JP2001060585A - 主成分分析を用いてプロセスをモニタするための方法と装置 - Google Patents
主成分分析を用いてプロセスをモニタするための方法と装置Info
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- G01N2201/129—Using chemometrical methods
- G01N2201/1293—Using chemometrical methods resolving multicomponent spectra
Abstract
(57)【要約】
【課題】 主成分分析を使用することによってプロセス
をモニタするための方法と装置が提供される。 【解決手段】 相関計数値は、モニタしようとするプロ
セス（製造プロセス）プロセスに対して測定される。次
いで、少なくとも１つの製造主成分を発生させるために
相関係数の測定値に対して主成分分析が実行され、そし
て、少なくとも１つの製造主成分が、検量プロセス（検
量主成分）と関連する主成分と比較される。
をモニタするための方法と装置が提供される。 【解決手段】 相関計数値は、モニタしようとするプロ
セス（製造プロセス）プロセスに対して測定される。次
いで、少なくとも１つの製造主成分を発生させるために
相関係数の測定値に対して主成分分析が実行され、そし
て、少なくとも１つの製造主成分が、検量プロセス（検
量主成分）と関連する主成分と比較される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセスをモニタ
するための技術に関し、特に、主成分分析を用いてプロ
セスをモニタするための方法及び装置に関する。
するための技術に関し、特に、主成分分析を用いてプロ
セスをモニタするための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体工業には、改良されたプロセスの
繰返し性及び制御の必要性が存在する。例えば、代表的
なメタル層とメタル層相互接続の形成では、誘電層が第
１のメタル層の上に堆積され、バイアホールが誘電層に
エッチングで形成され第１のメタル層を露出し、バイア
ホールが、メタルプラグで埋め込まれ、そして、第２の
メタル層が、メタルプラグの上に堆積される（例えば、
第１のメタル層と第２のメタル層の間に相互接続が形成
される）。相互接続部の接触抵抗を確実に低くするた
め、バイアホール内の全ての誘電材料は、その上にメタ
ルプラグを形成する前に第１のメタル層の頂部表面から
エッチングされなければならず、そうしなければ、バイ
アホール内に残る高抵抗率誘電材料が、相互接続の接触
抵抗をかなり劣化させる。同様のプロセス制御は、メタ
ル層（例えばAl、Cu、プラチナ、その他）、ポリシリコ
ン層等のエッチング中に必要である。
繰返し性及び制御の必要性が存在する。例えば、代表的
なメタル層とメタル層相互接続の形成では、誘電層が第
１のメタル層の上に堆積され、バイアホールが誘電層に
エッチングで形成され第１のメタル層を露出し、バイア
ホールが、メタルプラグで埋め込まれ、そして、第２の
メタル層が、メタルプラグの上に堆積される（例えば、
第１のメタル層と第２のメタル層の間に相互接続が形成
される）。相互接続部の接触抵抗を確実に低くするた
め、バイアホール内の全ての誘電材料は、その上にメタ
ルプラグを形成する前に第１のメタル層の頂部表面から
エッチングされなければならず、そうしなければ、バイ
アホール内に残る高抵抗率誘電材料が、相互接続の接触
抵抗をかなり劣化させる。同様のプロセス制御は、メタ
ル層（例えばAl、Cu、プラチナ、その他）、ポリシリコ
ン層等のエッチング中に必要である。
【０００３】従来のモニタリング技術では、材料層が完
全にエッチングされた時（即ち終点）のラフな推定値だ
けを提供する。従って、材料層の厚さの変化（例えばデ
バイスの変化）や、材料層のエッチ速度の変化（例えば
プロセス/プロセスチャンバの変化）に適応させるため
に、エッチングプロセスは、材料層をエッチングするた
めの予測時間より長時間（即ち、オーバーエッチ時間）
継続してもよい。オーバーエッチ時間のエッチングによ
り、エッチング時間を変え得るデバイス変化とプロセス
/チャンバ変化があっても、除去されるべき全ての材料
の除去を確実にする。
全にエッチングされた時（即ち終点）のラフな推定値だ
けを提供する。従って、材料層の厚さの変化（例えばデ
バイスの変化）や、材料層のエッチ速度の変化（例えば
プロセス/プロセスチャンバの変化）に適応させるため
に、エッチングプロセスは、材料層をエッチングするた
めの予測時間より長時間（即ち、オーバーエッチ時間）
継続してもよい。オーバーエッチ時間のエッチングによ
り、エッチング時間を変え得るデバイス変化とプロセス
/チャンバ変化があっても、除去されるべき全ての材料
の除去を確実にする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】オーバーエッチ時間は
完全なエッチングを確実にする一方、オーバーエッチン
グは各半導体ウエハの処理に要する時間を増加させ、従
ってウエハスループットを低減する。更に、高性能の集
積回路のための推進力は、半導体素子を形成する際に細
かい寸法公差を要求するので、オーバーエッチングが非
常に望ましくなくなっている。また、デバイス構造の小
型化に必要な小さいオープン領域があれば、電磁放射
（例えば反応生成物の放射）の共通モニタ強度が低減さ
れるので、狭帯域測定を用いるモニタリング技術がます
ます困難で不正確なものになる。従って、エッチングプ
ロセス、チャンバクリーニングプロセス、堆積プロセス
など等の半導体製造プロセスをモニタするために改良さ
れた技術に対する必要性が存在する。
完全なエッチングを確実にする一方、オーバーエッチン
グは各半導体ウエハの処理に要する時間を増加させ、従
ってウエハスループットを低減する。更に、高性能の集
積回路のための推進力は、半導体素子を形成する際に細
かい寸法公差を要求するので、オーバーエッチングが非
常に望ましくなくなっている。また、デバイス構造の小
型化に必要な小さいオープン領域があれば、電磁放射
（例えば反応生成物の放射）の共通モニタ強度が低減さ
れるので、狭帯域測定を用いるモニタリング技術がます
ます困難で不正確なものになる。従って、エッチングプ
ロセス、チャンバクリーニングプロセス、堆積プロセス
など等の半導体製造プロセスをモニタするために改良さ
れた技術に対する必要性が存在する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者は、プロ
セスの相関計数値（例えば、複数の電磁式の放射やプロ
セス温度、プロセス圧力、RF電力、その他）を測定する
ことにより、また、相関計数値を分析するために主成分
分析を用いることにより、プロセス状況、プロセスイベ
ント（プロセス事象）、そして適用可能ならチャンバ状
況情報を、プロセスのために容易かつ正確に得ることが
できる。得ることができる典型的なプロセス状況情報に
は、RF電力、プラズマ化学反応化学物質、その他が含ま
れ、得ることができる典型的なプロセスイベント情報に
は、特定の材料がエッチングで貫通又は除去（即ちブレ
ークスルー）されるか否か、要望されたプロセスが完了
したか否か（例えばエッチングや堆積）、ウエハの保持
が不適切である時（即ち不適切なチャック）等が含ま
れ、そして、適用可能なら、得ることができる典型的な
チャンバ状況情報には、チャンバが故障を有するか否
か、チャンバの操作が、前の操作と又は別のチャンバの
操作と同様か否か（すなわちチャンバマッチング）その
他が含まれる。
セスの相関計数値（例えば、複数の電磁式の放射やプロ
セス温度、プロセス圧力、RF電力、その他）を測定する
ことにより、また、相関計数値を分析するために主成分
分析を用いることにより、プロセス状況、プロセスイベ
ント（プロセス事象）、そして適用可能ならチャンバ状
況情報を、プロセスのために容易かつ正確に得ることが
できる。得ることができる典型的なプロセス状況情報に
は、RF電力、プラズマ化学反応化学物質、その他が含ま
れ、得ることができる典型的なプロセスイベント情報に
は、特定の材料がエッチングで貫通又は除去（即ちブレ
ークスルー）されるか否か、要望されたプロセスが完了
したか否か（例えばエッチングや堆積）、ウエハの保持
が不適切である時（即ち不適切なチャック）等が含ま
れ、そして、適用可能なら、得ることができる典型的な
チャンバ状況情報には、チャンバが故障を有するか否
か、チャンバの操作が、前の操作と又は別のチャンバの
操作と同様か否か（すなわちチャンバマッチング）その
他が含まれる。
【０００６】本発明に従って、相関計数値は、モニタさ
れるプロセス（即ち製造プロセス）のために測定され、
そして、主成分分析は、少なくとも１つの生産主成分を
生成するための相関計数値の測定値について実行され
る。次いで、少なくとも１つの生産主成分は、検量プロ
セスに関連する主成分（即ち検量主成分）と比較され
る。
れるプロセス（即ち製造プロセス）のために測定され、
そして、主成分分析は、少なくとも１つの生産主成分を
生成するための相関計数値の測定値について実行され
る。次いで、少なくとも１つの生産主成分は、検量プロ
セスに関連する主成分（即ち検量主成分）と比較され
る。
【０００７】検量主成分は、検量プロセスの相関計数値
（例えば、好ましくは製造プロセスと同じプロセスであ
るが、典型的には、非製造目的のプロセス）を測定する
ことによって、そして、少なくとも１つの主成分を発生
するため相関計数測定値に主成分分析を実行することに
よって得られる。次いで、要望されたプロセス状況、プ
ロセスイベントとチャンバ状況のうちの少なくとも１つ
を示す機能を有している主成分が、主成分として識別さ
れ指定される。好ましくは、検量と製造主成分の内積を
計算することによって、少なくとも１つの製造主成分が
検量主成分と比較される。また、Mathworks社から市場
に出される数学ソフトウェアパッケージMATLABTMに見ら
れる「コヒーレンス」関数等の他の手法を使用すること
により、あるいは検量主成分と製造主成分の差のスカラ
ー大きさ又は「標準」を計算することにより、検量主成
分と製造主成分を比較してもよい。
（例えば、好ましくは製造プロセスと同じプロセスであ
るが、典型的には、非製造目的のプロセス）を測定する
ことによって、そして、少なくとも１つの主成分を発生
するため相関計数測定値に主成分分析を実行することに
よって得られる。次いで、要望されたプロセス状況、プ
ロセスイベントとチャンバ状況のうちの少なくとも１つ
を示す機能を有している主成分が、主成分として識別さ
れ指定される。好ましくは、検量と製造主成分の内積を
計算することによって、少なくとも１つの製造主成分が
検量主成分と比較される。また、Mathworks社から市場
に出される数学ソフトウェアパッケージMATLABTMに見ら
れる「コヒーレンス」関数等の他の手法を使用すること
により、あるいは検量主成分と製造主成分の差のスカラ
ー大きさ又は「標準」を計算することにより、検量主成
分と製造主成分を比較してもよい。
【０００８】検量主成分と製造主成分をこのように比較
することによって、プロセス事象、プロセス状態及びチ
ャンバ状態情報を高速で（例えば、リアルタイムに）ま
た高い正確性で得ることができる。これによりプロセス
がモニタされ、処理パラメータ/条件がリアルタイムの
中に調整され、オーバーエッチ時間等の処理時間が防止
され、プロセス収率及びスループットが大きく増加する
だろう。
することによって、プロセス事象、プロセス状態及びチ
ャンバ状態情報を高速で（例えば、リアルタイムに）ま
た高い正確性で得ることができる。これによりプロセス
がモニタされ、処理パラメータ/条件がリアルタイムの
中に調整され、オーバーエッチ時間等の処理時間が防止
され、プロセス収率及びスループットが大きく増加する
だろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明を、添付図面を参照して説
明する。図面では、同様の参照番号は、機能的に同一又
は同様の要素を指示するものとする。さらに、参照番号
の左端の数字は、最初にその参照番号が現れる図面を識
別する。
明する。図面では、同様の参照番号は、機能的に同一又
は同様の要素を指示するものとする。さらに、参照番号
の左端の数字は、最初にその参照番号が現れる図面を識
別する。
【００１０】前述のように、本発明の発明者は、プロセ
スの相関計数値を測定することにより、そして、相関計
数値を分析するために主成分分析を用いることにより、
プロセス状態と、プロセス事象と、適用可能ならチャン
バ状態情報とを、当該プロセスに対して容易かつ正確に
得ることができることを見出した。簡便のため、本発明
の説明を主に、プラズマエッチングプロセスとプラズマ
ベース相関計数値（例えばプラズマ電磁放射、RF電力、
チャンバ圧力、スロットルバルブのポジションその他）
に関して行う。しかし、プラズマを使用するかしないか
に拘わらず、また、堆積プロセス、クリーニングプロセ
ス、ケミカルメカニカルポリシングプロセス、その他等
の半導体デバイス処理に関係するかしないかに拘わら
ず、本発明は他のあらゆるプロセスもモニタするために
同様に用いられてもよいプロセスのこれらのタイプのた
めのモニタ可能な相関計数値には、温度、圧力、ウェイ
トゲイン／ロス、プラズマ放出、RF電力、スロットルバ
ルブ位置、その他が含まれるが、これに限定されるもの
ではない。
スの相関計数値を測定することにより、そして、相関計
数値を分析するために主成分分析を用いることにより、
プロセス状態と、プロセス事象と、適用可能ならチャン
バ状態情報とを、当該プロセスに対して容易かつ正確に
得ることができることを見出した。簡便のため、本発明
の説明を主に、プラズマエッチングプロセスとプラズマ
ベース相関計数値（例えばプラズマ電磁放射、RF電力、
チャンバ圧力、スロットルバルブのポジションその他）
に関して行う。しかし、プラズマを使用するかしないか
に拘わらず、また、堆積プロセス、クリーニングプロセ
ス、ケミカルメカニカルポリシングプロセス、その他等
の半導体デバイス処理に関係するかしないかに拘わら
ず、本発明は他のあらゆるプロセスもモニタするために
同様に用いられてもよいプロセスのこれらのタイプのた
めのモニタ可能な相関計数値には、温度、圧力、ウェイ
トゲイン／ロス、プラズマ放出、RF電力、スロットルバ
ルブ位置、その他が含まれるが、これに限定されるもの
ではない。
【００１１】図１Aと1Bは、本発明に従って一般的なプ
ロセスをモニタするための本発明のモニタリング技術１
００のフローチャートである。本発明のモニタリング技
術１００は、ステップ１０１で開始する。
ロセスをモニタするための本発明のモニタリング技術１
００のフローチャートである。本発明のモニタリング技
術１００は、ステップ１０１で開始する。
【００１２】ステップ１０２で、モニタすべきプロセス
（即ち製造プロセス）が識別され、検量プロセスが実行
される。ほとんどの場合、検量プロセスと製造プロセス
では、同じプロセスパラメータ（例えば同一の流量、基
板温度、チャンバ圧力その他）を使用する。しかし、図
８に関して後述するように、製造プロセス中のプロセス
ドリフトにまたはその他のプロセスの変動に対して本発
明のモニタリング技術の感度を決定するため、プロセス
ガス流量、プロセス温度等の１つ以上の検量プロセスの
プロセスパラメータを、製造プロセスと比較して変える
ことが望ましい。
（即ち製造プロセス）が識別され、検量プロセスが実行
される。ほとんどの場合、検量プロセスと製造プロセス
では、同じプロセスパラメータ（例えば同一の流量、基
板温度、チャンバ圧力その他）を使用する。しかし、図
８に関して後述するように、製造プロセス中のプロセス
ドリフトにまたはその他のプロセスの変動に対して本発
明のモニタリング技術の感度を決定するため、プロセス
ガス流量、プロセス温度等の１つ以上の検量プロセスの
プロセスパラメータを、製造プロセスと比較して変える
ことが望ましい。
【００１３】ステップ１０３で検量プロセスの実施中
に、プラズマプロセスに対する複数のプラズマ放射波長
やプロセス温度、スロットルバルブポジション、プロセ
