(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体処理の終点検出システムの内部反射を排除する方法を提供する。【解決手段】処理チャンバに形成された天井１０３と、処理チャンバの内部に配置された基板支持体１１６と、基板支持体上に載っている基板１２０とを有する処理チャンバの終点検出システム１６４において、透明パネル２０４が処理チャンバの天井に配置される。透明パネルは、基板と基板支持体に対して第１鋭角αの方向に向けられる。透明パネルは、終点検出システムからの入射光ビーム１７６を、透明パネルに対して第２鋭角βで受光する。透明パネルは、入射光ビームを、基板と基板支持体に対して垂直な角度で処理チャンバ内の基板へ透過させる。【選択図】図１
2020077866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバに形成された天井と、
処理チャンバの内部に配置された基板支持体と、
基板支持体上に載っている基板とを有する処理チャンバの終点検出システムを動作させる方法であって、
処理チャンバの天井に配置された透明なパネルであって、基板と基板支持体に対して第１鋭角の方向に向けられたパネルが、終点検出システムからの入射光ビームを、パネルに対して第２鋭角で受光する工程と、
パネルが、入射光ビームを基板及び基板支持体に対して垂直な角度で処理チャンバ内の基板へ透過させる工程とを含む方法。
【請求項２】
パネルが、基板からの反射光ビームを第２鋭角で受光する工程と、
パネルが、反射光ビームを終点検出システムに対して垂直な角度で終点検出システムへ透過させる工程とをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パネルは、入射光ビーム又は反射光ビームの反射を生じさせない、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第２鋭角は、９０°から第１鋭角を引いた角度に等しくなっている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１鋭角は２°から５°の範囲にある、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１鋭角は３°であり、第２鋭角は８７°である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
側壁と底部を有するチャンバ本体と、
チャンバ本体の上に取り付けられた天井であって、天井とチャンバ本体が処理チャンバの内部空間を画定している天井と、
処理チャンバの内部空間に配置され、処理中に基板を支持するように構成された基板支持体と、
終点検出システムと、
天井に取り付けられた透明パネルであって、終点検出システムが、透明パネルを通して基板と相互に作用できるように構成された透明パネルとを備える処理チャンバであって、透明パネルは、基板と基板支持体に対して第１鋭角の方向に向けられ、透明パネルは、
終点検出システムからの入射光ビームを、透明パネルに対して第２鋭角で受光し、
入射光ビームを、基板と基板支持体に対して垂直な角度で、処理チャンバ内の基板へ透過させるように構成されている処理チャンバ。
【請求項８】
透明パネルは、
基板からの反射光ビームを、第２鋭角で受光し、
反射光ビームを、終点検出システムに対して垂直な角度で終点検出システムへ透過させるようにさらに構成されている、請求項７に記載の処理チャンバ。
【請求項９】
第２鋭角は、９０°から第１鋭角を引いた角度に等しくなっている、請求項７に記載の処理チャンバ。
【請求項１０】
第１鋭角は２°から５°の範囲にある、請求項９に記載の処理チャンバ。
【請求項１１】
第１鋭角は３°であり、第２鋭角は８７°である、請求項８に記載の処理チャンバ。
【請求項１２】
処理チャンバの終点検出システムでの使用に適した傾斜窓であって、
第１セクションと、第１セクションから垂直に延びる第２セクションとを含む本体を有する取り付けフレームであって、
第２セクションは上面と底面を有し、
