JP2003503833A - 意図的なまたは不可避的な層の堆積をモニタリングする装置および方法 - Google Patents
意図的なまたは不可避的な層の堆積をモニタリングする装置および方法Info
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- H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
Abstract
(57)【要約】
処理チャンバ内の層の堆積をモニタリングするデバイスであって、光源（１、８）、センサ素子（４）、少なくとも１つの光検出器（５）、センサ素子上に成長する層の厚みにより検出器によって測定される光ビーム（１０）の強度に影響するように適切に構築されるセンサ素子を含むデバイス、およびデバイスを用いて透過される光の強度を測定する方法でが提供される。センサ素子は、連続的な開口部を有し、開口部を通る光の強度が、成長する層の厚みによって成長する開口部の関数として観察される。
Description
【０００１】
本発明は、処理チャンバの意図的なまたは不可避的な層の堆積をモニタリング
する装置、および装置で測定を実行する方法に関する。
する装置、および装置で測定を実行する方法に関する。
【０００２】
処理チャンバで実行され、材料が除去される処理操作（例えば、反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）および化学支援イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）の
方法を含む）において、堆積物は、用いられる出発化学物質および処理動作が実
行されるリアクタの内部壁上に生じる反応生成物のために、意図せず、堆積され
得る。この堆積物の厚みは、処理持続時間が増えるにつれ、連続的に増大するの
で、一旦、特定の層の厚みが達成されると、チャンバ内で実行される処理は、処
理が不安定化し得るような大きな程度まで、この堆積物と相互作用し、それゆえ
、この不可避な堆積物は、特定の洗浄処理を実行することによって周期的に除去
される。
エッチング（ＲＩＥ）および化学支援イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）の
方法を含む）において、堆積物は、用いられる出発化学物質および処理動作が実
行されるリアクタの内部壁上に生じる反応生成物のために、意図せず、堆積され
得る。この堆積物の厚みは、処理持続時間が増えるにつれ、連続的に増大するの
で、一旦、特定の層の厚みが達成されると、チャンバ内で実行される処理は、処
理が不安定化し得るような大きな程度まで、この堆積物と相互作用し、それゆえ
、この不可避な堆積物は、特定の洗浄処理を実行することによって周期的に除去
される。
【０００３】
プラズマエッチング処理またはＣＶＤ（化学蒸着）処理を実行する間、高分子
層が処理チャンバの内側に堆積される。層は、動作持続時間が増えるにつれて、
増大し、その結果、層のある厚さを超えた後、動作中に成長した層が崩壊し、断
片が動作中に落下することさえあり得る。結果として、汚染物質がチャンバ内に
生成され、または、断片がウェハ表面に落下する場合、処理されたウェハ上の回
路が使用不能となる。チャンバ内部のこれらの望ましくない堆積物を除去するた
めに、処理チャンバは、湿式化学洗浄を受けなければならないことがある。洗浄
の間、チャンバは、さらなる生産に利用できない。
層が処理チャンバの内側に堆積される。層は、動作持続時間が増えるにつれて、
増大し、その結果、層のある厚さを超えた後、動作中に成長した層が崩壊し、断
片が動作中に落下することさえあり得る。結果として、汚染物質がチャンバ内に
生成され、または、断片がウェハ表面に落下する場合、処理されたウェハ上の回
路が使用不能となる。チャンバ内部のこれらの望ましくない堆積物を除去するた
めに、処理チャンバは、湿式化学洗浄を受けなければならないことがある。洗浄
の間、チャンバは、さらなる生産に利用できない。
【０００４】
従来技術に従って、洗浄処理を開始する時間は、処理される材料の質の決定か
ら得られる経験値に基づいて規定される。チャンバ壁の状態の有効なモニタリン
グは、例外的な場合においてのみ行われる；例えば、堆積物の厚みを測定するセ
ンサまたは測定システムの場合、熱容量の測定に基づく測定原理が使用されるか
、または、超音波の伝播時間によって層の厚みが決定される。これらの測定原理
の欠点は、例えば、測定装置を評価ユニットに連結するために、処理チャンバへ
のさらなる電気的敷設が必要であることである。さらに、超音波の伝播時間の方
法は、温度に敏感であり、処理チャンバ内でその構造からの乱反射の結果として
、実行するのがより困難となる。
ら得られる経験値に基づいて規定される。チャンバ壁の状態の有効なモニタリン
グは、例外的な場合においてのみ行われる；例えば、堆積物の厚みを測定するセ
ンサまたは測定システムの場合、熱容量の測定に基づく測定原理が使用されるか
、または、超音波の伝播時間によって層の厚みが決定される。これらの測定原理
の欠点は、例えば、測定装置を評価ユニットに連結するために、処理チャンバへ
のさらなる電気的敷設が必要であることである。さらに、超音波の伝播時間の方
法は、温度に敏感であり、処理チャンバ内でその構造からの乱反射の結果として
、実行するのがより困難となる。
【０００５】
書類ＪＰ６３−１５３２６９ Ａ、ＪＰ ０１−１３２７６７ Ａ、ＪＰ０４
−１７６８６６ Ａ、ＪＰ ０５−２５５８５０ ＡおよびＪＰ ０６−４９６
４１は、層の堆積領域のモニタ基板の形態でセンサ素子を配置する工程、ならび
に光源から出る透過ビームおよび／または反射ビーム、すなわち強度の変化を検
出器によって検出する工程、ならびに強度の変化を用いて方法パラメータを設定
する工程を開示する。さらに、書類ＪＰ １１−１４０６５５ ＡおよびＪＰ
１１−１３１２１１ Ａは、チャンバ壁の窓に成長する層による光ビームの強度
の減衰を測定する光センサにより、処理チャンバの洗浄チャンバをモニタリング
する工程を開示する。
−１７６８６６ Ａ、ＪＰ ０５−２５５８５０ ＡおよびＪＰ ０６−４９６
４１は、層の堆積領域のモニタ基板の形態でセンサ素子を配置する工程、ならび
に光源から出る透過ビームおよび／または反射ビーム、すなわち強度の変化を検
出器によって検出する工程、ならびに強度の変化を用いて方法パラメータを設定
する工程を開示する。さらに、書類ＪＰ １１−１４０６５５ ＡおよびＪＰ
１１−１３１２１１ Ａは、チャンバ壁の窓に成長する層による光ビームの強度
の減衰を測定する光センサにより、処理チャンバの洗浄チャンバをモニタリング
する工程を開示する。
【０００６】
本発明は、処理チャンバ中の層の堆積物をモニタリングする装置、そしてさら
にその装置で測定を実行するための対応する方法を特定する目的に基づく。この
装置および方法を用いれば、技術的および経済的処理制御のために最も好ましい
洗浄サイクル時間は、最低限の支出で決定され得る。
にその装置で測定を実行するための対応する方法を特定する目的に基づく。この
装置および方法を用いれば、技術的および経済的処理制御のために最も好ましい
洗浄サイクル時間は、最低限の支出で決定され得る。
【０００７】
本目的は、処理チャンバ中の層の堆積をモニタリングする装置により達成され
、上記装置は、光源と、センサ素子と、少なくとも１つの光検出器とを含み、セ
ンサ素子が、センサ素子上に成長する層の厚みにより、検出器によって測定され
る光ビームの強度に影響するように、適切に構築され、センサ素子は、少なくと
も１つの連続的な開口部および／または、センサ素子の残りの部分より非常に小
さい程度まで該光ビームを吸収する少なくとも１つの領域を有し、光の強度が測
定される開口部または領域は、成長する層の厚みによって成長する開口部の関数
として測定される。
、上記装置は、光源と、センサ素子と、少なくとも１つの光検出器とを含み、セ
ンサ素子が、センサ素子上に成長する層の厚みにより、検出器によって測定され
る光ビームの強度に影響するように、適切に構築され、センサ素子は、少なくと
も１つの連続的な開口部および／または、センサ素子の残りの部分より非常に小
さい程度まで該光ビームを吸収する少なくとも１つの領域を有し、光の強度が測
定される開口部または領域は、成長する層の厚みによって成長する開口部の関数
として測定される。
【０００８】
そのような装置で測定を実行する方法において、処理チャンバの洗浄サイクル
時間は、測定された光の強度を所定の最低強度または所定の最大強度と比較する
ことにより、光の強度測定から決定される。
時間は、測定された光の強度を所定の最低強度または所定の最大強度と比較する
ことにより、光の強度測定から決定される。
【０００９】
装置の使用は、請求項１１で特定される。
【００１０】
従属請求項は、好適な実施形態に関する。
【００１１】
装置および方法において、堆積物の厚さを決定するために、同時にコーティン
グされた開口部で光の吸収および／または反射が測定され、評価される。この場
合、光源は、原理的に、任意の所望の構成であり得る。外部光源またはプラズマ
発光現象の使用のいずれもが、光源として好ましい。この場合、外部光源は、必
ずしも、処理チャンバの外部に位置することを意味せず、むしろ処理チャンバ内
部に位置付けされ得る。本発明に従う方法は、センサ素子のような物体を処理チ
ャンバに導入するというコンセプトに基づく。センサ素子に、主に、処理チャン
バと同様の堆積物が堆積される。処理チャンバの状態を規定し、従って技術的（
および経済的）な処理制御に対する最も好ましい洗浄サイクル時間を規定する堆
積物の厚みは、例えば、光吸収および／または反射等の光学的手段により測定さ
れ得る。
グされた開口部で光の吸収および／または反射が測定され、評価される。この場
合、光源は、原理的に、任意の所望の構成であり得る。外部光源またはプラズマ
発光現象の使用のいずれもが、光源として好ましい。この場合、外部光源は、必
ずしも、処理チャンバの外部に位置することを意味せず、むしろ処理チャンバ内
部に位置付けされ得る。本発明に従う方法は、センサ素子のような物体を処理チ
ャンバに導入するというコンセプトに基づく。センサ素子に、主に、処理チャン
バと同様の堆積物が堆積される。処理チャンバの状態を規定し、従って技術的（
および経済的）な処理制御に対する最も好ましい洗浄サイクル時間を規定する堆
積物の厚みは、例えば、光吸収および／または反射等の光学的手段により測定さ
れ得る。
【００１２】
本方法は、例えばセンサ素子での吸収による光の影響の測定に基づく。センサ
素子と呼ばれる構成素子が処理チャンバに導入される。センサ素子は、堆積物が
意図的に生成される堆積物を好適にモニタリングするために、処理／処置される
物体の堆積物と質および形態において同様に形成される位置にあると予測され得
る。詳細には、不可避的な堆積を好適に測定するため、センサ素子は、質および
形態において、チャンバ壁の堆積物と類似している堆積物があると予測される得
るところに適合される。この場合、センサ素子は、好適には、測定に用いられる
光を完全に吸収する材料から構成される。センサ素子は、好適にはシリコンから
形成される。センサ素子上に、原理的には、任意の所望の形態であり得る少なく
とも１つの連続的な開口部が提供され、測定に使用される光は、この開口部を介
して観察され、検出器によって検出される。従って、センサ素子は、ダイヤフラ
ムのように使用される。開口部または複数の開口部は、空間的に完全に連続でな
いこともまた、あり得る。しかし、本質的なことは、それらが実際に光ビームに
対して完全に透過性であることである。センサ素子の特定の実施形態は、例えば
、センサ素子の層状の構造物であり、１つの層は、使用される光を吸収する材料
から構成され、少なくとも１つの空間的に連続的な開口部を有する。この層は、
使用される光を吸収しない材料から構成される第２の層に適用される。（単数／
複数の）開口部の空間的な寸法の大きさのオーダーは、チャンバ洗浄の場合に規
定される層の厚みと同じ範囲内で選択される。測定原理は、開口部で吸収される
光の観察に基づく。吸収は、開口部が成長する程度が増大するにつれ、増える。
素子と呼ばれる構成素子が処理チャンバに導入される。センサ素子は、堆積物が
意図的に生成される堆積物を好適にモニタリングするために、処理／処置される
物体の堆積物と質および形態において同様に形成される位置にあると予測され得
る。詳細には、不可避的な堆積を好適に測定するため、センサ素子は、質および
形態において、チャンバ壁の堆積物と類似している堆積物があると予測される得
るところに適合される。この場合、センサ素子は、好適には、測定に用いられる
光を完全に吸収する材料から構成される。センサ素子は、好適にはシリコンから
形成される。センサ素子上に、原理的には、任意の所望の形態であり得る少なく
とも１つの連続的な開口部が提供され、測定に使用される光は、この開口部を介
して観察され、検出器によって検出される。従って、センサ素子は、ダイヤフラ
ムのように使用される。開口部または複数の開口部は、空間的に完全に連続でな
いこともまた、あり得る。しかし、本質的なことは、それらが実際に光ビームに
対して完全に透過性であることである。センサ素子の特定の実施形態は、例えば
、センサ素子の層状の構造物であり、１つの層は、使用される光を吸収する材料
から構成され、少なくとも１つの空間的に連続的な開口部を有する。この層は、
使用される光を吸収しない材料から構成される第２の層に適用される。（単数／
複数の）開口部の空間的な寸法の大きさのオーダーは、チャンバ洗浄の場合に規
定される層の厚みと同じ範囲内で選択される。測定原理は、開口部で吸収される
光の観察に基づく。吸収は、開口部が成長する程度が増大するにつれ、増える。
【００１３】
堆積物は使用される光を弱く吸収するのみであり、開口部が成長し、レンズ状
構造に形成される場合、堆積物と周辺物との間の界面で屈折されるために、およ
び堆積物の散乱光および全反射光のために、曲面での散乱光を増大させることも
また、利用し得る。堆積物の厚みが大きくなるほど、検出器で測定され得る光強
度が低くなる。洗浄サイクル時間、または一般にコーティングの厚みは、測定さ
れた光強度を所定の最低の強度と比較することによって決定され得る。それによ
って、本発明は、コーティングの間、コーティング処理（インサイチュ）を中断
することなく、チャンバ壁の状態のアクティブなモニタリングが可能となる。類
似した手順において、洗浄動作と関連する層の厚さの侵食を観察し、測定された
光強度を所定の最大強度と比較することによって処理チャンバを洗浄するために
必要な時間（洗浄時間）を決定することがまた可能となる。洗浄サイクル時間、
または洗浄時間あるいは一般にコーティングの厚みは、コーティング処理を中断
することなく、最適な様式で、測定された光強度を所定の強度と比較することに
よって決定され得る。また、機器に対する支出が低いことに加えて、本発明に従
う装置について利点であることは、処理チャンバへのさらなる電気的ブッシング
が必要とされないことである。本発明は、意図された、または意図されていない
層の堆積が生じる、全ての処理／処置動作をモニタリングするために使用され得
る。
構造に形成される場合、堆積物と周辺物との間の界面で屈折されるために、およ
び堆積物の散乱光および全反射光のために、曲面での散乱光を増大させることも
また、利用し得る。堆積物の厚みが大きくなるほど、検出器で測定され得る光強
度が低くなる。洗浄サイクル時間、または一般にコーティングの厚みは、測定さ
れた光強度を所定の最低の強度と比較することによって決定され得る。それによ
って、本発明は、コーティングの間、コーティング処理（インサイチュ）を中断
することなく、チャンバ壁の状態のアクティブなモニタリングが可能となる。類
似した手順において、洗浄動作と関連する層の厚さの侵食を観察し、測定された
光強度を所定の最大強度と比較することによって処理チャンバを洗浄するために
必要な時間（洗浄時間）を決定することがまた可能となる。洗浄サイクル時間、
または洗浄時間あるいは一般にコーティングの厚みは、コーティング処理を中断
することなく、最適な様式で、測定された光強度を所定の強度と比較することに
よって決定され得る。また、機器に対する支出が低いことに加えて、本発明に従
う装置について利点であることは、処理チャンバへのさらなる電気的ブッシング
が必要とされないことである。本発明は、意図された、または意図されていない
層の堆積が生じる、全ての処理／処置動作をモニタリングするために使用され得
る。
【００１４】
本発明の一般的なコンセプトを制限することなく、本発明は、図面を参考にし
た例示的な実施形態を用いて以下で詳細に説明される。
た例示的な実施形態を用いて以下で詳細に説明される。
【００１５】
図１に示される装置は、処理チャンバ３の窓６を介してセンサ素子４に入射す
る（矢印として表される）光ビーム１０を生成する光源１を有する。センサ素子
を通過し、さらなる窓２を介して、処理チャンバを離れる光の強度は、検出器５
によって測定される。個別の光源はまた、処理チャンバ内部に位置付けされ得る
。基準検出器７は、観察窓および／または個別の光源の可能なコーティングおよ
びそれに関連した光の強度の減少または光源の強度ゆらぎを補償するように、使
用され得る。他の場合、窓は、適切な測定の実行によって、光ビームの範囲にお
けるコーティングに対して保護されなければならない。これは、例えば、円筒型
開口部に戻るように設置されている窓によって、行われてもよい。
る（矢印として表される）光ビーム１０を生成する光源１を有する。センサ素子
を通過し、さらなる窓２を介して、処理チャンバを離れる光の強度は、検出器５
によって測定される。個別の光源はまた、処理チャンバ内部に位置付けされ得る
。基準検出器７は、観察窓および／または個別の光源の可能なコーティングおよ
びそれに関連した光の強度の減少または光源の強度ゆらぎを補償するように、使
用され得る。他の場合、窓は、適切な測定の実行によって、光ビームの範囲にお
けるコーティングに対して保護されなければならない。これは、例えば、円筒型
開口部に戻るように設置されている窓によって、行われてもよい。
【００１６】
図２に示される装置は、個別の光源を使用せず、プラズマの発光現象自体を光
源として利用する。この場合、第２の検出器７が必要であり、または、図３に示
されるように、光源と検出器５との間のビーム経路からセンサ素子を回転させる
チルト／回転機構９が必要である。それにより、窓２を通って光源から検出器５
に妨げられずに通過する光の強度が基準物体のために測定され得る。このチルト
／回転機構はまた、個別の光源に関連して使用され得る。原理的に、本発明に従
う方法を実行する光源の各設計が可能である。
源として利用する。この場合、第２の検出器７が必要であり、または、図３に示
されるように、光源と検出器５との間のビーム経路からセンサ素子を回転させる
チルト／回転機構９が必要である。それにより、窓２を通って光源から検出器５
に妨げられずに通過する光の強度が基準物体のために測定され得る。このチルト
／回転機構はまた、個別の光源に関連して使用され得る。原理的に、本発明に従
う方法を実行する光源の各設計が可能である。
【００１７】
図４は、測定に用いられる光ビーム経路に位置するセンサ素子４の好適な実施
形態による断面図からの細部を示す。センサ素子４は、連続的な開口部を有し、
この開口部は、検出される層の最大の厚みｄ’maxの大きさのオーダーの直径ｄ
を有する。開口部の３次元幾何学的な形態（例えば、円形、四角形、スロット形
状、円錐形等）となるように設計され得る。センサ素子は、異なって配列され得
る１つ以上の開口部を有し得る。
形態による断面図からの細部を示す。センサ素子４は、連続的な開口部を有し、
この開口部は、検出される層の最大の厚みｄ’maxの大きさのオーダーの直径ｄ
を有する。開口部の３次元幾何学的な形態（例えば、円形、四角形、スロット形
状、円錐形等）となるように設計され得る。センサ素子は、異なって配列され得
る１つ以上の開口部を有し得る。
【００１８】
本方法は、堆積の層の厚みｄ’が増大するにつれて、センサ素子の有効な開口
部面積が成長する開口部によって減少し、それゆえ、例えば光の反射、光の屈折
、曲面の表面／界面（堆積される層／チャンバの埋没）での全反射によってさら
なる光が吸収および／または散乱される。用いられる検出器は、入射光の強度に
反応する１つの構成素子、例えば、フォトダイオードであり得る。しかし、直接
の光学イメージング（例えば、有効面積のコンピュータ支援評価）のためにダウ
ンストリームに結合されたＣＣＤ検出器を備える複雑な拡大光学装置を使用する
こともまた可能である。検出器システムは、原理的に、所望どおりに設計される
；但し、設計は電磁放射の強度測定を可能にしなければならない。さらに、検出
器システムは、処理チャンバの内部だけでなく外部にも配列され得る。なぜなら
、それにより、処理チャンバの汚染が最小化され、検出器のコーティング（Ｍｉ
ｔｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇ）が排除される。
部面積が成長する開口部によって減少し、それゆえ、例えば光の反射、光の屈折
、曲面の表面／界面（堆積される層／チャンバの埋没）での全反射によってさら
なる光が吸収および／または散乱される。用いられる検出器は、入射光の強度に
反応する１つの構成素子、例えば、フォトダイオードであり得る。しかし、直接
の光学イメージング（例えば、有効面積のコンピュータ支援評価）のためにダウ
ンストリームに結合されたＣＣＤ検出器を備える複雑な拡大光学装置を使用する
こともまた可能である。検出器システムは、原理的に、所望どおりに設計される
；但し、設計は電磁放射の強度測定を可能にしなければならない。さらに、検出
器システムは、処理チャンバの内部だけでなく外部にも配列され得る。なぜなら
、それにより、処理チャンバの汚染が最小化され、検出器のコーティング（Ｍｉ
ｔｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇ）が排除される。
【００１９】
図５は、２つの層から構成され、測定に使用される光ビーム経路に位置するセ
ンサ素子４による断面図からの細部を示す。センサ素子は、第１の吸収層１１中
の連続的な開口部と、開口部のない第２の非吸収層１２とを有する。第１の層は
、使用される光を吸収しない材料から構成される第２の層に適用される。この場
合も、開口部の空間的な寸法の大きさのオーダーは、チャンバ洗浄の場合に規定
される層の厚さと同じ大きさのオーダーであるように選択される。層の堆積は、
好適には、使用される光を吸収する第１の層の開口部を備えるセンサ素子の側部
に生じる。この結果、および開口部内の非吸収層の表面のセットバック位置の結
果として、第２の非吸収センサ素子層のコーティング共存物は、可能な限り最大
の程度まで避けられる。
ンサ素子４による断面図からの細部を示す。センサ素子は、第１の吸収層１１中
の連続的な開口部と、開口部のない第２の非吸収層１２とを有する。第１の層は
、使用される光を吸収しない材料から構成される第２の層に適用される。この場
合も、開口部の空間的な寸法の大きさのオーダーは、チャンバ洗浄の場合に規定
される層の厚さと同じ大きさのオーダーであるように選択される。層の堆積は、
好適には、使用される光を吸収する第１の層の開口部を備えるセンサ素子の側部
に生じる。この結果、および開口部内の非吸収層の表面のセットバック位置の結
果として、第２の非吸収センサ素子層のコーティング共存物は、可能な限り最大
の程度まで避けられる。
【００２０】
開口部の設計に対する様々な可能な変形がある。図６に示される開口部の場合
、光に対して不透明な本体４０は、シリコンから構成される。ディスク４０は、
その間に開口部４１が伸びている２つの対向する表面を有する。開口部４１は、
開口部の深さに沿った可変な直径を有する。従って、処理チャンバの内側の方向
の開口部の直径は、チャンバの内部から離れて向いている直径より小さい。すな
わち、チャンバの外側へ向いている。センサの開口部４１および光不透明部分４
０の適切な寸法を決定する（その寸法の決定は、適切である場合、ドライエッチ
ングまたは堆積処理のそれぞれをモニタリングするように経験的に決定される）
ことにより、モニタリングされるそれぞれのプロセスに関して最適さを達成する
ことが可能となる。詳細には、開口部４１の表面の領域における堆積４２の形状
および厚みは、シリコンディスクの厚みによって、および、チャンバの内側とチ
ャンバの外側の開口部４１の端部におけり直径の比によっても決定される。
、光に対して不透明な本体４０は、シリコンから構成される。ディスク４０は、
その間に開口部４１が伸びている２つの対向する表面を有する。開口部４１は、
開口部の深さに沿った可変な直径を有する。従って、処理チャンバの内側の方向
の開口部の直径は、チャンバの内部から離れて向いている直径より小さい。すな
わち、チャンバの外側へ向いている。センサの開口部４１および光不透明部分４
０の適切な寸法を決定する（その寸法の決定は、適切である場合、ドライエッチ
ングまたは堆積処理のそれぞれをモニタリングするように経験的に決定される）
ことにより、モニタリングされるそれぞれのプロセスに関して最適さを達成する
ことが可能となる。詳細には、開口部４１の表面の領域における堆積４２の形状
および厚みは、シリコンディスクの厚みによって、および、チャンバの内側とチ
ャンバの外側の開口部４１の端部におけり直径の比によっても決定される。
【００２１】
本発明のさらに改善された実施例において、複数のセンサ素子４および／また
は４０をチャンバ内で互いに隣接して配置することが有利である。これらのセン
サ素子は、異なるサイズの開口部を有する。異なる開口部の吸収挙動は、同時に
または逐次的にモニタリングされる。堆積される層（例えば、４２）が漸進的に
成長し、最小の開口部がまず不透明にコーティングされる一方、より大きな開口
部は、未だ、全く吸収現象がない範囲にわたる小さな吸収現象を有する。この時
点では吸収しない開口部に対する吸収する開口部の割合に依存して、チャンバ内
部の汚染の度合いを決定することが可能である。開口部の透過される光の強度は
、利便的に、絶対的閾値と、または、図２に従う実施形態に従って、相対的閾値
と比較される。従って、測定に対する開口部の情報寄与はデジタルである。次い
で、全体として、複数の異なる直径の開口部の配置のために、チャンバ内側の汚
染の程度について比較的細かく分解された状態が生じる。
は４０をチャンバ内で互いに隣接して配置することが有利である。これらのセン
サ素子は、異なるサイズの開口部を有する。異なる開口部の吸収挙動は、同時に
または逐次的にモニタリングされる。堆積される層（例えば、４２）が漸進的に
成長し、最小の開口部がまず不透明にコーティングされる一方、より大きな開口
部は、未だ、全く吸収現象がない範囲にわたる小さな吸収現象を有する。この時
点では吸収しない開口部に対する吸収する開口部の割合に依存して、チャンバ内
部の汚染の度合いを決定することが可能である。開口部の透過される光の強度は
、利便的に、絶対的閾値と、または、図２に従う実施形態に従って、相対的閾値
と比較される。従って、測定に対する開口部の情報寄与はデジタルである。次い
で、全体として、複数の異なる直径の開口部の配置のために、チャンバ内側の汚
染の程度について比較的細かく分解された状態が生じる。
【００２２】
光センサ（例えば、図１〜図３のセンサ５）は、異なる所定の波長の光または
互いに独立した異なる所定の波長領域からの光を測定する。結果として、異なる
層の吸収挙動に関する測定の最適化をもたらすことが可能である。
互いに独立した異なる所定の波長領域からの光を測定する。結果として、異なる
層の吸収挙動に関する測定の最適化をもたらすことが可能である。
【００２３】
図７は、図２に従う原理を発展させた実用的な実施形態を示す。基準光ビーム
に対するセンサ５１および窓５２の両方が、処理チャンバの壁５０に示される。
センサ５１は、好適にシリコンから形成され、開口部５３がもたらされるディス
ク５２を有する。シリコンディスク５２は、処理チャンバに生じる処理のために
コーティングされる場合、開口部５３は狭くなり、その吸収は増大する。それに
よって、プラズマによって生成された光は、狭くなった開口部５３を通過する場
合、減衰する。開口部５３を通過する光は、光学導波管５６によって導かれ、評
価デバイス５７に与えられる。光学窓５８は、プラズマによって生成される基準
光を受ける。開口部５９は、任意の堆積が透過性に影響を全く与えないように選
択される。光学導波管６０は、評価デバイス５７に基準光を与えるように再提供
される。詳細には、開口部５９内部の処理チャンバ壁は、開口部５９の深さのた
めに、望ましくない堆積によってほとんど影響されない。評価デバイス５７は、
測定光経路および基準光経路の両方に対する２つの光感知検出器を含む。これら
のセンサは、詳細には、ＣＣＤ素子である。
に対するセンサ５１および窓５２の両方が、処理チャンバの壁５０に示される。
センサ５１は、好適にシリコンから形成され、開口部５３がもたらされるディス
ク５２を有する。シリコンディスク５２は、処理チャンバに生じる処理のために
コーティングされる場合、開口部５３は狭くなり、その吸収は増大する。それに
よって、プラズマによって生成された光は、狭くなった開口部５３を通過する場
合、減衰する。開口部５３を通過する光は、光学導波管５６によって導かれ、評
価デバイス５７に与えられる。光学窓５８は、プラズマによって生成される基準
光を受ける。開口部５９は、任意の堆積が透過性に影響を全く与えないように選
択される。光学導波管６０は、評価デバイス５７に基準光を与えるように再提供
される。詳細には、開口部５９内部の処理チャンバ壁は、開口部５９の深さのた
めに、望ましくない堆積によってほとんど影響されない。評価デバイス５７は、
測定光経路および基準光経路の両方に対する２つの光感知検出器を含む。これら
のセンサは、詳細には、ＣＣＤ素子である。
【００２４】
センサ５１に冷却デバイス５５を提供することが特に有利である；代替的なも
のとして、デバイス５５はまた、加熱デバイスであってもよい。冷却／加熱は、
行われるそれぞれの処理に依存する。開口部５３の堆積は、増加され得る、また
は減少され得、すなわち、一般に、センサ５１の冷却または加熱によって制御さ
れ得る。
のとして、デバイス５５はまた、加熱デバイスであってもよい。冷却／加熱は、
行われるそれぞれの処理に依存する。開口部５３の堆積は、増加され得る、また
は減少され得、すなわち、一般に、センサ５１の冷却または加熱によって制御さ
れ得る。
【図１】
図１は、第２の素子および検出器と直線上にある第２の窓６の前に好適に位置
付けされる個別の光源１を用いる、本発明に従う方法を実行する装置の基本的な
構成を示す。
付けされる個別の光源１を用いる、本発明に従う方法を実行する装置の基本的な
構成を示す。
【図２】
図２は、基準測定用に第２の検出器７を使用する、プラズマ発光現象８を光源
として利用する基本的な構成を示す。
として利用する基本的な構成を示す。
【図３】
図３は、単一の検出器５およびプラズマ発光現象８と検出器５との間で光ビー
ム経路からセンサ素子４を回転させるチルト／回転機構９を備える、プラズマ発
光現象８を光源として利用する基本的な構成を示す。
ム経路からセンサ素子４を回転させるチルト／回転機構９を備える、プラズマ発
光現象８を光源として利用する基本的な構成を示す。
【図４】
図４は、連続的な開口部を備える、センサ素子の基本的な構成の断面図からの
細部を示す。
細部を示す。
【図５】
図５は、第１の吸収層中の連続的な開口部、および第２の非吸収層を備える、
層状センサ素子の基本的な構成の断面図からの細部を示す。
層状センサ素子の基本的な構成の断面図からの細部を示す。
【図６】
図６は、開口部の１つの実施形態を示す。
【図７】
図７は、処理チャンバの壁上の測定デバイスの配置を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(71)出願人 インフィネオン テクノロジース エスシ
ー300 ゲゼルシャフト ミット ベシュ
レンクテル ハフツング ウント コンパ
ニー コマンディートゲゼルシャフト
Ｉｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｇｉｅ
ｓ ＳＣ300 ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ
ドイツ連邦共和国 ドレスデン ケーニヒ
スブリュッカー シュトラーセ 180
(72)発明者 ツィーグラー， ユルゲン
ドイツ国 デー−91083 バイエルスドル
フ， シュマールツガッセ 12 アー
(72)発明者 ヴァラー， ラインホルト
ドイツ国 デー−91338 イーゲンスドル
フ， オーバーリンデルバッハ 20
(72)発明者 フィッツナー， ロター
ドイツ国 デー−91054 エアランゲン，
シュパードルファー シュトラーセ 57
(72)発明者 シュナイダー， クラウス
ドイツ国 デー−91088 ブーベンロイス，
アム ザントベルク 33
(72)発明者 リュッセル， ハイナー
ドイツ国 デー−91058 エアランゲン，
アム ファイルヒェンベルク 27
(72)発明者 テゲダー， フォルカー
ドイツ国 01474 ヴァイスィッヒ， ハ
インリッヒ−ランゲ−シュトラーセ 19デ
ー
Ｆターム(参考） 2F065 AA30 FF46 FF61 GG00 HH04
JJ01 JJ05 JJ18 LL01 LL30
PP05 QQ05 QQ08
4K030 FA01 KA08 KA36 KA39
5F004 AA15 BA04 BD04 CB09
5F045 BB15 EB06 GB02 GB08 GB09
GB10
Claims (12)
- 【請求項１】 処理チャンバにおける層の堆積をモニタリングする装置であ
って、該装置は、 光源（１、８）と、 センサ素子（４）と、 少なくとも１つの光検出器（５）と、 を含み、 該センサ素子が、該センサ素子上に成長する層（４２）の厚みにより、該検出
器によって測定される光ビーム（１０）の強度に影響するように、適切に構築さ
れ、 該センサ素子は、少なくとも１つの連続的な開口部（４１）、および／または
、該センサ素子の残りの部分より非常に小さい程度まで該光ビーム（１０）を吸
収する少なくとも１つの領域を有し、測定される該開口部または領域を通る該光
の強度が該成長する層（４２）の厚みによって成長する該開口部（４１）の関数
として測定されることを特徴とする、装置。 - 【請求項２】 前記検出器（５）は、前記処理チャンバ（３）の外部に位置
付けられ、前記光源からの該光の強度は、該処理チャンバの窓（２）を介して測
定されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記光源は、好適には、前記センサ素子および前記検出器と
直線状にある第２の窓（６）の前に配置される個別の光源（１）であることを特
