JP2002517740A - 処理室清浄またはウエハエッチング・エンドポイントの特定方法およびその装置 - Google Patents

処理室清浄またはウエハエッチング・エンドポイントの特定方法およびその装置

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JP2002517740A
JP2002517740A JP2000553766A JP2000553766A JP2002517740A JP 2002517740 A JP2002517740 A JP 2002517740A JP 2000553766 A JP2000553766 A JP 2000553766A JP 2000553766 A JP2000553766 A JP 2000553766A JP 2002517740 A JP2002517740 A JP 2002517740A
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Abstract

(57)【要約】 ウエハエッチングまたはフッ素遊離基含有プラズマ室内清浄中にシリコンウエハ処理室から引き出されたガスを光学的に分析する。装置は、ホルダ（１２）に設けられた赤外線放射源（１０）からなっており、このホルダにヒートシンク（１４）が取り付けられている。ホルダ（１２）はソースミラーハウジング（１６）に取り付けられており、このハウジングは、ソースミラーホルダ（２０）に支えられた視準ミラー（１８）を含んでいる。フィルタセンサユニットは、検出ミラーハウジング（２４）に備え付けられ同様に検出ミラーホルダ（２８）に支えられた検出焦点ミラー（２６）を含むエンドポイント計器アセンブリ取付プレート（２２）を含有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願との相互対照） 本出願は、本発明を行なった発明者の１人である、マーティン・エル・スパー
ツの名前で１９９８年６月１２日に出願された、前述の表題を持つ、暫定的出願
第６０／０８９，０８９号の利益を請求する。
【０００２】 （技術分野） シリコンウエハ処理（すなわち製造またはエッチング）においては、処理室は
シリコン物質（およびフォトレジスト物質、金属、酸化金属、誘電体等）により
汚染され、それらは、あらかじめ決められた、または適当な枚数のウエハ処理後
に除去される必要がある。清浄が完全に達成されることだけではなく、有毒物質
の放出や処理室の劣化を最小限度にするために、またガス状洗浄剤を消費し過ぎ
ないようにするために、清浄操作はできるだけ迅速に完了されることが重要であ
る。
【０００３】 （背景技術） 従来の技術によれば、フッ素遊離基（Ｆ・）を含むプラズマが処理室内にぶつ
けられ、清浄を果たしている。この遊離基は汚染シリコン物質と反応し、ＳｉＦ 4 を含む各種の揮発性化学物質を形成する。プラズマ内に残る励起した無反応の
フッ素遊離基の放出度を監視するために光学センサが使用され、清浄エンドポイ
ントを決定する。
【０００４】 ウエハ製造工程の一部として、類似したプラズマ工程が、ウエハ上のシリコン
およびシリコン含有層をエッチングするために使用されている。光学放出センサ
は通常、これらの工程のエンドポイントを決定するためにも使用されている（本
発明で使用されるように、ウエハに関する言及は通常、シリコンを含む製品およ
び装置を包含する広義に解釈されることができるのは言うまでもない）。
【０００５】 ウエハ製造装置の製造業者は、現在、処理室に対する摩損やその他の悪影響を
減らし、ウエハエッチング工程における動作を改良するために、処理室清浄プラ
ズマまたはウエハエッチングプラズマが遠隔地に当てられる工程を開発している
。もちろんこれは、処理室からの光学放出を測定することによる清浄エンドポイ
ントの決定を実行しがたいものにしている。
【０００６】 （発明の開示） それゆえ、本発明の一般的な目的は、迅速に、効果的で適確に、反応場所で行
なわれる工程のエンドポイントまたはその他のパラメータを決定する、さらに詳
しくは、半導体ウエハと装置の製造に関し、エッチングのまたは処理室清浄のエ
ンドポイントを決定する、装置および方法を提供するものである。
【０００７】 本発明のさらに詳しい目的は、処理室で発生したガス生成物の分析、特にガス
について、シリコン反応生成物指標化学物質の事実上の欠如若しくはこの物質の
濃度の著しい変化を光学分析することにより、シリコンウエハのエッチングおよ
びそれらが処理された処理室の清浄エンドポイントまたはその他のパラメータを
決定する、特にシリコンウエハのエッチングおよびその処理が行なわれる処理室
清浄のための、装置と方法を提供するものである。
【０００８】 前述および関連する本発明の目的のいくつかは、処理物質が化学的に反応し、
少なくとも第１波長にあり、放射線吸収特性を持つ揮発性指標化学物質含有被分
析ガスを生成し、被分析ガス内の指標化学物質濃度の指標となるような、反応場
所で行なわれる処理のエンドポイントを検出する光学的方法を提供することによ
り、明白に達成されることが分かっている。その方法には以下のステップが含ま
れる。 （ａ）少なくとも前記「第１」波長を含む少なくとも１つの放射線ビームを、
サンプリング場所（反応場所、または多くの場合好ましくは被分析ガスが引き出
された遠隔地）で前記被分析ガスに通して放射し； （ｂ）前記被分析ガスを通った前記第１波長の放射線を検出し、そして実質的
に減衰しないで被分析ガスを通過した「少なくとも１つ」のビーム内の放射線を
検出し； （ｃ）それぞれ第１波長の放射線強度および非減衰ビームの強度を示す第１電
気信号および第２電気信号を生成し； （ｄ）指標化学物質により、前記電気信号を分析して、ビームが被分析ガスを
通過する時に発生する放射線の第１波長吸収度を特定して、指標化学物質の濃度
の指標を提供し； （ｅ）通常、指標化学物質の濃度を、処理のパラメータまたは希望する特性と
関連付ける実験を実施することにより、指標化学物質の濃度と処理のパラメータ
（このフレーズは処理におけるすべての生成物の特性を含むものとする）を関連
付ける。
【０００９】 方法を実施する中で、「第２」信号（参照信号）は以下により都合よくかつ効
果的に得ることができる。（１）第２波長放射線の強度を、著しい吸収特性を持
たない被分析ガスに投射することにより、第１波長から効果的に分離して検出す
ること；（２）被分析ガスに投射されたスペクトルビームの放射線の強度を、第
１波長から効果的に分離して検出することであり、被分析ガスによるビームの吸
収に指標化学物質が微量にしか寄与しないような周波数範囲をそのスペクトルビ
ームが含有していること；および（３）被分析ガスの改変された状態に放射され
た少なくとも第１波長の放射線を検出し、その改変された状態は、指標化学物質
が実質的に欠けている点のみで被分析ガスと事実上異なること。
【００１０】 一般に、（通常、単一ビームである）少なくとも１つのビームは、第１波長お
よび第２波長を含む分離された赤外スペクトル領域からなり、また、互いの波長
を識別するために、検出する前に光学的にフィルタに通される。反応場所がシリ
コン半導体装置の製造室である場合には、互いに反応する物質はシリコンおよび
通常、フッ素化学物質を含み、被分析ガスは好ましくはフッ素含有プラズマまた
はフッ素含有プラズマ生成物を含有する；指標化学物質は好ましくはＳｉＦ4で
あり、第１波長は公称値９．７ミクロンを有する。
【００１１】 具体的な応用において、この方法は、処理室内で実施される以下の予備ステッ
プをさらに含む：（ｆ）フッ素プラズマを用い、シリコンからなる少なくとも１
つの装置からシリコンをエッチングし、この方法は室内の表面清浄処理またはシ
リコン装置のエッチング処理のエンドポイントを決定する目的で行なわれる。本
方法はさらに前述のステップ（ａ）の前に実施される以下のようなステップを含
んでもよく、フーリエ変換赤外線（ＦＴ−ＩＲ）分光方法、フィルタベース分光
方法、および分散分光方法を有益に使用できる； （ｇ）サンプリング場所で、スペクトル放射線ビームを被分析ガスに投射する
； （ｈ）スペクトル放射線ビームを被分析ガスに通した後で、該ビームを分析し
、強力に吸収された放射線の少なくとも１つの波長を同定する； （ｉ）少なくとも１つの波長の吸収と被分析ガス中の指標化学物質の濃度との
間の質的および量的相互関係を成立させるのに必要と思われるそのような更なる
ステップを行ない、方法の次のステップで使用するため、「第１」波長を確立す
る。
【００１２】 実施例によっては、エッチング度、析出度、エッチング量、析出量、および／
または工程中に達成された若しくは起こった欠陥を検出するために本発明の方法
が、ここに示すステップを使用して、採用されている。
【００１３】 その他の目的は、反応場所で発生しかつそこから引き出された被分析ガス中に
含まれる揮発性化学物質を測定する装置の提供で達成することができる。この装
置は以下を含むものとする： （ａ）測定されるべき発生した化学物質によって強力に吸収される、好ましく
は赤外線の範囲にある少なくとも第１波長を含んだ少なくとも１つの放射線ビー
ムを発生する手段； （ｂ）反応場所からのガス流導管であり、導管がサンプリング場所を構成し、
この導管は、被分析ガスによる腐食に強い組成で製造された窓を有し、この組成
は少なくとも処理工程汚染を制限しかつ少なくとも１つの前記ビームを透過し、
その窓は、発生した放射線ビームにより、ガス流導管中で、被分析ガスの効果的
な横断のために配置されている、前記導管； （ｃ）ガス流導管の窓の１つを通して入射する放射線ビームを誘導する手段； （ｄ）少なくとも放射線の第１波長に反応しかつ少なくとも放射線の第１波長
の強度の指標となる第１電気信号を発生するよう構成された少なくとも１つの放
射線検出器であって、その他の窓を通ってガス流導管から退出する少なくとも１
つの放射線ビームを敏感に遮るよう操作的に配置された前記検出器； （ｅ）前記指標化学物質による放射線の吸収によって実質的に減衰しないで被
分析ガスを通る「少なくとも１つ」のビームの放射線強度の指標となる第２信号
を発生する手段； （ｆ）前記第１電気信号および第２電気信号を分析し、被分析ガスを前記ビー
ムが通りぬけるときに起こる、放射線の少なくとも前記第１波長の吸収度を指標
化学物質により決定する、電子データ処理手段を含む信号解釈手段。
【００１４】 装置の好ましい実施例では、ビーム発生（および変調）手段はフーリエ変換赤
外分光計を含む。装置は、フィルタ盤のような独立した手段を含んでいてもよく
、この手段をビーム進路に適宜配置させて放射線ビームを変調し、異なった波長
の放射線を識別し、反応場所はシリコン半導体装置製造用の処理室を包含してい
ることがさらに好ましい。
【００１５】 本方法の実施、または本装置の使用において、効果的に吸収された放射線波長
のゼロ吸収または特定のレベル以下の吸収は、汚染シリコン物質との反応により
生成された化学物質が欠如していること、または閾値より低い値に到達したこと
の指標となるものである。これが今度は処理室の清浄またはウエハ若しくはその
他の装置のエッチングのエンドポイントが達成されたという指標となる。指標化
学物質とそのようなエンドポイント（状況に応じてまたはエッチング、析出度ま
たは析出量、処理工程障害等）との相互関係は、実験からでも、また当業者に明
らかであるその他の手段によっても成立させることができる。サンプリング場所
は反応場所から遠隔であることが望ましいが、それに限定されるものではない。
つまり放射線ビームを直接処理室に投射することによって、原位置(in-situ)で
サンプリングを行なってもよい。
【００１６】 化学物質の測定に使用された放射線は、通常、赤外線スペクトル域に位置し、
典型的には熱本体グロバー(hot body globar)、ダイオードレーザまたはＬＥＤ
によって発生させる。フーリエ変換赤外分光計が、選択されたスペクトル域内で
放射線を発生および変調させるのに使用されるが、その目的ではフィルタ盤、チ
ューナブルレーザ、回折格子、プリズム吸収セル、これとチョッパー盤との組み
合わせ、を使用してもよい。焦点ミラーおよび／またはレンズが通常、放射線を
収集し、導管を通っておよび検出器上でビーム進路に沿って放射線を誘導する。
腐食に強い窓の製造に適した材料は、フッ化カルシウム、臭化カリウム、フッ化
カリウム、および（好ましくは）フッ化バリウムである。ＬｉＴａＯ3検出器が
使用されているが、ＭＣＴ装置、鉛塩装置およびＤＴＧＳ装置等のその他の検出
器を、所望であれば適宜に利用してもよい。
【００１７】 比較のために、導管に窒素、真空、または非吸収ガスを使用する古典的な最小
二乗計量ルーチン；スペクトルライブラリー；または検量ラン、を通して信号判
読が行なわれてもよい。信号処理手段は、論理回路、データ記憶容量、適切な電
子機器を含んでおり、例えば増幅器、デジタイザ、および必要なデジタル演算を
行なうようプログラムされたコンピュータの形をしていてもよい。好ましい実施
例では、装置は、被分析ガスからＳｉＦ4を検出するよう設定される。該被分析
ガスは、フッ素遊離基（清浄プラズマ内に存在）とシリコン汚染物質との反応か
ら生成された化学物質の１つであり、９．７２４μｍの強力な放射線吸収に特徴
付けられる。
【００１８】 （図面の簡単な説明） 図１は、ウエハ処理機器の関連構成部を備えた本発明を具体化した装置の透視
図である。 図２は、図１に示す装置の縮小分解組立透視図である。
【００１９】 （発明を実施するための最良の形態） 実施例の装置は、ホルダ１２に備え付けられた赤外線放射源１０（グロバー）
を含有しており、このホルダ１２にヒートシンク１４（任意）が取り付けられて
いる。ホルダ１２は、ソースミラーホルダ２０に支えられた視準ミラー１８を含
有したソースミラーハウジング１６に備え付けられている。フィルタセンサユニ
ットには、今度は検出ミラーハウジング２４に備え付けられそして検出ミラーホ
ルダ２８に支えられた検出焦点ミラー２６を含んでいるエンドポイント計器アセ
ンブリ取付プレート２２を包含している。ハウジング１６およびハウジング２４
は、一般に３４番として特定される真空フランジのオフセット導管３２に形成さ
れた横軸セクション３０に備え付けられ、ミラー１８およびミラー２６は、横軸
セクション３０の対向する両端部に備わったＢａＦ2窓３６を通す光学的な連絡
のために整列している；窓３６は支持輪３８により適所に固定されており、ヴィ
トン（ＶＩＴＯＮ）のＯリング４０により密閉されている。ＫＦ４０接合部４２
は導管３２の入り口および出口に位置し、真空フランジ３４をウエハ処理室４４
および排気システム４６それぞれに繋げている。エンドポイント計器アセンブリ
４８（概略的に表示）は取付プレート２２に支えられ、そしてカバー５０の中に
封入されている。
【００２０】 放射線Ｂは赤外源１０から発生し、放射線Ｂはハウジング１６内のミラー１８
によって視準を調整され、そして真空フランジ３４およびその対向する両端部に
あるＢａＦ2窓３６の横軸セクション３０を通って放射される。（放射線）ビー
ムはハウジング２４内のミラー２６に衝突し、計器アセンブリ４８の検出器で焦
点を合わせられ、アセンブリ４８を構成する適切なフィルタ（以下に詳細説明）
を通過する。検出器で探知された放射線強度は、もちろん、真空システム４６の
影響により、処理室４４から真空フランジ３４のオフセット導管３２を通って流
れるガス流に含まれる吸収分子によって減衰される。
【００２１】 特定の例においては、赤外線フィルタベース計器が、高密度プラズマ室や、化
学蒸着シリコンウエハ処理システムの清浄中に生成されたＳｉＦ4の濃度を計測
する。本発明に特殊なのは、ＳｉＦ4が、清浄またはエッチングエンドポイント
の指標として非常に決定的で効果的であることを認識したことである；つまり、
ＳｉＦ4濃度が検出不可能なレベルまたは閾値レベルまで減少すると、清浄のま
たはエッチングのエンドポイントに達したとみなされるのである。
【００２２】 さらに詳しくは、分析を行なうために、２つのスペクトル帯域を提供しながら
２フィルタ赤外センサが使用されている。フィルタの１つの中央波長は、強いＳ
ｉＦ4吸収の波長に対応するよう、９．７２４μｍになるよう設定され、もう片
方のフィルタは、処理ガスからの著しい吸収がない９．０９１μｍとして機能す
る。ユニットは３つの主要部を含む：赤外源アセンブリ、処理室真空ダクトに取
り付けられる真空ガスセルおよび、室内清浄またはウエハエッチング時にＳｉＦ 4 濃度を継続して特定する赤外センサであり、グロバーは活性（ホット）赤外ソ
ースを提供し、それによりプラズマ放出をしないで化学物質の検出ができる。
【００２３】 もちろん、赤外線スペクトルのある部分、波長１〜２００μｍ（１００００〜
５０波数／ｃｍ）、ではほとんどすべての分子が放射線を吸収することが分かっ
ている。放射線は、その分子が震動する周波数に合った周波数であれば、どのよ
うな分子によっても吸収され、震動は、構成する原子の質量および電子構造に基
づき、伸張およびわん曲運動に主として起因する。殆どの分子には多くの化学結
合があり、多くの異なった周波数で吸収する。
【００２４】 ＦＴ−ＩＲ分光計を使用した実験から、意外にもＳｉＦ4は処理室清浄の状況
の最適な指標になることが分かっている。ＳｉＦ4は直接その濃度に比例して１
０２８ｃｍ-1（９．７１４μｍ）で光を吸収する。集められたデータから推定さ
れるのは、それぞれのウエハが処理された後に室内清浄が行なわれた場合、ドー
プ処理または非ドープ処理を施した各種のシリコンガラスの最大吸光は約５０％
である。７．９２５ｃｍビーム進路を使用した現在の検出限界は約３．０ｍｔｏ
ｒｒであり、これは赤外光線内のＳｉＦ4の３．７μｍｏｌまたは約２．２×１
０18グラム分子に相当する。
【００２５】 １つの典型的な実施形態では、フィルタ分光法を使用して本発明の方法を実施
する。ＳｉＦ4の検出に使用されるフィルタは、以下のような特性を有するもの
が好ましいことが分かっている。 被分析フィルタ： 中央波長 ９．７２４μｍ±０．１００μｍ ハーフピーク波長 ０．２２５μｍ±０．０２５μｍ ピーク透過率 最低６５％ 帯域外透過率 １８μｍまでＵＶ遮断 参照フィルタ： 中央波長 ９．０９１μｍ±０．１００μｍ ハーフピーク波長 ０．２２５μｍ±０．０２５μｍ ピーク透過率 最低６５％ 帯域外透過率 １８μｍまでＵＶ遮断 帯域外フィルタ： 帯域外透過率 λ＜８μｍおよび＞１４μｍでＵＶ遮断 フィルタ基板： 幅 ０．６０５”±０．００５” 高さ ０．３２０”±０．００５” 厚さ １．０ｍｍ±０．１ｍｍ 表面質 ８０：５０／面 クリア口径 ０．５８５×０．３００” 操作温度 ３０℃±５℃
【００２６】 殆どの中間赤外源は熱があり、ＤＣ電源の発光体はセラミックまたは金属合金
材料で作られており、一般に９００℃から１５００℃の間で作動し（光源のサイ
ズおよび温度にもよるが）冷却の必要はない。適当な光源としては小型炭化タン
グステン発光体であり、１０ボルトおよび、１．８アンペアで操作し、１１００
℃から１２００℃の間の表面温度を発する。
【００２７】 赤外光は、サンプルを通過したり検出器に衝突する光強度を増加させるために
、視準を正されてもよい。適切な正面表面ミラーには、アルミニウム／ＭｇＦ2
表面塗装の１インチで９０度方向に軸から傾いたアルミニウムパラボラデザイン
を使用している。赤外源は視準化のためミラーの焦点に位置している。
【００２８】 前述のように、赤外源ユニットは通常、処理室から出ている導管の一端に接続
されている。光学透過は、２つの４−５ｍｍ厚・２５．４ｍｍＢａＦ2窓をフラ
ンジの両側に設置して使用することにより有利に達成することができ、フランジ
を通したベース赤外進路長さは典型的には３．１２インチである。
【００２９】 このような実施例では、放射線検出ユニットは、フランジと隣接して設け、検
出システムを完成させる。赤外光はフロント表面ミラーを使用して焦点が合わせ
られ、光源ミラーに似合ったミラーが検出ハウジングヘと光の焦点を合わせる。
説明されるように、赤外光の変調は、直径約１．５インチで５Ｈｚでスピンし、
盤に２つの必要な光学フィルタ（被分析用および参照用）を備えたチョッパー盤
を使用して行なわれる。それぞれのフィルタは約２５％のチョッパー回転サイク
ルの間に透過させ、残りの５０％のサイクル間は透過を遮断し、光学変調を行な
う。この設備は１回の回転につきＯＮ−ＯＦＦ信号を２回生成し、その一方の信
号が参照信号、もう一方が被分析信号である。それから光はそれから第３のフィ
ルタを通過し、赤外放射線の帯域外の透過がないことを確実にする。
【００３０】 熱エネルギーに敏感でありかつ室温補償であり熱ドリフトを修正できるタンタ
ル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）ピロ電気赤外検出器が使用されている。検出温度
が変わるに連れて（光強度の変化に伴い）対応して、誘電体に分極の増加と減少
が起き、電荷の流れに変化が起こる。検出器は、一般的に１０Ｈｚ未満という遅
い変調周波数でもっとも効果的に機能し、その窓は８μｍ〜１４μｍ間の赤外光
の８０％を透過するよう設計されている。
【００３１】 ２つの信号振幅はロックアンドホールド(lock-and-hold)増幅器によって収集
される。被分析信号は参照信号に分割され、ｌｏｇ10値の商が計算され、吸収度
出力信号が生じる。０．３００ａｂｓの吸収度は基線信号より５Ｖ上の出力を生
じ；上記のように吸収度はガス濃度に、概して直線的に比例する。ＳｉＦ4をビ
ームに加えると、被分析信号が減衰され、その結果正電圧応答が発生する。
【００３２】 特に好ましい実施例では、ゼロ吸収が０．１Ｖ信号およびｌＶ信号を発生する
２つの出力が使用される。一方の信号では５Ｖは０．３００ａｂｓ（約３８０ｍ
ｔｏｒｒのＳｉＦ4）に相当し、もう一方の信号は１０倍の値となる、つまり、
５Ｖは０．０３０ａｂｓ（約３８ｍｔｏｒｒのＳｉＦ4）に相当することになる
。高レベルのＳｉＦ4が存在するときには、２つ目の信号が最高１０ボルトまで
あがることが予想され、濃度が約６８ｍｔｏｒｒより低くなると、異なった値を
持つ信号が観察されることが予想される。要求されれば積分器などのその他の信
号機器も、除去された総ＳｉＦ4量用に加えてもよい。
【００３３】 前述のように、それぞれ吸収性が高くまた実質的に吸収されない波長を含む分
離した放射線域の使用を除いた、技術および方法を使用し、分離した被分析信号
および参照信号を得ることができる。例えば、ビーム進路から指標化学物質が欠
如しているときに、参照信号の強度を採取するのに単一光フィルタが効果的に使
用されてもよい。また、参照信号は、被分析ガスの成分に殆ど吸収されない波長
を含むスペクトル光から得てもよい。そうすることにより、高度に吸収された「
第１」の波長により作られた信号に強度が殆ど影響しないからである。本発明で
参照されるシリコンエッチングおよびシリコン析出物の清浄（除去）は、シリコ
ン化合物を含むことを意図しているのは理解されるべきで、もちろん指標化学物
質は、シリコンとエッチング用腐食液または清浄剤（特にフッ素含有プラズマま
たはプラズマ製品）との反応生成物である。
【００３４】 本発明で説明されるセンサシステムの代替は容易であり、２つのフランジ止め
具の除去および、１つか２つの電気接続を切るだけで済む。代替センサシステム
は熱安定の５〜１０分後に使用することができ、ＳｉＦ4に対してオリジナルの
ものと同じように対応し、システム間からの類似の出力を確証する。
【００３５】 つまり、本発明は、反応場所で実施された処理のエンドポイントおよびその他
のパラメータ、および／または障害を、迅速に、効果的に、かつ正確に特定する
装置と方法を提供するものであり、特にシリコンからなる半導体ウエハおよび装
置のエッチングの、およびそのようなウエハおよび製品の処理に使用される室の
清浄のエンドポイントに有用である。
【００３６】 どちらの場合においても、エンドポイントやその他のパラメータまたは障害は
、処理室から放出される気体の分析によって決定される、つまり気体について、
シリコン反応生成物の指標化学物質の実質的な欠如若しくは該物質の濃度の著し
い変化を光学分析することによって決定される。
【００３７】 前述の記載は主としてエンドポイントの検出に関連するものであるが、例えば
、質量流量の知識があれば、析出またはエッチングの度合を決定するのには、被
分析化学物質の量的濃度測定も使用できることが理解されるべきである。総エッ
チング量または総析出量を特定するのに、比率を時間に関して積分してもよい。
指標化学物質濃度の履歴量的情報が障害検出および障害分類に使用され得ること
も理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ウエハ処理機器の関連構成部を備えた本発明を具体化した装置の
透視図である。
【図２】 図１に示す装置の縮小分解組立透視図である。
【符号の説明】 ４：処理室、１０：赤外線放射源、１２：ホルダ、１４：
ヒートシンク、１６：ソースミラーハウジング、１８：視準ミラー、２０：ソー
スミラーホルダ、２２：エンドポイント計器アセンブリ取付プレート、２４：検
出ミラーハウジング、２６：検出焦点ミラー、２８：検出ミラーホルダ、３０：
横軸セクション、３２：オフセット導管、３４：真空フランジ、３６：ＢａＦ2
窓、３８：支持輪、４０：Ｏリング、４２：ＫＦ４０接合部、４４：ウエハ処理
室、４６：排気室、４８：エンドポイント計器アセンブリ、５０：カバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＩＬ，Ｊ Ｐ，ＳＧ (71)出願人 89 Ｃｈｕｒｃｈ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｐ． Ｏ． Ｂｏｘ 380379， Ｅａｓｔ Ｈａ ｒｔｆｏｒｄ， Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ 6138−0379， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔ ｅ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 ボナンノ アンソニー エス． アメリカ合衆国、コネチカット州 06095、 ウィンドソール、スコット レーン 11 (72)発明者 ローゼンタール ピーター エー． アメリカ合衆国、コネチカット州 06107、 ウエスト シムスベリー、ファームステッ ド レーン 10 (72)発明者 リチター マシュー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95116、サン ホセ、イースト サン ア ントニオ ストリート 1409 Ｆターム(参考） 2G054 AB10 EA04 EB11 FA19 GA01 GB01 2G059 AA01 BB01 CC20 DD12 DD13 EE01 EE12 GG01 GG06 HH01 JJ02 JJ11 JJ13 MM01 MM05 MM09 MM10 5F004 AA05 AA15 BC08 CA09 CB16

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理物質が化学的に反応し、赤外線域内にある少なくとも第
    １波長で、著しい放射線吸収特性を持つ揮発性指標化学物質含有被分析ガスを生
    成し、被分析ガス内の指標化学物質濃度の指標となり、 （ａ）少なくとも前記第１波長を含む少なくとも１つの放射線ビームを、サン
    プリング場所で前記被分析ガスに通して放射し； （ｂ）前記被分析ガスを通った前記第１波長の放射線を検出し、そして実質的
    に減衰しないで被分析ガスを通過した少なくとも１つのビーム内の放射線を検出
    し； （ｃ）それぞれ第１波長の放射線強度および非減衰ビームの強度を示す第１電
    気信号および第２電気信号を生成し； （ｄ）指標化学物質により、前記電気信号を分析して、ビームが被分析ガスを
    通過する時に発生する放射線の第１波長吸収度を特定して、指標化学物質の濃度
    の指標を提供し； （ｅ）指標化学物質の濃度を処理のパラメータに関連付ける、 というステップを含む、 反応場所で実施された処理のエンドポイントを検出する光学的方法。
  2. 【請求項２】 （１）第２波長放射線の強度を、著しい吸収特性を持たない
    被分析ガスに投射することにより、第１波長から効果的に分離して検出すること
    ；（２）被分析ガスに投射されたスペクトルビームの放射線の強度を、第１波長
    から効果的に分離して検出することであり、被分析ガスによるビームの吸収に指
    標化学物質が微量にしか寄与しないような周波数範囲をそのスペクトルビームが
    含有していること；および（３）被分析ガスの改変された状態に放射された少な
    くとも第１波長の放射線を検出し、その改変された状態は、指標化学物質が実質
    的に欠けている点のみで被分析ガスと事実上異なること、 を含む群から選ばれた技術によって前記第２信号が得られる、請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 前述の少なくとも１つのビームが第１放射線波長および第２
    放射線波長からなり、このビームは、波長を互いに識別するために前記検出に先
    だって光学的にフィルタに通される、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前述の第１波長および第２波長が前記被分析ガスを通過して
    放射される単一ビームに含まれる請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 互いに反応する前記物質が、シリコンおよびフッ素化学物質
    を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 指標化学物質が本質的にＳｉＦ4からなり、前記第１波長が
    ９．７ミクロンの公称値を有する、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記被分析ガスが、少なくともフッ素含有プラズマおよびフ
    ッ素含有プラズマ生成物のうちの１つを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記反応場所が、シリコン半導体装置の製造室である、請求
    項５に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記ステップ（ａ）に先立ち、前記室内で実施されるステッ
    プであって、（ｆ）フッ素含有プラズマによりシリコンからなる少なくとも１つ
    の装置からシリコンをエッチングするステップをさらに含有し、この方法が、前
    記室内の表面清浄および前述の少なくとも１つの装置のエッチングからなる群か
    ら選ばれる処理のエンドポイントを特定するために実施される、請求項８に記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ステップ（ａ）に先立ち、さらに； （ｇ）遠隔場所で、スペクトル放射線ビームを被分析ガスに投射する； （ｈ）スペクトル放射線ビームを被分析ガスに通した後で、このビームを分析
    し、強力に吸収された放射線の少なくとも１つの波長を同定する； （ｉ）少なくとも１つの波長の吸収と被分析ガス中の指標化学物質の濃度との
    間の質的および量的相互関係を成立させるのに必要と思われるような更なるステ
    ップを行ない、前記関係を示しながら、前記１つの波長が、方法の次のステップ
    で使用する第１波長を確立する； というステップを含む請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 ステップ（ｇ）およびステップ（ｈ）がフーリエ変換赤外
    分光法、フィルタベース分光法、レーザ分光法、および分散分光法からなる群か
    ら選ばれた技術によって行なわれる、請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 ステップ（ｅ）が、指標化学物質濃度と、処理の希望特性
    またはパラメータとを関連付ける実験を行なうことにより達成される、請求項１
    に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記ステップ（ａ）に先だって行なうステップであって、
    サンプリング場所を構成する、ステップ（ａ）が行なわれる遠隔地へ、被分析ガ
    スを反応場所から引き出すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 処理物質が化学的に反応し、赤外線域内にある少なくとも
    第１波長において、放射線吸収特性を持つ揮発性指標化学物質含有被分析ガスを
    生成し、被分析ガス内の指標化学物質濃度の指標となり、 （ａ）少なくとも前記第１波長を含む少なくとも１つの放射線ビームを、サン
    プリング場所で前記被分析ガスに通して放射し； （ｂ）被分析ガスを通った第１波長の放射線を検出し、そして前記被分析ガス
    による放射線の吸収によって実質的に減衰しないで被分析ガスを通過した少なく
    とも１つのビーム内の放射線を検出し； （ｃ）それぞれ第１波長の放射線強度および非減衰ビームの強度を示す第１電
    気信号および第２電気信号を生成し； （ｄ）指標化学物質により、前記電気信号を分析して、ビームが被分析ガスを
    通過する時に発生する放射線の第１波長吸収度を特定して、指標化学物質の濃度
    の指標を提供し； （ｅ）指標化学物質の濃度を処理のパラメータに関連付ける、 というステップを含む、 反応場所で実施された処理のエッチング度、析出度、エッチング量、析出量、ま
    たは工程障害を検出する光学的方法。
  15. 【請求項１５】 反応場所で生成されかつそこから引き出された被分析ガス
    に含まれる揮発性化学物質を測定する装置であって、 （ａ）測定されるべき発生した化学物質によって強力に吸収される少なくとも
    第１波長を含んだ少なくとも１つの放射線ビームを発生する手段； （ｂ）反応場所からのガス流導管であり、導管がサンプリング場所を構成し、
    この導管は、被分析ガスによる腐食に強い組成で製造された窓を有し、この組成
    は少なくとも処理工程汚染を制限しかつ少なくとも１つの前記ビームを透過し、
    その窓は、発生した放射線ビームによる、ガス流導管中の被分析ガスの効果的な
    横断のために配置されている、前記導管； （ｃ）ガス流導管の窓の１つを通して入射する放射線ビームを誘導する手段； （ｄ）少なくとも放射線の第１波長に反応しかつ少なくとも放射線の第１波長
    の強度の指標となる第１電気信号を発生するよう構成された少なくとも１つの放
    射線検出器であって、その他の窓を通ってガス流導管から退出する少なくとも１
    つの放射線ビームを敏感に遮るよう操作的に配置された前記検出器； （ｅ）前記指標化学物質による放射線の吸収によって効果的に実質的に減衰し
    ないで被分析ガスを通る少なくとも１つのビームの放射線強度の指標となる第２
    信号を発生する手段； （ｆ）前記第１電気信号および第２電気信号を分析し、被分析ガスを前記少な
    くとも１つのビームが通りぬけるときに起こる、放射線の少なくとも前記第１波
    長の吸収度を指標化学物質により決定する、電子データ処理手段を含む信号解釈
    手段、 を含む、前記装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１波長が赤外域にあり、前記少なくとも１つのビー
    ムを発生する手段が、フーリエ変換赤外分光計、フィルタベース分光計、レーザ
    分光法分光計、および分散分光計からなるグループから選ばれる、請求項１５に
    記載の装置。
  17. 【請求項１７】 さらに、前記少なくとも１つの放射線ビームを変調する手
    段を含み、この手段はビーム進路に操作的に配置されており、そのような変調が
    異なった波長の放射線を識別するのに効果的である、請求項１５に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 さらに、シリコン半導体装置の製造用処理室を備え、前記
    反応場所を提供する、請求項１５に記載の装置。
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