第２セクションの上面は、第２セクションの底面に対して第１鋭角で傾斜し、第１セクションに対しては第２鋭角で傾斜している取り付けフレームと、
上面、底面、及び側壁を備える本体を有するパネルであって、
パネルは取り付けフレームに配置され、
パネルの側壁は取り付けフレームの第１セクションに隣接し、
パネルの底面は取り付けフレームの第２セクションの上面に載り、取り付けフレームの第２セクションの底面に対して第１鋭角の方向に向けられているパネルとを備える傾斜窓。
【請求項１３】
第２鋭角は、９０°から第１鋭角を引いた角度に等しくなっている、請求項１２に記載の傾斜窓。
【請求項１４】
第１鋭角は、２°から５°の範囲にある、請求項１２に記載の傾斜窓。
【請求項１５】
第２鋭角は、８５°から８８°の範囲にある、請求項１２に記載の傾斜窓。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
（分野）
本開示の諸実施形態は、概して、半導体処理の終点検出に関し、より詳細には、入射光及び反射光の反射を低減した終点検出システム及び方法に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
半導体デバイスの形状は、数十年前に最初に導入されて以来、サイズが劇的に小さくなっている。回路密度の増加により、半導体デバイスの製造に使用される処理にはさらなる要求が課されている。例えば、回路密度の増加と共に、ピッチサイズが５０ｎｍ未満の寸法へ急速に減少し、他方で、トレンチの深さなどの垂直寸法は比較的一定のままである。その結果、フィーチャーのアスペクト比、つまり、高さを幅で除算した値が増加している。このような高密度かつサブミクロンのフィーチャーの寸法を精密に制御することは、半導体デバイスの信頼性の高い形成にとって不可欠である。
【０００３】
従来、トランジスタやコンデンサなどの半導体デバイスは、基板の表面をパターニングして、フィーチャーの横方向の寸法を画定し、その後、基板をエッチングして、材料を除去し、フィーチャーを画定することで、形成されている。所望の電気的性能を持つフィーチャーを形成するには、フィーチャーの寸法を、制御仕様内で形成しなければならない。その結果、基板の精密なパターニングとその後のエッチングは、所望の限界寸法を持つフィーチャーの信頼性の高い形成にとって不可欠である。
【０００４】
集積回路製造では、高密度半導体デバイスを形成するために層を構成する必要がある。したがって、プラズマエッチング処理を使用して１つ以上の層を部分的に除去する必要性が生じる場合がある。プラズマエッチングの間に、マスクを利用して、基板に配置されたターゲット層にパターンを転写するが、この時には、ターゲット層の下に配置された層をエッチングしない。この下に配置された層又は基板を目標の深さ又は厚さまで部分的にエッチングするために、干渉終点技術を利用する。干渉計終点システムは、ウェハ表面の種々の界面で反射した反射光波の干渉を使用して、表面のエッチング深さ又は膜厚の変化を認識する。
【０００５】
干渉計は、２つ以上の光路の差を測定するために、両方の光路からの残留光を重ね合わせて干渉縞を生成する。単色光源又は広帯域光源が使用され、複雑なフィルムスタックの表面から反射される。光源の波長範囲内の小さな変化を認識できる。
【０００６】
反射光は、基板上に配置された各層からの信号の組み合わせであり、各層に独特な干渉縞が形成される。終点検出の場合、さまざまな層に対して干渉縞パターンを模擬することができ、その後、エッチング中に測定信号と比較し得る。この方法は非常に効果的で、複数の層が上にある基板のエッチング又は堆積の監視及び終点検出に使用され得る。
【０００７】
透過光及び反射光は、一般に、プラズマエッチングチャンバ内のほぼ平坦で透明な窓を通過する。この時、基板の入射面はエッチングされている。残念ながら、従来の平坦な干渉計終点（ＩＥＰ）検出窓では、エッチング中に著しい内部反射が発生し、基板上のメトリックに対する感度が低下する。ＩＥＰ窓の内部反射を減らすための典型的な方法は、窓の表面に反射防止コーティング（ＡＲＣ）を採用することである。残念ながら、一般に２００ｎｍから８００ｎｍまでの広い波長範囲で内部反射を除去する必要があるにも拘わらず、ＡＲＣは、限られた範囲の諸波長でのみ機能する。
