JP2008515199A - プラズマ周波数測定によるプラズマ加工システムの加工工程モニター方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

プラズマ加工チャンバを有したプラズマ加工システムにおいて利用される加工工程の現場モニター方法が開示されている。本方法はプラズマ加工チャンバ内に基板を配置するステップを含んでいる。本方法は基板がプラズマ加工チャンバ内に配置されているときにプラズマ加工チャンバ内でプラズマをストライク処理するステップをさらに含んでいる。本方法はプラズマストライク処理後に存在する測定されたプラズマ周波数を獲得するステップをさらに含んでおり、測定されたプラズマ周波数はプラズマが存在しないときには第１値を有し、プラズマが存在するときには第１値とは異なる少なくとも第２値を有している。本方法は測定されたプラズマ周波数値が設定プラズマ周波数値範囲を外れていれば、測定されたプラズマ周波数値をその工程の属性と相関させるステップをさらに含んでいる。

Description

本発明は一般的に基板製造技術に関し、特にはプラズマ周波数測定によるプラズマ加工システムの加工工程モニター方法並びに装置に関する。

半導体基板及びフラットパネルディスプレー製造に使用されるガラスパネル等である基板の加工ではプラズマが多用される。例えば基板加工の一環として基板はそれぞれが集積回路を提供する複数のダイスまたは方形領域に分割される。その後に基板は一連のステップで加工処理され、基板上に電気コンポーネントを形成するために材料が選択的に除去（エッチング）され、堆積される。

１例示的プラズマ加工では基板は硬化エマルジョンの薄膜（フォトレジストマスク等）で被膜される。その後に硬化エマルジョン領域は選択的に除去され、下側層のコンポーネントを露出させる。続いて基板はチャックまたはペデスタルと呼称される単極あるいは双極の基板支持構造体上に載置されてプラズマ加工チャンバに入れられる。適したエチャントソースがチャンバ内に導入され、基板の露出領域をエッチングするためのプラズマを形成する。

図１は容量結合プラズマ加工システムの概略図である。一般的に容量結合プラズマ加工システムは１体または２体のＲＦ電源を備えている。ソースＲＦ発生器１３４で発生するソースＲＦはプラズマの発生及び容量結合を介したプラズマ密度の制御のために通常に使用される。一方、バイアスＲＦ発生器１３８で発生するバイアスＲＦはＤＣバイアス及びイオン衝撃エネルギーの制御のために通常に使用される。ソースＲＦ発生器１３４及びバイアスＲＦ発生器１３８にはさらに整合ネットワーク１３６が結合され、ＲＦ電源のインピーダンスをプラズマ１１０のインピーダンスと整合させるように試みる。加えて、整合ネットワーク１３６はプラズマ１１０に送られる電圧と電流のインピーダンスを測定することができるＶ/Ｉプローブ（図示せず）をも含むことができ、並びにプラズマ加工条件をさらに改善するために発生プラズマ周波数を修正する性能をも有することができる。

一般的に適したガス（気体）セットが気体配給システム１２２から上部電極１０４の注入口を通ってチャンバ１０２内に送り込まれる。電極としても機能する静電チャック１１６上に載置されたエッジリング１１５と共に設置された半導体基板並びにガラスパネルのごとき基板１１４の露出領域を加工（例えばエッチングまたは堆積）するため、引き続いてこれらプラズマ加工ガスをイオン化し、プラズマ１１０を形成することができる。

通常、プラズマが点火されると熱均衡を達成するために冷却システム１４０が静電チャック１１６に結合される。普通、冷却システム自体はチャック内の孔部を通じてクーラントを送り込む冷却器とを含んでおり、ポンプ１１１によってヘリウムガスをチャックと基板との間に送る（例えば裏側Ｈｅフロー）。発生熱を取り除くことに加えて、ヘリウムガスは冷却システムに熱放散を迅速に制御させる。すなわちヘリウム圧の増大は伝熱率をも増加させる。ほとんどのプラズマ加工システムは操作用ソフトウェアプログラムを含んだ高性能コンピュータでも制御される。典型的な操作環境においては、製造工程パラメータ（例えば、電圧、ガス流混合物、ガス流速、圧力、等々）は一般的に特定のプラズマ加工システム並びに特殊製法用に設計されるものである。

