JP2008505493A - プラズマ処理システムのエンドポイント決定法および決定装置 - Google Patents
プラズマ処理システムのエンドポイント決定法および決定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008505493A JP2008505493A JP2007519259A JP2007519259A JP2008505493A JP 2008505493 A JP2008505493 A JP 2008505493A JP 2007519259 A JP2007519259 A JP 2007519259A JP 2007519259 A JP2007519259 A JP 2007519259A JP 2008505493 A JP2008505493 A JP 2008505493A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data set
- statistical model
- factor
- plasma
- steady state
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 claims abstract description 95
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 42
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 32
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 24
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 6
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 claims 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 18
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 14
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- -1 absorbance Substances 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer 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
-
- 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
- H01J37/32972—Spectral analysis
-
- 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
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- 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
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
プラズマ処理システムにおいて、処理の閾値決定方法について開示する。該方法は、処理開始部と、実質的に定常状態部、処理終了部を含むプラズマ処理に基板を曝す工程を有する。また該方法は、実質的に定常状態部における第一データセットを収集する工程と；分散要因と残差要因とからなる群より選択される少なくとも一つの統計的モデル要因を含む第一統計モデルを作成する工程と；第二データセットを収集する工程を有する。さらに、該方法は、処理の閾値が達成されるように、第一統計モデルの要因とは実質的に異なる統計的モデル要因を含む第二統計モデルを作成する工程を有する。
【選択図】図４
Description
本発明は基板製造技術、特にプラズマ処理システムのエンドポイント（終点：endpoint）の決定のための方法および装置に関する。
基板、例えばフラットパネルディスプレイの製造に用いられる半導体基板やガラスパネルには、プラズマ処理が採用される。基板処理の一部として、例えば基板が複数のダイ（dies）または長方形のエリアに分割され、それらが集積回路を構成する。基板は、その上に電気的な構造を形成するために材料の一部が除去（エッチング）されまたは堆積（ディポジション）される。
典型的なプラズマ処理は、基板がエッチングされる前に硬化乳剤（例えばフォトレジストマスク）の薄いフィルムによって被覆される。硬化乳剤の領域は選択的に除去され、基底層の構成となるように露出させられる。基板は、いわゆるチャックまたは台座によって支持され、モノポーラ（単極）またはバイポーラ（双極）電極を有する基板支持構造上であって、プラズマ処理チャンバ内に置かれる。適当なエッチング源がチャンバ内に導入され、基板のエッチング領域に対して生成プラズマが照射される。
図１は、処理済みガスを排出しチャンバ内を負圧に維持するためのポンプ１２０を備えたチャンバ１００を含むプラズマ処理システム１５０を表している。チャンバ１００は接地され、シャワーヘッド型ガス分散システムとしても作用する上部電極１０４を有する。電源１０１より、下部電極アセンブリ１０６の上に置かれた静電チャック１０８に対して高周波電源が供給される。高周波電源は、周波数を同調させる、またはマッチングネットワーク１４５におけるインピーダンスの調整によって、プラズマインピーダンスをマッチングさせるための手段を有している。高周波の電気的測定は、ケーブル１４１により接続された処理モジュールコントローラ１１６と信号を送受信するプローブ１４０を用いる。プラズマ１０２は、基板１０９を処理するために、チャック１０８に高周波電源が供給されることにより発生する。このシステムにおいては、プラズマ１０２は、制限リング１０３によってチャック１０８と電極１０４の間に閉じ込められ、プラズマ１０２の圧力もコントロールされる。制限リング１０３は、通常カム（cam）リングを用いて制限リングの隙間またはギャップを増減することにより調整して動かすことができる。ガス分散システム１２２は、プラズマ処理ガス（例えば、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＦ４、ＨＢｒ、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２Ｆ４、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｈ２、ＮＨ３、ＳＦ６、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＷＦ６、その他）を含む圧縮ガスシリンダを有している。
操作の間に、プラズマにより照射された電磁放射線（発光（optical emission））がウィンドウ１１０を通して集められ、レンズ１１１および光ファイバ１１２によってスペクトルメータ１１４に描写される。スペクトルメータ１１４内の光検出器は、信号ケーブル１１５を使ってエッチング処理コントローラ１１６に照射スペクトルを送信する。
スペクトルメータ１１４は、オーシャンオプティクス社（Ocean Optics,Inc.）より製造されているＳ２０００型が好ましく用いられる。コンパクトなこのスペクトルメータは、解像度２０４８ピクセルのオンボードＣＣＤと、内部格子および光学装置により約２００ｎｍ〜約８５０ｎｍの間の波長の光をスペクトル信号として分光、集光する。このようなシステムの光学的分解能は典型的には約１ｎｍである。電磁放射線スペクトルは約１〜１０Ｈｚのサンプリング速度で、基板処理の間に収集される。