徴とする、請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記処理チャンバのプラズマ発光現象（８）が前記光源とし
て利用されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項５】 チルト／回転機構（９）により、前記センサ素子（４）は、
プラズマ発光現象（８）または個々の光源（１）と検出器（５）との間の前記光
ビーム経路からチルト／回転され得ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれ
かに記載の装置。 - 【請求項６】 前記センサ素子によって影響されない前記光源からの前記光
の強度を測定するさらなる検出器（７）があることを特徴とする、請求項１〜４
のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】 前記開口部（４２）の空間的な程度は、決定される層の最大
の厚みと同じ大きさのオーダーであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれ
かに記載の装置。 - 【請求項８】 前記センサ素子が第１および第２の表面を備えるディスク型
の設計であり、前記開口部（４２）が該表面の間を延び、該開口部（４２）の直
径が変化することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。 - 【請求項９】 前記センサ素子には、冷却デバイスまたは加熱デバイス（５
５）が提供されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１０】 少なくとも２つのセンサ素子および個別に割り当てられた
光検出器が提供され、該センサによって伝送される光の強度を表す測定信号が生
成され、評価手段がさらに、互いに依存する態様で該測定信号を処理するために
提供されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１１】 層の成長または除去がモニタリングされることを特徴とす
る、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置の使用。 - 【請求項１２】 前記処理チャンバの洗浄サイクル時間は、前記測定された
光の強度を所定の最小強度または所定の最大強度と比較することにより、該光の
強度測定から決定されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の
装置を用いて実行する方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19929615A DE19929615C1 (de) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Vorrichtung und Verwendung der Vorrichtung zur Überwachung von absichtlichen oder unvermeidbaren Schichtabscheidungen |
| DE19929615.4 | 1999-06-28 | ||
| PCT/DE2000/002116 WO2001000900A1 (de) | 1999-06-28 | 2000-06-28 | Vorrichtung zur überwachung von absichtlichen oder unvermeidbaren schichtabscheidungen und verfahren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003503833A true JP2003503833A (ja) | 2003-01-28 |
| JP3760405B2 JP3760405B2 (ja) | 2006-03-29 |
Family
ID=7912846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001506300A Expired - Fee Related JP3760405B2 (ja) | 1999-06-28 | 2000-06-28 | 意図的なまたは不可避的な層の堆積をモニタリングする装置および方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6784445B2 (ja) |
| EP (1) | EP1192291B1 (ja) |
| JP (1) | JP3760405B2 (ja) |
| KR (1) | KR100444386B1 (ja) |
| DE (2) | DE19929615C1 (ja) |
| TW (1) | TW548337B (ja) |
| WO (1) | WO2001000900A1 (ja) |
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