【０００８】
したがって、当技術分野では、終点検出システムの内部反射を排除する効果的な方法が必要になっている。
【概要】
【０００９】
本明細書に提示される諸実施形態は、終点検出システムを動作させる方法、終点検出システム用の透明パネル、及びそれを有する処理チャンバを提供する。処理チャンバは、処理チャンバに形成された天井と、処理チャンバの内部に配置された基板支持体と、基板支持体上に載っている基板とを有する。透明パネルは処理チャンバの天井に配置され、基板と基板支持体に対して第１鋭角の方向に向けられている。透明パネルは、終点検出システムからの入射光ビームを、透明パネルに対して第２鋭角で受光する。透明パネルは、入射光ビームを、基板と基板支持体に対して垂直な角度で処理チャンバ内の基板へ透過させる。
【００１０】
本明細書に提示される諸実施形態は、処理チャンバをさらに提供する。処理チャンバは、側壁と底部を有するチャンバ本体を備える。天井がチャンバ本体の上に取り付けられ、天井とチャンバ本体が処理チャンバの内部空間を画定している。基板支持体は、処理チャンバの内部空間に配置され、処理中に基板を支持するように構成されている。処理チャンバは、終点検出システムをさらに備えている。処理チャンバは、天井に取り付けられた透明パネルをさらに備え、この透明パネルは、終点検出システムが、透明パネルを通して基板と相互に作用できるように構成されている。透明パネルは、基板と基板支持体に対して第１鋭角の方向に向けられている。透明パネルを構成して、終点検出システムからの入射光ビームを、透明パネルに対して第２鋭角で受光する。透明パネルをさらに構成して、入射光ビームを、基板及び基板支持体に対して垂直な角度で、処理チャンバ内の基板へ透過させる。
【００１１】
本明細書に提示される諸実施形態は、処理チャンバの終点検出システムでの使用に適した傾斜窓をさらに提供する。傾斜窓は、第１セクションと、第１セクションから垂直に延びる第２セクションとを含む本体を有する取り付けフレームを備える。第２セクションは、上面と底面を有する。第２セクションの上面は、第２セクションの底面に対して第１鋭角で傾斜し、第１セクションに対しては第２鋭角で傾斜している。傾斜窓は、上面、底面、及び側壁を備える本体を有するパネルをさらに備え、パネルは取り付けフレームに配置されている。パネルの側壁は取り付けフレームの第１セクションに隣接し、パネルの底面は取り付けフレームの第２セクションの上面に載り、取り付けフレームの第２セクションの底面に対して第１鋭角の方向に向けられている。
【００１２】
本明細書に提示される諸実施形態は、処理チャンバをさらに提供する。処理チャンバは、側壁と底部を有するチャンバ本体を備える。天井がチャンバ本体の上に取り付けられ、天井とチャンバ本体が処理チャンバの内部空間を画定している。基板支持体は、処理チャンバの内部空間に配置され、処理中に基板を支持するように構成されている。処理チャンバは、終点検出システムをさらに備えている。処理チャンバは、天井に取り付けられた傾斜窓をさらに備え、傾斜窓は終点検出システムが、傾斜窓を通して基板と相互に作用できるように構成されている。傾斜窓は、第１セクションと、第１セクションから垂直に延びる第２セクションとを含む本体を有する取り付けフレームを備える。第２セクションは、上面と底面を有する。第２セクションの上面は、第２セクションの底面に対して第１鋭角で傾斜し、第１セクションに対しては第２鋭角で傾斜している。傾斜窓は、上面、底面、及び側壁を備える本体を有するパネルをさらに備え、パネルは取り付けフレームに配置されている。パネルの側壁は取り付けフレームの第１セクションに隣接し、パネルの底面は取り付けフレームの第２セクションの上面に載り、取り付けフレームの第２セクションの底面に対して第１鋭角の方向に向けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示の上記の構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。そして、この実施形態のいくつかは添付の図面に示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得るので、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、従ってこの範囲を制限していると解釈するべきではないことに留意すべきである。
【００１４】
【図１】本開示の一実施形態によるプラズマエッチングチャンバの概略断面図を示している。
【図２】本開示の諸実施形態による、その処理チャンバの終点検出システムで使用される傾斜窓の側面図である。
【図３】図２の傾斜窓の上面図である。
【図４】処理システムの終点検出システムを動作させる方法であり、この終点検出システムは、処理チャンバの終点検出システムでの使用に適した、図１〜３の傾斜窓を採用している。
【図５Ａ】従来型窓の反射の大きさと波長の関係を表す曲線である。
【図５Ｂ】従来型窓と傾斜窓の反射の大きさと波長の関係を表す曲線の比較である。
【図６】傾斜窓の正規化された振幅の大きさとエッチング凹部の深さの関係を表す曲線を示している。
【図７Ａ】傾斜窓と従来型窓の比較での、縞曲線スペクトルの大きさと相対時間の関係を表す曲線を示している。
【図７Ｂ】傾斜窓と従来型窓の比較での、縞曲線スペクトルの大きさと波長の関係を表す曲線を示している。
【００１５】
理解を容易にするため、可能な限り、同一の符号を使用して、これらの図面に共通の同一の要素を示す。さらに、一実施形態で開示される要素は、具体的な説明なしに本明細書で説明される他の諸実施形態で有益に使用され得ることが企図される。
【詳細な説明】
【００１６】
本明細書で提示される傾斜窓は、着目する広範囲の波長（約２００〜８００ｎｍの間など）にわたって内部反射を効果的に低減することができ、反射防止コーティングの必要はない。ＩＥＰシステムのダイナミックレンジが改善されている。傾斜窓の直接的な利点は、エッチング深さと厚さの制御精度が向上することと、窓の寿命が延びることである。傾斜窓は、一般に既存のチャンバ本体と互換性があり、そのため、ＩＥＰシステムを利用する既存のほぼすべてのプラズマ処理チャンバに後から取り付けてもよい。
【００１７】
図１は、本開示の一実施形態によるプラズマ処理チャンバ１００の概略断面図である。適する処理チャンバには、誘導結合及び容量結合のプラズマエッチングチャンバ、とりわけ、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＳＹＭ３（登録商標）エッチングシステムなどが含まれている。他の種類の処理チャンバを、本発明から利益を得るように適合させてもよい。その処理チャンバには、たとえば、化学気相堆積チャンバ、容量結合平行平板型チャンバ、及び磁気強化型イオンエッチングチャンバと共に、種々の設計の誘導結合プラズマエッチングチャンバが含まれる。
【００１８】
処理チャンバ１００は、一般に、チャンバ本体１０２とエネルギー透過性天井１０３を備える。チャンバ本体１０２は、チャンバ底部１０７も有する。チャンバ本体１０２は、陽極酸化アルミニウム又はステンレス鋼などの金属から製造される。天井１０３は、本体１０２に取り付けられている。天井１０３は、平坦な、長方形、アーチ形、円錐形、ドーム形又は多半径形であってもよい。天井１０３は、セラミック又は他の誘電体材料などのエネルギー透過性材料から製造される。誘導コイル１２６を処理チャンバ１００の天井１０３の上に配置して利用し、処理中にチャンバ１００内のガスを活性化させる。
【００１９】
基板支持体１１６は処理チャンバ１００内に配置され、基板支持面１８８を有して、処理中に基板１２０を支持する。基板支持体１１６は、静電チャックを備えてもよい。ここで、基板支持体１１６の少なくとも一部は導電性であり、プロセスバイアスカソードとして機能し得る。
【００２０】
処理ガスは、処理ガス源１４８からガス分配器１２２を介して処理チャンバ１００に導入される。ガス分配器１２２は、一般に基板支持体１１６の上方の天井１０３又はチャンバ本体１０２に配置され得る。ガス分配器１２２と処理ガス源１４８との間に、各処理ガス用、又は代替的に処理ガスの混合気用のマスフローコントローラ（図示せず）を配置して、チャンバ本体１０２への諸処理ガスの各流量を調整する。
【００２１】
プラズマゾーン１１４は、基板支持体１１６と天井１０３との間のチャンバ本体１０２内に画定される。プラズマは、コイル電源１２７を使用して処理ガスからプラズマゾーン１１４で形成される。ここで、このコイル電源は誘導コイル１２６に電力を供給して、ＲＦ整合ネットワーク１３５を介してプラズマゾーン１１４に電磁場を生成する。基板支持体１１６は、内部に電極を備えてもよい。この電極は、電極電源１２８によって電力供給され、ＲＦ整合ネットワーク１２５を介して処理チャンバ１００内に容量性電界を生成する。通常は、基板支持体１１６の電極にＲＦ電力が印加されると共に、本体１０２が電気的に接地される。容量性電界は、基板支持体１１６の平面と交差する方向であり、荷電種の指向性を基板１２０に対するより垂直な方向へと影響を及ぼして、より垂直方向を指向する異方性エッチングを基板１２０に提供する。
【００２２】
処理ガス及びエッチャント副生成物は、排気システム１３０を介して処理チャンバ１００から排気される。排気システム１３０を、処理ガスの除去のために、処理チャンバ１００の底部１０７に配置してもよく、又は処理チャンバ１００の本体１０２の別の部分に配置してもよい。処理チャンバ１００内の圧力を制御するために、排気ポート１３４にスロットル弁１３２が設けられている。
【００２３】
図１はさらに、処理チャンバ１００に接続された終点検出システム１６４を示している。終点検出システム１６４は、干渉計終点（ＩＥＰ）検出システムであってもよい。終点検出システム１６４を配置して、天井１０３の一部を通して基板１２０と相互に作用させる。一実施例では、終点検出システム１６４を配置して、天井１０３の中心からオフセットされた天井１０３の一部を通して基板の周辺部分と相互に作用させる。このように、終点検出システム１６４は、直接的な見通し線を有して、基板１２０の周辺領域表面を探索する。
【００２４】
終点検出システム１６４は、一般に、光源１６６、コリメートアセンブリ１６８、及び光検出器１７０を備える。光源１６６を構成して、光ビームを放出する。コリメートアセンブリ１６８を構成して、光ビームを入射光ビーム１７６へと集束させる。入射光ビーム１７６は、基板支持面１８８に垂直な方向に天井１０３を通過し、基板１２０の表面上の領域又はスポット１８０を照射する。入射光ビーム１７６は、基板１２０の表面によって反射され、反射光ビーム１７８を形成する。反射光ビーム１７８の少なくとも一部は、基板支持面１８８に垂直な方向に向けられ、天井１０３を通って光検出器１７０に戻る。光検出器１７０を構成して、反射光ビーム１７８の強度を測定する。コンピュータシステム１７２は、基板１２０上のビームスポット１８０から反射された反射光ビーム１７８のリアルタイム測定波形スペクトルの一部を計算し、保存されている特性波形パターンとそのスペクトルを比較するなど、高度なスペクトル解析技術を使用してスペクトルを処理する。
【００２５】
光源１６６は、単色又は多色の光源を備えており、この光源は、基板１２０上にビームスポット１８０を照射するために使用される入射光ビーム１７６を生成する。入射光ビーム１７６の強度は、反射光ビーム１７８が測定可能な強度を持ち得るだけの十分に高い強度を持つように選択される。一変形実施例では、Ｘｅランプなどの光源１６６は、多色光を提供し、約２００ｎｍから約８００ｎｍまでの波長の光の発光スペクトルを生成する。多色光源１６６をフィルター処理して、入射光ビーム１７６を構成する周波数を選択し得る。カラーフィルターを光検出器１７０の前に配置して、目的とする光の波長以外のすべての波長をフィルターで除外し、その後、光検出器１７０に入る反射光ビーム１７８の強度を測定し得る。光源１６６はまた、たとえば、Ｈｅ−Ｎｅ又はＮＤ−ＹＡＧレーザーなどの単色光源を備えて、選択された波長の光を提供し得る。
【００２６】
１つ以上の集束レンズ１７４ａ、１７４ｂを使用し、光源１６６からの入射光ビーム１７６を平行ビームにして基板表面にビームスポット１８０を形成してもよく、反射光ビーム１７８を光検出器１７０の活性表面に戻して集束させてもよい。ビームスポット１８０のサイズ又は面積を十分に大きくして、基板１２０の表面トポグラフィ及びデバイス設計フィーチャーの変動を補償するべきである。これにより、小さな開口部を持つ設計フィーチャーの目標深さでのエッチング終点の検出が可能になる。これらの設計フィーチャーとは、ビアや狭いトレンチなどであり、これらは、密集していても、孤立していてもよい。反射光ビームの面積を十分に大きくして、光検出器１７０の活性光検出表面の大部分を活性化させるべきである。
【００２７】
入射光ビーム１７６及び反射光ビーム１７８は、処理チャンバ１００の透明な傾斜窓１８２を通して導かれる。傾斜窓１８２により、両光ビーム１７６、１７８は、実質的に内部反射を生じることなく、処理チャンバ１００の処理環境に出入りすることができる。傾斜窓１８２は、実質的に平坦な透明パネル２０４を含む。傾斜窓１８２を処理チャンバ１０２の実質的に平坦な水平天井１０３内に配置すると、傾斜窓の平坦な透明パネル２０４は、透明パネル２０４、水平天井１０３、基板支持面１８８、及び基板１２０の間に第１鋭角αを形成する。第１鋭角は、２°から５°の範囲、好ましくは３°であってもよい。基板１２０が載る基板支持体１１６の基板支持面１８８は、天井１０３に平行で、両光ビーム１７６、１７８に垂直（９０°）に配置される。同時に、傾斜窓１８２のパネル２０４は、両光ビーム１７６、１７８に対して第２鋭角βを形成する。一実施形態では、βは８５°から８８°の範囲、好ましくは８７°である。したがって、パネル２０４の上面２０７とパネル２０４の底面２２４のどちらからも内部反射は生じない。
【００２８】
一実施形態では、処理チャンバ１００の天井１０３に配置する透明パネル２０４であって、基板１２０及び基板支持体１１６に対して第１鋭角αの方向に向けられたパネル２０４を構成して、パネル２０４に対して第２鋭角βで終点検出システム１６４からの入射光ビームを受光する。パネル２０４をさらに構成して、入射光ビームを、基板１２０及び基板支持体１１６に対して垂直な角度で処理チャンバ１００内の基板１２０へ透過させる。パネル２０４をさらに構成して、基板１２０からの反射光ビームを第２鋭角で受光する。パネル２０４をさらに構成して、反射光ビームを終点検出システム１６４に対して垂直な角度で終点検出システム１６４へ透過させる。
【００２９】
ビームスポット１８０の直径は一般に約２ｍｍから約１０ｍｍである。しかしながら、ビームスポット１８０が、エッチングされたフィーチャーを少数のみ含有する、基板の大きな孤立領域を含む場合には、注目するフィーチャーに焦点を合わせるために、より小さなビームスポットを使用する必要があり得る。したがって、特定のデバイスの設計フィーチャーに応じて、ビームスポットのサイズを最適化し得る。
【００３０】
必要に応じて、光ビーム位置決め装置１８４を使用して、基板１２０の全体に入射光ビーム１７６を移動させ、ビームスポット１８０を配置する基板表面の適切な部分の位置を探し出して、エッチング処理を監視してもよい。光ビーム位置決め装置１８４は、１つ以上の一次鏡１８６を備えて、この一次鏡を小さな角度で回転させて、光源１６６からの光ビームを基板表面の種々の位置に振り向けてもよい。追加の二次鏡（図示せず）を使用して、基板１２０の表面から反射され、光検出器１７０に集束する反射光ビーム１７８を遮断してもよい。また、光ビーム位置決め装置１８４を使用して、基板１２０の表面の全体をラスタパターンで光ビームを走査させてもよい。この変形実施例では、光ビーム位置決め装置１８４は、可動ステージ（図示せず）からなる走査アセンブリを備えて、その上に、光源１６６、コリメートアセンブリ１６８、及び検出器１７０が取り付けられる。可動ステージは、駆動機構（ステッピングモーターなど）により設定された間隔で移動して、基板１２０の表面の全体にビームスポット１８０を移動させる。
【００３１】
光検出器１７０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオード、フォトトランジスタなどの感光電子部品を備えて、この感光電子部品が、基板１２０の表面から反射される反射光ビーム１７８の測定強度に応じて信号を送る。その信号は、電気部品を流れる電流のレベルの変化、又は電気部品に印加される電圧の変化の形を取り得る。反射光ビーム１７８は、建設的及び／又は破壊的な干渉を受け、これにより、反射光ビームの強度が増減して、光検出器１７０が、反射光ビーム１７８の測定強度に関する電気出力信号を送る。電気出力信号は時間の関数として表示されて、変動する反射光ビーム１７８の強度に対応する多数の波形パターンを有する波形スペクトルを提供する。
【００３２】
コンピュータシステム１７２上のコンピュータプログラムは、反射光ビーム１７８の測定波形パターンの形状を保存されている特性波形パターンと比較し、測定波形パターンが特性波形パターンと同じ場合に、エッチング処理の終点を確定する。こうして、時間の関数としての干渉信号の周期を使用して、深さとエッチング速度を計算してもよい。プログラムはまた、干渉の傾向を捉えたうえで動作して、変曲点などの特徴的なパターンを検出してもよい。その動作は、移動導関数を評価して変曲点を検出するなど、単純な数学演算になり得る。
【００３３】
終点検出システム１６４を配置して、処理チャンバ１００の実質的に水平な天井１０３の一部を介して基板１２０と相互に作用させるとしても、いくつかの実施形態では、終点検出システム１６４を、チャンバ１００の上方に水平に配置し、チャンバ１００の上方に折り畳み式のミラーをさらに備えて、入射光ビーム１７６と反射光ビーム１７８を垂直位置から水平位置に曲げ得る。透明な傾斜窓１８２を、チャンバ１００の側面又はチャンバ１００の底部に配置してもよい。
【００３４】
図２は、処理チャンバ１００の終点検出システム１６４で使用される傾斜窓１８２の側面図である。傾斜窓１８２は、取り付けフレーム２０２と、取り付けフレーム２０２に配置されたパネル２０４とを備える。取り付けフレーム２０２は、第１セクション２０６と、第１セクション２０６から延びる第２セクション２０８とを有する。第１セクション２０６は、実質的に平坦な上面２１０と、第２セクション２０８の上面２１６との交差部２１４まで垂直に延びる側壁２１２とを有する。第２セクション２０８は、上面２１６、実質的に垂直な側壁２１８、及び底面２２０（取り付けフレーム２０２の底面２２０を形成する）を有する。
【００３５】
パネル２０４は、上面２２２と底面２２４を有する。一実施形態では、上面２２２は底面２２４と平行である。パネル２０４はまた、近外縁部２２６及び遠外縁部２２８を備える。一実施形態では、近外縁部２２６及び遠外縁部２２８は、上面２２２及び底面２２４に対して９０°の角度に向けられている。パネル２０４を構成して、取り付けフレーム２０２の第２セクション２０８の上面２１６に載せる。一実施形態では、取り付けフレーム２０２の第１セクション２０６の上面２１０に対するパネル２０４の上面２２２の角度は第１鋭角αである。第２セクション２０８の上面２１６は、第２セクション２０８の底面２２０に対して第１鋭角αで傾斜し、第１セクション２０６に対して第２鋭角βで傾斜している。別の一実施形態では、近外縁部２２６及び遠外縁部２２８は、取り付けフレーム２０２の第２セクション２０８の底面２２０に対して第２鋭角βの方向に向けられて、取り付けフレーム２０２の第１セクション２０６の側壁２１２及び第２セクション２０８の上面２１６にぴったりと嵌合する。
【００３６】
図３は、図２の傾斜窓１８２の上面図である。一実施形態では、パネル２０４は実質的に円形であり、取り付けフレーム２０２の内部に円板を形成する。他の諸実施形態では、パネル２０４は、実質的に正方形、長方形、三角形、又は楕円形などであってもよい。一実施形態では、パネル２０４は、サファイア、溶融シリカ、又はＭｇＦ２でできていてもよい。他の透明材料も使用され得ると考えられる。
【００３７】
一実施形態では、取り付けフレーム２０２は実質的に円形であり、パネル２０４の周りに環状リングを形成する。他の諸実施形態では、取り付けフレーム２０２は、実質的に正方形、長方形、三角形、又は楕円形などであってもよい。一実施形態では、取り付けフレーム２０２は、金属又はセラミックでできていてもよい。他の透明又は不透明の材料も使用され得ると考えられる。取り付けフレーム２０２の材料は、パネル２０４の材料と異なっていてもよい。しかし、ワンピース設計であれば、取り付けフレーム２０２とパネル２０４の間の真空シールの維持が促進される。
【００３８】
図４は、処理チャンバ１００の終点検出システム１６４を動作させる方法４００であり、この終点検出システムは、図１〜３の透明パネル２０４を備える傾斜窓１８２を採用している。処理チャンバ１００は、処理チャンバに形成された天井１０３と、処理チャンバ１００の内部に配置された基板支持体１１６と、基板支持体１１６上に載っている基板１２０とを有する。ブロック４０５で、処理チャンバ１００の天井１０３に配置する透明なパネル２０４であって、基板１２０及び基板支持体１１６に対して第１鋭角αの方向に向けられたパネル２０４は、終点検出システム１６４からの入射光ビームを、パネル２０４に対する第２鋭角βで受光する。ブロック４１０で、パネル２０４は、入射光ビームを、基板１２０及び基板支持体１１６に対して垂直な角度で処理チャンバ１００内の基板１２０へ透過させる。ブロック４１５で、パネル２０４は、第２鋭角で基板１２０からの反射光ビームを受光する。ブロック４２０で、パネル２０４は、反射光ビームを、終点検出システム１６４に対して垂直な角度で終点検出システム１６４へ透過させる。
【００３９】
図５Ａは、従来型窓の反射の大きさと波長の関係を表す曲線を示している。図５Ｂは、傾斜窓１８２と比較した従来型窓の反射の大きさと波長の関係を表す曲線を比較している。曲線５０２は、従来型窓からの反射の大きさを表示しており、曲線５０４は、傾斜窓１８２からの反射の大きさを表示している。従来型窓の約２０Ｋカウント（カウントは分光計の出力の単位）と比較して、傾斜窓からの反射はほとんどない。傾斜窓がある場合のウェハからのＩＥＰスペクトルは、基板のみから反射されたスペクトルで構成されており、従来型ＩＥＰ窓からの２０ｋカウントの背景反射はない。傾斜窓１８２は、ＩＥＰ調整を大幅に改善している。
【００４０】
図６は、傾斜窓（曲線６０２）及び従来型窓（曲線６０４）での正規化された振幅の大きさとエッチング凹部深さの関係を表す曲線を示している。傾斜窓を有するエッチングＩＥＰアルゴリズムを使用することにより制御される凹部深さの範囲は、ＷＥＢ（ＷＥＢはＷ（タングステン）エッチバックを意味する）チップのラボ試験結果に基づくと、約１０Åだけ縮小され得る。傾斜窓を用いることで、５Åから２０Å以内のエッチング深さの変動を実現し得る。
【００４１】
図７Ａは、傾斜窓（曲線７０２）と従来型窓（曲線７０４）での、縞曲線スペクトルの大きさと相対時間の関係を表す曲線を示している。図７Ｂは、傾斜窓（曲線７０６）と従来型窓（曲線７０８）での、縞曲線スペクトルの大きさと波長の関係を表す曲線を示している。これらの曲線から分かるように、ＩＥＰ調整深さ（感度）は、従来型窓の曲線７０４、７０８と比較して傾斜窓の曲線７０２、７０６では、約８０％だけ増加している。これは、スペクトル解析がオンウェハメトリック（ウェハ表面でのフィーチャーの寸法）の計算に依存しており、微妙なオンウェハメトリックの変化に対するスペクトル応答が強いほど、Ｓ／Ｎ比が高くなり、オンウェハメトリックのより正確な結果が得られるので、望ましいことである。
【００４２】
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のさらなる実施形態を、その基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
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【図２】
2020077866.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2020077866.tif 000008
【図６】
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【図７Ａ】
2020077866.tif 000010
【図７Ｂ】
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【外国語明細書】
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