JP2004526293A - チャンバ内の表面上へのプロセス残留分の堆積を減少させる装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
基体３０を処理し、基体３０に対して遂行されるプロセスを監視することができる処理チャンバ３５は、支持体４５と、ガス入口と、ガスエナージャイザと、排出口８５と、その中に堆積する処理残留物を減少させるようなサイズの凹み１４５を有する壁とを含む。処理チャンバ３５内で基体３０に対して遂行することができるプロセスを、壁３８内の凹み１４５を通して監視するためにプロセス監視システム３５を使用することができる。
Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は、チャンバ内の表面上へのプロセス残留分の堆積を減少させる装置及び方法に関する。
【０００２】
（従来の技術）
基体製造プロセスにおいては、半導体、誘電体、及び導体材料が基体上に形成され、エッチングされて、ゲート、バイア、コンタクトホール、または相互接続線のパターンが形成される。これらの材料は、典型的には、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、酸化及び窒化プロセスによって形成される。例えば、ＣＶＤプロセスでは反応性ガスを使用して材料の層を基体上に堆積させ、ＰＶＤではターゲットをスパッタさせて材料を基体上に堆積させる。酸化及び窒化プロセスでは、基体を適当なガス状環境に曝すことによって、典型的には二酸化シリコンのような酸化物、または窒化シリコンのような窒化物の層を形成させる。エッチングプロセスでは、フォトリソグラフ法によってフォトレジストまたはハードマスクのパターン化された耐エッチングマスクが基体上に形成され、次いで基体の露出された部分がエネルギを与えられた（以下、「付勢された」という）ガスによってエッチングされる。これらのプロセスにおいては、所定のステージにおいてプロセス条件を変化させるか、または基体の処理を停止することが望ましいことが多い。例えば、ゲート構造のエッチングでは、下側に位置するゲート酸化物に到達した時に、上側に位置するポリシリコンのエッチングを停止させることが望ましい。また、例えば材料の所定の厚みが得られた時に、堆積、酸化、または窒化プロセスを停止させることが望ましいことが多い。
【０００３】
基体製造プロセス中に、チャンバ内の壁及び他の表面上へプロセス残留分が堆積するのを減少させることが望ましい。プロセス残留分は剥落し、基体を汚染させる恐れがある。また、残留分は、例えば壁に設けられている窓及びその窓上に堆積された残留分が窓を通過する放射の強度を減衰させる場合には、壁を通る放射の通過を妨害し得る。あるプロセスステージが完了したこと、またはあるプロセスがエンドポイントに到達したことを決定するために、普通のプロセス監視方法によって放射を監視することができる。これらの方法は、限定するものではないが、例えば、（１）チャンバ内のプラズマの放出スペクトルを分析してプロセスのエンドポイントを決定するプラズマ放出分析法（米国特許第４，３２８，０６８号及び同第５，３６２，２５６号参照）、（２）基体から反射され、偏光された光ビームを分析して反射ビームの位相シフト及びサイズを決定する楕円偏光法（エリプソメトリ）（米国特許第３，８７４，７９７号及び同第３，８２４，０１７号参照）、及び（３）基体から反射した放射を監視する干渉分析法（米国特許第４，６１８，２６２号参照）を含むことができる。
【０００４】
従って、チャンバ表面、特にチャンバ内の壁または窓の表面上へのプロセス残留分の堆積を減少させることも望ましい。
【０００５】
（発明の概要）
本発明は、これらの要望を満足させることができる装置及び方法を提供する。一面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を備えている処理チャンバを含む基体処理装置を提供する。
【０００６】
別の面において本発明は、支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、排出口、及びプロセス残留分が内部に形成するのを減少させるための手段を有する壁を含むチャンバを備え、支持体上に保持された基体を、ガス入口から導入され、ガスエナージャイザによって付勢され、そして排出口から排出されるプロセスガスによって処理することができるようにした基体処理装置を提供する。
【０００７】
別の面において本発明は、チャンバ内において基体を処理する方法を提供し、本方法は、基体をチャンバ内に配置するステップと、付勢されたガスをチャンバ内に供給して基体を処理するステップと、プロセス残留分が内部に形成されるのを減少させるようになっている凹みをチャンバの壁に設けるステップとを含む。
【０００８】
別の面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及び内面を有する壁を有する処理チャンバを備えている基体処理装置を提供し、壁の内面にはプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズのアスペクト比を有する凹みが形成されている。
【０００９】
さらなる面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を含む処理チャンバと、凹みを有する壁の部分付近に磁界を維持するようになっている磁界の源と、処理チャンバ内の基体に対して遂行可能なプロセスを、壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムとを備えている基体処理装置を提供する。
【００１０】
更に別の面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を含む処理チャンバと、凹みを有する壁の部分の周りに電場を維持するようになっている電場の源と、処理チャンバ内の基体に対して遂行可能なプロセスを、壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムとを含む基体処理装置を提供する。
【００１１】
更に別の面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及び支持体の周りの側壁を含む処理チャンバを備えている基体処理装置を提供し、側壁はプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの少なくとも１つの凹みを有している。
【００１２】
更に別の面において本発明は、チャンバ内において基体を処理する方法を提供し、本方法は、基体をチャンバ内に配置するステップと、付勢されたガスをチャンバ内に供給して基体を処理するステップと、チャンバの側壁内に凹みを設けるステップと、凹みを通して放射を通過させるステップとを含む。
【００１３】
以下に添付図面を参照して本発明を説明するが、この説明は単なる例示に過ぎず、本発明がこの説明に限定されるものではないことを理解されたい。
【００１４】
（実施の形態）
基体処理装置２０は、基体３０上に能動または受動電子デバイスを製造するために使用される。例示した実施の形態では、装置２０は、例えば図１ａに示すように、基体３０を処理するための処理ゾーン４０を限定している壁３８を有する処理チャンバ３５を備えている。チャンバ壁３８は、金属、またはセラミック材料、または両者で作ることができる。例えば壁３８は、例えばアルミニウムのような金属で作られている側壁部分と、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の１つまたはそれ以上、及びそれらの混合体または化合物（例えば、石英）のようなセラミックで作られている天井部分を含むことができる。処理ゾーン４０は、基体３０を支持するための基体支持体４５を含み、基体支持体４５は基体３０を静電的に保持するための静電チャック５０を含むことができる。プロセスガスは、ガス源７０、１つまたはそれ以上の流れ制御弁７５、及び１つまたはそれ以上のガス入口８０を含むガス供給６５を通して処理ゾーン４０内へ導入される。使用済みのプロセスガス及びエッチング副産物は、排出ポンプ９０を含む排出システム８５を介して処理チャンバ３５から排出され、処理チャンバ３５内のプロセスガスの圧力を制御するために絞り弁９５が設けられている。
【００１５】
ガスエナージャイザ６０は電磁エネルギをプロセスガスへ結合し、付勢された及び中性のガス状種を形成させる。図１ｂのチャンバ形態は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ製のＤＰＳ型チャンバ３５を表している。この処理チャンバ３５においては、ガスエナージャイザ６０は処理チャンバ３５の天井５５に近接して維持されているアンテナ１００を含み、プロセスガスにエネルギを誘導結合することによって処理ゾーン４０内のプロセスガスを付勢するようになっている。天井５５の少なくとも一部分は、誘電材料（例えば酸化アルミニウム）のような電磁エネルギに対して透過性の材料で作られる。代替として、または組合わせとして、支持体４５及び基体３０の周りの側壁９６のような処理電極を帯電させることによって容量的にプロセスガスへエネルギを結合し、プロセスガスを付勢することができる。これもアプライドマテリアルズ製のＩＰＳ型チャンバのような別のチャンバ設計（図示せず）では、天井５５は、処理チャンバ３５内へＲＦエネルギを容量的に結合するための処理電極として働く半導電性材料からなる。プロセスガスへ結合されるエネルギの周波数は、典型的には約５０ｋＨｚから約６０ＭＨｚまでである。例えば、約５００Ｗから約２０００Ｗまでの（源）電力レベルのアンテナ電源１０４によってこれらの周波数のＲＦ電圧をインダクタアンテナ１００へ印加し、プロセスガスを付勢することができる。
【００１６】
更に別のチャンバ設計（図示せず）では、電子サイクロン共鳴によって、または１９８９年６月３５日付米国特許第４，８４２，６８３号に開示されているこれもアプライドマテリアルズ製のＭｘＰ型チャンバのように、付勢されたプロセスガスに磁石または電磁石コイルのような磁界発生器によって磁界を印加することもできる。例えば、これもアプライドマテリアルズ製のＭｘＰ／ＲＰＳ型チャンバのように、典型的には処理チャンバ３５に近接している遠隔チャンバ（図示せず）内でプロセスガスを付勢することもできる。一般に、遠隔チャンバは処理チャンバ３５の上流にあり、電磁エネルギを結合して遠隔チャンバ内のプロセスガスを活性化させるガスエナージャイザを含むことができる。適当な電磁源（これも図示せず）は、例えば、マイクロ波印加装置、マイクロ波同調アセンブリ、及びマグネトロンマイクロ波発生器からなる。
【００１７】
プロセス監視システム２５は、例えばプラズマ放出分析法、楕円偏光法、または干渉分析法によって、処理チャンバ３５内で遂行されているプロセスを監視するために使用することができる。典型的には、プロセス監視システム２５は、壁３８の放射透過性部分を通してプロセスを監視する。例えば、壁３８は窓部分１３０を含むことができ、この窓１３０はそれを通して幾つかの型の放射を通過させることができる。例えば、窓１３０は、プラズマ内で生成可能な、または基体３０またはチャンバ３５内の表面から反射する紫外、可視、または赤外放射に対して実質的に透過性であることができる。例えば、図１ａに示すように、放射源１５０から基体３０上へ放射ビームを導き、基体から反射したビーム１４８ｂを監視するようにプロセス監視システム２５が設けられている場合は、放射源１５０から放出され、基体３０によって反射された放射に対して窓１３０は透過性である。従って、窓１３０は、プロセス監視システム２５によって監視される放射波長または周波数に対して実質的に透過性の材料で作ることができる。赤外、可視、及び紫外放射に対して透過性にする場合には、窓１３０は、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の１つまたはそれ以上、またはそれらの混合体及び化合物のようなセラミックで作ることができる。セラミックは、フッ素含有プラズマのようなハロゲン含有プラズマ内で耐浸食性を呈することができるサファイア（単結晶アルミナ）のような単結晶材料からなることもできる。カリフォルニア州サンディエゴのキョウセラセラミックスから、適当なサファイア窓を入手することができる。一般的に、窓１３０は、多辺形、矩形、または円形からなることができる。窓１３０の表面は、窓１３０を通過する放射の散乱を減少させるために滑らかに研磨することができる。例えば、窓１３０の表面粗さを約１μｍより小さくすることによって、可視、紫外、及び赤外放射の散乱が減少する。
【００１８】
図１ａに示す実施の形態では、窓１３０はチャンバ３５の壁３８の一体化部分である。窓１３０は、基体３０の直上の天井５５に位置決めされており、窓１３０を透過した放射ビームを殆ど垂直な入射角（即ち約８５°から約９５°まで）で基体３０上へ入射させることを可能にするような形状であり、そのようなサイズである。このような放射を使用すれば、基体３０上でエッチングされつつあるトレンチの深さの変化を観測することができる。窓１３０は、側壁上、または例えば評価される放射がチャンバ３５内のプラズマからの放出スペクトルである場合には天井５５の異なる部分上のような、壁３８の他の部分に配置することもできる。
【００１９】
本発明の１つのバージョンでは、壁３８は、壁３８の内面１４２において始まっている凹み１４５を含んでいる。図５ａ及び５ｂに示すように、凹み１４５は壁３８内の窓１３０まで延ばす、または窓１３０で終端させることも、または凹み１４５をチャンバ３５の他の構造またはデバイスにおいて終端させることもできる。凹み１４５は、壁３８の一部分または厚み全体を通って延びるアパーチャ、トレンチ、または溝であることができる。凹み１４５の断面形状は、円形、多辺形、三角形、六角形、方形、または矩形であることができる。例えば、凹み１４５は、窓１３０上にプロセス残留分の形成を減少させるために、付勢されたガス種が窓１３０へ接近することを制御しながら、放射は処理チャンバ３５とプロセス監視システム２５との間を通過できるようにする通路からなることができる。このバージョンでは、凹み１４５は、十分な量の放射を通過させてプロセス監視システム２５を動作させながら、しかも付勢されたガス種の接近を制御できるような形状であり、そのようなサイズである。例えば、凹み１４５は、視線入射放射ビーム１４８ａ及び基体３０からの視線反射放射ビーム１４８ｂの両者を通過させ、且つ干渉分析法または楕円偏光法を遂行できるような形状であり、そのようなサイズである。また凹み１４５は、例えばプラズマ放出分析を遂行するために、プラズマからのスペクトル放出を監視するような形状であり、そのようなサイズであることができる。
【００２０】
凹み１４５のアスペクト比（深さと開口サイズとの比）が、凹み１４５へのイオン及び中性ガス種の接近を制御する。例えば、凹み１４５の深さは、ガス種が例えば凹み１４５内の窓１３０へ到達するまでに走行しなければならない距離を制御するようなサイズとすることができる。凹み１４５の開口サイズは、凹み１４５内へ進入するガス種の量を制御するようなサイズにすることができる。凹み１４５は、例えばプラズマが窓１３０に到達する前にそれを消弧（ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈ）させるように十分に側壁再結合（ｓｉｄｅｗａｌｌ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）させることによって、チャンバプラズマが凹み１４５へ進入することを排除するようなサイズにすることもできる（凹みのサイズは、プラズマシースの厚みに依存する）。例えば、ガス種が凹み１４５の通路を通過する際にガス種が凹みの側壁と衝突するか、または互いに結合する場合には、僅かなガス種が凹み１４５の深さを横切って通過する。また凹み１４５を通って進入または走行するガス種の数を減少させること、及び／または、幾らかのガス種が通路を通って走行して凹み側壁１４８または窓１３０上に形成されるプロセス残留分堆積をスパッタまたはエッチングできるようにすることが望ましい。
【００２１】
以上から、凹み１４５の深さと開口サイズとの比である凹み１４５のアスペクト比は、幾らかのガス種（例えば、プロセス残留分を形成し得る中性ガス種のような）の進入を禁止しながら、他のガス種（例えば、プロセス残留分を除去するのを援助し得る帯電した、または化学的に活性化された種のような）が凹み１４５内へ進入して走行し、それによって窓１３０に到達するガス種の型または量を制御できるようにサイズを決めることができると考えられる。ポリシリコンのプラズマエッチングに有用な一実施の形態では、凹み１４５は、少なくとも約０．２５：１の、オプションとして約１２：１より小さいアスペクト比を有している。このアスペクト比は、少なくとも約３：１、及び例えば約４：１から約５：１までのように７．５：１より小さくすることもできる。このようなアスペクト比を有する凹み１４５の側壁１４８上にはプロセス残留分は僅かに堆積するか、または全く堆積しない。また凹み１４５内の窓１３０上には、プロセス残留分は殆ど堆積しない。しかしながら、幾つかのプロセスにおいては、望ましくないガス種が窓１３０に到達するのを選択的に濾過して排除し、それを防ぐために、例えば約０．２５：１から約３：１の、または約０．５：１から約２：１のようにより小さいアスペクト比が有用である。
【００２２】
一般に、窓１３０の前に凹み１４５を配置すると、プロセス残留分を形成させるガス状種（例えば、残留分形成種であり得る中性ガス状種）の接近が減少するために、または残留分除去種（例えば、プロセス残留分をエッチングして除去し得る高度に付勢されたガス状イオン）の接近が可能になるために、窓１３０上へのプロセス残留分の堆積が減少するものと考えられる。従って、凹み１４５の動作は、凹み１４５のアスペクト比、深さ、または開口サイズ、及びチャンバ内で遂行されるプロセスの特性に依存して、異なるモードで発生し得る。例えば、約２ミリトルから約１０ミリトルまでのガス圧で遂行されるシリコンエッチングプロセスにおいては、異なる２つのメカニズムが現れるものと考えられる。第１のモードでは、側壁との多重衝突、及びその後の凹み側壁１４８へのガス種の付着によって、窓１３０に到達する残留分形成ガス種束は減少するものと考えられる。凹み１４５は、プラズマが窓１３０に到達する前にそれを消弧させるように十分に側壁再結合させることによって、プラズマ（もし存在すれば）が凹み１４５へ進入することを排除するようにも動作する。適当な凹み１４５は、アスペクト比が少なくとも４：１であり、直径はプラズマシース厚み（もしプラズマが存在すれば）の１０倍よりも小さい。アスペクト比を増加させれば、窓１３０上の既に低下せしめられたプロセス残留分堆積速度を更に低下させることができる。上記プロセス例では、約５：１のアスペクト比と約４ｍｍの孔直径とを有する凹み１４５は、プロセス残留分堆積速度を、凹み１４５を用いない場合の１％以下にする。
【００２３】
更に、凹み１４５の第２の動作モードは、凹み１４５のサイズ及びアスペクト比が堆積対エッチングの平衡を変化させ、窓１３０上に形成されるプロセス残留分の正味除去を発生する場合に出現するものと考えられる。第２のモードは、窓１３０上に形成されたプロセス残留分をエッチングして除去するような付勢されたガス種（プラズマからのような、しかしプラズマは必要ない）が存在する場合に有用である。凹み１４５の特定のサイズ及びアスペクト比は、プロセスに依存する。例えば、窓１３０の内側上のプロセス残留分の正味エッチングを発生させるためには、１．５のアスペクト比を有する単一の凹み１４５で十分であろう。このようなアスペクト比の場合、基体３０の大きい視線面積を得るために、凹み１４５のアレイを使用することもできる。基体３０またはチャンバ壁から反射した視線放射の透過を最大にするために、凹み１４５のアレイは、図８ｂに示すように、凹み１４５間の壁厚を薄くした六角形密集アレイ内の六角形、または方形アレイ内の方形のような非円形孔にすることができる。
【００２４】
凹み１４５の深さまたは開口サイズは、互いに独立的に、または予め選択されたアスペクト比に関係付けて選択することができる。例えば、最適深さｄは、ガス流量及びガス圧に依存させることも、またはそれがガス種の平均自由経路長、それらの分子のサイズ、及びそれらの反応性に関係しているので、ガス組成にさえ依存させることができる。例えば、約１ミリトル乃至約１０００ミリトルのガス圧において遂行されるシリコンエッチングプロセスの場合、最適凹み深さｄは、約０．５から約５００ｍｍまで、または約１０ｍｍから約５０ｍｍまででさえあることもできる。凹み１４５の開口サイズは、線形寸法（矩形または平行四辺形の場合の幅のような）を有することも、または円形寸法（丸孔の場合の直径のような）を有することもできる。凹み１４５の開口サイズは、典型的には約０．１ｍｍから約５０ｍｍまでである。
【００２５】
凹み１４５を通る通路は、例えば図６ａに示すように基体３０の処理表面に対して垂直に位置決めすることも、または図６ｂ及び６ｃに示すようにチャンバ３５の内面に対して傾斜した角度に位置決めすることもできる。付勢されたガス種の走行の主方向に対する通路の角度は、付勢されたガス種が凹み１４５内へ、及びオプションとして窓１３０へ接近することも制御する。例えば、凹み１４５のの縦方向または中心軸は、付勢された種の走行方向に沿うように角度を付けることができる。また図６ｂ及び６ｃに示すように、凹み１４５は、基体３０に直角な面に対して傾斜させて（例えば、約９０°より小さい角度で、または例えば約６０°から約９０°まで、または約７０°から約８８°まで、そして一実施例では約８０°に）配向することができる。角度を傾斜させた凹み１４５は、基体３０から反射した視線放射、またはプラズマの特定領域から発した放射を選択的に通過させるためにも使用することができる。
【００２６】
別のバージョンでは、複数の凹み１４５は、基体３０の１つまたはそれ以上の異なる領域から反射した、またはチャンバ３５内のプラズマの部分からの放射を通過させるように配列することができる。例えば、１つの凹み１４５を７０°の角度に傾斜させ、別の凹み１４５を８０°の角度に傾斜させ、更に別の凹み１４５を９０°の角度にすることができる。このようにすると、１つまたはそれ以上の凹み１４５を通る視線（基体への、またはプラズマの一部分への）を監視することが可能になり、適切なプロセス監視領域を選択する上で所望の柔軟性が得られる。
【００２７】
別のバージョンでは、１つまたはそれ以上の窓１３０をチャンバ３５の側壁９６内に設けることができる。例えば、図１ｃに示すバージョンでは、２つの窓１３０がチャンバ３５のほぼ反対側の側壁９６上に設けられている。このバージョンでは、プロセス監視システム２５は、１つの窓１３０を通して放射ビーム１４８ａを基体上へ入射させるようになっている放射源１５０を含むことができる。基体３０から反射して他の窓１３０を通る放射ビーム１４８ｂは、干渉分析または偏光分析のために放射検出器１６０によって検出することができる。代替として、または付加的に、側壁９６内の窓１３０を、例えばプラズマ放出分析を遂行するためにプラズマからのスペクトル放出を監視するような形状とし、そのようなサイズにすることができる。図１ｃに示すように、１つまたはそれ以上の窓は上述した型の凹み１４５を含むことができる。窓１３０及び／または凹み１４５は、チャンバ３５のサイズ及び放射ビーム１４８ａの所望入射角に依存して、側壁９６に対して約５°から約８５°まで、より好ましくは約６０°から約７０°までの角度に傾斜させることができる。
【００２８】
壁と一体である代わりに、図２ａに示すように、窓１３０は天井５５上に位置決めされた分離構造であることもできる。この実施の形態では、窓１３０は、天井５５内の対応アパーチャ１３４に嵌合するようなサイズの放射透過性材料のプラグ１３２からなる。例えば、プラグ１３２は、アパーチャ１３４の深さより小さい外向きに延びるポスト１３６を有する円板１３３からなることができる。円板１３３は天井５５から延びている円形の棚１３８に載るようなサイズであり、シール１３９を円板１３３と円形の棚との間に形成してチャンバ３５内にガス状環境を閉じ込めることができる。図２ｂに示すように、ポスト１３６のトップ及びアパーチャ１３４の周縁側壁は、壁３８内に凹み１４５を限定している。この実施の形態は、プラグ１３２が浸食された時に交換することも、清浄化のために取り外すことも、または異なるプロセスを監視するために変化させることもできるので有利である。
【００２９】
別の実施の形態では、図３及び４に示すように、壁３８は離散した、そして壁３８から分離した、または図５ａ、ｂ、及び６ａ−ｃに示すように壁３８と一体のマスクまたはマスキング部分１４０（以下、両方の用語を使用する）からなる。マスクまたはマスキング部分１４０とは、窓上へのプロセス残留分の形成を減少させるのに役立つ壁３８の部分、窓自体の部分であることができる構造、または分離した構造のことをいう。図３の例では、窓１３０は、チャンバ３５の天井５５内のアパーチャ１３４上に取付けられている上述したような放射透過性の材料で作られた板１３５からなる。上側に位置するマスキング部分１４０は、それを通って延びる少なくとも１つの凹み１４５を有している。マスキング部分１４０は、放射が凹み１４５を通過できるようにしながら、窓１３０上へのプロセス残留分及び副産物の堆積を減少させるように（そして、そのようにしなければチャンバ３５内に露出する）板１３５の表面をカバーしている。マスキング部分１４０は、チャンバ３５内のプロセスガスまたはプラズマによる浸食に耐える耐プラズマ材料のような材料（例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、及びＺｒＯ２の１つまたはそれ以上のような）で作ることも、または窓１３０または壁３８と同一の材料であることもできる。
【００３０】
このようなマスキング部分１４０及び凹み付き窓１３０は、ポリシリコンのエッチング中にエッチング材残留分の形成速度を約３乃至約１０Å ／時まで減少させることが分かった。これは、保護されない窓の場合の約０．０３乃至０．１ミクロン／時の速度の約１００分の１である。更に、マスキング部分１４０は、窓１３０を化学的に反応性のプロセスガスによる浸食から保護し、下側に位置する窓１３０の寿命を延ばす。窓１３０上へのプロセス残留分の堆積が減少するので、プロセス監視システム２５の信号対雑音比が高まり、チャンバ３５内において多数の基体３０を処理した後でさえ、放射の読みはより正確で、信頼できるものになる。もしサファイアのような耐プラズマ窓材料が使用されていれば、窓１３０上への残留分の形成が僅かになるか、または全く形成されないように、そしてそれによって清浄化することなく窓１３０を多数回使用できるように、アスペクト比を選択することができる。より正確なプロセス監視方法によって、基体３０上へより薄いフィルムを堆積させることも、またはそのフィルムをエッチングすることも可能になる。更に、窓１３０の表面を清浄化するために処理チャンバ３５を屡々開放する必要がないので、チャンバの使用効率及び基体のスループットを増加させることができる。
【００３１】
窓１３０は、放射透過性板１３５からなることもできる。図４に示すように、この板１３５は基体３０の面に対して、または板１３５上への反射照射の入射角に対してある角度に取付けられている。窓１３０の傾斜角は、放射源から発して、または基体３０から反射して窓１３０を通過する放射の反射を減少させる。適当な傾斜角は少なくとも約２°であり、好ましくは約１５°より小さくすることができる。板１３５は、例えば板１３５の下にステップ１５２を設けることによって、板１３５の一方の側または縁を反対の側／縁に対して持ち上げることによってある角度に傾斜させることができる。一実施の形態では、ステップ１５２は、約０．５ｍｍから約５ｍｍのサイズである。
【００３２】
壁３８のマスキング部分１４０は、複数の凹み１４５を含むこともできる。例えば、図７ａ及び７ｂに示す凹み１４５のアレイは、適当な強度の放射を通過させることができるように十分に大きい累積開口面積を有している。凹み１４５は、源放射ビーム１４８ａが基体３０の表面を横切って走査できるように、それらを離間させることも、または基体３０のバイア、トレンチ、または平坦部分のような特定のフィーチャ上に位置決めすることもできる。例えば、３００ｍｍのウェーハを処理するために使用されるチャンバ３５では、壁３８は、約２００ｍｍ２から約２，０００ｍｍ２（０．３から約３平方インチ）までの、より好ましくは約４００ｍｍ２から約６００ｍｍ２（０．６から約０．９平方インチ）までの合計累積開口面積を有する凹み１４５のアレイからなることができる。凹み１４５の実際のサイズ、数、及び配列は、チャンバのサイズ及びジオメトリ、基体の直径、遂行されるプロセス、及びプロセス監視システム２５の要求に依存する。干渉分析式プロセス監視システム２５に有用な実施の形態では、マスキング部分１４０は、例えば約３個から約８００個までの、または約７個から約２００個までの凹みのアレイを含むことができ、凹み１４５は約０．２５ｍｍ乃至約１５ｍｍだけ離間させることができる。
【００３３】
凹み１４５のアレイは、図６ｃに示すようなシャワーヘッド形態（各凹み１４５は、例えば凹み１４５の壁が互いに隣接している円錐の形状である）に配列することもできる。凹み１４５のアレイは、干渉分析法または偏光分析法では基体３０の広い面積が見られるように、またはプラズマ放出分析法ではプラズマの１つまたはそれ以上の予め選択された領域が見られるように配置、または配向することができる。アレイは、異なるサイズの凹み１４５からなることもできる。例えば、図７ａに示すように、窓１３０の中心部分の上に配置され、例えば３．５ｍｍ乃至５ｍｍの直径を有する第１の凹み１４５ａと、周縁部分の上に配置され、例えば２ｍｍ乃至３ｍｍの直径を有する複数の第２の凹み１４５ｂとからなることができる。
【００３４】
更に別の実施の形態では、例えば図８ａ及び８ｂに示すように、凹み１４５は互いに密に離間している六角形の開口からなる。この実施の形態では、凹み１４５は、直シリンダの形状であり、円板状の窓１３０の露出された全部分を実質的にカバーするサイズである。このバージョンでは、マスキング部分は、酸化アルミニウム製のアパーチャ構造からなることができる。図示の実施の形態では、マスキング部分１４０は盛り上がったペデスタルからなり、周囲に環状のリップ１５４を有している。盛り上がったペデスタル１５３は、約０．５ｍｍから約５００ｍｍまでの厚みと、約５０ｍｍから約２００ｍｍまでの直径とを有し、隅を丸めてプラズマ浸食を減少させるようにしてある。環状リップ１５４は、マスキング部分を容易にチャンバ３５に取付けることができるようなサイズであり、その厚みは約０．５ｍｍから約１０ｍｍまでである。
【００３５】
例えば図９ａ及び１０ａに示す本発明の別の実施の形態では、処理チャンバ３５は、例えば凹み１４５の周り、及びオプションとして窓１３０の周りのような壁３８の一部分の周り、及びその付近に電磁界または電磁エネルギを発生させるようになっている電磁界源１９０を備えている。支持体４５上に保持された基体３０が付勢されたプロセスガスによって処理される時に、壁３８の周りの電磁界は壁３８上、凹み１４５内、または窓１３０上へのプロセス残留分の堆積を減少させる。
【００３６】
例えば、図９ａに示す実施の形態では、電磁界源１９０は、壁３８の一部分の付近、凹み１４５の周り、または窓１３０を横切って磁界を維持するようになっている磁界源１９５を備えることができる。磁界源１９５は、壁３８、凹み１４５、または窓１３０に近接または隣接して位置決めされ、それらの周りに磁気エネルギを発生する少なくとも１つの磁石２００または電磁石（図示せず）からなる。磁界源１９５は、チャンバ３５の他の部分に比して凹み１４５または窓１３０を横切って選択的に集中する磁界を発生する。例えば、（磁力線で表されているように）磁気エネルギは凹み１４５または窓１３０の周りの空間に閉じ込められ、チャンバ３５内へ小さい距離だけ突入することもできる。
【００３７】
磁気エネルギは、凹み１４５内へのガス種の進入、または窓１３０へのガス種のアクセスを制御するために印加することができる。例えば、磁気エネルギは、帯電したプラズマイオン及びプラズマの電子を閉じ込める、または壁３８または窓１３０から遠去けるように反発させ、それによってそれらの上へのこれらのガス種からのプロセス残留分の堆積を減少または阻止するために、壁３８または窓１３０の面に平行に印加される磁界成分を有することができる。壁３８または窓１３０に平行な面内の成分を有する磁界は、この領域内の帯電イオン及び電子をこの領域の周りを円形運動で回転させ、それによってそれらが壁３８または窓１３０に到達するのを阻止するものと考えられる。実際の磁界強度は、窓のサイズ、プラズマイオンのエネルギ、その他の要因に依存する。しかしながら、適当な磁界強度は、約１０ガウスから約１０，０００ガウスまでであり、５０ガウスから約２０００ガウスまでさえ使用できる。
【００３８】
図９ａに示す実施の形態では、磁界源１９５は、窓１３０の周縁の周りに反対の磁極が互いに対面（例えば、Ｎ極２０５ａとＳ極２０５ｂとが対面）して配置された複数の磁極２０５からなる。図９ｂに示す別の実施の形態では、磁界源１９５は、アパーチャ２１５を横切る磁界を維持するように配列されている磁極２０５ａ、ｂを有する典型的には強磁性材料製の磁気ヨーク２１０からなる。磁気ヨーク２１０は、反対磁極が互いに対面している１対の半径方向に延びる磁極２０５ａ、ｂからなる。代替として、図９ｃに示すように、磁界源１９５は複数の磁石２００からなることができ、プロセス監視システム２５を動作させるために窓１３０を放射が通過できるようなサイズのアパーチャ２１５を横切って互いに対面している磁極２０５を有する。アパーチャ２１５は円形、三角形、または矩形であることができるが、一般に円形開口は、磁界源のために良好な軸対称と、プラズマによる浸食を受け憎い滑らかな内面とを提供する。
【００３９】
図１０ａに示す別の実施の形態では、電磁界源１９０は、壁３８、凹み１４５の周りに、または窓１３０を横切る電気エネルギを発生してそれらの周りに電界を維持する電界源２２０からなる。電界は、例えば、ガス種を形成している帯電残留分を反発させることによって、または付勢されたガス種を窓１３０に衝突せしめてプロセス残留分をエッチングにより除去することによって、壁３８上、凹み１４５内、または窓１３０上へのプロセス残留分の堆積を減少させることができる。電界源２２０は、壁３８に近接し、隣接し、または背後にあり、凹み１４５の周りにあり、または窓１３０の付近にあってそれらに電気エネルギを結合する電極２２５からなる。電界は、壁３８または窓１３０の面に平行な、または直角な電界成分を有することができる。電極２２５は、壁３８の全面積、または窓１３０だけをカバーする電界を発生するのに十分に大きいサイズであることができる。電圧源２４５は、電極２２５を直流、交流、またはＲＦ電圧で電気的にバイアスする。図１０ａに示すように、電圧源２４５は、インダクタアンテナ１００の選択されたコイルを電極２２５に接続する電気タップ２５０であることができる。従って、アンテナ電源１０４は、電極２２５及びインダクタアンテナ１００の両者に給電するために、または電極２２５を約１０Ｖから約１０，０００Ｖまで、より好ましくは約２０Ｖから約４，０００Ｖまでの電圧でバイアスするために使用することができる。
【００４０】
電極２２５は、電極２２５内に誘起され得る何等かの渦電流を減少させるような形状で、そのようなサイズの渦電流減少用スロット２３２を更に含むことができる。渦電流は、インダクタアンテナ１００のような他のプロセス成分から電気エネルギが電極２２５に結合されることによって発生し得る。渦電流減少用スロット２３２は、電極２２５内の渦電流の流路を妨害する。例えば、図１０ｂに示す実施の形態では、電極２２５は、円形渦電流を妨害する１つまたはそれ以上の放射状切欠きを持つ渦電流スロット２３２を有する円板２３５からなる。図１０ｃ及び１０ｄに示す他の実施の形態では、渦電流スロット２３２は、一連の楔状の切込み２４２、または互いに離間した円形の孔２４３及びスロット２４０のアレイからなっている。
【００４１】
上述した凹み１４５、またはマスキング部分１４０は、電磁界源装置１９０の何れかのバージョンを組合わせても使用できることに注目されたい。例えば、凹み１４５を有するマスキング部分１４０は、凹み１４５が磁気ヨーク２１０内のアパーチャ２１５または電極２２５内のアパーチャ２３０と整列するように、アパーチャ２１５、またはアパーチャ２３０上に位置合わせすることができる。例えば、図１０ｅは、電極１４５内のアパーチャ２３０と整合するようなサイズで、そのように分配されている凹み１４５を有する壁３８を示している。別の例として、図１０ｆは、電極２２５が、放射透過性プラグ１３２からなる窓１３０によって限定されている大きい凹み１４５に接している実施の形態を示している。
【００４２】
以下に図２を参照して、壁３８、凹み付き窓１３０、及びプロセス監視システム２５を有する本発明による処理チャンバ３５の実施の形態の動作を説明する。この例では、プロセス監視システム２５は、基体から反射した放射ビーム１４８ｂの特性（例えば、エッチングプロセスのエンドポイントを決定するために、その強度）を評価する干渉分析システムを備えている。プロセス監視システム２５は、チャンバ３５の外側または内側にあって放射の源をチャンバ内へ供給することができる放射源１５０を含む。放射源１５０は、例えば、チャンバ３５の内側で生成されるプラズマからの放出からなり、これは、一般的には多重スペクトルであり、あるスペクトルにまたがる多重波長を有する放射を供給するることができる。放射源１５０は、源１５０からの入射放射ビーム１４８ａが窓１３０及び凹み１４５を通過してチャンバ３５内へ進入できるように、チャンバ３５の外側に位置決めすることもできる。外部放射源１５０は、紫外（ＵＶ）、可視、または赤外放射を発生することも、またはＸ線のような他の型の放射を発生することもできる。一実施の形態では、放射源１５０は、例えばＨｅ−ＮｅまたはＮｄ−ＹＡＧレーザのような単一の、または幾つかの波長の主放射を有する単色放射のような、優位波長を有する放射を発生する。
【００４３】
別の実施の形態では、放射源１５０は多色放射を発生し、それを実質的に単一波長だけを供給するように選択的に濾波することができる。例えば、多色放射を発生する適当な放射源１５０は、チャンバ内のプラズマ放出、約１８０ｎｍから約６００ｎｍまでの範囲内の波長を有する多色放射スペクトルを生成することができる水銀放電灯、キセノン、Ｈｇ−Ｘｅ及びタングステン・ハロゲン灯のようなアーク灯、及びＬＥＤのような発光ダイオードを含む。多色放射源１５０は、特定のプラズマ放出スペクトル波長を使用できるように、選択された周波数を有する入射放射ビーム１４８ａを得るために濾波することも、または放射検出器の前にカラーフィルタ（図示せず）を配置して、放射検出器１６０へ進入する反射放射ビーム１４８ｂの強度を測定する前に不要波長を濾波して除去することもできる。また、偏光された放射の偏光状態がプロセス窓１３０上に形成されたプロセス残留分によって変更され得るので、入射放射ビーム１４８ａは非偏光放射からなることができる。しかしながら、上述したように窓１３０に堆積を生じない場合には、窓１３０上には殆ど、または全くプロセス残留分が形成されないので、偏光光を使用することができる。
【００４４】
放射源１５０は、レーザビームのような放射ビーム１４８ａを、基体３０の表面に対してほぼ直角に、即ち９０°に近い角度に導いて高いアスペクト比を有するフィーチャのエッチングを測定することができる（このようなアスペクト比を有するフィーチャは、基体３０上に低い角度で、即ち鋭角で導かれる放射ビームをブロックし得る）。典型的には、放射源１５０からの放射ビーム１４８ａを基体表面上へ導かれる平行化ビームに集束させ、及び／または、基体３０から放射検出器１６０へ戻される反射放射１４８ｂを集束させるために、１つまたはそれ以上の集束用凸レンズ１６５を使用する。一般的には、入射ビームスポットの面積は、例えばバイア、または深くて狭いトレンチのような小さい開口を有する高アスペクト比のフィーチャをエッチングする際の基体３０の表面トポグラフィの変化を補償するために（フィーチャのサイズに対して）大きくするが、基体３０の特定フィーチャ上に入射ビームスポットを集束させるために小さくすることもできる。
【００４５】
オプションとして、基体３０の処理を監視するためにビームスポットを“駐車（ｐａｒｋ）”させるように、基体表面を横切って入射放射ビーム１４８ａを運動させて処理中の基体の適当な部分を探知する位置決め装置１７０を使用することができる。典型的には、放射ビーム位置決め装置１７０は、小さい角度だけ回転して放射源１５０からの入射放射ビーム１４８ａを基体表面の異なる位置上へ偏向させ、また反射放射ビーム１４８ｂを受けてそれを放射検出器１６０上に集束させる１つまたはそれ以上の主鏡１７５からなる。別の実施の形態では、位置決め装置１７０は、処理中に源放射ビーム１４８ａを基体表面を横切ってラスタパターンで走査させる。例えば、ビーム位置決め装置１７０は、放射源１５０、集束用アセンブリ、集光レンズ、及び検出器１６０を取付けた可動ステージ（図示せず）からなる走査アセンブリを含むことができる。この可動ステージは、基体表面を横切って入射ビームを運動させるために、ステッパモータのような駆動メカニズムによって、設定された間隔で運動させることができる。
【００４６】
放射検出器１６０は放射感応表面を有する電子成分からなり、反射放射１４８ｂの強度に応答して信号を発生する。干渉分析法においては、反射放射１４８ｂは、建設的及び／または破壊的干渉を受けて処理中の層の厚み、または基体３０上のエッチング中のトレンチの深さの増減に伴って変動する強度を発生し、放射検出器１６０は、反射放射１４８ｂの測定された強度に関係付けられた電気出力信号を発生する。検出器１６０は、反射放射１４８ｂの測定された強度に応答して電気出力信号を発生する光起電力セル、フォトダイオード、光電子増倍管、またはフォトトランジスタのような放射センサからなる。検出器信号は、電気成分を通過する電流のレベルの変化、または電気成分にまたがって印加される電圧の変化からなることができる。検出器は、日本のハママツから市販されているような光電子増倍管（ＰＭＴ）からなることができる。
【００４７】
コントローラ１５５は、放射検出器１６０から信号を受信し、アルゴリズムを使用して計算された値、または格納されている値に対してその信号を評価し、そして評価された信号に関係付けて、またはプログラムされているガイドラインに従って処理チャンバ３５内の処理条件を変化させる。例えば、プロセスのエンドポイントに到達したことを検出すると、コントローラ１５５は第１の処理条件を第２の処理条件へ変化させ、基体上のある層の全体がエッチングされる前にその層のエッチング速度を変化させるか、またはエッチングプロセスを停止させることができる。エッチング速度はプロセスガスの組成を変化させ、化学的により反応性のエッチャントガスの含量を減少させることによって低下させることができ、プロセスガスに結合されるＲＦエネルギを低下させることができ、または基体温度を下降させることができる。典型的なコントローラ１５５は、例えば、カリフォルニア州サンタクララのインテルコーポレーションから市販されているペンティアム（登録商標）マイクロプロセッサのような１つまたはそれ以上の中央プロセッサユニット（ＣＰＵ）からなるコンピュータを含み、ＣＰＵは周辺制御部品を有するメモリシステムに相互接続されている。ＣＰＵは、処理チャンバ３５の特定部品を動作させるＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）からなることもできる。オペレータとコンピュータコントローラ１５５との間のインタフェースは、ＣＲＴモニタ及び放射ペン（図示せず）、またはキーボード、マウス、または位置決め通信デバイスのような他のデバイスを含むことができる。コントローラを動作させるために、コンピュータプログラムまたはコンピュータ命令を使用することができる。
【００４８】
プロセスを遂行するために、基体３０は、ロボットアーム（図示せず）によってロードロック転送チャンバ（図示せず）からスリット弁を通して処理チャンバ３５の処理ゾーン４０内へ転送され、支持体４５上に配置されて静電チャック５０によってそこに保持される。オプションとして、熱伝達ガスを基体３０の下に供給して基体３０の温度を制御する。次いで、処理チャンバ３５内の処理条件を、基体３０上の層を処理するように設定する。これらの処理条件は、プロセスガスの組成及び流量、ガスエナージャイザ６０の電力レベル、ガス圧、及び基体温度の１つまたはそれ以上からなる。プロセスは、例えば各ステージが異なる処理条件を有しているような、多重ステージにおいて遂行することもできる。例えば、エッチングプロセスでは、基体３０をエッチングすることができるように付勢されるプロセスガスは、処理チャンバ３５内の基体３０をエッチングするのに適する処理条件において付勢され、維持される。基体３０上の層をエッチングするのに適するプロセスガスは、例えば、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＨＢｒ、Ｂｒ２、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＳＦ６、Ｆ２、ＮＦ３、ＨＦ、ＣＦ３、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２、Ｃ２Ｈ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ４Ｆ１０、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＦＣｌ３、Ｏ２、Ｎ２、Ｈｅ及びそれらの混合体を含む。付勢されたプロセスガスとは、解離した、解離してないイオン種及び中性種をより高いエネルギ状態へ励起できるように、プロセスガスを活性化する、またはエネルギを与えることをいう。また、始めに、基体上のエッチングすべき層の初期厚みを決定するために、反射率測定装置（例えば、カリフォルニア州サンタクララのＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲから入手可能なモデルＵＶ１０５０）を使用することができる。実際の層厚を使用して、エッチングプロセスの総合動作時間を推定し、及び／またはエッチングプロセスの後に基体３０上に残留する層の所定の厚みを得るためにエッチングすべき層の厚みを計算することができる。
【００４９】
例
以下に説明する例は本発明の原理を示しているが、当業者には明白なように、本発明は他の応用に使用することが可能であり、本発明の範囲は以下の諸例に限定されるものではない。
【００５０】
これらの例においては、一般に、処理チャンバ３５内においてエッチングプロセスを遂行し、またプロセス中に基体３０から反射され、窓１３０を通過した放射の干渉信号を測定した。概述すれば、遂行したエッチングプロセスは、５０ｓｃｃｍのＣＦ４及び４０ｓｃｃｍのＳＦ６を２乃至３ミリトルの圧力で使用し、また７５０Ｗの源電力及び９０Ｗのバイアス電力を使用する主ポリシリコンエッチングステージからなっていた。プロセス監視システム２５によってプロセスエンドポイントを検出して主エッチングステージを停止させ、６０ｓｃｃｍのＳＦ６を約１０ミリトルの圧力で使用し、また６００Ｗの源電力及び１Ｗのバイアス電力を使用する第２のエッチングステージにおいて付加的なポリシリコンを除去した。周期的な時間間隔で窓１３０を取り外し、ＤｅｋＴａｋまたはアルファステップのようなスタイラスステップ高さ測定デバイスによって窓１３０上に堆積したプロセス残留分の厚み、及び窓１３０内の浸食深さを測定した。また、エッチングプロセス中に２５４ｎｍの波長を有する放射を基体３０から反射させ、既知の強度の放射源１５０及び透過した放射の強度を正確に測定することができる放射検出器１６０を使用して、窓１３０を通過する紫外放射の％透過率を測定した。
【００５１】
例 １：プロセス残留分の効果
例１（比較対照の目的で、ベースラインを決定するために遂行した）では、基体３０を上述したようにしてエッチングし、エッチングプロセスの始まりにおけるチャンバ内の窓１３０がきれいで、残留分が存在していない時と、エッチング中のプロセス残留分が窓１３０上に堆積した時に、％透過率を測定した。窓１３０はチャンバに向かって開いており、それを覆うマスキング部分１４０は用いなかった。図１１ａの“きれいな窓”線（ａ）はきれいな窓１３０を通過する反射放射の測定された透過スペクトルを示しており、“汚れた窓”線（ｂ）は５２時間にわたってチャンバを動作させて窓１３０上にプロセス残留分を堆積させた時の透過率の損失を示している。透過スペクトルの変化は、窓１３０上に堆積したプロセス残留分の高い吸収を示している。図１１ｂは、エッチングプロセス中に現れるエンドポイント信号が、時間の経過と共に減少していることを更に示している。エンドポイント信号の振幅は、窓１３０上に堆積したプロセス残留分の厚みが増したために１／５またはそれ以下まで減少している。
【００５２】
例 ２：窓上のマスキング部分
例２では、エッチングプロセス中に窓１３０の上にアパーチャ１４５のアレイを有するマスク１４０を位置決めし、例１と同じ測定を行った。酸化アルミニウム製のマスキング部分１４０は、盛り上がったペデスタル１５３を環状リップ１５４が取り巻いていた（図８ａ及び８ｂに示す形態を、図３に示すチャンバ配向で使用）。盛り上がったペデスタルは約１９ｍｍ（０．７５インチ）の厚みであり、約３．８ｍｍ（０．１５インチ）の開口幅と５：１のアスペクト比とを有する１９個の六角形凹みのアレイを含んでいた。マスキング部分１４０は、窓１３０から約０．０３８インチに位置決めされていた。
【００５３】
８０分にわたってエッチングチャンバを動作させた後に、窓１３０を取り外した。窓１３０の部分に累積したプロセス残留分の厚み、及び窓１３０の浸食の深さの両者を測定した。マスキング部分１４０及びその凹み１４５が、窓１３０上へのプロセス残留分の形成を大幅に減少させることが分かった。それは、プロセス残留分の厚みが測定限界以下であることから理解される。エッチングプロセス中に、窓１３０は浸食されなかった。更に、窓１３０を通る紫外放射の透過率の％変化も検出限界以下、即ち１％より小さいことも分かった。
【００５４】
例 ３乃至例 １１
これらの例は、窓１３０をカバーしているマスキング部分１４０内の異なるサイズの凹み１４５の効果を決定するために遂行された。所定の直径及びアスペクト比を有する単一の円形凹み１４５を有するマスキング部分１４０自体は、チャンバ３５内の窓１３０上に位置決めした。チャンバ３５内において８０分にわたってポリシリコンエッチングプロセスを遂行し、次いで、マスキング部分１４０を取り外して窓１３０上に形成されたプロセス残留分の厚みを測定した。次いで、窓１３０（きれいにしてない）を再配置し、付加的な１８時間のチャンバ動作の後に再試験した。新しい窓１３０、及び異なる直径またはアスペクト比を有する凹みを有する他のマスキング部分１４０を用いて、この実験を繰り返した。以下の表１は、２５時間のチャンバ処理の後に、窓１３０上に形成されたプロセス残留分の厚み、及び窓１３０の浸食の深さを要約したものである。実験的に測定された残留分の厚み及び浸食深さレベルに基づいて決定された１５０時間のエッチングの後の窓１３０を通る放射（２５４ｎｍ）の％透過も示してある。
【００５５】
【表１】
【００５６】
例９乃至１１においては、異なるサイズの凹み１４５によってカバーされた窓１３０上のプロセス残留分の堆積が測定された。これらの凹み１４５はアレイに配列され、凹みは（ｉ）深さ０．７５”及び直径０．３”、（ｉｉ）深さ１．５”及び直径０．２０”、または（ｉｉｉ）深さ０．７５”及び直径０．１５”の何れかを有している。これらの試料においては、同一のアスペクト比を有する単一の凹み１４５を有する窓１３０の場合と本質的に同一のプロセス残留分の厚み及び浸食深さが得られた。
【００５７】
異なる凹み形態を有する窓１３０上のプロセス残留分堆積及びエッチング特性の概要を図１２に示す。これらの結果は予測されなかったものであり、幾つかの実効プロセスレジームが決定された。大きいアパーチャを有する凹み１４５（本質的には、普通のマスクされていない窓）の場合、上記プロセス例においてはプロセス残留分の堆積速度は約６００Å ／時と高い。大きいアスペクト比（＞２）に対応する小さいアパーチャ（＜０．３インチ）を有する凹みの場合、堆積速度は遙かに小さく、凹みの直径を減少させるにつれて更に小さくなる。中間のサイズのアパーチャと、約１から約２までのアスペクト比を有する凹みの場合、プロセス残留分の物理的堆積は減少するが、プラズマが窓１３０に到達して窓１３０の正味のエッチングが発生する。従って、上述したポリシリコンエッチングプロセスの場合の凹み１４５の１バージョンは、約０．７５：１から約７．５：１までのアスペクト比と、０．０１インチから約１．５インチまでの直径からなる。
【００５８】
窓浸食データから、窓１３０を交換または手動清浄化しないでも、少なくとも４００時間にわたってチャンバを動作させるために使用できることが予測された。これは、窓１３０を遙かに屡々交換しなければならない従来の技術に対して大幅な改善である。更に、上側にマスキング部分１４０及び凹み１４５を有する窓１３０は、普通のマスクされていない窓１３０の浸食速度よりも遙かに小さい残留分堆積または浸食速度を呈した。
【００５９】
例 １２
先行例からのデータを、深さ１”及び直径１．５”の凹み１４５を有するマスキング部分１４０を設計するためにも使用した。マスキング部分１４０をチャンバ３５の窓１３０上に取付け、ポリシリコンエッチングプロセスを実行した。１００ＲＦ時間の処理の後に窓１３０を測定したところ、浸食の深さが約１９ミクロンであり、プロセス残留分の厚みが約１３ミクロンであること、そして凹み１４５の側壁上のプロセス残留分の厚みが約１８ミクロンであることが分かった。窓１３０に対して遂行した放射散乱試験によれば、窓の寿命が４００ＲＦプラズマ時間を超えることが分かった。更に、プロセスエンドポイントが検出される時間は比較的安定していて信頼できるものであり、図１３ａに示すように放射信号の振幅の低下は見られなかった。図１３ａは、エッチングチャンバ３５の１００時間の動作に対する反射放射信号（線４０１）の波頂から波底までの振幅と、比較的一定の光電子増倍管（ＰＭＴ）の％利得（線４０２）を示している。図１３ｂは１００時間のエッチング動作の前（線４０４）及び後（線４０３）の、窓１３０を通る透過スペクトルを示しており、窓１３０を通過する放射のスペクトルには殆ど、または全く変化がないこと、従ってエッチングプロセスの後も透過損失は殆ど、または全くないことを示している。２５４ｎｍにおける透過は、実際には僅かに増加している。エッチングプロセス中に凹み１４５を有するマスキング部分１４０を窓１３０上に保持した場合、１００時間のチャンバ３５の動作の前（図１４ａ）及び後（図１４ｂ）の反射放射の振幅も、測定された波形の高さ、位置、または形状の変化を殆ど、または全く示さなかった。
【００６０】
例 １３−２０
これらの例は、上側に位置するマスキング部分１４０内に凹み１４５を有する窓１３０を、多くの異なるプロセスに対して窓１３０上へのプロセス残留分の堆積を減少させるために使用できることを示している。図１５は、窓１３０上にマスキング部分１４０を用いる、及び用いない場合の、多くの異なるプロセスの窓１３０上へのプロセス残留分の堆積速度を（プロセスガスの主要組成と共に）示している。下側に（Ｍ）を有するバーは、窓１３０の上にマスキング部分１４０が存在する場合に得られた堆積速度を示し、それ以外のバーはマスキング部分を用いないで得られた堆積速度を表している。殆ど全てのプロセスの場合に、マスキング部分１４０が窓１３０上への残留分堆積の速度を大幅に減少させていることが分かる。
【００６１】
チャンバ３５内にマスキング部分１４０を用いて、及び用いないでエッチングプロセスによって得られる被エッチング基体の特徴または特性に何等かの変化が生じたか否かを決定するために、付加的な試験を遂行した。しかしながら、チャンバ３５内の窓１３０をカバーするマスキング部分１４０を用いても、用いなくても基体３０のエッチングの速度、及び臨界寸法損及びプロファイル角のような他のエッチング特性は同一のままであった。これらの実験は、マスキング部分１４０がエッチングプロセスの結果に重大な影響を及ぼさないことを示した。
【００６２】
以上の諸例は、チャンバ３５内で遂行される多くの異なるプロセスを正確に、且つ信頼できるように監視するために本発明を使用できることを示している。本発明は、窓１３０上へのプロセス残留分の形成を減少させ、またチャンバ３５内の窓１３０の浸食をも減少させることができる。その結果、たとえ多数の基体３０をエッチングした後であっても、窓１３０を通して測定される干渉放射の振幅は高く維持される。マスキング部分１４０及び凹み１３０は、長いプロセス実行時間にわたって窓１３０を通って透過する放射の減衰を大幅に低下させ、放射信号検出レベルを増加させ、そしてきれいな窓１３０が必要なために処理を停止させる必要性を減少させる。従って、チャンバ３５は、窓１３０を取り外す、またはきれいにするために停止させることなく、長時間にわたって有利に使用することができる。
【００６３】
以上に本発明を好ましい実施の形態に関して説明したが、他の実施の形態も可能である。例えば、当業者には明白なように、プロセス監視システムはスパッタリングチャンバ、イオン注入チャンバ、または堆積チャンバのような他の応用にも使用可能である。更に、本発明の教示から窓と等価な構成を設計できることも明白であろう。従って、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び範囲が以上の説明によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
本発明によるチャンバの実施の形態の例を示す断面図である。
【図１ｂ】
本発明によるチャンバの実施の形態の例を示す断面図である。
【図１ｃ】
本発明によるチャンバの実施の形態の例を示す断面図である。
【図２ａ】
凹み部分を有するチャンバ壁の断面図である。
【図２ｂ】
凹み部分を有するチャンバ壁の断面図である。
【図３】
凹みを含み、チャンバ壁内の窓をカバーしている分離したマスキング部分の断面図である。
【図４】
窓上に凹みを有するマスキング部分の別の実施の形態を、プロセス監視システムと共に示す断面図である。
【図５ａ】
凹み付きマスキング部分及び窓部分を含む壁の断面図である。
【図５ｂ】
図５ａの壁の上面図である。
【図６ａ】
複数の凹みを有するマスキング部分を備えた壁の例示実施の形態の断面図である。
【図６ｂ】
複数の凹みを有するマスキング部分を備えた壁の例示実施の形態の断面図である。
【図６ｃ】
複数の凹みを有するマスキング部分を備えた壁の例示実施の形態の断面図である。
【図７ａ】
１つまたはそれ以上の直径を有する凹みのアレイを有するマスキング部分を有する壁の別の実施の形態の断面図である。
【図７ｂ】
図７ａの壁の上面図である。
【図８ａ】
六角形凹みのアレイを有するマスキング部分を有する壁の別の実施の形態の断面図である。
【図８ｂ】
図８ａの壁の上面図である。
【図９ａ】
チャンバ内の窓を横切る磁界を維持する電磁界源を有するチャンバの部分断面図である。
【図９ｂ】
対面する磁極を有する磁石からなる電磁界源の上面図である。
【図９ｃ】
複数の磁石からなる別の電磁界源の上面図である。
【図１０ａ】
チャンバ内の窓を横切る電界を維持する電磁界源を有するチャンバの部分断面図である。
【図１０ｂ】
窓を横切る電界を維持するために使用することができる電極の実施の形態の上面図である。
【図１０ｃ】
窓を横切る電界を維持するために使用することができる電極の実施の形態の上面図である。
【図１０ｄ】
窓を横切る電界を維持するために使用することができる電極の実施の形態の上面図である。
【図１０ｅ】
電極の実施の形態を有するチャンバの部分断面図である。
【図１０ｆ】
電極の実施の形態を有するチャンバの部分断面図である。
【図１１ａ】
基体から反射し、きれいな窓（ａ）、及び５２時間にわたって処理プラズマに曝された窓（ｂ）を通過する放射の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１１ｂ】
数日にわたってチャンバを動作させたためにチャンバの窓上に形成されたプロセス残留分の厚みの増加を原因として、基体反射放射の振幅の減少を時間の関数として示すグラフである。
【図１２】
窓上に形成されたプロセス残留分の決定された厚みを、窓をカバーするマスキング部分内の凹みのアスペクト比の関数として示すグラフである。
【図１３ａ】
基体から反射した放射の波頂・波底振幅、及び約１００時間のエッチングチャンバの動作の後のＰＭＴ利得％を示すグラフである。
【図１３ｂ】
窓を通る放射の％透過率を、チャンバ内における１００時間のエッチングの前及び後の放射の波長の関数として示すグラフである。
【図１４ａ】
チャンバ内におけるエッチング前に窓を通過する基体反射放射の相対振幅を示す図である。
【図１４ｂ】
チャンバ内における１００時間のエッチング後に窓を通過する基体反射放射の相対振幅を示す図である。
【図１５】
マスキング部分を有する窓（（Ｍ）で示す）上に、及びマスキング部分を有していない窓上に形成されるプロセス残留分の堆積速度を、異なるプロセスガスレシピに関して示す図である。
（技術分野）
本発明は、チャンバ内の表面上へのプロセス残留分の堆積を減少させる装置及び方法に関する。
【０００２】
（従来の技術）
基体製造プロセスにおいては、半導体、誘電体、及び導体材料が基体上に形成され、エッチングされて、ゲート、バイア、コンタクトホール、または相互接続線のパターンが形成される。これらの材料は、典型的には、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、酸化及び窒化プロセスによって形成される。例えば、ＣＶＤプロセスでは反応性ガスを使用して材料の層を基体上に堆積させ、ＰＶＤではターゲットをスパッタさせて材料を基体上に堆積させる。酸化及び窒化プロセスでは、基体を適当なガス状環境に曝すことによって、典型的には二酸化シリコンのような酸化物、または窒化シリコンのような窒化物の層を形成させる。エッチングプロセスでは、フォトリソグラフ法によってフォトレジストまたはハードマスクのパターン化された耐エッチングマスクが基体上に形成され、次いで基体の露出された部分がエネルギを与えられた（以下、「付勢された」という）ガスによってエッチングされる。これらのプロセスにおいては、所定のステージにおいてプロセス条件を変化させるか、または基体の処理を停止することが望ましいことが多い。例えば、ゲート構造のエッチングでは、下側に位置するゲート酸化物に到達した時に、上側に位置するポリシリコンのエッチングを停止させることが望ましい。また、例えば材料の所定の厚みが得られた時に、堆積、酸化、または窒化プロセスを停止させることが望ましいことが多い。
【０００３】
基体製造プロセス中に、チャンバ内の壁及び他の表面上へプロセス残留分が堆積するのを減少させることが望ましい。プロセス残留分は剥落し、基体を汚染させる恐れがある。また、残留分は、例えば壁に設けられている窓及びその窓上に堆積された残留分が窓を通過する放射の強度を減衰させる場合には、壁を通る放射の通過を妨害し得る。あるプロセスステージが完了したこと、またはあるプロセスがエンドポイントに到達したことを決定するために、普通のプロセス監視方法によって放射を監視することができる。これらの方法は、限定するものではないが、例えば、（１）チャンバ内のプラズマの放出スペクトルを分析してプロセスのエンドポイントを決定するプラズマ放出分析法（米国特許第４，３２８，０６８号及び同第５，３６２，２５６号参照）、（２）基体から反射され、偏光された光ビームを分析して反射ビームの位相シフト及びサイズを決定する楕円偏光法（エリプソメトリ）（米国特許第３，８７４，７９７号及び同第３，８２４，０１７号参照）、及び（３）基体から反射した放射を監視する干渉分析法（米国特許第４，６１８，２６２号参照）を含むことができる。
【０００４】
従って、チャンバ表面、特にチャンバ内の壁または窓の表面上へのプロセス残留分の堆積を減少させることも望ましい。
【０００５】
（発明の概要）
本発明は、これらの要望を満足させることができる装置及び方法を提供する。一面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を備えている処理チャンバを含む基体処理装置を提供する。
【０００６】
別の面において本発明は、支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、排出口、及びプロセス残留分が内部に形成するのを減少させるための手段を有する壁を含むチャンバを備え、支持体上に保持された基体を、ガス入口から導入され、ガスエナージャイザによって付勢され、そして排出口から排出されるプロセスガスによって処理することができるようにした基体処理装置を提供する。
【０００７】
別の面において本発明は、チャンバ内において基体を処理する方法を提供し、本方法は、基体をチャンバ内に配置するステップと、付勢されたガスをチャンバ内に供給して基体を処理するステップと、プロセス残留分が内部に形成されるのを減少させるようになっている凹みをチャンバの壁に設けるステップとを含む。
【０００８】
別の面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及び内面を有する壁を有する処理チャンバを備えている基体処理装置を提供し、壁の内面にはプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズのアスペクト比を有する凹みが形成されている。
【０００９】
さらなる面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を含む処理チャンバと、凹みを有する壁の部分付近に磁界を維持するようになっている磁界の源と、処理チャンバ内の基体に対して遂行可能なプロセスを、壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムとを備えている基体処理装置を提供する。
【００１０】
更に別の面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を含む処理チャンバと、凹みを有する壁の部分の周りに電場を維持するようになっている電場の源と、処理チャンバ内の基体に対して遂行可能なプロセスを、壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムとを含む基体処理装置を提供する。
【００１１】
更に別の面において本発明は、基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及び支持体の周りの側壁を含む処理チャンバを備えている基体処理装置を提供し、側壁はプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの少なくとも１つの凹みを有している。
【００１２】
更に別の面において本発明は、チャンバ内において基体を処理する方法を提供し、本方法は、基体をチャンバ内に配置するステップと、付勢されたガスをチャンバ内に供給して基体を処理するステップと、チャンバの側壁内に凹みを設けるステップと、凹みを通して放射を通過させるステップとを含む。
【００１３】
以下に添付図面を参照して本発明を説明するが、この説明は単なる例示に過ぎず、本発明がこの説明に限定されるものではないことを理解されたい。
【００１４】
（実施の形態）
基体処理装置２０は、基体３０上に能動または受動電子デバイスを製造するために使用される。例示した実施の形態では、装置２０は、例えば図１ａに示すように、基体３０を処理するための処理ゾーン４０を限定している壁３８を有する処理チャンバ３５を備えている。チャンバ壁３８は、金属、またはセラミック材料、または両者で作ることができる。例えば壁３８は、例えばアルミニウムのような金属で作られている側壁部分と、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の１つまたはそれ以上、及びそれらの混合体または化合物（例えば、石英）のようなセラミックで作られている天井部分を含むことができる。処理ゾーン４０は、基体３０を支持するための基体支持体４５を含み、基体支持体４５は基体３０を静電的に保持するための静電チャック５０を含むことができる。プロセスガスは、ガス源７０、１つまたはそれ以上の流れ制御弁７５、及び１つまたはそれ以上のガス入口８０を含むガス供給６５を通して処理ゾーン４０内へ導入される。使用済みのプロセスガス及びエッチング副産物は、排出ポンプ９０を含む排出システム８５を介して処理チャンバ３５から排出され、処理チャンバ３５内のプロセスガスの圧力を制御するために絞り弁９５が設けられている。
