JP2011527521A - プラズマ処理チャンバ内のストライクステップを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体 - Google Patents

プラズマ処理チャンバ内のストライクステップを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体 Download PDF

Info

Publication number
JP2011527521A
JP2011527521A JP2011517510A JP2011517510A JP2011527521A JP 2011527521 A JP2011527521 A JP 2011527521A JP 2011517510 A JP2011517510 A JP 2011517510A JP 2011517510 A JP2011517510 A JP 2011517510A JP 2011527521 A JP2011527521 A JP 2011527521A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
measurement results
processing chamber
characteristic parameter
parameter measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011517510A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011527521A5 (ja
JP5427888B2 (ja
Inventor
ブース・ジャン−ポール
キール・ダグラス・エル．
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lam Research Corp
Original Assignee
Lam Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lam Research Corp filed Critical Lam Research Corp
Publication of JP2011527521A publication Critical patent/JP2011527521A/ja
Publication of JP2011527521A5 publication Critical patent/JP2011527521A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5427888B2 publication Critical patent/JP5427888B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0081—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature by electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0012—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】
【解決手段】プラズマ処理システムの処理チャンバ内の安定化プラズマを特定するための方法が提供される。方法は、処理チャンバ内においてストライクステップを実行してプラズマを発生させることを含む。ストライクステップは、処理チャンバ内において十分に高いガス圧を印加すること及び処理チャンバ内において低い高周波（ＲＦ）電力を維持することを含む。方法は、また、ストライクステップ中に、基板表面にごく接近している処理チャンバの表面上にあるプローブヘッドを利用して特性パラメータ測定結果の集合を収集することを含む。方法は、更に、特性パラメータ測定結果の集合を所定の範囲と照らして比較することを含む。もし特性パラメータ測定結果の集合が所定の範囲内である場合は、安定化プラズマが存在する。
【選択図】図１

Description

プラズマ処理チャンバ内における基板の処理において、満足のいく結果を得るには、多くの場合、プロセスパラメータの厳格な管理が必要とされる。これは、最新の高密度集積回路を製造するために用いられる蒸着、エッチング、洗浄などのプロセスの場合に特に当てはまる。
例えば、特定のエッチングプロセスの実行では、プラズマは、基板に対して実際のエッチング工程が実施されえる前に、安定し且つよく特性化されている必要がある。よく特性化された安定したプラズマを開始させるために、多くの場合、ストライクステップ（導入工程）レシピとして知られる特別なレシピが利用される。このストライクステップでは、プラズマ点火を確実にするために、プラズマ処理チャンバ内において比較的高いガス圧が用いられる。高周波（ＲＦ）電力は、多くの場合、基板及び／又はチャンバ部品の不慮の損傷を阻止するために、低く維持される。ストライクステップは、所定のエッチングレシピにしたがった実際のエッチング（通常、より高ＲＦの電力を用いる）が基板に対して開始される前に、チャンバ内におけるプラズマ条件が何らかの所定の許容可能レベルに到達することを保証する。したがって、ストライクステップは、実際のエッチングに適さないプラズマ条件を伴う可能性がある一方で、それでもなお、満足のいくエッチング結果と高いデバイス歩留まりとを基板ごとに保証するにあたって非常に重要な工程である。
先行技術では、ストライクステップは、多くの場合、何らかの所定の最も良く知られる方法、即ちＢＫＭ（best known method）にしたがって幾らかの任意の期間にわたって実行される。ストライクステップの持続時間は、通常、テスト基板から得られるフィードバックデータに基づいて事前に経験的に決定され、各エッチングレシピの実行前に実行される。例えば、一部のＢＫＭは、エッチングに先立って高信頼性のプラズマ点火及びプラズマ安定化を保証するために、５秒間のストライクステップを要求するであろう。通常は、５秒間の持続時間の１秒目、２秒目、３秒目、又は４秒目にプラズマが点火され安定化されたかどうかに関係なく、５秒間全部のストライクステップが実施される。
もし所定のストライクステップ持続時間の非常に早い段階で、プラズマが点火され安定化された場合は、プラズマは既に点火され安定化されており、ストライクステップ持続時間の残りの部分では有用なエッチングは生じないので、その残りの部分は、基本的に、無駄な時間を表わす。無駄な時間は、プラズマ処理システムの全体的なスループットを低下させ、（生産されるデバイス単位の関数として）プラズマツールの所有コストを増加させる。更に、無駄な時間中におけるチャンバ内の導入プラズマの存在は、チャンバ部品の早期劣化の一因となる（それによって、より頻繁な洗浄サイクル及びメインテナンスサイクルを余儀なくさせる）、且つ／又は基板生産の向上及び／若しくは増加の観点からの対応する利益を伴わない望ましくない基板のエッチングの一因となる。
他方、もしストライクステップの満了後、プラズマが点火していない又は持続状態にない場合は、よく特性化されたプラズマの不在下におけるメインのエッチング工程の開始は、多くの場合、基板を損傷させる結果となる。
以上を考慮すると、ストライクステップが成功しているかどうかを検出するための及びストライクステップの実施に必要とされる持続時間を最短にするための、改良された技術が望まれていることがわかる。
本発明は、一実施形態では、プラズマ処理システムの処理チャンバ内の安定化プラズマを特定するための方法に関する。方法は、処理チャンバ内においてストライクステップを実行してプラズマを発生させることを含む。ストライクステップは、処理チャンバ内において十分に高いガス圧を印加すること及び処理チャンバ内において低い高周波（ＲＦ）電力を維持することを含む。方法は、また、ストライクステップ中に、基板表面にごく接近している処理チャンバの表面上にあるプローブヘッドを利用して特性パラメータ測定結果の集合を収集することを含む。方法は、更に、特性パラメータ測定結果の集合を所定の範囲と照らして比較することを含む。もし特性パラメータ測定結果の集合が所定の範囲内である場合は、安定化プラズマが存在する。
上記の概要は、本明細書において開示される発明の多くの実施形態の１つに関するに過ぎず、特許請求の範囲において定められる発明の範囲を限定することを意図しない。本発明のこれらの及びその他の特徴は、発明の詳細な説明において以下の図面との関連のもとで更に詳しく下記に説明される。
本発明は、添付の図面において限定としてではなく例として示され、図中、類似の参照符号は、同様の要素を指すものとする。
ＣＣＥプローブ構成の一例を示している。
先行技術においてなされるような、イオン電流（時間単位あたりの単位面積あたりのイオン束）対時間のプロットを示している。
本発明の一実施形態にしたがった、イオン電流（時間単位あたりの単位面積あたりのイオン束）対時間のプロットを示している。
プラズマを発生させるために高周波（ＲＦ）源をリアクタチャンバに容量結合されたプラズマシステムの一部分の簡単な配線図を示している。
ＲＦ充電後における電圧対時間のグラフを示している。
ＲＦ充電後における収集された電流データのグラフを示している。
ＲＦバースト間の一時間区間について簡単な電流対電圧グラフを示している。
発明の一実施形態における、基板処理中にプラズマを自動的に特性化するための全工程を説明した簡単なフローチャートを示している。
発明の一実施形態における、関連性範囲及びシード値を決定するための簡単なアルゴリズムを示している。
ＲＦバースト後における電流対時間の一例を示している。
ＲＦバースト後における電圧対時間の一例を示している。
変曲点の一例を示している。
電流対電圧グラフに適用される曲線適合の一例を示している。
添付の図面に例示される幾つかの実施形態を参照にして、本発明が詳細に説明される。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部又は全部の詳細を特定しなくても実施されえる。また、本発明が不必要に不明瞭にされないように、周知のプロセス工程及び／又は構造は詳細に説明されていない。
発明の実施形態は、ストライクステップの成功裏の完了を検出するために容量結合静電（ＣＣＥ）プローブを使用することに関する。ＣＣＥプローブは、長い間、プラズマプロセスパラメータを測定するために利用されてきた。ＣＣＥプローブは、当該分野において既知であり、その詳細は、例えば引用によって本明細書に組み込まれる「Method and Device For Measuring An Ion Flow In A Plasma（プラズマ内のイオン流動を測定するための方法及び装置）」（１９９９年８月１０日）と題された米国特許第５，９３６，４１３号を含む、公表されている文献から得ることができる。ＣＣＥプローブは、例えば検出感度が向上される、センサのサイズが小さいゆえにプラズマに対する摂動が最小である、チャンバ壁への取り付けが容易である、センサヘッド上のポリマの付着に反応しにくいなどを含む、多くの利点を提供する。更に、センサのプラズマ対向表面は、多くの場合、周辺のチャンバ壁と同じ材料で作成することができるので、それによって、プラズマに対する摂動を更に最小にすることができる。これらの利点は、ＣＣＥプローブを、プロセスパラメータの感知における使用にとって非常に望ましいものにする。
概して、ＣＣＥプローブ構成は、測定コンデンサの一方の端子につながれたプラズマ対向センサを伴う。ここで、ＣＣＥプローブ構成の一例が、図１に示される。図１では、測定コンデンサ１０４の一方の板１０４ａに、（チャンバ１３０の壁内に配される）プラズマ対向センサ１０２が接続される。測定コンデンサ１０４のもう一方の板１０４ｂは、ＲＦ電圧源１０６に接続される。ＲＦ電圧源１０６は、ＲＦ振動列を周期的に供給し、測定コンデンサの両端では、ＲＦ振動列の終わりの直後におけるコンデンサ電流放電率を決定するために測定が実施される。コンデンサ電流放電率を決定するために、測定コンデンサ１０４とＲＦ電圧源１０６との間に電流測定器１２０が直列に配される。代替又は追加として、プローブヘッドの電位を測定するために、板１０４ａとアースとの間に電圧測定器１２２が接続される。ＣＣＥプローブの構成及び動作に関する詳細は、上記の米国特許第５，９３６，４１３号において論じられており、本明細書ではこれ以上論じないものとする。
上記のように、チャンバの表面内に、伝導性材料で作成されたプローブヘッドが取り付けられる。プローブには、短いＲＦ列が印加され、これは、コンデンサ（Ｃｍ）を充電させるとともに、プローブの表面に負電位（地電位に対して数十ボルトの負である）を持たせる。ＲＦパルスの終わりに続いて、プローブの電位は、Ｃｍの放電とともに減衰して浮遊電位に戻る。電位が変化する率は、プラズマ特性によって決定される。この放電中、プローブの電位Ｖｆは、電圧測定器１２２によって測定され、プローブにそしてコンデンサＣｍを流れる電流は、電流測定器１２０によって測定される。曲線Ｖ（ｔ）及びＩ（ｔ）は、電流電圧特性ＶＩを構成するために使用され、該特性ＶＩは、次いで、信号プロセッサによって解析される。これらのデータ点に対して、モデル関数が適用され、浮遊電位Ｖｆ、イオン飽和電流Ｉｓａｔ、及び電子温度Ｔｅの推定値が生成される。更なる詳細については、「Methods for Automatically Characterizing a Plasma（プラズマを自動的に特性化するための方法）」と題され、２００８年６月２６日付けで米国特許局に出願された同時係属出願（出願番号６１／０７５，９４８号）及び２００９年６月２日付けで米国特許庁に出願された同時係属出願（出願番号第１２／４７７，００７号）に見いだされ、本明細書における「考察」に含まれる。
本発明の１つ又は２つ以上の実施形態にしたがって、ストライクステップの成功裏の完了の検出を可能にするための、革新的技術が提案される。ここで、発明者らは、イオン束を監視することによって、イオン束データ内におけるプラズマ点火の信号ステップ特性が、適切な信号処理ソフトウェア及び／又はハードウェアを使用して検出されえることに気付いた。プラズマ点火が生じたら、一定期間にわたってイオン束が監視されてよい。プラズマ点火の信号ステップ特性の監視は、プラズマ点火が生じると予期される時間枠内において実施されてよい。もしこの時間窓内に安定したイオン束の確立が観測される場合は、プラズマは安定化されたと考えられ、ストライクステップは成功したと見なされる。したがって、ストライクステップの成功裏の完了は、プラズマ点火事象の検出、及び後続のプラズマパラメータが所定の期間にわたって特定の条件を満たすとの判定の、両方を必要とする
代替又は追加として、電子温度が監視されてもよい。電子温度を監視することによって、検出されたプラズマ点火事象を確認するための追加の確認データ点が得られる。
代替又は追加として、プローブヘッドの浮遊電位が監視されてもよい。浮遊電位を監視することによって、浮遊電位データ内におけるプラズマ点火の信号ステップ特性が、適切な信号処理ソフトウェア及び／又はハードウェアを使用して検出されえる。プラズマ点火が生じたら、一定期間にわたって浮遊電位が監視されてよい。もしこの時間窓内に特定の条件が満たされる場合は、プラズマは安定化されたと考えられ、ストライクステップは成功したと見なされる。イオン束の監視の場合と同様に、ストライクステップの成功裏の完了は、プラズマ点火事象の検出、及び後続のプラズマパラメータが所定の期間にわたって特定の条件を満たすとの判定の、両方を必要とする。
図２は、先行技術においてなされるような、イオン電流（時間単位あたりの単位面積あたりのイオン束）対時間のプロットを示している。図２において、点２００は、ストライクステップの開始を表わしている。点２００と点２１０との間の期間は、ストライクステップを表わしている。ステップ２０２は、プラズマの点火を反映している。実際、図２からわかるように、プラズマは、点２０４から既に安定化している。先行技術によるＢＫＭは、ストライクステップ２００の開始後に一定の期間を要求するので、ストライクステップは、その一定の期間が点２１０において満了するまで継続される。当業者ならば、点２０４と点２１０との間の期間が、基本的に無駄な時間を表わしていることが容易にわかり、これは、システムのスループットを低下させるとともに、安定化点の後の長時間に及ぶ導入プラズマの存在ゆえに基板及び／又はチャンバ部品を損傷させる可能性がある。
図３は、本発明の一実施形態にしたがった、イオン電流（時間単位あたりの単位面積あたりのイオン束）対時間のプロットを示している。図３において、点３００は、ストライクステップの開始を表わしている。点３０２は、プラズマの点火を反映している。点火事象に続いて、プラズマは安定化し始める。点３０４において、プラズマは安定化される。プラズマの点火は、イオン束及び／又は電子温度及び／又は浮遊電位を監視することによって監視されえる。もし点３０２（プラズマの点火）と点３０４との間の時間内におけるプラズマ条件が満足のいくものである場合、エッチングプロセスは、点３０４から開始してよく、それによって、長時間に及ぶ無駄な時間（先行技術の図２の点２０４と２１０との間の時間など）を排除することができる。なお、もしプラズマの点火が検出されなかった（例えばステップ３０２がない）場合は、ストライクステップは失敗したと見なされる。このように、発明は、プラズマが成功裏に点火された且つ／又は安定化されたかどうかに関係なく所定のストライクステップ持続時間の満了時にエッチング工程が開始される先行技術に優る、大きな利点を提供する。
１つ又は２つ以上の実施形態では、エッチングの一例におけるプラズマ点火や安定化期間などについて、特性パラメータ測定結果（イオン束測定結果、電子温度測定結果、及び／又は浮遊電位測定結果など）が実験的に得られてよい。何枚かのテスト基板について、これらの特性パラメータが突き止められたら、その特性パラメータパターンは、ストライクステップが成功裏に完了されたかどうかを判定するために、のちのプロセス実行からのパラメータ読み取り値と照らして比較するために利用されてよい。
入射又は反射のＲＦ電力又はＲＦインピーダンスプローブを測定するなどの、先行技術によるパラメータ測定技術とは対照的に、発明によるＣＣＥプローブをベースにしたストライクステップ検出技術は、高感度である。これは、発明の実施形態が、処理されている基板の近くにおいて、リアクタ壁に向かうイオン束を直接測定するプローブを使用するからである。したがって、プローブによって測定されるイオン束は、基板表面に到着する束に非常に密接に関係し、この測定を、本質的に絶対的な測定にする。したがって、検出システムは、エッチング工程への移行を始動させる前に、イオン束が安定している（例えば不当な振動、即ち不安定性がない）こと及び設定制御限界内であることを確認しえる。
この直接的な測定手法は、より非直接的な測定である傾向がある且つストライクステップの検出について誤検出及び／又は検出漏れを発生しがちである且つ較正する又は絶対的にするのがより困難である先行技術による技術（上記のＲＦ電力測定又はＲＦインピーダンスプローブ測定など）と異なる。
また、ＣＣＥプローブは、小さいものである傾向があり、プラズマ処理チャンバの周辺プラズマ対向構造と同一面になるように取り付けられ、チャンバのプラズマ対向部品と同じ材料で形成されるプラズマ対向プローブ表面を有することが可能であるゆえに、プラズマに対する摂動が最小である。更に、電流は、プローブヘッドのプラズマ対向表面上に形成されえる任意の付着を通じて容量結合されるので、発明によるＣＣＥプローブベースのストライクステップ検出技術は、プラズマ対向プローブヘッド上のポリマ付着に反応しにくい。
本発明は、幾つかの好ましい実施形態の観点から説明されているが、本発明の範囲内に入るものとして、代替形態、置換形態、及び均等物がある。また、本発明の方法及び装置を実現する多くの代替的手法があることも留意されるべきである。本明細書では、種々の例が提供されるが、これらの例は、例示的であって、発明に対して限定的であることを意図されない。
また、名称及び要約は、便宜のために本明細書に提供されており、特許請求の範囲の範囲を解釈するために用いられるべきでない。更に、要約は、極めて短縮された形で記載され、便宜のために本明細書に提供されており、したがって、特許請求の範囲に述べられた発明全体を解釈する又は制限するために用いられるべきでない。もし本明細書において「集合」という用語が用いられる場合は、このような用語は、ゼロ、１つ、又は２つ以上の要素を含む普通に理解される数学的意味を有することを意図される。また、以下の添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれるものとしてこのようなあらゆる代替形態、置換形態、及び均等物を含むと解釈されることを意図される。
「考察」は、「Methods for Automatically Characterizing a Plasma（プラズマを自動的に特性化するための方法）」と題され、２００８年６月２６日付けで米国特許局に出願された同時係属出願（出願番号６１／０７５，９４８号）及び２００９年６月２日付けで米国特許庁に出願された同時係属出願（出願番号第１２／４７７，００７号）にも見いだされ、引用によって本明細書に組み込まれる。
「プラズマを自動的に特性化するための方法の考察」
プラズマ処理の進歩は、半導体産業の成長を導いてきた。標準的な一電子製品のチップを供給するには、幾百又は幾千の基板（半導体ウエハなど）が処理されると考えられる。競争力を有するために、メーカは、最短の処理時間で基板を処理して高品質の半導体素子に仕上げられる必要がある。
通常、プラズマ処理中は、基板に悪影響を及ぼす可能性がある問題が発生しえる。処理されている基板の品質を変える可能性がある重要な要因は、１つには、プラズマ自体である。プラズマを解析するのに十分なデータを得るためには、各基板に関する処理データを収集するためのセンサが用いられてよい。収集されたデータは、問題の原因を突き止めるために解析されてよい。
考察を進めるため、図４−Ａは、プラズマシステムＡ−１００の一部におけるデータ収集プローブの簡単な配線図を示している。プラズマシステムＡ−１００は、プラズマＡ−１０６を発生させるためにリアクタチャンバＡ−１０４に容量結合される、パルス状ＲＦ周波発生器などの高周波（ＲＦ）源Ａ−１０２を含んでよい。ＲＦ源Ａ−１０２がオンにされると、外部コンデンサＡ−１０８にバイアス電圧がかけられ、これは、約２６．２ナノファラッド（ｎＦ）でありえる。一例では、ＲＦ源Ａ−１０２は、数ミリ秒（例えば約５ミリ秒）ごとに小さな電力バースト（例えば１１．５メガヘルツ）を提供して外部コンデンサＡ−１０８を充電させてよい。ＲＦ源Ａ−１０２がオフにされると、外部コンデンサＡ−１０８には、極性を持つバイアス電圧が残るので、プローブＡ−１１０は、バイアスをかけられてイオンを収集する。バイアス電圧が減衰するにつれて、図４−Ｂ１、図４−Ｂ２、及び図４−Ｃに示されるような曲線が描かれると考えられる。
当業者ならば、プローブＡ−１１０が大抵は、リアクタチャンバＡ−１０４の壁を背にして位置決め可能な伝導性の平面を持つ電気プローブであることを承知している。プローブＡ−１１０は、したがって、リアクタチャンバＡ−１０４環境に直接曝される。プローブＡ−１１０によって収集された電流データ及び電圧データは、解析されてよい。レシピによっては、プローブＡ−１１０上に非伝導性の付着層Ａ−１１６を付着させる可能性があるので、全てのプローブが、信頼できる測定結果を収集できるとは限らない。しかしながら、当業者ならば、ＰＩＦ（平面イオン束）プローブが、測定の実施のために直流（ＤＣ）を引き込む必要がないその方式ゆえに、非伝導性の付着層にもかかわらずデータを収集可能であることを承知している。
プラズマシステムＡ−１００内における電流信号及び電圧信号は、他のセンサによって測定される。例において、ＲＦ源Ａ−１０２がオフに切り替えられると、電流及び電圧をそれぞれ測定するために、電流センサＡ−１１２及び高インピーダンス電圧センサＡ−１１４が用いられる。電流センサＡ−１１２及び電圧センサＡ−１１４から収集された測定データは、次いで、プロットされて電流グラフ及び電圧グラフに作成されえる。データは、手作業でプロットされてグラフに作成されてもよいし、又はソフトウェアプログラムに入力されてグラフに作成されてもよい。
図４−Ｂ１は、ＲＦ充電サイクル後における電圧対時間のグラフを示している。データ点Ｂ１−２０２において、ＲＦ源Ａ−１０２は、ＲＦ充電がなされた後にオフに切り替えられている（即ち、ＲＦバースト）。この例では、データ点Ｂ１−２０２において、プローブＡ−１１０にかかる電圧は、約マイナス５７ボルトである。プラズマシステムＡ−１００が、休止状態（データ点Ｂ１−２０４とＢ１−２０６との間の区間）に戻るにつれて、電圧は、大抵は浮遊電圧電位に達する。この例では、浮遊電圧電位は、約マイナス５７ボルトから約ゼロボルトに上昇する。しかしながら、浮遊電圧電位は、ゼロである必要はなく、マイナス又はプラスのバイアス電圧電位であってもよい。
同様に、図４−Ｂ２は、ＲＦ充電後における収集された電流データのグラフを示している。データ点Ｂ２−２５２において、ＲＦ源Ａ−１０２は、ＲＦ充電がなされた後にオフに切り替えられている。減衰期間Ｂ２−２５４中に、外部コンデンサＡ−１０８における戻り電流は、放電されるであろう。一例では、満充電のときに（データ点Ｂ２−２５２）、電流は、約０．８６ｍＡ／ｃｍ2である。しかしながら、電流は、完全に放電されたときに（データ点Ｂ２−２５６）、ゼロに戻っている。このグラフに基づくと、放電は、約７５ミリ秒かかる。データ点Ｂ２−２５６からデータ点Ｂ２−２５８までの間、コンデンサは、放電された状態にとどまる。
電流データ及び電圧データは、一定期間にわたって収集されるので、電流対電圧グラフは、時間で統合して時間変数を排除することによって作成されえる。換言すると、収集された電流データは、収集された電圧データに対応付けられてよい。図４−Ｃは、ＲＦバースト間の一時間区間に及ぶ簡単な電流対電圧グラフを示している。データ点Ｃ−３０２において、ＲＦ源Ａ−１０２は、ＲＦ充電がなされた後にオフに切り替えられている。
各ＲＦバースト中に収集されたデータに対して非線形適合を適用することによって、プラズマＡ−１０６が特性化されてよい。換言すると、プラズマＡ−１０６を特性化しえるパラメータ（例えば、イオン飽和、イオン飽和の傾き、電子温度、浮遊電圧電位など）が決定されてよい。プラズマＡ−１０６は、収集されたデータによって特性化されてよいが、パラメータを計算するプロセスは、人による介在を必要とする単調な手作業のプロセスである。一例では、各ＲＦバースト後（即ち、ＲＦ充電がなされ、次いでオフにされたとき）に収集されたデータを、ソフトウェア解析プログラムに取り込んでよい。ソフトウェア解析プログラムは、プラズマを特性化しえるパラメータを決定するために、非線形適合を実施してよい。プラズマを特性化することによって、技術者は、基板の低水準処理を最小限に抑えるためにどのようにレシピを調整すればよいかを決定できると考えられる。
あいにく、各ＲＦバーストについてデータを解析する先行技術の方法は、完了までに数秒の、又は数分もの時間を必要する可能性がある。解析されるべきＲＦバーストは、幾百万まではいかなくても通常幾千はあるので、レシピのためにプラズマを特性化するには、計算のために合計で幾時間も費やされると考えられる。ゆえに、先行技術の方法は、プロセス制御目的で時宜に即した関連データを提供するのに効果的な方法ではない。
添付の図面に例示される幾つかの実施形態を参照にして、本発明が詳細に説明される。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部又は全部の詳細を特定しなくても実施されえる。また、本発明が不必要に不明瞭にされないように、周知のプロセス工程及び／又は構造は詳細に説明されていない。
以下では、方法及び技術を含む、種々の実施形態が説明される。発明は、発明技術の実施形態を実施するためのコンピュータ可読命令を格納されたコンピュータ可読媒体を含む製造品も対象としえることを、念頭に置かれるべきである。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードを格納するための、例えば半導体、磁気、光磁気、光、又はその他の形態のコンピュータ可読媒体を含みえる。更に、発明は、発明の実施形態を実施するための装置も対象としえる。このような装置は、発明の実施形態にかかわるタスクを実施するための、専用の及び／又はプログラム可能な回路を含みえる。このような装置の例は、適切にプログラムされたときの汎用コンピュータ及び／又は専用計算装置を含み、コンピュータ／計算装置と、発明の実施形態にかかわる種々のタスクに適応された専用の／プログラム可能な回路との組み合わせを含みえる。
上記のように、プラズマに関するデータを収集するためにＰＩＦプローブ法が用いられ、リアクタチャンバ環境内に位置決めされてよい。センサ（例えばＰＩＦプローブ）から収集されたデータは、リアクタチャンバ内のプラズマを特性化するために用いられてよい。また、センサは、図４−Ａに示されるように収集表面を用いるので、チャンバの表面に関するデータも決定されえる。先行技術では、ＰＳＤによって収集されたデータが、解析に利用可能な即座のデータ源を提供する。あいにく、収集されえるデータの甚大な量が、時宜に即したデータの解析を困難にしている。幾千の、又は幾百万ものデータ点が収集されえるので、プラズマを正確に特性化するために関連区間を測定する作業は、とりわけデータが大抵は手作業で解析されるゆえに、気の遠くなる作業になるであろう。結果的に、収集されたデータは、時宜に即したプラズマの特性化をプラズマ処理システムに提供するのに有用ではなかった。
しかしながら、もし、プラズマの特性化に必要とされる関連のデータ点が、収集されえる幾千／幾百万のデータ点から特定されるならば、プラズマの特性化に必要とされる時間は、大幅に短縮されるであろう。発明の実施形態にしたがって、比較的短期間でプラズマを自動的に特性化するための方法が提供される。本明細書において説明される発明の実施形態は、プラズマを特性化するための解析を必要としえるデータ点を減らすために関連性範囲を特定するためのアルゴリズムを提供する。本明細書において論じられるように、関連性範囲は、各ＲＦバースト間に収集されえる幾千又は幾百万のデータ点のなかの、より小さいデータ点の集合を言う。発明の実施形態は、更に、プラズマを特性化するための値を計算する数学モデルに適用されえるシード値を推定することも提供する。関連性範囲に対して曲線適合を実施することによって、プラズマを特性化するために利用されえるパラメータが計算されえる。
本発明の特徴及び利点は、以下の図面及び議論を参照にして更に良く理解されるであろう。
図４−Ｄは、発明の一実施形態における、基板処理中にプラズマを自動的に特性化するための工程を説明した簡単なフローチャートを示している。基板処理中にＲＦ充電が提供された状況を考える。
第１の工程Ｄ−４０２では、電流データ及び電圧データが収集される。一例では、ＲＦ源がオンにされた後に、ＲＦ充電（パルス）が提供される。ＲＦ充電がオフにされた後は、リアクタチャンバのチャンバ壁に取り付け可能な平面イオン束プローブなどのプローブでデータを収集するために、電流センサ及び電圧センサが用いられてよい。上記のように、センサによって収集されえるデータ点の数は、幾千又は幾百万に及ぶであろう。一部のケースでは、各ＲＦバースト間において幾千から幾万のデータ点が収集されることがあり、これは、先行技術によるリアルタイムに近い解析をほぼ不可能にする。
先行技術では、半導体基板処理中に収集される測定データを解析するために、数時間の時間が充てられることがある。ここで、発明の一態様では、発明者らは、プラズマの特性化のために各ＲＦバースト間における測定データを解析する必要はないことに気付いた。その代わりに、もし、データ集合の関連性範囲に対して曲線適合が適用されるならば、プラズマの特性化に利用されえるパラメータが決定されるであろう。
次の工程Ｄ−４０４では、関連性範囲が決定される。上記のように、関連性範囲は、各ＲＦバースト間に収集されたデータ集合のなかの小集合を言う。先行技術では、データは手作業で解析されているので、収集されたデータの甚大な量は、関連性範囲の計算を困難な作業にする。多くの場合、関連性範囲は、視覚的に推定されえる。関連性範囲を特定するにあたっては、データ集合のなかの小集合から、存在しえるノイズが実質的に排除されてよい。一例では、複雑な基板処理中に、プローブ上にポリマが蓄積され、収集されたデータの一部を歪曲させることがある。例えば、影響を受けるデータの一部は、コンデンサが完全に放電された時点で収集されえるデータである傾向がある。関連性範囲を特定するにあたっては、ポリマの蓄積に関連したデータが、解析から取り除かれてよい。換言すると、関連性範囲の決定は、プラズマの特性化が不規則ノイズに見舞われることなく行われることを可能にしえる。一例として、関連性範囲がどのように決定されえるかに関しては、下記の図４−Ｅの考察において論じられる。
関連性範囲を特定することに加えて、次の工程Ｄ−４０６では、シード値も決定されてよい。本明細書において論じられるように、シード値は、傾き、電子温度、イオン飽和値、浮遊電圧電位などの推定値を言う。例えばシード値がどのように推定されえるかに関しては、図４−Ｅの考察において提供される。
関連性範囲及びシード値は、曲線適合を実施するために用いられる。曲線適合は、次のＲＦバースト前に実施される必要があるので、関連性範囲及び／又はシード値を決定するために用いられる方法は、最小限のオーバーヘッドで最終適合値に近い値を生成することによって、急速な収束を達成するために必要とされえる曲線適合の反復回数を減らす必要がある。
関連性範囲及びシード値によって、次の工程Ｄ−４０８では、非線形適合（例えば曲線適合）が実施されることによって、高価な高性能のコンピュータを必要とすることなく短期間でプラズマが特性化されることを可能にしてよい。先行技術と異なり、この方法は、処理のために数分、又は数時間もの時間を必要とする代わりに、一ＲＦバーストに起因する減衰区間からの結果がおよそ２０ミリ秒内に特性化されることを可能にする。リアルタイムに近い解析能力によって、この方法は、自動制御システムの一部として適用されて、プラズマ処理中に技術者に関連データを提供しえる。
図４−Ｅは、発明の一実施形態における、関連性範囲及びシード値を決定するための簡単なアルゴリズムを示している。図４−Ｅは、図４−Ｆ１、図４−Ｆ２、図４−Ｆ３、及び図４−Ｆ４との関連で論じられる。
第１の工程Ｅ−５０２では、各ＲＦバースト中に収集されたデータが、自動的にプロットされる。一例では、電流センサによって収集される電流データがプロットされ、図４−Ｆ１に示されるような電流対時間グラフＦ１−６００に作成される。別の例では、収集された電圧データがプロットされ、図４−Ｆ２に示されるような電圧対時間グラフＦ２−６５０に作成されてよい。データは、先行技術の場合と同様のグラフを生じえるが、先行技術と異なり、収集されたデータは、人による介在を必要とすることなく自動的に解析プログラムに取り込まれる。或いは、収集された測定データは、プロットされる必要がなく、その代わりに、解析プログラムに直接取り込まれてよい。その代わりに、グラフは、アルゴリズムを説明するための視覚的な例として提供される。
先行技術と異なり、プラズマを特性化するためにデータ集合全体が解析されるのではなく、その代わりに、関連性範囲が決定される。関連性範囲を決定するために、次の工程Ｅ−５０４では、先ず、パーセント減衰点が決定されてよい。本明細書において論じられるように、パーセント減衰点は、初めの値がその一定のパーセントまで減衰したところのデータ点を言う。一実施形態では、パーセント減衰点は、解析されるべきデータ区間の終わりを表わしてよい。一例において、ＲＦ源がオフに切り換えられたとき、電流値は、約０．８６ｍＡ／ｃｍ2である。値は、図４−Ｆ１のグラフＦ１−６００上のデータ点Ｆ１−６０２によって表わされる。もしパーセント減衰点が、初めの値の１０パーセントに設定されるならば、パーセント減衰点は、データ点Ｆ１−６０４にあり、約０．０８６ｍＡ／ｃｍ2である。換言すると、パーセント減衰点は、ＲＦ源がオフに切り換えられシステムが平衡状態に戻っていくときの電荷の値である初めの値の所定のパーセントをとることによって決定されてよい。一実施形態では、パーセントは、経験的に決定される。一実施形態では、データ区間の終わりを決定するためにパーセント減衰点を用いる代わりに、各ＲＦバーストについて収集されたデータの一次微分のピークが計算されてよい。
次の工程Ｅ−５０６では、アルゴリズムは、初めの値と第２の減衰点との間のデータ小集合であるイオン飽和区間を決定してよい。本明細書において論じられるイオン飽和区間は、プローブへの電子束が無視できるようにプローブ電位が浮遊電位に対して十分に負であるような電流電圧（ＩＶ）曲線の領域を言う。この領域では、プローブへの電流は、電位の負の度合いが増すにつれて緩やかに線形に増加する。また、イオン飽和区間は、プローブがシステム内における利用可能イオンを全て収集できるようにバイアス電圧が浮遊電位に対して十分に負であるようなレジームである。換言すると、収集される電流は、バイアス電圧が十分高く上昇されるにつれて「飽和」する。また、本明細書において論じられるように、「利用可能イオン」は、「シース境界」に衝突するイオン束を言い、これは、バイアス電圧が更に増加されるにつれて拡大するであろう。
換言すると、イオン飽和区間は、図４−Ｆ１のデータ点Ｆ１−６０２からＦ１−６０６までの区間である。一実施形態では、第２の減衰点は、初めの値（即ち、データ点Ｆ１−６０２）のパーセントをとることによって決定されてよい。一例において、もし第２の減衰点が、初めの値の約９５パーセントであるならば、第２の減衰点は、約０．８１ｍＡ／ｃｍ2（即ち、データ点Ｆ１−６０６）である。したがって、イオン飽和区間は、初めの値（データ点Ｆ１−６０２）から第２の減衰点（データ点Ｆ１−６０６）までである。なお、第２の減衰点は、初めの値（データ点Ｆ１−６０２）とパーセント減衰点（データ点Ｆ１−６０４）との間であることがわかる。パーセント減衰点と同様に、第２の減衰点もまた、一実施形態では所定の閾値に基づいてよい。一実施形態では、パーセントは、経験的に決定される。
イオン飽和区間が決定されたら、次の工程Ｅ−５０８では、傾き（ｓ）及びイオン飽和（ｉ0）が推定されてよい。上記のように、傾き（ｓ）及びイオン飽和（ｉ0）は、プラズマを特性化するパラメータを決定するために数学モデル（下記の式２）に適用されえる４つのシード値のうちの２つである。一例では、傾き（ｓ）は、線形回帰を実施することによって決定されてよい。別の実施形態では、アルゴリズムは、データ点Ｆ１−６０２とＦ１−６０６との間のデータ値の平均をとることによってイオン飽和（ｉ0）も決定してよい。
次の工程Ｅ−５１０では、アルゴリズムは、一次微分が符号を変える点である変曲点を決定してよい。一実施形態では、変曲点は、パーセント減衰点と第２の減衰点との間の電流値の一次微分の最小値を特定することによって計算されてよい。説明のため、図４−Ｆ３は、電流信号Ｆ３−６６０のパーセント減衰点（Ｆ３−６６４）と初めの点（Ｆ３−６６２）との間の値の一次微分を示している。変曲点は、一次微分（Ｆ３−６７０）の最小データ点であり、（データ点Ｆ３−６６６によって示されるように）−０．０１２ｍＡ／ｃｍ2の値と２２６の指標値とを有する。変曲値を決定するために、指標値は、電流信号プロットＦ３−６６０に対してマッピングされている。この例において、一次微分の指標値が、電流信号Ｆ３−６６０に対してマッピングされているとき、変曲値は、データ点Ｆ３−６６８によって示されるように、０．４７１４ｍＡ／ｃｍ2である。
一実施形態では、関連性範囲は、初めの値と変曲点との間の範囲として定義される。その追加として又は代わりとして、変曲点を計算する代わりに（例えば３５パーセントの）パーセント減衰閾値が設定されてよい。一例において、経験的に決定されえる３５パーセントのパーセント減衰点を使用すると、関連性範囲は、図４−Ｆ１の点Ｆ１−６０２とＦ１−６０４との間に入るであろう。
Figure 2011527521
Figure 2011527521
変曲点を特定されたら、次の工程Ｅ−５１２では、電子温度が推定されてよい。電子温度は、上記の式１を用いて推定されてよい。電子温度を計算するために用いられる電流データ及び電圧データは、プローブが引き込む電流が大抵はイオン飽和電流よりも少ないときである推移区間内にある。一実施形態では、電流データ及び電圧データが測定される時刻は、変曲点に対応していてよい。或いは、電流電圧（Ｉ−Ｖ）曲線の変曲点が用いられてもよい。電子温度は、電流電圧曲線上の変曲点に対応する時刻における、一ＲＦバーストについて収集されたデータの一次微分（パーセント減衰点を計算するにあたって決定される）の率であるので、その数字を生成するために必要とされえる計算のオーバーヘッドは、最小限である。
次の工程Ｅ−５１４では、アルゴリズムは、浮遊電圧電位を決定してよい。浮遊電圧電位は、収集された電圧データに基づいて決定されるので、浮遊電圧電位は、工程Ｅ１−５０４〜Ｅ−５１２において計算されるような値を最初に決定する必要なく決定されえる。当業者ならば、浮遊電圧電位が、外部コンデンサが完全に放電された後にプローブが浮遊する電位であることを承知している。通常、浮遊電圧電位は、次のＲＦバーストの直前に生じる信号を見ることによって決定されてよい。しかしながら、ポリマの蓄積が歪みを引き起こす可能性ゆえに、誤ったデータ（即ち、ノイズ）が収集されることがあり、したがって、浮遊電圧電位は、収集期間の終わり頃に収集される電圧値を平均化することによって計算されてよい。一実施形態では、浮遊電圧電位は、図４−Ｆ２に示されるように、データ点Ｆ２−６５２（電圧がその浮遊電位に最初に到達するデータ点）からデータ点Ｆ２−６５４（次のＲＦバーストの直前のデータ点）にかけて計算されてよい。別の実施形態では、浮遊電圧電位は、図４−Ｆ２に示されるようにデータ点Ｆ２−６５２とＦ２−６５４との間に位置する窓Ｆ２−６５６内の電圧値に基づいてよい。一実施形態では、窓Ｆ２−６５６は、先のパルスが９９パーセントを超えて減衰する前に始まって次のパルスが始まる前に終わる限り、任意のサイズであってよい。一実施形態では、浮遊電圧電位は、標準偏差（誤差）の小さい平均値を提供する窓から決定されてよい。
以上からわかるように、関連性範囲及びシード値を決定するための方法は、電流、電圧、及び／又は電流電圧（Ｉ−Ｖ）曲線に生じえる異常を打ち消す。一例では、ＲＦバーストの終わりにポリマの蓄積が発生しえる。しかしながら、上記のアルゴリズムを適用することによって、関連性範囲及びシード値は、処理中に発生しえる予想外のアーチファクトに影響されなくなる。
関連性範囲が決定されシード値が計算されると、次の工程Ｅ−５１６では、図４−Ｆ４のグラフＦ４−６８０を作成するために、電流値が電圧値に対してプロットされ曲線適合が適用されてよい。一例では、曲線適合を実施するために、レベンバーグ・マーカード（Levenberg-Marquardt）アルゴリズムが適用されてよい。曲線適合グラフを作成すること、及び下記の式２のような数学モデルにシード値を適用することによって、プラズマを特性化するために利用されえる４つのパラメータが決定されえる。
Figure 2011527521
Figure 2011527521
本発明の１つ又は複数の実施形態からわかるように、プラズマ処理中にプラズマを特性化するための自動化された方法が提供される。関連性範囲及びシード値の集合を決定することによって、一ＲＦバースト後に大抵収集される幾千又は幾百万のデータ点を処理する必要なくプラズマの特性化が生じえる。自動化されたこの方法は、手作業によるこれまでの単調なプロセスを、迅速に且つ効率良く実施されえる自動的な作業に転換する。データ解析を数分（又は数時間）から数ミリ秒に大幅に短縮されたことによって、プラズマ特性化は、製造プロセス後の代わりにプラズマ処理中に実施されえる。したがって、関連性データは、現時点のプラズマ環境を明らかにすることによって、レシピ及び／又はツールの調整を行うこと並びに廃棄を最小限に抑えることを可能にしえる。
本発明は、幾つかの好ましい実施形態の観点から説明されているが、本発明の範囲内に入るものとして、代替形態、置換形態、及び均等物がある。また、本発明の方法及び装置を実現する多くの代替的手法があることも留意されるべきである。本明細書では、種々の例が提供されるが、これらの例は、例示的であって、発明に対して限定的であることを意図されない。
また、名称及び要約は、便宜のために本明細書に提供されており、特許請求の範囲の範囲を解釈するために用いられるべきでない。更に、要約は、極めて短縮された形で記載され、便宜のために本明細書に提供されており、したがって、特許請求の範囲に述べられた発明全体を解釈する又は制限するために用いられるべきでない。もし本明細書において、「集合」という用語が用いられる場合は、このような用語は、ゼロ、１つ、又は２つ以上の要素を含む普通に理解される数学的意味を有することを意図される。また、以下の添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれるものとしてこのようなあらゆる代替形態、置換形態、及び均等物を含むと解釈されることを意図される。

Claims (20)

  1. プラズマ処理システムの処理チャンバ内の安定化プラズマを特定するための方法であって、
    前記処理チャンバ内においてストライクステップを実行してプラズマを発生させることであって、前記ストライクステップは、
    前記処理チャンバ内において十分に高いガス圧を印加することと、
    前記処理チャンバ内において低い高周波（ＲＦ）電力を維持することと、
    を含む、ことと、
    前記ストライクステップ中に、基板表面にごく接近している前記処理チャンバの表面上にあるプローブヘッドを利用して特性パラメータ測定結果の集合を収集することと、
    前記特性パラメータ測定結果の集合を所定の範囲と照らして比較することと、
    を備え、
    前記特性パラメータ測定結果の集合が前記所定の範囲内である場合は、前記安定化プラズマが存在する、方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記プローブヘッドは、容量結合静電（ＣＣＥ）プローブである、方法。
  3. 請求項２に記載の方法であって、
    前記プローブヘッドは、小さいデバイスであり、前記プローブヘッドのプラズマ対向表面は、前記処理チャンバのその他のプラズマ対向部品と同様の材料で作成される、方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合は、イオン束測定結果の集合である、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合は、電子温度測定結果の集合である、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合は、浮遊電位測定結果の集合である、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合が前記所定の範囲内でない場合は、前記プラズマは安定化されておらず、修正措置がとられる、方法。
  8. プラズマ処理システムの処理チャンバ内の安定化プラズマを特定するための構成であって、
    前記処理チャンバ内において下部電極上に位置決めされる基板と、
    前記処理チャンバ内において低いＲＦ電力で印加される高周波（ＲＦ）電力源と、
    前記処理チャンバ内において十分に強力に印加される圧力モジュールと、
    プラズマ対向センサを含み、前記基板の表面にごく接近している前記処理チャンバの表面上に配され、少なくとも、前記ストライクステップ中に特性パラメータ測定結果の集合を収集するように構成されたプローブ構成と、
    前記特性パラメータ測定結果の集合を所定の範囲と照らして比較するように構成される検出モジュールと、
    を備え、
    前記特性パラメータ測定結果の集合が前記所定の範囲内である場合は、前記安定化プラズマが存在する、構成。
  9. 請求項８に記載の構成であって、
    前記プラズマ対向センサは、容量結合静電（ＣＣＥ）プローブヘッドである、構成。
  10. 請求項９に記載の構成であって、
    前記プラズマ対向センサは、小さいデバイスであり、前記プラズマ対向センサのプラズマ対向表面は、前記処理チャンバのその他のプラズマ対向部品と同様の材料で作成される、構成。
  11. 請求項８に記載の構成であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合は、イオン束測定結果の集合である、構成。
  12. 請求項８に記載の構成であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合は、電子温度測定結果の集合である、構成。
  13. 請求項８に記載の構成であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合は、浮遊電位測定結果の集合である、構成。
  14. 請求項８に記載の構成であって、
    前記検出モジュールは、ソフトウェアアルゴリズムである、構成。
  15. 請求項８に記載の構成であって、
    もし前記検出モジュールが、前記安定化プラズマを決定することができない場合は、修正措置がとられる、構成。
  16. プラズマ処理システムの処理チャンバ内の安定化プラズマを特定するように構成されたコンピュータ可読コードを盛り込まれたプログラム格納媒体を備える製造品であって、
    前記処理チャンバ内においてストライクステップを実行してプラズマを発生させるためのコードであって、前記ストライクステップは、
    前記処理チャンバ内において十分に高いガス圧を印加するためのコードと、
    前記処理チャンバ内において低い高周波（ＲＦ）電力を維持するためのコードと、
    を含む、コードと、
    前記ストライクステップ中に、基板表面にごく接近している前記処理チャンバの表面上にあるプローブヘッドを利用して特性パラメータ測定結果の集合を収集するためのコードと、
    前記特性パラメータ測定結果の集合を所定の範囲と照らして比較するためのコードと、
    を備え、
    前記特性パラメータ測定結果の集合が前記所定の範囲内である場合は、前記安定化プラズマが存在する、製造品。
  17. 請求項１６に記載の製造品であって、
    前記プローブヘッドは、容量結合静電（ＣＣＥ）プローブである、製造品。
  18. 請求項１６に記載の製造品であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合は、イオン束測定結果の集合、電子温度測定結果の集合、及び浮遊電位測定結果の集合のうちの１つである、製造品。
  19. 請求項１６に記載の製造品であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合が前記所定の範囲内でない場合は、前記プラズマは安定化されておらず、修正措置がとられる、製造品。
  20. 請求項１６に記載の製造品であって、
    前記特性パラメータ測定結果の集合を前記所定の範囲と照らして比較するための前記コードは、検出モジュールによって実施される、製造品。
JP2011517510A 2008-07-07 2009-07-07 プラズマ処理チャンバ内のストライクステップを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体 Expired - Fee Related JP5427888B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7873908P 2008-07-07 2008-07-07
US61/078,739 2008-07-07
PCT/US2009/049757 WO2010005930A2 (en) 2008-07-07 2009-07-07 Capacitively-coupled electrostatic (cce) probe arrangement for detecting strike step in a plasma processing chamber and methods thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2011527521A true JP2011527521A (ja) 2011-10-27
JP2011527521A5 JP2011527521A5 (ja) 2013-04-11
JP5427888B2 JP5427888B2 (ja) 2014-02-26

Family

ID=41504145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011517510A Expired - Fee Related JP5427888B2 (ja) 2008-07-07 2009-07-07 プラズマ処理チャンバ内のストライクステップを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8164349B2 (ja)
JP (1) JP5427888B2 (ja)
KR (1) KR20110039239A (ja)
CN (2) CN102084473B (ja)
TW (1) TWI467623B (ja)
WO (1) WO2010005930A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015154025A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びその運転方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7829468B2 (en) * 2006-06-07 2010-11-09 Lam Research Corporation Method and apparatus to detect fault conditions of plasma processing reactor
US8849585B2 (en) * 2008-06-26 2014-09-30 Lam Research Corporation Methods for automatically characterizing a plasma
CN102084471B (zh) 2008-07-07 2012-11-28 朗姆研究公司 用于检测等离子体处理室中的等离子体不稳定的无源电容耦合静电(cce)探针装置
JP5661622B2 (ja) * 2008-07-07 2015-01-28 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマ処理チャンバで用いるための真空ギャップを備えたプラズマ対向プローブ装置
JP5265770B2 (ja) * 2008-07-07 2013-08-14 ラム リサーチ コーポレーション プラズマ処理チャンバ内のデチャックを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコンピュータ可読コードを格納するプログラム格納媒体
WO2010005934A2 (en) * 2008-07-07 2010-01-14 Lam Research Corporation Rf-biased capacitively-coupled electrostatic (rfb-cce) probe arrangement for characterizing a film in a plasma processing chamber
KR101606734B1 (ko) 2008-07-07 2016-03-28 램 리써치 코포레이션 플라즈마 프로세싱 챔버에서 인시츄 아킹 이벤트들을 검출하기 위한 패시브 용량성-커플링된 정전식 (ｃｃｅ) 프로브 장치
US9017513B2 (en) 2012-11-07 2015-04-28 Lam Research Corporation Plasma monitoring probe assembly and processing chamber incorporating the same
JP7175239B2 (ja) * 2018-06-22 2022-11-18 東京エレクトロン株式会社 制御方法、プラズマ処理装置、プログラム及び記憶媒体
WO2019244734A1 (ja) * 2018-06-22 2019-12-26 東京エレクトロン株式会社 制御方法及びプラズマ処理装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161456A (ja) * 1997-08-26 1999-03-05 Nec Corp ドライエッチング方法およびその装置
WO2007145801A2 (en) * 2006-06-07 2007-12-21 Lam Research Corporation Method and apparatus to detect fault conditions of a plasma processing reactor

Family Cites Families (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2006A (en) * 1841-03-16 Clamp for crimping leather
US2003A (en) * 1841-03-12 Improvement in horizontal windivhlls
US2002A (en) * 1841-03-12 Tor and planter for plowing
US2007A (en) * 1841-03-16 Improvement in the mode of harvesting grain
US2005A (en) * 1841-03-16 Improvement in the manner of constructing molds for casting butt-hinges
US2008A (en) * 1841-03-18 Gas-lamp eok conducting gas pkom ah elevated buhner to one below it
US1000000A (en) * 1910-04-25 1911-08-08 Francis H Holton Vehicle-tire.
US4595487A (en) 1985-03-18 1986-06-17 Kennecott Corporation Sensing probe holder system
US5473162A (en) 1987-10-26 1995-12-05 Baylor University Infrared emission detection of a gas
KR0129663B1 (ko) 1988-01-20 1998-04-06 고다까 토시오 에칭 장치 및 방법
US4982067A (en) 1988-11-04 1991-01-01 Marantz Daniel Richard Plasma generating apparatus and method
DE3914065A1 (de) 1989-04-28 1990-10-31 Leybold Ag Vorrichtung zur durchfuehrung von plasma-aetzverfahren
JPH04186167A (ja) * 1990-11-21 1992-07-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体加速度センサー及びその製造方法
US6165311A (en) 1991-06-27 2000-12-26 Applied Materials, Inc. Inductively coupled RF plasma reactor having an overhead solenoidal antenna
US6036877A (en) 1991-06-27 2000-03-14 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with heated source of a polymer-hardening precursor material
US5175472A (en) 1991-12-30 1992-12-29 Comdel, Inc. Power monitor of RF plasma
JPH0737817A (ja) 1993-06-28 1995-02-07 Sony Corp プラズマ計測用プローブ及びこれを用いたプラズマ計測方法
US5779925A (en) * 1994-10-14 1998-07-14 Fujitsu Limited Plasma processing with less damage
FR2738984B1 (fr) * 1995-09-19 1997-11-21 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif de mesure d'un flux d'ions dans un plasma
US6345589B1 (en) 1996-03-29 2002-02-12 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming a borophosphosilicate film
US6024831A (en) 1997-08-20 2000-02-15 Vanguard International Semiconductor Corporation Method and apparatus for monitoring plasma chamber condition by observing plasma stability
JPH11354509A (ja) 1998-04-07 1999-12-24 Seiko Epson Corp プラズマエッチングの終点検出方法及びプラズマエッチング装置
JP2000003909A (ja) 1998-06-15 2000-01-07 Kishimoto Sangyo Co Ltd 半導体デバイス用絶縁膜および半導体デバイス
JP2000031072A (ja) 1998-07-10 2000-01-28 Seiko Epson Corp プラズマモニタ方法及び半導体製造装置
US6965506B2 (en) 1998-09-30 2005-11-15 Lam Research Corporation System and method for dechucking a workpiece from an electrostatic chuck
JP2001144071A (ja) 1999-11-10 2001-05-25 Toshiba Corp プラズマ処理方法及びその装置
TW483037B (en) 2000-03-24 2002-04-11 Hitachi Ltd Semiconductor manufacturing apparatus and method of processing semiconductor wafer using plasma, and wafer voltage probe
US6592817B1 (en) * 2000-03-31 2003-07-15 Applied Materials, Inc. Monitoring an effluent from a chamber
JP3968211B2 (ja) 2000-08-31 2007-08-29 株式会社日立製作所 微弱磁場計測デュワー
US6833710B2 (en) 2000-10-27 2004-12-21 Axcelis Technologies, Inc. Probe assembly for detecting an ion in a plasma generated in an ion source
KR100378187B1 (ko) 2000-11-09 2003-03-29 삼성전자주식회사 정전척을 구비한 웨이퍼 지지대 및 이를 이용한 웨이퍼 디척킹 방법
US6603538B1 (en) * 2000-11-21 2003-08-05 Applied Materials, Inc. Method and apparatus employing optical emission spectroscopy to detect a fault in process conditions of a semiconductor processing system
JP4128339B2 (ja) 2001-03-05 2008-07-30 株式会社日立製作所 試料処理装置用プロセスモニタ及び試料の製造方法
US6554954B2 (en) 2001-04-03 2003-04-29 Applied Materials Inc. Conductive collar surrounding semiconductor workpiece in plasma chamber
US7374636B2 (en) 2001-07-06 2008-05-20 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for providing uniform plasma in a magnetic field enhanced plasma reactor
US7093560B2 (en) 2002-04-17 2006-08-22 Lam Research Corporation Techniques for reducing arcing-related damage in a clamping ring of a plasma processing system
US20030210510A1 (en) 2002-05-07 2003-11-13 Hann Thomas C. Dynamic dechucking
US20030213559A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-20 Applied Science And Technology, Inc. Stabilization of electronegative plasmas with feedback control of RF generator systems
JP2005527983A (ja) 2002-05-29 2005-09-15 東京エレクトロン株式会社 データハンドリング、ストレージ及び操作のための方法とシステム
US6894474B2 (en) 2002-06-07 2005-05-17 Applied Materials, Inc. Non-intrusive plasma probe
KR20040024720A (ko) * 2002-09-16 2004-03-22 삼성전자주식회사 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템
US7452824B2 (en) 2003-05-16 2008-11-18 Applied Materials, Inc. Method of characterizing a chamber based upon concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of plural chamber parameters
US7067432B2 (en) * 2003-06-26 2006-06-27 Applied Materials, Inc. Methodology for in-situ and real-time chamber condition monitoring and process recovery during plasma processing
US6939726B2 (en) 2003-08-04 2005-09-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Via array monitor and method of monitoring induced electrical charging
US6902646B2 (en) 2003-08-14 2005-06-07 Advanced Energy Industries, Inc. Sensor array for measuring plasma characteristics in plasma processing environments
JP4364667B2 (ja) 2004-02-13 2009-11-18 東京エレクトロン株式会社 溶射部材、電極、およびプラズマ処理装置
US20050212450A1 (en) 2004-03-16 2005-09-29 Scientific Systems Research Limited Method and system for detecting electrical arcing in a plasma process powered by an AC source
US7334477B1 (en) 2004-12-22 2008-02-26 Lam Research Corporation Apparatus and methods for the detection of an arc in a plasma processing system
US7571698B2 (en) 2005-01-10 2009-08-11 Applied Materials, Inc. Low-frequency bias power in HDP-CVD processes
US7578301B2 (en) * 2005-03-28 2009-08-25 Lam Research Corporation Methods and apparatus for determining the endpoint of a cleaning or conditioning process in a plasma processing system
US7319316B2 (en) 2005-06-29 2008-01-15 Lam Research Corporation Apparatus for measuring a set of electrical characteristics in a plasma
KR20070035346A (ko) 2005-09-27 2007-03-30 삼성전자주식회사 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치
US7479207B2 (en) 2006-03-15 2009-01-20 Lam Research Corporation Adjustable height PIF probe
US7413672B1 (en) * 2006-04-04 2008-08-19 Lam Research Corporation Controlling plasma processing using parameters derived through the use of a planar ion flux probing arrangement
JP4754419B2 (ja) * 2006-07-03 2011-08-24 学校法人立命館 プラズマ異常放電診断方法、プラズマ異常放電診断システム及びコンピュータプログラム
KR20080048310A (ko) * 2006-11-28 2008-06-02 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조용 플라즈마 장치
US20090007642A1 (en) 2007-07-05 2009-01-08 Baxter International Inc. Dialysis fluid measurement method and apparatus using conductive contacts
US8849585B2 (en) 2008-06-26 2014-09-30 Lam Research Corporation Methods for automatically characterizing a plasma
WO2010005934A2 (en) 2008-07-07 2010-01-14 Lam Research Corporation Rf-biased capacitively-coupled electrostatic (rfb-cce) probe arrangement for characterizing a film in a plasma processing chamber
JP5661622B2 (ja) 2008-07-07 2015-01-28 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマ処理チャンバで用いるための真空ギャップを備えたプラズマ対向プローブ装置
KR101606734B1 (ko) 2008-07-07 2016-03-28 램 리써치 코포레이션 플라즈마 프로세싱 챔버에서 인시츄 아킹 이벤트들을 검출하기 위한 패시브 용량성-커플링된 정전식 (ｃｃｅ) 프로브 장치
JP5265770B2 (ja) 2008-07-07 2013-08-14 ラム リサーチ コーポレーション プラズマ処理チャンバ内のデチャックを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコンピュータ可読コードを格納するプログラム格納媒体
CN102084471B (zh) 2008-07-07 2012-11-28 朗姆研究公司 用于检测等离子体处理室中的等离子体不稳定的无源电容耦合静电(cce)探针装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1161456A (ja) * 1997-08-26 1999-03-05 Nec Corp ドライエッチング方法およびその装置
WO2007145801A2 (en) * 2006-06-07 2007-12-21 Lam Research Corporation Method and apparatus to detect fault conditions of a plasma processing reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015154025A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びその運転方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010005930A2 (en) 2010-01-14
CN104320899A (zh) 2015-01-28
US20100006417A1 (en) 2010-01-14
TW201003717A (en) 2010-01-16
CN102084473B (zh) 2014-10-22
CN102084473A (zh) 2011-06-01
KR20110039239A (ko) 2011-04-15
WO2010005930A3 (en) 2010-04-22
TWI467623B (zh) 2015-01-01
US8164349B2 (en) 2012-04-24
JP5427888B2 (ja) 2014-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5427888B2 (ja) プラズマ処理チャンバ内のストライクステップを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体
JP5734185B2 (ja) プラズマ処理チャンバ内のプラズマ不安定性事象を検出するための構成、及び、プラズマ不安定性事象を検出する方法
JP5265770B2 (ja) プラズマ処理チャンバ内のデチャックを検出するための容量結合静電（ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコンピュータ可読コードを格納するプログラム格納媒体
JP5734184B2 (ja) プラズマ処理チャンバ内のその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）アーク放電事象を検出するための構成、及び、アーク放電事象を検出する方法
JP5643198B2 (ja) プラズマ処理チャンバ内の膜を特徴付けるためのｒｆバイアス容量結合静電（ｒｆｂ−ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体
JP5726730B2 (ja) プラズマを自動的に特徴付けるための方法、及び、その方法の少なくとも１つを実行するコンピュータ可読コードを格納するプログラム格納媒体
JP2011527523A5 (ja) プラズマ処理チャンバ内の膜を特徴付けるためのｒｆバイアス容量結合静電（ｒｆｂ−ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120628

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121127

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20130225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees