JP2002526924A - プラズマ処理システムにおいてエッチング終点を決定するための方法および装置 - Google Patents

プラズマ処理システムにおいてエッチング終点を決定するための方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電チャックを用いるプラズマ処理システムにおいて、基板上のターゲット層をエッチングする際に、エッチング処理の終了を確認するための方法および装置。 【解決手段】 エッチング処理の終了は、エッチング処理の終了を示すパターンを検出するために、基板の電位をモニタすることによって確認される。例えば、この電位の変化は、静電チャックの電極に流れる電流をモニタすることによって観察される。例えば、電流信号をモニタすることによってエッチング処理の終了を示すパターンを確認したとき、エッチングを終了させるために制御信号が生成される。エッチング中に、静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流を異符号でほぼ等しく保つためにバイアス補正電源が用いられる場合、バイアス補正電源によって出力される補正電圧は、エッチングを終了させるために、エッチング処理の終了を示す上記のパターンに関して、モニタされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は半導体デバイスの製造に関し、特に、基板上の選択された層をエッチ
ングする際に、終点指示のためにエッチング処理の終了を確認する改良された技
術に関する。
【０００２】 集積回路または平面パネルディスプレイ等の半導体デバイスの製造において、
基板（例えば、ウエハやガラスパネル）は、プラズマ処理チャンバ内で処理され
る。処理には、基板への材料層の堆積と、堆積した（複数の）層の選択的なエッ
チングとが含まれる。エッチング層を準備するために、基板の表面は、通常、適
切なフォトレジストまたはハードマスクによってマスクされる。エッチング中に
は、マスクによって保護されていない領域をエッチングするために、適切なエッ
チングソースガスからプラズマが生成される。ターゲット層がエッチングされた
と判断されると、エッチングは終了する。このエッチングの終了は、通常、エッ
チングの「終点」と呼ばれる。
【０００３】 エッチングを終了する時期を決定するために、この技術分野において、多くの
手法が用いられている。例えば、エッチングは、既定の期間が経過したときに、
終了する。既定の期間は、生産工程の前にいくつかのサンプル基板をエッチング
することによって、予め経験的に決定される。しかしながら、フィードバック制
御を実行しないため、基板間のバラツキのための許容誤差は設定されていない。
【０００４】 さらに一般的には、エッチング処理の終了は、プラズマの光放出をモニタする
ことによって、動的に確認される。ターゲット層がエッチングされるときには、
エッチング副産物の濃度の減少、エッチング物質の濃度の増加、下層にある（複
数の）材料との反応により形成される副産物の濃度の増加、および／または、プ
ラズマ自体のインピーダンスの変化により、プラズマの光放出が変化する。
【０００５】 しかしながら、光放出に基づく技術は、いくつかの欠点を有することが明らか
となっている。例えば、一部のエッチング物質および／または添加ガスの使用は
、光放出終点技術を妨げ、不正確な測定値を生じさせる。特徴部位のサイズが減
少すると、マスクの開口部を介してプラズマに露出する薄膜の量が減少する場合
がある。そして、露出した薄膜との反応によって生成される副産物ガスの量が減
少し、プラズマ光放出に依存する信号の信頼性が低くなる。
【０００６】 ターゲット層のエッチングが完了して下層がプラズマに露出すると、基板の自
己誘導バイアスが変化することが明らかとなっている。例えば、誘電体のターゲ
ット層をエッチングする場合には、導電体の下層がプラズマに露出するにつれ、
基板の自己誘電バイアスの変化が観察される。また、導電体のターゲット層をエ
ッチングする場合には、誘電体の下層がプラズマに露出するときに、基板の自己
誘電バイアスの変化が観察される。基板の自己誘電バイアスの変化をモニタする
ことによって、終点指示のためにエッチング処理の終了を確認することができる
。
【０００７】 説明を容易にするために、図１は、エッチングの終点指示のために、ウエハの
自己誘電バイアスをモニタすることにより、ターゲット層のエッチングが完了し
た時期を決定する、代表的な終点判定装置を示す。図１に示すように、ウエハ１
０２は、電極１０４上に配置されている。電極１０４は、通常、金属素材で作製
される。この例において、電極１０４はチャックとして機能し、コンデンサ１０
８を介して、ＲＦ電源１０６によって作動される。エッチング中、ウエハ１０２
の自己誘導バイアスは、モニタ回路１１２を通じてノード１１０において検出さ
れる。モニタ回路１１２は、信号のＲＦ成分をブロックし、ＤＣ成分のみを通過
させるローパスフィルタ１１４を含む。ウエハの自己誘導バイアスは、数百ボル
トになる傾向があるため、ローパスフィルタ１１４を通過した信号は、通常、分
圧回路を通って減少される。これにより、モニタ用電子機器（説明の簡略化のた
め図示せず）は、ウエハ１０２の自己誘導バイアスの変化をモニタすることがで
きる。ウエハの自己誘電バイアスの変化に関係する情報により、終点指示用電子
機器は、エッチングを終了すべき時期を決定することができる。
【０００８】 しかしながら、図１において説明したモニタ技術の感度および精度は、プラズ
マに露出するターゲット薄膜のパーセンテージの減少、および／または、プラズ
マと電極との間のＤＣ導電率が減少する場合（例えば、エッチングされるターゲ
ット層の下に誘電層が存在する場合）などに伴い低下する。さらに、図１のモニ
タ技術は、通常、静電チャックが利用される場合には効果がない。これは、静電
チャックは、通常、導電チャック本体と基板との間の誘電層を利用するためであ
る。この誘電層の存在は、プラズマとチャックとの間の電流経路を阻害し、ノー
ド１１０におけるウエハの自己誘電バイアスを正確に決定するのを非常に困難に
する。さらに、ノード１１０で検出された電圧とウエハ１０２の自己誘電バイア
スとの関係は、線形ではない。例えば、静電チャックの抵抗は、チャック上の電
圧に、部分的に依存する。したがって、ノード１１０において信号が検出された
としても、検出された信号と基板上の自己誘電バイアスとを、終点指示のために
相関させるのは困難である。
【０００９】 上述したことから、終点指示のために、プラズマエッチング処理の終了を検知
するための改良された技術が望まれている。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッチング
する際に、エッチング処理の終了を確認するための方法および装置に関する。 本発明は、多くの異なるエッチングの応用のために、エッチング処理の終了に相
当する基板の電位の変化を利用する。一実施形態において、終点指示装置は、エ
ッチング処理の終了を示すパターンを検出するために、静電チャックの電極に流
れる電流をモニタするように構成された電流モニタ回路を含む。電流信号におい
て、エッチング処理の終了を示すパターンを確認したとき、エッチングを終了さ
せるために制御信号が生成される。
【００１１】 別の実施形態において、チャックは、バイポーラ静電チャックである。エッチ
ングを終了させるために、エッチング処理の終了を示す上記のパターンに関して
、静電チャックの双方の電極に流れる電流がモニタされる。さらに別の実施形態
において、エッチングを終了させるために、エッチング処理の終了を示す上記の
パターンに関して、静電チャックの複数の電極に供給される複数の電流の差異を
モニタする。
【００１２】 さらに別の実施形態において、静電電源は、静電チャックの複数の電極に供給
される複数の電流をモニタして、これに応じた、補正電圧を出力するバイアス補
正電源を含む。そして、補正電圧は、エッチング中に、複数の電極に供給される
電流を異符号でほぼ等しく保つために、チャック電源に入力される。この実施形
態において、補正電圧は、エッチングを終了させるために、エッチング処理の終
了を示す上記のパターンに関してモニタされる。
【００１３】 本発明のこれらの効果およびその他の効果は、以下の詳細な説明を読み、種々
の図面を検討することにより、明らかになる。
【００１４】
【好ましい実施形態の詳細な説明】
次に、添付図面に例示された好適な実施形態に基づき、本発明を詳細に説明す
る。以下の説明では、本発明を十分に理解するために、多くの特定の詳細につい
て述べる。しかしながら、当業者にとって、こうした特定の詳細の一部または全
部がなくとも本発明を実施できることは明らかである。また、周知の処理工程お
よび／または構造については、本発明を不必要に曖昧にするのを避けるために、
詳細な説明を省略する。
【００１５】 発明者は、ターゲット層のエッチングが進みにつれ、特に、ターゲット層が下
層までエッチングされるときに、基板の電位が変化することを理解している。基
板電位の変化は、エッチング終了時において顕著となる。理論に拘束されること
は望まないが、ターゲット層のエッチングが完了すると、基板とプラズマとの間
の容量性および抵抗性の結合が変化すると考えられている。可能な説明の一つと
して、エッチング特徴部位（バイアまたはトレンチなど）が停止層までエッチン
グされたときに、プラズマと基板との間の漏電電流が増加するにことよって、基
板上の自己誘導バイアスが変化する。さらに、ターゲット層がエッチングされる
と、プラズマ自体の特性が変化する可能性もある。この変化は、プラズマインピ
ーダンスの変化をもたらし、基板の自己誘導バイアスを変化させる。
【００１６】 プラズマ処理システムにおいて静電チャックが利用される場合、基板電位を直
接測定することは困難である。これは、ＥＳＣの誘電層が、基板と電気測定回路
との間に、大きな抵抗を導くためである。本発明はこれらの困難を克服している
。
【００１７】 発明者は、基板電位の変化がＥＳＣ電源から静電チャックの複数の電極に流れ
る電流を変化させることを、理解している。本発明の一実施形態では、静電チャ
ックの複数の電極に流れる複数の電流がモニタされる。これにより、エッチング
処理の終了に関連する基板電位の変化が確認され、ここから導かれた情報はエッ
チングの終点指示に用いられる。
【００１８】 さらに、一部の静電チャック電源は、静電チャックの複数の電極に流れる複数
の電流を異符号でほぼ等しい大きさに保つために、補正回路を用いることが好ま
しい。補正回路が利用されるのは、チャック電極と上方の基板領域との間の静電
力がエッチング中に変化する場合には、一貫性のないチャッキングや、一貫性の
ない熱伝導、望ましくないエッチング結果が、生じるためである。しかしながら
、一部のシステムでは、静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流をほぼ一
定（すなわち、エッチング中に、等しくなくとも相対的に不変）に維持するため
に補正回路が用いられる。
【００１９】 一般に、補正回路は、通常、静電チャックの複数の電極に流れる複数の電流を
モニタし、可変バイアス補正電源に制御信号を提供する。静電チャックの複数の
電極に流れる複数の電流が変化したとき、変化制御信号は、バイアス補正電源か
ら出力される電圧を変化させる。ここで、バイアス補正電源から出力される電圧
を、補正電圧と呼ぶ。補正電圧は、複数のチャック電極に供給される複数の電圧
をオフセットして、複数の静電チャック電極に流れる複数の電流を異符号でほぼ
等しい大きさに保つ（または、上記の他のシステムにおいては、ほぼ一定にする
）ために利用される。
【００２０】 補正電圧は、エッチングの進行とともに変化し、通常、ターゲット層が除去さ
れたとき、すなわち、エッチングが完了したときに、劇的に変化することが、発
明者によって発見された。本発明の一実施形態によれば、エッチングの終点指示
のために補正電圧をモニタすることによって、エッチング処理の終了に関する情
報が得られる。
【００２１】 説明を容易にするために、図２は、エッチングの進行時に、複数のチャック電
極に供給される複数の電流を異符号でほぼ等しく保つための補正装置の簡略図を
示す。しかしながら、この実施形態の補正装置は、複数のチャック電極に供給さ
れる複数の電流を異符号でほぼ等しく保つ機能を有しているが、ここで開示する
コンセプトは、複数の電極に流れる複数の電流をほぼ不変（すなわち、エッチン
グ中に、等しくなくとも相対的に不変）にする補正装置にも同様に適用される。
こうした補正回路とともに動作する装置の例を利用することは、この開示を与え
られた当業者の技術範囲に十分に入る。
【００２２】 図２について、ウエハやガラスパネル等の処理対象物２００は、エッチングさ
れるターゲット層を含む。処理対象物２００は、フォトレジストマスク層２０２
と、ターゲット層２０４と、１つまたは複数の下層薄膜２０６と、基板２０７と
によって簡略化して表されている。ターゲット層２０４は、エッチングされる任
意の層である。一例において、ターゲット層２０４は、ドープ処理ＣＶＤ（化学
蒸着）またはＰＥＣＶＤ（プラズマエンハンスト化学蒸着）ガラス層等の二酸化
ケイ素含有層である。別の例では、ターゲット層２０４は、低誘電率（低ｋ誘電
）層である。さらに別の例では、ターゲット層２０４は、エッチングされる金属
層または（ドープ処理または非ドープ処理）ポリシリコンである。１つまたは複
数の下層薄膜２０６は、ターゲット層２０４の下にある、任意およびすべての、
層および／または構造を含む。１つまたは複数の下層薄膜２０６は、例えば、１
以上の導電（金属またはドープ処理ポリシリコン）層、および／または、１以上
の誘電層を含む。例えば、エッチング停止層は、ターゲット層２０４の直下に配
置され、窒化ケイ素や、ケイ化チタン、窒化チタン素材などで形成される。基板
２０７は、例えば、ウエハまたはガラスパネルなどのエッチング対象物の支持材
料である。本例の説明のため、基板２０７は、その表面上に存在する可能性のあ
る複数の層および／または複数のデバイス構造を含まず、これに代えて、上記の
層２０２，２０４，２０６によって表される。１つまたは複数の下層薄膜２０６
が存在せず、ターゲット層２０４が基板２０４上に直接配置される場合もある。
【００２３】 図２の例では、ジョンセン・ラーベックチャックが用いられているが、本発明
は、例えば、任意の構成の単極ＥＳＣチャックや多極ＥＳＣチャックなど、任意
のタイプの静電チャックを用いて機能すると考えられる。ジョンセン・ラーベッ
クチャックの構造は、当技術分野において広く知られており、簡潔のため、詳細
な説明は省略する。さらに、図２の例において、複数のチャック電極は同心状の
構造だが、複数の静電チャックの電極は、任意の構造および／または形状（相互
にかみ合う等）にすることができる。図２の例の同心状のジョンセン・ラーベッ
クチャックについて、外部電極２０８と内部電極２１０とは、弱導電層２１２に
埋め込まれている。弱導電層２１２は、例えば、導電性のために僅かにドープさ
れたセラミック材料で形成される。ＲＦ電極２１４は、弱導電層２１２の下に配
置されており、通常は金属材料で形成される。ＲＦ電極２１４は、コンデンサ２
１８を介してＲＦ電源２１６に結合される。チャッキングを促進するため、チャ
ック２２０の複数の電極は、静電電源２２２に結合される。
【００２４】 静電チャック電源２２２は、ＤＣチャック電圧をチャック２２０の複数の電極
に供給する主電源２２４を含む。ローパスフィルタ２３０，２３２は、電極２０
８，２１０と静電チャック電源２２２との間に配置され、主電源２２４とチャッ
ク２２０の電極２０８，２１０とを結合させ、ＲＦ電源２１６を電源２２２から
分離する。電流モニタ回路２３４，２３６は、静電チャックの複数の電極とＥＳ
Ｃ電源２２２との間の電流経路に直列に結合され、これらの区間の電流をモニタ
する。
【００２５】 各電流モニタ回路２３４，２３６は、簡単な抵抗性装置によって実施可能であ
り、それぞれの電位差を確認し、各電極２０８，２１０に流れる電流を決定する
。電流モニタ回路２３４，２３６の出力は、コンパレータ回路２３８に入力され
る。コンパレータ回路は、例えば、差動増幅回路である。コンパレータ回路２３
８は、可変バイアス補正電源２４２を制御するための制御信号２４０を出力する
。バイアス補正電源２４２は、制御信号２４０に応じてその出力を変更する。バ
イアス補正電源２４２の出力は、主電源２２４をバイアスし、電極２０８，２１
０に流れる電流を異符号でほぼ等しい大きさに保つのに利用される。静電チャッ
ク電源２２２内のバイアス補正装置を含む図２の装置は、当技術分野において良
く知られている。
【００２６】 ターゲット層２０４がエッチングされる際、補正回路は、電極２０８，２１０
に流れる電流をほぼ等しく保つようにするため、ノード２５０における補正電圧
は変化する。発明者は、制御信号２４０内において、または、バイアス補正電源
２４２の出力部であるノード２５０において、検知される補正電圧に含まれる情
報は、エッチングの進行に関連し、特に、エッチングが終了した時期に関連する
情報を含むことを理解している。これは、前述したように、エッチングの進行と
ともに、基板２０７の電位が変化し、これにより、各電極２０８，２１０に流れ
る電流が変化するためである。こうした変化は、電流モニタ回路２３４，２３６
によって検出され、この結果、制御信号２４０が生成される。制御信号２４０は
、主電源２２４をバイアスして電極２０８，２１０に流れる電流をほぼ等しく保
つ機能を有するバイアス補正電源２４２に対する、フィードバック信号として適
する。
【００２７】 図３は、ターゲット層のエッチングが進行するときの代表的な補正電圧を示す
。補正電圧図３００において、点３０２でエッチングが開始される。エッチング
の進行とともに、補正電圧は変化する。図３において、この変化は補正電圧の増
加によって表されているが、他の基板においてエッチングが進行する場合、補正
電圧は、減少するなど他の変化を示す場合もある。エッチングによってターゲッ
ト層が取り除かれると、通常、補正電圧の著しい変化が観察される。図３におい
て、エッチングの終了は、領域３０４付近の急な上向きの傾斜によって示される
が、エッチングの終了は、（他のエッチング処理においては）信号の急な下向き
の傾斜や、スパイク、急激な一時的低下によって示される場合もある。エッチン
グ終了時の補正電圧図の正確な形状に関係なく、エッチングの終了は、通常、補
正電圧の明らかに認められる変化によって示される。エッチング終了時の補正電
圧図における特定の特徴的な形状は、サンプルウエハのサンプルエッチングを実
行することによって確認される。その後、終点指示のために、補正図においてエ
ッチングの終了を示す確認済みの特徴的な形状を探すように、モニタ回路に命令
される。
【００２８】 図４は、本発明の一実施形態に従って、エッチングの終点指示のために、補正
電圧をモニタするための簡略化した装置を示す。図４において、ノード２５０の
電圧は、終点モニタ回路４０２に入力される。終点モニタ回路４０２は、エッチ
ング処理の終了を示す特徴的な変化が確認されたときに終点信号４０４を出力す
る。モニタ回路４０２は、例えば、入力補正電圧信号を解析し、エッチング処理
の終点指示のための制御信号４０４を出力するようにプログラムされたプログラ
マブルデジタル回路である。一例において、モニタ回路４０２は、エッチング処
理の終了を示す変化に関して、デジタル化された補正電圧信号を解析するように
プログラムされた、汎用デジタルコンピュータ（例えば、マイクロコンピュータ
）またはデジタル信号プロセッサである。
【００２９】 本発明の別の実施形態によれば、終点指示のために、エッチング終了の特徴的
な変化に関して、制御信号２４０自体をモニタすることも可能である。 本発明のさらに別の実施形態によれば、エッチング処理の終了を示す（複数の）
電流の変化に関して、複数の区間自体の複数の電流をモニタする（例えば、電流
モニタ回路２３４，２３６の出力をモニタする）ことができる。後者の実施形態
は、補正回路を用いないチャックに関して、特に有効である。
【００３０】 本発明の別の実施形態によれば、電源２４２が存在しなくとも、電流モニタ回
路２４８によって、間接的に、複数の電極区間を通る電流の差異をモニタするこ
とができる。
【００３１】 上記のことから分かるように、本発明の多くの実施形態では、エッチングを停
止させるために、エッチングが終了した時期を確認する目的で、静電チャック電
源に存在する信号を利用している。間接的な方法では、静電チャックの複数の電
極に供給される複数の電流の変化が、終点指示のために、エッチングの進行を確
認するために利用される。従来技術と異なり、本発明の終点指示技術では、（図
１の場合に行われていたように）基板の自己誘電バイアスを電極を介して直接モ
ニタする必要がない。したがって、この技術は、ウエハとチャック本体との間に
配置される非導電性の誘電層を有する静電チャックを用いる場合にも機能する。
【００３２】 実際、チャックの金属本体とターゲット層との間に配置される非導電層が存在
する場合でも、エッチングが終了する時期を正確に決定することができる。静電
チャックの一部としてまたは基板内に非導電性の誘電層が存在するとき、図１の
従来技術の終点指示回路は、恐らく終点信号を正確に提供することができない。
これは、従来技術では、終点指示のために、基板の自己誘導バイアスを電極を介
して直接測定しているためである。また、当業者が考えるように、電極表面上お
よび／またはターゲット層下における誘電層の存在は、電気経路をブロックし、
基板の自己誘導バイアスの直接的な測定を、不可能および／または困難にする。
本発明は、基板と電極との直接的な接触に依存しないため、こうした誘電層の存
在は、本発明におけるエッチング終了の確認を妨げない。
【００３３】 また、本発明の終点指示技術は、感度が高く、また、エッチングプラズマに露
出されるターゲット層の割合（またはパーセンテージ）が少ない基板をエッチン
グする場合にも、正確な終点情報を提供できることが観察された。感度は、導電
性金属またはドープ処理ポリシリコン相互接続層などの導電層が、エッチングさ
れるターゲット層の下に配置される場合に、増加する。以前に言及したように、
本技術の感度は高いため、ターゲット層の下に誘電層が配置されていても、エッ
チング処理の終了を確認できる。さらに、終点指示は、プラズマの光放出のモニ
タに依存しないため、本発明の技術は、用いられるエッチング物質および／また
は添加ガスに関係なく機能する。
【００３４】 本発明をいくつかの好適な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲に含ま
れる変更、変形、均等物が存在する。一般には、基板電位の変化から終点データ
を得ることが可能であり、これはシステム内の種々のポイントで種々の信号を調
べることで得られることを提案している。そして、ＥＳＣチャック（これは基板
電位の変化を反映する）の（複数の）電極に流れる（複数の）電流の変化をモニ
タすることによって終点データを確認することができるが、ＥＳＣチャックが用
いられる場合には、基板電位に基づく終点データを得る他の方法も存在する。例
えば、基板の裏側または基板上の適切な場所に接触するプローブを用いて、エッ
チング中に基板電位を直接測定する。そして、終点指示のために、エッチングの
終了を示す変化に関して、このプローブの信号を解析する。
【００３５】 別な例において、基板電位の間接的な測定として、エッチング中にＥＳＣチャ
ックの端部からの冷却ガスの漏出量がモニタされる。この流量は、ＥＳＣのクラ
ンプ力に依存し、また、ＥＳＣのクランプ力は、ＥＳＣと基板との間の（複数の
）電位差に依存する。エッチングが進行する際、基板電位の変化によって、流量
の探知可能な変化が生じる。一実施形態において、この漏出量は、基板とＥＳＣ
との境界に冷却ガスを供給する圧力制御装置に関連して、または、圧力制御装置
の一部としてモニタされる。終点指示のために、エッチングの終了を示す変化に
関して、流量信号を解析する。
【００３６】 実際には、本開示により、当業者は、基板電位の変化がプラズマ処理システム
内の種々のポイントにおいて他の信号に影響を与えることを、容易に認識できる
。本開示が与える知識により、特定のプラズマ処理システム内で、基板電位の変
化を確認するためにモニタ可能な信号および位置を特定することは、プラズマ処
理装置に係る当業者の技術の範囲内にある。なお、本発明の方法および装置の実
施には多数の代替方法が存在する。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の
真の趣旨および範囲に入るこうした変更、変形、および均等物のすべてを包含す
るものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付図面の各図に非制限的に例示され、同様の符号は同様の要素を
示す。
【図１】 エッチングの終点指示のために、ウエハの自己誘導バイアスをモニタすること
により、ターゲット層のエッチングが完了した時期を決定する、代表的な終点指
示装置を示す図である。
【図２】 エッチングの進行時に、複数のチャック電極に供給される複数の電流を異符号
でほぼ等しい大きさに保つための補正装置の簡略図である。
【図３】 ターゲット層のエッチングが進行するときの代表的な補正電圧を示す図である
。
【図４】 本発明の一実施形態に従って、エッチングの終点指示のために、補正電圧をモ
ニタするための簡略化した装置を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ダッサパ・エム．・ジェイ．・フランソ ワ・チャンドラセカー アメリカ合衆国 カリフォルニア州94539 フリモント，コイト・アベニュー， 43241 (72)発明者 ハドソン・エリック・エー． アメリカ合衆国 カリフォルニア州94707 バークレー，カタリナ・アベニュー， 1820 (72)発明者 ビェプキング・マーク アメリカ合衆国 カリフォルニア州95050 サンタ・クララ，ノース・サイプレス・ アベニュー，442 Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BB22 CB05 CB15 CB20 EA01 5F031 CA02 CA05 CA11 HA19 HA38 JA01 JA10 JA47 JA51 MA32

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエッ
    チングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって、 第１の電極と第２の電極とを有する静電チャックと、 前記第１の電極と前記第２の電極とに結合され、前記第１の電極と前記第２の
    電極とにチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、 前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供
    給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第
    １の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、 前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供
    給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第
    ２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、 前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合され、前記第
    １の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、制御信号を出力する差動増
    幅装置と、 前記差動増幅装置に結合され、前記制御信号を受け取るための可変ＤＣ電源で
    あって、前記制御信号に応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正
    電圧を出力するように構成された前記可変ＤＣ電源と、 前記可変ＤＣ電源に結合された終点モニタ回路であって、前記補正電圧を入力
    として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記補
    正電圧を解析するための回路を含み、さらに、前記補正電圧において前記パター
    ンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力する
    ための回路を含む、前記終点モニタ回路と、 を備えることを特徴とする終点指示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の終点指示装置であって、 前記補正電圧は、前記第１のＤＣ電源をバイアスすることにより、前記エッチ
    ング処理中において前記第１の電流と前記第２の電流とをほぼ一定に維持する、
    終点指示装置。
  3. 【請求項３】 第１の電極を有する静電チャックと、前記第１の電極に結合
    され、前記第１の電極にチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、前記
    第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供給され
    る第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電
    流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、前記第１の信号に
    応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正電圧を出力して、前記補
    正電圧に応じて、前記チャック電圧を変化させるように構成された可変ＤＣ電源
    と、を含む、プラズマ処理システムにおいて、基板上のターゲット層をエッチン
    グする際にエッチング処理の終了を確認するための方法であって、 終点モニタ入力部と終点モニタ出力部とを有する終点モニタ回路を前記可変Ｄ
    Ｃ電源に結合させる工程と、 前記終点モニタ入力部で、前記補正電圧を受け取る工程と、 前記終点モニタ回路を用いて、前記エッチング処理の前記終了を示すパターン
    に関して前記補正電圧を解析する工程と、 前記補正電圧において前記パターンを確認したときに、前記終点モニタ出力部
    で、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力する工程と、 を備えることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の方法であって、 前記静電チャックは、前記第１のＤＣ電源に結合される第２の電極を含み、 前記プラズマ処理システムは、前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に
    結合され、前記第２の電極に供給される第２の電流をモニタするための第２の電
    流モニタ回路を含み、 前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の信号と、前
    記第２の電流モニタ回路によって出力される第２の信号であって、前記第２の電
    流を示す前記第２の信号と、の双方に応じている、方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の方法であって、 前記プラズマ処理システムは、前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モ
    ニタ回路とに結合された差動増幅装置であって、前記第１の信号と前記第２の信
    号とを入力として受け取り、前記可変ＤＣ電源に対して制御信号を出力すること
    により、前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧を、前記第１の信号
    と前記第２の信号との双方に応じて変化させる前記差動増幅装置を含む、方法。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の方法であって、 前記第１の信号と前記第２の信号とは、エッチング処理中において前記第１の
    電流と前記第２の電流とをほぼ一定に維持するために、前記可変ＤＣ電源によっ
    て用いられる、方法。
  7. 【請求項７】 請求項４記載の方法であって、 前記終点モニタ回路は、汎用マイクロコンピュータを含む、方法。
  8. 【請求項８】 請求項４記載の方法であって、 前記静電チャックは、ジョンセン・ラーベックチャックである、方法。
  9. 【請求項９】 請求項４記載の方法であって、 前記基板は、前記ターゲット層の下にある導電層を含む、方法。
  10. 【請求項１０】 請求項４記載の方法であって、 前記基板は、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、方法。
  11. 【請求項１１】 請求項４記載の方法であって、 前記ターゲット層は、二酸化ケイ素含有層であり、 前記基板は、さらに、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、方法。
  12. 【請求項１２】 請求項４記載の方法であって、 前記ターゲット層は、低誘電率層であり、 前記基板は、さらに、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、方法。
  13. 【請求項１３】 プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエ
    ッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって
    、 第１の電極を有する静電チャックと、 前記第１の電極に結合され、前記第１の電極にチャック電圧を供給するための
    第１のＤＣ電源と、 前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供
    給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第
    １の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、 前記第１の信号に応じて、前記第１のＤＣ電源をバイアスするための補正電圧
    を出力して、前記補正電圧に応じて、前記チャック電圧を変化させるように構成
    された可変ＤＣ電源と、 前記可変ＤＣ電源に結合された終点モニタ回路であって、前記補正電圧を入力
    として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記補
    正電圧を解析するための回路を含み、さらに、前記補正電圧において前記パター
    ンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信号を出力する
    ための回路を含む、前記終点モニタ回路と、 を備えることを特徴とする終点指示装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の終点指示装置であって、 前記静電チャックは、前記第１のＤＣ電源に結合される第２の電極を含み、 前記終点指示装置は、さらに、 前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供
    給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第
    ２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路を備え、 前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の信号と前記
    第２の信号との双方に応じている、終点指示装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の終点指示装置であって、 前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の電流と前記
    第２の電流とを異符号でほぼ等しく保つように、構成されている、終点指示装置
    。
  16. 【請求項１６】 請求項１４記載の終点指示装置であって、 前記可変ＤＣ電源によって出力される前記補正電圧は、前記第１の電流と前記
    第２の電流との大きさが等しいか否かに関わらず、前記エッチングを通じて、前
    記第１の電流と前記第２の電流とをほぼ一定に保つように、構成されている、終
    点指示装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１４記載の終点指示装置であって、さらに、 前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合された差動増
    幅装置であって、前記第１の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、前
    記可変ＤＣ電源に対して制御信号を出力することにより、前記可変ＤＣ電源によ
    って出力される前記補正電圧を、前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応
    じて変化させる前記差動増幅装置を備える、終点指示装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１４記載の終点指示装置であって、 前記終点モニタ回路は、汎用マイクロコンピュータを含む、終点指示装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１４記載の終点指示装置であって、 前記静電チャックは、ジョンセン・ラーベックチャックである、終点指示装置
    。
  20. 【請求項２０】 請求項１４記載の終点指示装置であって、 前記基板は、前記ターゲット層の下にある導電層を含む、終点指示装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１４記載の終点指示装置であって、 前記基板は、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、終点指示装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１４記載の終点指示装置であって、 前記ターゲット層は、二酸化ケイ素含有層であり、 前記基板は、さらに、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、終点指示装
    置。
  23. 【請求項２３】 プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエ
    ッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって
    、 第１の電極を有する静電チャックと、 前記第１の電極に結合され、前記第１の電極にチャック電圧を供給するための
    第１のＤＣ電源と、 前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供
    給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第
    １の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、 前記第１の電流モニタ回路に結合された終点モニタ回路であって、前記第１の
    信号を第１の入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパター
    ンに関して前記第１の信号を解析するための回路を含み、さらに、前記第１の信
    号において前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示
    す終点信号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、 を備える、終点指示装置。
  24. 【請求項２４】 請求項２３記載の終点指示装置であって、 前記静電チャックは、前記第１のＤＣ電源に結合される第２の電極を含み、 前記終点指示装置は、さらに、 前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供
    給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第
    ２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路を備え、 前記終点モニタ回路は、前記第２の信号を第２の入力として受け取り、前記終
    点信号は、前記第１の信号と前記第２の信号との双方に応じている、終点指示装
    置。
  25. 【請求項２５】 請求項２３記載の終点指示装置であって、 前記静電チャックは、単極静電チャックである、終点指示装置。
  26. 【請求項２６】 プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエ
    ッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって
    、 第１の電極と第２の電極を有する静電チャックと、 前記第１の電極と前記第２の電極とに結合され、前記第１の電極と前記第２の
    電極とにチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、 前記第１の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第１の電極に供
    給される第１の電流をモニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第
    １の電流を示す第１の信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、 前記第２の電極と前記第１のＤＣ電源との間に結合され、前記第２の電極に供
    給される第２の電流をモニタするための第２の電流モニタ回路であって、前記第
    ２の電流を示す第２の信号を出力する前記第２の電流モニタ回路と、 前記第１の電流モニタ回路と前記第２の電流モニタ回路とに結合され、前記第
    １の信号と前記第２の信号とを入力として受け取り、前記第１の信号と前記第２
    の信号との双方に応じて差動出力信号を出力する差動増幅装置と、 前記差動増幅装置に結合された終点モニタ回路であって、前記差動出力信号を
    入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前
    記差動出力信号を解析するための回路を含み、さらに、前記差動出力信号におい
    て前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点信
    号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、 を備えることを特徴とする終点指示装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２６記載の終点指示装置であって、 前記静電チャックは、ジョンセン・ラーベックチャックである、終点指示装置
    。
  28. 【請求項２８】 請求項２６記載の終点指示装置であって、 前記基板は、前記ターゲット層の下にある導電層を含む、終点指示装置。
  29. 【請求項２９】 請求項２６記載の終点指示装置であって、 前記基板は、前記ターゲット層の下にある誘電層を含む、終点指示装置。
  30. 【請求項３０】 プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエ
    ッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって
    、 第１の電極と第２の電極を有する静電チャックと、 前記第１の電極と前記第２の電極とに結合され、前記第１の電極と前記第２の
    電極とにチャック電圧を供給するための第１のＤＣ電源と、 前記第１のＤＣ電源の出力と並列に結合された第１の電流経路と、 前記第１の電流経路内のノードに結合され、前記ノードに流れる第１の電流を
    モニタするための第１の電流モニタ回路であって、前記第１の電流を示す第１の
    信号を出力する前記第１の電流モニタ回路と、 前記第１の電流モニタ回路に結合された終点モニタ回路であって、前記第１の
    信号を入力として受け取り、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関
    して前記第１の信号を解析するための回路を含み、さらに、前記第１の信号にお
    いて前記パターンを確認したときに、前記エッチング処理の前記終了を示す終点
    信号を出力するための回路を含む、前記終点モニタ回路と、 を備えることを特徴とする終点指示装置。
  31. 【請求項３１】 請求項３０記載の終点指示装置であって、 前記第１の電流モニタ回路は、前記ノードとグランドとの間に、直列に結合さ
    れる、終点指示装置。
  32. 【請求項３２】 請求項３０記載の終点指示装置であって、さらに、 可変ＤＣ電源を備え、 前記第１の電流モニタ回路は、前記可変ＤＣ電源と前記ノードとの間に、直列
    に結合される、終点指示装置。
  33. 【請求項３３】 プラズマ処理システムにおいて基板上のターゲット層をエ
    ッチングする際にエッチング処理の終了を確認するための終点指示装置であって
    、 第１の電極を有する静電チャックと、 前記第１の電極に結合され、前記第１の電極にチャック電圧を供給するための
    第１のＤＣ電源と、 前記基板の電位を反映する信号を受け取るように構成された終点モニタ回路で
    あって、前記エッチング処理の前記終了を示すパターンに関して前記基板の前記
    電位を反映する前記信号を解析するように構成された回路と、さらに、前記基板
    の前記電位を反映する前記信号を確認したときに、前記エッチング処理の前記終
    了を示す終点信号を出力するための回路と、を含む、前記終点モニタ回路と、 を備えることを特徴とする終点指示装置。
  34. 【請求項３４】 請求項３３記載の終点指示装置であって、 前記基板の前記電位を反映する前記信号は、前記基板と接触するプローブによ
    って取得される、終点指示装置。
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