ス圧力、あるいは他の相関計数値等の、検量プロセスの
相関計数値の集合が（好ましくは定期的な割合で）測定
される。既知の如く、主成分分析のために十分な情報を
提供するためには、多数の相関計数値が必要である。
に、プラズマプロセスに対する複数のプラズマ放射波長
やプロセス温度、スロットルバルブポジション、プロセ
ス圧力、あるいは他の相関計数値等の、検量プロセスの
相関計数値の集合が（好ましくは定期的な割合で）測定
される。既知の如く、主成分分析のために十分な情報を
提供するためには、多数の相関計数値が必要である。
【００１４】ステップ１０４では、時間又は期間は、検
量プロセスに対して要望されたプロセス状態、プロセス
事象又はチャンバ状態に対応する収集された検量プロセ
スデータの中で同定される。この時間又は期間の同定は
典型的には、検量プロセスに続いて実行され、従ってこ
れは、プロセス中（例えば、半導体デバイスの接触開口
のための酸化物エッチング等の製造プロセス中）に、リ
アルタイム使用に適さないような洗練された（但し時間
がかかる）同定手法を用いて行われてもよい。たとえ
ば、検量プロセスがエッチングプロセスの場合は、材料
層のエッチングのために正確な終点または貫通時間を決
定するため、同一のプロセス条件の下で一連の異なる継
続時間エッチングを実行することによって、また、各エ
ッチング継続時間に対する材料層の断面を調査する（例
えば、走査電子又は透過電子顕微鏡手法による）ことに
よって、材料層をエッチングするための終点又は貫通時
間を決定してもよい。同様に、時間に対するチャンバプ
ロセス状態を特徴づけるため又はチャンバ整合の目的の
ため、洗練された測定手法を使用してプ、ロセスガス流
量、チャンバ圧力、プロセス温度その他を測定してもよ
い。
量プロセスに対して要望されたプロセス状態、プロセス
事象又はチャンバ状態に対応する収集された検量プロセ
スデータの中で同定される。この時間又は期間の同定は
典型的には、検量プロセスに続いて実行され、従ってこ
れは、プロセス中（例えば、半導体デバイスの接触開口
のための酸化物エッチング等の製造プロセス中）に、リ
アルタイム使用に適さないような洗練された（但し時間
がかかる）同定手法を用いて行われてもよい。たとえ
ば、検量プロセスがエッチングプロセスの場合は、材料
層のエッチングのために正確な終点または貫通時間を決
定するため、同一のプロセス条件の下で一連の異なる継
続時間エッチングを実行することによって、また、各エ
ッチング継続時間に対する材料層の断面を調査する（例
えば、走査電子又は透過電子顕微鏡手法による）ことに
よって、材料層をエッチングするための終点又は貫通時
間を決定してもよい。同様に、時間に対するチャンバプ
ロセス状態を特徴づけるため又はチャンバ整合の目的の
ため、洗練された測定手法を使用してプ、ロセスガス流
量、チャンバ圧力、プロセス温度その他を測定してもよ
い。
【００１５】ステップ１０５では、同定されたプロセス
状態、プロセス事象またはチャンバ状態時間に近い収集
された検量プロセスに対する相関計数値について、主成
分分析（PCA）が実行される。例えば、事象の前、その
間とその後の単独又はいずれかの組み合わせにおいて測
定した相関計数値データ（例えば１０の異なる計測時間
に対するデータを備えるウィンドウ又はその他のウィン
ドウサイズ）を備えるデータのウィンドウを調査するこ
とが可能である。ウィンドウ内の相関計数値データを用
いて相関計数値の測定値データを備える行と各属性集合
の測定時間を備える列を有する行列を形成する。行列内
のデータを収集時に分析してもよいが、好ましくは、平
均中心化又は平均中心化及び比例化を行う（下記のよう
に）。その後、特異値分解を行列に実行し、行列内の相
関計数値の主成分固有ベクトルを発生する。典型的に
は、行列内の相関計数値の測定値データ内に生じる変動
の８０%を捕らえるのに、主成分が２〜３個で十分であ
る。
状態、プロセス事象またはチャンバ状態時間に近い収集
された検量プロセスに対する相関計数値について、主成
分分析（PCA）が実行される。例えば、事象の前、その
間とその後の単独又はいずれかの組み合わせにおいて測
定した相関計数値データ（例えば１０の異なる計測時間
に対するデータを備えるウィンドウ又はその他のウィン
ドウサイズ）を備えるデータのウィンドウを調査するこ
とが可能である。ウィンドウ内の相関計数値データを用
いて相関計数値の測定値データを備える行と各属性集合
の測定時間を備える列を有する行列を形成する。行列内
のデータを収集時に分析してもよいが、好ましくは、平
均中心化又は平均中心化及び比例化を行う（下記のよう
に）。その後、特異値分解を行列に実行し、行列内の相
関計数値の主成分固有ベクトルを発生する。典型的に
は、行列内の相関計数値の測定値データ内に生じる変動
の８０%を捕らえるのに、主成分が２〜３個で十分であ
る。
【００１６】ステップ１０６では、要望されたプロセス
状態、プロセス事象又は検量プロセスのチャンバ状態を
示す特徴のために、検量プロセスの相関計数値の測定値
のための発生した主成分を調査する。後述するように、
典型的には一つの主成分が、要望されたプロセス状態、
プロセス事象またはチャンバ状態を示す鋭い特徴を有す
るだろう。ステップ１０７では、同定された主成分は、
要望されたプロセス事象、プロセス状態またはチャンバ
状態のための「検量」主成分として表わされる。検量主
成分を得た後これを用いて、製造プロセスの実施中（例
えば、リアルタイムに）又はその後、要望されたプロセ
ス事象、プロセス状態またはチャンバ状態を同定する
が、その際、要望されたプロセス事象、プロセス状態ま
たはチャンバ状態（後述する）に対応した検量プロセス
で時間を同定するために使用される複雑で時間がかかる
試験と解析を必要とすることがない。
状態、プロセス事象又は検量プロセスのチャンバ状態を
示す特徴のために、検量プロセスの相関計数値の測定値
のための発生した主成分を調査する。後述するように、
典型的には一つの主成分が、要望されたプロセス状態、
プロセス事象またはチャンバ状態を示す鋭い特徴を有す
るだろう。ステップ１０７では、同定された主成分は、
要望されたプロセス事象、プロセス状態またはチャンバ
状態のための「検量」主成分として表わされる。検量主
成分を得た後これを用いて、製造プロセスの実施中（例
えば、リアルタイムに）又はその後、要望されたプロセ
ス事象、プロセス状態またはチャンバ状態を同定する
が、その際、要望されたプロセス事象、プロセス状態ま
たはチャンバ状態（後述する）に対応した検量プロセス
で時間を同定するために使用される複雑で時間がかかる
試験と解析を必要とすることがない。
【００１７】ステップ１０８では、製造プロセスは（例
えば、典型的には検量プロセスと同じプロセスパラメー
タで）実行され、そして、ステップ１０９では、製造プ
ロセスのための相関計数値が測定される。好ましくは製
造プロセス中は、相関計数値が測定されるたびに、計数
値は展開しているウィンドウ内に保存され、新しい測定
された相関計数値がウィンドウに加えられ、そして、時
間と共に古い相関計数値の測定値がウィンドウから落と
され、これは全ての相関計数値測定値がウィンドウを通
過するまで行われる。製造プロセス属性のための展開ウ
ィンドウは、検量主成分を計算するために用いられるウ
ィンドウに対して同じ寸法であってもよく又は異なる寸
法であってもよい。
えば、典型的には検量プロセスと同じプロセスパラメー
タで）実行され、そして、ステップ１０９では、製造プ
ロセスのための相関計数値が測定される。好ましくは製
造プロセス中は、相関計数値が測定されるたびに、計数
値は展開しているウィンドウ内に保存され、新しい測定
された相関計数値がウィンドウに加えられ、そして、時
間と共に古い相関計数値の測定値がウィンドウから落と
され、これは全ての相関計数値測定値がウィンドウを通
過するまで行われる。製造プロセス属性のための展開ウ
ィンドウは、検量主成分を計算するために用いられるウ
ィンドウに対して同じ寸法であってもよく又は異なる寸
法であってもよい。
【００１８】ステップ１１０では、新しい相関係数測定
値が展開ウィンドウに加えられるたびに、主成分分析が
相関係数測定値データに対して実行され、製造プロセス
に対する主成分を１つ以上（例えば１つ以上の製造主成
分）発生させる。あるいは、要望されたプロセス状態、
プロセス事象またはチャンバ状態のために予想される時
間の近くにだけ主成分分析が実行されてもよい。
値が展開ウィンドウに加えられるたびに、主成分分析が
相関係数測定値データに対して実行され、製造プロセス
に対する主成分を１つ以上（例えば１つ以上の製造主成
分）発生させる。あるいは、要望されたプロセス状態、
プロセス事象またはチャンバ状態のために予想される時
間の近くにだけ主成分分析が実行されてもよい。
【００１９】ステップ１１１では、少なくとも１つの製
造主成分（例えば検量主成分と同じオーダーの主成分）
を、検量主成分と比較する。製造主成分と検量主成分
は、あらゆる手段（例えば、減法、ノルム演算によって
続かれる減法、コヒーレンス-タイプ関数、その他で、
除法）により比較できるが、これら２つの主成分のドッ
ト（・）又は内積を計算することによって比較すること
が好ましい。この２つの主成分は単位長さを有するの
で、検量と製造主成分の内積は、検量主成分と製造主成
分がおおよそ同方向に変化する同じ特徴を有する場合
は、およそ+１．０であり、検量主成分と製造主成分が
おおよそ反対方向に変化する同じ特徴を有するならば、
およそ-１．０であり、検量主成分と製造主成分が整合
しない場合はおおよそゼロである。このように、検量主
成分と製造主成分の内積をとることによって、製造主成
分を、容易に検量主成分と比較することができる。
造主成分（例えば検量主成分と同じオーダーの主成分）
を、検量主成分と比較する。製造主成分と検量主成分
は、あらゆる手段（例えば、減法、ノルム演算によって
続かれる減法、コヒーレンス-タイプ関数、その他で、
除法）により比較できるが、これら２つの主成分のドッ
ト（・）又は内積を計算することによって比較すること
が好ましい。この２つの主成分は単位長さを有するの
で、検量と製造主成分の内積は、検量主成分と製造主成
分がおおよそ同方向に変化する同じ特徴を有する場合
は、およそ+１．０であり、検量主成分と製造主成分が
おおよそ反対方向に変化する同じ特徴を有するならば、
およそ-１．０であり、検量主成分と製造主成分が整合
しない場合はおおよそゼロである。このように、検量主
成分と製造主成分の内積をとることによって、製造主成
分を、容易に検量主成分と比較することができる。
【００２０】ステップ１１２では、検量主成分と製造主
成分がおおよそ同じものであるかどうかに関する決定を
する。同じである場合は、ステップ１１３で、要望され
たプロセス状態、プロセス事象またはチャンバ状態が製
造プロセス中に見出されたことを示す信号が発生し、そ
して、ステップ１１６で、発明のモニタリング技術１０
０は終了する。更に下記に説明するように、要望された
プロセス状態、プロセス事象またはチャンバ状態が見つ
けられたことを示して発生させられる信号は、例えば、
その終端点又はブレークスルーが達せられた事、プロセ
スドリフトが検出された事、チャンバ故障が検出された
事、そのチャンバ整合が確立された事等を示す定義関数
を備えてもよい。
成分がおおよそ同じものであるかどうかに関する決定を
する。同じである場合は、ステップ１１３で、要望され
たプロセス状態、プロセス事象またはチャンバ状態が製
造プロセス中に見出されたことを示す信号が発生し、そ
して、ステップ１１６で、発明のモニタリング技術１０
０は終了する。更に下記に説明するように、要望された
プロセス状態、プロセス事象またはチャンバ状態が見つ
けられたことを示して発生させられる信号は、例えば、
その終端点又はブレークスルーが達せられた事、プロセ
スドリフトが検出された事、チャンバ故障が検出された
事、そのチャンバ整合が確立された事等を示す定義関数
を備えてもよい。
【００２１】ステップ１１２で検量主成分と製造主成分
が整合に向かわない場合は、ステップ１１４で、製造プ
ロセスが終わったのか、あるいは、要望されたプロセス
状態、プロセス事象又はチャンバ状態を検出しないまま
予想より進んでしまったかを決定する。終了していた場
合は、ステップ１１５で要望されたプロセス状態、プロ
セス事象又はチャンバ状態が製造プロセス中に見出せな
かったことを示す信号（例えば注意信号）が発生する。
次いで、制御がステップ１１６を通過し、本発明のモニ
タリング技術１００が終了する。
が整合に向かわない場合は、ステップ１１４で、製造プ
ロセスが終わったのか、あるいは、要望されたプロセス
状態、プロセス事象又はチャンバ状態を検出しないまま
予想より進んでしまったかを決定する。終了していた場
合は、ステップ１１５で要望されたプロセス状態、プロ
セス事象又はチャンバ状態が製造プロセス中に見出せな
かったことを示す信号（例えば注意信号）が発生する。
次いで、制御がステップ１１６を通過し、本発明のモニ
タリング技術１００が終了する。
【００２２】ステップ１１４で製造プロセスが終了して
いないか、予想されるより進んでいかった場合は、追加
の相関計数値を製造プロセスに対して測定するステップ
１０９を制御は通過し、追加の相関係数の測定値が展開
中のウィンドウに加えられる。次いで、展開しているウ
ィンドウの中のデータに対して主成分分析が実行され
（ステップ１１０）、前述のように、新しい製造主成分
が検量主成分と比較される（ステップ１１１）。このプ
ロセスは、要望するプロセス状態まで、あるいはプロセ
ス事象又はチャンバ状態が見出されるまで、あるいは製
造プロセスが終了するか予想よりも進むまで繰り返され
る。発明のモニタリング技術１００を、プラズマプロセ
スに関して説明する。
いないか、予想されるより進んでいかった場合は、追加
の相関計数値を製造プロセスに対して測定するステップ
１０９を制御は通過し、追加の相関係数の測定値が展開
中のウィンドウに加えられる。次いで、展開しているウ
ィンドウの中のデータに対して主成分分析が実行され
（ステップ１１０）、前述のように、新しい製造主成分
が検量主成分と比較される（ステップ１１１）。このプ
ロセスは、要望するプロセス状態まで、あるいはプロセ
ス事象又はチャンバ状態が見出されるまで、あるいは製
造プロセスが終了するか予想よりも進むまで繰り返され
る。発明のモニタリング技術１００を、プラズマプロセ
スに関して説明する。
【００２３】図２は、従来のプラズマエッチングシステ
ム２０２を備える処理システム２００と本発明に従って
これに結合される本発明のプロセスモニタ装置２０４の
線図である。ここで用いる場合、「結合した」とは、操
作のため直接又は間接に結合される手段のことをいう。
ム２０２を備える処理システム２００と本発明に従って
これに結合される本発明のプロセスモニタ装置２０４の
線図である。ここで用いる場合、「結合した」とは、操
作のため直接又は間接に結合される手段のことをいう。
【００２４】従来のプラズマエッチングシステム２０２
は、レシピ制御ポート２１０を介し、第１の制御バス２
１２を介してプラズマエッチングシステムコントローラ
２０８に結合されるプラズマチャンバ２０６を備える。
は、レシピ制御ポート２１０を介し、第１の制御バス２
１２を介してプラズマエッチングシステムコントローラ
２０８に結合されるプラズマチャンバ２０６を備える。
【００２５】簡便のため、プラズマチャンバ２０６とプ
ラズマエッチングシステムコントローラー２０８の間に
は、インターフェースが１つだけ示されているが（例え
ばレシピ制御ポート２１０）、一般に、プラズマエッチ
ングシステムコントローラー２０８は、複数のインター
フェース（図示されず）を介してプラズマチャンバ２０
６と関連するさまざまな質量流量コントローラ、RFジェ
ネレータ、温度制御器、その他に結合してもよいことが
理解されよう。
ラズマエッチングシステムコントローラー２０８の間に
は、インターフェースが１つだけ示されているが（例え
ばレシピ制御ポート２１０）、一般に、プラズマエッチ
ングシステムコントローラー２０８は、複数のインター
フェース（図示されず）を介してプラズマチャンバ２０
６と関連するさまざまな質量流量コントローラ、RFジェ
ネレータ、温度制御器、その他に結合してもよいことが
理解されよう。
【００２６】プラズマチャンバ２０６は、プラズマチャ
ンバ２０６（後述する）内に継続されるプラズマ２１８
から電磁放射（例えば、図２の２１６で広く表されるよ
うに、約１８０〜１１００ナノメートルの範囲内の主と
して光波長）を出力するための、ビューポート２１４を
備える 。プラズマ電磁放射２１６は、多数のプラズマ
種（例えばプロセスガス、反応生成物、その他）からの
放射を備えており、プラズマプロセスのために測定され
るだろう相関計数値の１のタイプを表す。ビューポート
２１４は プラズマチャンバ２０６の側に配置されるよ
うに示されているが、しかし、所望の場合、他の位置
（例えば、チャンバ２０６の頂部又は底部の上）に配置
されてもよいことに注意すべきである。
ンバ２０６（後述する）内に継続されるプラズマ２１８
から電磁放射（例えば、図２の２１６で広く表されるよ
うに、約１８０〜１１００ナノメートルの範囲内の主と
して光波長）を出力するための、ビューポート２１４を
備える 。プラズマ電磁放射２１６は、多数のプラズマ
種（例えばプロセスガス、反応生成物、その他）からの
放射を備えており、プラズマプロセスのために測定され
るだろう相関計数値の１のタイプを表す。ビューポート
２１４は プラズマチャンバ２０６の側に配置されるよ
うに示されているが、しかし、所望の場合、他の位置
（例えば、チャンバ２０６の頂部又は底部の上）に配置
されてもよいことに注意すべきである。
【００２７】本発明のプロセスモニタ装置２０４は、処
理機構に結合されるスペクトロメータ２２０（例えばプ
ロセッサ２２２）を備える。スペクトロメータ２２０
は、プラズマ２１８からの電磁放射２１６を集めて、複
数のプラズマ電磁放射波長に関する強度情報をプロセッ
サ２２２に提供するように配置される。スペクトロメー
タ２２０は、２０４８チャネルのCCDアレーを使用するO
cean Optics Model No. S2000 Spectrometerを好ましく
は備えており、これは、約１８０〜８５０ナノメートル
の波長範囲にわたる２０４８のプラズマ電磁放射波長に
関する強度情報をプロセッサ２２２に提供する。他のス
ペクトロメータを使用してもよく、また、他の波長範囲
をモニタしてもよいことが理解されよう。スペクトロメ
ータ２２０により、電磁放射２１６の収集を改良するた
めに（例えば、レンズ２２６を介して光ファイバーケー
ブル２２８に電磁放射２１６を結合することにより、ま
た、光ファイバーケーブル２２８を介して電磁放射２１
６をスペクトロメータ２２０に輸送することにより）、
レンズ２２６と光ファイバーケーブル２２８の一方又は
両方が、ビューポート２１４とスペクトロメータ２２０
の間に配置されることが好ましい 。スペクトロメータ
２２０の代わりに、プラズマ２１８からの電磁放射を収
集するための他の代替構成を用いてもよく、その場合、
各フォトダイオードは異なる波長又は異なる波長スペク
トルをモニタする。望む場合、種々の光ファイバーケー
ブルをダイオードアレイに結合してもよく、その場合、
バンドルの各光ファイバーケーブルがそれに独特のフォ
トダイオードに結合され、電磁放射を供給する。同様
に、回折格子、プリズム、光学フィルター（例えばガラ
スフィルター）やその他の波長選択デバイスを、複数の
検出器（例えばフォトダイオード、フォトマルチプライ
ヤーその他）と共に用い、プロセッサ２２２に複数の電
磁放射波長に関する情報を提供してもよい。プロセッサ
２２２は、第２の制御バス２３０を介してプラズマエッ
チングシステムコントローラー２０８に結合される。
理機構に結合されるスペクトロメータ２２０（例えばプ
ロセッサ２２２）を備える。スペクトロメータ２２０
は、プラズマ２１８からの電磁放射２１６を集めて、複
数のプラズマ電磁放射波長に関する強度情報をプロセッ
サ２２２に提供するように配置される。スペクトロメー
タ２２０は、２０４８チャネルのCCDアレーを使用するO
cean Optics Model No. S2000 Spectrometerを好ましく
は備えており、これは、約１８０〜８５０ナノメートル
の波長範囲にわたる２０４８のプラズマ電磁放射波長に
関する強度情報をプロセッサ２２２に提供する。他のス
ペクトロメータを使用してもよく、また、他の波長範囲
をモニタしてもよいことが理解されよう。スペクトロメ
ータ２２０により、電磁放射２１６の収集を改良するた
めに（例えば、レンズ２２６を介して光ファイバーケー
ブル２２８に電磁放射２１６を結合することにより、ま
た、光ファイバーケーブル２２８を介して電磁放射２１
６をスペクトロメータ２２０に輸送することにより）、
レンズ２２６と光ファイバーケーブル２２８の一方又は
両方が、ビューポート２１４とスペクトロメータ２２０
の間に配置されることが好ましい 。スペクトロメータ
２２０の代わりに、プラズマ２１８からの電磁放射を収
集するための他の代替構成を用いてもよく、その場合、
各フォトダイオードは異なる波長又は異なる波長スペク
トルをモニタする。望む場合、種々の光ファイバーケー
ブルをダイオードアレイに結合してもよく、その場合、
バンドルの各光ファイバーケーブルがそれに独特のフォ
トダイオードに結合され、電磁放射を供給する。同様
に、回折格子、プリズム、光学フィルター（例えばガラ
スフィルター）やその他の波長選択デバイスを、複数の
検出器（例えばフォトダイオード、フォトマルチプライ
ヤーその他）と共に用い、プロセッサ２２２に複数の電
磁放射波長に関する情報を提供してもよい。プロセッサ
２２２は、第２の制御バス２３０を介してプラズマエッ
チングシステムコントローラー２０８に結合される。
【００２８】操作においては、ユーザー２３２（例えば
ウエハ製造プロセスの責任者）は、プラズマチャンバ２
０６内にプラズマ２１８を発生させるための一組の命令
（すなわちプラズマレシピ）を、プラズマエッチングシ
ステムコントローラー２０８に（第３制御バス２３４を
介して）供給する。あるいは、処理システム２００を有
する製造プロセスを運転するための遠隔コンピューター
システム、製造実行システムまたは他のあらゆる製造制
御システムが、プラズマエッチングシステムコントロー
ラー２０８にプラズマレシピ（例えば、ユーザー２３２
によって供給される態様で、あるいは、プラズマレシピ
データベース内に保存された態様で）を供給する。代表
的なプラズマレシピは、プラズマプロセシング中にプラ
ズマチャンバ２０６内にプラズマ２１８を点火して、維
持するために用いられる圧力、温度、電力、ガスタイ
プ、ガス流量など等の処理パラメータを有する。例え
ば、プラズマチャンバ２０６内でアルミニウムエッチン
グを実行するため、代表的なプラズマレシピは、所望の
チャンバ圧力、所望のプロセス温度、所望のRF出力レベ
ル、所望のウエハバイアス、所望のプロセスガス流量
（例えば、Ar、BCl3やCl2等のプロセスガスの所望の流
量）その他を有するだろう。ユーザーから、遠隔コンピ
ューターシステムから、あるいは製造実行システムその
他から、プラズマエッチングシステムコントローラー２
０８がプラズマレシピを受け取った後、このプラズマレ
シピが第１の制御バス２１２を介してレシピ制御ポート
２１０に提供され、そして、レシピ制御ポート２１０
（またはレシピ制御ポート２１０が存在しない場合はプ
ラズマエッチングシステムコントローラー２０８それ自
身）が、プラズマレシピによって指定した処理パラメー
タをプラズマチャンバ２０６内に確立し維持する。
ウエハ製造プロセスの責任者）は、プラズマチャンバ２
０６内にプラズマ２１８を発生させるための一組の命令
（すなわちプラズマレシピ）を、プラズマエッチングシ
ステムコントローラー２０８に（第３制御バス２３４を
介して）供給する。あるいは、処理システム２００を有
する製造プロセスを運転するための遠隔コンピューター
システム、製造実行システムまたは他のあらゆる製造制
御システムが、プラズマエッチングシステムコントロー
ラー２０８にプラズマレシピ（例えば、ユーザー２３２
によって供給される態様で、あるいは、プラズマレシピ
データベース内に保存された態様で）を供給する。代表
的なプラズマレシピは、プラズマプロセシング中にプラ
ズマチャンバ２０６内にプラズマ２１８を点火して、維
持するために用いられる圧力、温度、電力、ガスタイ
プ、ガス流量など等の処理パラメータを有する。例え
ば、プラズマチャンバ２０６内でアルミニウムエッチン
グを実行するため、代表的なプラズマレシピは、所望の
チャンバ圧力、所望のプロセス温度、所望のRF出力レベ
ル、所望のウエハバイアス、所望のプロセスガス流量
（例えば、Ar、BCl3やCl2等のプロセスガスの所望の流
量）その他を有するだろう。ユーザーから、遠隔コンピ
ューターシステムから、あるいは製造実行システムその
他から、プラズマエッチングシステムコントローラー２
０８がプラズマレシピを受け取った後、このプラズマレ
シピが第１の制御バス２１２を介してレシピ制御ポート
２１０に提供され、そして、レシピ制御ポート２１０
（またはレシピ制御ポート２１０が存在しない場合はプ
ラズマエッチングシステムコントローラー２０８それ自
身）が、プラズマレシピによって指定した処理パラメー
タをプラズマチャンバ２０６内に確立し維持する。
【００２９】プラズマチャンバ２０６内のプラズマプロ
セス中、プラズマ２１８は、主に光スペクトル（例え
ば、約１８０〜１１００ナノメートル）内に波長を有す
る電磁放射を発生させるが、紫外や赤外波長を発生して
もよい。これらの電磁放射（例えば電磁気の放射２１
６）の一部は、ビューポート２１４を通して伝達し、本
発明のプロセスモニタ装置２０４に達する。電磁放射２
１６は図２の３つの放射波長により一般に表されるが、
典型的には電磁放射２１６は更に多くの波長を有してい
ると理解されることに注意すべきである。
セス中、プラズマ２１８は、主に光スペクトル（例え
ば、約１８０〜１１００ナノメートル）内に波長を有す
る電磁放射を発生させるが、紫外や赤外波長を発生して
もよい。これらの電磁放射（例えば電磁気の放射２１
６）の一部は、ビューポート２１４を通して伝達し、本
発明のプロセスモニタ装置２０４に達する。電磁放射２
１６は図２の３つの放射波長により一般に表されるが、
典型的には電磁放射２１６は更に多くの波長を有してい
ると理解されることに注意すべきである。
【００３０】図２に関して、スペクトロメータ２２０
は、レンズ２２６と光ファイバーケーブル２２８を介し
て電磁放射２１６を受ける。それに対応して、スペクト
ロメータ２２０は、これら電磁放射２１６を波長に基づ
いて空間的に分離し（例えば、プリズムまたは回折格子
（図示されず）を介して行い）、複数の空間的に分離し
た波長に対して検出信号（例えば検出電流）を発生させ
る。好ましい具体例では、Ocean Optics Model No. S20
00スペクトロメータがスペクトロメータ２２０のために
使用され、これは、約１８０〜８５０ナノメートルのプ
ラズマ放射波長に対して、検出信号（即ち発光分光法
（OES）情報）の情報の２０４８の検出電流又は２０４
８の「チャネル」を発生させるよう、４００ナノメート
ルに対して焼き付けられた６００本/ミリメートルの格
子が、プラズマ放射波長を２０４８本のシリコン電荷結
合素子アレーへ空間的に分割する。所望の場合に、他の
波長範囲とチャネル寸法を用いてもよく、また、発明の
モニタリング技術１００に従って比較できる多数の検量
主成分と製造主成分を発生させるよう、プラズマスペク
トルの多数の波長域を調べてもよい。
は、レンズ２２６と光ファイバーケーブル２２８を介し
て電磁放射２１６を受ける。それに対応して、スペクト
ロメータ２２０は、これら電磁放射２１６を波長に基づ
いて空間的に分離し（例えば、プリズムまたは回折格子
（図示されず）を介して行い）、複数の空間的に分離し
た波長に対して検出信号（例えば検出電流）を発生させ
る。好ましい具体例では、Ocean Optics Model No. S20
00スペクトロメータがスペクトロメータ２２０のために
使用され、これは、約１８０〜８５０ナノメートルのプ
ラズマ放射波長に対して、検出信号（即ち発光分光法
（OES）情報）の情報の２０４８の検出電流又は２０４
８の「チャネル」を発生させるよう、４００ナノメート
ルに対して焼き付けられた６００本/ミリメートルの格
子が、プラズマ放射波長を２０４８本のシリコン電荷結
合素子アレーへ空間的に分割する。所望の場合に、他の
波長範囲とチャネル寸法を用いてもよく、また、発明の
モニタリング技術１００に従って比較できる多数の検量
主成分と製造主成分を発生させるよう、プラズマスペク
トルの多数の波長域を調べてもよい。
【００３１】発生した後は、OES情報はデジタル化され
（例えば、アナログ‐デジタル変換器を介して）て、次
の処理（後述する）のためプロセッサ２２２に出力され
る。OES情報は、所望の場合アナログ形式でプロセッサ
２２２に出力されてもよい。典型的には、新しい２０４
８のチャネルOES情報（例えば新しい相関計数値デー
タ）が収集され、１秒間隔でプロセッサ２２２に供給さ
れるが、他の時間間隔を使用してもよい。
（例えば、アナログ‐デジタル変換器を介して）て、次
の処理（後述する）のためプロセッサ２２２に出力され
る。OES情報は、所望の場合アナログ形式でプロセッサ
２２２に出力されてもよい。典型的には、新しい２０４
８のチャネルOES情報（例えば新しい相関計数値デー
タ）が収集され、１秒間隔でプロセッサ２２２に供給さ
れるが、他の時間間隔を使用してもよい。
【００３２】スペクトロメータ２２０によって収集され
るプラズマ放射波長が多数のプラズマ種からの放射を有
数するので、収集された放射波長は主成分分析を介して
分析できるプラズマプロセスの相関計数値を表す。プラ
ズマプロセスの他の適当な相関計数値には、RF電力、ウ
エハ温度、チャンバ圧力、スロットルバルブポジショ
ン、プロセスガス流量等が含まれる。このように、本発
明に従って、プラズマプロセスの相関計数値（例えば電
磁放射）がスペクトロメータ２２０により測定され、OE
Sデータの２０４８のチャネルの形態でプロセッサ２２
２に供給される。好ましくはプロセッサ２２２で実行さ
れる処理の特定のタイプが、第４制御バス２３６を介し
てユーザー２３２により（あるいは、遠隔コンピュータ
ーシステムにより、又は製造実行システムにより等）選
択される。
るプラズマ放射波長が多数のプラズマ種からの放射を有
数するので、収集された放射波長は主成分分析を介して
分析できるプラズマプロセスの相関計数値を表す。プラ
ズマプロセスの他の適当な相関計数値には、RF電力、ウ
エハ温度、チャンバ圧力、スロットルバルブポジショ
ン、プロセスガス流量等が含まれる。このように、本発
明に従って、プラズマプロセスの相関計数値（例えば電
磁放射）がスペクトロメータ２２０により測定され、OE
Sデータの２０４８のチャネルの形態でプロセッサ２２
２に供給される。好ましくはプロセッサ２２２で実行さ
れる処理の特定のタイプが、第４制御バス２３６を介し
てユーザー２３２により（あるいは、遠隔コンピュータ
ーシステムにより、又は製造実行システムにより等）選
択される。
【００３３】図３Aは、多層半導体構造３０４（図３B）
の二酸化ケイ素層３０２のプラズマエッチング中に発生
したOESデータ３００の等高線グラフである。図３Aでは
暗いシェーディング部分は、大きい度合いを示し;そし
て、OESデータ３００は、時間t1とt2の間の平均波長強
度を計算することにより、また、平均波長強度を測定さ
れた各波長強度から減ずることにより、平均中心化され
る。一般に、例えば、着目する任意の時間tに生じる波
長強度は、時間t-10とt+10の間の平均波長強度を計算す
ることにより、そして、平均波長強度を測定された波長
強度から減ずることにより、平均中心化されてもよい。
の二酸化ケイ素層３０２のプラズマエッチング中に発生
したOESデータ３００の等高線グラフである。図３Aでは
暗いシェーディング部分は、大きい度合いを示し;そし
て、OESデータ３００は、時間t1とt2の間の平均波長強
度を計算することにより、また、平均波長強度を測定さ
れた各波長強度から減ずることにより、平均中心化され
る。一般に、例えば、着目する任意の時間tに生じる波
長強度は、時間t-10とt+10の間の平均波長強度を計算す
ることにより、そして、平均波長強度を測定された波長
強度から減ずることにより、平均中心化されてもよい。
【００３４】図３Bでは、多層の半導体構造体３０４
は、シリコンウエハ３０５上に堆積される厚さ約２００
０オングストロームの二酸化ケイ素層３０２と、二酸化
ケイ素層３０２上に堆積される厚さ約８０００オングス
トロームのフォトレジスト層３０６とを備える。フォト
レジスト層３０６は、エッチング中に二酸化ケイ素層３
０２の約１０%を露出するようパターニングされる。
は、シリコンウエハ３０５上に堆積される厚さ約２００
０オングストロームの二酸化ケイ素層３０２と、二酸化
ケイ素層３０２上に堆積される厚さ約８０００オングス
トロームのフォトレジスト層３０６とを備える。フォト
レジスト層３０６は、エッチング中に二酸化ケイ素層３
０２の約１０%を露出するようパターニングされる。
【００３５】OESデータ３００を得るために、多層半導
体構造体３０４は、プラズマチャンバ２０６（例えば印
加される磁界のないMxPTMチャンバ）内に置かれ、そし
て、プラズマ２１８が発生し、これは例えば当該技術分
野で周知のAr、CHF3やCF4を使用する。ビューポート２
１４を通過する約１８０〜８５０ナノメートルの波長の
電磁放射が、スペクトロメータ２２０によって収集さ
れ、非平均中心化OESデータ３００が、スペクトロメー
タ２２０によって発生する。好ましい具体例では、OES
データ３００は、毎秒プラズマ２１８によって出力され
る波長（例えば毎秒２０４８チャネルの新しい波長デー
タ）の「スナップショット」をとることによって、そし
て、約１MHzの速度でデータをデジタル化することによ
って発生する。他のスナップショット/デジタル化速度
を使用してもよい。OESデータ３００が収集される際、
各波長スナップショットがリアルタイムにプロセッサ２
２２に渡されることにより、プラズマチャンバ２０６の
リアルタイムプロセス制御（後述する）が可能になる。
プロセッサ２２２は、OESデータ３００を平均中心化す
る。
体構造体３０４は、プラズマチャンバ２０６（例えば印
加される磁界のないMxPTMチャンバ）内に置かれ、そし
て、プラズマ２１８が発生し、これは例えば当該技術分
野で周知のAr、CHF3やCF4を使用する。ビューポート２
１４を通過する約１８０〜８５０ナノメートルの波長の
電磁放射が、スペクトロメータ２２０によって収集さ
れ、非平均中心化OESデータ３００が、スペクトロメー
タ２２０によって発生する。好ましい具体例では、OES
データ３００は、毎秒プラズマ２１８によって出力され
る波長（例えば毎秒２０４８チャネルの新しい波長デー
タ）の「スナップショット」をとることによって、そし
て、約１MHzの速度でデータをデジタル化することによ
って発生する。他のスナップショット/デジタル化速度
を使用してもよい。OESデータ３００が収集される際、
各波長スナップショットがリアルタイムにプロセッサ２
２２に渡されることにより、プラズマチャンバ２０６の
リアルタイムプロセス制御（後述する）が可能になる。
プロセッサ２２２は、OESデータ３００を平均中心化す
る。
【００３６】図３Cは、酸化物層３０２のエッチング中
（約６０秒でエッチング）にプラズマ２１８によって出
力される波長のスナップショットである。終端点検出等
の従来のモニタリング技術では、個々のプラズマ放射波
長の強度（例えばCF2またはCO線の強度）の経時変化を
モニタする。しかし、表面形状寸法が各新しい半導体デ
バイス世代に対して縮小し続けるため、エッチングする
必要のある材料の量は少なく、エッチング中に生成する
反応生成物が少なく、エッチング中に消費される反応性
ガスは少なく、そして、エッチング中に生じる個々の波
長強度の変化が小さくなりプラズマ発光スペクトル全体
中に見出すのが困難になる。主成分分析では多数の相関
計数値（例えば波長）を調べるので、表面形状寸法の減
少に伴う個々の輝線の信号強度の減少対する感度が非常
に低くなる。
（約６０秒でエッチング）にプラズマ２１８によって出
力される波長のスナップショットである。終端点検出等
の従来のモニタリング技術では、個々のプラズマ放射波
長の強度（例えばCF2またはCO線の強度）の経時変化を
モニタする。しかし、表面形状寸法が各新しい半導体デ
バイス世代に対して縮小し続けるため、エッチングする
必要のある材料の量は少なく、エッチング中に生成する
反応生成物が少なく、エッチング中に消費される反応性
ガスは少なく、そして、エッチング中に生じる個々の波
長強度の変化が小さくなりプラズマ発光スペクトル全体
中に見出すのが困難になる。主成分分析では多数の相関
計数値（例えば波長）を調べるので、表面形状寸法の減
少に伴う個々の輝線の信号強度の減少対する感度が非常
に低くなる。
【００３７】図３Aに関して、酸化物体層３０２のエッ
チングは、時間t0から始まり、時間t1とt2の間でどこか
で終わる。図３Aで示すように、OESデータ３００のため
の波長強度の最大の変化は、時間t1とt2の間で生じ、こ
れが酸化物層３０２に対するエッチング終点を示す。具
体的には、終点近くでは、２，３の波長で強度が増加
し、２，３の波長で強度が低下する。しかし、終点の正
確な所在を同定する鋭い遷移は観測されない。
チングは、時間t0から始まり、時間t1とt2の間でどこか
で終わる。図３Aで示すように、OESデータ３００のため
の波長強度の最大の変化は、時間t1とt2の間で生じ、こ
れが酸化物層３０２に対するエッチング終点を示す。具
体的には、終点近くでは、２，３の波長で強度が増加
し、２，３の波長で強度が低下する。しかし、終点の正
確な所在を同定する鋭い遷移は観測されない。
【００３８】本発明（そして、図１A及び図1Bの発明の
モニタリング技術１００）に従って、図３AのOESデータ
３００を発生させるために用いたプラズマプロセスが、
検量プロセスとして取り扱われ、そして、時間t1とt2の
間に終点が存在する事とその所在は、独立の手段（例え
ば、従来の終点手法や、走査電子顕微鏡や透過電子顕微
鏡その他と組み合わせられるエッチングの研究等）によ
り証明される／得られる。次いで、予測された終点時間
の近くでOESデータのウィンドウに対して（例えば、予
測された終点時間を取り囲む約２０の波長スナップショ
ットのウィンドウに対して）、主成分分析が（前述のよ
うに）実行される。
モニタリング技術１００）に従って、図３AのOESデータ
３００を発生させるために用いたプラズマプロセスが、
検量プロセスとして取り扱われ、そして、時間t1とt2の
間に終点が存在する事とその所在は、独立の手段（例え
ば、従来の終点手法や、走査電子顕微鏡や透過電子顕微
鏡その他と組み合わせられるエッチングの研究等）によ
り証明される／得られる。次いで、予測された終点時間
の近くでOESデータのウィンドウに対して（例えば、予
測された終点時間を取り囲む約２０の波長スナップショ
ットのウィンドウに対して）、主成分分析が（前述のよ
うに）実行される。
【００３９】図３Dは、図3A〜3Cを作るために用いた検
量プロセスに対する第１の主成分（PC1）のグラフであ
り、時間t1とt2（図３A）の間に入る酸化物エッチング
終点の近くで計算したものである。PC1は、各波長に関
連する「重み」によって定義され、そして、波長と関連
する各重みの符号と大きさは、終点の近くで変化の向き
と大きさが波長と結びつくことを示す。同一の条件の下
での次の処理の間、同じPC1成分が終点近くで観測可能
である。従って、図３DのPC1は、次の「製造」プロセス
の間に検量主成分として機能してもよく、これは終点の
事象を「指紋化」する（例えば図３Bの二酸化ケイ素層
３０２のエッチングの終点）。
量プロセスに対する第１の主成分（PC1）のグラフであ
り、時間t1とt2（図３A）の間に入る酸化物エッチング
終点の近くで計算したものである。PC1は、各波長に関
連する「重み」によって定義され、そして、波長と関連
する各重みの符号と大きさは、終点の近くで変化の向き
と大きさが波長と結びつくことを示す。同一の条件の下
での次の処理の間、同じPC1成分が終点近くで観測可能
である。従って、図３DのPC1は、次の「製造」プロセス
の間に検量主成分として機能してもよく、これは終点の
事象を「指紋化」する（例えば図３Bの二酸化ケイ素層
３０２のエッチングの終点）。
【００４０】図４Aは、図３Dの検量主成分（例えばPC
1）と製造（第１の）主成分の内積のグラフであり、こ
れは図３Bの二酸化ケイ素層３０２の次のエッチング中
に計算されたものである（図３AのOESデータ３００を発
生させるために用いたものと同じ処理条件を使用す
る）。磁界は印加されなかった。最近得られた５つの波
長スナップショット（プラズマ２１８から）を備えてい
る展開ウィンドウを用いて、新しい製造主成分（例えば
製造PC1）を発生させた。次いで、新しい製造主成分の
それぞれは、２つの主成分の内積をとることによって図
３Dの検量主成分と比較された。他のウィンドウサイズ
と他のスナップショット速度が使用されてもよいことが
理解される。
1）と製造（第１の）主成分の内積のグラフであり、こ
れは図３Bの二酸化ケイ素層３０２の次のエッチング中
に計算されたものである（図３AのOESデータ３００を発
生させるために用いたものと同じ処理条件を使用す
る）。磁界は印加されなかった。最近得られた５つの波
長スナップショット（プラズマ２１８から）を備えてい
る展開ウィンドウを用いて、新しい製造主成分（例えば
製造PC1）を発生させた。次いで、新しい製造主成分の
それぞれは、２つの主成分の内積をとることによって図
３Dの検量主成分と比較された。他のウィンドウサイズ
と他のスナップショット速度が使用されてもよいことが
理解される。
【００４１】図４Aを参照すれば、時間t0でプラズマ２
１８は点火され、二酸化ケイ素層３０２のエッチングは
時間t1から開始する。エッチングは時間t2まで続く。そ
の後は、時間t2で、検量主成分と製造主成分の内積は、
符号を+１．０から-１．０へと変える。内積のこの高速
の変化は、従来の終点検出技術では観察不可能な明瞭さ
の度合いで酸化物層３０２のエッチングの終点を同定す
る。時間t2で終点が存在したことが、他の終点検出技術
によって証明された。
１８は点火され、二酸化ケイ素層３０２のエッチングは
時間t1から開始する。エッチングは時間t2まで続く。そ
の後は、時間t2で、検量主成分と製造主成分の内積は、
符号を+１．０から-１．０へと変える。内積のこの高速
の変化は、従来の終点検出技術では観察不可能な明瞭さ
の度合いで酸化物層３０２のエッチングの終点を同定す
る。時間t2で終点が存在したことが、他の終点検出技術
によって証明された。
【００４２】図４Bは、０．２５Hzの磁界をチャンバ内
に印加した点以外は図３AのOESデータ３００を発生させ
るために用いたと同じ処理条件を使用して、図３Bの二
酸化ケイ素層３０２の次のエッチング中に計算された製
造主成分と、図３Dの（エッチング中に磁界の存在なし
で計算した）検量主成分との内積のグラフである。図４
Bで分かるように、たとえ検量主成分が印加される磁界
を有しないプロセスに由来したとしても、二酸化ケイ素
層３０２のエッチング終点を示す時間t2で、鋭い遷移が
存在する。
に印加した点以外は図３AのOESデータ３００を発生させ
るために用いたと同じ処理条件を使用して、図３Bの二
酸化ケイ素層３０２の次のエッチング中に計算された製
造主成分と、図３Dの（エッチング中に磁界の存在なし
で計算した）検量主成分との内積のグラフである。図４
Bで分かるように、たとえ検量主成分が印加される磁界
を有しないプロセスに由来したとしても、二酸化ケイ素
層３０２のエッチング終点を示す時間t2で、鋭い遷移が
存在する。
【００４３】図５Aは、製造プロセスのための第１の主
成分（製造PC1）と、検量プロセスのための第１の主成
分（検量PC1）の内積のグラフであり、また、プラチナ
多重層構造体５０１のエッチング中に発生した製造プロ
セスのための第２の主成分（製造PC2）と、検量プロセ
スのための第２の主成分（検量PC2）の内積のグラフで
ある（図５B）。プラチナ多重層構造５０１は、塩素ベ
ースのエッチング化学物質を用いてエッチングされた
が、他のあらゆる既知のエッチング化学物質を同様に使
用してもよい。
成分（製造PC1）と、検量プロセスのための第１の主成
分（検量PC1）の内積のグラフであり、また、プラチナ
多重層構造体５０１のエッチング中に発生した製造プロ
セスのための第２の主成分（製造PC2）と、検量プロセ
スのための第２の主成分（検量PC2）の内積のグラフで
ある（図５B）。プラチナ多重層構造５０１は、塩素ベ
ースのエッチング化学物質を用いてエッチングされた
が、他のあらゆる既知のエッチング化学物質を同様に使
用してもよい。
【００４４】プラチナ多重層構造５０１は、シリコンウ
エハ（図示されず）の上に堆積され、約２０００オング
ストロームの厚さを有する第１の二酸化ケイ素層５０３
と、第１の二酸化ケイ素層５０３の上に堆積され、約３
００オングストロームの厚さを有する窒化チタン層５０
５と、窒化チタン層５０５の上に堆積され、約２０００
オングストロームの厚さを有するプラチナ層５０７と、
プラチナ層５０７の上に堆積され、約３００オングスト
ロームの厚さを有する窒化タンタル層５０９と、窒化タ
ンタル層５０９の上に堆積され約６０００オングストロ
ームの厚さを有する第２の二酸化ケイ素層５１１とを備
えている。図示のように、第２の二酸化ケイ素層５１１
の一部が取り除かれ、窒化タンタル体層５０９の約６０
%が露出される。多重層構造５０１等の多重層構造を有
しているのはシリコンウエハ（図示されず）の約１／８
だけであるので、エッチングされる正味のオープン領域
は全体のウエハ領域のおよそ７%である。
エハ（図示されず）の上に堆積され、約２０００オング
ストロームの厚さを有する第１の二酸化ケイ素層５０３
と、第１の二酸化ケイ素層５０３の上に堆積され、約３
００オングストロームの厚さを有する窒化チタン層５０
５と、窒化チタン層５０５の上に堆積され、約２０００
オングストロームの厚さを有するプラチナ層５０７と、
プラチナ層５０７の上に堆積され、約３００オングスト
ロームの厚さを有する窒化タンタル層５０９と、窒化タ
ンタル層５０９の上に堆積され約６０００オングストロ
ームの厚さを有する第２の二酸化ケイ素層５１１とを備
えている。図示のように、第２の二酸化ケイ素層５１１
の一部が取り除かれ、窒化タンタル体層５０９の約６０
%が露出される。多重層構造５０１等の多重層構造を有
しているのはシリコンウエハ（図示されず）の約１／８
だけであるので、エッチングされる正味のオープン領域
は全体のウエハ領域のおよそ７%である。
【００４５】エッチングされるオープン領域が小さい
（例えば約７%）ので、特にプラチナ層５０７のエッチ
ング終点を見出す場合に問題がある。プラチナ線は、エ
ッチングプロセスに関連する強い分子バンドにオーバー
ラップし、単一の輝線強度測定の使用を制限する。しか
し、図１Aと1Bの本発明のモニタリング技術１００は、
容易にプラチナ層５０７のエッチング終点を同定するこ
とができる。
（例えば約７%）ので、特にプラチナ層５０７のエッチ
ング終点を見出す場合に問題がある。プラチナ線は、エ
ッチングプロセスに関連する強い分子バンドにオーバー
ラップし、単一の輝線強度測定の使用を制限する。しか
し、図１Aと1Bの本発明のモニタリング技術１００は、
容易にプラチナ層５０７のエッチング終点を同定するこ
とができる。
【００４６】プラチナ層５０７に対する終点を見つける
ための適当な検量主成分を発生させるため（同様に窒化
チタン層５０５にや窒化タンタル層５０９に対し）、プ
ラチナ多重層構造５０１に対して、一連の参照エッチン
グプロセスを時間を変えて実行し、そして、各エッチン
グプロセスに続いて、走査電子顕微鏡によりプラチナ多
重層構造５０１を調べ、各層505-509の終点時間を同定
した（図５Aの時間t6、t5とt2のそれぞれ）。走査電子
顕微鏡の研究により、窒化タンタル層５０９の貫通とプ
ラチナ層５０７のエッチングが先ず時間t2で起こり、多
重層構造５０１のオープン領域内の窒化チタン層５０５
の曝露が時間t3から始まり、濃度の高い領域のプラチナ
層５０７の除去が時間t4から始まり、プラチナ層５０７