デュアルダマシンと呼称される通常の基板製造方法では、誘電層はバイアホールを満たす導電プラグによって電気的に接続される。一般的に、普通はＴａＮまたはＴｉＮバリアで裏張りされた開口部が誘電層に形成され、その後、２セットの導電パターン間を電気接触状態にする導電材料（例えばアルミニウム、銅、等々）で充填される。これでソース/ドレーン領域のごとき基板上の２つの活性領域間に電気接触状態が提供される。誘電層表面の余剰導電材料は典型的には化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去される。続いて窒化ケイ素のブランケット層が堆積され、充填された銅にキャップ処理が施される。

しかし、これら及び他のプラズマ加工では、加工条件がいつ設定パラメータを外れるか正確に知るのは困難なことが多い。特に装置寸法が縮小され、さらに進歩した低ｋ材料が使用されると、均一なエッチング速度を維持し、収量性を改善する安定した加工条件はさらに厳格化している。

特に汚染は大きな問題を提起する。汚染程度は普通は特定のプラズマ加工条件（例えば化学的性質、電力及び温度）並びにチャンバの当初表面状態に左右される。堆積物の完全除去には長時間を要するため、プラズマ加工システムチャンバは一般的に汚染レベルが許容レベルを超えたときにのみ実質的に洗浄されるが、その特にはプラズマ加工システムを開いて消費構造物（例えばエッジリング等）を交換しなければならない。あるいは洗浄は設定された予防保守（ＰＭ）作業の一環として実行される。

同様にハードウェアの劣化も問題を提起する。プラズマチャンバコンポーネントはプラズマに曝露されるため自身がダメージを受け、それらの物理特性及び電気特性を変え、汚染物をも発生させる。事実、無ウェハ自動洗浄（ＷＡＣ）中の静電チャックの場合と同様に洗浄作業自体がコンポーネントを傷つけることがある。

それでも、まず加工処理を実行し、その後に基板を部分的に製造する試験を実施することなく、現場でプラズマ加工パラメータが設定パラメータから外れているか否かを知る効果的な一般方法はない。すなわち、一定バッチの基板が加工された後、サンプルの基板をそのバッチから取り出して試験する。試験の結果、その基板が設定仕様に則していないことが判明すれば、基板の全バッチは破棄されねばならないであろう。

１つの解決策は加工機械の操作状態を充分に把握するためにプラズマ加工システムの単純化された経験モデルを準備することである。しかし経験モデルの準備も容易ではない。例えば単純経験モデルのパラメータを得るには修正された非実用プラズマチャンバを分析する必要があろう。別技術においてはプラズマ加工システムの個別コンポーネントはネットワーク分析装置を使用して個別に測定される。

しかし、プラズマ加工工程の反復はプラズマ加工システムコンポーネントの電気特性を変更するので、緩やかに相関する（すなわち弱い予測性の）モデルでさえも入手は困難である。

よってプラズマ周波数を測定することでプラズマ加工システムの工程をモニターする方法と装置が求められている。

本発明はプラズマ加工チャンバを有したプラズマ加工システムの１実施例において利用される加工工程の現場モニター方法に関する。この方法はプラズマ加工チャンバ内に基板を配置するステップを含む。この方法はまた、基板がプラズマ加工チャンバ内に配置されているときにプラズマ加工チャンバ内でプラズマをストライク処理（ｓｔｒｉｋｅ）するステップを含んでいる。この方法はプラズマストライク処理後に存在する測定されたプラズマ周波数を獲得するステップをさらに含む。その測定されたプラズマ周波数はプラズマが存在しないときには第１値を有し、プラズマが存在するときには第１値とは異なる少なくとも第２値を有する。この方法はまた、測定されたプラズマ周波数値が設定プラズマ周波数値範囲を外れていれば、測定されたプラズマ周波数値をそのステップの属性と相関させるステップをも含む。

本発明はプラズマ加工システムの１実施例においてプラズマ加工チャンバを有したプラズマ加工システムの工程を現場モニターする装置にも関する。この装置はプラズマ加工チャンバ内に基板を配置する手段を含む。この装置はさらに基板がプラズマ加工チャンバ内に配置されているとき、プラズマ加工チャンバ内でプラズマをストライク処理する手段をも含んでいる。この装置はまたプラズマストライク処理後に存在する測定されたプラズマ周波数を獲得する手段をも含んでいる。測定されたプラズマ周波数値はプラズマが存在しないときには第１値を有し、プラズマが存在するときには第１値とは異なる少なくとも第２値を有する。もし測定されたプラズマ周波数値が設定プラズマ周波数値範囲を外れていれば、装置は測定されたプラズマ周波数値をそのステップの属性と相関させる手段をも含んでいる。

本発明のこれら及び他の特徴を添付図面を利用して以下において詳細に解説する。

本発明を添付図面を利用していくつかの好適実施例を解説することで詳細に説明する。本発明の完全な理解を助けるために以下の説明では数多くの特定細部が解説されているが、本発明はそれら細部のいくつか、または全部を省略しても実施が可能である。周知加工ステップ及び/又は構造体は説明の簡素化のために簡潔に記載されている。

本発明の発明者は、測定容易なプラズマパラメータエクスカーションは測定困難な基板属性エクスカーションに相関可能であると信じる。一般的にエクスカーションは設定統計範囲または値範囲を外れているデータポイントを表す。すなわちエクスカーションは統計的上部制御限度を上回るもの、あるいは統計的下部制御限度を下回るデータポイントでよい。プラズマ加工においては検出されない、あるいは未然に処置したいかなるエクスカーションであっても大量の基板材料を危険に曝す。

例えば、通常の運用ではプラズマパラメータは特定値範囲（すなわち、各プラズマ周波数のインピーダンスセット、各プラズマ周波数の位相角セット、各プラズマ周波数の特定周波数範囲、自己バイアス電圧、等々）内に残ることが予測されている。この範囲は標的または基線の３標準偏差値（３σ）である。

標準偏差値（σ）は一般的に分散値の平方根である。標準偏差値は分散値の最も多用される測定値である。一般的に正規分布の平均値と標準偏差値は知られているなら、どの評価値（すなわちデータポイント等）とも関連する百分率ランクを算出することは可能である。正規分布では約６８％の評価値が平均値の１標準偏差値内であり、約９５％の評価値が２標準偏差値内であり、約９９％が３標準偏差値内である。

σ＝Σ（Ｘ−μ）²/Ｎ （式１）
Ｘは特定評価値であり、μは平均値であり、Ｎは評価値数である。

しかしプラズマ加工法はプラズマパラメータに合わせて最良化されるため、それらに対して非常に敏感である。従ってプラズマ加工システムの提起された問題に関して、基板属性エクスカーション（すなわち不適当なエッチング速度等）はプラズマパラメータエクスカーション（すなわち特定周波数に対して３σ以上のインピーダンス値等）に相関させることが可能である。すなわち特定の問題はプラズマと基板の両方にエクスカーションのセットを発生させるであろう。通常のプラズマ加工問題（及び可能な加工処理エクスカーション）にはチャンバ汚染、プラズマ構造ダメージ及び劣化、ガス圧漏出、ガス流混合問題、仕様を外れたチャンバ温度、劣悪ＲＦケーブル、不適当に接続されたケーブル、等々が含まれる。

１実施例においては、相関は特定周波数のＲＦ電源のインピーダンスエクスカーションと、基板属性エクスカーション（例えば不適当なフォトレジストエッチング速度、等々）との間で決定できる。

別実施例においては、相関は周波数調整されたプラズマシステムの周波数エクスカーションと基板属性エクスカーション（例えば不適当なフォトレジストエッチング速度、等々）との間で決定できる。一般的に周波数調整されたプラズマシステムは、処理工程中に反射電力を最低とするため、プラズマの発生に使用される周波数セットを修正することができる。その結果、プラズマの変動に対応して周波数が変動する。

１実施例においては、相関は特定周波数でＲＦ電源の位相角エクスカーションと基板属性エクスカーション（例えば不適当なフォトレジストエッチング速度、等々）との間で決定できる。

別実施例では、相関は自己バイアス電圧のエクスカーションと基板属性エクスカーション（例えば不適当なフォトレジストエッチング速度、等々）との間で決定できる。

一般的に電界は基板直前で発生されなければならない（例えば基板とプラズマとの間）。これで充分なエネルギーのプラズマイオンを基板に衝突させられる。自己バイアス電圧とプラズマ放電電圧との間の電位差が大きいほど、基板はプラズマイオンを強力に引き寄せる。しかし電圧電位差はプラズマ放電面とプラズマチャンバ内の他の非標的面との間にも存在する。これら非標的面（すなわち、チャンバ壁、上部電極、等々）はプラズマイオンを基板から逸らすので、自己バイアス電圧はそれらの面にも相当に大きな電位差を有していなければならない。その結果、プラズマ、すなわち基板に影響を及ぼすであろう問題は、自己バイアス電圧にも影響を及ぼすであろう。

前述のごとくプラズマ加工システムはＲＦ電源型の電源によって電力供給されることが多い。プラズマ密度を発生させてその制御するために使用されるソースＲＦ発生器がしばしば利用され、バイアスＲＦ発生器はプラズマＤＣバイアスとイオン衝撃エネルギーの制御ために普通に使用される。これらＲＦ電源は普通、ＲＦ電源のインピーダンスをプラズマのインピーダンスと整合させるよう試みる整合ネットワークを介してプラズマにカップリングされる。

加えて、整合ネットワークは電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）、プラズマの電圧（Ｖ）と電流（Ｉ）との間の位相角（θ）、インピーダンス（Ｚ）、供給電力、順方向電力、反射電力、無効電力、反射率等を測定できるＶ／Ｉプローブをさらに含むこともできる。さらに、整合ネットワークはプラズマ加工条件をさらに改善するために設定範囲値内で発生プラズマ周波数を修正することもできる。前述のごとく、プラズマを発生させるために使用する周波数セットを修正できるプラズマ加工システムは一般的に周波数調整プラズマシステムと呼称される。
供給電力は一般的に次の様に計算できる。

電力＝ＶｘＩｘｃｏｓ（θ） （式２）
インピーダンス、複素数、は一般的に次の様に計算できる。

Ｚ＝Ｖ₀／Ｉ₀＝Ｒ−ｊＸ （式３）
Ｖ₀が基部での電圧（ピーク電圧）である場合、Ｉ₀は基部での電流（ピーク電流）であり、Ｒは実抵抗であり、ｊ＝ｓｑｒｔ（−１）（複素数の虚数部）であり、Ｘはコンプレックスリアクタンスである。コンプレックスリアクタンスは、電流及び電圧がωで表わされる角周波数を有した発生信号のそれぞれのＡＣサイクルと共に変動するとき、電子部品がエネルギーを保存及び放出する程度のことである。

ωは電圧源によって発生される信号の角周波数であり、次の式で表わすことができる。

ω＝２π（周波数） （式４）
プラズマインピーダンスの位相角は次の式で表わすことができる。

位相角（θ）＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｒ） （式５）
Ｒ＝Ｚｃｏｓ（θ）でＸ＝Ｚｓｉｎ（θ）である。

図２は本発明の１実施例による、数週間に渡った特定の同一プラズマ加工システムにおけるブランケット酸化物エッチングセットの統計的加工制御概略図である。一般的に、プラズマ加工システムの質とは要求に対する充足性をいう。充足性とは、一般的に基板がターゲットや耐久性等の製法において予め設定された要求又は仕様を満たす程度をいう。

加えて、いかなるプラズマ加工もバリアンスとしても知られるある程度の不確実性を含んでいる。一般的に、バリアンスの減少は対応する品質の向上と直接的に相関している。バリアンスの原因のいくつかは正常あるいは許容範囲であると考えられ、必ずしも対応が必要ではない。例えば、異なるプラズマ加工システムで同一プロセスによって生じる製造基板の僅かな差異がある。すなわち１つのプラズマ加工システムを別のプラズマ加工システムに整合させようとする場合、バリアンスは殆ど確実に起こりうるものである。バリアンスの別の原因は通常範囲外の特別なものである。それらは加工において想定範囲外の部分であり、矯正的対応が必要とされることがある。すなわちそれらは通常バリアンスの範囲を超えるものである。例えば、基板を破壊する可能性があるプラズマチャンバ内の湿気がそうである。

この図では、ターゲットは約１１０．５２ｎｍ／分の所望平均エッチング速度であり、許容範囲はエッチング速度の制御上限（ＥＲ ＵＣＬ）である約１２０．１２ｎｍ／分内と制御下限（ＥＲ ＬＣＬ）である約１００．９１ｎｍ／分内である。この特定エッチングセットはラムリサーチエクセラン^TM２３００デュアル周波数プラズマ加工システムで実施されたものであるが、他のプラズマ加工システムを使用してもよい。この加工パラメータは次の通りである。

圧力： ７０ミリ‐トル
電力（２ＭＨｚ）：１０００．０ワット
電力（２７ＭＨｚ）：２０００．０ワット
混合ガス：５ ＳＣＣＭ ＣＨ₂Ｆ₂，６ ＳＣＣＭ Ｃ₄Ｆ₈，１８０ ＳＣＣＭ Ｎ₂及び２００ ＳＣＣＭ ＡＲ
温度： ＴＰ（上部）で８０℃及びＥＳＣで２０℃
加工時間： ６０秒間
ＣＷ：３７
プロット２０２は数週間に渡ったブランケット酸化物のエッチング速度をナノメータ毎分（ｎｍ／分）で表している。この図を分析すると２つのエクスカーションポイントが明らかとなる：２００４年４月６日実施の２０４と２００４年４月９日実施の２０６である。前述のごとくエクスカーションは設定統計範囲または値範囲を外れているデータポイントを表し、数々の要素（すなわち、チャンバ汚染、プラズマ構造ダメージ及び劣化、ガス圧漏出、ガス流混合問題、仕様を外れたチャンバ温度、劣悪ＲＦケーブル、不適当に接続されたケーブル、裏側Ｈｅフロー等々）によって発生する。

図３は本発明の１実施例による裏側Ｈｅフローポットを追加した図２の概略図を示す。前述したように、プロット２０２は数週間に渡ったブランケット酸化物のエッチング速度をナノメータ毎分（ｎｍ／分）で表している。同様にプロット２０８もそれぞれのエッチング中における対応する測定裏側Ｈｅフローを表している・
２００４年４月６日に示すように、エッチングプロット２０２とプロットＨｅフロー２０８は共に２０４でエクスカーションを示している。すなわち、Ｈｅフローは約３３．５ＳＣＣＭへ減少し、エッチング速度も実質的に約３３．４ｎｍ／分へ減少し、実質的に１００．９１ｎｍ／分である３σ制御下限を外れている。

エッチング速度とＨｅフローは共に同じポイントでエクスカーションを表すため、相関性を示している可能性がある。このようにＨｅフローは２００４年４月９日のエッチング速度エクスカーションの実質的原因である可能性がある。対照的に２０６で約３３．５ｎｍ／分である２００４年４月９日の減少エッチングプロット２０２エクスカーションはポイント２０４でほどは減少Ｈｅフローと深い相関性を有していないと考えられるため、減少Ｈｅフローはおそらく２００４年４月９日のエッチング速度エクスカーションの実質的原因ではないと考えられる。
図４は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの２７ＭＨｚの測定インピーダンスを追加した図２の概略図を示す。前述のごとくプロット２０２は数週間に渡ったブランケット酸化物のエッチング速度をナノメータ毎分（ｎｍ／分）で表している。加えて、プロット４０２は２７ＭＨｚの対応する測定インピーダンスを表している。

前述のごとく、所望ターゲットエッチング速度は約１１０．５２ｎｍ／分であり、制御上限（ＥＲ ＵＣＬ）は約１２０．１２ｎｍ／分であり、制御下限（ＥＲ ＬＣＬ）は約１００．９１ｎｍ／分である。所望ターゲットインピーダンスは約３．８８オームであり、制御上限（Ｚ ＵＣＬ）は約４．０２オームであり、制御下限（Ｚ ＬＣＬ）は約３．７５オームである。エッチングプロット２０２と２７ＭＨｚの測定インピーダンス４０２は共に２００４年４月６日の２０４と２００４年４月９日の２０６ａ‐ｂあたりでエクスカーションを示している。このように測定インピーダンスのエクスカーション（Ｚ ＵＣＬ以上であるか、あるいはＺ ＬＣＬ以下であるかにかかわらず）はＥ／ＲＬＣＬ以下のエッチング速度における減少（すなわち属性エクスカーション）と相関していると考えられる。

理論に縛られるのは望まないが発明者は、プラズマインピーダンスを実質的に変える可能性がある要素は、エッチング速度等の基板属性にも実質的変化を発生させる傾向があると信じる。これらの要素にはチャンバ材料（例：電極、閉じ込めリング等）の劣化、ガス流のエクスカーション、ガス圧あるいは温度、基板タイプの変化、チャック面の変化、ＲＦ発生器、ＲＦ接続、劣悪ＲＦケーブルの問題等を含んでいる。

図５は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの２ＭＨｚの測定インピーダンスを追加した図２の概略図を示す。前述したごとくプロット２０２は数週間に渡ったブランケット酸化物のエッチング速度をナノメータ毎分（ｎｍ／分）で表している。加えて、プロット５０２は２７ＭＨｚの対応する測定インピーダンスを表している。

前述のごとく、所望ターゲットエッチング速度は約１１０．５２ｎｍ／分であり、制御上限（ＥＲ ＵＣＬ）は約１２０．１２ｎｍ／分であり、制御下限（ＥＲ ＬＣＬ）は約１００．９１ｎｍ／分である。所望ターゲットインピーダンスは約１４５．７３オームであり、制御上限（Ｚ ＵＣＬ）は約１４９．１６オームであり、制御下限（Ｚ ＬＣＬ）は約１４２．２９オームである。

エッチングプロット２０２と２ＭＨｚの測定インピーダンス４０２は共に２００４年４月６日の２０４ａ‐ｂと２００４年４月９日の２０６あたりでエクスカーションを表している。図５のごとく、測定インピーダンスのエクスカーション（Ｚ ＵＣＬ以上であるか、あるいはＺ ＬＣＬ以下であるかにかかわらず）はＥ／ＲＬＣＬ以下のエッチング速度における減少（すなわち属性エクスカーション）と相関していると考えられる。

図６は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの２７ＭＨｚの測定周波数を追加した図２の概略図を示す。前述のごとく周波数調整されたプラズマシステムは、処理工程中に反射電力を最低とするためプラズマの発生に使用される周波数セットを修正することができる。その結果、プラズマの変動に対応して周波数が変動する。

前述のごとく、プロット２０２は数週間に渡ったブランケット酸化物のエッチング速度をナノメータ毎分（ｎｍ／分）で表している。さらにプロット６０２は２７ＭＨｚの対応する測定周波数を表している。前述のごとく所望ターゲットエッチング速度は約１１０．５２ｎｍ／分であり、制御上限（ＥＲ ＵＣＬ）は約１２０．１２ｎｍ／分であり、制御下限（ＥＲ ＬＣＬ）は約１００．９１ｎｍ／分である。２７ＭＨｚの所望ターゲット周波数は約２７．４７６８０ＭＨｚであり、制御上限（ＦＲＥＱ ＵＣＬ）は約２７．５２３３１ＭＨｚであり、制御下限（ＦＲＥＱ ＬＣＬ）は約２７．４３０２９ＭＨｚである。
エッチングプロット２０２と２７ＭＨｚの測定周波数６０２は共に２００４年４月６日の２０４ａ‐ｂと２００４年４月９日の２０６あたりでエクスカーションを表している。図では、エクスカーションはプロット平均値の３標準偏差値（３σ）を超えるポイントとして定義している。よってこのように測定周波数のエクスカーション（ＦＲＥＱ ＵＣＬ以上であるか、あるいはＦＲＥＱ ＬＣＬ以下であるかにかかわらず）はＥ／Ｒ ＬＣＬ以下のエッチング速度における減少（すなわち属性エクスカーション）と相関していると考えられる。
図７は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの測定インピーダンス位相角を追加した図２の概略図を示す。前述のごとくプロット２０２は数週間に渡ったブランケット酸化物のエッチング速度をナノメータ毎分（ｎｍ／分）で表している。加えてプロット７０２はインピーダンスの対応する測定位相角を表している。
前述のごとく所望ターゲットエッチング速度は約１１０．５２ｎｍ／分であり、制御上限（ＥＲ ＵＣＬ）は約１２０．１２ｎｍ／分であり、制御下限（ＥＲ ＬＣＬ）は約１００．９１ｎｍ／分である。測定インピーダンス位相角の所望ターゲットは約‐５９．６７°であり、制御上限（ＡＮＧＬＥ ＵＣＬ）は約‐５８．１７°であり、制御下限（ＡＮＧＬＥ ＬＣＬ）は約‐６１．１６°である。

エッチングプロット２０２と測定位相角７０２は共に２００４年４月６日の２０４と２００４年４月９日の２０６ａ‐ｂあたりでエクスカーションを表している。図では、エクスカーションはプロット平均値の３標準偏差値（３σ）を超えるポイントとして定義している。よって、このように測定位相角のエクスカーション（ＡＮＧＬＥ ＵＣＬ以上であるか、あるいはＡＮＧＬＥ ＬＣＬ以下であるかにかかわらず）はＥ／Ｒ ＬＣＬ以下のエッチング速度における減少（すなわち属性エクスカーション）と相関していると考えられる。

図８は本発明の１実施例によるプラズマ加工チャンバを有したプラズマ加工システムの現場モニター方法の概略ステップ図を示す。先ず、プラズマ加工チャンバ内に基板を配置する（ステップ８０２）。次に、基板がプラズマ加工チャンバ内に配置されているときにプラズマ加工チャンバ内でプラズマをストライク処理する（ステップ８０４）。プラズマストライク処理後に存在する測定されたプラズマ周波数をその後獲得し、その測定されたプラズマ周波数はプラズマが存在しないときには第１値を有し、プラズマが存在するときには第１値とは異なる少なくとも第２値を有する（ステップ８０６）。測定されたプラズマ周波数値が設定プラズマ周波数値範囲を外れていれば（ステップ８０８）、測定されたプラズマ周波数値をその工程の属性と相関させる（ステップ８１０）。外れていなければ測定されたプラズマ周波数値はその工程の属性と相関されていない（ステップ８１２）。

本発明について好適実施例を用いて説明したが、本発明の範囲内で本発明を変更することは可能である。例えば、本発明をラムリサーチプラズマ加工システム（例：エクセラン^TM、エクセラン^TMＨＰ、エクセラン^TMＨＰＴ、２３００^TM、ベリシス^TMスター等）との関連で説明したが、他のプラズマ加工システム（例：容量結合、誘導結合、大気等）を利用することもできる。本発明では多様な径（例：２００ｍｍ、３００ｍｍ等）を有する基板を利用することもできる。本発明の方法の実施には他にも多くの方法がある。

本発明の利点には、プラズマ周波数の測定によって、プラズマ加工システムにおいて加工をモニターする方法及び装置が含まれる。その他の利点には診断あるいはモニタープロセスとして利用できる信頼性の高い信号の利用が含まれる。

好適実施例について説明したが、本発明の範囲内でこれら実施例の変更が可能である。本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ定義される。

図１は静電結合プラズマ加工システムの概略図である。 図２は本発明の１実施例によるプラズマ加工システムのブランケット酸化物エッチングセットの統計的加工制御概略図を示す。 図３は本発明の１実施例による裏側Ｈｅフローポットを追加した図２の概略図を示す。 図４は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの２７ＭＨｚの測定インピーダンスを追加した図２の概略図を示す。 図５は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの２ＭＨｚの測定インピーダンスを追加した図２の概略図を示す。 図６は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの２７ＭＨｚの測定周波数を追加した図２の概略図を示す。 図７は本発明の１実施例によるＶ/Ｉプローブでの測定インピーダンス位相角を追加した図２の概略図を示す。 図８は本発明の１実施例による現場モニター方法の概略ステップ図を示す。

Claims (44)

1. プラズマ加工チャンバを有したプラズマ加工システムにおいて利用される加工工程の現場モニター方法であって、
   前記プラズマ加工チャンバ内に基板を配置するステップと、
   前記基板が前記プラズマ加工チャンバ内に配置されているときに該プラズマ加工チャンバ内でプラズマをストライク処理するステップと、
   前記プラズマストライク処理後に存在する測定されたプラズマ周波数を獲得するステップとを含んでおり、
   前記測定されたプラズマ周波数は前記プラズマが存在しないときには第１値を有し、前記プラズマが存在するときには前記第１値とは異なる少なくとも第２値を有し、
   前記測定されたプラズマ周波数値が設定プラズマ周波数値範囲を外れていれば、前記測定されたプラズマ周波数値を前記工程の属性と相関させるステップをさらに含んでいることを特徴とする方法。
2. 測定されたプラズマ周波数値の獲得は特定ＲＦ周波数で実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 特定ＲＦ周波数は略２ＭＨｚであることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 特定ＲＦ周波数は略２７ＭＨｚであることを特徴とする請求項２記載の方法。
5. 特定ＲＦ周波数は略１３．５６ＭＨｚであることを特徴とする請求項２記載の方法。
6. プラズマ加工システムはＶ／Ｉプローブを有したＲＦ発生器を含んでおり、測定されたプラズマ周波数値の獲得ステップは前記Ｖ／Ｉプローブを利用して実施されることを特徴とする請求項２記載の方法。
7. 測定されたプラズマ周波数値は位相角測定値を表していることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 測定されたプラズマ周波数値は強度測定値を表していることを特徴とする請求項６記載の方法。
9. 設定プラズマ周波数値範囲はプラズマ周波数制御下限を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
10. プラズマ周波数制御下限は設定プラズマ周波数ターゲット値の３σ内であることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 設定プラズマ周波数値範囲はプラズマ周波数制御上限を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
12. プラズマ周波数制御上限は設定プラズマ周波数ターゲット値の３σ内であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 設定プラズマ周波数値範囲はプラズマ周波数制御下限とプラズマ周波数制御上限を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
14. 基板は半導体ウェハーであることを特徴とする請求項１記載の方法。
15. 基板はガラスパネルであることを特徴とする請求項１記載の方法。
16. 基板属性は基板エッチング中のエッチング速度を表していることを特徴とする請求項１記載の方法。
17. 基板属性は基板エッチング中の選択度を表していることを特徴とする請求項１記載の方法。
18. 基板属性は基板エッチング中のエッチング均一性測定を表していることを特徴とする請求項１記載の方法。
19. プラズマ加工システムは容量結合プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
20. プラズマ加工システムは誘導結合プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
21. プラズマ加工システムは大気プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
22. プラズマ加工システムは周波数調整結合プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
23. プラズマ加工チャンバを有したプラズマ加工システムの工程を現場モニターする装置であって、
    前記プラズマ加工チャンバ内に基板を配置する手段と、
    前記基板が前記プラズマ加工チャンバ内に配置されているときに該プラズマ加工チャンバ内でプラズマをストライク処理する手段と、
    前記プラズマストライク処理後に存在する測定されたプラズマ周波数を獲得する手段とを含んでおり、
    前記測定されたプラズマ周波数値は前記プラズマが存在しないときには第１値を有し、前記プラズマが存在するときには前記第１値とは異なる少なくとも第２値を有しており、
    前記測定されたプラズマ周波数値が設定プラズマ周波数値範囲を外れていれば、前記測定されたプラズマ周波数値を前記工程の属性と相関させる手段をさらに含んでいることを特徴とする装置。
24. 測定されたプラズマ周波数値の獲得は特定ＲＦ周波数で実施されることを特徴とする請求項２３記載の装置。
25. 特定ＲＦ周波数は略２ＭＨｚであることを特徴とする請求項２４記載の装置。
26. 特定ＲＦ周波数は略２７ＭＨｚであることを特徴とする請求項２４記載の装置。
27. 特定ＲＦ周波数は略１３．５６ＭＨｚであることを特徴とする請求項２４記載の装置。
28. プラズマ加工システムはＶ／Ｉプローブを有したＲＦ発生器を含んでおり、測定されたプラズマ周波数値の獲得手段は前記Ｖ／Ｉプローブの利用を含んでいることを特徴とする請求項２４記載の装置。
29. 測定されたプラズマ周波数値は位相角測定値を表していることを特徴とする請求項２８記載の装置。
30. 測定されたプラズマ周波数値は強度測定値を表していることを特徴とする請求項２８記載の装置。
31. 設定プラズマ周波数値範囲はプラズマ周波数制御下限を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の装置。
32. プラズマ周波数制御下限は設定プラズマ周波数ターゲット値の３σ内であることを特徴とする請求項３１記載の装置。
33. 設定プラズマ周波数値範囲はプラズマ周波数制御上限を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の装置。
34. プラズマ周波数制御上限は設定プラズマ周波数ターゲット値の３σ内であることを特徴とする請求項３３記載の装置。
35. 設定プラズマ周波数値範囲はプラズマ周波数制御下限とプラズマ周波数制御上限を含んでいることを特徴とする請求項２３記載の装置。
36. 基板は半導体ウェハーであることを特徴とする請求項２３記載の装置。
37. 基板はガラスパネルであることを特徴とする請求項２３記載の装置。
38. 基板属性は基板エッチング中のエッチング速度を表していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
39. 基板属性は基板エッチング中の選択度を表していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
40. 基板属性は基板エッチング中のエッチング均一性測定を表していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
41. プラズマ加工システムは容量結合プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項２３記載の装置。
42. プラズマ加工システムは誘導結合プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項２３記載の装置。
43. プラズマ加工システムは大気プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項２３記載の装置。
44. プラズマ加工システムは周波数調整結合プラズマ加工システムであることを特徴とする請求項２３記載の装置。

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