【００１５】
ガスエナージャイザ６０は電磁エネルギをプロセスガスへ結合し、付勢された及び中性のガス状種を形成させる。図１ｂのチャンバ形態は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ製のＤＰＳ型チャンバ３５を表している。この処理チャンバ３５においては、ガスエナージャイザ６０は処理チャンバ３５の天井５５に近接して維持されているアンテナ１００を含み、プロセスガスにエネルギを誘導結合することによって処理ゾーン４０内のプロセスガスを付勢するようになっている。天井５５の少なくとも一部分は、誘電材料（例えば酸化アルミニウム）のような電磁エネルギに対して透過性の材料で作られる。代替として、または組合わせとして、支持体４５及び基体３０の周りの側壁９６のような処理電極を帯電させることによって容量的にプロセスガスへエネルギを結合し、プロセスガスを付勢することができる。これもアプライドマテリアルズ製のＩＰＳ型チャンバのような別のチャンバ設計（図示せず）では、天井５５は、処理チャンバ３５内へＲＦエネルギを容量的に結合するための処理電極として働く半導電性材料からなる。プロセスガスへ結合されるエネルギの周波数は、典型的には約５０ｋＨｚから約６０ＭＨｚまでである。例えば、約５００Ｗから約２０００Ｗまでの（源）電力レベルのアンテナ電源１０４によってこれらの周波数のＲＦ電圧をインダクタアンテナ１００へ印加し、プロセスガスを付勢することができる。
【００１６】
更に別のチャンバ設計（図示せず）では、電子サイクロン共鳴によって、または１９８９年６月３５日付米国特許第４，８４２，６８３号に開示されているこれもアプライドマテリアルズ製のＭｘＰ型チャンバのように、付勢されたプロセスガスに磁石または電磁石コイルのような磁界発生器によって磁界を印加することもできる。例えば、これもアプライドマテリアルズ製のＭｘＰ／ＲＰＳ型チャンバのように、典型的には処理チャンバ３５に近接している遠隔チャンバ（図示せず）内でプロセスガスを付勢することもできる。一般に、遠隔チャンバは処理チャンバ３５の上流にあり、電磁エネルギを結合して遠隔チャンバ内のプロセスガスを活性化させるガスエナージャイザを含むことができる。適当な電磁源（これも図示せず）は、例えば、マイクロ波印加装置、マイクロ波同調アセンブリ、及びマグネトロンマイクロ波発生器からなる。
【００１７】
プロセス監視システム２５は、例えばプラズマ放出分析法、楕円偏光法、または干渉分析法によって、処理チャンバ３５内で遂行されているプロセスを監視するために使用することができる。典型的には、プロセス監視システム２５は、壁３８の放射透過性部分を通してプロセスを監視する。例えば、壁３８は窓部分１３０を含むことができ、この窓１３０はそれを通して幾つかの型の放射を通過させることができる。例えば、窓１３０は、プラズマ内で生成可能な、または基体３０またはチャンバ３５内の表面から反射する紫外、可視、または赤外放射に対して実質的に透過性であることができる。例えば、図１ａに示すように、放射源１５０から基体３０上へ放射ビームを導き、基体から反射したビーム１４８ｂを監視するようにプロセス監視システム２５が設けられている場合は、放射源１５０から放出され、基体３０によって反射された放射に対して窓１３０は透過性である。従って、窓１３０は、プロセス監視システム２５によって監視される放射波長または周波数に対して実質的に透過性の材料で作ることができる。赤外、可視、及び紫外放射に対して透過性にする場合には、窓１３０は、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の１つまたはそれ以上、またはそれらの混合体及び化合物のようなセラミックで作ることができる。セラミックは、フッ素含有プラズマのようなハロゲン含有プラズマ内で耐浸食性を呈することができるサファイア（単結晶アルミナ）のような単結晶材料からなることもできる。カリフォルニア州サンディエゴのキョウセラセラミックスから、適当なサファイア窓を入手することができる。一般的に、窓１３０は、多辺形、矩形、または円形からなることができる。窓１３０の表面は、窓１３０を通過する放射の散乱を減少させるために滑らかに研磨することができる。例えば、窓１３０の表面粗さを約１μｍより小さくすることによって、可視、紫外、及び赤外放射の散乱が減少する。
【００１８】
図１ａに示す実施の形態では、窓１３０はチャンバ３５の壁３８の一体化部分である。窓１３０は、基体３０の直上の天井５５に位置決めされており、窓１３０を透過した放射ビームを殆ど垂直な入射角（即ち約８５°から約９５°まで）で基体３０上へ入射させることを可能にするような形状であり、そのようなサイズである。このような放射を使用すれば、基体３０上でエッチングされつつあるトレンチの深さの変化を観測することができる。窓１３０は、側壁上、または例えば評価される放射がチャンバ３５内のプラズマからの放出スペクトルである場合には天井５５の異なる部分上のような、壁３８の他の部分に配置することもできる。
【００１９】
本発明の１つのバージョンでは、壁３８は、壁３８の内面１４２において始まっている凹み１４５を含んでいる。図５ａ及び５ｂに示すように、凹み１４５は壁３８内の窓１３０まで延ばす、または窓１３０で終端させることも、または凹み１４５をチャンバ３５の他の構造またはデバイスにおいて終端させることもできる。凹み１４５は、壁３８の一部分または厚み全体を通って延びるアパーチャ、トレンチ、または溝であることができる。凹み１４５の断面形状は、円形、多辺形、三角形、六角形、方形、または矩形であることができる。例えば、凹み１４５は、窓１３０上にプロセス残留分の形成を減少させるために、付勢されたガス種が窓１３０へ接近することを制御しながら、放射は処理チャンバ３５とプロセス監視システム２５との間を通過できるようにする通路からなることができる。このバージョンでは、凹み１４５は、十分な量の放射を通過させてプロセス監視システム２５を動作させながら、しかも付勢されたガス種の接近を制御できるような形状であり、そのようなサイズである。例えば、凹み１４５は、視線入射放射ビーム１４８ａ及び基体３０からの視線反射放射ビーム１４８ｂの両者を通過させ、且つ干渉分析法または楕円偏光法を遂行できるような形状であり、そのようなサイズである。また凹み１４５は、例えばプラズマ放出分析を遂行するために、プラズマからのスペクトル放出を監視するような形状であり、そのようなサイズであることができる。
【００２０】
凹み１４５のアスペクト比（深さと開口サイズとの比）が、凹み１４５へのイオン及び中性ガス種の接近を制御する。例えば、凹み１４５の深さは、ガス種が例えば凹み１４５内の窓１３０へ到達するまでに走行しなければならない距離を制御するようなサイズとすることができる。凹み１４５の開口サイズは、凹み１４５内へ進入するガス種の量を制御するようなサイズにすることができる。凹み１４５は、例えばプラズマが窓１３０に到達する前にそれを消弧（ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈ）させるように十分に側壁再結合（ｓｉｄｅｗａｌｌ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）させることによって、チャンバプラズマが凹み１４５へ進入することを排除するようなサイズにすることもできる（凹みのサイズは、プラズマシースの厚みに依存する）。例えば、ガス種が凹み１４５の通路を通過する際にガス種が凹みの側壁と衝突するか、または互いに結合する場合には、僅かなガス種が凹み１４５の深さを横切って通過する。また凹み１４５を通って進入または走行するガス種の数を減少させること、及び／または、幾らかのガス種が通路を通って走行して凹み側壁１４８または窓１３０上に形成されるプロセス残留分堆積をスパッタまたはエッチングできるようにすることが望ましい。
【００２１】
以上から、凹み１４５の深さと開口サイズとの比である凹み１４５のアスペクト比は、幾らかのガス種（例えば、プロセス残留分を形成し得る中性ガス種のような）の進入を禁止しながら、他のガス種（例えば、プロセス残留分を除去するのを援助し得る帯電した、または化学的に活性化された種のような）が凹み１４５内へ進入して走行し、それによって窓１３０に到達するガス種の型または量を制御できるようにサイズを決めることができると考えられる。ポリシリコンのプラズマエッチングに有用な一実施の形態では、凹み１４５は、少なくとも約０．２５：１の、オプションとして約１２：１より小さいアスペクト比を有している。このアスペクト比は、少なくとも約３：１、及び例えば約４：１から約５：１までのように７．５：１より小さくすることもできる。このようなアスペクト比を有する凹み１４５の側壁１４８上にはプロセス残留分は僅かに堆積するか、または全く堆積しない。また凹み１４５内の窓１３０上には、プロセス残留分は殆ど堆積しない。しかしながら、幾つかのプロセスにおいては、望ましくないガス種が窓１３０に到達するのを選択的に濾過して排除し、それを防ぐために、例えば約０．２５：１から約３：１の、または約０．５：１から約２：１のようにより小さいアスペクト比が有用である。
【００２２】
一般に、窓１３０の前に凹み１４５を配置すると、プロセス残留分を形成させるガス状種（例えば、残留分形成種であり得る中性ガス状種）の接近が減少するために、または残留分除去種（例えば、プロセス残留分をエッチングして除去し得る高度に付勢されたガス状イオン）の接近が可能になるために、窓１３０上へのプロセス残留分の堆積が減少するものと考えられる。従って、凹み１４５の動作は、凹み１４５のアスペクト比、深さ、または開口サイズ、及びチャンバ内で遂行されるプロセスの特性に依存して、異なるモードで発生し得る。例えば、約２ミリトルから約１０ミリトルまでのガス圧で遂行されるシリコンエッチングプロセスにおいては、異なる２つのメカニズムが現れるものと考えられる。第１のモードでは、側壁との多重衝突、及びその後の凹み側壁１４８へのガス種の付着によって、窓１３０に到達する残留分形成ガス種束は減少するものと考えられる。凹み１４５は、プラズマが窓１３０に到達する前にそれを消弧させるように十分に側壁再結合させることによって、プラズマ（もし存在すれば）が凹み１４５へ進入することを排除するようにも動作する。適当な凹み１４５は、アスペクト比が少なくとも４：１であり、直径はプラズマシース厚み（もしプラズマが存在すれば）の１０倍よりも小さい。アスペクト比を増加させれば、窓１３０上の既に低下せしめられたプロセス残留分堆積速度を更に低下させることができる。上記プロセス例では、約５：１のアスペクト比と約４ｍｍの孔直径とを有する凹み１４５は、プロセス残留分堆積速度を、凹み１４５を用いない場合の１％以下にする。
【００２３】
更に、凹み１４５の第２の動作モードは、凹み１４５のサイズ及びアスペクト比が堆積対エッチングの平衡を変化させ、窓１３０上に形成されるプロセス残留分の正味除去を発生する場合に出現するものと考えられる。第２のモードは、窓１３０上に形成されたプロセス残留分をエッチングして除去するような付勢されたガス種（プラズマからのような、しかしプラズマは必要ない）が存在する場合に有用である。凹み１４５の特定のサイズ及びアスペクト比は、プロセスに依存する。例えば、窓１３０の内側上のプロセス残留分の正味エッチングを発生させるためには、１．５のアスペクト比を有する単一の凹み１４５で十分であろう。このようなアスペクト比の場合、基体３０の大きい視線面積を得るために、凹み１４５のアレイを使用することもできる。基体３０またはチャンバ壁から反射した視線放射の透過を最大にするために、凹み１４５のアレイは、図８ｂに示すように、凹み１４５間の壁厚を薄くした六角形密集アレイ内の六角形、または方形アレイ内の方形のような非円形孔にすることができる。
【００２４】
凹み１４５の深さまたは開口サイズは、互いに独立的に、または予め選択されたアスペクト比に関係付けて選択することができる。例えば、最適深さｄは、ガス流量及びガス圧に依存させることも、またはそれがガス種の平均自由経路長、それらの分子のサイズ、及びそれらの反応性に関係しているので、ガス組成にさえ依存させることができる。例えば、約１ミリトル乃至約１０００ミリトルのガス圧において遂行されるシリコンエッチングプロセスの場合、最適凹み深さｄは、約０．５から約５００ｍｍまで、または約１０ｍｍから約５０ｍｍまででさえあることもできる。凹み１４５の開口サイズは、線形寸法（矩形または平行四辺形の場合の幅のような）を有することも、または円形寸法（丸孔の場合の直径のような）を有することもできる。凹み１４５の開口サイズは、典型的には約０．１ｍｍから約５０ｍｍまでである。
【００２５】
凹み１４５を通る通路は、例えば図６ａに示すように基体３０の処理表面に対して垂直に位置決めすることも、または図６ｂ及び６ｃに示すようにチャンバ３５の内面に対して傾斜した角度に位置決めすることもできる。付勢されたガス種の走行の主方向に対する通路の角度は、付勢されたガス種が凹み１４５内へ、及びオプションとして窓１３０へ接近することも制御する。例えば、凹み１４５のの縦方向または中心軸は、付勢された種の走行方向に沿うように角度を付けることができる。また図６ｂ及び６ｃに示すように、凹み１４５は、基体３０に直角な面に対して傾斜させて（例えば、約９０°より小さい角度で、または例えば約６０°から約９０°まで、または約７０°から約８８°まで、そして一実施例では約８０°に）配向することができる。角度を傾斜させた凹み１４５は、基体３０から反射した視線放射、またはプラズマの特定領域から発した放射を選択的に通過させるためにも使用することができる。
【００２６】
別のバージョンでは、複数の凹み１４５は、基体３０の１つまたはそれ以上の異なる領域から反射した、またはチャンバ３５内のプラズマの部分からの放射を通過させるように配列することができる。例えば、１つの凹み１４５を７０°の角度に傾斜させ、別の凹み１４５を８０°の角度に傾斜させ、更に別の凹み１４５を９０°の角度にすることができる。このようにすると、１つまたはそれ以上の凹み１４５を通る視線（基体への、またはプラズマの一部分への）を監視することが可能になり、適切なプロセス監視領域を選択する上で所望の柔軟性が得られる。
【００２７】
別のバージョンでは、１つまたはそれ以上の窓１３０をチャンバ３５の側壁９６内に設けることができる。例えば、図１ｃに示すバージョンでは、２つの窓１３０がチャンバ３５のほぼ反対側の側壁９６上に設けられている。このバージョンでは、プロセス監視システム２５は、１つの窓１３０を通して放射ビーム１４８ａを基体上へ入射させるようになっている放射源１５０を含むことができる。基体３０から反射して他の窓１３０を通る放射ビーム１４８ｂは、干渉分析または偏光分析のために放射検出器１６０によって検出することができる。代替として、または付加的に、側壁９６内の窓１３０を、例えばプラズマ放出分析を遂行するためにプラズマからのスペクトル放出を監視するような形状とし、そのようなサイズにすることができる。図１ｃに示すように、１つまたはそれ以上の窓は上述した型の凹み１４５を含むことができる。窓１３０及び／または凹み１４５は、チャンバ３５のサイズ及び放射ビーム１４８ａの所望入射角に依存して、側壁９６に対して約５°から約８５°まで、より好ましくは約６０°から約７０°までの角度に傾斜させることができる。
【００２８】
壁と一体である代わりに、図２ａに示すように、窓１３０は天井５５上に位置決めされた分離構造であることもできる。この実施の形態では、窓１３０は、天井５５内の対応アパーチャ１３４に嵌合するようなサイズの放射透過性材料のプラグ１３２からなる。例えば、プラグ１３２は、アパーチャ１３４の深さより小さい外向きに延びるポスト１３６を有する円板１３３からなることができる。円板１３３は天井５５から延びている円形の棚１３８に載るようなサイズであり、シール１３９を円板１３３と円形の棚との間に形成してチャンバ３５内にガス状環境を閉じ込めることができる。図２ｂに示すように、ポスト１３６のトップ及びアパーチャ１３４の周縁側壁は、壁３８内に凹み１４５を限定している。この実施の形態は、プラグ１３２が浸食された時に交換することも、清浄化のために取り外すことも、または異なるプロセスを監視するために変化させることもできるので有利である。
【００２９】
別の実施の形態では、図３及び４に示すように、壁３８は離散した、そして壁３８から分離した、または図５ａ、ｂ、及び６ａ−ｃに示すように壁３８と一体のマスクまたはマスキング部分１４０（以下、両方の用語を使用する）からなる。マスクまたはマスキング部分１４０とは、窓上へのプロセス残留分の形成を減少させるのに役立つ壁３８の部分、窓自体の部分であることができる構造、または分離した構造のことをいう。図３の例では、窓１３０は、チャンバ３５の天井５５内のアパーチャ１３４上に取付けられている上述したような放射透過性の材料で作られた板１３５からなる。上側に位置するマスキング部分１４０は、それを通って延びる少なくとも１つの凹み１４５を有している。マスキング部分１４０は、放射が凹み１４５を通過できるようにしながら、窓１３０上へのプロセス残留分及び副産物の堆積を減少させるように（そして、そのようにしなければチャンバ３５内に露出する）板１３５の表面をカバーしている。マスキング部分１４０は、チャンバ３５内のプロセスガスまたはプラズマによる浸食に耐える耐プラズマ材料のような材料（例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、及びＺｒＯ２の１つまたはそれ以上のような）で作ることも、または窓１３０または壁３８と同一の材料であることもできる。
【００３０】
このようなマスキング部分１４０及び凹み付き窓１３０は、ポリシリコンのエッチング中にエッチング材残留分の形成速度を約３乃至約１０Å ／時まで減少させることが分かった。これは、保護されない窓の場合の約０．０３乃至０．１ミクロン／時の速度の約１００分の１である。更に、マスキング部分１４０は、窓１３０を化学的に反応性のプロセスガスによる浸食から保護し、下側に位置する窓１３０の寿命を延ばす。窓１３０上へのプロセス残留分の堆積が減少するので、プロセス監視システム２５の信号対雑音比が高まり、チャンバ３５内において多数の基体３０を処理した後でさえ、放射の読みはより正確で、信頼できるものになる。もしサファイアのような耐プラズマ窓材料が使用されていれば、窓１３０上への残留分の形成が僅かになるか、または全く形成されないように、そしてそれによって清浄化することなく窓１３０を多数回使用できるように、アスペクト比を選択することができる。より正確なプロセス監視方法によって、基体３０上へより薄いフィルムを堆積させることも、またはそのフィルムをエッチングすることも可能になる。更に、窓１３０の表面を清浄化するために処理チャンバ３５を屡々開放する必要がないので、チャンバの使用効率及び基体のスループットを増加させることができる。
【００３１】
窓１３０は、放射透過性板１３５からなることもできる。図４に示すように、この板１３５は基体３０の面に対して、または板１３５上への反射照射の入射角に対してある角度に取付けられている。窓１３０の傾斜角は、放射源から発して、または基体３０から反射して窓１３０を通過する放射の反射を減少させる。適当な傾斜角は少なくとも約２°であり、好ましくは約１５°より小さくすることができる。板１３５は、例えば板１３５の下にステップ１５２を設けることによって、板１３５の一方の側または縁を反対の側／縁に対して持ち上げることによってある角度に傾斜させることができる。一実施の形態では、ステップ１５２は、約０．５ｍｍから約５ｍｍのサイズである。
【００３２】
壁３８のマスキング部分１４０は、複数の凹み１４５を含むこともできる。例えば、図７ａ及び７ｂに示す凹み１４５のアレイは、適当な強度の放射を通過させることができるように十分に大きい累積開口面積を有している。凹み１４５は、源放射ビーム１４８ａが基体３０の表面を横切って走査できるように、それらを離間させることも、または基体３０のバイア、トレンチ、または平坦部分のような特定のフィーチャ上に位置決めすることもできる。例えば、３００ｍｍのウェーハを処理するために使用されるチャンバ３５では、壁３８は、約２００ｍｍ２から約２，０００ｍｍ２（０．３から約３平方インチ）までの、より好ましくは約４００ｍｍ２から約６００ｍｍ２（０．６から約０．９平方インチ）までの合計累積開口面積を有する凹み１４５のアレイからなることができる。凹み１４５の実際のサイズ、数、及び配列は、チャンバのサイズ及びジオメトリ、基体の直径、遂行されるプロセス、及びプロセス監視システム２５の要求に依存する。干渉分析式プロセス監視システム２５に有用な実施の形態では、マスキング部分１４０は、例えば約３個から約８００個までの、または約７個から約２００個までの凹みのアレイを含むことができ、凹み１４５は約０．２５ｍｍ乃至約１５ｍｍだけ離間させることができる。
【００３３】
凹み１４５のアレイは、図６ｃに示すようなシャワーヘッド形態（各凹み１４５は、例えば凹み１４５の壁が互いに隣接している円錐の形状である）に配列することもできる。凹み１４５のアレイは、干渉分析法または偏光分析法では基体３０の広い面積が見られるように、またはプラズマ放出分析法ではプラズマの１つまたはそれ以上の予め選択された領域が見られるように配置、または配向することができる。アレイは、異なるサイズの凹み１４５からなることもできる。例えば、図７ａに示すように、窓１３０の中心部分の上に配置され、例えば３．５ｍｍ乃至５ｍｍの直径を有する第１の凹み１４５ａと、周縁部分の上に配置され、例えば２ｍｍ乃至３ｍｍの直径を有する複数の第２の凹み１４５ｂとからなることができる。
【００３４】
更に別の実施の形態では、例えば図８ａ及び８ｂに示すように、凹み１４５は互いに密に離間している六角形の開口からなる。この実施の形態では、凹み１４５は、直シリンダの形状であり、円板状の窓１３０の露出された全部分を実質的にカバーするサイズである。このバージョンでは、マスキング部分は、酸化アルミニウム製のアパーチャ構造からなることができる。図示の実施の形態では、マスキング部分１４０は盛り上がったペデスタルからなり、周囲に環状のリップ１５４を有している。盛り上がったペデスタル１５３は、約０．５ｍｍから約５００ｍｍまでの厚みと、約５０ｍｍから約２００ｍｍまでの直径とを有し、隅を丸めてプラズマ浸食を減少させるようにしてある。環状リップ１５４は、マスキング部分を容易にチャンバ３５に取付けることができるようなサイズであり、その厚みは約０．５ｍｍから約１０ｍｍまでである。
【００３５】
例えば図９ａ及び１０ａに示す本発明の別の実施の形態では、処理チャンバ３５は、例えば凹み１４５の周り、及びオプションとして窓１３０の周りのような壁３８の一部分の周り、及びその付近に電磁界または電磁エネルギを発生させるようになっている電磁界源１９０を備えている。支持体４５上に保持された基体３０が付勢されたプロセスガスによって処理される時に、壁３８の周りの電磁界は壁３８上、凹み１４５内、または窓１３０上へのプロセス残留分の堆積を減少させる。
【００３６】
例えば、図９ａに示す実施の形態では、電磁界源１９０は、壁３８の一部分の付近、凹み１４５の周り、または窓１３０を横切って磁界を維持するようになっている磁界源１９５を備えることができる。磁界源１９５は、壁３８、凹み１４５、または窓１３０に近接または隣接して位置決めされ、それらの周りに磁気エネルギを発生する少なくとも１つの磁石２００または電磁石（図示せず）からなる。磁界源１９５は、チャンバ３５の他の部分に比して凹み１４５または窓１３０を横切って選択的に集中する磁界を発生する。例えば、（磁力線で表されているように）磁気エネルギは凹み１４５または窓１３０の周りの空間に閉じ込められ、チャンバ３５内へ小さい距離だけ突入することもできる。
【００３７】
磁気エネルギは、凹み１４５内へのガス種の進入、または窓１３０へのガス種のアクセスを制御するために印加することができる。例えば、磁気エネルギは、帯電したプラズマイオン及びプラズマの電子を閉じ込める、または壁３８または窓１３０から遠去けるように反発させ、それによってそれらの上へのこれらのガス種からのプロセス残留分の堆積を減少または阻止するために、壁３８または窓１３０の面に平行に印加される磁界成分を有することができる。壁３８または窓１３０に平行な面内の成分を有する磁界は、この領域内の帯電イオン及び電子をこの領域の周りを円形運動で回転させ、それによってそれらが壁３８または窓１３０に到達するのを阻止するものと考えられる。実際の磁界強度は、窓のサイズ、プラズマイオンのエネルギ、その他の要因に依存する。しかしながら、適当な磁界強度は、約１０ガウスから約１０，０００ガウスまでであり、５０ガウスから約２０００ガウスまでさえ使用できる。
【００３８】
図９ａに示す実施の形態では、磁界源１９５は、窓１３０の周縁の周りに反対の磁極が互いに対面（例えば、Ｎ極２０５ａとＳ極２０５ｂとが対面）して配置された複数の磁極２０５からなる。図９ｂに示す別の実施の形態では、磁界源１９５は、アパーチャ２１５を横切る磁界を維持するように配列されている磁極２０５ａ、ｂを有する典型的には強磁性材料製の磁気ヨーク２１０からなる。磁気ヨーク２１０は、反対磁極が互いに対面している１対の半径方向に延びる磁極２０５ａ、ｂからなる。代替として、図９ｃに示すように、磁界源１９５は複数の磁石２００からなることができ、プロセス監視システム２５を動作させるために窓１３０を放射が通過できるようなサイズのアパーチャ２１５を横切って互いに対面している磁極２０５を有する。アパーチャ２１５は円形、三角形、または矩形であることができるが、一般に円形開口は、磁界源のために良好な軸対称と、プラズマによる浸食を受け憎い滑らかな内面とを提供する。
【００３９】
図１０ａに示す別の実施の形態では、電磁界源１９０は、壁３８、凹み１４５の周りに、または窓１３０を横切る電気エネルギを発生してそれらの周りに電界を維持する電界源２２０からなる。電界は、例えば、ガス種を形成している帯電残留分を反発させることによって、または付勢されたガス種を窓１３０に衝突せしめてプロセス残留分をエッチングにより除去することによって、壁３８上、凹み１４５内、または窓１３０上へのプロセス残留分の堆積を減少させることができる。電界源２２０は、壁３８に近接し、隣接し、または背後にあり、凹み１４５の周りにあり、または窓１３０の付近にあってそれらに電気エネルギを結合する電極２２５からなる。電界は、壁３８または窓１３０の面に平行な、または直角な電界成分を有することができる。電極２２５は、壁３８の全面積、または窓１３０だけをカバーする電界を発生するのに十分に大きいサイズであることができる。電圧源２４５は、電極２２５を直流、交流、またはＲＦ電圧で電気的にバイアスする。図１０ａに示すように、電圧源２４５は、インダクタアンテナ１００の選択されたコイルを電極２２５に接続する電気タップ２５０であることができる。従って、アンテナ電源１０４は、電極２２５及びインダクタアンテナ１００の両者に給電するために、または電極２２５を約１０Ｖから約１０，０００Ｖまで、より好ましくは約２０Ｖから約４，０００Ｖまでの電圧でバイアスするために使用することができる。
【００４０】
電極２２５は、電極２２５内に誘起され得る何等かの渦電流を減少させるような形状で、そのようなサイズの渦電流減少用スロット２３２を更に含むことができる。渦電流は、インダクタアンテナ１００のような他のプロセス成分から電気エネルギが電極２２５に結合されることによって発生し得る。渦電流減少用スロット２３２は、電極２２５内の渦電流の流路を妨害する。例えば、図１０ｂに示す実施の形態では、電極２２５は、円形渦電流を妨害する１つまたはそれ以上の放射状切欠きを持つ渦電流スロット２３２を有する円板２３５からなる。図１０ｃ及び１０ｄに示す他の実施の形態では、渦電流スロット２３２は、一連の楔状の切込み２４２、または互いに離間した円形の孔２４３及びスロット２４０のアレイからなっている。
【００４１】
上述した凹み１４５、またはマスキング部分１４０は、電磁界源装置１９０の何れかのバージョンを組合わせても使用できることに注目されたい。例えば、凹み１４５を有するマスキング部分１４０は、凹み１４５が磁気ヨーク２１０内のアパーチャ２１５または電極２２５内のアパーチャ２３０と整列するように、アパーチャ２１５、またはアパーチャ２３０上に位置合わせすることができる。例えば、図１０ｅは、電極１４５内のアパーチャ２３０と整合するようなサイズで、そのように分配されている凹み１４５を有する壁３８を示している。別の例として、図１０ｆは、電極２２５が、放射透過性プラグ１３２からなる窓１３０によって限定されている大きい凹み１４５に接している実施の形態を示している。
【００４２】
以下に図２を参照して、壁３８、凹み付き窓１３０、及びプロセス監視システム２５を有する本発明による処理チャンバ３５の実施の形態の動作を説明する。この例では、プロセス監視システム２５は、基体から反射した放射ビーム１４８ｂの特性（例えば、エッチングプロセスのエンドポイントを決定するために、その強度）を評価する干渉分析システムを備えている。プロセス監視システム２５は、チャンバ３５の外側または内側にあって放射の源をチャンバ内へ供給することができる放射源１５０を含む。放射源１５０は、例えば、チャンバ３５の内側で生成されるプラズマからの放出からなり、これは、一般的には多重スペクトルであり、あるスペクトルにまたがる多重波長を有する放射を供給するることができる。放射源１５０は、源１５０からの入射放射ビーム１４８ａが窓１３０及び凹み１４５を通過してチャンバ３５内へ進入できるように、チャンバ３５の外側に位置決めすることもできる。外部放射源１５０は、紫外（ＵＶ）、可視、または赤外放射を発生することも、またはＸ線のような他の型の放射を発生することもできる。一実施の形態では、放射源１５０は、例えばＨｅ−ＮｅまたはＮｄ−ＹＡＧレーザのような単一の、または幾つかの波長の主放射を有する単色放射のような、優位波長を有する放射を発生する。
【００４３】
別の実施の形態では、放射源１５０は多色放射を発生し、それを実質的に単一波長だけを供給するように選択的に濾波することができる。例えば、多色放射を発生する適当な放射源１５０は、チャンバ内のプラズマ放出、約１８０ｎｍから約６００ｎｍまでの範囲内の波長を有する多色放射スペクトルを生成することができる水銀放電灯、キセノン、Ｈｇ−Ｘｅ及びタングステン・ハロゲン灯のようなアーク灯、及びＬＥＤのような発光ダイオードを含む。多色放射源１５０は、特定のプラズマ放出スペクトル波長を使用できるように、選択された周波数を有する入射放射ビーム１４８ａを得るために濾波することも、または放射検出器の前にカラーフィルタ（図示せず）を配置して、放射検出器１６０へ進入する反射放射ビーム１４８ｂの強度を測定する前に不要波長を濾波して除去することもできる。また、偏光された放射の偏光状態がプロセス窓１３０上に形成されたプロセス残留分によって変更され得るので、入射放射ビーム１４８ａは非偏光放射からなることができる。しかしながら、上述したように窓１３０に堆積を生じない場合には、窓１３０上には殆ど、または全くプロセス残留分が形成されないので、偏光光を使用することができる。
【００４４】
放射源１５０は、レーザビームのような放射ビーム１４８ａを、基体３０の表面に対してほぼ直角に、即ち９０°に近い角度に導いて高いアスペクト比を有するフィーチャのエッチングを測定することができる（このようなアスペクト比を有するフィーチャは、基体３０上に低い角度で、即ち鋭角で導かれる放射ビームをブロックし得る）。典型的には、放射源１５０からの放射ビーム１４８ａを基体表面上へ導かれる平行化ビームに集束させ、及び／または、基体３０から放射検出器１６０へ戻される反射放射１４８ｂを集束させるために、１つまたはそれ以上の集束用凸レンズ１６５を使用する。一般的には、入射ビームスポットの面積は、例えばバイア、または深くて狭いトレンチのような小さい開口を有する高アスペクト比のフィーチャをエッチングする際の基体３０の表面トポグラフィの変化を補償するために（フィーチャのサイズに対して）大きくするが、基体３０の特定フィーチャ上に入射ビームスポットを集束させるために小さくすることもできる。
【００４５】
オプションとして、基体３０の処理を監視するためにビームスポットを“駐車（ｐａｒｋ）”させるように、基体表面を横切って入射放射ビーム１４８ａを運動させて処理中の基体の適当な部分を探知する位置決め装置１７０を使用することができる。典型的には、放射ビーム位置決め装置１７０は、小さい角度だけ回転して放射源１５０からの入射放射ビーム１４８ａを基体表面の異なる位置上へ偏向させ、また反射放射ビーム１４８ｂを受けてそれを放射検出器１６０上に集束させる１つまたはそれ以上の主鏡１７５からなる。別の実施の形態では、位置決め装置１７０は、処理中に源放射ビーム１４８ａを基体表面を横切ってラスタパターンで走査させる。例えば、ビーム位置決め装置１７０は、放射源１５０、集束用アセンブリ、集光レンズ、及び検出器１６０を取付けた可動ステージ（図示せず）からなる走査アセンブリを含むことができる。この可動ステージは、基体表面を横切って入射ビームを運動させるために、ステッパモータのような駆動メカニズムによって、設定された間隔で運動させることができる。
【００４６】
放射検出器１６０は放射感応表面を有する電子成分からなり、反射放射１４８ｂの強度に応答して信号を発生する。干渉分析法においては、反射放射１４８ｂは、建設的及び／または破壊的干渉を受けて処理中の層の厚み、または基体３０上のエッチング中のトレンチの深さの増減に伴って変動する強度を発生し、放射検出器１６０は、反射放射１４８ｂの測定された強度に関係付けられた電気出力信号を発生する。検出器１６０は、反射放射１４８ｂの測定された強度に応答して電気出力信号を発生する光起電力セル、フォトダイオード、光電子増倍管、またはフォトトランジスタのような放射センサからなる。検出器信号は、電気成分を通過する電流のレベルの変化、または電気成分にまたがって印加される電圧の変化からなることができる。検出器は、日本のハママツから市販されているような光電子増倍管（ＰＭＴ）からなることができる。
【００４７】
コントローラ１５５は、放射検出器１６０から信号を受信し、アルゴリズムを使用して計算された値、または格納されている値に対してその信号を評価し、そして評価された信号に関係付けて、またはプログラムされているガイドラインに従って処理チャンバ３５内の処理条件を変化させる。例えば、プロセスのエンドポイントに到達したことを検出すると、コントローラ１５５は第１の処理条件を第２の処理条件へ変化させ、基体上のある層の全体がエッチングされる前にその層のエッチング速度を変化させるか、またはエッチングプロセスを停止させることができる。エッチング速度はプロセスガスの組成を変化させ、化学的により反応性のエッチャントガスの含量を減少させることによって低下させることができ、プロセスガスに結合されるＲＦエネルギを低下させることができ、または基体温度を下降させることができる。典型的なコントローラ１５５は、例えば、カリフォルニア州サンタクララのインテルコーポレーションから市販されているペンティアム（登録商標）マイクロプロセッサのような１つまたはそれ以上の中央プロセッサユニット（ＣＰＵ）からなるコンピュータを含み、ＣＰＵは周辺制御部品を有するメモリシステムに相互接続されている。ＣＰＵは、処理チャンバ３５の特定部品を動作させるＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）からなることもできる。オペレータとコンピュータコントローラ１５５との間のインタフェースは、ＣＲＴモニタ及び放射ペン（図示せず）、またはキーボード、マウス、または位置決め通信デバイスのような他のデバイスを含むことができる。コントローラを動作させるために、コンピュータプログラムまたはコンピュータ命令を使用することができる。
【００４８】
プロセスを遂行するために、基体３０は、ロボットアーム（図示せず）によってロードロック転送チャンバ（図示せず）からスリット弁を通して処理チャンバ３５の処理ゾーン４０内へ転送され、支持体４５上に配置されて静電チャック５０によってそこに保持される。オプションとして、熱伝達ガスを基体３０の下に供給して基体３０の温度を制御する。次いで、処理チャンバ３５内の処理条件を、基体３０上の層を処理するように設定する。これらの処理条件は、プロセスガスの組成及び流量、ガスエナージャイザ６０の電力レベル、ガス圧、及び基体温度の１つまたはそれ以上からなる。プロセスは、例えば各ステージが異なる処理条件を有しているような、多重ステージにおいて遂行することもできる。例えば、エッチングプロセスでは、基体３０をエッチングすることができるように付勢されるプロセスガスは、処理チャンバ３５内の基体３０をエッチングするのに適する処理条件において付勢され、維持される。基体３０上の層をエッチングするのに適するプロセスガスは、例えば、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＨＢｒ、Ｂｒ２、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＳＦ６、Ｆ２、ＮＦ３、ＨＦ、ＣＦ３、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆ、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２、Ｃ２Ｈ４Ｆ６、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ４Ｆ１０、ＣＦ２Ｃｌ２、ＣＦＣｌ３、Ｏ２、Ｎ２、Ｈｅ及びそれらの混合体を含む。付勢されたプロセスガスとは、解離した、解離してないイオン種及び中性種をより高いエネルギ状態へ励起できるように、プロセスガスを活性化する、またはエネルギを与えることをいう。また、始めに、基体上のエッチングすべき層の初期厚みを決定するために、反射率測定装置（例えば、カリフォルニア州サンタクララのＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲから入手可能なモデルＵＶ１０５０）を使用することができる。実際の層厚を使用して、エッチングプロセスの総合動作時間を推定し、及び／またはエッチングプロセスの後に基体３０上に残留する層の所定の厚みを得るためにエッチングすべき層の厚みを計算することができる。
【００４９】
例
以下に説明する例は本発明の原理を示しているが、当業者には明白なように、本発明は他の応用に使用することが可能であり、本発明の範囲は以下の諸例に限定されるものではない。
【００５０】
これらの例においては、一般に、処理チャンバ３５内においてエッチングプロセスを遂行し、またプロセス中に基体３０から反射され、窓１３０を通過した放射の干渉信号を測定した。概述すれば、遂行したエッチングプロセスは、５０ｓｃｃｍのＣＦ４及び４０ｓｃｃｍのＳＦ６を２乃至３ミリトルの圧力で使用し、また７５０Ｗの源電力及び９０Ｗのバイアス電力を使用する主ポリシリコンエッチングステージからなっていた。プロセス監視システム２５によってプロセスエンドポイントを検出して主エッチングステージを停止させ、６０ｓｃｃｍのＳＦ６を約１０ミリトルの圧力で使用し、また６００Ｗの源電力及び１Ｗのバイアス電力を使用する第２のエッチングステージにおいて付加的なポリシリコンを除去した。周期的な時間間隔で窓１３０を取り外し、ＤｅｋＴａｋまたはアルファステップのようなスタイラスステップ高さ測定デバイスによって窓１３０上に堆積したプロセス残留分の厚み、及び窓１３０内の浸食深さを測定した。また、エッチングプロセス中に２５４ｎｍの波長を有する放射を基体３０から反射させ、既知の強度の放射源１５０及び透過した放射の強度を正確に測定することができる放射検出器１６０を使用して、窓１３０を通過する紫外放射の％透過率を測定した。
【００５１】
例 １：プロセス残留分の効果
例１（比較対照の目的で、ベースラインを決定するために遂行した）では、基体３０を上述したようにしてエッチングし、エッチングプロセスの始まりにおけるチャンバ内の窓１３０がきれいで、残留分が存在していない時と、エッチング中のプロセス残留分が窓１３０上に堆積した時に、％透過率を測定した。窓１３０はチャンバに向かって開いており、それを覆うマスキング部分１４０は用いなかった。図１１ａの“きれいな窓”線（ａ）はきれいな窓１３０を通過する反射放射の測定された透過スペクトルを示しており、“汚れた窓”線（ｂ）は５２時間にわたってチャンバを動作させて窓１３０上にプロセス残留分を堆積させた時の透過率の損失を示している。透過スペクトルの変化は、窓１３０上に堆積したプロセス残留分の高い吸収を示している。図１１ｂは、エッチングプロセス中に現れるエンドポイント信号が、時間の経過と共に減少していることを更に示している。エンドポイント信号の振幅は、窓１３０上に堆積したプロセス残留分の厚みが増したために１／５またはそれ以下まで減少している。
【００５２】
例 ２：窓上のマスキング部分
例２では、エッチングプロセス中に窓１３０の上にアパーチャ１４５のアレイを有するマスク１４０を位置決めし、例１と同じ測定を行った。酸化アルミニウム製のマスキング部分１４０は、盛り上がったペデスタル１５３を環状リップ１５４が取り巻いていた（図８ａ及び８ｂに示す形態を、図３に示すチャンバ配向で使用）。盛り上がったペデスタルは約１９ｍｍ（０．７５インチ）の厚みであり、約３．８ｍｍ（０．１５インチ）の開口幅と５：１のアスペクト比とを有する１９個の六角形凹みのアレイを含んでいた。マスキング部分１４０は、窓１３０から約０．０３８インチに位置決めされていた。
【００５３】
８０分にわたってエッチングチャンバを動作させた後に、窓１３０を取り外した。窓１３０の部分に累積したプロセス残留分の厚み、及び窓１３０の浸食の深さの両者を測定した。マスキング部分１４０及びその凹み１４５が、窓１３０上へのプロセス残留分の形成を大幅に減少させることが分かった。それは、プロセス残留分の厚みが測定限界以下であることから理解される。エッチングプロセス中に、窓１３０は浸食されなかった。更に、窓１３０を通る紫外放射の透過率の％変化も検出限界以下、即ち１％より小さいことも分かった。
【００５４】
例 ３乃至例 １１
これらの例は、窓１３０をカバーしているマスキング部分１４０内の異なるサイズの凹み１４５の効果を決定するために遂行された。所定の直径及びアスペクト比を有する単一の円形凹み１４５を有するマスキング部分１４０自体は、チャンバ３５内の窓１３０上に位置決めした。チャンバ３５内において８０分にわたってポリシリコンエッチングプロセスを遂行し、次いで、マスキング部分１４０を取り外して窓１３０上に形成されたプロセス残留分の厚みを測定した。次いで、窓１３０（きれいにしてない）を再配置し、付加的な１８時間のチャンバ動作の後に再試験した。新しい窓１３０、及び異なる直径またはアスペクト比を有する凹みを有する他のマスキング部分１４０を用いて、この実験を繰り返した。以下の表１は、２５時間のチャンバ処理の後に、窓１３０上に形成されたプロセス残留分の厚み、及び窓１３０の浸食の深さを要約したものである。実験的に測定された残留分の厚み及び浸食深さレベルに基づいて決定された１５０時間のエッチングの後の窓１３０を通る放射（２５４ｎｍ）の％透過も示してある。
【００５５】
【表１】
例９乃至１１においては、異なるサイズの凹み１４５によってカバーされた窓１３０上のプロセス残留分の堆積が測定された。これらの凹み１４５はアレイに配列され、凹みは（ｉ）深さ０．７５”及び直径０．３”、（ｉｉ）深さ１．５”及び直径０．２０”、または（ｉｉｉ）深さ０．７５”及び直径０．１５”の何れかを有している。これらの試料においては、同一のアスペクト比を有する単一の凹み１４５を有する窓１３０の場合と本質的に同一のプロセス残留分の厚み及び浸食深さが得られた。
【００５７】
異なる凹み形態を有する窓１３０上のプロセス残留分堆積及びエッチング特性の概要を図１２に示す。これらの結果は予測されなかったものであり、幾つかの実効プロセスレジームが決定された。大きいアパーチャを有する凹み１４５（本質的には、普通のマスクされていない窓）の場合、上記プロセス例においてはプロセス残留分の堆積速度は約６００Å ／時と高い。大きいアスペクト比（＞２）に対応する小さいアパーチャ（＜０．３インチ）を有する凹みの場合、堆積速度は遙かに小さく、凹みの直径を減少させるにつれて更に小さくなる。中間のサイズのアパーチャと、約１から約２までのアスペクト比を有する凹みの場合、プロセス残留分の物理的堆積は減少するが、プラズマが窓１３０に到達して窓１３０の正味のエッチングが発生する。従って、上述したポリシリコンエッチングプロセスの場合の凹み１４５の１バージョンは、約０．７５：１から約７．５：１までのアスペクト比と、０．０１インチから約１．５インチまでの直径からなる。
【００５８】
窓浸食データから、窓１３０を交換または手動清浄化しないでも、少なくとも４００時間にわたってチャンバを動作させるために使用できることが予測された。これは、窓１３０を遙かに屡々交換しなければならない従来の技術に対して大幅な改善である。更に、上側にマスキング部分１４０及び凹み１４５を有する窓１３０は、普通のマスクされていない窓１３０の浸食速度よりも遙かに小さい残留分堆積または浸食速度を呈した。
【００５９】
例 １２
先行例からのデータを、深さ１”及び直径１．５”の凹み１４５を有するマスキング部分１４０を設計するためにも使用した。マスキング部分１４０をチャンバ３５の窓１３０上に取付け、ポリシリコンエッチングプロセスを実行した。１００ＲＦ時間の処理の後に窓１３０を測定したところ、浸食の深さが約１９ミクロンであり、プロセス残留分の厚みが約１３ミクロンであること、そして凹み１４５の側壁上のプロセス残留分の厚みが約１８ミクロンであることが分かった。窓１３０に対して遂行した放射散乱試験によれば、窓の寿命が４００ＲＦプラズマ時間を超えることが分かった。更に、プロセスエンドポイントが検出される時間は比較的安定していて信頼できるものであり、図１３ａに示すように放射信号の振幅の低下は見られなかった。図１３ａは、エッチングチャンバ３５の１００時間の動作に対する反射放射信号（線４０１）の波頂から波底までの振幅と、比較的一定の光電子増倍管（ＰＭＴ）の％利得（線４０２）を示している。図１３ｂは１００時間のエッチング動作の前（線４０４）及び後（線４０３）の、窓１３０を通る透過スペクトルを示しており、窓１３０を通過する放射のスペクトルには殆ど、または全く変化がないこと、従ってエッチングプロセスの後も透過損失は殆ど、または全くないことを示している。２５４ｎｍにおける透過は、実際には僅かに増加している。エッチングプロセス中に凹み１４５を有するマスキング部分１４０を窓１３０上に保持した場合、１００時間のチャンバ３５の動作の前（図１４ａ）及び後（図１４ｂ）の反射放射の振幅も、測定された波形の高さ、位置、または形状の変化を殆ど、または全く示さなかった。
【００６０】
例 １３−２０
これらの例は、上側に位置するマスキング部分１４０内に凹み１４５を有する窓１３０を、多くの異なるプロセスに対して窓１３０上へのプロセス残留分の堆積を減少させるために使用できることを示している。図１５は、窓１３０上にマスキング部分１４０を用いる、及び用いない場合の、多くの異なるプロセスの窓１３０上へのプロセス残留分の堆積速度を（プロセスガスの主要組成と共に）示している。下側に（Ｍ）を有するバーは、窓１３０の上にマスキング部分１４０が存在する場合に得られた堆積速度を示し、それ以外のバーはマスキング部分を用いないで得られた堆積速度を表している。殆ど全てのプロセスの場合に、マスキング部分１４０が窓１３０上への残留分堆積の速度を大幅に減少させていることが分かる。
【００６１】
チャンバ３５内にマスキング部分１４０を用いて、及び用いないでエッチングプロセスによって得られる被エッチング基体の特徴または特性に何等かの変化が生じたか否かを決定するために、付加的な試験を遂行した。しかしながら、チャンバ３５内の窓１３０をカバーするマスキング部分１４０を用いても、用いなくても基体３０のエッチングの速度、及び臨界寸法損及びプロファイル角のような他のエッチング特性は同一のままであった。これらの実験は、マスキング部分１４０がエッチングプロセスの結果に重大な影響を及ぼさないことを示した。
【００６２】
以上の諸例は、チャンバ３５内で遂行される多くの異なるプロセスを正確に、且つ信頼できるように監視するために本発明を使用できることを示している。本発明は、窓１３０上へのプロセス残留分の形成を減少させ、またチャンバ３５内の窓１３０の浸食をも減少させることができる。その結果、たとえ多数の基体３０をエッチングした後であっても、窓１３０を通して測定される干渉放射の振幅は高く維持される。マスキング部分１４０及び凹み１３０は、長いプロセス実行時間にわたって窓１３０を通って透過する放射の減衰を大幅に低下させ、放射信号検出レベルを増加させ、そしてきれいな窓１３０が必要なために処理を停止させる必要性を減少させる。従って、チャンバ３５は、窓１３０を取り外す、またはきれいにするために停止させることなく、長時間にわたって有利に使用することができる。
【００６３】
以上に本発明を好ましい実施の形態に関して説明したが、他の実施の形態も可能である。例えば、当業者には明白なように、プロセス監視システムはスパッタリングチャンバ、イオン注入チャンバ、または堆積チャンバのような他の応用にも使用可能である。更に、本発明の教示から窓と等価な構成を設計できることも明白であろう。従って、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び範囲が以上の説明によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
本発明によるチャンバの実施の形態の例を示す断面図である。
【図１ｂ】
本発明によるチャンバの実施の形態の例を示す断面図である。
【図１ｃ】
本発明によるチャンバの実施の形態の例を示す断面図である。
【図２ａ】
凹み部分を有するチャンバ壁の断面図である。
【図２ｂ】
凹み部分を有するチャンバ壁の断面図である。
【図３】
凹みを含み、チャンバ壁内の窓をカバーしている分離したマスキング部分の断面図である。
【図４】
窓上に凹みを有するマスキング部分の別の実施の形態を、プロセス監視システムと共に示す断面図である。
【図５ａ】
凹み付きマスキング部分及び窓部分を含む壁の断面図である。
【図５ｂ】
図５ａの壁の上面図である。
【図６ａ】
複数の凹みを有するマスキング部分を備えた壁の例示実施の形態の断面図である。
【図６ｂ】
複数の凹みを有するマスキング部分を備えた壁の例示実施の形態の断面図である。
【図６ｃ】
複数の凹みを有するマスキング部分を備えた壁の例示実施の形態の断面図である。
【図７ａ】
１つまたはそれ以上の直径を有する凹みのアレイを有するマスキング部分を有する壁の別の実施の形態の断面図である。
【図７ｂ】
図７ａの壁の上面図である。
【図８ａ】
六角形凹みのアレイを有するマスキング部分を有する壁の別の実施の形態の断面図である。
【図８ｂ】
図８ａの壁の上面図である。
【図９ａ】
チャンバ内の窓を横切る磁界を維持する電磁界源を有するチャンバの部分断面図である。
【図９ｂ】
対面する磁極を有する磁石からなる電磁界源の上面図である。
【図９ｃ】
複数の磁石からなる別の電磁界源の上面図である。
【図１０ａ】
チャンバ内の窓を横切る電界を維持する電磁界源を有するチャンバの部分断面図である。
【図１０ｂ】
窓を横切る電界を維持するために使用することができる電極の実施の形態の上面図である。
【図１０ｃ】
窓を横切る電界を維持するために使用することができる電極の実施の形態の上面図である。
【図１０ｄ】
窓を横切る電界を維持するために使用することができる電極の実施の形態の上面図である。
【図１０ｅ】
電極の実施の形態を有するチャンバの部分断面図である。
【図１０ｆ】
電極の実施の形態を有するチャンバの部分断面図である。
【図１１ａ】
基体から反射し、きれいな窓（ａ）、及び５２時間にわたって処理プラズマに曝された窓（ｂ）を通過する放射の透過スペクトルを示すグラフである。
【図１１ｂ】
数日にわたってチャンバを動作させたためにチャンバの窓上に形成されたプロセス残留分の厚みの増加を原因として、基体反射放射の振幅の減少を時間の関数として示すグラフである。
【図１２】
窓上に形成されたプロセス残留分の決定された厚みを、窓をカバーするマスキング部分内の凹みのアスペクト比の関数として示すグラフである。
【図１３ａ】
基体から反射した放射の波頂・波底振幅、及び約１００時間のエッチングチャンバの動作の後のＰＭＴ利得％を示すグラフである。
【図１３ｂ】
窓を通る放射の％透過率を、チャンバ内における１００時間のエッチングの前及び後の放射の波長の関数として示すグラフである。
【図１４ａ】
チャンバ内におけるエッチング前に窓を通過する基体反射放射の相対振幅を示す図である。
【図１４ｂ】
チャンバ内における１００時間のエッチング後に窓を通過する基体反射放射の相対振幅を示す図である。
【図１５】
マスキング部分を有する窓（（Ｍ）で示す）上に、及びマスキング部分を有していない窓上に形成されるプロセス残留分の堆積速度を、異なるプロセスガスレシピに関して示す図である。
Claims (69)
- 基体処理装置であって、
基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を含む処理チャンバ、
を備えていることを特徴とする基体処理装置。 - 前記処理チャンバ内で遂行することができるプロセスを、前記壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記凹みは、前記壁の内面において始まっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記凹みは、前記壁の放射透過性部分において終端していることを特徴とする請求項３に記載の装置。
- 前記凹みは、少なくとも約０．２５：１のアスペクト比を有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記凹みは、少なくとも３：１のアスペクト比を有していることを特徴とする請求項５に記載の装置。
- 前記凹みは、約１２：１より小さいアスペクト比を有していることを特徴とする請求項５に記載の装置。
- 前記凹みは、約０．１ｍｍから約５０ｍｍまでの開口サイズを有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記凹みは、約０．５ｍｍから約５００ｍｍまでの深さを有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記凹みは、前記チャンバ内に形成することができるプラズマシースの厚みの約１０倍より小さい直径を有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記壁は、電磁放射に対して少なくとも部分的に透過性、導電性、または両者である材料で作られていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記壁は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の１つまたはそれ以上、及びそれらの混合体及び化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記壁は、石英からなることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
- 前記壁は、複数の凹みを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記壁は、前記凹みを内部に有するマスキング部分を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記凹みの周りに電磁界を維持するようになっている電磁界源を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記電磁界源は、電界または磁界源からなることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
- 基体処理装置であって、
（ａ）支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、排出口、及び壁を有するチャンバと、
（ｂ）前記壁上へのプロセス残留分の形成を減少させる手段と、
を備え、
前記支持体上に保持された基体を、ガス入口から導入され、前記ガスエナージャイザによって付勢され、そして前記排出口によって排出されるプロセスガスによって処理できるようになっている、
ことを特徴とする基体処理装置。 - 前記基体に対して遂行されているプロセスを監視するために使用することができる放射透過性部分を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
- 前記手段は、付勢されたガス種が前記放射透過性部分に接近するのを制御することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
- 前記手段は、前記壁内の１つまたはそれ以上の凹みからなることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
- 前記凹みは、少なくとも約０．２５：１のアスペクト比を有していることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
- 前記壁を通過する放射を監視するためのプロセス監視システムを更に備えていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
- チャンバ内において基体を処理する方法であって、
（ａ）前記チャンバ内に前記基体を配置するステップと、
（ｂ）前記チャンバ内に付勢されたガスを供給して前記基体を処理するステップと、
（ｃ）前記チャンバの壁内に凹みを設けるステップと、
を含み、
前記凹みは、その中にプロセス残留分が形成されるのを減少させるようになっている、
ことを特徴とする方法。 - 前記凹み付近の放射透過性壁部分を通して前記放射を通過させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
- Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の１つまたはそれ以上、及びそれらの混合体及び化合物からなる材料を通して前記放射を通過させるステップを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
- 前記基体上へ放射を導くステップ、前記基体から反射した放射を測定するステップ、または両者を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
- 前記凹みの周りに電界または磁界を印加するステップを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
- 前記凹みを内部に有するマスキング部分を有する壁を設けるステップを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
- 基体処理装置であって、
基体支持体と、
ガス入口と、
ガスエナージャイザと、
ガス排出口と、
内面において始まっている凹みを含む壁と、
を備え、
前記凹みは、プロセス残留分がその中に堆積するのを減少させるサイズのアスペクト比を有している、
ことを特徴とする基体処理装置。 - 前記凹み内の放射透過性部分と、前記処理チャンバ内で遂行することができるプロセスを前記放射透過性部分を通して監視することができるプロセス監視システムとを更に備えていることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
- 前記凹みは、少なくとも約０．２５：１のアスペクト比を有していることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
- 前記凹みは、約９０°より小さい角度で傾斜している通路からなることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
- 前記壁は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の１つまたはそれ以上、及びそれらの混合体及び化合物からなることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
- 複数の凹みを含むことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
- 前記凹みは、前記プラズマから発する放射、または前記基体の異なる部分から反射する放射を通過させるように配列されていることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
- 基体処理装置であって、
基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を含む処理チャンバと、
前記凹みを有する壁の部分付近に磁界を維持するようになっている磁界源と、
前記処理チャンバ内で遂行することができるプロセスを、前記壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムと
を備えていることを特徴とする基体処理装置。 - 前記磁界源は、１つまたはそれ以上の永久磁石または電磁石からなることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
- 前記凹みは、前記壁内の放射透過性部分まで延びていることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
- 前記プロセス監視システムは、前記チャンバから発して前記凹み及び前記放射透過性部分を通過する放射の属性を評価することを特徴とする請求項３７に記載の装置。
- 前記凹みは、少なくとも約０．２５：１のアスペクト比を有していることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
- 前記壁は、電磁放射に対して少なくとも部分的に透過性、導電性、または両者である材料で作られていることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
- 前記凹みを有する前記壁の部分付近に電界を維持するようになっている電界源を更に備えていることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
- 基体処理装置であって、
基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及びプロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有する壁を含む処理チャンバと、
前記凹みの周りに電界を維持するようになっている電界源と、
前記処理チャンバ内で遂行することができるプロセスを、前記壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムと
を備えていることを特徴とする基体処理装置。 - 前記電界源は、前記壁に近接している電極からなることを特徴とする請求項４４に記載の装置。
- 前記凹みは、前記壁内の放射透過性部分まで延びていることを特徴とする請求項４４に記載の装置。
- 前記プロセス監視システムは、前記チャンバから発して前記凹み及び前記放射透過性部分を通過する放射の属性を評価することを特徴とする請求項４６に記載の装置。
- 前記凹みは、少なくとも約０．２５：１のアスペクト比を有していることを特徴とする請求項４４に記載の装置。
- 前記壁は、電磁放射に対して少なくとも部分的に透過性、導電性、または両者である材料で作られていることを特徴とする請求項４４に記載の装置。
- 前記凹みを有する前記壁の部分付近に磁界を維持するようになっている磁界源を更に備えていることを特徴とする請求項４４に記載の装置。
- 基体処理装置であって、
基体支持体、ガス入口、ガスエナージャイザ、ガス排出口、及び前記支持体の周りの側壁を含む処理チャンバを備え、前記側壁は、プロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようなサイズの凹みを有していることを特徴とする基体処理装置。 - 前記側壁内に第２の凹みを更に有していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記凹みは、前記側壁に対して傾斜していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記凹みは、前記側壁に対して約５０°から約６０°まで傾斜していることを特徴とする請求項５３に記載の装置。
- 前記処理チャンバ内で遂行することができるプロセスを、前記壁内の凹みを通して監視することができるプロセス監視システムを更に備えていることを特徴とする請求項５３に記載の装置。
- 前記凹みは、前記壁の内面において始まっていることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記凹みは、前記壁の放射透過性部分において終端していることを特徴とする請求項５６に記載の装置。
- 前記凹みは、少なくとも約０．２５：１のアスペクト比を有していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記凹みは、約０．１ｍｍから約５０ｍｍまでの開口サイズを有していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記凹みは、約０．５ｍｍから約５００ｍｍまでの深さを有していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記側壁は、複数の凹みを有していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記側壁は、前記支持体の両側上に複数の凹みを有していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記側壁は、前記凹みをその中に有するマスキング部分を更に有していることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- 前記凹みの周りに電磁界を維持するようになっている電磁界源を更に備えていることを特徴とする請求項５１に記載の装置。
- チャンバ内において基体を処理する方法であって、
（ａ）前記チャンバ内に前記基体を配置するステップと、
（ｂ）前記チャンバ内に付勢されたガスを供給して前記基体を処理するステップと、
（ｃ）前記チャンバの側壁内に凹みを設けるステップと、
（ｄ）放射を、前記凹みを通過させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記凹み付近の放射透過性壁部分を通して前記放射を通過させるステップを含むことを特徴とする請求項６５に記載の方法。
- 前記ステップ（ｄ）は、前記基体上へ放射を導くステップ、前記基体から反射した放射を測定するステップ、または両者を含むことを特徴とする請求項６５に記載の方法。
- 前記ステップ（ｄ）は、前記放射を第１の凹みを通して前記基体上へ通過させるステップと、反射した放射を第２の凹みを通して検出するステップとを含むことを特徴とする請求項６５に記載の方法。
- 前記凹みは、プロセス残留分が内部に堆積するのを減少させるようになっていていることを特徴とする請求項６５に記載の方法。
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