の除去の完了は時間t5で生じたことがわかった。更に時
間t6で、窒化チタン層５０５が取り除かれ、第１の二酸
化ケイ素層５０３が露出される。その後は、プラチナ層
５０７の終点の検出を特に目標とするために、検量PC1
とPC2が、前述のように時間t5の近くで（例えば、時間t
5の近くで測定されるプラズマ放射波長に基づいて）計
算された。プラチナ多重層構造５０１の次の「製造」エ
ッチングが、参照エッチングプロセスと同一の条件の下
で実行され、そして、展開ウィンドウを用いて、毎秒新
しい製造PC1と新しい製造PC2を発生した。
ための適当な検量主成分を発生させるため（同様に窒化
チタン層５０５にや窒化タンタル層５０９に対し）、プ
ラチナ多重層構造５０１に対して、一連の参照エッチン
グプロセスを時間を変えて実行し、そして、各エッチン
グプロセスに続いて、走査電子顕微鏡によりプラチナ多
重層構造５０１を調べ、各層505-509の終点時間を同定
した（図５Aの時間t6、t5とt2のそれぞれ）。走査電子
顕微鏡の研究により、窒化タンタル層５０９の貫通とプ
ラチナ層５０７のエッチングが先ず時間t2で起こり、多
重層構造５０１のオープン領域内の窒化チタン層５０５
の曝露が時間t3から始まり、濃度の高い領域のプラチナ
層５０７の除去が時間t4から始まり、プラチナ層５０７
の除去の完了は時間t5で生じたことがわかった。更に時
間t6で、窒化チタン層５０５が取り除かれ、第１の二酸
化ケイ素層５０３が露出される。その後は、プラチナ層
５０７の終点の検出を特に目標とするために、検量PC1
とPC2が、前述のように時間t5の近くで（例えば、時間t
5の近くで測定されるプラズマ放射波長に基づいて）計
算された。プラチナ多重層構造５０１の次の「製造」エ
ッチングが、参照エッチングプロセスと同一の条件の下
で実行され、そして、展開ウィンドウを用いて、毎秒新
しい製造PC1と新しい製造PC2を発生した。
【００４７】第１の主成分と第２の主成分の内積をとる
ことにより、それぞれの新しい製造PC1を検量PC1と、PC
2をPC2と、それぞれ比較し、PC1内積曲線５１３とPC2内
積曲線５１５をそれぞれ発生させる。図５Aで示すよう
に、プラチナ層５０７のエッチング終点は、PC1内積曲
線５１３により明らかに時間t5と同定される。更に、時
間t1でのプラズマ点火や時間t2での窒化タンタル層５０
９の除去又は貫通等の多重層構造５０１の他のエッチン
グの特徴も定義可能である。窒化チタン層５０５又は窒
化タンタル層５０９のエッチング終点をより正確に同定
するため、検量主成分が、時間t2とt6の近くで発生しも
よく、また、これが本発明のモニタリング技術１００に
使用されてもよい点に注意すべきである。
ことにより、それぞれの新しい製造PC1を検量PC1と、PC
2をPC2と、それぞれ比較し、PC1内積曲線５１３とPC2内
積曲線５１５をそれぞれ発生させる。図５Aで示すよう
に、プラチナ層５０７のエッチング終点は、PC1内積曲
線５１３により明らかに時間t5と同定される。更に、時
間t1でのプラズマ点火や時間t2での窒化タンタル層５０
９の除去又は貫通等の多重層構造５０１の他のエッチン
グの特徴も定義可能である。窒化チタン層５０５又は窒
化タンタル層５０９のエッチング終点をより正確に同定
するため、検量主成分が、時間t2とt6の近くで発生しも
よく、また、これが本発明のモニタリング技術１００に
使用されてもよい点に注意すべきである。
【００４８】図６Aは、ポリシリコン多層構造体６０１
（図６B）のエッチング中に発生する製造PC1と検量PC1
の内積のグラフである。ポリシリコン多層構造体６０１
は臭素-塩素ベースのエッチング化学物質を用いてエッ
チングされたが、他のあらゆる既知のエッチング化学物
質を同様に使用してもよい。
（図６B）のエッチング中に発生する製造PC1と検量PC1
の内積のグラフである。ポリシリコン多層構造体６０１
は臭素-塩素ベースのエッチング化学物質を用いてエッ
チングされたが、他のあらゆる既知のエッチング化学物
質を同様に使用してもよい。
【００４９】ポリシリコン多層構造体６０１は、シリコ
ンウエハ（図示されず）上に堆積され、約１０００オン
グストロームの厚さを有する二酸化ケイ素層６０３と、
二酸化ケイ素層６０３上に堆積され、約２０００オング
ストロームの厚さを有するポリシリコン層６０５と、ポ
リシリコン層６０５上に堆積され、約８０００オングス
トロームの厚さを有するフォトレジスト層６０７とを備
えている。フォトレジスト層６０７はパターニングさ
れ、ポリシリコン層６０５の約２５%が露出される。本
発明者の先のエッチング試験及び／または知識に基づけ
ば、ポリシリコン多層構造体６０１のエッチング中、プ
ラズマ安定化が時間t1の近くで生じ、そのCF4貫通が、
時間t2の近くで起こり、ポリシリコン層６０５のエッチ
ングが時間t3の近くで開始し、時間t4近くまで続き、ポ
リシリコン層６０５の終点が時間t4の近くで起こるだろ
うことが推測された。
ンウエハ（図示されず）上に堆積され、約１０００オン
グストロームの厚さを有する二酸化ケイ素層６０３と、
二酸化ケイ素層６０３上に堆積され、約２０００オング
ストロームの厚さを有するポリシリコン層６０５と、ポ
リシリコン層６０５上に堆積され、約８０００オングス
トロームの厚さを有するフォトレジスト層６０７とを備
えている。フォトレジスト層６０７はパターニングさ
れ、ポリシリコン層６０５の約２５%が露出される。本
発明者の先のエッチング試験及び／または知識に基づけ
ば、ポリシリコン多層構造体６０１のエッチング中、プ
ラズマ安定化が時間t1の近くで生じ、そのCF4貫通が、
時間t2の近くで起こり、ポリシリコン層６０５のエッチ
ングが時間t3の近くで開始し、時間t4近くまで続き、ポ
リシリコン層６０５の終点が時間t4の近くで起こるだろ
うことが推測された。
【００５０】本発明者の疑いを確かめるために、本発明
のモニタリング技術１００を使用した。検量PC1は、時
間t4の近くで（例えば、時間t4の近くで測定されるプラ
ズマ放射波長に基づいて）計算され、そして、次の、ポ
リシリコン多層構造体６０１の製造エッチングが、検量
エッチングプロセスと同一の条件の下で実行された。展
開ウィンドウを用いて毎秒新しい製造PC1を発生させ、
そして、図６AのPC1内積曲線６０９を発生させるよう、
検量PC1と各新しい製造PC1の比較を、これら主成分の内
積をとることにより行う。図６Aで示すように、ポリシ
リコン層６０５のエッチング終点は、PC1内積曲線６０
９により明確に時間t4と同定される。更に、多層構造体
６０１の他のエッチングの特徴は、同一とみなすことが
できるだろう（例えば、時間t1でプラズマ安定化、時間
t2でCF4の貫通等）。図７Aは、底部反射防止コーティン
グ(bottom-anti-reflective-coating:BARC）多層構造体
７０１（図７B）のエッチング中に発生する製造PC1と検
量PC1の内積のグラフである。多層構造体７０１は、臭
素エッチング化学物質を用いてエッチングされたが、他
のあらゆる既知のエッチング化学物質を同様に使用して
もよい。
のモニタリング技術１００を使用した。検量PC1は、時
間t4の近くで（例えば、時間t4の近くで測定されるプラ
ズマ放射波長に基づいて）計算され、そして、次の、ポ
リシリコン多層構造体６０１の製造エッチングが、検量
エッチングプロセスと同一の条件の下で実行された。展
開ウィンドウを用いて毎秒新しい製造PC1を発生させ、
そして、図６AのPC1内積曲線６０９を発生させるよう、
検量PC1と各新しい製造PC1の比較を、これら主成分の内
積をとることにより行う。図６Aで示すように、ポリシ
リコン層６０５のエッチング終点は、PC1内積曲線６０
９により明確に時間t4と同定される。更に、多層構造体
６０１の他のエッチングの特徴は、同一とみなすことが
できるだろう（例えば、時間t1でプラズマ安定化、時間
t2でCF4の貫通等）。図７Aは、底部反射防止コーティン
グ(bottom-anti-reflective-coating:BARC）多層構造体
７０１（図７B）のエッチング中に発生する製造PC1と検
量PC1の内積のグラフである。多層構造体７０１は、臭
素エッチング化学物質を用いてエッチングされたが、他
のあらゆる既知のエッチング化学物質を同様に使用して
もよい。
【００５１】BARC多層構造体７０１は、シリコンウエハ
（図示されず）上に堆積され、約２４００オングストロ
ームの厚さを有するポリシリコン層７０３と、ポリシリ
コン層７０３上に堆積され、約２０００オングストロー
ムの厚さを有するBARC層７０５と、BARC層７０５上に堆
積され、約８０００オングストロームの厚さを有するフ
ォトレジスト層７０７とを備える。フォトレジスト層７
０７はパターニングされ、BARC層７０５の約２%を露出
する。
（図示されず）上に堆積され、約２４００オングストロ
ームの厚さを有するポリシリコン層７０３と、ポリシリ
コン層７０３上に堆積され、約２０００オングストロー
ムの厚さを有するBARC層７０５と、BARC層７０５上に堆
積され、約８０００オングストロームの厚さを有するフ
ォトレジスト層７０７とを備える。フォトレジスト層７
０７はパターニングされ、BARC層７０５の約２%を露出
する。
【００５２】BARC多層構造体７０１のオープン領域は非
常に小さい（例えば２%）ため、また、フォトレジスト
とBARCが類似の物質組成を有するため、従来の終点手法
では明らかに、BARC層７０５のエッチング終点を同定す
ることができない。しかし、本発明のモニタリング技術
１００は、BARC層７０５のエッチング終点を同定するこ
とが可能である。
常に小さい（例えば２%）ため、また、フォトレジスト
とBARCが類似の物質組成を有するため、従来の終点手法
では明らかに、BARC層７０５のエッチング終点を同定す
ることができない。しかし、本発明のモニタリング技術
１００は、BARC層７０５のエッチング終点を同定するこ
とが可能である。
【００５３】図６Bのポリシリコン多層構造体６０１と
同様に、先のエッチング試験及び／または発明者の知識
に基づき、BARC多層構造体７０１のエッチング中に、プ
ラズマ点火が時間t1の近くで生じ、リムBARCの除去が時
間t2の近くで開始され、ダイBARCの除去が時間t3の近く
で開始しポリシリコン層７０３が時間t4の近くで露出さ
れるだろう（例えば、BARC層７０５は時間t4の近くで開
始されるだろう）ことが推測される。
同様に、先のエッチング試験及び／または発明者の知識
に基づき、BARC多層構造体７０１のエッチング中に、プ
ラズマ点火が時間t1の近くで生じ、リムBARCの除去が時
間t2の近くで開始され、ダイBARCの除去が時間t3の近く
で開始しポリシリコン層７０３が時間t4の近くで露出さ
れるだろう（例えば、BARC層７０５は時間t4の近くで開
始されるだろう）ことが推測される。
【００５４】発明者の疑いを確証するため、発明のモニ
タリング技術１００を採用した。検量PC1は時間t3の近
くで計算され（例えば、時間t3の近くで測定されるプラ
ズマ放射波長に基づいて）、そして、多層構造体７０１
の次の製造エッチングが、検量エッチングプロセスと同
一の条件の下で実行された。展開ウィンドウを用いて毎
秒新しい製造PC1を発生させ、そして、図７AのPC1内積
曲線７０９を発生させるため、主成分の内積をとること
により検量PC1と各新しい製造PC1を比較する。図７Aで
示すように、BARC層７０５のエッチング終点は、PC1内
積曲線７０９によって明らかに、時間t3の近くと同定さ
れる。更に、多層構造体７０１の各エッチング特徴も、
同一とみなすことができるだろう（例えば、時間t1でプ
ラズマ点火、時間t2でリムBARCの除去、時間t4でポリシ
リコン層７０３のエッチング）。
タリング技術１００を採用した。検量PC1は時間t3の近
くで計算され（例えば、時間t3の近くで測定されるプラ
ズマ放射波長に基づいて）、そして、多層構造体７０１
の次の製造エッチングが、検量エッチングプロセスと同
一の条件の下で実行された。展開ウィンドウを用いて毎
秒新しい製造PC1を発生させ、そして、図７AのPC1内積
曲線７０９を発生させるため、主成分の内積をとること
により検量PC1と各新しい製造PC1を比較する。図７Aで
示すように、BARC層７０５のエッチング終点は、PC1内
積曲線７０９によって明らかに、時間t3の近くと同定さ
れる。更に、多層構造体７０１の各エッチング特徴も、
同一とみなすことができるだろう（例えば、時間t1でプ
ラズマ点火、時間t2でリムBARCの除去、時間t4でポリシ
リコン層７０３のエッチング）。
【００５５】本発明のモニタリング技術１００を、図3A
-7Aを参照して終点検出に関して主に説明してきたが、
プラズマ点火、貫通、除去等の他の処理事象を同様に同
定してもよいことが理解される。更に、本発明のモニタ
リング技術１００は、プラズマプロセスの「指紋（フィ
ンガプリント」を提供することにより、プロセス状態
（例えばRF電力、プラズマ反応化学物質、その他）につ
いての情報を提供することができ、また、プロセスチャ
ンバについての情報を提供することができる（例えば、
故障が存在するかどうか、１のチャンバが別のチャンバ
と整合するかどうか等）。
-7Aを参照して終点検出に関して主に説明してきたが、
プラズマ点火、貫通、除去等の他の処理事象を同様に同
定してもよいことが理解される。更に、本発明のモニタ
リング技術１００は、プラズマプロセスの「指紋（フィ
ンガプリント」を提供することにより、プロセス状態
（例えばRF電力、プラズマ反応化学物質、その他）につ
いての情報を提供することができ、また、プロセスチャ
ンバについての情報を提供することができる（例えば、
故障が存在するかどうか、１のチャンバが別のチャンバ
と整合するかどうか等）。
【００５６】プロセス状態情報に関して、検量主成分と
製造主成分の一方又は両方における様々な特徴の形と位
置は、処理パラメータないし条件を変えることにより、
あるいは主成分の特徴の形と位置がどのようにして変わ
るかを調べることにより、探求できる情報を提供する。
例えば、図８はプロセスドリフトを模倣する条件下での
製造PC1と検量PC1の内積のグラフである。検量PC1は、
プラズマプロセス中に誘導結合プラズマソース（IPS）
チャンバ内にC4F8を１０sccm流すことによって発生し
た。その後は、製造プロセスはC4F8の流量を６０の秒毎
に２sccm ずつ増やしたことを除いて同一のプロセス条
件の下で実行された。図８で示すように、流量の変化
は、本発明のモニタリング技術１００で容易に識別でき
る（例えば、６０秒、１２０秒、１８０秒等）。
製造主成分の一方又は両方における様々な特徴の形と位
置は、処理パラメータないし条件を変えることにより、
あるいは主成分の特徴の形と位置がどのようにして変わ
るかを調べることにより、探求できる情報を提供する。
例えば、図８はプロセスドリフトを模倣する条件下での
製造PC1と検量PC1の内積のグラフである。検量PC1は、
プラズマプロセス中に誘導結合プラズマソース（IPS）
チャンバ内にC4F8を１０sccm流すことによって発生し
た。その後は、製造プロセスはC4F8の流量を６０の秒毎
に２sccm ずつ増やしたことを除いて同一のプロセス条
件の下で実行された。図８で示すように、流量の変化
は、本発明のモニタリング技術１００で容易に識別でき
る（例えば、６０秒、１２０秒、１８０秒等）。
【００５７】チャンバ情報に関し、プラズマチャンバ２
０６が正しく働いていることがわかっている場合にとら
れるプラズマプロセスの一つ以上の検量主成分の指紋
は、プロセスチャンバのための「検量」指紋として機能
してもよい。その後、次のプロセス運転の主成分指紋
は、定期的にプロセスの検量指紋と比較されてもよい。
次の主成分の指紋におけるドリフト、性能の広がり、雑
音水準又はその他の同様の変化が定量され、これはプラ
ズマチャンバ２０６の調子を示すものとして機能し、ま
た、チャンバの故障を発見することができる（例えば、
各チャンバの故障に起因する特有の特徴を介して）。例
えば、チャンバクリーニング/維持操作に続いて、一つ
以上の製造主成分の指紋を測定して、チャンバの検量主
成分検量の指紋と比較し、クリーニング/維持操作の後
にチャンバが正しく機能することを保証する（例えば
「チャンバ資格」プロセス）。また、２つの異なるチャ
ンバの検量主成分及び／又は製造主成分の指紋を比較す
るが、これは、チャンバの整合を目的としていてもよ
く、あるいは、一方のチャンバを、他方のチャンバの主
成分の指紋に整合するように調整し又は「釣り合いをと
る」ためであってもよい。１つのプロセスに対し、製造
主成分はいくつでも、またあらゆる主成分（例えばPC
1、PC2、PC3その他）を組み合わせて、所望の場合、そ
のプロセスのための検量の指紋として機能させてもよ
い。
０６が正しく働いていることがわかっている場合にとら
れるプラズマプロセスの一つ以上の検量主成分の指紋
は、プロセスチャンバのための「検量」指紋として機能
してもよい。その後、次のプロセス運転の主成分指紋
は、定期的にプロセスの検量指紋と比較されてもよい。
次の主成分の指紋におけるドリフト、性能の広がり、雑
音水準又はその他の同様の変化が定量され、これはプラ
ズマチャンバ２０６の調子を示すものとして機能し、ま
た、チャンバの故障を発見することができる（例えば、
各チャンバの故障に起因する特有の特徴を介して）。例
えば、チャンバクリーニング/維持操作に続いて、一つ
以上の製造主成分の指紋を測定して、チャンバの検量主
成分検量の指紋と比較し、クリーニング/維持操作の後
にチャンバが正しく機能することを保証する（例えば
「チャンバ資格」プロセス）。また、２つの異なるチャ
ンバの検量主成分及び／又は製造主成分の指紋を比較す
るが、これは、チャンバの整合を目的としていてもよ
く、あるいは、一方のチャンバを、他方のチャンバの主
成分の指紋に整合するように調整し又は「釣り合いをと
る」ためであってもよい。１つのプロセスに対し、製造
主成分はいくつでも、またあらゆる主成分（例えばPC
1、PC2、PC3その他）を組み合わせて、所望の場合、そ
のプロセスのための検量の指紋として機能させてもよ
い。
【００５８】発明のモニタリング技術１００は、マニュ
アルで（例えば、ユーザー２３２によって）実行されて
もよく、あるいは、所望により運転毎のベース又はロッ
ト毎のベースで自動で（例えば、プロセッサ２２２で）
実行されてもよい。好ましくは、製造プロセス中にデー
タが収集されるよう、製造主成分の計算を実行し、処理
中に（例えば、リアルタイムに）処理パラメータが調整
できるようにする。
アルで（例えば、ユーザー２３２によって）実行されて
もよく、あるいは、所望により運転毎のベース又はロッ
ト毎のベースで自動で（例えば、プロセッサ２２２で）
実行されてもよい。好ましくは、製造プロセス中にデー
タが収集されるよう、製造主成分の計算を実行し、処理
中に（例えば、リアルタイムに）処理パラメータが調整
できるようにする。
【００５９】図２に関し、ユーザー２３２、製造プロセ
スを運転するための遠隔コンピューターシステム、製造
実行システムその他は、プロセッサ２２２がどのプロセ
ス事象（例えば貫通、終点、その他）を同定しなければ
ならないか、また、それに応答して、第２の制御バス２
３０を介してプラズマエッチングシステム２０２に警報
を送る（例えば、プラズマチャンバ２０６内のプラズマ
プロセスを停止させるため等）必要があるかどうか、ど
んなプロセス状態情報（例えばRF電力、プラズマ反応化
学物質、その他）が要望されるか、リアルタイムプロセ
ス制御を用いるべきかどうか、どんなチャンバ情報（例
えばチャンバ故障情報、チャンバ整合の情報その他）が
要望されるか、そしてチャンバ故障が検出された場合
に、プラズマチャンバ２０６内のプラズマプロセスを停
止すべきかどうかについて、特定してもよい。前述のよ
うに、所望の場合、ほんの少しのプラズマ放射波長をモ
ニタしてもよい。
スを運転するための遠隔コンピューターシステム、製造
実行システムその他は、プロセッサ２２２がどのプロセ
ス事象（例えば貫通、終点、その他）を同定しなければ
ならないか、また、それに応答して、第２の制御バス２
３０を介してプラズマエッチングシステム２０２に警報
を送る（例えば、プラズマチャンバ２０６内のプラズマ
プロセスを停止させるため等）必要があるかどうか、ど
んなプロセス状態情報（例えばRF電力、プラズマ反応化
学物質、その他）が要望されるか、リアルタイムプロセ
ス制御を用いるべきかどうか、どんなチャンバ情報（例
えばチャンバ故障情報、チャンバ整合の情報その他）が
要望されるか、そしてチャンバ故障が検出された場合
に、プラズマチャンバ２０６内のプラズマプロセスを停
止すべきかどうかについて、特定してもよい。前述のよ
うに、所望の場合、ほんの少しのプラズマ放射波長をモ
ニタしてもよい。
【００６０】図９は、図２の発明のプロセスモニタ装置
２０４の回路図であり、そこでは、専用のデジタル信号
処理装置（DSP）９０１が使用される。DSP ９０１は、
製造主成分計算のために展開ウィンドウを定義するよ
う、また、プロセッサ２２２よりかなり高い速度で展開
ウィンドウ（以前に説明されて）内のデータに主成分分
析を実行するよう、プログラムされることが好ましい。
次いで、DSP ９０１は解析のため、プロセッサ２２２に
得られた主成分情報を供給する（例えば、検量主成分に
よる比較のために）。このように、OESデータの解析
は、所望の場合、リアルタイム処理パラメータ調整を可
能にするよう、十分速く実行されてもよい。また、製造
主成分と検量主成分の比較がDSP ９０１内で実行されて
もよい。
２０４の回路図であり、そこでは、専用のデジタル信号
処理装置（DSP）９０１が使用される。DSP ９０１は、
製造主成分計算のために展開ウィンドウを定義するよ
う、また、プロセッサ２２２よりかなり高い速度で展開
ウィンドウ（以前に説明されて）内のデータに主成分分
析を実行するよう、プログラムされることが好ましい。
次いで、DSP ９０１は解析のため、プロセッサ２２２に
得られた主成分情報を供給する（例えば、検量主成分に
よる比較のために）。このように、OESデータの解析
は、所望の場合、リアルタイム処理パラメータ調整を可
能にするよう、十分速く実行されてもよい。また、製造
主成分と検量主成分の比較がDSP ９０１内で実行されて
もよい。
【００６１】プラズマ放射波長をプロセスの相関計数値
としてモニタすることに加えて、プロセス状態、プロセ
ス事象及びチャンバ情報を得るために、プラズマ処理中
にプラズマチャンバのウエハペデスタルに供給されるRF
電力等のプラズマプロセス、ウエハ温度、チャンバ圧
力、絞り弁ポジション等のその他の（または追加の）相
関計数値を、本発明のモニタリング技術１００に従って
モニタしてもよい。図１０は、処理システム２００の回
路図であり、発明のプロセスモニタ装置２０４は、プラ
ズマ処理中において、プラズマ放射変動よりむしろ（又
はこれに加えて）RF電力、ウエハ温度、チャンバ圧力と
絞り弁ポジションをモニタするのに適している。具体的
には、発明のプロセスモニタ装置２０４にはスペクトロ
メータ２２０はもはや示されず、そして、プラズマ処理
中においてプラズマチャンバ２０６と関連する、RF電力
を表す信号、ウエハ温度、チャンバ圧力及び絞り弁ポジ
ションが、レシピ制御ポート２１０とプロセッサ２２２
の間に結合される第５の制御バス１０００を介して、プ
ロセッサ２２２に供給される。プラズマエッチングシス
テムコントローラー２０８が、プラズマチャンバ２０６
の各種質量流量コントローラ、RFジェネレータ、温度制
御器、圧力計、その他を直接インターフェースする（例
えば、レシピ制御ポート２１０なしで）場合は、相関計
数値情報は、プラズマエッチングコントローラ２０８か
ら、直接にプロセッサ２２２に供給されてもよい。所望
の場合に、スペクトロメータ２２０を使用し、レシピ制
御ポート２１０から又はプラズマエッチングコントロー
ラ２０８から、OESデータを他の相関計数値と共にプロ
セッサ２２２へ供給してもよいことが理解されよう（例
えばRF電力、ウエハ温度等）。
としてモニタすることに加えて、プロセス状態、プロセ
ス事象及びチャンバ情報を得るために、プラズマ処理中
にプラズマチャンバのウエハペデスタルに供給されるRF
電力等のプラズマプロセス、ウエハ温度、チャンバ圧
力、絞り弁ポジション等のその他の（または追加の）相
関計数値を、本発明のモニタリング技術１００に従って
モニタしてもよい。図１０は、処理システム２００の回
路図であり、発明のプロセスモニタ装置２０４は、プラ
ズマ処理中において、プラズマ放射変動よりむしろ（又
はこれに加えて）RF電力、ウエハ温度、チャンバ圧力と
絞り弁ポジションをモニタするのに適している。具体的
には、発明のプロセスモニタ装置２０４にはスペクトロ
メータ２２０はもはや示されず、そして、プラズマ処理
中においてプラズマチャンバ２０６と関連する、RF電力
を表す信号、ウエハ温度、チャンバ圧力及び絞り弁ポジ
ションが、レシピ制御ポート２１０とプロセッサ２２２
の間に結合される第５の制御バス１０００を介して、プ
ロセッサ２２２に供給される。プラズマエッチングシス
テムコントローラー２０８が、プラズマチャンバ２０６
の各種質量流量コントローラ、RFジェネレータ、温度制
御器、圧力計、その他を直接インターフェースする（例
えば、レシピ制御ポート２１０なしで）場合は、相関計
数値情報は、プラズマエッチングコントローラ２０８か
ら、直接にプロセッサ２２２に供給されてもよい。所望
の場合に、スペクトロメータ２２０を使用し、レシピ制
御ポート２１０から又はプラズマエッチングコントロー
ラ２０８から、OESデータを他の相関計数値と共にプロ
セッサ２２２へ供給してもよいことが理解されよう（例
えばRF電力、ウエハ温度等）。
【００６２】一般に、制御バスに供給されるにせよされ
ないにせよ、処理システム２００内のあらゆる構成要素
の間に供給される信号は、アナログまたはデジタル形式
で供給されてもよい。例えば、所望の場合、アナログ信
号はアナログ‐デジタル変換器を介してデジタル化され
RS-232インターフェースやパラレルインターフェースを
介して送られてもよい。
ないにせよ、処理システム２００内のあらゆる構成要素
の間に供給される信号は、アナログまたはデジタル形式
で供給されてもよい。例えば、所望の場合、アナログ信
号はアナログ‐デジタル変換器を介してデジタル化され
RS-232インターフェースやパラレルインターフェースを
介して送られてもよい。
【００６３】プラズマ放射波長と同様に、RF電力、ウエ
ハ温度、チャンバ圧力と絞り弁ポジション情報に基づい
て製造プロセスを実行する間、プロセッサ２２２は、新
しい製造主成分を発生させるために展開ウィンドウを用
いることが好ましく、これは期間の割合（例えば毎秒）
でなされることが好ましい。次いで、プロセス事象、プ
ロセス状態及びチャンバ情報を得るため、プロセッサ２
２２は、それぞれの新しい製造主成分と以前に発生した
検量主成分（説明されるように）との比較を行う。解析
時間を減らすため、図９のDSP ９０１をプロセッサ２２
２で使用してもよい。
ハ温度、チャンバ圧力と絞り弁ポジション情報に基づい
て製造プロセスを実行する間、プロセッサ２２２は、新
しい製造主成分を発生させるために展開ウィンドウを用
いることが好ましく、これは期間の割合（例えば毎秒）
でなされることが好ましい。次いで、プロセス事象、プ
ロセス状態及びチャンバ情報を得るため、プロセッサ２
２２は、それぞれの新しい製造主成分と以前に発生した
検量主成分（説明されるように）との比較を行う。解析
時間を減らすため、図９のDSP ９０１をプロセッサ２２
２で使用してもよい。
【００６４】図１１は、半導体デバイスを製造するため
の自動化されたツール１１００の平面図である。ツール
１１００は、一対のロードロック１１０２ａ、１１０２
ｂと、ウエハハンドラ１１０６を有するウエハハンドラ
チャンバ１１０４とを備える。ウエハハンドラチャンバ
１１０４とウエハハンドラ１１０６は、複数の処理チャ
ンバ１１０８、１１１０に結合される。最も重要なこと
は、ウエハハンドラチャンバ１１０４とウエハハンドラ
１１０６は、図２又は図１０の処理システム２００のプ
ラズマチャンバ２０６に結合されることである。プラズ
マチャンバ２０６は、自身に結合される本発明のプロセ
スモニタ装置２０４を有する（図示のように）。全体の
ツール１１００は、コントローラ１１１２（例えばツー
ル１１００のための専用のコントローラ、製造プロセス
を運転するための遠隔コンピューターシステム、製造実
行システム、その他）によって制御され、これは、ロー
ドロック１１０２ａ、１１０２ｂとチャンバ１１０８
（１１１０と２０６）の間の半導体基板の移送を制御
し、またそこでの処理を制御するプログラムを有する。
の自動化されたツール１１００の平面図である。ツール
１１００は、一対のロードロック１１０２ａ、１１０２
ｂと、ウエハハンドラ１１０６を有するウエハハンドラ
チャンバ１１０４とを備える。ウエハハンドラチャンバ
１１０４とウエハハンドラ１１０６は、複数の処理チャ
ンバ１１０８、１１１０に結合される。最も重要なこと
は、ウエハハンドラチャンバ１１０４とウエハハンドラ
１１０６は、図２又は図１０の処理システム２００のプ
ラズマチャンバ２０６に結合されることである。プラズ
マチャンバ２０６は、自身に結合される本発明のプロセ
スモニタ装置２０４を有する（図示のように）。全体の
ツール１１００は、コントローラ１１１２（例えばツー
ル１１００のための専用のコントローラ、製造プロセス
を運転するための遠隔コンピューターシステム、製造実
行システム、その他）によって制御され、これは、ロー
ドロック１１０２ａ、１１０２ｂとチャンバ１１０８
（１１１０と２０６）の間の半導体基板の移送を制御
し、またそこでの処理を制御するプログラムを有する。
【００６５】図１Ａ〜１０に関して前述したように、コ
ントローラ１１１２は、リアルタイムでプラズマチャン
バ２０６のプロセス状態を制御するための、そして、発
明のプロセスモニタ装置２０４を介して、リアルタイム
に処理事象（例えばブレークスルー、終端点、その他）
をモニタするための、プログラムを有している。本発明
のプロセスモニタ装置２０４は、プラズマチャンバ２０
６のプロセス状態を良好に制御できるようにし、処理事
象が生じる時をより正確に同定する（プラズマチャンバ
２０６のスループットを有効に増加させる）。従って、
自動化製造ツール１１００の収率とスループットの両方
が、大きく増加する。
ントローラ１１１２は、リアルタイムでプラズマチャン
バ２０６のプロセス状態を制御するための、そして、発
明のプロセスモニタ装置２０４を介して、リアルタイム
に処理事象（例えばブレークスルー、終端点、その他）
をモニタするための、プログラムを有している。本発明
のプロセスモニタ装置２０４は、プラズマチャンバ２０
６のプロセス状態を良好に制御できるようにし、処理事
象が生じる時をより正確に同定する（プラズマチャンバ
２０６のスループットを有効に増加させる）。従って、
自動化製造ツール１１００の収率とスループットの両方
が、大きく増加する。
【００６６】一般に、あるプロセスに対して相関計数値
（例えばプラズマ電磁放射、RF電力、チャンバ圧力、ウ
エハ温度、絞り弁ポジションその他）を測定する過程
と、次の主成分分析が、製造実行システムその他により
製造プロセスを運転するための遠隔コンピューターシス
テムによって、ユーザーにより実行されてもよい。前述
のように、処理中に解析とモニタリングを実行し、リア
ルタイムのプロセス制御を可能にすることが好ましい。
好ましくは、ユーザー、製造プロセスを運転するための
遠隔コンピューターシステム、製造実行システム又は他
の適当なコントローラが、どのプロセス事象（例えば貫
通、終点、その他）をそれはプロセッサ２２２が同定す
べきか、それに応答して（例えば、プラズマチャンバ２
０６内のプラズマ処理を停止させるため）警告がプラズ
マエッチングシステム２０２に送られるかどうか、どん
なプロセス状態情報が要望されるか（例えばRF電力、プ
ラズマ反応化学物質その他）、リアルタイムプロセス制
御を用いるべきかどうかどのチャンバ情報が要望される
か（例えばチャンバ故障情報、チャンバ整合の情報その
他）、チャンバ故障が検出された場合、プラズマチャン
バ２０６内のプラズマプロセスを停止すべきかどうかに
ついて、特定する。例えば、プロセッサ２２２を指示す
るユーザー選択可能な関数のライブラリーを具備するこ
とにより、要望されたプロセス状態、プロセス事象及び
／またはチャンバ情報を得てもよく、あるいはそれに応
じた作用をなしてもよい（例えば、エッチングプロセス
の終点を検出し、その後処理を停止する等）。
（例えばプラズマ電磁放射、RF電力、チャンバ圧力、ウ
エハ温度、絞り弁ポジションその他）を測定する過程
と、次の主成分分析が、製造実行システムその他により
製造プロセスを運転するための遠隔コンピューターシス
テムによって、ユーザーにより実行されてもよい。前述
のように、処理中に解析とモニタリングを実行し、リア
ルタイムのプロセス制御を可能にすることが好ましい。
好ましくは、ユーザー、製造プロセスを運転するための
遠隔コンピューターシステム、製造実行システム又は他
の適当なコントローラが、どのプロセス事象（例えば貫
通、終点、その他）をそれはプロセッサ２２２が同定す
べきか、それに応答して（例えば、プラズマチャンバ２
０６内のプラズマ処理を停止させるため）警告がプラズ
マエッチングシステム２０２に送られるかどうか、どん
なプロセス状態情報が要望されるか（例えばRF電力、プ
ラズマ反応化学物質その他）、リアルタイムプロセス制
御を用いるべきかどうかどのチャンバ情報が要望される
か（例えばチャンバ故障情報、チャンバ整合の情報その
他）、チャンバ故障が検出された場合、プラズマチャン
バ２０６内のプラズマプロセスを停止すべきかどうかに
ついて、特定する。例えば、プロセッサ２２２を指示す
るユーザー選択可能な関数のライブラリーを具備するこ
とにより、要望されたプロセス状態、プロセス事象及び
／またはチャンバ情報を得てもよく、あるいはそれに応
じた作用をなしてもよい（例えば、エッチングプロセス
の終点を検出し、その後処理を停止する等）。
【００６７】貫通と終点等の処理事象を同定するため、
そして、チャンバ故障情報や情報に整合させているチャ
ンバ等のプロセスチャンバ情報を得るため、関連するプ
ロセス事象またはプロセスチャンバ識別情報を備えてい
るデータベース（例えば終点情報を提供する検量主成
分、貫通情報、情報に整合させているチャンバその他）
が、プロセッサ２２２内、製造プロセスを制御するため
の遠隔コンピューターシステム内、製造実行システム内
その他に、具備されてもよい。次いで、データベース内
に関連する情報がプロセッサ２２２によりアクセスさ
れ、プロセス事象の同定又はチャンバ情報の抽出のため
に用いられる。たとえば、材料層のエッチング中に終点
又は貫通を検出するため、貫通又は終点事象の近くで発
生する一つ以上の検量主成分が、データベース内に保存
されてもよい。その後は、処理中に製造主成分が、デー
タベース内に保存される１つ以上の検量主成分と比較さ
れてもよい。製造主成分及び検量主成分がお互いの予め
定められた範囲内にあるならば、終点か貫通が検出され
たことを示す信号を発生してもよい。好ましくはエッチ
ングされる各材料層のための終点または貫通を示す一つ
以上の検量主成分が、データベース内に保存される。
そして、チャンバ故障情報や情報に整合させているチャ
ンバ等のプロセスチャンバ情報を得るため、関連するプ
ロセス事象またはプロセスチャンバ識別情報を備えてい
るデータベース（例えば終点情報を提供する検量主成
分、貫通情報、情報に整合させているチャンバその他）
が、プロセッサ２２２内、製造プロセスを制御するため
の遠隔コンピューターシステム内、製造実行システム内
その他に、具備されてもよい。次いで、データベース内
に関連する情報がプロセッサ２２２によりアクセスさ
れ、プロセス事象の同定又はチャンバ情報の抽出のため
に用いられる。たとえば、材料層のエッチング中に終点
又は貫通を検出するため、貫通又は終点事象の近くで発
生する一つ以上の検量主成分が、データベース内に保存
されてもよい。その後は、処理中に製造主成分が、デー
タベース内に保存される１つ以上の検量主成分と比較さ
れてもよい。製造主成分及び検量主成分がお互いの予め
定められた範囲内にあるならば、終点か貫通が検出され
たことを示す信号を発生してもよい。好ましくはエッチ
ングされる各材料層のための終点または貫通を示す一つ
以上の検量主成分が、データベース内に保存される。
【００６８】プロセスチャンバ情報に関して、プラズマ
チャンバ２０６が正しく動作することがわかった時点で
とられるプロセスの１つ以上の検量主成分「指紋」が、
データベース内に保存されてもよくまた、プロセスチャ
ンバのための「検量」指紋として作用してもよい。その
後、次のプロセス運転中に計算される製造主成分指紋
は、データベース内に保存されるプロセスのために、定
期的に検量指紋と比較されてもよい。次の指紋における
ドリフト、性能の広がり、雑音水準又はその他の同様の
変化が定量され（例えば、データベース内に保存された
各チャンバ故障に起因している独特な検量主成分又は製
造主成分を介して）、これはプラズマチャンバ２０６の
調子を示すものとして機能し、また、チャンバの故障を
発見することができる（例えば、各チャンバの故障に起
因する特有の特徴を介して）。例えば、チャンバクリー
ニング/維持操作に続いて、一つ以上の製造主成分の指
紋を測定して、チャンバの検量主成分検量の指紋と比較
し、クリーニング/維持操作の後にチャンバが正しく機
能することを保証する。
チャンバ２０６が正しく動作することがわかった時点で
とられるプロセスの１つ以上の検量主成分「指紋」が、
データベース内に保存されてもよくまた、プロセスチャ
ンバのための「検量」指紋として作用してもよい。その
後、次のプロセス運転中に計算される製造主成分指紋
は、データベース内に保存されるプロセスのために、定
期的に検量指紋と比較されてもよい。次の指紋における
ドリフト、性能の広がり、雑音水準又はその他の同様の
変化が定量され（例えば、データベース内に保存された
各チャンバ故障に起因している独特な検量主成分又は製
造主成分を介して）、これはプラズマチャンバ２０６の
調子を示すものとして機能し、また、チャンバの故障を
発見することができる（例えば、各チャンバの故障に起
因する特有の特徴を介して）。例えば、チャンバクリー
ニング/維持操作に続いて、一つ以上の製造主成分の指
紋を測定して、チャンバの検量主成分検量の指紋と比較
し、クリーニング/維持操作の後にチャンバが正しく機
能することを保証する。
【００６９】また、２つの異なるチャンバの検量主成分
又は製造主成分の指紋を比較するが、これは、チャンバ
の整合を目的としていてもよく、あるいは、一方のチャ
ンバを、他方のチャンバの指紋に整合するように調整し
又は「釣り合いをとる」ためであってもよい（前述の様
に）。また、主成分の指紋が、適当なウエハのチャック
を同定するために同様に使用されてもよい（例えば、不
適当にチャックされたウエハが処理中に固有の主成分性
能を発生させる）。
又は製造主成分の指紋を比較するが、これは、チャンバ
の整合を目的としていてもよく、あるいは、一方のチャ
ンバを、他方のチャンバの指紋に整合するように調整し
又は「釣り合いをとる」ためであってもよい（前述の様
に）。また、主成分の指紋が、適当なウエハのチャック
を同定するために同様に使用されてもよい（例えば、不
適当にチャックされたウエハが処理中に固有の主成分性
能を発生させる）。
【００７０】前述の記載は、本発明の好ましい具体例の
みを開示するが、上記に開示された本発明の範囲内にな
る装置及び方法の修正は当業者に容易に理解されるであ
ろう。例えば、ここに説明したプラズマ放射波長のモニ
タの範囲は、好ましいものというだけであり、所望の場
合他の波長範囲をモニタしてもよい。製造主成分の計算
は、展開ウィンドウを用いてなされる必要はなく、ある
いは、期待されるプロセス事象、プラズマ状態またはチ
ャンバ状態近くだけで計算されてもよい。更に、図2-11
ではプラズマを使用する半導体デバイス製造プロセスの
プロセス状態をモニタすることに関して本発明を説明し
てきたが、本発明は一般に、測定可能な相関計数値を有
するあらゆるプロセスをモニタしてもよいことが理解さ
れよう（例えば、プラズマを使用するしないによらず、
また、半導体デバイス製造に関係があるなしによら
ず）。例えば、本発明に従う任意のプロセスの温度、圧
力、重量（例えば、結晶微量天秤を介して）、化学発
光、その他の相関計数値をモニタすることにより、プロ
セス状態情報、プロセス事象情報、そして、適用できる
場合はチャンバ情報を、プロセスに関して得てもよい。
別の実例としては、温度、圧力、重量、プラズマ放射、
RF電力、その他等の堆積プロセスの相関計数値（例えば
化学気相堆積、プラズマ加速化学蒸着と高密プラズマ化
学気相堆積プロセス窒化ケイ素、ケイ化タングステン、
ポリシリコン、Ｋの低い材料又は高い材料、III-Ｖ又は
II-VI半導体、フッ素化珪素、トリエチルフォスフェー
ト（TEPO）、テトラエチルオルソシリケート（TEOS）膜
または他の材料）が、プロセス状態、プロセス事象及び
チャンバに関連した情報を得るために本発明に従ってモ
ニタされてもよい。そのような情報を用いて、前述のよ
うにチャンバ故障とチャンバ整合の目的に加えて、堆積
速度、反応化学、RFジェネレーター操作（その他）モニ
タしてもよい。
みを開示するが、上記に開示された本発明の範囲内にな
る装置及び方法の修正は当業者に容易に理解されるであ
ろう。例えば、ここに説明したプラズマ放射波長のモニ
タの範囲は、好ましいものというだけであり、所望の場
合他の波長範囲をモニタしてもよい。製造主成分の計算
は、展開ウィンドウを用いてなされる必要はなく、ある
いは、期待されるプロセス事象、プラズマ状態またはチ
ャンバ状態近くだけで計算されてもよい。更に、図2-11
ではプラズマを使用する半導体デバイス製造プロセスの
プロセス状態をモニタすることに関して本発明を説明し
てきたが、本発明は一般に、測定可能な相関計数値を有
するあらゆるプロセスをモニタしてもよいことが理解さ
れよう（例えば、プラズマを使用するしないによらず、
また、半導体デバイス製造に関係があるなしによら
ず）。例えば、本発明に従う任意のプロセスの温度、圧
力、重量（例えば、結晶微量天秤を介して）、化学発
光、その他の相関計数値をモニタすることにより、プロ
セス状態情報、プロセス事象情報、そして、適用できる
場合はチャンバ情報を、プロセスに関して得てもよい。
別の実例としては、温度、圧力、重量、プラズマ放射、
RF電力、その他等の堆積プロセスの相関計数値（例えば
化学気相堆積、プラズマ加速化学蒸着と高密プラズマ化
学気相堆積プロセス窒化ケイ素、ケイ化タングステン、
ポリシリコン、Ｋの低い材料又は高い材料、III-Ｖ又は
II-VI半導体、フッ素化珪素、トリエチルフォスフェー
ト（TEPO）、テトラエチルオルソシリケート（TEOS）膜
または他の材料）が、プロセス状態、プロセス事象及び
チャンバに関連した情報を得るために本発明に従ってモ
ニタされてもよい。そのような情報を用いて、前述のよ
うにチャンバ故障とチャンバ整合の目的に加えて、堆積
速度、反応化学、RFジェネレーター操作（その他）モニ
タしてもよい。
【００７１】従って、本発明を好ましい具体例と関連し
て表わしたが、他の具体例が本発明の本質及び範囲に入
ってもよいと理解されるべきである。
て表わしたが、他の具体例が本発明の本質及び範囲に入
ってもよいと理解されるべきである。
【図１】図１A及び1Bは、本発明に従って一般的なプロ
セスをモニタするための本発明のモニタリング技術のフ
ローチャートである。
セスをモニタするための本発明のモニタリング技術のフ
ローチャートである。
【図２】図２は、プラズマエッチングシステムを備えて
いる本発明の処理システムと本発明に従ってこれに結合
される本発明のプロセスモニタ装置の回路図である。
いる本発明の処理システムと本発明に従ってこれに結合
される本発明のプロセスモニタ装置の回路図である。
【図３】図３Aは、図２の処理システムで二酸化ケイ素
層のプラズマエッチング中に発生した平均中心光学発光
分光法（OES）情報の等高線グラフであり、図３Bは、図
３AのOES情報を得るためのエッチングされた二酸化ケイ
素層を備える多層の半導体構造の断面図であり、図３C
は、図３Bの二酸化ケイ素層のエッチング中にプラズマ
により出力された波長のスナップショットであり、図３
Dは、図３Bの二酸化ケイ素層のエッチング中に発生した
第１の主成分のグラフである。
層のプラズマエッチング中に発生した平均中心光学発光
分光法（OES）情報の等高線グラフであり、図３Bは、図
３AのOES情報を得るためのエッチングされた二酸化ケイ
素層を備える多層の半導体構造の断面図であり、図３C
は、図３Bの二酸化ケイ素層のエッチング中にプラズマ
により出力された波長のスナップショットであり、図３
Dは、図３Bの二酸化ケイ素層のエッチング中に発生した
第１の主成分のグラフである。
【図４】図４A及び4Bは、検量主成分と、図３Bの二酸化
ケイ素層のエッチング中に得られる製造主成分との内積
のグラフであり、4Aはエッチング中に印加される磁界有
りの場合、4Bは無しの場合である。
ケイ素層のエッチング中に得られる製造主成分との内積
のグラフであり、4Aはエッチング中に印加される磁界有
りの場合、4Bは無しの場合である。
【図５】図５Aは、プラチナ多重層構造体のエッチング
中に発生した、検量主成分と製造第１主成分の内積と、
検量主成分と製造第２主成分の内積のグラフであり、図
５Bは、図５Aのグラフを得るためにエッチングがなされ
たプラチナ多重層構造体の断面線図である。
中に発生した、検量主成分と製造第１主成分の内積と、
検量主成分と製造第２主成分の内積のグラフであり、図
５Bは、図５Aのグラフを得るためにエッチングがなされ
たプラチナ多重層構造体の断面線図である。
【図６】図６Aは、検量主成分と、ポリシリコン多重層
構造のエッチング中に発生した製造第１の主成分との内
積のグラフであり、図６Bは、図６Aのグラフを得るため
にエッチングがなされたポリシリコン多重層構造体の断
面線図である。
構造のエッチング中に発生した製造第１の主成分との内
積のグラフであり、図６Bは、図６Aのグラフを得るため
にエッチングがなされたポリシリコン多重層構造体の断
面線図である。
【図７】図７Aは検量主成分と、BARC多重層構造体のエ
ッチング中に発生した製造第１の主成分との内積のグラ
フであり、図７Bは、図７Aのグラフを得るためにエッチ
ングがなされたBARC多重層構造体の断面線図である。
ッチング中に発生した製造第１の主成分との内積のグラ
フであり、図７Bは、図７Aのグラフを得るためにエッチ
ングがなされたBARC多重層構造体の断面線図である。
【図８】図８は検量主成分と、プロセスドリフトを模倣
する処理条件の下で発生した製造第１の主成分の内積の
グラフである。
する処理条件の下で発生した製造第１の主成分の内積の
グラフである。
【図９】図９は、専用のデジタル信号処理装置を使用し
た図２の本発明のプロセスモニタ装置の回路図である。
た図２の本発明のプロセスモニタ装置の回路図である。
【図１０】図１０は、プロセスモニタ装置が、RF電力、
ウエハ温度、チャンバ圧力及びスロットルバルブポジシ
ョンをモニタするに適する、図２の本発明の処理システ
ムの回路図である。
ウエハ温度、チャンバ圧力及びスロットルバルブポジシ
ョンをモニタするに適する、図２の本発明の処理システ
ムの回路図である。
【図１１】図１１は、半導体デバイス製造のための、図
２又は図１０の本発明の処理システムを使用する自動化
ツールの平面図である。
２又は図１０の本発明の処理システムを使用する自動化
ツールの平面図である。
２００…処理システム、２０２…プラズマエッチングシ
ステム、２０４…プロセスモニタ装置２０４。
ステム、２０４…プロセスモニタ装置２０４。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラリーサ バラスブラムハンヤ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， モンロー ストリート 2200 ナンバー104 (72)発明者 モーシュ サーファティ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， パークウッド ドライヴ 10203 ナンバー８ (72)発明者 ジェド ダヴィドー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， クラマス アヴェニュ ー 2006 ナンバー５ (72)発明者 ディミトリス ピー． リンバロパウロス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， オーク グローヴ ド ライヴ 450 ナンバー112
Claims (47)
- 【請求項１】 製造プロセスをモニタする方法であっ
て、 製造プロセスの相関計数値を測定するステップと、 少なくとも１つの製造主成分を発生させるために相関係
数の測定値に対して主成分分析を実行するステップと、 少なくとも１つの製造主成分を検量プロセスの検量主成
分と比較するステップとを有する方法。 - 【請求項２】 検量プロセスのために検量主成分を得る
ステップを更に備え、前記検量プロセスのために検量主
成分を得るステップは、 検量プロセスの相関計数値を測定するステップと、 少なくとも１つの主成分を発生させるために相関係数の
測定値に主成分分析を実行するステップと、 プロセス状況、プロセス事象とチャンバ状況のうちの少
なくとも１つを示す特徴を有する主成分を同定するステ
ップと、同定された主成分を検量主成分として表わすス
テップとを有する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 相関計数値を測定する前記ステップと、
相関係数の測定値に主成分分析を実行する前記ステップ
と、少なくとも１つの製造主成分を検量主成分と比較す
る前記ステップとが、製造プロセス中に実行される請求
項１に記載の方法。 - 【請求項４】 製造プロセスの相関計数値を測定する前
記ステップが、予め定められた時間的間隔で相関計数値
を測定するステップを有し、少なくとも１つの製造主成
分を発生させるために相関係数の測定値に対して主成分
分析を実行する前記ステップが、少なくとも１つの製造
主成分を発生させるために複数の時間分割で測定される
相関計数値に主成分分析を実行するステップを有する請
求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 少なくとも１つの製造主成分を発生させ
るために複数の時間的間隔で測定される相関計数値の上
で主成分分析を実行する前記ステップが、 展開ウィンドウ内に相関係数の測定値を収集するステッ
プと、 展開ウィンドウ内の相関係数の測定値に対して主成分分
析を実行するステップとを有する請求項４に記載の方
法。 - 【請求項６】 少なくとも１つの製造主成分を検量主成
分と比較するステップが、少なくとも１つの製造主成分
と検量主成分の内積を計算するステップを有する請求項
１に記載の方法。 - 【請求項７】 少なくとも１つの製造主成分が検量主成
分の予め定められた範囲内にある場合に信号を発生させ
るステップを更に有する請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 プラズマプロセス中に請求項１の方法を
実行するステップを備えるプラズマプロセスをモニタす
る方法。 - 【請求項９】 製造プロセスの相関計数値を測定する前
記ステップが、プラズマの複数の電磁放射を測定するス
テップを有する請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 プラズマの複数の電磁放射を測定する
前記ステップが、約１８０〜８５０ナノメータの波長の
電磁放射を測定するステップを有する請求項９に記載の
方法。 - 【請求項１１】 製造プロセスの相関計数値を測定する
前記ステップが、プラズマプロセスに対して最小のウエ
ハ温度、プロセス圧力、絞り弁ポジションとRF電力を少
なくとも測定するステップを有する請求項８に記載の方
法。 - 【請求項１２】 堆積プロセス中に請求項１の方法を実
行するステップを有する堆積プロセスをモニタする方
法。 - 【請求項１３】 プロセスの終点を検出する方法であっ
て、プロセスに対して請求項１の方法を実行するステッ
プを有し、検量主成分が、プロセスの終点を同定する検
量主成分を備える方法。 - 【請求項１４】 検量プロセスのためにプロセスの終点
を同定する検量主成分を得るステップと、 検量プロセスのためにプロセスの終点を同定する検量主
成分を得るステップと、 検量プロセスの相関計数値を測定するステップと、 少なくとも１つの主成分を発生させるために相関係数の
測定値に対して主成分分析を実行するステップと、 プロセスの終点を示す特徴を有する主成分を同定するス
テップと、そして、同定された主成分をプロセスの終点
を同定する検量主成分として表わすステップとを更に有
する請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 相関計数値を測定する前記ステップ
と、相関係数の測定値の上で主成分分析を実行する前記
ステップと、そして、少なくとも１つの製造主成分をプ
ロセスの終点を同定する検量主成分と比較する前記ステ
ップが、製造プロセス中に実行される請求項１３に記載
の方法。 - 【請求項１６】 プロセス中に貫通を検出する方法であ
って、プロセスに対して請求項１の方法を実行するステ
ップを有し、検量主成分が、プロセス中の貫通を同定す
る検量主成分を備える方法。 - 【請求項１７】 検量プロセスのためにプロセス中の貫
通を同定する検量主成分を得るステップを更に有し、検
量プロセスのためにプロセス中の貫通を同定する検量主
成分を得る前記ステップが、 検量プロセスの相関計数値を測定するステップと、 少なくとも１つの主成分を発生させるために相関係数の
測定値に対して主成分分析を実行するステップと、 プロセス中の貫通を示す特徴を有する主成分を同定する
ステップと、同定された主成分をプロセス中間の貫通を
同定する検量主成分として表わすステップとを有する請
求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 ストップオンエッチングの方法であっ
て、 製造プロセス中に請求項１６の方法を実行するステップ
と、少なくとも１つの製造主成分がプロセス中の貫通を
同定する検量主成分の予め定められた範囲内にある場合
に製造プロセスを停止させるステップとを有する方法。 - 【請求項１９】 プロセスの間、不適当なチャックを検
出する方法であって、プロセスに対して請求項１の方法
を実行するステップを有し、検量主成分が、正しくチャ
ックされていることを同定する検量主成分を備える方
法。 - 【請求項２０】 検量プロセスに対して正しくチャック
されていることを同定する検量主成分を得るステップを
更に備え、検量プロセスに対して正しくチャックされて
いることを同定する検量主成分を得る前記ステップは、 検量プロセスの相関計数値を測定するステップと、 少なくとも１つの主成分を発生させるために相関係数の
測定値の上で主成分分析を実行するステップと、 プロセス中に正しくチャックされていることを示す特徴
を有する主成分を同定するステップと、同定された主成
分を正しくチャックされていることを同定する検量主成
分として表わすステップとを有する請求項１９に記載の
方法。 - 【請求項２１】 故障が疑われるチャンバについて故障
を検出する方法であって、プロセス中にチャンバ内で請
求項１の方法を実行するステップを有し、検量主成分が
故障していないチャンバを同定する検量主成分を備える
方法。 - 【請求項２２】 故障していないチャンバを同定する検
量主成分を得るステップを更に有し、故障していないチ
ャンバを同定する検量主成分を得る前記ステップが、 故障していないチャンバ内で検量プロセスを実行するス
テップと、 検量プロセスの相関計数値を測定するステップと、 少なくとも１つの主成分を発生させるために相関係数の
測定値の上で主成分分析を実行するステップと、 故障していないチャンバ内で検量プロセスの実行を示す
特徴を有する主成分を同定するステップと、同定された
主成分を、故障していないチャンバを同定する検量主成
分として表すステップとを有する請求項２１に記載の方
法。 - 【請求項２３】 複数の主成分を同定するステップと、
それぞれが故障していないチャンバ内で検量プロセスの
実行を示す少なくとも１つの特徴を有する複数の主成分
を同定するステップと、 各同定された主成分を故障していないチャンバを同定す
る検量主成分として表すステップと、少なくとも１つの
製造主成分を、故障していないチャンバを同定する複数
の検量主成分と比較するステップとを有する請求項２２
に記載の方法。 - 【請求項２４】 故障していないチャンバと故障が疑わ
れるチャンバが同じチャンバである請求項２２に記載の
方法。 - 【請求項２５】 第２のチャンバを第１のチャンバに整
合させる方法であって、 検量プロセスが第１のチャンバ内で実行され製造プロセ
スが第２のチャンバ内に実行される、請求項２の方法を
実行するステップと、 少なくとも１つの製造主成分が検量主成分の予め定めら
れた範囲内にある場合に、第１のチャンバと第２のチャ
ンバを整合されたとして表わすステップとを有する方
法。 - 【請求項２６】 リアルタイムプロセス制御の方法であ
って、 プロセス中に請求項１の方法を実行するステップと、 検量主成分と少なくとも１つの製造主成分との比較に基
づき、プロセス中にプロセスの処理パラメータを調整す
るステップとを有する方法。 - 【請求項２７】 プロセス中に処理パラメータを調整す
る前記ステップが、RF電力と絞り弁ポジションとからな
る群より選択される処理パラメータを調整するステップ
を有する請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２８】 製造プロセスをモニタするための装置
であって、 製造プロセスの相関計数値を測定するに適する測定装置
と、測定装置に結合される処理機構とを備え、前記処理
機構は、 相関係数の測定値を受けることと、 少なくとも１つの製造主成分を発生させるために、相関
係数の測定値に主成分分析を実行することと、少なくと
も１つの製造主成分を検量主成分と比較することに適す
る装置。 - 【請求項２９】 測定装置が更に、予め定められた時間
的間隔で相関計数値を測定するのに適しており、処理機
構が更に、少なくとも１つの製造主成分を発生させるた
めに、複数の時間的間隔で測定される相関計数値に対し
て主成分分析を実行するのに適する請求項２８に記載の
装置。 - 【請求項３０】 処理機構が更に、 展開ウィンドウ内に相関係数の測定値を収集すること
と、展開ウィンドウ内の相関係数の測定値に対して主成
分分析を実行することとに適する請求項２９に記載の装
置。 - 【請求項３１】 測定装置が、プラズマから複数の電磁
放射を検出するのに適している検出部を備える請求項２
８に記載の装置。 - 【請求項３２】 検出部が、CCDアレーと、フォトダイ
オードアレイと、分光計と、光電子増倍管とからなる群
から選択される検出部を備える請求項３１に記載の装
置。 - 【請求項３３】 検出部が、約１８０〜８５０ナノメー
タの波長を有する電磁放射を検出するに適する請求項３
１に記載の装置。 - 【請求項３４】 検出部に結合され、プラズマからの電
磁放射を収集して、電磁放射を検出部に送るに適する光
ファイバーを更に備える請求項３１に記載の装置。 - 【請求項３５】 処理機構が、 少なくとも１つの製造主成分を発生させるために相関係
数の測定値に対して主成分分析を実行することと、 少なくとも１つの製造主成分を検量プロセスの検量主成
分と比較することとのための、保存されるプログラムコ
ードを有しているコンピューターシステムを備える請求
項２８に記載の装置。 - 【請求項３６】 検量プロセスの相関計数値を測定する
ことと、 少なくとも１つの主成分を発生させるために相関係数の
測定値に対して主成分分析を実行することと、 プロセス状況、プロセス事象とチャンバ事象のうちの少
なくとも１つを示す特徴を有する主成分を同定すること
と、そして、同定された主成分を検量主成分として表わ
すこととのためのプログラムコードを、コンピューター
システムが更に備える請求項３５に記載の装置。 - 【請求項３７】 少なくとも１つの製造主成分をプロセ
スの終点を同定する検量主成分と比較することと、少な
くとも１つの製造主成分が、プロセスの終点を同定する
検量主成分の予め定められた範囲内にある場合に終点警
告信号を発生させることのためのプログラムコードをコ
ンピューターシステムが更に有する請求項３５に記載の
装置。 - 【請求項３８】 少なくとも１つの製造主成分を、プロ
セスの中の貫通を同定する検量主成分と比較すること
と、少なくとも１つの製造主成分が、プロセス中の貫通
を同定する検量主成分の予め定められた範囲内にある場
合に貫通警告信号を発生させることのためのプログラム
コードを、コンピューターシステムは更に有する請求項
３５に記載の装置。 - 【請求項３９】 少なくとも１つの製造主成分が、プロ
セス中の貫通を同定する検量主成分の予め定められた範
囲内にある場合に、製造プロセスを止めるためのプログ
ラムコードをコンピューターシステムは更に有する請求
項３８に記載の装置。 - 【請求項４０】 少なくとも１つの製造主成分を、プロ
セス中に正しくチャックしていることを同定する検量主
成分と比較することと、少なくとも１つの製造主成分
が、プロセス中に正しくチャックすることを同定する検
量主成分から少なくとも予め定められた量だけ相違する
場合に、不適当なチャックの警報信号を発生させるため
のプログラムコードを、コンピューターシステムが更に
有する請求項３５に記載の装置。 - 【請求項４１】 少なくとも１つの製造主成分が、プロ
セス中に正しくチャックすることを同定する検量主成分
から少なくとも予め定められた量だけ相違する場合に、
製造プロセスを停止させることのためのプログラムコー
ドをコンピューターシステムが更に有する請求項４０に
記載の装置。 - 【請求項４２】 故障の疑いのあるチャンバ内の故障を
検出するに適する装置であって、該装置は請求項２８の
装置を備え、 検量主成分が、故障していないチャンバ内の検量プロセ
スの性能に基づいて得られる主成分を備え、 製造プロセスが、故障の疑いのあるチャンバ内に実行さ
れ、 該処理装置は、少なくとも１つの製造主成分が検量主成
分から少なくとも予め定められた量だけ相違する場合
に、チャンバ故障信号を発生させるためのプログラムコ
ードを備える装置。 - 【請求項４３】 該故障の疑いのあるチャンバが、チャ
ンバメンテナンス又はチャンバクリーニングに続いて故
障していないチャンバを備える請求項４２に記載の装
置。 - 【請求項４４】 第２のチャンバに第１のチャンバに整
合させるに適する装置であって、 請求項２８の装置を備え、 検量主成分が、第１のチャンバ内に検量プロセスの性能
に基づいて得られる主成分を備え、 製造プロセスが第２のチャンバ内で実行され、 処理装置は、少なくとも１つの製造主成分が検量主成分
の予め定められた範囲内にある場合にチャンバ整合信号
を発生させるためのプログラムコードを有する装置。 - 【請求項４５】 コンピューターシステムが、少なくと
も１つの製造主成分と検量主成分との比較に基づき、プ
ロセス中にプロセスの処理パラメータを調整するための
プログラムコードを更に有する請求項３５に記載の装
置。 - 【請求項４６】 測定装置が、プラズマから複数の電磁
放射を検出するに適する検出部を備え、処理機構が、 測定された電磁放射を受け、 第１の製造主成分を発生させるために、測定された電磁
放射の第１の波長範囲に対して主成分分析を実行し、 第２の製造主成分を発生させるために、測定された電磁
放射の第２の波長範囲に対して主成分分析を実行し、第
１の製造主成分及び第２の製造主成分を第１の検量主成
分及び第２の検量主成分と比較することに適する請求項
２８に記載の装置。 - 【請求項４７】 自動化された半導体デバイス製造ツー
ルであって、 少なくとも１つのロードロックと、 ロードロックに結合され、ウエハハンドラを有するウエ
ハハンドラチャンバと、 ウエハハンドラに、そして、ウエハハンドラチャンバに
結合される複数の処理チャンバと、そして、複数の処理
チャンバの少なくとも１つに結合される請求項２８の装
置とを備える製造ツール。
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