JP2018006343A - 表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法 - Google Patents
表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018006343A JP2018006343A JP2017127104A JP2017127104A JP2018006343A JP 2018006343 A JP2018006343 A JP 2018006343A JP 2017127104 A JP2017127104 A JP 2017127104A JP 2017127104 A JP2017127104 A JP 2017127104A JP 2018006343 A JP2018006343 A JP 2018006343A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- optical
- sensor
- surface wave
- source
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 26
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 15
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 11
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000005389 semiconductor device fabrication Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
- G01N21/73—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using plasma burners or torches
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32128—Radio frequency generated discharge using particular waveforms, e.g. polarised waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32715—Workpiece holder
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/3299—Feedback systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- 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
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
- H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
-
- 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
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
- H05H1/461—Microwave discharges
- H05H1/4615—Microwave discharges using surface waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/334—Etching
- H01J2237/3341—Reactive etching
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステムを提供すること。【解決手段】表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステムが提供される。態様において、プラズマプロセシングのためのシステムには、プラズマ場を発生させるように構成された表面波プラズマ源が含まれてもよい。システムにはまた、表面波プラズマ源の近傍の領域で回収される光学エネルギーを特徴づける情報を生成するように構成された光学センサが含まれてもよい。さらに、システムには、光学センサにより生成された情報に応答して表面波プラズマ源の近傍の不安定性の領域を検出するように構成されたセンサ論理ユニットが含まれてもよい。【選択図】図１
Description
本発明の背景
関連出願の相互参照
Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７８（ａ）（４）に従い、本願は、本願においてその全体が参照により明示的に組み込まれる、２０１６年６月３０日付で出願され、同時係属中の米国特許仮出願番号６２／３５６５９８の利益および優先権を主張する。
関連出願の相互参照
Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７８（ａ）（４）に従い、本願は、本願においてその全体が参照により明示的に組み込まれる、２０１６年６月３０日付で出願され、同時係属中の米国特許仮出願番号６２／３５６５９８の利益および優先権を主張する。
本発明の分野
本発明は、基板プロセシングのためのシステムおよび方法に、より特には表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステムに関する。
本発明は、基板プロセシングのためのシステムおよび方法に、より特には表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステムに関する。
関連する技術の説明
表面波プラズマ源は、例えばドライプラズマエッチングプロセスなどの種々の半導体デバイス製造プロセスにおいて使用される。プラズマエッチングプロセスを使用して、半導体基板上でパターン化された微細ラインに沿ってまたはビアまたはコンタクトホール内で材料を除去またはエッチングする。プラズマエッチングプロセスは、一般には、例えば上にパターン化された保護層を、例えばフォトレジスト層などを有する半導体基板などのウエハを、プロセシングチャンバ中へ配置することを伴う。
表面波プラズマ源は、例えばドライプラズマエッチングプロセスなどの種々の半導体デバイス製造プロセスにおいて使用される。プラズマエッチングプロセスを使用して、半導体基板上でパターン化された微細ラインに沿ってまたはビアまたはコンタクトホール内で材料を除去またはエッチングする。プラズマエッチングプロセスは、一般には、例えば上にパターン化された保護層を、例えばフォトレジスト層などを有する半導体基板などのウエハを、プロセシングチャンバ中へ配置することを伴う。
いったんウエハがチャンバ内に配置されると、真空ポンプを調節してプロセシング圧力を達成しながら、予め特定された流速で、イオン化可能で解離性のガス混合物をチャンバ中に導入することによりエッチングされる。次いで、ガス種の一部が、エネルギーを有する電子との衝突によりイオン化されると、プラズマが形成される。加熱された電子は、ガス混合物中のガス種のいくらかを解離させて、曝露表面エッチング化学に好適な反応性種を創出する。いったんプラズマが形成されると、ウエハのあらゆる曝露された表面は、プラズマ密度、平均電子エネルギー、および他の因子の関数に応じて変化する速度でプラズマによりエッチングされる。
従来、上記のとおり、半導体デバイス作製の間、基板の処理のために、ガスをプラズマに励起するために種々の手法が実施されてきた。特に、「平行平板型」容量結合プラズマ（ＣＣＰ）プロセシングシステム、または誘導結合プラズマ（ＩＰＣ）プロセシングシステムは、プラズマ励起のために広く使用されてきた。とりわけ、またはより具体的なタイプのプラズマ源の中では、（電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を使用するものを含む）マイクロ波プラズマ源、表面波プラズマ（ＳＷＰ）源、およびヘリコンプラズマ源が存在する。
ＳＷＰ源の態様は、その全体が本願に組み込まれる、Ｖｏｒｏｎｉｎらにより２０１２年１２月１９日に出願され、発明の名称が「表面波プラズマ源における均一性の制御」である米国特許出願公開第２０１４／００２８１８４号明細書に、さらに詳細に記載されている。
いくつかのバージョンでは、ＳＷＰ源には、複数のくぼみまたは表面非均一性を有するプラズマ分配プレートが含まれてもよい。プラズマ場は、くぼみの近傍の領域で生成してもよい。いくつかのバージョンでは、非均一性には、円筒形状、円錐形状、円錐台形状、球形状、非球形状、方形状、角錐形状、またはあらゆる任意の形状が含まれてもよい。ＳＷＰプラズマ分配プレートの種々の配置は、その全体が本願に組み込まれる、Ｃｈｅｎらにより２０１３年３月１４日に出願され、発明の名称が「安定的表面波プラズマ源」である米国特許第８，６６９，７０５号明細書に記載されている。
ＳＷＰ源は、一般には、平行平板型源より均一なプラズマ場を生成するが、不安定性および非均一性は、特により低電力レベルではなお存在し得る。例えば、プラズマ分配プレート中の全てのくぼみではないが、いくつかのくぼみの近傍の領域中でプラズマ場のいくらかの非均一性が存在し得る。実際に、いくつかのくぼみにおけるプラズマ発生は、非均一性をもたらす他のものずっとより効率的であり得るが、「制御可能に安定な」プラズマ分配である。かかる非均一性を、（例えば反射電力、整合ネットワーク安定性などの）電気シグナル分析により検出することは困難であり得るが、エッチングパラメータに反対の影響をもたらし得る。
発明の要約
表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステムが提供される。態様において、プラズマプロセシングのためのシステムには、プラズマ場を発生させるように構成された表面波プラズマ源が含まれてもよい。システムにはまた、表面波プラズマ源の近傍の領域で回収される光学エネルギーを特徴づける情報を生成するように構成された光学センサが含まれてもよい。さらに、システムには、光学センサにより生成された情報に応答して表面波プラズマ源の近傍での不安定性の領域を検出するように構成されたセンサ論理ユニットが含まれてもよい。
表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステムが提供される。態様において、プラズマプロセシングのためのシステムには、プラズマ場を発生させるように構成された表面波プラズマ源が含まれてもよい。システムにはまた、表面波プラズマ源の近傍の領域で回収される光学エネルギーを特徴づける情報を生成するように構成された光学センサが含まれてもよい。さらに、システムには、光学センサにより生成された情報に応答して表面波プラズマ源の近傍での不安定性の領域を検出するように構成されたセンサ論理ユニットが含まれてもよい。
態様において、プラズマプロセシングのための方法には、表面波プラズマ源によりプラズマ場を発生させることが含まれてもよい。前記方法にはまた、光学センサにより表面波プラズマ源の近傍の領域で回収される光学エネルギーを特徴づける情報を生成することが含まれてもよい。また、前記方法には、センサ論理ユニットにより、光学センサにより生成された情報に応答して表面波プラズマ源の近傍での不安定性の領域を検出することが含まれてもよい。
図面の簡単な説明
本明細書の組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、本発明の態様を例示し、上記の発明の一般的説明および以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
本明細書の組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、本発明の態様を例示し、上記の発明の一般的説明および以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
発明の態様の詳細な説明
表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステム。しかしながら、関連技術分野の当業者は、具体的な詳細の１つまたは２つ以上がなくても、または他の置き換えおよび／または追加の方法、材料または構成要素により、種々の態様を実施し得ることを認識するであろう。他の例においては、本発明の種々の態様の側面を曖昧にすることを回避するために、周知の構造、材料または操作を示さず、または詳細には記載しない。
表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法およびシステム。しかしながら、関連技術分野の当業者は、具体的な詳細の１つまたは２つ以上がなくても、または他の置き換えおよび／または追加の方法、材料または構成要素により、種々の態様を実施し得ることを認識するであろう。他の例においては、本発明の種々の態様の側面を曖昧にすることを回避するために、周知の構造、材料または操作を示さず、または詳細には記載しない。
同様に、説明の目的のために、本発明の完全な理解を提供するために、具体的な数、材料、および配置が記載される。それにもかかわらず、本発明は特定の詳細なしで実施され得る。さらに、図に示された種々の態様は例示の代表であり、必ずしもスケールのとおりに描かれていないことが理解される。図面に参照符号を付す際には、同様の数は一貫して同様の部分を指す。
「一態様」または「態様」またはそれらの変形への本明細書を通した言及は、特定の特徴、構造、材料または態様に関連して記載された特性が、本発明の少なくとも１つの態様に含まれることを意味するが、それらが各態様に存在することを示さない。よって、本明細書を通して種々の箇所での、例えば「一態様において」または「態様において」などの句の出現は、必ずしも本発明の同一の態様を指すものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性を、１つまたは２つ以上の態様においてあらゆる好適なやり方で組み合わせてもよい。他の態様において、種々の追加の層および／または構造が含まれてもよく、および／または記載された特徴が省略されてもよい。
さらに、特に明記されない限り、「ａ」または「ａｎ」が「１つまたは２つ以上」を意味してもよいことが理解されなければならない。
種々の操作を、本発明を理解するのに最も有用なやり方で、順に複数の別個の操作として記載する。しかしながら、説明の順序は、これらの操作が必ずしも順序依存であることを示唆すると解釈されてはならない。特に、これらの操作は、提示の順で行われる必要はない。記載される操作を、記載された態様とは別の順序で行ってもよい。種々の追加の操作を行ってもよく、および／または記載された操作を、追加の態様において省略してもよい。
本願において使用されるとおり、用語「ウエハ」は、基材または上に材料が形成された構造を意味し、これを含む。ウエハには、単一材料、異なる材料の複数の層、異なる材料の領域を有する層（単数）または層（複数）またはそれらの中の異なる構造が含まれ得ることが十分に理解されるであろう。これらの材料には、半導体、絶縁体、導体、またはそれらの組み合わせが含まれてもよい。例えば、ウエハは、半導体ウエハ、支持構造上のベース半導体層、１つまたは２つ以上の層を有する金属電極または半導体ウエハ、それらの上に形成された構造または領域であってもよい。ウエハは、従来のシリコンウエハまたは半導体性材料の層を含む他のバルクウエハであってもよい。本願において使用されるとおり、用語「バルクウエハ」は、シリコンウエハのみならず、例えばシリコン−オン−サファイア（「ＳＯＳ」）基板およびシリコン−オン−ガラス（「ＳＯＧ」）基板などのシリコン−オン−インシュレータ（silicon−on−insulator）（「ＳＯＩ」）基板、ベース半導体基礎（foundation）上のシリコンのエピタキシャル層、および他の半導体または例えばケイ素−ゲルマニウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、およびリン化インジウムなどのオプトエレクトロニック材料を意味し、これらを含む。
ここで、同様の参照符号がいくつかの視点を通して同一または対応する部分を示す図面を参照する。
図１は、半導体プロセシングのためのシステム１００の一態様を例示する。態様において、システム１００を、プラズマエッチングのために構成してもよい。特に、システム１００は、ドライプラズマエッチングシステムまたはドライ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）システムであってもよい。態様において、システム１００には、プラズマ源１０２が含まれてもよい。態様において、プラズマ源１０２は、表面波プラズマ源であってもよい。代替的に、プラズマ源１０２は、ヘリカルまたは誘導結合プラズマ源のアレイであってもよい。かかる態様において、プラズマ源１０２には、ソースプレート１０６に結合されたＲＦフィードアセンブリ１０４が含まれてもよい。ソースプレート１０６は、プラズマ分配プレート１０８に隣接して配置されてもよい。
プラズマ源１０２を、プラズマエッチングチャンバ１１０に連結してもよい。ウエハ支持体１１２を、プラズマエッチングチャンバ１１０内に配置してもよく、プロセシングのためにウエハ１１４を支持するように構成してもよい。さらなる態様において、プラズマ源１０２は、エッチャントイオンでウエハ１１４に衝撃を与えるためにプラズマエッチングチャンバ１１０内でプラズマ場１１６を発生させてもよい。さらなる態様において、プラズマ場１１６は、チャンバ、ＲＦ電源（図示せず）およびソースコントローラ（図示せず）などに連結された真空ポンプ（図示せず）により制御されてもよい。システム１００のある追加の要素は、本願の説明の簡素化のために図示されず、または説明されないが、当業者は、本願の態様に従って使用され得る、いくつかの追加の構成要素を認識するであろう。
図２は、半導体プロセシングのためのプラズマ源１０２の一態様を例示する分解立体図である。態様において、プラズマ源１０２には、所定のラジアルラインに沿って配置された複数のスロット２０２を有するソースプレート１０６が含まれてもよい。ソースプレート１０６は、プラズマ分配プレート１０８に隣接して配置されてもよい。態様において、プラズマ分配プレート１０８には、非均一性の複数の領域を有する表面が含まれてもよい。一態様において、非均一性の領域は、くぼみ２０４であってもよい。
図３は、プラズマ源１０２における操作不安定性検出のためのシステムの一態様を例示するブロック図である。態様において、システム３００には、ソースプレート１０６およびプラズマ分配プレート１０８を含むプラズマ源１０２が含まれる。態様において、１つまたは２つ以上のコネクタ３０４が、１つまたは２つ以上の光学センサ３０６をプラズマ源１０２に接続させてもよい。態様において、１つまたは２つ以上の光学センサ３０６は、プラズマ源１０２の近傍の領域で回収される光学エネルギーを特徴づける情報を生成するように構成されてもよい。光学センサ３０６は、図１に示されるとおりのプラズマ場１１６により放出されたフォトンの波長に対応する波長でフォトンを検出するように構成されてもよい。例えば、光学センサ３０６は、紫外（ＵＶ）および／または極紫外（ＥＵＶ）波長で光学エネルギーを検出するように構成されてもよい。
センサ論理３０８を光学センサ３０６に接続して、光学センサ３０６により生成された情報に応答してプラズマ源１０２の近傍での不安定性の領域を検出するように構成されてもよい。例えば、センサシグナルデータを、コンパレータにより生成して、図５に示されるとおりのプロセスツールのプログラム可能な論理チップ（ＰＬＣ）（図示せず）によりさらに分析してもよい。比較されたシグナル間の差が特定の閾値またはセットパラメータを超える場合には、ＰＬＣは、警告または警報状態を知らせてもよい。警報状態の発生では、プラズマ源１０２のスイッチを直ちに切ってもよい。任意に、センサ論理３０８からのフィードバックを、プラズマ源１０２に供給されたＲＦ電源のパラメータを調節するためにソースコントローラ３１０に提供してもよい。当業者は、ソースコントローラ３１０が、プロセシングツールのＰＬＣ中に実装されてもよいことを認識するであろう。
図４は、図１に示されるとおり、プラズマ源１０２における操作不安定性検出のための一態様のシステム４００を例示する図である。態様において、光学ファイバ４０２は、プラズマ分配プレート１０８の表面に形成されたくぼみ２０４の近傍の領域に配置されてもよい。光学ファイバ４０２を、プラズマ分配プレート１０８の表面に形成されたくぼみ２０４の近傍の領域で発生したプラズマからの光学エネルギーを回収するように構成してもよい。
くぼみ２０４の近傍の領域からの光学ファイバ４０２により回収された光学エネルギーを、光学ファイバ４０２の長さに沿って伝送し、光学センサ４０４の近傍に配置された第２の端部で放出してもよい。光学センサ４０４は、図３および５に示されるとおり、光学エネルギーをセンサ論理３０８により受信されたシグナルに変換してもよい。光学センサ４０４の態様には、フォトダイオード、光電子増倍管などが含まれてもよい。態様において、光学ファイバ４０２を、プラズマ分配プレート１０８の内部軸に沿って配置してもよい。例えば、光学ファイバ４０２の第１の端部を、くぼみ２０４の近傍で光学エネルギーを回収するためにくぼみ２０４の内部表面に、または内部表面の近くに配置してもよい。光学ファイバ４０２は、図４に例示されるとおり、プラズマ分配プレート１０８の本体へ内部を通って走り、プレートの外側端部から外側に向かって延びてもよい。さらなる態様において、複数の光学ファイバ４０２をプラズマ分配プレート１０８に接続してもよく、各光学ファイバ４０２は、くぼみ２０４の１つの近傍に配置される。
例の意味で、プラズマ分配プレート１０８中で大体１〜１０個のくぼみ２０４が存在する態様においては、同様に、１〜１０個の光学ファイバ４０２が存在してもよく、各光学ファイバ４０２は、くぼみ２０４領域に連結している。例示される態様において、プラズマ分配プレート１０８には、７個のくぼみ２０４が含まれる。かかる態様において、システム４００には、７個の光学ファイバ４０２が含まれてもよく、それぞれは、別々の光学センサ４０４に接続している。さらなる態様を、図５に示す。代替的に、他の態様では、１１〜５０個のくぼみおよび１１〜５０個の光学ファイバを使用してもよい。
図５は、図１に示されるとおり、プラズマ源１０２における操作不安定性検出のためのシステム５００の一態様を例示する図である。態様において、複数の光学センサ４０４ａ〜ｎは、図４に示されるとおり、複数の光学ファイバ４０２から光学エネルギーを受信してもよい。態様において、システム５００には、複数の増幅器が５０２ａ〜ｎが含まれ、それぞれは、個々の光学センサ４０４ａ〜ｎにより生成されたセンサシグナル５０６を増幅するように構成される。代替的に、シングル増幅器回路（図示せず）は、センサシグナルを増幅してもよい。コンパレータ５０４は、光学センサ４０４ａ〜ｎにより生成されたセンサシグナル５０６を対照シグナルと比較するように構成されてもよい。代替的に、コンパレータ５０４は、互いに対して、複数の受信されたセンサシグナルを比較してもよい。なお別の態様において、複数のセンサシグナルを、対照シグナルに対してそれぞれ比較してもよい。比較されたシグナル間の差が閾値を超える場合には、プラズマ場の不安定性を異常であると特定してもよい。ある態様において、かかる情報を、プラズマ源１０２の動的制御のために、図３に示されるとおり、ソースコントローラ３１０へのフィードバックとして提供してもよい。いくつかの態様において、コンパレータ５０４を、ソースコントローラ３１０と一体化してもよい。かかる態様において、コンパレータ５０４は、プラズマ源の他のビルトインコントローラまたはプロセスツールＰＬＣの一体化された部分であってもよい。態様において、プラズマ源の動的制御には、シグナル５０６を図３のソースコントローラ３１０へ送信することが含まれる。センサシグナル５０６は、プラズマ場の不安定性が存在することを示す警報またはオペレータへの通知であり得る。
図６は、プラズマ源１０２における操作不安定性検出のための方法６００の一態様を例示するフローチャート図である。態様において、方法６００には、ブロック６０２でＲＦ電源を表面波プラズマ源に印加することが含まれる。ブロック６０４では、方法６００には、プラズマ源によりプラズマ場を発生させることが含まれる。ブロック６０６では、方法６００には、ソースの近傍の領域において光学エネルギーを回収することが含まれる。センサは、ブロック６０８で光学センサによりプラズマ場を特徴づける情報を生成してもよい。ブロック６１０で、方法６００には、情報に応答してプラズマ源の近傍での不安定性の領域を検出することが含まれてもよい。ブロック６１２で、不安定性が検出された場合には、前記方法には、センサシグナルを生成して伝送することが含まれてもよい。態様において、センサシグナルには、システムまたはオペレータへの警報または伝達が含まれてもよい。
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および７Ｄは、７００Ｗで駆動される、図１に示されるとおりのプラズマ源１０２により発生した安定なプラズマ場を示すプロセスログの代表的なデータを例示する。図７Ａは、プラズマ源１０２に供給された上部ＲＦ電源を例示する。図７Ｂは、ソースプレート１０６からの上部ＲＦ反射電源を例示する。図７Ｃは、第１のプラズマインピーダンス整合ネットワークチューナー位置を例示し、図７Ｄは、第２のチューナー位置を例示する。第１および第２のチューナーは、ＲＦインピーダンス整合回路であってもよく、グラフが初期スタートアップ後のレベルであるという事実は、システムが安定であることを示す。
図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、および８Ｄは、７００Ｗで駆動される、プラズマ源１０２により発生した不安定なプラズマ場を示すプロセスログの代表的なデータを例示する。同様に、図８Ａおよび８Ｂは、上部ＲＦ電源および反射電源をそれぞれ例示し、図８Ｃおよび８Ｄは、チューナー位置を例示する。チューナー位置のグラフは全体のプロセス安定性を示すが、試験中、数個のくぼみ中の光の強度は他と比較して極めて低かった。この矛盾は、データ単独からプラズマの不安定性を特定することが極めて困難である事実の例示であり、本願の態様において記載されたとおりの光学センシングへの必要性がさらに例示される。
追加の利点および変形は、当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、より広範な側面において本願発明は、示されて記載された、特定の詳細、代表的な装置および方法、および例示的な例に限定されない。したがって、一般的な発明の概念の範囲から逸脱することなく、かかる詳細からの逸脱がなされてもよい。
Claims (21)
- 以下：
プラズマ場を発生させるように構成された表面波プラズマ源；
表面波プラズマ源の近傍の領域で回収される光学エネルギーを特徴づける情報を生成するように構成された光学センサ；および
光学センサにより生成された情報に応答して表面波プラズマ源の近傍で不安定性の領域を検出するように構成されたセンサ論理ユニット、
を含む、プラズマプロセシングのためのシステム。 - 表面波プラズマ源が、プラズマ分配プレートの表面上で非均一性の複数の領域を有するプラズマ分配プレートをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
- 非均一性の複数の領域が、プラズマ分配プレートの表面に形成されたくぼみを含む、請求項２に記載のシステム。
- プラズマ分配プレートの表面に形成されたくぼみの近傍の領域に配置された光学ファイバをさらに含む、請求項３に記載のシステム。
- 光学ファイバが、表面プラズマ分配プレートに形成されたくぼみの近傍の領域で発生したプラズマからの光学エネルギーを回収するように構成される、請求項４に記載のシステム。
- 光学センサが、光学ファイバの近傍に配置された光感受性ダイオードを含む、請求項５に記載のシステム。
- 複数の光学ファイバをさらに含み、各光学ファイバは、プラズマ分配プレートの表面に形成された複数のくぼみの１つの近傍の領域に配置される、請求項４に記載のシステム。
- 光学ファイバの数が、１〜１０個の範囲の光学ファイバである、請求項７に記載のシステム。
- プラズマ分配プレートの表面に形成されたくぼみの数が、１〜１０個の範囲のくぼみである、請求項７に記載のシステム。
- 光学ファイバが、プラズマ分配プレートの内部軸に沿って配置される、請求項４に記載のシステム。
- 光学ファイバの第１の端部が、プラズマ分配プレートの表面に形成されたくぼみの内側表面上に配置される、請求項５に記載のシステム。
- 光学センサが、複数の光学ファイバの近傍に配置された複数の光感受性ダイオードを含み、それぞれの光学ファイバが、プラズマ分配プレートの表面に形成された複数のくぼみの１つの近傍の領域に配置される、請求項６に記載のシステム。
- センサ論理ユニットが、光学センサにより生成されたシグナルを増幅するように構成された増幅器を含む、請求項１に記載のシステム。
- センサ論理ユニットが、複数の増幅器を含み、それぞれが、複数の光学センサの１つにより生成されたシグナルを増幅するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- センサ論理ユニットが、複数の光学センサの１つにより生成されたセンサシグナルを対照シグナルと比較するように構成されたコンパレータを含む、請求項１に記載のシステム。
- センサ論理ユニットが、複数のセンサシグナルを比較するように構成されたコンパレータを含み、それぞれのセンサシグナルが、複数の光学センサの１つにより生成される、請求項１に記載のシステム。
- センサ論理ユニットが、複数のセンサシグナルを対照シグナルと比較するように構成されたコンパレータを含み、それぞれのセンサシグナルが、複数の光学センサの１つにより生成される、請求項１に記載のシステム。
- ソースコントローラをさらに含み、前記ソースコントローラが、センサ論理ユニットから受信されたフィードバックに応答して、表面波プラズマ源に供給された電源のパラメータを制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 表面波プラズマ源に連結されたプラズマエッチングチャンバをさらに含み、前記プラズマエッチングチャンバが、表面波プラズマ源により発生したプラズマ場およびプラズマエッチングチャンバ内に配置されたウエハ支持体を含むように構成され、前記ウエハ支持体が、プロセシングのための半導体ウエハを受容するように構成される、請求項１に記載のシステム。
- 光学ファイバの数が、１１〜５０個の範囲の光学ファイバであり、プラズマ分配プレートの表面に形成されたくぼみの数が、１１〜５０個の範囲のくぼみである、請求項７に記載のシステム。
- 以下：
表面波プラズマ源によりプラズマ場を発生させるステップ；
光学センサにより、表面波プラズマ源の近傍の領域で回収される光学エネルギーを特徴づける情報を生成するステップ；および
センサ論理ユニットにより、光学センサにより生成された情報に応答して表面波プラズマ源の近傍の不安定性の領域を検出するステップ、
を含む、プラズマプロセシングのための方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662356598P | 2016-06-30 | 2016-06-30 | |
| US62/356,598 | 2016-06-30 | ||
| US15/416,422 US10651017B2 (en) | 2016-06-30 | 2017-01-26 | Method for operation instability detection in a surface wave plasma source |
| US15/416,422 | 2017-01-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018006343A true JP2018006343A (ja) | 2018-01-11 |
| JP6462782B2 JP6462782B2 (ja) | 2019-01-30 |
Family
ID=60807689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017127104A Active JP6462782B2 (ja) | 2016-06-30 | 2017-06-29 | 表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10651017B2 (ja) |
| JP (1) | JP6462782B2 (ja) |
| KR (1) | KR102411011B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11209478B2 (en) * | 2018-04-03 | 2021-12-28 | Applied Materials, Inc. | Pulse system verification |
| US10818482B2 (en) * | 2018-09-27 | 2020-10-27 | Tokyo Electron Limited | Methods for stability monitoring and improvements to plasma sources for plasma processing |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009101927A1 (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Tokyo Electron Limited | マイクロ波プラズマ処理装置の天板、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2016038993A (ja) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマの安定性判定方法及びプラズマ処理装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100545034B1 (ko) * | 2000-02-21 | 2006-01-24 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 플라즈마처리장치 및 시료의 처리방법 |
| AU2001251216A1 (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-15 | Tokyo Electron Limited | Optical monitoring and control system and method for plasma reactors |
| US6745095B1 (en) * | 2000-10-04 | 2004-06-01 | Applied Materials, Inc. | Detection of process endpoint through monitoring fluctuation of output data |
| JP3893868B2 (ja) * | 2000-10-11 | 2007-03-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 電界効果トランジスタの製造方法、並びに、半導体デバイスの製造方法及びその装置 |
| US20060165873A1 (en) * | 2005-01-25 | 2006-07-27 | Micron Technology, Inc. | Plasma detection and associated systems and methods for controlling microfeature workpiece deposition processes |
| JP4601439B2 (ja) * | 2005-02-01 | 2010-12-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
| US8415884B2 (en) * | 2009-09-08 | 2013-04-09 | Tokyo Electron Limited | Stable surface wave plasma source |
| US8883024B2 (en) * | 2010-10-18 | 2014-11-11 | Tokyo Electron Limited | Using vacuum ultra-violet (VUV) data in radio frequency (RF) sources |
| US9101042B2 (en) | 2012-07-24 | 2015-08-04 | Tokyo Electron Limited | Control of uniformity in a surface wave plasma source |
| US20170133202A1 (en) * | 2015-11-09 | 2017-05-11 | Lam Research Corporation | Computer addressable plasma density modification for etch and deposition processes |
-
2017
- 2017-01-26 US US15/416,422 patent/US10651017B2/en active Active
- 2017-06-27 KR KR1020170081197A patent/KR102411011B1/ko active IP Right Grant
- 2017-06-29 JP JP2017127104A patent/JP6462782B2/ja active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009101927A1 (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Tokyo Electron Limited | マイクロ波プラズマ処理装置の天板、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2016038993A (ja) * | 2014-08-06 | 2016-03-22 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマの安定性判定方法及びプラズマ処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20180005805A1 (en) | 2018-01-04 |
| KR102411011B1 (ko) | 2022-06-17 |
| KR20180003448A (ko) | 2018-01-09 |
| JP6462782B2 (ja) | 2019-01-30 |
| US10651017B2 (en) | 2020-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10063062B2 (en) | Method of detecting plasma discharge in a plasma processing system | |
| US8809199B2 (en) | Method of etching features in silicon nitride films | |
| TWI473160B (zh) | 電漿增強基板處理方法及設備 | |
| US6646224B2 (en) | Plasma-assisted processing system and plasma-assisted processing method | |
| KR101414307B1 (ko) | 반도체 처리에 있어서 마스크를 제공하는 방법 및 장치 | |
| KR20070083803A (ko) | 자체 바이어스 전압을 측정하여 플라즈마 처리시스템에서의 프로세스를 모니터링하는 방법 및 장치 | |
| KR20070057983A (ko) | 임피던스를 측정하여 플라즈마 처리 시스템에서의프로세스를 모니터링하는 방법 및 장치 | |
| SG192332A1 (en) | Etch with increased mask selectivity | |
| US7842619B2 (en) | Plasma processing method | |
| JP2008211099A (ja) | プラズマ処理装置及びそのクリーニング方法 | |
| TWI603368B (zh) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| US10892145B2 (en) | Substrate processing apparatus, substrate processing method, and method of fabricating semiconductor device using the same | |
| KR20180054495A (ko) | 이중 주파수 표면파 플라즈마 소스 | |
| JP6462782B2 (ja) | 表面波プラズマ源における操作不安定性検出のための方法 | |
| US20150243485A1 (en) | Device for Treating an Object with Plasma | |
| JP2016031955A (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| JP2010177525A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP3542514B2 (ja) | ドライエッチング装置 | |
| KR100664512B1 (ko) | 플라즈마처리방법 및 장치 | |
| JP5774428B2 (ja) | ドライエッチング方法およびプラズマエッチング装置 | |
| KR100725614B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| US20190096636A1 (en) | Plasma processing apparatus, plasma processing method and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
| JP2007103622A (ja) | プラズマ処理方法および装置 | |
| US10490425B2 (en) | Plasma systems and methods of processing using thereof | |
| KR101262904B1 (ko) | 플라즈마 식각 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180619 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180817 |
|
| 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: 20181204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181227 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6462782 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |