JP2023529921A - 薄膜、透明な結晶を通したインシトゥ測定、および処理チャンバ壁内の透明な基材 - Google Patents

Abstract

システムは、少なくとも一部が処理チャンバの壁とライナー内に埋め込まれている透明な結晶を含んでいる。透明な結晶は、近位端と遠位端を有し、遠位端は、処理チャンバの内部に露出した遠位面を有する。透明な薄膜が、遠位面上に堆積され、ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有する。光結合デバイスが、光源からの光を透明な結晶の近位端を通して伝達し、遠位面、透明な薄膜の表面、および透明な薄膜上に堆積されたプロセス膜層の表面の組み合わせから反射されて戻って受け取られた光を分光計内に集束させることができる。分光計は、プロセス膜層を表す、集束光内の第１のスペクトルを検出することができる。【選択図】図２

Description

［０００１］本開示の実施形態は、薄膜、透明な結晶を通したインシトゥ（その場）測定、および処理チャンバ壁内の透明な基材に関する。

［０００２］処理チャンバの表面の変化は、様々な処理パラメータに影響を与える。例えば、チャンバ壁へのエッチング副生成物の再堆積は、所与のプロセスのエッチング速度を変える可能性がある。したがって、基板がチャンバ内で処理されると、エッチング速度（または他の処理パラメータもしくは状態）が変化し、基板間で処理が不均一になる可能性がある。

［０００３］ライナー（または内壁）、蓋、静電チャック（ＥＳＣ）、プロセスリングなどの表面を含む、処理チャンバ内の表面状態を監視するための信頼できる方法は現在のところない。例えば、処理チャンバのライナーの化学的、物理的、および熱的状態は、ライナー付近のガス放出の再結合に影響することにより、プラズマプロセスに影響を与えることが知られている。容量性監視または共振周波数監視などのいくつかの監視方法が開発中であるが、これらの方法は、詳細には処理中に、熱雑音または高周波ノイズに悩まされる。

［０００４］さらに、基板処理は、特に処理装置が老朽化するにつれて、処理中の情報の欠如により、非効率および／または不正確になりやすい。例えば、処理チャンバ内での経時的なプロセスシフトの後では、処理に、堆積量（堆積厚さなど）の変化や堆積組成の変化が生じることがあり、いずれも、許容できない処理された基板のバッチを廃棄しなければならなくなることがある。さらに、処理チャンバ内の洗浄プロセスをいつ実行するべきかを知ることは、（例えば、インプロセス時間のみに基づく）当て推量であることがあり、洗浄プロセスをあまり頻繁に実行すると、基板のスループットに影響を与える可能性がある。処理における他の非効率さまたは不正確さも存在し、さらに詳しく説明される。

［０００５］本明細書に記載されたいくつかの実施形態は、透明な結晶を含む処理システムを対象とし、透明な結晶の少なくとも一部が、処理チャンバの壁およびライナー内に埋め込まれている。透明な結晶は、近位端と遠位端を有し、遠位端は、処理チャンバの内部に露出した遠位面を有する。透明な薄膜が、透明な結晶の遠位面上に堆積され、透明な薄膜は、ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有する。システムは、分光計と、分光計に結合された光結合デバイスとを、さらに含む。光結合デバイスは、光源からの光を透明な結晶の近位端を通して伝達し、遠位面、透明な薄膜の表面、および透明な薄膜上に堆積されたプロセス膜層の表面の組み合わせから反射されて戻って受け取られた光を分光計内に集束させることができる。分光計は、プロセス膜層を表す、集束光内の第１のスペクトルを検出することができる。

［０００６］追加のまたは関連する実施形態では、処理チャンバは、処理チャンバの内部を画定する壁、壁の内面に取り付けられたライナー、および透明な結晶を含み、透明な結晶の少なくとも一部が、壁およびライナー内に埋め込まれている。透明な結晶は、近位端および遠位端を有し、遠位端は、壁の内面とほぼ面一である遠位面を有する。処理チャンバは、透明な結晶の遠位面上に堆積された透明な薄膜を、さらに含む。透明な薄膜は、ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有する。壁の外側からの光は、透明な結晶を通過し、遠位面で反射し、透明な薄膜の表面で反射して、透明な結晶の近位端を通って戻ることができる。

［０００７］いくつかの実施形態では、関連する方法は、処理チャンバの壁およびライナー内に透明な結晶の少なくとも一部を埋め込むことを含む。透明な結晶は、近位端と遠位端を有し、遠位端は、処理チャンバの内部に露出した遠位面を有する。この方法は、透明な結晶の遠位面上に、ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を備える透明な薄膜を堆積させることを、さらに含む。この方法は、処理チャンバ内の透明な薄膜上にプロセス膜層を堆積させることを、さらに含む。この方法は、光源からの光を、光結合デバイスによって、透明な結晶の近位端を通して伝達することを、さらに含む。この方法は、ライナーの遠位端、透明な薄膜の表面、およびプロセス膜層の表面の組み合わせから反射されて戻って受け取られた光を、光結合デバイスによって光ファイバーケーブル内に集束させることを、さらに含む。この方法は、光ファイバーケーブルから集束光を分光計で受け取り、プロセス膜層を表す第１のスペクトルを集束光内で分光計によって検出することを、さらに含む。

［０００８］本開示のこれらおよび他の態様に従って、多数の他の特徴が提供される。本開示の他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面から、より完全に明らかになるであろう。

［０００９］本開示は、同様の参照符号が同様の要素を示す添付の図面の図において、限定ではなく例として示される。本開示における「１つの（ａｎ）」または「１つの（ｏｎｅ）」実施形態への異なる参照は、必ずしも同じ実施形態へのものではなく、そのような参照は、少なくとも１つを意味することに留意されたい。

一実施形態による、例示的な処理システムの上面概略図である。 一実施形態による、処理チャンバを監視するためのシステムの簡略化された側面図である。 一実施形態による、処理チャンバの壁およびライナー内に埋め込まれた透明な結晶および堆積された透明な薄膜を示す、図２のシステムの側面図の拡大部分である。 様々な実施形態による、ライナーまたは壁に関して近位面および遠位面に形成され得る角度を説明するための、透明な結晶の簡略化された側面図である。 一実施形態による、表面角度を含まない透明な結晶の簡略化された側面図である。 一実施形態による、図４Ａのいくつかの角度を含む適切な寸法を有する透明な結晶の詳細な側面図である。 様々な実施形態による、コンピュータモデル版と比較した、いくつかの異なるプロセス膜層の反射率対波長のグラフである。 一実施形態による、透明な薄膜上のプロセス膜層の第１のスペクトルを測定するための方法のフローチャートである。 一実施形態による、第１のスペクトルとともに、プロセス膜層の１つ以上の光学的膜特性を決定するために、堆積された薄膜の第２のスペクトル（光がオンではない）を測定するための方法のフローチャートである。 本開示の様々な態様による、処理チャンバ内の処理を改善するために、透明な薄膜上に堆積された薄膜の１つ以上の光学的膜特性を使用する方法のフローチャートである。

［００２０］本明細書に記載の実施形態は、処理チャンバの状態および／またはプロセス状態を監視するために、処理チャンバのライナー（または内壁）に関して干渉による反射測定法を使用するためのシステムおよび方法に関する。例えば、反射測定法を使用して、ライナー表面上、またはライナーに近接し、実質的にライナーを表す反射体表面上に堆積された薄膜層（例えば、プロセス膜層）の１つ以上の光学的薄膜特性を決定することができる。そのような光学的薄膜特性には、限定されないが、より詳細に論じられるように、厚さ、屈折率（ｎ）の値、および吸光係数（ｋ）の値が含まれ、これらの値は、組成材料を決定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、処理チャンバのプロセス状態の決定は、処理チャンバ内での基板の処理中に行われ、したがって、処理チャンバ内のプラズマの存在に適合することを含み得る。プラズマには、基板のエッチングに使用される腐食性ガスが含まれている。他の実施形態では、１つ以上の光学的薄膜特性は、処理前または処理後に決定されるので、アクティブなプロセス中に存在しているプラズマを補償する必要はない。

［００２１］様々な実施形態において、処理チャンバのライナーの状態を決定することは、例えば、処理装置または処理チャンバの他の構造の較正、洗浄、または交換などの、補正を行う必要があるプロセスシフト（またはドリフト）があったかどうかを含む、処理チャンバの表面の状態を一般的に示す。このようなプロセスシフトは、処理された基板の性能と歩留まりに影響を与える可能性がある。さらに、堆積された膜の層の厚さを決定することは、処理されている基板上に堆積された薄膜と同等であり得（処理中に測定された場合）、したがって、適切な堆積速度、量、および処理後に処理チャンバを洗浄する時期と程度を確認するために使用することができる。プラズマ中のフッ素含有量も測定され、経時的に追跡され得る。さらなる利点には、基板処理中のプラズマ空間の中断を最小限に抑えて反射測定を実行できること、およびハードウェアに起因するスキューとパーティクルのリスクを低減できることが含まれる。本実施形態はまた、既存のライナーおよび処理チャンバの設計に対する変更が最小限ですむ。

［００２２］より具体的には、開示されたシステムおよび方法は、光源（例えば、広帯域光源）、分光計（または分析方法としてスペクトルを記録および測定するための他の装置）、およびコリメータまたはミラーなどの光結合デバイスを含む。これらの実施形態、ならびに開示されたシステムの一部である処理チャンバは、少なくともその一部が処理チャンバの壁およびライナー内に埋め込まれている透明な結晶を、さらに含むことができる。透明な結晶は、透明なセラミック材料でできていてもよいし、例えば、サファイア、ダイヤモンド、石英、または炭化ケイ素などの透明な材料でできていてもよい。処理チャンバの内部に露出した透明な結晶の表面上に透明な薄膜（または基材）を形成することができる。透明な薄膜は、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、または同様の透明な合金の原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、またはプラズマ気相堆積（ＰＶＤ）を使用する予備堆積によって堆積され得る。一実施形態では、透明な薄膜は、ライナーの表面とほぼ面一である。透明な薄膜はまた、ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有し得る。

［００２３］具体的には、透明な結晶上に形成された透明な薄膜は、反射光の信号対雑音比（ＳＮＲ）と分光計の測定精度を向上させる。例えば、別個の構造体としてライナーに隣接してまたはライナーと面一に配置された場合、透明な薄膜は、透明な薄膜上に作製された膜積層体のより優れた制御を可能にすることができる。例えば、透明な薄膜は、所望の光学的および／または化学的特性を得るように作製され得る。所望の光学的特性には、透明な薄膜の上に新しいプロセス膜層が堆積されたときに、はっきりと見える干渉縞を生成することが含まれる。これにより、検出感度が向上し、ＳＮＲを改善することができる。所望の化学的特性には、例えば、寿命を最大にするために透明な薄膜の物理的または化学的変化を最小限に抑える、プロセス化学作用に対する高い化学的耐性が含まれる。さらに、化学的特性は、透明な薄膜上の堆積がライナー上の堆積と可能な限り同じになることを保証するために、ライナー材料の化学的特性を反映する必要がある。

［００２４］様々な実施形態において、チャンバ内での処理中に、光結合デバイスは、光源からの光を、透明な結晶を通して、透明な薄膜を通して、透明な薄膜上に堆積されたプロセス膜層に向けることができる。このように、透明な結晶と透明な薄膜の両方を通過する光は、それぞれの表面から反射し、透明な薄膜上に堆積されたプロセス膜層の表面から反射された光と組み合わされる。この反射光は、ライナー上に堆積されたプロセス膜層の状態と一致する第１のスペクトルを含み得る。

［００２５］これらの実施形態では、光結合デバイスは、この反射光の組み合わせを、分光計に結合された光ファイバーケーブル内に集束させる。分光計は、プロセス膜層を表す集束光の第１のスペクトルを検出することができ、光学的薄膜特性を決定するために使用することができる。分光計はまた、チャンバ内での処理中に、光源がオフにされたときに集束光の第２のスペクトルを検出することができる。この第２のスペクトルは、その瞬間のプラズマの発光分光分析（ＯＥＳ）に対応し、第１のスペクトルから除去されて、処理可能な反射測定信号を得ることができる。

［００２６］例えば、システムおよび方法の実施形態は、分光計に結合された処理デバイス（またはコントローラ）も含み得る。処理デバイスは、第１のスペクトルおよび第２のスペクトルを受け取り、第１のスペクトルから第２のスペクトルを差し引く（例えば、減算）ことによって反射測定データを計算するように適合され得る。処理デバイスは、反射測定データを正規化する基準スペクトルで反射測定データを割る（例えば、除算）ことによって反射測定信号を計算することができる。基準スペクトルは、システムの初期設置時などの、既知の条件下で取得することができる。

［００２７］次いで、処理デバイスは、反射測定信号を薄膜光学モデルにフィッティングさせて、プロセス膜層の１つ以上の光学的薄膜特性を含む情報を決定することができる。このような光学的薄膜特性には、詳細に論じられるように、厚さ、屈折率（ｎ）の値、吸光係数（ｋ）の値、および組成材料が含まれるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、プロセス膜層の組成材料を決定するために、反射測定信号のデータを薄膜モデルにフィッティングさせるために、使用されるプラズマ、予想される堆積厚さ、推定される事前の膜の蓄積などについての仮定を行うことができる。次に、１つ以上の光学的薄膜特性は、堆積速度を調整するかどうか、化学物質の堆積またはプラズマをいつ停止するか、処理チャンバの洗浄をいつ開始するか、処理チャンバの洗浄をいつ停止するか、およびプロセスドリフト量または消費済みチャンバ寿命などの（ただし、これらに限らない）、処理チャンバ内で実行されるプロセスに関連する特定の終点の決定を通知することができる。

［００２８］一実施形態では、例えば、処理デバイス（またはコントローラ）は、透明な薄膜上のプロセス膜層の厚さを、例えば処理チャンバが最初に作動したときに得られた、ベースライン測定値と比較する。この値が（例えば、プロセス膜層の厚さの）閾値変動を超えて変動した場合、処理デバイスは、プロセス膜層の堆積速度を補正するための処理チャンバ内のプロセスをトリガすることができる。処理デバイスはまた、プロセス状態を復元するためにプロセスを変更することもでき、または処理チャンバのユーザにプロセスシフトを警告することもでき、後述する他の動作を行うこともできる。

［００２９］図１は、本開示の一態様による、例示的な処理システム１００の上面概略図である。処理システム１００は、基板１１０（「ウェハ」または「半導体ウェハ」と呼ばれることもある）を、図１に示される処理システム１００などの電子デバイス処理システム内の目的地から、または目的地へとピックアンドプレースするように、それぞれ適合された、移送チャンバロボット１０１およびファクトリインターフェースロボット１２１を含む。しかしながら、任意のタイプの電子デバイス基板、マスク、または他のシリカ含有基板（本明細書では一般に「基板」と呼ばれる）が、開示されたロボットによって搬送および移送され得る。例えば、基板１１０の目的地は、移送チャンバ１１４の周りに分配され、それに結合され得る１つ以上の処理チャンバ１０３および／またはロードロック装置１０７Ａ、１０７Ｂのうちの１つ以上であり得る。図示のように、基板の移送は、例えばスリットバルブ１１１を介して行うことができる。

［００３０］処理システム１００は、移送チャンバ１１４を含むメインフレーム１０２と、少なくとも２つの処理チャンバ１０３とを、さらに含むことができる。メインフレーム１０２のハウジングは、その中に移送チャンバ１１４を含む。移送チャンバ１１４は、上壁（図示せず）、底壁（床）１３９、および側壁を含むことができ、いくつかの実施形態では、例えば、真空に維持することができる。図示の実施形態では、移送チャンバロボット１０１は、底壁（床）１３９に取り付けられている。しかしながら、移送チャンバロボット１０１は、上壁などの他の場所に取り付けることもできる。

［００３１］様々な実施形態において、処理チャンバ１０３は、基板１１０上で任意の数のプロセスを実行するように適合され得る。プロセスは、堆積、酸化、窒化、エッチング、研磨、洗浄、リソグラフィ、計測などを含むことができる。他のプロセスが、実行されてもよい。ロードロック装置１０７Ａ、１０７Ｂは、例えば、ファクトリインターフェース１１７のロードポートにドッキングすることができる基板キャリア１１９（例えば、正面開口式一体型ポッド（ＦＯＵＰ））から基板１１０を受け取ることができるファクトリインターフェース１１７または他のシステム構成要素とインターフェースするように適合され得る。ファクトリインターフェースロボット１２１（点線で示す）を使用して、基板キャリア１１９と各ロードロック装置１０７Ａ、１０７Ｂとの間で基板１１０を移送することができる。基板１１０の移送は、任意の順序または方向で実行することができる。ファクトリインターフェースロボット１２１は、いくつかの実施形態では、移送チャンバロボット１０１と同一（または類似）であってもよいが、矢印１２３によって示されるいずれの横方向にもファクトリインターフェースロボットが移動できるようにする機構を、さらに含んでもよい。ファクトリインターフェースロボット１２１として、任意の他の適切なロボットを使用することもできる。

［００３２］実施形態では、また任意のロボットの例示的な説明として、移送チャンバロボット１０１は、少なくとも１つのアーム１１３（例えば、ロボットアーム）と、アーム１１３に結合された少なくとも１つのエンドエフェクタ１１５とを含む。エンドエフェクタ１１５は、ロードロック装置１０７Ａまたは１０７Ｂから基板１１０をピックアップし、基板１１０を処理チャンバ１０３のスリットバルブ１１１の１つを通して案内し、基板１１０を処理チャンバ１０３の基板支持部に正確に載せるために、移送チャンバロボット１０１によって制御可能である。

［００３３］様々な実施形態において、処理チャンバ１０３の１つ以上が、透明な結晶１２０を含むことができ、その少なくとも一部が、処理チャンバ１０３の壁およびライナー１２４（例えば、内壁）に埋め込まれている。開示された実施形態では、光は、コリメートされ、透明な結晶１２０を通るように方向付けられ、反射光を生成することができる。図２～図６を参照してより詳細に説明するように、次に、反射光は、透明な結晶１２０を通って戻ることができる。反射光は、スペクトル分析のために、分光計１２５に結合された光ファイバーケーブル内に集束され得る。分光計１２５は、基板処理中か基板処理後かにかかわらず、透明な結晶の透明な薄膜上に堆積されたプロセス膜層の少なくとも１つの光学的特性を決定するために使用され得る集束光の１つ以上のスペクトルを決定するために、反射測定を実行することができる。

［００３４］コントローラ１０９（例えば、ツールおよび装置コントローラ）は、処理システム１００の様々な面、例えば、処理チャンバ１０３内のガス圧力、個々のガス流量、空間的流量比、様々なチャンバ構成要素の温度、および処理チャンバ１０３の高周波（ＲＦ）または電気的状態を制御することができる。コントローラ１０９は、ファクトリインターフェースロボット１２１、移送チャンバロボット１０１、１つ以上のセンサ、および／または処理システム１００の他の処理構成要素から信号を受信し、それらにコマンドを送信することができる。このように、コントローラ１０９は、処理の開始および停止を制御することができ、堆積速度、堆積組成物の種類または構成比などを調整することができる。コントローラ１０９はさらに、様々なセンサからセンシングデータを受信して処理することができる。

［００３５］様々な実施形態では、コントローラ１０９は、処理デバイス１３０を含み（またはそれに結合され）、分光計１２５に結合されている。処理デバイス１３０は、前述の第１のスペクトルおよび第２のスペクトルを含む、分光計１２５によって実行された反射測定の結果を含むセンシングデータを受信して処理するように構成され得る。処理デバイス１３０は、第１のスペクトルから第２のスペクトルを差し引くことによって反射測定信号を計算することができる。次いで、処理デバイスは、反射測定信号を薄膜光学モデルにフィッティングさせて、プロセス膜層の１つ以上の光学的薄膜特性を含む情報を決定することができる。１つ以上の光学的膜特性を分析した結果に応じて、処理デバイス１３０（例えば、コントローラ１０９）は、処理チャンバ１０３をプロセス変更または調整に向けることができる。例えば、コントローラ１０９は、例えば、堆積速度、堆積組成物の種類または構成比、処理チャンバ内で洗浄プロセスを実行するタイミング、および図７を参照してより詳細に説明される他の動作などの処理パラメータまたは設定を調整することができる。

［００３６］コントローラ１０９および／または処理デバイス１３０は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、マイクロコントローラなどのコンピューティングデバイスであってもよく、および／またはコンピューティングデバイスを含むことができる。コントローラ１０９および／または処理デバイス１３０は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などの汎用処理デバイスであってもよい１つ以上の処理デバイスを含む（または、処理デバイスである）ことができる。より詳細には、処理デバイスは、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、または他の命令セットを実装するプロセッサ、または命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであってもよい。処理デバイスはまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの、１つ以上の専用処理デバイスであってもよい。コントローラ１０９および／または処理デバイス１３０は、データ記憶デバイス（例えば、１つ以上のディスクドライブおよび／またはソリッドステートドライブ）、メインメモリ、スタティックメモリ、ネットワークインターフェース、および／または他の構成要素を含むことができる。処理デバイス１３０は、本明細書で説明される方法および／または実施形態のうちのいずれか１つ以上を実行するための命令を実行することができる。命令は、メインメモリ、スタティックメモリ、二次記憶装置および／または処理デバイス（命令の実行中）を含むことができるコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。

［００３７］図２は、本開示の一態様による、処理チャンバを監視するためのシステム２００の簡略化された側面図を示す。システム２００は、例えば、図１に示したような、ライナー１２４を有する処理チャンバ１０３を含むことができる。処理チャンバ１０３は、ライナー１２４が取り付けられている壁２２２を含むことができる。ライナー１２４は、寿命を最大にするためにライナーの物理的または化学的変化を最小限に抑える、プロセス化学作用に対する高い化学的耐性を持つように、特別に設計されている。さらに、図示のように、透明な結晶１２０の少なくとも一部を壁２２２およびライナー１２４内に埋め込むことができる。透明な結晶１２０は、透明なセラミック材料で作られていてもよいし、サファイア、ダイヤモンド、石英、炭化ケイ素、またはそれらの組み合わせなどの耐久性のある透明な材料で作られていてもよい。

［００３８］実施形態において、システム２００は、光源２０１（例えば、広帯域光源または他の電磁放射源）、光結合デバイス２０４（例えば、コリメータまたはミラー）、分光計２２５、コントローラ１０９、および処理デバイス１３０を、さらに含む。光源２０１および分光計２２５は、１つ以上の光ファイバーケーブル２３２を介して光結合デバイス２０４に光学的に結合され得る。

［００３９］一実施形態では、光源２０１は、２００～８００ナノメートル（ｎｍ）の波長範囲に制限されたフラッシュランプであり、パルスキセノン光源であり、開ループ内の全波長範囲にわたって０．５％シグマ未満のフラッシュ出力変動を有する。他の実施形態では、波長範囲は、さらに変動してもよく、例えば、近赤外波長付近に設定されてもよい。光源２０１の可変出力制御は、４５％から１００％の間であり得、少なくとも１年の寿命にわたる出力減少は、８％未満であり得、これにより、１０億回以上のフラッシュを提供できる。様々な機能および波長を有する光源２０１について、追加のまたは異なる実施形態が想定される。

［００４０］様々な実施形態において、光結合デバイス２０４は、光路に沿った２方向に光をコリメートするか、または他の方法で光を伝達するように適合され得る。第１の方向は、コリメートされ、透明な結晶１２０を通って処理チャンバ１０３内に伝達される、光源２０１からの光を含むことができる。第２の方向は、光結合デバイス２０４内に戻って来る、透明な結晶１２０からの反射光であり得、図３を参照してより詳細に説明される。反射光は、光ファイバーケーブル２３２内に集束され、したがって、光路に沿った第２の方向で分光計２２５に向けられ得る。さらに、光ファイバーケーブル２３２は、光源２０１から透明な結晶１２０へ、そして分光計２２５に戻る光を効率的に伝達するために、分光計２２５と光源２０１の間に結合されてもよい。

［００４１］実施形態において、分光計２２５はまた、２００～８００ｎｍの波長範囲、２ｎｍ未満の半値全幅の波長分解能、少なくとも１６ビットのダイナミックレンジ、３２カウント未満のノイズフロア、および６ミリ秒（ｍｓ）またはそれより速いサンプリングレートを有する。分光計２２５は、光源２０１と比較して、同じスケジュールまたはより長いスケジュールで較正を必要とし得る。分光計２２５は、光結合デバイス２０４から受け取った反射光（例えば、透明な結晶１２０から反射して戻り、光結合デバイス２０４によって光ファイバーケーブル２３２内に集束された光）のスペクトルを検出するように適合され得る。

［００４２］様々な実施形態において、コントローラ１０９は、処理デバイス１３０を含むか、それに結合されており、かつ、メモリ１３４または他のコンピュータ記憶装置を含むか、それに結合されている。コントローラ１０９は、光源２０１、分光計２２５、および処理チャンバ１０３の両方に結合され得る。コントローラ１０９は、光源２０１のフラッシュをオンさせ、次いで、分光計２２５から第１のスペクトルを受け取ることができる。コントローラ１０９はまた、光源をオフに保ち、光源２０１がオフのときに分光計２２５から第２のスペクトルを受け取ることができる。第２のスペクトルは、処理チャンバ内のプラズマまたは化学プロセスのＯＥＳを表すことができる。処理デバイス１３０は、第１のスペクトルから第２のスペクトルを差し引いて、ある瞬間の反射測定信号を決定することができる。次に、処理デバイス１３０は、反射測定信号を１つ以上の薄膜モデルに数学的にフィッティングさせて、透明な結晶１２０の透明な薄膜上に堆積されたプロセス膜層の１つ以上の光学的薄膜特性を決定することができる。

［００４３］いくつかの実施形態では、１つ以上の光学的薄膜特性は、堆積された膜の厚さ、ならびに屈折率（ｎ）および吸光係数（ｋ）の値を含む。屈折率は、真空中の光速のプロセス膜層中の光速に対する比である。吸光係数は、プロセス膜層で吸収される光の量の尺度である。処理デバイス１３０は、ｎ値およびｋ値を使用して、プロセス膜層の組成を決定することができる。処理デバイス１３０は、１つ以上の光学的膜特性のデータを分析し、分析に基づいて、処理チャンバ１０３内で新しいプロセスをトリガするか、または現在のプロセスをアップデートするように、さらに構成することができる。このようなアップデートは、アラートを含んでもよく、図７を参照して、より詳しく説明される。

［００４４］図３は、一実施形態による、処理チャンバ３０３の壁２２２およびライナー１２４内に埋め込まれた透明な結晶１２０を示す、図２のシステムの側面図の拡大部分である。透明な結晶１２０は、近位端および遠位端を有することができ、近位端は、光結合デバイス２０４から光を受け取る近位面１２０Ａを有し、遠位端１２０Ｂは、光を反射させて近位面１２０Ａを通して光結合デバイス２０４に戻すための遠位面１２０Ｂを有している。一実施形態では、透明な結晶１２０の遠位面１２０Ｂは、処理チャンバ３０３に近接していてもよく、壁２２２の内面とほぼ面一にすることができる。

［００４５］様々な実施形態では、透明な結晶１２０は、プラグのような形状（例えば、プラグ形状）であってもよく、シャフト３０１と、シャフト３０１と一体的に形成された、またはシャフト３０１に取り付けられたフランジ３０５とを含んでもよい。プラグは、サファイアプラグ、ダイヤモンドプラグ、石英プラグ、または炭化ケイ素プラグであってもよい。シャフト３０１および／またはフランジ３０５は、正方形、長方形、円筒形、または他の形状であってもよい。図示を簡単にするために、シャフト３０１およびフランジ３０５は両方とも、円筒形として図示されている。説明したように、透明な結晶１２０は、サファイア、ダイヤモンド、石英、炭化ケイ素などの透明な宝石から作られ、変化し難く、光を反射する硬質な材料を提供することができる。シャフト３０１は、遠位面が処理チャンバ３０３の内部に露出するように、壁２２２およびライナー１２４内に埋め込むことができる。

［００４６］フランジ３０５は、壁２２２の外面に隣接し得る。一実施形態では、シール３１３が、フランジと壁２２２の外面との間に配置される。シール３１３は、例えば、Ｏリングシール、矩形シールまたはガスケットシール、バルブシールなどであってもよい。シール３１３の材料は、プロピレンジエンモノマー、フルオロエラストマーなどであってもよい。フランジ３０５は、シール３１３と物理的に接触する内面を有することができ、内面は、表面粗さに使用される光学仕様である、２０ナノメートル未満の表面粗さ（Ｒａ）または少なくとも８０／５０のスクラッチディグ値を含む。フランジ３０５の非常に滑らかな内面は、処理システム１００、２００の外側のあまり清浄でない雰囲気と、真空下にあってもよい処理チャンバ３０３の高度に清浄で濾過された空気との間の密封シールを提供するのに役立ち得る。

［００４７］様々な実施形態において、透明な薄膜３０７が、例えば原子層堆積（ＡＬＤ）によって、透明な結晶１２０のシャフト３０１の遠位面１２０Ａ上に堆積され得る。いくつかの場合には、透明な結晶１２０が壁２２２およびライナー１２４内に埋め込まれる前に、透明な薄膜３０７が、透明な結晶１２０上に堆積される。透明な薄膜３０７は、処理チャンバ３０３の内部に露出し得る。いくつかの実施形態では、前述のように、透明な薄膜３０７は、ライナー１２４とほぼ面一であり、ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有するように作られる。様々な実施形態において、透明な薄膜３０７は、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、または同様の透明な合金を作る、それらの組み合わせである。一実施形態では、透明な薄膜３０７は、酸化イットリウムであり、１０ｎｍから１マイクロメートル（μｍ）の厚さ、例えば２７０ｎｍの厚さであり、反射光の分析に役立つ既知の厚さに堆積される。

［００４８］様々な実施形態において、透明な薄膜３０７の堆積プロセス（例えば、ＡＬＤ）は、それが、ライナー１２４の材料によく似ているが、その表面からの光の反射を容易にするために、例えば、より滑らかで平坦であるなど、異なる物理的状態になることを確実にするように、注意深く制御される。このようにして、透明な薄膜３０７は、チャンバの正確な状態を提供するように光を反射し、薄さと滑らかさは、遠位面の信号対雑音比（ＳＮＲ）を増加させ、処理チャンバ３０３内のより薄いプロセス膜層３０９をテストする能力を促進する。透明な薄膜３０７はまた、透明な結晶１２０の材料をパッシベーションして保護し、高価な透明な結晶１２０が処理チャンバ３０３の腐食性の処理環境内でより長持ちすることを可能にする。

［００４９］いくつかの実施形態では、プロセス膜層３０９（例えば、プロセス薄膜層）が、処理チャンバ３０３内で処理中に堆積される。プロセス膜層３０９は、分光計２２５によって測定される膜積層体を含んでもよい。光結合デバイス２０４は、光源２０１によって提供された光をコリメートし、コリメートされた光３０４Ａを、透明な結晶１２０の近位面１２０Ａ、例えば、フランジ３０５の外面を通るように方向付けることができる。次いで、この入射光は、透明な結晶の、例えばシャフト３０１の遠位面１２０Ｂから、透明な薄膜３０７の表面から、およびプロセス膜層３０９の表面から反射される。これらの３つの反射光源は、反射光３０４Ｂとして示されているように、一緒に戻ってきて、光結合デバイス２０４内に戻る。光結合デバイス２０４は、測定のために分光計に入るように、反射光を光ファイバーケーブル２３２内に集束させることができる（図２参照）。

［００５０］各界面（例えば、上述の３つの表面）における戻り光信号が、全て光学的に組み合わされて、強め合う干渉および弱め合う干渉をもたらすことができる。この干渉の厳密な性質は、各層、例えば、透明な結晶１２０、透明な薄膜３０７、およびプロセス膜層３０９（または膜積層体）の相対的な厚さに依存する。分光計２２５によって測定された（かつ初期基準に対して正規化した後の）最終結果は、干渉縞を有するスペクトルである。これらの干渉縞が、数学的薄膜モデルとフィッティングされて、厚さ、ｎ値、およびｋ値などの、プロセス膜層３０９の１つ以上の薄膜光学パラメータを決定することができる。ｎ値およびｋ値は、組成材料を決定するために使用され得る。したがって、透明な薄膜３０７の正確な初期厚さおよび光学的特性を知ることは、スペクトルを薄膜モデルにフィッティングさせるのに役立つ。

［００５１］図４Ａは、様々な実施形態による、処理チャンバ３０３のライナー１２２または壁２２２に対して近位面４２０Ａ（または第１の面）および遠位面４２０Ｂ（または第２の面）に形成され得る角度を説明するための、透明な結晶４２０の簡略化された側面図である。なお、図４Ａの線と角度は、説明を容易にするために誇張されているので、縮尺通りに描かれていないことに注意されたい。

［００５２］前述のように、透明な結晶１２０の遠位面１２０Ｂは、処理チャンバ３０３の壁２２２とほぼ面一であり得る。近位面１２０Ａからの後方反射は、センサ信号に寄与しない場合があり、分光計２２５による検出の有効ダイナミックレンジを減少させる。したがって、透明な結晶１２０は、入射コリメート光４０４Ａに対してわずかに傾いた第１の角度（θ_１）で設計されてもよい。第１の角度（θ_１）は、例えば、２度と５度の間とすることができる。一実施形態では、第１の角度（θ_１）は、３度である。

［００５３］通過した光は、屈折する（例えば屈折光４０４Ｂ）ので、最大反射のための近位面４２０Ｂの最適角度は、この屈折光線に対して垂直であり得る。一実施形態では、この最適または第２の角度（θ_２）は、０．８度と１．８度の間であってもよい。一実施形態では、第２の角度（θ_２）は、１．３度である。なお、θ_１は、θ_１２＋θ_１３に等しい。さらに、スネルの法則では、式１および式２で表されるように、以下となる。

式３は、遠位面４２０Ｂからの最大反射を表す。

［００５４］したがって、例として、透明な結晶がサファイアでできている場合、以下のような、おおよその最適角度を得ることができる。

ここで、θ_１＝３°、ｎ_２＝１．８（サファイア）と仮定すると、

となる。

［００５５］異なる第１の角度（θ_１）が選択された場合、第２の角度（θ_２）は、式４で決定されるように、異なってもよい。代替の実施形態では、光学的構成要素、例えば、少なくとも光結合デバイス２０４が、近位面４２０Ａに対して入射光を最適にするために、第１の角度（θ_１）だけ傾けられてもよい。したがって、近位面４２０Ａは、処理チャンバの壁に対して角度を持たないままとすることができ、遠位面４２０Ｂは、遠位面４２０Ｂからの反射を最大化するために、わずかに角度を付けることができる。あるいは、光結合デバイス２０４は、第２の角度（θ_２）だけ傾けられ、したがって、遠位面４２０Ｂに関して最適な角度であってもよい。この実施形態では、遠位面４２０Ａは、壁に対して角度を有さず、そのとき、近位面４２０Ａは、入射コリメート光４０４Ａの後方反射を低減するために、わずかな角度だけ傾けられ得る。

［００５６］図４Ｂは、一実施形態による、表面角度を含まない透明な結晶の簡略化された側面図である。したがって、近位面４２０Ａおよび遠位面４２０Ａは、平坦であり、それぞれの表面に角度が設計されていない。透明な結晶のための、このタイプのプラグは、製造がより簡単であるが、近位面４２０Ａからの後方反射により、ダイナミックレンジと感度の低下を被る可能性がある。

［００５７］図４Ｃは、一実施形態による、図４Ａのいくつかの角度を含む適切な寸法を有する透明な結晶の詳細な側面図である。図４Ｃにおいて、透明な結晶４２０は、約３度の第１の角度（θ_１）を有する近位面４２０Ａを含む。透明な結晶４２０は、約１．３度の第２の角度を有する遠位面を、さらに含んでもよい。第１の角度と第２の角度の最適範囲には変動があることが予想され、第１の角度が選択されれば、式４に従って計算することができる。図４Ａおよび図４Ｂの透明な結晶４２０は、設計および製造がより複雑であるが、遠位面４２０Ｂ上の膜堆積に対してより良いダイナミックレンジおよび感度を有する。

［００５８］図５は、様々な実施形態による、コンピュータモデル版と比較した、いくつかの異なるプロセス膜層の反射率対波長のグラフである。なお、異なるプロセス膜層は、厚さが異なり、その結果、それに応じて反射率信号も異なる。各実験（実線曲線）には、対応するシミュレーションモデル（破線曲線）が含まれている。このグラフは、反射率信号（または反射測定信号）を解析して、プロセス膜層の厚さを決定できることを示している。

［００５９］図６Ａは、一実施形態による、透明な薄膜上のプロセス膜層の第１のスペクトルを測定するための方法６００Ａのフローチャートである。方法６００Ａは、明らかになるように、図１～図４Ａを参照して説明した構成要素を用いて実行することができる。特定の順序や順番で示されているが、特に指定がない限り、プロセスの順番は変更することができる。したがって、図示の実施形態は、例としてのみ理解されるべきであり、図示のプロセスは、異なる順番で実行することができ、いくつかのプロセスは、並行して実行することができる。さらに、様々な実施形態において、１つ以上のプロセスを省略することができる。したがって、あらゆる実施形態において全てのプロセスが必要なわけではない。その他のプロセスフローも可能である。

［００６０］工程６１０において、方法６００Ａは、処理チャンバの壁およびライナー内に埋め込まれた透明な結晶１２０の少なくとも一部を提供することを含むことができる。透明な結晶１２０は、近位端と遠位端を有し、遠位端は、処理チャンバの内部に露出した遠位面を有する。壁およびライナー内に埋め込まれた透明な結晶１２０の一部は、図３に示されるように、シャフト３０１であってもよい。透明な結晶１２０は、サファイア、ダイヤモンド、または他の十分に硬く十分に透明な結晶のうちの１つであってもよい。

［００６１］工程６１５において、方法６００Ａは、原子層堆積（ＡＬＤ）を用いて透明な結晶１２０の遠位面上に、ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有する透明な薄膜を堆積させることを、さらに含むことができる。透明な薄膜は、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、またはジルコニウム酸化物、または同様の合金であり、既知の厚さとすることができる。工程６１５で行われる堆積は、透明な結晶１２０を処理チャンバの壁およびライナー内に埋め込む前に行われてもよい。

［００６２］続いて、工程６２０において、方法６００Ａは、処理チャンバ内の透明な薄膜上にプロセス膜層を堆積させる。このプロセス膜層は、化学的にまたはプラズマを用いて堆積された薄膜層であってもよく、処理チャンバが洗浄される前の蓄積の底層を有する膜積層体を含んでもよい。

［００６３］続いて、工程６２５において、方法６００Ａは、光源からの光を、光結合デバイスによって、透明な結晶の近位端を通して伝達する。光源２０１は、フラッシュランプであってもよく、図２を参照して詳細に説明された。光結合デバイス２０４は、コリメータ、ミラー、またはミラーのセットであってもよく、図２～図３を参照して詳細に説明された。

［００６４］続いて、工程６３０において、方法６００Ａは、遠位面、透明な薄膜の表面、およびプロセス膜層の表面の組み合わせから反射されて戻って受け取られた光を、光結合デバイスによって光ファイバーケーブル内に集束させる。これらの３つの異なる反射光は、図３を参照して説明したように、これらの３つの異なる層の厚さに応じて、強め合うように、および弱め合うように、足されることができる。

［００６５］続いて、工程６３５において、方法６００Ａは、図２を参照して詳細に説明したように、分光計によって、光ファイバーケーブルから集束光を受け取ることができる。続いて、工程６４０において、方法６００Ａは、プロセス膜層を表す第１のスペクトルを、分光計によって集束光内で検出することができる。

［００６６］図６Ｂは、一実施形態による、第１のスペクトルとともに、プロセス膜層の１つ以上の光学的膜特性を決定するために、堆積された薄膜の第２のスペクトル（光がオンではない）を測定するための方法６００Ｂのフローチャートである。方法６００Ｂは、明らかになるように、図１～図４Ａを参照して説明した構成要素を用いて実行することができる。特定の順序や順番で示されているが、特に指定がない限り、プロセスの順番は変更することができる。したがって、図示の実施形態は、例としてのみ理解されるべきであり、図示のプロセスは、異なる順番で実行することができ、いくつかのプロセスは、並行して実行することができる。さらに、様々な実施形態において、１つ以上のプロセスを省略することができる。したがって、あらゆる実施形態において全てのプロセスが必要なわけではない。その他のプロセスフローも可能である。

［００６７］工程６５０において、方法６００Ｂは、光源がオフであるときに、分光計によって、集束光から第２のスペクトルを検出することを含む。この第２のスペクトルは、第１のスペクトルの測定時における処理チャンバのＯＥＳであり得る。

［００６８］続いて、工程６５５において、方法６００Ｂは、処理デバイスによって、第１のスペクトルおよび第２のスペクトルを受け取ることができる。処理デバイスは、図１～図２に示した処理デバイス１３０またはコントローラ１０９であってもよい。

［００６９］続いて、工程６６０において、方法６００Ｂは、処理デバイスによって、第１のスペクトルから第２のスペクトルを差し引いて、反射測定データを生成することができる。この反射測定データは、処理チャンバ内にプラズマが存在せず、したがって、第１のスペクトルの測定が、プラズマを用いた処理の前または後である場合には、このステップなしで生成することもできる。続いて、工程６６５において、方法６００Ｂは、処理デバイスによって、分光測定データを基準スペクトルで割って、反射測定信号を生成することができる。基準スペクトルは、システムの初期設置時などの、既知の条件下で取得することができる。割ることにより、分光測定データを、堆積されたプロセス膜層に適した分析が可能な分光測定信号に正規化することができる。

［００７０］続いて、工程６７０において、方法６００Ｂは、処理デバイスによって、反射測定信号を薄膜光学モデルにフィッティングさせて、プロセス膜層の１つ以上の光学的膜特性を含む情報を決定することができる。１つ以上の光学的膜特性は、膜の厚さ、ｎおよびｋの値、ならびに／またはプロセス膜層の組成材料であってもよい。

［００７１］図７は、本開示の様々な態様による、処理チャンバ内の処理を改善するために、透明な薄膜上のプロセス膜層の１つ以上の光学的膜特性を使用する方法７００のフローチャートである。方法７００は、ハードウェア（回路、専用ロジックなど）、ソフトウェア（例えば、汎用コンピュータシステムまたは専用機で実行される）、ファームウェア、またはそれらの何らかの組み合わせを含むことができる処理ロジックによって実行されることができる。例えば、方法７００は、本明細書で参照されているようなコントローラ１０９（例えば、処理デバイス１３０）によって実行されてもよい。実施形態では、様々なベースラインまたは閾値（厚さの変動、またはｎおよびｋの変動など）が、コントローラ１０９のメモリ１３４内に記憶され、特定の組成に対してインデックス付けされてもよい。これらの値は、今説明した様々な方法７００によって比較として使用することができる。特定の順序や順番で示されているが、特に指定がない限り、プロセスの順番は変更することができる。したがって、図示の実施形態は、例としてのみ理解されるべきであり、図示のプロセスは、異なる順番で実行することができ、いくつかのプロセスは、並行して実行することができる。さらに、様々な実施形態において、１つ以上のプロセスを省略することができる。したがって、あらゆる実施形態において全てのプロセスが必要なわけではない。その他のプロセスフローも可能である。

［００７２］図７を参照すると、方法７００は、処理ロジックが、反射測定信号を薄膜光学モデルにフィッティングさせるように、反射測定信号を処理して、透明な薄膜３０７上に堆積されたプロセス膜層３０９の１つ以上の光学的膜特性（例えば、厚さ、ｎおよびｋの値、ならびに／または材料組成）を決定することから、始めることができる（７１０）。処理チャンバ内で基板を処理している間に測定値が取得される場合、続いて、方法７００では、例えばプロセス膜層３０９の組成を考慮して、厚さがプロセス膜層のベースライン測定値に一致するかどうかを、処理ロジックが決定することができる（７１５）。イエスであり、一致する場合、方法７００は、処理チャンバ内で基板を処理することを継続することができる（７０５）。一致しない場合、続いて、方法７００では、処理ロジックが、厚さの比較に基づいて、プロセス膜層３０９の堆積速度の変動が閾値変動を超えていると決定することができる（７２０）。

［００７３］様々な実施形態において、閾値変動は、堆積プロセスの変化に十分に適したものであり得る。このような閾値変動は、アプリケーションに固有のものであってもよく、プロセスシフトを誘発するのに必要な変動量に基づいて経験的に決定されてもよい。また、監視対象のプロセスは、エッチング、堆積などであってもよい。続いて、方法７００では、処理ロジックが、プロセス膜層の堆積速度を補正するための処理チャンバ内のプロセスをトリガすることができる（７２５）。方法７００のこの部分は、このように、処理チャンバのプロセスが経時的にシフト（またはドリフト）したかどうかを決定するために、経時的にベースライン測定値と比較した差分測定値を使用することができる。

［００７４］続いて、同様に、方法７００では、プロセス膜層３０９の材料組成が、透明な薄膜上に堆積されると予想されるベースライン組成に一致するかどうかを、処理ロジックが決定することができる（７３０）。イエスであり、一致する場合、方法７００は、処理チャンバ内で基板を処理することを継続することができる（７０５）。一致しない場合、続いて、方法７００では、処理ロジックが、コントローラ１０９（または処理システムオペレータへのインターフェースを有する他のコンピューティングデバイス）にフィードバック信号を送信して、処理チャンバ内で検出されたプロセスシフトによるエラーを報告することができる（７３５）。プロセスシフトは、検出された組成が、予想された組成から変動したという事実で検出されることができる。方法７００のこの部分は、一実施形態において、処理システムが非アクティブである間に実行されてもよい。

［００７５］いくつかの実施形態において、続いて、方法７００では、透明な薄膜上のプロセス膜層が蓄積限界（例えば、仕様内にあるために必要とされる蓄積された厚さの限界）に達したかどうかを、処理チャンバ内で基板を処理している間または処理した後に、処理デバイスが決定することができる（７４０）。達していない場合、方法７００は、処理チャンバ内で基板を処理することを継続することができる（７０５）。イエスの場合、続いて、方法７００では、処理ロジックが、処理チャンバ内の洗浄プロセスを開始するように処理チャンバをトリガすることができる（７４５）。この洗浄プロセスは、今後の処理結果を改善するため、および／または処理装置をある仕様に戻すために、処理装置および積み上げられた膜の表面を洗浄することを意図したものであってもよい。洗浄プロセスもまた、プラズマプロセスを必要とする場合があり、したがって、反射測定信号を決定するために、光源をオンにして決定されたスペクトルから差し引くべきＯＥＳを有してもよい。

［００７６］様々な実施形態において、続いて、方法７００は、プロセス膜層が所定の閾値厚さまで除去されたかどうかを、工程７４５によってトリガされたそのような洗浄プロセス中に決定することができる（７５０）。このような決定は、プロセス膜層が洗浄プロセスによって十分に減少したかどうかを確認することであり得る。プロセス膜層が、所定の閾値厚さまで、またはそれを超えて除去されると、続いて、方法７００では、処理ロジックが、処理チャンバ内で実行されている洗浄プロセスを終了させるように処理チャンバをトリガすることができる（７５５）。完了すると、方法７００は、処理チャンバ内で基板を処理することを継続することができる（７０５）。

［００７７］図７の方法７００に対する追加のまたは類似の方法が想定される。例えば、処理チャンバ内での基板の処理中に、処理ロジックは、プロセス膜層が透明な薄膜３０７上の厚さの閾値レベルに達した瞬間を検出してもよい。処理ロジックはさらに、処理チャンバ内で堆積膜層を堆積させている堆積プロセスの終了をトリガしてもよい。処理ロジックは、これと同様の他の決定を行い、処理チャンバのプロセスまたはプロセス状態をアップデートして、基板のスループット、品質を向上させ、および／またはプロセスシフトを低減することができる。

［００７８］さらなる実施形態によれば、処理チャンバは、いくつかの場合には、基板（または基板群）が処理されるごとに、または他の周期で、洗浄プロセスを実行してもよい。透明な薄膜３０７の遠位面１２０Ｂまたは４２０Ｂ上において、この洗浄の終点に達した瞬間を、処理ロジックは正確に決定することができる。次いで、処理ロジックは、洗浄を停止して次のステップに進むように処理チャンバにトリガを送り、スループットを向上させることができる。遠位面１２０Ｂまたは４２０Ｂが、チャンバの残りの部分と同じ速度で洗浄されない場合、この差は、予め特徴付けられ、コントローラ１０９内のルックアップテーブルによって補償されることができる。

［００７９］前述の説明は、本開示のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、特定のシステム、構成要素、方法などの例などの、多数の特定の詳細を説明している。しかしながら、本開示の少なくともいくつかの実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることが、当業者には明らかであろう。他の例では、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素または方法は、詳細には説明されないか、または単純なブロック図の形式で提示されている。したがって、説明されている特定の詳細は、単なる例示である。特定の実施態様は、これらの例示的な詳細とは異なり得るが、依然として、本開示の範囲内であることが企図され得る。

［００８０］本明細書を通して「一実施形態」または「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な箇所における「一実施形態では」または「実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すわけではない。さらに、「または」という用語は、排他的な「または」ではなく、包含的な「または」を意味することを意図している。「約」または「ほぼ」という用語が本明細書で使用される場合、これは、提示された公称値が±１０％以内で正確であることを意味することを意図している。

［００８１］本明細書における方法の工程は、特定の順番で示され、説明されているが、特定の工程が逆の順番で実行され、特定の工程が、少なくとも部分的に、他の工程と同時に実行され得るように、各方法の工程の順番が変更されてもよい。別の実施形態では、個別の工程の指示またはサブ工程が、断続的および／または交互的であってもよい。

［００８２］上記の説明は、例示的なものであり、限定的なものではないことが意図されることが理解される。上記の説明を読んで理解すれば、多くの他の実施形態が、当業者に明らかになるであろう。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を、そのような特許請求の範囲が権利を有する等価物の全範囲と共に参照して、決定されるべきである。

Claims (21)

1. 透明な結晶であって、前記透明な結晶の少なくとも一部が、処理チャンバの壁およびライナー内に埋め込まれており、前記透明な結晶が、近位端および遠位端を有し、前記遠位端が、前記処理チャンバの内部に露出した遠位面を有する、透明な結晶、
   前記透明な結晶の前記遠位面上に堆積された透明な薄膜であって、前記ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有する透明な薄膜、
   分光計、ならびに
   前記分光計に結合された光結合デバイスであって、
   光源からの光を前記透明な結晶の前記近位端を通して伝達することと、
   前記遠位面、前記透明な薄膜の表面、および前記透明な薄膜上に堆積されたプロセス膜層の表面の組み合わせから反射されて戻って受け取られた光を、前記分光計内に集束させることと、
   を行うことができる光結合デバイス、
   を備え、
   前記分光計は、前記プロセス膜層を表す、集束された前記光内の第１のスペクトルを検出することができる、
   システム。
2. 前記透明な薄膜が、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物のうちの１つを含み、かつ、既知の厚さである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記透明な結晶が、サファイアプラグ、ダイヤモンドプラグ、石英プラグ、炭化ケイ素プラグのうちの１つである、請求項１に記載のシステム。
4. 前記透明な結晶の前記遠位面が、前記ライナーに対してある角度で形成されており、前記角度が、０．８度から１．８度の間である、請求項１に記載のシステム。
5. 前記分光計に結合された処理デバイスを、さらに備え、前記処理デバイスは、
   前記第１のスペクトルを前記分光計から受け取ることと、
   前記光源がオフであるときに、第２のスペクトルを前記分光計から受け取ることと、
   前記第１のスペクトルから前記第２のスペクトルを差し引くことによって、反射測定データを計算することと、
   基準スペクトルで前記反射測定データを割ることによって、反射測定信号を計算することと、
   前記反射測定信号を薄膜光学モデルにフィッティングさせて、前記プロセス膜層の１つ以上の光学的膜特性を含む情報を決定することと、
   を行うことができる、請求項１に記載のシステム。
6. 前記１つ以上の光学的膜特性が、厚さを含み、前記処理チャンバ内で基板を処理している間に、前記処理デバイスは、さらに、
   前記厚さを、前記プロセス膜層のベースライン測定値と比較することと、
   前記比較を用いて、前記プロセス膜層の堆積速度の変動が閾値変動を超えていると決定することと、
   前記プロセス膜層の前記堆積速度を補正するための、前記処理チャンバ内のプロセスをトリガすることと、
   を行うことができる、請求項５に記載のシステム。
7. 前記１つ以上の光学的膜特性が、厚さを含み、前記処理チャンバ内で基板を処理した後に、前記処理デバイスは、さらに、
   前記透明な薄膜上の前記プロセス膜層が所定の閾値厚さ以下に除去された瞬間を、検出することと、
   前記検出に応答して、前記処理チャンバ内の洗浄プロセスを終了するように前記処理デバイスをトリガすることと、
   を行うことができる、請求項５に記載のシステム。
8. 前記１つ以上の光学的膜特性が、厚さを含み、前記処理チャンバ内で基板を処理している間に、前記処理デバイスは、さらに、
   前記プロセス膜層が前記透明な薄膜上の厚さの閾値レベルに達した瞬間を、検出することと、
   前記プロセス膜層を堆積させている堆積プロセスの終了をトリガすることと、
   を行うことができる、請求項５に記載のシステム。
9. 処理チャンバであって、
   前記処理チャンバの内部を画定するための壁、
   前記壁の内面に取り付けられたライナー、
   透明な結晶であって、前記透明な結晶の少なくとも一部が、前記壁および前記ライナー内に埋め込まれており、前記透明な結晶は、近位端および遠位端を有し、前記遠位端は、前記壁の前記内面とほぼ面一である遠位面を有する、透明な結晶、ならびに
   前記透明な結晶の前記遠位面上に堆積された透明な薄膜であって、前記ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を有する透明な薄膜、
   を備え、
   前記壁の外側からの光が、前記透明な結晶を通過して、前記遠位面で、そして前記透明な薄膜の表面で反射して、前記透明な結晶の前記近位端を通って戻ることができる、
   処理チャンバ。
10. 前記透明な薄膜が、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物のうちの１つを含み、かつ、既知の厚さである、請求項９に記載の処理チャンバ。
11. 前記透明な結晶が、サファイアプラグ、ダイヤモンドプラグ、石英プラグ、炭化ケイ素プラグのうちの１つである、請求項９に記載の処理チャンバ。
12. 前記透明な結晶の前記遠位面が、前記ライナーに対してある角度で形成されており、前記角度が、０．８度から１．８度の間である、請求項９に記載の処理チャンバ。
13. 前記透明な結晶が、プラグ形状であり、前記透明な結晶が、
    前記壁および前記ライナー内に埋め込まれたシャフト、ならびに
    前記シャフトに取り付けられ、前記壁の外面に隣接するフランジ、
    を備え、前記処理チャンバは、前記フランジと前記壁の前記外面との間に配置されたシールを、さらに備える、請求項９に記載の処理チャンバ。
14. 前記フランジは、前記シールと物理的に接触している内面を備え、前記内面は、２０ナノメートル未満の表面粗さ（Ｒａ）を備える、請求項１３に記載の処理チャンバ。
15. 前記透明な結晶の前記近位端における近位面が、前記壁の前記外面に対してある角度で形成されており、前記角度が、２度から５度の間である、請求項１３に記載の処理チャンバ。
16. 処理チャンバの壁およびライナー内に埋め込まれた、透明な結晶の少なくとも一部であって、前記透明な結晶が、近位端および遠位端を有し、前記遠位端が、前記処理チャンバの内部に露出した遠位面を有する、透明な結晶の少なくとも一部を提供することと、
    前記ライナーの化学的特性と実質的に一致する化学的特性を備える透明な薄膜を、前記透明な結晶の前記遠位面上に堆積させることと、
    前記処理チャンバ内の前記透明な薄膜上にプロセス膜層を堆積させることと、
    光源からの光を、光結合デバイスによって、前記透明な結晶の前記近位端を通して伝達することと、
    前記遠位面、前記透明な薄膜の表面、および前記プロセス膜層の表面の組み合わせから反射されて戻って受け取られた光を、前記光結合デバイスによって光ファイバーケーブル内に集束させることと、
    集束された前記光を前記光ファイバーケーブルから分光計によって受け取ることと、
    前記プロセス膜層を表す第１のスペクトルを、集束された前記光内で前記分光計によって検出することと、
    を含む方法。
17. 前記光源がオフであるときに、集束された前記光から第２のスペクトルを、前記分光計によって検出することと、
    処理デバイスによって、前記第１のスペクトルおよび前記第２のスペクトルを受け取ることと、
    前記処理デバイスによって、前記第１のスペクトルから前記第２のスペクトルを差し引いて、反射測定データを生成することと、
    前記処理デバイスによって、前記反射測定データを基準スペクトルで割って、反射測定信号を生成することと、
    前記処理デバイスによって、前記反射測定信号を薄膜光学モデルにフィッティングさせて、前記プロセス膜層の１つ以上の光学的膜特性を含む情報を決定することと、
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記１つ以上の光学的膜特性が、厚さを含み、前記方法は、前記処理チャンバ内で基板を処理している間に、
    前記厚さを、前記プロセス膜層のベースライン測定値と比較することと、
    前記比較を用いて、前記プロセス膜層の堆積速度の変動が閾値変動を超えていると決定することと、
    前記プロセス膜層の前記堆積速度を補正するための、前記処理チャンバ内のプロセスをトリガすることと、
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記１つ以上の光学的膜特性が、厚さを含み、前記方法は、
    前記透明な薄膜上の前記プロセス膜層の前記厚さが蓄積限界に達したことを、検出することと、
    前記検出に応答して、前記処理チャンバ内の洗浄プロセスを開始するように前記処理チャンバをトリガすることと、
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記１つ以上の光学的膜特性が、厚さを含み、前記方法は、前記処理チャンバ内で基板を処理した後に、
    前記透明な薄膜上の前記プロセス膜層が洗浄プロセスによって所定の閾値厚さ以下に除去された瞬間を、検出することと、
    前記検出に応答して、前記処理チャンバ内の前記洗浄プロセスを終了するように前記処理デバイスをトリガすることと、
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
21. 前記１つ以上の光学的膜特性が、厚さを含み、前記方法は、前記処理チャンバ内で基板を処理している間に、
    前記プロセス膜層が前記透明な薄膜上の厚さの閾値レベルに達した瞬間を、検出することと、
    前記プロセス膜層を堆積させている堆積プロセスの終了をトリガすることと、
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

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