JP4767862B2

JP4767862B2 - エッチングの終了を検出するための方法および装置

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Publication number: JP4767862B2
Application number: JP2006538103A
Authority: JP
Inventors: マックミリン・ブライアン・ケイ．; ダッサパ・フランソワ・チャンドラセカー
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: CN1898547B; JP2007525019A; WO2005045890A2; CN1898547A; KR20060112652A; US20060087644A1; KR101134330B1; TWI248644B; TW200525632A; US7053994B2; IL175202A0; EP1678480A4; WO2005045890A3; EP1678480A2

Description

本発明は、概して、半導体の製造に関するものである。本発明は、より具体的には、プラズマエッチングプロセス中に終了を検出することに関するものである。

集積回路やメモリセルなどの半導体デバイスの製造では、半導体ウエハ上に特徴を定める目的で、一連の製造工程が実施される。半導体ウエハは、シリコン基板上に定められた多層構造の集積回路デバイスを含む。基板のレベルでは、拡散領域を含むトランジスタデバイスが形成される。それに続くレベルでは、所望の集積回路デバイスを定める目的で電極配線がパターン形成され、トランジスタデバイスに電気的に接続される。また、パターン形成された導電層は、誘電材料によってその他の導電層から隔離される。

半導体ウエハ上に特徴を定めるための一連の製造工程は、とりわけ、各種の材料層の追加、パターン形成、エッチング、除去、および研磨などの多くのプロセスを含むことができる。半導体ウエハ上に定められる特徴の複雑性ゆえに、各プロセスは、精密に制御された環境のもとで実施される。更に、各プロセスは、プロセスの終了を厳密な精度で決定するために、綿密な監視および分析を施される。

よくある製造プロセスの一つは、プラズマエッチングである。半導体の製造において、プラズマエッチングは、導電性材料や誘電性材料をエッチングしてその中に特徴および構造を定めるためによく使用される。プラズマエッチングは、一般に、基板上の堆積層からの選択層をフォトレジスト層による定めどおりにエッチングすることができるプラズマエッチングチャンバ内で実施される。概して、プラズマエッチングチャンバは、チャンバ内に含まれる一種類またはそれ以上のプロセスガスに高周波（ＲＦ）電力を印加することによってプラズマの生成、閉じ込め、および制御を行うように構成される。プラズマエッチングチャンバ内の圧力は、所望のプロセスに応じて制御される。所望のＲＦ電力を印加されると、プラズマエッチングチャンバ内のプロセスガスは活性化され、プラズマを発生させる。プラズマは、半導体ウエハ上の層からの選択層に対して所望のエッチングを実施するように構成される。

プラズマエッチング工程中のｉｎ−ｓｉｔｕ監視およびｉｎ−ｓｉｔｕ解析は、光スペクトル分析を含むことができる。例えば、光スペクトル分析は、プラズマ光学発光の特性を測定してプロセスの終了をコールするために使用される。この終了コールは、適量の材料が半導体ウエハから除去されるとすぐにエッチングプロセスが停止されるように、正確を期する必要がある。

光スペクトル分析による現行の終了検出方法の問題は、一つには、プラズマ光学発光がチャンバ条件の変化に対して敏感である点である。したがって、チャンバ条件の変化は、プラズマ光学発光に摂動をもたらす可能性がある。プラズマ光学発光内のこれらの摂動は、場合によっては、終了コールの引き金として使用される予測される摂動に匹敵するので、偽の終了コールを生じさせる可能性がある。

以上からわかるように、偽の終了コールを生じさせる可能性があるプラズマ光学発光の摂動を阻止するようにプラズマエッチングチャンバ条件を制御する装置および方法が必要とされている。

概して、本発明は、プラズマ光学発光を監視するための方法および装置を提供する。より具体的に言うと、本発明は、偽の終了コールに繋がる可能性がある干渉を伴うことなくプラズマエッチングプロセスの終了を検出するために、可変アパチャを通してプラズマ光学発光を監視するための方法を提供する。本発明によるこの方法は、終了の発生を予想される期間に渡って可変アパチャを定位置に維持する必要がある。可変アパチャを定位置に維持すれば、観測されたプラズマ光学発光信号における、誤って偽の終了として解釈されうる摂動が回避される。

一実施形態において、プラズマ光学発光を監視するための方法が開示される。この方法は、可動部材によって定められたアパチャを通してプラズマから光学発光データを収集する工程を備える。可動部材は、アパチャの構成を変動させることができる。この方法は、また、アパチャを一定の構成に維持するために、特定の時間に可動部材を保持することを含む。この方法は、更に、可動部材を保持しつつ、プラズマ光学発光内の特定の摂動を検出することを含む。

別の一実施形態において、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法が開示される。この方法は、可動の閉じ込めリングを有するエッチングチャンバ内でプラズマエッチングプロセスを実施することを含む。この方法は、予想されるプラズマエッチングプロセスの終了時間より前の、予め指定された時間に到達する。この方法は、更に、予想される終了時間より前の、予め指定された時間に到達するとすぐに、可動の閉じ込めリングを定位置に保持することを含む。また、この方法は、可動の閉じ込めリングを定位置に保持した状態で、可動の閉じ込めリング間の間隙を通してプラズマ光学発光を監視する。この方法は、プラズマエッチングプロセスの終了を示唆するプラズマ光学発光における摂動を検出することによって完了する。

本発明を例示した添付の図面と併せて行われる以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点がよりいっそう明らかになる。

本発明およびその更なる利点は、添付の図面と併せて行われる以下の説明を参照することによって、最も良く理解することができる。

概して、プラズマ光学発光を監視するための方法および装置が提供される。より具体的に言うと、本発明は、偽の終了コールに繋がる可能性がある干渉を伴うことなくプラズマエッチングプロセスの終了を検出するために、可変アパチャを通してプラズマ光学発光を監視するための方法を提供する。本発明の方法は、終了の発生を予想される期間に渡って可変アパチャを定位置に維持する必要がある。可変アパチャを定位置に維持すれば、観測されたプラズマ光学発光信号内の、誤って偽の終了として解釈されうる摂動が回避される。

以下の説明では、本発明の完全な理解を得られるように、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、これらの一部または全部の詳細を特定することなく実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭になるのを避けるため、周知のプロセス工程の詳細な説明は省略される。

図１は、本発明の一実施形態にしたがって、プラズマエッチングチャンバ１０１を示した図である。プラズマエッチングチャンバ１０１内では、プラズマ１１１が生成されることになる体積の上方に、電極１０９が設けられる。プラズマ１１１が生成されることになる体積の下方には、ウエハサポート構造１０５が設けられる。一実施形態において、ウエハサポート構造１０５は、静電性のチャックである。ウエハサポート構造１０５は、ウエハ１０７をプラズマ１１１に曝した状態で支えるように定められる。

プラズマエッチングチャンバ１０１は、また、プラズマ１１１が生成されることになる体積の周辺に設けられた閉じ込めリングセット１１３を備える。閉じ込めリングコントローラ１２１は、閉じ込めリングセット１１３の移動を制御するために提供される。一実施形態において、閉じ込めリングコントローラ１２１は、コンピュータシステム上で実行されるソフトウェアとして表される。別の一実施形態において、閉じ込めリングコントローラ１２１は、ハードウェア（例えばチップ上に実装された回路）として表される。実施形態の如何にかかわらず、閉じ込めリングコントローラ１２１は、閉じ込めリングコントローラ１２１から受信された指示にしたがって閉じ込めリングセット１１３を移動させるように構成された機械的構造と連動することができる。閉じ込めリングコントローラ１２１は、また、閉じ込めリングセット１１３を移動させたり保持したりするためのプログラム可能な期間を設定することもできる。

また、プラズマエッチングチャンバ１０１の壁１０３には、プラズマ１１１に占められることになる体積内に生成される光学発光の視界を得るための窓１１５が提供される。窓１１５を通して得られた光学発光を、分析を目的として分光測定器１１９に伝送するために、光伝送デバイス１１７が提供される。一実施形態において、光伝送デバイス１１７は、光ファイバケーブルである。しかしながら、光伝送デバイス１１７は、光データを適切に伝送することができる他の任意のコンポーネントであることが可能である。分光測定器１１９は、分析を目的として光入力を個々のチャネル（すなわち波長）に分離することができる一つまたはそれ以上のコンポーネント、すなわちシステムを表している。

工程中は、静電結合によって、電極１０９からプラズマエッチングチャンバ１０１内のプロセスガスへと電力が伝達される。一実施形態では、ウエハサポート構造１０５も、また、静電結合を通じてプロセスガスに電力を伝達する電極として機能することができる。伝達された電力は、電流（例えば高周波（ＲＦ）電流）を生成し、生成されたこの電流は、プロセスガスに作用してプラズマ１１１を発生させる。プラズマ１１１は、陽イオンおよび陰イオンはもちろん、各種のラジカルも含有している。ウエハ１０７上の特定の材料を、プラズマ１１１の有する各種のラジカル、陽イオン、および陰イオンに曝せば、結果として、ウエハ１０７上のその特定の材料をエッチングする働きをする化学反応が生じる。

やはり工程中において、閉じ込めリングセット１１３は、プラズマ１１１を特定の体積（「プラズマ閉じ込め体積」）内に閉じ込めるとともにプラズマ閉じ込め体積内の圧力を制御する働きをする。閉じ込めリングセット１１３は、隣り合う閉じ込めリング間の間隔、すなわち間隙を増減させるように移動させることができる。一実施形態において、閉じ込めリングセット１１３は、カムリングの使用を通じて移動される。しかしながら、閉じ込めリングセット１１３の移動には、エッチングプロセス条件に応じてその他の多くの工程デバイスを使用することが可能である。また、各種の実施形態では、閉じ込めリングセット１１３の各閉じ込めリングを、その他の閉じ込めリングとは異なる時間に且つ異なる程度に移動させるように定めることができる。したがって、閉じ込めリングセット１１３は、その各閉じ込めリングの移動によって、隣り合う閉じ込めリング間の間隙を、異なる時間に且つ異なる程度に収縮または拡大させるように定めることができる。以下において、閉じ込めリングセット１１３の移動は、隣り合う閉じ込めリング間の間隙の位置および大きさの両方を、閉じ込めリングセット１１３の外側の固定基準点に対して変化させるように定めることができる。

工程中は、プラズマエッチングチャンバ１０１（「チャンバ」）内の熱的変動ゆえに、プラズマ閉じ込め体積内の圧力を制御する必要がある。チャンバ内の温度は、プロセスの状況の変動とともに、工程中に変化する。例えば、チャンバの内壁には、工程中にエッチングの副産物が堆積しうる。エッチング副産物の堆積は、エッチングチャンバの伝熱特性に影響を及ぼすので、これは、エッチングチャンバ内の温度変動を引き起こす。エッチングチャンバ内の温度変動は、それに相当する影響をエッチングチャンバ内の圧力に及ぼす。したがって、ほぼ定圧を必要とするエッチングプロセス中は、チャンバ内の圧力を制御するための機構が必要である。

エッチングチャンバ内において、プロセスガスは、隣り合う閉じ込めリング間の間隙を通ってプラズマ閉じ込め体積から流れ出る。したがって、閉じ込めリングセットの移動は、プラズマ閉じ込め体積から出ていくプロセスガスが通るための流れ領域を調整する働きをする。したがって、流れ領域の調整は、それに相当する制御をプラズマ閉じ込め体積内の圧力に及ぼすことができる。エッチングプロセス中、閉じ込めリングセットは、プラズマ閉じ込め体積内の圧力を目標圧力に維持するように移動される。

ウエハ１０７から除去された特定の材料は、エッチングの進行に伴ってプラズマ１１１組成の一部になる。したがって、プラズマ１１１の特性は、エッチングの進行に伴って変化する傾向にある。プラズマ１１１の光学発光スペクトルは、エッチングプロセス中にプラズマ１１１組成の変化に伴って変化するこのような特徴の一つである。エッチングプロセスに関する有用な情報は、プラズマ１１１の光学発光スペクトルの分析を通じて得ることができる。本発明との関係では、ウエハ１０７表面上の特定の条件を示唆するプラズマ１１１組成上の特徴的な変化または摂動を検出する目的で、プラズマ１１１の光学発光スペクトルを監視することができる。例えば、ウエハ１０７表面から除去されている特定の材料の除去率が、（例えばその特定の材料の除去の開始または終了とともに）変化するときは、プラズマ１１１組成内の、その特定の材料の存在に依存する光学発光特性もまた、変化する。したがって、プラズマ１１１の光学発光スペクトルの観測および分析は、エッチングプロセスの、特定の材料の除去に関連した終了を特定するために使用することができる。

図２は、本発明の一実施形態にしたがって、光学発光信号を、エッチングプロセス中の時間の関数として示した図である。プラズマ１１１から得られた光学発光信号は、特定の波長領域に跨るスペクトルによって定められる。光学発光信号は、分析のために、波長または波長群によって個々に特徴付けられた複数のチャンネル信号に分けることができる。例えば、もしエッチングプロセスが、特定の材料の除去に応じて停止する場合は、その特定の材料に関連した波長が、分析のために隔離される。図２の曲線は、特定の材料に関連した波長に対応している。図に示されるように、エッチングプロセス中、曲線は、プラズマエッチングチャンバ１０１内の環境条件に主として依存する模範的な傾斜に従う。特定の材料の除去の完了に応じて、プラズマ１１１内のその特定の材料の量は変化する。したがって、プラズマ１１１によって生成される、その特定の材料に対応する波長の光学発光信号の強度が摂動を生じる。この摂動の検出は、終了コールを発行する引き金となる。また、一つもしくはそれ以上の波長または波長域の摂動の組み合わせも、終了を特定するために使用することができる。

前述のように、光学発光信号は、窓を通してプラズマから得られる。プラズマエッチングチャンバの構成次第では、窓は、遮られることなくプラズマの視界を提供することができる位置に設けられる場合がある。しかしながら、図１に示されたような、その他の構成のプラズマエッチングチャンバでは、窓１１５は、窓１１５に対して大きさおよび位置を変動させる可変アパチャを通してプラズマ１１１の視界を提供することができる位置に設けられる。一実施形態において、窓１１５は、隣り合う閉じ込めリング間の間隙を通してプラズマ１１１の視界を提供することができるように、閉じ込めリングセット１１３の外側に設けられる。したがって、閉じ込めリングセット１１３は、窓１１５に対する視準アパチャを定めている。また、プラズマ閉じ込め体積内の圧力を制御する目的で、閉じ込めリングが移動されるにつれて、視準アパチャは、窓１１５に対してその大きさおよび位置を変化させる。視準アパチャの特性の変化は、それに相当する影響を、窓１１５を通して得られる光学発光信号に及ぼす。例えば、アパチャの大きさの減少は、それに相当するだけ、得られる光学発光信号の強度を減少させる。逆もまた、同様である。したがって、閉じ込めリングの移動に起因するアパチャの特性の変化は、終了検出のために監視されている光学発光信号に摂動をもたらす。エッチングプロセス次第では、アパチャの特性の変動（例えば閉じ込めリングの移動）に起因する光学発光信号の摂動は、終了コールの引き金として使用される摂動に匹敵する場合がある。したがって、アパチャの特性の変動は、偽の終了コールの引き金となる恐れがある。

図３Ａ〜３Ｄは、本発明の一実施形態にしたがって、閉じ込めリングの移動がもたらすアパチャの変動例を示している。図３Ａ〜３Ｄにおいて、間隙３１０Ａ〜３０１Ｃは、隣り合う閉じ込めリング間に定められ、間隙３０１Ｄは、下方の閉じ込めリングとウエハサポート構造１０５との間に定められる。閉じ込めリング１１３およびウエハサポート構造１０５は、窓１１５からのプラズマ１１１の視界を視準する働きをする。したがって、窓１１５とプラズマ１１１との間に見込まれる可視領域は、平面３０３Ａ，３０３Ｂによって定められる。図３Ａについて、プラズマ１１１によって生成される光学発光の視界を得るためのアパチャは、間隙３０１Ｃ，３０１Ｄによって定められる。

図３Ｂ〜３Ｄは、閉じ込めリングの移動にともなって、アパチャの大きさおよび位置が変化することを示している。図３Ｂについて、アパチャは、主として間隙３０１Ｃによって、より少なくは間隙３０１Ｂによって定められる。図３Ｃについて、アパチャは、主として間隙３０１Ｂによって、より少なくは間隙３０１Ｃによって定められる。図３Ｄについて、アパチャは、大きさの減少した間隙３０１Ｂ，３０１Ｃによって定められる。

図３Ａ〜３Ｄに示された閉じ込めリングの移動は、例示を目的としたものである。なお、閉じ込めリングの移動は、細かくも粗くも実施可能である点に留意せよ。閉じ込めリングの位置は、図３Ａ〜３Ｄに具体的に示された以外にも、更に多くの位置を取ることができる。それにもかかわらず、図３Ａ〜３Ｄに示された閉じ込めリングの移動は、プラズマ１１１によって生成された光学発光の視界を得るためのアパチャが、その大きさおよび位置をどのように変えることができるかを示している。アパチャの大きさおよび位置が変化するにつれて、窓１１５を通して得られる光学発光の強度も変化する。

図４は、本発明の一実施形態にしたがって、光学発光信号の強度の変動を、閉じ込めリングの位置の関数として示した図である。閉じ込めリングの位置は、カウント数によって定量化されている。このとき、０カウント（不図示）は、完全に開いた状態を表し、１０００カウント（不図示）は、完全に閉じた状態を表し、１カウントは、閉じ込めリングの約０．００１インチの移動に等しいものとする。閉じ込めリングが閉じるにつれて、アパチャ全体の大きさは減少するので、信号強度も減少傾向を呈する。しかしながら、アパチャの大きさは、閉じ込めリングが閉じるにつれて単調に減少するわけではないので、信号強度も、閉じ込めリングが閉じるにつれて単調に減少するのではない。したがって、閉じ込めリングの移動によって信号強度に及ぼされる影響は、その移動が生じるときの閉じ込めリングの位置に依存する。一実施形態では、閉じ込めリングは、圧力制御条件を満たす範囲内で、可能な限り最大のアパチャを提供するように配置される。また、一実施形態では、閉じ込めリングは、圧力制御条件を満たす範囲内で、閉じ込めリングの移動に起因する信号強度の変動を可能な限り最小に抑えられるように配置される。

閉じ込めリングの移動に起因するアパチャ特性の変動によってもたらされる光学発光信号の摂動は、エッチングプロセスおよびその適用の形態次第では、更に解決が困難になる場合がある。例えば、誘電性の適用形態では、ウエハは、僅か約１％またはそれ未満の（すなわち開口面積に相当する）部分の膜のみを露出され、残りの部分の膜をマスクで覆われている。開口面積が小さいと、終了の引き金として使用される光学発光信号の摂動は、大きい背景信号と比べて小さくなる。したがって、アパチャ特性の変動によってもたらされる光学発光信号の摂動は、終了コールの引き金として使用される摂動に匹敵する可能性がある。したがって、終了検出の完全性を保証するためには、アパチャ特性の変動によって光学発光信号に及ぼされる影響を、最小限に抑える必要がある。

図５Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、プラズマ光学発光を監視するための方法のフローチャートを示した図である。この方法は、可動部材によって定められたアパチャを通してプラズマから光学発光データを収集する工程５０１から開始する。可動部材の移動は、アパチャの構成を変動させる。一実施形態では、可動部材は、閉じ込めリングとして表される。しかしながら、アパチャは、その間からプラズマの視界を提供しうる任意のチャンバ部材によって定めることができる。一実施形態では、光学発光データを収集するための窓が提供される。この窓は、可動部材の外側に設けられ、アパチャを通して光学発光データを収集するように方向付けられる。

この方法は、また、特定の時間に可動部材を保持する工程５０３を備える。可動部材の保持は、アパチャを一定の構成に維持する。したがって、可動部材を保持する工程は、アパチャ特性（すなわち大きさおよび位置）の変動によって生じる光学発光データの摂動を排除する。工程５０３において、可動部材が保持される特定の時間は、予想される終了時間より前の、予め指定された期間に対応する。一実施形態において、予め指定された期間は、予想されるエッチングプロセス継続時間の約１％から約５０％に及ぶ範囲内である。例えば、もし予想されるエッチングプロセス継続時間が３０秒であるならば、予め指定された期間は、予想される終了時間より前の、約０．３秒から約１５秒に及ぶ範囲内であると考えられる。別の一例において、もし予想されるエッチングプロセス継続時間が５分であるならば、予め指定された期間は、予想される終了時間より前の、約３秒から約１５０秒に及ぶ範囲内であると考えられる。なお、前述のように、予め指定された期間として具体的に設定された１％から５０％までという範囲は、依存性のプロセス条件（すなわち圧力）を許容範囲内に確実に収めるために確立された範囲である。

この方法は、更に、可動部材を保持しつつプラズマ光学発光内の特定の摂動を検出する工程５０５を備える。プラズマ光学発光内の特定の摂動を検出する工程は、プラズマ光学発光の特定の波長を監視することを含む。ここで、特定の波長とは、プラズマのうち、プラズマエッチングプロセスの状況を表す構成材料に関連した波長である。一実施形態では、プラズマ光学発光内のその特定の摂動は、終了条件を示唆している。付加的な選択肢として、この方法は、プラズマ光学発光における摂動を検出した後に、とある期間に渡って可動部材を保持しつづける工程を備えることができる。特定の摂動を検出した後に可動部材を保持する工程は、アパチャ特性の変動に起因する摂動の干渉を受けることなくエッチングプロセスの状況を確認することを可能にする。一実施形態において、可動部材は、終了条件の検出後、エッチングプロセス継続時間の約１％から約５０％に及ぶ範囲内のとある期間に渡って保持される。例えば、もし予測されるエッチングプロセス継続時間が３０秒であるならば、可動部材は、終了条件の検出後、約０．３秒から約１５秒に及ぶ範囲内のとある期間に渡って保持されつづける。

図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法のフローチャートを示した図である。この方法は、プラズマエッチングプロセスを開始させる工程５０７を備える。プラズマエッチングプロセスは、可動の閉じ込めリングを有するエッチングチャンバ内で実施される。可動の閉じ込めリングは、プラズマを閉じ込め体積内に閉じ込めるとともに閉じ込め体積内の圧力を制御するために提供される。エッチングプロセス中は、閉じ込め体積内を所要の圧力に維持するように閉じ込めリングを調整する工程５０９が実施される。工程５１１では、予想される終了時間より前の、予め指定された時間に到達する。一実施形態において、予め指定された時間から予想される終了時間までの期間は、予期されるエッチングプロセス継続時間の約１％から約５０％に及ぶ範囲内である。工程５１１において、予め指定された時間に到達すると、工程５１３において、可動の閉じ込めリングが定位置に保持される。予想される終了より前の予め指定された時間に閉じ込めリングを定位置に保持することは、閉じ込め体積内の圧力の小さな変化を起こすかもしれないが、このような圧力の小さな変化は、プラズマエッチングプロセスに対して無害である。

この方法は、更に、定位置に保持されている閉じ込めリング間の間隙を通してプラズマ光学発光を監視するための工程５１５を備える。閉じ込めリング間の間隙は、プラズマ光学発光を監視するためのアパチャを定めている。閉じ込めリングの外側に設けられた窓は、プラズマ光学発光を監視するために使用される。一実施形態において、プラズマ光学発光を監視する工程は、プラズマ光学発光の特定の波長を監視することを含む。ここで、特定の波長とは、プラズマのうち、プラズマエッチングプロセスの状況を表す構成材料に関連した波長である。工程５１７では、工程５１５にしたがって監視されているプラズマ光学発光内に、プラズマエッチングプロセスの終了を示唆する摂動が検出される。この方法は、工程５１９において、終了を検出するとすぐにプラズマエッチングプロセスを停止させることによって完了する。一実施形態では、工程５１７において摂動が検出された後、且つ、工程５１９においてエッチングプロセスが停止される前に、可動の閉じ込めリングは、終了への到達の確認を可能にする目的で、とある期間に渡って保持される。一実施形態において、終了への到達の確認を可能にするためのとある期間は、エッチングプロセス継続時間の約１％から約５０％に及ぶ範囲内である。

予想される終点の直前、最中、および直後に閉じ込めリングを定位置に保持する工程は、閉じ込めリングの移動に起因するプラズマ光学発光信号における摂動を排除する。したがって、終了を予期される期間中は、閉じ込めリングの移動によってもたらされる摂動に起因する偽の終了コールが排除される。

図６Ａは、本発明の実装形態の一例にしたがって、光学発光信号および閉じ込めリング位置を、プラズマエッチングプロセス中の時間の関数として示した図である。閉じ込めリング位置の１カウントは、およそ０．００１インチに等しい。０カウント（不図示）の閉じ込めリング位置は、完全に開いた状態の閉じ込めリングに対応する。１０００カウント（不図示）の閉じ込めリング位置は、完全に閉じた状態の閉じ込めリングに対応する。エッチングプロセス中、閉じ込めリングは、プラズマ閉じ込め体積内の圧力を調整するように移動される。区域５０１について、閉じ込めリング位置の変化は、光学発光信号に影響を及ぼすことがわかる。また、閉じ込めリング位置の１カウントが僅か０．００１インチの移動に相当することを考えると、図６Ａは、閉じ込めリング位置の僅かな変化が光学発光信号を大きく変化させること、そして、それが終了の引き金として必要とされる摂動とほぼ同レベルであることを示している。したがって、閉じ込めリングの移動は、偽の終了コールに繋がる摂動を、光学発光信号内に生じる可能性がある。図６Ａの例では、閉じ込めリングが保持される、予想される終了より前の予め指定された時間は、エッチングプロセス開始後、約７２秒の時点である。図６Ａに示されるように、閉じ込めリングを定位置に保持する工程は、終了を示唆する光学発光信号における摂動を、遮られることなく検出することを可能にする。

図６Ｂは、図６Ａに示されたプラズマエッチングプロセスの例について、圧力の変動を、プロセス中の時間の関数として示した図である。エッチングプロセス中、閉じ込めリングは、プラズマ閉じ込め体積内の圧力を所要のレベルに到達させ且つそのレベルに維持するように移動される。予想される終了より前の、予め指定された時間に、閉じ込めリングが保持されると、圧力の変化は最小になる。しかしながら、プロセスの終了に到達すると同時にプラズマ構成要素の濃度が変化するので、終了に同期して圧力の変化が生じる。終了時の圧力の変化の度合いは、閉じ込めリングを定位置に維持する前に観測された通常変動の範囲内である。この場合は、圧力の変化は０．００１トール以内である。したがって、図６Ｂは、予想される終了時間に閉じ込めリングを定位置に保持することが、閉じ込め体積内の圧力に悪影響を及ぼすことはないことを示している。

以上では、いくつかの実施形態を取り上げて発明の説明を行っているが、当業者ならば、以上の明細書および添付の図面を検討することによって、各種の置換、追加、変更、および等価の形態を了解することができる。したがって、本発明は、このようなあらゆる代替、追加、変更、および等価の形態を、発明の真の趣旨および範囲に入るものとして含むものとする。

本発明の一実施形態にしたがって、プラズマエッチングチャンバを示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、光学発光信号を、エッチングプロセス中の時間の関数として示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、閉じ込めリングの移動がもたらすアパチャの変動例を示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、閉じ込めリングの移動がもたらすアパチャの変動例を示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、閉じ込めリングの移動がもたらすアパチャの変動例を示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、閉じ込めリングの移動がもたらすアパチャの変動例を示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、光学発光信号の強度の変動を、閉じ込めリングの位置の関数として示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、プラズマの光学発光を監視するための方法のフローチャートを示した図である。本発明の一実施形態にしたがって、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法のフローチャートを示した図である。本発明の実装形態の一例にしたがって、光学発光信号および閉じ込めリング位置を、プラズマエッチングプロセス中の時間の関数として示した図である。図６Ａに示されたプラズマエッチングプロセスの例について、圧力の変動を、プロセス中の時間の関数として示した図である。

Claims

プラズマ光学発光を監視するための方法であって、
複数の可動の閉じ込めリングの間に定められたアパチャを通して、プラズマからの光学発光のデータを収集することと、
特定の時間に前記複数の可動の閉じ込めリングを保持する工程であって、該保持は、前記アパチャを一定の構成に維持することと、
前記複数の可動の閉じ込めリングを保持しつつ、プラズマ光学発光における特定の摂動を検出することと、を含み、
前記複数の可動の閉じ込めリングは、プラズマエッチングチャンバ内に配置され、前記アパチャの構成を変動させることができ、
前記光学発光のデータは、窓を通して収集される、
方法。
請求項１に記載の、プラズマ光学発光を監視するための方法において、
前記窓は、前記閉じ込めリングの外側に設けられ、前記アパチャを通して光学発光のデータを収集するように方向付けられる、方法。
請求項１に記載の、プラズマ光学発光を監視するための方法において、
前記アパチャの構成は、前記複数の可動の閉じ込めリングの間に存在する一つまたはそれ以上の間隙の、光学発光収集点に対する大きさおよび位置によって定められる、方法。
請求項１に記載の、プラズマ光学発光を監視するための方法において、
前記特定の時間は、予想されるプラズマエッチングプロセスの終了より前の、予め指定された期間に対応する、方法。
請求項４に記載の、プラズマ光学発光を監視するための方法において、
前記予め指定された期間は、予測されるエッチングプロセス継続時間の１％から５０％に及ぶ範囲内である、方法。
請求項１に記載の、プラズマ光学発光を監視するための方法において、
前記プラズマ光学発光における特定の摂動を検出することは、前記プラズマ光学発光の波長を監視することを含み、該波長は、前記プラズマのうち、プラズマエッチングプロセスの状況を表す構成材料に関連している、方法。
請求項１に記載の、プラズマ光学発光を監視するための方法は、さらに、
前記プラズマ光学発光内の前記特定の摂動を検出した後、ある期間に渡って前記複数の可動の閉じ込めリングを保持しつづけることを含む方法。
請求項７に記載の、プラズマ光学発光を監視するための方法において、
前記期間は、エッチングプロセスの継続時間の１％から５０％に及ぶ範囲内である、方法。
プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法であって、
可動の閉じ込めリングを有するチャンバ内でプラズマエッチングプロセスを実施することと、
予想される前記プラズマエッチングプロセスの終了時間より前の、予め指定された時間に到達することと、
前記予想される前記プラズマエッチングプロセスの終了時間より前の、前記予め指定された時間に到達するとすぐに、前記可動の閉じ込めリングを定位置に保持することと、
前記可動の閉じ込めリング間の間隙を通して窓からプラズマ光学発光を監視することと、
該監視は、前記可動の閉じ込めリングを前記窓に対して定位置に保持した状態で実施されることと、
前記プラズマ光学発光における摂動を検出することと、
前記摂動は、前記プラズマエッチングプロセスの終了を示唆していることと、
を含む方法。
請求項９に記載の、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法において、
前記予め指定された時間は、予測される前記プラズマエッチングプロセスの継続時間の１％から５０％に及ぶ範囲内である、方法。
請求項９に記載の、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法において、
前記可動の閉じ込めリング間の間隙は、前記プラズマ光学発光を監視するためのアパチャを定めている、方法。
請求項９に記載の、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法において、
前記プラズマ光学発光を監視することは、前記可動の閉じ込めリングの外側に設けられた窓を使用して実施される、方法。
請求項９に記載の、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法において、
前記プラズマ光学発光における摂動を検出することは、更に、前記プラズマ光学発光の波長を監視することを含み、前記波長は、前記プラズマのうち、プラズマエッチングプロセスの状況を表す構成材料に関連している、方法。
請求項９に記載の、プラズマエッチングプロセスの終了を検出するための方法は、さらに、
前記プラズマ光学発光における前記摂動を検出した後、ある期間に渡って前記可動の閉じ込めリングを定位置に保持しつづけることを含み、前記ある期間は、前記プラズマエッチングプロセスの継続時間の１％から５０％に及ぶ範囲内である、方法。
エッチングプロセスを実施するためのプラズマを提供するためのチャンバであって、
前記チャンバ内で基板を保持するためのチャックと、
前記エッチングプロセスを実施する際に前記プラズマを監視するための、前記チャンバ内の窓と、
前記チャックを取り囲む複数の閉じ込めリングと、
前記複数の閉じ込めリングを移動させるためのプログラム可能な期間を設定することができる閉じ込めリング移動コントローラであって、前記窓を通して終了条件のための監視を行う際に、プログラムされている期間に渡って前記複数の閉じ込めリングを保持することができる、閉じ込めリング移動コントローラと、を備え、
前記窓は、前記複数の閉じ込めリング間の間隙と前記窓と、を通した前記プラズマの視界を提供するために、前記複数の閉じ込めリングの周縁の外側に設けられている
チャンバ。
請求項１５に記載の、エッチングプロセスを実施するためのプラズマを提供するためのチャンバにおいて、
前記窓は、プラズマ光学発光データを収集して光伝送コンポーネントに提供するように構成される、チャンバ。
請求項１５に記載の、エッチングプロセスを実施するためのプラズマを提供するためのチャンバにおいて、
前記終了条件のための監視を行う際の前記プログラム可能な期間は、予想される終了時間より前の、ある期間によって定められ、前記ある期間は、予測される前記エッチングプロセスの継続時間の１％から５０％までの間である、チャンバ。
請求項１５に記載の、エッチングプロセスを実施するためのプラズマを提供するためのチャンバにおいて、
前記複数の閉じ込めリングの保持は、前記複数の閉じ込めリング間の間隙を、前記窓に対して一定の状態に維持することを含む、チャンバ。