光谱和所述第二光谱；由所述处理装置，从所述第一光谱中减去所述第二光谱以产生反射计数据；由所述处理装置，将所述反射计数据除以参考光谱以产生反射计信号；和由所述处理装置，将所述反射计信号拟合至薄膜光学模型，以确定包括所述处理膜层
的一个或多个光学膜性质的信息。18.如权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个光学膜性质包括厚度，并且其中，在进行处理所述处理腔室内的基板的期间，所述方法进一步包括下列步骤：将所述厚度与所述处理膜层的基线测量值进行比较；利用所述比较，确定超出阈值变化的所述处理膜层的沉积速率的变化；和触发所述处理腔室内的处理，以校正所述处理膜层的所述沉积速率。19.如权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个光学膜性质包括厚度，并且所述方法进一步包括下列步骤：检测所述透明薄膜上的所述处理膜层厚度已达到累积限制；和响应于所述检测步骤，触发所述处理腔室以启动在所述处理腔室中的清洁处理。20.如权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个光学膜性质包括厚度，并且其中，在进行处理所述处理腔室内的基板之后，所述方法进一步包括下列步骤：检测所述透明薄膜上的所述处理膜层已通过清洁处理被去除预定阈值厚度内的时刻；和响应于所述检测步骤，触发所述处理装置以结束在所述处理腔室中的清洁处理。21.如权利要求17所述的方法，其中所述一个或多个光学膜性质包括厚度，并且其中，在进行处理所述处理腔室内的基板的期间，所述方法进一步包括下列步骤：检测当所述处理膜层在所述透明薄膜上已达到厚度的阈值水平的时刻；和触发正在沉积所述处理膜层的沉积处理的结束。

技术总结
一种包括透明晶体的系统，其至少一部分嵌入在处理腔室的壁及衬垫内。该透明晶体具有近端与远端，远端具有暴露于处理腔室内部的远端表面。透明薄膜沉积在远端表面上，并且具有与衬垫基本相符的化学性质。光耦合装置用于：将来自光源的光透射通过透明晶体的近端，以及将从远端表面、透明薄膜表面、及沉积在透明薄膜上的处理膜层的表面的组合反射回来的所接收的光，聚焦进入光谱仪。光谱仪用以检测经聚焦的光内的代表处理膜层的第一光谱。的光内的代表处理膜层的第一光谱。的光内的代表处理膜层的第一光谱。


技术研发人员：帕特里克
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2023/2/13