一般的に、冷却システムは、プラズマの点火による熱的平衡を維持するためにチャックに取り付けられている。冷却システム自身は、チャックの中の空間にクーラントを通すためにポンプ冷却装置と、チャックと基板の間の小さなギャップに圧縮されたヘリウムガスを含む。発生した熱を除去し、熱の拡散を素早くコントロールするために、ヘリウムガスが冷却システムとして用いられる。従って、ヘリウムの圧力が増加すると熱の移動速度も増大する。処理システムのプラズマは、操作ソフトウエアプログラムを有する複雑なコンピュータにより制御される。典型的操作環境において、製造プロセスパラメータ（例えば、電圧、ガス混合流量、ガス流速、圧力など）は特別なプラズマ処理システムおよび具体的な方法により決定される。
通常の基板製造方法においては、二重ダマシン構造として知られるが、絶縁体層がヴィアホール（via hole）を充填した伝導性プラグによって電気的に結合されている。開口部は絶縁体層によって形成され、ＴａＮ、ＴｉＮバリアによりライン化され、二つの伝導パターン間を電気的に結合させるために伝導性材料（例えばアルミニウム、銅など）によって後に充填される。基板上の活性領域間が電気的に接続され、所謂ソース／ドレイン領域となる。絶縁体層上の表面の過剰な伝導性材料は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）におって除去される。窒化シリコンのブランケット層は銅をキャップするために積層される。
二重ダマシン構造（dual damascene substrate）の製造方法は一般的に三つ有る。：ヴィアファースト（via-firet）、トレンチファースト（trench-first）、二重ハードマスク（dual hard mask）である。ヴィアファーストによる方法は、基板がフォトレジストにより被覆され、ヴィアがパターン印刷（lithographically patterned）される。次いで、表面のキャップ材料が非等方性に基板金属層上までエッチングカットされる。そして、ヴィアフォトレジスト層が剥がれ、トレンチフォトレジストが適用されてさらにパターン印刷される。いくらかのフォトレジストはヴィアの底部に残り、あるいは有機ＡＲＣプラグによって被覆され、トレンチエッチングプロセス中にヴィアの底部がオーバーエッチングされるのを防止する。表面のキャップ材が第二の非等方性エッチングによって除去され、低いｋ値を有する材料の所望の深さまでエッチングされる。このエッチングによりトレンチが形成される。フォトレジストが除去され、基板の銅がヴィアを通してスパッタリングされないように緩やかな条件のエッチングにより、ヴィアの底部における窒化シリコンが開口される。上述の通り、トレンチとヴィアは伝導性材料（アルミニウム、銅など）によって充填され、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により磨かれる。
次にトレンチファーストについて説明する。基板にフォトレジスト皮膜を施し、トレンチパターン印刷を行う。非等方性ドライエッチングによりハードマスク表面（典型的にはＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ）に対して行った後フォトレジストを除去する。別のフォトレジストをトレンチハードマスクに施し、ヴィアパターンを印刷する。再び非等方性エッチングによりキャップ層に対して行い、低いｋ値の材料層まで部分的にエッチングする。このエッチングにより部分的ヴィアが形成される。トレンチを通してヴィアが形成されたのち、ハードマスクとともにフォトレジストが除去される。トレンチのエッチングにより、キャップ層を通過して、低いｋ値の材料層の所望の深さまで部分的にエッチングする。このエッチングは同時にヴィアホールも清浄化し、ヴィアの底部にある最終バリア層で停止される。底部バリア層は特別なエッチングにより開口される。
第三には二重ハードマスクについて説明する。この方法は、中間に存在する窒化物マスキングによる二つの分割されたＩＬＤ（内部絶縁体）堆積を必要とする酸化エッチングと、通常のエッチングが結合したものである。底部（ヴィア）絶縁体が窒化物エッチングストップにより堆積される。窒化物の頂部がマスキングされ、ヴィアハードマスク形成のためにエッチングされる。これは特別な窒化物エッチングプロセスを必要とする。それから頂部絶縁体が堆積される。最後に、トレンチマスクが、窒化物中をエッチングされたヴィア開口に並んで、トレンチとヴィアが両方の酸化物層を一つのエッチング工程でエッチングされる。
図２Ａには、理解を容易にするために、リソグラフィック工程前の基板の各積層を、断面図により表したものである。以下の説明において“上”、“下”の用語は、層間の空間的な関係を意味し、層間の直接的な接続をも意味するものではない。他の付加的な層が上、下、間に存在することに注意すべきである。さらに、存在する全ての層を表すものでもなく、他の異なる層によって構成されている場合もある。
堆積層の底部は、図では層２０８として示されているが、半導体を含んでいる。層２０８の上には、典型的には窒化物または炭化物（ＳｉＮまたはＳｉＣ）を含んでいるバリア層２０４が示されている。二重ダマシン構造はＭ１ ２０９ａ-ｂの金属層（典型的にはアルミニウムまたは銅を含む）のセットを含んでいる。バリア層２０４の上には、低いｋ値の材料（ＳｉＯＣなど）より成る中間絶縁層（ＩＭＤ）２０６が形成されている。ＩＭＤ層２０６の上にはＳｉＯ２を含むキャップ層２０３がある。キャップ層２０３の上には、ＴｉＮ、ＳｉＮ、ＴａＮなどを含むトレンチマスク層２０２が配置されている。
図２Ｂは、図２Ａの積層に対して、フォトレジスト層２２０、ＢＡＲＣ層２１２をさらに追加した後の断面図を示している。
図２Ｃは、図２Ｂの積層に対して、そのフォトレジスト層２２０、ＢＡＲＣ層２１２に印刷した後の断面図を示している。この例では、フォトレジストマスクパターンがトレンチ２１４ａ-ｂのセットとして形成されている。
図２Ｄは、図２Ｃの積層に対して、プラズマシステム中にトレンチマスク層２０１が処理され、トレンチ２１４ａ-ｂがキャップ層２０３まで延長された状態の断面図を示している。
図２Ｅは、図２Ｄの積層に対して、フォトレジスト層２２０、ＢＡＲＣ層２１２が除去された後の断面図を示している。
図２Ｆは、第一金属層２０９ａ-ｂに接続するヴィアおよび第二金属層を形成するために、図２Ｅの積層に対して、第二のフォトレジスト層２１６、ＢＡＲＣ層２１８が堆積された後の断面図を示している。
図２Ｇは、図２Ｆの積層に対して、ヴィア形成のためにＩＭＤ層２０６の内部まで部分エッチングし、フォトレジストを開口させた後の断面図を示している。
図２Ｈは、図２Ｇの積層に対して、フォトレジスト２１６およびＢＡＲＣ層２１８を除去し、トレンチを所望の深さまで延ばし、バリア層２０４の上までヴィア形成のエッチングを行った後の断面図を示している。
図２Ｉは、バリア層２０４が、例えばＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆなどを用いてエッチングされた状態を示している。
図２Ｊは、化学的機械的研磨によってキャップ層２０３まで研磨され、伝導体材料（例えばアルミニウム、銅など）をＭ１金属材料に接触するように堆積した状態を示している。
プラズマエッチング処理の中で最も重要なプロセスはエンドポイントである。エンドポイントは、プラズマ処理（時間）が完了した、値、またはレンジを示す。例えば、ヴィアをエッチングする時、基板層のエッチングを最小にするために、ＳｉＮのようなバリア層がエッチングされる直前を決定することが重要である。
しかし、これらのプラズマ処理においては、チャンバー内残留物や、チャンバー構造に対するプラズマによる損傷などの影響で、プラズマ処理システム内で処理条件が変動し、処理をモニターすることが難しい場合がある。
通常技術の一つにプラズマ処理システムに発光分析装置（optical emission spectroscopy；ＯＥＳ）を用いるものがある。ＯＥＳでは、プラズマ処理システム内において、エンドポイントに処理閾値を関連させて、選択された化学種（例えば、ラジカル、イオンなど）からの発光を分析する。プラズマ処理チャンバ内の各活性種により、通常電磁放射線の波長（約２４５ｎｍ〜８００ｎｍ）に相当する範囲で、特徴的なスペクトルを生じる。他の活性種あるいはプラズマ処理自身の発生する波長でない特徴的な波長の強度をモニターすることで、プラズマチャンバ内の特別な活性種の変化を観察して処理閾値を決定することができる。
例えば、ＳｉＯ２がＣＦベースのエッチング（ＣＦ４など）処理を受けると、ＣＯ種が約４８３．５ｎｍの波長において特徴のあるスペクトルを生じる。同様に、ＳｉＮがＣＦベースのエッチング処理を受けると、Ｎ種が約６７４ｎｍの波長において特徴のあるスペクトルを生じる。従って、ＳｉＯ２やＳｉＮが実質的に消失すれば、活性種による相当する波長のスペクトルが無くなり、処理がエンドポイントに達したことが信号として検出される。
図３は、包括的な酸化物基板（Ａｒ／Ｃ４Ｆ８／ＣＨ２Ｆ２／Ｏ２の化学 ６ｋＷ／５０ｍＴｏｒｒ）の発光を、波長（３０４）に対する信号強度（３０２）のスペクトルを表した図である。この例から、ＣＦ２（３０６）は２７５ｎｍと３２１ｎｍに突出した発光を示している。ＣＯ（３０８）は４５１ｎｍ、５２０ｎｍ、５６１ｎｍ、６６２ｎｍに、Ｈ（３１０）は６５６ｎｍに突出した発光を示し、Ａｒ（３１２）は７５０ｎｍに突出した発光を示している。
しかし、プラズマ発光の分析はチャンバの状態によって変化するためエンドポイントの決定法としては問題がある。プラズマ発光のこれらの変化が、エンドポイントを予測するトリガーとして使った変化と同様であると、エンドポイントを誤ることになる。さらに、全体の表面積に対して一部である（１％以下など）と、実際にエンドポイントにおけるシグナル変化は小さく、チャンバ内のＯＥＳバックグランドの存在により、検出が困難になる。さらに、サブミクロンのヴィアや高アスペクト比など基板に対する要求が厳しくなることで、効果的なスペクトル分析はますます困難になる。
上記のように、プラズマ処理システムのエンドポイント決定のための方法および装置が求められているのである。
本発明の具体例の一つは、プラズマ処理システムにおいて、処理の閾値を決定する方法に関する。前記方法は、処理開始部と、実質的に定常状態部、処理終了部を含むプラズマ処理に基板を曝す工程を含んでいる。また該方法は、実質的に定常状態部における第一データセットを収集する工程と；分散要因（variance component）と残差要因（residual component）とからなる群より選択される少なくとも一つの統計的モデル要因を含む第一統計モデルを作成する工程と；第二データセットを収集する工程を含んでいる。さらに該方法は、処理の閾値が達成されるように、第一統計モデルの要因とは実質的に異なる統計的モデル要因を含む第二統計モデルを作成する工程を含んでいる。
また、本発明の具体例の一つは、プラズマ処理システムにおいて、処理の閾値を決定する装置に関する。前記装置は、処理開始部と、実質的に定常状態部、処理終了部を含むプラズマ処理に基板を曝す手段を含んでいる。また該装置は、実質的に定常状態部における第一データセットを収集する手段と；分散要因（variance component）と残差要因（residual component）とからなる群より選択される少なくとも一つの統計的モデル要因を含む第一統計モデルを作成する手段と；第二データセットを収集する手段を含んでいる。さらに該装置は、処理の閾値が達成されるように、第一統計モデルの要因とは実質的に異なる統計的モデル要因を含む第二統計モデルを作成する手段を含んでいる。
本発明について、いくつかの好ましい具体例とともに図面を参照しつつ更に詳細に説明する。以下の説明において、多くの詳細な説明は本発明を理解するために用いられる。当業者においては、これらの詳細な説明の一部または全部がなくても、本発明を実施することができるかもしれない。また、公知のプロセス、構造などについては、本発明を却って不明瞭にするかもしれないので詳細には記載していないことを理解すべきである。
限定するわけではないが、プラズマ処理の統計モデルは、ここではエッチング処理のエンドポイントの様な処理の閾値決定のために用いることができると、本発明者らは考えている。一般に、多くの統計分析技術は実測値またはサンプルのセットを統計モデルに変換し、かなりの確度で観察される測定値を予測できる。
統計モデルは、新しいサンプルが統計モデルにどの程度一致しているかを示す第一の要素（しばしば分散と呼ばれる）と、統計モデルとは一致していない新しいサンプルとの差を収集する第二の要素（しばしば残差と呼ばれる）とを含んでいる。より感度の高い統計モデルは、比較的小さな変化を伴うプラズマ処理の一部で測定された値から作ることができる。これは統計モデルの分散と残差が比較的小さいからである。分散と残差を増加させる新しい測定値は、例えばエッチング処理のエンドポイントのような処理の閾値の信号である。一つの例では、統計モデルは個々の基板をエッチングするために作られ、処理の閾値検出の感度減少は、処理のマッチング、プラズマチャンバのマッチング、基板のマッチングなどに起因する。別の例では、統計モデルは制限リングのセットを含んでいる。さらに別の例では、統計モデルは、プラズマ処理が底部開口領域のエッチング（low open area etching）であることを含む。
前記したように、プラズマチャンバ内の残留物やチャンバ構造に対するプラズマによる損傷などによってプラズマ処理システム内では処理状態が変動するため、プラズマ処理をモニターすることはしばしば困難である。
動的環境に用いられる統計技術は、主成分分析（principal components analysis：ＰＣＡ）である。ＰＣＡは、定期的に測定され変換される多くの変数と、データセット内では大きな変化を示す少量の相関性のない変数やファクターとを扱うことができる。ＰＣＡは、データセット内の主たる傾向により示され、一連の主成分として表される変数やファクターを組み合わせる。例えば、ＰＣＡは、ターゲットのエッチング工程で連続して測定される電磁放射線スペクトルのデータに基づいて因数分解モデルを作るために用いられる。
一度ＰＣＡモデルが作られると、エンドポイントのような処理の閾値を決定するために、後の測定値をＰＣＡモデルと比較することができる。エンドポイントは、プラズマ処理において処理が完了した（時）、値、幅などである。処理技術者は、プラズマ処理（例えばエッチング速度など）からの情報に基づいて代表的ＰＣＡモデルが作成される前に、要求される測定の幅を決定する。
統計モデルの感度を上げるために、前記モデルは処理の定常状態部を基本に作成される方が良い。殆どのプラズマ処理は以下の三つの段階（フェイズ：処理開始、定常状態、処理終了）よりなる。開始フェイズでは、プラズマが安定化する前に、圧力、パワー、化学種などが一時的に高い値を示し、相当する測定値データセットは比較的高い分散（Ｔ２統計量によって測定されたＰＣＡ）と残差（Ｑ統計量によって測定されたＰＣＡ）を持つ。適当な時間経過後、一般的には数秒後であるが、処理は定常状態に入り、測定値は比較的低い分散と残差を持つ傾向がある。最後に終了フェイズでは、相当する測定値は再び高い分散と残差を持つ傾向がある。
定常状態の測定データセットから最初の統計モデルを作ることによって、処理開始と定常状態の両方を含むモデルと比較して、分散と残差の要因が小さい。定常状態から終了フェイズに移行するときは、ＯＥＳ信号が最小の変化を示しても、ＰＣＡモデルを用いたシステムであれば、処理が閾値に達したことを決定するために十分な分散と残差を捉えることができる。定常状態からのＰＣＡモデルが主成分の十分なデータに基づいて決定されると、定常状態から求められた共分散（covariance）の固有値（eigenvalues）および固有ベクトル（eigenvectors）を使用して終了フェイズのＰＣＡパラメータ（Ｑ、Ｔ２など）が計算される。
米国特許５２８８３６７号には、主成分分析のアプローチを使って発光スペクトルの波長が自動的に計算され、エッチング処理のエンドポイントがその特定波長を基に検出されるという方法が提案されている。この方法に従えば、特定波長は自動的に計算することができる。しかし、処理開始フェイズ、定常状態フェイズ、終了フェイズを含む統計モデルを用いる本発明とは異なっている。本発明によれば、各フェイズのスペクトルは継続的に測定され、処理の開始から終了に至るＰＣＡモデルは、処理の定常状態におけるＰＣＡモデルと対比され、終了フェイズを決定する。さらに米国特許５２８８３６７号においてはエンドポイント決定のために主成分のデータセットに基づいているが、統計モデルの分散と残差を用いる本発明とは異なるのである。
数学的には、ＰＣＡは、処理変化の相関マトリクス、共分散の固有ベクトルの分析である。ｍ列、ｎ行のデータマトリクスＸが与えられると、Ｘの共分散マトリクスは以下の式（１）により定義される。
Ｘの行が中心（例えばその行をゼロとし、各行からその行の値を引く）にスケーリング（標準偏差によって各行を割り、単位分散を調整する）して式（１）がＸの相関マトリクスを与える。
ＰＣＡが、データマトリクスＸを分析して、ｔiとｐiのベクトルおよび残差マトリクスＥを加えて合計した値を出力する（下式（２）で示す）。ｔiベクトルはスコア（scores）として知られ、サンプル同士の関係に関する情報を含み、ｐiベクトルは共分散の固有ベクトルである。
第一の成分（ｔ1ｐT 1）は、エンドポイント決定には通常使用されず、全分散の８０％を占め、ウィンドウの汚れによりウィンドウの透過性が変動するために平均信号レベル変化に追随する。第二（ｔ2ｐT 2）、第三（ｔ3ｐT 3）および第四成分は、全分散の約２０％で、エンドポイントの決定に使用される。残りの成分はノイズを含み、意味の有るパターンとしては用いられない。
各サンプルのＱ統計量、残差を計算することができる。ＱはＥの各列の二乗の合計であり、Ｘ中のｉ番目のサンプルxiについては下記式（３）で表される。
ｅiはＥのｉ番目のサンプルであり、ＰkはＰＣＡモデル（各ベクトルがＰｋの行である）内に保持されるｋのローディングベクトル（loadings vectors）のマトリクスであり、Ｉは適当なサイズのアイデンティティマトリクス（identity matrix）である。もし、定常状態からｍ番目の成分によるＰＣＡモデルが生成されると、ＰＣＡによる終了フェイズＱjは以下の式（４）で示される。
Ｑ統計量は、定常状態からのモデル内に維持されるｍ成分によって捉えられることのないサンプルの変化量を測定する。同時に、定常状態に対する終了フェイズにおける新しい変化量を測定する。上記の通り、定常状態における測定値からＰＣＡモデルを作成すること及び、終了フェイズにおいてＰＣＡを実行することにより、Ｑ統計量が、エンドポイントのような処理閾値の信号を送る。
ＰＣＡモデル内の変化の測定はホテリング（Ｈｏｔｅｌｌｉｎｇ）Ｔ２統計量を与える。Ｔ２は、平均化された二乗スコアの合計として式（５）により示される。
tiはＴｋのｉ番目の列に対応し、ｋのマトリクスはＰＣＡモデルからのベクトルを記録する。マトリクス１-１は、モデル内に保持されたｋ固有ベクトル（主成分）に関連する固有値の逆数を含むマトリクスである。もし、ＰＣＡモデルが定常状態からのｍ番目の成分によって生成されると、終了フェイズのＴj2はＰＣＡにより以下の式（６）で示される。
ここでＰmは、定常状態からのＰＣＡモデルによるローディングベクトルのマトリクスである。定常状態の測定値から作成されたＰＣＡモデルによって、終了フェイズにおけるＰＣＡによるＴ2統計量が、エンドポイントのような処理閾値の信号を送る。
通常のプラズマ処理システムはＰＣＡを用いて以下の項目について測定する：発光分析により測定されるプラズマ種およびその濃度、残留ガスの分析、吸光度、基板電極のバイアス電圧、ＥＳＣ、ＤＣ電流、高周波（ＲＦ）電圧・電流・相のようなその他の電気的パラメータ、波長調整システム内のプラズマ発生器インピーダンスの周波数マッチング、各種キャパシター／インダクターマッチングネットワーク内のプラズマ発生器インピーダンスのキャパシタンス／インダクタンスのマッチング。
例えば、エンドポイントの決定においては、プラズマ処理を各種の観点から測定（特定の化学種に相当する波長の発光シグナル強度、電気的測定など）して、統計的モデルに変換し、エンドポイントを決定する。
上述のように、基板の全表面積の中にターゲットエッチングされる小さな開口領域があるため（底部開口領域のエッチングなど）、プラズマ処理においてはエンドポイントの決定に問題がある。この問題は、ＯＥＳを使用してエンドポイント前のプラズマの状態を知るような場合さらに深刻になる。何故なら、化学種の発光信号は小さいので、相当する信号の変化を、バックグランドの信号の存在下に検出することは困難だからである。特に、プラズマ発光の変動は、エンドポイント決定のトリガーとして用いる変動と比較できる程大きく、誤ったエンドポイントを決定する原因となる。
図４を参照すると、本発明の一実施例である処理閾値（エンドポイント）の決定に分散を用いて、プラズマ処理に統計モデルを採用した場合のプロセスを簡略化して表している。最初に、ステップ４０２で、プラズマ処理の定常状態におけるＯＥＳスペクトルのデータを収集する。次に最初の統計モデル（ＰＣＡなど）を作成される。それはステップ４０４に示すように、ｘ−１統計モデルがｘ−１分散とｘ−１残差を含んで生成される。ステップ４０６では、追加のＯＥＳスペクトルデータが収集される。それから第二統計モデルが生成される。ステップ４０８ではｘ統計モデルが、ｘ分散とｘ残渣を含んで生成される。もし、ｘ−１（先の）分散がｘ（後の）分散よりも小さくない場合、ステップ４１０では、処理閾値には達していないと判断し、ステップ４１４でｘ＝ｘ＋１としてモニタリングが継続される。こうして、ステップ４０６で追加のＯＥＳスペクトルデータが集められ、別の統計モデルが生成される。もしｘ−１（先の）分散がｘ（後の）分散よりも小さい場合、ステップ４１０では処理閾値に到達したと判断しステップ４１２へ進む。
図５を参照すると、本発明の一実施例である処理閾値（エンドポイント）の決定に残差を用いて、プラズマ処理に統計モデルを採用した場合のプロセスを簡略化して表している。最初に、ステップ５０２で、プラズマ処理の定常状態におけるＯＥＳスペクトルのデータを収集する。次に最初の統計モデル（ＰＣＡなど）を作成される。それはステップ５０４に示すように、ｘ−１統計モデルがｘ−１分散とｘ−１残差を含んで生成される。ステップ５０６では、追加のＯＥＳスペクトルデータが収集される。それから第二統計モデルが生成される。ステップ５０８ではｘ統計モデルが、ｘ分散とｘ残渣を含んで生成される。もし、ｘ−１（先の）残差がｘ（後の）残差よりも小さくない場合、ステップ５１０では、処理閾値には達していないと判断し、ステップ５１４でｘ＝ｘ＋１としてモニタリングが継続される。こうして、ステップ５０６で追加のＯＥＳスペクトルデータが集められ、別の統計モデルが生成される。もしｘ−１（先の）残差がｘ（後の）残差よりも小さい場合、ステップ５１０では処理閾値に到達したと判断しステップ５１２へ進む。
図６を参照すると、本発明の一実施例であって、基板表面の約０．８％を有する領域（マスクされておらずエッチングされる）でプラズマ処理システム（５０ｍＴ／６ｋＷ／Ａｒ／Ｃ４Ｆ８／Ｏ２処理）を実施し、基板からのＣＦ２発光の図が示されている。ステップ４０２において、約７０秒後に処理はエンドポイントに達する。エッチング領域は、基板表面全体の１％以下であるが、波長２６０ｎｍにおける相当する検出可能な信号変化は僅かに約０．５％である。
図７を参照すると、本発明の一実施例であって、定常状態の測定データセットと処理終了フェイズの測定データセットを含む統計モデルから生成されたホテリング（Ｈｏｔｅｌｌｉｎｇ）Ｔ２分散のデータセットの図が示されている。前記の通り、最初の統計モデルは定常状態の測定データセットから作成される。従って、全モデルの分散および残差は、処理開始フェイズおよび定常状態フェイズの両方を含むモデルに比べて比較的小さい。約８０秒で定常状態フェイズから処理終了フェイズへ移行し、７０２で示されるように、統計モデルの分散および残差が著しく増加し、エンドポイントとして、プラズマ処理閾値に達成した信号が認められる。
図８を参照すると、本発明の一実施例であって、定常状態の測定データセットと処理終了フェイズの測定データセットを含む統計モデルから生成されたｑ統計残差のデータセットの図が示されている。前記の通り、最初の統計モデルは定常状態の測定データセットから作成される。従って、全モデルの分散および残差は、処理開始フェイズおよび定常状態フェイズの両方を含むモデルに比べて比較的小さい。約８０秒で定常状態フェイズから処理終了フェイズへ移行し、８０２で示されるように、統計モデルの分散および残差が著しく増加し、エンドポイントとして、プラズマ処理閾値に達成した信号が認められる。
本発明についていくつかの好ましい実施例を挙げて説明したが、本発明の範囲内で変更、置換などが可能である。例えば、本発明例ではプラズマ処理システムとして、ラムリサーチコーポの製品（ExelanTM、ExelanTMHP、ExelanTMHPT、２３００TM、VersysTMStarなど）を使用したが、他のプラズマ処理システムももちろん使用できる。本発明は各種直径（２００ｍｍ、３００ｍｍなど）の基板を使用することもできる。また、フォトレジストプラズマエッチングは酸素以外のガスを用いることもできる。本発明の方法並びに装置に対して種々の変更が可能であることが理解されるべきである。
加えて、部分最小２乗（partial least square）のような他の統計分析技術も採用できる。さらに、測定データセットは、電磁放射、プラズマ処理システム内の物理的変化（例えば、圧力、温度、制限リングの位置など）、高周波変化（例えば、ＲＦボトムパワー（bottom power）、ＲＦＢリフレクトパワー（reflected power）、ＲＦロード（load）、フェイズエラー、ＲＦパワー、ＲＦインピーダンス、ＲＦ電圧、ＲＦ電流、など）などを含む。また、プラズマ処理システムにおける別のタイプのプラズマ処理のために、処理モデルを最大限利用することもできる。
本発明の効果は、プラズマ処理システムのエンドポイント決定の為に方法および装置を最大限利用することを含む。プラズマ処理システム内の処理モデルを利用し、処理閾値の決定の為により高感度な統計モデルを作成し、個々の基板のために統計モデルを生成することをも含む。図６に示すように、定常状態は４０＜ｔ＜５０秒の間に選択されていた。制限リングの動きによって６０１に示すように３０〜４０秒のところでは信号の動揺が起こる。そのような動揺は、もしそれが定常状態の間に予想されるのであれば、最初のモデルセットに含められるべきである。もし制限リングが固定されていなければ、この動揺は起こりうるのである。
いくつかの例およびベストモードについて記載したが、本発明の目的、趣旨の範囲内において変更、修正が加えられ得ることを理解すべきである。
本発明の例として、限定されることなく、図面及び同様な構成については同じ参照番号を付して、具体的に例示する。
図１はプラズマ処理システムを単純に表した図である。
図２Ａは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｂは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｃは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｄは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｅは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｆは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｇは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｈは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｉは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図２Ｊは例示基板の積層構造を表した断面図である。
図３は包括的酸化物基板の発光分析スペクトルを表した図である。
図４は本発明の一実施例であって、プラズマ処理システムにおいて分散（variance）を処理の閾値（エンドポイント）決定のために使用した統計モデルを示す、簡略化した図である。
図５は本発明の一実施例であって、プラズマ処理システムにおいて残差（residual）を処理の閾値（エンドポイント）決定のために使用した統計モデルを示す、簡略化した図である。
図６は本発明の一実施例であって、プラズマ処理システムにおいて基板のＣＦ２発光スペクトルを示す図である。
図７は本発明の一実施例であって、定常状態と処理終了との測定値を含む統計モデルのセットから生成されたホテリング（Ｈｏｔｅｌｌｉｎｇ）Ｔ２分散を示す図である。
図８は本発明の一実施例であって、定常状態と処理終了との測定値を含む統計モデルのセットから生成されたｑ統計残差を示す図である。
Claims (48)
- プラズマ処理システムの処理閾値（process threshold）の決定方法であって：
処理開始部と、実質的に定常状態部、処理終了部を含むプラズマ処理に基板を曝す工程と；
実質的に定常状態部における第一データセットを収集する工程と；
分散要因（variance component）と残差要因（residual component）とからなる群より選択される少なくとも一つの統計的モデル要因を含む第一統計モデルを作成する工程と；
第二データセットを収集する工程と；
統計的モデル要因を含む第二統計モデルを作成する工程と、を含み
第一統計モデルの統計モデル要因が第二統計モデルの統計モデル要因と実質的に相違する場合に、処理閾値が達成されたものとすることを特徴とする、処理閾値の決定方法。 - 第一統計モデルと第二統計モデルが主要因の分析を含む請求項１記載の方法。
- 第一統計モデルと第二統計モデルが部分最小２乗（partial least square）を含む請求項１記載の方法。
- プラズマ処理が有用なエッチング剤処理によるエッチングである請求項１記載の方法。
- 処理閾値がエンドポイント（endpoint）である請求項１記載の方法。
- エッチング剤がＣＦ４である請求項４記載の方法。
- エッチング剤がＣＨＦ３である請求項４記載の方法。
- エッチング剤がＣ４Ｆ６である請求項４記載の方法。
- エッチング剤がＣ４Ｆ８である請求項４記載の方法。
- プラズマ処理が底部開口領域のエッチング（low open area etching）である請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットが発光（optical emission）を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットが、集光孔の変化（optical collection aperture change）による通常信号の変動を含むように多重制限リング部（multiple confinement ring position）において収集された発光信号を含む、請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットが高周波（ＲＦ）送信システム内の電気的測定を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットがプラズマ種の存在を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットが高周波電源を含む請求項１記載の方法。
- プラズマ処理が絶縁フィルムのエッチングである請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットがチャンバ圧力を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットが高周波マッチングネットワークのインピーダンス整合（tunable impedance）を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットが高周波送信システムにおける高周波電圧の測定を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットがウエハのＤＣバイアス電圧を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットが高周波送信システムにおけるインピーダンス測定を含む請求項１記載の方法。
- 第一データセットと第二データセットが高周波の周波数を同調させること（tuning）を含む請求項１記載の方法。
- 第一統計モデルと第二統計モデルが制限リングの移動を含む請求項１記載の方法。
- プラズマ処理システムの、実際の基板処理が起こっている場所・時間（in-situ）をモデル化する方法であって：
処理開始部と、実質的に定常状態部、処理終了部を含むプラズマ処理に基板を曝す工程と；
実質的に定常状態部における第一データセットを収集する工程と；
分散要因と残差要因とからなる群より選択される少なくとも一つの統計的モデル要因を含む第一統計モデルを作成する工程と；
第二データセットを収集する工程と；
統計的モデル要因を含む第二統計モデルを作成する工程と、を含み
第一統計モデルの統計モデル要因が第二統計モデルの統計モデル要因と実質的に相違する場合に、処理閾値が達成されたものとすることを特徴とする、モデル化する方法。 - プラズマ処理システムの処理閾値の決定装置であって：
処理開始部と、実質的に定常状態部、処理終了部を含むプラズマ処理に基板を曝す手段と；
実質的に定常状態部における第一データセットを収集する手段と；
分散要因と残差要因とからなる群より選択される少なくとも一つの統計的モデル要因を含む第一統計モデルを作成する手段と；
第二データセットを収集する手段と；
統計的モデル要因を含む第二統計モデルを作成する手段と、を含み
第一統計モデルの統計モデル要因が第二統計モデルの統計モデル要因と実質的に相違する場合に、処理閾値が達成されたものとすることを特徴とする、処理閾値の決定装置。 - 第一統計モデルと第二統計モデルが主要因の分析を含む請求項２５記載の装置。
- 第一統計モデルと第二統計モデルが部分最小２乗を含む請求項２５記載の装置。
- プラズマ処理が有用なエッチング剤処理によるエッチングである請求項２５記載の装置。
- 処理閾値がエンドポイントである請求項２５記載の装置。
- エッチング剤がＣＦ４である請求項４記載の装置。
- エッチング剤がＣＨＦ３である請求項４記載の装置。
- エッチング剤がＣ４Ｆ６である請求項４記載の装置。
- エッチング剤がＣ４Ｆ８である請求項４記載の装置。
- プラズマ処理が底部開口領域のエッチングである請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットが発光を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットが、集光孔の変化による通常信号の変動を含むように多重制限リング部において収集された発光信号を含む、請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットが高周波送信システム内の電気的測定を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットがプラズマ種の存在を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットが高周波電源を含む請求項２５記載の装置。
- プラズマ処理が絶縁フィルムのエッチングである請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットがチャンバ圧力を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットが高周波マッチングネットワークのインピーダンス整合を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットが高周波送信システムにおける高周波電圧の測定を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットがウエハのＤＣバイアス電圧を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットが高周波送信システムにおけるインピーダンス測定を含む請求項２５記載の装置。
- 第一データセットと第二データセットが高周波の周波数を同調させることを含む請求項２５記載の装置。
- 第一統計モデルと第二統計モデルが制限リングの移動を含む請求項２５記載の装置。
- プラズマ処理システムの、実際の基板処理が起こっている場所・時間をモデル化する装置であって：
処理開始部と、実質的に定常状態部、処理終了部を含むプラズマ処理に基板を曝す手段と；
実質的に定常状態部における第一データセットを収集する手段と；
分散要因と残差要因とからなる群より選択される少なくとも一つの統計的モデル要因を含む第一統計モデルを作成する手段と；
第二データセットを収集する手段と；
処理の閾値が達成されるように、第一統計モデルの要因とは実質的に異なる統計的モデル要因を含む第二統計モデルを作成する手段と；
を含む、モデル化装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/882,474 US20060000799A1 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Methods and apparatus for determining endpoint in a plasma processing system |
| PCT/US2005/021203 WO2006012022A2 (en) | 2004-06-30 | 2005-06-14 | Methods and apparatus for determining endpoint in a plasma processing system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008505493A true JP2008505493A (ja) | 2008-02-21 |
Family
ID=35512819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007519259A Withdrawn JP2008505493A (ja) | 2004-06-30 | 2005-06-14 | プラズマ処理システムのエンドポイント決定法および決定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060000799A1 (ja) |
| JP (1) | JP2008505493A (ja) |
| CN (1) | CN100514544C (ja) |
| TW (1) | TWI464816B (ja) |
| WO (1) | WO2006012022A2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011199072A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Toshiba Corp | 終点検出装置、プラズマ処理装置および終点検出方法 |
| KR101780874B1 (ko) | 2012-10-17 | 2017-09-21 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 다변량 분석을 이용한 플라즈마 에칭 종료점 검출 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7871830B2 (en) * | 2005-01-19 | 2011-01-18 | Pivotal Systems Corporation | End point detection method for plasma etching of semiconductor wafers with low exposed area |
| US7459175B2 (en) * | 2005-01-26 | 2008-12-02 | Tokyo Electron Limited | Method for monolayer deposition |
| KR100892248B1 (ko) | 2007-07-24 | 2009-04-09 | 주식회사 디엠에스 | 플라즈마 반응기의 실시간 제어를 실현하는 종말점 검출장치 및 이를 포함하는 플라즈마 반응기 및 그 종말점 검출방법 |
| US8158017B2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-04-17 | Lam Research Corporation | Detection of arcing events in wafer plasma processing through monitoring of trace gas concentrations |
| KR20120126418A (ko) * | 2011-05-11 | 2012-11-21 | (주)쎄미시스코 | 플라즈마 모니터링 시스템 |
| US8609548B2 (en) | 2011-06-06 | 2013-12-17 | Lam Research Corporation | Method for providing high etch rate |
| US8440473B2 (en) * | 2011-06-06 | 2013-05-14 | Lam Research Corporation | Use of spectrum to synchronize RF switching with gas switching during etch |
| US9295148B2 (en) * | 2012-12-14 | 2016-03-22 | Lam Research Corporation | Computation of statistics for statistical data decimation |
| JP5739841B2 (ja) * | 2012-06-13 | 2015-06-24 | 株式会社東芝 | 電子デバイスの生産管理装置、生産管理システム及び生産管理プログラム |
| KR102220078B1 (ko) * | 2012-12-14 | 2021-02-25 | 램 리써치 코포레이션 | 통계 데이터 데시메이션을 위한 통계의 계산 |
| US9184029B2 (en) | 2013-09-03 | 2015-11-10 | Lam Research Corporation | System, method and apparatus for coordinating pressure pulses and RF modulation in a small volume confined process reactor |
| US10522429B2 (en) | 2015-11-30 | 2019-12-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| US10741363B1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-08-11 | Mks Instruments, Inc. | Extremum seeking control apparatus and method for automatic frequency tuning for RF impedance matching |
| US20220093429A1 (en) * | 2020-09-21 | 2022-03-24 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Systems and methods for determining residual compounds in plasma process |
| US12032355B2 (en) * | 2022-03-31 | 2024-07-09 | Tokyo Electron Limited | Virtual metrology model based seasoning optimization |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5198072A (en) * | 1990-07-06 | 1993-03-30 | Vlsi Technology, Inc. | Method and apparatus for detecting imminent end-point when etching dielectric layers in a plasma etch system |
| US5653894A (en) * | 1992-12-14 | 1997-08-05 | Lucent Technologies Inc. | Active neural network determination of endpoint in a plasma etch process |
| US5288367A (en) * | 1993-02-01 | 1994-02-22 | International Business Machines Corporation | End-point detection |
| US5658423A (en) * | 1995-11-27 | 1997-08-19 | International Business Machines Corporation | Monitoring and controlling plasma processes via optical emission using principal component analysis |
| US6153115A (en) * | 1997-10-23 | 2000-11-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Monitor of plasma processes with multivariate statistical analysis of plasma emission spectra |
| US6381008B1 (en) * | 1998-06-20 | 2002-04-30 | Sd Acquisition Inc. | Method and system for identifying etch end points in semiconductor circuit fabrication |
| US6442445B1 (en) * | 1999-03-19 | 2002-08-27 | International Business Machines Corporation, | User configurable multivariate time series reduction tool control method |
| JP4051470B2 (ja) * | 1999-05-18 | 2008-02-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 終点検出方法 |
| US6368975B1 (en) * | 1999-07-07 | 2002-04-09 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for monitoring a process by employing principal component analysis |
| US6582618B1 (en) * | 1999-09-08 | 2003-06-24 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of determining etch endpoint using principal components analysis of optical emission spectra |
| US6419846B1 (en) * | 1999-09-08 | 2002-07-16 | Advanced Micro Devices, Inc. | Determining endpoint in etching processes using principal components analysis of optical emission spectra |
| US6413867B1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-07-02 | Applied Materials, Inc. | Film thickness control using spectral interferometry |
| GB0007063D0 (en) * | 2000-03-23 | 2000-05-10 | Simsci Limited | Mulitvariate statistical process monitors |
| US6789052B1 (en) * | 2000-10-24 | 2004-09-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of using control models for data compression |
| US6534328B1 (en) * | 2001-07-19 | 2003-03-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of modeling and controlling the endpoint of chemical mechanical polishing operations performed on a process layer, and system for accomplishing same |
| US20040058359A1 (en) * | 2002-05-29 | 2004-03-25 | Lin Mei | Erbin as a negative regulator of Ras-Raf-Erk signaling |
| US20040118344A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-06-24 | Lam Research Corporation | System and method for controlling plasma with an adjustable coupling to ground circuit |
-
2004
- 2004-06-30 US US10/882,474 patent/US20060000799A1/en not_active Abandoned
-
2005
- 2005-06-14 WO PCT/US2005/021203 patent/WO2006012022A2/en active Application Filing
- 2005-06-14 JP JP2007519259A patent/JP2008505493A/ja not_active Withdrawn
- 2005-06-14 CN CNB200580027667XA patent/CN100514544C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-27 TW TW094121492A patent/TWI464816B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011199072A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Toshiba Corp | 終点検出装置、プラズマ処理装置および終点検出方法 |
| KR101780874B1 (ko) | 2012-10-17 | 2017-09-21 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 다변량 분석을 이용한 플라즈마 에칭 종료점 검출 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW200611363A (en) | 2006-04-01 |
| TWI464816B (zh) | 2014-12-11 |
| CN101006550A (zh) | 2007-07-25 |
| CN100514544C (zh) | 2009-07-15 |
| WO2006012022A2 (en) | 2006-02-02 |
| US20060000799A1 (en) | 2006-01-05 |
| WO2006012022A3 (en) | 2006-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008505493A (ja) | プラズマ処理システムのエンドポイント決定法および決定装置 | |
| KR101570552B1 (ko) | 웨이퍼 플라즈마 처리에서 미량 가스 농도의 모니터링을 통한 아킹 이벤트의 검출 | |
| JP5193604B2 (ja) | フォトレジスト及びエッチング残渣の低圧除去方法 | |
| US6492186B1 (en) | Method for detecting an endpoint for an oxygen free plasma process | |
| JP4833396B2 (ja) | 主成分分析を用いてプロセスをモニタするための方法 | |
| TWI410183B (zh) | 監視電漿處理系統之上/下電極的方法 | |
| US7700494B2 (en) | Low-pressure removal of photoresist and etch residue | |
| WO2004003969A2 (en) | Method and system for predicting process performance using material processing tool and sensor data | |
| KR20070057983A (ko) | 임피던스를 측정하여 플라즈마 처리 시스템에서의프로세스를 모니터링하는 방법 및 장치 | |
| WO2004003822A1 (en) | Controlling a material processing tool and performance data | |
| WO2002091449A2 (en) | Etching a substrate in a process zone | |
| US20060249481A1 (en) | Plasma processing method | |
| KR20050062741A (ko) | 플라즈마 장비를 시즌닝하는 방법 및 이를 위한 장비 | |
| US7001529B2 (en) | Pre-endpoint techniques in photoresist etching | |
| CN1326224C (zh) | 在基底蚀刻制程中的干涉终点侦测 | |
| US7092096B2 (en) | Optical scatterometry method of sidewall spacer analysis | |
| JP4387022B2 (ja) | 終点検出方法 | |
| US7758763B2 (en) | Plasma for resist removal and facet control of underlying features | |
| KR20070032036A (ko) | 플라즈마 프로세싱 시스템에서 종료점을 결정하는 방법 및장치 | |
| US20040266198A1 (en) | Method for determining endpoint of etch layer and etching process implementing said method in semiconductor element fabrication | |
| Hussein et al. | Particle control in dielectric etch chamber | |
| CN100423222C (zh) | 用于检查等离子体处理系统中接触孔的方法和装置 | |
| KR20010061251A (ko) | 식각종말점 제어장치 및 그를 이용한 식각종말점 제어 방법 | |
| JPH1041282A (ja) | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 | |
| JP2001332533A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |